JPH0353133A - 赤外線センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、焦電物質を検知体とする赤外線センナに関し
、更に詳述すれば、前記検知体への照射赤外線を通断す
る液晶チヨ・冫パを備えてなる赤外線センサに関する。

〔従来技術〕

タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯｚ）等の焦電物質は自
発分極を有しており、これが大気中にあるとき、電荷を
含んだ塵芥，水蒸気笠が浮遊電荷としてその表面に付着
し、電気的な中和状態が保たれているが、この焦電吻質
が赤外線照射により加熱された場合、これに伴うわずか
な伸縮により自発分極の大きさが変化して、表面に赤外
線の照射量に対応する電荷が観測される。従って、焦電
物質製の検知体を赤外線の照射域に配し、これの表面電
荷の変化を取出すことにより赤外線還を検出する赤外線
センサが構成される。ところが焦電物質表面の電荷の変
化は、赤外線照射に伴い過渡的に観測されるものである
から、焦電物質を検知体とする前記赤外線センサにおい
ては、該検知体への照射経路の中途に、照射赤外線を通
断するチョッパを配し、過渡的な状態を継続的に生せし
める必要がある。このようなチョッパとしては、従来か
ら、切欠きを有する回転板をモータにて回転駆動し、前
記切欠きの通過時にのみ赤外線が透過されるようにした
もの、及び、相互に貼合わされた２枚の圧電板からなる
振動子とこれの先端に取付けたスリット板とを備え、前
記振動子への重圧印加により生じるスリソト板の振動に
より前記透過及び遮断を行わしめるものが用いられてい
る。ところが前者においては、切欠き円板及びこれの駆
勤モータの配設位置の確保が必要であり、大型化が避け
られない上、消費電力が大きいという難点がありまた後
者においては、赤外線の確実な通断をなさしめるために
、前記スリット板に高い取付け精度が要求される上、経
時的な位置ずれの発生に伴う通断機能の低下が避けられ
ないという難点があるそこでこのような難点を解消する
ものとして近年、液晶を利用する液晶チョフパが開発さ
れており、特開昭５９−１５８０８９号公報、特開昭６
１−２５４８２５号公報、及び特開昭６２−２３４１２
４号公報等に開示されている。

この液晶チョフパは、その動作形態の相違により、液晶
層による偏光面の回転を利用して赤外線の通，断の切換
えを行うＴＮＭ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　　ＮｅＩＩＩａＬｉ
ｃＭ　ｏｄｅ）型と、液晶層内にて液晶分子を振動させ
、この振動により入射赤外線を敗乱させて道断をなさし
めるＤＳＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ　　Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ
　　Ｍｏｄｅ）型とに大別されるが、これらはいずれも
液晶層を一対の基板間に挾持してなる簡略な構成を有し
、検知体への赤外線照射経路の中途に固設して用いるこ
とができると共に、駆動電圧の給断によりチョソパとし
て機能させ得ることから、赤外線センサの小型化及び検
出精度の向上を実現し得るものとして注目を浴びている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところがこのような液晶チョソパを備えた赤外線センサ
においては、液晶チョッパの駆動に伴い発生するノイズ
が、赤外線の照射により検知体が発生する出力信号中に
重畳されるという難点がある．焦電物質を用いてなる前
記検知体の出力は、本来極めて微細なものであるため、
前記ノイズは、これがわずかなレベルであっても検出結
果の判定に大きく影響する。従って、この種の赤外線セ
ンサにおいては、その一部に赤外線の透過孔を有するシ
ールドボックスにて前記検知体を囲繞して、前記ノイズ
を遮断する等の対策が講じられているが、この場合、検
知体への照射赤外線の一部ちまたシールドボソクスにて
遮断される結果、該検知体の出力信号のレベルが低下す
るという新たな不都合が生じる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、液晶
チョッパの駆動に伴って発生するノイズの出力信号への
重畳を軽減し、検知体において高いＳ／Ｎ比を有する出
力信号を得ることが可能な赤外線センサを提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る赤外線センサは、一対の基板間に挾持され
た液晶層への通電により赤外線をｉｌｌする液晶チョッ
パを、焦電物質製の検知体への赤外線の照射経路の中途
に備えてなる赤外線センサにおいて、前記一対の基板の
内、前記検知体側の基板が接地してあることを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明においては、液晶チョッパの一対の基板の内、検
知体側の基板の接地により、該チョソバの駆動に伴って
発生するノイズが接地部位に流れ、このノイズの出力信
号への重畳が軽減される。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図及び第２図はいずれも、本発明に係る赤外線セ
ンサの一例を示す模式的縦断面図である。

図中１はセンサ基台であり、該センサ基台１上には、Ｌ
ｉＴａ０３等の焦電物質からなる検知体２が固設され、
また、この検知体２を囲繞する態様にて筒形をなすセン
サハウジング３が固設されている。

センサハウジング３の頂部には、前記検知体２と平面視
にて整合する位置に、赤外線導入孔３ａが貨通形威して
あり、この導入孔３ａの内側に、赤外線を通断ずる液晶
チョソパ４が固定されている。液晶チョソバ４は、適宜
の液晶材料からなる液晶層４ａの両側を一対の基板４ｂ
，Ａ．ｃにて挾持した構戒となっており、液晶層４ａへ
の給電に応して赤外線を遮断する一方、駆動電圧の遮断
に応して赤外線を透過する動作をなすものであり、液晶
層４ａがＴＮＭ型である場合、赤外線の通断は該液晶層
４ａでの偏光面の回転によりなされ、また液晶層４ａが
ＤＳＭ型である場合、赤外線の通断は該液晶層４ａにて
生じる液晶分子の振動により入射赤外線が散乱すること
によりなされる。

本発明に係る赤外線センサは、このような液晶チョソパ
４の一対の基＋Ｈ　４ｂ，４ｃの内、センサハウジング
３の内側、即ち前記検知体２に面する側の基板４ｃが接
地してあることを特徴としており、この接地は、センサ
基台ｌに設けられた接地電極１ａに前記基板４ｃの一部
を接続することによりなされる。この接続は、第１図に
おいては、轟霊性を有する金属製の筒体５を液晶チョソ
パ４の基板４ｃ周縁とセンサ基台１との間に架設し、こ
の筒体５の一部を接地電極１ａに接触させることにより
、また第２図においては、導線６を基板４ｃと接地電極
１ａとの間に架け渡すことにより夫々なされているが、
これらに限らず他の接続構造を用いてもよいことは言う
までもない。なお第Ｉ図の如き接地態様を採用する場合
、液晶チョソパ４を透過する赤外線の検知体２への到達
が阻害されないように、液晶チョフパ４側に十分な大き
さの開口を有する筒体５を用いることが必要である。

このように構威された本発明に係る赤外線センサは、第
１，２図に示す如く、赤外線を出射している被測定物７
に赤外線導入孔３ａを対向させて用いられる。これによ
り被測定物７から出射された赤外線は、前記導入孔３ａ
及びこれの内側に固設された液晶チ３フパ４を経てセン
サハウジング３内に入射する。このとき、センサハウジ
ング３内への入射赤外線は、液晶チョッパ４の動作によ
り通断されるから、該ハウジング３内部の焦電物質製の
検知体２番こは、この入射赤外線が断続的に照射される
ことになり、該検知体２上に照射赤外線量に相当する電
荷が発生し、この電荷の外部への取出しにより被測定物
７の出射赤外線量が得られ、この結果から、例えば被測
定物７の温度が検出される。

さて本発明に係る赤外線センサにおいては、以上の如き
動作の際、液晶チョフパ４が発生するノイズは、基ｖｉ
．４ｃ側から筒体５又は導１６を経て接地電極１ａに流
れ出すから、検出体２の出力信号へこのノイズが重畳さ
れることは殆どなく、Ｓ／Ｎ比が大きい高レベルの出力
が得られる。

第１表に、本発明に係る赤外線センサのノイズ評価試験
の結果を示す。

なおこの試験には、第１図の接地態様を採用した本発明
品を用い、赤外線導入孔３ａを経ての検知体２の視野角
は２２．４゜であり、被測定物７としては表面温度１０
０℃の黒体を用いた。更に液晶チョソバ４は、液晶層４
ａの液晶材料がバラアゾキシアニソールであるＤＳＭ型
のものであり、これの駆動電圧には、→２５Ｖ．ＯＶ，
　−２５Ｖ，　ＯＶをこの１順に２秒周期にて繰り返す
矩形波電圧を用いている。

（以下余白） 第 １ 表 （以 下 余 白） この表中の比較例１〜３は、本発明に係る赤外線センサ
との比較のために同一条件下にてノイズ評価を行った他
の赤外線センサであり、比較例１は、液晶チョソパ４の
基板４ｂ，４ｃのいずれも接地されていないもの、また
比較例２は、内側の基板４ｃではなく外側の基板４ｂを
接地したものであり、更に比較例３は、基板４ｂ，４ｃ
のいずれも接地することなく、検知体２を囲繞する態様
にてノイズ遮断用のシールドボックスを設けたものであ
る。

第１表から、本発明品においては、比較例１２に比較し
て出力信号への重畳ノイズが大幅に低減されており、高
いＳ／Ｎ比が得られることが明らかであり、また、外側
の基板４ｂが接地された比較例２と、両基板４ｂ，　４
ｃのいずれも接地されていない比較例ｌとにおいて、同
等のノイズが観測されることから、内側、即ち検知体２
例の基板４Ｃの接地によって重畳ノイズの軽減効果が得
られることが明らかである。

シールドボソクスを備えてなる比較例３においては、本
発明品と同等の重畳ノイズが観測されるが、出力信号の
レベルが本発明品及び比較例１．２と比較して低減して
いる。これはシールドボソクスにより検知体２への照射
赤外線の一部が遮られるためである。

なお第２図の接地構造を有する本発明に係る赤外線セン
サにおいても第１表に示すものと同様のノイズ評価結果
が得られており、出力信号への重畳ノイズは、接地構造
の如何に拘わらず大幅に軽減される。

また第１表は、液晶チョソバ４がＤＳＭ型である場合の
ノイズ評価結果であるが、液晶チョソパ４がＴＮＭ型で
ある場合においても検知体２側の基板４ｃの接地により
出力ノイズの大幅な軽減が可能であり、本発明は、液晶
チョノパ４の動作形態の如何に拘わらず適用可能である
。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る赤外線センサにおいては
、検知体への照射赤外線を通断ずる液晶チョソバの一対
の基板の内、検知体側の基板が接地されており、前記液
晶チョソバの駆動に仕って発生するノイズが接地部位に
流れ出すから、検知体の出力信号への重畳ノイズが大幅
に低減して、高いＳ／Ｎ比を有する高レヘルの出力信号
を安定的に得ることができ、検出精度の向上が図れる等
、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はいずれも本発明に係る赤外線センサ
の一例を示す模式的縦断面図である。 １・・・センサ基台　　１ａ・・・接地木極　　２・・
・検知体　　４・・・液晶チョソバ　　４ａ・・・液晶
層４ｂ，４ｃ・・・基板　　５・・・筒体　　６・・・
糞線特　許　出願人　　三洋３株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の基板間に挾持された液晶層への通電により赤
   外線を通断する液晶チョッパを、焦電物質製の検知体へ
   の赤外線の照射経路の中途に備えてなる赤外線センサに
   おいて、 前記一対の基板の内、前記検知体側の基板 が接地してあることを特徴とする赤外線センサ。