JPH0436420Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、例えば防犯の目的に、人体から放射
される熱線、すなわち赤外線の検出によりこれを
発見するために用いる赤外線検出装置に関する。

＜従来の技術＞ 一般に、赤外線を検出する赤外線センサは、半
導体の光電効果を利用した量子形と、熱電効果や
焦電効果を利用した熱形の２種類に大別される。

量子形は、非常に高感度であるが応答波長領域
が狭く、赤外線の検出のためには冷却を必要とす
るため、限定された使用にとどまつている。一
方、熱形は検出感度は低いが安価であり、常温で
動作して波長依存性がないなどの特徴を有してい
る。このため、最近では、熱形の赤外線センサ、
特に、焦電形赤外線センサが各種の分野で使用さ
れている。

焦電形赤外線センサは、焦電性結晶に温度変化
を与えたとき、焦電性結晶表面に自発分極の変化
によつて電荷が発生するという焦電効果を利用し
て温度を検出する一種の温度センサであり、人体
検出、炎検出及び温度検出等に使用されている。

ところで、焦電形赤外線センサは、焦電性結晶
表面に発生する電荷により温度変化を検出すると
いう上記動作原理からも明らかなように、インピ
ーダンスが高く、外来雑音の影響を受けやすいと
いう欠点を有している。そこで、この種の焦電形
赤外線センサを用いた焦電形赤外線検出装置で
は、焦電形赤外線センサの取付部の周辺に集光ミ
ラーを配置して赤外線の発生源から発せられる赤
外線を焦電形赤外線センサに集光し、Ｓ／Ｎ比を
高くするように工夫している。

従来使用されている上記焦電形赤外線検出装置
は、凹曲面上反射鏡で形成した集光ミラーに対向
して配置した焦電形赤外線センサに反射光を集光
させるように構成していた。

ところが、上記のように、焦電形赤外線センサ
を集光ミラーに対向させて配置していたために、
装置全体が大形になり、また集光ミラーとするた
めミラーを凹曲面に形成しなければならず製作が
容易でなかつた。

このため、改良形として第６図に示すように、
筐体１１の上面１２の開口１３に位置する焦電形
赤外線センサ１４に反射光が投影するように、前
記筐体１１の上面１２に垂直にかつ焦電形赤外線
センサ１４を中心にして取付けたミラー片１５を
有する焦電形赤外線検出装置１０が考えられた。
この焦電形赤外線検出装置１０における焦電形赤
外線センサ１４の焦電形赤外線検出素子１４ａ，
１４ｂは、第７図に示す回路図のように同種の分
極が直接接続され、その差分出力が電界効果トラ
ンジスタ（FET）によるエミツタホロワのイン
ピーダンス変換回路から出力される。なお、R1，
R2は抵抗である。第７図では焦電形赤外線検出
素子１４ａ，１４ｂの同極同士が直接に接続され
ているが、異分極を接続した並列接続でも良い。

この構成において、動作を第８図の動作説明図
及び第９図の波形図を用いて説明する。熱線すな
わち赤外線を放射している人体が、比較的遠方か
ら領域に到来すると、一方の焦電形赤外線検出
素子１４ａとそれと間隔ｄをおいて配置されてい
る他方の焦電形赤外線検出素子１４ｂの両方に赤
外線が入射するが、その差動出力は小さくなるの
で実質的にFETの出力は零に近くなる。次に、
領域すなわち遮蔽及び反射領域において、ミラ
ー片１５は、焦電形赤外線検出素子１４ｂに対し
ては赤外線を遮蔽し、焦電形赤外線検出素子１４
ａに対しては直接入射の赤外線に加えて赤外線を
反射し投影させて入射させる作用をして、単なる
遮蔽の場合に比較して２倍程度の大きい差動出力
を得る。領域では、焦電形赤外線検出素子１４
ａが赤外線を検出し、人体がミラー片１５による
遮蔽領域に入つているため、焦電形赤外線検出素
子１４ｂは赤外線を検出せず、差動出力が現れ
る。さらに人体が領域にきたときはミラー片１
５の影響を受けずに両方の焦電形赤外線検出素子
１４ａ，１４ｂに赤外線が入射するので、差動出
力は殆ど現れない。領域では、焦電形赤外線検
出素子１４ｂが赤外線を検出し、人体がミラー片
１５による遮蔽領域に入つているため、焦電形赤
外線検出素子１４ａは赤外線を検出せず、差動出
力が現れる。また、領域の遮蔽及び反射領域で
はミラー片１５は焦電形赤外線検出素子１４ｂに
対しては赤外線を反射して入射させる作用をし、
焦電形赤外線検出素子１４ａに対しては赤外線を
遮蔽して、領域より大きい差動出力を得る。領
域では両方の焦電形赤外線検出素子１４ａ，１
４ｂが赤外線を検出し、差動出力が小さくFET
から殆ど出力が現われない。従つて、このときの
焦電形赤外線検出素子１４ａ，１４ｂの出力と
FET出力の状態は第９図ａ，ｂに示すようにな
り、領域，，，においてFETに出力が
現れ、人体が領域からまでに移動しなくと
も、少なくとも領域からまで又は領域から
までに移動するだけで人体から発散する赤外線
を検出することができる。FETの出力は図示し
ない帯息通過濾波器、レベル検出器等に導かれて
警報機に接続され、警報機を作動させる。

また、第１０図のように上記ミラー片１５を赤
外線センサ１４の周囲に適当な間隔に複数個配置
すれば、より狭い領域で人体の通過を検出するこ
とができる。

＜考案が解決しようとする問題点＞ このようにミラー片を焦電形赤外線検出素子を
中心にして略放射状に配置することによる顕著な
利点を有し、ミラー片の数を増加することにより
遮蔽及び反射領域を増加させることができるが、
ミラー片の数はある程度の限りがあり、そのた
め、検出領域内での手や腕の細かな動きに対して
検出することができなかつた。

＜問題点を解決するための手段＞ 本考案は上記問題点を解決するためになされた
もので、筐体の中央に位置する焦電形赤外線セン
サに反射光が投影するように、筐体の上方の位置
でかつ焦電形赤外線センサの周囲に複数のミラー
片を配置し、このミラー片の各々に赤外線を通過
させるスリツトを設けた焦電形赤外線検出装置を
提供するものである。

＜実施例＞ 以下、本考案の焦電形赤外線検出装置の実施例
を図面を用いて詳細に説明する。

第１図において、焦電形赤外線検出装置１は、
樹脂製円筒形筐体２の上面３中央に開口４を有
し、その開口４には筐体２内に収容され、一対の
焦電形赤外線検出素子５１ａ，５１ｂを備えた焦
電形赤外線センサ５を配設する。筐体２の上面３
には鏡面加工した６枚のミラー片６が前記一対の
焦電形赤外線検出素子５１ａ，５１ｂの周囲に所
定の間隔、例えば60度に配置し取付けられてい
る。各々のミラー片６は略扇形をしており、内周
辺部から第１、第２のスリツト６１，６２が等間
隔に形成されている。ミラー片６は金属板を打抜
いて作られ、或はプラスチツクスで成型しその表
面を鏡面加工する。例えばアルミニウム（Al）
メツキ、アルミニウム蒸着、クローム（Cr）メ
ツキ等の手段により、金属光沢層を形成する。

このスリツト６１，６２を設けた実施例の動作
を第２図および第３図により説明する。

赤外線を放射している被検出体、例えば人体が
領域１から領域13まで横断する場合を考える。ま
ず、領域１にくると、被検出体からの赤外線は第
１、第２の焦電形赤外線検出素子５１ａ，５１ｂ
にり検出され、そのFETの作動出力は０となる。
次に領域２の遮蔽及び反射領域では、赤外線はミ
ラー片６により遮蔽されて第２の焦電形赤外線検
出素子５１ｂには入射しないが、第１の焦電形赤
外線検出素子５１ａには直接の赤外線とミラー片
６により反射された赤外線とが入射するので、
FETには遮蔽の場合に比較し２倍の出力が現れ
る。領域３では赤外線は直接に第１の焦電形赤外
線検出素子５１ａに、第１のスリツト６１を通過
して第２の焦電形赤外線検出素子５１ｂの両方に
入射するので、FETに差動出力が現れない。さ
らに進んで、領域４、領域６の遮蔽及び反射領域
では領域２の場合と同様に、赤外線はミラー片６
により遮蔽されて第２の焦電形赤外線検出素子５
１ｂには入射しないが、第１の焦電形赤外線検出
素子５１ａには直接の赤外線とミラー片６により
反射された赤外線とが入射するので、FETに大
きな出力が現れる。また、領域５では赤外線は直
接に第１の焦電形赤外線検出素子５１ａに入射
し、また第２のスリツト６２を通過して第２の焦
電形赤外線検出素子５１ｂの両方に入射するの
で、FETに差動出力が現れない。さらに、被検
出体が領域７にくると、赤外線はミラー片６によ
つて遮蔽されないで、第１、第２の焦電形赤外線
検出素子５１ａ，５１ｂに入射するので、FET
に差動出力が現れない。さらに領域８の遮蔽及び
反射領域では、第１の焦電形赤外線検出素子５１
ａへの赤外線はミラー片６により遮蔽されて入射
しないが、第２の焦電形赤外線検出素子５１ｂに
は直接の赤外線とミラー片６により反射された赤
外線とが入射するので、FETに単なる遮蔽の場
合の出力の２倍の出力が現れる。領域９では、第
１の焦電形赤外線検出素子５１ａには第２のスリ
ツト６２を通過した赤外線が入射し、第２の焦電
形赤外線検出素子５１ｂには直接の赤外線が入射
するので、FETには差動出力が現れない。さら
に進んで、領域10、領域12の遮蔽及び反射領域で
は領域８の場合と同様に、第１の焦電形赤外線検
出素子５１ａへの赤外線はミラー片６により遮蔽
されて入射しないが、第２の焦電形赤外線検出素
子５１ｂには直接の赤外線とミラー片６より反射
された赤外線とが入射されるので、FETに大き
な出力が現れる。また領域11では第１の焦電形赤
外線検出素子５１ａには第１のスリツト６１を通
過した赤外線が入射し、第２の焦電形赤外線検出
素子５１ｂには直接の赤外線が入射するので、
FETには差動出力が現れない。さらに進んで、
領域13では、赤外線はミラー片６によつて遮蔽さ
れないで第１、第２の焦電形赤外線検出素子５１
ａ，５１ｂに入射するので、FETに差動出力が
現れない。

また、斜め線ｍ又はｎに沿つて移動するような
場所の被検出体の赤外線の検出についても同様に
行える。

第４図に第２の実施例の動作説明図を示す。第
１の実施例がミラー片６の第１及び第２のスリツ
ト６１，６２の幅、間隔を夫々他の幅、間隔と同
じ寸法にして設けているので、被検出体が通る横
断線ｌ上の遮蔽及び反射領域の間隔がミラー片６
の近くでは狭くなつており、両側の離れたところ
では広がつている。それに対して、第２の実施例
では、スリツトの幅、間隔を同じにしないで、被
検出体が通る横断線ｌ上の遮蔽及び反射領域の間
隔を略同じ様になるように、スリツトを設けてい
る。

第５図ａ，ｂに他の実施例のスリツトを設けた
ミラー片の正面図を示している。第５図ａは３本
のスリツト６１ａ，６２ａ，６３ａが図の横方向
に平行になつており、線A1方向は第１、第２の
実施例と同様に２本のスリツトを有する場合の動
作を行う。線B1、線C1方向は１本のスリツトを
有する場合の動作を行い、いずれも上記実施例同
様スリツトを設けた効果が得られる。第５図ｂは
３本のスリツト６１ｂ，６２ｂ，６３ｂが図の縦
方向に平行に設けており、線C2方向が第１、第
２の実施例と同様にスリツトが２本の場合の動作
を、また線A2，B2は１本のスリツトの場合であ
る。第５図の例では、熱線の入射方向A1，B1，
C1，A2，B2，C2によつてスリツトを横断する幅
が異なつており、検出方向によつて差を設けるこ
とができる。

＜考案の効果＞ 本考案の焦電形赤外線検出装置は以上詳細に述
べた通りであり、以下に示す効果を生じるもので
ある。つまり、筐体の中央に位置する焦電形赤外
線センサに反射光が投影するように、前記筐体上
方に前記焦電形赤外線センサ面と垂直にかつ前記
焦電形赤外線センサの周囲に配置した複数のミラ
ー片の各々に赤外線を通過させるスリツトを設け
たので、人体から発する熱線がスリツトを横断す
るごとに出力が得られ、このことから遮蔽及び反
射領域内での被検出体の手や腕の細かな動きに対
応した差動出力得られ、応答速度が速くなる利点
がある。そして、ミラー片による遮蔽及び反射検
出領域内に細かな遮蔽領域を比較的簡単に増設す
ることができる。なお、スリツトを２本入れる
と、出力が周波数にして約３倍になる。

また、ミラー片を被検出体が通る横断線ｌ上の
遮蔽及び反射領域の間隔が等しくなるように、ス
リツトの幅、間隔を構成すると、差動出力の周波
数が検出領域内で略一定となるため、回路の帯域
通過濾波器の設計が簡単になる。

また、第１の実施例において、被検出体が斜め
に通過するような場所で本焦電形赤外線検出装置
を使用するような場合、ミラー片のスリツトの
幅、間隔を差動出力の周波数が検出領域内で略一
定となるよう構成できるので、帯域通過濾波器の
設計が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本考案の焦電形赤外線検出装置
の一実施例を示す平面図および正面断面図、第２
図は第１の実施例の動作説明図、第３図ａは焦電
形赤外線検出素子の出力を示す波形図、第３図ｂ
はFETの出力を示す波形図、第４図は第２の実
施例の動作説明図、第５図ａ，ｂは第３、第４の
実施例のミラー片の形状の正面図、第６図ａ，ｂ
は従来の焦電形赤外線検出装置の一例の正面図お
よび正面断面図、第７図は焦電形赤外線検出装置
に適用する電気回路図、第８図は第６図の装置の
動作説明図、第９図ａ，ｂは赤外線センサの素子
とFETとの出力を示す波形図、第１０図は従来
の焦電形赤外線検出装置の他の実施例を示す平面
図である。 図中の１は焦電形赤外線検出装置、２は筐体、
３は上面、４は開口、５は焦電形赤外線センサ、
５１ａ，５１ｂは焦電形赤外線検出素子、６はミ
ラー片、６１，６２はスリツトである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 筐体の中央に位置する焦電形赤外線センサに反
   射光が投影するように、前記筐体の上方に位置し
   かつ前記焦電形赤外線センサの周囲に配置した複
   数のミラー片を有する焦電形赤外線検出装置にお
   いて、 前記ミラー片の各々に赤外線を通過させるスリ
   ツトを設けたことを特徴とする焦電形赤外線検出
   装置。