JPH05332830A - 赤外線センサ - Google Patents
赤外線センサInfo
- Publication number
- JPH05332830A JPH05332830A JP15862492A JP15862492A JPH05332830A JP H05332830 A JPH05332830 A JP H05332830A JP 15862492 A JP15862492 A JP 15862492A JP 15862492 A JP15862492 A JP 15862492A JP H05332830 A JPH05332830 A JP H05332830A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pyroelectric
- pyroelectric element
- leak resistor
- infrared rays
- infrared
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回路構成を簡易化し、小型の赤外線センサを
提供する。 【構成】 焦電体３ａ，３ｂを直列に接続して焦電素子
１を構成する。この焦電素子１の絶縁抵抗を1010〜1011
オーダーのΩ値に設定し、焦電素子１に赤外線を受けた
ときに発生する焦電電流を流れ易くする。焦電素子１に
発生する焦電電流は焦電素子１自体を流れるときにイン
ピーダンス変換されて電圧信号に変換され、この電圧信
号が電界効果トランジスタ４のゲートに加えられる。そ
して、焦電素子１に入射する赤外線量の大きさに対応し
た電圧信号が赤外線検出信号として電界効果トランジス
タ４のソース端子７から出力される。
提供する。 【構成】 焦電体３ａ，３ｂを直列に接続して焦電素子
１を構成する。この焦電素子１の絶縁抵抗を1010〜1011
オーダーのΩ値に設定し、焦電素子１に赤外線を受けた
ときに発生する焦電電流を流れ易くする。焦電素子１に
発生する焦電電流は焦電素子１自体を流れるときにイン
ピーダンス変換されて電圧信号に変換され、この電圧信
号が電界効果トランジスタ４のゲートに加えられる。そ
して、焦電素子１に入射する赤外線量の大きさに対応し
た電圧信号が赤外線検出信号として電界効果トランジス
タ４のソース端子７から出力される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、焦電素子を用いた赤外
線センサに関するものである。
線センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】焦電素子を用いた赤外線センサの一般的
な基本回路が図３に示されている。この基本回路は回路
基板に形成されるもので、焦電素子１はエレメント基板
２上に一対の焦電体３ａ，３ｂを配設したものからな
り、この焦電体３ａ，３ｂは直列に接続されて、その一
端側はグランド（ＧＮＤ）側に接続され、他端側は電界
効果トランジスタ４のゲートに接続されている。そし
て、焦電素子１に並列にリーク抵抗体５が接続されてい
る。
な基本回路が図３に示されている。この基本回路は回路
基板に形成されるもので、焦電素子１はエレメント基板
２上に一対の焦電体３ａ，３ｂを配設したものからな
り、この焦電体３ａ，３ｂは直列に接続されて、その一
端側はグランド（ＧＮＤ）側に接続され、他端側は電界
効果トランジスタ４のゲートに接続されている。そし
て、焦電素子１に並列にリーク抵抗体５が接続されてい
る。
【０００３】この種の赤外線センサにおいては、人体等
の被検出体から赤外線が焦電素子１に入射すると、焦電
素子１の焦電体３ａ，３ｂは赤外線量に応じて分極し、
焦電電流を出力する。リーク抵抗体５はこの焦電電流を
インピーダンス変換により電圧に変換し、焦電電流に対
応する電圧信号を電界効果トランジスタ４のゲートに加
える。電界効果トランジスタ４のドレイン端子６には電
源電圧が加えられており、電界効果トランジスタ４は前
記リーク抵抗体５を介して加えられる電圧値に応じた
（焦電素子１に入射する赤外線量の大きさに対応させ
た）電圧を赤外線検出信号としてソース端子７から出力
する。
の被検出体から赤外線が焦電素子１に入射すると、焦電
素子１の焦電体３ａ，３ｂは赤外線量に応じて分極し、
焦電電流を出力する。リーク抵抗体５はこの焦電電流を
インピーダンス変換により電圧に変換し、焦電電流に対
応する電圧信号を電界効果トランジスタ４のゲートに加
える。電界効果トランジスタ４のドレイン端子６には電
源電圧が加えられており、電界効果トランジスタ４は前
記リーク抵抗体５を介して加えられる電圧値に応じた
（焦電素子１に入射する赤外線量の大きさに対応させ
た）電圧を赤外線検出信号としてソース端子７から出力
する。
【０００４】この種の一般的な赤外線センサに使用され
ている焦電素子は絶縁抵抗がほぼ1012Ωという非常に大
きな抵抗値を有している。このように焦電素子１が非常
に高い抵抗値を有していると、赤外線を受けて発生する
焦電電流がほとんど流れず、赤外線の検出が困難になる
という問題が生じる。そこで、従来の赤外線センサで
は、1010〜1011オーダーのΩ値の高抵抗のリーク抵抗体
５をエレメント基板２に並列に接続して焦電電流を流れ
易くし、赤外線の検出を可能にしている。
ている焦電素子は絶縁抵抗がほぼ1012Ωという非常に大
きな抵抗値を有している。このように焦電素子１が非常
に高い抵抗値を有していると、赤外線を受けて発生する
焦電電流がほとんど流れず、赤外線の検出が困難になる
という問題が生じる。そこで、従来の赤外線センサで
は、1010〜1011オーダーのΩ値の高抵抗のリーク抵抗体
５をエレメント基板２に並列に接続して焦電電流を流れ
易くし、赤外線の検出を可能にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リーク
抵抗体５の抵抗値が1010〜1011オーダーのΩ値という極
めて高抵抗のものであるため、これを安定に製造するの
は非常に難しく、製造コストが非常に高くなるという問
題がある。
抵抗体５の抵抗値が1010〜1011オーダーのΩ値という極
めて高抵抗のものであるため、これを安定に製造するの
は非常に難しく、製造コストが非常に高くなるという問
題がある。
【０００６】また、外付けのリーク抵抗体５が必ず必要
なため、このリーク抵抗体５を回路基板に実装する作業
が必要となり、また、回路基板上に形成する回路パター
ンが複雑になるばかりでなく、回路部品の形状とその搭
載位置が制限され、さらにセンサが大型化するという問
題が生じる。
なため、このリーク抵抗体５を回路基板に実装する作業
が必要となり、また、回路基板上に形成する回路パター
ンが複雑になるばかりでなく、回路部品の形状とその搭
載位置が制限され、さらにセンサが大型化するという問
題が生じる。
【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、焦電素子に並列接続
するリーク抵抗体を省略し、このリーク抵抗体の作製の
困難性を解消するとともに、回路パターンの簡易化とセ
ンサの小型化を図ることができる安価な赤外線センサを
提供することにある。
なされたものであり、その目的は、焦電素子に並列接続
するリーク抵抗体を省略し、このリーク抵抗体の作製の
困難性を解消するとともに、回路パターンの簡易化とセ
ンサの小型化を図ることができる安価な赤外線センサを
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、赤外線を感知し、この赤外線の感知量に対応す
る電流を出力する焦電素子と、この焦電素子に並列に接
続され焦電素子の出力電流を電圧に変換するリーク抵抗
体と、このリーク抵抗体によって変換された電圧をゲー
トに受け赤外線の感知量に対応する電圧を赤外線検出信
号としてソース端子から出力する電界効果トランジスタ
とを有する赤外線センサにおいて、前記焦電素子の絶縁
抵抗を1010〜1011のオーダーのΩ値に設定して焦電素子
自体にリーク抵抗体の機能を兼用させ、専用の外付けの
リーク抵抗体を省略したことを特徴として構成されてい
る。
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、赤外線を感知し、この赤外線の感知量に対応す
る電流を出力する焦電素子と、この焦電素子に並列に接
続され焦電素子の出力電流を電圧に変換するリーク抵抗
体と、このリーク抵抗体によって変換された電圧をゲー
トに受け赤外線の感知量に対応する電圧を赤外線検出信
号としてソース端子から出力する電界効果トランジスタ
とを有する赤外線センサにおいて、前記焦電素子の絶縁
抵抗を1010〜1011のオーダーのΩ値に設定して焦電素子
自体にリーク抵抗体の機能を兼用させ、専用の外付けの
リーク抵抗体を省略したことを特徴として構成されてい
る。
【０００９】
【作用】上記構成の本発明において、焦電素子の絶縁抵
抗は1010〜1011のオーダーのΩに設定されることで、赤
外線を受けたときに焦電素子に発生する焦電電流が流れ
易くなり、この焦電電流が焦電素子自体を流れるとき
に、焦電素子自体の抵抗がリーク抵抗体として機能し、
前記焦電電流はインピーダンス変換されて電圧信号に変
換され、この電圧信号が電界効果トランジスタ４のゲー
トに加えられる。そして、電界効果トランジスタのソー
ス端子から赤外線量に対応する電圧が赤外線の検出信号
として出力される。
抗は1010〜1011のオーダーのΩに設定されることで、赤
外線を受けたときに焦電素子に発生する焦電電流が流れ
易くなり、この焦電電流が焦電素子自体を流れるとき
に、焦電素子自体の抵抗がリーク抵抗体として機能し、
前記焦電電流はインピーダンス変換されて電圧信号に変
換され、この電圧信号が電界効果トランジスタ４のゲー
トに加えられる。そして、電界効果トランジスタのソー
ス端子から赤外線量に対応する電圧が赤外線の検出信号
として出力される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
名称部分には同一の符号を付し、その重複説明は省略す
る。図２には本発明に係る赤外線センサの一実施例の基
本構成が示されている。本実施例が従来例と異なる特徴
的なことは、焦電素子の絶縁抵抗を従来例に比べ小さく
設定して焦電電流が流れ易くするとともに、焦電素子自
体にリーク抵抗体としての機能を兼用させたことであ
る。このため、本実施例では従来例で必須であった外付
けのリーク抵抗体５は省略されている。
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
名称部分には同一の符号を付し、その重複説明は省略す
る。図２には本発明に係る赤外線センサの一実施例の基
本構成が示されている。本実施例が従来例と異なる特徴
的なことは、焦電素子の絶縁抵抗を従来例に比べ小さく
設定して焦電電流が流れ易くするとともに、焦電素子自
体にリーク抵抗体としての機能を兼用させたことであ
る。このため、本実施例では従来例で必須であった外付
けのリーク抵抗体５は省略されている。
【００１１】本実施例の焦電素子１は従来例に比べ、ほ
ぼ一桁絶縁抵抗の値を小さめに設定し、この絶縁抵抗の
値を1010〜1011のオーダーのΩ値に設定している。
ぼ一桁絶縁抵抗の値を小さめに設定し、この絶縁抵抗の
値を1010〜1011のオーダーのΩ値に設定している。
【００１２】焦電素子で発生した焦電電流は図２に示す
ように、絶縁抵抗が1012オーダーの抵抗値のためにコン
デンサｃに流れ込み、流れ込んだ電荷を取り出すために
は、絶縁抵抗Ｒより小さい抵抗Ｒ′が必要となる。した
がって、絶縁抵抗Ｒを抵抗Ｒ′並みの抵抗にすることに
よりコンデンサｃに溜まった電荷を取り出すことができ
る。焦電素子の絶縁抵抗を設定する際には、比誘電率ε
とtan δの値をそれぞれ考慮して焦電電流が流れ易くな
る絶縁抵抗の値に設定することが望ましい。
ように、絶縁抵抗が1012オーダーの抵抗値のためにコン
デンサｃに流れ込み、流れ込んだ電荷を取り出すために
は、絶縁抵抗Ｒより小さい抵抗Ｒ′が必要となる。した
がって、絶縁抵抗Ｒを抵抗Ｒ′並みの抵抗にすることに
よりコンデンサｃに溜まった電荷を取り出すことができ
る。焦電素子の絶縁抵抗を設定する際には、比誘電率ε
とtan δの値をそれぞれ考慮して焦電電流が流れ易くな
る絶縁抵抗の値に設定することが望ましい。
【００１３】本発明者はこれらの関係を実験によって求
めて評価したところ、焦電素子１をチタン酸ジルコン酸
鉛系やチタン酸鉛系の材料によって作製し、比誘電率ε
を400 〜700 の範囲に設定し、かつ、tan δを0.3 〜0.
7 ％の範囲に設定し、さらに、焦電素子の絶縁抵抗を10
10〜1011オーダーのΩ値に設定することが最も望ましい
ことが分かった。焦電素子１をチタン酸ジルコン酸鉛系
あるいはチタン酸鉛系の材料で作製する場合、組成成分
の割合を変えることにより、絶縁抵抗の値を調整するこ
とができ、絶縁抵抗を前記1010〜1011オーダーのΩ値に
設定することができる。
めて評価したところ、焦電素子１をチタン酸ジルコン酸
鉛系やチタン酸鉛系の材料によって作製し、比誘電率ε
を400 〜700 の範囲に設定し、かつ、tan δを0.3 〜0.
7 ％の範囲に設定し、さらに、焦電素子の絶縁抵抗を10
10〜1011オーダーのΩ値に設定することが最も望ましい
ことが分かった。焦電素子１をチタン酸ジルコン酸鉛系
あるいはチタン酸鉛系の材料で作製する場合、組成成分
の割合を変えることにより、絶縁抵抗の値を調整するこ
とができ、絶縁抵抗を前記1010〜1011オーダーのΩ値に
設定することができる。
【００１４】本実施例の赤外線センサによれば、焦電素
子１に赤外線が入射すると、焦電素子１の分極が行わ
れ、焦電電流が発生する。この焦電電流は焦電素子１を
通って外に流れるときに、焦電素子１自体の絶縁抵抗に
よって電圧信号に変換され、この電圧信号が電界効果ト
ランジスタ４のゲートに加えられる。電界効果トランジ
スタ４はこのゲートに加えられる電圧に応じてソース端
子７の出力電圧を可変する結果、焦電素子１に入射する
赤外線量に対応する電圧信号が赤外線検出信号として電
界効果トランジスタ４のソース端子７から出力される。
子１に赤外線が入射すると、焦電素子１の分極が行わ
れ、焦電電流が発生する。この焦電電流は焦電素子１を
通って外に流れるときに、焦電素子１自体の絶縁抵抗に
よって電圧信号に変換され、この電圧信号が電界効果ト
ランジスタ４のゲートに加えられる。電界効果トランジ
スタ４はこのゲートに加えられる電圧に応じてソース端
子７の出力電圧を可変する結果、焦電素子１に入射する
赤外線量に対応する電圧信号が赤外線検出信号として電
界効果トランジスタ４のソース端子７から出力される。
【００１５】このように、本実施例では、焦電素子１が
リーク抵抗体として機能するので、別個独立のリーク抵
抗体を従来例のように外付けによって焦電素子１に並列
に接続する必要がなく、回路構成の大幅な簡易化が達成
される。したがって、回路基板に形成する回路パターン
が簡易化される上に、リーク抵抗体を外付け接続する手
間隙も不要となり、赤外線センサの製造効率を高めて製
造コストの大幅な低減化が可能となる。
リーク抵抗体として機能するので、別個独立のリーク抵
抗体を従来例のように外付けによって焦電素子１に並列
に接続する必要がなく、回路構成の大幅な簡易化が達成
される。したがって、回路基板に形成する回路パターン
が簡易化される上に、リーク抵抗体を外付け接続する手
間隙も不要となり、赤外線センサの製造効率を高めて製
造コストの大幅な低減化が可能となる。
【００１６】また、リーク抵抗体が不要となることで、
回路基板に搭載する回路部品の搭載位置の制限が緩和さ
れるとともに、リーク抵抗体の取り付けスペースも不要
となるので、赤外線センサの小型化が可能となる。
回路基板に搭載する回路部品の搭載位置の制限が緩和さ
れるとともに、リーク抵抗体の取り付けスペースも不要
となるので、赤外線センサの小型化が可能となる。
【００１７】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記実
施例では、赤外線センサ自体の構成について説明した
が、本発明の赤外線センサは、増幅回路、コンパレータ
回路、タイマー回路等と組み合わせて各種のモジュール
（システム装置）とした構成のものについても適用され
るものである。
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記実
施例では、赤外線センサ自体の構成について説明した
が、本発明の赤外線センサは、増幅回路、コンパレータ
回路、タイマー回路等と組み合わせて各種のモジュール
（システム装置）とした構成のものについても適用され
るものである。
【００１８】また、本実施例の焦電素子は２個の焦電体
３ａ，３ｂを直列に接続したもので構成したが、１個の
焦電体によって構成してもよく、あるいは３個以上の焦
電体を直列接続して構成してもよい。
３ａ，３ｂを直列に接続したもので構成したが、１個の
焦電体によって構成してもよく、あるいは３個以上の焦
電体を直列接続して構成してもよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、焦電素子の絶縁抵抗を1010〜
1011のオーダーのΩ値に設定したものであるから、焦電
素子が赤外線を受けたときに発生する焦電電流が流れ易
くなり、この焦電素子自体に焦電電流が流れるときにイ
ンピーダンス変換されて電圧信号に変換されるので、従
来例において必須であったリーク抵抗体を焦電素子に並
列に外付けする必要がなく、回路構成の大幅な簡易化が
達成できる。
1011のオーダーのΩ値に設定したものであるから、焦電
素子が赤外線を受けたときに発生する焦電電流が流れ易
くなり、この焦電素子自体に焦電電流が流れるときにイ
ンピーダンス変換されて電圧信号に変換されるので、従
来例において必須であったリーク抵抗体を焦電素子に並
列に外付けする必要がなく、回路構成の大幅な簡易化が
達成できる。
【００２０】また、外付けのリーク抵抗体を省略できる
ことで、赤外線センサの回路基板の回路パターンを簡易
化することができるとともに、回路部品の搭載位置の制
限を緩和することができ、その上、リーク抵抗体の外付
け作業の手間隙が不要となるので、赤外線センサの製造
効率が大幅に高められ、安価な赤外線センサを提供する
ことができる。
ことで、赤外線センサの回路基板の回路パターンを簡易
化することができるとともに、回路部品の搭載位置の制
限を緩和することができ、その上、リーク抵抗体の外付
け作業の手間隙が不要となるので、赤外線センサの製造
効率が大幅に高められ、安価な赤外線センサを提供する
ことができる。
【００２１】さらに、外付けのリーク抵抗体を省略でき
ることで、そのリーク抵抗体の設置スペースが不要とな
り、赤外線センサの小型化を達成することができる。
ることで、そのリーク抵抗体の設置スペースが不要とな
り、赤外線センサの小型化を達成することができる。
【図１】本発明に係る赤外線センサの一実施例の基本回
路図である。
路図である。
【図２】焦電素子の動作原理の説明用等価回路図であ
る。
る。
【図３】従来の一般的な赤外線センサの基本回路図であ
る。
る。
１ 焦電素子 ２ エレメント基板 ３ａ，３ｂ 焦電体 ４ 電界効果トランジスタ ６ ドレイン端子 ７ ソース端子
Claims (1)
- 【請求項１】 赤外線を感知し、この赤外線の感知量に
対応する電流を出力する焦電素子と、この焦電素子に並
列に接続され焦電素子の出力電流を電圧に変換するリー
ク抵抗体と、このリーク抵抗体によって変換された電圧
をゲートに受け赤外線の感知量に対応する電圧を赤外線
検出信号としてソース端子から出力する電界効果トラン
ジスタとを有する赤外線センサにおいて、前記焦電素子
の絶縁抵抗を1010〜1011のオーダーのΩ値に設定して焦
電素子自体にリーク抵抗体の機能を兼用させ、専用の外
付けのリーク抵抗体を省略したことを特徴とする赤外線
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15862492A JPH05332830A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15862492A JPH05332830A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332830A true JPH05332830A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15675780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15862492A Pending JPH05332830A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05332830A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013057632A (ja) * | 2011-09-09 | 2013-03-28 | Citizen Electronics Co Ltd | 焦電型赤外線センサ |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP15862492A patent/JPH05332830A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013057632A (ja) * | 2011-09-09 | 2013-03-28 | Citizen Electronics Co Ltd | 焦電型赤外線センサ |
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