JPH0547053B2 - - Google Patents

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JPH0547053B2
JPH0547053B2 JP62130674A JP13067487A JPH0547053B2 JP H0547053 B2 JPH0547053 B2 JP H0547053B2 JP 62130674 A JP62130674 A JP 62130674A JP 13067487 A JP13067487 A JP 13067487A JP H0547053 B2 JPH0547053 B2 JP H0547053B2
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JP
Japan
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infrared rays
sensor element
heat source
pyroelectric infrared
elements
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Noboru Masuda
Kenji Tomaki
Tetsuo Oosawa
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/34Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、デユアル構造の赤外線センサ素子を
用いて、人体などの熱源を検出するための赤外線
検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an infrared detection device for detecting a heat source such as a human body using a dual-structure infrared sensor element.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、人体などの熱源を検出するための検出装
置としては、LEDを用いた装置に比較して、設
置および取り扱いが容易であるという理由で、焦
電形赤外線センサを用いた検出装置が多用されて
いる。この焦電形赤外線センサは、通常焦電板の
表裏面に電極を形成したもので、わずかな温度差
でも鋭敏に感じるので、感度が良い反面、熱的な
ノイズに弱く、自動車のライトのような熱源や周
囲温度の急激な変化で誤動作することもあつた。
Recently, detection devices using pyroelectric infrared sensors have been frequently used to detect heat sources such as the human body because they are easier to install and handle than devices using LEDs. ing. This pyroelectric infrared sensor usually has electrodes formed on the front and back surfaces of a pyroelectric plate, and it is sensitive to even the slightest temperature difference, so while it has good sensitivity, it is vulnerable to thermal noise and is similar to a car light. Malfunctions were also caused by sudden changes in heat sources or ambient temperature.

このような人体以外の雑音成分からの誤動作を
避けるため、分極方向を逆にした2つのエレメン
トを第5図イ,ロに示すように直列あるいは並列
に結合した、いわゆる「デユアルセンサ素子」が
提案され、この素子を用いた赤外線検出装置が実
用化されている。
In order to avoid such malfunctions due to noise components other than the human body, a so-called "dual sensor element" was proposed, in which two elements with opposite polarization directions are connected in series or parallel as shown in Figure 5 A and B. An infrared detection device using this element has been put into practical use.

第6図にはそのデユアル構造の従来の赤外線検
出装置が示されている。図において、ハウジング
1は赤外線を遮蔽する金属材料等によつて形成さ
れ、そのハウジング1の所望位置には開口2が形
成されている。そして、前記ハウジング1の内部
には焦電形赤外線センサ素子3が配設されてい
る。この焦電形赤外線センサ素子3は隣接配置さ
れた第1のエレメント4と第2のエレメント5と
を有しており、この両エレメント4,5の受光面
は前記開口2に対向している。エレメント4,5
は赤外線を受けると分極状態がくずれ、赤外線の
強さに対応する電気信号を出力するものである。
FIG. 6 shows a conventional infrared detection device having a dual structure. In the figure, a housing 1 is made of a metal material that shields infrared rays, and an opening 2 is formed at a desired position of the housing 1. A pyroelectric infrared sensor element 3 is disposed inside the housing 1. This pyroelectric infrared sensor element 3 has a first element 4 and a second element 5 which are arranged adjacent to each other, and the light receiving surfaces of both elements 4 and 5 face the opening 2. Elements 4 and 5
When it receives infrared rays, its polarization state collapses, and it outputs an electrical signal corresponding to the intensity of the infrared rays.

一方、前記開口2には赤外線を透過する透過板
6が嵌め込まれており、さらに該赤外線板6を挟
んで前記焦電形赤外線センサ素子3と対向する位
置にフレネルレンズ7が配置されている。このフ
レネルレンズ7は例えば、ポリエチレン等のプラ
スチツク樹脂によつて形成され、人体等の熱源か
ら発せられる赤外線を焦電形赤外線センサ素子3
(詳しくはエレメント4,5)に導くものである。
そして、この赤外線を受けた両エレメント4,5
に出力レベル差が生じたとき、前記第5図イ,ロ
の結線状態にある焦電形赤外線センサ素子3から
検出信号が出力され、熱源の侵入が検出されるの
である。
On the other hand, a transmitting plate 6 that transmits infrared rays is fitted into the opening 2, and a Fresnel lens 7 is disposed at a position facing the pyroelectric infrared sensor element 3 with the infrared plate 6 in between. This Fresnel lens 7 is made of plastic resin such as polyethylene, and transmits infrared rays emitted from a heat source such as a human body to the pyroelectric infrared sensor element 3.
(More details, elements 4 and 5).
Both elements 4 and 5 that received this infrared rays
When a difference in output level occurs between the two, a detection signal is output from the pyroelectric infrared sensor element 3 in the connection states shown in FIG. 5A and B, and the intrusion of the heat source is detected.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来の装置によれば、焦電形赤外線センサ
素子3の第1のエレメント4自体の検出領域は第
7図の領域A(円Aの範囲内)で表され、同様に、
第2のエレメント5自体の検出領域は領域B(円
Bの範囲内)で表される。ところが、両領域A,
Bが重なるCの部分は両エレメント4,5に入り
込む赤外線の量がほぼ同一であるから、エレメン
ト4,5の出力レベル差がほとんど生ぜず、検出
不可能領域になつてしまうという問題がある。
According to the above conventional device, the detection area of the first element 4 itself of the pyroelectric infrared sensor element 3 is represented by area A (within the circle A) in FIG.
The detection area of the second element 5 itself is represented by area B (within the range of circle B). However, both areas A,
Since the amount of infrared rays entering both elements 4 and 5 is almost the same in the portion C where B overlaps, there is a problem that there is almost no difference in output level between the elements 4 and 5, resulting in an undetectable region.

本発明は上記従来の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、両エレメント
4,5自体の検出領域が重なり合う領域Cに検出
可能領域をつくり出し、熱源の検出をより確実に
行おうとするものである。
The present invention has been made in order to solve the above conventional problems, and its purpose is to create a detectable area in area C where the detection areas of both elements 4 and 5 overlap, and to more reliably detect a heat source. That's what I'm trying to do.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は上記目的を達成するため次のように構
成されている。すなわち本発明は、赤外線を受け
ることによつて電気信号を出力する一対のエレメ
ントが具備されているデユアル構造の焦電形赤外
線センサ素子と;この焦電形赤外線センサ素子の
近傍に配置され、赤外線を前記焦電形赤外線セン
サ素子に導くフレネルレンズと;を備えてなる焦
電形赤外線検出装置において、前記焦電形赤外線
センサ素子とフレネルレンズとの間には赤外線を
反射する反射遮蔽板が前記一対のエレメント間の
空間を仕切る格好で立設配置されていることを特
徴として構成されている。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention provides a dual-structure pyroelectric infrared sensor element that is equipped with a pair of elements that output an electric signal by receiving infrared rays; a Fresnel lens that guides the pyroelectric infrared sensor element to the pyroelectric infrared sensor element; in the pyroelectric infrared detection device, a reflective shielding plate that reflects infrared rays is provided between the pyroelectric infrared sensor element and the Fresnel lens; It is characterized by being arranged upright to partition the space between a pair of elements.

〔作 用〕[Effect]

上記のように構成されている本発明において、
人体等の熱源が焦電形赤外線センサ素子の検出領
域に入ると、熱源から発せられる赤外線はフレネ
ルレンズに導かれてそれぞれ焦電形赤外線センサ
素子の一対のエレメントに入り込む。この場合、
従来の装置では、既述の如く、各エレメント自体
の検出領域が重なる部分に熱源が入り込んだとき
には、各エレメントに入り込む赤外線の強さはほ
ぼ等しいから、両エレメントの差動出力信号がほ
ぼ零となり、その熱源の検出が不可能となる。と
ころが、本発明では、焦電形赤外線センサ素子と
フレネルレンズとの間に反射遮蔽板が設けられて
いるから、熱源が前記検出領域の重なり合う部分
に入り込んだ場合であつても、エレメントの一方
側には反射遮蔽板から反射した赤外線とフレネル
レンズから直接来る赤外線とが共に入り込み、他
方側のエレメントには赤外線が反射遮蔽板に遮ら
れて入り込まないという新たな領域がつくり出さ
れることとなる。したがつて、この領域に熱源が
在るときには両エレメントの出力レベルに大きな
差が生じることとなり、これにより、熱源の検出
可能領域が大幅に拡大されるのである。
In the present invention configured as above,
When a heat source such as a human body enters the detection area of the pyroelectric infrared sensor element, the infrared rays emitted from the heat source are guided by a Fresnel lens and enter a pair of elements of the pyroelectric infrared sensor element. in this case,
In conventional devices, as mentioned above, when a heat source enters the area where the detection areas of each element overlap, the intensity of the infrared rays entering each element is almost equal, so the differential output signal of both elements becomes almost zero. , it becomes impossible to detect the heat source. However, in the present invention, since a reflective shielding plate is provided between the pyroelectric infrared sensor element and the Fresnel lens, even if the heat source enters the overlapping portion of the detection area, one side of the element A new area is created in which the infrared rays reflected from the reflective shielding plate and the infrared rays directly coming from the Fresnel lens enter the element, and the infrared rays are blocked by the reflective shielding plate and do not enter the element on the other side. Therefore, when a heat source is present in this region, there will be a large difference in the output levels of both elements, thereby greatly expanding the detectable region of the heat source.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

第1図には本発明に係る焦電形赤外線検出装置
の一実施例の構成が示されている。本実施例は原
理的には第6図に示す従来の装置に反射遮蔽板8
を配設したことを特徴としており、従来例と同一
の構成部分については同一符号を付し、その重複
説明を省略する。
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of a pyroelectric infrared detection device according to the present invention. In principle, this embodiment is based on the conventional device shown in FIG.
Components that are the same as those of the conventional example are designated by the same reference numerals, and redundant explanation thereof will be omitted.

第1図において、ハウジング1内の中央部には
焦電形赤外線センサ素子3が端子ピン9に支持さ
れている。そして、センサ素子3の第1のエレメ
ント4と第2のエレメント5のほぼ中間位置を通
る平面上にアルミニウム製の反射遮蔽板8が前記
焦電形赤外線センサ素子3の上方であつてハウジ
ング1の外に配置され、その反射遮蔽板8の両端
部は筒体10に固定されている。
In FIG. 1, a pyroelectric infrared sensor element 3 is supported by a terminal pin 9 in the center of a housing 1. As shown in FIG. Then, on a plane passing approximately midway between the first element 4 and the second element 5 of the sensor element 3, a reflection shielding plate 8 made of aluminum is placed above the pyroelectric infrared sensor element 3 and of the housing 1. Both ends of the reflection shielding plate 8 are fixed to the cylindrical body 10.

このように反射遮蔽板8を設けることにより、
次のように熱源の検出可能領域が拡大される。
By providing the reflective shielding plate 8 in this way,
The detectable area of the heat source is expanded as follows.

例えば、第2図〜第4図において、熱源が左か
ら右(x方向)に移動する場合、まず、熱源が第
3図に示す検出領域のa位置からb位置まで移動
したとき、該熱源は第1のエレメント4自体の検
出領域A内にあるので、該第1のエレメント4に
は赤外線が入り込むが、その熱源が第2のエレメ
ント5自体の検出領域Bの外にあるので該第2の
エレメント5には赤外線は入り込まない。この結
果、両エレメント4,5の出力レベルに差が生
じ、第4図に示すように、センサ素子3からE1
の差動出力が得られる。次に熱源が領域AとBの
重なり合うb位置からd位置まで移動したとき
は、赤外線は両エレメント4,5に入り込むから
差動出力は得られない。次に熱源がd位置からe
位置まで移動したときは、第2図に示すように、
第1のエレメント4にはフレネルレンズ7から直
接入射する赤外線αと反射遮蔽板8から反射する
赤外線α′とが入り込み、第2のエレメント5へは
反射遮蔽板8に遮られて赤外線は入り込まない。
このため差動出力は前記ab区間の出力の約2倍
に相当する大きな値2E1となる。同様にして区間
efでは両エレメント4,5に赤外線が入り込むか
ら差動出力は0となり、区間fgでは第2図の如
く、第2のエレメント5に直接入射する赤外線β
と反射による赤外線β′が入り込み、第1のエレメ
ント4には反射遮蔽板8に遮られて赤外線が入り
込まないから、2倍の差動出力(2E1)となる。
また、区間ghは差動出力が0、区間hiは第2のエ
レメント5のみに赤外線が入り込むから、E1
差動出力が得られる。
For example, in FIGS. 2 to 4, when the heat source moves from left to right (x direction), first, when the heat source moves from position a to position b in the detection area shown in FIG. Since it is within the detection area A of the first element 4 itself, infrared rays enter the first element 4, but since its heat source is outside the detection area B of the second element 5 itself, the second element 4 Infrared rays do not enter element 5. As a result, a difference occurs between the output levels of both elements 4 and 5, and as shown in FIG.
A differential output of Next, when the heat source moves from position b to position d, where areas A and B overlap, infrared rays enter both elements 4 and 5, so no differential output can be obtained. Next, the heat source moves from position d to e
When moved to the position, as shown in Figure 2,
Infrared rays α directly incident from the Fresnel lens 7 and infrared rays α' reflected from the reflective shielding plate 8 enter the first element 4, and infrared rays do not enter the second element 5 because they are blocked by the reflective shielding plate 8. .
Therefore, the differential output becomes a large value 2E1 , which is approximately twice the output in the ab section. Similarly, the interval
In ef, the infrared rays enter both elements 4 and 5, so the differential output becomes 0, and in section fg, as shown in Figure 2, infrared rays β directly enter the second element 5.
Infrared rays β' enter the first element 4 due to reflection, and the infrared rays do not enter the first element 4 because it is blocked by the reflection shielding plate 8, resulting in twice the differential output (2E 1 ).
Further, in the section gh, the differential output is 0, and in the section hi, the infrared rays enter only the second element 5, so a differential output of E1 is obtained.

このように、反射遮蔽板8を設けることによつ
て、領域AとBが重なり合う部分に検出可能領域
を新たにつくり出すことが可能となり、熱源移動
の細かな動きに対してもこれを効果的に検出する
ことが可能となる。
In this way, by providing the reflective shielding plate 8, it is possible to create a new detectable area in the area where areas A and B overlap, and it is possible to effectively detect small movements of the heat source. It becomes possible to detect.

なお、上記実施例では反射遮蔽板8をアルミニ
ウムによつて形成しているが、赤外線を反射する
材料であれば他のものでもよく、例えば、クロー
ムや金等の材料によつて形成することもできる。
Although the reflective shielding plate 8 is made of aluminum in the above embodiment, it may be made of other materials as long as it reflects infrared rays; for example, it may be made of chrome, gold, or the like. can.

また、実施例では反射遮蔽板8の形状を板状に
したものを示したが、必ずしもこれに限定される
ことはなく、設計に応じ種々の形状を採り得るこ
とはもちろんのことである。
Further, in the embodiment, the shape of the reflection shielding plate 8 is shown as a plate, but it is not necessarily limited to this, and it goes without saying that various shapes can be adopted depending on the design.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上説明したように構成したものであ
るから、焦電形赤外線センサ素子の一方のエレメ
ント自体の熱源検出領域と他方のエレメント自体
の熱源検出領域との重なり合う部分、つまり、従
来装置においては検出不可能領域に新たな熱源検
出の可能領域をつくり出すことが可能となり、熱
源の細かな動きに対してもこれを効果的に検出す
ることができる。
Since the present invention is configured as described above, the area where the heat source detection area of one element of the pyroelectric infrared sensor element overlaps with the heat source detection area of the other element itself, that is, in the conventional device, It becomes possible to create a new heat source detectable region in the undetectable region, and even minute movements of the heat source can be effectively detected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る一実施例の要部構成図、
第2図は同実施例における反射遮蔽板の作用説明
図、第3図は同実施例の熱源検出可能領域を示す
説明図、第4図は同実施例の焦電形赤外線センサ
素子から出力される差動出力の波形図、第5図は
デユアル構造の焦電形赤外線検出装置におけるエ
レメントの結線図、第6図は従来例の装置構造
図、第7図は従来装置における熱源検出領域の説
明図である。 1……ハウジング、2……開口、3……焦電形
赤外線センサ素子、4……第1のエレメント、5
……第2のエレメント、6……透過板、7……フ
レネルレンズ、8……反射遮蔽板、9……端子ピ
ン、10……筒体。
FIG. 1 is a main part configuration diagram of an embodiment according to the present invention,
Fig. 2 is an explanatory diagram of the action of the reflective shielding plate in the same embodiment, Fig. 3 is an explanatory diagram showing the heat source detectable area of the same embodiment, and Fig. 4 is an illustration of the output from the pyroelectric infrared sensor element of the same embodiment. Figure 5 is a wiring diagram of elements in a dual-structure pyroelectric infrared detection device, Figure 6 is a diagram of the structure of a conventional device, and Figure 7 is an explanation of the heat source detection area in the conventional device. It is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Housing, 2...Aperture, 3...Pyroelectric infrared sensor element, 4...First element, 5
... Second element, 6 ... Transmission plate, 7 ... Fresnel lens, 8 ... Reflection shielding plate, 9 ... Terminal pin, 10 ... Cylindrical body.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 赤外線を受けることによつて電気信号を出力
する一対のエレメントが具備されているデユアル
構造の焦電形赤外線センサ素子と;この焦電形赤
外線センサ素子の近傍に配置され、赤外線を前記
焦電形赤外線センサ素子に導くフレネルレンズ
と;を備えてなる焦電形赤外線検出装置におい
て、前記焦電形赤外線センサ素子とフレネルレン
ズとの間には赤外線を反射する反射遮蔽板が前記
一対のエレメント間の空間を仕切る格好で立設配
置されていることを特徴とする焦電形赤外線検出
装置。
1 A dual-structure pyroelectric infrared sensor element that is equipped with a pair of elements that output an electric signal by receiving infrared rays; A pyroelectric infrared detection device comprising: a Fresnel lens that guides the infrared rays to the pyroelectric infrared sensor element, and a reflective shielding plate that reflects infrared rays is provided between the pair of elements between the pyroelectric infrared sensor element and the Fresnel lens. A pyroelectric infrared detection device characterized in that it is installed upright to partition a space.
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