JPH06160184A - 焦電型赤外線検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定対象物に由来する出力信号の大きさが、
測定対象物から放射される赤外線の強度のみに依存する
よう検知することが可能な焦電型赤外線検知装置を提供
すること。 【構成】 焦電体１の両面に電極２が形成された焦電素
子５と、その焦電素子５の赤外線入射側に配置された赤
外線の断続入射用のチョッパ３と、チョッパ３の温度を
検知しようとする対象物の温度以外の一定温度に保持す
るように制御するチョッパ温度制御部４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焦電型赤外線検知装
置、特に空気調和機・照明器具等の環境制御機器や防犯
システム等の制御用に用いられる焦電型赤外線検知装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、人体から放出される赤外線を検知
することにより人体を検知し、その検知信号を空気調和
機・照明器具等の環境制御機器や防犯システム等の運転
・警報制御に用いる目的で、赤外線センサを用いて赤外
線発生源を検出する装置が使用されるようになってき
た。この赤外線センサとしては、赤外線を光子としてと
らえる量子型センサと、赤外光の吸収によって素子の温
度が上昇した結果生じる素子の物性変化を利用する熱型
センサの二種類が知られているが、前者の量子型センサ
については、通常、使用時に液体窒素等による冷却が必
要であり、装置自体が大型、複雑、高価、取扱が煩雑に
なるため、一般的には取扱が簡単、小型、安価な後者の
熱型センサが用いられる。特に、熱型センサの中でも焦
電型赤外線センサは他のセンサに比べて感度が高いた
め、赤外線発生源検知には適しているが、焦電型赤外線
センサは基本的には赤外線の変化を検出するものである
ため、静止した赤外線発生源を検知しようとする場合、
何等かの方法で赤外線を断続的にセンサ受光部に入射で
きるように工夫する必要があり、通常はスリット付円板
や平板等のチョッパを回転あるいは振動させることによ
り、赤外線の断続入射（チョッピング）を実現してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなチョッピング方法を用いた場合、チョッパを駆動す
る動力源の発熱等の影響で、チョッパ自身の温度が上昇
するという問題があった。この結果、測定対象物とチョ
ッパの温度差が小さくなり、上述したように焦電型赤外
線センサは基本的には赤外線の変化を検出するものであ
るため、センサ出力信号が非常に小さくなってしまい、
Ｓ／Ｎ比との関係によっては本来検出されるべき対象物
が検出できないという課題がある。

【０００４】本発明は、従来の焦電型赤外線検知装置の
このような課題を考慮し、測定対象物に由来する出力信
号の大きさが、測定対象物から放射される赤外線の強度
のみに依存するよう検知することが可能な焦電型赤外線
検知装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、赤外線を検知
する焦電素子と、その焦電素子に赤外線を断続的に入射
させるチョッパと、そのチョッパの温度を検知しようと
する対象物の温度以外の所定の温度に保持するチョッパ
温度制御部とを備えた焦電型赤外線検知装置である。

【０００６】また、チョッパ温度制御部は、チョッパの
温度を、４０℃以上、かつ、焦電体のキュリー温度以下
の一定温度に保持する請求項１記載の焦電型赤外線検知
装置である。

【０００７】

【作用】本発明は、チョッパ温度制御部がチョッパの温
度を、検知しようとする対象物の温度以外の所定の温度
に保持し、そのチョッパによって焦電素子に赤外線を断
続的に入射させ、対象物を検知する。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。

【０００９】図１は、本発明にかかる一実施例の焦電型
赤外線検知装置の略示構成図である。すなわち、焦電型
赤外線検知装置は、焦電体１の両面に電極２が形成され
た焦電素子５と、その焦電素子５の赤外線入射側に配置
された赤外線の断続入射用のチョッパ３と、チョッパ３
の温度を一定温度に保持するように制御するチョッパ温
度制御部４により構成されている。以上の構成により、
赤外線が断続的に焦電素子５に入射し、静止した赤外線
発生源を検知することが可能となるものである。又、チ
ョッパ３にはスリット付板部材を左右に回動させてチョ
ッピングを行う方法が用いられ、チョッパ温度制御部４
は、チョッパ３の温度を検知する温度検知センサと、チ
ョッパ３の加熱／冷却用熱源として、電気ヒーター及び
ペルチェ素子と、温度検知センサの検知結果に応じて電
気ヒーター及びペルチェ素子を制御する制御回路とを備
えている。

【００１０】次に、上記実施例の焦電型赤外線検知装置
の動作について説明する。

【００１１】まず、チョッパ３を駆動して、対象物から
放射される赤外線を焦電素子５に、断続的に入射できる
ようにし、焦電素子５を赤外線検知が可能な状態にす
る。一方、チョッパ温度制御部４の温度検知センサによ
ってチョッパ３の温度を検知し、チョッパ３の温度を、
ここでは４０℃になるように電気ヒーター又はペルチェ
素子を制御する。この場合、チョッパ３の温度が４０℃
より低いときは電気ヒーターが動作してチョッパ３を加
熱し、その温度が４０℃より高いときはペルチェ素子が
動作してチョッパ３を冷却する。

【００１２】以上のようにしてチョッパ３の温度を４０
℃の一定温度に保持したとき、一般的な温熱環境下の室
内を視野とした場合の焦電型赤外線検知装置から出力さ
れる信号は、例えば図２に示すような信号波形が得られ
る。この場合、室内壁面等からの輻射熱や室内に存在す
る人体の表面から放出される赤外線に由来する出力信号
は、チョッパ３の温度の方がこれらの熱源より高温のた
め、−（マイナス）側の信号として現れる。これに対し
て、例えば火災等が発生した場合は通常一般室内では考
えられない高温熱源（しかも、チョッパ３の設定温度よ
りも高い。）が視野内に発生するため、検知装置の出力
信号は＋（プラス）側の信号として現れる。

【００１３】従って、出力信号が＋／−側のどちらであ
るかによって室内の状態を判定し、＋側の出力信号が得
られたならば例えば警報機を作動させる等の、火災検出
装置としての使い方も可能である。チョッパ３の温度を
基準としての火災検出であるから、焦電体１自体の経時
変化による温度変化に対する出力信号の変化率（測定対
象物の温度が１度変化したときの出力信号の変化量。）
の変化（通常は減少）を考慮する必要がないという点に
おいて、有利な検出法と言える。このような使用法の場
合、チョッパ３の温度としては室内壁面等の輻射温度や
室内に存在する人体の体表面温度よりも高い必要があ
り、発明者は検討の結果４０℃以上が好ましいことを発
見した。さらに、使用する焦電体１へのチョッパ３から
の輻射／対流による伝熱の影響を考えると、焦電効果を
利用するためには焦電体１のキュリー温度（常誘電性と
強誘電性の間の二次相転移温度。これより高温では、焦
電体１の物性上焦電効果が得られない。）よりも低い温
度にチョッパ３の温度を保持することが好ましい。

【００１４】以上の構成によって、上記実施例の焦電型
赤外線検知装置は下記のような特徴がある。 （１）静止した赤外線発生源を検知することが可能であ
る。 （２）チョッパ３の温度を一定値に保持することによ
り、同じ温度の測定対象物からは常に同じ大きさの出力
信号を得ることが可能となり、これにより、放射温度計
としての利用も可能である。 （３）チョッパ３の温度を可変とできるため、測定条件
あるいは測定対象によってチョッパ温度を適当に選択し
てやることによって、出力信号を大きくすることが可能
であり、結果的にＳ／Ｎ比を良くすることができる。 等の効果を有するものである。

【００１５】また、チョッパ３の温度を４０℃以上、か
つ、焦電体のキュリー温度以下の一定温度に保持する場
合、更に、 （４）チョッパ温度を高く設定する時は、チョッパ温度
制御部４は加熱源のみでよく、チョッパ温度制御部４全
体としての構成が簡素化できる。 （５）出力信号が＋／−側のどちらかで室内の状態を判
定し、＋側の出力信号が得られたならば例えば警報機を
作動させる等の、火災検出装置としての使い方も可能で
あり、この場合、焦電体１の経時変化を考慮する必要が
ない。 等の効果を有するものである。

【００１６】なお、上記実施例では、チョッパ温度制御
部４におけるチョッパ温度制御のための加熱／冷却熱源
として電気ヒーターおよびペルチェ素子を併用したが、
この構成に限られるものではなく、例えば冷却にはファ
ンを用いる等、様々な手法が可能である。また、チョッ
パ３の温度を高温で保持する場合には冷却手段は不用と
なり、加熱源のみでよい。

【００１７】また、上記実施例では、チョッパ３の温度
を４０℃としたが、これに限らず、検知しようとする対
象物の温度以外の所定の温度であればよい。

【００１８】また、上記実施例では、チョッパ３に左右
回動型を用いたが、これに限らず、回転型、振動型など
他の方法のチョッパを用いてもよい。

【００１９】また、上記実施例では、チョッパ温度制御
部４の制御回路を専用のハードウェアにより構成した
が、これに代えて、同様の機能をコンピュータを用いて
ソフトウェア的に実現してもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、チョッパの温度を、検知しようとする対象物の
温度以外の所定の温度に保持するチョッパ温度制御部を
備えているので、測定対象物に由来する出力信号の大き
さが、測定対象物から放射される赤外線の強度のみに依
存するよう検知することができるという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる一実施例の焦電型赤外線検知装
置の略示構成図である。

【図２】同実施例の焦電型赤外線検知装置における出力
信号の一例を示す波形図である。

【符号の説明】

１ 焦電体 ２ 電極 ３ チョッパ ４ チョッパ温度制御部 ５ 焦電素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線を検知する焦電素子と、その焦電
   素子に赤外線を断続的に入射させるチョッパと、そのチ
   ョッパの温度を、検知しようとする対象物の温度以外の
   所定の温度に保持するチョッパ温度制御部とを備えたこ
   とを特徴とする焦電型赤外線検知装置。
2. 【請求項２】 チョッパ温度制御部は、前記チョッパの
   温度を、４０℃以上、かつ、焦電体のキュリー温度以下
   の一定温度に保持することを特徴とする請求項１記載の
   焦電型赤外線検知装置。