JPH0726868B2 - 焦電型赤外線検知装置とその駆動方法 - Google Patents
焦電型赤外線検知装置とその駆動方法Info
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- JPH0726868B2 JPH0726868B2 JP63280792A JP28079288A JPH0726868B2 JP H0726868 B2 JPH0726868 B2 JP H0726868B2 JP 63280792 A JP63280792 A JP 63280792A JP 28079288 A JP28079288 A JP 28079288A JP H0726868 B2 JPH0726868 B2 JP H0726868B2
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- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
- G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
- G08B13/19—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems
- G08B13/191—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems using pyroelectric sensor means
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は焦電型赤外線センサを用いて物体の位置を検知
する装置に関する。
する装置に関する。
従来の技術 近年、侵入者の検知や火災の発見などの防犯・防災の目
的のために、赤外線センサを用いて赤外線源の位置を検
知する装置が使われるようになった。赤外線のセンサと
しては化合物半導体を用いた量子型のものと焦電素子や
サーミスタなどを用いた熱型のものがあり、量子型の赤
外線センサは液体窒素などで冷却する必要があるため、
防犯・防災などの目的には熱型の赤外線センサが用いら
れる。特に焦電型のセンサは他の熱型のセンサに比べて
感度が高く、赤外線源の位置検知装置に最適である。
的のために、赤外線センサを用いて赤外線源の位置を検
知する装置が使われるようになった。赤外線のセンサと
しては化合物半導体を用いた量子型のものと焦電素子や
サーミスタなどを用いた熱型のものがあり、量子型の赤
外線センサは液体窒素などで冷却する必要があるため、
防犯・防災などの目的には熱型の赤外線センサが用いら
れる。特に焦電型のセンサは他の熱型のセンサに比べて
感度が高く、赤外線源の位置検知装置に最適である。
焦電センサは赤外線受光量の変化によるセンサの温度変
化を電圧の変化として検出するものである。このため、
回転型光学チョッパーなどを用いて断続した赤外線を、
配列した焦電センサアレイに照射し、各焦電センサの出
力をインピーダンス変換、交流増幅した後に各センサの
出力を比較し、赤外線源の位置を検出する方法が用いら
れている。
化を電圧の変化として検出するものである。このため、
回転型光学チョッパーなどを用いて断続した赤外線を、
配列した焦電センサアレイに照射し、各焦電センサの出
力をインピーダンス変換、交流増幅した後に各センサの
出力を比較し、赤外線源の位置を検出する方法が用いら
れている。
発明が解決しようとする課題 前記従来例において位置検知の分解能を高める場合、配
列する焦電素子数が多くなる。それにしたがって焦電素
子のインピーダンス変換や交流増幅器などの処理回路の
数が増加する。また、焦電素子数が増加すると各焦電素
子と処理回路間の配線数も増加し、配線の引き回しが煩
雑になる。特に二次元に配列した場合、素子数や処理回
路数は分解能の自乗に比例して増加し、焦電素子と処理
回路間の配線が困難となる。
列する焦電素子数が多くなる。それにしたがって焦電素
子のインピーダンス変換や交流増幅器などの処理回路の
数が増加する。また、焦電素子数が増加すると各焦電素
子と処理回路間の配線数も増加し、配線の引き回しが煩
雑になる。特に二次元に配列した場合、素子数や処理回
路数は分解能の自乗に比例して増加し、焦電素子と処理
回路間の配線が困難となる。
また、画像情報をマイクロプロセッサなどで処理しよう
とすると、各焦電素子からの信号を時系列信号に変換し
てから読み込む必要があり、全焦電素子を順次走査する
回路を付加しなくてはならない。
とすると、各焦電素子からの信号を時系列信号に変換し
てから読み込む必要があり、全焦電素子を順次走査する
回路を付加しなくてはならない。
このように、従来例においては装置が大型化し、同時に
生産コストも増大する。
生産コストも増大する。
課題を解決するための手段 少なくとも一列以上配列した焦電素子アレイと、焦電素
子アレイに入射する赤外線像を断続するスリットとを有
し、前記焦電素子アレイの一列を構成する各焦電素子が
電気的に直列で、かつ隣接する焦電素子同士が逆起電力
となるように配線され、前記スリットが前記焦電素子ア
レイ上を列方向に移動することによって各焦電素子に照
射する赤外線像を順次走査し、前記焦電素子アレイの両
端に生ずる時系列信号から各焦電素子に照射されている
赤外線像を得る。
子アレイに入射する赤外線像を断続するスリットとを有
し、前記焦電素子アレイの一列を構成する各焦電素子が
電気的に直列で、かつ隣接する焦電素子同士が逆起電力
となるように配線され、前記スリットが前記焦電素子ア
レイ上を列方向に移動することによって各焦電素子に照
射する赤外線像を順次走査し、前記焦電素子アレイの両
端に生ずる時系列信号から各焦電素子に照射されている
赤外線像を得る。
作用 焦電素子アレイの各焦電素子を直列に配線し両端の信号
を処理するため、処理回路が一列あたり１系統で済み、
焦電素子と処理回路間の配線の煩雑さがなく高分解能で
しかも小型化することができる。
を処理するため、処理回路が一列あたり１系統で済み、
焦電素子と処理回路間の配線の煩雑さがなく高分解能で
しかも小型化することができる。
また、スリットによって焦電素子アレイを光学的に順次
走査しているため容易に各焦電素子の出力を時系列信号
として取り出すことができ、マイクロプロセッサなどへ
の読み込みが容易である。
走査しているため容易に各焦電素子の出力を時系列信号
として取り出すことができ、マイクロプロセッサなどへ
の読み込みが容易である。
従来例に示すように、焦電型の赤外線センサは必ず光チ
ョッパを必要とし、本発明では光チョッパと焦電素子ア
レイを走査する手段を兼用しているため、スリットを設
けても特別な機構を付加することなく、装置は大型化し
ない。
ョッパを必要とし、本発明では光チョッパと焦電素子ア
レイを走査する手段を兼用しているため、スリットを設
けても特別な機構を付加することなく、装置は大型化し
ない。
実施例 第１図に本発明の焦電型赤外線検知装置の一実施例の平
面図と断面図と等価回路を示す。焦電薄膜１の両面に電
極2,3を形成し、各焦電素子を構成している。二次元に
配した焦電素子のうち、横方向の各焦電素子は隣同士間
が電極2,3のパターンによって交互に配線され、一列に
配した焦電素子が直列になっている。縦方向には前記焦
電素子アレイを複数列配し、二次元の焦電素子アレイを
構成している。前記焦電素子アレイの前面でスリット４
を横方向に移動させることによって、焦電素子アレイに
入射する赤外線像５を走査し、各列の両端の電極６、７
の間に発生する電圧を出力として信号処理回路に接続し
ている。ここである焦電素子８の信号に注目すると、他
の焦電素子はコンデンサーを直列に配線したのと等価で
あることがわかるため、十分高い入力インピーダンスの
信号処理回路を接続した場合、焦電素子８に発生する電
圧と出力信号とが等しくなる。つまり、出力電圧は各焦
電素子の出力の和となる。
面図と断面図と等価回路を示す。焦電薄膜１の両面に電
極2,3を形成し、各焦電素子を構成している。二次元に
配した焦電素子のうち、横方向の各焦電素子は隣同士間
が電極2,3のパターンによって交互に配線され、一列に
配した焦電素子が直列になっている。縦方向には前記焦
電素子アレイを複数列配し、二次元の焦電素子アレイを
構成している。前記焦電素子アレイの前面でスリット４
を横方向に移動させることによって、焦電素子アレイに
入射する赤外線像５を走査し、各列の両端の電極６、７
の間に発生する電圧を出力として信号処理回路に接続し
ている。ここである焦電素子８の信号に注目すると、他
の焦電素子はコンデンサーを直列に配線したのと等価で
あることがわかるため、十分高い入力インピーダンスの
信号処理回路を接続した場合、焦電素子８に発生する電
圧と出力信号とが等しくなる。つまり、出力電圧は各焦
電素子の出力の和となる。
第２図、第３図を用いて本実施例の動作を説明する。あ
る一つの焦電素子20に照射する赤外線量はスリットの移
動に伴ってａの様に変化する。焦電素子20の出力電圧の
変化は素子の温度変化に比例し、素子の温度変化は吸収
した赤外線量に比例するため、熱拡散などによる熱量の
ロスが十分小さいとすると、出力電圧は照射した赤外線
量の積分値に比例し、ｂの様な波形となる。隣の焦電素
子21は焦電素子20とは極性が逆方向に接続されているた
め、焦電素子20とは逆極性で時間が遅れ、ｃに示す波形
となる。同様に他のそれぞれの焦電素子の出力波形を求
め、足し合わせたものが出力端子に生ずる電圧となり、
ｄの様な波形となる。この出力波形のうちｔ＝t1の出力
とｔ＝t2の出力の差が焦電素子20の出力、ｔ＝t2の出力
とｔ＝t3の出力の差が焦電素子21の出力、というように
各焦電素子に照射した赤外線量に比例した電圧が順次出
力される。
る一つの焦電素子20に照射する赤外線量はスリットの移
動に伴ってａの様に変化する。焦電素子20の出力電圧の
変化は素子の温度変化に比例し、素子の温度変化は吸収
した赤外線量に比例するため、熱拡散などによる熱量の
ロスが十分小さいとすると、出力電圧は照射した赤外線
量の積分値に比例し、ｂの様な波形となる。隣の焦電素
子21は焦電素子20とは極性が逆方向に接続されているた
め、焦電素子20とは逆極性で時間が遅れ、ｃに示す波形
となる。同様に他のそれぞれの焦電素子の出力波形を求
め、足し合わせたものが出力端子に生ずる電圧となり、
ｄの様な波形となる。この出力波形のうちｔ＝t1の出力
とｔ＝t2の出力の差が焦電素子20の出力、ｔ＝t2の出力
とｔ＝t3の出力の差が焦電素子21の出力、というように
各焦電素子に照射した赤外線量に比例した電圧が順次出
力される。
本発明において、１列の全焦電素子アレイの出力がすで
に時系列信号に変換されており、素子の極性を交互に変
えて出力電圧が一定周波数の交流信号となるようにして
いることから次のようなメリットがある。
に時系列信号に変換されており、素子の極性を交互に変
えて出力電圧が一定周波数の交流信号となるようにして
いることから次のようなメリットがある。
（１）素子と処理回路間の配線が１列あたり一本で済
む。
む。
（２）処理回路が１列あたり一つで済む。
（３）バンドパスフィルターなどによりS/Nの向上が容
易。
易。
（４）光チョッパを走査手段に有効利用。
（５）１方向の走査回路を省略でき、マイクロプロセッ
サなどへの取り込みが容易。
サなどへの取り込みが容易。
（６）周囲温度の変化、ある種の圧電ノイズなどを隣接
素子間で打ち消し合う。
素子間で打ち消し合う。
上記実施例のように順次各焦電素子の信号を出力するに
は、スリットの幅を焦電素子の繰り返し周期以下にしな
くては、隣の焦電素子の信号との重なりが大きくなり、
それぞれが独立した信号として扱えなくなる。但し、出
力信号波形をマイクロプロセッサなどにより処理して、
それぞれの素子の出力を求めることが可能である。
は、スリットの幅を焦電素子の繰り返し周期以下にしな
くては、隣の焦電素子の信号との重なりが大きくなり、
それぞれが独立した信号として扱えなくなる。但し、出
力信号波形をマイクロプロセッサなどにより処理して、
それぞれの素子の出力を求めることが可能である。
第４図、第５図に上記以外のスリットの一例を示す。焦
電素子アレイの横方向よりも広いスリットを用い、第４
図には焦電素子40に赤外線が照射し始めた状態を示して
いる。ａが焦電素子40に照射する赤外線の量の時間変化
で、ｂがその出力電圧である。ｃが次の焦電素子41の出
力電圧である。ｄが全焦電素子の信号を足し合わせた信
号であるが、この信号を微分回路を用いて微分するとｅ
のような波形になり、ｔ＝t1とｔ＝t2の出力の差が焦電
素子40の信号、ｔ＝t2とｔ＝t3の出力の差が焦電素子41
の信号となり、順次焦電素子の出力電圧を得ることがで
きる。さらに、スリットが赤外線を遮断し始めたときも
同様に信号を得ることができる。
電素子アレイの横方向よりも広いスリットを用い、第４
図には焦電素子40に赤外線が照射し始めた状態を示して
いる。ａが焦電素子40に照射する赤外線の量の時間変化
で、ｂがその出力電圧である。ｃが次の焦電素子41の出
力電圧である。ｄが全焦電素子の信号を足し合わせた信
号であるが、この信号を微分回路を用いて微分するとｅ
のような波形になり、ｔ＝t1とｔ＝t2の出力の差が焦電
素子40の信号、ｔ＝t2とｔ＝t3の出力の差が焦電素子41
の信号となり、順次焦電素子の出力電圧を得ることがで
きる。さらに、スリットが赤外線を遮断し始めたときも
同様に信号を得ることができる。
このように、スリットの形状や信号の処理方法を工夫す
ることによって各焦電素子の信号を得ることができる。
ることによって各焦電素子の信号を得ることができる。
本発明では、焦電素子を直列に接続しているため、素子
数の増加にともない全体の静電容量が小さくなり、信号
処理回路の入力インピーダンスを高くしないと信号電圧
の低下を招く。本実施例では、焦電体に薄膜を用いてい
るため各焦電素子の容量が大きく、上記問題点において
有利である。また、焦電薄膜の材料には、成膜と同時に
分極軸の揃う材料（PbLaTiO3系）があり、これを用いる
ことにより、全焦電素子の分極を揃える分極処理をする
必要がなく作製が容易になる。
数の増加にともない全体の静電容量が小さくなり、信号
処理回路の入力インピーダンスを高くしないと信号電圧
の低下を招く。本実施例では、焦電体に薄膜を用いてい
るため各焦電素子の容量が大きく、上記問題点において
有利である。また、焦電薄膜の材料には、成膜と同時に
分極軸の揃う材料（PbLaTiO3系）があり、これを用いる
ことにより、全焦電素子の分極を揃える分極処理をする
必要がなく作製が容易になる。
発明の効果 本発明によれば、位置分解能の性能が高く、焦電素子ア
レイと処理回路の配線が簡単で処理回路数が少なく小型
で、容易にマイクロプロセッサーで位置情報の処理がお
こなえる焦電型赤外線検知装置を低コストで作製でき
る。
レイと処理回路の配線が簡単で処理回路数が少なく小型
で、容易にマイクロプロセッサーで位置情報の処理がお
こなえる焦電型赤外線検知装置を低コストで作製でき
る。
第１図ａ、ｂ及びｃは各々、本発明の実施例における焦
電型赤外線検知装置を示す平面図、断面図及び等価回路
図、第２図及び第３図は各々、その駆動方法の一実施例
を説明するための断面図と時間変化を模式的に示す波形
図、第４図及び第５図は各々、駆動方法の他の実施例を
説明するための断面図と時間変化を模式的に示す波形図
である。 １…焦電薄膜、２、３…電極、４…スリット。
電型赤外線検知装置を示す平面図、断面図及び等価回路
図、第２図及び第３図は各々、その駆動方法の一実施例
を説明するための断面図と時間変化を模式的に示す波形
図、第４図及び第５図は各々、駆動方法の他の実施例を
説明するための断面図と時間変化を模式的に示す波形図
である。 １…焦電薄膜、２、３…電極、４…スリット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 幸治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 朝山 純子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 阿部 惇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−21524（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−66128（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも一列以上配列した焦電素子アレ
イと、前記焦電素子アレイに入射する赤外線像を断続す
るスリットとを有し、前記焦電素子アレイの一列を構成
する各焦電素子が電気的に直列で、かつ隣接する焦電素
子同士が逆起電力となるように配線され、前記スリット
が前記焦電素子アレイ上を列方向に移動することによっ
て各焦電素子に照射する赤外線像を順次走査し、前記焦
電素子アレイの両端に生ずる時系列信号から各焦電素子
に照射されている赤外線像を得る焦電型赤外線検知装
置。 - 【請求項２】焦電素子アレイが、焦電薄膜とその両面に
付与された電極により構成され、互いに隣接する前記焦
電素子の電極が同一面内でかつ片面ずつ交互に接続され
ることによって前記焦電素子が電気的に直列に配線され
ている請求項１に記載の焦電型赤外線検知装置。 - 【請求項３】スリットの開口幅が焦電素子アレイの配列
周期以下である請求項１に記載の焦電型赤外線検知装置
の駆動方法において、前記スリットがひとつの焦電素子
上にさしかかってから次の焦電素子にさしかかるまでに
要する時間を周期Ｔとし、前記焦電素子アレイの出力電
圧を前記スリットの移動に同期してＴ毎に読み取り、１
周期前に読み込んだ信号との差を対応する焦電素子の信
号として、順次前記焦電素子アレイの赤外線像信号を得
る焦電型赤外線検知装置の駆動方法。 - 【請求項４】スリットの開口幅が焦電素子アレイ全体の
横方向よりも広い特許請求の範囲第１項記載の焦電型赤
外線検知装置の駆動方法において、前記スリットがひと
つの焦電素子上にさしかかってから次の焦電素子にさし
かかるまでに要する時間を周期Ｔとし、前記焦電素子ア
レイの出力電圧を微分し前記スリットの移動に同期して
Ｔ毎に読み取り、１周期前に読み込んだ微分信号との差
を対応する焦電素子の信号として、順次前記焦電素子ア
レイの赤外線像信号を得る焦電型赤外線検知装置の駆動
方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63280792A JPH0726868B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 焦電型赤外線検知装置とその駆動方法 |
| US07/431,176 US5021660A (en) | 1988-11-07 | 1989-11-03 | Pyroelectric infrared detector and driving method therefor |
| DE68922580T DE68922580T2 (de) | 1988-11-07 | 1989-11-06 | Pyroelektrischer infraroter Detektor und dessen Herstellungsverfahren. |
| EP89311464A EP0368588B1 (en) | 1988-11-07 | 1989-11-06 | Pyroelectric infrared detector and manufacturing method of same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63280792A JPH0726868B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 焦電型赤外線検知装置とその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03251728A JPH03251728A (ja) | 1991-11-11 |
| JPH0726868B2 true JPH0726868B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=17630026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63280792A Expired - Fee Related JPH0726868B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 焦電型赤外線検知装置とその駆動方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5021660A (ja) |
| EP (1) | EP0368588B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0726868B2 (ja) |
| DE (1) | DE68922580T2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5159200A (en) * | 1991-04-12 | 1992-10-27 | Walter Kidde Aerospace Inc. | Detector for sensing hot spots and fires in a region |
| EP0611443B1 (en) * | 1991-11-04 | 1996-05-29 | Honeywell Inc. | Thin film pyroelectric imaging array |
| US5283551A (en) * | 1991-12-31 | 1994-02-01 | Aritech Corporation | Intrusion alarm system |
| JP2002131127A (ja) * | 2000-10-25 | 2002-05-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 焦電素子の感度測定装置及び方法 |
| US6712668B2 (en) * | 2000-12-06 | 2004-03-30 | Therma Corporation, Inc. | System and method for electropolishing nonuniform pipes |
| US20110169859A1 (en) * | 2005-04-22 | 2011-07-14 | Lu-Cheng Chen | Portable information product |
| US7498576B2 (en) * | 2005-12-12 | 2009-03-03 | Suren Systems, Ltd. | Temperature detecting system and method |
| US8766187B2 (en) * | 2010-10-25 | 2014-07-01 | Nec Tokin Corporation | Pyroelectric sensor array and pyroelectric infrared detection device |
| JP2012134415A (ja) * | 2010-12-24 | 2012-07-12 | Seiko Epson Corp | 検出装置、センサーデバイス及び電子機器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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