JPH07294336A - 焦電型赤外線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、Ｓ／Ｎ比が良く安価な焦電型
赤外線検出装置を提供すること。 【構成】 受光窓１６を有した金属製のキャップ１２と
ベース１０からなるケース体と、このケース体内に設け
られた焦電型の赤外線センサ素子１４を有する。ケース
体の底部に設けられ所定の回路パターンが形成されたセ
ラミック基板２０と、セラミック基板２０上に立設され
センサ素子１４を支持した支柱２４を設け、センサ素子
１４からの出力を増幅するアンプ２５と、このアンプ２
５の出力を判別して赤外線の検知信号を出力する比較器
２３とを、セラミック基板２０上に設ける。セラミック
基板２０の回路パターンに接続され、セラミック基板２
０及びケース体底部を貫通して突出したリード端子２８
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、焦電効果を利用して
赤外線を電気信号に変換する焦電型赤外線検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、焦電型赤外線センサは、本願出願
人による特開平３−２７３１２０号公報に開示されてい
るように、受光窓を有したケース内に、検出素子と、こ
の検出素子氏からの出力信号を増幅するアンプ等の半導
体素子を設け、半導体素子は、検出素子の下方に設けら
れた基板に取り付けられていた。そして、これら、検出
素子と基板は、リード端子に固定され、このリード端子
が、ケースの底板から下方に突出しているものであっ
た。そして、このリード端子から出力された信号を、外
部の比較器及びアンプ等を介して、赤外線を検知したこ
とを示す検知信号を形成し、この検知信号を他の制御装
置等に出力していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術の場合、赤外線センサから出力される信号を、
外部の増幅器や比較器等によりさらに処理しているの
で、この外部回路とセンサとの間の浮遊容量の影響があ
り、外部回路を経た検知信号のＳ／Ｎ比が良くないと言
う問題があった。また、検出素子が、リード端子に直接
固定されているので、外部からの熱が検出素子に伝わ
り、センサ出力のノイズが多くなり、Ｓ／Ｎ比をさらに
悪くしているものであった。

【０００４】また、この赤外線センサ自体比較的高価な
ものであり、この赤外線センサにさらに、外部回路とし
て、アンプや比較器等を接続すると、検出装置のコスト
が非常に高いものとなり、組立工数も多く掛かると言う
問題もあった。

【０００５】この発明は上記従来の技術の問題点に鑑み
て成されたもので、簡単な構成で、Ｓ／Ｎ比が良く安価
な焦電型赤外線検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、受光窓を有
した金属製のキャップとベース等からなるケース体と、
このケース体内に設けられた焦電型の赤外線センサ素子
を有し、ケース体の底部に設けられ所定の回路パターン
が形成されたセラミック基板と、このセラミック基板上
に立設され上記センサ素子を支持した支柱とを設け、さ
らに、上記センサ素子からの出力を増幅するアンプとこ
のアンプの出力を判別して赤外線の検知信号を出力する
比較器とを上記セラミック基板上に設け、上記セラミッ
ク基板の回路パターンに接続され上記セラミック基板及
びケース体底部を貫通して突出し上記支柱とは別体たリ
ード端子を備えた焦電型赤外線検出装置である。

【０００７】また、上記センサ素子は、２本または３本
の上記支柱により支持され、このセンサ素子の下方に位
置してコンデンサ等の電子素子が、上記セラミック基板
上に配置されているものである。上記リード端子は、上
記センサ素子を支持した上記支柱とは別体で、上記セラ
ミック基板の４隅に４本突設され、上記セラミック基板
表面の回路パターンを介して、上記比較器等に接続され
ているものである。また、上記受光窓は、上記ケース体
の中央部から偏心して設けられ、上記センサ素子もこの
受光窓に対応して、上記ケース体内で偏心して設けられ
ているものである。

【０００８】

【作用】この発明の焦電型赤外線検出装置は、一つのセ
ンサケース内に、センサ素子とその出力信号を増幅し判
別する回路が収納され、ノイズの少ない状態で、比較器
によりセンサ素子の出力信号を判別することができ、正
確な検知信号を出力するものである。

【０００９】

【実施例】以下この発明の一実施例について図面に基づ
いて説明する。この実施例の焦電型赤外線検出装置は、
図１、図２に示すように、ケース体を構成する金属製の
ハーメチックベース１０と、これを覆う箱状のハーメチ
ック用金属製キャップ１２とを有し、この内部に焦電型
の赤外線センサ素子１４が収容されている。キャップ１
２には、一方の側面より偏心して、受光窓１６が形成さ
れ、この受光窓１６には、赤外線入射フィルター１７が
絶縁性接着剤１８により貼り付けられている。

【００１０】ハーメチックベース１０上には、セラミッ
ク基板２０が載置され、このセラミック基板２０の表面
に形成された図示しない回路パターンに、コンデンサ２
１やトランジスタ２２、及びオペアンプ等からなる比較
器２３等の電子素子がハンダ付けされて取り付けられて
いる。さらに、図１、図３に示すように、セラミック基
板２０上には、センサ素子１４を支持した金属製の支柱
２４の基端部がハンダにより固定され、回路パターンに
接続している。支柱２４は、例えば、銅の丸棒にハンダ
メッキしたもので、センサ素子１４を３本の支柱２４に
より支持している。また、センサ素子１４は、支柱２４
の先端部に載置されて、例えばエポキシ樹脂に銀等を混
合させた導電性接着剤２６により固定されている。ここ
で、支柱２４は３本配置したが、支柱２４は、電極に接
続された２本のみでも良く、これにより、さらに小型化
することが可能である。

【００１１】ハーメチックベース１０とセラミック基板
２０の４隅には、リード端子２８が貫通している。リー
ド端子２８は、センサ素子１４を支持した支柱２４とは
別体で、ハーメチックベース１０とセラミック基板２０
に貫通して、その先端部が、ハンダ３０によりセラミッ
ク基板２０上の回路パターンに接続されるとともに回路
基板に固定されている。そして、セラミック基板２０上
の回路パターンを介して、セラミック基板２０上のトラ
ンジスタ２２に接続され、比較器２３につながってい
る。

【００１２】キャップ１２は、その周縁部がハーメチッ
クベース１０の周縁部に、抵抗溶接され、完全に内部が
密封される。そして、ケース体内部には、窒素ガスが充
填され、外部環境の変化による特性変動の影響が抑制さ
れるとともに、赤外線周波数の低い領域での感度を向上
させている。

【００１３】この実施例の焦電型赤外線検出装置の回路
は、図４に示すように、センサ素子１４の出力が、増幅
回路を構成するオペアンプ２５の一方の入力端子に接続
されている。このオペアンプ２５には、センサ素子１４
からの信号のうち所定周波数帯域のみを通過させるよう
に、ハイカットフィルター用のコンデンサＣ１と、ロー
カットフィルター用のコンデンサＣ２とが接続されてい
る。さらに、入力抵抗Ｒ１及び帰還抵抗Ｒ２が、オペア
ンプ２５に接続されている。

【００１４】オペアンプ２５の出力は、コンデンサ２１
を介して、比較器２３の一方の入力端子に接続されてい
る。また、比較器２３の他方の入力端子は、基準電圧を
設定する抵抗Ｒ３，Ｒ４間に接続されている。そして、
比較器２３の出力は、トランジスタ２２のベースに接続
されている。トランジスタ２２からの信号は、バイアス
用の抵抗Ｒ５を介して電源側に接続された出力端子２９
から、検知信号として出力される。

【００１５】この実施例の焦電型赤外線検出装置の動作
は、先ず、センサ素子１４の視野内に赤外線放射体がな
い場合、図５に示す様に、オペアンプ２５を経たセンサ
素子１４からの出力信号は、比較器２３の基準電圧の範
囲内のノイズのみであり、出力端子２９からは検知信号
は出力されない。

【００１６】一方、センサ素子１４の視野内を人等の赤
外線放射体が通り過ぎた場合、図５に示すように、オペ
アンプ２５を経たセンサ素子１４からの出力信号は、人
が入った時及び出たときで、各々比較器２３の上限の基
準電圧以上及び下限値以下に振れる。そして、比較器２
３からは、この基準電圧以上に振れた期間のパルス幅を
有した検知信号１が出力され、トランジスタ２２により
所定のレベルに増幅された検知信号が、出力端子２９か
ら出力される。又、比較器２３等の回路を変更して、図
５に示すように、オペアンプ２５の出力が上限の基準電
圧以上及び下限の基準電圧以下になった期間に対応し
て、各々パルス状の検知信号２を出力するようにしても
良い。さらに、比較器２３の下限の基準電圧以下に振れ
た場合に、図５に示すような検知信号３が出力されるよ
うにしても良い。又、検知信号の出力形態の変更は、セ
ンサ素子１４の素子構造の変更及び増幅回路によっても
可能である。ここで、センサ素子１４からの信号は、コ
ンデンサＣ１，Ｃ２を経て、所望の周波数、例えば人体
検知の場合１Ｈｚ程度の周波数帯域内に上限下限でカッ
トされたもので、必要な周波数帯域の信号のみがオペア
ンプ２５から出力される。

【００１７】この実施例の焦電型赤外線検出装置によれ
ば、セラミック基板２０の熱伝導率が良いので、リード
端子２８を介して外部から侵入した熱は、セラミック基
板２０により拡散されて放熱され、支柱２４に伝わら
ず、センサ素子１４に外部の熱が悪影響を与えることは
ない。また、セラミック基板２０上の各抵抗体は、回路
を形成した後レーザトリミング等により正確に調整可能
であり、簡単な回路構成で高感度で良好な特性を得るこ
とができるものである。

【００１８】この発明の焦電型赤外線検出装置は、上記
実施例に限定されるものではなく、例えば、センサ素子
の数を複数としても良く、ケース体内に収容する電子素
子に他のＩＣ等を付加してもよい。また、センサ素子を
保持した支柱の数や、リード端子のセラミック基板への
取り付け位置等は適宜設定可能なものである。

【００１９】

【発明の効果】この発明の焦電型赤外線検出装置は、簡
単な構成で、ノイズとなる外部からの熱が侵入しにくい
ものであり、また回路がケース体内に収容され、Ｓ／Ｎ
比が良く、高感度で高い信頼性を有し、価格も安価にす
ることができるものである。さらに、比較器等を含んだ
検出装置として、形状も小さいものにすることができ、
外部の基板等への取り付けも容易であり、検出装置の組
み立ても容易にするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の焦電型赤外線検出装置の
縦断面図である。

【図２】この実施例の焦電型赤外線検出装置の斜視図で
ある。

【図３】この実施例の焦電型赤外線検出装置のセンサ素
子の斜視図である。

【図４】この実施例の焦電型赤外線検出装置の回路図で
ある。

【図５】この実施例の焦電型赤外線検出装置の出力波形
の概略説明図である。

【符号の説明】

１０ ハーメチックベース（ケース体） １２ キャップ（ケース体） １４ センサ素子 １６ 検知窓 ２０ セラミック基板 ２１ コンデンサ（電子素子） ２２ トランジスタ（電子素子） ２３ 比較器 ２４ 支柱 ２８ リード端子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線を透過する受光窓を有したケース
   体と、このケース体内に設けられた焦電型の赤外線セン
   サ素子を有し、ケース体の底部に設けられ所定の回路パ
   ターンが形成されたセラミック基板と、このセラミック
   基板上に立設され上記センサ素子を支持した支柱を設
   け、上記センサ素子からの出力を増幅するアンプとこの
   アンプの出力を判別して赤外線の検知信号を出力する比
   較器とを上記セラミック基板上に設け、上記セラミック
   基板の回路パターンに接続され上記セラミック基板及び
   ケース体底部を貫通して突出したリード端子を備えた焦
   電型赤外線検出装置。
2. 【請求項２】 上記センサ素子は、２本または３本の支
   柱により支持され、このセンサ素子の下方に、上記セラ
   ミック基板上に配置された電子素子が設けられている請
   求項１記載の焦電型赤外線検出装置。
3. 【請求項３】 上記リード端子は、上記センサ素子を支
   持した上記支柱とは別体で上記セラミック基板の４隅に
   ４本突設され、上記セラミック基板表面の回路パターン
   を介して、上記比較器及び電子素子に接続されている請
   求項１又は２記載の焦電型赤外線検出装置。
4. 【請求項４】 上記受光窓は、上記ケース体の中央部か
   ら偏心して設けられ、上記センサ素子もこの受光窓に対
   応して、上記ケース体内で偏心して設けられている請求
   項請求項１，２又は３記載の焦電型赤外線検出装置。