JPH09152374A - 赤外線検出系および赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光光線が入射しても誤動作を生じさせない
赤外線検出器を得る。 【解決手段】 本発明による赤外線検出器は、赤外線通
過フィルタに入射する前の光線について、偏光解消素子
を通過させることにより、偏光光線の偏光状態を解消
し、擬似的な自然光に変換している。このため赤外線透
過フィルタには偏光状態での光線が入射しないため、所
望外の赤外線の光線は遮断され、所望の赤外線のみ濾波
され、これが焦電素子により検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体検知システム
等に用いられる焦電素子等を用いた赤外線検出器に係
り、特に偏光光線による誤動作を防止する赤外線検出器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】赤外線検知素子として例えば焦電素子が
よく知られている。焦電素子は赤外線を受けるとその熱
エネルギーを吸収して温度変化を生じ、自発分極が変化
し、表面に電荷が生じる。このように微少温度変化に比
例して表面に電荷が誘起され、この電荷が外部回路によ
って電流または電圧として検出される。焦電型赤外線検
出器はこのような焦電効果を利用し、人体検出等に用い
られている。

【０００３】従来の赤外線検出器の構成の概要を図５と
ともに説明する。焦電素子１の受光上面には受光電極１
１が形成されており、その前面には検出すべき赤外線の
みを通過させる赤外線通過フィルタ５が形成されてい
る。赤外線透過フィルタ５はシリコンからなるフィルタ
母材とその表面に形成された光学多層膜とからなる。赤
外線透過フィルタを介して、検出すべき赤外線を焦電素
子に入射させることにより、その熱エネルギーを吸収し
て温度変化が生じ、これにより発生した電荷を検出す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したような赤外線
検出器は、自動ドアの人体検出システム等に用いられ
る。人体の発する赤外線の波長は７μｍ以上の長波長側
にピークがあるため、各検出器には例えばシリコンを基
材としＺｎＳ等からなる光学多層膜による赤外線透過フ
ィルタを取り付け、人体に関係のない波長の光線をカッ
トするのが一般的となっていた。図４中Ａは人体の発す
る赤外線の波長範囲（赤外線強度）で、Ｃは多層光学膜
を形成した赤外線透過フィルタの光線濾波特性を示して
いる。ところが、光学多層膜は一般に偏光成分を均一に
含む自然光を対象にした設計となっているため、自動車
のライトや反射を利用した２次光源に多く含まれる偏光
成分については充分なフィルタ特性が得られないことが
あった。よって、図４において多層光学膜を形成した赤
外線透過フィルタの光線濾波特性を示すＣの左側の波長
領域Ｂの光線においても、偏光光線に対応していない光
学多層膜のフィルタ特性により、カットされずに赤外線
検出器内に入射し、これが焦電素子で検出され誤動作の
生じることがあった。

【０００５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、偏光光線が入射しても誤動作を生じさせな
い赤外線検出器を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明による赤外線検出器は、赤外線通過フィル
タに入射する前の光線について、偏光解消素子を通過さ
せることにより、偏光光線の偏光状態を解消し、擬似的
な自然光に変換している。このため赤外線透過フィルタ
には偏光状態での光線が入射しないため、所望外の赤外
線の光線は遮断され、所望の赤外線のみ濾波され、これ
が焦電素子により検出される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明による赤外線検出器は、少
なくとも表裏面に１組の電極を有する焦電素子と、この
焦電素子の光線入射前面に設けられ、赤外線透過材料か
らなり、表面に特定範囲の赤外線波長を透過する光学多
層膜の形成された赤外線透過フィルタと、この赤外線通
過フィルタの光線入射前面に設けられ、偏光光線を疑似
自然光に変換する偏光解消素子とを有する構成である。
偏光解消素子は赤外線を透過し、かつ偏光を解消する機
能を有するものであればよく、例えばポリエチレン等の
樹脂材料、あるいは、ＺｎＳ（ウルツ鉱）等があげられ
る。

【０００８】このような赤外線検出系は、赤外線検出シ
ステムのなかで各機能を構成してもよいし、各機能を一
つの赤外線検出器として一体化してもよい。赤外線検出
器として構成する場合は、請求項２に示すように、焦電
素子を搭載し、複数の外部導出端子を有するベースと、
このベースに接合されこの赤外線検出素子を被覆すると
ともに、この赤外線検出素子に検出すべき赤外線を入射
させる光線入射窓を有する金属性キャップと、この光線
入射窓に取り付けられ、赤外線透過材料からなり、表面
に特定範囲の赤外線波長を透過する光学多層膜の形成さ
れた赤外線透過フィルタとを少なくとも具備した赤外線
検出器であって、前記赤外線通過フィルタの光線入射前
面に偏光解消板を設けた構成とすればよい。

【０００９】赤外線通過フィルタと偏光解消素子とは、
空間を介して配置してもよいし、密着させて配置しても
よい。ただ、これら赤外線通過フィルタと偏光解消素子
との間隔を大きくするとそれだけ大きな偏光解消素子を
使用しないと有効検出視野角が小さくなるので注意が必
要である。また、偏光解消素子は赤外線透過フィルタの
前方に配置する必要がある。

【００１０】

【実施例】

第１の実施例 本発明による第１の実施例を焦電型赤外線検出器に一体
化した構成を例に取り、図面とともに説明する。図２は
焦電型赤外線検出器の断面図である。赤外線検出素子と
なる焦電素子１はチタン酸鉛系の焦電性を有するセラミ
ックからなり、板厚方向に分極処理され、かつ矩形形状
に切断加工されている。この焦電素子１の表面には、金
属材料（ＣｒあるいはＮｉ−Ｃｒ等）からなり、互いに
共通接続された２つの受光電極１１が設けられており、
裏面においては図示していないが、上記受光電極に対応
した金属膜電極（Ａｇ等）が設けられている。

【００１１】この焦電素子１はプリント配線基板２に支
持体６１，６２を介して搭載されている。また、プリン
ト配線基板２の裏面には回路を構成するＦＥＴ，抵抗等
の回路部品２１，２２が取り付けられており、前記焦電
素子と必要な電気的接続がなされている。ベース３は金
属製のシェル３ａに絶縁ガラスＧを介して、互いに電気
的に独立したリード端子３１，３２が植設されており，
またリード端子３３がシェル３ａと導通した状態で植設
されている。このリード端子３３はアース端子として機
能する。これらリード端子の上部に前記プリント配線基
板が搭載され、必要な電気的接続がなされている。

【００１２】これら各構成要素を封止するキャップ４は
金属製であり、上面には光線入射窓４１が設けられてい
る。この光線入射窓４１の内方に取り付けられる赤外線
透過フィルタ５は、例えばシリコン等の赤外線透過材料
からなる非絶縁性基板５１の表裏面に特定の赤外線のみ
を透過させるための多層光学膜５２を形成した構成であ
り、かつ、この光学赤外線透過フィルタの外周近傍の焦
電素子側が切り欠かれ、前記多層光学膜５２下部の非絶
縁性基板５１が露出し、薄肉部分と厚肉部分を有する切
り欠き部５ａを形成している。そして前記キャップ４と
この赤外線透過フィルタ５の対向面に、まずエポキシ樹
脂系の絶縁性接合材Ｓ１を塗布し、これらを当接させ機
械的に予備接着を行う。ここで用いた絶縁性接合材Ｓ１
は塗布量が多くても、その表面張力により前記切り欠き
部５ａの薄肉部のエッジ部分で止まる。そして、次に厚
肉部分の切り欠き部５ａに導電性接合材Ｓ２を塗布する
ことにより、キャップ４と赤外線透過フィルタ５が電気
的接続されかつ機械的接続の強化がなされる。このよう
に導電性接合材を用いることにより、外部からの不要な
電磁波を遮断する効果が得られる。なお、気密性に優れ
た導電性接合材を用いる場合は、上記のように２度の接
着は必要とせず、導電性接合材のみで電気的機械的接合
を行ってもよい。また、赤外線透過フィルタは切り欠き
部を形成しない通常の断面（側面）のものであってもよ
い。

【００１３】このような赤外線透過フィルタ５の前面の
光線入射窓の外方に所望の波長の赤外線を透過する複屈
折性を有する材料、例えばポリエチレン等からなる偏光
解消板７（偏光解消素子）が接合材等により取り付けら
れる。また、キャップの光線入射窓４１の外方周囲に
は、この偏光解消板を位置決めする突起部４２，４２が
設けられている。そして、ベース上に焦電素子等を搭載
したプリント配線基板２を搭載し、キャップにて気密封
止を行って焦電型赤外線検出器が完成する。このような
構成により、図１に示されるような赤外線検出系が赤外
線検出器に形成される。

【００１４】この実施例によれば、偏光光線による誤動
作を防止するとともに、キャップの厚みで偏光解消板と
赤外線透過フィルタの間隔を平行にかつ均一に保つこと
ができるので、赤外線透過フィルタと偏光解消板の傾き
による光線の反射や、視野角のばらつきを防ぐことがで
き信頼性の高い赤外線検出器を得ることができる。

【００１５】第２の実施例 偏光解消板は赤外線透過フィルタと接合材で一体化した
構成を採用してもよい。この例を第２の実施例として図
３とともに説明するが、第１の実施例と同じ構成部分に
ついては同番号にて説明するとともに、説明を一部割愛
する。偏光解消板７と赤外線透過フィルタ５は予め接合
材Ｓ３で一体化されている。この一体化物をキャップ４
の光線入射窓４１の内方に絶縁性接合材Ｓ１と導電性接
合材Ｓ２により接合する。なお、偏光解消板７と赤外線
透過フィルタ５の表面をきわめて平滑にすることにより
接合材を用いない光学接着という手法を用いることもで
きる。

【００１６】この実施例によれば、偏光解消板と赤外線
透過フィルタとを予め接合し一体化しているので、両者
の取付がきわめて容易になり、生産性向上に寄与する。
また、両者が近接していることにより、偏光解消板を通
過した光線は直ちに赤外線透過フィルタに入射するの
で、赤外線検出器として従来と同等の視野角を得ること
ができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、赤外線通過フィルタに
入射する前の光線について、偏光解消素子を通過させる
ことにより、偏光光線の偏光状態を解消し、擬似的な自
然光に変換している。このため赤外線透過フィルタには
偏光状態での光線が入射しないため、所望の赤外線以外
の光線は遮断され、所望の赤外線のみ濾波され、これが
焦電素子により検出される。よって、偏光成分の多く含
まれる光線が入射しても、誤動作のない赤外線検出系お
よび赤外線検出器を得ることができる。

【００１８】また、請求項２に示す構成によれば、偏光
解消板を赤外線検出器に組み込んだ構成であるので、き
わめてコンパクトな構成で、偏光成分の多く含まれる光
線が入射しても、誤動作の少ない赤外線検出器を得るこ
とができる。

【００１９】また、請求項３に示す構成によれば、偏光
解消板と赤外線透過フィルタとを接合し一体化している
ので、両者の取付がきわめて容易になり、生産性向上に
寄与する。また、両者が近接していることにより、偏光
解消板を通過した光線は直ちに赤外線透過フィルタに入
射するので、赤外線検出器としての視野角が狭くなるこ
とがなく、検出エリアを最大限に生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による赤外線検出系の構成例を示す図。

【図２】第１の実施例を示す図

【図３】第２の実施例を示す図

【図４】赤外線透過フィルタの濾波特性を示す図

【図５】従来例を示す図

【符号の説明】

１ 焦電素子（赤外線検出素子） ２ プリント配線基板 ３ ベース ３１、３２、３３ リード端子 ４ キャップ ５ 赤外線透過フィルタ ５ａ 切り欠き部 ７ 偏光解消板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも表裏面に１組の電極を有する
   焦電素子と、この焦電素子の光線入射前面に設けられ、
   赤外線透過材料からなり、表面に特定範囲の赤外線波長
   を透過する光学多層膜の形成された赤外線透過フィルタ
   と、この赤外線透過フィルタの光線入射前面に設けら
   れ、偏光光線を疑似自然光に変換する偏光解消素子とを
   有する赤外線検出系。
2. 【請求項２】 焦電素子を搭載し、複数の外部導出端子
   を有するベースと、このベースに接合され赤外線検出素
   子を被覆するとともに、この赤外線検出素子に検出すべ
   き赤外線を入射させる光線入射窓を有する金属性キャッ
   プと、この光線入射窓に取り付けられ、赤外線透過材料
   からなり、表面に特定範囲の赤外線波長を透過する光学
   多層膜の形成された赤外線透過フィルタとを少なくとも
   具備した赤外線検出器であって、 前記赤外線通過フィルタの光線入射前面に偏光解消板を
   設けたことを特徴とする赤外線検出器。
3. 【請求項３】 前記赤外線透過フィルタと偏光解消板が
   接合材で接合されていることを特徴とする請求項１，２
   記載の赤外線検出系および赤外線検出器。