JPH1019672A

JPH1019672A - 赤外線センサ

Info

Publication number: JPH1019672A
Application number: JP8174720A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Tsuruta; 智広鶴田; Hiroharu Nishimura; 弘治西村; Sei Matsueda; 聖松枝; Koichi Watanabe; 浩一渡辺
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-07-04
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】焦電素子を直列に複数接続することによる焦
電素子全体での抵抗値の増加を抑制できるとともに、受
光した赤外線量に対して発生する焦電素子の出力電圧を
大きくすることが可能な赤外線センサの提供を目的とし
ている。【課題手段】一対の対向電極１ｂ、１ｃ、２ｂ、２
ｃ、３ｂ、３ｃと対向電極１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃ、３
ｂ、３ｃの間に配設された焦電基板１ｄ、２ｄ、３ｄよ
りなる焦電素子１ａ、２ａ、３ａを少なくとも３個以上
備え、焦電素子の一部１ａ、３ａが赤外線を受光する受
光エレメントであり、他の焦電素子２ａが補償エレメン
トである赤外線センサであって、受光エレメントと補償
エレメントは極性が相反するように直列に接続されてい
るとともに、補償エレメントよりも受光エレメントの数
が多い構成よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動ドア、自動水
洗装置、照明機器、空調機器、セキュリティ機器等にお
ける人体の検知や防災用の火炎の検知、又は温度計測等
に用いられる赤外線センサ、特に焦電素子を用いる赤外
線センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動ドア、自動水洗装置、照明機
器、空調機器、セキュリティ機器等における人体の検知
や防災用の火炎の検知、又は温度計測等を目的として焦
電素子を用いる赤外線センサが使用されている。焦電素
子とは、自発分極により表面電荷を有し、平衡状態では
浮遊電荷により中和されているが、温度変化に伴って自
発分極が変化する際に、浮遊電荷の応答が遅いことから
この自発分極に応じた表面電荷を生じるものである。

【０００３】以下に、このような従来の焦電素子を用い
る赤外線センサについて説明する。図７は従来の焦電素
子を用いる赤外線センサの回路図である。図７におい
て、１ａ、２ａは焦電素子、１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃは
対向電極、１ｄ、２ｄは焦電基板、６、７は抵抗、８は
電界効果型トランジスタ（以下、ＦＥＴと略称す
る。）、９は電源端子、１０は出力端子、１１はグラン
ド端子、１２はエレメント回路である。

【０００４】図７に示したように、従来の焦電素子を用
いる赤外線センサは、焦電素子１ａ、２ａと、焦電素子
１ａ、２ａのインピーダンス整合を取り、これらの出力
インピーダンスを抵抗６で決まる低インピーダンスに変
換するためのＦＥＴ８と、焦電素子１ａ、２ａとＦＥＴ
８との整合をとる抵抗７から構成されている。焦電素子
１ａは、金属薄膜等からなる一対の対向電極１ｂ、１ｃ
間に焦電効果を有するセラミック等の焦電基板１ｄが配
設された構造となっており、同様に焦電素子２ａも対向
電極２ｂ、２ｃ間に焦電基板２ｄが配設されている。

【０００５】また、赤外線を受光する受光エレメントで
ある焦電素子１ａに対して、補償エレメントである焦電
素子２ａは極性が相反するように直列に配設されてお
り、これらがエレメント回路１２を構成している。この
ように接続することによって、仮に外部温度の変化等で
両エレメントに電荷が発生しても、その電荷量が同一で
あれば焦電素子１ａと焦電素子２ａの各々の出力は相殺
されるため、焦電素子１ａで受光される赤外線以外の影
響が補償されるようになっている。

【０００６】上記構成により、電源端子９に所定の電圧
を印加すると、出力端子１０とグランド端子１１の間
に、焦電素子１ａで受光された赤外線量に応じた出力が
得られる。

【０００７】上記のような構成を有する赤外線センサで
は、同一赤外線量に対して受光エレメントである焦電素
子１ａからの出力がより大きいほうが、センサ感度が高
くなる。焦電素子１ａの出力を大きくするためには、焦
電基板１ｄの厚みを厚くしたり、対向電極１ｂ、１ｃの
電極面積を大きくすることによって焦電基板１ｄに生じ
る電荷量を増大させる方法があるが、いずれの場合も電
荷量とともに焦電基板１ｄの電気容量も増加するため、
結果的に焦電素子１ａ全体としては出力が大きくならな
いという不具合があった。

【０００８】このような不具合を解決するために、特開
昭６０−１８７３０号公報では受光エレメント及び補償
エレメントとなる焦電素子を直列に複数接続した赤外線
センサが提案されている。この赤外線センサの構成につ
いて図８を用いてより詳細に説明する。

【０００９】図８は、受光エレメント及び補償エレメン
トとなる焦電素子を直列に複数接続した従来の赤外線セ
ンサのエレメント回路の回路図である。

【００１０】図８において、３ａ、４ａは焦電素子、３
ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃは対向電極、３ｄ、４ｄは焦電基
板である。この図に示したように、焦電素子１ａ、２ａ
と焦電素子３ａ、４ａは、それぞれ極性が相反するよう
に直列に配設されており、かつこれら２組が直列に接続
されている。焦電素子１ａと焦電素子３ａは接続方向に
おける極性が同一であり、これらが受光エレメントとし
て用いられる。また、同様に接続方向における極性が同
一である焦電素子２ａと焦電素子４ａが、補償エレメン
トとして用いられる。

【００１１】この時、対向電極１ｂ、１ｃ、２ｂ、２
ｃ、３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃの電極面積がすべて同一で
あり、焦電素子１ａ、３ａの全電極面積と図７に示した
焦電素子１ａの電極面積を同一として比較すると、図７
に示したエレメント回路に比べて図８に示したエレメン
ト回路では、焦電素子の電気容量を小さく押さえること
が可能となり、同一赤外線量を受光した場合により大き
な出力電圧を取り出すことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の赤外線センサでは、焦電素子を直列に複数接続してい
るために、焦電素子全体での抵抗値が増加することによ
る出力電圧の低下を抑制することができないという問題
を有していた。

【００１３】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、焦電素子を直列に複数接続することによる焦電
素子全体での抵抗値の増加を抑制できるとともに、受光
した赤外線量に対して発生する焦電素子の出力電圧を大
きくすることが可能な赤外線センサを提供することを目
的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、一対の対向電極と対向電極の間に配設され
た焦電基板よりなる焦電素子を少なくとも３個以上備
え、焦電素子の一部が赤外線を受光する受光エレメント
であり、他の焦電素子が補償エレメントである赤外線セ
ンサであって、受光エレメントと補償エレメントは極性
が相反するように直列に接続されているとともに、補償
エレメントよりも受光エレメントの数が多い構成よりな
る。

【００１５】この構成により、焦電素子を直列に複数接
続することによる焦電素子全体での抵抗値の増加を抑制
できるとともに、受光した赤外線量に対して発生する焦
電素子の出力電圧を大きくすることが可能な赤外線セン
サを提供することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、一対の対向電極と対向電極の間に配設された焦電基
板よりなる焦電素子を少なくとも３個以上備え、焦電素
子の一部が赤外線を受光する受光エレメントであり、他
の焦電素子が補償エレメントである赤外線センサであっ
て、受光エレメントと補償エレメントは極性が相反する
ように直列に接続されているとともに、補償エレメント
よりも受光エレメントの数が多いこととしたものであ
り、焦電素子を直列に複数接続することによる焦電素子
全体での抵抗値の増加を抑制できるとともに、受光した
赤外線量に対して発生する焦電素子の出力電圧を大きく
することが可能になるという作用を有する。

【００１７】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、受光エレメントの数が補償エ
レメントよりも１個だけ多いこととしたものであり、焦
電素子の分極処理方向を揃えることができることによ
り、全ての焦電素子の分極処理を１回で行うことができ
るという作用を有する。

【００１８】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１又は２の内のいずれか１に記載の発明において、受光
エレメントが２個で、補償エレメントが１個であること
としたものであり、必要な焦電素子の数を最小にするこ
とができるという作用を有する。

【００１９】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１乃至３の内のいずれか１に記載の発明において、焦電
基板が、焦電素子の全てに共通していることとしたもの
であり、焦電基板が１つであるため焦電素子を構成する
部材数を削減することが可能になるという作用を有す
る。

【００２０】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１乃至４の内のいずれか１に記載の発明において、受光
エレメントの対向電極の全電極面積が、補償エレメント
の対向電極の全電極面積よりも小さいこととしたもので
あり、受光エレメントにおける出力電圧のＳ／Ｎ比を向
上させることができるという作用を有する。

【００２１】以下に、本発明の実施の形態の具体例につ
いて説明する。（実施の形態１）図１は本発明の第１実施の形態におけ
る赤外線センサの回路図であり、図２は本発明の第１実
施の形態における赤外線センサのエレメント回路の一部
透過斜視図である。

【００２２】図１及び図２において、５ａは焦電素子、
５ｂ、５ｃは対向電極、５ｄ、１３は焦電基板、１４は
エレメント回路であり、焦電素子１ａ、２ａ、３ａ、４
ａ、対向電極１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、４
ｂ、４ｃ、焦電基板１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄ、抵抗６、
７、ＦＥＴ８、電源端子９、出力端子１０、グランド端
子１１は、従来例と同様のものであるので、同一の符号
を付して説明を省略する。

【００２３】本実施の形態における赤外線センサのエレ
メント回路１４は、直列に接続された５つの焦電素子１
ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａから構成され、接続方向に
極性を同じとする焦電素子１ａ、３ａ、５ａが受光エレ
メント、焦電素子１ａ、３ａ、５ａと極性が相反するよ
うに接続された焦電素子２ａ、４ａが補償エレメントと
なっている。また、図２に示したように、エレメント回
路１４における焦電基板１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄ、５ｄ
は、全て同一の焦電基板１３の一部分として形成されて
おり、焦電基板１３の両端面にプリント配線技術により
対向電極１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、４ｂ、
４ｃ、５ｂ、５ｃが配設されている。さらに、対向電極
１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃ、５
ｂ、５ｃの配設と同時に、対向電極１ｃと２ｂ、２ｃと
３ｂ、３ｃと４ｂ、４ｃと５ｂのそれぞれの間にも配線
が形成され、各々が接続されている。尚、対向電極１
ｂ、１ｃ、３ｂ、３ｃ、５ｂ、５ｃの全電極面積は、対
向電極２ｂ、２ｃ、４ｂ、４ｃの全電極面積よりも小さ
くなるように形成されている。

【００２４】本実施の形態における赤外線センサが従来
例と異なっているのは、焦電基板１３が焦電素子１ａ、
２ａ、３ａ、４ａ、５ａの全てに共通しており、受光エ
レメントの数が補償エレメントよりも１個だけ多いとと
もに、受光エレメントの全電極面積が、補償エレメント
の全電極面積よりも小さいことである。

【００２５】以上のように本実施の形態によれば、受光
エレメントの数を補償エレメントよりも多くすることに
よって、焦電素子を直列に複数接続することによる焦電
素子全体での抵抗値の増加を抑制できるとともに、受光
した赤外線量に対して発生する焦電素子の出力電圧を大
きくすることが可能になる。また、焦電基板が１つであ
るため焦電素子を構成する部材数を削減できるととも
に、受光エレメントの数が補償エレメントよりも１つだ
け多いので焦電素子の分極処理方向を揃えることが可能
であり、１回の分極処理で受光エレメント又は補償エレ
メントを形成できる。また、受光エレメントの対向電極
の全電極面積が、補償エレメントの対向電極の全電極面
積よりも小さいことから、受光エレメントにおける出力
電圧のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

【００２６】尚、本実施の形態においては、同一の焦電
基板上に全ての焦電素子が形成された構成としたが、複
数の焦電基板を用いて各焦電素子の焦電基板が独立に構
成されたものでもよい。また、本実施の形態においては
受光エレメントを３個とし、補償エレメントを２個とし
たが、全焦電素子数が３個以上であり、受光エレメント
が補償エレメントよりも１個多い構成であれば、特にこ
れらの数に限定されるものではない。

【００２７】（実施の形態２）図３は本発明の第２実施
の形態における赤外線センサのエレメント回路の一部透
過斜視図であり、図４は本発明の第２実施の形態におけ
る赤外線センサのエレメント回路の回路図である。

【００２８】図３及び図４において、焦電素子１ａ、２
ａ、３ａ、５ａ、対向電極１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃ、３
ｂ、３ｃ、５ｂ、５ｃ、焦電基板１ｄ、２ｄ、３ｄ、５
ｄ、１３は第１実施の形態と同様なものであるので、同
一の符号を付して説明を省略する。

【００２９】本実施の形態における赤外線センサが第１
実施の形態と異なっているのは、エレメント回路が直列
に接続された４つの焦電素子１ａ、２ａ、３ａ、５ａか
ら構成されており、接続方向に極性を同じとする３つの
焦電素子１ａ、３ａ、５ａが受光エレメントで、焦電素
子１ａ、３ａ、５ａに対して極性の相反する焦電素子２
ａのみが補償エレメントとなっていることである。ま
た、本実施の形態においては、対向電極１ｃと３ｂ、３
ｃと２ｂ、２ｃと５ｂのそれぞれが接続されている。
尚、対向電極１ｂ、１ｃ、３ｂ、３ｃ、５ｂ、５ｃの全
電極面積は、対向電極２ｂ、２ｃの全電極面積よりも小
さくなるように形成されている。

【００３０】以上のように本実施の形態によれば、受光
エレメントの数を補償エレメントよりも多くすることに
よって、焦電素子を直列に複数接続することによる焦電
素子全体での抵抗値の増加を抑制できるとともに、受光
した赤外線量に対して発生する焦電素子の出力電圧を大
きくすることができる。また、焦電基板が１つであるた
め焦電素子を構成する部材数を削減できるとともに、受
光エレメントの対向電極の全電極面積が、補償エレメン
トの対向電極の全電極面積よりも小さいことから、受光
エレメントにおける出力電圧のＳ／Ｎ比を向上させるこ
とが可能となる。

【００３１】尚、本実施の形態においては、同一の焦電
基板上に全て焦電素子が形成された構成としたが、複数
の焦電基板を用いて各焦電素子の焦電基板が独立に構成
されたものでもよい。また、本実施の形態においては受
光エレメントを３個とし、補償エレメントを１個とした
が、焦電素子の数が３個以上であり、受光エレメントが
補償エレメントよりも２個以上多い構成であれば、特に
これらの数に限定されるものではない。

【００３２】（実施の形態３）図５は本発明の第３実施
の形態における赤外線センサのエレメント回路の一部透
過斜視図であり、図６は本発明の第３実施の形態におけ
る赤外線センサのエレメント回路の回路図である。

【００３３】図５及び図６において、焦電素子１ａ、２
ａ、３ａ、対向電極１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃ、３ｂ、３
ｃ、焦電基板１ｄ、２ｄ、３ｄ、１３は第１実施の形態
と同様なものであるので、同一の符号を付して説明を省
略する。

【００３４】本実施の形態における赤外線センサが第１
実施の形態及び第２実施の形態と異なっているのは、エ
レメント回路が直列に接続された３つの焦電素子１ａ、
２ａ、３ａから構成されており、接続方向に極性を同じ
とする２つの焦電素子１ａ、３ａが受光エレメントで、
焦電素子１ａ、３ａに対して極性の相反する焦電素子２
ａのみが補償エレメントとなっていることである。ま
た、本実施の形態においては、対向電極１ｃと２ｂ、２
ｃと３ｂのそれぞれが接続されている。尚、対向電極１
ｂ、１ｃ、３ｂ、３ｃの全電極面積は、対向電極２ｂ、
２ｃの全電極面積よりも小さくなるように形成されてい
る。

【００３５】以上のように本実施の形態によれば、２つ
の焦電素子からなる受光エレメントと１つの焦電素子か
らなる補償エレメントによりエレメント回路を構成する
ことによって、必要最小限の焦電素子数で、焦電素子を
直列に複数接続することによる焦電素子全体での抵抗値
の増加を抑制できるとともに、受光した赤外線量に対し
て発生する焦電素子の出力電圧を大きくすることが可能
になる。また、焦電基板が１つであるため焦電素子を構
成する部材数を削減できるとともに、受光エレメントの
対向電極の全電極面積が、補償エレメントの対向電極の
全電極面積よりも小さいことから、受光エレメントにお
ける出力電圧のＳ／Ｎ比を向上させることが可能とな
る。

【００３６】尚、本実施の形態においては、同一の焦電
基板上に全て焦電素子が形成された構成としたが、複数
の焦電基板を用いて各焦電素子の焦電基板が独立に構成
されたものでもよい。

【００３７】以下に、本発明を実施例を用いてより詳細
に説明する。

【００３８】

【実施例】高純度のＰｂＴｉＯ₃８３．３重量％と、Ｔ
ｉＯ₂６．１重量％と、ＣｏＯ０．４重量％と、ＷＯ
₃１．７重量％と、ＣａＣＯ₃８．５重量％を混合した
後、この混合物の全重量に対して１重量％のＭｎＯ₂を
添加した組成物を、ボールミルを用いて湿式混合してか
ら乾燥し、さらに８００℃で２時間仮焼成を行った。

【００３９】次に、仮焼成した焼結体を粉砕して得られ
た粉末に、バインダーとしてポリビニルブチラールと、
分散剤としてブチルベンジルフタレートと、溶剤として
メチルエチルケトンを添加し、混練して、粘度１０ｐｓ
〜３０ｐｓのスラリーを得た。このスラリーをスリップ
キャスティング法により、厚み５０μｍ±１μｍのグリ
ーンシートとした。このグリーンシートを所定の寸法に
切断し、４５０℃で１２０分間焼成してバインダーを除
去した後、さらに１１００℃で６０分間焼成して、厚み
４０μｍ±１μｍの焦電基板を作製した。尚、グリーン
シートの焼成は鉛成分の蒸発を防ぐために白金のケース
内で行った。

【００４０】上記焦電基板の両面に、スパッタリング装
置を用いてマスクスパッタ法により、対向電極となる複
数のニクロム電極及び所定のニクロム電極の間を接続す
る配線を０．２μｍの厚さで形成した。

【００４１】上記対向電極の両面を、導電性ゴムからな
る分極用端子で挟み込み、１３０℃のシリコンオイル
中、６ｋＶ／ｍｍの条件で分極用端子を介して対向電極
間に１０分間直流電圧を印加する分極処理を行って、同
一焦電基板上に３〜８個の焦電素子が形成された種々の
エレメント回路を作製した。尚、受光エレメント数と補
償エレメント数の差が１又は０のエレメント回路は、受
光エレメントと補償エレメントを交互に接続することで
分極処理を１回で行ったが、受光エレメント数と補償エ
レメント数の差が２以上の場合については、各エレメン
ト単位で分極処理を施した。

【００４２】スルーホールプリント基板上に、上記エレ
メント回路、抵抗、ＦＥＴ、電源端子、グランド端子、
出力端子を図１に示したように配設し、種々のエレメン
ト回路を有する赤外線センサを得た。これらの赤外線セ
ンサについて、以下のような感度試験を行った。

【００４３】電源端子とグランド端子間に５Ｖの直流電
圧を印加し、すべての受光エレメントに１ｍＷ／ｃｍ²
の赤外線を１Ｈｚの断続光として照射し、出力端子とグ
ランド端子間に発生する出力電圧を測定した。また、出
力電圧の直流分を除去した後、４０Ｈｚのバンドパスフ
ィルターを介してノイズ電圧を測定し、出力電圧との関
係からＳ／Ｎ比（ｄＢ）を算出した。

【００４４】尚、出力電圧及びノイズ電圧はいずれもＰ
−Ｐ値で測定し、Ｓ／Ｎ比は２０×ｌｏｇ（出力電圧／
ノイズ電圧）で算出した。

【００４５】（評価例１）受光エレメント数及び焦電素
子１個当たりの対向電極の電極面積を同一とし、本発明
における受光エレンメントが補償エレメントの数よりも
多いエレメント回路を実施例１〜３として、また比較の
ための受光エレンメントと補償エレメントの数が同じで
あるエレメント回路を比較例１〜３として、前述の方法
により赤外線センサを作製し、感度試験を行った。その
結果を（表１）に示した。

【００４６】

【表１】

【００４７】尚、（表１）に示した電極面積とは、受光
エレメント又は補償エレメントである焦電素子１個当た
りの対向電極の電極面積を示している。

【００４８】（表１）に示したように、実施例１及び比
較例１では受光エレンメントが１個、実施例２及び比較
例２では受光エレンメントが２個、実施例３及び比較例
３では受光エレンメントが３個であり、各々の組み合わ
せでは補償エレメント数のみが異なっている。

【００４９】（表１）に示したいずれの組み合わせから
も、受光エレメント数が同じであっても、比較例に対し
て本実施例におけるエレメント回路では、出力電圧が高
く、かつＳ／Ｎ比も向上していることが明らかとなっ
た。また、受光エレメント数の増加とともに出力電圧、
Ｓ／Ｎ比ともに大きくなることも判った。

【００５０】（評価例２）全焦電素子数及び焦電素子１
個当たりの対向電極の電極面積を同一とし、本発明にお
ける受光エレンメントが補償エレメントの数よりも多い
エレメント回路を実施例４、５として、また比較のため
の受光エレンメントと補償エレメントの数が同じである
エレメント回路を比較例４、５として、前記方法により
赤外線センサを作製し、感度試験を行った。その結果を
（表２）に示した。

【００５１】

【表２】

【００５２】尚、（表２）に示した電極面積は、（表
１）と同様のものである。（表２）に示したように、実
施例４及び比較例４では全焦電素子数が４個、実施例５
及び比較例５では全焦電素子数が６個であり、各組み合
わせにおいては受光エレメントと補償エレメントに分け
られた焦電素子の数のみが異なっている。

【００５３】（表２）に示したいずれの組み合わせから
も、全焦電素子数が同じであっても、比較例に対して本
実施例におけるエレメント回路では、出力電圧が高く、
かつＳ／Ｎ比も向上していることが明らかとなった。す
なわち、全焦電素子数が同一である場合には、本実施例
のように受光エレメントを補償エレメントの数よりも多
くすることによって、出力電圧及びＳ／Ｎ比をいずれも
大きくできることが明らかとなった。

【００５４】（評価例３）受光エレメント数、及び焦電
素子１個当たりの電極面積を同一とし、補償エレメント
の数が異なるエレメント回路を実施例６〜８として、前
記方法により赤外線センサを作製し、感度試験を行っ
た。その結果を（表３）に示した。

【００５５】

【表３】

【００５６】尚、（表３）に示した電極面積は、（表
１）と同様のものである。（表３）に示したように、実
施例６〜８では、いずれも受光エレメントの数は４個
で、受光エレメント及び補償エレメントとして用いた焦
電素子１個当たりの電極面積は１ｍｍ²であり、補償エ
レメントの数のみが異なっている。

【００５７】（表３）より、受光エレメント数が同じで
あっても、受光エレメント数と補償エレメント数の差が
大きくなるにつれて、出力電圧、Ｓ／Ｎ比ともにも向上
することが判明した。

【００５８】（評価例４）受光エレメント数及び受光エ
レメントの全電極面積と補償エレメント数は同一とし、
補償エレメント１個当たりの電極面積が異なるエレメン
ト回路を実施例９〜１６として、前記方法により赤外線
センサを作製し、感度試験を行った。その結果を（表
４）に示した。

【００５９】

【表４】

【００６０】尚、（表４）に示した電極面積は（表１）
と同様のものであり、全電極面積とは受光エレメント又
は補償エレメントの数と電極面積との積である。

【００６１】（表４）に示したように、実施例９〜１１
では受光エレメント数が２個、補償エレメント数が１個
であり、実施例１２〜１４では受光エレメント数が３
個、補償エレメント数が２個であり、実施例１５、１６
では受光エレメント数が４個、補償エレメント数が３個
であり、各組み合わせにおいては、補償エレメント１個
当たりの電極面積のみが異なっている。

【００６２】（表４）に示したいずれの組み合わせから
も、受光エレメントと補償エレメントの数及び受光エレ
メントの全電極面積が同じであっても、受光エレメント
の全電極面積に対して補償エレメントの全電極面積を大
きくすることによって、出力電圧、Ｓ／Ｎ比ともに向上
することが明らかとなった。

【００６３】（評価例５）補償エレメント数及び補償エ
レメント１個当たりの電極面積を同一とし、受光エレメ
ント数及び受光エレメント１個当たりの電極面積が異な
るエレメント回路を実施例１７、比較例６として、前記
方法により赤外線センサを作製し、感度試験を行った。
その結果を（表５）に示した。

【００６４】

【表５】

【００６５】尚、（表５）に示した電極面積と全電極面
積は（表４）と同様のものである。（表５）に示したよ
うに、実施例１７と比較例６は、いずれも補償エレメン
ト数が１個、補償エレメントの全電極面積が２ｍｍ²で
あるが、実施例１７では比較例６よりも受光エレメント
が２個多く、かつ受光エレメントの全電極面積は実施例
１７の方が比較例６よりも小さくなっている。

【００６６】（表５）より、受光エレメントの全電極面
積が小さい場合にも、補償エレメントに対して受光エレ
メントの数を多くすることによって、出力電圧、Ｓ／Ｎ
比ともに向上することが明らかとなった。

【００６７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、焦電素子
を直列に複数接続することによる焦電素子全体での抵抗
値の増加を抑制できるとともに、受光した赤外線量に対
して発生する焦電素子の出力電圧を大きくすることが可
能になることから、より微弱な赤外線量によりセンシン
グすることができるという優れた効果が得られる。ま
た、このような効果が、受光エレメントとして２個、補
償エレメントとして１個の必要最小限の焦電素子数で得
られることから、赤外線センサのエレメント回路の製造
コストの低減や製造工程の簡素化が可能になるという優
れた効果が得られる。また、複数の焦電素子における焦
電基板を共有させて、焦電基板の部材数を削減すること
ができることから、焦電基板への対向電極の配設工程を
簡略化することができるとともに、受光エレメントと補
償エレメントからなるエレメント回路を小型化すること
ができるという優れた効果が得られる。また、受光エレ
メントの数を補償エレメントよりも１つだけ多くするこ
とで、全ての焦電素子の分極処理を１回で行うことがで
きることから、分極処理の作業時間が短縮され、作業効
率が向上するという優れた効果が得られる。さらに、受
光エレメントにおける出力電圧のＳ／Ｎ比を向上させる
ことができることから、センシングにおける誤作動を抑
制することが可能となり、センシングの信頼性が向上す
るという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態における赤外線センサ
の回路図

【図２】本発明の第１実施の形態における赤外線センサ
のエレメント回路の一部透過斜視図

【図３】本発明の第２実施の形態における赤外線センサ
のエレメント回路の一部透過斜視図

【図４】本発明の第２実施の形態における赤外線センサ
のエレメント回路の回路図

【図５】本発明の第３実施の形態における赤外線センサ
のエレメント回路の一部透過斜視図

【図６】本発明の第３実施の形態における赤外線センサ
のエレメント回路の回路図

【図７】従来の焦電素子を用いる赤外線センサの回路図

【図８】受光エレメント及び補償エレメントとなる焦電
素子を直列に複数接続した従来の赤外線センサのエレメ
ント回路の回路図

【符号の説明】

１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａ焦電素子１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、１ｃ、２ｃ、３ｃ、４
ｃ、５ｃ対向電極１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄ、５ｄ、１３焦電基板６、７抵抗８電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）９電源端子１０出力端子１１グランド端子１２、１４エレメント回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺浩一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の対向電極と前記対向電極の間に配設
された焦電基板よりなる焦電素子を少なくとも３個以上
備え、前記焦電素子の一部が赤外線を受光する受光エレ
メントであり、他の前記焦電素子が補償エレメントであ
る赤外線センサであって、前記受光エレメントと前記補
償エレメントは極性が相反するように直列に接続されて
いるとともに、前記補償エレメントよりも前記受光エレ
メントの数が多いことを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】前記受光エレメントの数が前記補償エレメ
ントよりも１個だけ多いことを特徴とする請求項１に記
載の赤外線センサ。
【請求項３】前記受光エレメントが２個で、前記補償エ
レメントが１個であることを特徴とする請求項１又は２
の内のいずれか１に記載の赤外線センサ。
【請求項４】前記焦電基板が、前記焦電素子の全てに共
通していることを特徴とする請求項１乃至３の内のいず
れか１に記載の赤外線センサ。
【請求項５】前記受光エレメントの前記対向電極の全電
極面積が、前記補償エレメントの前記対向電極の全電極
面積よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４の内
のいずれか１に記載の赤外線センサ。