JPH11108757A

JPH11108757A - 赤外線センサ

Info

Publication number: JPH11108757A
Application number: JP9291538A
Authority: JP
Inventors: Hirohito Hayashi; 浩仁林
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-10-07
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 1999-04-23
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: SG71853A1; DE19846254C2; JP3391236B2; US6294783B1; CN1141556C; DE19846254A1; CN1220390A

Abstract

(57)【要約】【課題】安定した高周波ノイズの除去が可能で、容易
に小型化が可能であり、安価な赤外線センサを得る。【解決手段】赤外線センサ１０は、金属ベース１４と
端子１６ａ，１６ｂ，１６ｃからなるステム１２を含
む。金属ベース１４上に、スペーサ１８および基板２０
を載置する。基板２０上に、支持台２８ａ，２８ｂを介
して焦電素子３０を取り付ける。基板２０の下面に電界
効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を取り付け、そのゲート
とグランドとの間に焦電素子３０を接続する。ＦＥＴの
ドレインとソースを端子１６ａ，１６ｂに接続し、端子
１６ｃを金属ベース１４に接続する。スペーサ１８およ
び基板２０の側部において、コンデンサ３８，４０の一
方の電極を金属ベース１４に直接接続し、コンデンサ３
８，４０の他方の電極を導電接着剤４２を介して、端子
１６ａ，１６ｂに直接接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は赤外線センサに関
し、特にたとえば、防犯装置などに組み込まれて人間な
どを検知するために用いられる焦電型の赤外線センサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は赤外線センサの基本回路を示す
回路図である。赤外線センサ１は、焦電素子２を含む。
焦電素子２は、たとえば焦電体基板の両面に電極を形成
したものであり、図１１に矢印で示すように、互いに逆
向きに分極された焦電体が直列に接続されている。直列
に接続された２つの焦電体には、等価的に並列抵抗が接
続されている。焦電素子２の一端は、電界効果型トラン
ジスタ（ＦＥＴ）３のゲートＧに接続され、他端はグラ
ンドＧＮＤに接続される。そして、ＦＥＴ３のドレイン
ＤとソースＳとが、赤外線センサ１の入出力端となる。

【０００３】このような赤外線センサ１では、焦電素子
２に熱エネルギーが与えられた際に発生する焦電流を抵
抗とＦＥＴ３によってインピーダンス変換することで、
電圧として出力させている。赤外線センサ１は、非常に
微弱な赤外線に対しても検知可能である。しかしなが
ら、非常に微弱なエネルギーに反応するため、外来ノイ
ズに弱く、特に高周波（１００ＭＨｚ〜２ＧＨｚ）のノ
イズに対して影響を受けやすく、誤動作の原因となって
いた。このような高周波ノイズを除去するために、ＦＥ
Ｔ３のドレインＤとグランドＧＮＤとの間、およびソー
スＳとグランドＧＮＤとの間に、コンデンサを挿入する
ことが、特開昭６０−１２５５３０号公報に示されてい
る。

【０００４】このような赤外線センサの構造としては、
一般的に、図１２に示すような構造が考えられる。赤外
線センサ１は、ケースを構成するステム４を含む。ステ
ム４は、円板状の金属ベース４ａと、金属ベース４ａか
ら延びる３つの端子４ｂ，４ｃ，４ｄとを含む。これら
の端子４ｂ，４ｃ，４ｄのうちの１つの端子４ｄは、金
属ベース４ａに電気的に接続され、他の端子４ｂ，４ｃ
は金属ベース４ａと絶縁されるように形成される。これ
らの端子４ｂ，４ｃ，４ｄは、金属ベース４ａの上に突
き出るように形成される。

【０００５】金属ベース４ａ上には、基板５が載置され
る。基板５の上面には、パターン電極６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄが形成される。基板５のパターン電極６ａ，６
ｂ，６ｃが形成された部分には孔が形成される。これら
の孔に、端子４ｂ，４ｃ，４ｄが挿通される。そして、
グランド用の端子４ｄとパターン電極６ａとが接続され
る。また、パターン電極６ｂ，６ｃには、それぞれ端子
４ｂ，４ｃが接続される。

【０００６】さらに、パターン電極６ｄにはＦＥＴ３の
ゲートＧが接続され、パターン電極６ｂ，６ｃにはＦＥ
Ｔ３のドレインＤおよびソースＳが接続される。また、
パターン電極６ａ，６ｂ間およびパターン電極６ａ，６
ｃ間には、それぞれコンデンサ７が接続される。そし
て、パターン電極６ａおよび６ｄには、導電材料で形成
された支持台８を介して、焦電素子２が接続される。さ
らに、赤外線透過フィルタを有するキャップ９がかぶせ
られる。

【０００７】この赤外線センサ１では、ＦＥＴ３のドレ
インＤとグランドＧＮＤとの間およびソースＳとグラン
ドＧＮＤとの間にコンデンサ７が接続され、このコンデ
ンサ７によって高周波ノイズが除去される。したがっ
て、高周波ノイズによる誤動作を低減することができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板上
のパターン電極や端子部分に抵抗やインダクタンスが発
生し、グランド用の端子においても、金属ベースと基板
との間において、抵抗やインダクタンスが発生する。そ
のため、図１３に示すような回路となり、パターン電極
や端子部分に発生する抵抗やインダクタンスのために、
安定して高周波ノイズを除去することができない。

【０００９】また、基板上にコンデンサを取り付けるた
め、基板を小型化することが難しく、コンデンサによる
コストアップと相まって、コンデンサ付きのノイズ対策
は高価な製品に限られていた。

【００１０】それゆえに、この発明の主たる目的は、安
定した高周波ノイズの除去が可能で、容易に小型化が可
能であり、安価な赤外線センサを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、グランド用
として用いられる金属ベースと金属ベースから延びる端
子とからなるステムと、金属ベース上に配置される基板
と、基板上に取り付けられる電界効果型トランジスタ
と、電界効果型トランジスタのゲートとグランドとの間
に接続される焦電素子と、電界効果型トランジスタのド
レインとグランドとの間およびソースとグランドとの間
の少なくとも一方に接続されるコンデンサとを含み、コ
ンデンサの一方の電極がステムの金属ベースに直接接続
されるとともに、コンデンサの他方の電極が導電性接合
材を介して端子に直接接続される、赤外線センサであ
る。この赤外線センサでは、基板の側部において、コン
デンサの一方の電極が金属ベースの平面部に接続され、
かつコンデンサの他方の電極が端子に接続された構造と
することができる。このような構造の赤外線センサにお
いて、金属ベースと基板との間に絶縁性のスペーサを形
成してもよい。さらに、ステムの金属ベースに突起部が
形成され、基板上において、コンデンサの一方の電極が
突起部に接続され、かつコンデンサの他方の電極が端子
に接続された構造とすることができる。

【００１２】コンデンサの一方の電極を金属ベースに直
接接続することにより、基板から金属ベースまでの間の
グランド用の端子部分に発生する抵抗およびインダクタ
ンスの影響を受けにくくすることができる。さらに、コ
ンデンサの他方の電極を導電性接合材を介して直接端子
に接続することにより、パターン電極に発生する抵抗や
インダクタンスの影響を受けにくくすることができる。
このとき、コンデンサの他方の電極が接続された端子部
分に発生する抵抗およびインダクタンスが、コンデンサ
のキャパシタンスと並列に接続され、高周波ノイズを蓄
積するためのタンク回路が形成される。

【００１３】また、コンデンサの一方の電極を金属ベー
スに直接接続する構造とすることにより、従来のように
基板上でコンデンサの一方の電極から端子までパターン
電極を引き回す必要がなく、基板の小型化が可能であ
る。そのため、赤外線センサの小型化も容易であり、安
価な赤外線センサとすることができる。

【００１４】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の赤外線センサ
の一例についてキャップを外した状態を示す斜視図であ
り、図２はその分解斜視図である。赤外線センサ１０
は、ステム１２を含む。ステム１２は、円板状の金属ベ
ース１４を含み、金属ベース１４には段差部１４ａが形
成される。金属ベース１４には３つの貫通孔が形成さ
れ、これらの貫通孔に端子１６ａ，１６ｂ，１６ｃが挿
通される。２つの端子１６ａ，１６ｂは、ガラスなどを
用いて、金属ベース１４と絶縁された状態で固定され
る。また、他の端子１６ｃは、ろう付けなどにより、金
属ベース１４に電気的に接続された状態で固定される。

【００１６】金属ベース１４上には、絶縁材料で形成さ
れたスペーサ１８が取り付けられる。スペーサ１８に
は、３つの端子１６ａ，１６ｂ，１６ｃに対応する位置
に、貫通孔１８ａ，１８ｂ，１８ｃが形成され、さらに
中央部に貫通孔１８ｄが形成される。そして、貫通孔１
８ａ，１８ｂ，１８ｃに端子１６ａ，１６ｂ，１６ｃが
挿通される。このスペーサ１８の上に、基板２０が載置
される。

【００１７】基板２０には、３つの端子１６ａ，１６
ｂ，１６ｃに対応する位置に、貫通孔２０ａ，２０ｂ，
２０ｃが形成される。基板２０の一方面上には、貫通孔
２０ａ，２０ｂ，２０ｃに隣接して、電極２２ａ，２２
ｂ，２２ｃが形成される。さらに、基板２０の一方面上
には、別の電極２２ｄが形成される。また、基板２０の
他方面上には、３つの電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃが形
成される。電極２４ａ，２４ｂは並んで形成され、電極
２２ａ，２２ｂと対向するように配置される電極２４ｃ
はＬ字状に形成されて、その一端部分が電極２２ｄと対
向するように配置される。そして、基板２０の一方面の
電極２２ａ，２２ｂが、それぞれ他方面の電極２４ａ，
２４ｂに、スルーホールを介して電気的に接続される。
また、基板２０の一方面の電極２２ｄと他方面の電極２
４ｃとが、スルーホールを介して電気的に接続される。

【００１８】基板２０の他方面には、電界効果型トラン
ジスタ（ＦＥＴ）２６が取り付けられる。ＦＥＴ２６の
ドレインＤおよびソースＳは電極２４ａ，２４ｂに接続
され、ＦＥＴ２６のゲートＧは電極２４ｃに接続され
る。そして、ＦＥＴ２６がスペーサ１８の貫通孔１８ｄ
部分に収納されるようにして、スペーサ１８の貫通孔１
８ａ，１８ｂ，１８ｃと基板２０の貫通孔２０ａ，２０
ｂ，２０ｃに、端子１６ａ，１６ｂ，１６ｃが挿通され
る。この状態で、端子１６ａが電極２２ａに接続され、
端子１６ｂが電極２２ｂに接続され、端子１６ｃが電極
２２ｃに接続される。

【００１９】さらに、基板２０の電極２２ｃ，２２ｄ上
には、導電材料で形成された支持台２８ａ，２８ｂが取
り付けられ、これらの支持台２８ａ，２８ｂ上に焦電素
子３０が載置される。焦電素子３０は、図３に示すよう
に、焦電体基板３２を含み、焦電体基板３２の一方面に
２つの電極３４ａ，３４ｂが形成される。これらの電極
３４ａ，３４ｂが接続電極３４ｃで接続されて、Ｈ字状
の電極となっている。さらに、焦電体３２の他方面に
は、電極３４ａ，３４ｂに対向するように、２つの電極
３６ａ，３６ｂが形成される。焦電体基板３２は、その
厚み方向に分極される。この焦電素子３０では、２つの
電極３６ａ，３６ｂを入出力端とすることにより、これ
らの電極３６ａ，３６ｂ間において、互いに逆向きに分
極した焦電体を直列に接続した回路を得ることができ
る。これらの電極３６ａ，３６ｂが、支持台２８ａ，２
８ｂによって基板２０の電極２２ｃ，２２ｄに接続され
る。

【００２０】また、スペーサ１８および基板２０の側部
には、２つのコンデンサ３８，４０が取り付けられる。
このコンデンサ３８，４０は、誘電体層と内部電極とを
交互に積層した積層体の両端部にそれぞれ外部電極を形
成した周知の積層型チップコンデンサを用いることがで
きる。このコンデンサ３８，４０の一方の外部電極は、
導電性接合材として用いられる導電接着剤４２によっ
て、金属ベース１４に接着される。さらに、コンデンサ
３８の他方の外部電極は、導電接着剤４２を用いて端子
１６ａに直接接続され、コンデンサ４０の他方の外部電
極は、導電接着剤４２を用いて端子１６ｂに直接接続さ
れる。また、ステム１２上には、キャップ４４がかぶせ
られる。キャップ４４には窓部が形成され、この窓部に
赤外線透過フィルタ４６が取り付けられる。そして、キ
ャップ４４が金属ベース１４の段差部１４ａに嵌め込ま
れる。

【００２１】この赤外線センサ１０は、図４に示す回路
を有する。熱エネルギーが焦電素子３０に与えられる
と、焦電素子３０に焦電流が発生し、それが焦電素子３
０の抵抗とＦＥＴ２６とでインピーダンス変換されて、
電圧として出力される。

【００２２】この赤外線センサ１０では、コンデンサ３
８，４０の一方の電極が、ステム１２の金属ベース１４
に直接接着されているため、コンデンサ３８，４０の一
方の電極と金属ベース１４との間に、抵抗やインダクタ
ンスが発生する部分がない。さらに、コンデンサ３８，
４０の他方の電極は、導電接着剤４２で端子１６ａ，１
６ｂにそれぞれ直接接続されているため、基板２０の電
極部分を介さないので、この部分には抵抗やインダクタ
ンスが発生しない。そのため、電極２２ａ，２２ｂに接
続された端子１６ａ，１６ｂ部分に発生する抵抗とイン
ダクタンスが、赤外線センサ１０の特性に影響すること
になる。しかしながら、これらの抵抗およびインダクタ
ンスには、コンデンサ３８，４０のキャパシタンスが並
列に接続されており、これらの抵抗，インダクタンスお
よびキャパシタンスによって、タンク回路が形成され
る。このタンク回路に、高周波ノイズが蓄積されるた
め、安定して高周波ノイズの影響を除去することができ
る。

【００２３】図５および図６は、この赤外線センサ１０
と従来の赤外線センサの耐電波特性を示すグラフであ
る。図５および図６からわかるように、従来の赤外線セ
ンサでは、９００ＭＨｚ以上の周波数においてノイズの
影響が大きくなっているのに対し、この発明の赤外線セ
ンサ１０では、高周波ノイズの影響が少ない。

【００２４】このように、この赤外線センサ１０では、
グランド用の端子１６ｃや基板の電極に発生する抵抗や
インダクタンスの影響を少なくし、しかも他の端子１６
ａ，１６ｂに発生する抵抗およびインダクタンスを利用
して高周波ノイズの影響を除去することができる。しか
も、コンデンサ３８，４０は、スペーサ１８および基板
２０の側部に配置されるため、これらのコンデンサ３
８，４０を端子１６ａ，１６ｂの近くに配置することが
できる。したがって、基板２０上において、パターン電
極を長く引き回す必要がなく、基板２０を大きくする必
要がない。そのため、赤外線センサ１０を容易に小型化
することができ、そのため安価な赤外線センサ１０を得
ることができる。

【００２５】なお、赤外線センサ１０の構造としては、
図７に示すように、スペーサを用いなくてもよい。この
赤外線センサ１０では、端子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ上
に基板２０が載置され、基板２０の下面と金属ベース１
４との間にコンデンサ３８，４０が取り付けられる。こ
の場合、基板２０の下面において、コンデンサ３８，４
０が、導電接着剤を介して端子１６ａ，１６ｂに直接接
続される。

【００２６】さらに、図８に示すように、スペーサ１８
および基板２０にコンデンサ３８，４０を挿入するため
の貫通孔を形成し、この貫通孔部分において、コンデン
サ３８，４０を金属ベース１４と端子１６ａ，１６ｂに
接続してもよい。また、図９に示すように、スペーサ１
８と基板２０に凹部を形成し、この凹部部分において、
コンデンサ３８，４０を金属ベース１４と端子１６ａ，
１６ｂに接続してもよい。

【００２７】さらに、図１０に示すように、金属ベース
１４に４角形状の突起部４８を形成してもよい。この場
合、基板２０には、突起部４８に嵌まる４角形状の孔が
形成され、この孔に突起部４８が挿通される。そして、
基板２０上において、突起部４８の対向側面に、コンデ
ンサ３８，４０の一方の電極が接続される。さらに、支
持台２８ａ，２８ｂを介して、基板２０上に焦電素子３
０が載置される。なお、図１０には示されていないが、
この赤外線センサ１０では、ＦＥＴ２６は基板２０上に
取り付けられる。

【００２８】これらの赤外線センサ１０においても、端
子１６ａ，１６ｂ部分に発生する抵抗およびインダクタ
ンスとコンデンサ３８，４０とでタンク回路を形成する
とともに、他の部分に発生する抵抗やインダクタンスの
影響を少なくすることができる。それによって、高周波
ノイズをタンク回路に蓄積することができ、しかも赤外
線センサ１０の小型化が可能である。

【００２９】

【発明の効果】この発明によれば、赤外線センサの特性
に影響を及ぼす高周波ノイズを安定して除去することが
できる。さらに、赤外線センサの小型化が容易であり、
安価な赤外線センサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の赤外線センサの一例について、キャ
ップを外した状態を示す斜視図である。

【図２】図１に示す赤外線センサの分解斜視図である。

【図３】図１に示す赤外線センサに用いられる焦電素子
を示す斜視図である。

【図４】図１に示す赤外線センサの等価回路図である。

【図５】この発明の赤外線センサの耐電波特性を示すグ
ラフである。

【図６】従来の赤外線センサの耐電波特性を示すグラフ
である。

【図７】この発明の赤外線センサの他の例を示す斜視図
である。

【図８】この発明の赤外線センサのさらに他の例を示す
斜視図である。

【図９】この発明の赤外線センサの別の例を示す斜視図
である。

【図１０】この発明の赤外線センサのさらに別の例を示
す斜視図である。

【図１１】従来の一般的な赤外線センサの回路図であ
る。

【図１２】図１１に示す赤外線センサの構造を示す分解
斜視図である。

【図１３】図１２に示す赤外線センサの実質的な等価回
路図である。

【符号の説明】

１０赤外線センサ１２ステム１４金属ベース１６ａ，１６ｂ，ｌ６ｃ端子１８スペーサ２０基板２６ＦＥＴ２８ａ，２８ｂ支持台３０焦電素子４２導電接着剤４８突起部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】グランド用として用いられる金属ベース
と前記金属ベースから延びる端子とからなるステム、前記金属ベース上に配置される基板、前記基板上に取り付けられる電界効果型トランジスタ、前記電界効果型トランジスタのゲートとグランドとの間
に接続される焦電素子、および前記電界効果型トランジ
スタのドレインとグランドとの間およびソースとグラン
ドとの間の少なくとも一方に接続されるコンデンサを含
み、前記コンデンサの一方の電極が前記ステムの前記金属ベ
ースに直接接続されるとともに、前記コンデンサの他方
の電極が導電性接合材を介して前記端子に直接接続され
る、赤外線センサ。
【請求項２】前記基板の側部において、前記コンデン
サの一方の電極が前記金属ベースの平面部に接続され、
かつ前記コンデンサの他方の電極が前記端子に接続され
た、請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項３】前記金属ベースと前記基板との間に絶縁
性のスペーサが形成された、請求項１または請求項２に
記載の赤外線センサ。
【請求項４】前記ステムの前記金属ベースに突起部が
形成され、前記基板上において、前記コンデンサの一方
の電極が前記突起部に接続され、かつ前記コンデンサの
他方の電極が前記端子に接続された、請求項１に記載の
赤外線センサ。