JPS63195531A - 焦電形赤外線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば防犯の目的に、込体から放射される熱
線、すなわち赤外線の検出によりこれを発見するために
用いる焦電形赤外線検出装置に関する。

〈従来の技術〉 一般に、赤外線を検出する赤外線センサは、半導体の光
電効果を利用した量子形と、熱雷効果や焦電効果を利用
した熱形の２種類に大別される。

量子形は、非常に高感度であるが応答波長領域が狭く、
赤外線の検出のためには冷却を必要とするため、限定さ
れた使用にとどまっている。一方、熱形は検出感度は低
いが安価であり、常温で動作して波長依存性がないなど
の特徴を有Ｉ、ている。

このため、最近では、熱形の赤外線センサ、特に、焦電
形赤外線センサが各種の分野で使用されている。

焦電形赤外線センサは、焦電性結晶に温度変化を与えた
とき、焦電性結晶表面に自発分極の変化によって電荷が
発生するという焦電効果を利用して温度を検出するー・
釉の温度センサであり、人体検出、炎検出及び温度検出
等に使用されている。

ところで、焦電形赤外線センサは、焦電性結晶表面に発
生する電荷により温度変化を検出するという上記動作原
理からも明らかなように、インピーダンスが高く、外来
雑音の影響を受けやすいという欠点を有している。そこ
で、この種の焦電形赤外線センサを用いた焦電形赤外線
検出装置では、凹曲面状反射鏡に形成した集光ミラーに
対向して配置した焦電形赤外線センサに反射光を集光さ
せるように構成し、Ｓ／Ｎ比を高くするように工夫して
いる。

ところが、上記のように、焦電形赤外線センサを集光ミ
ラーに対向させて配置していたために、装置全体が大形
になり、また集光ミラーとするためミラーを凹曲面に形
成しなければならず製作が容易でなかった。

このため、改良形として第１１図に示すように、筐（ｔ
ｌｌの上面１２の開口１３に位置する焦電形赤外線セン
サ１４に反射光が投影するように、前記筐体１１の上面
１２に垂直にかつ焦電形赤外線センサ１４を中心にして
取付けたミラー片１５を有する焦電形赤外線検出ｇ（／
？１０が考えられた。

この焦電形赤外線検出装置１０における焦電形赤外線セ
ンサ１４の焦電形赤外線検出素子１４ａ。

１４ｂは、第１２図に示す回路図のように同種の分極側
が直接接続され、その差動出力が電界効果トランジスタ
（Ｆ　ＥＴ　）によるエミッタホロワのインヒーダンス
変換回路から出力される。なお、ｌｔｌ、Ｒ２は抵抗で
ある。第１２図では焦電形赤外線検出素子１４ａ、１４
ｂの同極同士が直接に接続されているが、異分極側を接
続した並列接続でも良い。

この構成において、動作を第１３図の動作説明図及び第
１４図の汲形図を用いて他明する。熱線すなわち赤外Ｎ
ｋ放射している人体が、比較的遠方から領域（Ｉ）に到
来すると、第１の焦電形赤外線検出素子１４ａとそれと
間隔ｄをおいて配置されている第２の焦電形赤外線検出
素子１４ｂとに赤外線が入射するが、その差動出力は小
きくなるので実質的にＦ　ＥＴの出力は零に近くなる。

次に、第１の反射及び遮蔽効果領域としての領域（ＩＩ
）において、ミラー片１５は、第２の焦電形赤外線検出
素子ｉ４ｂに対しては赤外線を遮蔽し、第１の焦電形赤
外線検出素子１４ａに対しては直接入射の赤外線に加え
て赤外線を反射投影させて入射させる作用をして、単な
る遮蔽の場合に比較して２倍程度の大きい差動出力を得
る。領域（１）では、第１の焦電形赤外線検出素子１４
ａに赤外線が入射し、第２の焦電形赤外線検出素子１４
ｂに対しては人体がミラー片１５による遮蔽領域に入っ
ているため、赤外線が入射しないので、差動出力が現れ
る。さらに人体が領域（ＩＶ）にきたときはミラー片１
５の影響を受けずに第１、第２の焦電形赤外線検出素子
１４ａ、１４ｂに赤外線が入射するが、差動出力は殆ど
現れない。領域（Ｖ）では、第２の焦電形赤外線検出素
子１４ｂに赤外線が入射し、第１の焦電形赤外線検出素
子１４Ｊ１に対しては人体がミラー片１５による遮蔽領
域に入っているため赤外線が入射しないので、差動出力
が現れる。また、第２の反射及び遮蔽効果領域としての
領域ｆＶＩ）では、ミラー片１５は第２の焦電形赤外線
検出素子１４ｂに対しては赤外線を反射投影させる作用
をし、第１の焦電形赤外線検出素子１４ａに対しては赤
外線を遮蔽して、領域（Ｖ）より大きい差動出力を得る
う領域（■）では第１、第２の焦電形赤外線検出素子１
４３．１４ｂか赤外線を検出し、→羊≠Ｉ”　Ｅ　Ｔか
ら殆ど差動出力が現われない。従って、このときの第１
、第２の焦電形赤外線検出素子１４ａ、１４ｂの出力と
ＦＥＴ出力の状態は第１４図ｆａ）、（ｂ）に示すよう
になり、領域（ｎン、　　（１）、（Ｖ）。

（Ｖｌ）においてＦ　Ｅ’１’に出力が現れ、人体が領
域（１）から（■）までに移動しなくとも、少なくとも
領域（１）から（■）まで又は領域（■）から（Ｖ）ま
でに移動するだけで赤外線を検出することができる。ｌ
：”　ＥＴの出力は図示しない波形整形器等に導かれて
警報機に接続され、警報機を作動させる。

また、第１５図のように、略扇形のミラー片１５を赤外
線センサ１４の周囲に適当な間隔に複数個配置すれば、
より狭い領域で人体の通過を検出することができるっ 〈発明が解決しようとする間頌点〉 このように一対の焦電形赤外線検出素子を有する焦電形
赤外線センサを中心にしてミラー片を配置することによ
り顕著な利点を有し、ミラー片の数を増加することによ
り遮蔽及び反射領域を増加させることができるが、ミラ
ー片の数はある程度の限りがあり、そのため、検出領域
内での手や腕の細かな動きを検出することができなかっ
た。

く問題点を解決するための手段〉 本発明はＦ記問題点を解決するためになされたもので、
一対の焦電形赤外線検出素子からなる赤外線センサと、
ミラー片とを備え、ミラー片からの反射光を前記焦電形
赤外線検出素子に投影して入射させるように、ミラー片
を赤外線センサの近傍に設けた焦電形赤外線検出装置に
おいて、前記ミラー片の鏡面加工面内に赤外線を吸収す
る処理部とか赤外線を散乱させる処理部を設けて検出ゾ
ーン内に更に細分化された検出ゾーンを設けるようにし
た焦電形赤外線検出装置である。

〈実施例〉 以下、本発明の焦電形赤外線検出装置の実施例を図面を
用いて詳細に説明する。

第１図において、焦電形赤外線検出装置１は、樹脂製円
筒形筐体２の上面３中夫に開口４を有し、その開口４に
は筐体２内に収容され、一対の焦電形赤外線検出素子５
ａ、５１′）を備えた焦電形赤外線センサ５を配設する
。筐体２の上面３には６枚のミラー片６が前記一対の焦
電形赤外線検出素子５ａ、５ｂの周囲に所定の間隔、例
えば６０度に配置し取付けられている。各々のミラー片
６は略扇形をしており、金属板を打抜いて作られ、或は
プラスチックスで成型して作られる。この場合、ミラー
片６の表面には鏡面加工面６ａと、例えば帯状円弧の２
本の吸収処理部６ｂとを形成する。

鏡面加工面６ａは、例えばアルミニーラム（Ａ１）メッ
キ、アルミニュウム蒸着、クローム（Ｃｒ　）メッキ等
の手段により、金属光沢層を形成する。

吸収処理部６ｂは、例えば無光沢で遠赤外線を吸収する
黒色の塗料を塗布するか、又は１μｍ以上の波長の遠赤
外線を吸収するような材料で表面加工するか、又はレー
ザ焼結による黒化処理して形成す８゜このように構成す
ると、吸収処理部６ｂで反射して焦電形赤外線検出素子
５ａ又は５ｂに入射する赤外線は、鏡面加工面で反射す
る光（赤外線）の量に比較して十分小さく、はとんど無
視し得るものとなる。

この吸収処理部６ｂを設けた実施例について、第２図の
動作説明図、第６図（ａ）の焦電形赤外線検出素子５ａ
、５ｂ出力の波形図、第３図（ｂｌのＦＥＴ出力の波形
図により動作を説明する、赤外線を放射している被検出
体、例えば人体が領域（１）から領域（１３）まで横ｍ
＋する場合を考える。まず、領域（１ンにくると、被検
出体からの赤外線は第１、第２の焦電形赤外籾検出素子
５ａ、５ｂに入射し、そのＦ　Ｅ　Ｔの差動出力は０と
なる。次に第１の反射及び遮蔽効果音！域としての領域
（２）では、第１の焦電形赤外線検出素子５ａには直接
の赤外線とミラー片乙により反射投影された赤外線とが
入射するが、第２の焦電形赤外線検出素子５ｂには赤外
線がミラー片６により遮蔽されて入射しないので、Ｆ　
Ｅ　ｉ”に大きな差動出力が現れる。第１の遮蔽効果領
域としての領域（３）では、第１の焦電形赤外線検出孝
子５ａには直接の赤外線のみか入射し、ミラー片６は吸
収処理部６ｂにおいて赤外線を吸収する、一方、第２の
焦電形赤外線検出素子５ｂに対しては赤外線を遮蔽する
ので、ＦＥＴに差動出力が現れる。

さらに進んで、第２、第６の反射及び遮蔽効果領域とし
ての領域（４）、領域（６）では領域（２）の場合と同
様に、第１の焦電形赤外線検出素子５ａには直接の赤外
線とミラー片６により反射投影された赤外線が入射する
が、第２の焦電形赤外線検出素子５ｂには赤外線がミラ
ー片６により遮蔽されて入射しないので、Ｆ　Ｅ　Ｔに
大きな差動出力が現れる。また、第２の遮蔽効果領域と
しての領域（５）ではｅＡ域（５）と同様にして、ＦＥ
Ｔに差動出力が現れる。さらに、被検出体が領域（７）
にくると、赤外線はミラー片６によって遮蔽されないで
第１、第２の焦電形赤外線検出素子５ａ、５ｂに入射す
るので、ＦＥＴに差動出力が現れない。なお、便宜上こ
の様な中央部分の領域を中央領域と呼ぶ。さらに第４の
反射及び遮蔽領域効果としての領域（８）では、第１の
焦１形赤外線検出禦子５ａへの赤外線はミラー片６によ
り遮蔽されて入射しないが、第２の焦電形赤外線検出素
子５ｂには直接の赤外線とミラー片６により反射投影さ
れた赤外線とが入射するので、Ｎ　Ｅ　Ｔに大きな出力
が現れる。第３の遮蔽効果領域（９）では、第１の焦電
形赤外線検出素子５ａに対して赤外線はミラー片６によ
り遮蔽されるので入射せず、第２の焦電形赤外線検出素
子５ｂに対しては直接の赤外線のみが入射し、ミラー片
６は吸収処理部６ｂにおいて赤外線を吸収するので、Ｆ
ＥＴに差動出力が現れる。さらに進んで、第５、第６の
反射及び遮蔽効果領域としての領域（１０＞、領域（１
２）では領域（８）の場合と同様に、第１の焦電形赤外
線検出素子５ａへの赤外線はミラー片乙により遮蔽され
て入射しないが、第２の焦電形赤外線検出素子５ｂには
直接の赤外線とミラー片６より反射投影された赤外線と
が入射するので、ＦＥＴに大きな出力が現れる。また第
４の遮蔽効果領域としての領域（１１）では領域（９）
と同様にして、ＦＥＴに差動出力が現れる。さらに進ん
で、領域（１３）では、赤外線はミラー片６によって遮
蔽されないで第１、第２の焦電形赤外線検出素子５ａ、
５ｂに入射するので、ＦＥＴに差動出力が現れない。

この様にして、領域（１）から領域（１３）までの移動
において、細かく応答することができるつ〈実施例２〉 第４図（ａ）、（ｂ）は第２の実施例で、１枚のミラー
片６１の両面を示す。ミラー片６１は吸収処理部６１ｂ
と鏡面加工面６１ａの配置間隔が一方の面と使方の面と
では異なっている。この第４図（ａ）、（ｂ）における
ミラー片６１を用いた場合の動作説明図を第５図に、焦
電形赤外線検出素子５ａ、５ｂの出力の波形図を第６図
ｆａ）に、ＦＥＴ出力の波形図を第６図（ｂ）に示す。

第５図、第６図（ａ）、（ｂ）に示すように、ミラー片
６１の第１の面における第１の焦電形赤外線検出素子５
ａに対する反射、遮蔽効果と、第２の焦電形赤外線検出
素子５ｂに対する反射、遮蔽効果の現れ方が異なる。す
なわち、第１の面についてはＦＥＴ出力が均一の幅に現
れるように、ミラー片６１の第１の面上に鏡面加工面６
１ａ及び吸収処理部６１ｂを設け、第２の面については
ＦＥＴ出力が任意の幅間隔で現れるように鏡面加工面６
１ａ及び吸収処理部６１ｂを設けである。

〈実施例３〉 第７図は第３の実施例で１枚のミラー片６２の正面図を
示している。ミラー片６２の形状は略四角形になってお
り、その面に鏡面加工１ｆｎ６２ａと帯状円弧の５本の
吸収処理部６２ｂを形成している。このミラー片６２を
第１の実施例と同様に一対の焦電形赤外線検出素子（図
示しない）を有する焦電形赤外線センサ（図示しない］
の周囲に所定間隔で配置するには、帯状円弧の中心部方
向Ａが焦電形赤外線検出素子方向になるようにする。

ミラー片６２を四角形にしたのは焦電形赤外線センサに
位置する部分Ａの対角Ｂ付近から反射する赤外線を入射
させるようにし、ＡＢ方向（第７図の例では約４５度）
における検出領域の幅を広げるためである。

〈実施例４〉 第Ｅｌ（ａ）に第４の実施例における１枚のミラー片６
３の第１の面、第８図（ｂＪに第２の面を示す。第１の
面と第２の面とにおける吸収処理部６３ｂの帯状円弧の
本数を異ならせており、第１の面では３本、第２の面で
は４本である。設置場所により焦電形赤外線検出装置の
右方向と左方向とでは人の動きに片寄りがある場合など
に応じて、より細やかな動きに対応する位置を設定する
ことができろう く実ｍ例５〉 第９図は第５の実施例で、１枚のミラー片６４の片面を
示す。第１〜第４の例では鏡面加工面で反射する光の母
に比較して十分小さくほとんど無視し得る稈度に光量を
吸収する部分として吸収処理部を形成していたが、第５
の実施例においては、サンドブラストにより梨地加工し
た散乱処理部６４Ｃを形成している。第１〜第４の例の
吸収処理部に比較して若干反射光が焦電形赤外線検出素
子に入射するが、鏡ｍ１加工面６４ａからり反射光に比
べて十分小さく実用上無視し得るので、第１の実施例と
同様に動作する。この散乱処理部６ＡＣは、ミラー片６
２の表面全体を散乱加工した後にその所定部分を鏡面加
工処理して形成するか、又は鏡面加工した後に吸収処理
部を形成しても良い、〈実施例６〉 第１０図は第６の実施伊１で、１枚のミラー片６５の片
面を示す図である。第１〜第５の実施例では吸収又は散
乱処理部の円弧を連続したものであったが、第６の実施
例では吸収又は散乱処理部を飛び飛びに形成したもので
ある。吸収又は散乱処理部ｔｌｓ５ｈを鏡面加工ｍ！　
６５　ａの間に飛び飛びに形成することにより、反射方
向により異なったドＥＴ出力を得ることができ、設置場
所に応じたものを得ることができる。飛び飛びの吸収又
は散乱処理部を混ぜ合わせて形成しても良い。

以上説明した実施例におけるミラー片は６枚を等間隔（
６０度）に配置したが、ミラー片の枚数は使用目的に応
じて定められる。例えば、第１１図のような２枚の扇形
状のミラー片、或いは両者を接続したようなＣ形状のミ
ラー片の表面に吸収処理部又は散乱処理部を形成しても
良い。

〈発明の効果〉 本発明の焦電形赤外線検出装置は以上詳細に述べた通り
であり、以下に示す効果を生じるものである。

＋ｓ＋　ミラー片表面に吸収処理部又は散乱処理部を剖
・公的に施すことで反射及び遮蔽効果による検出ゾーン
内での被検出体の手や腕の細やかな動きに対応した差動
出力が得られる利点を持つ焦電形赤外線検出装置を提供
することができる。

（２）吸収処理部ヌは散乱処理ｆｆ１ｓを施す部分はミ
ラー片表面の任意の場所に設けることが可能である。

ミラー片の両方の面に同じ様に形成することもでき、ま
た各面とも別々の部分に吸収処理部又は散乱処理部を施
すことができるため、ミラー片による検出ゾーン内に任
意の細やかな動きに対応した出力が得られるゾーンを設
定することができる。

（３）ミラー片にスリット等を設けないので、ミラー片
の機械的強度が低下することがない、

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例を示す平面図、向
（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂｌｌｌ面図、第２図は第１
の実施例の動作説明図、第３図（ａ）は焦電形赤外線検
出素子の出力を示す波形図、第３図（ｂ）はＦ　Ｅ　Ｔ
の出力を示す波形面、第４図は第２の実施例のミラー片
を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である
。第５図は第２の実施例の動作説明図、第６図（ａ）、
（ｂ）は第２の実施例における焦電形赤外線検出素子及
びＦＥＴの出力を示す波形図、第７図は第３の実施例の
ミラー片の正面図、第８図（ａ）、（ｂ）は第４の実施
例のミラー片の正面図及び背面図、第９図及び第１０図
は第５及び第６の実施例のミラー片の正面図、第１１図
（ａ）は従来の焦電形赤外線装置の正面図、同（ｂ）は
（ａ）のＸ　Ｉ　））　−ＸＩｂ断面図、第１２図は焦
電形赤外線センサに適用する電気回路図、第１５図は従
来の動作説明図、第１４図（ａ）、（ｂ）は焦電形赤外
線検出素子とＦＥＴとの出力を示す波形交、第１５図は
従来の焦電形赤外線検出装置の他の実施例を示す平面図
である。 １・・焦電形赤外線検出装置、２・・・筐体、３　上面
、４・・・開口、５・・焦電形赤外線センサ、５ａ。 ５ｂ・・焦電形赤外線検出素子、６，６１．６２゜６３
．６４．６５・・−ミラー片、６ｂ、６１ｂ、６２ｂ、
６３ｂ・・・吸収処理部、６４Ｃ・・散乱処理部、６５
ｂ・・吸収又は散乱処理部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一対の焦電形赤外線検出素子を有する赤外線センサと、
   ミラー片とを備え、ミラー片からの反射光を前記焦電形
   赤外線検出素子に投影して入射させるように、前記ミラ
   ー片を赤外線センサの近傍に設けた焦電形赤外線検出装
   置において、 前記ミラー片の鏡面加工面内に所定の波長の赤外線を吸
   収しまたは散乱を生ずる加工を施した処理部を設けたこ
   とを特徴とする焦電形赤外線検出装置。