差動式焦電型赤外線センサ

【課題】差動対となる焦電素子を直交方向にずらして配置することにより、従来相殺されていた信号の一部を識別情報等として利用できて、移動物体の識別能力を高めることが可能な作動式焦電型赤外線センサを提供する。
【解決手段】互いに極性の異なる対となる焦電素子の出力を合成して取り出す差動式焦電型赤外線センサにおいて、前記対となる焦電素子は、その並列方向に対する略直交方向の位置が相対的にずれを持って配置されていることを特徴とする。また、前記対となる焦電素子が複数組配置され、各組の焦電素子の並列方向が同一かもしくは互いに略直交することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防犯警備システム等に使用される赤外線センサに係わり、特に、差動対となる焦電素子を備えた差動式焦電型赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、差動式焦電型赤外線センサ１は、例えば図６に示すように、対となる極性の異なる焦電素子２ａ、２ｂが並列に配置されると共に、その並列方向Ａに対して直交する方向（以下、直交方向Ｂという）における各焦電素子２ａ、２ｂの位置が相対的に一致するようにして基板４上に配置されている。そして、図６（ａ）に示す矢印イ方向（直交方向Ｂ）に対しては、移動物体５が各焦電素子２ａ、２ｂで信号１、２として検知されてその合成信号が出力され、図６（ｂ）に示す矢印ロ方向（並列方向Ａ）に対しては、各焦電素子２ａ、２ｂで検知された信号１、２が互いに相殺されるようになっている。
【０００３】
また、図７及び図８に示すように、移動物体５の識別能力を高めるために複数組の対となる焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが配置される場合は、各組及び各組間の焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの位置が相対的に一致するようにして配置され、矢印イ、ロ方向に対して各焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂからの信号１、２が、図９（ａ）（ｂ）に示す状態で出力されるようになっている。なお、この種の赤外線センサに関する公報としては、例えば特許文献１がある。
【特許文献１】実用新案登録第２５９７４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図６に示す赤外線センサ１においては、各焦電素子２ａ、２ｂを基板４上に効率的に配置できると共に、各焦電素子２ａ、２ｂで同時に検知された信号１、２が相殺されるため、外乱による影響をキャンセルすることができるという利点が得られるものの、矢印ロ方向に対して移動物体５の信号もキャンセルされる場合があり、移動物体５を精度良く検知することができない。
【０００５】
また、図７及び図８に示す赤外線センサ１の場合は、移動物体５の矢印ロ方向の移動に対して、図９（ｂ）に示すように各信号１、２が検出されるものの、小動物が各焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂからなる差動対を跨るように横切った場合、信号１、２は、移動物体５が図８に示す人間５ａであっても小動物５ｂであっても同じ波形の信号として出力され、移動物体５が人間５ａであるか小動物５ｂであるかを識別することが困難である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、差動対となる焦電素子を直交方向にずらして配置することにより、従来相殺されていた信号の一部を識別情報等として利用できて、移動物体の識別能力を高めることが可能な差動式焦電型赤外線センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、互いに極性の異なる対となる焦電素子の出力を合成して取り出す差動式焦電型赤外線センサにおいて、前記対となる焦電素子は、その並列方向に対する略直交方向の位置が相対的にずれを持って配置されていることを特徴とする。また、請求項２に記載の発明は、前記対となる焦電素子が複数組配置され、各組の焦電素子の並列方向が同一かもしくは互いに略直交することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、互いに極性の異なる対となる焦電素子が、並列方向に対する略直交方向の位置が相対的にずれを持って配置されているため、各焦電素子のずれにより、従来相殺されていた信号の一部を取り出して移動物体の識別情報等として利用できて、移動物体が人間かあるいは小動物等かの識別能力を十分に高めることができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、対となる焦電素子が複数組配置され、各組の焦電素子の並列方向が同一かもしくは互いに略直交するため、組となった焦電素子を所定に配置することにより、移動物体をその移動方向に係わらず検知できて、移動物体の検知精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明に係わる差動式焦電型赤外線センサの第１の実施形態を示し、図１がその概略構成図、図２がその波形図、図３は赤外線センサを使用した移動物体検知器のブロック図である。なお、上記図７と同一部位には、同一符号を付して説明する。
【００１１】
図１に示すように、差動式焦電型赤外線センサ１（以下、赤外線センサ１という）は、対となった極性の異なる第１組の焦電素子２ａ、２ｂと、対となった極性の異なる第２組の焦電素子３ａ、３ｂを有し、各組の焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが並列方向Ａに対する直交方向Ｂにおいて互いにずれを持って配置されている。すなわち、第１組の焦電素子２ａ、２ｂは、プラス側の焦電素子２ａが図において上方に位置し、マイナス側の焦電素子２ｂが図において下方に位置して、ずれ量Ｌ１だけ上下方向にずれた状態となっている。また、第２組の焦電素子３ａ、３ｂも、プラス側の焦電素子３ａが図において上方に位置し、マイナス側の焦電素子３ｂが図において下方に位置して、ずれ量Ｌ２だけ上下方向にずれた状態となっている。
【００１２】
そして、ずれ量Ｌ１とずれ量Ｌ２が同一に設定されることにより、第１組の焦電素子２ａ、２ｂと第２組の焦電素子３ａ、３ｂが、直交方向Ｂで並列方向Ａの略中央部分において重なるように配置されている。なお、４個の焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂは、例えばセラミック板等からなる基板４上に配置されている。
【００１３】
この赤外線センサ１によれば、図１の並列方向Ａである矢印イ方向においては、各組の焦電素子２ａ、３ａ、２ｂ、３ｂが並列方向Ａで前後していることから、図２（ａ）に示すように、焦電素子２ａ、２ｂで検知される移動物体５の信号１と焦電素子３ａ、３ｂで検知される移動物体５の信号２が完全には相殺されず、一部が相殺されない信号が出力される。また、図１の直交方向Ｂである矢印ロ方向で並列方向Ａの略中央部分においては、各組の焦電センサ２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂで移動物体５が検知されて、図２（ｂ）に示すように、移動物体５が人間５ａの場合には大きな検知信号が得られ、移動物体５が小動物５ｂの場合には小さな検知信号が得られて、移動物体５に応じて出力が異なる。
【００１４】
さらに、図１の中央の斜め方向である矢印ハ方向においては、図２（ｃ）に示すように、各組の焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂにより移動物体５が人間５ａでも小動物５ｂでも同じ検知信号が出力される。つまり、上記赤外線センサ１の場合、矢印ハ方向の特定条件下では従来と変わらない出力パターンが得られるものの、従来相殺されて出力が得られなかった矢印イ方向については、出力が完全に相殺されることがなく識別情報として利用できる出力パターンが得られ、また、矢印ロ方向については、人間５ａと小動物５ｂとで異なる出力パターンが得られることになり、各出力パターンを総合的に判断することで移動物体５の検知精度を高めることが可能になる。
【００１５】
このように構成された赤外線センサ１は、例えば図３に示すように構成された移動物体検知器６として使用される。この移動物体検知器６は、赤外線センサ１の各組の焦電素子２ａ、２ｂ及び焦電素子３ａ、３ｂに接続されて検知された信号１、２を増幅する増幅器７ａ、７ｂと、この増幅器７ａ、７ｂで増幅された信号を処理する信号処理回路８と、この信号処理回路８で処理された信号に基づいて警報を発するベル、スピーカ等の警報器９等で構成されている。
【００１６】
そして、赤外線センサ１から出力される信号１、２に基づいて、警戒エリア内の移動物体５が人間５ａであると判定された場合に警報を発することかでき、その際、赤外線センサ１から図２（ａ）に示す一部相殺さない信号が出力されることから、この信号を移動物体５の識別情報として使用して、例えば移動物体５が人間５ａか小動物５ｂかを明確に識別できることになる。
【００１７】
図４及び図５は、本発明に係わる赤外線センサ１の第２の実施形態を示す概略構成図及びその波形図である。以下、上記第１の実施形態と同一部位には同一符号を付して説明する。この第２の実施形態の赤外線センサ１の特徴は、第１組の対となった焦電素子２ａ、２ｂの並列方向Ａと、第２組の対となった焦電素子３ａ、３ｂの並列方向Ａとを直交させて配置した点にある。すなわち、第１組の対となった焦電素子２ａ、２ｂは、並列方向Ａを図において左右方向に設定すると共に、上下の焦電素子２ａ、２ｂを直交方向Ｂである左右方向にずれ量Ｌ３ずらして配置する。また、第２組の対となった焦電素子３ａ、３ｂは、並列方向Ａを図４において上下方向に設定すると共に、左右の焦電素子３ａ、３ｂを直交方向Ｂである上下方向にずれ量Ｌ４ずらして配置する。
【００１８】
そして、ずれ量Ｌ３、Ｌ４を所定に設定すると共に、第１組の焦電素子２ａ、２ｂの図において下方に第２組の焦電素子３ａ、３ｂを配置する。これにより、矢印イ方向においては、各組の焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが同一形態で配置されず、図５（ａ）に示すように検知信号の一部が相殺されない出力が得られる。また、矢印ロ方向においては、図５（ｂ）に示すように、人間５ａと小動物５ｂとで異なる出力が得られ、これにより、矢印イ方向と矢印ロ方向の両方向において、移動物体５が検知できると共にその識別が可能となる。なお、この例の場合、各組の焦電素子２ａ、２ｂと焦電素子３ａ、３ｂの並列方向Ａは、９０度完全に直交する方向に限らず、所定角度を有して交差する状態で配置することも可能であるし、ずれ量Ｌ３、Ｌ４も警戒エリアの形態に応じて同一もしくは異なるように適宜に設定することが可能である。
【００１９】
このように、上記各実施形態の赤外線センサ１にあっては、互いに極性の異なる対となる焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが、直交方向Ｂにおいてその位置が相対的にずれを持って配置されると共に、これらが２組設けられているため、各組の焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂのずれにより、従来完全に相殺されていた信号の一部を取り出すことができて、その信号を例えば移動物体５の識別情報として利用することができる等、移動物体５が人間５ａか小動物５ｂ等かの識別能力を十分に高めることができる。
【００２０】
また、各組の対となった焦電素子２ａ、２ｂと焦電素子３ａ、３ｂが差動対として作用するため、差動式の利点である外乱光入射時等の環境変化に対する安定性を保つことができて、検知精度に優れた赤外線センサ１を得ることができる。さらに、各組の対となる焦電素子２ａ、２ｂ及び焦電素子３ａ、３ｂの並列方向Ａを同一かもしくは互いに略直交する方向等に設定することにより、移動物体５の移動方向に係わらず検知できる等、移動物体５である侵入者（人間５ａ）を精度良く検知することができる。また、各組の焦電素子２ａ、２ｂ及び焦電素子３ａ、３ｂを基板４上に配置することにより、配置効率は劣るものの赤外線センサ１を簡単に形成できて、コストパフォーマンスに優れた赤外線センサ１を提供することが可能となる。
【００２１】
なお、上記実施形態においては、２組の対となった各焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが直交方向Ｂにおいて中央部が重なるようにしてずらしたが、本発明はこの構成に限定されず、例えば図４の二点鎖線ａで示すように、対となった焦電素子２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂを直交方向Ｂにおいて重ならないように完全にずらして配置しても良く、そのずれ量等は、赤外線センサ１が設置される警戒エリアの形態等に応じて、適宜に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、対となった焦電素子を２組有する赤外線センサに限らず、４組あるいは８組等の適宜の組数を有する等、少なくとも対となった焦電素子を１組有する全ての赤外線センサに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係わる差動式焦電型赤外線センサの第１の実施形態を示す概略構成図
【図２】同その波形図
【図３】同該センサを使用した移動物体検知器のブロック図
【図４】本発明に係わる差動式焦電型赤外線センサの第２の実施形態を示す概略構成図
【図５】同その波形図
【図６】従来の差動式焦電型赤外線センサを示す概略構成図
【図７】従来の他の差動式焦電型赤外線センサを示す概略構成図
【図８】同その説明図
【図９】同波形図
【符号の説明】
【００２４】
１・・・赤外線センサ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ・・・焦電素子、４・・・基板、５・・・移動物体、５ａ・・・人間、５ｂ・・・小動物、６・・・移動物体検知器、７ａ、７ｂ・・・増幅器、８・・・信号処理回路、９・・・警報器、Ａ・・・並列方向、Ｂ・・・直交方向、Ｌ１〜Ｌ４・・・ずれ量。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに極性の異なる対となる焦電素子の出力を合成して取り出す差動式焦電型赤外線センサにおいて、
前記対となる焦電素子は、その並列方向に対する略直交方向の位置が相対的にずれを持って配置されていることを特徴とする差動式焦電型赤外線センサ。
【請求項２】
前記対となる焦電素子が複数組配置され、各組の焦電素子の並列方向が同一かもしくは互いに略直交することを特徴とする請求項１に記載の差動式焦電型赤外線センサ。

【図１】