JPH05256698A - Infrared detector - Google Patents

Infrared detector

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JPH05256698A
JPH05256698A JP4052717A JP5271792A JPH05256698A JP H05256698 A JPH05256698 A JP H05256698A JP 4052717 A JP4052717 A JP 4052717A JP 5271792 A JP5271792 A JP 5271792A JP H05256698 A JPH05256698 A JP H05256698A
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JP
Japan
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infrared
detecting
human body
output
filters
Prior art date
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Application number
JP4052717A
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Japanese (ja)
Inventor
Susumu Shinmyo
進 新明
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Seikosha KK
Original Assignee
Seikosha KK
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To detect a detective object stably even in a static state without receiving any effect of ambient temperature change by detecting infrared rays past two infrared filters with each of different infrared wavelength transmission bands with respective infrared detecting elements. CONSTITUTION:Two infrared detecting elements 3 and 4 consisting of a thermopile element each are provided with different infrared wavelength transmission bands, detecting infrared rays past two interference filters 1 and 2 mounted with a dielectric multilayer film on a silicon substrate are detected. These elements 3, 4 are clamped to a heat equilibrium plate 5 so as to have almost the same detecting area. In addition, since the filters 1, 2 show each of different infrared transmitting characteristics in the specified wavelength range, a different part is produced in each output of these elements 3, 4 only at a time when infrared rays in this range were incident. If a human body is in the detection area, such a voltage output as larger than the specified level one is produced in an interval between both these outputs of the detecting elements 3 and 4 due to something a difference in the infrared wavelength transmitting bands of these filters 1 and 2. This voltage output is amplified (6) and inputted into a voltage comparator 8, thus the existent human body is detected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線検出装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared detector.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8で示すような静止形の赤外線検出素
子であるサーモパイル素子を直流増幅器に接続した人体
検出装置などが従来からある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been a human body detecting device in which a thermopile element which is a static infrared ray detecting element as shown in FIG. 8 is connected to a DC amplifier.

【0003】この場合、赤外線検出素子が人体を検出し
たときに発生する人体検出信号を直流増幅器で増幅した
電圧レベルが、検出設定レベルより大きいか否かにより
人体の検出を行なっていた。
In this case, the human body is detected depending on whether or not the voltage level obtained by amplifying the human body detection signal generated when the infrared detecting element detects the human body by the DC amplifier is higher than the detection set level.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の人体検出装置の
検出出力は、検出エリア内において検出対象である人体
の背面の壁、天井、床などの表面温度により出力レベル
が大幅に変化してしまう問題を有していた。
The detection output of the human body detection device described above greatly varies depending on the surface temperature of the back wall, ceiling, floor, etc. of the human body to be detected in the detection area. Had a problem.

【0005】このことは、図8の実験データである図9
からも明らかである。
This is shown in FIG. 9 which is the experimental data of FIG.
It is also clear from.

【0006】図9を参照して上記のものの出力レベルの
変化を説明する。
The change in the output level of the above will be described with reference to FIG.

【0007】いま、赤外線検出素子と壁までの距離は
3.5mであり、図9に示すように人体の検出設定レベ
ル電圧を3.0mVとする。
Now, the distance between the infrared detecting element and the wall is 3.5 m, and the detection set level voltage of the human body is 3.0 mV as shown in FIG.

【0008】背面にある壁の表面温度が23℃である場
合、上記の人体検出装置は人体が赤外線検出素子から約
0.8mまで近づかないと人体を検出しないのに対し
て、壁の表面温度が25℃であれば、約2.0m離れた
位置から人体を検出し、壁の表面温度が27℃であれ
ば、約2.5m離れた位置で人体を検出するというよう
に、背面の壁の温度により人体の検出位置が異なってし
まう。
When the surface temperature of the back wall is 23 ° C., the human body detection device described above does not detect the human body unless the human body comes close to the infrared detecting element by about 0.8 m. If the temperature is 25 ° C, the human body is detected from a position about 2.0 m away, and if the surface temperature of the wall is 27 ° C, the human body is detected at a position about 2.5 m away. The detection position of the human body varies depending on the temperature.

【0009】また、空調などの影響による周期的な周囲
温度の変化によってもサ―モパイル素子を使用した人体
検出装置の出力レベルの変動が非常に大きくなることが
実験により確められた。
Experiments have also confirmed that the output level of a human body detecting device using a thermopile element greatly changes even when the ambient temperature changes periodically due to the influence of air conditioning.

【0010】本発明の目的は、赤外線検出素子の周囲の
温度変化等による影響を受けず、検出対象を静止状態で
も安定して検出することにある。
An object of the present invention is to stably detect an object to be detected even when the object to be detected is stationary, without being affected by changes in temperature around the infrared detecting element.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】それぞれ異なる赤外線波
長透過帯域を有する第1の赤外線フィルタと第2の赤外
線フィルタを通過した赤外線をそれぞれ第1の赤外線検
出素子と第2の赤外線検出素子で検出し、この双方の出
力により検出対象の検出を行うことにより上記目的を達
成している。
Infrared rays passing through a first infrared filter and a second infrared filter having different infrared wavelength transmission bands are detected by a first infrared detecting element and a second infrared detecting element, respectively. The above object is achieved by detecting the detection target based on the outputs of both of them.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例に基づい
て具体的に説明する。なお、本例では検出対象を人体と
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on an embodiment shown in the drawings. In this example, the detection target is the human body.

【0013】図1において、1は第1の赤外線フィルタ
であるフィルタで、赤外線波長透過帯域を0.2μm〜
15μm程度とする。
In FIG. 1, reference numeral 1 is a filter which is a first infrared filter and has an infrared wavelength transmission band of 0.2 μm to
It is about 15 μm.

【0014】2は第2の赤外線フィルタであるフィルタ
で、赤外線波長透過帯域を0.2μm〜5μm程度とす
る。
Reference numeral 2 is a second infrared filter, which has an infrared wavelength transmission band of about 0.2 μm to 5 μm.

【0015】両者の赤外線透過特性を示したのが図4で
ある。
FIG. 4 shows the infrared transmission characteristics of both.

【0016】この2つのフィルタ1、2は、例えば、シ
リコン基板上に誘電体多層膜を付けた干渉フィルタを用
いる。
As the two filters 1 and 2, for example, an interference filter having a dielectric multilayer film on a silicon substrate is used.

【0017】3は第1の赤外線検出素子を構成するサー
モパイル素子でフィルタ1を透過した赤外線を検出す
る。
Reference numeral 3 denotes a thermopile element which constitutes a first infrared detecting element, and detects infrared rays which have passed through the filter 1.

【0018】4は第2の赤外線検出素子を構成するサー
モパイル素子でフィルタ2を透過した赤外線を検出す
る。
Reference numeral 4 denotes a thermopile element which constitutes a second infrared detecting element, and detects infrared rays which have passed through the filter 2.

【0019】なお、サーモパイル素子3およびサーモパ
イル素子4は、ほぼ同一の検出エリアを有するように、
図2のように熱均衡板5に固定される。熱均衡板5はサ
ーモパイル素子3、4の温度を均衡化するためのもので
ある。
The thermopile element 3 and the thermopile element 4 have substantially the same detection area.
It is fixed to the heat balance plate 5 as shown in FIG. The heat balance plate 5 is for balancing the temperatures of the thermopile elements 3 and 4.

【0020】このサーモパイル素子3とサーモパイル素
子4とは、差動接続してあり、両者の差の出力が直流増
幅器6に入力される。
The thermopile element 3 and the thermopile element 4 are differentially connected, and the output of the difference between them is input to the DC amplifier 6.

【0021】7は比較基準電圧設定器で、直流増幅器6
で増幅された出力信号と比較するための基準電圧を設定
する。
Reference numeral 7 is a comparison reference voltage setting device, which is a DC amplifier 6
Set the reference voltage for comparison with the output signal amplified in.

【0022】8は電圧比較器であり電流増幅器6から出
力する電圧と比較基準電圧設定器7から出力する電圧と
を比較する。本例では、直流増幅器6からの出力が比較
基準電圧設定器7からの出力より大きければ“1”を出
力し、直流増幅器6からの出力が比較基準電圧設定器7
からの出力より小さければ“0”を出力するように設定
する。
A voltage comparator 8 compares the voltage output from the current amplifier 6 with the voltage output from the comparison reference voltage setting device 7. In this example, if the output from the DC amplifier 6 is larger than the output from the comparison reference voltage setting unit 7, “1” is output, and the output from the DC amplifier 6 is output from the comparison reference voltage setting unit 7.
If it is smaller than the output from, output "0".

【0023】図2、3はサーモパイル素子3およびサー
モパイル素子4の取付状態を示した正面図および左側面
図であり、同図において、9は風防蓋、10は風防筒で
あり、ともに周囲の温度変化によるサーモパイル素子3
およびサーモパイル素子4の検出出力の影響を緩和させ
る。
2 and 3 are a front view and a left side view showing a mounting state of the thermopile element 3 and the thermopile element 4. In FIG. 2, 9 is a windshield cover and 10 is a windshield cylinder, both of which are at ambient temperature. Thermopile element 3 due to changes
Also, the influence of the detection output of the thermopile element 4 is reduced.

【0024】次に動作について説明する。Next, the operation will be described.

【0025】図4の特性図から明らかなように、フィル
タ1、2は5〜15μmの範囲においてのみ異なる赤外
線透過特性を示す。
As is clear from the characteristic diagram of FIG. 4, the filters 1 and 2 show different infrared transmission characteristics only in the range of 5 to 15 μm.

【0026】したがって、この範囲の赤外線が入射した
ときのみ、サーモパイル素子3、4の出力に差分が生じ
ることになる。
Therefore, a difference occurs in the outputs of the thermopile elements 3 and 4 only when infrared rays in this range enter.

【0027】一般に、人体から放射される赤外線の波長
は5〜15μmの範囲であるため、人体が検出エリア内
に存在するときのみ直流増幅器6から出力が生じること
になる。
In general, since the wavelength of infrared rays emitted from the human body is in the range of 5 to 15 μm, the DC amplifier 6 produces an output only when the human body is present in the detection area.

【0028】検出エリア内に人体が存在すると、5μm
〜15μmの波長の赤外線が人体から放射されるのでフ
ィルタ1とフィルタ2の赤外線波長透過領域の違いによ
りサーモパイル素子3とサーモパイル素子4との出力の
間に所定レベルよりも大きい電圧出力が生じる。
When a human body is present in the detection area, it is 5 μm.
Since infrared rays having a wavelength of ˜15 μm are emitted from the human body, a voltage output larger than a predetermined level is generated between the outputs of the thermopile element 3 and the thermopile element 4 due to the difference in the infrared wavelength transmitting regions of the filter 1 and the filter 2.

【0029】この電圧出力は、直流増幅器6で増幅され
電圧比較器8へ入力し、電圧比較器8はこの電圧入力に
より“1”を出力し、検出エリア内における人体の存在
を検出する。
This voltage output is amplified by the DC amplifier 6 and input to the voltage comparator 8. The voltage comparator 8 outputs "1" by this voltage input and detects the presence of a human body in the detection area.

【0030】5〜15μm以外の範囲の波長の赤外線が
入射する場合は、サーモパイル素子3、4の出力はほぼ
等しいため、直流増幅器6から出力は生じない。
When infrared rays having a wavelength other than 5 to 15 μm are incident, the outputs of the thermopile elements 3 and 4 are substantially equal to each other, so that no output is generated from the DC amplifier 6.

【0031】したがって、周囲温度の変化、背景体の温
度変化等による影響を受けることなく、静止形として人
体を検出でき、検出エリア内に人体が存在する間、検出
出力を得ることができる。
Therefore, the human body can be detected as a stationary type without being affected by a change in ambient temperature, a temperature change in the background body, and the like, and a detection output can be obtained while the human body is present in the detection area.

【0032】次に図5に基づいて他の実施例を説明す
る。
Next, another embodiment will be described with reference to FIG.

【0033】11は第1の赤外線検出素子を構成する焦
電型赤外線検出素子である。
Reference numeral 11 is a pyroelectric infrared detecting element which constitutes the first infrared detecting element.

【0034】12は第2の赤外線検出素子を構成する焦
電型赤外線検出素子である。
Reference numeral 12 is a pyroelectric infrared detecting element which constitutes a second infrared detecting element.

【0035】13は図6に示すような窓部と遮蔽部を有
する回転可能なチョッパであり、焦電型赤外線検出素子
11および焦電型赤外線検出素子12の検出エリアの前
面に設けてある。
Reference numeral 13 denotes a rotatable chopper having a window and a shield as shown in FIG. 6, which is provided in front of the detection areas of the pyroelectric infrared detecting element 11 and the pyroelectric infrared detecting element 12.

【0036】焦電型赤外線検出素子11とチョッパ13
の間にフィルタ1が、焦電型赤外線検出素子12とチョ
ッパ13の間にフィルタ2がそれぞれ設置してある。
Pyroelectric infrared detecting element 11 and chopper 13
A filter 1 is installed between the two, and a filter 2 is installed between the pyroelectric infrared detection element 12 and the chopper 13.

【0037】なお、図1と同一番号のものは同一のもの
とする。
The same numbers as in FIG. 1 are the same.

【0038】次に動作について説明する。Next, the operation will be described.

【0039】焦電型赤外線検出素子は微分型の動作をす
るので、チョッパ13を一定速度で回転させ、窓部と遮
蔽部が交互に焦電型赤外線素子11および12の前面を
通過することにより、常に焦電型赤外線検出素子に断続
的に赤外線を供給し、焦電型赤外線検出素子11,12
を動作させる。
Since the pyroelectric infrared detecting element operates in a differential type, the chopper 13 is rotated at a constant speed so that the windows and the shields alternately pass the front surfaces of the pyroelectric infrared elements 11 and 12. , Always supplies infrared rays intermittently to the pyroelectric infrared detection element, and the pyroelectric infrared detection element 11, 12
To operate.

【0040】チョッパ13が一定速度で回転していると
きに5μm〜15μmの波長の赤外線が入射すると、上
記のように断続的に5μm〜15μmの波長の赤外線が
焦電型赤外線検出素子11および12に供給される。
When infrared rays having a wavelength of 5 μm to 15 μm are incident while the chopper 13 is rotating at a constant speed, the infrared rays having a wavelength of 5 μm to 15 μm are intermittently emitted from the pyroelectric infrared detecting elements 11 and 12 as described above. Is supplied to.

【0041】上記と同様にフィルタ1とフィルタ2の赤
外線波長透過領域の違いにより焦電型赤外線素子11と
焦電型赤外線素子12との出力の間に所定レベルよりも
大きい電圧出力が生じる。この電圧出力は、直流増幅器
6で増幅され電圧比較器8へ入力すると、電圧比較器8
は“1”を出力し、検出エリアの人体の存在を検出す
る。
Similarly to the above, a voltage output larger than a predetermined level is generated between the outputs of the pyroelectric infrared element 11 and the pyroelectric infrared element 12 due to the difference in the infrared wavelength transmitting regions of the filter 1 and the filter 2. When this voltage output is amplified by the DC amplifier 6 and input to the voltage comparator 8, the voltage comparator 8
Outputs "1" and detects the presence of a human body in the detection area.

【0042】上記以外の範囲の波長の赤外線が入射して
も、上記と同様に直流増幅器6から出力は生じない。
Even if an infrared ray having a wavelength in a range other than the above is incident, no output is generated from the DC amplifier 6 as in the above case.

【0043】つまり、検出エリア内に人体が存在しない
場合、5μm〜15μmの波長の赤外線が放射されない
ので焦電型赤外線素子11と焦電型赤外線素子12との
間に所定レベルより大きい電圧出力が生じず、電圧比較
器8は“0”を出力するので検出エリア内に人体が存在
しないことを示す。
That is, when no human body is present in the detection area, infrared rays having a wavelength of 5 μm to 15 μm are not emitted, so that a voltage output larger than a predetermined level is generated between the pyroelectric infrared element 11 and the pyroelectric infrared element 12. No voltage occurs and the voltage comparator 8 outputs "0", indicating that there is no human body in the detection area.

【0044】なお、上記の実施例ではフィルタとしてシ
リコン基板上に誘電体多層膜を付けた干渉フィルタを用
いたが、シリコンなどの半導体に反射防止膜を付けたフ
ィルタ等を用いても同様の効果が得られる。
Although the interference filter having the dielectric multilayer film on the silicon substrate is used as the filter in the above embodiment, the same effect can be obtained by using the filter having the antireflection film on the semiconductor such as silicon. Is obtained.

【0045】なお、検出対象は人体に限るものではな
く、適宜定められる。
The object to be detected is not limited to the human body, and may be determined as appropriate.

【0046】この場合、使用する2つのフィルタの赤外
線透過特性は、検出対象から発生する赤外線の波長の範
囲と、この赤外線の波長の範囲を含まない波長の範囲と
を識別可能に設定してあればよい。
In this case, the infrared transmission characteristics of the two filters used should be set so that the range of infrared wavelengths generated from the detection target and the range of wavelengths not including the range of infrared wavelengths can be distinguished. Good.

【0047】例えば、それぞれのフィルタの特性は上記
に限らず、図7に示したものを使用してもよい。
For example, the characteristics of each filter are not limited to the above, and those shown in FIG. 7 may be used.

【0048】この場合には、検出対象から発生する赤外
線の波長の範囲内において、各フィルタの透過特性が等
しくなるため、両者の差動出力が設定レベルより低い場
合に、検出対象の存在が検出される。
In this case, since the transmission characteristics of the respective filters are equal within the range of the wavelength of infrared rays generated from the detection target, the presence of the detection target is detected when the differential output of both filters is lower than the set level. To be done.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明は、それぞれ赤外線透過帯域の異
なる第1の赤外線フィルタと第2の赤外線フィルタを透
過した赤外線を、それぞれ第1の赤外線検出素子と第2
の赤外線検出素子で検出し、この双方の出力により検出
対象の検出を行うことにより、赤外線検出素子の周囲温
度の変化および背景温度等による影響を受けることなく
検出対象を静止状態でも安定して検出することができ
る。
According to the present invention, the infrared rays transmitted through the first infrared filter and the second infrared filter having different infrared transmission bands are respectively converted into the first infrared detecting element and the second infrared detecting element.
The infrared detection element detects the detection target, and the output of both detects the detection target, so that the detection target can be detected in a stable state without being affected by changes in the ambient temperature of the infrared detection element and the background temperature. can do.

【0050】特に、本例では第1の赤外線検出素子の出
力と第2の赤外線検出素子の出力を差動接続して得られ
る出力を検出出力としているため、検出出力は単一の透
過帯域フィルタからの検出出力と同様となるので検出信
号の信号品質が良くなり、低雑音の検出信号とする事が
できる。
Particularly, in this example, since the output obtained by differentially connecting the output of the first infrared detecting element and the output of the second infrared detecting element is used as the detection output, the detection output is a single pass band filter. Since it is the same as the detection output from, the signal quality of the detection signal is improved and a low noise detection signal can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のブロック回路図。FIG. 1 is a block circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の要部拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.

【図3】図2の左側面図。FIG. 3 is a left side view of FIG.

【図4】赤外線フィルタ1および2の赤外線波長透過特
性図。
FIG. 4 is an infrared wavelength transmission characteristic diagram of infrared filters 1 and 2.

【図5】本発明の他の実施例を示したブロック回路図。FIG. 5 is a block circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図6】図5の要部拡大図。6 is an enlarged view of a main part of FIG.

【図7】他の赤外線フィルタの赤外線波長透過特性図。FIG. 7 is an infrared wavelength transmission characteristic diagram of another infrared filter.

【図8】従来の赤外線検出回路の一例を示したブロック
回路図。
FIG. 8 is a block circuit diagram showing an example of a conventional infrared detection circuit.

【図9】図8の構成における背景温度に対するサーモパ
イル素子の出力レベルを示した図。
9 is a diagram showing the output level of the thermopile element with respect to the background temperature in the configuration of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の赤外線フィルタ 2 第2の赤外線フィルタ 3,11 第1の赤外線検出素子 4,12 第2の赤外線検出素子 1 1st infrared filter 2 2nd infrared filter 3,11 1st infrared detection element 4,12 2nd infrared detection element

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の赤外線フィルタと、 上記第1の赤外線フィルタと異なる赤外線波長透過帯域
を有する第2の赤外線フィルタと、 上記第1の赤外線フィルタを透過した赤外線を検出する
第1の赤外線検出素子と、 上記第2の赤外線フィルタを透過した赤外線を検出する
第2の赤外線検出素子と、を具備し、 上記第1の赤外線検出素子と上記第2の赤外線検出素子
との双方の出力により、検出対象の検出を行なうことを
特徴とする赤外線検出装置。
1. A first infrared filter, a second infrared filter having an infrared wavelength transmission band different from that of the first infrared filter, and a first infrared detecting infrared rays transmitted through the first infrared filter. A detection element and a second infrared detection element for detecting the infrared rays transmitted through the second infrared filter are provided, and both outputs of the first infrared detection element and the second infrared detection element are provided. An infrared detection device, which detects a detection target.
JP4052717A 1992-03-11 1992-03-11 Infrared detector Pending JPH05256698A (en)

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