JPH06258137A

JPH06258137A - 焦電型赤外線センサ

Info

Publication number: JPH06258137A
Application number: JP5043931A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yoshiike; 信幸吉池; Katsuya Morinaka; 克也森仲
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】低コストで小型の、感度に優れた赤外線セン
サの提供。【構成】複数個の焦電型赤外線検出部がアレイ状に設
けられた焦電体基板２０の、赤外線受光部２１に対応す
る部分が、回路支持基板２２に対して非接触状態である
焦電型赤外線センサである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焦電型の赤外線セン
サ、及びそれを用いた温度分布測定装置等に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、セキュリティや空調制御におい
て、室内にいる人間の有無や活動量を検知するために室
内の温度分布の計測への要求が高まりつつ有る。

【０００３】従来、赤外線を用いた空間の温度分布を測
定する装置には２種類がある。その一つは２次元の量子
型固体撮像赤外線センサを用いて温度分布を求める方法
である。もう一つは、焦電センサを用いて空間温度分布
を求める方法であって、例えば特開昭６４−８８３９
１、特開昭５７−１８５６９５、特開平２−１８３７５
２、特開平２−１９６９３２等に記載のごとく、単一の
焦電センサを用いて、機構的に縦方向および横方向に方
向走査させて各方向毎の入力エネルギーを検知し、温度
分布を求める方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
量子型固体撮像赤外線センサの場合、測定温度精度と解
像度は高いがセンサ部分の冷却が必要であることから高
価なものとなり、家庭用機器への利用にはそぐわないと
いう課題がある。

【０００５】一方、後者の焦電センサを用いたものは、
センサ感度が低いという問題と機構の複雑さ、および信
号処理の複雑さから、空間分解能および温度分解能が低
いという課題があった。

【０００６】本発明は、このような従来のセンサの課題
を考慮し、低コスト、小型、あるいは高感度等の長所を
有する焦電型赤外線センサ等を提供することを目的とす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数個の焦電
型赤外線検出部がアレイ状に設けられた焦電体基板の、
赤外線受光部に対応する部分が、回路基板に対して非接
触状態である焦電型赤外線センサである。

【０００８】また、本発明は、さらに、回路基板にＦＥ
Ｔ及び抵抗体が実装され一体化されている焦電型赤外線
センサである。

【０００９】また、本発明は、そのような赤外線検出部
に入射する赤外線を断続的に遮断するためのチョッピン
グ部と、赤外線検出部を連続的に回転させる回転部とを
備えた温度分布測定装置である。

【００１０】また、本発明は、室内に配置されたそのよ
うな温度分布測定装置と、この温度分布測定装置より出
力された、輻射温度分布測定値及び／又は経時変化値よ
り、その室内の人数、位置、あるいは、在室者の活動量
を判断する人体検知装置とを備えた人体検知システムで
ある。

【００１１】

【作用】本発明では、焦電体基板の、赤外線受光部に対
応する部分が、回路基板に対して非接触状態であるの
で、温度が上昇しやすく、感度が良くなる。

【００１２】また、本発明は、さらに、回路基板にＦＥ
Ｔ及び抵抗体が実装され一体化されているので、低ノイ
ズとなり感度が良くなる。

【００１３】また、本発明では、そのような赤外線検出
部に入射する赤外線を断続的に遮断するためのチョッピ
ング部と、赤外線検出部を連続的に回転させる回転部と
を備えるので、温度測定がより感度よく実現できる。

【００１４】また、本発明では、温度分布測定装置が室
内の温度分布を測定し、その結果判明した輻射温度分布
測定値及び／又は経時変化値より、その室内の人数、位
置、あるいは、在室者の活動量を判断する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１６】図１及び図２は本発明の一実施例の温度分
布測定装置の概略構成を示す図であり、センサ回転部３
には、焦電型赤外線検出部を複数個アレイ状に設けた赤
外線アレイセンサ１と、この赤外線アレイセンサ１の前
面に赤外線を集光するための赤外線レンズ２とが設けら
れ、さらに、赤外線の入射側に前記赤外線レンズ２に入
射する赤外線を断続的に遮断するためのチョッパ用窓部
１１を有するチョッパー４が設けられている。チョッパ
４にはチョッパ回転用内接歯車部８が設けられ、チョッ
パ用歯車７を介して、モータ５に直結した出力用歯車６
に機械的に接続している。また、センサ回転部３の下向
きフランジ部の内側にはセンサ回転用内接歯車部１０が
設けられ、センサ回転用歯車９に機械的に接続してい
る。センサ回転用歯車９は、チョッパ用歯車７と同軸で
一体となっている。

【００１７】図３にチョッパ４の斜視図を示す。図に示
すチョッパ４は１回転で２回の開−閉をするものである
が、開口部をＮ箇所にすれば、Ｎ回のチョッパを可能と
するものである。

【００１８】なお、図４は、上記図１、２、３の温度分
布測定装置と似た構造を有する測定装置の一部切り欠き
斜視図であって、その概観的構造を示している。

【００１９】今、赤外線アレイセンサ１の長軸方向を縦
方向に設置した状態で、モータ５を駆動するとチョッパ
４が連続的に回転し、赤外線レンズ２に入射する赤外線
を断続的に遮断するため、赤外線レンズ２が面している
方向の縦列の輻射熱量の分布、すなわち、温度分布が測
定できる。測定できる空間範囲はレンズの画角とセンサ
サイズによって決まる。

【００２０】なお、モータ５の回転によりセンサ回転用
歯車９も回転しているので、センサ回転部３も一定の回
転角速度で連続回転する。すなわち、センサ回転部３を
前進回転させることにより赤外線アレイセンサ１および
赤外線レンズ２が面している方向を走査させながら、チ
ョッパー４を駆動させて次の面の温度分布を測定する。
測定後、電気信号処理により各方向の縦の温度分布をつ
なぎ合わせると、空間の２次元の反転温度分布が得られ
る。

【００２１】最終体面方向の測定が終了後、モータ５を
逆回転させ、初期の体面方向に戻し、次の測定に対する
待機状態をつくる。

【００２２】チョッピングの信号取り込みのタイミング
は、図１におけるセンサ回転部３に設けた位置センサ１
８とチョッパ４に設けた感応板１９とにより、チョッピ
ングの相対時間から推定する。例えば、感応板１９が永
久磁石で位置センサ１８がホ−ル素子、あるいは感応板
１９が光反射板で位置センサ１８がフォトダイオ−ドと
フォトトランジスタでもよく、さらには位置センサ１８
がフォトインタラプタであって、感応板１９が薄板の組
み合せでも良い。さらには、デ−タ処理の信号取り込み
のタイミングを測定開始時からの時間経過により、各チ
ョッピングの時間を推論してもよい。

【００２３】図５は、本発明の焦電型赤外線センサを示
す斜視図であって、（ａ）は、その焦電体基板、（ｂ）
は焦電体基板が回路基板に実装された図である。すなわ
ち、焦電体基板２０の上には、赤外線検出電極２１が複
数個アレイ状に配列されている。この焦電体基板２０が
回路基板２２に複数個の脚台（突起部）２３によって浮
いた状態で固定されている。従って、電極２１の下の焦
電体基板部分は、回路基板２２から離れた状態となって
いる。そのため、電極２１の温度は赤外線によって上昇
し易くなっている。電極２１のリード線は、焦電体基板
２０を下方向に貫通し、下面を伝って、脚台２３に配線
され、そこを通じて回路基板２２へ接続されている。脚
台２０に当たる部分は、図６に示すようにして製造す
る。（ａ）に示すように、回路基板２２の上に、取り出
し電極を兼ねた複数個半田突起部２３を形成する。この
上に、（ｂ）に示すように、焦電体基板２０を載せる。
その半田突起部２３の所を、（ｃ）に拡大して示す。さ
らに、その半田突起部２３と焦電体基板２０との接合部
位に導電性ペースト（例えば、銀ペースト、酸化ルテニ
ウムペースト、白金ペースト、金ペーストなど）を塗布
する。この半田突起部２３の高さは、１０μm以上が望
ましい。半田による方法は、製法が簡単という長所があ
る。

【００２４】また、脚台２０は、導電性ペーストをスク
リーン印刷方法によって、回路基板２２状に盛り上げる
ことによって、形成しても良い。製造が容易であり、量
産性に富む長所がある。

【００２５】また、脚台２０は、固形の導電性フィラー
（５０μm〜１００μm）入りペーストを一定量塗布する
ことによって形成しても良い。あるいは、固形体フィラ
ー（５０μm〜１００μm）入り導電ペーストを一定量塗
布しても良い。その上に焦電体基板２０を載せ、一括焼
成する。この方法によれば、回路基板２２と焦電体基板
２０の間のギャップを精度良く制御することが出来る。

【００２６】また、導電性ペーストを一枚の転写フィル
ムに載せ、それを用いて、回路基板２２へ転写すること
も可能である。この方法によれば、量産性が高まる。

【００２７】また、回路基板２２の材料としては、ガラ
エポ、ポリイミド等の材料を使用でき、また、そこに、
そして、焦電体基板２０の下の部分に窓を穿設すること
も可能である。

【００２８】図７は、本発明の別の実施例に関する図面
であって、図（ａ）では、回路基板２２の上に、焦電体
基板２０と同じ面に、ＦＥＴ２６や抵抗体２７が実装さ
れてなるものである。これによって、リード電極の引き
回しが短くなり、低ノイズ、高感度、キャンの高さを焦
電部分だけ低くし、受光電極以外に入射する赤外線をカ
ットできるなどの長所が発揮される。図（ｂ）は、焦電
体基板２０が実装されていない側の、回路支持基板２２
面に、ＦＥＴ２６や抵抗体２７が実装されてなるもので
ある。これによって、上記長所の他に、さらに小型化が
実現できる。図（ｃ）は、このような回路基板２２をハ
ーメチックシールキャンに実装する図である。

【００２９】また、測温用サーミスタを回路基板２２に
実装してもかまわない。

【００３０】以上の実施例に示す装置を約６×６ｍの室
内の壁面上部に取付、室内全体の温度分布を測定した。
なお、センサ受光部の数は１０個とし、左右への回転ス
テップ数を３０とした。このときの空間温度分布は１０
×３０のマトリックスＳ00、01，Ｓ00、02，−−−−，Ｓ00、10 Ｓ01、01，Ｓ01、02，−−−−，Ｓ01、10 −−−− −−−− − −− −−− Ｓ30、01，Ｓ30、02，−−−− Ｓ30、10 で表現できる。すなわち、ここに、センサ受光部の数を
ｎとし１回の開閉チョッパ時にセンサ部が回転する角度
をθ度とすると、データの番地は例えば、Ｓ01，Ｓ02，
−−−，Ｓ0nとし、それぞれのステップ毎にデータを保
存し、ｍ回方向を前進回転させて測定し、そのときのデ
ータの番地をＳm1，Ｓm2，−−−，Ｓmnとする。そこ
で、各測定温度が３０℃以上のものに関して、その分布
状態を判断することにより、室内の在室者の有無、人数
が検知できた。ここで、測定装置の近くに人が１人居る
場合と、遠くに複数の人が一ヶ所に居る場合とでは１回
の測定温度分布では判別が困難であるが、取り込み温度
分布の経時変化値から、経験的に判別することが可能で
あった。さらには、在室者の活動量が定性的に判断でき
た。

【００３１】上記、判定にメンバーシップ関数を用いた
ファジー推論を導入することによりさらに精度よい判定
が可能であった。

【００３２】なお、本発明の駆動源は、モータに限られ
ないこともいうまでもない。

【００３３】また、本発明の突起部は、上記実施例以外
の方法によって形成されてなるものであっても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、複数個の焦電型赤外線検出部がアレイ状に設
けられた焦電体基板の、赤外線受光部に対応する部分
が、回路基板に対して非接触状態であるので、赤外線入
射による温度上昇が大きくなり、感度が良くなる。

【００３５】また、この装置の情報から在室者の位置、
人数、活動量等を簡単に知ることができるので、セキュ
リティシステムなどを確実に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による温度分布測定装置の構
成概略図である。

【図２】本発明の一実施例による温度分布測定装置のギ
ア部の相対位置関係を示す図である。

【図３】本発明の一実施例による温度分布測定装置のチ
ョッパの斜視図である。

【図４】本発明の一実施例による温度分布測定装置の一
部切り欠き斜視図である。

【図５】本発明の一実施例による赤外線センサ斜視図で
ある。

【図６】本発明の一実施例による赤外線センサの製造過
程を説明するための斜視図である。

【図７】本発明の他の実施例による赤外線センサの斜視
図等である。

【符号の説明】

１赤外線アレイセンサ２赤外線レンズ３センサ回転部４チョッパ５モータ６出力用歯車７チョッパ用歯車８チョッパ回転用内接歯車部９センサ回転用歯車１０センサ回転用内接歯車部１１チョッパ用窓部２０焦電体基板２１検出電極２２回路基板２３脚台（突起部）２６ＦＥＴ２７抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の焦電型赤外線検出部がアレイ状
に設けられた焦電体基板の、赤外線受光部に対応する部
分が、前記焦電体基板を支えるための回路基板に対して
非接触状態であることを特徴とする焦電型赤外線セン
サ。
【請求項２】回路基板に形成された突起部によって、
前記非接触状態が作り出されていることを特徴とする請
求項１記載の焦電型赤外線センサ。
【請求項３】突起部は、半田付け、導電性ペーストの
印刷、固形導電性フィラー入りペーストの塗布、固形体
フィラー入り導電性ペーストの塗布、あるいは導電性ペ
ーストの転写の方法によって、形成されたものであるこ
とを特徴とする請求項２記載の焦電型赤外線センサ。
【請求項４】回路基板に窓が形成されていることを特
徴とする請求項１記載の焦電型赤外線センサ。
【請求項５】回路基板にＦＥＴ及び抵抗体が実装され
一体化されていることを特徴とする請求項１記載の焦電
型赤外線センサ。
【請求項６】回路基板の、前記焦電体基板が実装され
ている側の面に前記ＦＥＴ及び抵抗体が実装され一体化
されていることを特徴とする請求項５記載の焦電型赤外
線センサ。
【請求項７】回路基板の、前記焦電体基板が実装され
ている側の面とは反対側の面に前記ＦＥＴ及び抵抗体が
実装され一体化されていることを特徴とする請求項５記
載の焦電型赤外線センサ。
【請求項８】回路基板に測温用サーミスタが実装され
一体化されていることを特徴とする請求項１記載の焦電
型赤外線センサ。
【請求項９】ハーメチックシールキャンに実装されて
いることを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線セン
サ。
【請求項１０】さらに、前記赤外線検出部に入射する
赤外線を断続的に遮断するためのチョッピング部と、前
記赤外線検出部を連続的に回転させる回転部とを備えた
ことを特徴とする請求項１又は５記載の温度分布測定装
置。
【請求項１１】室内に配置された請求項１０記載の温
度分布測定装置と、この温度分布測定装置より出力され
た、輻射温度分布測定値及び／又は経時変化値より、そ
の室内の人数、位置、あるいは、在室者の活動量を判断
する人体検知装置とを備えたことを特徴とする人体検知
システム。