JPH0687832U - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 送信出力が大きい高周波電界ノイズが入射し
た場合でも、誤動作の少ない焦電型赤外線検出器を得る
ことを目的とする。 【構成】 自発分極特性が逆向きになるように直列に配
線された焦電素子１１，１２に対して並列にバイアス抵
抗Ｒを接続し、これら並列回路の一端をインピーダンス
変換用のＦＥＴ Ｔｒのゲート端子に接続し、他端をグ
ランド端子Ｇに接続している。そして、ＦＥＴ Ｔｒの
ソース端子をコンデンサＣを介して、前記グランド端子
Ｇに接続している。このグランド端子は接地している。
前記コンデンサＣの容量を１０ｐＦ以下に設定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、人体検知システム等に用いられる焦電型赤外線検出器に係り、特に 外部ノイズの影響を極力排除した焦電型赤外線検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

既によく知られているように、焦電体は赤外線を受けるとその熱エネルギーを 吸収して温度変化を生じ、自発分極が変化し、表面に電荷が生じる。このように 微少温度変化に比例して表面に電荷が誘起され、この電荷が外部回路によって電 流または電圧として検出される。焦電型赤外線検出器はこのような焦電効果を利 用し、人体検出等に用いられている。

【０００３】 従来の焦電型赤外線検出器の構成例を図５とともに説明する。金属製のベース ７３の上面に３本のリード端子７３１，７３２，７３３を突出させ、これらリー ド端子の上にプリント配線基板７２を３点支持し、さらにこの基板の上下面に回 路部品７２１，７２２並びに支持体７６１，７６２が搭載され、焦電素子７１を この支持体上に支持する。光線入射窓を有する金属製のキャップ７４に平板上の 光学フィルタ７５を接合し、このキャップ７４ででこれら各部品を被覆する構成 であった。この光学フィルタ７５はシリコンウェハー等の導体あるいは半導体か らなる非絶縁性基板を基体とし、この表裏面のうち少なくとも一面に、図示して いないが赤外線を透過せるための周波数選択性絶縁膜を形成し、その後所定の大 きさ、形状に切断して得られる。この切断面（すなわち側面）は導体あるいは半 導体部分が露出しているために、切断面を含んで前記キャップ７４と導電性接合 材Ｓにて導電接合することにより、金属性のキャップと光学フィルタが導通し、 電気的なシールドが行える。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記したような赤外線検出器には、赤外線のみならず各種の電気機器から発せ られる他の電磁波が光学フィルタを通して入射してくる。これら他の電磁波は赤 外線検出器にとっては有害なノイズとなり、赤外線の検出に誤動作を生じさせる 要因となっていた。上記電気的なシールドを行うことにより、他の電磁波は金属 製のキャップ、金属製ベースを介して、特定のリード端子からアースされる。よ って、上記誤動作を一定のレベルにまで低下させることが可能となっていた。

【０００５】 しかし、最近、移動体通信等が急増し、これらから発せられる高周波電界ノイ ズ（電磁波）は送信出力が大きいことも相俟って、上記シールドでは不十分な場 合があった。すなわち、光学フィルタの切断面に露出した導体あるいは半導体部 分はその表面積が小さく、また表面張力の得にくい構成であるために、充分な導 通が取れない場合があった。このような場合、高周波電界ノイズが検出器内に侵 入し、これが高周波ノイズとして各電子部品間の接続ラインにのり、これがトラ ンジスタ等で増幅され出力されることがあり、誤動作の原因となっていた。

【０００６】 本考案は上記問題点を解決するためになされたもので、送信出力が大きい高周 波電界ノイズがこの赤外線検出器に入射した場合でも、誤動作の少ない焦電型赤 外線検出器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】

上記問題点を解決するために、本考案による焦電型赤外線検出器は、光学フィ ルタにより選択的に入射した赤外線を検知する焦電素子と、これら焦電素子に対 して並列に接続されるバイアス抵抗と、これら並列回路の一端と接続されるゲー ト端子を有するトランジスタと、前記並列回路の他端に接続されるグランド端子 とからなり、トランジスタの出力端子をバイパスコンデンサを介して、前記グラ ンド端子に接続するとともに、前記バイパスコンデンサの容量を１０ｐＦ以下に 設定したことを特徴とする。ここで用いるコンデンサは貫通型コンデンサであっ てもよく、トランジスタの出力端子が前記貫通型のバイパスコンデンサを貫通し 電気的接続されるとともに、このバイパスコンデンサの他方端がグランド端子に 電気的に接続されている構成であってもよい。

【０００８】 また、光学フィルタにより選択的に入射した赤外線を検知する焦電素子と、こ れら焦電素子に対して並列に接続されるバイアス抵抗と、これら並列回路の一端 と接続されるゲート端子を有するトランジスタと、前記並列回路の他端に接続さ れるグランド端子とからなる焦電型赤外線検出器において、前記トランジスタの 入力容量を１０ｐＦ以下としてもよい。

【０００９】

【作用】

請求項１によれば、トランジスタの出力端子とグランド端子間に、容量が １０ｐＦ以下の値のバイパスコンデンサを設けているので、赤外線検出器にとっ てノイズとなる高周波の電磁波はこのバイパスコンデンサを通過し、接地される 。よって、高周波ノイズは出力されず、所望の周波数成分の電磁波（すなわち赤 外線）に対応する出力のみが得られる。また、請求項２に示すように中空のリン グ形状の貫通型のバイパスコンデンサを用い、トランジスタの出力端子にこのバ イパスコンデンサを貫通させ電気的接続し、バイパスコンデンサの他方端をグラ ンド端子に電気的に接続することにより、極めて簡単な構成でコンデンサが設置 できるとともに、インナーリード部分のリード端子がアンテナとなって高周波ノ イズを吸収した場合でも、このノイズを貫通型のコンデンサで遮断できる。

【００１０】 図６、図７は、図３に示す回路構成（焦電型赤外線検出器は図１に例示した構 成を使用）において、焦電型赤外線検出器の近くで高周波の電磁波を断続的に発 信させた場合の、回路出力端からの出力波形を示すグラフである。図６は９８０ ＭＨｚの電磁波を２．５Ｖの出力で、検出器から５０ｃｍ離れたところで発信さ せた場合の出力波形で、図７は６００ＭＨｚの電磁波を１．５Ｖの出力で、同じ く検出器から５０ｃｍ離れたところで発信させた場合の出力波形を示している。 各図中Ｐは電磁波の発信状況を示し、発信のオン、オフを数回繰り返している。 図中Ａはバイパスコンデンサを取り付けていない場合の出力波形、図中Ｂは２０ ｐＦのバイパスコンデンサを取り付けている場合の出力波形、図中Ｃは１０ｐＦ のバイパスコンデンサを取り付けている場合の出力波形、図中Ｄは１ｐＦのバイ パスコンデンサを取り付けている場合の出力波形である。これら各グラフからほ ぼ１０ｐＦ以下のバイパスコンデンサを挿入した場合、高周波ノイズが除去され 、安定した出力が得られていることが理解できる。

【００１１】 また請求項３によれば、トランジスタの入力容量を１０ｐＦ以下の値にしてい るので、上記構成と同じく、赤外線検出器にとってノイズとなる高周波の電磁波 が接地される。よって、高周波ノイズは出力されず、所望の周波数成分の電磁波 （すなわち赤外線）に対応する出力のみが得られる。図８にこの構成による比較 データを示す。図８は、図３に示す回路構成において、バイパスコンデンサを取 り付けず、入力容量の異なったＦＥＴを用い、焦電型赤外線検出器の近くで高周 波の電磁波を断続的に発信させた場合の、回路出力端からの出力波形を示すグラ フである。図８は２．５Ｖで９８０ＭＨｚの電磁波を、検出器のから５０ｃｍ離 れたところで発信させた場合の出力波形を示している。なお、図中Ｐは電磁波の 発信状況を示し、発信のオン、オフを数回繰り返している。図中Ａは入力容量が ２０ｐＦのＦＥＴを用いた場合の出力波形、図中Ｂは入力容量が１０ｐＦのＦＥ Ｔを用いた場合の出力波形、図中Ｃは１ｐＦのバイパスコンデンサを取り付けて いる場合の出力波形である。このグラフから１０ｐＦ以下程度の入力容量のＦＥ Ｔを用いた場合、高周波ノイズが除去され、安定した出力が得られていることが 理解できる。

【００１２】

【実施例】

本考案による実施例を焦電型赤外線検出器を例に取り、図面とともに説明する 。 図１は焦電型赤外線検出器の断面図である。焦電体基板１はチタン酸鉛系の焦 電性を有するセラミックからなり、板厚方向に分極処理され、かつ矩形形状に切 断加工されている。この焦電体基板１の表面には、図示していないが２つの受光 用の金属膜電極（ＣｒあるいはＮｉ−Ｃｒ等）が所定の間隔で設けられており、 裏面においては上記受光用の金属膜電極に対応した金属膜電極（Ａｇ等）が設け られている。なお、受光用の電極は共通接続されている。

【００１３】 この焦電体基板１はプリント配線されたプリント配線基板２に支持体６１，６ ２を介して搭載されている。また、プリント配線基板２の裏面には外部回路を構 成するＦＥＴ，抵抗等の回路部品２１，２２が取り付けられており、前記焦電体 基板と必要な電気的接続がなされている。ベース３は金属製のシェル３ａに絶縁 ガラスを介して、リード端子３１，３２が植設されており，リード端子３３がシ ェル３ａと電気的に導通した状態で植設されている。このリード端子３３はグラ ンド端子となる。前記リード端子３２は後述のトランジスタの出力端子となるが 、このリード端子３２のベースからの突出部分にはバイパスコンデンサが挿着さ れている。このバイパスコンデンサは中空のリング形状の貫通型であり、内周部 分と外周部分にそれぞれ電極が形成されており、内周部分はリード端子３２と、 外周部分はシェル３ａ（リード端子３３と導通している）とそれぞれ電気的に接 続される。この貫通型のバイパスコンデンサの接続例を図３の斜視図に示す。こ のバイパスコンデンサがリード端子に装着された後、これらリード端子の上部に 前記プリント配線基板が搭載され、必要な電気的接続がなされる。なお、バイパ スコンデンサはチップコンデンサ等をプリント配線基板上に搭載する構成でもよ い。

【００１４】 これら各構成要素を封止するキャップ４は金属製であり、上面には光線入射窓 ４１が設けられている。この光線入射窓４１の内方に取り付けられる光学フィル タ５は、図示していないが、例えばシリコン等の非絶縁性基板（導体あるいは半 導体）の表裏面に、赤外線のみを透過させるための周波数選択性絶縁膜を少なく とも表面に形成した構成である。そして前記キャップ４とこの光学フィルタ５を 当接させ、導電性接合材Ｓ１を塗布することにより、キャップ４と光学フィルタ の電気的かつ機械的接続がなされる。なお、このキャップと光学フィルタの接合 は、気密性を向上させるために、まず絶縁性の接合材で予備接着し、その後導電 性接合材で両者を接合してもよいし、また、必要に応じてこの導電性接合材の上 部にエポキシ系の接合材等Ｓ２を塗布し、機械的接合を強化あるいは気密性の強 化を図ってもよい。以上、ベース上に焦電体基板等を搭載したプリント配線基板 を搭載し、キャップにて気密封止を行って焦電型赤外線検出器が完成する。

【００１５】 図３は、上記焦電型赤外線検出器を回路図であるが、自発分極特性が逆向きに なるように直列に配線された焦電素子１１，１２に対して並列にバイアス抵抗Ｒ を接続し、これら並列回路の一端をインピーダンス変換用のＦＥＴ Ｔｒのゲー ト端子に接続し、他端をグランド端子Ｇに接続している。そして、ＦＥＴ Ｔｒ のソース端子をコンデンサＣを介して、前記グランド端子Ｇに接続している。こ のグランド端子は接地している。前記コンデンサＣの容量を１０ｐＦ以下に設定 することにより、ノイズとなる高周波成分は接地され、ＦＥＴ Ｔｒからは出力 されない。

【００１６】 また、図３に示す回路構成において、バイパスコンデンサを取り付けない場合 でも、ＦＥＴ Ｔｒの入力容量を１０ｐＦ以下とすることにより、同じくノイズ となる高周波成分は接地され、ＦＥＴ Ｔｒからは出力されない。

【００１７】 なお、図４に示すように、焦電型赤外線検出器に取り付けられる光学フィルタ は、その外周近傍の焦電素子側が切り欠かれ、前記絶縁膜５２下部の非絶縁性基 板５１が露出し、薄肉部分と厚肉部分を有する切り欠き部５ａを形成し、この部 分に導電性接合材を塗布する構成としてもよい。この構成により、高周波ノイズ の侵入をより効果的に防止することができ、上記コンデンサ等による高周波ノイ ズフィルタの作用と相俟って、誤動作をさらに防ぐことができる。 また、バイパスコンデンサの容量あるいはトランジスタの入力容量はほぼ１０ｐ Ｆ以下であれば、高周波ノイズを少なくすることができるが、この値は、１ｐＦ 以下例えば０．５ｐＦ程度でも同様の効果が見込める。

【００１８】

【考案の効果】

本考案によれば、赤外線検出器にとってノイズとなる高周波の電磁波はこのバ イパスコンデンサを通過し、接地されるので、高周波ノイズは出力されず、所望 の周波数成分の電磁波（すなわち赤外線）に対応する出力のみが得られる。よっ て、ノイズとなる不要な電磁波を充分にアースすることが可能となり、最近、急 増している移動体通信機器からの送信出力が大きい高周波電界ノイズがこの赤外 線検出器に入射した場合でも、誤動作の少ない焦電型赤外線検出器を得ることが できる。

【００１９】 また、請求項２項に示すような、バイパスコンデンサが中空のリング形状の貫 通型である構成であると、製造上極めて簡単な構成でバイパスコンデンサを設置 することができるとともに、インナーリード部分のリード端子がアンテナとなっ て高周波ノイズを吸収した場合でも、このノイズを貫通型のコンデンサで遮断で きる。よって、より誤動作の少ない焦電型赤外線検出器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による焦電型赤外線検出器の実施例を示
す断面図。

【図２】コンデンサの設置例を示す斜視図。

【図３】本考案による焦電型赤外線検出回路を示す図。

【図４】本考案による他の実施例を示す断面図。

【図５】従来例を示す断面図

【図６】比較データを示す図。

【図７】比較データを示す図。

【図８】比較データを示す図。

【符号の説明】

１、７１ 焦電体基板 ２、７２ プリント配線基板 ３、７３ ベース ３１、３２、３３、７３１、７３２、７３３ リード端
子 ４、７４ キャップ ５、７５ 光学フィルタ ５ａ 切り欠き部 ＢＣ バイパスコンデンサ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学フィルタにより選択的に入射した赤
   外線を検知する焦電素子と、これら焦電素子に対して並
   列に接続されるバイアス抵抗と、これら並列回路の一端
   と接続されるゲート端子を有するトランジスタと、前記
   並列回路の他端に接続されるグランド端子とからなる焦
   電型赤外線検出器において、トランジスタの出力端子を
   バイパスコンデンサを介して、前記グランド端子に接続
   するとともに、前記バイパスコンデンサの容量を１０ｐ
   Ｆ以下に設定したことを特徴とする焦電型赤外線検出
   器。
2. 【請求項２】 バイパスコンデンサが中空のリング形状
   の貫通型であり、トランジスタの出力端子が前記貫通型
   のバイパスコンデンサを貫通し電気的接続されるととも
   に、このバイパスコンデンサの他方端がグランド端子に
   電気的に接続されていることを特徴とする実用新案登録
   請求項１項記載の焦電型赤外線検出器。
3. 【請求項３】 光学フィルタにより選択的に入射した赤
   外線を検知する焦電素子と、これら焦電素子に対して並
   列に接続されるバイアス抵抗と、これら並列回路の一端
   と接続されるゲート端子を有するトランジスタと、前記
   並列回路の他端に接続されるグランド端子とからなる焦
   電型赤外線検出器において、前記トランジスタの入力容
   量を１０ｐＦ以下としたことを特徴とする焦電型赤外線
   検出器。