JPS58151698A - パイロ電気受光器を備えた赤外線侵入検出装置 - 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】 本発明は、周囲とは異った温度を有し検出領域内に侵入
した物体を検出するためのパイロ電気受光器と、該物体
から放出される赤外線光を集束するための光学系と、直
列または並列に反対の極性で接続された２つのセンサ素
子からなる差動センサと、増幅素子として電界効果トラ
ンジスタを有するインピーダンス変換回路および警報信
号発生のための評価回路とを備えた赤外線侵入検出装置
に関する。

従来技術 このような侵入検出装置は米国特許第 、３．３　ｇ　？，Ａ　Ｚ　０号明細書から公知である
。この侵入検出器は、周囲温度と検出器の前を通り過ぎ
る侵入物体の温度との間の温度差に応答する。物体の温
度および物体の運動の協働作用から差動センサは不平衡
状態にセラ１−されて、警報信号発生を惹起する。

パイロ電気受光器、即ちパイロ電気放射受信器は一般に
電気容量と高い内部インピータンスを有しているので、
このパイロ検出器には、インピーダンス変換器として電
界効果トランジスタが用いられている回路が設けられて
いる。

受動赤外線検出器は、運動している物体により惹起され
る放射もしくは光の変動に応答するのに対して、この釉
の検出器は、検出領域の温度変動または検出器、特に光
入射窓に現れる熱放射によって惹起される全ての妨害に
対して敏感である。例えば、この種の検出器は加熱また
は換気による空気の乱流に対しても敏感である。

この種の妨害を抑圧するために使用されている差動セン
サにおいては、光学系により、近接領域で重り合うａつ
の隣接した帯域もしくはゾーンが形成される。妨害信号
はインピーダンス変換器で除去され、入射窓における温
度変動は抑圧される。

近距離感度を改善するために、２つの電極面の内の７つ
の電極面またはその一部分だけを放射もしくは光に露出
し、それにより主として検しながら検出装置の光入射窓
の温度変動を補償するためには、この公知の手段は十分
ではない。

欧州特許願（ＥＰ−Ａ）第２　、３．３　ｊ　Ｆ号明細
書には、凹面鏡の焦点に配設されたセンサに加えて、該
焦点から外れた位置に別のセンサを設け、それにより近
距離領域だけをａつのセンサ上に結像するようにしたパ
イロ検出器が提案されている。

近距離感度を改善し，、凹面鏡のカバーを介しての赤外
線光による損傷の可能性を低減するためには、２つのセ
ンサを相互にある程度離間して設けねばならない。しか
しながら構造上の理由からａつのセンサはできるだけ近
接して設けたりまたは同じチップ上番こ設けることが要
求されている。できる限り小型の赤外線フィルタを実現
するためには、これらλつのセンサは少なくとも同じハ
ウジング内に収容する必要がある。

従って、上の提案は公知の検出器の近距離感度の改善に
関しては本質的な解決策とはならない。

他方また、λつのセンサに異った光像が結像されるため
に、誤り警報の抑圧は悪くなる。

発明の目的 よって本発明の課題は、従来の赤外線侵入検出装置の上
述したような欠点を除去し、良好な誤り警報発生抑圧を
維持しつつ簡単な手段で近距離における改善された感度
を有するパイロ検出器を備えた赤外線侵入検出装置を提
供することにある。

発明の要約 上の目的は、本発明によれば、インピータンス変換回路
に、回路素子を設け、該回路素子によって、λつのセン
サ素子に同時に入射する赤外線光からインピーダンス変
換器の出力端に信号レベルが迅速に変動する信号が発生
するように７つのセンサ素子の周波数挙動を制御するこ
とにより解決される。

本発明の特に好ましい実施態様によれば、上記回路素子
は、インピーダンス変換器の出力に、信号レベルがＱＪ
　Ｈｚよりも大きい、好ましくは０、？　、！ｔ　Ｈｚ
よりも大きくそして特に好ましくは／Ｈ２よりも大きい
周波数を有する信号を赤外線光が発生するように選択さ
れる。

本発明による検出器の７つの実施態様によれば、インピ
ーダンス変換回路において２つのセンサ素子の内の１つ
に並列または直列に誘導性または容量性素子が設けられ
、この場合、容量性素子の容量はセンサ素子の容量と同
じ程度の大きさに選ばれる。

実施例 以下、本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して
従来技術と比較しながら詳細に説明する。

第１図は、従来技術によるパイロ電気受光器を備えた赤
外線侵入検出器のための回路を示す。

電界効果トランジスタ即ちＦＥＴのソース電極との間に
接続されている抵抗器から、警報信号発生用の信号を取
り出すことができる。

第２図には、従来技術による赤外線侵入検出器の出力信
号が、該検出器から３ｍの距離で運動している物体の速
度の関数として示されている。曲線（ａ）は、検出器そ
のものの信号を示し、曲線（ｂ）は第１図に示した回路
装置を備えた検出器の信号を示す。図から明らかなよう
に、後者の場合には、差動センサもしくは感知器の感度
は速度が増大すると大きく減少することが判る。

第３図には、撹乱スペクトルが示されている。

周波数の関数として振幅が示されている。この振幅は、
低い周波数（Ｏ，コ５Ｈ２）で鮮明な最大値をとる。

これから明らかなように、高周波数領域では検出器は不
平衡になるので、良好な識別は低周波数でのみ要求され
る。このことは、第ｕａ図ないし第（７６図に示した回
路装置のいずれによっても達成することができる。

第ｐａ図は、差動センサの周波数挙動に影響を与えるコ
ンデンサがセンサ要素と直列に設けられている回路装置
を示す。このセンサ要素は、直列に反対の極性で、即ち
逆極性で接続された２つのセンサ素子ｌおよびユからな
る差動センサであって、インピーダンス変換回路Ｉが後
置接続されている。このインピーダンス変換回路工は差
動センサ／２．２に並列に、直列接続のλつの抵抗器Ｓ
および乙を有しており、その接続点Ｖにはコつのセンサ
素子／およびコの接続点３が接続されており、そして終
端点ｉｉには差動センサ／、２の１つの極が接続されて
おり、他方の終端点ｇには、センサ素子ｌの容量と同じ
程度の大きさの容量を有するコンデンサ７を介して差動
センサ／１．２の他方の極が接続されると共に、インピ
ーダンス変換器としての働きをなす電界効果トランジス
タタのゲート電極Ｇが接続されている。インピーダンス
変換回路工の出力信号ΔＢは、ソース電極Ｓと抵抗器５
の端／ｌとの間に接続されている抵抗器／２を介して取
り出される。

第７９図に示されている回路装置は、次の点でのみ第Ｕ
ａ図に示した回路装置と異なる。即ち、センサ素子／の
容量と同じ程度の大きさの容量を有するコンデンサ７が
、該センサ素子／と直列ではなく、即ちセンサ素子／と
電界効果トランジスタ９のゲート電極Ｇとの間ではなく
、抵抗器接続Ｓ、乙の端ｇと２つのセンサ素子／および
λの接続点３との間でセンサ素子／に対して並列に接続
されている点である。

第ＺＣ図には本発明の第３の実施態様による回路装置が
示されており、この回路装置においてはセンサ素子の容
量と同じ程度の大きさの容量を有するコンデンサ１０が
センサ累子ユに並列に接続されている。即ち、２つのセ
ンサ素子／およびコの接続点３と、ａつの抵抗器Ｓおよ
び乙の直列接続の他方の端／／との間に接続されている
。

本発明の上に述べた実施例の代りに、コンデンサ７およ
び１０をそれぞれ誘導性素子で置換した回路を用いても
同等の効果を得ることができよう。

第＆ｄ図には誘導性素子を用いた回路例が示されている
。この回路は第１１ｂ図に示した回路に正確に対応する
ものであって、センサ素子／に直列に、即ち該センサ素
子／と電界効果トランジスタワのゲート電極Ｇとの間に
、誘導性素子／りが接続されており、該誘導性素子１７
のインピーダンスはセンサ要素／およびコのインピーダ
ンスと同じ大きさを有している。

本発明による赤外線侵入検出器のインピーダンス変換器
■の回路の別の実施例として、ユつの反対の極性で接続
されるセンサ素子／および−を直列ではなく並列に接続
することができる。

この回路構成は第Ｚ８図に示されている。λつの反対極
性で接続されたセンサ素子／およびλは互いに並列に且
つ抵抗器／すに対し並列に設けられ、そして１つのセン
サ素子コと、抵抗器／Ｆの一端および他方のセンサ素子
／の接続点／乙との間に、コンデンサ／３（または誘導
性素子）が接続され、該コンデンサ／３の容量はセンサ
素子−の容量と同じ程度の大きさである。

ａつのセンサ素子／およびコの接続点３と抵抗器／ｑの
他方の端／Ｓとは、インピーダンス変換器としての働き
をなす電界効果トランジスタ９のゲート電極Ｇに接続さ
れている。インピーダンス変換回路■の出力信号△Ｓは
、ソース電極Ｓと抵抗器／グの端／乙との間に接続され
た抵抗器７．２を介して取出される。

第５ａ図には、赤外線検出器の第ｔＩｃ図に示したイン
ピーダンス変換回路工の出力端に現れる差信号６日が、
コンデンサ／θのいろいろな容量値について示されてい
る。縦軸には信号レベルがｍＶで対数尺で示されており
、他方、横軸には同様に対数尺で周波数がＨ２で目盛ら
れている。信号の強さは、赤外線放射源（放射源７ｒ＝
ｑｏｏＫに設定した黒色放射体）から５０ｃｍ離れた検
出器で測定したものである。

検出器としては差動センサ素子／およびコとしてｇｐＦ
の容量を有するＬｉＴａ０ａ結晶を用いた。

抵抗器Ｓおよび乙の抵抗はそれぞれ３ｏＧΩとした。曲
線（ａ）は追加のコンデンサ／θを用いずに採取したも
のであり、他方曲線（ｂ）はＡｐＦの容量を有するコン
デンサ１０を用いて記録したものである。才た曲線（Ｃ
）は同じ検出器で、比較の目的で１０ｐＦの容量を有す
るコンデンサ１０を用いて記録したものである。図から
明らかなように、検出器は比較的低い周波数領域でのみ
差異を有する。この事は、比Ｓ／△Ｓ（単位の無い数）
を周波数の関数として描いたグラフ（第ｑｂ図）から特
に明らかである。ここでＳは、第ＵＣ図のセンサ素子を
覆った場合にインピータンス変換回路■の出力端に得ら
れる信号である。

抵抗器Ｓおよび乙の代りにオーム抵抗が等しく、容量が
異なるスイッチ素子、例えばダイオードを挿入して、該
タイオードのｐｎ接合の固有の容量を利用することもで
きよう。

本発明による回路装置によれば、誤り警報の抑圧に悪影
響を及ぼすことなく、近距離領域での感度を大きく増大
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のパイロ検出器の回路図、第二図は第１
図の検出器から３ｍの距離にある物体に対する該検出器
の出力信号を示すグラフ、第３図は撹乱スペク１−ルを
示すグラフ、第９８図ないし第ＬＩｅ図は本発明による
赤外線侵入検出器の回路構成のいろいろな実施例を示す
回路図、そして第５ａ図および第５ｂ図は容量素子のい
ろいろな容量値に対し周波数の関数としての赤外線検出
器の差動出力信号を示すグラフである。 ／、２・・センサー素子、ｌ、Ａ、／２．／’ｌ・・抵
抗器、７，１０．／Ｊ・・コンデンサ、デ・・電界効果
トランジスタ、Ｇ・・ゲート電極、■・・インピーダン
ス変換回路、Ｓ・・ソース電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／）　周囲とは異った温度を有し検出領域内に侵入した
   物体を検出するためのパイロ電気受光器と、該物体から
   放出される赤外線光を集束するための光学系さ、直列ま
   たは並列に反対の極性で接続された一つのセンサ素子（
   ／、、２）からなる差動センサと、増幅素子として電界
   効果トランジスタ（９）を有するインピーダンス変換回
   路（Ｉ）および警報信号発生のための評価回路とを備え
   た赤外線侵入検出装置において、前記インピータンス変
   換回路（１）が、回路素子（７，／θ）を備え、該回路
   素子（７，／のは、前記λつのセンサ素子（／、、２）
   に同時に入射する赤外線光から、インピーダンス変換器
   （？）の出力端に信号レベルが迅速に変動する信号を発
   生せしめるように７つのセンサ素子（／または２）の周
   波数挙動を制御することを特徴とする赤外線侵入検出装
   置。 ２）　回路素子（７，ｌのが、２つのセンサ素子（／。 、２）に同時に入射する赤外線光から、インピーダンス
   変換器（９）の出力端に０．３Ｈ２より大きい、好まし
   くはθ、７．５Ｈ２よりも大きい、そして特に好ましく
   は／　Ｈ２よりも大きい信号レベルの周波数を有する信
   号を発生せしめるように、前記センサ素子（／、２）の
   内の７つのセンサ素子の周波数挙動を制御するように適
   合されている特許請求の範囲第１項記載の赤外線侵入検
   出装置。 ３）２つの逆極性で接続されるセンサ素子（／。 コ）を直列に接続し、そしてインピーダンス変換回路（
   １）内で前記ａつのセンサ素子（／、Ｘ）の内の７つの
   センサ素子に並列または直列に誘導性素子を配設した特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の赤外線侵入検出
   装置。 リ　λつの逆極性で接続されるセンサ素子（／。 ２）を直列に接続し、そしてインピーダンス変換回路（
   １）内で前記２つのセンサ素子（／、、２）の内の１つ
   のセンサ素子に対し並列または直列に、前記センサ素子
   （／、、２）の容量と同じ程度の大きさの容量を有する
   容量性素子（７，／のを配設した％杵請求の範囲第１項
   または第２項記載の赤外線侵入検出装置。 Ｓ）、２つの逆極性で接続されるセンサ素子（／。 −〕を直列に接続し、そしてインピーダンス変換回路（
   １）がユつの直列に接続された抵抗器（Ｊ、／、）を備
   え、該ユつの抵抗器の接続点（ｌｌ）をλつのセンサ素
   子（／１−２）の接続点（３）と接続し、該直列接続抵
   抗の一端（／／）を前記差動センサ（／、、２）の７つ
   の極と接続し、前記直列接続抵抗の他端（ｇ）を、前記
   センサ素子（／。 λ）の容量と同じ程度の大きさの容量を有するコンデン
   サ（７，／のを介して前記差動センサ（／、、２）の他
   方の極と接続すると共に、インピーダンス変換器として
   の働きをなす電界効果トランジスタ（り）のゲート電極
   （Ｇ）と接続し、前記インピーダンス変換回路（Ｉｌの
   出力信号を、ソース電極（Ｓ）と前記抵抗（＆）の一端
   （／／）との間に接続されている抵抗器（／、２）を介
   して取出す特許請求の範囲第１項または第一項記載の赤
   外線侵入検出装置。 ４）　　、１つの逆極性で接続されるセンサ素子（／。 ス）を直列に接続し、インピーダンス変換回路（１）が
   、直列に接続されたλつの抵抗器（左。 乙）を有し、該抵抗器の接続点（グ）を前記一つのセン
   サ素子（／、２）の接続点（３）に接続し、前記直列接
   続抵抗の一端（／／）を差動センサ（／、２）の７つの
   極と接続し、他端（ｇ）を該差動センサ（／、−２）の
   他方の極と接続すると共にインピーダンス変換器として
   の働きをなす電界効果トランジスタＣ９）のゲート電極
   （Ｇ）と接続し且つ前記センサ素子（１）の容量と同じ
   程度の大きさの容量を有するコンデンサ（７）を介して
   前記ａつのセンサ素子（／、Ｘ）の接続点と接続し、前
   記インピーダンス回路（Ｉ）の出力信号を、ソース電極
   （Ｓ）と前記抵抗器（ｊ）の一端（／／）との間に接続
   されている抵抗器（／、２）を介して取り出す特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の赤外線侵入検出装置。 ７）、２つの逆極性で接続されるセンサ素子（／。 −）を直列に接続し、インピーダンス変換回路（１）は
   λつの直列に接続された抵抗器（Ｊ−、Ａ）を有し、該
   抵抗器（５，Ａ）の接続点（＆）を前記λつのセンサ素
   子（／、、りの接続点（３）と接続し、前記直列接続の
   抵抗器の一端（ｇ）を差動センサ（／、、２）の１つの
   極に接続すると共にインピーダンス変換器としての働き
   をなす電界効果トランジスタ（９）のゲート電極（Ｇ）
   に接続し、他方の端（／／）を前記差動センサ（／、２
   ）の他方の極と接続し且つ前記センサ素子（−）の容量
   と同じ程度の大きさの容量を有するコンデンサ（／のを
   介して前記λつのセンサ素子（／、、２）の接続点（３
   ）に接続し、前記インピーダンス変換回路（Ｉ）の出力
   信号は、前記電界効果トランジスタ（９）のソース電極
   （Ｓ）と前記抵抗器（夕）の端（／／）との間に接続さ
   れた抵抗器（／２）を介して取り出す特許請求の範囲第
   １項または第一項記載の赤外線侵入検出装置。 ｇ）　　２つの逆極性で接続されるセンサ素子（／。 ユ）を並列に接続し、そしてインピーダンス変換回路（
   １）において前記２つのセンサ素子の内の７つのセンサ
   素子に対して直列に誘導性素子（／７）を設けた特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の赤外線侵入検出装置
   。 ｑ）　　２つの逆極性で接続されるセンサ素子（／。 ２）を並列に接続し、そしてインピーダンス変換回路（
   １）において前記ａつのセンサ素子の７つに直列に、該
   センサ素子（／、、２）の容量と同じ程度の大きさの容
   量を有する容量性素子（／３）を配設した特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の赤外線侵入検出装置。 ／の　２つの逆極性で接続されるセンサ素子（／。 、２）を並列に接続し、インピーダンス変換回路（１）
   が抵抗器（ｌｐ）を有し、該抵抗器の一端（／ｓ）を前
   記Ωつのセンサ素子（’＋’）の接続点（３）と接続す
   ると共にインピーダンス変換器としての働きをなす電界
   効果トランジスタ（９）のゲート電極（０）と接続し、
   前記抵抗器（／り）の他端（／Ａ）を、前記センサ素子
   （λ）の容量と同じ程度の大きさの容量を有するコンデ
   ンサ（／３）を介して前記２つのセンサ素子（／。 ２）の接続点（３）とは反対側の前記センサ素子（２）
   の極に接続すると共に、前記接続点（３）とは反対側の
   前記センサ素子（１）の極に直接接続し、前記インピー
   ダンス回路（１）の出力信号を、前記電界効果トランジ
   スタ（ｑ）のソース電極（Ｓ）と前記抵抗器（／り）の
   前記一方の端（／６）との間に接続されている抵抗器（
   ／２）を介して取り出す特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の赤外線侵入検出装置。