(57)【要約】【課題】同一基板上に実装された、左右方向と前後方向を検出する２つのデュアル型焦電型赤外線検出器に於いて、実装スペースの拡大、及び光学系の拡大による全体のサイズの大型化と、部品点数の増加、組み立て時間の増加によるコスト面の増加が課題となっていた。【解決手段】従来個別にパッケージされている赤外線検出素子を同一パッケージ内に格納し、遮蔽板と光学系により、２つの焦電型赤外線検出素子がそれぞれ個別でパッケージされた焦電型赤外線検出器と同等の検出領域を実現し、且つ小型化とコストの削減を可能とした事を特徴とする。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
人体が放射する赤外線を、光学系を介して受光し、その変化により信号出力を発する焦電型赤外線検出器に於いて、正と負の受光電極を持つ２つのデュアル型の焦電型赤外線検出素子の１つを床に対し垂直に配置し、もう１つを床に対し平行に配置したものに、光学素子を有する光学系を組み合わせることで、１パッケージ内で独立した前後方向と左右方向の検出を特徴とする赤外線検出器。
【請求項２】
請求項１のデュアル型＋デュアル型の組み合わせの内、床面に対して平行に配置するデュアル型の焦電型赤外線検出素子の代わりにクワッド型を設置し、１パッケージ内で前後方向と、細分化した左右方向の検出を特徴とする赤外線検出器。
【請求項３】
請求項１、２の１パッケージ内に収めた２つの焦電型赤外線検出素子の間に遮蔽板を設置し、各焦電型赤外線検出素子に専用に設置された赤外線透過材以外から、入射される赤外線を遮断することを特徴とする赤外線検出器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、赤外線を放射する人体等の検出に用いられる焦電型赤外線検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体を検出する手段として、人体から放射される赤外線を検出し、その赤外線エネルギーの変化を電気信号の変化として出力する焦電型赤外線検出器が用いられる。人体を検出する焦電型赤外線検出器の構成としては、赤外線受光電極を有する１種類の焦電型赤外線検出素子と、生じた電荷を電圧に変換するＦＥＴ及び抵抗を、赤外線透過材を具備した金属ＣＡＮケースとステムにハーメチックシールされている。
この焦電型赤外線検出素子は一般的に受光電極を２つ直列に接続したデュアル型が用いられる。しかし、デュアル型の焦電型赤外線検出素子の受光電極が床面に対し平行に配置した場合、人体が焦電型赤外線検出器に対し接近等の、前後に移動の検出では、直列に接続された受光電極の両方が同時に赤外線を検出する。この場合、異なる極性になっている受光電極同士が出力を相殺し、信号出力が小さくなり、人体検出能力が劣ってしまう。また、デュアル型の焦電型赤外線検出素子の受光電極が床面に対し垂直になる様に配置した場合、前後方向は十分な信号出力を得られる。しかし、焦電型赤外線検出器の前を横切る等の左右方向の動きの検出では、受光電極が同時に赤外線を検出してしまい、人体検出能力が劣ってしまう。これらを対策する為、デュアル型の焦電型赤外線検出器を２つ使用している。上記の片方のデュアル型焦電型赤外線検出器の電極は、床面に対し平行に配置しており、人体の左右方向の移動では２つの受光電極が、片側ずつ赤外線を検出する。また、もう片方のデュアル型焦電型赤外線検出器は、電極が床面に対し垂直方向に配列されており、人体が前後方向に移動した場合の検出を行っている。この２つのデュアル型焦電型赤外線検出器を同一配線基板上又は、追加の配線基板上に配置し、光学系を組み合わせることで、前後方向と左右方向の両方の移動検出の性能を得ている。
【特許文献１】実願２００７−３５４３
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の従来方式では、受光電極の配置が９０°異なる２つのデュアル型の焦電型赤外線検出器が、前後方向の検出用と左右方向の検出用として別々にパッケージングされる。このため、同一配線基板上にＴＯ−５型の２つの焦電型赤外線検出器が実装される事になり、実装スペースの拡大、つまりは配線基板の拡大と、それに伴い光学系のサイズが大きくなってしまう。また、焦電型赤外線検出器を２つ用いる為、部品点数の増加、組み立ての時間の増加が伴い、コスト面の増加が課題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本考案は、小型化かつ、ローコスト化を行う為に、従来個別にパッケージされ同一基板上に実装されている、前後方向検出用のデュアル型の焦電型赤外線検出器と、左右方向検出用のデュアル型の焦電型赤外線検出器を、同一パッケージ内に配置していることを特徴としている。
また、同一パッケージ内に配置された、２つのデュアル型の焦電型赤外線検出素子に、個別に赤外線を受光させるため、１つの金属ＣＡＮ天面に個別の２つの窓を設け、それぞれの窓に赤外線透過材を具備している。これにより、個別の左右方向検出性能と前後方向検出性能を維持したまま、小型化できることを特徴としている。
【考案の効果】
【０００５】
本考案は、従来は個別にパッケージされ、別々に実装されていた左右方向検出用のデュアル型焦電型赤外線検出素子と、前後方向検出用のデュアル型焦電型赤外線検出素子を、同一パッケージ内に配置しかつ、各焦電型赤外線検出素子に対応した、２つの赤外線透過材を金属ＣＡＮに具備することで、２つのデュアルの性能つまりは、前後と左右の移動検出性能を維持したまま、小型化の焦電型赤外線検出器の提供が可能となる。また、２つの焦電型赤外線検出器を１つのパッケージに格納する事により、実装スペースの縮小化、それに伴い、配線基板を小型化、光学系を小型化することが可能であり、部材の削減、組み立て作業工数等のコストに於いても、削減することが出来る。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００６】
本考案はＴＯ−５型のパッケージを２個使用したものから、１２．５ｍｍ角のフラットパッケージに２つの焦電型赤外線検出素子を格納し遮蔽板を設置する事で、前後と左右の検出能力を得る事が出来た。また、同一パッケージに格納する事で、実装面積の縮小化、それに伴い、配線基板、光学系を小型化する事が出来た。
【実施例１】
【０００７】
図１ に本考案の焦電型赤外線検出器の分解斜視図を示す。以下この図１を基に、本考案の実施例を具体的に述べる。
【０００８】
１２．５ｍｍ角のフラットパックパッケージの焦電型赤外線検出器の中の、ガラスエポキシ等の配線基板の裏平面側には、ペースト状半田がスクリーン印刷にて塗布され、半田塗布部分には自動チップ実装器を用いてＦＥＴ、抵抗等の部品を実装し、リフロー炉にて半田付けされ、これらの部品は機械的に固定され、電気的に接続される。また配線基板には２つのデュアル型の焦電型赤外線検出素子、回路を同一のパッケージ内に収めるため、２つの回路配線が必要となる。このような工程を得た部品実装済み配線基板は、電源供給端子、出力端子１、２、グランド端子等の各端子を備えた金属製ステムに半田付けされ、機械的に固定され、電気的に接続される。
【０００９】
また、配線基板の表面には、焦電型赤外線検出素子の受光部となる焦電セラミックが導電性接着剤にて接着固定される。焦電セラミックには真空蒸着等の技術により、セラミック表面に受光電極、背面側には焦電セラミックと配線基板を電気的に接続する為の配線電極が形成される。この場合の焦電型赤外線検出素子は、０．７５ｍｍ×３ｍｍの受光電極２つが０．５ｍｍ間隔で床面に対し垂直に配置され、それらが直列に接続されるデュアル型の受光電極配置を有している。更にそれとは別に、２ｍｍ×１ｍｍの受光電極２つが１ｍｍ間隔で床面に対し水平に配置され、それらが直列に接続されているデュアル型の受光電極配置を有している。これらの焦電赤外線検出素子は、デュアル出力のそれぞれが独立して出力する２回路入りの仕様となっている。
【００１０】
この様にして組み立てられた半完成品は、物体より発せられる赤外線を透過させるシリコン等の赤外線透過材を具備した金属製のＣＡＮと溶接される。この時、２つのデュアル型によって赤外線透過窓が分かれており、それぞれに赤外線透過材が具備されている。また、片方のデュアル型用の赤外線透過材から別の方のデュアル型焦電型赤外線検出素子線の入射によるクロストークが発生しないよう、金属ＣＡＮ内の２つのデュアル型焦電型赤外線検出素子の間に遮蔽板が設置されている。
【００１１】
この様な方法により作られた焦電型赤外線検出器は、Ａｍｐ等の回路を含んだ配線基板上に実装される。更にこの焦電型赤外線検出器を包み込むように、１つの光学レンズが、配線基板上に機械的に固定される。この光学系を介し投影する検出エリアを図２に示す。尚、光学系を介して床面に投影されるエリアのうち、焦電型赤外線検出器に対して、水平に並んでいる検出エリアが垂直に並んでいる検出エリアの下側になるよう、焦電型赤外線検出器を設置する。これにより、遠方から接近する人体や、遠ざかっていく人体は、焦電型赤外線検出器に対し、床面に水平に投影される検出エリアが検出する仕様となっている。また、左右方向に移動する人体は、焦電型赤外線検出器に対し、床面に垂直に投影される検出エリアが検出する仕様となっている。
【００１２】
上記の配線基板上に実装された、焦電型赤外線検出器に対し、人体(１５０×３０ｍｍ)相当の熱源を前後左右に移動させ、その時の出力モニタを行った。図３にその結果を示す。図３では熱源を前後方向に移動した時、床面に対し受光電極の配置を垂直にしている焦電型赤外線検出素子は十分な検出を示し、床面に対し受光電極の配置を水平にしている焦電型赤外線検出素子は微小な検出を示した。また、左右方向へ熱源を移動させた場合、上記結果とは逆となり、床面に対し受光電極配置が垂直なものは微小な検出となり、受光電極配置が水平なものは十分な検出を示し、従来のＴＯ−５型パッケージ２個使った物と同等の検出性能を示した。
【００１３】
以上の結果より、左右と前後方向移動検出の個別の赤外線検出器の検出性能が同一パッケージで可能となり、従来のＴＯ−５型パッケージのデュアル型焦電型赤外線検出器を２つ用いる場合よりも、部品点数及び、組み立てる作業時間を抑え、小型化されたものが出来た。
【実施例２】
【００１４】
上記、実施例１の焦電型赤外線検出器の床面に対して平行に配置されている、デュアル型の焦電型赤外線検出素子の代わりに、クワッド型の焦電型赤外線検出素子を配置した。図４に、本考案のデュアル型とクワッド型の焦電型赤外線検出素子を同一パッケージ内に収めた際の分解斜視図を示す。また、図５に単眼の光学系を介して投影される検出エリア図を示す。本実施例で使用したクワッド型の焦電型赤外線検出素子は、デュアル型の受光電極配置を０．４ｍｍ間隔で２組有している。この場合、クワッドとして配置しているデュアル型の焦電型赤外線検出素子は、１．３ｍｍ×１ｍｍの受光電極２つが０．８ｍｍ間隔で配置され、それらが直列に接続されている。このクワッド型とは別に、０．７５ｍｍ×３ｍｍの受光電極２つが０．５ｍｍ間隔で配置され、それらが直列に接続されているデュアル型の受光電極配置を有している。焦電型赤外線検出素子をデュアル型からクワッド型にする事により、左右方向のエリアの細分化が可能となり、検出性能に於いても、デュアル型と同等以上の検出性能を確認した。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に於ける２つのデュアル型の焦電型赤外線検出素子を同一パッケージに格納した焦電型赤外線検出器の外観、内部構造を示した図である。
【図２】実施例１に於ける検出領域を示した図である。
【図３】実施例１に於ける赤外線検出性能を示した図である。
【図４】実施例２に於けるデュアル型とクワッド型の焦電型赤外線検出素子を同一パッケージに格納した焦電型赤外線検出器の外観、内部構造を示した図である。
【図５】実施例２に於ける検出領域を示した図である。
【符号の説明】
【００１６】
１      焦電型赤外線検出素子Ａ（デュアル型）
２      焦電型赤外線検出素子Ｂ（デュアル型）
３      焦電型赤外線検出素子Ｃ（クワッド型）
４      素子Ａ側の受光電極
５      素子Ｂ側の受光電極
６      素子Ｃ側の受光電極
７      ヘッダー
８      配線基板
９      金属ＣＡＮケース
１０      赤外線透過材
１１−１  素子Ａ側の赤外線透過窓
１１−２  素子Ｂ側の赤外線透過窓
１１−３  素子Ｃ側の赤外線透過窓
１２      光学レンズ
１３      ＦＥＴ
１４      抵抗
１５      焦電型赤外線検出器の設置位置
１６      素子Ａ側における赤外線検出領域
１７      素子Ｂ側における赤外線検出領域
１８      素子Ｃ側における赤外線検出領域
１９      素子Ａ側における赤外線検出時の出力波形
２０      素子Ｂ側における赤外線検出時の出力波形
２１      遮蔽板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年7月31日(2007.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項１または２に記載の１パッケ−ジ内に収めた２つの焦電型赤外線検出素子の間に遮蔽板を設置し、各焦電型赤外線検出素子に専用に設置された赤外線透過材以外から、入射される赤外線を遮断することを特徴とする赤外線検出器。