JP2002081990A

JP2002081990A - 焦電型赤外線センサ

Info

Publication number: JP2002081990A
Application number: JP2000272610A
Authority: JP
Inventors: Makoto Taniguchi; 良谷口; Motoo Igari; 素生井狩; Makoto Nishimura; 真西村; Nobuyuki Miyagawa; 展幸宮川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-03-22
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: JP4876304B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ノイズ耐性があり、太陽光の入射や温度の変
化により誤検出を起さない焦電型赤外線センサを提供す
る。【解決手段】焦電素子チップ１の表裏に夫々、極性の
異なる１対の電極２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ（２ｃ・２ｄ
は夫々２ａ及び２ｂの裏側に形成）を構成すると共に、
その焦電素子チップ１の裏面に形成された２つの電極２
ｃ・２ｄを互いに接続して、４つの電極２ａ〜２ｄで１
つの検知部３を形成し、その検知部３をアレイ状又はマ
トリクス状に複数形成し、同一の行の電極を接続する配
線パターン５ａ〜５ｃを設けると共に、同一の列の電極
を接続する配線パターン７ａ〜７ｃを裏面に設け、配線
パターン５ａ〜５ｃ、７ａ〜７ｃの一端に、夫々ＩＣ等
と接続するための接続電極４ａ〜４ｃ、６ａ〜６ｃを設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体から輻射され
る赤外線を、複数個の検知部で検知する焦電型赤外線セ
ンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、防犯用の侵入検知器の他、照明
等の負荷の制御に用いられるセンサとして、赤外線の変
化量により人体を検出する焦電型赤外線センサが知られ
ている。図８は、そのようなセンサの一例であり、松下
電工株式会社製の超小型ＰＩＲ人体検知センサ、ＮａＰ
ｉＯｎ（登録商標）を示す分解斜視図である。このセン
サは、略円盤状のベース部１１ａの平板側表面に、３つ
の嵌合孔（図示せず）を穿設した後、当該嵌合孔に、３
本の接続ピン１１ｂのうち何れか２本を、接続ピン１１
ｂの頭部１１ｂａが、ベース部１１ａの上部表面から突
出するようにする一方、残りの接続ピン１１ｂの上端部
と、ベース部１１ａの上部表面とが略一致するように挿
嵌させてなる底蓋１１を備えている。

【０００３】底蓋１１の上部表面には、低熱伝導度の樹
脂で、略直方体状に一体成型されたＭＩＤブロック（３
次元成形回路基板）１３が、その下端部の一辺に突設し
ている脚部１３ｃに、略垂直となるように穿設された嵌
合溝１３ｂと、接続ピン１１ｂの頭部１１ｂａとが嵌合
するように載置されている。ＭＩＤブロック１３の上部
には凹部が形成され、その凹部に形成されている両突辺
に、８つの電極２ａ〜２ｈによって（電極２ｃ、２ｄ、
２ｇ、２ｈは図示せず）４つのエレメントが形成された
焦電素子チップ１が載架される一方、ＭＩＤブロック１
３の側面の一方には、ＩＣチップ１０が取付けられ、焦
電素子チップ１と電気的に接続されている（接続構造及
び電極への配線パターンは省略）。

【０００４】そして、ＭＩＤブロック１３を内装するよ
うに、上面に赤外線フィルタ１４ａを設けた、略筒状の
パッケージカバー１４を底蓋１１に被装して、パッケー
ジを構成し、そのパッケージをさらに、球状表面１９ａ
に複数のレンズを構成したマルチレンズ１９を被装する
ことによって、センサが構成されている。また、マルチ
レンズ１９は２６分割されており、図９に示すような１
０４個の検知単位（２６個の検知単位×４エレメント）
で構成される検知エリアで、人を検出するようになって
いるが、夫々のエレメントで検知できる２６個の検知単
位は、レンズにより分割されたものであるので、独立し
た出力ではない。

【０００５】従って、図９に示す、検知エリア内で人体
の動きがあったことは検出できても、その動きが検知エ
リア内のどの場所であったものであるかを特定すること
はできない。このため、人体の動作の場所を特定しなけ
ればならない用途等については、単一の検知エリアを持
つ赤外線センサを多量に設置するか、サーモグラフィ、
パイロビジコン等の装置を用いる必要があり、高価で保
守管理に手間がかかるという問題があった。そこで、か
かる問題点を解決するためには、特開昭61-66128号公報
に記載された二次元焦電型イメージセンサを用いること
が考えられる。

【０００６】このイメージセンサは、図１０に示すよう
に、平板状の焦電素子チップ１の縦横に複数の略矩形状
の孔８ａを穿設して、夫々の穿設孔８ａの長辺間にスペ
ースを設け、そのスペースの表裏に電極を形成したもの
である。そして、焦電素子チップ１の表面の、穿設孔８
ａの長辺側となる何れか一辺に、ＩＣ等と接続するため
の接続電極４ａ・４ｂ・４ｃ…と、夫々の接続電極４ａ
〜４ｃから、夫々の穿設孔８ａの短辺間を通る配線パタ
ーン５ａ・５ｂ・５ｃ…を形成する一方、接続電極４ａ
〜４ｃを設けた辺と、垂直に交わる辺上で、かつ焦電素
子チップ１の裏面に位置するよう、接続電極６ａ・６ｂ
・６ｃを形成し、夫々の接続電極６ａ〜６ｃから、前記
スペースの裏に設けた電極上を通る配線パターン７ａ・
７ｂ・７ｃ…が形成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
なセンサにあっては、画像処理装置に用いられるセンサ
であるため、赤外線エネルギーの僅かな変化によって
も、各エレメントが反応するよう、各エレメントが独立
した１エレメント方式となっている。然るに、人体検出
の観点においては、太陽光の入射や温度の変化による、
赤外線エネルギーの変化も検知する共に、ノイズが印加
され易いという特性は、誤検出を招く恐れがあり、確実
に人体を検出したいという要求を満足できないという問
題点があった。

【０００８】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであり、その目的とするところは、ノイズ耐性があ
り、太陽光の入射や温度の変化により誤検出を起さない
焦電型赤外線センサを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

【００１０】請求項１記載の発明にあっては、焦電素子
チップの表裏に夫々、極性の異なる１対の電極を構成す
ると共に、その焦電素子チップの裏面に形成された２つ
の電極を互いに接続して、４つの電極で１つの検知部を
形成し、その検知部をアレイ状又はマトリクス状に複数
形成したことを特徴とするものである。

【００１１】請求項２記載の発明にあっては、焦電素子
チップの表裏に夫々、極性の異なる１対の電極を構成す
ると共に、同一の極性を持つ電極を夫々接続して、４つ
の電極で１つの検知部を形成し、その検知部をアレイ状
又はマトリクス状に複数形成したことを特徴とするもの
である。

【００１２】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
又は請求項２記載の焦電型赤外線センサに対し、隣り合
う前記検知部の方向性を、互いに異なるようにしたこと
を特徴とするものである。

【００１３】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
乃至請求項３何れか記載の焦電型赤外線センサに対し、
同一の行に形成された前記検知部同志を導通させる配線
パターン及び、同一の列に形成された前記検知部同志を
導通させる配線パターンを設けたことを特徴とするもの
である。

【００１４】請求項５記載の発明にあっては、請求項１
乃至請求項４何れか記載の焦電型赤外線センサに対し、
前記検知部の周辺に、くり抜き孔が穿設されていること
を特徴とするものである。

【００１５】請求項６記載の発明にあっては、請求項４
記載の焦電型赤外線センサに対し、夫々の配線パターン
毎にスイッチを設けることを特徴とするものである。

【００１６】請求項７記載の発明にあっては、請求項５
記載の焦電型赤外線センサに対し、前記くり抜き孔の側
面に、前記電極と接続される配線パターンを設けること
を特徴とするものである。

【００１７】請求項８記載の発明にあっては、請求項６
記載の焦電型赤外線センサに対し、前記スイッチは、ト
ランジスタよりなることを特徴とするものである。

【００１８】請求項９記載の発明にあっては、請求項７
記載の焦電型赤外線センサに対し、前記スイッチを所定
のタイミングでＯＮ／ＯＦＦさせることにより、前記検
知部の出力を順番に取り出すことを特徴とするものであ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】[第１の実施の形態]以下、本発明
の一実施の形態に係る焦電型赤外線センサについて、図
１〜図５に基づいて詳細に説明する。ここで、当該赤外
線センサの説明に用いる図１は、本実施形態の焦電素子
チップ１の一部を示す斜視図であり、図２（ａ）は、そ
の焦電素子チップ１の表面の電極パターンを示す図、
（ｂ）は裏面の電極パターンを示す透視図である。

【００２０】図１及び図２に示すように、略正方形平板
状の焦電素子チップ１は、例えば、ＰｂＴｉＯ₃、ＰＺ
Ｔ等のセラミックや、ＬｉＴａＯ₃等の単結晶、ＰＶＦ
２等の高分子からなり、その表裏面には、略直角三角形
状の複数の電極２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄが、メッキ、ス
パッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング、導電
性ペーストの塗布等の手法を用いて形成されている。焦
電素子チップ１の表面に形成された電極２ａと、裏面に
形成された電極２ｃとは、表裏１組で１つのエレメント
を構成すると共に、焦電素子チップ１の表面に形成され
た電極２ｂと、裏面に形成された電極２ｄとで、表裏１
組の１つのエレメントを構成している。また、電極２ａ
〜電極２ｄで構成される略正方形状の検知部３ａａ〜３
ｃｂは、一例として、８行８列のマトリクス状に形成さ
れている。

【００２１】焦電素子チップ１の表面の一辺には、所定
の間隔をおいて、ＩＣ等と接続するための複数の略矩形
状の接続電極４ａ・４ｂ・４ｃ…が形成されると共に、
接続電極４ａからは、夫々検知部３ａａ、３ａｂ、３ａ
ｃ…の電極２ａと接続される配線パターン５ａが導出さ
れており、同様にして、接続電極４ｂからは、夫々検知
部３ｂａ〜３ｂｃ…の電極２ａと接続される配線パター
ン５ｂが、接続電極４ｃからは、夫々検知部３ｃａ・３
ｃｂ…の電極２ａと接続される配線パターン５ｃが導出
されている。すなわち、マトリクス状に形成された複数
の電極２ａのうち、同一の行に形成された電極同志は、
同一の配線パターンで導通され、その配線パターンの終
端には、ＩＣ等と接続することを目的とした接続電極４
ａ〜４ｃが形成されている。

【００２２】一方、接続電極４ａ〜４ｃが形成される辺
と直交する辺の裏面には、複数の略矩形状の接続電極６
ａ・６ｂ・６ｃ…が形成され、検知部３ａａ〜３ｃｂの
裏側にある全ての電極２ｄの近傍を通るように、複数の
配線パターン７ａ〜７ｃ…が導出されている。尚、接続
電極４ａ〜４ｃ、６ａ〜６ｃ及び、配線パターン５ａ〜
５ｃ、７ａ〜７ｃは、上記で説明したメッキ等の手法を
用いて形成されている。また、夫々の電極２ａ〜２ｄの
短辺側近傍及び長辺側近傍には、夫々他の電極２ａ〜２
ｄとの、熱的アイソレーションを取るための、くり抜き
孔８ａ・８ｂが、サンドブラスト加工やドライエッチン
グ法、ウェットエッチング法等を用いて穿設されてい
る。

【００２３】電極２ｂの右方に穿設されたくり抜き孔８
ａの、電極２ｂ側の側面には、夫々メッキ等で金属膜が
形成され、その金属膜は焦電素子チップ１の裏面に形成
された配線パターン７ａ〜７ｃと接続されると一方、焦
電素子チップ１の表面に形成された配線パターン９ａを
介して電極２ｂと接続されている。すなわち、マトリク
ス状に形成された複数の電極２ｂのうち、同一の列に形
成された電極同志は、同一の配線パターンで導通され、
その配線パターンの終端には、ＩＣ等と接続することを
目的とした接続電極６ａ〜６ｃが形成されている。

【００２４】また、電極２ｃと電極２ｄとは、配線パタ
ーン９ｂを介して接続されており、接続電極４ａ〜４ｃ
と、接続電極６ａ〜６ｃの極性を逆とすること、例え
ば、接続電極４ａ〜４ｃを正極性、接続電極６ａ〜６ｃ
を負極性とすることによって、電極２ａが正極性を持つ
一方、電極２ｂが負極性を持ち、各エレメントが直列に
接続された、デュアル直列接続型の焦電型赤外線センサ
を構成することができる。

【００２５】次に、焦電素子チップ１を駆動させるＩＣ
チップ１０の構成とその動作について、図３及び図４に
基づいて詳細に説明する。ここで、ＩＣチップ１０の説
明に用いる図３は、焦電素子チップ１上に形成された接
続電極４・６とＩＣチップ１０との接続を示したブロッ
ク図であり、図４は、ＩＣチップ１０からの出力を示す
タイミングチャートである。尚、上述したように、１つ
の検知部は、略直角三角形状のデュアル素子として形成
されているが、本図においては簡便のため１つの正方形
として表現している。

【００２６】ＩＣチップ１０は、図３に示すように、Ｆ
ＥＴ等からなるＩ／Ｖ変換部（電流−電圧変換部）１０
ａと、定電圧源１０ｂとを備えると共に、Ｉ／Ｖ変換部
１０ａと接続される８個のスイッチＳｗ１〜Ｓｗ８と、
定電圧源１０ｂと接続される８個のスイッチＳｗＡ〜Ｓ
ｗＨを備えている。尚、通常、Ｉ／Ｖ変換部１０ａは、
増幅回路及びコンパレータ（図示せず）と接続され、コ
ンパレータから出力が得られるようになっている。スイ
ッチＳｗ１〜Ｓｗ８は、８つの接続電極４と夫々接続さ
れると共に、スイッチＳｗＡ〜ＳｗＨは、８つの接続電
極６と夫々接続されている。

【００２７】また、スイッチＳｗ１〜Ｓｗ８、スイッチ
ＳｗＡ〜ＳｗＨは、トランジスタ等により構成され、Ｉ
Ｃチップ１０内のメモリ（図示せず）に記憶されている
プログラムによって、夫々ＯＮ／ＯＦＦの制御がされる
ようになっており、スイッチＳｗ１〜Ｓｗ８及びスイッ
チＳｗＡ〜ＳｗＨのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせにより、
上述のＩ／Ｖ変換部１０ａに取り込む検知部３を特定す
ることができる。

【００２８】例えば、スイッチＳｗ１及びＳｗＡのみが
ＯＮとなり、それ以外のスイッチが全てＯＦＦであるよ
うな状態を考えると、１Ａの検知部３のみがＩ／Ｖ変換
部１０ａ及び定電圧源１０ｂの両方に接続されることと
なり、１Ａの検知部３の出力がＩ／Ｖ変換部１０ａによ
って、電流−電圧変換されることとなる。一方、１Ａの
検知部３以外の検知部３については、Ｉ／Ｖ変換部１
０ａ又は定電圧源１０ｂの何れか、或いは両方に通じる
スイッチＳｗがＯＦＦ状態となるため、出力がされない
ようになっている。

【００２９】同様にして、スイッチＳｗ１及びＳｗＢの
みがＯＮの場合には、１Ｂの検知部３の出力が、Ｉ／Ｖ
変換部１０ａによって電流−電圧変換され、スイッチＳ
ｗ１及びＳｗＣのみがＯＮの場合には、１Ｃの検知部３
の出力が電流−電圧変換されることになる。このよう
に、スイッチＳｗ１〜Ｓｗ８及びスイッチＳｗＡ〜Ｓｗ
Ｈを所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦさせることによ
り、６４個の検知部３の出力を順番に電流−電圧変換す
ることができる。

【００３０】図４に、各スイッチのＯＮ／ＯＦＦタイミ
ングの一例を示す。スイッチＳｗ１〜Ｓｗ８及びスイッ
チＳｗＡ〜ＳｗＨを、図４に示したようなタイミングで
ＯＮ／ＯＦＦさせることにより、検知部１Ａ→１Ｂ→１
Ｃ→１Ｄ→１Ｅ→１Ｆ→１Ｇ→１Ｈ→２Ａ→２Ｂ→…
（省略）→８Ｆ→８Ｇ→８Ｈの順序で出力を取り出すこ
とができる。一例として、スイッチング幅を２ｍｓとす
ると、全ての検知部の出力を取り出すためには、２ｍｓ
×６４個＝１２８ｍｓの時間がかかり、この動作を繰り
返すことによって、１２８ｍｓ毎の各検知部３の出力を
取り出すことができる。

【００３１】次に、焦電素子チップ１と、ＩＣチップ１
０とを収めた焦電型赤外線センサの構造について、図５
に基づいて詳細に説明する。図５は、本実施形態の焦電
型赤外線センサの構造を示す分解斜視図であり、かかる
赤外線センサは、焦電素子チップ１等を載置するため
の、ベース部１１の表面の四隅に、４つの嵌合孔（図示
せず）を穿設した後、当該嵌合孔に、回路等に半田付け
するための４本の接続ピン１１ｂを、その接続ピン１１
ｂの頭部１１ｂａが、ベース部１１ａの上部表面から突
出するように挿嵌させてなる底蓋１１を備えている。

【００３２】ベース部１１ａは、略正方形平板状のベー
ス板１１ａａと、その上部に一体に形成され、ベース板
１１ａａよりも小さな正方形平板状のベースブロック１
１ａｂとから構成されている。ベースブロック１１ａｂ
の上部表面に載置されるＭＩＤブロック１３は、例え
ば、ダイシング加工等によって、その上面に四角錐台状
のＩＣチップ取付け孔１３ａが穿設される一方、下面に
は、コンデンサ、抵抗等の複数のチップ部品１２を取付
けるための取付け部（図示せず）が設けられている。

【００３３】また、ＭＩＤブロック１３の四隅には、平
面視略円弧状の嵌合溝１３ｂが形成されており、４つの
嵌合溝１３ｂに、夫々４本の接続ピン１１ｂの頭部１１
ｂａが接するようにすることで、ベース部１１ａにＭＩ
Ｄブロック１３を固定することができる。ここで、ＭＩ
Ｄブロック１３には、配線パターンが形成されており
（図示せず）、その配線パターンとチップ部品１２の電
極とは、導電性接着剤等で接続されると共に、配線パタ
ーンとＩＣチップ１０のパッドは、ワイヤボンディング
等で接続されている。

【００３４】次に、ＭＩＤブロック１３に、ＩＣチップ
１０を取付けた後、そのＩＣチップ１０を被覆するよう
にして、焦電素子チップ１を載置して、焦電素子チップ
１の接続電極４・６と、ＩＣチップ１０のパッドとをワ
イヤボンディング等で接続する。次に、赤外線フィルタ
１４ａを設けた、略有底箱状のパッケージカバー１４の
内側に、ベースブロック１１ａｂを嵌合させることによ
り、底蓋１１に被装してパッケージを構成した後、さら
に、そのパッケージの上から、単眼レンズを被装するこ
とによって、センサを構成するようになっている。

【００３５】このように、焦電素子チップ１の表裏に夫
々、略直角三角形状の極性の異なる１対の電極を形成す
ると共に、焦電素子チップ１の裏面に形成された２つの
電極を互いに接続して、デュアル直列接続型の検知部を
なし、当該検知部をアレイ状（一次元）又はマトリクス
状（二次元）に複数形成することにより、ノイズ耐性が
あり、太陽光の入射や温度の変化により誤検出を起さな
いと共に、検知エリア内のどの場所で動作があったか特
定することができる焦電型赤外線センサを提供すること
ができるのである。

【００３６】尚、本実施形態の焦電型赤外線センサにお
いて、１対の電極として、三角形のデュアル素子の場合
を示したが、四角形のデュアル素子、或いはクワッドタ
イプ（４エレメントタイプ）と呼ばれる４検知部の素子
等を用いても良い。また、ＩＣチップ１０内に１つのＩ
／Ｖ変換部１０ａを備えた例を示したが、複数のＩ／Ｖ
変換部１０ａを備えてもよく、その場合は、ＩＣチップ
１０内に形成されるスイッチの数が減り、例えば、ＩＣ
チップ１０内に、Ｉ／Ｖ変換部１０ａを８個有している
場合などは、スイッチＳｗ１〜Ｓｗ８は不要となり、ス
イッチＳｗＡ〜ＳｗＨのスイッチングのみで、６４個の
検知部の出力を取り出すことができる。

【００３７】[第２の実施の形態]本願の発明者らは、第
１の実施形態において、ノイズ耐性があり、太陽光の入
射や温度の変化により誤検出を起さないと共に、検知エ
リア内のどの場所で動作があったか特定することができ
る焦電型赤外線センサを提供することができたが、近
年、赤外線を通しにくい断熱ガラスや、木目細かい温度
制御が行われているビル内では、太陽光等による誤検出
は然程問題とならず、かかる問題点よりも、よりノイズ
耐性の良いセンサが求められている。

【００３８】そこで、本願の発明者らは、かかる要求に
鑑み、当該要求を満たすセンサを提案している。以下
に、その焦電型赤外線センサについて、図６に基づいて
詳細に説明する。図６（ａ）は、本実施形態に係る焦電
素子チップ１の表面の電極パターンを示す図、（ｂ）は
裏面の電極パターンを示す透視図である。尚、第１の実
施形態と同様の構成部分及び動作については、説明を省
略又は簡略化することとし、本実施形態の特徴となる焦
電素子チップ１の表裏面の電極パターンの構成につい
て、詳細に説明することとする。

【００３９】図６（ａ）に示すように、本実施形態の焦
電素子チップ１の表面の一辺には、所定の間隔をおい
て、複数の略矩形状の接続電極４ａ〜４ｃ…が形成され
ると共に、接続電極４ａからは、夫々検知部３ｈａ、３
ｇａ、３ｆａ…の電極２ａと接続される配線パターン５
ａが導出されている。すなわち、マトリクス状に形成さ
れた複数の電極２ａのうち、同一の列に形成された電極
同志は、同一の配線パターンで導通され、その配線パタ
ーンの終端には、接続電極４ａ〜４ｃが形成されてい
る。

【００４０】一方、接続電極４ａ〜４ｃが形成される辺
と反対側の辺には、所定の間隔をおいて、複数の略矩形
状の接続電極６ａ・６ｂ・６ｃ…が形成されると共に、
接続電極６ａからは、夫々検知部３ａａ、３ｂａ、３ｃ
ａ…の電極２ｂと接続される配線パターン７ａが導出さ
れている。すなわち、マトリクス状に形成された複数の
電極２ｂのうち、同一の列に形成された電極同志は、同
一の配線パターンで導通され、その配線パターンの終端
には、接続電極６ａ〜６ｃが形成されている。

【００４１】同様にして、図６（ｂ）に示すように、焦
電素子チップ１の裏面の一辺には、複数の略矩形状の接
続電極１５ａ〜１５ｃ…が形成されると共に、接続電極
１５ａからは、夫々検知部３ａｈ、３ａｇ、３ａｆ…の
電極２ｃと接続される配線パターン１６ａが導出されて
いる。すなわち、マトリクス状に形成された複数の電極
２ｃのうち、同一の行に形成された電極同志は、同一の
配線パターンで導通され、その配線パターンの終端に
は、接続電極１５ａ〜１５ｃが形成されている。

【００４２】また、接続電極１５ａ〜１５ｃが形成され
る辺と反対側の辺には、複数の略矩形状の接続電極１７
ａ〜１７ｃが形成されると共に、接続電極１７ａから
は、夫々検知部３ａａ、３ａｂ、３ａｃ…の電極２ｄと
接続される配線パターン１８ａが導出されている。すな
わち、マトリクス状に形成された複数の電極２ｄのう
ち、同一の列に形成された電極同志は、同一の配線パタ
ーンで導通され、その配線パターンの終端には、接続電
極１７ａ〜１７ｃが形成されている。

【００４３】そして、接続電極４ａ〜４ｃと接続電極６
ａ〜６ｃの極性を逆とする一方、接続電極４ａ〜４ｃと
接続電極１５ａ〜１５ｃの極性を逆とすると共に、接続
電極６ａ〜６ｃと接続電極１７ａ〜１７ｃの極性を逆と
し、夫々の接続電極を、８組のスイッチＳｗ（１組４つ
のスイッチ×８組＝３２個のスイッチ）を具備したＩＣ
チップ１０のスイッチＳｗに取付けるようにする。例え
ば、接続電極４ａ〜４ｃ及び接続電極１７ａ〜１７ｃを
正極性、接続電極１５ａ〜１５ｃ及び接続電極６ａ〜６
ｃを負極性とすることによって、電極２ａ及び電極２ｄ
が正極性を持つ一方、電極２ｂ及び電極２ｃが負極性を
持つようする。

【００４４】次に、接続電極４ａ〜４ｃ、接続電極６ａ
〜６ｃ、接続電極１５ａ〜１５ｃ、接続電極１７ａ〜１
７ｃを夫々、ＩＣチップ１０のスイッチＳｗに取付ける
ことにより、各エレメントが並列に接続された、デュア
ル並列接続型の焦電型赤外線センサを構成することがで
きる。尚、接続電極が夫々別となっていることにより、
例えば、受光部３ａａの電極２ａ・２ｃと、受光部３ａ
ｆの電極２ｂ・２ｄとの出力を取ることもできるように
なっている。

【００４５】このように、焦電素子チップ１の表裏に夫
々、略直角三角形状の極性の異なる１対の電極を構成す
ると共に、同一の極性を持つ電極を夫々接続して、デュ
アル並列接続型の検知部をなし、当該検知部をアレイ状
又はマトリクス状に形成することにより、デュアル直列
接続型よりもノイズ耐性があり、検知エリア内のどの場
所で動作があったか特定することができる焦電型赤外線
センサを提供することができるのである。

【００４６】[第３の実施の形態]また、本願の発明者ら
は、第１の実施形態において、ノイズ耐性があり、太陽
光の入射や温度の変化により誤検出を起さないと共に、
検知エリア内のどの場所で動作があったか特定すること
ができる焦電型赤外線センサを提供することができた
が、方向性の影響という問題点を解決するまでには至ら
なかった。すなわち、正極性の電極が形成する検知範
囲、負極性の電極が形成する検知範囲を、人体が順番に
横切る場合は、大きな出力が得られるが、夫々の検知範
囲を同時に横切る場合には、出力を打ち消し合い、殆ど
出力が得られないという問題点があった。

【００４７】本願の発明者らは、かかる問題点に鑑み、
当該問題点を略解決するセンサを提案している。以下
に、その焦電型赤外線センサについて、図７に基づいて
詳細に説明する。図７は、本実施形態の焦電素子チップ
１の一部を示す斜視図である。尚、第１の実施形態と同
様の構成部分及び動作については、説明を省略又は簡略
化することとし、本実施形態の特徴となる焦電素子チッ
プ１の、表裏面の電極パターンの構成について、詳細に
説明することとする。

【００４８】本実施形態の赤外線センサは、図１に示す
第１の実施形態のセンサに対し、焦電素子チップ１上に
穿設されるくり抜き孔８ｂの長手方向を、交互に違う向
きとなるように穿設したものである。すなわち、検知部
３ａａ、３ａｃ、３ｂｂ、３ｃａ（以下、第１の受光グ
ループと呼ぶ）のくり抜き孔８ｂの長手方向を同一とす
ると共に、当該長手方向と略垂直となる方向に、検知部
３ａｂ、３ｂａ、３ｂｃ、３ｃｂ（以下、第２の受光グ
ループと呼ぶ）のくり抜き孔８ｂを穿設するようにし、
それに伴って、検知部３ａｂ、３ｂａ、３ｂｃ、３ｃｂ
の電極２ａ及び電極２ｂの配置を、夫々半時計周りに回
転させた位置に形成したものである。

【００４９】このように構成することにより、第１の受
光グループには、右斜め方向に方向性が生じるが、第２
の受光グループにおいては、最も大きな出力が得られる
方向となる一方、第２の受光グループには、左斜め方向
に方向性が生じるが、第１の受光グループにおいては、
最も大きな出力が得られる方向となる。すなわち、夫々
の受光グループに方向性はあるものの、互いの欠点を補
い合うようにしたことによって、センサ全体としては、
無方向性の焦電型赤外線センサを提供することができる
のである。

【００５０】尚、デュアル並列接続型については、特に
説明しないが、上述と同様にして、焦電素子チップ１上
に穿設されるくり抜き孔８ｂの長手方向を、交互に違う
向きとすることにより、センサ全体として、無方向性の
デュアル並列接続型のセンサを提供することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明にあ
っては、焦電素子チップの表裏に夫々、極性の異なる１
対の電極を構成すると共に、その焦電素子チップの裏面
に形成された２つの電極を互いに接続して、４つの電極
で１つの検知部を形成し、その検知部をアレイ状又はマ
トリクス状に複数形成したので、ノイズ耐性があり、太
陽光の入射や温度の変化により誤検出を起さないので、
確実に人体等を検知することができると共に、検知エリ
ア内のどの場所で動作があったか特定することができる
という効果を奏する。

【００５２】請求項２記載の発明にあっては、焦電素子
チップの表裏に夫々、極性の異なる１対の電極を構成す
ると共に、同一の極性を持つ電極を夫々接続して、４つ
の電極で１つの検知部を形成し、その検知部をアレイ状
又はマトリクス状に複数形成したので、請求項１記載の
発明よりも、ノイズ耐性があるので、より確実に人体等
を検知することができると共に、検知エリア内のどの場
所で動作があったか特定することができる焦電型赤外線
センサを提供することができるという効果を奏する。

【００５３】請求項３記載の発明にあっては、隣り合う
前記検知部の方向性を、互いに異なるようにしたこと
で、センサ全体として、無方向性のセンサを提供するこ
とができるという効果を奏する。

【００５４】請求項４記載の発明にあっては、同一の行
に形成された検知部同志を導通させる配線パターン及
び、同一の列に形成された検知部同志を導通させる配線
パターンを設けたので、アレイ又はマトリクスの概念
で、容易に各検知部の出力を取ることができるという効
果を奏する。

【００５５】請求項５記載の発明にあっては、検知部の
周辺に、くり抜き孔を穿設したことにより、隣接する検
知部間の熱的な絶縁が良好となり、センサの感度を高め
ることができるという効果を奏する。

【００５６】請求項６記載の発明にあっては、夫々の配
線パターン毎にスイッチを設けることで、スイッチのＯ
Ｎ／ＯＦＦによって、容易に各検知部の出力を取ること
ができるという効果を奏する。

【００５７】請求項７記載の発明にあっては、くり抜き
孔の側面に、前記電極と接続される配線パターンを設け
ることで、焦電体素子チップ上で全ての配線パターンを
形成することができ、小型化を図ることができるという
効果を奏する。

【００５８】請求項８記載の発明にあっては、スイッチ
をトランジスタより構成することで、高速なスイッチン
グが可能となるという効果を奏する。

【００５９】請求項９記載の発明にあっては、スイッチ
を所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦさせることにより、
検知部の出力を順番に取り出すことで、一定間隔で人体
等の動きを把握することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るデュアル直列接続型の焦
電素子チップ１の構成を示す斜視図である。

【図２】第１の実施形態に係るデュアル直列接続型の焦
電素子チップ１、電極の構成を示す図であり、（ａ）は
表面を示す平面図、（ｂ）は裏面を示す透視図である。

【図３】本発明のセンサを駆動させる為のＩＣチップ１
０と、焦電素子チップ１との接続関係を示すブロック図
である。

【図４】本発明のセンサを駆動させる為のＩＣチップ１
０からの出力を示すタイミングチャートである。

【図５】本発明のセンサの構造を示す分解斜視図であ
る。

【図６】第２の実施形態に係るデュアル並列接続型のセ
ンサの、電極の構成を示す図であり、（ａ）は表面を示
す平面図、（ｂ）は裏面を示す透視図である。

【図７】第３の実施形態に係るデュアル直列接続型の焦
電素子チップ１の構成を示す斜視図である。

【図８】従来のセンサの構造を示す分解斜視図である。

【図９】レンズによって形成されたセンサの検知エリア
を示す平面図である。

【図１０】従来の焦電素子チップ１の構成を示す平面図
である。

【符号の説明】

１焦電素子チップ２ａ〜２ｄ電極４ａ〜４ｃ接続電極（配線パターン）５ａ〜５ｃ配線パターン６ａ〜６ｃ接続電極（配線パターン）７ａ〜７ｃ配線パターン８ａ、８ｂくり抜き孔９ａ配線パターン１０ＩＣチップ１５ａ〜１５ｃ接続電極（配線パターン）１６ａ〜１６ｃ配線パターン１７ａ〜１７ｃ接続電極（配線パターン）１８ａ〜１８ｃ配線パターン

【手続補正書】

【提出日】平成１２年９月８日（２０００．９．８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西村真大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者宮川展幸大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 2G065 AB02 BA13 BA14 BA34 BA36 BA37 BC03 BC11 BC14 BC22 BC33 CA01 CA21 DA20 2G066 AC13 BA01 BA04 BA51 BB01 BB11 BC21 CA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焦電素子チップの表裏に夫々、極性の異
なる１対の電極を構成すると共に、その焦電素子チップ
の裏面に形成された２つの電極を互いに接続して、４つ
の電極で１つの検知部を形成し、その検知部をアレイ状
又はマトリクス状に複数形成したことを特徴とする焦電
型赤外線センサ。
【請求項２】焦電素子チップの表裏に夫々、極性の異
なる１対の電極を構成すると共に、同一の極性を持つ電
極を夫々接続して、４つの電極で１つの検知部を形成
し、その検知部をアレイ状又はマトリクス状に複数形成
したことを特徴とする焦電型赤外線センサ。
【請求項３】隣り合う前記検知部の方向性を、互いに
異なるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項
２記載の焦電型赤外線センサ。
【請求項４】同一の行に形成された前記検知部同志を
導通させる配線パターン及び、同一の列に形成された前
記検知部同志を導通させる配線パターンを設けたことを
特徴とする請求項１乃至請求項３何れか記載の焦電型赤
外線センサ。
【請求項５】前記検知部の周辺に、くり抜き孔が穿設
されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４何れ
か記載の焦電型赤外線センサ。
【請求項６】夫々の配線パターン毎にスイッチを設け
ることを特徴とする請求項４記載の焦電型赤外線セン
サ。
【請求項７】前記くり抜き孔の側面に、前記電極と接
続される配線パターンを設け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】前記スイッチは、トランジスタよりなる
ことを特徴とする請求項６記載の焦電型赤外線センサ。
【請求項９】前記スイッチを所定のタイミングでＯＮ
／ＯＦＦさせることにより、前記検知部の出力を順番に
取り出すことを特徴とする請求項７記載の焦電型赤外線
センサ。