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WO2019039498A1 - 赤外線検出装置 - Google Patents

赤外線検出装置 Download PDF

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Publication number
WO2019039498A1
WO2019039498A1 PCT/JP2018/030931 JP2018030931W WO2019039498A1 WO 2019039498 A1 WO2019039498 A1 WO 2019039498A1 JP 2018030931 W JP2018030931 W JP 2018030931W WO 2019039498 A1 WO2019039498 A1 WO 2019039498A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
detection device
pyroelectric element
infrared detection
lenses
infrared
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/030931
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
久也 小林
橋本　裕介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of WO2019039498A1 publication Critical patent/WO2019039498A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver

Definitions

  • the present invention relates generally to an infrared detection device, and more particularly to an infrared detection device including an optical system that condenses infrared light from a detection area on a pyroelectric element.
  • a pyroelectric element that detects infrared radiation emitted from a human body (a heat source to be detected), a plurality of lenses that condense infrared light on the pyroelectric element, and an output of the pyroelectric element
  • an infrared type human body detection device including a determination device that outputs a human body detection signal based on a signal (Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide an infrared detection device capable of suppressing detection of a heat source crossing a detection area.
  • An infrared detection device includes a pyroelectric element and an optical system.
  • the optical system includes a plurality of lenses arranged in a line to condense infrared light on the pyroelectric element.
  • a detection area determined by a light receiving unit including the pyroelectric element and the optical system includes a plurality of small detection areas corresponding to the plurality of lenses one by one.
  • the sensitivity of the pyroelectric element when the heat source to be detected moves in a first direction intersecting the plurality of small detection areas is that the heat source is light of one of the plurality of lenses. It is configured to be lower than the sensitivity of the pyroelectric element when moving in the second direction along the axis.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the main part of the infrared detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the main part of the above infrared detection device.
  • FIG. 3A is a front view of a pyroelectric element in the above infrared detection device.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view along line GG in FIG. 3A regarding the pyroelectric element in the infrared detection device of the same.
  • FIG. 4 is an explanatory view of a small detection area of the above infrared detection device.
  • FIG. 5 is a circuit block diagram of the above infrared detection device.
  • FIG. 6 is an explanatory view of a detection area of the above infrared detection device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the main part of the infrared detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the main part of the above infrared
  • FIG. 7 is an explanatory view of a detection area of the above infrared detection device.
  • FIG. 8A is a diagram for explaining the relationship between the small detection area of the infrared detection device and the person moving in the second direction.
  • FIG. 8B is a diagram for explaining the relationship between the small detection area of the infrared detection device and the person moving in the first direction.
  • FIG. 9 is an explanatory view of a detection area of the infrared detection device of the comparative example.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the main part of the infrared detection device of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the main part of the above infrared detection device.
  • FIG. 12 is an explanatory view of a small detection area of the above infrared detection device.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the main parts of the infrared detection device of the third embodiment.
  • FIG. 14 is a longitudinal sectional view of the main part of the above infrared detection device.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the main parts of the infrared detection device of the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a longitudinal sectional view of the main part of the above infrared detection device.
  • first to 4 and 6 to 16 referred to in the following first to third embodiments are all schematic views, and the ratio of the size and thickness of each component in the figure is not necessarily the actual size. It does not necessarily reflect the ratio.
  • the infrared detection device 10 includes a pyroelectric element 2 and an optical system 3 as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the optical system 3 is a multi-lens block (lens array) 30 including a plurality of (e.g., eleven) lenses 31 arranged in a line.
  • the optical system 3 condenses infrared light on the pyroelectric element 2.
  • the infrared detection device 10 of the present embodiment is used, for example, to detect the heat source 200 in the detection area 11 (see FIG. 6).
  • the heat source 200 is, for example, a person.
  • the detection area 11 of the infrared detection device 10 is schematically shown by a two-dot chain line. However, the detection area 11 can not actually be seen.
  • the plurality of lenses 31 are arranged in a line in a circular arc.
  • the detection area 11 is fan-shaped in a plane including the optical axes B1 (see FIGS. 1 and 2) of the plurality of lenses 31.
  • an example of the movement path of the heat source 200 is schematically shown by thick arrows.
  • the detection area 11 is determined by the light receiving unit 1 including the pyroelectric element 2 and the optical system 3.
  • the detection area 11 includes a plurality (11) of small detection areas 12 (see FIG. 6) corresponding to the plurality (11) of lenses 31 one by one.
  • the detection area 11 includes a plurality (11) small detection areas (first detection areas) 12 which correspond to the plurality of (11) lenses 31 in a one-to-one relationship and are narrower than the detection area 11.
  • each small detection area 12 is hatched with dots in FIG. 6, these hatchings do not represent a cross section, and are provided to make it easy to understand the relationship between the small detection area 12 and the detection area 11. It is only
  • the infrared detection device 10 further includes a signal processing unit 4 (see FIG. 5).
  • the signal processing unit 4 is configured to output a human body detection signal to an external device (external circuit) based on the output signal of the pyroelectric element 2.
  • the “human body detection signal” is, in one example, a pulse signal which is at a high level only for a fixed time.
  • the infrared detection device 10 further includes a mounting substrate 5 on which the pyroelectric element 2 and the signal processing unit 4 are mounted, in addition to the pyroelectric element 2 and the optical system 3.
  • the mounting substrate 5 is, for example, a molded substrate.
  • the infrared detection device 10 further includes a package 6 in which the pyroelectric element 2, the signal processing unit 4, and the mounting substrate 5 are accommodated.
  • the infrared detection device 10 is mounted on, for example, a security device installed at a gate 400 (see FIG. 7) of a house or the like.
  • the security device is a device used for alerting around the gate 400, and has a camera for photographing a person or the like in the vicinity of the gate 400.
  • the height from the ground 300 (see FIG. 7) to the infrared detection device 10 is, for example, 1.2 m.
  • the human body detection signal of the infrared detection device 10 can be used, for example, as a trigger signal for determining the timing of activating the camera in the security device.
  • the pyroelectric element 2 is, for example, a quad type pyroelectric element in which four detection portions 24 are formed on one pyroelectric substrate 23, as shown in FIGS. 3A and 3B. It is.
  • the pyroelectric element 2 is formed with four (2 ⁇ 2) detection portions 24 together with one pyroelectric substrate 23.
  • four detection units 24 are arranged in a 2 ⁇ 2 matrix (array).
  • the plan view shape of the pyroelectric substrate 23 is square.
  • the pyroelectric substrate 23 is a substrate having pyroelectricity.
  • the pyroelectric substrate 23 is made of, for example, a single crystal LiTaO 3 substrate.
  • each of the plurality of detection units 24 is a square.
  • the center of each of the four detection units 24 is at each of four corners of a virtual square inside the outer peripheral line 230 of the pyroelectric substrate 23 at the central portion of the pyroelectric substrate 23. It is located one by one.
  • each of the plurality of detection units 24 is a square.
  • Each of the plurality of detection portions 24 has a surface electrode 25 formed on the surface 231 of the pyroelectric substrate 23, a back surface electrode 26 formed on the back surface 232 of the pyroelectric substrate 23, and a surface of the pyroelectric substrate 23. It is a capacitor including a portion 233 sandwiched between the electrode 25 and the back surface electrode 26.
  • the surface electrode 25 is formed of a conductive film (for example, a NiCr film) that absorbs infrared light.
  • the polarities of the surface electrodes 25 located on the side of the multi lens block 30 in each of the plurality of detection units 24 are indicated by signs of “+” and “ ⁇ ”.
  • the light receiving surface 24 a of each of the plurality of detection units 24 is the surface of the surface electrode 25.
  • the pyroelectric element 2 is a quad type pyroelectric element including four detection units 24 arranged in a 2 ⁇ 2 matrix as the plurality of detection units 24.
  • two detection units 24 aligned in each of two diagonal directions are connected in parallel, and two detection units 24 aligned in a row direction (horizontal direction in FIG. 3A).
  • the two detection units 24 are connected in reverse parallel, and two detection units 24 arranged in the column direction (vertical direction in FIG. 3A) are connected in reverse parallel. Therefore, in the pyroelectric element 2, the polarities of the surface electrodes 25 of the two detection units 24 aligned in each of the two diagonal directions are the same.
  • the polarities of the surface electrodes 25 of the two detection units 24 arranged in the row direction are different from each other.
  • the polarities of the surface electrodes 25 of the two detection units 24 arranged in the column direction are different from each other.
  • the optical axis of the pyroelectric element 2 is a normal set at the center of a square including the light receiving surface 24 a of each of the plurality of detection units 24.
  • the infrared detection device 10 is disposed and used such that the diagonal direction of one of the two diagonal directions of the pyroelectric element 2 is parallel to the left and right direction. It is assumed. In this case, the pyroelectric element 2 faces the multi lens block 30 in a state of being rotated by 45 ° in plan view from the state shown in FIG. 3A.
  • the optical system 3 is a multi-lens block 30 including a plurality (11) of lenses 31 as shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the first surface 301 to which infrared light from the outside is incident in the multi lens block 30 is configured by a group of incident surfaces of the plurality of lenses 31.
  • the second surface 302 from which infrared light is emitted in the multi-lens block 30 is constituted by a group of emission surfaces of each of the plurality of lenses 31.
  • the multi lens block 30 is disposed in front of the pyroelectric element 2. “Forward of the pyroelectric element 2” means forward in the direction along the optical axis of the pyroelectric element 2.
  • Each of the plurality of lenses 31 is a condensing lens that condenses infrared light on the pyroelectric element 2, and is configured by a convex lens.
  • the convex lens which comprises each of the some lens 31 is a spherical lens, it may be an aspherical lens not only this but from a viewpoint of making an aberration smaller, for example.
  • the multi lens block 30 is designed such that the focal points on the pyroelectric element 2 side of each of the plurality of lenses 31 are at the same position.
  • the infrared light to be controlled by each of the plurality of lenses 31 is, for example, infrared light in a wavelength range of 5 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • the material of the multilens block 30 is, for example, polyethylene. More specifically, the material of the multilens block 30 is polyethylene to which a white pigment or a black pigment is added. As the white pigment, for example, it is preferable to use an inorganic pigment such as titanium oxide. As the black pigment, for example, fine particles of carbon black or the like are preferably employed.
  • the multi lens block 30 can be formed, for example, by a molding method. As a molding method, an injection molding method, a compression molding method, etc. are employable, for example.
  • the signal processing unit 4 (see FIG. 5) is configured of, for example, an IC element (IC: Integrated Circuit) of one chip.
  • the chip size of the IC element is, for example, 3 mm ⁇ 2 mm.
  • the signal processing unit 4 includes, for example, a current-voltage conversion circuit 41, a voltage amplification circuit 42, a determination circuit 43, and an output circuit 44, as shown in FIG.
  • the current-voltage conversion circuit 41 is a circuit that converts a current signal which is an output signal output from the pyroelectric element 2 into a voltage signal and outputs the voltage signal.
  • the current-voltage conversion circuit 41 includes, for example, an operational amplifier and a capacitor.
  • the voltage amplification circuit 42 is a circuit that amplifies and outputs a voltage signal of a predetermined frequency band (for example, 0.1 Hz to 10 Hz) among the voltage signals output from the current-voltage conversion circuit 41.
  • the voltage amplification circuit 42 has a function as a band pass filter.
  • the function as a band pass filter is a function of passing the component of the predetermined frequency band out of the voltage signal output from the current-voltage conversion circuit 41 and removing an unnecessary frequency component which becomes noise.
  • the determination circuit 43 compares the voltage level of the voltage signal output from the voltage amplification circuit 42 with a predetermined reference voltage (threshold) (determines the magnitude relationship between the voltage level of the voltage signal and the reference voltage). And a circuit that outputs an output signal according to the comparison result.
  • the determination circuit 43 includes, for example, a window comparator.
  • the window comparator is configured, for example, to compare the voltage level of the voltage signal with two reference voltages having different voltage values.
  • a second reference voltage smaller than the first reference voltage or when the voltage level of the voltage signal exceeds the larger reference voltage (hereinafter referred to as the first reference voltage) of the two reference voltages.
  • the output signal goes low, the output signal goes low.
  • the output signal becomes H level when the voltage level of the voltage signal is between the first reference voltage and the second reference voltage.
  • the output circuit 44 is a circuit that outputs a human body detection signal as an output signal, for example, when the output signal output from the determination circuit 43 changes from H level to L level.
  • the output circuit can be configured using, for example, a field effect transistor and two resistors.
  • the field effect transistor is, for example, a p-channel enhancement MOSFET.
  • the package 6 is a so-called can package (Can Package).
  • the can package is also called a metal package (Metal Package).
  • the package 6 includes a pedestal 61, a cap 62, and a window member 63.
  • the pedestal 61 has conductivity.
  • the pedestal 61 is made of metal.
  • the pedestal 61 is disk-shaped, and supports the mounting substrate 5 on one side in the thickness direction.
  • the cap 62 is conductive.
  • the cap 62 is made of metal.
  • the cap 62 has a cylindrical shape with a bottom, and is fixed to the pedestal 61 so as to cover the mounting substrate 5, the signal processing unit 4, and the pyroelectric element 2.
  • the window member 63 is an infrared transmitting member that transmits infrared light.
  • the window member 63 has conductivity.
  • the window member 63 includes, for example, a silicon substrate.
  • the window member 63 includes an infrared optical filter laminated on the silicon substrate in addition to the silicon substrate.
  • the infrared optical filter is an optical multilayer film that transmits infrared light in the wavelength region of the detection target of the infrared detection device 10.
  • the window member 63 is arranged to close the window hole 621 formed in the front wall of the cap 62.
  • the window member 63 is bonded to the cap 62 by a conductive material, and is electrically connected to the cap 62.
  • the window member 63 is disposed in front of the light receiving surface of the pyroelectric element 2.
  • the pyroelectric element 2 is disposed such that the optical axis thereof passes through the center of the window member 63.
  • the light receiving unit 1 includes a pyroelectric element 2 and an optical system 3 as shown in FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 6, the detection area 11 determined by the light receiving unit 1 includes a plurality (11) of small detection areas 12. The detection area 11 is a combined detection area of a plurality (11) of small detection areas 12.
  • FIG. 4 schematically shows one small detection area 12 of the plurality of small detection areas 12 of the infrared detection device 10 in a plane orthogonal to the optical axis B1 of the lens 31 corresponding to the one small detection area 12.
  • FIG. Each of the plurality (11) of the small detection areas 12 includes a plurality of (four) minute detection areas 13 (see FIG. 4) corresponding to the plurality (four) of detection units 24 of the pyroelectric element 2 one by one. It contains.
  • each of the plurality (11) of small detection areas (first detection area) 12 corresponds one-to-one to the plurality (four) of detection units 24 of the pyroelectric element 2 and is narrower than the first detection area
  • the shape of has been decided. Therefore, the front view shape of the minute detection area 13 is square.
  • the area (cross-sectional area) of the two-dimensional area which is perpendicular to the optical axis B1 and through which the infrared light flux can pass in the minute detection area 13 increases with distance from the detection unit 24.
  • each of the plurality of minute detection areas 13 can be regarded as having a polarity corresponding to the detection unit 24 in a one-to-one manner.
  • the plurality of minute detection areas 13 are in different directions as viewed from the pyroelectric element 2.
  • Each of the plurality of minute detection areas 13 has an oblique square pyramid shape.
  • the solid angle of each of the plurality of minute detection areas 13 is smaller than the solid angle of the small detection area 12. In other words, the minute detection area 13 is narrower than the small detection area 12.
  • the minute detection area 13 is formed in three dimensions when the infrared ray incident on one detection unit 24 (see FIGS. 3A and 3B) of the pyroelectric element 2 through the lens 31 is extended in the direction opposite to the direction in which the infrared rays travel. It is an area.
  • the minute detection area 13 is a three-dimensional area through which an infrared ray bundle used to form an image on the light receiving surface 24 a of one detection unit 24 of the pyroelectric element 2 can pass.
  • the minute detection area 13 can be estimated, for example, by the result of simulation using ray tracing analysis software.
  • the horizontal viewing angle of the infrared detection device 10 is the same as the central angle (spreading angle) of the fan-shaped detection area 11.
  • the detection area 11, each small detection area 12, and each minute detection area 13 are optically defined three-dimensional areas, not actually visible three-dimensional areas.
  • the small detection area 12 may also depend on the size and shape of the window member 63 of the package 6 (see FIGS. 1 and 2), the opening shape of the window hole 621 of the cap 62, and the like.
  • the infrared detection device 10 is, for example, the center lens of the 11 lenses 31 in the present embodiment, which is the center line of the detection area 11 (see FIG. 6) determined by the light receiving unit 1.
  • the 31 optical axes B1) are disposed to be directed obliquely downward and used. More specifically, the infrared detection device 10 is mounted and used, for example, on a security device installed at a gate 400 (see FIG. 7) or the like of a house.
  • the security device includes a camera, a battery that supplies power to the camera, a control unit, a determination unit, and a communication unit.
  • the camera shoots people around the gate 400 and the like.
  • the control unit uses the human body detection signal from the infrared detection device 10 as a trigger to start power supply from the battery to the camera.
  • the control unit determines the necessity of the notification to the household based on the data of the captured image output from the camera, and when it is determined that the notification is necessary, the portable terminal (smartphone etc.) registered in advance Send the captured image to
  • the control unit is configured of, for example, a computer including a CPU (Central Processing Unit) and a memory.
  • CPU Central Processing Unit
  • the optical system 3 is configured such that the first sensitivity of the pyroelectric element 2 is lower than the second sensitivity of the pyroelectric element 2.
  • the first sensitivity of the pyroelectric element 2 is that of the pyroelectric element 2 when the heat source 200 to be detected moves in the first direction D1 (vertical direction in FIG. 6) in which the plurality of (11) small detection areas 12 intersect. It is a sensitivity.
  • the second sensitivity of the pyroelectric element 2 is a pyroelectric element when the heat source 200 moves in a second direction D2 (left and right direction in FIG. 6) along the optical axis B1 of one of the plurality of lenses 31. It is a sensitivity of 2.
  • the sensitivity of the pyroelectric element 2 As for the "sensitivity of the pyroelectric element 2" here, the larger the peak value (absolute value) of the output signal of the pyroelectric element 2 is, the higher the sensitivity of the pyroelectric element 2 is, and the smaller the peak value (absolute value) The sensitivity of the electric element 2 is low.
  • the second direction D2 along the optical axis B1 of one of the plurality of lenses 31 is different for each lens 31.
  • the sensitivity of the pyroelectric element 2 when the heat source 200 moves in the second direction D2 along the optical axis B1 of one of the plurality of lenses 31 means that the heat source 200 is a plurality of lenses The sensitivity of the pyroelectric element 2 when moving in the second direction D2 along the optical axis B1 of any one of the lenses 31 among 31.
  • the maximum width W1 (see FIG. 4) of the first direction D1 in each of the plurality of small detection areas 12 is greater than the movement distance of the person per unit time determined by the minimum walking speed of the person who is the heat source 200. It is configured to be small. Thereby, the optical system 3 makes the first sensitivity lower than the second sensitivity.
  • the walking speed of a person is, for example, about 0.3 m / s to 1 m / s, and in the present embodiment, the minimum walking speed is, for example, 0.3 m / s.
  • the unit time is, for example, one second.
  • the movement distance (step length) per one step of a person tends to be shorter as the walking speed is slower, for example about 0.3 m when the walking speed is 0.3 m / sec, and 0.7 m when the walking speed is 1 m / sec. It is an extent.
  • the maximum width W1 of the first direction D1 in each of the plurality of small detection areas 12 is a value smaller than the movement distance (about 0.3 m) per unit time at the minimum walking speed of a person.
  • the maximum width W1 of the first direction D1 in each of the plurality of small detection areas 12 is preferably, for example, 20 cm or less, and more preferably 10 cm or less. From the viewpoint of detecting a person moving along the second direction D2, the maximum width W1 in each of the plurality of small detection areas 12 is preferably, for example, 6 cm or more.
  • the infrared detection device 10 As the maximum width W1 in the first direction D1 in each of the plurality of small detection areas 12 decreases, the sensitivity of the pyroelectric element 2 to a person crossing the detection area 11 along the first direction D1 decreases. .
  • the maximum width W1 of the first direction D1 and the maximum width of the third direction D3. W3 is almost the same.
  • the third direction D3 is a direction intersecting (orthogonal) both the first direction D1 and the second direction D2.
  • a person who is the heat source 200 (see FIGS. 6 and 8A) approaching the infrared detection device 10 from the outside of the detection area 11 along the second direction D2 tends to shake the body axis by about 3 cm to the left and right.
  • the time for which a person overlaps the small detection area 12 is longer than when moving along the first direction D1. Therefore, the sensitivity of the pyroelectric element 2 to the heat source 200 moving along the second direction D2 is higher than the sensitivity of the pyroelectric element 2 to the heat source 200 moving along the first direction D1.
  • the focal length (back focus) of each of the plurality of lenses 31 is 15 mm.
  • the optical system 3 makes the first sensitivity lower than the second sensitivity.
  • the focal length of each of the plurality of lenses 31 is 15 mm, so the maximum width W1 of the first direction D1 in each of the plurality of small detection areas 12 is about 7 cm.
  • the infrared detection device 100 (see FIG. 9) of a comparative example of the infrared detection device 10 of the present embodiment includes a plurality of (four) lenses with a focal length of 7 mm as an optical system, and four small detections A detection area 110 including an area 120 is provided.
  • the maximum width of the small detection area 120 in the first direction D1 is about 40 cm.
  • a person passing only the detection area 11 along the first direction D1 (a heat source 200 does not visit the house having the gate 400 in which the infrared detection device 100 is installed). ) Becomes easy to detect.
  • the focal length of each of the plurality of lenses 31 in the infrared detection device 100 of the present embodiment is not limited to 15 mm, but is preferably 13 mm or more. However, since the sensitivity to the heat source 200 moving along the second direction D2 tends to decrease in inverse proportion to the square of the focal length as the focal length becomes longer, the viewpoint of detecting the heat source 200 moving along the second direction D2 Therefore, the focal length is preferably 20 mm or less.
  • the infrared detection device 10 includes the pyroelectric element 2 and the optical system 3.
  • the optical system 3 includes a plurality of lenses 31 arranged in a line to condense infrared light on the pyroelectric element 2.
  • a detection area 11 determined by the light receiving unit 1 including the pyroelectric element 2 and the optical system 3 includes a plurality of small detection areas 12 corresponding to the plurality of lenses 31 one by one.
  • the sensitivity of the pyroelectric element 2 when the heat source 200 to be detected moves along the first direction D1 intersecting the plurality of small detection areas 12 is one of the lenses 31 of the heat source 200.
  • the sensitivity of the pyroelectric element 2 when moving along the second direction D2 along the optical axis B1 of the two lenses 31 is configured to be lower.
  • the infrared detection device 10 according to the present embodiment can suppress the detection of the heat source 200 crossing the detection area 11. Therefore, in the infrared detection device 10 according to the present embodiment, it is not a visitor to a house having the gate 400 on which the infrared detection device 100 is installed, but a passerby who only crosses the detection area 11 along the first direction D1. It becomes difficult to detect the heat source 200). Thereby, in the security device equipped with the infrared detection device 10, power consumption can be reduced.
  • the optical system 3 has a unit time determined by the minimum walking speed of the person who is the heat source 200 in the maximum width W1 of the first direction D1 in each of the plurality of small detection areas 12 It is configured to be smaller than the moving distance of the hit person.
  • the focal length of each of the plurality of lenses 31 is 13 mm or more. Therefore, in the infrared detection device 10 according to the present embodiment, it is possible to suppress the detection of the heat source 200 crossing the detection area 11 with a simple configuration.
  • the pyroelectric element 2 is a quad type pyroelectric element. Accordingly, in the infrared detection device 10, it is possible to suppress the change in the sensitivity of the pyroelectric element 2 due to the ambient temperature of the pyroelectric element 2 or the like.
  • the infrared detection device 10 further includes the signal processing unit 4.
  • the signal processing unit 4 determines whether the heat source 200 is present in the detection area 11 based on the output signal of the pyroelectric element 2.
  • the infrared detection device 10 can detect the heat source 200 moving in the detection area 11 along the second direction D2, while moving in the detection area 11 along the first direction D1. It becomes difficult to detect the heat source 200.
  • the configuration of the optical system 3a is different from the optical system 3 in the infrared detection device 10 according to the first embodiment.
  • the same components of the infrared detection device 10a according to the present embodiment as those of the infrared detection device 10 according to the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
  • the optical system 3a is a multi lens block 30a including a plurality of lenses 31a.
  • the first surface 301a to which infrared light from the outside is incident is constituted by a group of incident surfaces of each of the plurality of lenses 31a.
  • the second surface 302a from which infrared light is emitted in the multi-lens block 30a is formed of a group of emission surfaces of each of the plurality of lenses 31a.
  • the light receiving unit 1a includes a pyroelectric element 2 and an optical system 3a. Similar to the light receiving unit 1 in the first embodiment, in the light receiving unit 1 a, another optical member is not disposed between the multi lens block 30 a and the package 6.
  • the optical system 3a has the maximum width W3 in the third direction D3 intersecting with both the first direction D1 and the second direction D2 in each of the plurality of small detection areas 12 It is configured to be larger than the maximum width W1 of the one direction D1 (see FIG. 12).
  • the infrared detection device 10a according to the present embodiment determines the sensitivity of the pyroelectric element 2 to the heat source 200 approaching the infrared detection device 10a in the detection area 11 from the outside of the detection area 11 along the second direction D2. It is possible to make it higher. Therefore, the infrared detection device 10a can more easily detect the heat source 200 in which the inside of the detection area 11 approaches the infrared detection device 10a from the outside of the detection area 11 along the second direction D2.
  • the optical system 3a is configured such that the maximum width W3 in the third direction D3 in each of the plurality of small detection areas 12 is at least twice the maximum width W1 in the first direction D1. It is configured.
  • the infrared detection device 10a according to the present embodiment can more easily detect the heat source 200 in which the inside of the detection area 11 approaches the infrared detection device 10a along the second direction D2 from the outside of the detection area 11.
  • the ratio of the maximum width W3 in the third direction D3 of the small detection area 12 to the maximum width W1 in the first direction D1 is from outside the detection area 11 to the infrared detection device 10a in the detection area 11 along the second direction D2. From the viewpoint of detecting the heat source 200 approaching, it is preferable that the ratio of the maximum width (height) of the heat source 200 in the third direction D3 to the maximum width (shoulder width) of the second direction D2 be closer.
  • each of the plurality of lenses 31a has a focal length in a vertical plane including the optical axis B1 and a focal length in a plane orthogonal to the vertical plane including the optical axis B1. Is different.
  • the infrared detection device 10a according to the present embodiment has an infrared detection device along the second direction D2 while suppressing detection of the heat source 200 crossing the detection area 11 along the first direction D1 with a simple configuration. It becomes possible to detect the heat source 200 which approaches 10a.
  • each of the plurality of lenses 31a is a Fresnel lens.
  • the infrared detection device 10a according to the present embodiment includes a focal length in a vertical plane including the optical axis B1 and a plane orthogonal to the vertical plane including the optical axis B1 according to the shape of the band-shaped lens of the Fresnel lens. It is possible to make the focal length in the inside different.
  • the Fresnel lens constituting the lens 31a has one central lens and two upper and lower two band lenses, but the number of band lenses is not particularly limited. Further, by making the band-like lens into a ring-like shape, by changing the width of the ring in the vertical direction and the width of the ring in the left and right direction, the focal length in the vertical plane including the optical axis B1 and the optical axis B1 The focal length in the plane orthogonal to the vertical plane may be different.
  • the infrared detection device 10b according to the present embodiment differs from the optical system 3 in the infrared detection device 10 according to the first embodiment in the configuration of the optical system 3b, as shown in FIGS.
  • the components of the infrared detection device 10b according to the present embodiment that are the same as the corresponding components of the infrared detection device 10 according to the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
  • the optical system 3 b includes a second lens 32 b disposed between the multi lens block 30 b and the pyroelectric element 2 in addition to the multi lens block 30 b including a plurality of lenses 31 b (hereinafter, also referred to as first lenses 31 b). It contains.
  • the first surface 301b to which infrared light from the outside is incident is constituted by a group of incident surfaces of each of the plurality of lenses 31b.
  • the second surface 302b from which infrared light is emitted in the multi-lens block 30b is formed of a group of emission surfaces of each of the plurality of lenses 31b.
  • the shape of each of the plurality of lenses 31 b is the same as the shape of each of the lenses 31 in the first embodiment.
  • the second lens 32 b has a lens function in the vertical plane and does not have a lens function in the horizontal plane.
  • the second lens 32 b is a cylindrical lens.
  • the cylindrical lens here is not a semi-cylindrical shape, but when viewed in a portion corresponding to each of the plurality of first lenses 31 b, it is a substantially semi-cylindrical shape.
  • the light receiving unit 1b includes a pyroelectric element 2 and an optical system 3b.
  • the light receiving unit 1b includes the pyroelectric element 2, the plurality of first lenses 31b, and the second lens 32b.
  • the optical system 3b has the maximum width W3 in the third direction D3 intersecting with both the first direction D1 and the second direction D2 in each of the plurality of small detection areas 12 It is configured to be larger than the maximum width W1 of the one direction D1. (See Figure 12).
  • the infrared detection device 10b according to the present embodiment determines the sensitivity of the pyroelectric element 2 to the heat source 200 approaching the infrared detection device 10b in the detection area 11 from the outside of the detection area 11 along the second direction D2. It is possible to make it higher. Therefore, the infrared detection device 10b can more easily detect the heat source 200 in which the inside of the detection area 11 approaches the infrared detection device 10b from the outside of the detection area 11 along the second direction D2.
  • the optical system 3b has at least two of the maximum width W3 in the third direction D3 in each of the plurality of small detection areas 12 being the maximum width W1 in the first direction D1. It is configured to be doubled.
  • the infrared detection device 10b according to the present embodiment can more easily detect the heat source 200 in which the inside of the detection area 11 approaches the infrared detection device 10b along the second direction D2 from the outside of the detection area 11.
  • the optical system 3b includes a plurality of first lenses 31b, and a second lens 32b having a lens function in the vertical plane and having no lens function in the horizontal plane, including.
  • the infrared detection device 10b according to the present embodiment allows the maximum width W3 in the third direction D3 in each of the plurality of small detection areas 12 to be the maximum width W1 in the first direction D1. It can be configured to be at least doubled.
  • the second lens 32b is a cylindrical lens.
  • the design of the second lens 32b is facilitated.
  • the configuration of the optical system 3c is different from the optical system 3 in the infrared detection device 10 according to the first embodiment.
  • the same components of the infrared detection device 10c according to the present embodiment as those of the infrared detection device 10 according to the first embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the optical system 3 c includes a second lens 32 c disposed between the multi lens block 30 c and the pyroelectric element 2 in addition to the multi lens block 30 c including a plurality of lenses 31 c (hereinafter, also referred to as first lenses 31 c). It contains.
  • the first surface 301c to which infrared light from the outside is incident is constituted by a group of incident surfaces of each of the plurality of lenses 31c.
  • the second surface 302c from which infrared light is emitted in the multi-lens block 30c is constituted by a group of emission surfaces of each of the plurality of lenses 31c.
  • the shape of each of the plurality of lenses 31 c is the same as the shape of each of the lenses 31 in the first embodiment.
  • the second lens 32c has a lens function in the vertical plane and does not have a lens function in the horizontal plane.
  • the second lens 32c is a Fresnel lens.
  • the infrared detection device 10c according to the present embodiment can make the thickness of the second lens 32c thinner than that of the second lens 32b in the third embodiment, and move in the direction along the second direction D2. It is possible to suppress the decrease in the sensitivity of the pyroelectric element 2 to the heat source 200 which is
  • the Fresnel lens constituting the second lens 32c has one central lens and two upper and lower two band lenses.
  • the number of belt-like lenses of the Fresnel lens constituting the second lens 32c is not particularly limited.
  • Embodiments 1-4 above are only one of various embodiments of the present invention.
  • the above-mentioned embodiment can be variously changed according to design etc. if the object of the present invention can be achieved.
  • the pyroelectric element 2 is not limited to the quad type pyroelectric element, but may be a dual type pyroelectric element, a single type pyroelectric element, or the like.
  • the shape, the arrangement, and the like of the detection unit 24 in the pyroelectric element 2 are not particularly limited.
  • the pyroelectric element 2 may have a configuration in which four detection units 24 are arranged in a 1 ⁇ 4 array on one pyroelectric substrate 23. In this case, the planar view shape of each of the four detection units 24 is a rectangle. In addition, adjacent detection units 24 are connected in reverse parallel.
  • the pyroelectric element 2 is not limited to the configuration provided with the pyroelectric substrate, and for example, the back electrode, the pyroelectric thin film, and the surface electrode are arranged in this order on the electrical insulating film on the surface of the silicon substrate. It may be a chip on which a detection unit is formed. Such a chip can be formed, for example, using micromachining technology and pyroelectric thin film forming technology.
  • the pyroelectric element 2 is a pyroelectric element used in the current detection mode and outputting a current signal as an output signal
  • the present invention is not limited to this.
  • the pyroelectric element 2 may be a pyroelectric element used in a voltage detection mode and outputting a voltage signal as an output signal. In this case, the current voltage conversion circuit 41 in the signal processing unit 4 described above is unnecessary.
  • the plurality of lenses 31 may be arranged in at least one line, and may be arranged in plural lines. When arranged in a plurality of rows, it is also possible to make the maximum width W1 in the first direction D1 of each small detection area 12 smaller.
  • a plurality of lenses 31a, 31b, and 31c may be arranged in a plurality of rows.
  • the plurality of lenses 31 are arranged in a line in a circular arc, but is not limited to this, and may be arranged in a line in a straight line.
  • the window member 63 in the package 6 may be a semiconductor lens such as a silicon lens.
  • the semiconductor lens in the infrared detection device 10, the semiconductor lens constitutes a part of the optical system 3.
  • the optical system 3 includes the pyroelectric element 2, the plurality of lenses 31, and the semiconductor lens.
  • the infrared detection device (10; 10a; 10b; 10c) includes a pyroelectric element (2) and an optical system (3; 3a; 3b; 3c).
  • the optical system (3; 3a; 3b; 3c) includes a plurality of lenses (31; 31a; 31b; 31c) arranged in a line to condense infrared light on the pyroelectric element (2).
  • a detection area (11) determined by a light receiving unit (1a; 1b; 1c; 1d) including a pyroelectric element (2) and an optical system (3; 3a; 3b; 3c) comprises a plurality of lenses (31; 31a; 31b) 31c) includes a plurality of small detection areas (12) corresponding one-to-one.
  • the optical system (3; 3a; 3b; 3c) of the pyroelectric element (2) when the heat source (200) to be detected moves in the first direction (D1) intersecting the plurality of small detection areas (12)
  • the second direction (D2) in which the heat source (200) is along the optical axis (B1) of one lens (31; 31a; 31b; 31c) of the plurality of lenses (31; 31a; 31b; 31c) It is comprised so that it may become smaller than the sensitivity of the pyroelectric element (2) when moving to.
  • the infrared detection device (10; 10a; 10b; 10c) according to the first aspect can suppress the detection of the heat source (200) crossing the detection area (11).
  • the optical system (3; 3a; 3b) is a first direction in each of the plurality of small detection areas (12)
  • the maximum width (W1) of D1) is configured to be smaller than the movement distance of the person per unit time determined by the minimum walking speed of the person who is the heat source (200).
  • the infrared detection device (10; 10a; 10b; 10c) according to the second aspect can suppress detection of the heat source (200) crossing the detection area (11) with a simple configuration.
  • the focal length of each of the plurality of lenses (31; 31a) is 13 mm or more.
  • the infrared detection device (10; 10a) according to the third aspect can suppress detection of the heat source (200) crossing the detection area (11) with a simple configuration.
  • the optical system (3a; 3b; 3c) comprises a plurality of small detection areas (12)
  • the maximum width (W3) in the third direction (D3) that intersects both the first direction (D1) and the second direction (D2) in each of is greater than the maximum width (W1) in the first direction (D1) It is configured to be
  • the infrared detection device (10a; 10b; 10c) according to the fourth aspect comprises the infrared detection device (10a; 10b) inside the detection area (11) along the second direction (D2) from the outside of the detection area (11). It becomes easier to detect the heat source (200) approaching 10c).
  • the optical system (3a; 3b; 3c) is a third direction in each of the plurality of small detection areas (12)
  • the maximum width (W3) of D3) is configured to be at least twice the maximum width (W1) of the first direction (D1).
  • the infrared detection device (10a; 10b; 10c) according to the fifth aspect comprises the infrared detection device (10a; 10b) inside the detection area (11) along the second direction (D2) from the outside of the detection area (11). It becomes easier to detect the heat source (200) approaching 10c).
  • each of the plurality of lenses (31b) has a focal length in a vertical plane including the optical axis (B1) and the optical axis
  • the focal length in a plane including (B1) and orthogonal to the vertical plane is different.
  • the infrared detection device (10a) has a simple configuration, and suppresses the detection of the heat source (200) crossing the detection area (11) along the first direction (D1) while the second direction It becomes possible to detect the heat source (200) approaching the infrared detection device (10a) along D2).
  • each of the plurality of lenses (31a) is a Fresnel lens.
  • the focal length in the vertical plane including the optical axis (B1) of the lens (31a) and the optical axis (B1) according to the shape of the belt-like lens of the Fresnel lens And the focal length in the plane orthogonal to the vertical plane can be made different.
  • the optical system (3b; 3c) includes a plurality of first lenses that are a plurality of lenses (31b; 31c), and a vertical surface And a second lens (32b; 32c) which has a lens function inside and does not have a lens function in a horizontal plane.
  • the infrared detection device (10b) according to the eighth aspect provides the second lens (32b; 32c), whereby the maximum width (W3) of the third direction (D3) in each of the plurality of small detection areas (12) Can be configured to be at least twice as large as the maximum width (W1) of the first direction (D1).
  • the second lens (32b) is a cylindrical lens.
  • the infrared detection device (10b) facilitates the design of the second lens (32b).
  • the second lens (32c) is a Fresnel lens.
  • the infrared detection device (10c) can make the thickness of the second lens (32c) thinner than that of the second lens (32b), and move along the second direction (D2) It is possible to suppress the decrease in the sensitivity of the pyroelectric element (2) to the heat source (200).
  • the pyroelectric element (2) is a quad type pyroelectric element or a dual type Pyroelectric element.
  • the infrared detection device (10; 10a; 10b; 10c) according to the eleventh aspect can suppress the change in sensitivity of the pyroelectric element (2) due to the ambient temperature of the pyroelectric element (2), etc. Become.
  • the plurality of lenses (31; 31a; 31b; 31c) are arc-shaped Lined up in a row.
  • the infrared detection device (10; 10a; 10b; 10c) according to the thirteenth aspect further includes a signal processing unit (4) in any one of the first to twelfth aspects.
  • the signal processing unit (4) determines whether or not the heat source (200) exists in the detection area (11) based on the output signal of the pyroelectric element (2).
  • the infrared detection device (10; 10a; 10b; 10c) according to the thirteenth aspect can detect the heat source (200) moving along the second direction (D2) in the detection area (11) On the other hand, it becomes difficult to detect the heat source (200) moving along the first direction (D1) in the detection area (11).

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Abstract

本発明の課題は、検知エリアを横切る熱源の検知を抑制することが可能な赤外線検出装置を提供することである。赤外線検出装置（１０）は、焦電素子と、光学系と、を備える。光学系は、一列に並んだ複数のレンズを含み焦電素子に赤外線を集光する。焦電素子と光学系とを含む受光ユニットにより決まる検知エリア（１１）は、複数のレンズに一対一に対応する複数の小検知エリア（１２）を含む。光学系は、検知対象の熱源（２００）が複数の小検知エリア（１２）に交差する第１方向（Ｄ１）に沿った方向に移動するときの焦電素子の感度が、熱源（２００）が複数のレンズのうちの１つのレンズの光軸に沿った第２方向（Ｄ２）に沿った方向に移動するときの焦電素子の感度よりも低くなるように構成されている。

Description

赤外線検出装置
　本発明は、一般に赤外線検出装置に関し、より詳細には、検知エリアからの赤外線を焦電素子に集光する光学系を備える赤外線検出装置に関する。
　この種の赤外線検出装置の応用例として、人体（検知対象の熱源）から放射される赤外線を検出する焦電素子と、焦電素子に赤外線を集光する複数のレンズと、焦電素子の出力信号に基づいて人体検知信号を出力する判定装置と、を備える赤外線式人体検知装置が知られている（特許文献１）。
特開２０１６－１９１６１０号公報
　本発明の目的は、検知エリアを横切る熱源の検知を抑制することが可能な赤外線検出装置を提供することにある。
　本発明に係る一態様の赤外線検出装置は、焦電素子と、光学系と、を備える。前記光学系は、一列に並んだ複数のレンズを含み前記焦電素子に赤外線を集光する。前記焦電素子と前記光学系とを含む受光ユニットにより決まる検知エリアは、前記複数のレンズに一対一に対応する複数の小検知エリアを含む。前記光学系は、検知対象の熱源が前記複数の小検知エリアに交差する第１方向に移動するときの前記焦電素子の感度が、前記熱源が前記複数のレンズのうちの１つのレンズの光軸に沿った第２方向に移動するときの前記焦電素子の感度よりも低くなるように構成されている。
図１は、実施形態１に係る赤外線検出装置の要部の断面図である。 図２は、同上の赤外線検出装置の要部の縦断面図である。 図３Ａは、同上の赤外線検出装置における焦電素子の正面図である。図３Ｂは、同上の赤外線検出装置における焦電素子に関し、図３ＡのＧ－Ｇ線断面図である。 図４は、同上の赤外線検出装置の小検知エリアの説明図である。 図５は、同上の赤外線検出装置の回路ブロック図である。 図６は、同上の赤外線検出装置の検知エリアの説明図である。 図７は、同上の赤外線検出装置の検知エリアの説明図である。 図８Ａは、同上の赤外線検出装置の小検知エリアと第２方向に移動する人との関係説明図である。図８Ｂは、同上の赤外線検出装置の小検知エリアと第１方向に移動する人との関係説明図である。 図９は、比較例の赤外線検出装置の検知エリアの説明図である。 図１０は、実施形態２の赤外線検出装置の要部の断面図である。 図１１は、同上の赤外線検出装置の要部の縦断面図である。 図１２は、同上の赤外線検出装置の小検知エリアの説明図である。 図１３は、実施形態３の赤外線検出装置の要部の断面図である。 図１４は、同上の赤外線検出装置の要部の縦断面図である。 図１５は、実施形態４の赤外線検出装置の要部の断面図である。 図１６は、同上の赤外線検出装置の要部の縦断面図である。
　以下の実施形態１～３等において参照する図１～４、６～１６は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
　（実施形態１）
　（１）赤外線検出装置の全体構成
　以下、実施形態１に係る赤外線検出装置１０について、図面を参照して説明する。
　赤外線検出装置１０は、図１及び２に示すように、焦電素子２と、光学系３と、を備える。光学系３は、一列に並んだ複数（例えば、１１個）のレンズ３１を含むマルチレンズブロック（レンズアレイ）３０である。光学系３は、焦電素子２に赤外線を集光する。
　本実施形態の赤外線検出装置１０は、例えば、検知エリア１１（図６参照）内の熱源２００の検知に用いられる。熱源２００は、例えば、人である。図６では、赤外線検出装置１０の検知エリア１１を二点鎖線で模式的に示してある。ただし、検知エリア１１は、実際には見えない。複数のレンズ３１は、円弧状に一列に並んでいる。検知エリア１１は、複数のレンズ３１の光軸Ｂ１（図１及び２参照）を含む平面において扇形である。図６では、熱源２００の移動経路の例を太線の矢印で模式的に示してある。
　赤外線検出装置１０では、検知エリア１１は、焦電素子２と光学系３とを含む受光ユニット１により決まる。検知エリア１１は、複数（１１個）のレンズ３１に一対一に対応する複数（１１個）の小検知エリア１２（図６参照）を含む。言い換えれば、検知エリア１１は、複数（１１個）のレンズ３１に一対一に対応し検知エリア１１よりも狭い複数（１１個）の小検知エリア（第１検知エリア）１２を含む。図６では、各小検知エリア１２にドットのハッチングを付してあるが、これらのハッチングは、断面を表すものではなく、小検知エリア１２と検知エリア１１との関係を分かりやすくするために付してあるにすぎない。
　また、赤外線検出装置１０は、信号処理部４（図５参照）を更に備える。信号処理部４は、焦電素子２の出力信号に基づいて人体検出信号を外部装置（外部回路）へ出力するように構成されている。「人体検知信号」は、一例では、一定時間だけハイレベルとなるパルス信号である。
　赤外線検出装置１０は、焦電素子２と光学系３との他に、焦電素子２と信号処理部４とが実装されている実装基板５を更に備えている。実装基板５は、例えば、成形基板である。また、赤外線検出装置１０は、焦電素子２と信号処理部４と実装基板５とを収納しているパッケージ６を更に備えている。
　赤外線検出装置１０は、一例として、住宅等の門扉４００（図７参照）に設置されるセキュリティ機器に搭載される。セキュリティ機器は、門扉４００周辺の警戒に用いられる機器であり、門扉４００周辺の人等を撮影するためのカメラを有している。地面３００（図７参照）から赤外線検出装置１０までの高さは、例えば、１．２ｍである。
　赤外線検出装置１０の人体検出信号は、例えば、セキュリティ機器においてカメラを起動させるタイミングを決めるためのトリガ信号として利用することができる。
　（２）赤外線検出装置の各構成要素
　次に、赤外線検出装置１０の各構成要素について、図面を参照して説明する。
　（２．１）焦電素子
　焦電素子２は、例えば、図３Ａ及び３Ｂに示すように、１枚の焦電体基板２３に４個の検出部２４が形成されたクワッドタイプの焦電素子である。
　焦電素子２は、１枚の焦電体基板２３とともに４つ（２×２）の検出部２４が形成されている。言い換えれば、焦電素子２は、４つの検出部２４が２×２のマトリクス状（アレイ状）に配列されている。
　焦電体基板２３の平面視形状は、正方形状である。焦電体基板２３は、焦電性を有する基板である。焦電体基板２３は、例えば単結晶のＬｉＴａＯ３基板により構成されている。
　複数の検出部２４それぞれの平面視形状は、正方形状である。焦電素子２では、平面視において、４つの検出部２４それぞれの中心が、焦電体基板２３の中央部において焦電体基板２３の外周線２３０よりも内側の仮想正方形の４つの角それぞれに１つずつ位置している。
　複数の検出部２４それぞれの平面視形状は、正方形状である。複数の検出部２４の各々は、焦電体基板２３の表面２３１に形成された表面電極２５と、焦電体基板２３の裏面２３２に形成された裏面電極２６と、焦電体基板２３において表面電極２５と裏面電極２６とで挟まれた部分２３３と、を含むコンデンサである。表面電極２５は、赤外線を吸収する導電膜（例えば、ＮｉＣｒ膜）により構成されている。図３Ａでは、複数の検出部２４それぞれにおいてマルチレンズブロック３０側に位置する表面電極２５の極性を、“＋”、“－”の符号で示してある。複数の検出部２４それぞれの受光面２４ａは、表面電極２５の表面である。
　上述のように、焦電素子２は、複数の検出部２４として２×２のマトリクス状に配列された４個の検出部２４を備えたクワッドタイプの焦電素子である。ここで、焦電素子２では、２つの対角線方向の各々において並んでいる２個の検出部２４同士が並列接続され、行方向（図３Ａの左右方向）に並んでいる２個の検出部２４同士が逆並列に接続され、列方向（図３Ａの上下方向）に並んでいる２個の検出部２４同士が逆並列に接続されている。したがって、焦電素子２では、２つの対角線方向の各々において並んでいる２個の検出部２４それぞれの表面電極２５の極性が同じである。また、焦電素子２では、行方向に並んでいる２個の検出部２４それぞれの表面電極２５の極性が互いに異なる。また、焦電素子２では、列方向に並んでいる２個の検出部２４それぞれの表面電極２５の極性が互いに異なる。
　焦電素子２の光軸は、複数の検出部２４それぞれの受光面２４ａを包含する正方形の中心に立てた法線である。
　本実施形態の赤外線検出装置１０の使用形態では、焦電素子２の２つの対角線方向のうちの一方の対角線方向が左右方向と平行になるように赤外線検出装置１０を配置して使用することを想定している。この場合、焦電素子２は、図３Ａに示した状態から平面視で４５°だけ回転させた状態でマルチレンズブロック３０に臨んでいる。
　（２．２）光学系
　光学系３は、図１Ａ及び１Ｂに示すように、複数（１１個）のレンズ３１を含むマルチレンズブロック３０である。
　マルチレンズブロック３０において外部からの赤外線が入射する第１面３０１は、複数のレンズ３１それぞれの入射面の一群により構成されている。マルチレンズブロック３０において赤外線が出射する第２面３０２は、複数のレンズ３１それぞれの出射面の一群により構成されている。
　マルチレンズブロック３０は、焦電素子２の前方に配置されている。「焦電素子２の前方」とは、焦電素子２の光軸に沿った方向における前方を意味する。
　複数のレンズ３１の各々は、焦電素子２に赤外線を集光する集光レンズであり、凸レンズにより構成されている。複数のレンズ３１の各々を構成する凸レンズは、球面レンズであるが、これに限らず、例えば、収差をより小さくする観点から、非球面レンズであってもよい。
　マルチレンズブロック３０は、複数のレンズ３１それぞれの焦電素子２側での焦点が同じ位置となるように設計されている。複数のレンズ３１の各々で制御する制御対象の赤外線は、例えば、５μｍ～２５μｍの波長域の赤外線である。
　マルチレンズブロック３０の材料は、例えば、ポリエチレンである。より詳細には、マルチレンズブロック３０の材料は、白色顔料又は黒色顔料が添加されたポリエチレンである。白色顔料としては、例えば、酸化チタン等の無機顔料を採用するのが好ましい。黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック等の微粒子を採用するのが好ましい。マルチレンズブロック３０は、例えば、成形法により形成することができる。成形法としては、例えば、射出成形法、圧縮成形法等を採用することができる。
　（２．３）信号処理部
　信号処理部４（図５参照）は、例えば、１チップのＩＣ素子（ＩＣ：Integrated Circuit）により構成されている。ＩＣ素子のチップサイズは、例えば、３ｍｍ×２ｍｍである。
　信号処理部４は、例えば、図５に示すように、電流電圧変換回路４１と、電圧増幅回路４２と、判定回路４３と、出力回路４４と、を含んでいる。
　電流電圧変換回路４１は、焦電素子２から出力される出力信号である電流信号を電圧信号に変換して出力する回路である。電流電圧変換回路４１は、例えば、演算増幅器及びコンデンサ等を含む。
　電圧増幅回路４２は、電流電圧変換回路４１から出力された電圧信号のうち所定の周波数帯域（例えば、０．１Ｈｚ～１０Ｈｚ）の電圧信号を増幅して出力する回路である。電圧増幅回路４２は、バンドパスフィルタとしての機能を有する。バンドパスフィルタとしての機能は、電流電圧変換回路４１から出力された電圧信号のうち上記所定の周波数帯域の成分を通過させ、かつ雑音となる不要な周波数成分を除去する機能である。
　判定回路４３は、例えば、電圧増幅回路４２から出力される電圧信号の電圧レベルと予め決められた基準電圧（閾値）とを比較（電圧信号の電圧レベルと基準電圧との大小関係を判定）し、比較結果に応じた出力信号を出力する回路である。判定回路４３は、例えば、ウィンドコンパレータを含む。ここにおいて、ウィンドコンパレータは、例えば、電圧信号の電圧レベルと、互いに電圧値の異なる２つの基準電圧とを比較するように構成されている。このウィンドコンパレータでは、例えば、電圧信号の電圧レベルが２つの基準電圧のうち電圧値の大きな基準電圧（以下、第１基準電圧という）を上回ったとき又は第１基準電圧よりも小さな第２基準電圧を下回ったときに出力信号がＬレベルとなる。また、このウィンドコンパレータでは、電圧信号の電圧レベルが第１基準電圧と第２基準電圧との間にあるときに出力信号がＨレベルとなる。
　出力回路４４は、例えば、判定回路４３から出力された出力信号がＨレベルからＬレベルに変化したときに人体検知信号を出力信号として出す回路である。出力回路は、例えば、電界効果トランジスタ及び２つの抵抗等を用いて構成することができる。電界効果トランジスタは、例えば、ｐチャネルのエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴである。
　（２．４）パッケージ
　パッケージ６は、所謂キャンパッケージ（Can Package）である。キャンパッケージは、メタルパッケージ（Metal Package）とも呼ばれている。パッケージ６は、台座６１と、キャップ６２と、窓材６３と、を含む。
　台座６１は、導電性を有する。ここにおいて、台座６１は、金属製である。台座６１は、円盤状であり、厚さ方向の一面側において実装基板５を支持している。
　キャップ６２は、導電性を有する。ここにおいて、キャップ６２は、金属製である。キャップ６２は、有底円筒状であり、実装基板５と信号処理部４と焦電素子２とを覆うように台座６１に固着されている。
　窓材６３は、赤外線を透過する赤外線透過部材である。窓材６３は、導電性を有する。ここにおいて、窓材６３は、例えば、シリコン基板を含む。窓材６３は、シリコン基板に加えて、このシリコン基板に積層された赤外線光学フィルタを含んでいる。赤外線光学フィルタは、赤外線検出装置１０の検出対象の波長領域の赤外線を透過させる光学多層膜である。
　窓材６３は、キャップ６２の前壁に形成された窓孔６２１を塞ぐように配置される。窓材６３は、キャップ６２に対して導電性材料により接合されており、キャップ６２と電気的に接続されている。窓材６３は、焦電素子２の受光面の前方に配置されている。赤外線検出装置１０では、焦電素子２は、その光軸が窓材６３の中心を通るように配置されている。
　（２．５）受光ユニット
　受光ユニット１は、図１及び２に示すように、焦電素子２と光学系３とを含む。受光ユニット１により決まる検知エリア１１は、図６に示すように、複数（１１個）の小検知エリア１２を含む。検知エリア１１は、複数（１１個）の小検知エリア１２の合成検知エリアである。
　図４は、赤外線検出装置１０の複数の小検知エリア１２のうちの１つの小検知エリア１２を、当該１つの小検知エリア１２に対応するレンズ３１の光軸Ｂ１に直交する面内において模式的に表した図である。複数（１１個）の小検知エリア１２の各々は、焦電素子２の複数（４つ）の検出部２４に一対一に対応する複数（４つ）の微小検知エリア１３（図４参照）を含んでいる。言い換えれば、複数（１１個）の小検知エリア（第１検知エリア）１２の各々は、焦電素子２の複数（４つ）の検出部２４に一対一に対応し第１検知エリアよりも狭い複数（４つ）の微小検知エリア（第２検知エリア）１３を含んでいる。したがって、受光ユニット１では、検知エリア１１は、１１×４＝４４個の微小検知エリア１３を含んでいる。
　赤外線検出装置１０では、微小検知エリア１３の正面視形状（図４参照）が検出部２４の正面視形状（平面視形状）と略相似形となるように、その微小検知エリア１３を決めるレンズ３１の形状を決めてある。したがって、微小検知エリア１３の正面視形状は、正方形状である。微小検知エリア１３において光軸Ｂ１に直交し赤外線束が通ることのできる２次元領域の面積（断面積）は、検出部２４から離れるほど、大きくなる。
　図４では、複数（４つ）の微小検知エリア１３のそれぞれに、その微小検知エリア１３に対応する検出部２４の表面電極２５の極性を、“＋”、“－”の符号で示してある。“＋”の符号は、プラスの極性を意味し、“－”の符号は、マイナスの極性を意味する。要するに、複数の微小検知エリア１３のそれぞれには、検出部２４に一対一で対応した極性があるとみなすことができる。
　複数の微小検知エリア１３は、焦電素子２から見てそれぞれ異なる方向にある。複数の微小検知エリア１３の各々は、斜四角錐状である。複数の微小検知エリア１３の各々の立体角は、小検知エリア１２の立体角よりも小さい。言い換えれば、微小検知エリア１３は、小検知エリア１２よりも狭い。
　微小検知エリア１３は、レンズ３１を通して焦電素子２の１つの検出部２４（図３Ａ及び３Ｂ参照）に入射する赤外線束を赤外線の進む方向と反対の方向に延長したときに形成される３次元領域である。言い換えれば、微小検知エリア１３は、焦電素子２の１つの検出部２４の受光面２４ａ上に像をつくるために使われる赤外線束が通ることができる３次元領域である。微小検知エリア１３は、例えば、光線追跡解析ソフトを用いたシミュレーションの結果により推定することが可能である。
　赤外線検出装置１０の水平視野角は、扇形の検知エリア１１の中心角（広がり角）と同じである。
　検知エリア１１、各小検知エリア１２及び各微小検知エリア１３は、光学的に規定される３次元領域であり、実際に目に見える３次元領域ではない。小検知エリア１２は、パッケージ６（図１及び２参照）の窓材６３の大きさ及び形状、キャップ６２の窓孔６２１の開口形状等にも依存することがある。
　（２．６）赤外線検出装置の使用例
　赤外線検出装置１０は、例えば、受光ユニット１により決まる検知エリア１１（図６参照）の中心線（本実施形態では１１個のレンズ３１のうち真ん中のレンズ３１の光軸Ｂ１）が斜め下方に向くように配置されて使用される。より詳細には、赤外線検出装置１０は、例えば、住宅の門扉４００（図７参照）等に設置されるセキュリティ機器に搭載して使用される。
　セキュリティ機器は、カメラと、カメラに電力を供給するバッテリと、制御部と、判断部と、通信部と、を備えている。カメラは、門扉４００周辺の人等を撮影する。制御部は、赤外線検出装置１０からの人体検知信号をトリガとしてバッテリからカメラへの電力供給を開始させる。制御部は、カメラから出力される撮像画像のデータに基づいて家人等への通報の要否を判断し、通報の必要があると判断したときに、予め登録されている携帯端末（スマートフォン等）に撮像画像を送る。制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを含むコンピュータにて構成されている。
　（２．７）受光ユニットの詳細
　受光ユニット１では、光学系３は、焦電素子２の第１感度が焦電素子２の第２感度よりも低くなるように構成されている。焦電素子２の第１感度は、検知対象の熱源２００が複数（１１個）の小検知エリア１２に交差する第１方向Ｄ１（図６における上下方向）に移動するときの焦電素子２の感度である。焦電素子２の第２感度は、熱源２００が複数のレンズ３１のうちの１つのレンズ３１の光軸Ｂ１に沿った第２方向Ｄ２（図６における左右方向）に移動するときの焦電素子２の感度である。ここでいう「焦電素子２の感度」については、焦電素子２の出力信号のピーク値（絶対値）が大きいほど焦電素子２の感度が高く、ピーク値（絶対値）が小さいほど焦電素子２の感度が低い。また、複数のレンズ３１のうちの１つのレンズ３１の光軸Ｂ１に沿った第２方向Ｄ２は、各レンズ３１ごとに異なる。このため、「熱源２００が複数のレンズ３１のうちの１つのレンズ３１の光軸Ｂ１に沿った第２方向Ｄ２に移動するときの焦電素子２の感度」とは、熱源２００が複数のレンズ３１のうちの任意の１つのレンズ３１の光軸Ｂ１に沿った第２方向Ｄ２に移動するときの焦電素子２の感度である。
　光学系３は、複数の小検知エリア１２の各々における第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１（図４参照）が、熱源２００である人の最小歩行速度により決まる単位時間当たりの人の移動距離よりも小さくなるように構成されている。これにより、光学系３は、第１感度を第２感度よりも低くしている。人の歩行速度は、例えば、０．３ｍ／秒～１ｍ／秒程度であり、本実施形態では、最小歩行速度は、例えば０．３ｍ／秒である。単位時間は、例えば、１秒である。人の一歩当たりの移動距離（歩幅）は、歩行速度が遅いほど短い傾向にあり、歩行速度０．３ｍ／秒のとき例えば０．３ｍ程度であり、歩行速度１ｍ／秒のとき例えば０．７ｍ程度である。
　複数の小検知エリア１２の各々における第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１は、人の最小歩行速度のときの単位時間当たりの移動距離（０．３ｍ程度）よりも小さな値である。複数の小検知エリア１２の各々における第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１は、例えば２０ｃｍ以下であるのが好ましく、１０ｃｍ以下であるのが更に好ましい。第２方向Ｄ２に沿って移動する人を検知する観点から、複数の小検知エリア１２の各々における最大幅Ｗ１は、例えば６ｃｍ以上であるのが好ましい。
　赤外線検出装置１０では、複数の小検知エリア１２の各々における第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１が小さくなるほど、検知エリア１１を第１方向Ｄ１に沿って横切る人に対する焦電素子２の感度が低くなる。赤外線検出装置１０では、小検知エリア１２に関して、対応するレンズ３１の光軸Ｂ１に直交する面内において、図４に示すように、第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１と第３方向Ｄ３の最大幅Ｗ３とが略同じになっている。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２との両方に交差（直交）する方向である。
　第１方向Ｄ１に沿って移動する熱源２００（図６及び８Ｂ参照）と１つの微小検知エリア１３とに着目すれば、微小検知エリア１３を横切る熱源２００の移動速度が一定であれば、熱源２００の移動速度が遅いほど焦電素子２の出力信号のピーク値が大きくなり、移動速度が速いほど焦電素子２の出力信号のピーク値が小さくなる。
　第２方向Ｄ２に沿って検知エリア１１の外から赤外線検出装置１０に近づいてくる熱源２００（図６及び８Ａ参照）である人は、体の軸が左右に３ｃｍぐらい揺れる傾向にある。しかしながら、この場合に人が小検知エリア１２に重なる時間は、第１方向Ｄ１に沿って移動する場合と比べて長くなる。このため、第２方向Ｄ２に沿って移動する熱源２００に対する焦電素子２の感度は、第１方向Ｄ１に沿って移動する熱源２００に対する焦電素子２の感度よりも高くなる。
　本実施形態の赤外線検出装置１０では、複数のレンズ３１の各々の焦点距離（バックフォーカス）が１５ｍｍである。これにより、光学系３は、第１感度を第２感度よりも低くしている。本実施形態の赤外線検出装置１０では、複数のレンズ３１の各々の焦点距離が１５ｍｍであることにより、複数の小検知エリア１２の各々における第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１が７ｃｍ程度である。
　これに対して、本実施形態の赤外線検出装置１０の比較例の赤外線検出装置１００（図９参照）は、光学系として焦点距離７ｍｍのレンズを複数（４つ）備えており、４つの小検知エリア１２０を含む検知エリア１１０を有している。比較例の赤外線検出装置１００では、第１方向Ｄ１における小検知エリア１２０の最大幅は４０ｃｍ程度である。比較例の赤外線検出装置１００では、例えば、赤外線検出装置１００を設置している門扉４００を有する住宅への来訪者ではなく第１方向Ｄ１に沿って検知エリア１１を横切るだけの通行人（熱源２００）を検知しやすくなってしまう。
　本実施形態の赤外線検出装置１００における複数のレンズ３１の各々の焦点距離は、１５ｍｍに限らないが、１３ｍｍ以上であるのが好ましい。ただし、焦点距離が長くなると第２方向Ｄ２に沿って移動する熱源２００に対する感度が焦点距離の二乗に反比例として低下する傾向にあるので、第２方向Ｄ２に沿って移動する熱源２００を検知する観点から、焦点距離は、２０ｍｍ以下であるのが好ましい。
　（３）効果
　本実施形態に係る赤外線検出装置１０は、焦電素子２と、光学系３と、を備える。光学系３は、一列に並んだ複数のレンズ３１を含み焦電素子２に赤外線を集光する。焦電素子２と光学系３とを含む受光ユニット１により決まる検知エリア１１は、複数のレンズ３１に一対一に対応する複数の小検知エリア１２を含む。光学系３は、検知対象の熱源２００が複数の小検知エリア１２に交差する第１方向Ｄ１に沿って移動するときの焦電素子２の感度が、熱源２００が複数のレンズ３１のうちの１つのレンズ３１の光軸Ｂ１に沿った第２方向Ｄ２に沿って移動するときの焦電素子２の感度よりも低くなるように構成されている。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１０は、検知エリア１１を横切る熱源２００の検知を抑制することが可能となる。よって、本実施形態に係る赤外線検出装置１０では、赤外線検出装置１００を設置している門扉４００を有する住宅への来訪者ではなく第１方向Ｄ１に沿って検知エリア１１を横切るだけの通行人（熱源２００）を検知しにくくなる。これにより、赤外線検出装置１０を搭載したセキュリティ機器では、低消費電力化を図れる。
　また、本実施形態に係る赤外線検出装置１０では、光学系３は、複数の小検知エリア１２の各々における第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１が、熱源２００である人の最小歩行速度により決まる単位時間当たりの人の移動距離よりも小さくなるように構成されている。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１００では、簡単な構成で、検知エリア１１を横切る熱源２００の検知を抑制することが可能となる。
　また、本実施形態に係る赤外線検出装置１０では、複数のレンズ３１の各々の焦点距離は、１３ｍｍ以上である。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１０では、簡単な構成で、検知エリア１１を横切る熱源２００の検知を抑制することが可能となる。
　また、本実施形態に係る赤外線検出装置１０では、焦電素子２は、クワッドタイプの焦電素子である。これにより、赤外線検出装置１０では、焦電素子２の周囲温度等によって焦電素子２の感度が変化するのを抑制することが可能となる。
　また、本実施形態に係る赤外線検出装置１０は、信号処理部４を更に備える。信号処理部４は、焦電素子２の出力信号に基づいて検知エリア１１に熱源２００が存在するか否かを判定する。これにより、赤外線検出装置１０は、検知エリア１１内を第２方向Ｄ２に沿って移動する熱源２００を検知することが可能となる一方で、検知エリア１１内を第１方向Ｄ１に沿って移動する熱源２００を検知しにくくなる。
　（実施形態２）
　本実施形態に係る赤外線検出装置１０ａでは、図１０及び１１に示すように、光学系３ａの構成が、実施形態１に係る赤外線検出装置１０における光学系３とは相違する。本実施形態に係る赤外線検出装置１０ａに関し、実施形態１に係る赤外線検出装置１０と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
　光学系３ａは、複数のレンズ３１ａを含むマルチレンズブロック３０ａである。マルチレンズブロック３０ａにおいて外部からの赤外線が入射する第１面３０１ａは、複数のレンズ３１ａそれぞれの入射面の一群により構成されている。マルチレンズブロック３０ａにおいて赤外線が出射する第２面３０２ａは、複数のレンズ３１ａそれぞれの出射面の一群により構成されている。
　受光ユニット１ａは、焦電素子２と、光学系３ａと、を含む。受光ユニット１ａは、実施形態１における受光ユニット１と同様、マルチレンズブロック３０ａとパッケージ６との間に別の光学部材が配置されることはない。
　本実施形態に係る赤外線検出装置１０ａでは、光学系３ａは、複数の小検知エリア１２の各々における第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２との両方に交差する第３方向Ｄ３の最大幅Ｗ３が第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１よりも大きくなるように構成されている（図１２参照）。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１０ａは、検知エリア１１の外から第２方向Ｄ２に沿って検知エリア１１内を赤外線検出装置１０ａに近づいてくる熱源２００に対する焦電素子２の感度をより高くすることが可能となる。よって、赤外線検出装置１０ａは、検知エリア１１の外から第２方向Ｄ２に沿って検知エリア１１内を赤外線検出装置１０ａに近づいてくる熱源２００を、より検知しやすくなる。
　本実施形態に係る赤外線検出装置１０ａでは、光学系３ａは、複数の小検知エリア１２の各々における第３方向Ｄ３の最大幅Ｗ３が第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１の少なくとも２倍となるように構成されている。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１０ａは、検知エリア１１の外から第２方向Ｄ２に沿って検知エリア１１内を赤外線検出装置１０ａに近づいてくる熱源２００を、より検知しやすくなる。
　小検知エリア１２の第３方向Ｄ３の最大幅Ｗ３と第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１との比は、検知エリア１１の外から第２方向Ｄ２に沿って検知エリア１１内を赤外線検出装置１０ａに近づいてくる熱源２００を検知する観点から、熱源２００である人の第３方向Ｄ３の最大幅（身長）と第２方向Ｄ２の最大幅（肩幅）との比に近いほうが好ましい。
　本実施形態に係る赤外線検出装置１０ａでは、複数のレンズ３１ａの各々は、光軸Ｂ１を含む垂直面内での焦点距離と当該光軸Ｂ１を含み垂直面に直交する面内での焦点距離とが異なる。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１０ａは、簡単な構成で、検知エリア１１を第１方向Ｄ１に沿って横切る熱源２００の検知を抑制しつつ、第２方向Ｄ２に沿って赤外線検出装置１０ａに近づく熱源２００を検知することが可能となる。
　本実施形態に係る赤外線検出装置１０ａでは、複数のレンズ３１ａの各々は、フレネルレンズである。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１０ａは、フレネルレンズの帯状レンズの形状に応じて、光軸Ｂ１を含む垂直面内での焦点距離と当該光軸Ｂ１を含み垂直面に直交する面内での焦点距離とを異ならせることが可能となる。
　図１１に示した例では、レンズ３１ａを構成するフレネルレンズが、１つの中心レンズと、上下２つずつの帯状レンズと、を有しているが、帯状レンズの数は特に限定されない。また、帯状レンズを輪帯状の形状として、上下方向における輪帯の幅と左右方向における輪帯の幅とを変えることにより、光軸Ｂ１を含む垂直面内での焦点距離と当該光軸Ｂ１を含み垂直面に直交する面内での焦点距離とを異ならせてもよい。
　（実施形態３）
　本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｂは、図１３及び図１４に示すように、光学系３ｂの構成が、実施形態１に係る赤外線検出装置１０における光学系３とは相違する。本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｂに関し、実施形態１に係る赤外線検出装置１０と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
　光学系３ｂは、複数のレンズ３１ｂ（以下、第１レンズ３１ｂともいう）を含むマルチレンズブロック３０ｂに加えて、マルチレンズブロック３０ｂと焦電素子２との間に配置される第２レンズ３２ｂを含んでいる。マルチレンズブロック３０ｂにおいて外部からの赤外線が入射する第１面３０１ｂは、複数のレンズ３１ｂそれぞれの入射面の一群により構成されている。マルチレンズブロック３０ｂにおいて赤外線が出射する第２面３０２ｂは、複数のレンズ３１ｂそれぞれの出射面の一群により構成されている。複数のレンズ３１ｂそれぞれの形状は、実施形態１におけるレンズ３１それぞれの形状と同じである。
　第２レンズ３２ｂは、垂直面内においてレンズ機能を有し、かつ水平面内においてレンズ機能を有さない。第２レンズ３２ｂは、シリンドリカルレンズである。ここでいうシリンドリカルレンズは、半円柱状ではないが、複数の第１レンズ３１ｂのそれぞれに対応する部分で見れば、略半円柱状である。
　受光ユニット１ｂは、焦電素子２と、光学系３ｂと、を含む。要するに、受光ユニット１ｂは、焦電素子２と、複数の第１レンズ３１ｂと、第２レンズ３２ｂと、を含んでいる。
　本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｂでは、光学系３ｂは、複数の小検知エリア１２の各々における第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２との両方に交差する第３方向Ｄ３の最大幅Ｗ３が第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１よりも大きくなるように構成されている。（図１２参照）。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｂは、検知エリア１１の外から第２方向Ｄ２に沿って検知エリア１１内を赤外線検出装置１０ｂに近づいてくる熱源２００に対する焦電素子２の感度をより高くすることが可能となる。よって、赤外線検出装置１０ｂは、検知エリア１１の外から第２方向Ｄ２に沿って検知エリア１１内を赤外線検出装置１０ｂに近づいてくる熱源２００を、より検知しやすくなる。
　光学系３ｂは、実施形態２に係る赤外線検出装置１０ａの光学系３ａと同様、複数の小検知エリア１２の各々における第３方向Ｄ３の最大幅Ｗ３が第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１の少なくとも２倍となるように構成されている。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｂは、検知エリア１１の外から第２方向Ｄ２に沿って検知エリア１１内を赤外線検出装置１０ｂに近づいてくる熱源２００を、より検知しやすくなる。
　本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｂでは、光学系３ｂは、複数の第１レンズ３１ｂと、垂直面内においてレンズ機能を有し、かつ水平面内においてレンズ機能を有さない第２レンズ３２ｂと、を含む。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｂは、第２レンズ３２ｂを設けることにより、複数の小検知エリア１２の各々における第３方向Ｄ３の最大幅Ｗ３が第１方向Ｄ１の最大幅Ｗ１の少なくとも２倍となるように構成することが可能となる。
　また、本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｂでは、第２レンズ３２ｂは、シリンドリカルレンズである。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｂは、第２レンズ３２ｂの設計が容易になる。
　（実施形態４）
　本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｃでは、図１５及び１６に示すように、光学系３ｃの構成が、実施形態１に係る赤外線検出装置１０における光学系３とは相違する。本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｃに関し、実施形態１に係る赤外線検出装置１０と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
　光学系３ｃは、複数のレンズ３１ｃ（以下、第１レンズ３１ｃともいう）を含むマルチレンズブロック３０ｃに加えて、マルチレンズブロック３０ｃと焦電素子２との間に配置される第２レンズ３２ｃを含んでいる。マルチレンズブロック３０ｃにおいて外部からの赤外線が入射する第１面３０１ｃは、複数のレンズ３１ｃそれぞれの入射面の一群により構成されている。マルチレンズブロック３０ｃにおいて赤外線が出射する第２面３０２ｃは、複数のレンズ３１ｃそれぞれの出射面の一群により構成されている。複数のレンズ３１ｃそれぞれの形状は、実施形態１におけるレンズ３１それぞれの形状と同じである。
　第２レンズ３２ｃは、垂直面内においてレンズ機能を有し、かつ水平面内においてレンズ機能を有さない。
　本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｃでは、第２レンズ３２ｃは、フレネルレンズである。これにより、本実施形態に係る赤外線検出装置１０ｃは、第２レンズ３２ｃの肉厚を実施形態３における第２レンズ３２ｂと比べて薄くすることが可能となり、第２方向Ｄ２に沿った方向に移動する熱源２００に対する焦電素子２の感度の低下を抑制することが可能となる。
　図１６に示した例では、第２レンズ３２ｃを構成するフレネルレンズが、１つの中心レンズと、上下２つずつの帯状レンズと、を有している。ただし、第２レンズ３２ｃを構成するフレネルレンズの帯状レンズの数は特に限定されない。
　上記の実施形態１～４は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
　例えば、焦電素子２は、クワッドタイプの焦電素子に限らず、デュアルタイプの焦電素子、シングルタイプの焦電素子等でもよい。また、焦電素子２における検出部２４の形状、配列等も特に限定されない。例えば、焦電素子２は、１枚の焦電体基板２３に、４個の検出部２４が１×４のアレイ状に配列された構成でもよい。この場合、４つの検出部２４の各々の平面視形状は、長方形である。また、隣り合う検出部２４同士が逆並列に接続されている。また、焦電素子２は、焦電体基板を備えた構成に限らず、例えば、シリコン基板の表面上の電気絶縁膜上に、裏面電極、焦電体薄膜及び表面電極がこの順に並んで構成される検出部が形成されたチップでもよい。このようなチップは、例えば、マイクロマシニング技術及び焦電体薄膜の形成技術等を利用して形成することができる。
　また、焦電素子２は、電流検出モードで使用され出力信号として電流信号を出力する焦電素子であるが、これに限らない。例えば、焦電素子２は、電圧検出モードで使用され出力信号として電圧信号を出力する焦電素子でもよい。この場合、上述の信号処理部４における電流電圧変換回路４１は、不要である。
　マルチレンズブロック３０では、複数のレンズ３１が少なくとも一列に並んでいればよく、複数列に並んでいてもよい。複数列に並んでいる場合には、各小検知エリア１２の第１方向Ｄ１における最大幅Ｗ１をより小さくすることも可能となる。マルチレンズブロック３０ａ、３０ｂ及び３０ｃについても、同様に、複数のレンズ３１ａ、３１ｂ及び３１ｃが複数列に並んでいてもよい。
　また、マルチレンズブロック３０では、複数のレンズ３１が、円弧状に一列に並んでいるが、これに限らず、直線状に一列に並んでいてもよい。
　また、パッケージ６における窓材６３は、シリコンレンズ等の半導体レンズであってもよい。この場合、赤外線検出装置１０では、半導体レンズが、光学系３の一部を構成する。言い換えれば、光学系３は、焦電素子２と複数のレンズ３１と半導体レンズとを含む。
　（まとめ）
　以上説明した実施形態１～４等から以下の態様が開示されている。
　第１の態様に係る赤外線検出装置（１０；１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）は、焦電素子（２）と、光学系（３；３ａ；３ｂ；３ｃ）と、を備える。光学系（３；３ａ；３ｂ；３ｃ）は、一列に並んだ複数のレンズ（３１；３１ａ；３１ｂ；３１ｃ）を含み焦電素子（２）に赤外線を集光する。焦電素子（２）と光学系（３；３ａ；３ｂ；３ｃ）とを含む受光ユニット（１ａ；１ｂ；１ｃ；１ｄ）により決まる検知エリア（１１）は、複数のレンズ（３１；３１ａ；３１ｂ；３１ｃ）に一対一に対応する複数の小検知エリア（１２）を含む。光学系（３；３ａ；３ｂ；３ｃ）は、検知対象の熱源（２００）が複数の小検知エリア（１２）に交差する第１方向（Ｄ１）に移動するときの焦電素子（２）の感度が、熱源（２００）が複数のレンズ（３１；３１ａ；３１ｂ；３１ｃ）のうちの１つのレンズ（３１；３１ａ；３１ｂ；３１ｃ）の光軸（Ｂ１）に沿った第２方向（Ｄ２）に移動するときの焦電素子（２）の感度よりも小さくなるように構成されている。
　第１の態様に係る赤外線検出装置（１０；１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）は、検知エリア（１１）を横切る熱源（２００）の検知を抑制することが可能となる。
　第２の態様に係る赤外線検出装置（１０；１０ａ；１０ｂ）では、第１の態様において、光学系（３；３ａ；３ｂ）は、複数の小検知エリア（１２）の各々における第１方向（Ｄ１）の最大幅（Ｗ１）が、熱源（２００）である人の最小歩行速度により決まる単位時間当たりの人の移動距離よりも小さくなるように構成されている。
　第２の態様に係る赤外線検出装置（１０；１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）は、簡単な構成で、検知エリア（１１）を横切る熱源（２００）の検知を抑制することが可能となる。
　第３の態様に係る赤外線検出装置（１０；１０ａ）では、第１の態様において、複数のレンズ（３１；３１ａ）の各々の焦点距離は、１３ｍｍ以上である。
　第３の態様に係る赤外線検出装置（１０；１０ａ）は、簡単な構成で、検知エリア（１１）を横切る熱源（２００）の検知を抑制することが可能となる。
　第４の態様に係る赤外線検出装置（１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）では、第１～３の態様のいずれか一つにおいて、光学系（３ａ；３ｂ；３ｃ）は、複数の小検知エリア（１２）の各々における第１方向（Ｄ１）と第２方向（Ｄ２）との両方に交差する第３方向（Ｄ３）の最大幅（Ｗ３）が第１方向（Ｄ１）の最大幅（Ｗ１）よりも大きくなるように構成されている。
　第４の態様に係る赤外線検出装置（１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）は、検知エリア（１１）の外から第２方向（Ｄ２）に沿って検知エリア（１１）内を赤外線検出装置（１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）に近づいてくる熱源（２００）を、より検知しやすくなる。
　第５の態様に係る赤外線検出装置（１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）では、第４の態様において、光学系（３ａ；３ｂ；３ｃ）は、複数の小検知エリア（１２）の各々における第３方向（Ｄ３）の最大幅（Ｗ３）が第１方向（Ｄ１）の最大幅（Ｗ１）の少なくとも２倍となるように構成されている。
　第５の態様に係る赤外線検出装置（１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）は、検知エリア（１１）の外から第２方向（Ｄ２）に沿って検知エリア（１１）内を赤外線検出装置（１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）に近づいてくる熱源（２００）を、より検知しやすくなる。
　第６の態様に係る赤外線検出装置（１０ａ）では、第４又は５の態様において、複数のレンズ（３１ｂ）の各々は、光軸（Ｂ１）を含む垂直面内での焦点距離と当該光軸（Ｂ１）を含み垂直面に直交する面内での焦点距離とが異なる。
　第６の態様に係る赤外線検出装置（１０ａ）は、簡単な構成で、検知エリア（１１）を第１方向（Ｄ１）に沿って横切る熱源（２００）の検知を抑制しつつ、第２方向（Ｄ２）に沿って赤外線検出装置（１０ａ）に近づく熱源（２００）を検知することが可能となる。
　第７の態様に係る赤外線検出装置（１０ａ）では、第６の態様において、複数のレンズ（３１ａ）の各々は、フレネルレンズである。
　第７の態様に係る赤外線検出装置（１０ａ）では、フレネルレンズの帯状レンズの形状に応じて、レンズ（３１ａ）の光軸（Ｂ１）を含む垂直面内での焦点距離と当該光軸（Ｂ１）を含み垂直面に直交する面内での焦点距離とを異ならせることが可能となる。
　第８の態様に係る赤外線検出装置（１０ｂ）では、第４又は５の態様において、光学系（３ｂ；３ｃ）は、複数のレンズ（３１ｂ；３１ｃ）である複数の第１レンズと、垂直面内においてレンズ機能を有し、かつ水平面内においてレンズ機能を有さない第２レンズ（３２ｂ；３２ｃ）と、を含む。
　第８の態様に係る赤外線検出装置（１０ｂ）は、第２レンズ（３２ｂ；３２ｃ）を設けることにより、複数の小検知エリア（１２）の各々における第３方向（Ｄ３）の最大幅（Ｗ３）が第１方向（Ｄ１）の最大幅（Ｗ１）の少なくとも２倍となるように構成することが可能となる。
　第９の態様に係る赤外線検出装置（１０ｂ）では、第８の態様において、第２レンズ（３２ｂ）は、シリンドリカルレンズである。
　第９の態様に係る赤外線検出装置（１０ｂ）は、第２レンズ（３２ｂ）の設計が容易になる。
　第１０の態様に係る赤外線検出装置（１０ｃ）では、第８の態様において、第２レンズ（３２ｃ）は、フレネルレンズである。
　第１０の態様に係る赤外線検出装置（１０ｃ）は、第２レンズ（３２ｃ）の肉厚を第２レンズ（３２ｂ）と比べて薄くすることが可能となり、第２方向（Ｄ２）に沿って移動する熱源（２００）に対する焦電素子（２）の感度の低下を抑制することが可能となる。
　第１１の態様に係る赤外線検出装置（１０；１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）では、第１～１０の態様のいずれか一つにおいて、焦電素子（２）は、クワッドタイプの焦電素子又はデュアルタイプの焦電素子である。
　第１１の態様に係る赤外線検出装置（１０；１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）は、焦電素子（２）の周囲温度等によって焦電素子（２）の感度が変化するのを抑制することが可能となる。
　第１２の態様に係る赤外線検出装置（１０；１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）は、第１～１１の態様のいずれか一つにおいて、複数のレンズ（３１；３１ａ；３１ｂ；３１ｃ）は、円弧状に一列に並んでいる。
　第１３の態様に係る赤外線検出装置（１０；１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）は、第１～１２の態様のいずれか一つにおいて、信号処理部（４）を更に備える。信号処理部（４）は、焦電素子（２）の出力信号に基づいて検知エリア（１１）に熱源（２００）が存在するか否かを判定する。
　第１３の態様に係る赤外線検出装置（１０；１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）は、検知エリア（１１）内を第２方向（Ｄ２）に沿って移動する熱源（２００）を検知することが可能となる一方で、検知エリア（１１）内を第１方向（Ｄ１）に沿って移動する熱源（２００）を検知しにくくなる。
　１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ　赤外線検出装置
　１、１ａ、１ｂ、１ｃ　受光ユニット
　２　焦電素子
　３、３ａ、３ｂ、３ｃ　光学系
　３１、３１ａ　レンズ
　３１ｂ、３１ｃ　レンズ（第１レンズ）
　３２ｂ、３２ｃ　第２レンズ
　４　信号処理部
　１１　検知エリア
　１２　小検知エリア
　１３　微小検知エリア
　２００　熱源
　Ｂ１　光軸
　Ｄ１　第１方向
　Ｄ２　第２方向
　Ｄ３　第３方向
　Ｗ１　最大幅
　Ｗ３　最大幅

Claims (13)

  1. 　焦電素子と、
    　一列に並んだ複数のレンズを含み前記焦電素子に赤外線を集光する光学系と、を備え、
    　前記焦電素子と前記光学系とを含む受光ユニットにより決まる検知エリアは、前記複数のレンズに一対一に対応する複数の小検知エリアを含み、
    　前記光学系は、検知対象の熱源が前記複数の小検知エリアに交差する第１方向に移動するときの前記焦電素子の感度が、前記熱源が前記複数のレンズのうちの１つのレンズの光軸に沿った第２方向に移動するときの前記焦電素子の感度よりも低くなるように構成されている、
    　赤外線検出装置。
  2. 　前記光学系は、前記複数の小検知エリアの各々における前記第１方向の最大幅が、前記熱源である人の最小歩行速度により決まる単位時間当たりの人の移動距離よりも小さくなるように構成されている、
    　請求項１に記載の赤外線検出装置。
  3. 　前記複数のレンズの各々の焦点距離は、１３ｍｍ以上である、
    　請求項１に記載の赤外線検出装置。
  4. 　前記光学系は、前記複数の小検知エリアの各々における前記第１方向と前記第２方向との両方に交差する第３方向の最大幅が前記第１方向の最大幅よりも大きくなるように構成されている、
    　請求項１～３のいずれか一項に記載の赤外線検出装置。
  5. 　前記光学系は、前記複数の小検知エリアの各々における前記第３方向の最大幅が前記第１方向の最大幅の少なくとも２倍となるように構成されている、
    　請求項４に記載の赤外線検出装置。
  6. 　前記複数のレンズの各々は、光軸を含む垂直面内での焦点距離と当該光軸を含み前記垂直面に直交する面内での焦点距離とが異なる、
    　請求項４又は５に記載の赤外線検出装置。
  7. 　前記複数のレンズの各々は、フレネルレンズである、
    　請求項６に記載の赤外線検出装置。
  8. 　前記光学系は、前記複数のレンズである複数の第１レンズと、垂直面内においてレンズ機能を有し、かつ水平面内においてレンズ機能を有さない第２レンズと、を含む、
    　請求項４又は５に記載の赤外線検出装置。
  9. 　前記第２レンズは、シリンドリカルレンズである、
    　請求項８に記載の赤外線検出装置。
  10. 　前記第２レンズは、フレネルレンズである、
    　請求項８に記載の赤外線検出装置。
  11. 　前記焦電素子は、クワッドタイプの焦電素子又はデュアルタイプの焦電素子である、
    　請求項１～１０のいずれか一項に記載の赤外線検出装置。
  12. 　前記複数のレンズは、円弧状に一列に並んでいる、
    　請求項１～１１のいずれか一項に記載の赤外線検出装置。
  13. 　信号処理部を更に備え、
    　前記信号処理部は、前記焦電素子の出力信号に基づいて前記検知エリアに前記熱源が存在するか否かを判定する、
    　請求項１～１２のいずれか一項に記載の赤外線検出装置。
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