特許 5797814 焦電型赤外線センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5797814

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】焦電型赤外線センサ

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/02 20060101AFI20151001BHJP

【ＦＩ】

   G01J1/02 Y

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-121645(P2014-121645)

(22)【出願日】2014年6月12日

【審査請求日】2015年1月7日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000134257

【氏名又は名称】ＮＥＣトーキン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077838

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 憲保

(74)【代理人】

【識別番号】100082924

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 修一

(74)【代理人】

【識別番号】100129023

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 敬

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 正博

(72)【発明者】

【氏名】下 彰利

【審査官】 森口 正治

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０７−０３４３３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−２９２４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１２６８９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ １／００−１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

焦電体板の一方の面には、一対の検出電極と、前記一対の検出電極を導電接続してなる電極間接続部を有し、
前記焦電体板の他方の面には、前記焦電体板を挟んで前記一対の検出電極と対向する位置に一対の接続電極と、該一対の接続電極の各々から接続導出部を介して引き出された２つの外部接続部を有してなり、
該外部接続部上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、前記一対の接続電極の内の一方の接続電極上のいずれか１点と他方の接続電極上のいずれか１点を有しない位置で、かつ、前記一方の接続電極の一辺を含む直線と、前記他方の接続電極の、前記一辺に対向する一辺を含む直線の間又は前記一方の接続電極の一頂点を含み、前記焦電体板の対角線に平行な直線と、前記他方の接続電極の、前記対角線を挟んで前記一頂点に対向する頂点を含み、前記対角線に平行な直線の間に、前記外部接続部を配してなることを特徴とする焦電型赤外線センサ。

【請求項2】

前記２つの外部接続部は、前記一対の接続電極の中心を対称点とした点対称に配置されてなることを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線センサ。

【請求項3】

前記２つの外部接続部は、前記焦電体板の縁辺部に配されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の焦電型赤外線センサ。

【請求項4】

前記一対の検出電極は、前記焦電体板の縁辺部に配されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の焦電型赤外線センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、赤外線を検知する焦電型赤外線センサに関する。

【背景技術】

【0002】

焦電型赤外線センサは、物体が発する赤外線が焦電体に入射した際に生じる電荷を検出することにより、非接触で物体を検出する。この中でも、１つの基板上に２つの電極を配置して極性が逆になるよう接続したデュアル電極型の焦電型赤外線センサとして、例えば、特許文献１、２に開示された技術がある。

【0003】

特許文献１では、焦電体基板の表裏両面に導電パターンを対向させて赤外線感受部を形成し、かつ赤外線感受部の周囲に貫通スリットを設けた構造とし、貫通スリットによって囲まれた赤外線感受部を単分域化し、それ以外の部分は多分域化された状態とする、あるいは、電気的出力が素子外部ヘは現れないようにした単分域化領域が混在する多分域化領域とすることで、ポップコーンノイズを低減する技術が開示されている。

【0004】

また、特許文献２では、焦電体に設けられた極性が逆極性となるように電気的に接続した略台形型の一対の赤外線検知部からなり、一方の赤外線検知部の略台形型の上底と他方の赤外線検知部の略台形型の下底とを同じ方向に配置することで、どの方向の検知対象の動きに対しても出力が得られる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−２３５３６４号公報

【特許文献2】ＷＯ９９／０４１５７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

回路基板等に接続された焦電型赤外線センサは、外部環境の温度変化等により、回路基板、焦電体板およびこれらを接続する接続部材間に歪みを生じる場合がある。この歪みに起因した応力変化が焦電体板に伝わると電荷を発生し、発生した電荷は電極に到達する。

【0007】

焦電体板上の２つの電極の内、一方の電極にのみ発生した電荷が到達した場合には、２つの電極間で電位差が生じ、突発的なノイズが発生し、物体を正しく検知できないという課題がある。

【0008】

そこで本発明は、突発的なノイズの発生を抑制した焦電型赤外線センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明の焦電型赤外線センサは、焦電体板の一方の面には、一対の検出電極と、前記一対の検出電極を導電接続してなる電極間接続部を有し、前記焦電体板の他方の面には、前記焦電体板を挟んで前記一対の検出電極と対向する位置に一対の接続電極と、該一対の接続電極の各々から接続導出部を介して引き出された２つの外部接続部を有してなり、該外部接続部上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、前記一対の接続電極の内の一方の接続電極上のいずれか１点と他方の接続電極上のいずれか１点を有しない位置で、かつ、前記一方の接続電極の一辺を含む直線と、前記他方の接続電極の、前記一辺に対向する一辺を含む直線の間又は前記一方の接続電極の一頂点を含み、前記焦電体板の対角線に平行な直線と、前記他方の接続電極の、前記対角線を挟んで前記一頂点に対向する頂点を含み、前記対角線に平行な直線の間に、前記外部接続部を配してなることを特徴とする。

【0010】

また、本発明の前記２つの外部接続部は、前記一対の接続電極の中心を対称点とした点対称に配置されてなることが望ましい。

【0011】

また、本発明の前記２つの外部接続部は、前記焦電体板の縁辺部に配されてなることが望ましい。

【0012】

また、本発明の前記一対の検出電極は、前記焦電体板の縁辺部に配されてなることが望ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明の焦電型赤外線センサは、一対の接続電極の各々から接続導出部を介して引き出された２つの外部接続部を回路基板等との接続に用いる。よって、外部環境の温度変化等によって歪みが生じた場合、歪みに起因した応力変化は外部接続部から焦電体板に伝播する。

【0014】

しかし、本発明において外部接続部は、外部接続部上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、一対の接続電極の内の一方の接続電極上の１点と他方の接続電極上の１点を有しない位置に配するため、一対の接続電極の内の一方の接続電極にのみ電荷が到達することはない。

【0015】

つまり、回路基板、焦電体板およびこれらを接続する接続部材との間に発生する歪みに起因した応力変化が焦電体板に伝わった場合、発生した電荷は一対の接続電極の双方に到達し、電荷の変化量は打ち消しあうため、２つの電極間に大きな電位差は生じない。

【0016】

以上のことより、突発的なノイズの発生を抑制した焦電型赤外線センサが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１の実施形態による焦電型赤外線センサの構成を示す図であり、（ａ）は接続電極側からみた平面図であり、（ｂ）は接続電極側からみた検出電極側の構成を示す図である。

【図2】本発明による焦電型赤外線センサの外部接続部を配する位置について説明する図であり、接続電極側からみた平面図である。

【図3】本発明の第２の実施形態による焦電型赤外線センサの構成を示す図であり、（ａ）は接続電極側からみた平面図であり、（ｂ）は接続電極側からみた検出電極側の構成を示す図である。

【図4】本発明の第３の実施形態による焦電型赤外線センサの構成を示す図であり、（ａ）は接続電極側からみた平面図であり、（ｂ）は接続電極側からみた検出電極側の構成を示す図である。

【図5】本発明の焦電型赤外線センサの一例を示す図であり、検出電極側からみた平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

【0019】

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態による焦電型赤外線センサの構成を示す図であり、（ａ）は接続電極側からみた平面図であり、（ｂ）は接続電極側からみた検出電極側の構成を示す図である。

【0020】

図１に示すように、本発明の焦電型赤外線センサ１００は、焦電体板１０の一方の面に一対の検出電極１１、１２と、検出電極１１と検出電極１２を導電接続してなる電極間接続部１３を有している。また、焦電体板１０の他方の面に、一対の検出電極１１、１２と焦電体板１０を挟んで対向する位置に一対の接続電極１４、１５と、その各々から接続導出部１６、１７を介して引き出された２つの外部接続部１８、１９を有している。

【0021】

外部接続部１８は、外部接続部１８上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、接続電極１４上の１点と接続電極１５上の１点を同時に有しない位置に配置している。同様に、外部接続部１９は、外部接続部１９上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、接続電極１４上の１点と接続電極１５上の１点を同時に有しない位置に配置している。

【0022】

また、外部接続部１８および外部接続部１９は一対の接続電極１４、１５の中心を対称点として、点対称に配置している。

【0023】

ここで、外部接続部を配する位置について説明する。図２は本発明による焦電型赤外線センサの外部接続部を配する位置について説明する図であり、接続電極側からみた平面図である。

【0024】

図２に示すように、接続電極１４、１５を有した焦電体板１０において、外部接続部２０上の１点を起点にした放射状の直線として直線Ａ、Ｂ、Ｃがあり、外部接続部２１上の１点を起点にした放射状の直線として直線Ｄ、Ｅ、Ｆがある。

【0025】

外部接続部２０、２１上の１点を起点にした放射状の直線は直線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆのみに限らず、それぞれ無数に存在するが、説明し易いように３本ずつ抜粋した。

【0026】

外部接続部２０の場合、直線Ａ上には接続電極１４上の点のみ有し、直線Ｃ上には接続電極１５上の点のみ有している。直線Ｂ上は接続電極１４および接続電極１５のいずれの点とも交わっていない。また、外部接続部２０を起点とする他の図示しない直線のいずれも、接続電極１４および接続電極１５上の点を同時に有することはない。よって、外部接続部２０の位置は本発明における外部接続部を配する位置に適している。

【0027】

一方、外部接続部２１の場合、直線Ｄ上には接続電極１４上の点のみ有し、直線Ｆ上には接続電極１５の点のみ有している。直線Ｄおよび直線Ｆのみであれば、本発明における外部接続部を配する位置として適しているが、直線Ｅ上には接続電極１４上の点と接続電極１５上の点の双方を有している。したがって、外部接続２１の位置は本発明における外部接続部を配する位置には適していない。

【0028】

外部接続部を配する位置が、外部接続部上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、一方の接続電極上の１点と他方の接続電極上の１点を有しないことにより、温度変化等に起因して焦電体板に発生した電荷が一対の接続電極の内の一方にのみ到達し、接続電極間に電位差が生じるのを防止できる。

【0029】

すなわち、発生した電荷は一対の接続電極の両方に到達し、生じた電荷の変化量は打ち消しあうため、接続電極間に電位差は生じない。よって、突発的なノイズの発生を抑制できる。

【0030】

本実施の形態では、望ましい構成として、外部接続部を点対称に配置したが、外部接続部を配するのに適した位置であればどこでもよく、これに限らない。

【0031】

（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態による焦電型赤外線センサの構成を示す図であり、（ａ）は接続電極側からみた平面図であり、（ｂ）は接続電極側からみた検出電極側の構成を示す図である。

【0032】

図３に示すように、本発明の焦電型赤外線センサ２００は、焦電体板３０の一方の面に略四角形の一対の検出電極３１、３２と、検出電極３１と検出電極３２を導電接続してなる電極間接続部３３を有している。また、焦電体板３０の他方の面に、一対の検出電極３１、３２と焦電体板３０を挟んで対向する位置に一対の接続電極３４、３５と、その各々から接続導出部３６、３７を介して引き出された２つの外部接続部３８、３９を有している。

【0033】

外部接続部３８は、外部接続部３８上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、接続電極３４上の１点と接続電極３５上の１点を有しない位置に配置されている。同様に、外部接続部３９は、外部接続部３９上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、接続電極３４上の１点と接続電極３５上の１点を有しない位置に配置されている。

【0034】

また、外部接続部３８と外部接続部３９は一対の接続電極３４、３５の中心を対称点として点対称の位置で、焦電体板３０の縁辺部４０に配置されている。同様に、一対の検出電極３１、３２は焦電体板３０の縁辺部４０に配置されている。

【0035】

ここで、縁辺部４０とは焦電体板３０の縁およびその近傍のことであり、すなわち、焦電体板の縁から縁近傍の内側を意味している。

【0036】

外部接続部が接続電極の近傍に配置されている場合、回路基板と焦電体板を接続する接続部材が外部接続部だけではなく、接続電極に重なって接続される恐れがある。接続部材が接続電極に重なると、赤外線によって生じた熱が外部接続部を伝って逃げるため、焦電型赤外線センサの感度が低下する。

【0037】

よって、外部接続部を接続電極から離して配置することで、赤外線によって生じた熱が接続電極を伝って拡散し、感度が低下するのを防止できる。

【0038】

また、検出電極の面積が大きいほど焦電型赤外線センサの感度は向上し、静電容量も増大するためノイズが低減する。焦電体板の大きさを維持したまま検出電極を大きくでき、大型化を防止した良好な感度を有する焦電型赤外線センサが得られるため、外部接続部は焦電体板の縁辺部に配置することがより望ましい。

【0039】

さらに、検出電極の面積をより大きくでき、更なる感度の向上を図れるため、検出電極は焦電体板の縁辺部に配置することが望ましい。

【0040】

また、赤外線入射時の電荷の変化量が大きいほど赤外線焦電型赤外線センサの感度は向上する。第１の実施形態のように検出電極を焦電体板の中心側に寄せて配置した場合、赤外線の入射による温度変化が焦電体板の縁から徐々に起こり、検出電極は少なからずその影響を受けるため、電荷の変化量が小さくなる。

【0041】

焦電体板の縁辺部に検出電極を配置することで、焦電体板から受ける温度変化の影響が小さくなり、検出電極に赤外線が入射した際に生じる電荷の変化量を大きくできるため、焦電型赤外線センサの感度が向上する。

【0042】

本実施形態では、望ましい構成として、外部接続部３８および外部接続３９の縁は焦電体板３０の縁よりも内側に配置されているが、外部接続部３８および外部接続部３９の縁が焦電体板３０の縁に重なって配置されていてもよい。

【0043】

同様に、検出電極３１および検出電極３２ならびに接続電極３４および接続電極３５の縁が焦電体板３０の縁に重なって配置されていてもよい。

【0044】

また、第１の実施形態における検出電極および外部接続部の配置は、第２の実施形態と同様に焦電体板の縁辺部に配置され、さらに検出電極は対角に配置されていてもよい。

【0045】

（第３の実施形態）
図４は本発明の第３の実施形態による焦電型赤外線センサの構成を示す図であり、（ａ）は接続電極側からみた平面図であり、（ｂ）は接続電極側からみた検出電極側の構成を示す図である。

【0046】

図４に示すように、本発明の焦電型赤外線センサ３００は、焦電体板５０の一方の面に略三角形の一対の検出電極５１、５２と、検出電極５１と検出電極５２を導電接続してなる電極間接続部５３を有している。また、焦電体板５０の他方の面に、一対の検出電極５１、５２と焦電体板５０を挟んで対向する位置に一対の接続電極５４、５５と、その各々から接続導出部５６、５７を介して引き出された２つの外部接続部５８、５９を有している。

【0047】

外部接続部５８は、外部接続部５８上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、接続電極５４上の１点と接続電極５５上の１点を有しない位置に配置されている。同様に、外部接続部５９は、外部接続部５９上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、接続電極５４上の１点と接続電極５５上の１点を有しない位置に配置されている。

【0048】

また、外部接続部５８と外部接続部５９は一対の接続電極５４、５５の中心を対称点として点対称の位置で、焦電体板５０の縁辺部に配置されている。同様に、一対の検出電極５１、５２は焦電体板５０の縁辺部に配置されている。

【0049】

一対の検出電極間の距離が近すぎると、一方の検出電極の温度変化が他方の検出電極に伝わり感度が低下する場合がある。その一方、一対の検出電極間の距離が離れすぎると、検出電極の面積が小さくなり感度が低下する。

【0050】

本実施形態では、一方の検出電極の温度変化が他方の検出電極に伝わらない程度に検出電極間の距離を保ちながら、略三角形とすることで検出電極の面積を大きくし、良好な感度を有した焦電型赤外線センサを得た。

【0051】

このように、検出電極間の距離および検出電極の形状は本実施形態に限らず、必要とする感度や使用環境などから適宜設定すればよい。

【0052】

ここで、検出電極の形状の一例を図５に示す。図５は本発明の焦電型赤外線センサの一例を示す図であり、検出電極側からみた平面図である。

【0053】

図４に示す第３の実施の形態における焦電型赤外線センサに対して人が横切る場合、Ｘ方向およびＹ方向の動きに対しては人体から発せられた赤外線が検出電極に広い範囲で入射するため、電荷の変化量が大きく感度は良好である。しかし、Ｚ方向の動きに対しては、検出電極の略三角形のうちの頂点から赤外線が入射するため、電荷の変化量が小さく、Ｘ方向およびＹ方向の動きに比べて感度は低下する。

【0054】

そこで、図５に示す検出電極６１および検出電極６２の略台形の形状とすることで、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の全ての動きに対して、赤外線が検出電極に広い範囲で入射する。よって、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に対して、良好な感度を有した焦電型赤外線センサが得られる。

【0055】

以上より、外部接続部上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、一対の接続電極内の一方の接続電極上の１点と他方の接続電極上の１点を有しない位置に、外部接続部を配することで、突発的なノイズの発生を抑制した焦電型赤外線センサが得られる。

【0056】

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上記に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の変更や修正が可能である。すなわち、当業者であれば成し得る各種変形、修正もまた本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0057】

１００、２００、３００ 焦電型赤外線センサ
１０、３０、５０ 焦電体板
１１、１２、３１、３２、５１、５２、６１、６２ 検出電極
１３、３３、５３ 電極間接続部
１４、１５、３４、３５、５４、５５ 接続電極
１６、１７、３６、３７、５６、５７ 接続導出部
１８、１９、２０、２１、３８、３９、５８、５９ 外部接続部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ 直線
４０ 縁辺部

【要約】

【課題】突発的なノイズの発生を抑制した焦電型赤外線センサを提供する。
【解決手段】焦電体板５０の一方の面に一対の検出電極５１、５２と、検出電極５１と検出電極５２を導電接続してなる電極間接続部５３を有している。また、焦電体板５０の他方の面に、一対の検出電極５１、５２と焦電体板５０を挟んで対向する位置に一対の接続電極５４、５５と、その各々から接続導出部５６、５７を介して引き出された２つの外部接続部５８、５９を有している。外部接続部５８、５９は、外部接続部上の１点を起点にした放射状のそれぞれの直線上に、一方の接続電極５４上の１点と他方の接続電極５５上の１点を有しない位置に配置されている。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】