МАСКА Российский патент 2016 года по МПК G01J1/02 G01J1/06 G01S3/781 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001]

Настоящее изобретение относится к маске, накладываемой на пироэлектрический датчик. В частности, изобретение относится к маске, которую для увеличения чувствительности пироэлектрического датчика, обеспечивающей возможность обнаружения движущегося объекта, накладывают на чувствительную поверхность сдвоенного пироэлектрического датчика.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Патентный документ 1 относится к известным технологиям наложения маски на пироэлектрический датчик. В патентном документе 1 путем наложения маски на линзы пироэлектрического датчика формируется или регулируется чувствительная область пироэлектрического датчика.

[0003]

В пироэлектрическом датчике используется пироэлектрический эффект элемента, известного как пироэлектрический материал (далее - "пироэлектрический элемент"), например сегнетоэлектрическая керамика. Пироэлектрическим эффектом называется явление, при котором тепловая энергия, заключенная в небольшом количестве инфракрасных лучей, излучаемых телом животного, человека или т.п. (далее - "тело человека и т.п."), вызывает изменение температуры, которое затем индуцирует электрический заряд на поверхности пироэлектрического материала, создавая, тем самым, электродвижущую силу. Тело человека и т.п., испускающее инфракрасные лучи, далее именуются как "движущийся объект".

[0004]

Принцип работы пироэлектрического элемента 91 далее будет описан со ссылками на фиг. 1 и фиг. 2. Как показано на фиг. 1, пироэлектрический элемент 91, который подвергся поляризации, при заданной температуре Т [°С] находится в состоянии со стабильной поляризацией. В этом состоянии, из-за характера статического электричества, положительные подвижные заряды и отрицательные подвижные заряды собираются на отрицательно поляризованной поверхности и положительно поляризованной поверхности соответственно, при этом отсутствует разность потенциалов между верхней и нижней поверхностями пироэлектрического элемента 91.

[0005]

Затемненный лист (не показан) расположен на стороне инфракрасного входа пироэлектрического элемента 91. При попадании инфракрасных лучей на затемненный лист, затемненный лист преобразует энергию инфракрасного излучения в тепловую энергию, тем самым, изменяя температуру пироэлектрического элемента 91 на ΔТ [°С]. Поскольку поляризация пироэлектрического элемента 91 зависит от температуры, величина поляризации в пироэлектрическом элементе 91 изменяется с изменением температуры, как это показано на фиг. 2. В это время поверхностный заряд, возникший из подвижных зарядов, не может реагировать на изменение температуры так же быстро, как происходит изменение поляризации. Поэтому некоторое количество заряда, соответствующее изменению поляризации, временно остается на поверхности элемента. Этот заряд создает электродвижущую силу, которая, в свою очередь, приводит к прохождению тока.

[0006]

Далее описывается сдвоенный пироэлектрический датчик 90. На фиг. 3 показана принципиальная схема сдвоенного пироэлектрического датчика. Сдвоенный пироэлектрический датчик 90 имеет два пироэлектрических элемента 91R и 91L с разной полярностью, которые расположены на его чувствительной поверхности. Пироэлектрические элементы 91R и 91L соединены последовательно и в обратной полярности. Пироэлектрический датчик 90 выводит разность между выходами пироэлектрических элементов 91R и 91L. Выполненный таким образом сдвоенный пироэлектрический датчик 90 имеет следующие характеристики. (1) При перемещении движущегося объекта в направлении, которое пересекает пироэлектрические элементы 91R и 91L (направление расположения), напряжение последовательно меняется в положительном и отрицательном направлениях, как это имеет место в случае переменного тока. Следовательно, из электрической цепи датчика можно получить более высокое выходное напряжение. (2) Если внешний свет, например солнечный свет, одновременно поступает на пироэлектрические элементы 91R и 91L, их выходы взаимно компенсируют друг друга, поскольку пироэлектрические элементы соединены в обратной полярности. Следовательно, у сдвоенного пироэлектрического датчика 90 ничего нет на выходе. В результате, можно предотвратить сбой в работе сдвоенного пироэлектрического датчика 90. (3) Кроме того, сдвоенный пироэлектрический датчик 90 проявляет устойчивость к воздействию изменений окружающей среды, таким как вибрация или температура.

[0007]

Сдвоенный пироэлектрический датчик 90 с такими характеристиками, как правило, используется в сочетании со светособирающей линзой Френеля. С другой стороны, с целью обнаружения движущегося объекта на относительно коротком расстоянии, в серийное производство запущены пироэлектрические датчики, объединенные с маской, которая содержит набор апертур, например перфорированный металл, вместо линзы Френеля, за счет чего обеспечивается миниатюризация датчиков.

[0008]

На фиг. 4 представлен внешний вид маски 93, прикрепленной к нижнему участку жидкокристаллического дисплея. На фиг. 5 представлено схематическое графическое изображение набора апертур маски 93. На фиг. 6А и 6В показаны изменения мертвой зоны 82 (тени от маски), которые имеют место, когда движущийся объект 81 пересекает пироэлектрический датчик 80. На фиг. 7А показано относительное расположение мертвой зоны 82 и пироэлектрических элементов 91R и 91L, когда движущийся объект 81 находится перед пироэлектрическим датчиком 80. На фиг. 7В показано относительное расположение мертвой зоны 82 и пироэлектрических элементов 91R и 91L, когда движущийся объект 81 перемещается в направлении X (в направлении влево) относительно пироэлектрического датчика 80. На фиг. 7С показаны эпюры выходов, когда мертвая зона 82 изменяется от состояния на фиг. 7А до состояния на фиг. 7В. Отметим, что, для простоты, на фиг. 6, 7А и 7В, набор апертур и облученный участок показаны не как круглый участок, а как область, включающая набор апертур и облученный участок.

[0009]

Известно, что, если мертвая зона 82, на которую не воздействуют инфракрасные лучи, произвольно возникает в пироэлектрических элементах 91R и 91L, которые используют описанную выше маску, то повышается чувствительность, с которой пироэлектрический датчик 80 может обнаруживать перемещение движущегося объекта 81. Полагаем для удобства, что общая площадь каждого из пироэлектрических элементов 91R и 91L составляет 90%, при этом облученная область пироэлектрического элемента 91R на фиг. 7В увеличивается на 30%; а облученная область пироэлектрического элемента 91L уменьшается на 30%. Таким образом, между ними существует разница в 60%. Использование этой разницы создает возможность для увеличения чувствительности обнаружения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Патентные документы

[0010]

Патентный документ 1: Публикация не прошедшей экспертизу заявки на патент Японии No. 10-162256

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЗАДАЧИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011]

Вместе с тем, как показано на фиг. 7D, если движущийся объект движется в направлении Y, пироэлектрический датчик 80 из уровня техники не может обнаружить перемещение движущегося объекта. Это происходит потому, что не меняется доза инфракрасных лучей, воздействующих на пироэлектрические элементы 91R и 91L. То есть, в то время как пироэлектрический датчик 80 может обнаружить перемещение движущегося объекта в направлении расположения пироэлектрических элементов 91R и 91L (направление X), он не может обнаружить перемещение движущегося объекта в направлении, перпендикулярном указанному направлению расположения (направление Y).

[0012]

Жидкокристаллический дисплей, например, можно использовать в альбомной ориентации (с длинными сторонами, ориентированными по горизонтали, и с короткими сторонами, - по вертикали), или могут быть использованы в портретной ориентации (с короткими сторонами, ориентированными по горизонтали, и длинными сторонами, - по вертикали). Для точного обнаружения перемещения пользователя, независимо от того, в какой ориентации жидкокристаллический дисплей используется, необходимо установить два пироэлектрических датчика (один для альбомной ориентации, и один - для портретной ориентации), или установить механизм или т.п. для механического вращения пироэлектрического датчика на 90°.

[0013]

Задачей настоящего изобретения является создание маски, которая используется в сдвоенном пироэлектрическом датчике и которая делает возможным точное обнаружение пироэлектрическим датчиком перемещения движущегося объекта в каждом из направлений расположения двух пироэлектрических элементов и в направлении, перпендикулярном к направлению расположения.

СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014]

Для решения вышеупомянутой задачи, в первом аспекте настоящего изобретения предложена маска, которую, для увеличения чувствительности пироэлектрического датчика при обнаружении движущегося объекта, накладывают на чувствительную поверхность сдвоенного пироэлектрического датчика. Указанная маска содержит лист, выполненный с возможностью блокирования инфракрасных лучей, и набор апертур, содержащий сквозные отверстия, выполненные в листе. Указанный набор апертур выполнен таким образом, что обеспечена возможность смены процентных долей соответствующих облученных инфракрасными лучами областей двух пироэлектрических элементов пироэлектрического датчика вместе с перемещением движущегося объекта в каждом из направлений X и Y, при этом направление X является направлением расположения на чувствительной поверхности двух пироэлектрических элементов, а направление Y является направлением, перпендикулярным направлению X на чувствительной поверхности.

ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015]

Применение маски настоящего изобретения обеспечивает возможность точного обнаружения сдвоенным пироэлектрическим датчиком перемещения движущегося объекта в каждом из направлений расположения двух пироэлектрических элементов и в направлении, перпендикулярном к направлению расположения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0016]

Фиг. 1 представляет собой графическое изображение, на котором представлен режим работы пироэлектрического элемента при заданной температуре Т [°С].

Фиг. 2 представляет собой графическое изображение, на котором представлен режим работы, в котором величина поляризации в пироэлектрическом элементе изменилась вместе с изменением температуры.

Фиг. 3 представляет собой принципиальную схему сдвоенного пироэлектрического датчика.

Фиг. 4 представляет собой внешний вид маски, прикрепленной к нижнему участку жидкокристаллического дисплея.

Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение набора апертур маски 93.

Фиг. 6 представляет собой графическое изображение, на котором представлено изменение мертвой зоны, которое имеет место, когда движущийся объект пересекает пироэлектрический датчик.

Фиг. 7А представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект находится перед пироэлектрическим датчиком.

Фиг. 7В представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект движется в направлении X (в направлении влево) относительно пироэлектрического датчика.

Фиг. 7С представляет собой графическое изображение, на котором представлены эпюры выходов, когда мертвая зона изменяется от состояния на фиг. 7А до состояния на фиг. 7В.

Фиг. 7D представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект движется в направлении Y (направление вверх) по отношению к пироэлектрическому датчику.

Фиг. 8А представляет собой внешний вид маски в первом варианте реализации.

Фиг. 8В представляет собой графическое изображение, на котором представлены примерные размеры набора апертур маски.

Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение, на котором представлен набор апертур маски в первом варианте реализации.

Фиг. 10А представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур маски в первом варианте реализации и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект находится перед пироэлектрическим датчиком.

Фиг. 10В представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур маски в первом варианте реализации и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект перемещается в направлении X (в направлении влево) по отношению к пироэлектрическиму датчику.

Фиг. 10С представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур маски в первом варианте реализации и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект перемещается в направлении Y (в направлении вверх) по отношению к пироэлектрическиму датчику.

Фиг. 11 представляет собой графическое изображение, на котором представлены изменения в облученных областях, связанные с перемещением движущегося объекта при использовании каждого набора апертур.

Фиг. 12 представляет собой схематическое графическое изображение набора апертур 112А.

Фиг. 13А представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112А и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект находится перед пироэлектрическим датчиком.

Фиг. 13В представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112А и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект перемещается в направлении X (в направлении влево) по отношению к пироэлектрическиму датчику.

Фиг. 13С представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112А и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект перемещается в направлении Y (в направлении вверх) по отношению к пироэлектрическиму датчику.

Фиг. 14 представляет собой схематическое изображение набора апертур 112В.

Фиг. 15А представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112В и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект находится перед пироэлектрическим датчиком.

Фиг. 15В представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112В и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект перемещается в направлении X (в направлении влево) по отношению к пироэлектрическиму датчику.

Фиг. 15С представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112В и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект перемещается в направлении Y (в направлении вверх) по отношению к пироэлектрическиму датчику.

Фиг. 16 представляет собой схематическое изображение набора апертур 112С.

Фиг. 17А представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112С и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект находится перед пироэлектрическим датчиком.

Фиг. 17В представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112С и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект перемещается в направлении X (в направлении влево) по отношению к пироэлектрическиму датчику.

Фиг. 17С представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112С и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект перемещается в направлении Y (в направлении вверх) по отношению к пироэлектрическиму датчику.

Фиг. 18 представляет собой схематическое изображение набора апертур 112D.

Фиг. 19А представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112D и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект находится перед пироэлектрическим датчиком.

Фиг. 19В представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112D и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект движется в направлении X (в направлении влево) по отношению к пироэлектрическиму датчику.

Фиг. 19С представляет собой графическое изображение, на котором представлено относительное расположение мертвой зоны набора апертур 112D и двух пироэлектрических элементов, когда движущийся объект перемещается в направлении Y (в направлении вверх) по отношению к пироэлектрическиму датчику.

Фиг. 20А и фиг. 20В представляют собой графические изображения, на каждом из которых представлены модификации, в которых группа некруглых сквозных отверстий формирует набор апертур.

Фиг. 20С и фиг. 20D представляют собой графические изображения, на каждом из которых представлены модификации, в которых группа сквозных отверстий, число которых не равно четырем или больше четырех, формирует набор апертур и соответствует двум пироэлектрическим элементам.

Фиг. 20Е и фиг. 20F представляют собой графические изображения, на каждом из которых представлены модификации, в которых группа сквозных отверстий, формирующая набор апертур, не является центрально симметричной относительно центра пироэлектрического датчика.

Фиг. 20G представляет собой графическое изображение, на котором представлена модификация, в которой единичное сквозное отверстие формирует набор апертур.

ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ

[0017]

Ниже, со ссылками на чертежи, описывается вариант реализации настоящего изобретения. На всех чертежах элементы, имеющие одинаковые функции, обозначены одинаковыми ссылочными обозначениями и не будут описаны повторно.

[0018]

Первый вариант реализации

Ниже описывается пироэлектрический датчик, содержащий маску 110 согласно первому варианту реализации.

[0019]

На фиг. 8А представлен внешний вид маски 110, а на фиг. 8В показаны примерные размеры набора апертур 112 маски 110.

[0020]

Указанная маска 110 содержит лист 111, выполненный с возможностью блокирования инфракрасных лучей, набор апертур 112, содержащий группу сквозных отверстий, выполненных в листе, и элемент крепления 113.

[0021]

Маске 110 придают форму, например, путем перфорирования металлической пластины (перфорированный металл).

[0022]

Далее направление расположения двух пироэлектрических элементов на чувствительной поверхности определено как направление X, а направление, перпендикулярное к направлению X на чувствительной поверхности, определено как направление Y. В отличие от набора апертур из уровня техники, указанный набор апертур выполнен с достаточным наклоном, так что процентные доли соответствующих облученных областей двух пироэлектрических элементов 91R и 91L меняются вместе с перемещением движущегося объекта в каждом из направлений X и Y.

[0023]

Если набор апертур симметричен относительно направлений осей X и Y, проходящих через центр пироэлектрического датчика, то процентные доли облученных областей пироэлектрических элементов 91R и 91L могут не меняться вместе с перемещением движущегося объекта в направлении X или Y. Выражение "центр пироэлектрического датчика" относится к точке, по отношению к которой расположенные на чувствительной поверхности пироэлектрические элементы 91R и 91L центрально-симметричны относительно друг друга. Выражение "набор апертур симметричен относительно направлений осей X и Y, проходящих через центр пироэлектрического датчика" означает, что набор апертур осесимметричен относительно осей X′ и Y′, которые получены путем производимого в Z-направлении сдвига X и Y осей, проходящих через центр пироэлектрического датчика к поверхности, выполненной в плоскости набора апертур, где Z-направление это направление, перпендикулярное направлениям X и Y. Например, в случае набора апертур маски 93, процентные доли облученных областей пироэлектрических элементов 91R и 91L не меняются вместе с перемещением движущегося объекта в направлении Y. По этой причине, набор апертур 112 выполняется асимметричным относительно направлений осей X и Y, проходящих через центр пироэлектрического датчика. Кроме того, набор апертур выполнен таким образом, что соотношение площадей между двумя участками, полученных путем разделения набора апертур посредством оси X (направления оси X), и соотношение площадей между двумя участками, полученных путем разделения набора апертур посредством оси Y (направления оси Y), составляет 1:1.

[0024]

Например, набор апертур центрально-симметричен относительно центра пироэлектрического датчика. Выражение "центрально-симметричен относительно центра пироэлектрического датчика" означает "центральную симметрию относительно точки о′, полученной путем перемещения центра пироэлектрического датчика в Z-направлении, к поверхности с выполненным набором апертур."

[0025]

В настоящем варианте реализации, набор апертур 112 содержит восемь сквозных отверстий, от 112-1 до 112-8.

[0026]

Три сквозных отверстия, от 112-1 до 112-3, формируют первый ряд сквозных отверстий, проходящий в направлении Y, а три сквозных отверстия, от 112-5 до 112-7, формируют второй ряд сквозных отверстий, проходящий в направлении Y. Сквозное отверстие 112-4 расположено на стороне, удаленной от второго ряда сквозных отверстий, со смещением относительно первого ряда сквозных отверстий. Сквозное отверстие 112-8 расположено на стороне, удаленной от первого ряда сквозных отверстий, со смещением относительно второго ряда сквозных отверстий. Два сквозных отверстия, 112-2 и 112-7, формируют ряд сквозных отверстий, проходящий в направлении X, а два сквозных отверстия, от 112-3 до 112-6, формируют ряд сквозных отверстий, проходящий в направлении X. Три сквозных отверстия, 112-4, 112-1 и 112-2, расположены в вершинах правильного треугольника. Три сквозных отверстия, 112-8, 112-5 и 112-6, расположены в вершинах правильного треугольника.

[0027]

Другими словами, три сквозных отверстия, от 112-1 до 112-3, расположенные в этом порядке, через равные промежутки, образуют первый ряд сквозных отверстий, проходящий в направлении Y. Три сквозных отверстия, от 112-5 до 112-7, формирующие второй ряд сквозных отверстий, выполнены так, чтобы обеспечить, относительно центра пироэлектрического датчика, центральную симметрию с тремя сквозными отверстиями, от 112-1 до 112-3, соответственно. Сквозные отверстия 112-2 и 112-7 взаимно смежны в направлении X, а два сквозных отверстия 112-3 112-6 взаимно смежны в направлении X. Сквозное отверстие 112-4 выполнено так, чтобы находиться вне первого ряда сквозных отверстий (при наблюдении из центра пироэлектрического датчика). Три сквозных отверстия, 112-4, 112-1 и 112-2, расположены в вершинах правильного треугольника. Сквозное отверстие 112-8 выполнено так, чтобы обеспечить, относительно центра пироэлектрического датчика, центральную симметрию со сквозным отверстием 112-4.

[0028]

Расстояние между первым и вторым рядом сквозных отверстий в направлении X составляет, например, 0.5 мм, диаметр каждого сквозного отверстия составляет, например, 0.5 мм, и расстояние между центрами сквозных отверстий, образующими вершины каждого правильного треугольника составляет, например, 0.9 мм. Расстояние или диаметр можно установить исходя из расстояния между листом 111 и пироэлектрическими элементами (например 1.1 мм), положение или размеры пироэлектрических элементов или тому подобного определяются в зависимости от обстоятельств. Пироэлектрические элементы выполняются, например, из пироэлектрической керамики на основе цирконата-титаната свинца (PZT). Пироэлектрическая керамика на основе PZT представляет собой твердый раствор титаната свинца (PvTiO₃) и цирконата свинца (PbZrO₃).

[0029]

Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение набора апертур 112. На фиг. 10А-10С показано положение мертвой зоны 102, созданной набором апертур 112. В частности, на фиг. 10А показано относительное расположение мертвой зоны 102 и пироэлектрических элементов 91R и 91L, когда движущийся объект находится перед пироэлектрическим датчиком; на фиг. 10В показано относительное расположение мертвой зоны 102 и пироэлектрических элементов 91R и 91L, когда движущийся объект движется в направлении X (в направлении влево) относительно пироэлектрического датчика; а на фиг. 10С показано относительное расположение мертвой зоны 102 и пироэлектрических элементов 91R и 91L, когда движущийся объект движется в направлении Y (в направлении вверх) относительно пироэлектрического датчика. Отметим, что, для простоты, облученные участки показаны не как круглые участки, а как область, включающая облученные участки.

[0030]

Как показано на фиг. 11, при выполнения набора апертур 112 маски 110 путем, указанным выше, процентные доли облученных областей пироэлектрических элементов 91R и 91L меняются вместе с перемещением движущегося объекта в каждом из направлений X и Y. На фиг. 10В облученная область пироэлектрического элемента 91R увеличивается на 22,5%, а облученная область пироэлектрического элемента 91L уменьшается на 30%. Таким образом, между ними возникает разница в 52,5%. На фиг. 10С облученная область пироэлектрического элемента 91R увеличивается на 30%, а облученная область пироэлектрического элемента 91L уменьшается на 30%. Таким образом, между ними возникает разница в 60%. То есть, можно осуществить обнаружение в направлении Y, что было невозможно в уровне техники, при этом достигается чувствительность обнаружения в направлении X, примерно, такая же, как и в уровне техники.

[0031]

Следует заметить, что представленные на фиг. 11 величины соответствуют величинам, когда форма мертвой зоны близка к идеальной форме, а движущийся объект перемещается на идеальном расстоянии, как это видно на фиг. 10 или фиг. 13, 15, 17, 19 (обсуждается ниже). Указанные величины являются примерными величинами для концептуального описания соотношения между набором апертур и мертвой зоной. В соответствии с этим, указанные величины не обязательно соответствуют фактическим процентным долям облученных областей. По этой причине, даже если используются размеры, показанные на фиг. 8В, величины, представленные на фиг. 11, не обязательно будут получены. Кроме того, при проектировании реальной маски, набор апертур типа, показанного на фиг. 9 или фиг. 12, 14, 16 или 18 (будет описано ниже), проектируется таким образом, чтобы соответствовать необходимому нормативу, при условии, что форма мертвой зоны изменяется идеально, и движущийся объект движется идеально. Например, если чувствительность в направление X и чувствительность в направлении Y должны быть сбалансированы, то проектируется набор апертур типа, показанного на фиг. 9.

[0032]

Технические результаты изобретения

Применение маски, типа описанной выше, делает возможным точное обнаружение сдвоенным пироэлектрическим датчиком перемещения движущегося объекта в каждом из направлений X и Y.

[0033]

Модификации

Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанным вариантом реализации. Например, указанный набор апертур не ограничивается описанным выше набором апертур 112. В отличие от набора апертур из уровня техники, любой набор апертур может быть использован, поскольку набор апертур формируется с наклоном, при этом процентные доли облученных областей двух пироэлектрических элементов 91R и 91L меняются вместе с перемещением движущегося объекта в каждом из направлений X и Y. Таким образом, пироэлектрический датчик может обнаруживать перемещение движущегося объекта в каждом из направлений X и Y. Другими словами, к набору апертур предъявляется единственное требование - отсутствие симметрии относительно направлений осей X и Y, проходящих через центр пироэлектрического датчика. Он может, например, быть центрально-симметричным относительно центра пироэлектрического датчика.

[0034]

Фиг. 12, 14, 16, и 18 представляют собой схематические изображения наборов апертур 112А, 112В, 112С и 112D маски 110.

[0035]

На фиг. 13А-13С, фиг. 15А-15С, фиг. 17А-17С и фиг. 19А-19С показаны положения мертвых зон 102А, 102В, 102С и 102D соответственно по отношению к положению движущегося объекта. Мертвые зоны 102А, 102В, 102 и 102D созданы наборами апертур 112А, 112В, 112С и 112D соответственно. В частности, на фиг. 13А, 15А, 17А и 19А показано относительное расположение мертвых зон 102А, 102В, 102С и 102D соответственно и пироэлектрических элементов 91R и 91L, когда движущийся объект находится перед пироэлектрическим датчиком; на фиг. 13В, 15В, 17В и 19В показано относительное расположение мертвых зон 102А, 102В, 102С и 102D соответственно и пироэлектрических элементов 91R и 91L, когда движущийся объект движется в направлении X (в направлении влево) относительно пироэлектрического датчика; а на фиг. 13С, 15С, 17С и 19С показано относительное расположение мертвых зон 102А, 102В, 102С и 102D соответственно и пироэлектрических элементов 91R и 91L, когда движущийся объект движется в направлении Y (в направлении вверх) относительно пироэлектрического датчика.

[0036]

Как видно из фиг. 11, фиг. 13А-13С, фиг. 15А-15С, фиг. 17А-17С и фиг. 19А-19С, использование любого из наборов апертур 112А, 112В, 112С и 112D делает возможным обнаружение пироэлектрическим датчиком перемещения движущегося объекта в каждом из направлений X и Y. В частности, если планируется увеличить чувствительность обнаружения в направлении Y, применяется набор апертур 112С. Если планируется обнаружение перемещения движущегося объекта в направлении X с чувствительностью, близкой к чувствительности из уровня техники, предпочтительно применять набор апертур 112D. Разумеется, если уровни чувствительности обнаружения в обоих направлениях суммируются, то предпочтителен набор апертур 112.

[0037]

Форма сквозных отверстий, формирующих набор апертур, не обязательно должна быть круглой и может быть изменена в зависимости от обстоятельств. В качестве примера, на фиг. 20А и 20В показаны соответствующие модификации.

[0038]

Число сквозных отверстий, формирующих набор апертур, не обязательно должно быть равно четырем или быть больше четырех, и может быть изменено в зависимости от обстоятельств, при этом группа сквозных отверстий должна находиться в соответствии с двумя пироэлектрический элементами. В качестве примера, на фиг. 20С и 20D показаны соответствующие модификации.

[0039]

Множество сквозных отверстий, формирующих набор апертур, не обязательно должно быть центрально-симметричным относительно центра пироэлектрического датчика и может быть расположено иначе. В качестве примера, на фиг. 20Е и 20F показаны соответствующие модификации.

[0040]

Набор апертур не обязательно должен быть выполнен группой сквозных отверстий, и может быть выполнен единственным сквозным отверстием, То есть, число сквозных отверстий может быть изменено в зависимости от обстоятельств. В качестве примера, на фиг. 20G показана соответствующая модификация. Коротко говоря, набор апертур выполнен таким образом, что обеспечена возможность смены процентных долей соответствующих облученных инфракрасными лучами областей двух пироэлектрических элементов пироэлектрического датчика вместе с перемещением движущегося объекта в каждом из направлений X и Y.

[0041]

Формирующие набор апертур сквозные отверстия должны только проходить сквозь лист 111, а также должны пропускать инфракрасные лучи. Исходя из этого, сквозные отверстия не обязательно должны обеспечивать контакт между внутренней областью (где расположены два пироэлектрических элемента) и областью, внешней по отношению к маске 110. Например, сквозные отверстия могут быть заблокированы тонким слоем какого-либо материала или чем-либо подобным, но пропускающим инфракрасные лучи к указанному листу.

[0042]

Хотя в вышеприведенном варианте реализации маска 110 выполняется путем штамповки металлического листа, лист для блокирования инфракрасных лучей может быть напечатан на тонком слое или на чем-либо подобном, пропускающем инфракрасные лучи. Этим формируется набор апертур, содержащий сквозные отверстия.

[0043]

Кроме того, по мере необходимости, в варианте реализации могут быть сделаны изменения, не выходящие за рамки сущности и объема настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ НОМЕРОВ ПОЗИЦИЙ

[0044]

110 маска

111 лист

112, 112А, 112В, 112С, 112D набор апертур

с 112-1 по 112-8 сквозное отверстие

113 элемент крепления.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается маски, которая накладывается на чувствительную поверхность сдвоенного пироэлектрического датчика. Маска представляет собой лист, выполненный из блокирующего инфракрасное излучение материала. В маске выполнены сквозные отверстия, сформированные таким образом, чтобы обеспечивать возможность изменения процентных долей соответствующих облученных инфракрасными лучами областей двух пироэлектрических элементов при перемещении источника излучения по двум координатным осям. Отверстия формируют две области апертур. При этом граница одной из областей апертур выступает по направлению, перпендикулярному расположению пироэлектрических элементов дальше, чем граница другой области апертур. Технический результат заключается в увеличении чувствительности и обеспечении возможности регистрации перемещения объекта одновременно по двум координатным осям. 5 з.п. ф-лы. 40 ил.

1. Маска, накладываемая на чувствительную поверхность сдвоенного пироэлектрического датчика для увеличения чувствительности, с которой указанный пироэлектрический датчик обнаруживает движущийся объект, содержащая:
лист, выполненный с возможностью блокирования инфракрасных лучей; и
набор апертур, содержащий сквозные отверстия, выполненные в листе, причем
указанный набор апертур сформирован таким образом, что обеспечена возможность изменения процентных долей соответствующих облученных инфракрасными лучами областей двух пироэлектрических элементов пироэлектрического датчика по мере перемещения движущегося объекта в каждом из направлений X и Y,
при этом направление X является направлением расположения на чувствительной поверхности двух пироэлектрических элементов, а направление Y является направлением, перпендикулярным направлению X на чувствительной поверхности, причем лист содержит первый участок, параллельный направлению оси Y и проходящий через центр пироэлектрического датчика, и второй участок, расположенный по периферии маски,
указанный набор апертур содержит две области апертур, окруженные первым и вторым участками и расположенные по обе стороны от направления Y, и
граница по направлению Y одной из областей апертур выступает в направлении Y дальше, чем граница по направлению Y другой области апертур.

2. Маска по п. 1,
в которой набор апертур асимметричен относительно направления оси X, проходящей через центр пироэлектрического датчика, и
в которой соотношение площадей между двумя участками, полученными путем разделения набора апертур с использованием направления оси X, составляет 1:1.

3. Маска по п. 1,
в которой набор апертур асимметричен относительно направления оси Y, проходящей через центр пироэлектрического датчика, и
в которой соотношение площадей между двумя участками, полученными путем разделения набора апертур с использованием направления оси Y, составляет 1:1.

4. Маска по п. 1, в которой набор апертур центрально симметричен относительно центра пироэлектрического датчика.

5. Маска по п. 4,
в которой набор апертур содержит:
сквозные отверстия с первого по третье, формирующие первый ряд сквозных отверстий, проходящий в направлении Y;
сквозные отверстия с пятого по седьмое, формирующие второй ряд сквозных отверстий, проходящий в направлении Y;
четвертое сквозное отверстие, расположенное на стороне, удаленной от второго ряда сквозных отверстий, со смещением относительно первого ряда сквозных отверстий, и
восьмое сквозное отверстие, расположенное на стороне, удаленной от первого ряда сквозных отверстий, со смещением относительно второго ряда сквозных отверстий, при этом посредством второго и седьмого сквозных отверстий выполнен ряд, проходящий в направлении X, причем
посредством третьего и шестого сквозных отверстий выполнен ряд, проходящий в направлении X;
четвертое, первое и второе сквозные отверстия расположены в вершинах треугольника, и
восьмое, пятое и шестое сквозные отверстия расположены в вершинах треугольника.

6. Маска по п. 1, в которой смежная с направлением оси Y длина в направлении Y каждой из двух областей апертур больше или равна длине в направлении Y каждого из двух пироэлектрических элементов.