EP0152858A2

EP0152858A2 - Passive infrared intrusion detector

Info

Publication number: EP0152858A2
Application number: EP85101209A
Authority: EP
Inventors: Peter Wägli; Alan Paul Troup; Sigfrid Strässler
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1984-02-22
Filing date: 1985-02-06
Publication date: 1985-08-28
Also published as: AU4060585A; BR8505330A; ES541131A0; ES8609783A1; EP0152858A3; WO1985003792A1; JPS61501292A

Abstract

A passive movement indicator, for the surveillance of an area, comprises at least one sensor (21) of pyroelectric material which receives the radiation (4) from the surveillance area. On the side facing the radiation (4), the sensor is covered with an electrode (215) of a first kind, whereas it is covered with a second electrode (216) of a second kind on the side opposite to the radiation (4). The contact surfaces between the sensor and a substrate (110) are nothing but a fraction of the whole surface. The arrangement of the electrodes of the first and the second kinds as well as the electric connection thereof with resistances (3), are such that there are formed propagation time elements for the displacement of the load, the latter being produced by the radiation (4). A logic circuit (14) calculates the impact point of the radiation (4) to the sensor (21) by means of the propagation time differences and/or the amplitude values of the load displacement produced by the radiation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1.

Bekanntlich werden pyroelektrische Materialien, wie Lithiumtantalat, PVDF, PZT, NaN0₂, TGS und SBN als Bildsensoren für zivile oder militärische Zwecke, besonders für passive Infrarot-Intrusionmelder verwendet. In dem US-Patent Nr. 3,919,555 sind mehrere solcher Bildsensoren in einer Zeile oder Fläche angeordnet. Jeder Bildsensor ergibt einen Bildpunkt. Jeder Bildsensor ist über eine Kapazität in Serie mit einer Diode an die Gate-Elektrode eines als FET ausgebildeten Transistors angeschlossen. Sobald Licht, z.B. im Infrarot-Spektrum, auf den Bildpunktsensor trifft, erfolgt eine Spannungsänderung an der Gate-Elektrode des FET, wodurch dieser leitend wird und Elektronen werden erzeugt, welche auf einem Sichtgerät angezeigt werden.As is known, pyroelectric materials such as lithium tantalate, PVDF, PZT, NaN0 ₂ , TGS and SBN are used as image sensors for civil or military purposes, especially for passive infrared intrusion detectors. In U.S. Patent No. 3,919,555, several such image sensors are arranged in a row or area. Each image sensor gives a pixel. Each image sensor is connected via a capacitance in series with a diode to the gate electrode of a transistor designed as an FET. As soon as light hits the pixel sensor, for example in the infrared spectrum, a voltage change occurs at the gate electrode of the FET, which makes it conductive and electrons are generated, which are displayed on a display device.

Die Arbeitsweise solcher Bildsensoren wird von R. Watton und Mitarbeiter in den Publikationen "Proc. of the 2nd International Conference on Advanced Infrared Detectors and Systems", Seite 49 (London 1983) und im "Proc. of the IEEE", vol. 395, Seite 78 (1983), beschrieben.The operation of such image sensors is described by R. Watton and co-workers in the publications "Proc. Of the 2nd International Conference on Advanced Infrared Detectors and Systems", page 49 (London 1983) and in "Proc. Of the IEEE", vol. 395, page 78 (1983).

Bei der Anwendung in passiven Infrarot-Einbruchmeldern kann selbst dann eine erhebliche Steigerung der Fehlalarm-Sicherheit erreicht werden, wenn nur eine Zeile der Bildsensoren dazu benutzt wird, die Position des Einbrechers, seine Bewegungsrichtung sowie seine Geschwindigkeit zu detektieren. Trotz der starken Reduzierung der Anzahl der Bildsensoren auf eine einzige Bildzeile ist die Herstellung immer noch kostenintensiv, weil jeder Bildpunktsensor seinen elektronischen Schalter, z.B. FET, seine Anschlüsse zur Stromversorgung und zum Schieberegister mit entsprechenden Widerständen und Multiplexschaltern hat.When used in passive infrared intrusion detectors, a considerable increase in false alarm security can be achieved even if only one line of the image sensors is used to detect the position of the intruder, its direction of movement and its speed. Despite the strong reduction in the number of image sensors to a single image line, production is still cost-intensive because each pixel sensor has its electronic switch, for example FET, its connections to the power supply and to the shift register with corresponding resistors and multiplex switches.

Die Erfindung hat die Aufgabe, diesen Nachteil der bekannten Anordnung von Bildpunktsensoren zu beseitigen und ihre Herstellung zu vereinfachen und zu verbilligen. Die Ansprechempfindlichkeit, wird verbessert, weil mehr Information über das Einbruchsereignis zur Verfügung steht (Ort, zurückgelegte Distanz).The object of the invention is to eliminate this disadvantage of the known arrangement of image point sensors and to simplify and reduce the cost of their production. Responsiveness is improved because more information about the break-in event is available (location, distance covered).

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierte Erfindung gelöst.The object is achieved by the invention defined in claim 1.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in teils perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel mit diskreten Bildpunktsensoren;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem einzigen Sensor in Querschnittsdarstelllung;
Fig. 3 die Querschnittsdarstellung eines Sensors mit abwechselnd vorgesehenen aktiven und inaktiven Zonen;
Fig. 4 eine graphische Darstellung des zeitlichen Signalverlaufs bei Verwendung des Sensors der Fig. 3;
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der die elektrischen Signale der Sensoren der Fig. 1, 2 und 3 auswertenden Schaltung.

Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 is a perspective view of a first exemplary embodiment with discrete image point sensors;
2 shows a second exemplary embodiment with a single sensor in cross-sectional representation;
3 shows the cross-sectional representation of a sensor with alternately provided active and inactive zones;
FIG. 4 shows a graphical representation of the temporal signal curve when using the sensor of FIG. 3;
Fig. 5 shows an embodiment of the circuit evaluating the electrical signals of the sensors of Figs. 1, 2 and 3.

Gemäss Fig. 1 sind auf einem Substrat 1, das z.B. aus Aluminiumoxid (A1₂0₃) bestehen kann, mehrere Bildpunktsensoren 2 mittels eines Klebeverfahrens in einer Zeile wärmeisoliert aufgebracht. Die Zeile besteht z.B. aus 10 Bildpunktsensoren 2. In der Fig. 1 sind nur die ersten beiden und der letzte der Bildpunktsensoren 2 gezeichnet. Die Dicke der Sensoren liegt im Bereich von beispielsweise 5 m bis 100 m. Für diese Sensoren werden folgende Materialien verwendet: LiTa0₃, PVDF, NaN0₂, SBN, PZT, TGS. Die einzelnen Bildpunktsensoren 2 sind auf beiden Seiten mit je einer Elektrode 210, 211 aus elektrisch leitendem Material versehen, welche in der Dicke so gewählt sind, dass die der Strahlung zugewandte Elektrode 210 die Infrarot-Strahlung absorbiert, während die der Strahlung 4 abgewandte Elektrode 211 reflektierend gestaltet ist, um die Strahlung, welche in der ersten Elektrode 210 nicht absorbiert wurde, ein zweites Mal durch das Material des Bildpunktsensors 2 zu schicken und so weitere Absorption und eine Verbesserung der Detektion zu erreichen.1, a plurality of pixel sensors 2 are applied in a row in a heat-insulated manner by means of an adhesive process on a substrate 1, which may consist, for example, of aluminum oxide (A1 ₂ 0 ₃ ). The line consists, for example, of 10 pixel sensors 2. Only the first two and the last of the pixel sensors 2 are shown in FIG. 1. The thickness of the sensors is in the range of, for example, 5 m to 100 m. The following materials are used for these sensors: LiTa0 ₃ , PVDF, NaN0 ₂ , SBN, PZT, TGS. The individual image point sensors 2 are each provided on both sides with an electrode 210, 211 made of electrically conductive material, the thickness of which is selected such that the electrode 210 facing the radiation absorbs the infrared radiation, while the electrode 211 facing away from the radiation 4 is designed to be reflective in order to send the radiation which was not absorbed in the first electrode 210 a second time through the material of the pixel sensor 2 and thus achieve further absorption and an improvement in the detection.

Die Elektroden 211 sind miteinander über Widerstände 3, die beispielsweise in Hybridtechnik hergestellt sein können, miteinander verbunden, wobei der Hybridwiderstand 3 aus einem kontinuierlichen Stück mit mehreren Abgriffen bestehen kann, wie die Fig. 1 zeigt. Der Hybridwiderstand 3 ist z.B. auf der Vorderseite des Substrates 1 befestigt. Die unteren Elektroden 211 jedes Bildpunktsensors 2 sind mit Drähten 212 am Hybridwiderstand 3 elektrisch verbunden. Durch diese Verbindungstechnik der Bildpunktsensoren 2 mit dem einzigen Hybridwiderstand 3, der dadurch in verschiedene Abschnitte aufgeteilt ist, konnte es möglich gemacht werden, dass die Bildpunktsensoren 2 sehr nahe aneinander angeordnet wurden. Hierdurch wurde eine bessere Auflösung des darzustellenden Bildes erzielt.The electrodes 211 are connected to one another via resistors 3, which can be produced using hybrid technology, for example, the hybrid resistor 3 being able to consist of a continuous piece with several taps, as shown in FIG. 1. The hybrid resistor 3 is attached, for example, to the front of the substrate 1. The lower electrodes 211 of each pixel sensor 2 are connected with wires 212 Hybrid resistor 3 electrically connected. This connection technology of the pixel sensors 2 with the single hybrid resistor 3, which is thereby divided into different sections, made it possible to arrange the pixel sensors 2 very close to one another. As a result, a better resolution of the image to be displayed was achieved.

Es ist auch daran gedacht, dass zwischen den Sockeln 111 benachbarter Bildpunktsensoren 2 je ein Widerstand angeordnet ist, der mit den Elektroden 211 dieser benachbarten Bildpunktsensoren elektrisch verbunden wird. In diesem Fall wird etwas mehr Platz für die Anordnung dieser einzelnen Widerstände benötigt, so dass die Anzahl der Bildpunktsensoren 2 auch für eine Zeile etwas reduziert werden muss. In diesem Fall entfällt selbstverständlich der in der Fig. 1 gezeichnete Hybridwiderstand 3. Die obere Elektroden 210, auf welche die Strahlung 4 trifft, sind über Drähte 213 miteinander und mit der Masse verbunden. Infolge der besonderen Anordnung und Verbindung der Elektroden 210, 211 ergeben sich Laufzeitglieder, die aus ohmschen Widerständen und Kapazitäten bestehen. Die Notwendigkeit der Laufzeitglieder wird später erläutert.It is also contemplated that a resistor is arranged between each of the bases 111 of adjacent pixel sensors 2, which resistor is electrically connected to the electrodes 211 of these adjacent pixel sensors. In this case, a little more space is required for the arrangement of these individual resistors, so that the number of pixel sensors 2 must also be somewhat reduced for one line. In this case, of course, the hybrid resistor 3 shown in FIG. 1 is omitted. The upper electrodes 210, which the radiation 4 strikes, are connected to one another and to the ground via wires 213. As a result of the special arrangement and connection of the electrodes 210, 211, there are delay elements which consist of ohmic resistances and capacitors. The necessity of the term elements will be explained later.

Eine andere Variante ist, dass die Elektroden 211 als Widerstände ausgebildet sind. In diesem Fall sind die Elektroden über Drähte miteinander verbunden. Der Hybridwiderstand 3 der Fig. 1 entfällt in diesem Fall.Another variant is that the electrodes 211 are designed as resistors. In this case, the electrodes are connected to each other by wires. The hybrid resistor 3 of FIG. 1 is omitted in this case.

Die Fig. 1 zeigt die Anordnung der Bildpunktsensoren 2 in einer Zeile. Selbstverständlich können mehrere Zeilen von Bildpunktsensoren auf dem Substrat 1 angeordnet sein. Jede Zeile benötigt zwei hochohmige Widerstände 5, 6, die an Masse 7 liegen und zwei elektronische Schalter 8, 9, die als Feldeffekttransistoren ausgebildet sein können. Die Drainelektroden der FET's liegen über hochohmige Widerstände 10, 11 an Masse 7. Die Source-Elektroden der FET's liegen an der Speisespannung von z.B. 5 Volt. Ferner sind die Drainelektroden über Leitung 12, 13 an den entsprechenden Eingängen einer Logikschaltung 14 angeschlossen, die die beleuchteten Bildpunktsensoren 2 identifiziert und zu einem Bild zusammengesetzt, das in dem Anzeigegerät 15, z.B. Bildschirm, erscheint.1 shows the arrangement of the pixel sensors 2 in one line. Of course, several rows of pixel sensors can be arranged on the substrate 1. Each line requires two high-impedance resistors 5, 6 that are connected Ground 7 and two electronic switches 8, 9, which can be designed as field effect transistors. The drain electrodes of the FETs are connected to ground 7 via high-resistance resistors 10, 11. The source electrodes of the FETs are connected to the supply voltage of, for example, 5 volts. Furthermore, the drain electrodes are connected via lines 12, 13 to the corresponding inputs of a logic circuit 14, which identifies the illuminated pixel sensors 2 and assembles them into an image which appears in the display device 15, for example a screen.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels der Fig. 1 wird im folgenden näher beschrieben. Es sei nun angenommen, dass ein Infrarotstrahl 4 auf den zweiten Bildpunktsensor 2 von links trifft. Dies erzeugt eine Ladungsverschiebung in Richtung ohmsche Widerstände 5, 6, die an Masse 7 liegen. Die Ladungsverschiebung zum Widerstand 5, der auf der linken Seite des Substrates 1 angeordnet ist, muss einen kürzeren Weg über einen Abschnitt des Hybridwiderstandes 3 zurücklegen. Die Ladungsverschiebung zum Widerstand 6, der auf der rechten Seite des Substrates 1 angeordnet ist, hat einen längeren Weg über mehrere Abschnitte des Hybridwiderstandes 3 zurückzulegen. Da die Elektroden 210, 211 des Bildpunktsensors 2 kapazitiv wirken, ergeben sich in Verbindung mit den Abschnitten des Hybridwiderstandes 3 Laufzeitglieder. Deshalb erzeugt die Ladungsverschiebung am Widerstand 6 eine Spannung in einer längeren Zeit als am Widerstand-5. Ausserdem ist die Amplitude der am Widerstand 6 abgegriffenen Spannung kleiner als die der am Widerstand 5 abgegriffenen Spannung. Die Spannungsdifferenzen können also benutzt werden, um das Ereignis dem Ort zuzuordnen. Da der absolute Wert des Differenzsignals auch von der Temperatur des Objektes abhängt, ist es vorteilhaft, in der Logikschaltung 14 die Differenz mit der Summe der Signale zu normieren, so dass die Differenz nur vom Auftreffort abhängig ist. Dies wird später im Zusammenhang mit Fig. 5 näher beschrieben. Wegen des zeitlichen Unterschiedes der Spannungserzeugung an den Widerständen 5, 6 schaltet FET 9 vor dem FET 8 durch, so dass die Spannung von 5 Volt über die Leitungen 12 und 13 auf die entsprechenden Eingänge der Logikschaltung 14 gelangen. In dieser Logikschaltung werden die zeitlichen Unterschiede und auch die Unterschiede der Amplituden ausgewertet, so dass der Ort des beleuchteten Bildpunktes identifiziert werden kann. Wenn nun mehrere Bildpunktsensoren 2 zeitlich aufeinander folgend oder gleichzeitig beleuchtet werden, so erscheint das aus den beleuchteten Bildpunkten zusammengesetzte Bild im Anzeigegerät 15. Am Anzeigegerät 15 können mehrere Logikschaltungen 14 angeschlossen sein, so dass Bilder über grosse Flächen angezeigt werden können. Die Anschlussmöglichkeiten sind in der Fig. 1 durch weitere Eingänge am Anzeigegerät 15 angedeutet worden. Die Logikschaltung 14 hat ebenfalls viele Eingänge, an welche die FET's von anderen Bildpunktsensoren-Zeilen angeschlossen werden können, so dass auch hier grosse Flächen bildpunktmässig erfasst werden. Der Zeilenanzahl sind keine Grenzen gesetzt.The mode of operation of the exemplary embodiment according to the invention in FIG. 1 is described in more detail below. It is now assumed that an infrared beam 4 strikes the second pixel sensor 2 from the left. This creates a charge shift in the direction of ohmic resistors 5, 6, which are connected to ground 7. The charge shift to the resistor 5, which is arranged on the left side of the substrate 1, has to cover a shorter distance over a section of the hybrid resistor 3. The charge shift to the resistor 6, which is arranged on the right side of the substrate 1, has to travel a long way over several sections of the hybrid resistor 3. Since the electrodes 210, 211 of the pixel sensor 2 act capacitively, 3 delay elements result in connection with the sections of the hybrid resistor. Therefore, the charge shift across resistor 6 creates a voltage in a longer time than across resistor-5. In addition, the amplitude of the voltage tapped at resistor 6 is smaller than that of the voltage tapped at resistor 5. The voltage differences can therefore be used to assign the event to the location. Since the absolute value of the difference signal also depends on the temperature of the object, it is advantageous to set the dif in the logic circuit 14 normalize the reference with the sum of the signals so that the difference is only dependent on the point of impact. This will be described later in connection with FIG. 5. Because of the time difference in the voltage generation across the resistors 5, 6, the FET 9 switches through before the FET 8, so that the voltage of 5 volts reaches the corresponding inputs of the logic circuit 14 via the lines 12 and 13. The temporal differences and also the differences in the amplitudes are evaluated in this logic circuit, so that the location of the illuminated pixel can be identified. If several image point sensors 2 are now illuminated in succession or simultaneously, the image composed of the illuminated image points appears in the display device 15. A plurality of logic circuits 14 can be connected to the display device 15, so that images can be displayed over large areas. The connection options have been indicated in FIG. 1 by further inputs on the display device 15. The logic circuit 14 also has many inputs to which the FETs from other pixel sensor lines can be connected, so that large areas are also captured in terms of pixels here. There are no limits to the number of lines.

Die Fig. 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung einen einzigen Sensor, der auf dem elektrisch nicht leitenden Substrat 111 aus Al₂0₃ wärmeisoliert befestigt ist. Die Schichtdicke des aus LiTa0₃, PVDF, NaN0₂, TGS, SBN oder PZT bestehenden Sensors 21 liegt im Bereich von 5 µm bis 100 pm. Oberhalb des Substrates befindet sich eine Elektrode 215, die über Leitung 213 mit Masse 7 verbunden ist. Die der Strahlung 4 zugewandte Elektrode 215 ist optisch absorbierend. Die untere Elektrode 216 ist mit den beiden Feldeffekttransistoren 8, 9 verbunden. Diese elektronischen Schalter haben gleicherweise wie in der Fig. 1 die Widerstände 5, 6, 10, 11 sowie den Anschluss für die Speisespannung von z.B. 5 Volt. Die Elektrode 216 besteht aus einem elektrisch schwach leitendem Material, wie z.B. Polysilizium und hat einen Widerstand im Bereich von 10⁶ bis 10¹². Die Anordnung des Bildsensors 21 mit seinen Elektroden 215, 216 ist auf seitlichen Sockeln 111 des Substrates 110, das aus elektrisch nicht leitendem Material besteht, angeordnet. Die Sockel 111 dienen in gleicher Weise wie in der Fig. 1 dazu, dass der Bildsensor einen möglichst geringen Wärmeverlust hat, wenn er von der Strahlung 4 getroffen wird. Die in den beiden Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele mit den Sockeln 111 des Substrates 3 bzw. 110 haben sich als sehr gute Wärmeisolatoren bewiesen.2 shows, as a second exemplary embodiment of the invention, a single sensor which is fastened on the electrically non-conductive substrate 111 made of Al ₂ O _{3 in a} heat-insulated manner. The layer thickness of the sensor 21 consisting of LiTa0 ₃ , PVDF, NaN0 ₂ , TGS, SBN or PZT is in the range from 5 μm to 100 pm. An electrode 215 is located above the substrate and is connected to ground 7 via line 213. The electrode 215 facing the radiation 4 is optically absorbing. The lower electrode 216 is connected to the two field effect transistors 8, 9. These electronic switches have the same as in Fig. 1, the resistors 5, 6, 10, 11 and the connection for the supply voltage of, for example, 5 volts. The electrode 216 consists of an electrically weakly conductive material, such as polysilicon, and has a resistance in the range from 10 ⁶ to 10 ¹² . The arrangement of the image sensor 21 with its electrodes 215, 216 is arranged on lateral bases 111 of the substrate 110, which consists of electrically non-conductive material. In the same way as in FIG. 1, the bases 111 serve to ensure that the image sensor has the lowest possible heat loss when it is struck by the radiation 4. The exemplary embodiments shown in the two FIGS. 1 and 2 with the bases 111 of the substrate 3 and 110 have proven to be very good heat insulators.

Da im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 anstelle der diskreten Bildpunktsensoren 2 nur ein einziger Sensor 21 für die gesamte Bildfläche vorliegt, ist die Bildauflösung der von der Strahlung 4 getroffenen Flächenteile noch präziser noch feiner bzw. besser als in der Fig. l.Since in the exemplary embodiment in FIG. 2 there is only a single sensor 21 for the entire image area instead of the discrete image point sensors 2, the image resolution of the area parts hit by the radiation 4 is even more precise or better than in FIG. 1.

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 ist die gleiche, wie diejenige in der Fig. l. Die untere Elektrode 216 der Fig. 2 ist als Widerstand ausgebildet und an den beiden FET's 8, 9 angeschlossen. Die obere, optisch absorbierende Elektrode 215 ist über Leitung 213 an Masse 7 angeschlossen. Ihr Widerstand ist viel kleiner als der der Elektrode 216. Durch die bestimmte Anordnung und Verbindung der Sensorfläche 21 aus pyroelektrischem Material, der oberen und unteren Elektrode 215, 216 werden Laufzeitglieder gebildet, so dass die durch das Auftreffen der Strahlung 4 bedingte Ladungsverschiebung mit zeitlichen Unterschieden und mit verschiedenen Amplituden die FET's 8, 9 durchschalten. halber ist in der Fig. 3 der Bildsensor der Fig. 2 genommen. Selbstverständlich kann auch die in der Fig. 1 gezeigte Zeile von Bildpunktsensoren 2 im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 verwendet werden. Die Lochmaske 30 deckt bestimmte Teile des Bildsensors ab. Die nicht abgedeckten Stellen werden bei einem Einbruchs-Ereignis mittels der als Linse 31 dargestellten Optik beleuchtet. Diese beleuchteten Flächenteile werden in der Logikschaltung 14 ausgewertet und im Anzeigegerät 15 angezeigt. Durch die Lochmaske 30 der Fig. 3 wird der zu überwachende Raum in Zonen eingeteilt, die abwechslungsweise auf den Bildsensor abgebildet werden. Auf diese Weise entsteht eine Modulation der einfallenden Strahlung, wenn ein Objekt sich durch diese Zonen bewegt. Den gleichen Effekt erzielt man, wenn anstelle der Lochmaske 30 das Substrat 110, auf welchem der Bildsensor 21 befestigt ist, mehrere Sockel 111 hat. Wie bereits erwähnt, verursachen diese Sockel 111 des Substrates 110 an den Berührungsstellen der Elektrode 216 des Bildsensors 21 grosse Wärmesenken, und an diesen Stellen ist der Wärmeverlust des Bildsensors besonders gross, so dass diese Stellen bei einfallender Strahlung 4 inaktiv sind und zur Auswertung in der Logikschaltung 14 nichts beitragen. Die anderen Stellen, die keine Berührung zwischen Substrat 110 und der Elektrode 216 des Bildsensors 21 haben, sind aktiv und dienen der Auswertung in der Logikschaltung.The mode of operation of the exemplary embodiment in FIG. 2 is the same as that in FIG. 1. The lower electrode 216 of FIG. 2 is designed as a resistor and connected to the two FETs 8, 9. The upper, optically absorbing electrode 215 is connected to ground 7 via line 213. Their resistance is much smaller than that of the electrode 216. Due to the specific arrangement and connection of the sensor surface 21 made of pyroelectric material, the upper and lower electrodes 215, 216, delay elements are formed, so that the charge shift caused by the impingement of the radiation 4 with time differences and switch through the FETs 8, 9 with different amplitudes. for the sake of FIG. 3, the image sensor of FIG. 2 has been taken. Of course, the row of image point sensors 2 shown in FIG. 1 can also be used in the exemplary embodiment of FIG. 3. The shadow mask 30 covers certain parts of the image sensor. The areas not covered are illuminated in the event of a burglary by means of the optics shown as lens 31. These illuminated surface parts are evaluated in the logic circuit 14 and displayed in the display device 15. The perforated mask 30 of FIG. 3 divides the space to be monitored into zones which are imaged alternately on the image sensor. In this way, a modulation of the incident radiation occurs when an object moves through these zones. The same effect is achieved if, instead of the shadow mask 30, the substrate 110 on which the image sensor 21 is fastened has a plurality of bases 111. As already mentioned, these bases 111 of the substrate 110 cause large heat sinks at the contact points of the electrode 216 of the image sensor 21, and the heat loss of the image sensor is particularly large at these points, so that these points are inactive when the radiation 4 is incident and for evaluation in the Logic circuit 14 contribute nothing. The other locations that have no contact between substrate 110 and electrode 216 of image sensor 21 are active and are used for evaluation in the logic circuit.

Wird kein Chopper verwendet und bewegt sich das Bild des Einbrechers auf dem Sensor 21 z.B. von links nach rechts, so ist die Differenz der Signalamplituden A_L-A_R proportional der Bewegungsgeschwindigkeit des Bildes. Durch Verwendung der Logikschaltung 14 der Fig. 5 kann dann auch die Geschwindigkeit sofort detektiert werden.Is not a chopper and the image of the intruder moves on the sensor 21, for example from left to right, so the difference of the signal amplitudes A _L -A _R is proportional to the speed of movement of the image. The speed can then also be detected immediately by using the logic circuit 14 in FIG. 5.

Die graphische Darstellung der Fig. 4 zeigt den zeitlichen Signalverlauf des Differenzsignals der Signale, die an den FET's 8, 9 stehen, sobald ein Objekt sich von rechts nach links durch den Raum bewegt. Auf der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen und auf der Ordinate sind die verschiedenen Amplitudenwerte S dieser Signale aufgetragen. Ein Vergleich der Fig. 3 und 4 zeigt, dass die Amplituden S an den aktiven Stellen (keine Berührung zwischen Elektrode 216 und Substrat 110) bzw. an den von der Lochmaske 30 nicht abgedeckten Stellen die grössten positiven Werte aufweisen. Deutlich ist zu sehen, wie die Signalhöhe dem Bildelement zugeordnet ist, wobei auch der Widerstand einen Einfluss auf die Signalhöhe hat, der zwischen dem Auftreffort der IR-Strahlung 4 und den FET's 5, 6 liegt.The graphical representation of FIG. 4 shows the temporal signal curve of the difference signal of the signals which are at the FETs 8, 9 as soon as an object moves through the room from right to left. The time t is plotted on the abscissa and the various amplitude values S of these signals are plotted on the ordinate. A comparison of FIGS. 3 and 4 shows that the amplitudes S have the greatest positive values at the active locations (no contact between electrode 216 and substrate 110) or at the locations not covered by the shadow mask 30. It can clearly be seen how the signal level is assigned to the picture element, the resistance also having an influence on the signal level, which lies between the point at which the IR radiation 4 strikes and the FETs 5, 6.

Die Fig. 5 zeigt eines von vielen möglichen Ausführungsbeispielen der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Logikschaltung 14. Wenn nun die Sensoren 2 oder 21 der Fig. 1 oder 2 durch die Strahlung 4 bestrahlt werden, schalten die FET's 5, 6 mit einem zeitlichen Unterschied durch und legen die Signalspannung an die Widerstände 5, 11. Dort ergeben sich die Spannungssignale S (Widerstand 10 auf der linken Seite des Sensors) und S_R (Widerstand 11 auf der rechten Seite des Sensors). Diese Signale enthalten die Information der Zeit "t" und der Amplitude "A", und gelangen über die Leitungen 12 und 13 in die Logikschaltung 14. Die beiden Peak-Detektoren 141, 142 erzeugen ein Ausgangssignal, wenn der Spitzenwert der Amplitude A des Signals S_L und S_R über die Leitungen 12, 13 empfangen wird. Die Ausgangssignale triggern gemäss ihrer zeitlichen Reihenfolge die Steuerstromkreise 143, 144, welche die Zähler 145 und 146 starten. Jeder Zähler gibt seinen Zählinhalt an den Subtraktor 147, der den kleineren Zähl inhalt vom grösseren Zählinhalt subtrahiert und die Zeitdifferenz, z.B. t_L- t_R, zwischen den Spitzenwerten der Amplituden, z.B. A_L und A_R als Ausgangssignal erzeugt.FIG. 5 shows one of many possible exemplary embodiments of the logic circuit 14 shown in FIGS. 1 and 2. If the sensors 2 or 21 of FIG. 1 or 2 are now irradiated by the radiation 4, the FETs 5, 6 switch with one temporal difference and apply the signal voltage to the resistors 5, 11. There are the voltage signals S (resistor 10 on the left side of the sensor) and S _R (resistor 11 on the right side of the sensor). These signals contain the information of the time "t" and the amplitude "A" and reach the logic circuit 14 via the lines 12 and 13. The two peak detectors 141, 142 generate an output signal when the peak value of the amplitude A of the signal S _L and S _{R is received} via lines 12, 13. The output signals trigger the control circuits 143, 144, which start the counters 145 and 146, according to their chronological order. Each counter gives its count to subtractor 147, which has the smaller count subtracted from the larger counted content and the time difference, for example t _L - t _R , between the peak values of the amplitudes, for example A _L and A _R, was generated as the output signal.

Gleichzeitig werden die Signale S_L und S_R über die Leitungen 12 und 13 in einen Subtraktor 148 gegeben, der die Differenz der Amplitudenspitzen A_L- A_R bildet, und in einen Addierer 149 gegeben, der die Summe der Amplitudenspitzen A_L + A_R bildet. Diese beiden Beträge werden im nachfolgenden Divisor 150 zu einem normierten Wert (A_L- A_R) / A_L+ A_R) gebildet und dieser Wert steht als Ausgangssignal zur Verfügung. Der normierte Wert ist nicht mehr abhängig von der Temperatur des durch die Sensoren 2 oder 21 detektierten Objektes. Die beiden Ausgangssignale t_L- t und (A_L- A / A_L ⁺ A_R) werden einem nicht gezeichneten µ-Rechner zugeführt, der anhand dieser Signale den Auftreffort im Sensor 2 oder 21 errechnet und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, das in das Anzeigegerät 15 gegeben wird. Dort wird der Auftreffort der Strahlung 4 angezeigt. Wie bereits erwähnt, kann auf dem Bildschirm des Anzeigegerätes 15 ein ganzes Bild aus vielen Auftrefforten zusammengesetzt werden. Das Bild kann z.B. den Angriff- und Fluchtweg eines Einbrechers zeigen.At the same time, the signals S _L and S _R are fed via lines 12 and 13 into a subtractor 148, which forms the difference between the amplitude peaks A _L - A _R , and into an adder 149, which is the sum of the amplitude peaks A _L + A _R forms. These two amounts are formed in the following divisor 150 to a standardized value (A _L - A _R ) / A _L + A _R ) and this value is available as an output signal. The standardized value is no longer dependent on the temperature of the object detected by sensors 2 or 21. The two output signals t _L - t and (A _L - A / A _L ⁺ A _R ) are fed to a microcomputer (not shown), which uses these signals to calculate the point of impact in sensor 2 or 21 and generates a corresponding output signal which is transmitted to the Display device 15 is given. There the point of impact of the radiation 4 is displayed. As already mentioned, an entire image can be composed of many points of impact on the screen of the display device 15. The picture can show, for example, the route of an intruder's attack and escape.

Die Fig. 5 enthält auch den Zeittakt-Generator 151, der das Startsignal für die Steuerkreise 143, 144 zur Freigabe der Zähler 145 und 146erzeugt.'Diese Startsignale werden jedoch nur dann erzeugt, wenn der Chopper 152, der vor dem Bildsensor 2 bzw. 21 angeordnet ist und den Nullpunkt bestimmt, ein Ausgangssignal für den Zeittaktgenerator 151 erzeugt.5 also contains the timing generator 151, which generates the start signal for the control circuits 143, 144 to enable the counters 145 and 146. However, these start signals are only generated when the chopper 152, which is in front of the image sensor 2 or 21 is arranged and determines the zero point, an output signal for the clock generator 151 is generated.

Claims

l. Device for monitoring an area by means of a passive motion detector which contains a sensor made of pyroelectric material which receives the radiation from the monitoring area, characterized by - At least one sensor consisting of pyroelectric material (2, 21), which has an electrode (210, 215) of the first type on the side facing the radiation (4) and an electrode (211, 216 on the side facing away from the radiation (4) ) of the second type, the sensor (2, 21) being attached to a substrate (1, 110) while avoiding large contact areas;

- An arrangement of delay elements by forming resistors (3) and capacitances on the substrate (1) of the electrodes of the first and second type (210, 211, 215, 216);

- A logic circuit (14) which calculates the point at which the radiation (4) strikes the sensor (2, 21) on the basis of the transit time differences and / or the amplitude values of the charge shift generated by the radiation.

2. Device according to claim 1, characterized in that in the sensor (2) the radiation (4) facing electrode (210) of the first type is optically transparent and the radiation (4) facing away from the electrode (211) of the second type is optically reflective. (Fig. 1)

3. Device according to claim 1, characterized in that the sensor (21) facing the radiation (4) facing electrode (215) of the first type is optically absorbing and the radiation (4) facing away from the electrode (216) is optically opaque. (Fig. 2)

4. Device according to claim 1, characterized in that the contact surfaces between the sensor (2, 21) and the substrate (1, 110) is a maximum of 1/10 of the total area of the sensor or the substrate. (Fig. 1, 2, 3)

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate (1, 110) has elevations (111) which result in the contact surfaces with the sensor (2, 21). (Fig. 1, 2, 3)

6. Device according to one of the claims 1, 2, 3, 4, characterized in that the sensor (2, 21) on its side facing the substrate (1, 110) has elevations which result in the contact surface with the substrate.

7. The device according to claim 1, characterized in that in an arrangement of a plurality of pyroelectric elements (2), the electrodes (210) of the first type are connected to ground (7) and the electrodes (211) of the second type are connected to one another via resistors (3) , wherein a certain number of such connected electrodes of the second type (211) are connected to the gate electrode of a semiconductor switch (8, 9). (Fig. 1)

8. The device according to claim 1, characterized in that in an arrangement of a pyroelectric sensor (21), the electrode (215) of the first type is connected to ground (7) and the electrode (216) of the second type consists of resistance material and is connected to the gate Electrode of a semiconductor switch (8, 9) is connected. (Fig. 2)

9. The device according to claim 1, characterized in that in an arrangement of a pyroelectric sensor (21) the radiation (4) facing electrode (215) of the first type is at least partially covered by a shadow mask (30). (Fig. 3)

10. The device according to claim 1, characterized in that in the case of an arrangement of a pyroelectric sensor (21) the electrode (216) of the second type touches the substrate (110) on certain partial surfaces and thereby forms heat sinks on these contact surfaces. (Fig. 3)

11. The device according to claim 1, characterized in that the logic circuit (14) contains circuits (141, 142, 143, 144, 145, 146, 147), which of the existing signals on lines (12, 13) (S _L , SR) determines the time difference (t _L -t _R ) that has passed from the amplitude value (A _L ) of one signal (S _L ) to the same amplitude value (A _R ) of the other signal (S _R ). (Fig. 5)

12. The device according to claim 1, characterized in that the logic circuit (14) contains a circuit (148) which the difference in the amplitudes (A _L -A _R ) of the signals (S, _L , 13) present on the lines (12, 13) S _R ) forms. (Fig. 5)

13. The device according to claim 1, characterized in that the logic circuit (14) via lines (12, 13) receives the signals dependent on the point of impact of the radiation (4) on the sensor (2, 21) and through circuits (148, 149, 150) the ratio of amplitude difference / amplitude sum

forms. (Fig. 5)