受動型赤外線センサ
【課題】赤外線検知素子と光学系を有して警戒距離が異なる検知器を筺体内に近接複数配置することにより、警戒距離の短い近傍の検知ゾーンと警戒距離の長い遠方の検知ゾーンにおける検知性能のバランスの崩れを抑え、警戒距離に係わらず十分な検知性能を持たせて高精度な警戒エリアを容易に得ることが可能な受動型赤外線センサを提供する。
【解決手段】ベースとカバー等からなる筺体内に配置されて光学系と赤外線検知素子を有する検知器と、該検知器で検知された信号を処理する信号処理手段とを備えた受動型赤外線センサにおいて、検知器は、それぞれ光学系と赤外線検知素子を有して各々個別に角度調整可能に近接配置された警戒距離の異なる複数の検知器で構成されると共に、信号処理手段は、複数の検知器で検知された各信号をそれぞれ単独で処理し、いずれかの検知器で人体を検知した際に人体検知信号を出力可能であることを特徴とする。
【解決手段】ベースとカバー等からなる筺体内に配置されて光学系と赤外線検知素子を有する検知器と、該検知器で検知された信号を処理する信号処理手段とを備えた受動型赤外線センサにおいて、検知器は、それぞれ光学系と赤外線検知素子を有して各々個別に角度調整可能に近接配置された警戒距離の異なる複数の検知器で構成されると共に、信号処理手段は、複数の検知器で検知された各信号をそれぞれ単独で処理し、いずれかの検知器で人体を検知した際に人体検知信号を出力可能であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、警戒エリア内において人体が放射する赤外線を光学系と赤外線検知素子からなる検知器で検知可能な受動型赤外線センサに係わり、特に、筺体内に複数の検知器を配置した受動型赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、受動型赤外線センサ（以下、赤外線センサという）は、ベースやカバー等からなる筺体内に、焦電素子等の赤外線検知素子とミラーハウジング等の光学系からなる検知器を配置し、警戒エリア内から放射される赤外線（熱変化）を光学系で集光しつつ赤外線検知素子で検知し、この検知信号を信号処理手段で処理して赤外線に係わる移動物体が人体か否かを判別して人体の場合に所定の検知信号を出力するようになっている。従来、この種の赤外線センサとしては、例えば特許文献１に開示されている、この赤外線センサは、筺体内に配置された放物線ミラーと該ミラーに対応した二つの焦電素子を有し、焦電素子の間隔を検出軸間隔変更手段により変更させて、赤外線センサを長距離用から短距離用まで設定可能に構成したものである。
【特許文献１】特許第３４９１２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような赤外線センサにあっては、筺体内に放物線ミラー（光学系）と該ミラーに対応して焦電素子を配置しているものの、光学系と焦電素子で形成される検知器が実質的に一つであるため、侵入者がセンサ近傍を高速で横切る場合に生じる熱変化からセンサ遠方を低速で横切る場合に生じる熱変化までを捉えようとすると、例えば熱変化の幅が赤外線センサにおける単一の特性で検知できる幅を超える場合には、赤外線センサの特性を中庸かあるいはいずれか一方に有利な特性に固定せざるを得ず、警戒エリア全体にわたって一様に高精度な検知性能を得ることができない。
【０００４】
すなわち、検知器自体が一つの前記赤外線センサの場合、警戒エリアを形成する各検知ゾーンがセンサからの距離に従って扇形に広くなることから、センサ近傍からセンサ遠方に至る各検知ゾーンの検知性能ができる限り均一となるように設計された赤外線センサであっても、赤外線センサを取り付ける部屋の広さや天井の高さ等に合わせて赤外線センサの向きを変更しようとすると、赤外線センサが単一の特性を有することからセンサ近傍の検知ゾーンとセンサ遠方の検知ゾーンにおける検知性能のバランスが崩れ、警戒エリア内の実際の熱変化をカバーしきれない状況に陥り易い。そのため、バランスが崩れた状態において侵入者に対する検知性能を一定以上に高めようとすると、小動物に対しても検知性能の高い検知ゾーンが生じてしまい、信号処理手段が小動物を人体と判定して検知信号を出力する誤報の原因となる等、赤外線センサに十分な検知性能を持たせて高精度な警戒エリアを得ることが難しい。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、赤外線検知素子と光学系を有して警戒距離が異なり各々個別に角度調整可能な複数の検知器を筺体内に近接配置することにより、警戒距離の短いセンサ近傍の検知ゾーンと警戒距離の長いセンサ遠方の検知ゾーンにおける検知性能のバランスの崩れを抑え、警戒距離に係わらず十分な検知性能を持たせて高精度な警戒エリアを容易に得ることが可能な受動型赤外線センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ベースとカバー等からなる筺体内に配置されて、警戒エリア内の人体の放射する赤外線を集光する光学系及び該光学系で集光した赤外線を検知する赤外線検知素子を有する検知器と、該検知器で検知された信号を処理する信号処理手段と、を備えた受動型赤外線センサにおいて、前記検知器は、それぞれ光学系と赤外線検知素子を有して各々個別に角度調整可能に近接配置された警戒距離の異なる複数の検知器で構成されると共に、前記信号処理手段は、前記複数の検知器で検知された各信号をそれぞれ単独で処理し、いずれかの検知器で人体を検知した際に人体検知信号を出力可能であることを特徴とする。
【０００７】
そして、前記警戒エリアは、請求項２に記載の発明のように、面警戒型もしくは立体警戒型であることが好ましい。また、前記複数の検知器は、請求項３に記載の発明のように、前記警戒距離が近傍、中間、遠方の３つの検知器で構成され、これらが前記筺体の円盤状のベースに略三角形状に配置されていたり、請求項４に記載の発明のように、前記警戒距離が異なる各検知器において、異なる光学系が使用されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、光学系と赤外線検知素子をそれぞれ有して各々個別に角度調整可能で警戒距離の異なる複数の検知器が筺体内に近接配置されると共に、この複数の検知器で検知された各信号が信号処理手段で単独で処理されて、いずれかの検知器で人体を検知した際に人体検知信号を出力するため、警戒距離の短いセンサ近傍の検知ゾーンと警戒距離の長いセンサ遠方の検知ゾーンにおける検知性能のバランスの崩れを抑えることができ、警戒距離に係わらず十分な検知性能を持たせることができて高精度な警戒エリアを容易に得ることが可能となる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、警戒エリアが面警戒型もしくは立体警戒型であるため、使用する場所に応じて角度調整することによって各検知ゾーンの大きさに比較的大きな相対的な変化が生じ易いそれらの警戒エリアに適用することにより、各警戒エリアのセンサ近傍からセンサ遠方までがそれぞれ単独で機能する複数の検知器でカバーされて、角度調整による検知ゾーンの大きさの相対変化が抑えられ、各警戒エリア内の侵入者から放射される赤外線を確実に検知できて、赤外線センサの検知性能を一層高めることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、複数の検知器が近傍、中間、遠方の３つの検知器で構成されて筺体の円盤状のベースに略三角形状に配置されているため、警戒距離の異なる３つの検知器により各検知ゾーンを検知できて、一層高精度な警戒エリアを得ることができると共に、３つの検知器を筺体内に効率的に配置することができる。
【００１１】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３に記載の発明の効果に加え、警戒距離が異なる複数の検知器において異なる光学系が使用されるため、例えば光学系としてミラーやレンズを使用できて、検知性能をより一層高めつつ、最適な光学系の使用が可能となり、赤外線センサ自体のコストアップを抑えること等ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図６は、本発明に係わる受動型赤外線センサの一実施形態を示し、図１がその斜視図、図２がその内部構成を示す概念図、図３が制御系のブロック図、図４がその信号処理動作の一例を示すフローチャート、図５及び図６が警戒エリアを示す平面図及び側面図である。
【００１３】
図１に示すように、受動型赤外線センサ１（赤外線センサ１という）は、警戒エリアの天井や壁面に取り付けられる円盤状のベース２ａと、このベース２ａを覆うように着脱可能に取り付けられた半球状のカバー２ｂと、前記ベース２ａやカバー２ｂを互いに着脱可能に係止させるリング状の係止部材２ｃ等からなる筺体２を備えている。
【００１４】
そして、この赤外線センサ１は、図２に示すように、前記円盤状のベース２ａ上に、近傍用の検知器３と中間用の検知器４及び遠方用の検知器５からなる３つの検知器３〜５が、それぞれ互いに近接して略三角形の頂点に位置するようにして配置されている。前記検知器３は、光学系としてのミラー３ａと赤外線検知素子としての焦電素子３ｂを有し、また、前記検知器４、５は、光学系としてのミラーハウジング４ａ、５ａと赤外線検知素子としての焦電素子４ｂ、５ｂを有している。
【００１５】
このとき、検知器４と検知器５は、ベース２ａの直径方向の一端側寄りに左右方向に併設されており、各検知器４、５の前記焦電素子４ｂ、５ｂは素子基板７上に実装されている。また、検知器４、５の前記ミラーハウジング４ａ、５ａは、前記各素子基板７の両端に連結された側壁８ａと、この側壁８ａの後端部に一体形成された底壁８ｃ等を有し、その内面には複数のミラー８ｃが形成されている。さらに、前記ミラーハウジング４ａ、５ａは、その側壁８ａがベース２ａに固定された一対の支持板９に回動可能に取り付けられることにより、各検知器４、５のミラー８ｃの向きがそれぞれ所定方向に設定、つまり各検知器４、５が各々個別に角度調整可能で、各検知器４、５のミラー８ｃで反射（集光）された赤外線が各焦電素子４ｂ、５ｂに入射されるように構成されている。
【００１６】
また、前記検知器３は、ベース２上の前記検知器４、５の上方位置（図２において左下方位置）となる前記直径方向の他端側寄りに配置され、ベース２ａに複数のミラーからなる前記ミラー３ａが角度調整可能もしくは所定角度に配置されると共に、このミラー３ａの所定距離前方の素子基板６上に前記焦電素子３ｂが実装されている。
【００１７】
なお、図示はしないが、ベース２ａの所定位置には、素子基板６、７上に実装された焦電素子３ｂ、４ｂ、５ｂで検知された信号を処理する後述する信号処理部１１が形成された信号処理基板が配置されており、この信号処理基板の信号処理部１１から検知信号等が無線や有線で図示しないコントローラに送信されるようになっている。また、前記焦電素子３ｂ、４ｂ、５ｂとしては、例えば２つの焦電素子を互いに逆極性で直列に差動接続し、プラス（＋）極性の焦電素子の出力信号と、マイナス（−）極性の焦電素子の出力信号との合成出力が得られる多素子多出力型が使用されている。
【００１８】
図３は、前記赤外線センサ１の制御系のブロック図を示している。以下、これについて説明する。３つの検知器３〜５は、例えば素子基板６、７上に形成された増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃを介して前記信号処理基板上の信号処理部１１にそれぞれ接続されている。前記増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃは、各焦電素子３ｂ、４ｂ、５ｂで検知された検知信号を増幅すると共に、この検知信号を濾過して熱源の移動に関する検知信号のみを通過させるようになっている。
【００１９】
また、前記信号処理部１１は、例えばマイコン等により形成されて判定部１１ａや記憶部１１ｂ等を有し、その入力側に、各検知器３〜５で検知された検知信号の入力を無効もしくは有効とするための例えば３つの設定スイッチ１２ａ〜１２ｃと、各検知器３〜５の感度やパルスカウント（人体検知信号出力用の検知回数）を設定する設定スイッチ１２ｄ、１２ｅと、各増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃの周波数特性等を設定する設定スイッチ１２ｆ、及び後述する閾値を設定する設定スイッチ１２ｇ等を有する設定部１２が接続されている。また、信号処理部１１の出力側には、判定部１１ａで判定した人体検知信号をコントローラに送信するための送信部１３ａや、設定部１２による設定状態をコード等で表示可能な表示部１３ｂ等からなる出力部１３が接続されている。
【００２０】
次に、このように構成された信号処理部１１の動作の一例を、図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、図４に示すフローチャートは、例えば信号処理部１１の前記記憶部１１ｂに記憶されたプログラムに従い自動的に実行される。また、図４においては、主に前記３つの検知器３〜５のうち近傍用の検知器３についてのみ説明するが、他の中間用や遠方用の検知器４、５についても、同様の動作をするようになっている。
【００２１】
図４に示すように、例えば赤外線センサ１を警戒場所の部屋の天井に取り付け、その警戒エリアを設定しようとして赤外線センサ１に電源を投入すると、プログラムが開始（Ｓ１００）され、前記設定部１２の設定スイッチ１２ａ（もしくは設定スイッチ１２ｂ、１２ｃ）がオンか否かが判断（Ｓ１０１）され、この判断Ｓ１０１は「ＹＥＳ」になるまで繰り返される。設定部１２の設定スイッチ１２ａがオン操作されると、判断Ｓ１０１で「ＹＥＳ」となり、この状態（すなわち検知器３からの信号読み込み許可状態）が記憶部１１ｂに記憶されると共に、読み込み許可信号Ｓ１（図３参照）が検知器３の増幅・フィルタ部１０ａに送信（Ｓ１０２）され、この信号が増幅・フィルタ部１０ａに入力されると、該増幅・フィルタ部１０ａから検知信号Ｓｉ（図３参照）が出力、すなわち信号処理部１１によって検知信号Ｓｉが読み込まれる（Ｓ１０３）。
【００２２】
検知信号Ｓｉが読み込まれると、この読み込んだ検知信号Ｓｉと予め記憶部１１ｂに設定してある基準値としての閾値Ｓｓとが比較されて、検知信号Ｓｉが閾値Ｓｓ以上か否かが判断（Ｓ１０４）される。このとき使用される閾値Ｓｓは、例えば前記設定部１２の設定スイッチ１２ｇを操作しつつ出力部１３の表示部１３ｂで確認しながら所定の値に設定することで行われ、例えば近傍用の検知器３の場合が大きく遠方用の検知器５の場合が小さくなるように設定されている。なお、この閾値Ｓｓや設定部１２の設定スイッチ１２ｄ〜１２ｆの操作による各特性等のデータは、複数のデータを予め記憶部に記憶させておき、その中の一つを選択する方法が操作性の面で好ましいが、個々のデータを入力する方法を採用することも勿論可能である。
【００２３】
そして、判断Ｓ１０４で「ＹＥＳ」の場合、すなわち、検知器３で検知された検知信号Ｓｉが閾値Ｓｓ以上の場合は、検知信号Ｓｉが人体によるものと判定して、人体検知信号Ｓｍ（図３参照）が出力（Ｓ１０５）されて、一連のプログラムが終了（Ｓ１０６）する。一方、前記判断Ｓ１０４で「ＮＯ」の場合、すなわち、検知器３で検知された検知信号Ｓｉが閾値Ｓｓ未満の場合には、検知信号Ｓｉが人体によるものではないと判定して、ステップＳ１０１に戻り、該ステップＳ１０１以降を繰り返す。
【００２４】
つまり、このフローチャートによれば、設定部１２の設定スイッチ１２ａ〜１２ｃのオン操作で信号読み込み許可状態に設定された検知器３〜５の各検知信号Ｓｉが信号処理部１１に読み込まれて処理、すなわち、３つの検知器３〜５の検知信号Ｓｉが一括ではなくそれぞれ単独で処理されて、いずれか一つの検知器３〜５で人体が検知された際に、赤外線センサ１から人体検知信号Ｓｍがコントローラに出力されることになる。
【００２５】
なお、以上のフローチャートにおいては、設定部１２に各検知器３〜５に対応した設定スイッチ１２ａ〜１２ｃを設け、この各スイッチ１２ａ〜１２ｃがオン操作された際に、対応する検知器３〜５に許可信号Ｓ１を送信して検知信号Ｓｉを読み込んだが、例えば電子スイッチ等からなる設定スイッチ１２ａ〜１２ｃを各検知器３〜５と増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃ間、もしくは増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃと信号処理部１１間に直接的もしくは間接的に直列接続して、該設定スイッチ１２ａ〜１２ｃの信号処理部１１の制御信号による開閉動作で、各検知器３〜５の検知信号Ｓｉを単独で読み込み（処理）可能な構成としても良い。
【００２６】
図５は、前記赤外線センサによる警戒エリアの一例を示している。図５に示すように、近傍用の検知器３は、水平面において検知ゾーンＡ１〜Ａ３と、垂直面において検知ゾーンａを有し、中間用の検知器４は、水平面において検知ゾーンＢ１〜Ｂ７と、垂直面において検知ゾーンｂを有している。また、遠方用の検知器５は、水平面において検知ゾーンＣ１〜Ｃ７と、垂直面において検知ゾーンｃを有している。そして、これらの各検知ゾーンによって、赤外線センサ１に立体警戒型の警戒エリアが形成されている。
【００２７】
なお、本発明の赤外線センサ１の警戒エリアは、図５に示す立体警戒型に限らず、例えば図６に示す面警戒型の警戒エリアにも適用することができる。この面警戒型の警戒エリアは、図６（ｂ）に示すように、垂直面において検知ゾーンｄ１〜ｄ６を有しており、これらの各検知ゾーンｄ１〜ｄ６は、図６（ａ）に示すように、水平面における検知ゾーンＤ１〜Ｄ６が１本程度にまとまった状態となっている。この面警戒型の警戒エリアの場合は、警戒距離が長い場合に使用される。
【００２８】
このように、上記実施形態の赤外線センサ１によれば、光学系としてのミラー３ａやミラーハウジング４ａ、５ａと赤外線検知素子としての焦電素子３ｂ、４ｂ、５ｂをそれぞれ有する３つの検知器３〜５が筺体２内のベース２ａ上に配置されると共に、この３つの検知器３〜５で検知された各検知信号Ｓｉが信号処理部１１により単独で処理されるため、各検知器３〜５の感度やパルスカウント（検知回数）、あるいは増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃの周波数特性等を各検知器３〜５毎に設定することにより、赤外線センサ１の検知距離が短いセンサ近傍の検知ゾーンと検知距離が長いセンサ遠方の検知ゾーンにおける検知性能のバランスの崩れを抑えることができる。その結果、警戒距離に係わらず小動物等による誤報を抑えつつ侵入者検知を可能とする高精度な警戒エリアを容易に得ることができる。
【００２９】
また、赤外線センサ１の警戒エリアとして、水平面においてＡ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ７、Ｃ１〜Ｃ７の各検知ゾーンで垂直面においてａ〜ｃの各検知ゾーンからなる立体警戒型の警戒エリアに適用し、側面視で扇形の複数の検知ゾーンに対応して各検知器３〜５を配置すれば、警戒距離に係わらず侵入者（人体）から放射される赤外線を確実に検知できる。また、垂直面においてｄ１〜ｄ６を有しこれらが水平面において１本程度にまとまった面警戒型の警戒エリアに適用し、警戒距離が長いセンサ近傍からセンサ遠方までの各検知ゾーンに対応して複数の検知器３〜５を配置すれば、侵入者から放射される赤外線を確実に検知できる。つまり、使用する場所に応じて角度調整することにより各検知ゾーンの大きさに比較的大きな相対的な変化が生じ易い各警戒エリアに適用することで、各警戒エリアのセンサ近傍からセンサ遠方までがそれぞれ単独で機能する複数の検知器でカバーされて、角度調整による検知ゾーンの大きさの相対変化が抑えられ、各警戒エリア内の侵入者から放射される赤外線を確実に検知できて、赤外線センサの検知性能を一層高めることができることになる。
【００３０】
さらに、３つの検知器３〜５の警戒距離が近傍、中間、遠方に設定されて筺体２の円盤状のベース２ａ上に略三角形状に近接して配置されると共に、３つの検知器３〜５のうち少なくとも２つの検知器４、５が、単独のミラーハウジング４ａ、５ａを有して各々個別に角度調整可能に配置されているため、警戒距離が異なる各検知器３〜５による検知ゾーンを所望位置に確実に設定することができて、一層高精度な警戒エリアを得ることができると共に、３つ検知器３〜５の筺体２内における配置を効率的に行うことができて、小型で高性能な赤外線センサ１を得ることが可能となる。
【００３１】
また、検知器３にミラー３ａが使用され、検知器４、５にミラーハウジング４ａ、５ａが使用されるため、警戒距離がそれぞれ異なる各検知器３〜５に最適な光学系を使用できて、各検知器３〜５における検知性能をより一層高めることができると共に、赤外線センサ１自体のコストアップを抑えることができる。また、設定部１２の設定スイッチ１２ａ〜１２ｃの操作により、３つの検知器３〜５の各検知信号が単独で処理可能に構成されてため、例えば比較的警戒距離が短い範囲を警戒したい場合は検知器５を無効（使用不可）としたり、赤外線センサ１近傍にＦＡＸ等の誤報要因となる熱源がある場合には検知器３を無効とする等、警戒エリアの警戒状態の形態に合わせて３つの検知器３〜５を適宜に選択使用できて、各種形態の警戒エリアに的確かつ容易に対応することが可能となる。
【００３２】
またさらに、赤外線センサ１に設けられる各検知器３〜５により警戒エリアが分離状態でカバーされるため、警戒距離の設定のため検知器３〜５の向きを調整する際に、センサ近傍の検知ゾーンに与える影響の考慮が不要となるほか、検知器３〜５がそれぞれ受け持つ検知ゾーンが従来のような一体型の光学系の検知器の場合に比較して解りやすいため、警戒エリア内にＦＡＸ等の誤報要因となる熱源がありその部分の検知ゾーンをマスキングするような場合において、その作業を簡単に行うことができ、これらのことから、赤外線センサ１の設置作業やメンテナンス作業の作業能率の向上を図ることができる。
【００３３】
ここで、本発明に係わる前記赤外線センサ１のように、検知器が警戒距離の遠・近に対応して複数に分離されている遠近分離方式の赤外線センサ１の特徴を、従来の検知器が一つの一体型の赤外線センサと比較しつつ図７及び図８等を参照して説明する。なお、図７及び図８は、図６のような検知ゾーンを持つ赤外線センサについて、本発明に係わる方式の警戒距離調整方法と従来方式の警戒距離調整方法で調整した場合の検知ゾーンの状態を示している。図７に示すように、遠近分離方式の赤外線センサ１の場合は、警戒距離を規制するために遠方の検知器の角度を変更しようとすると、遠方の検知ゾーンｄ５、ｄ６の幅は小さくなるが、近傍・中間の検知ゾーンｄ１、ｄ２、ｄ３の幅については殆ど変化しない。したがって、遠方の検知ゾーンを形成する検知器について、その感度を下げたり、無効としたりすることで、警戒エリア全体にわたって一様に高い検知性能を得ることができる。
【００３４】
一方、図８に示す従来の赤外線センサの場合は、各検知ゾーンｅ１〜ｅ６の幅に大きな相対的変化が生じ、近傍の検知ゾーンｅ１等が侵入者に対して大きくなりすぎる一方、遠方の検知ゾーンｅ６等は侵入者に対して小さくなり、小動物の投影面積がそこに占める割合と、侵入者の投影面積が検知ゾーンｅ１に占める割合との間に差がなくなるため、近傍の検知ゾーンｅ１等における侵入者を検知するための検知器の感度を上げると遠方の小動物も検知して誤報となるおそれがある。
【００３５】
つまり、遠近分離式の前記赤外線センサ１は、複数のそれぞれ独立した検知器により警戒エリアが複数に分離されていることから、遠方を警戒する検知器は近傍の検知ゾーンを受け持つ必要がない。そのため、最長警戒距離を短くするために遠方を警戒する検知器の角度を調整しても、従来のように近傍の検知ゾーンの角度まで変更されることはなく、その結果、検知ゾーンの大きさの変化、特に遠方・近傍の検知ゾーンの大きさのバランスの崩れが小さく、検知対象物の移動速度に対し、それぞれの検知器に設定した周波数特性でカバーしきれない状態に陥り難い。また、遠方・近傍で検知器がそれぞれ個別であるため、遠方の検知器のみ感度を下げる等の方法により、遠方の検知ゾーンにおける小動物による誤報を低減することができる。
【００３６】
さらに、赤外線センサ１の検知器が複数の検知器を有するため、遠方を警戒する検知器の検知ゾーンと近傍を警戒する検知器の検知ゾーンが重なっても、そこに侵入する熱源（移動物体）からの信号は、それぞれの検知器において互いに影響を受けることなく検知され、必要に応じて完全に独立した複数の検知器の信号として単独で発報判定したり、演算処理により発報判定を行う一つの検知器として扱うことができる。例えば、複数の検知器全体で検知回数（パルスカウント数）をある値に設定すれば、通常は検知ゾーンが密で検知回数が多くなりがちな近傍の検知ゾーンは重ならずより遠方側の検知ゾーンが重なっているため、警戒エリア内の場所に係わらず熱源の移動距離に対してより一様な検知回数になり易い。また、検知回数を検知器毎にそれぞれ独立して設定できるため、警戒エリア内の検知性能をより均一にすることができる。
【００３７】
これに対して、従来の赤外線センサでは、全ての検知ゾーンの角度が変更され、また、もし検知器を独立させずに遠方を警戒する光学系と近傍を警戒する光学系とを分離したものがあったとしても、その方式では、最長警戒距離を短くするために遠方を警戒する光学系のみの角度を調整すると、遠方を警戒する光学系の検知ゾーンと近傍を警戒する光学系の検知ゾーンが重なった際に、その重なった検知ゾーンは重なっていない検知ゾーンと比べて感度が高くなり、例えば小動物等のように侵入者に対して比較的エネルギーの小さい外乱要素がかかっても、発報閾値を超える検知信号が得られ、誤報となるおそれがある。
【００３８】
またさらに、遠近分離方式の赤外線センサ１においては、複数の検知器が独立しているため、例えば小型化のために特に遠方の検知ゾーンを形成する光学系の焦点距離を従来より短くした場合に、遠方の検知ゾーンを形成する検知器の増幅率を近傍の検知ゾーンを形成する検知器に影響なく上げることができ、それによって検知性能を落とさずに小型化を図ることができる。
【００３９】
これに対して従来の赤外線センサは、遠方の検知ゾーンは検知対象に対して大きくなり感度が低くなりがちだが、近傍の検知ゾーンは検知対象に対して小さくなり感度が高くなりがちといった感度バランスの崩れに対し、検知ゾーンを形成する光学系の口径を変えてバランスをとる等の方法で多少の調整は行っていた。しかし、遠方の検知ゾーンを形成するにあたって大きくなりがちな検知ゾーンを小さくするために焦点距離を長くとった光学系においては、感度が低くなりがちなためさらに口径も大きくすることは、求められているセンサの小型化と相反することになり、十分な調整を行うことが難しい。このように本発明に係わる赤外線センサ１は、従来の赤外線センサに比較して多くの利点を有しているといえる。
【００４０】
図９は、本発明に係わる赤外線センサの他の実施形態の内部構成を示す概念図である。この実施形態の赤外線センサ２１の特徴は、検知器を近傍用の検知器２２と遠方及び中間用の検知器２３の２つで構成し、遠方用及び中間用の検知器２３は、前記検知器４、５と同様に、焦電素子２３ｂが実装された素子基板２５と、ミラーを有して角度調整可能なミラーハウジング２３ａとで構成し、近傍用の検知器２２を、焦電素子２２ｂが実装された素子基板２４と、この素子基板２４の前方のカバー２ｂに配設されたレンズ群２２ａとで構成した点にある。
【００４１】
これにより、検知器２２で検知距離の短い警戒範囲を検知できると共に、検知器２３で警戒距離の長い警戒範囲を検知できて、上記実施形態の赤外線センサ１と同様の作用効果を得ることができる。また、この実施形態の赤外線センサ２１の場合は、警戒距離に応じた光学系を使用することができて、例えば高価なミラーハウジングやレンズを有する検知器の使用個数を減らして、赤外線センサ２１の一層のコストダウンが図れる等の作用効果を奏することができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記した各実施形態のそれぞれに限定されるものではなく、例えば図２の配置形態における赤外線センサ１において、各検知器３〜５を図９の検知器２２と同様に光学系としてレンズ群を使用する等、各実施形態を適宜に組み合わせることができる。また、上記各実施形態における、検知器の数、赤外線センサのベースやカバー等の構造、設定部や出力部の構成、制御系のブロック図等は一例であって、例えば４つ以上の検知器を筺体内に配置する等、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、円盤状のベースに複数の検知器が配置される受動型赤外線センサに限らず、赤外線検知素子と光学系を有し各々個別に角度調整可能な複数の検知器が、各種形状のベースを有する筺体内に配置される全ての受動型赤外線センサに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係わる受動型赤外線センサの一実施形態を示す斜視図
【図２】同その内部構成を示す概念図
【図３】同制御系のブロック図
【図４】同その信号処理動作の一例を示すフローチャート
【図５】同警戒エリアの一例を示す（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のｂ−ｂ線に沿った側面図
【図６】同警戒エリアの他の例を示す（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図
【図７】遠近分離方式の赤外線センサの警戒エリアの説明図
【図８】従来方式の赤外線センサの警戒エリアの説明図
【図９】本発明に係わる赤外線センサの他の実施形態の内部構成を示す概念図
【符号の説明】
【００４５】
１・・・受動型赤外線センサ、２・・・筺体、２ａ・・・ベース、２ｂ・・・カバー、３〜５・・・検知器、３ａ・・・ミラー、３ｂ・・・焦電素子、４ａ、５ａ・・・ミラーハウジング、４ｂ、５ｂ・・・焦電素子、６、７・・・素子基板、８ｃ・・・ミラー、９・・・支持板、１０ａ〜１０ｃ・・・増幅・フィルタ部、１１・・・信号処理部、１１ａ・・・判定部、１１ｂ・・・記憶部、１２・・・設定部、１２ａ〜１２ｇ・・・設定スイッチ、１３・・・出力部、２１・・・赤外線センサ、２２、２３・・・検知器、２２ａ・・・レンズ群、２２ｂ・・・焦電素子、２３ａ・・・ミラーハウジング、２３ｂ・・・焦電素子、２４、２５・・・素子基板、Ｓｉ・・・検知信号、Ｓｓ・・・閾値。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、警戒エリア内において人体が放射する赤外線を光学系と赤外線検知素子からなる検知器で検知可能な受動型赤外線センサに係わり、特に、筺体内に複数の検知器を配置した受動型赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、受動型赤外線センサ（以下、赤外線センサという）は、ベースやカバー等からなる筺体内に、焦電素子等の赤外線検知素子とミラーハウジング等の光学系からなる検知器を配置し、警戒エリア内から放射される赤外線（熱変化）を光学系で集光しつつ赤外線検知素子で検知し、この検知信号を信号処理手段で処理して赤外線に係わる移動物体が人体か否かを判別して人体の場合に所定の検知信号を出力するようになっている。従来、この種の赤外線センサとしては、例えば特許文献１に開示されている、この赤外線センサは、筺体内に配置された放物線ミラーと該ミラーに対応した二つの焦電素子を有し、焦電素子の間隔を検出軸間隔変更手段により変更させて、赤外線センサを長距離用から短距離用まで設定可能に構成したものである。
【特許文献１】特許第３４９１２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような赤外線センサにあっては、筺体内に放物線ミラー（光学系）と該ミラーに対応して焦電素子を配置しているものの、光学系と焦電素子で形成される検知器が実質的に一つであるため、侵入者がセンサ近傍を高速で横切る場合に生じる熱変化からセンサ遠方を低速で横切る場合に生じる熱変化までを捉えようとすると、例えば熱変化の幅が赤外線センサにおける単一の特性で検知できる幅を超える場合には、赤外線センサの特性を中庸かあるいはいずれか一方に有利な特性に固定せざるを得ず、警戒エリア全体にわたって一様に高精度な検知性能を得ることができない。
【０００４】
すなわち、検知器自体が一つの前記赤外線センサの場合、警戒エリアを形成する各検知ゾーンがセンサからの距離に従って扇形に広くなることから、センサ近傍からセンサ遠方に至る各検知ゾーンの検知性能ができる限り均一となるように設計された赤外線センサであっても、赤外線センサを取り付ける部屋の広さや天井の高さ等に合わせて赤外線センサの向きを変更しようとすると、赤外線センサが単一の特性を有することからセンサ近傍の検知ゾーンとセンサ遠方の検知ゾーンにおける検知性能のバランスが崩れ、警戒エリア内の実際の熱変化をカバーしきれない状況に陥り易い。そのため、バランスが崩れた状態において侵入者に対する検知性能を一定以上に高めようとすると、小動物に対しても検知性能の高い検知ゾーンが生じてしまい、信号処理手段が小動物を人体と判定して検知信号を出力する誤報の原因となる等、赤外線センサに十分な検知性能を持たせて高精度な警戒エリアを得ることが難しい。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、赤外線検知素子と光学系を有して警戒距離が異なり各々個別に角度調整可能な複数の検知器を筺体内に近接配置することにより、警戒距離の短いセンサ近傍の検知ゾーンと警戒距離の長いセンサ遠方の検知ゾーンにおける検知性能のバランスの崩れを抑え、警戒距離に係わらず十分な検知性能を持たせて高精度な警戒エリアを容易に得ることが可能な受動型赤外線センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ベースとカバー等からなる筺体内に配置されて、警戒エリア内の人体の放射する赤外線を集光する光学系及び該光学系で集光した赤外線を検知する赤外線検知素子を有する検知器と、該検知器で検知された信号を処理する信号処理手段と、を備えた受動型赤外線センサにおいて、前記検知器は、それぞれ光学系と赤外線検知素子を有して各々個別に角度調整可能に近接配置された警戒距離の異なる複数の検知器で構成されると共に、前記信号処理手段は、前記複数の検知器で検知された各信号をそれぞれ単独で処理し、いずれかの検知器で人体を検知した際に人体検知信号を出力可能であることを特徴とする。
【０００７】
そして、前記警戒エリアは、請求項２に記載の発明のように、面警戒型もしくは立体警戒型であることが好ましい。また、前記複数の検知器は、請求項３に記載の発明のように、前記警戒距離が近傍、中間、遠方の３つの検知器で構成され、これらが前記筺体の円盤状のベースに略三角形状に配置されていたり、請求項４に記載の発明のように、前記警戒距離が異なる各検知器において、異なる光学系が使用されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、光学系と赤外線検知素子をそれぞれ有して各々個別に角度調整可能で警戒距離の異なる複数の検知器が筺体内に近接配置されると共に、この複数の検知器で検知された各信号が信号処理手段で単独で処理されて、いずれかの検知器で人体を検知した際に人体検知信号を出力するため、警戒距離の短いセンサ近傍の検知ゾーンと警戒距離の長いセンサ遠方の検知ゾーンにおける検知性能のバランスの崩れを抑えることができ、警戒距離に係わらず十分な検知性能を持たせることができて高精度な警戒エリアを容易に得ることが可能となる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、警戒エリアが面警戒型もしくは立体警戒型であるため、使用する場所に応じて角度調整することによって各検知ゾーンの大きさに比較的大きな相対的な変化が生じ易いそれらの警戒エリアに適用することにより、各警戒エリアのセンサ近傍からセンサ遠方までがそれぞれ単独で機能する複数の検知器でカバーされて、角度調整による検知ゾーンの大きさの相対変化が抑えられ、各警戒エリア内の侵入者から放射される赤外線を確実に検知できて、赤外線センサの検知性能を一層高めることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、複数の検知器が近傍、中間、遠方の３つの検知器で構成されて筺体の円盤状のベースに略三角形状に配置されているため、警戒距離の異なる３つの検知器により各検知ゾーンを検知できて、一層高精度な警戒エリアを得ることができると共に、３つの検知器を筺体内に効率的に配置することができる。
【００１１】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３に記載の発明の効果に加え、警戒距離が異なる複数の検知器において異なる光学系が使用されるため、例えば光学系としてミラーやレンズを使用できて、検知性能をより一層高めつつ、最適な光学系の使用が可能となり、赤外線センサ自体のコストアップを抑えること等ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図６は、本発明に係わる受動型赤外線センサの一実施形態を示し、図１がその斜視図、図２がその内部構成を示す概念図、図３が制御系のブロック図、図４がその信号処理動作の一例を示すフローチャート、図５及び図６が警戒エリアを示す平面図及び側面図である。
【００１３】
図１に示すように、受動型赤外線センサ１（赤外線センサ１という）は、警戒エリアの天井や壁面に取り付けられる円盤状のベース２ａと、このベース２ａを覆うように着脱可能に取り付けられた半球状のカバー２ｂと、前記ベース２ａやカバー２ｂを互いに着脱可能に係止させるリング状の係止部材２ｃ等からなる筺体２を備えている。
【００１４】
そして、この赤外線センサ１は、図２に示すように、前記円盤状のベース２ａ上に、近傍用の検知器３と中間用の検知器４及び遠方用の検知器５からなる３つの検知器３〜５が、それぞれ互いに近接して略三角形の頂点に位置するようにして配置されている。前記検知器３は、光学系としてのミラー３ａと赤外線検知素子としての焦電素子３ｂを有し、また、前記検知器４、５は、光学系としてのミラーハウジング４ａ、５ａと赤外線検知素子としての焦電素子４ｂ、５ｂを有している。
【００１５】
このとき、検知器４と検知器５は、ベース２ａの直径方向の一端側寄りに左右方向に併設されており、各検知器４、５の前記焦電素子４ｂ、５ｂは素子基板７上に実装されている。また、検知器４、５の前記ミラーハウジング４ａ、５ａは、前記各素子基板７の両端に連結された側壁８ａと、この側壁８ａの後端部に一体形成された底壁８ｃ等を有し、その内面には複数のミラー８ｃが形成されている。さらに、前記ミラーハウジング４ａ、５ａは、その側壁８ａがベース２ａに固定された一対の支持板９に回動可能に取り付けられることにより、各検知器４、５のミラー８ｃの向きがそれぞれ所定方向に設定、つまり各検知器４、５が各々個別に角度調整可能で、各検知器４、５のミラー８ｃで反射（集光）された赤外線が各焦電素子４ｂ、５ｂに入射されるように構成されている。
【００１６】
また、前記検知器３は、ベース２上の前記検知器４、５の上方位置（図２において左下方位置）となる前記直径方向の他端側寄りに配置され、ベース２ａに複数のミラーからなる前記ミラー３ａが角度調整可能もしくは所定角度に配置されると共に、このミラー３ａの所定距離前方の素子基板６上に前記焦電素子３ｂが実装されている。
【００１７】
なお、図示はしないが、ベース２ａの所定位置には、素子基板６、７上に実装された焦電素子３ｂ、４ｂ、５ｂで検知された信号を処理する後述する信号処理部１１が形成された信号処理基板が配置されており、この信号処理基板の信号処理部１１から検知信号等が無線や有線で図示しないコントローラに送信されるようになっている。また、前記焦電素子３ｂ、４ｂ、５ｂとしては、例えば２つの焦電素子を互いに逆極性で直列に差動接続し、プラス（＋）極性の焦電素子の出力信号と、マイナス（−）極性の焦電素子の出力信号との合成出力が得られる多素子多出力型が使用されている。
【００１８】
図３は、前記赤外線センサ１の制御系のブロック図を示している。以下、これについて説明する。３つの検知器３〜５は、例えば素子基板６、７上に形成された増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃを介して前記信号処理基板上の信号処理部１１にそれぞれ接続されている。前記増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃは、各焦電素子３ｂ、４ｂ、５ｂで検知された検知信号を増幅すると共に、この検知信号を濾過して熱源の移動に関する検知信号のみを通過させるようになっている。
【００１９】
また、前記信号処理部１１は、例えばマイコン等により形成されて判定部１１ａや記憶部１１ｂ等を有し、その入力側に、各検知器３〜５で検知された検知信号の入力を無効もしくは有効とするための例えば３つの設定スイッチ１２ａ〜１２ｃと、各検知器３〜５の感度やパルスカウント（人体検知信号出力用の検知回数）を設定する設定スイッチ１２ｄ、１２ｅと、各増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃの周波数特性等を設定する設定スイッチ１２ｆ、及び後述する閾値を設定する設定スイッチ１２ｇ等を有する設定部１２が接続されている。また、信号処理部１１の出力側には、判定部１１ａで判定した人体検知信号をコントローラに送信するための送信部１３ａや、設定部１２による設定状態をコード等で表示可能な表示部１３ｂ等からなる出力部１３が接続されている。
【００２０】
次に、このように構成された信号処理部１１の動作の一例を、図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、図４に示すフローチャートは、例えば信号処理部１１の前記記憶部１１ｂに記憶されたプログラムに従い自動的に実行される。また、図４においては、主に前記３つの検知器３〜５のうち近傍用の検知器３についてのみ説明するが、他の中間用や遠方用の検知器４、５についても、同様の動作をするようになっている。
【００２１】
図４に示すように、例えば赤外線センサ１を警戒場所の部屋の天井に取り付け、その警戒エリアを設定しようとして赤外線センサ１に電源を投入すると、プログラムが開始（Ｓ１００）され、前記設定部１２の設定スイッチ１２ａ（もしくは設定スイッチ１２ｂ、１２ｃ）がオンか否かが判断（Ｓ１０１）され、この判断Ｓ１０１は「ＹＥＳ」になるまで繰り返される。設定部１２の設定スイッチ１２ａがオン操作されると、判断Ｓ１０１で「ＹＥＳ」となり、この状態（すなわち検知器３からの信号読み込み許可状態）が記憶部１１ｂに記憶されると共に、読み込み許可信号Ｓ１（図３参照）が検知器３の増幅・フィルタ部１０ａに送信（Ｓ１０２）され、この信号が増幅・フィルタ部１０ａに入力されると、該増幅・フィルタ部１０ａから検知信号Ｓｉ（図３参照）が出力、すなわち信号処理部１１によって検知信号Ｓｉが読み込まれる（Ｓ１０３）。
【００２２】
検知信号Ｓｉが読み込まれると、この読み込んだ検知信号Ｓｉと予め記憶部１１ｂに設定してある基準値としての閾値Ｓｓとが比較されて、検知信号Ｓｉが閾値Ｓｓ以上か否かが判断（Ｓ１０４）される。このとき使用される閾値Ｓｓは、例えば前記設定部１２の設定スイッチ１２ｇを操作しつつ出力部１３の表示部１３ｂで確認しながら所定の値に設定することで行われ、例えば近傍用の検知器３の場合が大きく遠方用の検知器５の場合が小さくなるように設定されている。なお、この閾値Ｓｓや設定部１２の設定スイッチ１２ｄ〜１２ｆの操作による各特性等のデータは、複数のデータを予め記憶部に記憶させておき、その中の一つを選択する方法が操作性の面で好ましいが、個々のデータを入力する方法を採用することも勿論可能である。
【００２３】
そして、判断Ｓ１０４で「ＹＥＳ」の場合、すなわち、検知器３で検知された検知信号Ｓｉが閾値Ｓｓ以上の場合は、検知信号Ｓｉが人体によるものと判定して、人体検知信号Ｓｍ（図３参照）が出力（Ｓ１０５）されて、一連のプログラムが終了（Ｓ１０６）する。一方、前記判断Ｓ１０４で「ＮＯ」の場合、すなわち、検知器３で検知された検知信号Ｓｉが閾値Ｓｓ未満の場合には、検知信号Ｓｉが人体によるものではないと判定して、ステップＳ１０１に戻り、該ステップＳ１０１以降を繰り返す。
【００２４】
つまり、このフローチャートによれば、設定部１２の設定スイッチ１２ａ〜１２ｃのオン操作で信号読み込み許可状態に設定された検知器３〜５の各検知信号Ｓｉが信号処理部１１に読み込まれて処理、すなわち、３つの検知器３〜５の検知信号Ｓｉが一括ではなくそれぞれ単独で処理されて、いずれか一つの検知器３〜５で人体が検知された際に、赤外線センサ１から人体検知信号Ｓｍがコントローラに出力されることになる。
【００２５】
なお、以上のフローチャートにおいては、設定部１２に各検知器３〜５に対応した設定スイッチ１２ａ〜１２ｃを設け、この各スイッチ１２ａ〜１２ｃがオン操作された際に、対応する検知器３〜５に許可信号Ｓ１を送信して検知信号Ｓｉを読み込んだが、例えば電子スイッチ等からなる設定スイッチ１２ａ〜１２ｃを各検知器３〜５と増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃ間、もしくは増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃと信号処理部１１間に直接的もしくは間接的に直列接続して、該設定スイッチ１２ａ〜１２ｃの信号処理部１１の制御信号による開閉動作で、各検知器３〜５の検知信号Ｓｉを単独で読み込み（処理）可能な構成としても良い。
【００２６】
図５は、前記赤外線センサによる警戒エリアの一例を示している。図５に示すように、近傍用の検知器３は、水平面において検知ゾーンＡ１〜Ａ３と、垂直面において検知ゾーンａを有し、中間用の検知器４は、水平面において検知ゾーンＢ１〜Ｂ７と、垂直面において検知ゾーンｂを有している。また、遠方用の検知器５は、水平面において検知ゾーンＣ１〜Ｃ７と、垂直面において検知ゾーンｃを有している。そして、これらの各検知ゾーンによって、赤外線センサ１に立体警戒型の警戒エリアが形成されている。
【００２７】
なお、本発明の赤外線センサ１の警戒エリアは、図５に示す立体警戒型に限らず、例えば図６に示す面警戒型の警戒エリアにも適用することができる。この面警戒型の警戒エリアは、図６（ｂ）に示すように、垂直面において検知ゾーンｄ１〜ｄ６を有しており、これらの各検知ゾーンｄ１〜ｄ６は、図６（ａ）に示すように、水平面における検知ゾーンＤ１〜Ｄ６が１本程度にまとまった状態となっている。この面警戒型の警戒エリアの場合は、警戒距離が長い場合に使用される。
【００２８】
このように、上記実施形態の赤外線センサ１によれば、光学系としてのミラー３ａやミラーハウジング４ａ、５ａと赤外線検知素子としての焦電素子３ｂ、４ｂ、５ｂをそれぞれ有する３つの検知器３〜５が筺体２内のベース２ａ上に配置されると共に、この３つの検知器３〜５で検知された各検知信号Ｓｉが信号処理部１１により単独で処理されるため、各検知器３〜５の感度やパルスカウント（検知回数）、あるいは増幅・フィルタ部１０ａ〜１０ｃの周波数特性等を各検知器３〜５毎に設定することにより、赤外線センサ１の検知距離が短いセンサ近傍の検知ゾーンと検知距離が長いセンサ遠方の検知ゾーンにおける検知性能のバランスの崩れを抑えることができる。その結果、警戒距離に係わらず小動物等による誤報を抑えつつ侵入者検知を可能とする高精度な警戒エリアを容易に得ることができる。
【００２９】
また、赤外線センサ１の警戒エリアとして、水平面においてＡ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ７、Ｃ１〜Ｃ７の各検知ゾーンで垂直面においてａ〜ｃの各検知ゾーンからなる立体警戒型の警戒エリアに適用し、側面視で扇形の複数の検知ゾーンに対応して各検知器３〜５を配置すれば、警戒距離に係わらず侵入者（人体）から放射される赤外線を確実に検知できる。また、垂直面においてｄ１〜ｄ６を有しこれらが水平面において１本程度にまとまった面警戒型の警戒エリアに適用し、警戒距離が長いセンサ近傍からセンサ遠方までの各検知ゾーンに対応して複数の検知器３〜５を配置すれば、侵入者から放射される赤外線を確実に検知できる。つまり、使用する場所に応じて角度調整することにより各検知ゾーンの大きさに比較的大きな相対的な変化が生じ易い各警戒エリアに適用することで、各警戒エリアのセンサ近傍からセンサ遠方までがそれぞれ単独で機能する複数の検知器でカバーされて、角度調整による検知ゾーンの大きさの相対変化が抑えられ、各警戒エリア内の侵入者から放射される赤外線を確実に検知できて、赤外線センサの検知性能を一層高めることができることになる。
【００３０】
さらに、３つの検知器３〜５の警戒距離が近傍、中間、遠方に設定されて筺体２の円盤状のベース２ａ上に略三角形状に近接して配置されると共に、３つの検知器３〜５のうち少なくとも２つの検知器４、５が、単独のミラーハウジング４ａ、５ａを有して各々個別に角度調整可能に配置されているため、警戒距離が異なる各検知器３〜５による検知ゾーンを所望位置に確実に設定することができて、一層高精度な警戒エリアを得ることができると共に、３つ検知器３〜５の筺体２内における配置を効率的に行うことができて、小型で高性能な赤外線センサ１を得ることが可能となる。
【００３１】
また、検知器３にミラー３ａが使用され、検知器４、５にミラーハウジング４ａ、５ａが使用されるため、警戒距離がそれぞれ異なる各検知器３〜５に最適な光学系を使用できて、各検知器３〜５における検知性能をより一層高めることができると共に、赤外線センサ１自体のコストアップを抑えることができる。また、設定部１２の設定スイッチ１２ａ〜１２ｃの操作により、３つの検知器３〜５の各検知信号が単独で処理可能に構成されてため、例えば比較的警戒距離が短い範囲を警戒したい場合は検知器５を無効（使用不可）としたり、赤外線センサ１近傍にＦＡＸ等の誤報要因となる熱源がある場合には検知器３を無効とする等、警戒エリアの警戒状態の形態に合わせて３つの検知器３〜５を適宜に選択使用できて、各種形態の警戒エリアに的確かつ容易に対応することが可能となる。
【００３２】
またさらに、赤外線センサ１に設けられる各検知器３〜５により警戒エリアが分離状態でカバーされるため、警戒距離の設定のため検知器３〜５の向きを調整する際に、センサ近傍の検知ゾーンに与える影響の考慮が不要となるほか、検知器３〜５がそれぞれ受け持つ検知ゾーンが従来のような一体型の光学系の検知器の場合に比較して解りやすいため、警戒エリア内にＦＡＸ等の誤報要因となる熱源がありその部分の検知ゾーンをマスキングするような場合において、その作業を簡単に行うことができ、これらのことから、赤外線センサ１の設置作業やメンテナンス作業の作業能率の向上を図ることができる。
【００３３】
ここで、本発明に係わる前記赤外線センサ１のように、検知器が警戒距離の遠・近に対応して複数に分離されている遠近分離方式の赤外線センサ１の特徴を、従来の検知器が一つの一体型の赤外線センサと比較しつつ図７及び図８等を参照して説明する。なお、図７及び図８は、図６のような検知ゾーンを持つ赤外線センサについて、本発明に係わる方式の警戒距離調整方法と従来方式の警戒距離調整方法で調整した場合の検知ゾーンの状態を示している。図７に示すように、遠近分離方式の赤外線センサ１の場合は、警戒距離を規制するために遠方の検知器の角度を変更しようとすると、遠方の検知ゾーンｄ５、ｄ６の幅は小さくなるが、近傍・中間の検知ゾーンｄ１、ｄ２、ｄ３の幅については殆ど変化しない。したがって、遠方の検知ゾーンを形成する検知器について、その感度を下げたり、無効としたりすることで、警戒エリア全体にわたって一様に高い検知性能を得ることができる。
【００３４】
一方、図８に示す従来の赤外線センサの場合は、各検知ゾーンｅ１〜ｅ６の幅に大きな相対的変化が生じ、近傍の検知ゾーンｅ１等が侵入者に対して大きくなりすぎる一方、遠方の検知ゾーンｅ６等は侵入者に対して小さくなり、小動物の投影面積がそこに占める割合と、侵入者の投影面積が検知ゾーンｅ１に占める割合との間に差がなくなるため、近傍の検知ゾーンｅ１等における侵入者を検知するための検知器の感度を上げると遠方の小動物も検知して誤報となるおそれがある。
【００３５】
つまり、遠近分離式の前記赤外線センサ１は、複数のそれぞれ独立した検知器により警戒エリアが複数に分離されていることから、遠方を警戒する検知器は近傍の検知ゾーンを受け持つ必要がない。そのため、最長警戒距離を短くするために遠方を警戒する検知器の角度を調整しても、従来のように近傍の検知ゾーンの角度まで変更されることはなく、その結果、検知ゾーンの大きさの変化、特に遠方・近傍の検知ゾーンの大きさのバランスの崩れが小さく、検知対象物の移動速度に対し、それぞれの検知器に設定した周波数特性でカバーしきれない状態に陥り難い。また、遠方・近傍で検知器がそれぞれ個別であるため、遠方の検知器のみ感度を下げる等の方法により、遠方の検知ゾーンにおける小動物による誤報を低減することができる。
【００３６】
さらに、赤外線センサ１の検知器が複数の検知器を有するため、遠方を警戒する検知器の検知ゾーンと近傍を警戒する検知器の検知ゾーンが重なっても、そこに侵入する熱源（移動物体）からの信号は、それぞれの検知器において互いに影響を受けることなく検知され、必要に応じて完全に独立した複数の検知器の信号として単独で発報判定したり、演算処理により発報判定を行う一つの検知器として扱うことができる。例えば、複数の検知器全体で検知回数（パルスカウント数）をある値に設定すれば、通常は検知ゾーンが密で検知回数が多くなりがちな近傍の検知ゾーンは重ならずより遠方側の検知ゾーンが重なっているため、警戒エリア内の場所に係わらず熱源の移動距離に対してより一様な検知回数になり易い。また、検知回数を検知器毎にそれぞれ独立して設定できるため、警戒エリア内の検知性能をより均一にすることができる。
【００３７】
これに対して、従来の赤外線センサでは、全ての検知ゾーンの角度が変更され、また、もし検知器を独立させずに遠方を警戒する光学系と近傍を警戒する光学系とを分離したものがあったとしても、その方式では、最長警戒距離を短くするために遠方を警戒する光学系のみの角度を調整すると、遠方を警戒する光学系の検知ゾーンと近傍を警戒する光学系の検知ゾーンが重なった際に、その重なった検知ゾーンは重なっていない検知ゾーンと比べて感度が高くなり、例えば小動物等のように侵入者に対して比較的エネルギーの小さい外乱要素がかかっても、発報閾値を超える検知信号が得られ、誤報となるおそれがある。
【００３８】
またさらに、遠近分離方式の赤外線センサ１においては、複数の検知器が独立しているため、例えば小型化のために特に遠方の検知ゾーンを形成する光学系の焦点距離を従来より短くした場合に、遠方の検知ゾーンを形成する検知器の増幅率を近傍の検知ゾーンを形成する検知器に影響なく上げることができ、それによって検知性能を落とさずに小型化を図ることができる。
【００３９】
これに対して従来の赤外線センサは、遠方の検知ゾーンは検知対象に対して大きくなり感度が低くなりがちだが、近傍の検知ゾーンは検知対象に対して小さくなり感度が高くなりがちといった感度バランスの崩れに対し、検知ゾーンを形成する光学系の口径を変えてバランスをとる等の方法で多少の調整は行っていた。しかし、遠方の検知ゾーンを形成するにあたって大きくなりがちな検知ゾーンを小さくするために焦点距離を長くとった光学系においては、感度が低くなりがちなためさらに口径も大きくすることは、求められているセンサの小型化と相反することになり、十分な調整を行うことが難しい。このように本発明に係わる赤外線センサ１は、従来の赤外線センサに比較して多くの利点を有しているといえる。
【００４０】
図９は、本発明に係わる赤外線センサの他の実施形態の内部構成を示す概念図である。この実施形態の赤外線センサ２１の特徴は、検知器を近傍用の検知器２２と遠方及び中間用の検知器２３の２つで構成し、遠方用及び中間用の検知器２３は、前記検知器４、５と同様に、焦電素子２３ｂが実装された素子基板２５と、ミラーを有して角度調整可能なミラーハウジング２３ａとで構成し、近傍用の検知器２２を、焦電素子２２ｂが実装された素子基板２４と、この素子基板２４の前方のカバー２ｂに配設されたレンズ群２２ａとで構成した点にある。
【００４１】
これにより、検知器２２で検知距離の短い警戒範囲を検知できると共に、検知器２３で警戒距離の長い警戒範囲を検知できて、上記実施形態の赤外線センサ１と同様の作用効果を得ることができる。また、この実施形態の赤外線センサ２１の場合は、警戒距離に応じた光学系を使用することができて、例えば高価なミラーハウジングやレンズを有する検知器の使用個数を減らして、赤外線センサ２１の一層のコストダウンが図れる等の作用効果を奏することができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記した各実施形態のそれぞれに限定されるものではなく、例えば図２の配置形態における赤外線センサ１において、各検知器３〜５を図９の検知器２２と同様に光学系としてレンズ群を使用する等、各実施形態を適宜に組み合わせることができる。また、上記各実施形態における、検知器の数、赤外線センサのベースやカバー等の構造、設定部や出力部の構成、制御系のブロック図等は一例であって、例えば４つ以上の検知器を筺体内に配置する等、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、円盤状のベースに複数の検知器が配置される受動型赤外線センサに限らず、赤外線検知素子と光学系を有し各々個別に角度調整可能な複数の検知器が、各種形状のベースを有する筺体内に配置される全ての受動型赤外線センサに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係わる受動型赤外線センサの一実施形態を示す斜視図
【図２】同その内部構成を示す概念図
【図３】同制御系のブロック図
【図４】同その信号処理動作の一例を示すフローチャート
【図５】同警戒エリアの一例を示す（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のｂ−ｂ線に沿った側面図
【図６】同警戒エリアの他の例を示す（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図
【図７】遠近分離方式の赤外線センサの警戒エリアの説明図
【図８】従来方式の赤外線センサの警戒エリアの説明図
【図９】本発明に係わる赤外線センサの他の実施形態の内部構成を示す概念図
【符号の説明】
【００４５】
１・・・受動型赤外線センサ、２・・・筺体、２ａ・・・ベース、２ｂ・・・カバー、３〜５・・・検知器、３ａ・・・ミラー、３ｂ・・・焦電素子、４ａ、５ａ・・・ミラーハウジング、４ｂ、５ｂ・・・焦電素子、６、７・・・素子基板、８ｃ・・・ミラー、９・・・支持板、１０ａ〜１０ｃ・・・増幅・フィルタ部、１１・・・信号処理部、１１ａ・・・判定部、１１ｂ・・・記憶部、１２・・・設定部、１２ａ〜１２ｇ・・・設定スイッチ、１３・・・出力部、２１・・・赤外線センサ、２２、２３・・・検知器、２２ａ・・・レンズ群、２２ｂ・・・焦電素子、２３ａ・・・ミラーハウジング、２３ｂ・・・焦電素子、２４、２５・・・素子基板、Ｓｉ・・・検知信号、Ｓｓ・・・閾値。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースとカバー等からなる筺体内に配置されて、警戒エリア内の人体の放射する赤外線を集光する光学系及び該光学系で集光した赤外線を検知する赤外線検知素子を有する検知器と、該検知器で検知された信号を処理する信号処理手段と、を備えた受動型赤外線センサにおいて、
前記検知器は、それぞれ光学系と赤外線検知素子を有して各々個別に角度調整可能に近接配置された警戒距離の異なる複数の検知器で構成されると共に、前記信号処理手段は、前記複数の検知器で検知された各信号をそれぞれ単独で処理し、いずれかの検知器で人体を検知した際に人体検知信号を出力可能であることを特徴とする受動型赤外線センサ。
【請求項２】
前記警戒エリアは、面警戒型もしくは立体警戒型であることを特徴とする請求項１に記載の受動型赤外線センサ。
【請求項３】
前記複数の検知器は、前記警戒距離が近傍、中間、遠方の３つの検知器で構成され、これらが前記筺体の円盤状のベースに略三角形状に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の受動型赤外線センサ。
【請求項４】
前記複数の検知器は、前記警戒距離が異なる各検知器において、異なる光学系が使用されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の受動型赤外線センサ。
【請求項１】
ベースとカバー等からなる筺体内に配置されて、警戒エリア内の人体の放射する赤外線を集光する光学系及び該光学系で集光した赤外線を検知する赤外線検知素子を有する検知器と、該検知器で検知された信号を処理する信号処理手段と、を備えた受動型赤外線センサにおいて、
前記検知器は、それぞれ光学系と赤外線検知素子を有して各々個別に角度調整可能に近接配置された警戒距離の異なる複数の検知器で構成されると共に、前記信号処理手段は、前記複数の検知器で検知された各信号をそれぞれ単独で処理し、いずれかの検知器で人体を検知した際に人体検知信号を出力可能であることを特徴とする受動型赤外線センサ。
【請求項２】
前記警戒エリアは、面警戒型もしくは立体警戒型であることを特徴とする請求項１に記載の受動型赤外線センサ。
【請求項３】
前記複数の検知器は、前記警戒距離が近傍、中間、遠方の３つの検知器で構成され、これらが前記筺体の円盤状のベースに略三角形状に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の受動型赤外線センサ。
【請求項４】
前記複数の検知器は、前記警戒距離が異なる各検知器において、異なる光学系が使用されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の受動型赤外線センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−７１８２４（Ｐ２０１０−７１８２４Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４０１０２（Ｐ２００８−２４０１０２）
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【出願人】（０００１０１４００）アツミ電氣株式会社 (69)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【出願人】（０００１０１４００）アツミ電氣株式会社 (69)
【Ｆターム（参考）】
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