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して複数配置すると共に、各検知器の検知回数を個別に設定することにより、警戒距離に係わらず高精度な検知性能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及び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検知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からなり、信号処理手段は、複数の検知器で検知された各信号を単独で処理し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可能であると共に、複数の検知器は、人体検知信号を出力するまでの検知回数が個別に設定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及び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検知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からなり、信号処理手段は、複数の検知器で検知された各信号を単独で処理し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可能であると共に、複数の検知器は、人体検知信号を出力するまでの検知回数が個別に設定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、検知エリア内において人体の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（熱線）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て二つの焦電素子を配置し、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）とこのミラーに対応して二つの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、赤外線センサの特性を中庸かあるいはいずれかに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い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水平面においてセンサからの距離に従い扇形に広くなっていることから、センサ近傍においては移動物体が少ない移動量で複数の検知ゾーンを横切り易く、例えば移動物体としての小動物が近傍の複数の検知ゾーンを横切った場合にこれを人体と検知して検知信号を出力する誤報が生じ易い。
【０００５】
そこで、この誤報を低減させるために、検知出力を行うまでの検知器による検知回数を複数回に設定する方法が知られているが、この方法を近傍と遠方の検知ゾーンの検知を同一の検知器で行う前記赤外線センサに適用すると、近傍の検知ゾーンを横切る小動物による誤報は低減できるものの、遠方の検知ゾーンを横切る侵入者に対しても複数回検知した後に検知信号が出力される状態となり、侵入者の移動経路によっては侵入者が検知され難くなり、警戒距離に係わらず高精度な検知性能を得ることが困難となる。
【０００６】
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る検知器を筺体内に近接して複数配置すると共に、各検知器の検知回数を個別に設定することにより、警戒距離に係わらず高精度な検知性能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】
【０００７】
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、複数の検知ゾーンからなる警戒エリア内の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検知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、それぞれ前記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からなり、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単独で処理し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可能であると共に、前記複数の検知器は、前記人体検知信号を出力するまでの検知回数を個別に設定可能であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記信号処理手段が、該信号処理手段に接続された設定部に設けた設定スイッチの操作により、前記複数の検知器の検知回数を個別に設定可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
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角度調整可能で警戒距離が異なる複数の検知器が筺体内に近接配置され、この複数の検知器から人体の検知信号が信号処理手段で単独で処理されると共に、各検知器の人体検知信号を出力するまでの検知回数が個別に設定されるため、警戒距離の異なる各検知器の検知回数を異ならせることができ、例えば近傍の検知ゾーンの小動物による誤報を低減させつつ、遠方の検知ゾーンの侵入者（人体）を確実に検知できる等、警戒距離に係わらず高精度な検知性能を容易に得ることが可能となる。
【００１０】
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、信号処理手段に接続された設定部に設けた設定スイッチの操作により、信号処理部に複数の検知器の検知回数が個別に設定されるため、取り付ける環境に合わせた検知回数の設定作業が簡単に行えると共に、赤外線センサの設置やメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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７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及び図５が動作の一例を示すフローチャート、図６及び図７が警戒エリアを示す平面図及び側面図である。
【００１２】
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。
【００１３】
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、警戒距離が近傍用の検知器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及び後述する増幅・フィルタ部３ｃ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及び後述する増幅・フィルタ部４ｃ、５４ｃを有している。
【００１４】
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、前記素子基板７の両端に連結された一対の側壁８ａと、この側壁８ａの後端部に一体形成された底壁８ｂ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されて、ミラー８ｃで反射（集光）された赤外線（熱線）が各焦電素子４ｂ、５ｂに入射されるように構成されている。
【００１５】
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上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で配置されると共に、このミラー３ａの所定距離前方の素子基板６上に、前記増幅・フィルタ部３ｃが形成されると共に前記焦電素子３ｂが実装されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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上に形成された前記増幅・フィルタ部３ｃ〜５ｃを介して前記信号処理基板上の信号処理部１１（信号処理手段）にそれぞれ接続されている。前記増幅・フィルタ部３ｃ〜５ｃ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もので、その増幅率やフィルタの周波数特性は、例えば各検知器３〜５に応じて予め所定に設定されている。
【００１８】
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、その入力側には設定部１２が接続されている。この設定部１２は、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の検知回数を設定する設定スイッチ１２ｄと、各検知器３〜５の感度を設定する設定スイッチ１２ｅと、各増幅・フィルタ部３ｃ〜５ｃの周波数特性を設定する設定スイッチ１２ｆ、及び検知信号と比較されて人体か否かを判定するための閾値（基準値）を設定する設定スイッチ１２ｇ等を有している。
【００１９】
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による設定状態を例えばコード表示可能な表示部１３ｂ等からなる出力部１３が接続されている。さらに、前記設定スイッチ１２ａ〜１２ｃ等の操作に応じた所定の信号が、信号処理部１１から増幅・フィルタ部３ｃ〜５ｃに出力されるようになっている。なお、前記設定部１２や出力部１３の形態は、図示した例に限定されず、例えば設定部１２に入力用のキーボードを配置する等、適宜の形態を使用することができる。
【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及び図５のフローチャートに基づいて説明する。なお、図４及び図５に示すフローチャートは信号処理部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。先ず、各検知器３〜５の検知回数の設定は、図４に示すようにして行われる。すなわち、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て、該赤外線センサ１の警戒エリアの設定等の各種設定を行うために、赤外線センサ１の電源を投入すると、プログラムが開始（Ｓ１００）され、前記設定部１２の検知回数を設定する設定スイッチ１２ｄがオンか否かが判断（Ｓ１０１）される。この判断Ｓ１０１は「ＹＥＳ」になるまで繰り返される。
【００２１】
そして、設定部１２の設定スイッチ１２ｄがオン操作されると、判断Ｓ１０１で「ＹＥＳ」となり、検知器３の検知回数ｎ１が設定（Ｓ１０２）され、次に検知器４の検知回数ｎ２が設定（Ｓ１０３）され、さらに検知器５の検知回数ｎ３が設定（Ｓ１０４）される。これらの検知回数ｎ１〜ｎ３の設定は、例えば信号処理部１１の記憶部１１ｂに予め記憶されている回数を選択したり、あるいは検知回数ｎ１〜ｎ３を図示しない設定部１２に設けたキーボード等を使用して直接入力することで、信号処理部１１に設けられた図示しないカウンタに設定されるが、その具体的な数値（回数）は、警戒エリアの大きさ等に応じて予め実験等により求めたデータを使用することが好ましい。
【００２２】
ステップＳ１０２〜１０４で３つの検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３が設定されたら、これらの検知回数ｎ１〜ｎ３がＯＫか否かが判断（Ｓ１０５）され、この判断Ｓ１０５で「ＹＥＳ」の場合、すなわち３つの検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３が予め設定されいる範囲内の回数に設定されている場合は、各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３を記憶部１１ｂに記憶（１０６）させて、一連をプログラムを終了（Ｓ１０７）する。
【００２３】
一方、判断Ｓ１０５で「ＮＯ」の場合、すなわち、各検知器３〜５の検知回数ｎ1〜ｎ３が例えば予め設定されている範囲の適正な回数でない場合は、ステップＳ１０２〜１０５で設定した回数をリセット（Ｓ１０８）してステップＳ１０１に戻り、該ステップ以降を実行して各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３を再び設定する。なお、ステップＳ１０５とステップＳ１０８を省略し、設定した回数ｎ1〜ｎ３を設定したらそれをそのまま記憶して終了させることもできる。
【００２４】
そして、前記ステップＳ１０６で各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３が設定されると、信号処理回路１１は、図５に示すようにして、人体検知信号Ｓを出力する。なお、図５は、主に検知器３について説明するが、検知器４、５についても同様である。図５に示すように、赤外線センサ１が所定位置に設置されてプログラムが開始（Ｓ２００）されると、検知器３（もしくは検知器４、５）から検知信号の入力が有りか否かが判断（Ｓ２０１）される。
【００２５】
この判断Ｓ２０１で「ＹＥＳ」の場合、すなわち、警戒エリア内の移動物体が検知器３の複数の検知ゾーンのうちの一つを横切り検知信号のレベルが前記閾値以上となった場合は、前記カウンタがカウントアップ（Ｓ２０２）され、そのカウント数が前記検知回数ｎ１（もしくはｎ２、ｎ3）か否かが判断（Ｓ２０３）される。この判断Ｓ２０３で使用される検知回数ｎ１は、前記ステップＳ１０２で設定された回数であり、ステップＳ２０２におけるカウント数が検知回数ｎ１の場合は、判断Ｓ２０３で「ＹＥＳ」となり、人体検知信号Ｓを出力（Ｓ２０７）して一連のプログラムが終了（Ｓ２０９）する。
【００２６】
一方、前記判断Ｓ２０１で「ＮＯ」の場合、すなわち検知信号の入力がない場合は、例えば信号処理部１１に設けられた図示しないタイマが動作中か否かが判断（Ｓ２０４）され、この判断Ｓ２０４で「ＹＥＳ」の場合は、タイマ時間内か否かが判断（Ｓ２０５）される。この判断Ｓ２０５で「ＮＯ」の場合は、カウンタをリセットすると共にタイマをリセット（Ｓ２０６）して判断Ｓ２０１に戻り、検知信号の入力を待つことになる。また、判断Ｓ２０４で「ＮＯ」の場合、及び判断Ｓ２０５で「ＹＥＳ」の場合も判断Ｓ２０１に戻る。また、前記判断Ｓ２０３で「ＮＯ」の場合、すなわち、最初の検知信号が入力されカウント数が検知回数ｎ１に達していない場合は、タイマをスタート（Ｓ２０８）させて、判断Ｓ２０１に戻る。
【００２７】
つまり、これらのフローチャートによれば、各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３の設定は、例えば赤外線センサ１の設置時に、検知回数設定用の設定スイッチ１２ｄをオン操作することにより、各検知器３〜５毎の検知回数ｎ１〜ｎ３がそれぞれ個別に設定されて記憶される。そして、赤外線センサ１を設置した警戒状態においては、各検知器３〜５により検知信号が警戒距離に対応して予め記憶された検知回数ｎ1〜ｎ３検知された際に、人体検知信号Ｓが出力部１３からコントローラに出力されることになる。
【００２８】
図６は、前記赤外線センサ１による警戒エリアの一例を示している。図６（ａ）（ｂ）に示すように、警戒距離が近傍用の検知器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、また、警戒距離が中間用の検知器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。さらに、警戒距離が遠方用の検知器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。
【００２９】
なお、本発明の赤外線センサ１の警戒エリアは、図６に示す立体警戒型に限らず、例えば図７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７（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７（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。
【００３０】
このように、上記実施形態の赤外線センサ１によれば、ミラー３ａやミラーハウジング４ａ、５ａと焦電素子３ｂ、４ｂ、５ｂ等を有する複数の検知器３〜５が筺体２内に近接配置されると共に、この複数の検知器３〜５から人体検知信号が出力されるまでの各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３が信号処理部１１により個別に設定されるため、警戒距離の異なる各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３を異ならせることができ、例えば近傍の検知ゾーンの小動物による誤報を低減させつつ、遠方の検知ゾーンの侵入者（人体）を確実に検知できる等、赤外線センサ１に警戒距離に係わらず高精度な検知性能を容易に得ることが可能となる。
【００３１】
また、信号処理部１１に接続された設定部１２に設けた設定スイッチ１２ｄの操作により、信号処理部１１に３つの検知器３〜５の検知回数ｎ〜ｎ３を個別に設定することができるため、検知回数ｎ１〜ｎ３の設定作業が簡単に行えると共に、赤外線センサ１の設置やメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００３２】
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で検知された各検知信号が信号処理部１１により個別に処理されるため、各検知器３〜５の感度や増幅・フィルタ部３ｃ〜５ｃ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の検知距離が短い近傍の検知ゾーンと検知距離が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ることができて、小動物に対する検知性能を抑えつつ警戒距離に係わらず高精度な警戒エリアを容易に得ることが可能となる。
【００３３】
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、赤外線センサ１の検知性能を一層高めることができる。
【００３４】
また、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ているため、警戒距離の異なる３つの検知器３〜５で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。さらに、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。
【００３５】
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の各検知信号が個別に処理可能であったり、設定スイッチ１２ｅ、１２ｆ等の操作により、感度や周波数特性を各検知器３〜５毎に設定できるため、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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８及び図９等を参照して説明する。なお、図８及び図９は、図７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８に示すように、遠近分離方式の赤外線センサ１の場合は、例えば面警戒型の警戒エリアを形成する各検知ゾーンｄ１〜ｄ４の幅に相対的な変化がほとんどなく、警戒エリアの外周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、遠方の警戒ゾーンｄ４の幅はｄ１−１、ｄ４−２のように小さくなるが、近傍の検知ゾーンｄ１、ｄ２等についてはほとんど変化させる必要がない。
【００３８】
一方、図９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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
なお、上記実施形態においては、検知器３〜５として警戒距離が近傍・中間・遠方用の３つの検知器３〜５を筺体２内に略三角形状に配置したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、警戒距離が近傍と遠方用の２つの検知器をベース２上に直径方向の上下位置に配置したり直径方向の左右位置に配置することもできるし、４つ以上の検知器を所定の配列で配置することも可能である。また、上記実施形態における、検知器の数、光学系の形態、赤外線センサのベースやカバー等の構造、制御系のブロック図等は一例であって、例えば光学系としてレンズを使用する等、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】
【００４５】
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からなる複数の検知器が、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】
【００４６】
【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】同その動作の一例を示すフローチャート
【図５】同他の動作の一例を示すフローチャート
【図６】同立体警戒型の警戒エリアを示す平面図及び側面図
【図７】同面警戒型の警戒エリアの平面図及び側面図
【図８】遠近分離方式の赤外線センサの警戒エリアの説明図
【図９】従来方式の赤外線センサの警戒エリアの説明図
【符号の説明】
【００４７】
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、３ｃ・・・増幅・フィルタ部、４ａ、５ａ・・・ミラーハウジング、４ｂ、５ｂ・・・焦電素子、４ｃ、５ｃ・・・増幅・フィルタ部、６、７・・・素子基板、８ｃ・・・ミラー、９・・・支持板、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、Ｓ・・・人体検知信号、ｎ１〜ｎ３・・・検知回数。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知エリア内において人体の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（熱線）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て二つの焦電素子を配置し、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）とこのミラーに対応して二つの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、赤外線センサの特性を中庸かあるいはいずれかに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い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水平面においてセンサからの距離に従い扇形に広くなっていることから、センサ近傍においては移動物体が少ない移動量で複数の検知ゾーンを横切り易く、例えば移動物体としての小動物が近傍の複数の検知ゾーンを横切った場合にこれを人体と検知して検知信号を出力する誤報が生じ易い。
【０００５】
そこで、この誤報を低減させるために、検知出力を行うまでの検知器による検知回数を複数回に設定する方法が知られているが、この方法を近傍と遠方の検知ゾーンの検知を同一の検知器で行う前記赤外線センサに適用すると、近傍の検知ゾーンを横切る小動物による誤報は低減できるものの、遠方の検知ゾーンを横切る侵入者に対しても複数回検知した後に検知信号が出力される状態となり、侵入者の移動経路によっては侵入者が検知され難くなり、警戒距離に係わらず高精度な検知性能を得ることが困難となる。
【０００６】
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る検知器を筺体内に近接して複数配置すると共に、各検知器の検知回数を個別に設定することにより、警戒距離に係わらず高精度な検知性能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】
【０００７】
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、複数の検知ゾーンからなる警戒エリア内の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検知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、それぞれ前記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からなり、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単独で処理し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可能であると共に、前記複数の検知器は、前記人体検知信号を出力するまでの検知回数を個別に設定可能であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記信号処理手段が、該信号処理手段に接続された設定部に設けた設定スイッチの操作により、前記複数の検知器の検知回数を個別に設定可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
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角度調整可能で警戒距離が異なる複数の検知器が筺体内に近接配置され、この複数の検知器から人体の検知信号が信号処理手段で単独で処理されると共に、各検知器の人体検知信号を出力するまでの検知回数が個別に設定されるため、警戒距離の異なる各検知器の検知回数を異ならせることができ、例えば近傍の検知ゾーンの小動物による誤報を低減させつつ、遠方の検知ゾーンの侵入者（人体）を確実に検知できる等、警戒距離に係わらず高精度な検知性能を容易に得ることが可能となる。
【００１０】
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、信号処理手段に接続された設定部に設けた設定スイッチの操作により、信号処理部に複数の検知器の検知回数が個別に設定されるため、取り付ける環境に合わせた検知回数の設定作業が簡単に行えると共に、赤外線センサの設置やメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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７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及び図５が動作の一例を示すフローチャート、図６及び図７が警戒エリアを示す平面図及び側面図である。
【００１２】
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。
【００１３】
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、警戒距離が近傍用の検知器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及び後述する増幅・フィルタ部３ｃ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及び後述する増幅・フィルタ部４ｃ、５４ｃを有している。
【００１４】
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、前記素子基板７の両端に連結された一対の側壁８ａと、この側壁８ａの後端部に一体形成された底壁８ｂ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されて、ミラー８ｃで反射（集光）された赤外線（熱線）が各焦電素子４ｂ、５ｂに入射されるように構成されている。
【００１５】
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上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で配置されると共に、このミラー３ａの所定距離前方の素子基板６上に、前記増幅・フィルタ部３ｃが形成されると共に前記焦電素子３ｂが実装されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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上に形成された前記増幅・フィルタ部３ｃ〜５ｃを介して前記信号処理基板上の信号処理部１１（信号処理手段）にそれぞれ接続されている。前記増幅・フィルタ部３ｃ〜５ｃ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もので、その増幅率やフィルタの周波数特性は、例えば各検知器３〜５に応じて予め所定に設定されている。
【００１８】
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、その入力側には設定部１２が接続されている。この設定部１２は、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の検知回数を設定する設定スイッチ１２ｄと、各検知器３〜５の感度を設定する設定スイッチ１２ｅと、各増幅・フィルタ部３ｃ〜５ｃの周波数特性を設定する設定スイッチ１２ｆ、及び検知信号と比較されて人体か否かを判定するための閾値（基準値）を設定する設定スイッチ１２ｇ等を有している。
【００１９】
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による設定状態を例えばコード表示可能な表示部１３ｂ等からなる出力部１３が接続されている。さらに、前記設定スイッチ１２ａ〜１２ｃ等の操作に応じた所定の信号が、信号処理部１１から増幅・フィルタ部３ｃ〜５ｃに出力されるようになっている。なお、前記設定部１２や出力部１３の形態は、図示した例に限定されず、例えば設定部１２に入力用のキーボードを配置する等、適宜の形態を使用することができる。
【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及び図５のフローチャートに基づいて説明する。なお、図４及び図５に示すフローチャートは信号処理部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。先ず、各検知器３〜５の検知回数の設定は、図４に示すようにして行われる。すなわち、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て、該赤外線センサ１の警戒エリアの設定等の各種設定を行うために、赤外線センサ１の電源を投入すると、プログラムが開始（Ｓ１００）され、前記設定部１２の検知回数を設定する設定スイッチ１２ｄがオンか否かが判断（Ｓ１０１）される。この判断Ｓ１０１は「ＹＥＳ」になるまで繰り返される。
【００２１】
そして、設定部１２の設定スイッチ１２ｄがオン操作されると、判断Ｓ１０１で「ＹＥＳ」となり、検知器３の検知回数ｎ１が設定（Ｓ１０２）され、次に検知器４の検知回数ｎ２が設定（Ｓ１０３）され、さらに検知器５の検知回数ｎ３が設定（Ｓ１０４）される。これらの検知回数ｎ１〜ｎ３の設定は、例えば信号処理部１１の記憶部１１ｂに予め記憶されている回数を選択したり、あるいは検知回数ｎ１〜ｎ３を図示しない設定部１２に設けたキーボード等を使用して直接入力することで、信号処理部１１に設けられた図示しないカウンタに設定されるが、その具体的な数値（回数）は、警戒エリアの大きさ等に応じて予め実験等により求めたデータを使用することが好ましい。
【００２２】
ステップＳ１０２〜１０４で３つの検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３が設定されたら、これらの検知回数ｎ１〜ｎ３がＯＫか否かが判断（Ｓ１０５）され、この判断Ｓ１０５で「ＹＥＳ」の場合、すなわち３つの検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３が予め設定されいる範囲内の回数に設定されている場合は、各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３を記憶部１１ｂに記憶（１０６）させて、一連をプログラムを終了（Ｓ１０７）する。
【００２３】
一方、判断Ｓ１０５で「ＮＯ」の場合、すなわち、各検知器３〜５の検知回数ｎ1〜ｎ３が例えば予め設定されている範囲の適正な回数でない場合は、ステップＳ１０２〜１０５で設定した回数をリセット（Ｓ１０８）してステップＳ１０１に戻り、該ステップ以降を実行して各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３を再び設定する。なお、ステップＳ１０５とステップＳ１０８を省略し、設定した回数ｎ1〜ｎ３を設定したらそれをそのまま記憶して終了させることもできる。
【００２４】
そして、前記ステップＳ１０６で各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３が設定されると、信号処理回路１１は、図５に示すようにして、人体検知信号Ｓを出力する。なお、図５は、主に検知器３について説明するが、検知器４、５についても同様である。図５に示すように、赤外線センサ１が所定位置に設置されてプログラムが開始（Ｓ２００）されると、検知器３（もしくは検知器４、５）から検知信号の入力が有りか否かが判断（Ｓ２０１）される。
【００２５】
この判断Ｓ２０１で「ＹＥＳ」の場合、すなわち、警戒エリア内の移動物体が検知器３の複数の検知ゾーンのうちの一つを横切り検知信号のレベルが前記閾値以上となった場合は、前記カウンタがカウントアップ（Ｓ２０２）され、そのカウント数が前記検知回数ｎ１（もしくはｎ２、ｎ3）か否かが判断（Ｓ２０３）される。この判断Ｓ２０３で使用される検知回数ｎ１は、前記ステップＳ１０２で設定された回数であり、ステップＳ２０２におけるカウント数が検知回数ｎ１の場合は、判断Ｓ２０３で「ＹＥＳ」となり、人体検知信号Ｓを出力（Ｓ２０７）して一連のプログラムが終了（Ｓ２０９）する。
【００２６】
一方、前記判断Ｓ２０１で「ＮＯ」の場合、すなわち検知信号の入力がない場合は、例えば信号処理部１１に設けられた図示しないタイマが動作中か否かが判断（Ｓ２０４）され、この判断Ｓ２０４で「ＹＥＳ」の場合は、タイマ時間内か否かが判断（Ｓ２０５）される。この判断Ｓ２０５で「ＮＯ」の場合は、カウンタをリセットすると共にタイマをリセット（Ｓ２０６）して判断Ｓ２０１に戻り、検知信号の入力を待つことになる。また、判断Ｓ２０４で「ＮＯ」の場合、及び判断Ｓ２０５で「ＹＥＳ」の場合も判断Ｓ２０１に戻る。また、前記判断Ｓ２０３で「ＮＯ」の場合、すなわち、最初の検知信号が入力されカウント数が検知回数ｎ１に達していない場合は、タイマをスタート（Ｓ２０８）させて、判断Ｓ２０１に戻る。
【００２７】
つまり、これらのフローチャートによれば、各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３の設定は、例えば赤外線センサ１の設置時に、検知回数設定用の設定スイッチ１２ｄをオン操作することにより、各検知器３〜５毎の検知回数ｎ１〜ｎ３がそれぞれ個別に設定されて記憶される。そして、赤外線センサ１を設置した警戒状態においては、各検知器３〜５により検知信号が警戒距離に対応して予め記憶された検知回数ｎ1〜ｎ３検知された際に、人体検知信号Ｓが出力部１３からコントローラに出力されることになる。
【００２８】
図６は、前記赤外線センサ１による警戒エリアの一例を示している。図６（ａ）（ｂ）に示すように、警戒距離が近傍用の検知器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、また、警戒距離が中間用の検知器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。さらに、警戒距離が遠方用の検知器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。
【００２９】
なお、本発明の赤外線センサ１の警戒エリアは、図６に示す立体警戒型に限らず、例えば図７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７（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７（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。
【００３０】
このように、上記実施形態の赤外線センサ１によれば、ミラー３ａやミラーハウジング４ａ、５ａと焦電素子３ｂ、４ｂ、５ｂ等を有する複数の検知器３〜５が筺体２内に近接配置されると共に、この複数の検知器３〜５から人体検知信号が出力されるまでの各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３が信号処理部１１により個別に設定されるため、警戒距離の異なる各検知器３〜５の検知回数ｎ１〜ｎ３を異ならせることができ、例えば近傍の検知ゾーンの小動物による誤報を低減させつつ、遠方の検知ゾーンの侵入者（人体）を確実に検知できる等、赤外線センサ１に警戒距離に係わらず高精度な検知性能を容易に得ることが可能となる。
【００３１】
また、信号処理部１１に接続された設定部１２に設けた設定スイッチ１２ｄの操作により、信号処理部１１に３つの検知器３〜５の検知回数ｎ〜ｎ３を個別に設定することができるため、検知回数ｎ１〜ｎ３の設定作業が簡単に行えると共に、赤外線センサ１の設置やメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００３２】
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で検知された各検知信号が信号処理部１１により個別に処理されるため、各検知器３〜５の感度や増幅・フィルタ部３ｃ〜５ｃ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の検知距離が短い近傍の検知ゾーンと検知距離が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ることができて、小動物に対する検知性能を抑えつつ警戒距離に係わらず高精度な警戒エリアを容易に得ることが可能となる。
【００３３】
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、赤外線センサ１の検知性能を一層高めることができる。
【００３４】
また、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ているため、警戒距離の異なる３つの検知器３〜５で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。さらに、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。
【００３５】
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の各検知信号が個別に処理可能であったり、設定スイッチ１２ｅ、１２ｆ等の操作により、感度や周波数特性を各検知器３〜５毎に設定できるため、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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８及び図９等を参照して説明する。なお、図８及び図９は、図７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８に示すように、遠近分離方式の赤外線センサ１の場合は、例えば面警戒型の警戒エリアを形成する各検知ゾーンｄ１〜ｄ４の幅に相対的な変化がほとんどなく、警戒エリアの外周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、遠方の警戒ゾーンｄ４の幅はｄ１−１、ｄ４−２のように小さくなるが、近傍の検知ゾーンｄ１、ｄ２等についてはほとんど変化させる必要がない。
【００３８】
一方、図９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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
なお、上記実施形態においては、検知器３〜５として警戒距離が近傍・中間・遠方用の３つの検知器３〜５を筺体２内に略三角形状に配置したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、警戒距離が近傍と遠方用の２つの検知器をベース２上に直径方向の上下位置に配置したり直径方向の左右位置に配置することもできるし、４つ以上の検知器を所定の配列で配置することも可能である。また、上記実施形態における、検知器の数、光学系の形態、赤外線センサのベースやカバー等の構造、制御系のブロック図等は一例であって、例えば光学系としてレンズを使用する等、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】
【００４５】
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からなる複数の検知器が、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】
【００４６】
【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】同その動作の一例を示すフローチャート
【図５】同他の動作の一例を示すフローチャート
【図６】同立体警戒型の警戒エリアを示す平面図及び側面図
【図７】同面警戒型の警戒エリアの平面図及び側面図
【図８】遠近分離方式の赤外線センサの警戒エリアの説明図
【図９】従来方式の赤外線センサの警戒エリアの説明図
【符号の説明】
【００４７】
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、３ｃ・・・増幅・フィルタ部、４ａ、５ａ・・・ミラーハウジング、４ｂ、５ｂ・・・焦電素子、４ｃ、５ｃ・・・増幅・フィルタ部、６、７・・・素子基板、８ｃ・・・ミラー、９・・・支持板、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、Ｓ・・・人体検知信号、ｎ１〜ｎ３・・・検知回数。
【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、複数の検知ゾーンからなる警戒エリア内の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検知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、それぞれ前記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からなり、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単独で処理し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可能であると共に、前記複数の検知器は、前記人体検知信号を出力するまでの検知回数が個別に設定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】
前記信号処理手段は、該信号処理手段に接続された設定部に設けた設定スイッチの操作により、前記複数の検知器の検知回数を個別に設定可能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１】
ベースとカバー等からなる筺体内に配置されて、複数の検知ゾーンからなる警戒エリア内の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検知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、それぞれ前記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からなり、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単独で処理し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可能であると共に、前記複数の検知器は、前記人体検知信号を出力するまでの検知回数が個別に設定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】
前記信号処理手段は、該信号処理手段に接続された設定部に設けた設定スイッチの操作により、前記複数の検知器の検知回数を個別に設定可能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。
【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２０１０−７１８２５（Ｐ２０１０−７１８２５Ａ）
【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２００８−２４０１０３（Ｐ２００８−２４０１０３）
【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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