CN107430030A - 人体探测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种能够实现灵敏度的提高的人体探测装置。多个第一红外线受光路径(71)是基于多个透镜(30)中的任意一个透镜(30)和多个检测部(24)规定出的。多个第二红外线受光路径(72)是基于与任意一个透镜(30)相邻的一个透镜(30)和多个检测部(24)规定出的。透镜阵列(3)构成为多个第一红外线受光路径(71)中的一个第一红外线受光路径(71)与多个第二红外线受光路径(72)中的一个第二红外线受光路径(72)相互重叠。关于一个第一红外线受光路径(71)和一个第二红外线受光路径(72)，多个检测部(24)中的与各红外线受光路径分别对应的检测部(24)的表面电极(25)的极性相同。

Description

人体探测装置
技术领域
本发明涉及一种人体探测装置，更详细地说，涉及一种具备检测从人体放射的红外线的热电元件的红外线式人体探测装置。
背景技术
作为这种人体探测装置，已知一种具备热电元件和配置在热电元件的受光面的前方的光学系统的红外线式人体探测器(专利文献1)。
热电元件具备输出电压极性不同的多个元件要素(检测部)。光学系统具备反射镜和透镜本体(透镜阵列)。透镜本体具备多个透镜。
在所述的红外线式人体探测器中，使热电元件的输出在通过放大部而被放大之后通过带通滤波器，在比较电路中判定是否获得了基准水平以上的输出。由此，在红外线式人体探测器中，能够探测是否存在人或是探测移动。
在人体探测装置中，存在当人从探测区域外进入到探测区域内时探测不到人的移动的情况，期望提高灵敏度。
专利文献1：日本特开2000-329860号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现灵敏度的提高的人体探测装置。
本发明所涉及的一个方式的人体探测装置具备：热电元件；透镜阵列，其具有用于将红外线聚光到所述热电元件的多个透镜；以及判定装置，其根据所述热电元件的输出信号来输出人体探测信号。所述热电元件具备多个检测部，各个所述检测部具有表面电极和背面电极。所述热电元件具备所述表面电极的极性为正的第一检测部和所述表面电极的极性为负的第二检测部来作为所述多个检测部。在人体探测装置中，关于所述多个透镜中的各个透镜，基于一个透镜和所述多个检测部，以多个红外线受光路径与所述多个检测部一一对应的方式规定出所述多个红外线受光路径。作为所述多个红外线受光路径，存在多个第一红外线受光路径和多个第二红外线受光路径，各所述第一红外线受光路径是基于所述多个透镜中的任意一个透镜和所述多个检测部规定出的，各所述第二红外线受光路径是基于所述多个透镜中的同所述任意一个透镜相邻的一个透镜和所述多个检测部规定出的。所述透镜阵列构成为，所述多个第一红外线受光路径中的一个第一红外线受光路径与所述多个第二红外线受光路径中的一个第二红外线受光路径相互重叠。关于相互重叠的所述一个第一红外线受光路径与所述一个第二红外线受光路径，所述多个检测部中的与所述一个第一红外线受光路径对应的检测部的所述表面电极的极性同与所述一个第二红外线受光路径对应的检测部的所述表面电极的极性相同。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的人体探测装置的概要结构图。
图2的A是所述人体探测装置中的热电元件的概要俯视图。图2的B是图2的A的G-G概要截面图。
图3是所述人体探测装置中的热电元件的受光面的示意性的说明图。
图4是所述的人体探测装置的探测区域的说明图。
图5的A是所述的人体探测装置中的热电元件和透镜阵列的概要横截面图。图5的B是所述的人体探测装置中的红外线受光路径的说明图。
图6是在所述的人体探测装置中使红外线受光路径重叠的原理的示意性的说明图。
图7是所述的人体探测装置中的判定装置的动作说明图。
图8是所述的人体探测装置中的判定装置的流程图。
图9是本发明的实施方式1的第一变形例所涉及的人体探测装置中的红外线受光路径的说明图。
图10是本发明的实施方式1的第二变形例所涉及的人体探测装置中的红外线受光路径的说明图。
图11是本发明的实施方式1的第三变形例所涉及的人体探测装置中的红外线受光路径的说明图。
图12是本发明的实施方式1的第四变形例所涉及的人体探测装置中的红外线受光路径的说明图。
图13的A是本发明的实施方式1的第五变形例所涉及的人体探测装置中的热电元件的概要俯视图。图13的B是所述的人体探测装置中的红外线受光路径的说明图。
图14是本发明的实施方式2所涉及的人体探测装置中的热电元件和透镜阵列的概要立体图。
图15的A是所述的人体探测装置中的热电元件和透镜阵列的概要纵截面图。图15的B是所述的人体探测装置中的热电元件和透镜阵列的概要横截面图。
图16是所述的人体探测装置中的红外线受光路径的说明图。
图17是本发明的实施方式2的第一变形例所涉及的人体探测装置中的红外线受光路径的说明图。
图18是本发明的实施方式2的第二变形例所涉及的人体探测装置中的红外线受光路径的说明图。
图19是本发明的实施方式3所涉及的人体探测装置中的热电元件和透镜阵列的概要立体图。
图20是所述的人体探测装置中的红外线受光路径的说明图。
图21是所述的人体探测装置中的红外线受光路径的说明图。
具体实施方式
在下述的实施方式1～3中说明的各图是示意性的图，图中的各结构要素的大小、厚度各自的比例不一定反映实际的尺寸比。
(实施方式1)
下面，根据图1、图2的A、图2的B、图3、图4、图5的A、图5的B以及图6～图8来说明本实施方式的人体探测装置1。
如图1所示，人体探测装置1具备热电元件2、透镜阵列3以及判定装置5。如图2的A和图2的B所示，热电元件2具备多个(例如四个)检测部24，各检测部24分别具有表面电极25和背面电极26。热电元件2具备表面电极25的极性为正的第一检测部241和表面电极25的极性为负的第二检测部242来作为多个检测部24。如图5的A所示，透镜阵列3具备使红外线聚光到热电元件2的多个(例如五个)透镜30。判定装置5构成为根据热电元件2的输出信号来输出人体探测信号。在人体探测装置1中，基于多个透镜30中的各透镜和多个检测部24规定出多个(例如5×4＝20个)红外线受光路径70(参照图5的B)。更详细地说，关于多个(例如五个)透镜30中的各透镜，基于一个透镜30和多个(例如四个)检测部24以多个(四个)红外线受光路径70与多个(四个)检测部24一一对应的方式规定出多个(四个)红外线受光路径70。作为多个红外线受光路径70，存在基于多个透镜30中的任意一个透镜30和多个检测部24规定出的多个(例如四个)第一红外线受光路径71以及基于多个透镜30中的同任意一个透镜30相邻的一个透镜30和多个检测部24规定出的多个(例如四个)第二红外线受光路径72。如图5的B所示，透镜阵列3构成为多个第一红外线受光路径71中的一个第一红外线受光路径71与多个第二红外线受光路径72中的一个第二红外线受光路径72相互重叠。关于相互重叠的一个第一红外线受光路径71与一个第二红外线受光路径72，多个检测部24中的与一个第一红外线受光路径71和一个第二红外线受光路径72分别对应的两个检测部24的表面电极25的极性相同。在具有以上说明的结构的人体探测装置1中，能够实现灵敏度的提高。如图4中示意性地表示那样，人体探测装置1的探测区域7是基于最大探测距离L1规定出的。“最大探测距离L1”意味着在人体探测装置1的探测区域7中能够探测人(人体)100的距离的最大值。换言之，“最大探测距离L1”意味着人体探测装置1与人体探测装置1能够探测人100的最远点之间的距离。在图4中，示意性地示出了水平面内的探测区域7。但是，探测区域7不是实际能看到的。所述的相互重叠的一个第一红外线受光路径71与一个第二红外线受光路径72不依赖离人体探测装置1的距离地重叠。由此，所述的相互重叠的一个第一红外线受光路径71与一个第二红外线受光路径72在探测区域7中不仅在基于最大探测距离L1规定出的第一假想面701上重叠，例如还在比第一假想面701更接近人体探测装置1的第二假想面702上重叠。从人体探测装置1到第二假想面702的规定距离L2设定为固定值。规定距离L2只要为最大探测距离L1以下即可，也可以根据从人体探测装置1侧观察的方向的不同而规定距离L2的值不同。换言之，第二假想面702不限于曲面，也可以是平面。最大探测距离L1具有规定探测区域7的空间的温度越高则该最大探测距离L1越短的倾向。总而言之，最大探测距离L1随着人体探测装置1的周围(包含探测区域7的空间)的温度等而变化，因此优选基于规定动作温度范围的最高温度来设定最大探测距离L1。
本申请的发明人们为了解决在以往的人体探测装置中提高人从探测区域外进入到探测区域内时的灵敏度这样的技术问题，关注人的移动而对人的移动努力进行了研究。其结果，本申请的发明人们获得如下发现：当人笔直行走时，体轴有左右摇动的倾向。另外，本申请的发明人们获得如下发现：当位于探测区域之外的人以朝向人体探测装置地进入到探测区域内的方式进行移动时，热电元件的输出信号周期性地变化。
另外，本申请的发明人们为了在以往的红外线式人体探测器中提高灵敏度，考虑到将比较电路中使用的基准水平设定得低。然而，在该情况下获得如下发现：由于不同于人的热源(例如，空气调节器等)的影响而导致探测精度下降。
与此相对，在具有所述结构的人体探测装置1中，能够提高多个红外线受光路径70的密度，能够抑制探测精度的下降并实现灵敏度的提高。
优选的是，人体探测装置1还具备信号处理电路4。信号处理电路4构成为对热电元件2的输出信号进行信号处理来输出与输出信号成比例的电压信号。优选的是，判定装置5构成为根据从信号处理电路4输出的电压信号的水平来输出人体探测信号。在该情况下，判定装置5也构成为根据热电元件2的输出信号来输出人体探测信号。
从信号处理电路4输出的“电压信号”是根据相对于固定的基准电压水平的大小来决定+/-极性(符号)和瞬时值的信号。
在图4中，用单点划线示意性地示出本实施方式的人体探测装置1的探测区域7。作为一例，探测区域7设定为俯视观察时以人体探测装置1为中心的扇形的范围。探测区域7是基于多个红外线受光路径70规定出的。
在图4中，用粗线箭头示出人100从探测区域7外朝向人体探测装置1进入到探测区域7内时的朝向。
图5的B示意性地示出假定位于人体探测装置1的正面侧的半圆筒的假想屏幕上的多个红外线受光路径70。假想屏幕假定位于与不超过最大探测距离L1的规定范围相当的扇形的弧的位置。作为一例，将该扇形的中心角设定为160度，将半径设定为2m。换言之，将规定范围的水平视角设定为160度，将规定距离L2设定为2m。扇形的中心角主要是基于透镜阵列3的形状而决定的。人体探测装置1与假想屏幕(第二假想面702)的距离设定为与规定距离L2相同的值。
在图7中，将所述的基准电压水平设为零水平来示意性地表示人体探测装置1的探测区域7外的人100朝向人体探测装置1行走并进入到探测区域7内时从信号处理电路4输出的电压信号的波形的一例。作为一例，根据从信号处理电路4输出的电压信号的水平，从判定装置5输出的“人体探测信号”设为只在固定时间内成为高水平的脉冲信号。因而，在没有输出人体探测信号时，判定装置5的输出为低水平，在输出人体探测信号时，判定装置5的输出为高水平。
下面，更详细地说明人体探测装置1的各结构要素。
例如图2的A、图2的B以及图3所示，热电元件2是在一张热电体基板23上形成有四个检测部24的四元(quad)元件。
热电元件2是四个检测部24以2×2的阵列状(矩阵状)排列在一张热电体基板23上而成的。换言之，热电元件2是四个检测部24以2×2的矩阵状排列而成的。
基板23的俯视观察时的形状是正方形状。热电体基板23是具有热电性的基板。热电体基板23例如由单晶的LiTaO3基板构成。
多个检测部24各自的俯视观察时的形状是正方形状。在热电元件2中，检测部24的中心位于假想正方形VR1(参照图3)的四个角处，该假想正方形VR1位于热电体基板23的中央部且比热电体基板23的外周线230靠内侧的位置处。
多个检测部24中的各检测部24是包含形成于热电体基板23的表面231的表面电极25、形成于热电体基板23的背面232的背面电极26、以及热电体基板23中被表面电极25和背面电极26夹着的部分233的电容器。在图2的A中，用“+”、“-”符号示出在多个检测部24中的各检测部24中位于透镜阵列3侧的表面电极25的极性。多个检测部24各自的受光面24a是表面电极25的表面。
如上所述，热电元件2是具备以2×2的阵列状排列的四个检测部24来作为多个检测部24的四元元件。热电元件2具有矩形的受光面20，该矩形的受光面20在俯视观察时包含多个检测部24中的各检测部24的表面电极25(参照图3)。在此，“矩形”意味着直角四边形，是包含长方形和正方形的概念。在图3中，作为矩形的受光面20，例示出正方形的受光面20。在热电元件2中，以2×2的阵列状排列的四个检测部24中的在沿着矩形的受光面20的第一对角线201的方向上排列的两个检测部24彼此并联连接，在沿着矩形的受光面20的第二对角线202的方向上排列的两个检测部24彼此并联连接，在行方向上排列的两个检测部24彼此反并联连接，在列方向上排列的两个检测部24彼此反并联连接。在热电元件2中，在沿着第一对角线201的方向上排列的两个检测部24各自的表面电极25的极性相同。另外，在热电元件2中，在行方向上排列的两个检测部24各自的表面电极25的极性互不相同。在热电元件2中，在列方向上排列的两个检测部24各自的表面电极25的极性互不相同。关于相互重叠的一个第一红外线受光路径71与一个第二红外线受光路径72，多个检测部24中的与各红外线受光路径分别对应的检测部24互不相同。由此，在人体探测装置1中，能够实现灵敏度的提高。在本说明书中，“行方向”意味着沿着矩形的受光面20中的四边中的一边的第一方向(在图3中为左右方向)。“列方向”意味着与热电元件2的厚度方向及第一方向正交的第二方向(在图3中为上下方向)。
热电元件2的受光面20意味着被包含多个检测部24各自的受光面24a的凸多边形VR2的外围线包围的区域的表面。图3中的凸多边形VR2是矩形。通过热电元件2的受光面20的中心200的法线H1(参照图5的A)能够视为热电元件2的光轴。
优选的是，热电元件2将沿着矩形的受光面20的第一对角线201的方向配置为左右方向。在该情况下，热电元件2以从图2的A以及图3所示的状态向俯视观察时的顺时针方向旋转了45°的状态面向透镜阵列3(参照图5的A)。由此，在人体探测装置1中，能够缩短在左右方向上相邻的两个红外线受光路径70间的间隙，能够实现灵敏度的提高。
如图5的A所示，透镜阵列3配置在热电元件2的前方。“热电元件2的前方”意味着沿着通过热电元件2的受光面20的中心200的法线H1的方向上的前方。
优选的是，透镜阵列3设计成多个透镜30各自的靠热电元件2侧的焦点位于相同的位置。
作为由透镜阵列3中的多个透镜30中的各透镜30控制的控制对象的红外线例如是5μm～25μm的波长区域的红外线。
作为透镜阵列3的材料，例如能够采用聚乙烯。透镜阵列3例如能够通过成型法来形成。作为成型法，例如能够采用注塑成型法、压缩成型法等。作为透镜阵列3的材料，例如能够采用添加了白色颜料的聚乙烯。作为白色颜料，例如优选采用二氧化钛、锌白(氧化锌)等无机颜料。
透镜阵列3中的多个透镜30均是聚光透镜，由凸透镜构成。在此，多个透镜30均由非球面透镜构成。也可以是，多个透镜30均由菲涅尔透镜构成。
透镜阵列3中射入红外线的第一面301由多个透镜30各自的入射面这一组入射面构成。第一面301由半圆柱面的一部分构成。透镜阵列3中射出红外线的第二面302由多个透镜30各自的出射面这一组出射面构成。第二面302具有凹凸。
人体探测装置1的探测区域7(参照图4)通过基于多个(例如五个)透镜30和多个(例如四个)检测部24规定出的多个(例如20个)红外线受光路径70(参照图5的B)等来确定。多个红外线受光路径70中的各红外线受光路径70是在将通过透镜30入射到热电元件2的检测部24的红外线束向与红外线行进的方向相反的方向延长时形成的三维区域。换言之，红外线受光路径70意味着为了在热电元件2的检测部24的受光面24a上成像而使用的红外线束能够通过的红外线通过区域。再换句话说，红外线受光路径是用于检测来自人体的红外线的有效区域。多个红外线受光路径70是以光学方式规定的路径，不是眼睛实际能看到的路径。
多个红外线受光路径70能够基于热电元件2和透镜阵列3而大致确定。更详细地说，在人体探测装置1的探测区域7中，按各透镜30形成有检测部24的数量的红外线受光路径70。由此，在如图5的A所示那样透镜阵列3中的透镜30的数量是5、如图2的A和2的B所示那样热电元件2中的检测部24的数量是4的情况下，能够形成20个红外线受光路径70。在人体探测装置1中，以使红外线受光路径70的正面观察时的形状(参照图5的B)成为与检测部24的正面观察时的形状(俯视观察时的形状)大致相似的形状的方式设定决定该红外线受光路径70的透镜30的形状。因而，红外线受光路径70的正面观察时的形状是正方形状。红外线受光路径70离检测部24越远，则红外线束能够通过的截面积越大。在图5的B中，对于多个红外线受光路径70分别用“+”、“-”符号表示红外线受光路径70所对应的检测部24的表面电极25的极性。“+”符号意味着正的极性，“-”符号意味着负的极性。总而言之，关于多个红外线受光路径70分别能够视为具有与检测部24一一对应的极性。
透镜阵列3构成为多个第一红外线受光路径71中的一个第一红外线受光路径71的一部分与多个第二红外线受光路径72中的一个第二红外线受光路径72的一部分相互重叠。由此，在人体探测装置1中，相比于一个第一红外线受光路径71与一个第二红外线受光路径72没有重叠的情况，能够提高多个红外线受光路径70的密度，并且不增大多个透镜30各自的尺寸就能够增多检测部24的红外线受光量。由此，在人体探测装置1中，能够抑制透镜阵列3的大型化并且实现灵敏度的提高。另外，在人体探测装置1中，在探测区域7内的人100的体轴左右摇动的情况下、探测区域7内的人100有微小的移动等情况下，存在红外线受光路径70与人100重叠的面积变大的倾向(参照图5的B)。由此，在人体探测装置1中，热电元件2的输出信号的水平变高。由此，在人体探测装置1中，能够实现探测精度的提高以及高灵敏度化。
关于透镜阵列3，作为一例，相邻的两个透镜30各自由非球面透镜构成。透镜阵列3如图6所示的原理说明图那样将相邻的两个透镜30的光轴OX彼此所成的角度θa设定为比热电元件2通过透镜30能够看到的视野711的角度(视角)θ小，以使红外线受光路径70重叠。在图6中，示意性地示出通过相邻的透镜30中的一个透镜30的视野711和通过另一个透镜30的视野711在第二假想面702(参照图4)上的区域713重叠。在人体探测装置1中，例如只要将透镜阵列3设计为一个第一红外线受光路径71与一个第二红外线受光路径72在区域713内重叠即可。
透镜阵列3是多个透镜30在沿着热电元件2的矩形的受光面20的第一对角线201的规定方向上排列成一列而成的。由此，在人体探测装置1中，能够提高多个红外线受光路径70的密度，能够实现灵敏度的提高。
优选的是，图1所示的本实施方式的人体探测装置1具备收纳有热电元件2、信号处理电路4以及判定装置5的封装。封装具备用于收纳热电元件2的封装本体、封住在封装本体中的热电元件2的前方形成的窗孔的红外线透过构件以及多个端子。封装既可以是所谓的罐形封装(can package)，也可以是表面安装型封装。所谓罐形封装也被称为金属封装(metal package)。多个端子包含人体探测信号的取出用(输出用)的端子、供电用的端子以及接地用的端子。作为红外线透过构件，例如能够使用硅基板、锗基板等。优选的是，红外线透过构件具备合适的滤光膜、防反射膜等。
如上所述，人体探测装置1的探测区域7(参照图4)中的多个红外线受光路径70能够基于热电元件2和透镜阵列3而大致决定，但是在人体探测装置1具备封装的情况下，有时也依赖于红外线透过构件的大小以及形状、窗孔的开口形状等。
对热电元件2的输出信号进行信号处理来输出与输出信号成比例的电压信号的信号处理电路4具备电流电压转换电路41和电压放大电路42。
电流电压转换电路41是将从热电元件2输出的输出信号即电流信号转换为电压信号后输出的电路。电流电压转换电路41具备运算放大器。在电流电压转换电路41中，在运算放大器的反相输入端子与输出端子之间连接有电容器。运算放大器的反相输入端子经由热电元件2而接地。运算放大器的非反相输入端子经由用于将运算放大器的动作点设定为所述的基准电压水平的基准电压源而接地。基准电压水平是模拟接地电压。作为一例，基准电压源构成为从带隙基准电路的输出生成模拟接地电压后输出。运算放大器的输出端子与电压放大电路42连接。在人体探测装置1中，在如图5的B所示那样人100在左右方向上相邻的两个红外线受光路径70之间的中心线上移动时，若人100的体轴相对于与该中心线正交且人100通过的垂直线V1倾斜，则存在热电元件2的输出信号变化的倾向。另外，在人体探测装置1中，当人100从探测区域7外向接近人体探测装置1的方向移动时，根据人100的体轴的摇动而电压信号的符号成为“+”的期间和成为“-”的期间容易交替地出现。
电压放大电路42是将从电流电压转换电路41输出的电压信号中的规定的频带(例如，0.1Hz～10Hz)的电压信号放大后输出的电路。
另外，在本实施方式的人体探测装置1中，判定装置5由微型计算机构成。因此，信号处理电路4具备A/D转换器(analog to digital convertor，模拟数字转换器)43。A/D转换器43构成为将从电压放大电路42输出的模拟的电压信号转换为数字的电压信号后输出。
判定装置5具备将第一阈值TH1(参照图7)与从信号处理电路4输出的电压信号的水平进行比较的第一比较部51、将比第一阈值TH1低的第二阈值TH2(参照图7)与从信号处理电路4输出的电压信号的水平进行比较的第二比较部52、以及判定部53。判定部53构成为，在由第一比较部51判定为电压信号的水平超过第一阈值TH1时，判定部53输出人体探测信号。另外，判定部53构成为，当从由第二比较部52判定为电压信号的水平超过第二阈值TH2起至接着由第二比较部52判定为超过第二阈值TH2为止的判定时间T1在设定时间以内连续规定的多次时，判定部53输出人体探测信号。由此，在人体探测装置1中，能够实现灵敏度的提高。
“电压信号的水平”意味着从信号处理电路4输出的电压信号的瞬时值的绝对值。另外，第一阈值TH1和第二阈值TH2是绝对值。优选的是，第二阈值TH2例如设定在第一阈值TH1的二分之一至三分之一之间的范围内。在本实施方式的人体探测装置1中，作为一例，将第一阈值TH1设定为0.6V，将第二阈值TH2设定为0.3V。另外，“电压信号的水平超过第一阈值TH1”意味着从信号处理电路4输出的电压信号的水平从低于第一阈值TH1的水平变化为高于第一阈值TH1的水平。另外，“电压信号的水平超过第二阈值TH2”意味着从信号处理电路4输出的电压信号的水平从低于第二阈值TH2的水平变化为高于第二阈值TH2的水平。设定时间T1是根据人100从探测区域7外向接近人体探测装置1的方向以0.5m/s的速度步行进入到探测区域7内时的电压信号的周期而设定的。“电压信号的周期”是根据实验结果而求出的代表值。作为一例，设定时间T1设定为3秒。作为一例，规定的多次设定为2次。
所述的最大探测距离L1还根据第一阈值TH1的值而变化。第一阈值TH1越低，则最大探测距离L1越长，第一阈值TH1越高，则最大探测距离L1越短。
在人体探测装置1中，为了不降低探测精度地提高灵敏度，在判定装置5中构成为使用第一阈值TH1和第二阈值TH2来进行探测处理。更详细地说，判定装置5构成为，只在从信号处理电路4输出的电压信号的水平低于第一阈值TH1的情况下，根据电压信号的水平的时间序列的变化来进行探测处理。
第一阈值TH1是根据人100横穿探测区域7内的红外线受光路径70时的电压信号预先设定的。也就是说，第一阈值TH1是横穿探测用的阈值。另外，第二阈值TH2是根据人100从探测区域7外向人体探测装置1步行的人100进入到探测区域7内时的电压信号预先设定的。即，第二阈值TH2是接近探测用的阈值。第二阈值TH2设定为比平稳噪声的水平高的值。
判定装置5能够通过使计算机(例如，微型计算机)执行规定的程序来实现。规定的程序例如只要存储于计算机的存储器即可。判定装置5具备为了对设定时间T1进行计时而使用的计数器。该计数器能够由内置于计算机的计数器构成。规定的程序是用于使计算机作为人体探测装置1中使用的判定装置5发挥功能的程序。因而，通过使计算机执行规定的程序，能够由计算机来实现人体探测装置1中使用的判定装置5。更详细地说，规定的程序是用于使微型计算机作为人体探测装置1中使用的判定装置5的第一比较部51、第二比较部52以及判定部53发挥功能的程序。
根据图8所示的流程图来说明判定装置5的探测处理的算法。“探测处理”是根据从信号处理电路4输出的电压信号对探测区域7内的人进行探测的处理。
判定装置5执行对从信号处理电路4输出的电压信号的水平与第一阈值TH1及第二阈值TH2进行比较的比较处理(S1)。判定装置5在S1中判定为电压信号的水平为第二TH2以下的情况下(情况1)，继续比较处理。另外，判定装置5在S1中判定为电压信号的水平超过第一阈值TH1的情况下(情况2)，输出人体探测信号(S2)，返回S1。另外，判定装置5在S1中判定为电压信号的水平超过第二阈值TH2且没有超过第一阈值TH1的情况下(情况3)，使计数器开始计数动作(S3)。在图7中，在时刻t1时，电压信号的水平超过第二阈值TH2。
判定装置5在S3中开始计数器的计数动作之后也执行对从信号处理电路4输出的电压信号的水平与第一阈值TH1及第二阈值TH2进行比较的比较处理(S4)。判定装置5在S4中判定为电压信号的水平超过第一阈值TH1的情况下(情况4)，输出人体探测信号(S5)，返回S1。另外，判定装置5在S4中判定为电压信号的水平为第二阈值TH2以下的情况下(情况5)，如果计数器的计数值没有达到与设定时间相当的计数值(S6：“否”)，则继续进行比较处理(S4)。另一方面，如果计数器的计数值达到与设定时间相当的计数值(S6：“是”)，则判定装置5结束计数器的计数动作并将计数值复位为零(S7)，返回S1。
另外，判定装置5在S4中判定为电压信号的水平超过第二阈值TH2且没有超过第一阈值TH1的情况下(情况6)，使计数器结束计数动作并将计数值复位(S8)，开始计数动作(S9)。在图7中，在时刻t2时，电压信号的水平超过第二阈值TH2。因而，在图7中，从时刻t1起至时刻t2为止的时间成为判定时间T1。
判定装置5在S9中开始计数器的计数动作之后也执行对从信号处理电路4输出的电压信号的水平与和第一阈值TH1及第二阈值TH2进行比较的比较处理(S10)。判定装置5在S10中判定为电压信号的水平超过第一阈值TH1的情况下(情况7)，输出人体探测信号(S11)，返回S1。另外，判定装置5在S10中判定为电压信号的水平为第二TH2以下的情况下(情况8)，如果计数器的计数值没有达到与设定时间相当的计数值(S12：“否”)，则继续进行比较处理(S10)。另一方面，如果计数器的计数值达到与设定时间相当的计数值(S12：“是”)，则判定装置5结束计数器的计数动作并将计数值复位为零(S13)，返回S1。
另外，判定装置5在S10中判定为电压信号的水平超过第二阈值TH2且没有超过第一阈值TH1的情况下(情况9)，使计数器结束计数动作并将计数值复位(S14)，输出人体探测信号(S15)，返回S1。在图7中，在时刻t3时，电压信号的水平超过第二阈值TH2。因而，在图7中，从时刻t2起至时刻t3为止的时间成为判定时间T1。
人体探测装置1例如能够应用于布线器具。布线器具例如是具备电源端子、负载端子以及连接在电源端子与负载端子之间的开关元件并且在电源端子与负载端子之间连接外部电路以供使用的嵌入型布线器具。外部电路例如是电源(例如，商用电源)与控制对象负载的串联电路。布线器具能够根据有无来自人体探测装置1的人体探测信号来对开关元件进行接通、断开控制，由此控制负载的接通、断开。作为控制对象负载，例如能够列举照明负载、换气扇等。
关于布线器具，例如如果控制对象负载设为照明负载，则通过在设置有照明负载的室内设定人体探测装置1的探测区域，该布线器具能够根据室内是否有人存在来将照明负载点亮、熄灭。
人体探测装置1不限于应用于布线器具，而能够应用于各种设备。作为设备，例如能够列举电视机、数字标牌(电子招牌)、照明器具、空气清洁器、空气调节器、复印机、传真机(facsimile：FAX)、安防设备等。设备不限于配置在屋内的设备，也可以是配置在屋外的设备。
作为实施方式1的第一变形例的人体探测装置，如图9所示，存在使一个第一红外线受光路径71与一个第二红外线受光路径72的重叠量比实施方式1的人体探测装置1中的一个第一红外线受光路径71与一个第二红外线受光路径72的重叠量(参照图5的B)大的例子。第一变形例的人体探测装置的基本结构与实施方式1的人体探测装置1相同，只是透镜阵列3的设计不同。
在第一变形例的人体探测装置中，与实施方式1的人体探测装置1相比，能够减小第二假想面702上的相邻的红外线受光路径70间的间隔，因此，即使在人100的移动小的情况下也容易探测人100。
作为实施方式1的第二变形例的人体探测装置，如图10所示，存在将第二假想面702上的红外线受光路径70的形状设为周边部相对于中心部变形了的形状的例子。实施方式1的第二变形例的人体探测装置的基本结构与实施方式1的人体探测装置1相同，只是透镜阵列3的设计不同。在实施方式1的第二变形例的人体探测装置中，透镜阵列3中的透镜30以积极地产生桶形扭曲的方式设计的非球面透镜。“以积极地产生桶形扭曲的方式设计的非球面透镜”例如意味着以产生用于实现期望的红外线受光路径70的形状的桶形扭曲的方式设计的非球面透镜。
在实施方式1的第二变形例的人体探测装置中，与实施方式1的人体探测装置1相比，能够减小第二假想面702上的相邻的红外线受光路径70间的间隔，因此，即使在人100的移动小的情况下也容易探测人100。
作为实施方式1的第三变形例的人体探测装置，如图11所示，存在将第二假想面702上的红外线受光路径70的形状设为两条对角线的长度不同的菱形的例子。实施方式1的第三变形例的人体探测装置的基本结构与实施方式1的人体探测装置1相同，只是透镜阵列3的设计不同。
在实施方式1的第三变形例的人体探测装置中，以红外线受光路径70的正面观察时的视形状与检测部24的正面观察时的视形状(俯视观察时的形状)不是相似形状的方式设定了决定该红外线受光路径70的透镜30的形状。
作为实施方式1的第四变形例的人体探测装置，如图12所示，存在使重叠的两个红外线受光路径70的组的排列方向上的各组中的两个红外线受光路径70的重叠量的大小交替变化的例子。实施方式1的第四变形例的人体探测装置的基本结构与实施方式1的人体探测装置1相同，只是透镜阵列3的设计不同。
在实施方式1的第四变形例的人体探测装置中，与实施方式1的人体探测装置1相比，即使在人100的体轴的摇动小的情况下也容易探测人100。
作为实施方式1的第五变形例的人体探测装置，如图13的A所示，存在将热电元件2设为具备两个检测部24的二元元件且第一红外线受光路径71与第二红外线受光路径72如图13的B所示那样重叠的例子。第五变形例的人体探测装置的基本结构与实施方式1的人体探测装置1相同。构成热电元件2的二元元件具备表面电极25的极性为正的第一检测部241和表面电极25的极性为负的第二检测部242来作为两个检测部24。在二元元件中，两个检测部24反并联连接。关于相互重叠的一个第一红外线受光路径71与一个第二红外线受光路径72，多个检测部24中的与各红外线受光路径分别对应的检测部24相同。
(实施方式2)
下面，根据图14、图15的A、图15的B以及图16来说明本实施方式的人体探测装置。本实施方式的人体探测装置的基本结构与实施方式1的人体探测装置1相同，透镜阵列3的形状不同。关于本实施方式的人体探测装置，对与实施方式1的人体探测装置1相同的结构要素标注相同的标记并省略说明。
本实施方式的人体探测装置中的透镜阵列3是多个透镜30在沿着热电元件2的矩形的受光面20的第一对角线201的规定方向上排列成两列而成的。由此，本实施方式的人体探测装置能够降低因人100的身高所引起的灵敏度和探测精度各自的偏差。
多个透镜30具备在排列成两列中的一列的多个第一透镜31和排列成两列中的另一列的多个第二透镜32。
由此，在本实施方式的人体探测装置中，基于热电元件2和一个透镜30规定出的四个红外线受光路径70的组在规定方向上排列成两列。更详细地说，基于热电元件2和一个第一透镜31规定出的四个红外线受光路径70的组在规定方向上以第一透镜31的数量排列成一列。另外，基于热电元件2和一个第二透镜32规定出的四个红外线受光路径70的组在规定方向上以第二透镜32的数量排列成另一列。
在本实施方式的人体探测装置中，第二假想面702上的多个红外线受光路径70的位置关系成为如图16所示的那样的关系。更详细地说，在本实施方式的人体探测装置中，将透镜阵列3构成为：在规定方向(左右方向)上，负极性的两个红外线受光路径70彼此重叠，在与规定方向正交的方向(上下方向)上，正极性的两个红外线受光路径70彼此重叠。由此，在本实施方式的人体探测装置中，即使在人100的体轴的摇动小的情况下也容易探测人100。
在透镜阵列3中，只要多个透镜30在沿着热电元件2的矩形的受光面20的第一对角线201的规定方向上排列成多列即可。
另外，多个透镜30只要具备排列成多列中的相邻的两列中的一列的多个第一透镜31和排列成多列中的相邻的两列中的另一列的多个第二透镜32即可。
作为实施方式2的第一变形例的人体探测装置，有图17所示的例子。实施方式2的第一变形例的人体探测装置的基本结构与实施方式2的人体探测装置大致相同，只是透镜阵列3的设计不同。在实施方式2的第一变形例的人体探测装置中，将透镜阵列3构成为在与规定方向正交的方向(上下方向)上红外线受光路径70彼此不重叠。
多个透镜30具备排列成两列中的一列的多个第一透镜31和排列成两列中的另一列的多个第二透镜32。透镜阵列3构成为，多个红外线受光路径70中的基于多个第一透镜31中的各第一透镜31和多个检测部24规定出的一组红外线受光路径70与基于多个第二透镜32中的各第二透镜32和多个检测部24规定出的一组红外线受光路径70在规定方向(左右方向)上错开。由此，在实施方式2的第一变形例的人体探测装置中，与实施方式2的人体探测装置相比，即使在人100的体轴的摇动小的情况下也容易探测人100。总而言之，在实施方式2的第一变形例的人体探测装置中，当人100从探测区域7外向接近人体探测装置1的方向移动时，能够与人100向探测区域7(参照图4)的进入角度无关地提高探测人100的灵敏度。在此，“进入角度”意味着在包含通过热电元件2的受光面20的中心200的法线H1(参照图5的A)在内的水平面内、法线H1与沿着人100向探测区域70的进入方向的直线所成的角度。换言之，“进入角度”意味着在俯视观察时探测区域7的中心线与沿着人100向探测区域7的进入方向的直线所成的角度。
作为实施方式2的第二变形例的人体探测装置，如图18所示，存在重叠的两个红外线受光路径70的组的排列方向上的各组中的两个红外线受光路径70的重叠量的大小交替变化的例子。实施方式2的第二变形例的人体探测装置的基本结构与实施方式2的第一变形例的人体探测装置相同，只是透镜阵列3的设计不同。
在实施方式2的第二变形例的人体探测装置中，与实施方式2的人体探测装置相比，即使在人100的体轴的摇动小的情况下也容易探测人100。在实施方式2的第二变形例的人体探测装置中，基于热电元件2和一个透镜30规定出的四个红外线受光路径70的组在规定方向上排列成两列。沿着包含上列的四个红外线受光路径70的正方形的上下方向的中心线与沿着包含下列的四个红外线受光路径70的正方形的上下方向的中心线在规定方向上错开。由此，在实施方式2的第二变形例的人体探测装置中，当人100从探测区域7外向接近人体探测装置的方向移动时，能够与人100向探测区域7(参照图4)的进入角度无关地提高探测人100的灵敏度。
(实施方式3)
下面，根据图19～图21来说明本实施方式的人体探测装置。本实施方式的人体探测装置的基本结构与实施方式1的人体探测装置1相同，透镜阵列3的形状不同。关于本实施方式的人体探测装置，对与实施方式1的人体探测装置1相同的结构要素标注相同的标记并省略说明。
本实施方式的人体探测装置中的透镜阵列3是形成为圆顶状的复眼透镜。由此，本实施方式的人体探测装置例如在应用于嵌入配置在天花板的布线器具等的情况下，能够提高灵敏度。
实施方式1～实施方式3等所记载的材料、数值等只是表示优选的例子，主旨不在于对实施方式进行限定。另外，关于本申请发明，在不超出其技术思想范围的范围内能够对结构适当加以变更，也能适当进行组合。
例如，图1所示的判定装置5也可以是：由第一基准电源和第一比较器构成第一比较部51，由第二基准电源和第二比较器构成第二比较部52，由时钟脉冲发生电路、计数器、控制电路以及判定电路构成判定部53。第一基准电源构成为输出第一阈值TH1。第一比较器将从信号处理电路4输出的电压信号的水平与第一阈值TH1进行比较。第二基准电源构成为输出第二阈值TH2。第二比较器将从信号处理电路4输出的电压信号的水平与第二阈值TH2进行比较。时钟脉冲发生电路构成为输出固定周期的时钟脉冲。计数器对时钟脉冲进行计数。控制电路构成为控制计数器的计数动作的开始和结束、计数值向零的复位。判定电路构成为：根据从第一比较器输出的第一输出信号、从第二比较器输出的第二输出信号以及根据计数器的计数值计算出的判定时间T1，来判定探测区域7内是否有人存在。另外，判定电路构成为：在判定为探测区域7内有人存在时，输出人体探测信号。在该情况下，不需要信号处理电路4的A/D转换器43。
另外，图1所示的热电元件2不限于在电流检测模式下使用且输出电流信号来作为输出信号的热电元件，也可以是在电压探测模式下使用且输出电压信号来作为输出信号的热电元件，在该情况下，不需要电流电压转换电路41。
另外，判定装置5的探测处理的算法不限于根据图8说明的算法。判定装置5例如也可以构成为，将从信号处理电路4输出的电压信号的水平与规定的阈值(第一阈值TH1)进行比较，当判定为电压信号的水平超过规定的阈值时，输出人体探测信号。在该情况下，判定装置5例如既可以通过使计算机执行规定的程序来实现，也可以由窗口比较器构成。规定的阈值例如是与第一阈值TH1相同的值。所述的最大探测距离L1也根据规定的阈值的值而变化。
另外，也可以使图5的A所示的透镜阵列3中的多个透镜30各自的与热电元件2侧相反的一侧的焦点距离适当不同。另外，也可以是透镜阵列3中的多个透镜30均为非球面透镜以外的透镜。
附图标记说明
1：人体探测装置；2：热电元件；3：透镜阵列；4：信号处理电路；5：判定装置；20：受光面；24：检测部；25：表面电极；30：透镜；31：第一透镜；32：第二透镜；51：第一比较部；52：第二比较部；53：判定部；70：红外线受光路径；71：第一红外线受光路径；72：第二红外线受光路径；201：第一对角线；202：第二对角线；TH1：第一阈值；TH2：第二阈值；T1：判定时间。

Claims (8)

1.一种人体探测装置，其特征在于，具备：
热电元件；
透镜阵列，其具有用于将红外线聚光到所述热电元件的多个透镜；以及
判定装置，其根据所述热电元件的输出信号来输出人体探测信号，
其中，所述热电元件具备多个检测部，各个所述检测部具有表面电极和背面电极，
所述热电元件具备所述表面电极的极性为正的第一检测部和所述表面电极的极性为负的第二检测部来作为所述多个检测部，
关于所述多个透镜中的各个透镜，基于一个透镜和所述多个检测部，以多个红外线受光路径与所述多个检测部一一对应的方式，规定出所述多个红外线受光路径，
作为所述多个红外线受光路径，存在多个第一红外线受光路径和多个第二红外线受光路径，各所述第一红外线受光路径是基于所述多个透镜中的任意一个透镜和所述多个检测部规定出的，各所述第二红外线受光路径是基于所述多个透镜中的同所述任意一个透镜相邻的一个透镜和所述多个检测部规定出的，
所述透镜阵列构成为，所述多个第一红外线受光路径中的一个第一红外线受光路径与所述多个第二红外线受光路径中的一个第二红外线受光路径相互重叠，
关于相互重叠的所述一个第一红外线受光路径与所述一个第二红外线受光路径，所述多个检测部中的与所述一个第一红外线受光路径对应的检测部的所述表面电极的极性同与所述一个第二红外线受光路径对应的检测部的所述表面电极的极性相同。
2.根据权利要求1所述的人体探测装置，其特征在于，
所述透镜阵列构成为所述多个第一红外线受光路径中的所述一个第一红外线受光路径的一部分与所述多个第二红外线受光路径中的所述一个第二红外线受光路径的一部分相互重叠。
3.根据权利要求1或者2所述的人体探测装置，其特征在于，
所述热电元件是具备以2×2的阵列状排列的四个检测部来作为所述多个检测部的四元元件，并具有在俯视观察时为矩形的受光面，该矩形的受光面包含所述多个检测部中的各检测部的所述表面电极，以2×2的阵列状排列的所述四个检测部中的在沿着所述矩形的受光面的第一对角线的方向上排列的两个检测部彼此并联连接，在沿着所述矩形的受光面的第二对角线的方向上排列的两个检测部彼此并联连接，在行方向上排列的两个检测部彼此反并联连接，在列方向上排列的两个检测部彼此反并联连接，
在沿着所述第一对角线的方向上排列的两个检测部各自的所述表面电极的极性相同，在所述行方向上排列的两个检测部各自的所述表面电极的极性互不相同，在所述列方向上排列的两个检测部各自的所述表面电极的极性互不相同，
关于相互重叠的所述一个第一红外线受光路径与所述一个第二红外线受光路径，所述多个检测部中的与各红外线受光路径分别对应的检测部互不相同。
4.根据权利要求3所述的人体探测装置，其特征在于，
所述透镜阵列是所述多个透镜在沿着所述第一对角线的规定方向上排列成一列而成的。
5.根据权利要求3所述的人体探测装置，其特征在于，
所述透镜阵列是所述多个透镜在沿着所述第一对角线的规定方向上排列成多列而成的。
6.根据权利要求5所述的人体探测装置，其特征在于，
所述多个透镜具备多个第一透镜和多个第二透镜，所述多个第一透镜排列成所述多列中的相邻两列中的一列，所述多个第二透镜排列成所述多列中的相邻两列中的另一列，
所述透镜阵列构成为，所述多个红外线受光路径中的基于所述多个第一透镜中的各所述第一透镜和所述多个检测部规定出的一组红外线受光路径与基于所述多个第二透镜中的各所述第二透镜和所述多个检测部规定出的一组红外线受光路径在所述规定方向上错开。
7.根据权利要求3所述的人体探测装置，其特征在于，
所述透镜阵列是形成为圆顶状的复眼透镜。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的人体探测装置，其特征在于，
还具备信号处理电路，该信号处理电路对所述热电元件的输出信号进行信号处理来输出与所述输出信号成比例的电压信号，
所述判定装置构成为，根据从所述信号处理电路输出的所述电压信号的水平来输出所述人体探测信号，
所述判定装置具备将第一阈值与所述电压信号的水平进行比较的第一比较部、将比所述第一阈值低的第二阈值与所述电压信号的水平进行比较的第二比较部、以及判定部，
所述判定部构成为，在所述第一比较部中判定为所述电压信号的水平超过所述第一阈值时，所述判定部输出所述人体探测信号，并且所述判定部构成为，当从由所述第二比较部判定为所述电压信号的水平超过所述第二阈值起至接着由所述第二比较部判定为所述电压信号的水平超过所述第二阈值为止的判定时间在设定时间以内连续规定的次数时，所述判定部输出所述人体探测信号。
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