JP2000213985A - 受動型赤外線感知器 - Google Patents
受動型赤外線感知器Info
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Abstract
作業も容易な受動型赤外線感知器を提供する。 【解決手段】 赤外線感知素子3と、一対のレンズ体
(光学要素)4R,4Lと、一対のミラー5R,5Lと
をケース2に配置して、受動型赤外線感知器1を構成す
る。両レンズ体4R,4Lは、赤外線感知素子3の互い
に略180°対向する検知エリアa+,a−を設定す
る。両ミラー5R,5Lは、検知エリアからの赤外線を
赤外線感知素子3に入光させる。この感知器1を、警戒
区域の中間位置に設置すると、赤外線感知素子3と一方
のレンズ体4Rおよびミラー5Rとで、警戒区域の一端
から中間位置までを監視でき、赤外線感知素子3と他方
のレンズ体4Lおよびミラー5Lとで、警戒区域の他端
から中間位置までを監視できるので、警戒区域の1/2
の距離が検知距離となる。その結果、レンズ体4R,4
Lの焦点距離が短くなり、小さい外形の感知器1で長い
警戒区域を監視できる。
Description
た者から発する赤外線を受光することにより侵入者を検
知する受動型赤外線感知器に関する。
から発する赤外線を光学要素で集光して赤外線感知素子
で受光するが、上方から平面的に見たときに感知器が赤
外線を集光できる角度範囲、つまり検知エリアは、一般
に、プラスとマイナスの対からなる複数対に分割設定さ
れる。また、このような赤外線感知器は、検知エリアが
警戒したい区域の一端から他端に向けて横断するよう
に、警戒区域の最端位置に設置され、感知器への配線の
接続は、感知器の近傍まで建物の天井裏等を経た配線
を、感知器の取り付けられている壁面等の裏側まで降ろ
して感知器に接続することによって行われる。
などのような広い空間への侵入者を検知する目的に使用
されるワイドセンサと、細長い通路に面する窓やドアか
らの侵入者を検知する目的に使用されるナローセンサと
がある。ワイドセンサの場合、その使用目的から、上述
した検知エリアの個々の角度範囲(以下、検知エリアの
フィンガと呼ぶ)は多数(5〜9対)設定される。これ
に対して、ナローセンサの場合、検知エリアのフィンガ
は1〜2対と少数に設定される。
その使用目的から、一般にワイドセンサの検知距離より
も長く(1.5〜2倍以上)設定される。このように、
ワイドセンサよりもナローセンサの検知距離を長く設定
するために、従来は以下のような対応をしている。
知対象物(侵入者)を検知できる感知器の位置から検知
対象物までの最長距離(以下、定格距離と呼ぶ)におい
て、検知対象物の幅と検知エリアの幅が同じとなるよう
に、ワイドセンサの場合に比べてナローセンサのレンズ
体の焦点距離を長くすることである。図5(A)〜
(F)は、このような対応をした感知器(ナローセン
サ)21の平面図,正面図,左側面図,右側面図,
(D)におけるIV−IV矢視断面図,および(B)におけ
るV−V矢視断面図を示し、図6(A),(B)は、そ
の感知器21の検知エリアの平面図および正面図を示
す。
レンズ体の焦点距離をワイドセンサの場合と同一にして
おく一方で、ワイドセンサに比べてナローセンサの場合
の検知エリアのフィンガ数が少ないので、その分だけ検
知エリア1つあたりのレンズ体(光学要素の一種)の面
積を大きくし、それによって受光量を増大させることに
より定格距離を長くするものである。図7(A)〜
(F)は、このような対応をした感知器(ナローセン
サ)31の平面図,正面図,左側面図,右側面図,
(D)におけるVI−VI矢視断面図,および(B)におけ
るVII −VII 矢視断面図を示し、図8(A),(B)
は、その感知器31の検知エリアの平面図および正面図
を示す。なお、前記二つの対応は、通常複合して適用さ
れる。
応により、感知器(ナローセンサ)21の検知距離を長
くする場合には、レンズ体24の焦点距離が長くなるた
め、感知器21のケース22内における赤外線感知素子
23とレンズ体24の間の距離(焦点距離に合致)が長
くなり、それだけ感知器21の外形が大きくなる。その
結果、建物などに感知器21を設置した場合に目立っ
て、感知器21の存在を侵入者に知られ易くなり、防犯
効果が損なわれるだけでなく、建物の違和感も増大す
る。
ローセンサ)31の検知距離を長くする場合には、感知
器31のケース32内における赤外線感知素子33とレ
ンズ体34の間の距離(焦点距離に合致)は短くでき、
感知器31の外形を小さくできるが、検知エリアの幅
は、定格距離と焦点距離の比に比例する(後述)ことか
ら、定格距離において、検知対象物Mに対して最適な値
より大きくなる。その結果、侵入者の動きが緩慢な場合
には、侵入者を検知し難くなる。もっとも、緩慢な動き
の侵入者を回路設計によって検知し易くすることは可能
であるが、そのようにすると、風など、周波数の低い温
度変化の外乱要因により誤検知を起こしやすいという新
たな問題を招来することになる。
に、細長い通路などに面した窓・ドアなどからの侵入
や、建物の外周などを警戒する目的で使用されるのが一
般的であり、設置時には検知の不要なエリアを誤検知し
ないように注意する必要がある。この観点からも、検知
エリアの幅は極力狭くすることが望ましく、前記した対
応の場合のように検知エリアの幅が増大することは好ま
しくない。
たように、警戒区域である建物の内周・外周などの細長
い区域の最端位置に設置され、感知器への配線の接続
は、感知器の近傍まで建物の天井裏を経た配線を、感知
器の取り付けられている壁面などの裏側まで降ろして感
知器に接続されるので、建物の天井裏で配線作業が行わ
れることになるが、屋根の形状はおおむね、コーナ部に
向けて下降傾斜しているので、警戒区域の最端位置とな
るコーナ部で屋根裏の作業空間が狭くなり、配線作業が
困難になるという問題もある。
れたもので、外形が小さく、かつ検知距離を長くでき、
設置作業も容易な受動型赤外線感知器を提供することを
目的とする。
ために、本発明の請求項1に係る受動型赤外線感知器
は、赤外線感知素子と、前記赤外線感知素子の互いに略
180°対向する検知エリアを設定する一対の光学要素
と、前記検知エリアからの赤外線を前記赤外線感知素子
に入光させる一対のミラーとを備える。前記光学要素
は、例えばレンズ体である。
域の中間位置に設置することにより、赤外線感知素子と
1つの光学要素と1つのミラーとで、警戒区域の一端か
ら中間位置までの区域を検知できるとともに、同じ赤外
線感知素子と他の1つの光学要素と他の1つのミラーと
で、警戒区域の他端から中間位置までの区域を検知でき
るので、その警戒区域の1/2の短い距離を検知距離と
することができる。その結果、同じ警戒区域を、その一
端に従来の感知器を設置して警戒する場合に比べて、光
学要素の焦点距離を1/2とすることができるので、小
さい外形の感知器で長い警戒区域を監視できる。また、
警戒区域の中間位置に感知器を設置するので、傾斜した
屋根を持つ建物の外周を警戒区域とするような場合で
も、屋根裏での配線作業を容易に行うことができる。し
かも、赤外線感知素子は1つで済むので、コストの上昇
が抑制される。
線感知器は、請求項1の構成において、前記赤外線感知
素子,光学要素およびミラーを収納するケースを備え、
前記ケースにおける設置面側となる底部とは反対側の頂
部の近傍に前記赤外線感知素子が、赤外線感知素子より
も底部寄りに前記ミラーが、両側部に前記光学要素がそ
れぞれ配置されている。
素を経てミラーに入射する赤外線の光路に対して、垂直
上方に赤外線感知素子が配置されるため、光学要素の焦
点距離よりも短い幅寸法のケース内に赤外線感知素子、
光学要素およびミラーをコンパクトに設置でき、感知器
の外形をより小さくできる。
線感知器は、ケース内に、一対の赤外線感知素子と、前
記赤外線感知素子の検知エリアを互いに略180°対向
して設定する一対の光学要素とが収納されている。
域の中間位置に設置することにより、1つの赤外線感知
素子と1つの光学要素とで、警戒区域の一端から中間位
置までの区域を検知できるとともに、他の赤外線感知素
子と他の1つの光学要素とで、警戒区域の他端から中間
位置までの区域を検知できるので、その警戒区域の1/
2の短い距離を検知距離とすることができる。その結
果、同じ警戒区域を、その一端に従来の感知器を設置し
て警戒する場合に比べて、光学要素の焦点距離を1/2
とすることができるので、小さい外形の感知器で長い警
戒区域を監視できる。また、警戒区域の中間位置に感知
器を設置するので、傾斜した屋根を持つ建物の外周を警
戒区域とするような場合でも、屋根裏での配線作業を容
易に行うことができる。
線感知器は、請求項3の構成において、前記一対の赤外
線感知素子を前記略180°対向する検知エリアの中心
線が平行にずれるように、前記ケース内に配置してい
る。
素の焦点距離にほぼ等しい幅寸法のケース内に一対の赤
外線感知素子および光学要素をコンパクトに設置でき、
感知器の外形を小さくできる。
ついて図面を参照しながら説明する。図1(A)〜
(E)は本発明の第1の実施形態に係る受動型赤外線感
知器の概略構成を示す平面図、正面図、左側面図、右側
面図、および(B)におけるI−I矢視断面図である。
この受動型赤外線感知器1は、ケース2内に、1つの赤
外線感知素子3と、この赤外線感知素子3の平面視で互
いに略180°対向する検知エリアを設定する一対のレ
ンズ体4R,4Lと、前記検知エリアからの赤外線を前
記赤外線感知素子3に入光させる一対のミラー5R,5
Lを配置して構成される。前記ケース2における設置面
側となる底部には、壁等の取付面8aに直接取り付けら
れるベース部材6が嵌合する嵌合凹部7が形成されてい
る。この嵌合凹部7に前記ベース部材6を嵌合させてか
ら、ケース2の一部をビス等で前記ベース部材6に締め
付けることにより、ベース部材6を介して、感知器1が
壁等の取付面8aに取り付けられる。
R,4Lが設置され、ケース2の底部とは反対側の頂部
の近傍に、下向きの入射面を持つ赤外線感知素子3が設
置されている。また、赤外線感知素子3とケース2底部
との間には、レンズ体4Rによって集光された赤外線を
反射して赤外線感知素子3に入光させるミラー5Rと、
別のレンズ体4Lによって集光された赤外線を反射して
赤外線感知素子3に入光させるミラー5Lとが設置され
ている。
一対の方形エレメント3a,3bからなり、各方形エレ
メント3a,3bは、レンズ体4R(4L)を通して、
水平に並ぶ分割エリアa+,a−にそれぞれ対応する。
ミラー5Rを通した赤外線感知素子3の虚像は二点鎖線
で示されている。また、両方の方形エレメント3a,3
bは、赤外線を感知して互いに逆極性の出力を得るよう
にされている。
エレメント3a,3bが光学系により投影される検知エ
リアa+,a−を順次横切る検知対象物に対して、検知
感度が向上する。一般的に赤外線感知素子は、その方形
エレメント3a,3bを光学系により投影される検知エ
リアa+,a−のそれぞれの幅Wと同じ幅の検知対象物
がエリアa+,a−の両方を横切る速度がおよそ1Hz
の周波数を持って横切ったときに、最も感度が高くなる
特性を有している。このことにより、風などによる受動
型赤外線感知器の表面の周波数の遅い温度変化に対して
誤検知を少なくすることができる。また、受動型赤外線
感知器は、それの誤検知の原因となる外光などのよう
に、分割エリアa+,a−にほぼ同時入力される外乱要
因による赤外線の感知は、両方の方形エレメント3a,
3bで相殺される。
感知器1を、建物の外壁8の表面8aに取り付けて、そ
の建物の外周の細長い警戒区域の監視に使用した場合を
示す平面図および正面図である。この場合、警戒区域
(長さL)の中間位置に感知器1を設け、検知エリアの
一方が警戒区域の一端に向き、検知エリアの他方が警戒
区域の他端に向くように設定する。一方および他方の検
知エリアはそれぞれ、図3(b)に示すように、上下3
段に分割されており、各段が水平に並んだ分割エリアa
+,a−を有している。つまり、この感知器のレンズ体
4R,4Lは、一対の分割エリアa+,a−からなるフ
ィンガーを略180°対向する両側に1本ずつ設定する
ナロー形である。ここで言うナロー形には、感知器の片
側に平面視で2本水平に並んだフィンガーを設定し、両
側で合計4本のフィンガーを設定するものも含まれる。
たは4段以上でもよく、すべてナロー形に含まれる。各
レンズ体4R,4Lも各段に対応させて1つずつ、また
は各分割エリアa+,a−に対応して1つずつ、分割レ
ンズを配置した構成としてもよい。
の最長距離L/2の位置での各検知エリアa+,a−の
幅と高さ)、 P0 :検知対象物Mからの単位面積当りの赤外線放射エ
ネルギ量、 W0 ,H0 :赤外線感知素子3の方形エレメント3a,
3bの幅と高さ、 P:赤外線感知素子3が検知に要する赤外線エネルギ
量、 S:レンズ体4R,4Lの面積、 f:レンズ体4R,4Lの焦点距離、 とすると、以下の関係が成り立つ。
に、赤外線感知素子3がレンズ4Rを通して投影された
ものが各検知エリアa+,a−に相当するので、 W0 /f=W/(L/2)……(1) の関係が成り立つ。これより、焦点距離fは、 f=(L/2)×(W0 /W)……(2) となる。具体的数値として、(2)式に定格距離L=2
000cm(20m)、素子幅W0 =0.1cm(1m
m)を当てはめると、焦点距離fは、 f=100/W(cm)……(3) となる。
エリアの高さHは、 H=(L/2)×(H0 /f)……(5) となる。素子高さH0 =0.2cmとするとき、この値
と、L=2000cm、f=100/W(cm)を
(5)式に当てはめると、検知エリアの高さHは、 H=2W(cm)……(6) となる。
Mを検知するのに要する赤外線エネルギ量Pは、レンズ
4R,4Lの面積(S)と検知エリアa+,a−の全面
からの赤外線放射エネルギー量(P0 ・W・H)とに比
例し、距離(L/2)の二乗に反比例するから、 P=S(P0 ・W・H)/(L/2)2 ……(7) と表すことができる。(7)式に、H=2W(cm)、
L=2000cmを当てはめると、 P=S(P0 ・W・2W)/(2000/2)2 となる。これより、レンズ体4R,4Lの面積Sは、 S=5×105 ×(P/P0 )/W2 (cm2 )……
(8)となる。
受動型赤外線感知器21を、図6に示すように同じ警戒
区域の端に設置して、その警戒区域を警戒する場合、レ
ンズ体24の焦点距離f1および面積S1は以下のよう
になる。
cm、W0 =0.1cmを当てはめると、焦点距離f1
は、 f1=200/W(cm)……(11) となる。これと、先の(3)式とを比較すると、前記実
施形態の受動型赤外線感知器1の場合は、図5および図
6に示す第1の従来例に比べて、レンズ体4R,4Lの
焦点距離fを1/2に短くできることが分かる。
知器1では、レンズ体4R,4Lの焦点距離fを短くで
きた分だけケース2の幅寸法を短くでき、感知器1をそ
れだけ小型化することができる。したがって、検知対象
物Mである侵入者に感知器1の設置が悟られ難くなり、
防犯効果を上げることができる。しかも、赤外線感知素
子3は1つで済むから、コストの上昇が極力抑制され
る。
の端の検知対象物Mを検知するのに要する赤外線エネル
ギ量Pは、 P=S1(P0 ・W・H)/L2 ……(15) と表すことができる。(15)式に、H=2W(c
m)、L=2000cmを当てはめると、 P=S1(P0 ・W・2W)/(2000)2 ……(16) となる。これより、レンズ体24の面積S1は、 S1=2×106 ×(P/P0 )/W2 (cm2 )……(17)となる。
先の(8)式とを比較すると、前記実施形態の受動型赤
外線感知器1の場合は、図5および図6に示す第1の従
来例に比べて、レンズ体4R,4Lの面積を1/4に小
さくできることが分かる。なお、前記実施形態では2つ
のレンズ体4R,4Lを使用するので、実質的には、従
来例に比べてレンズ体4R,4Lの面積は1/2に小さ
くなったことになる。この点からも、感知器1をそれだ
け小型化することができる。
R,4Lの光軸に対して垂直の向きとなるケース2の頂
部側に赤外線感知素子3を配置して、レンズ体4R,4
Lを経て集光された赤外線をミラー5R,5Lで赤外線
感知素子3側に反射させるようにしているので、ケース
2の幅をレンズ体4R,4Lの焦点距離fよりも短くす
ることができる。
赤外線感知器31を、図8に示すように上述した同じ警
戒区域の端に設置して、その警戒区域を警戒する場合、
レンズ体34の焦点距離f2 および面積S2 は以下のよ
うになる。
f2 として、警戒区域長Lの1/2の距離で検知が最適
となる値が選ばれるので、この場合の焦点距離f2 は実
施形態の場合の焦点距離fと同じである。したがって、
感知器31が設置される警戒区域の一端から中間位置ま
での距離L/2での検知エリアの幅および高さは、Wお
よびHとされる。警戒区域の他端での検知エリアの幅を
W2 ,H2 とすると、この場合も、 W0 /f2 =W2 /L……(18) の関係が成り立つので、警戒区域の他端での検知エリア
の幅W2 は、 W2 =L×W0 /f2 =L×W0 /f2 ……(19) となる。これに、(3)式のf2 =100/W(cm)
を当てはめると、 W2 =L×W0 /(100/W) =(L×W0 ×W)/100……(20) となる。これに具体的数値L=2000cm、W0 =
0.1cmを当てはめると、検知エリアの幅W2 は、 W2 =2W(cm)……(21)となる。
の実施形態の受動型赤外線感知素子1の場合と比べて、
検知エリアの幅W2 が2倍となり、ナローセンサに求め
られる検知エリアの狭幅性が満たされない。
警戒区域の端の検知対象物を検知するのに要する赤外線
エネルギ量Pは、 P=S2 (P0 ・W・H2 )/L2 ……(25) と表すことができる。ここで、W・H2 は検知エリア
(面積=W2 ・H2 )内における赤外線エネルギの放射
面積である。つまり、検知エリアの幅はW2 であるが、
検知対象物である人体の幅がWと同程度である場合、実
際に赤外線エネルギが放射される面積は、W・H2 とな
る。
m)、L=2000cmを当てはめると、 P=S2 (P0 ・W・4W)/(2000)2 ……(26) となる。これより、レンズ体34の面積S2 は、 S2 =1×106 ×(P/P0 )/W2 (cm2 )……(27)となる。 この結果と、1つのレンズ体の面積を示す(8)式とを
比較すると、前記実施形態の受動型赤外線感知器1の場
合は、2つのレンズ体4R,4Lの合計面積が、図7お
よび図8に示す第2の従来例の場合と同じになる。
形態に係る受動型赤外線感知器の概略構成を示す平面
図、正面図、左側面図、右側面図、(D)におけるII−
II矢視断面図、および(B)におけるIII −III 矢視断
面図である。この受動型赤外線感知器11は、ケース1
2内に、一対の赤外線感知素子13,13と、これら両
赤外線感知素子13の各検知エリアを互いに180°対
向して設定する一対のナロー形レンズ体14R,14L
とを配置して構成される。前記ケース12内において、
一対の赤外線感知素子13,13は、前記一対の検知エ
リアの中心線が平行に、ケース12の長手方向軸16に
沿ってずれるように配置される。
は、先の実施形態の場合と同様に、壁等の取付面8aに
直接取り付けられるベース部材6が嵌合する嵌合凹部1
7が形成されている。ケース12の両側部には、前記レ
ンズ体14R,14Lが互いに対向しないように位置を
ずらして設置され、これらレンズ体14R,14Lと対
向する位置には、対応する赤外線感知素子13,13が
それぞれ設置されている。
である。この場合にも、例えば建物の外周の細長い警戒
区域の監視に使用するときには、前記受動型赤外線感知
器11を警戒区域の中間位置に設置し、一対の検知エリ
アの一方が警戒区域の一端に向き、検知エリアの他方が
警戒区域の他端に向くようにする。この設置状態で、レ
ンズ体14R,14Lの面積Sと、その焦点距離fを求
めると、次のようになる。
距離fは、 f=100/W(cm)……(28) となる。これにより、レンズ体14R,14Lの焦点距
離fは、図5および図6に示す従来例の場合(焦点距離
f1=200/W(cm))の1/2となり、それだけ
ケース12の幅寸法が狭くなり、感知器11を小型化で
きる。
は、図5および図6に示す従来例の場合(レンズ体面積
S1=2×106 ×(P/P0 )/W2 (cm2 ))の
1/4となるが、一対のレンズ体14R,14Lを有す
ることから、実質的には1/2の面積となる。この点か
らも、感知器11を小型化できる。
8に示す従来例の場合(W2 =2W(cm))の1/2
となり、不必要にエリア幅を広げることなく、誤報の要
因を減らし、設置できる現場の選択幅を拡大できる。
ケースの大きさ)、検知エリア幅およびレンズ面積のす
べてにおいて、最も小さくするできることがわかる。
型赤外線感知器によれば、赤外線感知素子と、前記赤外
線感知素子の互いに略180°対向する検知エリアを設
定する一対の光学要素と、前記検知エリアからの赤外線
を前記赤外線感知素子に入光させる一対のミラーとを備
えたため、この感知器を警戒区域の中間位置に設置する
ことにより、同じ警戒区域を、その一端に従来の感知器
を設置して警戒する場合と比べて、光学要素の焦点距離
を1/2とすることができ、小さい外形の感知器で長い
警戒区域を監視できる。また、警戒区域の中間位置に感
知器を設置するので、寄棟造りの建物の外周を警戒区域
とするような場合でも、屋根裏での配線作業を比較的に
容易に行うことができる。しかも、赤外線感知素子は1
つで済むから、コストの上昇が抑制される。
知器によれば、ケース内に、一対の赤外線感知素子と、
前記赤外線感知素子の検知エリアを互いにほぼ180°
対向して設定する一対の光学要素とが収納されているの
で、この感知器を警戒区域の中間位置に設置することに
より、請求項1の感知器の場合と同様に、小さい外形の
感知器で長い警戒区域を監視でき、設置作業も容易にな
る。
動型赤外線感知器の平面図、正面図、左側面図、右側面
図、および(B)のI−I線断面図である。
示す斜視図、(B)は同平面図、(C)は同正面図であ
る。
(B)は同正面図である。
受動型赤外線感知器の平面図、正面図、左側面図、右側
面図、(D)のII−II線断面図、および(B)のIII −
III 線断面図である。
側面図、右側面図、(D)のIV−IV線断面図、および
(B)のV−V線断面図である。
(B)は同正面図である。
図、左側面図、右側面図、(D)のVI−VI線断面図、お
よび(B)のVII −VII 線断面図である。
(B)は同正面図である。
3,13…赤外線感知素子、4R,4L,14R,14
L…レンズ体(光学要素)、5R,5L…ミラー、a
+,a−…検知エリア
Claims (5)
- 【請求項1】 赤外線感知素子と、前記赤外線感知素子
の互いに略180°対向する検知エリアを設定する一対
の光学要素と、 前記検知エリアからの赤外線を前記赤外線感知素子に入
光させる一対のミラーとを備えた受動型赤外線感知器。 - 【請求項2】 請求項1において、前記赤外線感知素
子,光学要素およびミラーを収納するケースを備え、 前記ケースにおける設置面側となる底部とは反対側の頂
部の近傍に前記赤外線感知素子が、赤外線感知素子より
も底部寄りに前記ミラーが、両側部に前記光学要素が、
それぞれ配置されている受動型赤外線感知器。 - 【請求項3】 ケース内に、一対の赤外線感知素子と、
前記赤外線感知素子の検知エリアを互いに略180°対
向して設定する一対の光学要素とが収納されている受動
型赤外線感知器。 - 【請求項4】 請求項3において、前記一対の赤外線感
知素子は前記略180°対向する検知エリアの中心線が
平行にずれるように、前記ケース内に配置されている受
動型赤外線感知器。 - 【請求項5】 請求項1から4のいずれかにおいて、前
記各光学要素は、平面視で1本または2本のフィンガー
で形成された検知エリアを設定するナロー形である受動
型赤外線感知器。
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