JP2005201754A

JP2005201754A - 受動型赤外線検出装置

Info

Publication number: JP2005201754A
Application number: JP2004007873A
Authority: JP
Inventors: Eijiro Takemura; 英二郎竹村
Original assignee: Takenaka Engineering Co Ltd
Current assignee: Takenaka Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】検知領域を適切に設定することができ、設置場所の制約の少ない受動型赤外線検出装置を実現する。
【解決手段】上下２段構成とした約９０度の扇形検知エリアを形成する２つのセンサーユニットを備え、それぞれのセンサーユニットは、個別に左右９０度回転可能な構成とした。各センサーユニットからは、上下２段構成とした扇形検知エリアの両方を侵入者が横切ったときに、信号が出力されるよう構成した。センサーユニットからの２つの信号を入力とする制御部を設け、その制御部に、両方の入力信号があった場合に検知信号を発するアンド動作と、いずれか一方の入力信号があった場合に検知信号を発するオア動作とを切り替える、検知モード切替機能を設けた。赤外線エネルギー集光方向を制限する着脱可能な遮光シートを備え、各センサーユニットには、警戒距離を調整する機能と、ゾーン方向を微調整する機能を備えた。
【選択図】図８

Description

本発明は、人体等から発せられる赤外線を検知する受動型赤外線検出装置に関するものであり、特に、屋外や建物の外壁等の取り付け場所に応じ、その検知領域を適切に設定することのできる装置に関するものである。

受動型赤外線検出装置としては、各種構成のものが存在しており、約９０度の扇形の検知エリアを備え、人間の身長ほどの高さの壁面に設置して用いるものに絞っても、いろいろなタイプのものが実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
実開平２−１２８５３４号公報特開平９−１０１３７６号公報

建物の外壁等を取り付け場所とする場合、その周囲の９０度の扇形の範囲に形成される検知エリアだけでは不充分なことが多く、２台以上の受動型赤外線検出装置を並べて設置しなければならなかった。例えば、外壁前方を１８０度警戒しようとする場合や、取り付ける壁面の左右に存在する窓への侵入者を、左右方向に面状に警戒しようとする場合などには、不都合なことがあった。また、左右９０度回転可能な状態で支持されたセンサーユニットと、その回転範囲をカバーする複数のフレネルレンズとで構成し、その検知エリアの方向を左右９０度の範囲で可変とした構成では、レンズの分割ピッチ角度と回転機構の回転ピッチ角度を一致させており、検知エリアの水平方向の角度微調整はできなかった。本発明では、分割された１つのレンズと赤外線検出素子とで形成される１本（１対）の赤外線検出帯を、検知ゾーンと呼び、検知ゾーンの集合体を検知エリアと呼ぶことにする。

上下２段構成とした約９０度の扇形検知エリアを形成する第１センサーユニットと、上下２段構成とした約９０度の扇形検知エリアを形成する第２センサーユニットとの２つのセンサーユニットを備え、それぞれのセンサーユニットは、個別に左右９０度回転可能な構成とした。各センサーユニットからの出力は、上下２段構成とした扇形検知エリアの両方を侵入者が横切ったときに第１検知信号、第２検知信号として、個別に出力されるよう構成した。そして、これら２つの検知信号に基づき信号処理をおこなう制御部を備え、この制御部には、両方同時に入力信号があった場合に検知信号を発するアンド動作と、いずれか一方の入力信号があった場合に検知信号を発するオア動作とを切り替える、検知モード切替機能を設けた。取り付ける壁面の左右に存在する窓への侵入者を、左右方向に面状に警戒しようとする場合に使用する、赤外線エネルギー集光方向を制限する着脱可能な遮光シートを備え、各センサーユニットには、警戒距離を調整する機能と、ゾーン方向を微調整する機能を備えた。

本発明によれば、上下２段構成とした約９０度の扇形検知エリアの両方を侵入者が横切ったときに、第１検知信号、第２検知信号として、２つのセンサーユニットから個別に出力されるよう構成したので、犬や猫などの小動物を検知することがなくなり、誤動作を減らすことができる。それぞれのセンサーユニットは、個別に左右９０度（１８０度）回転可能な構成となっており、第１検知信号、第２検知信号のいずれか一方の入力信号があった場合に検知信号を発する、オア動作に切り替えることができるので、外壁に設置した時に、その前方を１８０度警戒するような設定が可能となる。また、第１検知信号、第２検知信号の両方の入力信号があった場合に検知信号を発する、アンド動作に切り替えることができるので、２つのセンサーユニットを同じ方向に向けた場合、誤動作の確率を更に減少させることができる。

一方のセンサーユニットを右９０度の方向に向け、他方のセンサーユニットを左９０度の方向に向け、第１検知信号、第２検知信号のいずれか一方の入力信号があった場合に検知信号を発する、オア動作に切り替えることができ、赤外線エネルギー集光方向を制限する着脱可能な遮光シートを用い、センサーユニット正面の光学系以外を遮蔽することができるので、取り付ける壁面の左右に存在する窓への侵入者を、左右方向に面状に限定して警戒するような設定が可能となる。センサーユニット内の２つの赤外線検出素子は、左右方向に同期して移動可能としたので、ゾーン方向を左右に微調整することができる。

図１は、本発明の受動型赤外線検出装置のカバーの外観斜視図であり、図２は、受動型赤外線検出装置の本体の外観斜視図である。１１、１２は光学系であり、表面にフレネルレンズを形成した高密度ポリエチレンの板材を円柱形に曲げたものである。この２つの光学系のフレネルレンズは、円柱形の中心軸上に焦点を有し、それぞれ２層の扇形となって等間隔に同一方位に放射状に広がる複数の光軸が形成されている。これら２つの光学系がカバー１０に取り付けられている。２１は、第１センサーユニットであり、２２は、第２センサーユニットである。これらのセンサーユニットは、カバー１０が、本体２０に固定された状態において、その円柱形光学系の中心軸上を１８０度回転する形で本体２０に支持されている。２つのセンサーユニット内には、それぞれ水平方向に向けて平行に２個の赤外線検出素子が固定され、上方の赤外線検出素子は、調整レバー２７の上下方向への操作により移動可能となっている。４つの赤外線検出素子は、円柱形光学系の中心軸上に配置されている。

図３は、カバー１０を裏側から見た外観斜視図である。１１ａ、１１ｂは、円柱形の中心軸上に焦点を有し、それぞれ２層の扇形となって等間隔に同一方位に放射状に広がる複数の光軸を形成するフレネルレンズ群である。これらは、円柱形に曲げられた光学系１１の内側表面に形成されている。１２ａ、１２ｂは、円柱形の中心軸上に焦点を有し、それぞれ２層の扇形となって等間隔に同一方位に放射状に広がる複数の光軸を形成するフレネルレンズ群である。これらは、円柱形に曲げられた光学系１２の内側表面に形成されている。１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが形成する扇形となって放射状に広がる複数の光軸が、円柱の中心軸と交差する焦点部と、第１センサーユニット及び第２センサーユニット内に配置された４つの赤外線検出素子の受光エレメント部が一致するようになっている。

図４は、赤外線エネルギー集光方向を制限する着脱可能な遮光シート１３とその取り付け方法を示した図である。遮光シート１３には、ミシン目等が施されており、消去しようとする検知ゾーンに対応する部分を残して、その他の部分を切り取ることができるようにしてある。消去しようとする検知ゾーンに対応する部分を残した平板状の遮光シートを、２枚準備し、円柱形に湾曲させ、光学系１１、光学系１２の内側に取り付けることにより、不要な検知ゾーンを消去することができる。図示した遮光シート１３は、左右４箇所の検知ゾーンに対応する部分（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）が切り取られている。

図５は、第１センサーユニット２１を左９０度の方向に向け、第２センサーユニット２２を右９０度の方向に向けた状態を示している。この状態の本体２０に、赤外線エネルギー集光方向を左右９０度の方向の検知ゾーンのみに制限する遮光シート（図４に示したもの）を取り付けたカバー１０をかぶせると、取り付ける壁面の左右に存在する窓への侵入者を、左右方向に面状に限定して警戒するような設定が実現される。

図６は、このときの検知ゾーンの状態を示した図である。Ｚ１は、第１センサーユニット２１の上方の赤外線検出素子とフレネルレンズ１１ａとで形成される検知ゾーンであり、Ｚ２は、第１センサーユニット２１の下方の赤外線検出素子とフレネルレンズ１１ｂとで形成される検知ゾーンである。Ｚ３は、第２センサーユニット２２の上方の赤外線検出素子とフレネルレンズ１２ａとで形成される検知ゾーンであり、Ｚ４は、第２センサーユニット２２の下方の赤外線検出素子とフレネルレンズ１２ｂとで形成される検知ゾーンである。２つのセンサーユニット内の、上方の赤外線検出素子が、調整レバー２７の上方向への操作により、焦点位置よりも上方向に変位した状態になっているため、検知ゾーンＺ１、Ｚ３は下方に向けられている。上下２段構成とした検知ゾーンの両方を侵入者が横切ったときに、第１センサーユニットからは第１検知信号が、第２センサーユニットからは第２検知信号として、２つのセンサーユニットから個別に出力されるよう構成してあるので、犬や猫などの小動物が、Ｚ１、Ｚ３を横切ってもこれらを検知することはない。

本体２０内には、第１検知信号と第２検知信号とを入力とし、２つの入力信号に基づき信号処理をおこなう制御部（図示省略）を備え、この制御部には、両方同時に入力信号があった場合に検知信号を発するアンド動作と、いずれか一方の入力信号があった場合に検知信号を発するオア動作とを切り替える機能を設けてある。この検知モードの切替は、本体２０に設けた設定スイッチ２３を切り替えることによっておこなわれる。

図８は、本発明の受動型赤外線検出装置における、検知エリアの水平方向の角度微調整機構の拡大断面図である。この図は、本体２０にカバー１０を装着した状態において、第１センサーユニットの上方の赤外線検出素子を含む水平面で切断した状態を示すものである。図８の上方が検知器の正面にのびる検知ゾーンの方向となり、本体２０側は省略してある。フレネルレンズ群１１ａを形成した光学系１１の中心軸Ｘ上に、赤外線検出素子（焦電形赤外線検出素子）２８が配置されている。２６は、赤外線検出素子２８を実装したプリント基板である。プリント基板２６は、ケース２５に固定され、更にこのケース２５が、ケース２４に、左右方向に移動可能な状態で支持されている。これらの他、もう一つの赤外線検出素子等とともに第１センサーユニットを構成している。

赤外線検出素子の視野は、ケース２４の側壁により、およそ９０度に制限されており、フレネルレンズ群１１ａは、扇形となって１５度間隔に放射状に広がる複数の光軸が形成されているので、この状態における検知エリアは、図７の実線で示した形となる。センサーユニット全体は、左右に１５度毎に回転して、その状態で安定状態に保持される様に構成されているので、左に４５度回転させると、正面方向左半分を警戒する警戒エリアが形成され、更に４５度回転させると、正面方向左側４分の１だけを警戒する警戒エリアが形成されることになる。

正面のフレネルレンズに対応する部分を切り取り、その他の部分を残した遮光シート１３を、図８の光学系１１の内側に取り付けると、検知ゾーンは、正面方向の２本（Ｚ１、Ｚ２）に絞られる。この状態からセンサーユニット全体を左に回しても、右に回しても、赤外線検出素子の位置は変わらないので検知ゾーンは、正面を向いたままである。図８の状態から、ケース２５を、ケース２４内で、左右方向に移動させると、検知ゾーンＺ１、Ｚ２の方向を変更することができる。

調整レバー２７を左方向（図中矢印方向）へ操作すると、センサーユニット内の、上方の赤外線検出素子２８と下方の赤外線検出素子が、ともに焦点位置よりも左方向に変位した状態になるため、検知ゾーンは右方向に向けられる。図９は、ケース２５に固定された調整レバー２７を左側に移動させ、検知ゾーンを右方向に変更した状態を示した図である。調整レバー２７を右方向（図中矢印方向）へ操作すると、センサーユニット内の、上方の赤外線検出素子２８と下方の赤外線検出素子が、ともに焦点位置よりも右方向に変位した状態になるため、検知ゾーンは左方向に向けられる。図１０は、ケース２５に固定された調整レバー２７を右側に移動させ、検知ゾーンを左方向に変更した状態を示した図である。調整レバー２７の左右方向の操作により、同じセンサーユニット内の２つの赤外線検出素子が同時に同じだけ移動するようにしてあるので、上下２段構成とした検知ゾーンの両方が同期して動くことになる。図１１は、センサーユニットを右９０度の方向に向け、光学系の内側に、赤外線エネルギー集光方向を左右９０度の方向の検知ゾーンのみに制限する遮光シート１３を取り付けた状態を示した図である。この状態で、ケース２５を、ケース２４内で、図中上下方向に移動させると、右方向にのびた検知ゾーンＺ１、Ｚ２の方向を変更することができる。

以上は、第１センサーユニットに関する説明であるが、第２センサーユニットにも同じ構成を採用してあり、同様に機能する。このような検知ゾーンの方向の微調整は、図６に示したような、取り付ける壁面の左右に存在する窓への侵入者を、左右方向に面状に限定して警戒するような設定において有効となる。受動型赤外線検出装置を固定した壁面よりも窓が少し出っ張っているような場合に、調整レバー２７を、左右にスライドさせるだけでＺ１、Ｚ２及びＺ３，Ｚ４の方向を変更することができるのである。この調整レバー２７を、上下方向に操作すると、上方の赤外線検出素子だけが上下方向に移動するようにしてあるので、上下２段構成とした検知ゾーンの下方の検知ゾーン（Ｚ１、Ｚ３）だけが動くことになる。この操作により、地面に到達する位置を調整することができるので、警戒距離が変更されることになる。

以上の構成によれば、犬や猫などの小動物を検知することがなくなり、誤動作を減らすことができ、外壁に設置した時に、その前方を１８０度警戒するような設定が可能となる。また、第１検知信号、第２検知信号の両方の入力信号があった場合に検知信号を発する、アンド動作に切り替えることができるので、２つのセンサーユニットを同じ方向に向けた場合、誤動作の確率を更に減少させることができる。着脱可能な遮光シートを用いると、不要な光学系を遮蔽することができるので、取り付ける壁面の左右に存在する窓への侵入者を、左右方向に面状に限定して警戒するような設定が可能となる。その際に、センサーユニット内の２つの赤外線検出素子は、左右方向に同期して移動可能としたので、ゾーン方向を左右に微調整することができる。このように、本発明によれば、屋外や建物の外壁等の取り付け場所に応じ、その検知領域を適切に設定することができ、設置場所の制約の少ない万能型の受動型赤外線検出装置が実現される。

本発明の受動型赤外線検出装置のカバーの外観斜視図である。本発明の受動型赤外線検出装置の本体の外観斜視図である。カバー１０を裏側から見た外観斜視図である。赤外線エネルギー集光方向を制限する着脱可能な遮光シート１３とその取り付け方法を示した図である。第１センサーユニットを左９０度の方向に向け、第２センサーユニットを右９０度の方向に向けた状態を示した図である。本発明の受動型赤外線検出装置を、その左右に存在する窓への侵入者を検知する設定としたときの、検知ゾーンの状態を示した図である。本発明の受動型赤外線検出装置の検知エリアの状態を示した図である。本発明の受動型赤外線検出装置における、検知エリアの水平方向の角度微調整機構の拡大断面図である。ケース２５に固定された調整レバー２７を左側に移動させ、検知ゾーンを右方向に変更した状態を示した検知エリアの角度微調整機構の拡大断面図である。ケース２５に固定された調整レバー２７を右側に移動させ、検知ゾーンを左方向に変更した状態を示した検知エリアの角度微調整機構の拡大断面図である。センサーユニットを右９０度の方向に向け、光学系の内側に、赤外線エネルギー集光方向を左右９０度の方向の検知ゾーンのみに制限する遮光シートを取り付けた状態の、検知エリアの角度微調整機構の拡大断面図である。

符号の説明

１０・・・カバー
１１・・・光学系
１１ａ・・・フレネルレンズ群
１１ｂ・・・フレネルレンズ群
１２・・・光学系
１２ａ・・・フレネルレンズ群
１２ｂ・・・フレネルレンズ群
１３・・・遮光シート
２０・・・本体
２１・・・第１センサーユニット
２２・・・第２センサーユニット
２３・・・設定スイッチ
２４・・・ケース
２５・・・ケース
２６・・・プリント基板
２７・・・調整レバー
２８・・・赤外線検出素子
Ｘ・・・中心軸
Ｚ１・・・検知ゾーン
Ｚ２・・・検知ゾーン
Ｚ３・・・検知ゾーン
Ｚ４・・・検知ゾーン

Claims

表面にフレネルレンズを形成した赤外線透過率の高い板材を円柱形に曲げた形状の光学系と、前記光学系により集光される赤外線エネルギーを電気信号に変換する４つの赤外線検出素子と、前記電気信号を増幅し、所定値以上の信号であることを受けてレベル検知信号を出力する４つの信号処理部を備えた検知装置において、前記光学系は、円柱形の中心軸上に焦点を有し、４層の扇形となって等間隔に同一方位に放射状に広がる複数の光軸を形成するものであり、前記４つの赤外線検出素子は、扇形となって放射状に広がる複数の光軸が円柱の中心軸と交差する４つの焦点部にそれぞれ配置され、上方に配置される２つの赤外線検出素子は、円柱形の中心軸上を１８０度回転する第１センサーユニット内に水平方向に向けて平行に固定され、少なくとも一方の赤外線検出素子は、上下方向に移動可能な状態で支持されるようにし、下方に配置される２つの赤外線検出素子は、円柱形の中心軸上を１８０度回転する、第１センサーユニットとは別の第２センサーユニット内に水平方向に向けて平行に固定され、少なくとも一方の赤外線検出素子は、上下方向に移動可能な状態で支持されるようにし、第１センサーユニットは、内蔵した２つの赤外線検出素子の電気信号を増幅し、２つの信号処理部が、両方ともにレベル検知信号を出力したことを受けて第１検知信号を発するものであり、第２センサーユニットは、内蔵した２つの赤外線検出素子の電気信号を増幅し、２つの信号処理部が、両方ともにレベル検知信号を出力したことを受けて第２検知信号を発するものであり、第１検知信号と第２検知信号とを入力とし、２つの入力信号に基づき信号処理をおこなう制御部を備え、前記制御部には、両方同時に入力信号があった場合に検知信号を発するアンド動作と、いずれか一方の入力信号があった場合に検知信号を発するオア動作とを切り替える、検知モード切替機能を設けたことを特徴とする受動型赤外線検出装置。
前記光学系の赤外線エネルギー集光方向を制限する着脱可能な遮光シートを備え、前記第１センサーユニット内の２つの赤外線検出素子は、左右方向に同期して移動可能な状態で支持されるようにし、前記第２センサーユニット内の２つの赤外線検出素子は、左右方向に同期して移動可能な状態で支持されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の受動型赤外線検出装置。