JP2555447B2 - 人体検知器 - Google Patents

人体検知器

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JP2555447B2
JP2555447B2 JP1182814A JP18281489A JP2555447B2 JP 2555447 B2 JP2555447 B2 JP 2555447B2 JP 1182814 A JP1182814 A JP 1182814A JP 18281489 A JP18281489 A JP 18281489A JP 2555447 B2 JP2555447 B2 JP 2555447B2
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豊 小島
隆康 伊藤
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、人体からの熱線を検出することにより人の
存否を検知する人体検知器に関するものである。
【従来の技術】
一般に、この種の人体検知器は焦電型赤外線センサの
ような微分型の熱線センサを備え、たとえば、室内への
人の出入りを検出して、室内に人がいる間、照明を点灯
させるというような目的に使用されている。ただし、微
分型の熱線センサでは、表面温度が変化したときにしか
出力が得られないから、比較的広い検知領域を有した熱
線センサでは、検知領域内に一度人が入ると、しばらく
の間は出力が得られない。そこで、熱線センサの検知領
域内に人がいる間、継続的に出力が得られるようにする
ために、熱線センサの検知領域を複数の小領域に分割
し、各小領域への出入りを検出するようにすることが考
えられている。すなわち、各小領域への人の出入りによ
り熱線センサの表面温度が変化するから、人が少し働く
だけでも熱線センサから出力が得られ、熱線センサから
継続して出力が得られるようになるのである。 このように、検知領域を複数の小領域に分割するため
に、互いに異なる方向の光軸を備えた複数のレンズを熱
線センサの検知面の前方に配置することが考えられてい
る。すなわち、各レンズに対応してそれぞれ小領域が形
成されるのであり、各レンズの光軸方向、レンズの面
積、レンズの中心位置などを調節することにより、所定
の条件を備えた小領域が形成できるのである。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来構成では、各レンズは熱線センサの検
知面からほぼ等距離に配設されていたものであるから、
レンズによって検知領域の方向を決定することはできる
が、検知領域の熱線センサからの距離範囲は限定でき
ず、距離範囲の限定は電気的処理により行うようにして
いた。すなわち、第6図に示すように、人体検知器Aの
正面方向の検知領域E1と正面以外の方向の検知領域E2
のいずれにおいても熱線センサからの検知距離がほぼ等
しく設定されていたのである。 その結果、人体検知器Aの正面方向について犬や猫の
ような小動物と人との識別を熱線センサからの距離の違
いによって識別しようとすれば、正面方向以外では人を
検知できる範囲が小さくなり、逆に、正面方向以外で人
を検知できる範囲を広くすると、正面方向では小動物と
人との識別ができないという問題があった。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、
正面方向および正面方向以外のいずれの方向においても
人と小動物とを識別できるようにした人体検知器を提供
しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、熱線を検出
する熱線センサと、それぞれ異なる方向の光軸を有する
とともに熱線センサの検知面付近の焦点を有する複数の
レンズを一体に備えた成形品よりなり熱線センサの検知
面の前面側に配設された透光カバーとを備え、各レンズ
の焦点距離を熱線センサを取り付ける面に略平行な等感
度面が形成されるように設定しているのである。
【作用】
上記構成によれば、熱線センサの検知面の前面側に配
設される透光カバーの各レンズについて、熱線センサの
検知面の中心に立てた法線の近傍に配設されたレンズ
を、法線から離れた部位に配設されたレンズよりも焦点
距離が短くなるように設定しているから、熱線センサの
正面方向については正面以外の方向に比較すれば、熱源
を検知可能な熱線センサからの距離範囲が短くなるので
ある。その結果、熱線センサの取付面から検知領域の境
界線までの距離が、熱線センサの正面方向と正面以外の
方向とについてほぼ等距離になり、検知領域内のどの場
所でも人と小動物とを取付面からの距離によって識別す
ることができるのである。 また、熱線センサによる検知可能な距離範囲を規定す
る光学部品としてレンズのみを用いることによって他の
光学部品を必要とせずに低コストで提供できるのであ
る。しかも、上述した複数のレンズは成形品として一体
に形成されているから、1つの部品として扱うことがで
きるのはもちろんのこと、レンズ相互の位置関係にばら
つきが少なく、透光カバーと熱線センサとの位置関係の
みを決めれば検知領域をばらつきなく設定することがで
きる。
【実施例】
全体構成を第1図に示す。ケース11は、一面が開口し
た箱状であって、ケース11の開口面を覆うように配設さ
れた円板状の基台12に対して組立ねじ13により結合され
る。基台12には中央部に開口窓14が形成され、また、開
口窓14の周部には長孔状の取付孔15が穿孔されている。
ケース11内には略球形に形成された可動ケース21が納装
され、可動ケース21の一部は基台12の開口窓14から露出
する。ここに、開口窓14は可動ケース21が脱落しない程
度の大きさに設定されている。可動ケース21内には、第
2図に示すように、焦電素子よりなる熱線センサ22を処
理回路とともに実装した第1の回路基板23が納装され、
可動ケース21外のケース11内には処理回路の出力を外部
に設けた制御回路に入力するインタフェース回路を実装
した第2の回路基板16が納装される。また、可動ケース
21は、ケース11内に配設された押えばね17により開口窓
14から突出する向きに押圧される。したがって、可動ケ
ース21は、基台12の開口窓14の周縁と押えばね17との間
に挟持されることによりがたつきなく保持され、また、
押えばね17のばね力に抗する向きに可動ケース21を押圧
しながら回転させると、可動ケース21の向きが調節でき
るようになっている。基台12の前面には化粧プレート18
が配設され、基台12の外部に露出しないようにする。ま
た、化粧プレート18の中央部には露出窓19が開口し、可
動ケース21の一部が露出するようになっている。 ところで、可動ケース21は、第2図に示すように、一
対の半割体25a,25bを組立ねじ26により結合した半球状
の可動ボディ27と、可動ボディ27の開口面を覆う半球状
の透光カバー28とにより略球形に形成されている。透光
カバー28は開口周縁に鍔部28aを有し、可動ボディ27の
内周面に開口縁に沿って形成された凹溝27aに鍔部28aを
嵌合させるように両半割体25a,25bを結合することによ
り、可動ケース21を組み立てることができる。また、可
動ボディ27の内周面には、第1の回路基板23を保持する
保持リブ23bが突設されている。したがって、透光カバ
ー28は熱線センサ22の前方を覆うのであって、この透光
カバー28が基台12の開口窓14および化粧プレート18の露
出窓19を通して外部に露出することにより、外部からの
赤外線を熱線センサ22で受光できるのである。 透光カバー28は、高密度ポリエチレン等の赤外線が透
過可能な材料で形成され、第3図に示すように、複数の
レンズ31a,31bを一体化して形成されている。すなわ
ち、透光カバー28は、熱線センサ22の検知面の中心に立
てた法線に対して、光軸の傾斜角度が比較的小さい4個
のレンズ31aと、光軸の傾斜角度が比較的大きい8個の
レンズ31bとを備え、各レンズ31a,31bの光軸は上記法線
に対して熱線センサ22の検知面上で交差する。また、各
レンズ31a,31bはフレネルレンズであって、透光カバー2
8の表裏のうち熱線センサ22側の一面が凹凸面(ぢ3図
(a)破線で示す)となっている。レンズ31aが形成さ
れている部位は、透光カバー28に形成された凹所28bの
底面であって、レンズ31aはレンズ31bに比較して熱線セ
ンサ22からの距離が近くなっている。また、各レンズ31
a,31bの焦点は熱線センサ22付近に設定されている。 各レンズ31a,31bの焦点距離を変えたことにより目的
が達成される理由について説明する。ここでは、説明を
簡略化するために近似的に演算を行うが、およその傾向
を示す目的では問題ない。まず、レンズ31a,31bの焦点
距離f1,f2に比較して、レンズ31a,31bから検知対象まで
の距離Lが十分に大きいものとする。また、熱線センサ
22の検知面の中心に立てた法線がレンズ31a,31bの光軸
を通るものとする。このような前提条件を導入すれば、
検知対象の像はレンズ31a,31bの焦点付近に形成される
から、各レンズ31a,31bを通して熱線センサ22の検知面
に結線できる角度範囲θ1は、熱線センサ22の検知
面の幅をdとするとき、各レンズ31a,31bの光軸が熱線
センサ22の検知面に直交し、かつ検知面の中心を通るも
のとして近似すれば、 θ=2tan-1(d/2f1) θ=2tan-1(d/2f2) となる。この角度範囲が大きいほど検知対象からの熱線
のエネルギ密度が小さくなるから、熱線センサ22の正面
方向の角度範囲θを正面以外の方向の角度範囲θ
りも大きく設定すれば、熱線センサ22の正面方向から入
射する熱線に対する感度を低下させることができるので
ある。すなわち、θ>θとすればよいのであって、
f(x)=tan-1xの主値は単調増加周波数になるから、
f1<f2の関係を満たせばよいことになる。ここにおい
て、熱線センサ22の等感度面は、検知面への入射エネル
ギ量の等しい空間上の点の集合であるから、説明を簡単
にするために人や動物から放射される熱線の単位面積当
たりのエネルギ量が等しいものとすれば、各レンズ31a,
31bを通した熱線センサ22の感度は、周知のように各レ
ンズ31a,31bを通した熱線センサ22の視野(つまり、上
述した角度範囲θ1)内で各レンズ31a,31bの光軸
に直交する断面積に比例する。言い換えれば、各レンズ
31a,31bについて上記断面積が等しくなる距離の位置に
等感度面が形成されることになる。いま、各レンズ31a,
31bを通したときの等感度面の幅をS、各レンズ31a,31b
から等感度面までの距離をX1,X2とすれば、上述の記号
を用いて、 S/2・X1=d/2・f1=tan(θ1/2) S/2・X2=d/2・f2=tan(θ2/2) であるから、 f1=d/SX1 f2=d/SX2 が得られる。 ここで、検知面の幅dは熱線センサ22の固有値であ
り、各レンズ31a,31bの等感度面の幅Sは熱線センサ22
の仕様および熱線センサ22の出力処理を行なう回路側で
の感度設定により決定される設計値であるから、熱線セ
ンサ22を取り付けている面から検知範囲の境界線までの
距離と各レンズ31a,31bの光軸の方向とを決めれば、各
レンズ31a,31bの焦点距離f1,f2を決定することができ
る。たとえば、熱線センサ22を天井に取り付けている場
合であって熱線センサ22の鉛直下方で距離Hに検知範囲
の境界線を設定するものとし(一般に、レンズ31a,31b
と熱線センサ22との距離は距離Hに比較して十分に小さ
い)、レンズ31a,31bの光軸の鉛直下方に対してなす角
度をそれぞれφ1に設定すれば、 X1=H/cosφ X2=H/cosφ になる。上式と合わせると、 f1=d・cosφ1/SH f2=d・cosφ2/SHが得られる。 以上説明したことは、一般的事項から導き出せる近似
的なものであるが設計時の目安になる。このような条件
設定により、第4図に示すように、熱線センサ22からの
検知範囲は、正面方向の検知領域E1について短く、正面
以外の方向の検知領域E2について長くなるのであり、結
果的に熱線センサ22を取り付けている取付面から検知範
囲の境界線までの距離をほぼ等しく設定することが可能
になるのである。すなわち、人体検知器を天井面に取り
付けているとすれば、所定高さ以上に存在する熱源を検
知できるのであり、床面付近の熱源である小動物と検知
するのを防止できるのである。 上記実施例においては、レンズ31a,31bとして断面弧
状のフレネルレンズを用いているが、レンズ31aとし
て、第5図(a)に示すように、平面状のフレネルレン
ズを用いたり、第5図(b)に示すように、レンズ31a
の代用としてピンホール32を用いてもよい。
【発明の効果】
本発明は上述のように、熱線を検出する熱線センサ
と、それぞれ異なる方向の光軸を有するとともに熱線セ
ンサの検知面付近の焦点を有する複数のレンズを一体に
備えた成形品よりなり熱線センサの検知面の前面側に配
設された透光カバーとを備え、各レンズの焦点距離を熱
線センサを取り付ける面に略平行な等感度面が形成され
るように設定しているから、熱線センサの正面方向につ
いては正面以外の方向に比較すれば、熱源を検知可能な
熱線センサからの距離範囲が短くなるのである。その結
果、熱線センサの取付面から検知領域の境界線までの距
離が、熱線センサの正面方向と正面以外の方向とについ
てほぼ等距離になり、検知領域内のどの場所でも人と小
動物とを取付面からの距離によって識別することができ
るという利点を有する。すなわち、誤検知を防止するこ
とができるのである。また、熱線センサによる検知可能
な距離範囲を規定する光学部品としてレンズのみを用い
ているので、他の光学部品を必要とせずに低コストで提
供できるという利点があり、しかも、上述した複数のレ
ンズは成形品として一体に形成されているから、1つの
部品として扱うことができるのはもちろんのこと、レン
ズ相互の位置関係にばらつきが少なく、透光カバーと熱
線センサとの位置関係のみを決めれば検知領域をばらつ
きなく設定することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す分解斜視図、第2図は同
上の要部分解斜視図、第3図(a)(b)はそれぞれ同
上に用いる透光カバーの断面図と正面図、第4図は同上
の動作説明図、第5図(a)(b)はそれぞれ同上に用
いる透光カバーの他例を示す断面図、第6図は従来例の
動作説明図である。 22……熱線センサ、28……透光カバー、31a,31b……レ
ンズ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱線を検出する熱線センサと、それぞれ異
    なる方向の光軸を有するとともに熱線センサの検知面付
    近に焦点を有する複数のレンズを一体に備えた成形品よ
    りなり熱線センサの検知面の前面側に配設された透光カ
    バーとを備え、各レンズの焦点距離を熱線センサを取り
    付ける面に略平行な等感度面が形成されるように設定し
    たことを特徴とする人体検知器。
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