JP4203998B2

JP4203998B2 - 受動型赤外線センサ

Info

Publication number: JP4203998B2
Application number: JP2004031696A
Authority: JP
Inventors: 正洋原田
Original assignee: ATSUMI ELECTRIC CO.LTD.
Current assignee: ATSUMI ELECTRIC CO.LTD.
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2024-02-09
Also published as: JP2005221455A

Description

本発明は、人体から放射される熱線を検知して警戒領域内における人体の存否を検知する受動型赤外線センサに係り、特に、小動物による誤報、及び太陽光などの外乱光による誤報を従来よりも減らすことができる受動型赤外線センサに関する。

受動型赤外線センサは、集光光学系によって、焦電素子等の熱線（遠赤外線）の波長領域に感度を有する赤外線検知素子を用い、警戒領域に設定された検知エリア内の物体から放射される熱線を赤外線検知素子に集光するようにし、その赤外線検知素子の出力に基づく検知エリア内からの熱線のエネルギーの変動量が所定のレベルを越えたときに、検知エリア内への人体等の移動物体の侵入を検知するように構成されており、自動ドアの開閉や、防犯警備システムにおいて侵入者の検知のために広く用いられている。

しかし、受動型赤外線センサに用いられる赤外線検知素子は熱線を検知するものであるので、人体以外の熱線を放射する小動物が人体と判断されて誤報が発生したり、太陽光などの外乱光が人体と判断されて誤報を生じることもあった。

そこで、受動型赤外線センサにおいては、人体だけを検知し、小動物や外乱光による誤報を防止するための対策が種々提案されており、その一つとして、光学系と受光素子との組み合わせを２組備えて、所定の検知エリアを設定する区域における上下の領域の放射赤外線エネルギがともに所定レベルを超える変動をしたときのみ人体検知信号を出力することによって、検知エリアよりも遠方に存在する熱源や直射日光あるいは検知エリアに入り込んだ小動物などによる誤動作を防止すると共に、検知エリア内に入り込んだ人体を高精度に検出することができるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、特許文献１に記載の構成について図５を参照して概略説明する。図５は特許文献１に開示されている受動型赤外線式人体検知装置を示すブロック構成図である。なお、ここでは特許文献１で用いられている用語をそのまま用いることにする。

この人体検知装置は、壁面２０における成人のほぼ腰に相当する高さ位置に取り付けられる。壁面２０に取り付けられるハウジング２１には、受光素子１と光学系３とからなる第１センサユニット５と、受光素子２と光学系４とからなる第２センサユニット６が、上下に位置して収納されている。

各センサユニット５，６は、図中２点鎖線で示した不法侵入者を警戒すべき所定の区域Ｚ内において、上下に離れた互いに異なる領域からそれぞれ放射される赤外線エネルギを個々に集光する向きに配置されている。即ち、上方の第１センサユニット５は、検知対象の人体Ｈの上半身に向けて受光方向がほぼ水平に配置されて、上記警戒区域Ｚ内の上方の空間に、地面Ｇに達しない第１の検知エリアＡ１を設定しており、下方の第２センサユニット６は、壁面２０から所定の検知距離Ｌだけ離れた地面Ｇに受光方向を向けて配置されており、警戒区域Ｚ内の下方空間に第２の検知エリアＡ２を設定している。

ここで、検知距離Ｌは、壁面２０から、ほぼ、第２センサユニット６により設定した第２の検知エリアＡ２の中心線Ｃと地面Ｇとが交わる位置までの距離であり、この検知距離Ｌ、第１の検知エリアＡ１の高さ、第１および第２の検知エリアＡ１，Ａ２の幅（図の紙面に直交する方向の寸法）とから、前記警戒区域Ｚが定まっている。

受光素子１、２から出力される電気信号は、それぞれ増幅回路８、９で増幅され、この増幅信号の信号強度、すなわち赤外線光束の変動量が比較回路からなるレベル検出回路１０、１１で常時監視されている。レベル検出回路１０、１１は、入力する電気信号の信号レベルを検出レベル設定部１２、１３に設定された所定の検出レベルと常時比較しており、電気信号が検出レベルを超える変動を検知したときに、ハイレベルの検出信号を出力する。つまり、レベル検出回路１０、１１は、ハイレベルの検出信号とローレベルの非検出信号からなる２値信号を出力する。アンド回路からなる人体検知回路１４は、両レベル検出回路１０、１１からハイレベルの検出信号が出力されたとき、人体検知回路１４から人体検知信号ａを出力する。警報信号発生回路１７は、人体検知信号ａの入力により作動して照明灯、ブザーまたはサイレンなどの警報発生機器（図示せず）を作動させるための警報信号ｂを発生する。

この人体検知装置は、両受光素子１、２からの電気信号の信号レベルが同時に検出レベルを超えた場合のみ、人体検知信号ａを出力する。例えば、第１の検知エリアＡ１の遠方にボイラのような高温発生源が存在して、この高温発生源の前を物体が通過したり、第１の検知エリアＡ１の遠方の道路を自動車やトラックが通過した場合、これらから放射される赤外線エネルギが上方の第１センサユニット５のレンズ３を通じて受光素子１に入射する。受光素子１は入射赤外線エネルギ量の大きな変動に応じた信号レベルの電気信号を出力し、これを検出したレベル検出回路１０から検出信号が出力される。

しかし、下方の第２センサユニット６のレンズ４には、これの受光方向が下方を向いていることから、上記の大きく変動する赤外線エネルギが殆ど入光しない。従って、下方の受光素子２からの電気信号の信号レベルは殆ど変化せず、レベル検出回路１１の出力はローレベルを保持する。その結果、人体検知回路１４は人体検知信号ａを誤出力することがない。

また、昼間において太陽光が直射した場合も、上記と同様に上方の第１センサユニット５の受光素子１からの電気信号の信号レベルが高くなるように変化するだけであり、やはり人体検知信号ａは出力されない。

一方、犬や猫などの小動物Ｍが警戒区域Ｚ内に入り込んだ場合、この小動物Ｍから放射する赤外線エネルギは、下方の第２センサユニット６のレンズ４を介して受光素子２に入射するが、受光方向をほぼ水平に向けて配置された上方の第１センサユニット５には殆ど入光しない。したがって、下方の受光素子２からの電気信号のみが所定レベルを超えるだけであるから、この場合も人体検知信号ａが誤出力することがない。

一方、人体Ｈが警戒区域Ｚに入り込んだ場合には、両検知エリアＡ１、Ａ２を共に遮るので、この人体Ｈから放射する赤外線エネルギが確実に上下のセンサユニット５、６のレンズ３、４を介して各受光素子１、２に入射し、各受光素子１、２の電気信号が共に所定レベルを超えて両レベル検出回路１０、１１から共に検出信号が出力される。これにより、両検知エリアＡ１、Ａ２の設定された警戒区域Ｚ内に入り込んだ人体Ｈを確実に検知して、人体検知信号ａを出力できる。
特許第３０８６４０６号明細書

しかしながら、図５に示す構成では、太陽光が受光素子１に直射した場合には誤報が発生しないようにする対策は施されているが、太陽光等の外乱光は受光素子に直射するだけでなく、地面Ｇで反射することもある。そして、図５に示す構成では、２つのセンサユニット５、６が鉛直方向に上下に位置しているために、外乱光の一部が受光素子１に直射すると共に、当該外乱光の他の一部が地面Ｇに入射して反射し、その反射光の角度によっては当該反射光が受光素子２に入射し、その結果、警報信号発生回路１７から警報信号ｂが出力されてしまうという問題がある。

図６は上記問題点を説明するための図であり、図５の増幅回路８、９以降の電気的なブロック構成は省略している。さて、地面Ｇは屋外であり、土の面であったり、アスファルト舗装が施されていたりすることが考えられ、これらの面は一般的には凹凸があり、そこでの反射光は乱反射することが殆どであると考えられるが、水溜まりができていたり、雨で濡れたような場合には、その表面は滑らかな平滑面となる。

そして、その場合において、例えば、夜間において車両がセンサユニット５及びセンサユニット６の方向に向けて走行してきた場合などには、車両のヘッドライトの光が外乱光となるが、その外乱光の一部が、図中太い実線ｍで示すように、センサユニット５の受光方向に略水平方向から直射すると共に、当該外乱光の他の一部が、図中太い実線ｎで示すように、地面Ｇで反射し、その反射光が、太い実線ｎに続く太い破線で示すように、センサユニット６の受光方向に入ることが有り得る。そして、このような場合には、外乱光が受光素子１と受光素子２の両方の受光素子に入射してしまい、その結果、人体検知回路１４からは人体検知信号ａが出力され、警報信号発生回路１７から警報信号ｂが出力されてしまうことになる。つまり、この場合には外乱光によって誤報が発生してしまうのである。

なお、特許文献１では、人体検知装置は屋外に設置されるものと限定されているが、屋内に設置された場合においても、その設置個所の状況によっては上述したと同様の問題が生じる可能性はあるものである。

そこで、本発明は、小動物による誤報を確実に防止すると共に、検知エリアが設定される警戒領域の地面あるいは床面がどのような状況であっても、外乱光による誤報をも確実に防止して、検知エリア内に入り込んだ人体のみを精度良く検知することができる受動型赤外線センサを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成する本発明の受動型赤外線センサは、
第１の赤外線検知素子と、当該第１の赤外線検知素子に対応して配置された第１の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第１のセンサヘッドと、
第２の赤外線検知素子と、当該第２の赤外線検知素子に対応して配置された第２の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第２のセンサヘッドと
を少なくとも備える受動型赤外線センサであって、
第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、
人体を検知しようとする警戒領域の地面または床面を上方から見たとき、それぞれ、当該受動型赤外線センサを中心として略扇状に配置され、
且つ、
これら略扇状に配置された第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアを横切る方向には、第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは交互に、しかも隣接する検知エリアは重なることなく設定されており、
且つ、
第１のセンサヘッド、第２のセンサヘッドの一方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、このセンサヘッドから、小動物の背高よりも高い位置で検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒領域内の上方の空間に、当該警戒領域の地面または床面に達しないように設定され、
他方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、当該受動型赤外線センサのセンサ取り付け部から所定の検知距離だけ離れた、当該警戒領域の地面または床面に受光方向を向けるように、当該警戒領域内の下方空間に設定されている
ことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成する本発明の受動型赤外線センサは、
第１の赤外線検知素子と、当該第１の赤外線検知素子に対応して配置された第１の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第１のセンサヘッドと、
第２の赤外線検知素子と、当該第２の赤外線検知素子に対応して配置された第２の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第２のセンサヘッドと、
第１の赤外線検知素子の出力に対して所定の処理を施し、第１の赤外線検知素子の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力する第１の信号処理回路と、
第２の赤外線検知素子の出力に対して所定の処理を施し、第２の赤外線検知素子の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力する第２の信号処理回路と、
第１の信号処理回路と第２の信号処理回路からの２つのパルス信号が所定時間差の範囲内に出力された場合に検知論理が成立したと判定し、その検知論理の成立が予め定めた所定回数発生した場合に物体を検知したと判断して検知信号を出力する判定手段と
を備え、
第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、
人体を検知しようとする警戒領域の地面または床面を上方から見たとき、それぞれ、当該受動型赤外線センサを中心として略扇状に配置され、
且つ、
これら略扇状に配置された第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアを横切る方向には、第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは交互に、しかも隣接する検知エリアは重なることなく設定されており、
且つ、
第１のセンサヘッド、第２のセンサヘッドの一方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、このセンサヘッドから、小動物の背高よりも高い位置で検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒領域内の上方の空間に、当該警戒領域の地面または床面に達しないように設定され、
他方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、当該受動型赤外線センサのセンサ取り付け部から所定の検知距離だけ離れた、当該警戒領域の地面または床面に受光方向を向けるように、当該警戒領域内の下方空間に設定されている
ことを特徴とするものである。

本発明の受動型赤外線センサによれば、第１の赤外線検知素子と、当該第１の赤外線検知素子に対応して配置された第１の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第１のセンサヘッドと、第２の赤外線検知素子と、当該第２の赤外線検知素子に対応して配置された第２の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第２のセンサヘッドとを少なくとも備える受動型赤外線センサであって、第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、人体を検知しようとする警戒領域の地面または床面を上方から見たとき、それぞれ、当該受動型赤外線センサを中心として略扇状に配置され、且つ、これら略扇状に配置された第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアを横切る方向には、第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは交互に、しかも隣接する検知エリアは重なることなく設定されており、且つ、第１のセンサヘッド、第２のセンサヘッドの一方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、このセンサヘッドから、小動物の背高よりも高い位置で検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒領域内の上方の空間に、当該警戒領域の地面または床面に達しないように設定され、他方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、当該受動型赤外線センサのセンサ取り付け部から所定の検知距離だけ離れた、当該警戒領域の地面または床面に受光方向を向けるように、当該警戒領域内の下方空間に設定されているので、小動物による誤報を確実に防止すると共に、検知エリアが設定される警戒領域の地面あるいは床面がどのような状況であっても、外乱光による誤報をも確実に防止して、検知エリア内に入り込んだ人体のみを精度良く検知することができる受動型赤外線センサに好適に用いることができる。

また、本発明の受動型赤外線センサによれば、第１の赤外線検知素子と、当該第１の赤外線検知素子に対応して配置された第１の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第１のセンサヘッドと、第２の赤外線検知素子と、当該第２の赤外線検知素子に対応して配置された第２の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第２のセンサヘッドと、第１の赤外線検知素子の出力に対して所定の処理を施し、第１の赤外線検知素子の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力する第１の信号処理回路と、第２の赤外線検知素子の出力に対して所定の処理を施し、第２の赤外線検知素子の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力する第２の信号処理回路と、第１の信号処理回路と第２の信号処理回路からの２つのパルス信号が所定時間差の範囲内に出力された場合に検知論理が成立したと判定し、その検知論理の成立が予め定めた所定回数発生した場合に物体を検知したと判断して検知信号を出力する判定手段とを備え、第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、人体を検知しようとする警戒領域の地面または床面を上方から見たとき、それぞれ、当該受動型赤外線センサを中心として略扇状に配置され、且つ、これら略扇状に配置された第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアを横切る方向には、第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは交互に、しかも隣接する検知エリアは重なることなく設定されており、且つ、第１のセンサヘッド、第２のセンサヘッドの一方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、このセンサヘッドから、小動物の背高よりも高い位置で検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒領域内の上方の空間に、当該警戒領域の地面または床面に達しないように設定され、他方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、当該受動型赤外線センサのセンサ取り付け部から所定の検知距離だけ離れた、当該警戒領域の地面または床面に受光方向を向けるように、当該警戒領域内の下方空間に設定されているので、小動物による誤報を確実に防止すると共に、検知エリアが設定される警戒領域の地面あるいは床面がどのような状況であっても、外乱光による誤報をも確実に防止して、検知エリア内に入り込んだ人体のみを精度良く検知することができるものである。

以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る受動型赤外線センサのブロック構成を示す図である。図１において、この受動型赤外線センサは、２つのセンサヘッド３０、４０と、センサヘッド３０、４０に対応してそれぞれ設けられた信号処理回路３３、４３と、判定手段５０とを備えている。そして、図示しないが、信号処理回路３３、４３、及び判定手段５０は回路基板に搭載され、センサヘッド３０、４０と共にケースに収納されて受動型赤外線センサが構成される。

センサヘッド３０は、熱線に感度を有する赤外線検知素子３２と、当該センサヘッド３０によって設定された検知エリアからの熱線を赤外線検知素子３２に集光して入射させる集光光学系３１とで構成されている。同様に、センサヘッド４０は、熱線に感度を有する赤外線検知素子４２と、当該センサヘッド４０によって設定された検知エリアからの熱線を赤外線検知素子４２に集光して入射させる集光光学系４１とで構成されている。なお、この実施の形態では集光光学系３１、４１は何れもフレネルレンズを用いるものとするが、赤外線検知素子３２、４２に熱線を集光して入射できるものであればよく、反射鏡を用いることも可能であることは勿論である。

信号処理回路３３は、センサヘッド３０の赤外線検知素子３２の出力に対して所定の処理を施して、赤外線検知素子３２の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力するものであり、ここでは、赤外線検知素子３２の出力を増幅する増幅回路３４、増幅回路３４の出力から不要な周波数成分を除いて所定の周波数成分の信号のみを出力する帯域フィルタ３５と、帯域フィルタ３５の出力を所定の閾値と比較して、当該閾値以上の信号があった場合にパルス信号を出力する比較回路３６とを備えるものとしている。

信号処理回路４３は、センサヘッド４０の赤外線検知素子４２の出力に対して所定の処理を施して、赤外線検知素子４２の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力するものであり、ここでは、赤外線検知素子４２の出力を増幅する増幅回路４４、増幅回路４４の出力から不要な周波数成分を除いて所定の周波数成分の信号のみを出力する帯域フィルタ４５と、帯域フィルタ４５の出力を所定の閾値と比較して、当該閾値以上の信号があった場合にパルス信号を出力する比較回路４６とを備えるものとしている。

判定手段５０は、信号処理回路３３と信号処理回路４３からの２つのパルス信号が所定時間差の範囲内に出力された場合に検知論理が成立したと判定し、その検知論理の成立が予め定めた所定回数発生した場合に人体を検知したと判断して検知信号を出力するものである。

次に、センサヘッド３０及びセンサヘッド４０によって設定される検知エリアについて、図２、図３を参照して説明する。なお、図２、図３において、Ｓは受動型赤外線センサを示す。

この受動型赤外線センサＳは、壁面あるいは支柱等のセンサ取り付け部５１に、図３に示すように、検知しようと想定している最も低い身長の人体の腰から頭部の高さの範囲の位置に取り付けられる。このセンサ取り付け部５１は屋外であってもよく、屋内であってもよい。

図２は、センサヘッド３０及びセンサヘッド４０によって、人体を検知しようとする警戒領域に設定された検知エリアを、当該警戒領域の地面または床面（本明細書では、警戒領域の地面または床面を総称して警戒領域面と称す）を上方から見た平面図であり、図２では、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の４つの検知エリアが、受動型赤外線センサＳを中心として略扇状に、そして隣接する検知エリアは互いに重なることなく設定されている。従って、後述するところから明らかになるように、この場合には、図中のｐ、ｑ、ｒで示すような、図の略上下方向に移動する人体を検知することができる。この移動する人体を検知できる方向を検知方向という。

更に、隣接する検知エリアは、互いに異なるセンサヘッドで設定されている。従って、図２において、例えば、Ａ１、及びＡ３の検知エリアがセンサヘッド３０によって設定されるものとすると、Ａ２、及びＡ４の検知エリアは、もう一方のセンサヘッドであるセンサヘッド４０によって設定される。つまり、検知方向に対して前後に設定された検知エリアは、異なるセンサヘッドによって設定されているのである。

なお、以下においては、Ａ２、Ａ４の検知エリアはセンサヘッド３０によって設定され、Ａ１、Ａ３の検知エリアはセンサヘッド４０によって設定されるものとする。

そして、図２に示す検知エリアの設定では、センサヘッド３０は、検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒領域内の上方の空間に、警戒領域面に達しない検知エリアＡ２、Ａ４を設定している。このセンサヘッド３０によって設定される検知エリアＡ２、Ａ４の警戒領域面からの高さは、小動物の背高よりも高い位置とすることは当然である。なお、小動物の背高としては、小動物として検知しないようにする最も高い背高の小動物の背高を想定すればよい。

なお、図２において、検知エリアＡ２、Ａ４の右端部に波線を付したのは、これらの検知エリアが警戒領域面に達することなく図の右方に延びていることを示しているものである。図３の検知エリアＡ２についても同様である。

一方、センサヘッド４０は、センサ取り付け部５１から所定の検知距離Ｌだけ離れた警戒領域面に受光方向を向けるようになされており、当該警戒領域内の下方空間に検知エリアＡ１、Ａ３を設定している。なお、図２において、検知エリアＡ１、Ａ３の斜線を施した矩形は、当該検知エリアＡ１、Ａ３が警戒領域面に達した部分を示している。

ここで、検知距離Ｌは、上記特許文献１と同様に、センサ取り付け部５１から、センサヘッド４０により設定した検知エリアＡ１、Ａ３の中心線（図２、図３には図示せず）と警戒領域面とが交わる位置までの距離としている。

図３は、図２において、ｓで示す矢印の方向から見た側面図であり、Ａ１と、Ａ２の２つの検知エリアのみを示している。なお、図３において、Ｈは人体を示し、Ｍは小動物を示している。

上述した通り、そして、図３に示す通り、センサヘッド３０により設定される検知エリアＡ２は、検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒領域内の上方の、小動物の背高よりも高い位置の空間に、警戒領域面に達しないように設定されている。このことは検知エリアＡ４についても同じである。

他方、センサヘッド４０により設定される検知エリアＡ１は、センサ取り付け部５１から所定の検知距離Ｌだけ離れた警戒領域面に受光方向を向けるようになされ、当該警戒領域内の下方空間に設定されている。このことは検知エリアＡ３についても同じである。

以上のような検知エリアの設定は、受動型赤外線センサＳの取り付け高さ、検知距離Ｌに基づいて、集光光学系３１、４１の焦点距離、集光光学系３１と赤外線検知素子３２との位置関係、集光光学系４１と赤外線検知素子４２との位置関係を定めることによって行うことができることは当業者に明らかである。これは集光光学系３１、４１として反射鏡を用いた場合にも同様である。

次に、この受動型赤外線センサの動作について説明する。まず、いま、人体が当該警戒領域内に入り込み、検知距離Ｌの範囲内を図２の下から上の方向に移動したとする。この動きは検知方向に沿った動きである。この場合、人体は、先ず検知エリアＡ１を横切る。このとき、人体からの熱線がセンサヘッド４０の赤外線検知素子４２に入射され、その出力信号は信号処理回路４３に入力され、増幅回路４４で増幅され、帯域フィルタ４５で所定の周波数帯域の信号のみが抽出され、比較回路４６で所定の閾値と比較される。そして、このときには、帯域フィルタ４５の出力信号は比較回路４６の閾値レベル以上となるので、結局、信号処理回路４３からはパルス信号が出力されることになる。

その後、人体は検知エリアＡ２を横切ることになるが、このときには人体からの熱線がセンサヘッド３０の赤外線検知素子３２に入射され、その出力信号は信号処理回路３３に入力され、増幅回路３４で増幅され、帯域フィルタ３５で所定の周波数帯域の信号のみが抽出され、比較回路３６で所定の閾値と比較される。そして、このときには、帯域フィルタ３５の出力信号は比較回路３６の閾値レベル以上となるので、結局、信号処理回路３３からはパルス信号が出力されることになる。そして、信号処理回路４３からのパルス信号と、信号処理回路３３からのパルス信号とが所定の時間差内であれば、判定手段５０は検知論理が成立したと判定する。

従って、人体が、判定手段５０が検知論理が成立すると判定する時間差に対応する速度以上の速度で移動すれば、検知エリアを横切る度毎に、上記所定の時間差内に、信号処理回路３３と信号処理回路４３とから交互にパルス信号が出力され、判定手段５０は検知論理が成立したと判定する。そして、検知論理が所定回数発生した時に判定手段５０は人体を検知したと判定して検知信号を出力する。

以上のことから、人体はどの位置であれ、検知距離Ｌの範囲を、検知方向に沿って移動した場合には確実に検知される。

次に、小動物が、上述した人体の移動と同じように移動した場合を考える。上述したところから明らかなように、小動物がセンサヘッド４０によって設定された検知エリアＡ１、Ａ３を横切った場合には、当該小動物からの熱線はセンサヘッド４０の赤外線検知素子４２に入射する。

しかし、センサヘッド３０によって設定される検知エリアＡ２、Ａ４は小動物の背高より高い位置に設定されているので、小動物はこれらの検知エリアＡ２、Ａ４を横切ることはない。従って、当該小動物からの熱線はセンサヘッド３０の赤外線検知素子３２には殆ど入射しないので、小動物が移動した場合には、信号処理回路４３からパルス信号が出力されるだけであり、判定手段５０は検知論理が成立したと判定することはなく、従って、判定手段５０から検知信号が出力されることはない。

以上のようであるので、この受動型赤外線センサでは、小動物による誤報を確実に防止することができる。

次に、警戒領域面に水溜まりができていたり、雨で濡れている等して、警戒領域面が平滑面になっている場合に、外乱光が警戒領域面内に入射した場合について、図４を参照して説明する。図４において、太い実線ｘ、ｙは外乱光の入射光の部分を示し、太い破線は外乱光の部分ｙの警戒領域面での反射光を示している。

図４に示す検知エリアの設定は図２に示すものと同じであり、いま、外乱光が図の太実線で示す方向から、ある角度、ある幅で入射したとする。そして、図のｘを付した外乱光の部分は、検知エリアＡ２内をセンサヘッド３０の受光方向から略水平方向から入射して、センサヘッド３０の赤外線検知素子３２に直射したとすると、赤外線検知素子３２の出力信号は信号処理回路３３で処理されて、信号処理回路３３からはパルス信号が出力されることになる。

また、同時に、図４において、外乱光の他の部分が図中ｙで示すように、検知エリアＡ２に隣接する検知エリアＡ１の下部の警戒領域面に入射したとする。しかし、この外乱光の部分ｙの反射光が、当該検知エリアＡ１を設定しているセンサヘッド４０の赤外線検知素子４２に入射する可能性は殆ど無い。なぜなら、平滑面での反射光は鋭い指向性を有し、入射光と同方向に集中するため、検知エリアＡ１の下部の警戒領域面での外乱光の部分ｙの反射光は、太い破線で示すように、受動型赤外線センサＳから外れてしまう。従って、当該反射光はセンサヘッド４０の赤外線検知素子４２に入射することは殆ど無く、信号処理回路４３からパルス信号が出力されることはなく、従って判定手段５０で検知論理が成立したと判断される可能性は殆ど無いものである。

以上のように、この受動型赤外線センサによれば、外乱光による誤報を従来よりも大幅に低減することが可能である。

次に、例えば、センサヘッド３０により設定された検知エリアＡ２あるいは検知エリアＡ４の遠方にボイラのような高温発生源が存在して、この高温発生源の前を物体が通過したり、これらの検知エリアＡ２、Ａ４の遠方の道路を自動車やトラックが通過した場合、これらから放射される赤外線エネルギは、これらの検知エリアＡ２、Ａ４を設定しているセンサヘッド３０の集光光学系３１を通じて赤外線検知素子３２に入射し、信号処理回路３３からはパルス信号が出力される。

しかし、センサヘッド４０により設定された検知エリアＡ１、Ａ３は、これらの検知エリアの受光方向が下方を向いていることから、センサヘッド４０の赤外線検知素子４２には上記の大きく変動する熱線のエネルギーは殆ど入射しない。従って、信号処理回路４３からパルス信号が出力されることは殆ど無く、判定手段５０から検知信号が出力される可能性は殆ど無いものである。

以上のように、この受動型赤外線センサによれば、人体は精度よく検知でき、外乱光や小動物、及びその他の熱源による誤報を従来より確実に防止することができるのである。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、受動型赤外線センサが取り付けられる箇所の状況に応じて、検知距離Ｌを調整することが要求される場合もあり、また、センサヘッド３０で設定する、検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向を略水平とする検知エリアＡ２、Ａ４の警戒領域面からの高さ位置を調整することが要求される場合もあるので、センサヘッド３０は、設定する検知エリアの警戒領域面からの高さが調整できる構造とし、また、センサヘッド４０は、下向きの角度が調整できる構造とするのがよい。このような構造としては周知の構造を採用すればよい。

また、図２では検知エリアは合計４つしか設定していないが、２つのセンサヘッドにより全体としていくつの検知エリアを設定するかは、警戒領域面の形状、面積等に応じて適宜定めればよいものである。

本発明の受動型赤外線センサは、第１の赤外線検知素子と、当該第１の赤外線検知素子に対応して配置された第１の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第１のセンサヘッドと、第２の赤外線検知素子と、当該第２の赤外線検知素子に対応して配置された第２の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第２のセンサヘッドとを少なくとも備える受動型赤外線センサであって、第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、人体を検知しようとする警戒領域の地面または床面を上方から見たとき、それぞれ、当該受動型赤外線センサを中心として略扇状に配置され、且つ、これら略扇状に配置された第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアを横切る方向には、第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは交互に、しかも隣接する検知エリアは重なることなく設定されており、且つ、第１のセンサヘッド、第２のセンサヘッドの一方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、このセンサヘッドから、小動物の背高よりも高い位置で検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒領域内の上方の空間に、当該警戒領域の地面または床面に達しないように設定され、他方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、当該受動型赤外線センサのセンサ取り付け部から所定の検知距離だけ離れた、当該警戒領域の地面または床面に受光方向を向けるように、当該警戒領域内の下方空間に設定されているので、小動物による誤報を確実に防止すると共に、検知エリアが設定される警戒領域の地面あるいは床面がどのような状況であっても、外乱光による誤報をも確実に防止して、検知エリア内に入り込んだ人体のみを精度良く検知することができる受動型赤外線センサを提供することができる。

本発明に係る受動型赤外線センサのブロック構成を示す図である。センサヘッド３０及びセンサヘッド４０によって設定される検知エリアを説明するための図であり、これらの検知エリアを警戒領域面の上方から見た平面図である。センサヘッド３０及びセンサヘッド４０によって設定される検知エリアを説明するための図であり、図２において、ｓで示す矢印の方向から見た側面図である。図２、図３に示す検知エリアの設定において、警戒領域面が平滑面である場合において、外乱光によって誤報が生じる可能性が従来よりも低いことを説明するための図である。従来の受動型赤外線センサのブロック構成を示す図である。図５に示す従来の受動型赤外線センサの問題点を説明するための図である。

符号の説明

３０…センサヘッド、３１…集光光学系、３２…赤外線検知素子、３３…信号処理回路、３４…増幅回路、３５…帯域フィルタ、３６…比較回路、４０…センサヘッド、４１…集光光学系、４２…赤外線検知素子、４３…信号処理回路、４４…増幅回路、４５…帯域フィルタ、４６…比較回路、５０…判定手段。

Claims

第１の赤外線検知素子と、当該第１の赤外線検知素子に対応して配置された第１の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第１のセンサヘッドと、
第２の赤外線検知素子と、当該第２の赤外線検知素子に対応して配置された第２の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第２のセンサヘッドと
を少なくとも備える受動型赤外線センサであって、
第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、
人体を検知しようとする警戒領域の地面または床面を上方から見たとき、それぞれ、当該受動型赤外線センサを中心として略扇状に配置され、
且つ、
これら略扇状に配置された第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアを横切る方向には、第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは交互に、しかも隣接する検知エリアは重なることなく設定されており、
且つ、
第１のセンサヘッド、第２のセンサヘッドの一方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、このセンサヘッドから、小動物の背高よりも高い位置で検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒領域内の上方の空間に、当該警戒領域の地面または床面に達しないように設定され、
他方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、当該受動型赤外線センサのセンサ取り付け部から所定の検知距離だけ離れた、当該警戒領域の地面または床面に受光方向を向けるように、当該警戒領域内の下方空間に設定されている
ことを特徴とする受動型赤外線センサ。
第１の赤外線検知素子と、当該第１の赤外線検知素子に対応して配置された第１の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第１のセンサヘッドと、
第２の赤外線検知素子と、当該第２の赤外線検知素子に対応して配置された第２の集光光学系とからなり、複数の検知エリアを設定する第２のセンサヘッドと、
第１の赤外線検知素子の出力に対して所定の処理を施し、第１の赤外線検知素子の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力する第１の信号処理回路と、
第２の赤外線検知素子の出力に対して所定の処理を施し、第２の赤外線検知素子の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力する第２の信号処理回路と、
第１の信号処理回路と第２の信号処理回路からの２つのパルス信号が所定時間差の範囲内に出力された場合に検知論理が成立したと判定し、その検知論理の成立が予め定めた所定回数発生した場合に物体を検知したと判断して検知信号を出力する判定手段と
を備え、
第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、
人体を検知しようとする警戒領域の地面または床面を上方から見たとき、それぞれ、当該受動型赤外線センサを中心として略扇状に配置され、
且つ、
これら略扇状に配置された第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアを横切る方向には、第１のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアと、第２のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは交互に、しかも隣接する検知エリアは重なることなく設定されており、
且つ、
第１のセンサヘッド、第２のセンサヘッドの一方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、このセンサヘッドから、小動物の背高よりも高い位置で検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒領域内の上方の空間に、当該警戒領域の地面または床面に達しないように設定され、
他方のセンサヘッドによって設定される複数の検知エリアは、当該受動型赤外線センサのセンサ取り付け部から所定の検知距離だけ離れた、当該警戒領域の地面または床面に受光方向を向けるように、当該警戒領域内の下方空間に設定されている
ことを特徴とする受動型赤外線センサ。