JP6265957B2 - 熱源方位の検知設備及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱源方位の検知設備及びその方法に関し、特に、静的と動的熱源の方位を検知可能な赤外線感知設備及び検知方法に関する。

現在に使われる赤外線センサーの赤外線感知設備では、通常、熱源が当該赤外線感知設備のスキャン範囲内に入ったかどうかの検出に適用されるしかできない。つまり、現在の赤外線感知設備の適用分野が狭くて、熱源が存在しているかどうかが検出できないし、さらに、感知設備に対する当該熱源の方位も確認できないので、熱源方位を赤外線感知設備によりどのように検出することは、当業者が達成しようとする目的の一つである。そこで、本発明者は、前記問題の改善に鑑みて、特に学理の運用とともに鋭意検討して、設計が合理的で前記問題を有効に改善する本発明を最終に提出した。

本発明は、単一の赤外線センサーを備える設備により熱源方位を検出できないという従来の問題を効果的に改善できる、熱源方位の検知設備及びその方法を提供する。

回路基板と、前記回路基板に電気的に接続されるマイクロコントローラと、前記回路基板に電気的に接続され、前記回路基板を介して前記制御器との電気的接続が達成された駆動モジュールとを含む制御装置と、
前記駆動モジュールに接続されると共に、前記駆動モジュールの駆動により軸線を軸心として自体回転できる旋盤と、前記旋盤に設けられる基準部材と、前記旋盤に取り付けられ、目標位置決め部が設けられたロケーターと、前記回路基板に電気的に接続される赤外線センサーと、前記制御装置に電気的に接続され、前記旋盤に設けられる前記基準部材と組み合わせて前記目標位置決め部が回転する時のスタート時点の参考基準とする基準判断部材とを有する検知装置と、
を含み、
前記赤外線センサーは、前記ロケーターを介して前記検知装置に伝達される赤外線信号を受信するために用いられ、
前記赤外線信号が前記目標位置決め部を介して前記赤外線センサーに伝達することによる信号強度は、前記赤外線信号が前記目標位置決め部以外の前記ロケーターを介して前記赤外線センサーに伝達することによる信号強度と異なっていることを特徴とする熱源方位の検知設備を提供する。

制御装置と、
軸線を軸心として自体回転できる目標位置決め部と、赤外線センサーと、前記制御装置に電気的に接続され、前記目標位置決め部が回転する時のスタート時点の参考基準とする基準判断部材とを含むと共に、前記制御装置に電気的に接続される検知装置と、
を含む赤外線感知設備により検知ステップを実行する熱源方位の検知方法であって、
前記検知ステップは、以下のステップを含み、
ステップ１：前記制御装置は前記基準判断部材により前記目標位置決め部が一周回転する単位時間帯（Ｔｃ）を検知し、前記目標位置決め部の回転を停止させるとともに、前記基準判断部材に対向し、
ステップ２：前記赤外線感知設備により、そのスキャン範囲内に熱源検知を行い、
ステップ３：前記赤外線感知設備により外部熱源がそのスキャン範囲内に入ったことを検知した時、前記制御装置は前記目標位置決め部を駆動して回転させるとともに、下記の前記外部熱源の方位判断動作を行い、
前記軸線を法線とする平面は方位面と定義され、前記軸線を中心とする前記方位面における前記基準判断部材が前記方位面に対応する位置は基準方位（０°）と定義され、
前記外部熱源からの赤外線信号が前記目標位置決め部を介して前記赤外線センサーに伝達した時、前記単位時間帯に対応する時点は熱源時点（Ｔｓ）と定義され、
前記外部熱源が前記熱源時点に達した時、前記目標位置決め部は前記方位面の位置に投影されて、前記基準方位に対する角度は熱源方位角（θｘ）と定義され、前記熱源方位角は前記制御装置がθｘ＝（Ｔｓ／Ｔｃ）×３６０°との数式を演算することにより取得し、
ステップ４：前記赤外線感知設備により前記外部熱源がそのスキャン範囲から離れたことを検知した時、前記目標位置決め部は選択的に回転を停止させるとともに、前記基準判断部材に対向することを特徴とする熱源方位の検知方法をさらに提供する。

本発明の実施例が提供する熱源方位の検知設備及びその方法は赤外線信号が目標位置決め部を介して赤外線センサーに伝達することによる信号強度が、目標位置決め部以外のロケーターを介して赤外線センサーに伝達することによる信号強度と異なっていること、及び赤外線感知設備の基準判断部材と目標位置決め部との組み合わせを有効に利用して、所定の時点（すなわち、熱源時点）における前記外部熱源が位置する熱源方位角が速やかに測定されるようになる。

図１Ａは、本発明の熱源方位の検出方法に用いられる赤外線感知設備の第１の実施例の模式斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａの赤外線感知設備の別の取付け態様の模式図である。 図１Ｃは、本発明の熱源方位の検知方法の模式フローチャートである。 図２は、図１Ａにおける赤外線感知設備の分解模式図である。 図３は、図１Ａにおける赤外線感知設備の別の視角からの分解模式図である。 図４は、図２における旋盤とロケーターの分解模式図である。 図５は、図４におけるロケーターの模式上面図である。 図６は、図１Ａにおける赤外線感知設備の模式断面図である。 図７は、本発明の熱源方位の検知方法の第１の実施例のステップ３の模式図である。 図８は、図７における赤外線感知設備の作動模式図（一）である。 図９は、図７における赤外線感知設備の作動模式図（二）である。 図１０は、本発明の熱源方位の検知方法に用いられる赤外線感知設備の第２の実施例のロケーターの模式図である。 図１１は、本発明の熱源方位の検知方法に用いられる赤外線感知設備の第３の実施例の模式斜視図である。 図１２は、図１１における赤外線感知設備のロケーターと集束部材の模式図である。 図１３は、本発明の熱源方位の検知方法に用いられる赤外線感知設備の第４の実施例の一部模式斜視図である。 図１４は、本発明の熱源方位の検知方法に用いられる赤外線感知設備の第５の実施例の一部模式斜視図である。

[第１の実施例]
本発明の第１の実施例である図１Ａから図９を参照する。本実施例における対応する図面に言及される関連の数と外形は、ただ本発明の実施形態を具体的に説明するために用いられ、その内容を理解しやすくなるようにするが、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。

本実施例は、熱源方位の検知設備１００（以下、赤外線感知設備１００ともいう）及び熱源方位の検知方法を提供する。前記熱源方位の検知方法は、本実施例において主に前記赤外線感知設備１００により実行される。赤外線感知設備１００は、ハウジング３と、ハウジング３内に取り付けられる制御装置１と、ハウジング３内に取り付けられ、制御装置１に電気的に接続される検知装置２とを有する。以下、まず、赤外線感知設備１００の各素子を簡単に説明した後、赤外線感知設備１００が適用される熱源方位の検知方法を後述する。

図２と図３を参照して素子間の接続関係を述べる場合に、適時に図６を参照する。制御装置１は、回路基板１１と、回路基板１１に装着されるマイクロコントローラ１２と、回路基板１１に装着され、マイクロコントローラ１２に電気的に接続される駆動モジュール１３とを含む。マイクロコントローラ１２は赤外線感知設備１００における各素子の動作を制御するために用いられる。本実施例において、駆動モジュール１３は駆動モータ１３１及び駆動モータ１３１に接続される伝動歯車１３２を含む。

検知装置２は、回路基板１１に固設される赤外線センサー２１と、赤外線センサー２１の外縁に嵌設される軸受け２２と、軸受け２２に装着される旋盤２３と、旋盤２３に装着されるロケーター２４と、制御装置１に電気的に接続される基準判断部材２５とを含む。

赤外線センサー２１は回路基板１１から離れた検出面２１１を有する。赤外線センサー２１は制御装置１のマイクロコントローラ１２に電気的に接続される。つまり、赤外線センサー２１の検出面２１１が受信した信号は、マイクロコントローラ１２に対応する判断を行わせるように、マイクロコントローラ１２に伝送することができる。なお、本実施例において、赤外線センサー２１の中心線は軸線Ｃと定義される。本実施例の赤外線感知設備１００に採用される赤外線センサー２１の数は単数であればよい。つまり、本発明の赤外線感知設備１００の好適な実施形態は、二つ以上の赤外線センサー２１が使用されるものではない。また、赤外線センサー２１は焦電赤外線感知素子であってもよく、サーモグラフィセンシング素子であってもよいが、検知精度の要求によって実施可能である。

旋盤２３は、第１のリング体２３１と、第１のリング体２３１に組み合わせて接続される第２のリング体２３２と、第２のリング体２３２に接続される伝動歯車２３３とを有する。第１のリング体２３１と第２のリング体２３２の外径はほぼ同じであるが、伝動歯車２３３の外径は第２のリング体２３２の外径よりも小さい。旋盤２３の伝動歯車２３３の内縁は軸受け２２の外縁に嵌設される。伝動歯車２３３の中心は第２のリング体２３２の中心とともに前記軸線Ｃに位置される。なお、伝動歯車２３３は、旋盤２３が駆動モジュール１３の駆動により軸線Ｃを軸心として自体回転できるように、駆動モジュール１３の駆動歯車１３２に噛合される。

図４と図５に示すように、ロケーター２４は略半球形状のハウジングである。ロケーター２４は旋盤２３の第１のリング体２３１と第２のリング体２３２との間に装着されると共に、旋盤２３から突出されて、駆動旋盤２３が駆動モジュール１３に駆動されて回転する時、ロケーター２４が旋盤２３とともに軸線Ｃを軸心として自体回転できるようになる。ロケーター２４の外面は円滑形状である。ロケーター２４の内面に目標位置決め部２４１と複数の集光部２４２とが形成されている。目標位置決め部２４１の構造は何れの集光部２４２の構造と異なっている。何れの集光部２４２は半透明でも不透明でもよいが、本実施例において、単一の凸レンズ構造として現れる。本実施例において、目標位置決め部２４１は複数の半凸レンズ構造と遮蔽構造との組み合わせとして現れる。本発明のロケーター２４が半球形状のハウジングになるように設計されたのは、このロケーター２４の検知領域を半分ぐらいの任意の空間とするからであり、つまり、本発明の赤外線感知設備１００が立方体空間内の一つの壁面に設置されると、立方体空間全体内の状態を検知することができる。

なお、複数の集光部２４２と目標位置決め部２４１は同一の焦点を有する。この焦点がほぼ軸線Ｃに位置し、且つ赤外線センサー２１の検出面２１１に合焦している。そこで、目標位置決め部２４１の構造が何れの集光部２４２の構造と異なっていることによって、赤外線信号が目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１の検出面２１１に伝達することによる信号強度を、外部熱源２００からの赤外線信号が何れかの集光部２４２を介して赤外線センサー２１の検出面２１１に伝達することによる信号強度よりも小さくさせることができる。

本実施例において、何れかの集光部２４２は単一の凸レンズ構造として現れるが、目標位置決め部２４１は複数の半凸レンズ構造と遮蔽構造との組み合わせとして現れるので、赤外線信号が目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１の検出面２１１に伝達した時、これによる信号強度は赤外線信号が何れかの集光部２４２を介して赤外線センサー２１の検出面２１１に伝達することによる信号強度の約半分である。

以上のように、ロケーター２４は半球形状の構造であり、赤外線センサー２１の検出面２１１は、ロケーター２４の焦点に設置されるように、赤外線感知設備１００の外部からの赤外線信号を半球形状のロケーター２４を介して赤外線センサー２１の検出面２１１に集合させることができるので、半球形状のロケーター２４により信号受信範囲を向上させる効果が達成する。つまり、半球形状のロケーター２４は、いかなる位置から伝達されてきた赤外線信号を赤外線センサー２１に集合させることができ、半球形状のロケーター２４を設置することによって、赤外線センサー２１が広い信号受信範囲を備えるようにする。

また、本実施例において、ロケーター２４は凸レンズの形式により赤外線センサー２１の検出面２１１に集合する効果を達成したが、実際の適用において、ロケーター２４の構造はこれに限られるものではない。例えば、ロケーター２４は図面に示されていない反射鏡の形式またはフレネルレンズ（Ｆｒｅｓｎｅｌ’ｓｌｅｎｓ）の形式により赤外線センサー２１の検出面２１１に集合する効果も達成しえる。

図６に示すように、基準判断部材２５は、ロケーター２４の目標位置決め部２４１が一周回転する時間を検知し、この時間を一つの単位時間帯（Ｔｃ）と定義するために用いられる。言い換えれば、基準判断部材２５の機能は、ロケーター２４が回転し始まる時点の参考基準を提供することである。本実施例において、基準判断部材２５は、回路基板１１に取り付けられ、マイクロコントローラ１２に電気的に接続される受光器２５１を含む。旋盤２３の第２のリング体２３２には、目標位置決め部２４１に対応する基準部材２７が設けられている。本実施例において、この基準部材２７は反射シート２７１である。反射シート２７１が受光器２５１に向かっている時、受光器２５１は反射シート２７１に反射された光信号の受信に適している。従って、反射シート２７１（目標位置決め部２４１）が受光器２５１に対向すると、旋盤２３が一周回転して受光器２５１に反射シート２７１からの光信号を受信させた時、マイクロコントローラ１２は受光器２５１から伝送されてきた信号により、旋盤２３（または目標位置決め部２４１）が一周回転する単位時間帯（Ｔｃ）が分かるようになる。

また、本実施例において、反射シート２７１を基準部材２７とし、基準判断部材２５である受光器２５１と組み合わせて、ロケーター２４が回転し始まる參考時点の参考基準が提供される効果を達成したが、実際の適用において、基準判断部材２５は受光器２５１に限られるものではない。例えば、前記基準判断部材２５は、ロケーター２４が回転し始まる參考時点（図示せず）を提供するように、マイクロスイッチを第２のリング体２３２に設けられた「凸点構造」（すなわち、凸点構造が基準部材２７とする）と組み合わせて使用することもでき、または、ロケーター２４が回転し始まる參考時点（図示せず）を提供するように、光遮断器を第２のリング体２３２に設けられた「遮断構造」（すなわち、遮断構造が基準部材２７とする）と組み合わせて使用することもできる。なお、反射シート２７１はロケーター２４が回転し始まる參考時点を提供し、つまり、一周回転における０°及び３６０°の重合点としているので、基準部材２７はキャリブレーション精度を向上させるように、９０°、１８０°及び２７０°に反射シート２７１を追加してもよい。

以上のことは本実施例の赤外線感知設備１００の簡単な説明であり、以下、本実施例の熱源方位の検知方法を述べるが、その方法は以下のようになる（図１Ｃ、図７から図９参照）。

赤外線感知設備１００を提供したが、ここで、赤外線感知設備１００に関する具体的な構造が省略される。以下の説明に赤外線感知設備１００の素子が言及された場合、対応する図面を適時に参照する。前記方法は以下のステップを含む。

ステップ１（Ｓ１１０）において、制御装置１のマイクロコントローラ１２は駆動モジュール１３が動作するように指示し、旋盤２３及びその上のロケーター２４（目標位置決め部２４１）が回転するように駆動されるとともに、目標位置決め部２４１の回転中、基準判断部材２５により目標位置決め部２４１が一周回転する単位時間帯（Ｔｃ）を検知し、それと同時に、赤外線感知設備１００の一つのスキャン範圍Ｓ内の過渡熱源状況を記録する。この過渡熱源状況と予め設定したパラメータにより決められた環境温度の平均値とを比較した後、存在している外部熱源２００がなければ、赤外線感知設備１００は過渡熱源状況を更新して、それを後続の比較基準として待機状態に入り、旋盤２３及びその上のロケーター２４（目標位置決め部２４１）の回転を停止させるとともに、ロケーター２４上の基準判断部材２５に対向する目標位置決め部２４１の位置を停止位置とする。そうでないと、ステップ３の方位判断動作を行う。

赤外線感知設備１００は少なくとも一つの出入り口３００が設けられた環境に装着された場合（図１Ｂに示す）、この出入り口３００を外部熱源２００が現れた点とみなし可能であり、好ましくは、赤外線感知設備１００のスキャン範圍Ｓは出入り口３００を含む。そして、目標位置決め部２４１の遮蔽構造が出入り口３００に向かわないように、待機状態にある赤外線感知設備１００を設置することによって、外部熱源２００がこの出入り口３００に進出する時にこの外部熱源２００からの赤外線信号が遮蔽構造から赤外線センサー２１に伝達できなくなることを避けて、赤外線感知設備１００が動的な外部熱源２００を検知する時の反応速度をさらに向上させる。

なお、赤外線感知設備１００は、目標位置決め部２４１の遮蔽構造に対応するハウジング３の部位に方向マーク３１が設けられていることによって、ユーザが赤外線感知設備１００を取り付ける時、必要な検知方位の位置決め、すなわち、検知される領域と赤外線感知設備１００との両者の間の方位関連を手配しやすくなるようにし、この方向マーク３１により、前記出入り口に向かわないように、待機状態にある赤外線感知設備１００の目標位置決め部２４１の遮蔽構造を設置してもよい。

ステップ２（Ｓ１２０）において、待機状態にある赤外線感知設備１００は、そのスキャン範圍Ｓ内に熱源検知を持続して行う。この時のロケーター２４は非回転状態である。それに、本実施例において、図面に示した赤外線感知設備１００のスキャン範圍Ｓは例示的なものであり、これに限られるものではない。

ステップ３（Ｓ１３０）において、赤外線感知設備１００は、外部熱源２００（例えば、人間）がそのスキャン範圍Ｓ内に入ったことを検知した場合（図７に示す）、方位判断動作を実行し、制御装置１は外部装置（例えば、警報装置または放熱装置）が制御されるように、選択的に電気信号を発信する。実際の適用において、赤外線感知設備１００は外部熱源２００（例えば、人間）がスキャン範圍Ｓ内に入ったことを検知した場合、環境温度との検知比較を行い、環境温度が３０℃よりも高い時に、スキャン範圍Ｓ内の放熱装置（図示せず）を待機状態にさせてもよい。

本実施例において、外部熱源２００がスキャン範圍Ｓに入ったかどうかを判断する方式について、赤外線センサー２１が受信した信号強度により判断する。さらには、赤外線センサー２１が受信した信号強度の分布がステップ１（Ｓ１１０）に更新された過渡熱源状況と異なっている場合、マイクロコントローラは外部熱源２００が赤外線感知設備１００のスキャン範圍Ｓに入ったと判断する。

なお、方位判断動作には、制御装置１のマイクロコントローラ１２により駆動モジュール１３が動作するように指示し、旋盤２３及びその上のロケーター２４（目標位置決め部２４１）が回転するように駆動されること（図８と図９に示す）を含む。目標位置決め部２４１の回転中、目標位置決め部２４１の回転速度が赤外線センサー２１の信号受信頻度よりも小さくなるように制御して、赤外線センサー２１の反応が間に合わず、位置決めのずれや信号の振幅不足を招くことを避ける。本実施例において、制御装置１は目標位置決め部２４１が２０秒ごとに一回転するように制御するが、これに限られるものではない。制御装置１がロケーター２４を回転させるように駆動する時、外部熱源２００からの赤外線信号が目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１の検出面２１１に伝達することによる信号強度は、外部熱源２００からの赤外線信号が何れかの集光部２４２を介して赤外線センサー２１の検出面２１１に伝達することによる信号強度よりも小さい。

方位判断動作の次に、後述の外部熱源２００の方位判断が行われる。

軸線Ｃを法線とする平面（例えば、地面）は方位面Ｐと定義される。軸線Ｃを中心とする方位面Ｐには、基準判断部材２５が方位面Ｐに対応する位置は基準方位（０°）と定義される。

外部熱源２００からの赤外線信号が目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１の検出面２１１に伝達した時、単位時間帯（Ｔｃ）に対応する時点は熱源時点（Ｔｓ）と定義される。つまり、熱源時点の前に、外部熱源２００からの赤外線信号は目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１の検出面２１１に伝達していない。

外部熱源２００が熱源時点に達した時、目標位置決め部２４１は方位面Ｐの位置に投影されている。基準方位に対する目標位置決め部２４１の角度は熱源方位角θｘと定義され、熱源方位角θｘは制御装置１のマイクロコントローラ１２がθｘ＝（Ｔｓ／Ｔｃ）×３６０°との数式を演算することにより取得する。なお、熱源方位角θｘが分かった時、制御装置１は外部装置が制御されるように、選択的に電気信号を発信する。実際の適用において、赤外線感知設備１００は外部熱源２００（例えば、人間）がある方位に位置する時間が設定値を上回ったことを検知した時、この方位の放熱装置を起動させることができる。

ステップ４（Ｓ１４０）において、外部熱源２００がスキャン範圍Ｓから離れた後、過渡熱源状況が更新され、赤外線感知設備１００を待機状態にさせ、旋盤２３及びその上のロケーター２４（目標位置決め部２４１）の回転を停止させるとともに、ロケーター２４上の目標位置決め部２４１を基準判断部材２５に対向させる。なお、外部熱源２００がスキャン範圍Ｓから離れた後、制御装置１は外部装置が制御されるように、選択的に電気信号を発信する。実際の適用において、赤外線感知設備１００は外部熱源２００（例えば、人間）がスキャン範圍Ｓから離れたことを検知した後、スキャン範圍Ｓ内の放熱装置をシャットダウンすることができる。

本実施例において、外部熱源２００がスキャン範圍Ｓから離れたかどうかを判断する方式について、赤外線センサー２１が受信した信号強度により判断する。赤外線センサー２１が受信した信号強度の分布は赤外線センサー２１によりステップ１（Ｓ１１０）に更新された過渡熱源状況と同等している場合、マイクロコントローラ１２は外部熱源２００が赤外線感知設備１００のスキャン範圍Ｓから離れたと判断する。

これにより、本発明の実施例が提供する赤外線感知設備１００及びその熱源方位の検知方法は、赤外線信号が目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度が、目標位置決め部２４１以外のロケーター２４の部位（例えば、集光部２４２）を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度と異なっていること、及び赤外線感知設備１００の基準判断部材２５と目標位置決め部２４１との組み合わせを有効に利用して、所定の時点（すなわち、熱源時点）における前記外部熱源２００が位置する熱源方位角θｘが速やかに測定されるようになる。

なお、外部熱源２００が赤外線感知設備１００のスキャン範圍Ｓに対して進入または離間したかを判断する方式は、単一の赤外線センサー２１によりステップ１（Ｓ１１０）に更新された過渡熱源状況を基準とするので、赤外線感知設備１００のスキャン範圍Ｓ内に外部熱源が存在している限り、この外部熱源を探知することができる。そこで、赤外線感知設備１００及びその熱源方位の検知方法は、静的または動的な外部熱源２００に対して、その熱源方位角θｘを検知することができる。

また、ステップ１からステップ４において、この目標位置決め部２４１が駆動されて回転した後、停電またはシャットダウンされるまで、回転状態を維持するように設定されてもよい。すなわち、赤外線感知設備１００が待機状態にある時にも、旋盤２３及びその上のロケーター２４（目標位置決め部２４１）を回転させることによって、外部熱源２００を検知する反応速度を増加させながら、最もリアルタイムな過渡熱源状況を維持させる。

各ステップにおいて、単位時間帯（Ｔｃ）の時間単位を具体的に限定していない。つまり、単位時間帯（Ｔｃ）の時間単位は設計者の要求に従って調整可能である。例えば、ステップ１（Ｓ１１０）において、基準判断部材２５により目標位置決め部２４１が一周回転することを検知する時に費やされる合計の秒数をこの単位時間帯と定義することができ、単位時間帯はＭ秒であるが、方位判断動作において、熱源時点は第Ｎ秒であり、且つＭがＮの以上であり、数式がθｘ＝（Ｎ／Ｍ）×３６０°となるようにさらに限定されている。或いは、ステップ１（Ｓ１１０）において、基準判断部材２５により目標位置決め部２４１が一周回転することを検知する時に、目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１に伝達する合計のクロック数をこの単位時間帯と定義することができ、且つ単位時間帯はＲ個のクロックであるが、方位判断動作において、熱源時点は第Ｑ個のクロックであり、ＲとＱは何れも正の整数であり、ＲがＱの以上であり、この数式がθｘ＝（Ｑ／Ｒ）×３６０°となるように限定されている。

また、本実施例に述べた赤外線感知設備１００の構造は、ただ本発明の熱源方位の検知方法を理解するために用いられるものである。つまり、本発明の熱源方位の検知方法に合致したことを前提として、赤外線感知設備１００の構造は設計者の要求に従って調整可能であるが、本発明が提案した熱源方位の検知方法に限られるものではない。

[第２の実施例]
本発明の第２の実施例である図１０を参照する。本実施例は第１の実施例とほぼ類似し、同じ内容について重複に説明しないが、両者の差異は主に検知装置２のロケーター２４である。以下、具体的に差異について説明する。

本実施例ロケーター２４の内面に目標位置決め部２４１及び目標位置決め部２４１を取り囲む取り囲み部２４３が形成されている。目標位置決め部２４１の構造は取り囲み部２４３の構造と異なっているとともに、赤外線信号が目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度を、赤外線信号が取り囲み部２４３を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度よりも大きいものにさせることができる。

目標位置決め部２４１は半透明でも不透明でもよいが、本実施例において、複数の半凸レンズ構造と遮蔽構造との組み合わせとして現れる。本実施例において、取り囲み部２４３はＣ形状の集光取り囲み部２４３１及び集光取り囲み部２４３１内に位置される遮蔽取り囲み部２４３２を含む。集光取り囲み部２４３１の両末端は目標位置決め部２４１の最外端に繋がっている。すなわち、集光取り囲み部２４３１はロケーター２４における最外周の凸レンズ構造であることによって、外部熱源２００が現れたかどうかを検知する検知部としている。なお、目標位置決め部２４１は焦点を有する。この焦点は赤外線センサー２１の検出面２１１に合焦している。

ステップ３（Ｓ１３０）において、制御装置１がロケーター２４を駆動して回転させる時、外部熱源２００からの赤外線信号が目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度は、外部熱源２００からの赤外線信号が取り囲み部２４３を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度と異なっている。さらには、本実施例において、外部熱源２００からの赤外線信号は目標位置決め部２４１または集光取り囲み部２４３１を介して赤外線センサー２１に伝達するしかできず、遮蔽取り囲み部２４３２を介して赤外線センサー２１に伝達することができない。実際の適用において、赤外線感知設備１００は本実施例のロケーター２４により熱源方位を検知する。制御装置１がロケーター２４を駆動して回転させる時、一周回転における完全な信号波形を記録し、単位時間帯（Ｔｃ）に対応する波形セグメントにおける振幅が一番高い部分を査定し、これを熱源時点（Ｔｓ）とすれば、熱源方位を推算することができる。

[第３の実施例]
本発明の第３の実施例である図１１と図１２を参照する。本実施例は第２の実施例とほぼ類似し、同じ内容について重複に説明しないが、両者の差異は主に検知装置２のロケーター２４である。本実施例はロケーター２４に対応する集束部材２６をさらに含む。以下、具体的に差異について説明する。

集束部材２６はハウジング３に取り付けられるとともに、ロケーター２４の外を覆うように設けられる。集束部材２６には複数の集光部２６１が形成されている。ロケーター２４には目標位置決め部２４１及び目標位置決め部２４１を取り込む取り囲み部２４３が形成されている。本実施例において、何れかの集光部２６１は単一の凸レンズ構造として現れるが、目標位置決め部２４１の構造は取り囲み部２４３の構造と異なっているとともに、赤外線信号が何れかの集光部２６１と目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度を、外部熱源２００からの赤外線信号が何れかの集光部２６１と取り囲み部２４３を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度よりも小さくさせることができる。

目標位置決め部２４１は半透明でも不透明でもよいが、本実施例において半凸レンズ構造として現れる。つまり、目標位置決め部２４１は集光部２６１の半分の凸レンズ構造を遮蔽するが、取り囲み部２４３は本実施例において透明構造として現れる。なお、複数の集光部２４２は同一の焦点を有し、この焦点が赤外線センサー２１に合焦している。

ステップ３（Ｓ１３０）において、制御装置１がロケーター２４を駆動して回転させる時、集束部材２６は動かず、外部熱源２００からの赤外線信号が何れかの集光部２６１と目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度は、外部熱源２００からの赤外線信号が何れかの集光部２６１と取り囲み部２４３を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度よりも小さい。さらには、本実施例において、外部熱源２００からの赤外線信号が集束部材２６の何れかの集光部２６１を透過した後、目標位置決め部２４１を通過する時には、信号の半分は遮蔽されてしまうが、取り囲み部２４３を通過する時には、直接透過するので、信号強度が異なるようになる。

そこで、本実施例が提供する赤外線感知設備１００の最大な利点は集束部材２６を固定して、赤外線センサー２１が受信した赤外線信号をさらに安定させることである。

[第４の実施例]
本発明の第４の実施例である図１３を参照する。本実施例は第３の実施例とほぼ類似し、同じ内容について重複に説明しないが、両者の差異は主に本実施例における目標位置決め部２４１が透かし彫りまたは全透明構造として現れ、取り囲み部２４３が半透明構造として現れることである。

さらには、目標位置決め部２４１が透かし彫りまたは全透明構造として現れることによって、何れかの集光部２６１と目標位置決め部２４１を透過した赤外線信号を、完全に赤外線センサー２１に集合し伝達させることができる。なお、取り囲み部２４３が半透明構造として現れることによって、外部熱源２００からの赤外線信号が集光部２６１と目標位置決め部２４１を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度を、外部熱源２００からの赤外線信号が何れかの集光部２６１と取り囲み部２４３を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度よりもはるかに大きいものにさせることができる。

そこで、本実施例は実際の適用において、外部熱源２００がスキャン範圍Ｓに入った時、赤外線信号が集束部材２６と取り囲み部２４３を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度が小さくても、制御装置１はそれを識別し判断でき、さらにロケーター２４を駆動して回転させるとともに、目標位置決め部２４１を利用して外部熱源２００を追跡する。

本実施例の最大な利点は赤外線感知設備１００が複数の外部熱源２００の方位を精確に判断することができ、または外部熱源２００の強度をさらに検知することができることである。さらには、赤外線感知設備１００は外部熱源２００の静止と移動の状態に対して、外部熱源２００の方位を定めることができ、または赤外線信号の振幅の大きさを利用して外部熱源２００の強度を定めることができる。

前述した各実施例において、赤外線信号はいずれもロケーター２４により赤外線センサー２１に伝達しなければならない。ロケーター２４には、外部熱源２００を位置決め追跡するための目標位置決め部２４１も設けられている。ロケーター２４には、目標位置決め部２４１の他に、取り囲み部２４３（第３の実施例、第４の実施例）、集光取り囲み部２４３１（第２の実施例）または集光部２４２（第１の実施例）が設けられてもよい。これにより、スキャン範圍Ｓに進入し又はスキャン範圍Ｓに存在した時の外部熱源２００からの赤外線信号を、赤外線センサー２１に伝達して、さらにステップ３（Ｓ１３０）の方位判断動作が起動される。実際の使用には、ハウジング３に制御装置１と電気的に接続される一つの検知素子３２が増設されてもよい。これにより、検知角度または検知条件の要求が実現されるとともに、誤判定を避けることが達成され、外部熱源２００がスキャン範圍Ｓに入ったかどうかをより精確に検知することができる。検知素子３２のセンシング媒体は赤外線、超音波または可視光でもよいが、ここで制限されるものではない。

[第５の実施例]
本発明の第５の実施例である図１４を参照する。本実施例は第３の実施例とほぼ類似し、同じ内容について重複に説明しないが、両者の差異は主に本実施例のロケーター２４の構造の設計である。

具体的には、本実施例のロケーター２４は目標位置決め部２４１及び目標位置決め部２４１を取り囲む複数の集光部２４２を有する。目標位置決め部２４１は隣接するように並べられた複数の凸レンズ構造として現れるが、各集光部２４２は単一の凸レンズ構造として現れる。なお、各集光部２４２のサイズは目標位置決め部２４１における何れかの凸レンズのサイズよりも小さいもので、複数の集光部２４２は目標位置決め部２４１を取り囲んで複数の重合したＣ形状の形態になるように並べられる。Ｃ形状の形態の数は、目標位置決め部２４１に含まれる凸レンズ構造の数よりも大きいものである。

これにより、本実施例のロケーター２４を設計することによって、赤外線信号が目標位置決め部２４１を介してこの赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度を、赤外線信号が何れかの集光部２４２を介して赤外線センサー２１に伝達することによる信号強度よりも大きいものにさせることができる。

[本発明の実施例の可能な効果]
前記したように、本発明の実施例が提供する熱源方位の検知設備及びその方法は、赤外線信号が目標位置決め部を介して赤外線センサーに伝達することによる信号強度が、目標位置決め部以外のロケーターの部位を介して赤外線センサーに伝達することによる信号強度と異なっていること、及び赤外線感知設備の基準判断部材と目標位置決め部との組み合わせを有効に利用して、所定の時点（すなわち、熱源時点）における前記外部熱源が位置する熱源方位角が速やかに測定されるようになる。

なお、外部熱源が赤外線感知設備のスキャン範圍に対して進入または離間したかを判断する方式は、単一の赤外線センサーによりステップ１（Ｓ１１０）に更新された過渡熱源状況を基準とするので、赤外線感知設備のスキャン範圍内に外部熱源が存在している限り、この外部熱源を探知することができる。そこで、前記熱源方位の検知設備及びその方法は、静的または動的な外部熱源に対して、その熱源方位角を検知及び追跡することができ、さらにランプ、扇風機または警報アラームなどの外部装置を開閉するように、適時に制御信号を発信することができる。

また、本実施例が提供する半球形状のロケーターは、いかなる位置から伝達されてきた赤外線信号を赤外線センサーに集合させることができ、半球形状のロケーターを設置することによって、赤外線センサーが広い信号受信範囲を備えるようにし、且つ設置しやすくて、空間の美観を損なわない。

又、本発明の実施例が提供する熱源方位の検知設備及びその方法は、赤外線センサーのストラクチャを転動させる必要がないので、信号伝達のノイズが幅広く低減される。前記熱源方位の検知設備は、赤外線センサーと旋盤との間に軸受けを設けることによって、旋盤が回転する時に生じた摩擦を減少させることもできる。これにより、駆動の消費電力を低下させるとともに、赤外線信号を受信する時の安定性を向上させ、さらに前記熱源方位の検知設備の使用寿命を有効に向上させる。

以上のことは、本発明の好ましい実現可能な実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲に基づき為された等価の変化と修飾であれば、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるものとする。

１００ 赤外線感知設備
１ 制御装置
１１ 回路基板
１２ マイクロコントローラ
１３ 駆動モジュール
１３１ 駆動モータ
１３２ 駆動歯車
２ 検知装置
２１ 赤外線センサー
２１１ 検出面
２２ 軸受け
２３ 旋盤
２３１ 第１のリング体
２３２ 第２のリング体
２３３ 伝動歯車
２４ ロケーター
２４１ 目標位置決め部
２４２ 集光部
２４３ 取り囲み部
２４３１ 集光取り囲み部
２４３２ 遮蔽取り囲み部
２５ 基準判断部材
２５１ 受光器
２６ 集束部材
２６１ 集光部
２７ 基準部材
２７１ 反射シート
３ ハウジング
３１ 方向マーク
３２ 検知素子
Ｃ 軸線
θｘ 熱源方位角
Ｓ スキャン範圍
Ｐ 方位面
２００ 外部熱源
３００ 出入り口

Claims (13)

1. 回路基板と、前記回路基板に電気的に接続されるマイクロコントローラと、前記回路基板に電気的に接続され、前記回路基板を介して前記マイクロコントローラとの電気的接続が達成された駆動モジュールとを含む制御装置と、
   前記駆動モジュールに接続されると共に、前記駆動モジュールの駆動により軸線を軸心として自体回転できる旋盤と、前記旋盤に設けられる基準部材と、前記旋盤に取り付けられ、目標位置決め部が設けられたロケーターと、前記回路基板に電気的に接続される赤外線センサーと、前記制御装置に電気的に接続され、前記旋盤に設けられる前記基準部材と組み合わせて前記目標位置決め部が回転する時のスタート時点の参考基準とする基準判断部材とを有する検知装置と、
   を含み、
   前記赤外線センサーは、前記ロケーターを介して前記検知装置に伝達される赤外線信号を受信するために用いられ、
   前記赤外線信号が前記目標位置決め部を介して前記赤外線センサーに伝達することによる信号強度は、前記赤外線信号が前記目標位置決め部以外の前記ロケーターを介して前記赤外線センサーに伝達することによる信号強度と異なっており、
   そのうち、赤外線感知設備により外部熱源がそのスキャン範囲内に入ったことを検知した時、前記制御装置は前記目標位置決め部を駆動して回転させるとともに、前記外部熱源の方位判断動作を行うことを特徴とする熱源方位の検知設備。
2. 前記ロケーターに前記目標位置決め部を取り囲む複数の集光部が形成され、
   前記複数の集光部と前記目標位置決め部は前記赤外線センサーに合焦される同一の焦点を有し、
   前記目標位置決め部の構造は何れの集光部の構造と異なって、前記赤外線信号が前記目標位置決め部を介して前記赤外線センサーに伝達することによる信号強度を、前記赤外線信号が何れかの集光部を介して前記赤外線センサーに伝達することによる信号強度と異ならせることを特徴とする請求項１に記載の熱源方位の検知設備。
3. 前記ロケーターに前記目標位置決め部を取り込む取り囲み部が形成され、
   前記目標位置決め部は前記赤外線センサーに合焦される焦点を有し、
   前記目標位置決め部の構造は前記取り囲み部の構造と異なって、前記赤外線信号が前記目標位置決め部を介して前記赤外線センサーに伝達することによる信号強度を、前記赤外線信号が前記取り囲み部を介して前記赤外線センサーに伝達することによる信号強度と異ならせることを特徴とする請求項１に記載の熱源方位の検知設備。
4. 前記検知装置は前記ロケーターに対応する集束部材を含み、
   前記集束部材には、前記赤外線センサーに合焦される同一の焦点を有する複数の集光部が形成され、
   前記ロケーターには前記目標位置決め部を取り込む取り囲み部が形成され、
   前記目標位置決め部の構造は何れの集光部の構造と異なって、前記赤外線信号が何れかの集光部と前記目標位置決め部を介して前記赤外線センサーに伝達することによる信号強度を、前記赤外線信号が何れかの集光部と前記取り囲み部を介して前記赤外線センサーに伝達することによる信号強度よりも小さくさせることを特徴とする請求項１に記載の熱源方位の検知設備。
5. 前記制御装置に電気的に接続されており、スキャン範圍を有すると共に、外部熱源が前記スキャン範圍に入ったかどうかを検知するための検知素子をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の熱源方位の検知設備。
6. 前記熱源方位の検知設備を取り付ける時に検知方位の位置決めを手配しやすくなるための方向マークが設けられるハウジングをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の熱源方位の検知設備。
7. 制御装置と、
   軸線を軸心として自体回転できる目標位置決め部と、赤外線センサーと、前記制御装置に電気的に接続され、前記目標位置決め部が回転する時のスタート時点の参考基準とする基準判断部材とを含むと共に、前記制御装置に電気的に接続される検知装置と、
   を含む赤外線感知設備により検知ステップを実行する熱源方位の検知方法であって、
   前記検知ステップは、以下のステップを含み、
   ステップ１：前記制御装置は前記基準判断部材により前記目標位置決め部が一周回転する単位時間帯（Ｔｃ）を検知し、前記目標位置決め部の回転を停止させるとともに、前記基準判断部材に対向し、
   ステップ２：前記赤外線感知設備により、そのスキャン範囲内に熱源検知を行い、
   ステップ３：前記赤外線感知設備により外部熱源がそのスキャン範囲内に入ったことを検知した時、前記制御装置は前記目標位置決め部を駆動して回転させるとともに、下記の前記外部熱源の方位判断動作を行い、
   前記軸線を法線とする平面は方位面と定義され、前記軸線を中心とする前記方位面における前記基準判断部材が前記方位面に対応する位置は基準方位（０°）と定義され、
   前記外部熱源からの赤外線信号が前記目標位置決め部を介して前記赤外線センサーに伝達した時、前記単位時間帯に対応する時点は熱源時点（Ｔｓ）と定義され、
   前記外部熱源が前記熱源時点に達した時、前記目標位置決め部は前記方位面の位置に投影されて、前記基準方位に対する角度は熱源方位角（θｘ）と定義され、前記熱源方位角は前記制御装置がθｘ＝（Ｔｓ／Ｔｃ）×３６０°との数式を演算することにより取得し、
   ステップ４：前記赤外線感知設備により前記外部熱源がそのスキャン範囲から離れたことを検知した時、前記目標位置決め部は選択的に回転を停止させるとともに、前記基準判断部材に対向することを特徴とする熱源方位の検知方法。
8. 前記ステップ１において、前記赤外線感知設備による前記スキャン範囲内の過渡熱源状況を記録することを含むことを特徴とする請求項７に記載の熱源方位の検知方法。
9. 前記ステップ３において、前記赤外線感知設備により外部熱源がそのスキャン範圍に入ったことを検知した時、前記制御装置は外部装置が制御されるように、選択的に電気信号を発信することを特徴とする請求項７に記載の熱源方位の検知方法。
10. 前記ステップ３において、前記熱源方位角が分かった時、前記制御装置は外部装置が制御されるように、選択的に電気信号を発信することを特徴とする請求項７に記載の熱源方位の検知方法。
11. 前記ステップ４において、前記赤外線感知設備により前記外部熱源がそのスキャン範囲から離れたことを検知した時、前記制御装置は外部装置が制御されるように、選択的に電気信号を発信することを特徴とする請求項７に記載の熱源方位の検知方法。
12. 制御装置と、
    軸線を軸心として自体回転できる目標位置決め部と、赤外線センサーと、前記制御装置に電気的に接続され、前記目標位置決め部が回転する時のスタート時点の参考基準とする基準判断部材とを含むと共に、前記制御装置に電気的に接続される検知装置と、
    を含む赤外線感知設備により検知ステップを実行する熱源方位の検知方法であって、
    前記検知ステップは、以下のステップを含み、
    ステップ１：前記制御装置は前記基準判断部材により前記目標位置決め部が一周回転する単位時間帯（Ｔｃ）を検知し、前記目標位置決め部の回転を維持させ、
    ステップ２：前記赤外線感知設備により、そのスキャン範囲内に熱源検知を行い、かつ前記目標位置決め部を回転のままに維持させ、
    ステップ３：前記赤外線感知設備により外部熱源がそのスキャン範囲内に入ったことを検知した時、前記目標位置決め部を回転のままに維持させるとともに、下記の前記外部熱源の方位判断動作を行い、
    前記軸線を法線とする平面は方位面と定義され、前記軸線を中心とする前記方位面における前記基準判断部材が前記方位面に対応する位置は基準方位（０°）と定義され、
    前記外部熱源からの赤外線信号が前記目標位置決め部を介して前記赤外線センサーに伝達した時、前記単位時間帯に対応する時点は熱源時点（Ｔｓ）と定義され、
    前記外部熱源が前記熱源時点に達した時、前記目標位置決め部は前記方位面の位置に投影されて、前記基準方位に対する角度は熱源方位角（θｘ）と定義され、前記熱源方位角は前記制御装置がθｘ＝（Ｔｓ／Ｔｃ）×３６０°との数式を演算することにより取得し、
    ステップ４：前記赤外線感知設備により前記外部熱源がそのスキャン範囲から離れたことを検知した時、前記目標位置決め部を回転のままに維持させることを特徴とする熱源方位の検知方法。
13. 前記ステップ１において、前記基準判断部材により前記目標位置決め部が一周回転することを検知する時に、前記目標位置決め部を介して前記赤外線センサーに伝達する合計のクロック数をＲ個のクロックである前記単位時間帯と定義し、
    前記ステップ３において、前記熱源時点は第Ｑ個のクロックであり、ＲがＱの以上であり、前記数式をθｘ＝（Ｑ／Ｒ）×３６０°にさらに限定されていることを特徴とする請求項７に記載の熱源方位の検知方法。

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