JP6482912B2 - 赤外線検出素子、放射温度計並びに人体検知器 - Google Patents

Description

本発明は、焦電素子やサーモパイルなどの物体から放射される赤外線を検出する赤外線検出素子、赤外線検出素子を用いて検知対象（物体や領域）の温度を検知する赤外線検知装置である放射温度計並びに人体検知器に関するものである。

下記特許文献１には、検知対象物が放射する赤外線を検出する赤外線検出素子としてサーモパイルを使用して検知対象物から放射された赤外線の強度を非接触で測定して温度値を検知する赤外線検知装置である放射温度計について開示されている。

この放射温度計は、使用者が測定対象物の実際の温度及び測定対象物の温度が所定の条件を満たしているか否かの判定結果を知得するため、赤外線エネルギーを検出する第１温度センサ（サーモパイル）と周囲温度を検出する第３の温度センサ（サーミスタ）との間に、第１温度センサより放射される赤外線エネルギーを検出する第２温度センサ（サーモパイル）を設け、各センサから出力される第１、第２及び第３の温度情報から温度補正された被測定対象の温度情報を取得している。

また、下記特許文献２には、物体から放射される赤外線の変化量を検出して監視領域内に侵入した物体が人体であるか否かを温度変化によって検知する赤外線検知装置である人体検知器について開示されている。

この人体検知器は、例えば人体検知器のカバー自体にガムテープなどの遮蔽物を貼り付ける行為や、カバーと同系色の塗料や赤外線を透過し難い透明な液体をカバー表面に塗布又はカバー内部に注入する行為のように、人体検知器のカバーに細工をして人体を検出できないようにする行為（所謂、「画策行為」）を検知するため、カバー内面側の所定箇所にカバー表面の温度変化を検出するため熱放射率や熱伝導率の高い材質で形成した表面温度検出面を設け、この検出面の温度変化によって画策の有無を判断している。

特開平７−２８０６５０号公報 特許第４２６０３４１号

ところで、特許文献１に開示される放射温度計を含む従来の放射温度計は、測定対象物から放射される赤外線をサーモパイルに集光するフレネルレンズは周囲温度若しくは測定対象の温度により温度変化の影響を受けやすいため、図９に示すようにフレネルレンズの端部近傍に温度補正用のサーミスタが配置されている。

このフレネルレンズは、特にレンズ中央部が最も影響を受けやすいため、本来であればレンズ中央部付近にサーミスタを配置するのが理想的であるが、レンズ中央付近に配置してしまうと測定対象物から検出される赤外線の光路を遮ってしまうため、図９に示すようにレンズ端部近傍に配置されている。

しかしながら、サーミスタは接触式の感熱素子であるため、レンズ端部に設置した場合は下記に示す問題１〜３が起きることでレンズ端部とレンズ中央部との温度差により正確な温度補正ができないという問題があった。
（問題１）
レンズ端部では赤外線集光による直接的な温度変化の影響を受けないため、レンズ中央部よりも温度変化が小さくなるという問題がある。
（問題２）
レンズ端部はフレネルレンズが取り付けられる筒部と接触しているため熱容量が大きくなり温度変化が小さくなるという問題がある。
（問題３）
フレネルレンズの材質がアクリルやポリエチレンなどの合成樹脂で形成されるため熱伝動性が低く温度がレンズ端部まで伝わりにくく、温度変化が小さくなるという問題がある。

また、上述した問題は、下記事例１、２に示すように、特に高温の測定対象物を測定するときや測定環境の温度が極端に変化することで起こりやすいため、レンズの温度変化による測定対象物の温度検知誤差を改善する方法が求められている。
（事例１）
例えば、周囲温度が約２０℃、測定対象物が２５０℃に熱した金属であった場合、図１０（ａ）に示すように検出直後から所定時間は高温に熱された金属からの強い熱放射（あぶり）によりレンズの温度が上昇して実際の温度（２５０℃）よりも高めの温度（２５６℃）で検出されてしまい、約６℃の誤差が生じてしまう。
（事例２）
例えば、周囲温度が約４０℃から２０℃に変化し、測定対象が０℃の氷であった場合、図１０（ｂ）に示すように検出直後から所定時間はレンズが周囲温度の影響で冷えていくため、実際の温度（０℃）よりも低めの温度（−２．２℃）で検出され、約２℃の誤差が生じてしまう。

また、特許文献１の放射温度計では、第１温度センサと第３温度センサとの間に第２温度センサを設け、第１温度センサから放射される赤外線を検出して温度補償しているが、やはり上述したようなフレネルレンズのレンズ中央部における温度変化に起因する温度誤差までは補償することができない。

さらに、特許文献２に開示される人体検知器では、人体検知処理の妨げにならないようにするため、監視領域全体を監視できるように設定した赤外線受光ゾーンを外したカバー内面に表面温度検出面を設けているが、監視領域の大きさや形状は監視する場所毎に全て異なるため、機器設計者は、人体検出用多角ミラーや表面温度検出用ミラーの角度調整をするにあたり幾度も実験を繰り返して赤外線受光ゾーンから外れた位置に表面温度検出面を設定しなければならず煩雑であった。

これは、表面温度検出面の設置箇所がカバー内の何処でも良いわけではなく、画策行為を高精度に検出するため、人体検知器において画策行為されやすい部分（特にカバー表面における監視領域と対向する箇所）に表面温度検出面を設ける必要があるためである。

また、監視領域が比較的広く、赤外線受光ゾーンを広範囲に設定しなければならないような場合、適切な位置に表面温度検出面を設けることができない可能性があるため、赤外線受光ゾーンの位置を考慮せずにカバーの画策検知ができる新規の人体検知器の開発が望まれている。

以上のように、上述した赤外線検知装置である放射温度計や人体検知器に共通する問題点は、赤外線を透過する部材（放射温度計であればフレネルレンズ、人体検知器であれば赤外線透過カバー）が外部の熱的作用（例えば測定対象物からの熱放射、測定環境の温度変化、カバー表面が受ける画策行為など）の影響により赤外線透過部材自体に温度変化が生じ、検出結果（検出した赤外線量に応じた温度値や温度変化）に誤差が生じてしまうことである。

そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、赤外線透過部材が何らかの外的要因によって生じた温度変化を検出するため、赤外線透過部材の温度変化に起因する赤外線のみを検出することのできる赤外線検出素子を提供することを目的としている。
また、この赤外線検出素子を利用して測定対象物から放射された赤外線強度に応じた温度値を補正する機能を有する放射温度計並びに赤外線透過部材に対する画策行為を検知する機能を有する人体検知器を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するため、請求項１記載の赤外線検出素子は、赤外線透過部材を介して測定対象から放射される赤外線を検出する測定用赤外線検出素子が検出した赤外線を補正するための赤外線検出素子であって、
前記赤外線透過部材における赤外線透過率が極端に低くなる不感帯域と同域の波長の赤外線のみを透過させる光学フィルタが赤外線検出面を覆うように設けられていることを特徴とする。

また、請求項２記載の赤外線検出素子は、請求項１記載の赤外線検出素子において、前記赤外線検出素子は、サーモパイルであることを特徴とする。

また、請求項３記載の赤外線検出素子は、請求項１記載の赤外線検出素子において、前記赤外線検出素子は、焦電素子であることを特徴とする。

また、請求項４記載の放射温度計は、測定対象物から放射された赤外線を、赤外線透過部材からなるフレネルレンズを介して検出する測定用赤外線検出素子と、
前記フレネルレンズが外的要因によって温度変化したときに生じた赤外線のうち、前記フレネルレンズにおける赤外線透過率が極端に低くなる不感帯域と同域の波長の赤外線のみを透過する光学フィルタが赤外線検出面を覆うように設けられた温度補正用赤外線検出素子と、
を備える赤外線検出部と、
前記測定用赤外線検出素子で検出した前記測定対象物が放射する赤外線の強度に応じた温度値を、前記温度補正用赤外線検出素子で検出した前記フレネルレンズが放射する赤外線の強度に応じた温度値を用いて温度補正処理を行う演算部と、
を備えたことを特徴とする。

また、請求項５記載の人体検知器は、赤外線を透過するカバーを介して監視領域内に侵入した人体から放射される赤外線を検出してこの赤外線の変化量に基づき人体の有無を検知する人体検知部と、
前記カバーが画策行為されたか否かを判定する画策検知部と、
を備える人体検知器であって、
前記画策検知部は、
前記カバーにおける赤外線透過率が極端に低くなる不感帯域と同域の波長の赤外線のみを透過する光学フィルタが赤外線検出面を覆うように設けられた画策検出用素子を有する画策検知用赤外線受光部と、
前記画策検出用素子に入力される赤外線受光量に応じて発生する受光信号と、予め設定された画策判定用閾値とを比較して画策行為の有無を判定する画策判定部と、
と備えたことを特徴とする。

本発明の赤外線検出素子は、赤外線透過部材における赤外線透過率が極端に低くなる不感帯域と同域波長の赤外線のみを透過させる光学フィルタが赤外線検出面を覆うよう設けているため、例えばこの素子を放射温度計に採用した場合、赤外線透過部材であるフレネルレンズが何らかの外的要因によってフレネルレンズ自体に温度変化が生じたときは、フレネルレンズを透過する測定対象物の赤外線を検出せず、フレネルレンズの温度変化に起因する不感帯域と同域の波長の赤外線のみを検出することができる。よって、測定対象物から検出した赤外線の強度に応じた温度値に誤差が生じたとしても、光学フィルタを設けた赤外線検出素子で検出した赤外線の強度からフレネルレンズ自体の温度値を知得することができるため、測定対象物の温度値を正しい値に補正することができる。

また、本発明の赤外線検出素子を人体検知器に採用した場合、監視領域内に人体が侵入したときの赤外線は検出せず、カバーが画策されたときに生じるカバーの温度変化に起因する赤外線における不感帯域の波長域の赤外線のみを検出することができるので、画策行為を確実に検知することができる。

（ａ）は赤外線検知装置である人体検知器のカバーの赤外線透過率と赤外線波長との関係を示すグラフであり、（ｂ）は実施形態２における人体検知の画策検知部で検出される不感帯域と同域の波長の赤外線波形を示す図である。 本発明に係る赤外線検知装置の実施形態１となる放射温度計の概略断面図である。 同放射温度計の機能ブロック図である。 本発明に係る赤外線検知装置の実施形態２となる人体検知器の概略断面図である。 同人体検知器の機能ブロック図である。 同人体検知器の人体判定部と画策判定部の回路構成の一例を示す図 （ａ）は人体検知時における赤外線の検出状態を示す模式図であり、（ｂ）は画策検知時における赤外線の検出状態を示す模式図である。 同人体検知器の人体検知処理と画策検知処理の赤外線検出時における出力波形を示す図である。 従来の赤外線検知装置である放射温度計の概略断面図である。 （ａ）は放射温度計を用いて高温の測定対象物を測定したときの温度変化を示すグラフであり、（ｂ）は温度が極端に変化する測定環境で放射温度計による測定をしたときの測定対象物の温度変化を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者などによりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。

本発明に係る赤外線検知装置１である放射温度計１０や人体検知器２０は、測定対象物Ｍや監視領域内に侵入する人体から放射される赤外線を検出する際に、各機器に搭載される赤外線検出素子が赤外線を透過する材料で形成された赤外線透過部材（放射温度計１０であればフレネルレンズＬ、人体検知器２０であればカバー２０ｂ）を透過する赤外線を赤外線検出素子（サーモパイル、焦電素子）で検出している。

そして、本願出願人は、〔発明が解決しようとする課題〕の項でも記載した赤外線検知装置の赤外線透過部材が外部の熱的作用の影響による当該透過部材自体の温度変化によって起こる問題点を解決するべく鋭意研究を進めた結果、赤外線透過部材には赤外線透過率が極端に低い波長域（以下「不感帯域」という）が存在することを知得した。

図１（ａ）は、赤外線検知装置１である人体検知器２０のポリエチレン製のカバー２０ｂにおける赤外線の波長（μｍ）と透過率（％Ｔ）との関係を示すグラフである。
図示のように、カバー２０ｂには、赤外線透過率が極端に低い波長域（図中では、特に約３．５μｍ付近、約６．８μｍ付近及び１３．８μｍ付近）が幾つか存在することが確認できる。つまり、本願発明者が知得した「不感帯域」とは、この赤外線透過率が極端に低い波長域のことであり、人体から放射される赤外線がカバー２０ｂを透過しないため人体検知用として利用できない波長域のことである。

なお、図１（ａ）のグラフはあくまで一例を示しており、使用するカバー２０ｂの材質や厚さによって赤外線の透過率や不感帯域の波長域は変化するが、不感帯域の定義としては、少なくとも赤外線の透過率が極端に低く人体検知に影響の及ぼさない波長域であればよい。

ところで、赤外線検知装置として人体検知器２０を例にすると、人体検知器２０に対する画策検知は、画策行為によってカバー２０ｂに生じる温度変化に起因する赤外線量の変化を検出しているが、上述した不感帯域以外の波長域の赤外線を検出してしまうと、検出した赤外線が監視領域内で人体の移動に伴う温度変化に起因する赤外線なのか、或いは画策行為の影響で生じた温度変化に起因する赤外線なのか判断が難しくなってしまう。

しかしながら、上述した不感帯域を画策検出時における赤外線検出用波長域として利用し、図１（ａ）に示すように画策行為によって生じた温度変化に起因する赤外線のうち、不感帯域の波長域の赤外線のみを検出することで、画策行為対策として特許文献１のようにカバー２０ｂに表面温度検出面を設けることなく、カバー２０ｂに対する画策行為で生じたカバー２０ｂの温度変化に起因する赤外線量の変化と、監視領域内で生じた人体侵入に起因する赤外線量の変化とが区別できることを見出したのである。

これは、赤外線検知装置１である放射温度計１０における赤外線透過部材であるフレネルレンズＬも同様であり、測定対象物Ｍの熱放射や測定環境によってフレネルレンズＬの中央部が温度変化してしまうが、フレネルレンズＬ自体の不感帯域を利用してフレネルレンズＬの中央部で生じた温度変化に起因する赤外線量を検出することで、測定対象物Ｍから放射された赤外線量と区別することができ、フレネルレンズＬの不感帯域を通過した赤外線の強度に応じたフレネルレンズＬの中央部の温度値で、測定対象物Ｍから検出した赤外線の強度に応じた温度値を補正することで、測定対象物Ｍの正確な温度値を知得することができる。

以下、上述した新規の技術思想に基づき開発を進めた本発明に係る赤外線検知装置１（実施形態１として放射温度計１０、実施形態２として人体検知器２０）における各構成要件及び処理動作について説明する。

［１． 実施形態１］
まず、本発明に係る赤外線検知装置１の第１の実施形態となる放射温度計１０について説明する。
実施形態１で説明する放射温度計１０は、接触式での測定が困難な各種物体の表面温度を非接触で測定する場合に用いられるもので、測定対象物Ｍの表面から放出される赤外線の強度を測定することで、その測定対象物Ｍの表面温度を計測する装置である。

＜１−１．機器構成について＞
図２又は図３に示すように、実施形態１に係る放射温度計１０は、赤外線検出部１１と、補償用温度検出部１２と、増幅部１３と、Ａ／Ｄ変換部１４と、演算部１５と、温度表示部１６とを備えている。

赤外線検出部１１は、測定対象物Ｍから放射された赤外線をポリエチレンなどの赤外線透過性を有する合成樹脂（赤外線透過部材）で形成されるフレネルレンズＬの不感帯域以外の波長の赤外線を検出する測定用赤外線検出素子１１ａと、フレネルレンズＬが何らかの外部要因によって温度変化したときに生じた赤外線のうちフレネルレンズＬの不感帯域と同域の赤外線を検出する温度補正用赤外線検出素子１１ｂとで構成される。

測定用赤外線検出素子１１ａは、赤外線検出素子であるサーモパイル素子で構成され、フレネルレンズＬを介して測定対象物Ｍから放射された赤外線を入射して受光し、この受光した赤外線の強度に起因する熱エネルギーを光電変換した電気信号（アナログ信号）を測定温度信号として増幅部１３に出力する。

つまり、測定用赤外線検出素子１１ａは、測定対象物Ｍから放射された赤外線を、フレネルレンズＬにおける不感帯域以外の波長の赤外線を検出するための素子である。

温度補正用赤外線検出素子１１ｂは、赤外線検出素子であるサーモパイル素子で構成され、外部要因（測定対象物Ｍからの熱放射、測定位置の移動などに伴う測定環境の温度変化など）によってフレネルレンズＬ自体に生じた温度変化に起因する赤外線のうち、フレネルレンズＬの不感帯域と同域の波長の赤外線のみを受光し、この受光した赤外線の強度に起因する熱エネルギーを光電変換した電気信号（アナログ信号）を補正用温度信号として増幅部１３に出力する。

また、温度補正用赤外線検出素子１１ｂの赤外線検出面には、フレネルレンズＬの不感帯域に含まれる波長の赤外線のみを検出させるようにする光学フィルタ１１ｃが該検出面を覆うように設けられている。

光学フィルタ１１ｃは、フレネルレンズＬの不感帯域に含まれる波長の赤外線のみを温度補正用赤外線検出素子１１ｂに検出させ、不感帯域以外の波長域の赤外線を検出させないようにする、所謂バンドパスフィルタの役目を担う光学部品であり、温度補正用赤外線検出素子１１ｂの赤外線検出面の前面に設けられている。よって、光学フィルタ１１ｃの赤外線通過帯域は、使用するフレネルレンズＬの赤外線透過率により決定される不感帯域に含まれる波長の赤外線のみが通過するように設定されている。

なお、光学フィルタ１１ｃの赤外線通過帯域幅は、少なくとも使用するフレネルレンズＬの不感帯域と同域となるように設定され、フレネルレンズＬが温度変化に起因する外部要因を考慮して予め実験などを行うことで、フレネルレンズＬの温度変化に起因する赤外線が検出できるような波長域で設定される。従って、使用するフレネルレンズＬによって不感帯域が複数存在する場合は、上記実験に基づき外部要因よる温度変化に起因する赤外線の波長域に応じて適切な不感帯域を選択し、その波長域のみを通過するように光学フィルタ１１ｃを設計すればよい。

つまり、温度補正用赤外線検出素子１１ｂは、光学フィルタ１１ｃを介することで、何らかの外部要因によってフレネルレンズＬが温度変化したときに放射される赤外線のうち、フレネルレンズＬにおける不感帯域と同域の波長の赤外線のみを検出できるようになっている。

補償用温度検出部１２は、サーミスタ等の温度センサで構成され、赤外線検出部１１近傍に設置される。補償用温度検出部１２は、測定用赤外線検出素子１１ａ及び温度補正用赤外線検出素子１１ｂ自体の温度の変化を抵抗値の変化として検出し、この検出した抵抗値（アナログ信号）を補償用温度信号としてＡ／Ｄ変換部１４に出力する。なお、機器の設計上、測定用赤外線検出素子１１ａと温度補正用赤外線検出素子１１ｂの設置距離が離れてしまう場合は、各素子の近傍にそれぞれ補償用温度検出部１２を設置することが好ましい。

増幅部１３は、測定用赤外線検出素子１１ａから出力されたアナログ信号である測定温度信号や、温度補正用赤外線検出素子１１ｂから出力されたアナログ信号である補正用温度信号を受けて、これら信号をＡ／Ｄ変換部１４において変換可能な信号レベルまで増幅した後、Ａ／Ｄ変換部１４に出力する。

Ａ／Ｄ変換部１４は、増幅部１３から出力されたアナログ信号や補償用温度検出部１２から出力された抵抗値を示すアナログ信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号化した後、演算部１５に出力している。

つまり、Ａ／Ｄ変換部１４は、増幅部１３から所定の信号レベルに増幅されたアナログ信号である測定用温度信号をディジタル信号に変換した後、このディジタル信号化した測定用温度信号を演算部１５に出力する。また、Ａ／Ｄ変換部１４は、増幅部１３から所定の信号レベルに増幅されたアナログ信号である補正用温度信号をディジタル信号に変換した後、このディジタル信号化された補正用温度信号を演算部１５に出力する。さらに、Ａ／Ｄ変換部１４は、補償用温度検出部１２から出力された抵抗値を示すアナログ信号をディジタル信号に変換し、このディジタル信号化した補償用温度信号を演算部１５に出力する。

演算部１５は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit ）などのプロセッサで構成され、Ａ／Ｄ変換部１４でディジタル信号に変換された各種信号（測定用温度信号、補正用温度信号、補償用温度信号）を用いて、赤外線検出部１１の各素子１１ａ、１１ｂの温度補償を補償用温度検出部１２で検出した補償用温度信号を用いて温度補償処理や、測定用温度信号及び補正用温度信号から測定対象物Ｍの温度値（絶対値）の補正処理及び温度値算出処理を行う。

測定用赤外線検出素子１１ａがフレネルレンズＬを介して検出した赤外線エネルギーには、測定対象物Ｍから放射された赤外線エネルギーに加えてフレネルレンズＬから放射されたフレネルレンズＬ自体から放射される赤外線エネルギーも含まれている。
そのため、演算部１５では、測定温度信号が示す測定用赤外線検出素子１１ａが検出する赤外線エネルギーである「測定対象物Ｍから放射された赤外線エネルギー＋フレネルレンズＬから放射された赤外線エネルギー」から、温度補正用赤外線検出素子１１ｂが検出した「フレネルレンズＬから放射された赤外線エネルギー」を減算することで、フレネルレンズＬから放射された赤外線エネルギーを相殺され、測定用赤外線検出素子１１ａが検出した赤外線エネルギーが測定対象物Ｍから放射された赤外線エネルギーのみに補正される。

例えば、測定対象物Ｍの温度を「１５０℃」、測定対象物Ｍの輻射の影響を受けたフレネルレンズＬの温度を「３５℃」としたとき、測定用赤外線検出素子１１ａは、測定対象物Ｍの温度である「１５０℃」に相当する赤外線エネルギーと、フレネルレンズＬから放射されるフレネルレンズＬ自体の温度である「３５℃」に相当する赤外線エネルギーを同時に検出するため、合計で「１８５℃」に相当する赤外線エネルギーを検出してしまい実際の測定対象物Ｍの温度と誤差が生じてしまう。
しかしながら、測定用赤外線検出素子１１ａで検出した「１８５℃」に相当する赤外線エネルギーから、温度補正用赤外線検出素子１１ｂで検出したフレネルレンズＬ自体の温度である「３５℃」に相当する赤外線エネルギーを減算することで、実際の測定対象物Ｍの温度である「１５０℃」に相当する赤外線エネルギーを温度値に換算することができる。よって、測定対象物Ｍの正確な温度値を取得することができる。

温度表示部１６は、ディスプレイ装置（ＬＣＤ（liquid crystal display）など）で構成され、演算部１５で算出された温度値を数値表示する。

＜１−２．処理動作について＞
次に、上述した放射温度計１０の処理動作について説明する。

まず、測定対象物Ｍの温度測定を開始すると、測定用赤外線検出素子１１ａは、フレネルレンズＬを介して測定対象物Ｍから放射された赤外線を検出し、温度補正用赤外線検出素子１１ｂは、フレネルレンズＬ自体から放射される赤外線を検出する。また、これと平行して、補償用温度検出部１２は、赤外線検出部１１の各素子１１ａ、１１ｂの素子自体の温度の変化を抵抗値の変化として検出し、この検出した抵抗値（アナログ信号）を補償用温度信号としてＡ／Ｄ変換部１４に出力する。

このとき、温度補正用赤外線検出素子１１ｂは、光学フィルタ１１ｃを介して赤外線を検出するため、フレネルレンズＬを通過する測定対象物Ｍからの赤外線は検出せず、フレネルレンズＬ自体から放射される赤外線のうちフレネルレンズＬの不感帯域と同域の波長の赤外線のみを検出する。

次に、測定用赤外線検出素子１１ａで検出した測定対象物Ｍの赤外線の強度に起因する熱エネルギーを光電変換した電気信号（アナログ信号）を測定温度信号として増幅部１３に出力する。また、温度補正用赤外線検出素子１１ｂは、外部要因によってフレネルレンズＬ自体に生じた温度変化に起因する赤外線のうち、フレネルレンズＬの不感帯域と同域の波長の赤外線のみを受光し、この受光した赤外線の強度に起因する熱エネルギーを光電変換した電気信号（アナログ信号）を補正用温度信号として増幅部１３に出力する。

次に、増幅部１３は、測定用赤外線検出素子１１ａから出力された測定温度信号や、温度補正用赤外線検出素子１１ｂから出力された補正用温度信号をＡ／Ｄ変換部１４において変換可能な信号レベルまで増幅した後、Ａ／Ｄ変換部１４に出力する。そして、Ａ／Ｄ変換部１４は、増幅部１３から出力されたアナログ信号である測定温度信号や補正用温度信号、補償用温度検出部１２から出力された抵抗値を示すアナログ信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号化した後、演算部１５に出力する。

演算部１５では、赤外線検出部１１の各素子１１ａ、１１ｂの温度補償を補償用温度検出部１２で検出した補償用温度信号を用いて温度補償処理を行うとともに、Ａ／Ｄ変換部１４から出力された測定用温度信号及び補正用温度信号から測定対象物Ｍの温度値（絶対値）の算出処理を行う。すなわち、測定温度信号が示す測定用赤外線検出素子１１ａが検出する赤外線エネルギーから、補正用温度信号が示す温度補正用赤外線検出素子１１ｂが検出したフレネルレンズＬから放射された赤外線エネルギー分を減算することで、フレネルレンズＬから放射された赤外線エネルギーを相殺し、測定対象物Ｍから放射された赤外線エネルギーのみを取得する。

その後、演算部１５において、補正処理によって取得した測定対象物Ｍから放射された赤外線エネルギーを温度値に換算し、この温度値の情報を温度表示部１６にして温度表示させる。

＜１−３．実施形態１の効果＞
以上説明したように、上述した実施形態１に係る放射温度計１０は、フレネルレンズＬを介して測定対象物Ｍから放射された赤外線を検出する測定用赤外線検出素子１１ａと、フレネルレンズＬの不感帯域に含まれる波長の赤外線のみを検出させるようにする光学フィルタ１１ｃが赤外線検出面を覆うように設けて外的要因によるフレネルレンズＬ自体の温度変化に起因する赤外線を検出する温度補正用赤外線検出素子１１ｂとを有する赤外線検出部１１を備えている。

これにより、赤外線検出部１１において測定対象物Ｍから放射された赤外線を検出する際に、温度補正用赤外線検出素子１１ｂにおいて外的要因によってフレネルレンズＬ自体の温度変化したときに生じる赤外線のみを検出しているため、測定用赤外線検出素子１１ａで検出した赤外線エネルギーを、温度補正用赤外線検出素子１１ｂで検出したフレネルレンズＬ自体の温度変化に起因する赤外線エネルギーで補正することができ、結果として測定対象物Ｍの正確な温度検出が可能となる。

［２．実施形態２］
次に、本発明に係る赤外線検知装置の第２の実施形態となる人体検知器２０について説明する。

＜２−１．機器構成について＞
図４又は図５に示すように、本例の人体検知器２０は、検知対象となる人体の移動に伴う赤外線の変化量により監視領域内における人体の有無を検知する機能と、主にカバー２０ｂの表面に例えばスプレーやペンキ、その他赤外線を吸収・遮断する液体、テープなどを噴射・塗布して人体検知器２０による人体検知ができないようにする画策行為によってカバー２０ｂが遮蔽されたか否かを検知する機能を実現するため、筐体２０ａ内に人体検知部２１と、画策検知部２２と、制御部２３と、出力部２４と、電源部２５とを具備する。

また、人体検知部２１、画策検知部２２、制御部２３、出力部２４及び電源部２５が外部に露出しないようにするため、これらを覆うカバー２０ｂが筐体２０ａに取り付けられている。

カバー２０ｂは、例えばポリエチレンやポリプロピレンのような監視領域内に侵入する人体から放射される赤外線が透過しやすい素材（赤外線透過部材）で形成されている。また、カバー２０ｂは、赤外線以外の外乱光の受光を避けるフィルタの役目と悪戯防止を目的として、内部部品が外部から視認できないように白濁色や明度が比較的低い色となるように色調調整されている。

人体検知部２１は、監視領域内に設定した赤外線受光ゾーンＥ１から赤外線を受光する人体検知用赤外線受光部２１Ａと、人体検知用赤外線受光部２１Ａで受光した赤外線量に応じて監視領域内の人体の有無を判断する人体判定部２１Ｂとを備えている。

人体検知用赤外線受光部２１Ａは、監視領域内での人体の移動に伴う赤外線の変化量を検出しており、赤外線受光ミラー２１Ａａ、人体検出用素子２１Ａｂを有している。

赤外線受光ミラー２１Ａａは、人体検出用素子２１Ａｂとにより、所望の監視領域内に赤外線受光ゾーンＥ１を形成するように、上下左右方向に複数の領域に分割された多角ミラーで構成される。赤外線受光ミラー２１Ａａは、監視領域内に設定した赤外線受光ゾーンＥ１に侵入した人体の移動に伴う赤外線を受け、この赤外線を光軸上の焦点に位置する人体検出用素子２１Ａｂの検出面に導いている。

人体検出用素子２１Ａｂは、焦電素子やサーモパイルなどの赤外線検出素子であって、筐体２０ａ内の回路基板２０ｃ上に固設される。人体検出用素子２１Ａｂは、太陽光などの外乱による誤検出を防止するため、極性の異なる２個の検出素子を差動接続して構成される。人体検出用素子２１Ａｂは、赤外線受光ミラー２１Ａａにより反射されて導かれる赤外線受光ゾーンＥ１からの赤外線を受光し、この受光した赤外線の受光量に応じて発生する受光信号を人体判定部２１Ｂに出力している。

人体判定部２１Ｂは、人体検知用赤外線受光部２１Ａの人体検出用素子２１Ａｂに入力される赤外線受光量に応じて発生する受光信号と、予め実験で定めた閾値（人体判定用閾値）とを比較し人体の有無を判定している。

詳述すると、人体判定部２１Ｂは、例えば図６に示すように、増幅器２１Ｂａ、比較器２１Ｂｂ，２１Ｂｃを備えている。増幅器２１Ｂａには人体検出用素子２１Ａｂの受光信号が入力され、比較器２１Ｂｂには増幅器２１Ｂａの出力と閾値Ｖｒｅｆ１＋が入力される。また、比較器２１Ｂｃには増幅器２１Ｂａの出力と閾値Ｖｒｅｆ１−が入力される。

よって、人体判定部２１Ｂには、予め算出された人体の有無を判定するために適当な閾値として、上限閾値Ｖｒｅｆ１＋と下限閾値Ｖｒｅｆ１−がそれぞれ設定入力されている。そして、増幅器２１Ｂａにて増幅された人体検出用素子２１Ａｂからの受光信号が、人体判定時間Ｔ１以内に上記閾値Ｖｒｅｆ１＋又はＶｒｅｆ１−を所定回数（１回以上）超えたときに人体有りと判定し、そうでないときに人体無しと判定する。また、人体有りと判定したときのみ、人体検知信号を制御部２３に出力している。

なお、人体判定時間Ｔ１は、制御部２３により人体検出用素子２１Ａｂから受光信号を入力したときの入力タイミングをトリガとして計時が開始され、所定時間計時するリセットされる。

画策検知部２２は、画策行為によってカバー２０ｂに生じた温度変化に起因する赤外線を受光する画策検知用赤外線受光部２２Ａと、画策検知用赤外線受光部２２Ａで受光した赤外線量に応じてカバー２０ｂに対する画策の有無を判断する画策判定部２２Ｂとを備えている。

画策検知用赤外線受光部２２Ａは、画策行為によるカバー２０ｂの温度変化に起因する赤外線を検出する画策検出用素子２２Ａａと、画策検出用素子２２Ａａの赤外線検出面を覆うように設けられる光学フィルタ２２Ａｂとを備え、筐体２０ａ内の回路基板２０ｄに固設される。

画策検出用素子２２Ａａは、焦電素子などの赤外線検出素子で構成される。画策検出用素子２２Ａａは、カバー２０ｂの裏面に設定した画策検出ゾーンＥ２から画策行為により生じたカバー２０ｂの放射熱に含まれる赤外線を受光し、この受光した赤外線の受光量に応じて発生する受光信号を画策判定部２２Ｂに出力している。なお、画策検出ゾーンＥ２は、例えば図１に示すように、カバー２０ｂにおいて画策行為がされやすい部分（特に監視領域と対向するカバー２０ｂ表面の裏側）が含まれるように設定するのが好ましい。

光学フィルタ２２Ａｂは、使用するカバー２０ｂの不感帯域に含まれる波長の赤外線のみを画策検出用素子２２Ａａに検出させ、不感帯域以外の波長域の赤外線を検出させないようにする、所謂バンドパスフィルタの役目を担う光学部品であり、画策検出用素子２２Ａａの赤外線検出面と重なるように設けられている。よって、光学フィルタ２２Ａｂの赤外線通過帯域は、使用するカバー２０ｂの赤外線透過率により決定される不感帯域に含まれる波長の赤外線のみが通過するように設定されている。

なお、光学フィルタ２２Ａｂの赤外線通過帯域幅は、少なくとも使用するカバー２０ｂの不感帯域と同域となるように設定され、さらに使用するカバー２０ｂの状態（材質や厚さ）、人体検知器２０の設置環境（設置高さ、温度、天候による環境変化の有無など）、想定される画策行為（例えば、遮光シールの貼着、スプレーによる液体噴射、刷毛による液体塗布、注射器による液体注入など）などの種々の要因を考慮して予め実験などを行うことで、人体検知器２０が画策されたときに生じるカバー２０ｂの温度変化に起因する赤外線が検出できるような波長域で設定される。従って、使用するカバー２０ｂによって不感帯域が複数存在する場合は、上記実験に基づき知得される画策行為による温度変化に起因する赤外線の波長域に応じて適切な不感帯域を選択し、その波長域のみを通過するように光学フィルタ２２Ａｂを設計すればよい。

このように、本例の人体検知器２０に具備される画策検知部２２は、図１（ｂ）に示すように、設定した不感帯域（図例では、不感帯域を３．３μｍ〜３．８μｍに設定）と同域の波長の赤外線（図中の実線波形）のみを通過させる光学フィルタ２２Ａｂを、画策検出用素子２２Ａａの赤外線検出面を覆うように設けているため、監視領域内に人体が侵入したときの赤外線は検出されず、カバー２０ｂに画策されたときに生じるカバー２０ｂの温度変化に起因する赤外線のみを検出することができるため、画策行為を確実に検出することができる。

画策判定部２２Ｂは、画策検知用赤外線受光部２２Ａの画策検出用素子２２Ａａに入力される赤外線受光量に応じて発生する受光信号と、予め実験で定めた閾値（画策判定用閾値）とを比較し画策の有無を判定している。

詳述すると、画策判定部２２Ｂは、例えば図６に示すように、増幅器２２Ｂａ、比較器２２Ｂｂ，２２Ｂｃ、論理和（オア）回路２２Ｂｄを備えている。増幅器２２Ｂａには画策検出用素子２２Ａａの受光信号が入力され、比較器２２Ｂｂには増幅器２２Ｂａの出力と閾値Ｖｒｅｆ２＋が入力され、比較器２２Ｂｃには増幅器２２Ｂａの出力と閾値Ｖｒｅｆ２−が入力される。

すなわち、画策判定部２２Ｂには、予め算出されたカバー２０ｂの温度変化の有無を判定するために適当な閾値として、上限閾値Ｖｒｅｆ２＋と下限閾値Ｖｒｅｆ２−がそれぞれ設定入力されている。そして、増幅器２２Ｂａにて増幅された画策検出用素子２２Ａａからの受光信号が、画策判定時間Ｔ２以内に上記閾値Ｖｒｅｆ２＋又はＶｒｅｆ２−を所定回数（１回以上）超えたときカバー２０ｂの画策有りと判定し、そうでないときにカバー２０ｂの画策変化無しと判定する。そして、画策有りを判定すると、画策検知信号を制御部２３に出力している。

なお、画策判定時間Ｔ２は、画策検出用素子２２Ａａから受光信号を入力したときの入力タイミングをトリガとして制御部２３により計時が開始され、所定時間計時するリセットされる。

以上のように、本例の人体検知器２０では、図７（ａ）に示すように、監視領域内に設定した赤外線受光ゾーンＥ１から受光した人体の移動に伴う赤外線は、カバー２０ｂを透過して人体検知用赤外線受光部２１Ａで受光されるが、画策検知用赤外線受光部２２Ａには光学フィルタ２２Ａｂが設けられているためカバー２０ｂを透過する赤外線が受光されることはない。

一方、図７（ｂ）に示すように、画策検知用赤外線受光部２２Ａは、スプレーなどによるカバー２０ｂの画策行為によって生じた温度変化に起因する赤外線のうち、カバー２０ｂの不感帯域と同じ波長域の赤外線のみが検出されるように画策検出用素子２２Ａａの赤外線検出面に光学フィルタ２２Ａｂが設けられているため、不感帯域以外の波長域の赤外線は検出されることがない。よって、人体から放射される赤外線を画策行為として誤検知することがなく、画策行為による温度変化のみを検出することができる。

制御部２３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit ）やＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory）又はこれらの機能を具備するＭＰＵ（Micro-Processing Unit ）等のプロセッサで構成され、人体判定部２１Ｂからの人体検知信号や、画策判定部２２Ｂからの画策検知信号に基づいて出力部２４から出力先に対する異常信号（人体検知に伴う異常信号、画策検知に伴う異常信号）の出力制御をしている。

また、制御部２３は、タイマーなどの計時手段２３ａを備えており、人体検知処理時には人体判定時間Ｔ１の計時処理（計時開始処理や計時時間リセット処理）、画策検知処理時は画策判定時間Ｔ２の計時処理（計時開始処理や計時時間リセット処理）を行う。そして、制御部２３は、人体判定時間Ｔ１又は画策判定時間Ｔ２を計時後、出力部２４を介して出力先に所定の異常信号を出力する。

出力部２４は、人体検知の有無や画策行為の有無を示す異常信号を、制御部２３の制御により出力先に出力する。

異常信号の出力先としては、例えばブザーなどの鳴動機器、ＬＥＤなどの表示機器、監視領域を監視する警備会社のＰＣ（personal computer ）などがあり、これらに対して異常を示す異常信号を出力する。これにより、出力先となる各機器では、入力した異常信号に基づき、所定の警報動作（鳴動処理、点灯／点滅処理、表示画面における文字表示処理など）により異常発生を通知する。

なお、出力先となる鳴動機器や表示機器を人体検知器２０に具備させ、人体検知や画策検知したときに人体検知器２０自身が警報動作するような構成としてもよい。

電源部２５は、一般的な商用電源ユニット、ボタン電池や乾電池（一次電池、二次電池を問わず）などの各種電池が着脱交換可能な電源ユニット若しくは光起電力効果を利用して太陽光や照明光などの光エネルギーを直接電力に変換する光電池モジュールの何れかで構成され、人体検知器２０を構成する各部の駆動電源を適宜供給している。

＜２−２．処理動作について＞
次に、上述した人体検知器２０の処理動作について、図８を参照しながら説明する。なお、本例の人体検知器２０における処理動作としては、大別して監視領域内に侵入した人体を検知する人体検知処理に関する処理動作と、カバー２０ｂに対する画策行為の有無を検知する画策検知処理に関する処理動作がある。

（人体検知に基づく処理動作）
本例の人体検知器２０による人体検知処理は、監視領域内に設定した赤外線受光ゾーンＥ１に人体が侵入すると、人体の移動に伴って赤外線受光ゾーンＥ１内に温度変化が生じる。そして、この温度変化に起因する赤外線がカバー２０ｂを透過して人体検知用赤外線受光部２１Ａに受光される。

次に、人体検知用赤外線受光部２１Ａは、赤外線を受光すると、図８に示すように受光した赤外線の赤外線量に応じた受光信号（図例では５回）を人体判定部２１Ｂに出力する。このとき、制御部２３によって人体判定時間Ｔ１のカウントが開始される。

人体判定部２１Ｂは、入力した受光信号と、予め設定された人体判定用閾値とを比較し、人体検知用赤外線受光部２１Ａから入力した受光信号が、人体判定時間Ｔ１以内に人体判定用閾値を所定回数超えたか否かを判定する。例えば、受信信号が人体判定用閾値を超える回数を３回と設定した場合、図８の例ではその回数を超えているため、人体有りと判定されることになる。

そして、人体判定部２１Ｂは、人体有りと判定したときのみ、人体検知信号を制御部２３に出力する。制御部２３は、人体検知に伴う異常信号を、出力部２４を介して出力先に出力する。
これにより、出力先において監視領域内に人体が侵入したことが通知される。

（画策検知に基づく処理動作）
本例の人体検知器２０による画策検知処理は、カバー２０ｂに何らかの画策行為がなされると、カバー２０ｂに温度変化が生じる。そして、画策検知用赤外線受光部２２Ａは、光学フィルタ２２Ａｂを介して画策検出ゾーンＥ２内における温度変化に起因する赤外線のうち、不感帯域と同域の波長の赤外線のみをカバー２０ｂの裏面から受光する。

次に、画策検知用赤外線受光部２２Ａは、赤外線を受光すると、図８に示すように受光した赤外線の赤外線量に応じた受光信号（図例では２回）を画策判定部２２Ｂに出力する。このとき、制御部２３によって画策判定時間Ｔ２のカウントが開始される。

画策判定部２２Ｂは、入力した受光信号と、予め設定され画策判定用閾値とを比較し、画策検知用赤外線受光部２２Ａから入力した受光信号が、画策判定時間Ｔ２以内に画策判定用閾値を所定回数超えたか否かを判定する。例えば、受信信号が画策判定用閾値を超える回数を２回と設定した場合、図８の例ではその回数を超えているため、画策有りと判定されることになる。

そして、画策判定部２２Ｂは、画策有りと判定したときのみ、画策検知信号を制御部２３に出力する。制御部２３は、画策検知に伴う異常信号を、出力部２４を介して出力先に出力する。これにより、出力先においてカバー２０ｂに何らかの画策行為がなされたことが通知される。

＜２−３．実施形態２の効果＞
以上説明したように、上述した人体検知器２０は、監視領域内に侵入した人体を検知する人体検知部２１と、カバー２０ｂに画策行為がなされたか否かを判断する画策検知部２２とを備え、画策検知部２２には、カバー２０ｂの不感帯域と同域の波長の赤外線のみを通過させる光学フィルタ２２Ａｂが画策検出用素子２２Ａａの赤外線検出面を覆うように設けられている。

これにより、画策検知部２２において監視領域内に人体が侵入したときの赤外線は検出されず、カバー２０ｂが画策されたときに生じるカバー２０ｂの温度変化に起因する赤外線のみを検出することができるため、画策行為を確実に検出することができる。

１…赤外線検知装置（１０…放射温度計、２０…人体検知器）
１１…赤外線検出部（１１ａ…測定温度用赤外線検出素子、１１ｂ温度補正用赤外線検出素子）
１２…補償用温度検出部
１３…増幅部
１４…Ａ／Ｄ変換部
１５…演算部
１６…温度表示部
２０ａ…筐体
２０ｂ…カバー
２０ｃ、２０ｄ…回路基板
２１…人体検知部
２１Ａ…人体検知用赤外線受光部（２１Ａａ…赤外線受光ミラー、２１Ａｂ…人体検出用素子）
２１Ｂ…人体判定部
２２…画策検知部
２２Ａ…画策検知用赤外線受光部（２２Ａａ…画策検出用素子、２２Ａｂ…光学フィルタ）
２２Ｂ…画策判定部
２３…制御部（２３ａ…計時手段）
２４…出力部
２５…電源部
Ｅ１…赤外線受光ゾーン
Ｅ２…画策検出ゾーン

Claims (5)

1. 赤外線透過部材を介して測定対象から放射される赤外線を検出する測定用赤外線検出素子が検出した赤外線を補正するための赤外線検出素子であって、
   前記赤外線透過部材における赤外線透過率が極端に低くなる不感帯域と同域の波長の赤外線のみを透過させる光学フィルタが赤外線検出面を覆うように設けられていることを特徴とする赤外線検出素子。
2. 前記赤外線検出素子は、サーモパイルであることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出素子。
3. 前記赤外線検出素子は、焦電素子であることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出素子。
4. 測定対象物から放射された赤外線を、赤外線透過部材からなるフレネルレンズを介して検出する測定用赤外線検出素子と、
   前記フレネルレンズが外的要因によって温度変化したときに生じた赤外線のうち、前記フレネルレンズにおける赤外線透過率が極端に低くなる不感帯域と同域の波長の赤外線のみを透過する光学フィルタが赤外線検出面を覆うように設けられた温度補正用赤外線検出素子と、
   を備える赤外線検出部と、
   前記測定用赤外線検出素子で検出した前記測定対象物が放射する赤外線の強度に応じた温度値を、前記温度補正用赤外線検出素子で検出した前記フレネルレンズが放射する赤外線の強度に応じた温度値を用いて温度補正処理を行う演算部と、
   を備えたことを特徴とする放射温度計。
5. 赤外線を透過するカバーを介して監視領域内に侵入した人体から放射される赤外線を検出してこの赤外線の変化量に基づき人体の有無を検知する人体検知部と、
   前記カバーが画策行為されたか否かを判定する画策検知部と、
   を備える人体検知器であって、
   前記画策検知部は、
   前記カバーにおける赤外線透過率が極端に低くなる不感帯域と同域の波長の赤外線のみを透過する光学フィルタが赤外線検出面を覆うように設けられた画策検出用素子を有する画策検知用赤外線受光部と、
   前記画策検出用素子に入力される赤外線受光量に応じて発生する受光信号と、予め設定された画策判定用閾値とを比較して画策行為の有無を判定する画策判定部と、
   と備えたことを特徴とする人体検知器。

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