JP6545096B2 - 人体検知器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば焦電素子、サーモパイル等の赤外線検出素子を利用して、赤外線の受光量から人体の有無を判定する人体検知器に関するものである。

従来から知られている人体検知器は、例えば焦電素子、サーモパイル等の赤外線検出素子を利用し、この赤外線検出素子が監視領域から受光した赤外線量と、予め設定される閾値とを比較し、赤外線検出素子が受光した赤外線量が閾値を超えたときに、その赤外線量が監視領域内の人体から放出されたものと判断して人体を検知する。

この種の人体検知器は、例えば天井や壁等に取り付けられ、本体及びカバーが空間に晒された状態で設置される。このため、例えば太陽光、照明等の外光が本体やカバーに照射されると、その表面で反射して光り、その空間を飛び回る虫（例えば蛾やハエ等の昆虫）が光った本体やカバーに誘引され、監視領域からの赤外線が透過するカバーの表面に止まることがある。この場合、人体検知器は、カバーの表面に止まった虫から放出される赤外線を受光し、この受光した赤外線が監視領域内の人体から放出されたものと誤って検知し、監視領域内の人体の有無を正確に判定できず、誤報の原因となっていた。

ところで、昆虫は、光刺激に反応して移動する走光性を有し、光のある方向に近づく習性（すう光性）があることが一般的に知られている。図３はミツバチの行動実験による走光性の感度の一例を示している（下記非特許文献１や非特許文献２を参照）。図３に示すように、ミツバチは、人が見ることのできる可視光線領域（波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ（ＪＩＳ Ｚ ８１２０））と異なる紫外線領域（波長３００ｎｍ〜６００ｎｍ）を見ることができ、人の眼の感度範囲より約１００ｎｍ短波長側にシフトしており、波長３５０ｎｍ前後をピーク波長とする特性を持つ。この走光性の感度は、ミツバチに限らず、蛾やハエ等の昆虫でも波長３５０ｎｍ前後をピーク波長とする同様の特性を示す。このため、人体検知器のカバーへの虫の誘引を抑制するには、特に、波長３５０ｎｍ前後の波長域の紫外線をカットする必要がある。

そこで、上述した波長３５０ｎｍ前後の波長域の紫外線をカットする技術として、例えば下記特許文献１に開示される低誘虫性基材が知られている。この低誘虫性基材は、アクリル樹脂系塗料と、２〜８ｗｔ％の蛍光増白剤と、１０〜６０ｗｔ％の紫外線吸収剤とを有する低誘虫性樹脂が、透光性基材に塗布されたものである。この低誘虫性基材によれば、波長３００〜３９５ｎｍの光を略１００％カットし、波長４０５ｎｍ以上の光の平均透過率が５０％以上を得ることができる。

特開２０１２−４４８８５号公報

昆虫の行動と色覚反応 植物防疫５３巻第６号（１９９９年） 著者：横浜市立大学理学部 江口英輔・木下充代 道路照明と低誘虫光源について 著者：社団法人 建設電気技術協会 Ｖｏｌ．１４８ ２００５．１

ここで、上述した特許文献１に開示される低誘虫性基材を人体検知器のカバーに採用して構成する場合には、カバーを透光性基材とし、カバーに上述した低誘虫性樹脂を塗装して形成することになる。

しかしながら、上述した構成では、カバーの成形工程とは別に塗装工程が必要になり、低誘虫性樹脂がカバーとは別の構成要素として増える。しかも、上述した低誘虫性樹脂をカバーの表面に塗装すると、低誘虫性樹脂の材料の種類や添加物の影響により表面が経年変化で劣化し、虫の誘引を低減する効果が薄れてしまう。また、塗料によっては赤外線を透過しないものもあり、人体検知器には使用できない場合も多い。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、誤報対策として、カバーと一体化された簡素な構成により外部からの光の反射を抑制して虫の誘引を低減することができ、経年変化も少ない人体検知器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載された人体検知器は、赤外線を透過するカバーと、監視領域から前記カバーを透過してくる赤外線を受光する赤外線受光部とを含み、前記受光した赤外線の変化量に基づいて人体の有無を検知する人体検知器において、
前記カバーの表面には、虫の走光性視感度のピーク波長を３５０ｎｍとしたときに、平均高さ寸法Ｈが８７．５ｎｍ以上、かつ隣接する凹部の頂点間と凸部の頂点間の平均ピッチ間隔Ｌが８７．５ｎｍ以下のナノサイズの凹凸部による微細パターンの構造体が一体形成されることを特徴とする。

請求項２に記載された人体検知器は、請求項１の人体検知器において、
前記凹凸部は、前記監視領域からの赤外線が透過する領域に少なくとも形成されることを特徴とする。

請求項３に記載された人体検知器は、請求項１又は２の人体検知器において、
前記凹凸部は、金属表面にマスクとしての金属微粒子を形成して金型表面をエッチングした金型を用いた射出成形により前記カバーの表面を境界として一体に成形されることを特徴とする。

本発明によれば、虫の走光性視感度のピーク波長を３５０ｎｍとしたときに、平均高さ寸法Ｈが８７．５ｎｍ以上、かつ隣接する凹部の頂点間と凸部の頂点間の平均ピッチ間隔Ｌが８７．５ｎｍ以下となるようにナノサイズの凹凸部による微細パターンの構造体がカバーの表面に一体形成されるので、構成要素を増やすことなく、微細パターンの構造体（凹凸部）をカバーの一部として一体形成でき、外部から光（例えば太陽光、照明等の外光）が照射された際に、外部からの光の反射を抑制して誘虫性を低減することができる。これにより、光に向かう習性がある虫による誤報を低減することができる。しかも、微細パターンの構造体がカバーに一体形成される構成なので、経年変化も少ない。

また、少なくとも監視領域からの赤外線が透過する領域に微細パターンの構造体（凹凸部）を形成すれば、監視領域からの赤外線が透過する領域において、外部からの光の反射を抑制して誘虫性が低減し、監視領域からの赤外線が透過する領域の周囲に虫を誘引でき、虫による誤報を低減することができる。

本発明に係る人体検知器の概略構成を示す側断面図である。 本発明に係る人体検知器の機能ブロック図である。 ミツバチの行動実験による走光性の感度の一例を示す図である。

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。

本発明に係る人体検知器は、例えば天井や壁等に取り付けられ、予め決められた監視領域内での人体の移動に伴う赤外線の変化量により人体の有無を検知するものである。

図２に示すように、人体検知器１は、赤外線受光部２、人体判定部３、制御部４、表示部５、出力部６、電源としての電池７が本体８に収容される。そして、本体８には、図１に示すように、お碗状のカバー９が取り付けられている。

赤外線受光部２は、所望の監視領域Ｓ内での人体の移動に伴う赤外線の変化量を検出するもので、人体検出用ミラー２ａと人体検出用素子２ｂを有する。

人体検出用ミラー２ａは、所望の監視領域Ｓ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することができる。

図１は人体検知器１を天井に取り付けた状態を示している。図１に示すように、人体検出用ミラー２ａは、上下方向に３分割され、上段の分割部分２ａ１が人体検知器１の直下の監視領域Ｓ１を形成し、中段の分割部分２ａ２が人体検知器１から近点に位置する監視領域Ｓ２を形成し、下段の分割部分２ａ３が人体検知器１から遠点に位置する監視領域Ｓ３を形成する。

なお、図１の例では、人体検出用ミラー２ａの左右方向の分割について図示していないが、全体の監視領域に応じて適宜分割形成される。

人体検出用ミラー２ａは、監視領域Ｓ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）内における人体の移動に伴って放出されカバー９を透過する赤外線を、人体検出用ミラー２ａの光軸上の焦点に位置する人体検出用素子２ｂの検出面に反射させている。

人体検出用素子２ｂは、例えば回路基板上に配線接続される焦電素子で構成される。なお、人体検出用素子は、焦電素子に限定されず、例えばサーモパイル等の赤外線を検出する素子で構成することもできる。

人体検出用素子２ｂは、例えば太陽光、照明等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、人体検出用ミラー２ａにより反射される各監視領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３からの赤外線を受光検出する。

人体判定部３は、赤外線受光部２の人体検出用素子２ｂに入力される赤外線受光量に応じて発生する受信信号と、予め試験や実験などにより定めた閾値とを比較して人体の有無を判定する。

さらに説明すると、人体判定部３は、図２に示すように、増幅器３ａと２つの比較器３ｂ，３ｃを備える。増幅器３ａは、人体検出用素子２ｂからの受光信号が入力されると、その受光信号を所定の増幅率で増幅する。比較器３ｂには、増幅器３ａの出力と上限閾値Ｖｒｅｆ１＋が入力される。比較器３ｃには、増幅器３ａの出力と下限閾値Ｖｒｅｆ１−が入力される。

人体判定部３は、予め設定される人体の有無を判定するための閾値として、上限閾値Ｖｒｅｆ１＋と下限閾値Ｖｒｅｆ１−をそれぞれ設定入力しておき、増幅器３ａにて増幅された人体検出用素子からの受光信号が上限閾値Ｖｒｅｆ１＋又は下限閾値Ｖｒｅｆ１−を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。そして、人体判定部３は、人体有りと判定したときに、人体検知判定信号を制御部４に出力する。

制御部４は、例えばＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭなどを含み、人体判定部３から人体検知判定信号が入力されると、監視領域Ｓへの人体の進入が有ると判断する。また、制御部４は、監視領域Ｓへの人体の進入の有無に応じて表示部５の表示を制御する。

そして、制御部４は、人体判定部３から人体検知判定信号の入力が無く、監視領域Ｓへの人体の進入が無いと判断したときに、表示部５を例えば緑色に点灯するように表示制御信号を出力して表示制御する。

また、制御部４は、人体判定部３から人体検知判定信号の入力が有り、監視領域Ｓへの人体の進入が有ると判断したときに、表示部５を例えば赤色に点灯又は点滅するように表示制御信号を出力して表示制御する。さらに、制御部４は、監視領域Ｓへの人体の進入が有ると判断したときに、出力部６からの信号出力を制御する。

表示部５は、例えばＬＥＤランプで構成され、監視領域Ｓへの人体の進入が無いときに、制御部４からの表示制御信号により例えば緑色に点灯する。また、表示部５は、監視領域Ｓへの人体の進入が有ったときに、制御部４からの表示制御信号により例えば赤色に点灯又は点滅する。

出力部６は、人体検知の有無を示す信号を、制御部４の制御により外部（例えば遠隔地の監視センター等）に出力する。

カバー９は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂等の赤外線を透過する樹脂で形成される。カバー９の表面９ａの全体又は一部には、誤報対策として、微細パターンの構造体１０が一体形成される。

微細パターンの構造体１０は、図１の丸で囲む拡大図の一点鎖線で示すカバー９の表面９を境界（中心）として、凹部１０ａと凸部１０ｂとが交互に連続したナノサイズ（例えば１００ｎｍ）の凹凸部からなる。この凹凸部は、カバー９を側面視したときの断面が波状（正弦波状）であり、隣接する凹部１０ａの底部から外方に突出する個々の凸部１０ｂが略円錐形状をなしている。

なお、微細パターンの構造体１０の凹凸部は、図１に示す構成に限定されるものではない。すなわち、凹部１０ａと凸部１０ｂとをランダムに形成してもよく、断面形状を波状以外の形状としてもよい。

また、微細パターンの構造体１０をカバー９の表面９ａの一部に形成する場合には、図１に示すように、監視領域Ｓ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）からの赤外線が透過する領域（以下、赤外線透過領域という）に少なくとも形成するのが好ましい。これにより、人体検知器１への外光の照射に伴う反射により光に向かう習性がある虫が人体検知器１のカバー９に誘引されて誤報を招くのを低減することができる。

さらに、微細パターンの凹凸部からなる構造体１０は、光に向かう習性がある虫の走光性視感度のピーク波長をλとしたときに、平均高さ寸法Ｈ（凹部１０ａの底点と凸部１０ｂの頂点との間の平均寸法）がλ／４以上で、かつ隣接する凹部１０ａ，１０ａの頂点間と凸部１０ｂ，１０ｂの頂点間の平均ピッチ間隔Ｌがλ／４以下となるように（平均高さ寸法Ｈと平均ピッチ間隔のアスペクト比が１以上）、カバー９の表面９ａにナノサイズで一体形成する。具体的な数値を示すと、虫の走光性視感度のピーク波長λの３５０ｎｍに対応するため、Ｈ＝８７．５ｎｍ以上の平均高さ寸法で、かつＬ＝８７．５ｎｍ以下の平均ピッチ間隔で微細パターンの凹凸部からなる構造体１０をカバー９の表面９ａに一体形成する。

これにより、外部から光（例えば太陽光、照明等の外光）が人体検知器１の本体８やカバー９に照射された際に、虫が誘引されやすい波長３５０ｎｍ前後の波長域の紫外線が反射せず、外部からの光の照射に伴う反射を十分に抑制することができる。なお、微細パターンの構造体１０は、平均高さ寸法Ｈを大きくすると外部からの光の反射が緩やかになり、平均ピッチ間隔Ｌを小さくすると物体として認識しづらくなる。

上述した微細パターンの凹凸部からなる構造体１０は、例えば金型表面にマスクとしての金属微粒子を形成して金型表面をエッチングした金型を用い、カバー９を射出成形することでカバー９と一体に成形することができる。また、射出成形されたカバー９の表面９ａの必要箇所に微細パターンの構造体１０をインプリントして形成することもでき、その形成方法について限定されるものではない。なお、図１や図２における微細パターンの凹凸部からなる構造体１０は、その断面形状を判りやすくするため誇張して図示している。

ここで、平均高さ寸法Ｈと平均ピッチ間隔Ｌがλ／４となるように、上述した微細パターンの凹凸部からなる構造体１０をカバー９の表面９ａに一体成形した人体検知器１を用いて波長λ（例えば３５０ｎｍ）における正反射率の測定を分光光度計により行った。その結果、カバー９の表面９ａでの反射を０．１％以下に低減することができた。

このように、本実施の形態の人体検知器１は、カバー９の表面９ａに微細パターンの凹凸部からなる構造体が一体形成されるので、構成要素を増やすことなく、微細パターンの構造体１０をカバー９の一部として形成することができる。また、カバー９に微細パターンの凹凸部の構造が一体形成された構成なので、特許文献１に開示される低誘虫性樹脂をカバーに塗布する構成と比較して経年変化も少ない。そして、人体検知器１（本体８、カバー９）に外部から光（例えば太陽光、照明等の外光）が照射された際に、外部からの光の反射を抑制して虫の誘引（誘虫性）を低減することができる。しかも、微細パターンの構造体１０は、赤外線の透過率の低下を招くことなくカバー９の表面９ａでの外部からの光の反射率を低減させるので、監視領域Ｓ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）から発せられてカバー９の表面９ａを透過する人体からの赤外線に悪影響を与えることなく人体検知が行え、特に、光に向かう習性がある虫による誤報を低減することができる。

また、監視領域Ｓ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）からの赤外線が透過するカバー９の表面９ａの赤外線透過領域に微細パターンの凹凸部からなる構造体１０を一体形成すれば、赤外線透過領域において、外部からの光の反射を抑制して誘虫性を低減し、赤外線透過領域の周囲に虫を誘引でき、虫による誤報を低減することができる。

さらに、虫の走光性視感度のピーク波長をλとしたときに、平均高さ寸法Ｈがλ／４以上で、かつ平均ピッチ間隔Ｌがλ／４以下となるように、カバー９の表面９ａに微細パターンの凹凸部からなる構造体１０をナノサイズで一体形成すれば、外部からの光の反射の抑制効果をさらに高めて誘虫性を低減することができる。

以上、本発明に係る人体検知器の最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１ 人体検知器
２ 赤外線受光部
２ａ 人体検出用ミラー
２ａ１，２ａ２，２ａ３ 分割部分
２ｂ 人体検出用素子
３ 人体判定部
３ａ 増幅器
３ｂ，３ｃ 比較器
４ 制御部
５ 表示部
６ 出力部
７ 電池
８ 本体
９ カバー
９ａ 表面
１０ 微細パターンの構造体
１０ａ 凹部
１０ｂ 凸部
Ｓ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３） 監視領域
Ｈ 平均高さ寸法
Ｌ 平均ピッチ間隔

Claims (3)

1. 赤外線を透過するカバーと、監視領域から前記カバーを透過してくる赤外線を受光する赤外線受光部とを含み、前記受光した赤外線の変化量に基づいて人体の有無を検知する人体検知器において、
   前記カバーの表面には、虫の走光性視感度のピーク波長を３５０ｎｍとしたときに、平均高さ寸法Ｈが８７．５ｎｍ以上、かつ隣接する凹部の頂点間と凸部の頂点間の平均ピッチ間隔Ｌが８７．５ｎｍ以下のナノサイズの凹凸部による微細パターンの構造体が一体形成されることを特徴とする人体検知器。
2. 前記凹凸部は、前記監視領域からの赤外線が透過する領域に少なくとも形成されることを特徴とする請求項１記載の人体検知器。
3. 前記凹凸部は、金属表面にマスクとしての金属微粒子を形成して金型表面をエッチングした金型を用いた射出成形により前記カバーの表面を境界として一体に成形されることを特徴とする請求項１又は２記載の人体検知器。

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