JP6688885B2

JP6688885B2 - 熱線センサ

Info

Publication number: JP6688885B2
Application number: JP2018527333A
Authority: JP
Inventors: 宏二河合; 英明酒井
Original assignee: ATSUMI ELECTRIC CO.LTD.
Current assignee: ATSUMI ELECTRIC CO.LTD.
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2036-07-14
Also published as: EP3486622A1; WO2018011940A1; EP3486622A4; EP3486622B1; JPWO2018011940A1

Description

本発明は、熱線センサに関する。

従来から、検知エリア内から放射される熱線（赤外線）の変化量に基づいて、検知エリア内を移動する人体の存在を検知する熱線センサがある。例えば、特許文献１は、上下方向に並んで配置され、互いに高さが異なる検知エリアから放出される熱線を検知する２つのセンサユニットを含む熱線センサを開示している。この熱線センサは、２つのセンサユニットにより検知された熱線の変化量に基づいて、検知エリア内の人体の存在を検知することにより、人体以外の移動物体の誤検知を防止している。

特開平９−１０１３７６号公報

しかし、特許文献１に開示された熱線センサの検知エリアは、熱線センサが取り付けられる壁が垂直であり、かつ検知すべき人体が移動する面が水平であることを前提として設定されている。そのため、例えば、熱線センサが取り付けられている壁や、検知すべき人体が移動する面が傾いている場合、検知エリアをその傾きに応じて調整するために、熱線センサ自体を壁に傾けて取り付けるなどの手間がかかるという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、検知エリアを容易に調整可能な熱線センサを提供することを目的とする。

本発明に係る熱線センサは、
第１検知エリアから放射される熱線の変化量に応じた第１信号を出力する第１光学ユニットと、
前記第１光学ユニットと並んで配置され、第２検知エリアから放射される熱線の変化量に応じた第２信号を出力する第２光学ユニットと、
前記第１光学ユニット及び前記第２光学ユニットを収容する筐体部と、
を備え、
前記筐体部は、前記第１光学ユニット及び前記第１光学ユニットに直接支持された前記第２光学ユニットを、前記第１光学ユニット及び前記第２光学ユニットの配置方向と直交し、かつ、前記第１光学ユニットを貫通する軸を中心に一体として揺動可能に支持する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、検知エリアを容易に調整できる。

本発明の実施形態に係る熱線センサの内部構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る熱線センサの最上位置における内部構成を示す側面図である。本発明の実施形態に係る熱線センサの最下位置における内部構成を示す側面図である。検知部の回路構成を示すブロック図である。図２Ａに示す最上位置における第１検知エリア及び第２検知エリアの一例を示す側面図である。図２Ｂに示す最下位置における第１検知エリア及び第２検知エリアの一例を示す側面図である。

以下に本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る熱線センサ１の内部構成を示す斜視図、図２Ａ，２Ｂは、本発明の実施形態に係る熱線センサ１の内部構成を示す側面図である。熱線センサ１は、建物の壁等に取り付けられて、検知エリア内を移動する人体の存在を検知する受動型赤外線センサである。熱線センサ１は、第１光学ユニット１００と、第２光学ユニット２００と、検知部４００と、から構成される。

第１光学ユニット１００は、後述する第１検知エリアから放射される熱線の変化量に応じた第１信号を出力する。具体的には、第１光学ユニット１００は、第１ミラー１１０と、第１焦電素子１２０と、第１ハウジング１３０とから構成される。

第１ミラー１１０は、第１検知エリアから放射される熱線を第１焦電素子１２０に伝達する第１光学系である。

第１焦電素子１２０は、第１ミラー１１０と対向するように配置され、第１ミラー１１０により反射された、第１検知エリアから放射される熱線の変化量に応じた第１信号を出力する。具体的には、第１焦電素子１２０の表面が第１ミラー１１０により反射された熱線を吸収すると、第１焦電素子１２０の表面の温度が上昇する。第１焦電素子１２０は、焦電効果により、その表面の温度変化に応じて生じた電圧を、第１信号として検知部４００に出力する。

第１ハウジング１３０は、第１ミラー１１０及び第１焦電素子１２０を支持する。第１ハウジング１３０は、後述する筐体部３００の支持部３１２に対して、水平方向と並行な軸Ａを中心に揺動可能に取り付けられる。具体的には、第１ハウジング１３０及び支持部３１２は、それぞれ水平方向に延びる貫通孔（図示せず）を有する。そして、ねじ１３１がその貫通孔に挿入されることにより、第１ハウジング１３０は、支持部３１２に対して、軸Ａを中心に揺動可能に取り付けられる。

また、図２Ｂに示すように、第１ハウジング１３０は、図２Ｂの左右方向に圧縮されたばね１３２を間に挟んで、支持部３１２とねじ１３３により連結されている。従って、ユーザは、ねじ１３３を図２Ｂの左右方向に移動させることにより、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００の軸Ａを中心として揺動させることができる。

また、図２Ｂに示すように、第１ハウジング１３０は、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００の軸Ａを中心とした回転角度（仰角）を特定するための目盛１３４を有する。ユーザは、熱線センサ１の側方から見て、支持部３１２の上下方向に延びる縁３１２ａから見える目盛１３４により、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００の軸Ａを中心とした回転角度を特定することができる。

第２光学ユニット２００は、後述する第２検知エリアから放射される熱線の変化量に応じた第２信号を出力する。また、第２光学ユニット２００は、第１光学ユニット１００と上下方向に並んで配置される。具体的には、第２光学ユニット２００は、第２ミラー２１０と、第２焦電素子２２０と、第２ハウジング２３０とから構成される。

第２ミラー２１０は、第２検知エリアから放射される熱線を第２焦電素子２２０に伝達する第２光学系である。

第２焦電素子２２０は、第２ミラー２１０と対向するように配置され、第２ミラー２１０により反射された、第２検知エリアから放射される熱線の変化量に応じた第２信号を出力する。具体的には、第２焦電素子２２０の表面が第２ミラー２１０により反射された熱線を吸収すると、第２焦電素子２２０の表面の温度が上昇する。第２焦電素子２２０は、焦電効果により、その表面の温度変化に応じて生じた電圧を、第２信号として検知部４００に出力する。

第２ハウジング２３０は、第２ミラー２１０及び第２焦電素子２２０を支持する。第２ハウジング２３０は、ねじ２３１により第１ハウジング１３０に連結される。

筐体部３００は、第１光学ユニット１００、第２光学ユニット２００、及び検知部４００を収容する。具体的には、筐体部３００は、ベース部３１０と、第１光学ユニット１００、第２光学ユニット２００、及び検知部４００を覆うカバー部（図示せず）とから構成される。

ベース部３１０は、第１光学ユニット１００と、第２光学ユニット２００と、検知部４００とを支持する。具体的には、ベース部３１０は、取付部３１１と、支持部３１２とを有する。取付部３１１の背面は、建物等の壁に取り付けられる。取付部３１１の正面は、支持部３１２とともに検知部４００を挟んで保持する。支持部３１２は、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００を、軸Ａを中心に一体として揺動可能に支持する。

検知部４００は、第１光学ユニット１００から出力された第１信号と、第２光学ユニット２００から出力された第２信号と、に基づいて、第１検知エリア及び第２検知エリア内の人体の存在を検知する。具体的には、検知部４００は、図３に示すように、第１信号処理回路４１０と、第２信号処理回路４２０と、判定回路４３０と、を含む回路基板から構成される。第１信号処理回路４１０は、第１焦電素子１２０から出力された第１信号を処理する回路であって、例えば、増幅回路、帯域フィルタ、及び比較回路を含む。第２信号処理回路４２０は、第２焦電素子２２０から出力された第２信号を処理する回路であって、例えば、増幅回路、帯域フィルタ、及び比較回路を含む。判定回路４３０は、第１信号処理回路４１０及び第２信号処理回路４２０からの出力に基づいて、第１検知エリア及び第２検知エリア内に人体が存在するか否かを判定する。そして、判定回路４３０は、第１検知エリア及び第２検知エリア内に人体が存在すると判定した場合に、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）、スピーカ、またはディスプレイといった出力部（図示せず）に制御信号を出力し、ユーザに人体の存在を報知する。

次に、本発明の実施形態にかかる熱線センサ１の動作について説明する。第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００の位置は、熱線センサ１が取り付けられる壁の傾きと、検知すべき人体が移動する面の傾きとに応じて、ユーザがねじ１３３を図２Ｂの左右方向に移動させることにより、調整される。

図２Ａは、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００が軸Ａを中心に時計回りに回転した場合において、第１光学ユニット１００（第１ミラー１１０）及び第２光学ユニット２００（第２ミラー２１０）が最も上を向いている状態における熱線センサ１を示す。以下、図２Ａの状態における第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００の位置を最上位置と呼ぶ。

また、図２Ｂは、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００が軸Ａを中心に反時計回りに回転した場合において、第１光学ユニット１００（第１ミラー１１０）及び第２光学ユニット２００（第２ミラー２１０）が最も下を向いている状態における熱線センサ１を示す。以下、図２Ｂの状態における第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００の位置を最下位置と呼ぶ。従って、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００は、軸Ａを中心に、最上位置と最下位置との間を揺動する。

次に、本発明の実施形態にかかる検知エリアについて説明する。図４Ａは、図２Ａに示すように第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００が最上位置に位置する場合における第１検知エリア及び第２検知エリアの一例を示す側面図である。また、図４Ｂは、図２Ｂに示すように第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００が最下位置に位置する場合における第１検知エリア及び第２検知エリアの一例を示す側面図である。図４Ａ，４Ｂにおいて、縦軸は、水平面を基準とした高さを表し、横軸は、熱線センサ１が取り付けられた壁からの距離を表す。なお、熱線センサ１は、図４Ａ，４Ｂの両方において、壁上の水平面から高さＨの位置に取り付けられているものとする。

図４Ａに示す例では、検知すべき人体が移動する地面は、熱線センサ１から離れるほど高くなる上り斜面である。従って、ユーザが、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００の位置を最上位置に設定することにより、熱線センサ１は、図４Ａに示す第１検知エリア及び第２検知エリア内の人体の移動を検出する。

また、図４Ｂに示す例では、検知すべき人体が移動する地面は、熱線センサ１から離れるほど低くなる下り斜面である。従って、ユーザが、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００の位置を最下位置に設定することにより、熱線センサ１は、図４Ｂに示す第１検知エリア及び第２検知エリア内の人体の移動を検出する。

図４Ａ，４Ｂに示されるように、ユーザが、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００を一体として移動させると、第１検知エリア及び第２検知エリアの相対的な位置関係が維持されたまま、第１検知エリア及び第２検知エリアも一体として移動する。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る熱線センサ１において、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００は、軸Ａ中心に一体として揺動することができる。そのため、第１検知エリア及び第２検知エリアの相対的な位置関係が維持されたまま、第１検知エリア及び第２検知エリアも一体として移動させることができる。従って、ユーザは、検出すべき人体が移動する地面の傾きに応じて、第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００の位置を調整することにより、第１検知エリア及び第２検知エリアを容易に調整することができる。

なお、上記の実施形態では、検出すべき人体が斜面を移動する例について説明したが、本発明に係る熱線センサ１を適用可能な例はこれに限られない。例えば、検出すべき人体が階段を移動する場合や、熱線センサ１を取り付ける壁が傾いている場合、ユーザは、その階段や壁の傾きに応じて第１光学ユニット１００及び第２光学ユニット２００の位置を調整することにより、本発明に係る熱線センサ１を適用することができる。

なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。即ち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

本発明は、検知エリア内を移動する人体の存在を検知可能な熱線センサに適用可能である。

１熱線センサ
１００第１光学ユニット
１１０第１ミラー
１２０第１焦電素子
１３０第１ハウジング
１３１ねじ
１３２ばね
１３３ねじ
１３４目盛
２００第２光学ユニット
２１０第２ミラー
２２０第２焦電素子
２３０第２ハウジング
２３１ねじ
３００筐体
３１０ベース部
３１１取付部
３１２支持部
３１２ａ縁
４００検知部
４１０第１信号処理回路
４２０第２信号処理回路
４３０判定回路

Claims

第１検知エリアから放射される熱線の変化量に応じた第１信号を出力する第１光学ユニットと、
前記第１光学ユニットと並んで配置され、第２検知エリアから放射される熱線の変化量に応じた第２信号を出力する第２光学ユニットと、
前記第１光学ユニット及び前記第２光学ユニットを収容する筐体部と、
を備え、
前記筐体部は、前記第１光学ユニット及び前記第１光学ユニットに直接支持された前記第２光学ユニットを、前記第１光学ユニット及び前記第２光学ユニットの配置方向と直交し、かつ、前記第１光学ユニットを貫通する軸を中心に一体として揺動可能に支持する、
ことを特徴とする熱線センサ。
前記第１光学ユニットは、前記第１信号を出力する第１焦電素子と、前記第１検知エリアから放射される熱線を前記第１焦電素子に伝達する第１光学系と、前記第１焦電素子及び前記第１光学系を支持する第１ハウジングと、を含み、
前記第２光学ユニットは、前記第２信号を出力する第２焦電素子と、前記第２検知エリアから放射される熱線を前記第２焦電素子に伝達する第２光学系と、前記第２焦電素子及び前記第２光学系を支持し、前記第１ハウジングと連結された第２ハウジングと、を含み、
前記筐体部は、前記第１ハウジングを、前記軸を中心に揺動可能に支持する、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱線センサ。
前記第１光学ユニットから出力された前記第１信号と、前記第２光学ユニットから出力された前記第２信号と、に基づいて、前記第１検知エリア及び前記第２検知エリア内の人体の存在を検知する検知部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱線センサ。