JPH04276589A - 焦電式物体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，焦電式物体検出装置に
関するものであり，特に，人間などの発熱体の移動方向
の検出が可能で，かつ，周囲温度の変動に安定な焦電式
物体検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】焦電センサーを設置した室内に人間が入
ると，通常人間の体温と室温は異なるため，その人間の
存在部位の温度が変化する。その温度変化を焦電素子に
よって検出することにより，入室が検知される。また人
間が室外に出ていくときには上記と逆の温度変化が生じ
るので，焦電素子からは上記とは逆極性の出力が得られ
，これにより退室が検知できる。さらに人間の移動方向
を検出する場合には，上記焦電センサーを移動方向に沿
って２個配置する。一方の焦電センサーの前を人間が横
切ると，その一方の焦電センサーが人間の移動にともな
う温度変化を検出し，次いで他方の焦電センサーがそれ
を検出する。したがって，この検出の順序を監視するこ
とにより移動方向が検出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし，移動方向を検
出するためには，上述のごとくそれぞれ独立した２個の
焦電センサーが必要となり，コスト高となる。また，２
つの焦電センサーを取り付ける作業，場所の確保，検出
領域の調整等が必要になるという問題がある。また，焦
電センサーの周囲温度が変化した場合，その温度変化に
よって焦電素子が誤動作するおそれがある。

【０００４】本発明は，上記した背景に鑑みてなされた
もので，低価格で，周囲温度変化の影響を受けず検出精
度が高く，設置スペースが少なくてすみ，しかも各種調
整作業を必要としない焦電式物体　　検出装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した問題を解決する
ため，本発明に係る焦電式物体検出装置は，連続或いは
間隔をおいて形成された第１，第２の透明部を有する密
閉状態の収納容器と，その収納容器内に第１の透明部に
対向して配設された一対の焦電素子であって，第１の透
明部を介して第１の検出領域が規定される第１の焦電素
子，並びにこの第１の焦電素子に隣接して配設され，該
第１の焦電素子と略同一特性を有し逆極性に接続された
第２の焦電素子と，それぞれ第１，第２の焦電素子の近
傍に配設された一対の焦電素子であって，第２の透明部
に対向して配設され，その第２の透明部を介して第２の
検出領域が規定される第３の焦電素子，並びにその第３
の焦電素子に隣接して配設され，第３の焦電素子と略同
一特性を有し逆極性に接続された第４の焦電素子と，該
第１と第２の焦電素子の出力端子，および，第３と第４
の焦電素子の出力端子に接続され，第１，第２の検出領
域内の物体を検出し，その移動方向を検出する信号処理
回路とから構成される。

【０００６】

【作用】本発明に係る焦電式物体検出装置の前を物体，
たとえば人間が，たとえば第１の検出領域ついで第３の
検出領域内に入り込み，出ていくと，その各検出領域内
への入・退にともない，各検出領域の温度が変化し，そ
の検出領域に対応する焦電素子の端子間にパルス電圧が
出力される。したがって，この端子間電圧の変化の順を
計測することにより，物体の移動方向が分かる。また，
焦電式物体検出装置が設置されている周囲温度自体が変
動するとそれによっても第１，第３の焦電素子の端子間
電圧も変動するが，同じ収納容器内の第２，第４の焦電
素子の端子間電圧も同様に同一比率で変動する。第１の
焦電素子と第２の焦電素子，第３の焦電素子と第４の焦
電素子とはそれぞれ逆極性（差動的に）に接続されてい
るため，周囲温度の変化にともなう変動分が相殺され，
温度補償がなされる。従って，対の焦電素子は周囲温度
の影響を受けず，物体検知に対応するパルス信号のみ出
力する。さらに，それぞれ２対の焦電素子が一つの収納
容器内に収納されているため，コンパクトで取扱いが容
易であり，各焦電素子は収納容器内の所定の位置に配置
されているため，検出装置設置箇所での各焦電素子間の
位置関係や検出領域の調整等が不要となる。

【０００７】

【実施例】本発明に係る焦電式物体検出装置の好適な実
施例を添付図面を参照にして詳述する。図１は本発明の
検出装置の第１実施例を示す断面図であり，図２はその
等価回路図である。同図に示すように，本例では、中空
の収納容器１と，その収納容器１内の所定位置に配設さ
れた４つの焦電素子２，３，４，５，並びにそれら焦電
素子２，３，４，５に接続され，所定の信号処理回路が
形成されたプリント基板６とから構成されている。まず
収納容器１は，その上面所定位置が開口され，その開口
部を覆うようにして，収納容器１の上面の内側に透明の
ボード部材８が貼着され，収納容器１内が密封されてい
る。そして，ボード部材８の中央部位には，遮蔽板９が
配設され，これにより収納容器１の開口が，第１，第２
の透明部１０，１１に画成される。

【０００８】収納容器１内に収納された第１，第３の焦
電素子２，４は、それぞれ第１，第２の透明部１０，１
１に対向して近接配置されている。それら第１，第３の
焦電素子２，４に隣接して，第２，第４の焦電素子３，
５が配置されている。それぞれ対をなす第１，第２の焦
電素子２，３同士、並びに第３，第４の焦電素子４，５
同士は，それぞれ同一特性を有し，逆極性に直列接続さ
れている。そして，各焦電素子は，第１，第２，第４，
第３の焦電素子２，３，５，４の順に略一直線上に配置
され，また，第２，第４の焦電素子の上方には，遮蔽板
９が位置し，その遮蔽板９にて中央の第２，第４の焦電
素子３，５への放射光の入射を禁止し，人間等の検出体
からの放熱による温度変化には感応しないようにしてい
る。さらに，これら各焦電素子２〜５は，上記プリント
基板６の上に載置され，各焦電素子２〜５と後述する信
号処理回路とはリード線１２を介して接続されている。 なお，図中符号１３は，信号処理回路からの出力端子ロ
ッドである。

【０００９】さらに本例では，収納容器１の上面外側に
２個の凸レンズ部１４，１５を備えたプラスチック製の
蓋体１６が装着されており，それらの凸レンズ部１４，
１５の光軸は，収納容器１の第１，第２の透明部１０，
１１に対向するとともに，第１，第３の焦電素子２，４
の中心から外側に偏心するように配置されている。これ
により，第１，第３の焦電素子２，４にて検出可能な検
出領域イ，ロは、図示するように共に外側に広がるよう
になっており，それぞれが独立した領域となる。

【００１０】次に上記実施例の動作について述べる。人
間（表面温度は室温より高い）が図１中左から右（矢印
方向）に移動し，一方の検出領域イ内に入るとその箇所
の温度が変化するため，その温度変化を第１の焦電素子
２が検出し，その温度変化に応じて，第１の焦電素子２
の端子間にパルス電圧が発生する。また，第１の焦電素
子２と対になっている第２の焦電素子３は，遮蔽板９に
て覆われているため，上記温度変化に感応しない。した
がって，逆極性に直列接続された第１，第２の焦電素子
２，３の端子間のパルス電圧は，両者の差分が現れるた
め，そのパルス電圧は純粋に上記の温度変化に対応する
もののみとなり，周囲温度変化による誤動作がない。な
お，このとき第３の焦電素子４では人間による温度変化
を検知せず，第３の焦電素子４の端子間電圧は何等変化
がない。次いで，さらに人間が移動して検出領域ロ内に
入ると，第３の焦電素子４がこれを検知し，その端子間
にパスル電圧を出力する。なお，このとき第３の焦電素
子４と対になる第４の焦電素子５の動作は，検出領域イ
内に人間が入ったときにおける上記第２の焦電素子３と
同様である。なお，冬場などにおいて，室温より発熱体
の温度（人間の表面温度）の方が低い場合には，各焦電
素子の端子間電圧の増減に伴う出力特性は逆になるが，
人間の移動にともなう第１，第３の焦電素子２，４の検
出順は上記と同じであるため，誤作動を起こすことはな
い。したがって，対となる焦電素子の端子間電圧によっ
て人間が検出領域イまたはロに入ったことが判り，さら
にこの端子間のパルス電圧の発生変化の順を計測するこ
とにより，移動方向が分かる。

【００１１】検出領域に入った人間の検出およびその移
動方向の検出をするための具体的な回路構成を図３に示
す。すなわち，各フリップフロップＦＦ１〜ＦＦ６の各
入力端子の初期値が「０」の時、上記のように第１の焦
電素子２が先に人間を検知すると，それに連繋するＦＥ
Ｔ１が作動して，第１のＲ−ＳフリップフロップＦＦ１
のＳ端子に「１」が入力され，そのＱ端子が「ハイ」レ
ベルとなり，第１のＤフリップフロップＦＦ２のＤ端子
に「１」が入力される。このＱ出力の「ハイ」レベルは
人間が検出領域イに入ったことを示す。このとき第３の
焦電素子４の端子間電圧は何等変化していないため，Ｆ
ＥＴ２の出力が接続されている第２のＲ−Ｓフリップフ
ロップＦＦ３のＱ端子は「０」のままであるので，第１
のＤフリップフロップＦＦ２のＱ端子は「０］のままに
なる。ついで，第３の焦電素子４が人間を検知すると，
上記と同様に，第２のＲ−ＳフリップフロップＦＦ３の
Ｑ端子が「０」から「１」に変わり，単一パルス発生回
路Ａを介して，第１のＤフリップフロップＦＦ２のクロ
ック端子にトリガパルスが入力され，それにより，その
第１のＤフリップフロップＦＦ２のＱ端子（出力１）が
「１」になる。これにより人間が検出領域イからロに移
動したことが判る。第２のＲ−ＳフリップフロップＦＦ
３のＱ出力が接続されているが，そのクロック端子にパ
ルスが入力されないため，第２のＤフリップフロップＦ
Ｆ４のＱ端子は，「０」のままである。一方，第３の焦
電素子４が先に人間を検知した場合には，上記と逆の動
作により，ＤフリップフロップＦＦ４からの出力２が「
１」となる。したがって，ＤフリップフロップＦＦ２ま
たはＦＦ４のどちらの出力から信号が出るかを見ること
により，移動方向が分かる。なお，上記いずれかの出力
信号が発せられると，これと同時に第３或いは第４のＤ
フリップフロップＦＦ５，ＦＦ６および，ＯＲゲートＯ
Ｒ１，ＯＲ２を介して，１クロック分遅れて第１，第２
のＲ−ＳフリップフロップＦＦ１，ＦＦ３のＲ端子にリ
セットパルスが入力され，次の検出に備えるようになっ
ている。

【００１２】一方，室温自体が変動するとそれによって
も第１，第３の焦電素子２，４の端子間電圧が変動する
。しかし，室温が変化した場合には，収納容器１内の温
度も室温変動に追従して変動し，第２，第４の焦電素子
３，５の端子間電圧も同様に同一比率で変動する。第１
，第３の焦電素子２，４と第２，第４の焦電素子３，５
とは逆極性に接続されているため，差動動作により時間
的に変化の暖慢な室温の変動分が相殺され，対となって
いる焦電素子全体の端子間電圧は周囲温度の変動によっ
ては変動しない。これにより周囲温度の変化に対する温
度補償がなされ，正確な物体検知が可能となる。

【００１３】また，対となる焦電素子同士の接続方法と
しては，上記した第１実施例のように直列接続するだけ
でなく，図４に示す等価回路図のように，第１の焦電素
子２と第２の焦電素子３，並びに第３の焦電素子４と第
４の焦電素子５をそれぞれ逆極性に並列接続するように
してもよい。この場合でも，対になる焦電素子同士は逆
極性となっているため，周囲温度が変化しても対となっ
ている焦電素子全体の端子間電圧は変動しない。なお，
その他の構成並びに動作は上記した第１実施例と同様で
あるため，その説明を省略する。

【００１４】図５は，本発明の第２実施例を示している
。この実施例では，第２，第４の焦電素子３，５を，そ
れぞれ第１，第３の焦電素子２，４の下方（第１，第２
の透明部１０´，１１´と反対側）に位置させている。 これにより，第２，第４の焦電素子３，５は，対の第１
，第３の焦電素子２，４にて覆われ，放射光が入射する
のを禁止され，人間等の検出体から出る熱による温度変
化の影響を受けないようにしている。これにより，第１
実施例のような遮蔽板は不要となると共に，コンパクト
化が図れる。そして，遮蔽板を不要とした結果，本実施
例では，第１，第２の透明部１０´，１１´は連続し，
実質的に１つの透明部となっている。なお，その他の構
成並びに作用は上記した実施例と同様であるため，その
説明を省略する。

【００１５】図６は本発明の第３実施例の要部を示す概
略図である。この例では，凸レンズ部１４´，１５´の
設置位置が上記第１実施例と異り，第１，第３の焦電素
子２，４に対し偏心させることなく対向配置させている
。これにより、第１，第３の焦電素子２，４の検出領域
イ´，ロ´は両側に向かって拡開するようになり，一部
重合した検出領域ハ´が形成される。したがって，検出
領域イ´に人間が存在する場合には第１の焦電素子２の
みが反応し，検出領域ロ´に人間が存在する場合には第
３の焦電素子４のみが反応し，検出領域ハ´に人間が存
在する場合には第１，第３の焦電素子２，４が共に反応
することになる。その結果，上記各実施例のような移動
方向の検出はもちろん，各焦電素子の反応の有無を検出
することにより，上記３つの検出領域イ´，ロ´，ハ´
のどの箇所に人間が存在しているかという大まかな位置
検出が可能となる。

【００１６】図７は本発明の第４実施例の要部を示す概
略図である。この実施例では上記した各実施例と相違し
て，遮蔽板等の第２，第４の焦電素子３，５への放射光
の入射を禁止する遮光手段を設けず，収納容器１の上面
の第２，第４の焦電素子３，５に対向する箇所に第３の
透明部１７を形成し，その透明部１７を介して第２，第
４の焦電素子３，５自体の検出領域ニを設けている。な
お，本例では第１〜第３の透明部１０´，１１´，１７
は，連続しているが，本発明はこれに限ること無く，適
宜仕切り部を設けても良い。そして，第１，第３の焦電
素子２，４の検出領域イ，ロと上記検出領域ニは，それ
ぞれ独立の領域となるように設定している。さらに本実
施例では，各検出領域（範囲）を設定するために，スト
ライプフィルタ付きレンズ，例えばフレネルレンズ１８
を用いている。このようにすることにより，例えば立ち
止まっている人が手などを動かすといった，移動量が小
さい場合であっても，それにともなう温度変化を確実に
検出することが可能となり，各検出領域内にいる人間の
概数を検出することが可能となる。本実施例における移
動方向並びに位置検出の作用は，上記第３実施例と大略
同じであるため，その詳細な説明は省略する。なお，上
記各実施例では，収納容器１の所定部位を開口すると共
に，その開口の内側にボード部材８を貼着することによ
り透明部付きの密閉状態の収納容器を形成したが，本発
明はこれに限ることなく，例えばボード部材を設けず凸
レンズ部を有する蓋部を収納容器に密着することにより
密封状の収納容器を形成し，透明部を凸レンズ部等とな
るようにしてもよく，また，収納容器自体をプラスチッ
クなどの透明な材料で形成し，所定部位以外をマスキン
グなどして開口することなく透明部を形成するなど種々
変更実施可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上のように，本発明に係る焦電式物体
検出装置では，各焦電素子が一つの収納容器内に収納さ
れているため，コンパクトで取扱いが容易である。しか
も、各焦電素子は収納容器内の所定の位置に配置されて
いるため，設置箇所での各焦電素子間の位置関係や検出
領域の調整等が不要となる。その結果，低価格にするこ
とができる。また，検出装置が設置されている周囲の温
度が変動すると対となる焦電素子同士は逆極性に接続さ
れているため，周囲温度の変化にともなう変動分が相殺
され，周囲温度の変化の影響を受けず，温度補償による
正確な物体検出を行なうことができる。本発明の焦電式
物体検出装置は，さらに逆極性に接続された２組の焦電
素子を用い信号処理回路を内蔵しているので，物体検知
のほかに，物体の移動方向をも検出したロジックレベル
の信号を出力することができる。一方，第１，第３の焦
電素子の検出領域の一部重合させたり，あるいは第２，
第４の焦電素子にても温度変化の検出を可能にした場合
には，３つの検出領域が形成される。したがって、各焦
電素子からの出力信号を見ることにより，どの検出領域
内に人間等が存在しているかがわかり，これにより位置
検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焦電式物体検出装置の第１実施例を示
す断面図である。

【図２】第１実施例の第１の等価回路図である。

【図３】物体検知および物体の移動方向を検出するため
の信号処理回路の一例を示す図である。

【図４】第１実施例の第２の等価回路図である。

【図５】本発明の焦電式物体検出装置の第２実施例を示
す等価回路図である。

【図６】本発明の焦電式物体検出装置の第３実施例を示
す概略図である。

【図７】本発明の焦電式物体検出装置の第４実施例を示
す概略図である。

【符号の説明】

１…収納容器 ２…第１の焦電素子 ３…第２の焦電素子 ４…第３の焦電素子 ５…第４の焦電素子 ６…プリント板（信号処理回路） ９…遮蔽板 １０，１０´…第１の透明部 １１，１１´…第２の透明部 １２，１２´，１３，１３´…凸レンズ部（収束レンズ
） １７…第３の透明部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　連続或いは間隔をおいて形成された第
   １，第２の透明部を有する密閉状態の収納容器と、この
   収納容器内に第１の透明部に対向して配設された１対の
   焦電素子であって，第１の透明部を介して第１の検出領
   域が規定される第１の焦電素子、並びにこの第１の焦電
   素子に隣接して配設され第１の焦電素子と略同一特性を
   有し逆極性に接続された第２の焦電素子と，それぞれ第
   １，第２の焦電素子の近傍に配設された１対の焦電素子
   であって、第２の透明部に対向して配設され，その第２
   の透明部を介して第２の検出領域が規定される第３の焦
   電素子，並びにその第３の焦電素子に隣接して配設され
   第３の焦電素子と略同一特性を有し逆極性に接続された
   第４の焦電素子と、第１と第２の焦電素子の出力端子，
   および，第３と第４の焦電素子の出力端子に接続され，
   第１および第２の検出領域内の物体を検出し，その移動
   方向を検出する信号処理回路とを有する焦電式物体検出
   装置。
2. 【請求項２】　　上記第１，第２の透明部がそれぞれ第
   １，第２の収束レンズを有することを特徴とする請求項
   １記載の焦電式物体検出装置。
3. 【請求項３】　　上記第１，第２の検出領域が一部重複
   されてなることを特徴とする請求項１または２記載の焦
   電式物体検出装置。
4. 【請求項４】　　上記収納容器の上記第２，第４の焦電
   素子に対向する位置に第３の透明部を形成し，第２，第
   ４の焦電素子の検出領域が該第３の透明部を介して規定
   された上記第１，第２の検出領域と異なる第３の検出領
   域であることを特徴とする請求項１記載の焦電式物体検
   出装置。