JPH07296269A - 熱線式検知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱線式感知器の信頼性向上を図る。 【構成】 焦電素子８と、被検知物体から放射される熱
線をその焦電素子８に集光する複数の集光レンズ９ａ〜
９ｃを備え、遠距離から近距離まで被検知物体を検知す
る熱線式検知器において、熱線式検知器（焦電素子８）
から被検知物体までの距離にかかわらず、被検知物体
が、その存在する位置の検知エリアを横切る時間が略同
じになるように、集光レンズ９ａ〜９ｃのそれぞれの焦
点位置１０ａ〜１０ｃを設定した。 【効果】 熱線式感知器に挟帯域の増幅器を用いること
ができ不要なノイズをひらうことがなくなり誤動作を防
止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱線をとらえて人の存
在を検知する熱線式検知器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６に従来の熱線式検知器の一例の概略
構成を示す。図６は、１つの焦電素子に多数の集光用光
学系により熱線を集光して、遠距離と近距離を同時に警
戒する方式の熱線式検知器の一例の構成図であり、天井
等に設置された熱線式検知器を水平方向から見た構成図
である。図で、１は熱線を検知する焦電素子、２ａ〜２
ｄは、光学系である集光レンズである。集光レンズ２ａ
〜２ｄは、それぞれの焦点が１点に集光するように配置
されており、焦電素子１はその焦点位置に配置されてい
る。集光レンズ２ｄが最も近距離を監視するこのよう
に、また、集光レンズ２ａが最も遠距離を監視するよう
に構成されている。このように構成することによって、
複数の検知エリアを設けることができ、遠距離と近距離
を同時に警戒することが可能となる。

【０００３】次に、図７に基づいて、検知エリアについ
て詳細に説明する。図７は、１つの集光レンズ２ａと、
その集光レンズ２ａの焦点位置に配置された焦電素子１
によって形成される検知エリアを示した説明図である。
図７で、３は焦電素子１の検出エレメントで、熱線を検
知する部分である。検出エレメント３は、φ２程度の大
きさを有しているので、実際の検知エリアはθの広がり
を持つことになる。これは、遠距離になるほど検知エリ
アが広くなることを示している。集光レンズ２ａの焦点
距離をf 、検出エレメントの径をd とした場合、角度θ
は次式のようになる。

【０００４】

【数１】

【０００５】また、集光レンズ２ａから距離L だけ離れ
た位置での検知エリアの一方方向への広がり距離D は、
次式のようになる。

【０００６】

【数２】

【０００７】（２）式に示すように、遠距離を検知する
場合ほど、検知エリアが広がることになる。このよう
に、１つの焦電素子１で遠距離と近距離を同時に警戒す
る構成では、遠距離では検知エリアは広く、近距離では
検知エリアは狭くなるため、同じ速度で、人が検知エリ
アを横切るとすると、遠距離では長時間、近距離では短
時間で横切ることになる。検知エリアを人が横切った
時、検出エレメント３はパルス状の出力信号を出力する
ことになるが、人が横切る時間に応じた出力信号を出力
する。これは、１つの焦電素子１で遠距離及び近距離を
同時に警戒する方式の熱線式検知器では、焦電素子１
（検出エレメント３）の出力信号を増幅する増幅器とし
て、広帯域の増幅器を用いる必要があるということであ
る。つまり、以上に説明した方式の熱線式検知器に用い
る増幅器は、遠距離を警戒するために比較的低周波に応
答すると共に、近距離を警戒するために比較的高周波に
応答する必要があったということである。

【０００８】図８の線図に、以上に説明した広帯域の増
幅器の利得の周波数特性を示す。広帯域の増幅器を安価
に構成しようとすると、その利得の周波数特性は図８に
示すようなものとなり、遠距離の検知エリアで検知した
場合に増幅する（応答する）必要がある周波数f₁での利
得、または、近距離の検知エリアで検知した場合に増幅
する（応答する）必要がある周波数f₂での利得よりも他
の周波数領域での利得が高くなってしまう場合があり、
不要なノイズをひろい易くなり誤動作しやすくなるとい
う問題点があった。また、応答できる帯域が広いという
こと自体が不要なノイズをひらってしまう原因ともなっ
ていた。

【０００９】次に、従来の熱線式検知器の異なる例を図
９に基づいて説明する。図は、光学系として１つのミラ
ーを備えた熱線式検知器の一例を示す構成図である。図
９で、４は焦電素子、５は検出エレメント、６は熱線を
集光するミラーである。ミラー６はミラー６に対して、
それぞれ入射角度の異なる熱線A ，B ，C を一点に集光
するようにその曲面が構成されている。図９は天井等に
設置された熱線式検知器を水平方向から見た構成図であ
り、熱線A は検知エリア内の熱線式検知器に最も近い位
置から放射される熱線であり、熱線B は検知エリア内の
熱線式検知器に最も遠い位置から放射される熱線であ
る。

【００１０】図９に示した熱線式検知器の検知エリアの
詳細を図１０に基づいて説明する。図１０で、５は検出
エレメント、６はミラーである。前述したように検出エ
レメントはφ２程度の大きさを有しているので、ミラー
６を用いて熱線を集光する方式の場合も、検知エリアが
角度θで広がることになる。検出エレメント５とミラー
６の距離（検出エレメント５の表面に対して垂直方向の
距離）をｋとすると角度θは次式のようになる。

【００１１】

【数３】

【００１２】さらに、熱線式検知器から被検知物体（人
体）までの距離をＬとすると、検知エリアの広がりD は
次式のようになる。

【００１３】

【数４】

【００１４】（４）式に示すように、遠距離を監視する
場合ほど、検知エリアが広くなっていることがわかる。
図９に示した熱線式検知器の場合の検知エリアについて
図１１に基づいて説明すると、検知エリア内の熱線式検
知器に最も近い位置から放射される熱線A の場合は、
（ａ）に示すように、ミラー６の熱線A の反射位置から
検出エレメント５までの距離k₁が、（ｂ）に示す熱線B
の場合の距離k₂よりも長くなる。言い換えると、検知エ
リア内の熱線式検知器に最も近い位置から放射される熱
線A の場合は、（ａ）に示す、熱線A の中心線に平行な
方向のミラー６から検出エレメント５までの距離f₁が、
（ｂ）に示す、熱線B の中心線に平行な方向のミラー６
から検出エレメント５までの距離f₂より長くなる。
（４）式より、距離k が長くなれば、その検知エリアの
広がりD は、より小さくなることがわかる。つまり、熱
線式検知器に近い位置から放射される熱線の場合の方が
検知エリアの広がりが小さいことになる。以上に説明し
た点より、図９に示した構造の熱線式検知器を天井等に
設置した場合、図１２に示すように、熱線式検知器７に
近い方が検知エリアの広がりが小さく、熱線式検知器７
に遠い方が検知エリアの広がりが大きくなることがわか
る。

【００１５】これにより、図６に示した構造の熱線式検
知器の場合と同様に、人が動く速さが一定であるとする
と、熱線式検知器から検知場所までの距離によって熱線
式検知器の増幅器が応答しなければならない周波数が異
なるので、１つの焦電素子で遠距離も近距離も同時に警
戒しようとすると広帯域の増幅器が必要になり、図６に
示した構造の熱線式検知器の場合と同様に不要なノイズ
をひろい易くなり誤動作し易くなるという問題点があっ
た。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上に説明したよう
に、１つの焦電素子で遠距離も近距離も警戒させようと
すると、その検知エリアの広がりの違いにより、広帯域
の増幅器を用いなければならなくなり不要なノイズをひ
ろい易くなるため誤動作し易くなるという問題点があっ
た。また、誤動作対策のため部品点数が増加するという
問題点もあった。

【００１７】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、１つの焦電素子で遠距離も近
距離も警戒できる、誤動作の少ない信頼性の向上を図る
ことができる熱線式検知器の構造を提供することにあ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の熱線式検知器は、焦電素子と、被検
知物体から放射される熱線をその焦電素子に集光する複
数の光学系を備え、遠距離から近距離まで様々な位置に
存在する前記被検知物体を検知する熱線式検知器におい
て、前記熱線式検知器から前記被検知物体までの距離に
かかわらず、前記被検知物体がその存在する位置の検知
エリアを横切る時間が略同じになるように、前記光学系
のそれぞれの焦点位置を設定したことを特徴とするもの
である。

【００１９】請求項２記載の熱線式検知器は、焦電素子
と、被検知物体から放射される熱線をその焦電素子に集
光するミラーを備え、遠距離から近距離まで様々な位置
に存在する前記被検知物体を検知する熱線式検知器にお
いて、前記熱線式検知器から前記被検知物体までの距離
にかかわらず、前記被検知物体がその存在する位置の検
知エリアを横切る時間が略同じになるように、前記ミラ
ーの形状を設定したことを特徴とするものである。

【００２０】

【作用】請求項１記載の熱線式検知器では、図１に示す
ように、焦電素子８（検出エレメント）から被検知物体
までの距離にかかわらず、被検知物体がその存在する位
置の検知エリアを横切る時間（検知エリアを横切る距離
J ）が略同じになるように、集光レンズ９ａ〜９ｃのそ
れぞれの焦点位置を設定したので、焦電素子８から被検
知物体までの距離にかかわらず、被検知物体がその存在
する位置での検知エリアを横切った時に焦電素子８から
出力される出力信号が略同一となる。

【００２１】請求項２記載の熱線式検知器では、図３に
示すように、焦電素子１１から被検知物体までの距離に
かかわらず（熱線の入射方向にかかわらず）、被検知物
体がその存在する位置の検知エリアを横切る時間（検知
エリアを横切る距離）が略同じになるように、それぞれ
の方向から入射する熱線に対して焦点位置が異なるよう
にミラー１２の曲面を設定したので、焦電素子１１から
被検知物体までの距離にかかわらず（熱線の入射方向に
かかわらず）、被検知物体がその存在する位置での検知
エリアを横切った時に焦電素子１１から出力される出力
信号が略同一となる。

【００２２】

【実施例】本発明の熱線式検知器の一実施例を図１に基
づいて説明する。図１は熱線式検知器の内部の概略構成
を示す構成図で、天井等に設置された熱線式検知器を水
平方向からみたものである。図１で、８は焦電素子、９
ａ〜９ｃは、その焦電素子８に被検知物体から放射され
る熱線を集光するである。集光レンズ９ａ〜９ｃのそれ
ぞれは、集光レンズ９ａ〜９ｃに対応した検知位置での
検知エリアの幅J （人が検知エリアを横切る距離）が略
同じになるように設定されている。図１では、集光レン
ズ９ａが対象とする検知位置が熱線式検知器に最も近い
検知位置であり、その幅J を小さくするために、集光レ
ンズ９ａの焦点位置１０ａが他の集光レンズ９ｂ、９ｃ
の焦点位置１０ｂ，１０ｃに比べて、焦電素子８後方の
最も遠い位置に設定されている。つまり、検知位置が遠
くなるにしたがって、その検知位置に対応した集光レン
ズの焦点位置が、焦電素子８に近くなるように設定され
ている。このように構成することによって、被検知物体
がその存在する位置での検知エリアを横切った時に焦電
素子８から出力される出力信号が略同一となるので熱線
式検知器に用いる増幅器を挟帯域のものとすることがで
きる。つまり、図２の増幅器の周波数特性の線図に示す
ように、人が検知エリアを横切った時に焦電素子８が出
力する出力信号に応答するのに最適となるように、例え
ば、周波数f₃付近で利得が高くなるように増幅器の周波
数特性を設定しておけば、不要なノイズをひろい易くな
ることもなく安価に熱線式検知器を構成することが可能
となる。

【００２３】次に、図３に基づいて本発明の熱線式検知
器の異なる実施例を説明する。図３に示す実施例は、図
９に示した構造の熱線式検知器を用いて本発明の熱線式
検知器を構成したもので、図３は天井等に設置された熱
線式検知器を水平方向から見た構成図である。図３で、
１１は焦電素子、１２はその焦電素子１１に熱線を集光
する略凹状のミラーである。１３ａ〜１３ｅは熱線、１
４ａ〜１４ｅはそれぞれの熱線の焦点位置を示してお
り、A 方向から放射される熱線１２ａが熱線式検知器に
最も近い検知位置から放射される熱線である。方向A か
ら方向B にいくにしたがって、その方向から入射する熱
線を集光する位置（焦点位置１４ａ〜１４ｅ）が焦電素
子１１に近くなるようにミラー１２が設定されている。
このように構成することにより熱線式検知器の検知エリ
アは図４に示すようになる。

【００２４】図４で、１５は天井等に設置された熱線式
検知器であり、略直方体状のエリアが検知エリア１６で
ある。図に示すように、例えば、方向A 、方向C 、方向
E に存在する検知エリアの幅（人が横切る距離）が略同
一（幅J ）となるので挟帯域の増幅器を用いることがで
きるようになる。

【００２５】図５に本発明のさらに異なる実施例を示
す。図５は、全周型の熱線式検知器を用いて本発明の熱
線式検知器を構成した例を示す構成図であり、天井等に
設置された熱線式検知器１７の断面を水平方向から見た
場合の断面図である。その他、１８は焦電素子、１９
ａ，１９ｂ，１９ｃは集光レンズ、２０ａ，２０ｂはミ
ラーである。集光レンズ１９ａ，１９ｂ，１９ｃのう
ち、集光レンズ１９ａが焦電素子１８の略直下位置に配
置されており、熱線式検知器１７に最も近い検知位置を
警戒するためのものである。検知エリアから集光レンズ
１９ｃによって集光された熱線は、ミラー２０ａ及びミ
ラー２０ｂで反射して焦電素子１８に集光される。この
ように、集光レンズとミラーを組み合わせて熱線を焦電
素子１８に集光させる場合でも、それぞれの光学系が対
象とする検知位置の幅（人が検知エリアを横切る距離）
が略同一となるように、それぞれの光学系の焦点位置２
１ａ，２１ｂ，２１ｃを設定することにより挟帯域の増
幅器を用いることが可能となる。

【００２６】なお、光学系の数、形状、位置は実施例に
限定されない。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、請求項１及び請求項２記
載の熱線式検知器によれば、熱線式検知器から被検知物
体までの距離にかかわらず、被検知物体がその存在する
位置の検知エリアを横切る時間（検知エリアを横切る距
離）が略同じになるように光学系の焦点位置を設定した
ので、熱線式検知器から被検知物体までの距離にかかわ
らず、被検知物体が、その存在する位置での検知エリア
を横切った時に焦電素子から出力される出力信号が略同
一となるので挟帯域の増幅器を用いることができるよう
になり不要なノイズをひらうことがなくなり誤動作を防
止することができるので信頼性の向上を図ることができ
る。また、ノイズ対策用の部品が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱線式検知器の一実施例を示す構成図
である。

【図２】本発明の熱線式検知器の増幅器の周波数特性の
一例を示す線図である。

【図３】本発明の熱線式検知器の異なる実施例を示す構
成図である。

【図４】本発明の熱線式検知器の検知エリアの一例を示
す説明図である。

【図５】本発明の熱線式検知器のさらに異なる実施例を
示す断面図である。

【図６】従来の熱線式検知器の一例を示す構成図であ
る。

【図７】焦電素子の検知エリアを説明する説明図であ
る。

【図８】従来の熱線式検知器の増幅器の周波数特性の一
例を示す線図である。

【図９】従来の熱線式検知器の異なる例を示す構成図で
ある。

【図１０】焦電素子の検知エリアを説明する説明図であ
る。

【図１１】焦電素子の検知エリアを説明する説明図であ
る。

【図１２】従来の熱線式検知器の検知エリアを説明する
説明図である。

【符号の説明】

８，１１，１８ 焦電素子 ９ａ〜９ｃ，１９ａ〜１９ｃ 集光レンズ（光学系） １２，２０ａ，２０ｂ ミラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焦電素子と、被検知物体から放射される
   熱線をその焦電素子に集光する複数の光学系を備え、遠
   距離から近距離まで様々な位置に存在する前記被検知物
   体を検知する熱線式検知器において、前記熱線式検知器
   から前記被検知物体までの距離にかかわらず、前記被検
   知物体がその存在する位置の検知エリアを横切る時間が
   略同じになるように、前記光学系のそれぞれの焦点位置
   設定したことを特徴とする熱線式検知器。
2. 【請求項２】 焦電素子と、被検知物体から放射される
   熱線をその焦電素子に集光するミラーを備え、遠距離か
   ら近距離まで様々な位置に存在する前記被検知物体を検
   知する熱線式検知器において、前記熱線式検知器から前
   記被検知物体までの距離にかかわらず、前記被検知物体
   がその存在する位置の検知エリアを横切る時間が略同じ
   になるように、前記ミラーの形状を設定したことを特徴
   とする熱線式検知器。