JPH09230060A - 人体検知センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】広い検知エリアを有し、検知エリアの中央部は
人体の移動或いは人体のわずかな動きに対しても検知可
能であり、検知エリアの周辺部は人体の移動や侵入に対
する検知が可能であって、侵入検知について無方向性の
検知感度を有する赤外線式人体検知装置を提供すること
である。 【解決手段】集光レンズ１０が人体から発せられた赤外
線を赤外線検出素子１１の受光面１１ａに集光して、人
体を検知する人体検知センサ１であって、検知エリアＤ
Ａ内の検知ビームの配置を、検知エリアＤＡの中央部及
び中間部とこれを取り囲んでいる周辺部とで異ならせ、
中央部及び中間部における検知ビームＢＭ１を、その大
きさ及び間隔が一定となるように配置し、周辺部におけ
る検知ビームＢＭ２を、検知エリアＤＡの中央をその中
心とする同心円上に配置する構成とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体検知センサに
係り、人体から発せられる赤外線を赤外線検出素子によ
り検出し、人間の移動、微動を検知して照明等の機器制
御を行う赤外線式人体検知センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、人体から発せられた赤外線の変
化量を検出する素子には、焦電素子と呼ばれるものが多
くを占めている。この焦電素子を用いた人体検知センサ
は、防犯用侵入検知装置のほか、照明等の機器の自動制
御用として急速に普及しつつある。

【０００３】この様な赤外線式人体検知装置は、集光部
により集光された赤外線を赤外線検出素子により検出
し、この検出信号を増幅部により増幅し、更に帯域フィ
ルタにより不要な周波数成分を除去した後に、比較回路
において増幅された検出信号と予め定められた閾値と比
較し、この閾値よりも大きい場合には出力回路から検知
信号が出力される構成となっている。

【０００４】集光部にはレンズ又はミラーが使用され、
この様な１つの集光光学系により赤外線検出素子の受光
面と同形状の検知視野、即ち、検知ビームが構成され、
人体がこの検知ビームを移動することにより、赤外線検
出素子へ入射する赤外線が急激に変化し、大きな出力が
得られるため、人体を高感度で検出することができる。

【０００５】また、この様な人体検知センサが、人体を
検知可能な範囲、即ち、検知エリアを広い範囲とするた
めには、検知エリア内に複数の検知ビームを配置すれば
よい。このため、集光部には、複数のレンズで構成され
る多分割レンズ、若しくは、複数のミラーで構成される
多分割ミラーが用いられる。ここで、この種の人体検知
センサの原理を図７及び図８を用いて説明する。人体検
知センサは、人体が検知ビームを通過することにより、
検知ビーム内における背景と人体の温度差により光学系
に入射する赤外線パワーが変化する。この変化を検出す
ることにより、人体を検知するものである。

【０００６】図７は、人体が１つの検知ビームを通過し
た場合の検出波形の一例を示した図である。図中の
（ａ）は、人体Ｍが単一の検知ビームＢＭ通過する様子
を示した図であり、図中の（ｂ）〜（ｄ）は、それぞ
れ、低速、中速、高速で人体Ｍが検知ビームＢＭを通過
した場合における比較回路１４への入力信号を示した図
である。

【０００７】これらの波形は、赤外線検出素子１１、増
幅回路１２及び帯域フィルタ１３の周波数特性により異
なるものであるが、一般に、人体Ｍの動作が大きいほ
ど、信号の変化が大きくなっている。比較回路１４にお
いて、この信号波形を適切な閾値と比較することによ
り、人体の検出を行うことができる。図８は、人体が２
つの検知ビームを通過した場合の検出波形の一例を示し
た図である。図中の（ａ）は、人体Ｍが２つの検知ビー
ムＢＭ通過する様子を示した図であり、図中の（ｂ）〜
（ｄ）は、それぞれ、低速、中速、高速で人体Ｍが検知
ビームＢＭを通過した場合における比較回路１４への入
力信号を示した図である。図７に示した単一の検知ビー
ムの場合に比べ、信号の振幅が、大きくなっており、人
体Ｍの検知をより容易、かつ、確実に行うことができ
る。

【０００８】この様な従来の赤外線検出センサにおい
て、広い検知エリアを形成して、このエリア内での人体
の移動や、このエリアへの人体の侵入を検知し、かつ、
検知エリアの中央部分においては人体のわずかな動きを
検知する方法としては、平面の多分割レンズにより構成
する方法と、ドーム状の多分割レンズにより構成する方
法と、平面の多分割レンズ及びドーム状の多分割レンズ
を組み合わせて構成する方法があった。

【０００９】図９は、集光レンズを平面の多分割レンズ
により構成した従来の人体検知センサ１ａの様子を示し
た図である。この様に平面の多分割レンズｒ０により構
成した場合は、大きさのほぼ等しい検知ビームＢＭが、
ほぼ一定の間隔をおいて配置されることになる。この場
合、検知エリアの中央部においては人体のわずかな動き
を検知可能であるが、検知エリアの周辺部においては検
知ビームは入射角度がきつくなることによる収差、いわ
ゆる「ぼけ」の影響が増大し、検知感度が低下してしま
う。このため、平面の多分割レンズの場合には、検知エ
リア周辺部の検知感度を改善する必要があり、レンズが
大きくなってしまうので実用的ではない。

【００１０】図１０は、集光レンズをドーム状の多分割
レンズｒ１により構成した従来の人体検知センサ１ｂの
様子を示した図である。ドーム状の多分割レンズの場
合、各レンズが検知ビームＢＭの光軸に対してほぼ垂直
となる様に配置されるため、検知エリアの周辺部におい
ても検知ビームの「ぼけ」がないので、人体の移動や侵
入は検知可能である。

【００１１】ところが、検知ビームは周辺ほど検知ビー
ムの大きさが大きくなり、検知エリア内においける検知
ビームの大きさを均一にすることができない。このた
め、検知エリアの中央部分は各検知ビームの間隔が密で
あり、人体のわずかな動きを検知可能であるが、周辺部
及び中間部分の検知ビームは、中央部分より大きくなる
ので、人体の微動検知感度が低下してしまうという問題
があった。

【００１２】図１１は、集光レンズを平面の多分割レン
ズｒ２０及びドーム状の多分割レンズｒ２１を組み合わ
せて構成した従来の人体検知センサの様子を示した図で
あり、図１２は、この時の検知エリアの様子を示した図
である。検知エリアの中央部は平面の多分割レンズｒ２
０により、検知ビームＢＭの大きさ、間隔がほぼ一定に
配置されており、また、検知エリアの周辺部はドーム状
の多分割レンズｒ２１により、所望の検知エリアに適合
する様に検知ビームＢＭを配置している。このため、中
央部、中間部においては人体のわずかな動きや人体の移
動を検知可能であり、かつ、周辺部においては人体の移
動や侵入の検知が可能である。

【００１３】しかしながら、周辺部においては、場所に
より検知ビームＢＭの大きさや検知感度が異なってお
り、人体の移動や侵入検知感度も場所により異なる。即
ち、侵入検知においては、検知エリアへの侵入方向によ
って侵入検知感度が良い方向、悪い方向の差が大きく生
じてしまうという問題があった。この様な人体検知セン
サを、例えば、住宅の内玄関に取りつける場合は、どの
方向からの人体の侵入に対しても検知感度ができるだけ
等しいことが望ましく、侵入位置により検知角が異なる
ことは好ましくない。

【００１４】また、人体の侵入方向により検知感度が異
なれば、センサを天井等に取りつける際には、検知ビー
ムの配置を考慮しながら行わなければならず、取り付け
作業が煩雑になるという問題点も生ずることになる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この点に鑑
みてなされたものであり、広い検知エリアの全エリアに
おいて、検知エリアの中央部は人体の移動或いは人体の
わずかな動きに対しても検知可能であり、検知エリアの
周辺部は人体の移動や侵入に対する検知が可能であっ
て、侵入検知について無方向性の検知感度を有する赤外
線式人体検知装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明による人体検知センサは、集光レンズが人体から発せ
られた赤外線を赤外線検出素子の受光面に集光して、人
体を検知する人体検知センサであって、検知エリア内の
検知ビームの配置を、検知エリアの中央部及び中間部と
これを取り囲んでいる周辺部とで異ならせ、検知エリア
内の中央部及び中間部における検知ビームを、その大き
さ及び間隔が一定となるように配置し、検知エリア内の
周辺部における検知ビームを、検知エリアの中央をその
中心とする同心円上に配置する構成とされる。

【００１７】請求項２に記載した本発明による人体検知
センサは、請求項１に記載した本発明による人体検知セ
ンサであって、上記集光レンズが、第一の多分割レンズ
と、この周辺を取り囲んで配置されている第二の多分割
レンズとにより構成され、上記第一の多分割レンズは、
各検知ビームの大きさ及び間隔が一定となる様に各レン
ズが配置され、上記第二の多分割レンズは、各レンズに
よって構成される複数の検知ビームの中心が、検知エリ
アの中央をその中心とする同心円上に、等間隔に位置す
る様に各レンズが配置されて構成される。

【００１８】なお、同心円には、同一円も含まれる。

【００１９】

【実施の形態】図２は、本発明の適用される赤外線式人
体検知センサの一構成例を示したブロック図である。こ
の人体検知センサ１は、人体から発する赤外線を集光す
る多分割レンズ１０と、集光された赤外線を検出する赤
外線検出素子１１と、赤外線検出素子１１の出力を増幅
する信号増幅部１２と、不要な周波数成分を除去する帯
域フィルタ回路１３、所定の閾値と検知信号とを比較し
て検知判断を行う比較回路１４と、出力信号を予め設定
された時間（オフディレイ時間）だけ保存する遅延回路
１５と、出力制御部１６とにより構成され、出力制御部
１６の出力信号によって室内に取り付けられた照明器具
をオン、オフするものである。

【００２０】この人体検知センサ１が、赤外線の変化に
より人体を検知した場合には、照明器具はオン制御さ
れ、その後、予め設定されたオフディレイ時間が経過す
ればオフ制御される。ただし、照明器具がオフ制御され
る前に再び人体が検知されれば、この時点からオフディ
レイ時間が経過した後にオフ制御が行われる。従って、
人体を検知している間、照明器具がオフ制御されること
はない。

【００２１】この様な人体検知センサ１を天井に配置し
た場合の様子の一例を図３に示す。人体検知センサ１が
取り付けられた天井の高さは２．２ｍであり、床面にお
ける検知エリアはφ５．４ｍとなっている。次に、図２
に示した赤外線検出素子１１の一例を図４に、多分割レ
ンズ１０の一例を図５に示す。

【００２２】図４に示した赤外線検出素子１１は、隣り
合った受光面１１ａの電気特性が正負逆特性となるよう
構成した４エレメントタイプ赤外線検出素子であり、そ
の出力は各エレメントの出力を合成した１出力となって
いる。１つの受光面１１ａの大きさは、一辺が１．３ｍ
ｍの正方形であり、受光面１１ａ間ギャップも、縦方
向、横方向ともに１．３ｍｍである。

【００２３】図５の（ａ）は、多分割レンズ１０の断面
図であり、図５の（ｂ）は、多分割レンズ１０を正面か
ら見た様子を示した図である。これらの図に示した多分
割レンズ１０は、２６分割の広角レンズであり、中央部
に配置された第一の多分割レンズＲ１と、この周辺を取
り囲んで配置された第二の多分割レンズＲ２とにより構
成されている。第一の多分割レンズＲ１は、第１面が平
面の１２分割のレンズとして構成され、第二の多分割レ
ンズＲ２は、第１面がドーム状の１４分割のレンズとし
て構成されている。

【００２４】第一の多分割レンズＲ１は、焦点距離が１
３．５ｍｍであり、各レンズによる検知ビームが格子状
で、その中心間隔がおよそ２０ｃｍとなる様に、各レン
ズ主点は格子状に５．２ｍｍ間隔で配置されている。ま
た、第二の多分割レンズＲ２は、焦点距離が１６ｍｍで
あり、各レンズにより形成される複数の検知ビームの中
心が同心円上であって、検知エリアの中心とのなす角が
等しくなる様に各レンズ主点を同心円上で約２６度の等
角度に設定している。

【００２５】図６は、図５に示した多分割レンズの各レ
ンズの種類を示した図である。この図に示した様に、第
一の多分割レンズＲ１は、さらに、レンズＲａ、Ｒｂの
２種類のタイプの平面レンズを組み合わせて構成され、
第二の多分割レンズＲ２は、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ、Ｒｆの
４種類のタイプのドーム状レンズを組み合わせて構成さ
れている。この４種類のドーム状レンズＲｃ〜Ｒｆは、
レンズ位置によって検知感度が多少異なるので種類を区
別しているが、レンズ形状としては全て等しいレンズ形
状である。

【００２６】なお、第一の多分割レンズＲ１を構成する
各レンズＲａ、Ｒｂは、球面又は非球面レンズとし、第
二の多分割レンズＲ２を構成する各レンズＲｃ〜Ｒｆ
は、フレネルあるいは非球面フレネルレンズ形状とする
ことができる。この様な多分割レンズ１０及び赤外線受
光素子１１により形成される検知ビームの様子を図１に
示す。第一の多分割レンズＲ１により形成される検知ビ
ームＢＭ１のパターンＰｔ１は、検知ビームの大きさ及
び検知ビーム間の間隔がほぼ一定であり、縦方向及び横
方向に規則正しく配置されて形成される。

【００２７】一方、第二の多分割レンズＲ２により形成
される検知ビームＢＭ２のパターンＰｔ２は、赤外線検
出素子１１の各エレメントに対応した複数の検知ビーム
に関する中心が、検知エリアＤＡの中心に対して同心円
上で、かつ、等間隔となるように各県値ビームが配置さ
れて形成される。このパターンＰｔ２は、パターンＰｔ
１の周囲を取り囲んで配置されている。

【００２８】図１に示した検知エリアＤＡの中央部及び
中間部、即ち、第一の多分割レンズＲ１により形成され
る部分は、検知ビームの大きさ及び間隔がおよそ２１ｃ
ｍであり、密に配置されているので、床面における人体
のわずかな動きや移動をも検知することができる。一
方、検知エリアＤＡの周辺部、即ち、第二の多分割レン
ズＲ２により形成される部分は、検知ビームの大きさは
およそ２６ｃｍであり、検知ビーム間の間隔は２６ｃｍ
以下である。人体の横幅は、大人で約４０ｃｍ程度と考
えられるため、人体の侵入や移動はこの周辺部でも十分
に検知可能である。

【００２９】また、この検知エリアＤＡの周辺部は、各
検知ビームの大きさ、感度がほぼ等しく同心円上に配置
しているので、いずれの方向から侵入した場合であって
も感度にばらつきが生ずることはない。即ち、侵入検知
感度がどの方向からもほぼ等しく、無方向性の検知感度
を有する人体検知センサを実現することができる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１に記載した本発明による人体検
知センサは、検知エリアの中央部及び中間部における検
知ビームを、その大きさ及び間隔が一定となるように配
置し、検知エリア内の周辺部における検知ビームを、検
知エリアの中央をその中心とする同心円上に配置する。

【００３１】従って、中央部及び中間部においては、人
体のわずかな動きや移動をも検知することができる一
方、検知エリアの周辺部においては、いずれの方向から
人体が侵入した場合であっても感度が等しくなる。従っ
て、中央部及び中間部の検知感度を維持しつつ、侵入検
知感度がどの方向からもほぼ等しく、無方向性の検知感
度を有する人体検知センサを提供することができる。ま
た、これにより人体検知センサの取り付け方向を考慮す
る必要がなくなり施工性が向上する。

【００３２】請求項２に記載した本発明による人体検知
センサは、多分割レンズが、第一の多分割レンズと第二
の多分割レンズにより構成され、第一多分割レンズが、
検知エリアの中央部及び中間部に検知ビームを形成する
一方、第二の多分割レンズが、検知エリアの周辺部に検
知ビームを形成する。従って、検知ビームの配置を中央
部及び中間部と、周辺部とで異ならせ、中央部及び中間
部の検知感度を維持しつつ、侵入検知感度がどの方向か
らもほぼ等しく、無方向性の検知感度を有する人体検知
センサを提供することができる。また、周辺部の検知ビ
ームを配置するドーム状の各レンズはシンプルな１種類
の形状で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図５に示した多分割レンズ及び図４に示した赤
外線受光素子により形成される検知ビームを示した図で
ある。

【図２】本発明の適用される赤外線式人体検知センサの
一構成例を示したブロック図である。

【図３】図２に示した人体検知センサを天井に配置する
場合の様子の一例を示した図である。

【図４】図２に示した赤外線検出素子の一構成例を示し
た図である。

【図５】図２に示した多分割レンズの一構成例を示した
図である。

【図６】図５に示した多分割レンズの各レンズの種類を
示した図である。

【図７】人体が１つの検知ビームを通過した場合の検出
波形の一例を示した図である。

【図８】人体が２つの検知ビームを通過した場合の検出
波形の一例を示した図である。

【図９】集光レンズを平面の多分割レンズにより構成し
た従来の人体検知センサの様子を示した図である。

【図１０】集光レンズをドーム状の多分割レンズにより
構成した従来の人体検知センサの様子を示した図であ
る。

【図１１】集光レンズを平面の多分割レンズ及びドーム
状の多分割レンズを組み合わせて構成した従来の人体検
知センサの様子を示した図である。

【図１２】図１１に示した人体検知センサの検知エリア
の様子を示した図である。

【符号の説明】

１０・・・集光レンズ Ｒ１・・・第一の多分割レンズ Ｒ２・・・第二の多分割レンズ ＤＡ・・・検知エリア ＢＭ・・・検知ビーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】集光レンズが人体から発せられた赤外線を
   赤外線検出素子の受光面に集光して、人体を検知する人
   体検知センサにおいて、 検知エリア内の検知ビームの配置を、検知エリアの中央
   部及び中間部とこれを取り囲んでいる周辺部とで異なら
   せ、 検知エリア内の中央部及び中間部における検知ビーム
   を、その大きさ及び間隔が一定となるように配置し、 検知エリア内の周辺部における検知ビームを、検知エリ
   アの中央をその中心とする同心円上に配置することを特
   徴とする人体検知センサ。
2. 【請求項２】請求項１に記載した本発明による人体検知
   センサにおいて、 上記集光レンズが、第一の多分割レンズと、この周辺を
   取り囲んで配置されている第二の多分割レンズとにより
   構成され、 上記第一の多分割レンズは、各検知ビームの大きさ及び
   間隔が一定となる様に各レンズが配置され、 上記第二の多分割レンズは、各レンズによって構成され
   る複数の検知ビームの中心が、検知エリアの中央をその
   中心とする同心円上に、等間隔に位置する様に各レンズ
   が配置されていることを特徴とする人体検知センサ。