JPS62222128A - 受動赤外センサ− - 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】 産業上の利用分野： 本発明は、窓を有するハウジングおよびこのハウジング
内の赤外検知器からなる型の受動赤外防犯センサーに関
する。

従来の技術： このようなセンサーは、侵入者の監視システムに使用さ
れておシ、かつ検知器の視野内の動きによって惹起され
る、感赤外検知器上に入射する赤外線の変動を検知する
ことに依存する。

一般に市販されている受動赤外センサーの場合、赤外検
知器の視野は、侵入者か帯域を横切ると、検知器に入力
された赤外線が変動するように複数の個々の帯域に分割
されている。環境から検知器によって受容された赤外線
の周囲レベルを上層るこの変動は、適当な電子回路系に
よって検知することができる。電子論！路系が感知する
周波数に適当に同調させることによって、侵入者が存在
していることは、周囲赤外線レベルで比較的緩慢に変動
している長い期間から区別することができる。

公知技術水準の受動赤外センサーの場合、帯域は、例え
ば多面鏡のような光学的配置によって限定されている。

このような鏡を使用する受動赤外センサーは、米国特許
第３７０３７１８号明細書に記載されている。また、こ
の米国特許明ａ書には、このような受動赤外センサーと
一緒に使用するのに適当な一般的な型の電子回路系が開
示されている。

また、帯域を限定するための光学系は、区分されたフレ
ネルレンズによって限定することができる。このような
センサーは、英国特許第２１２４３６３号明細書に開示
されている。帯域を例えば区分され之フレネルレンズま
たは多面境のような光学的配置によって限定する場合に
は、赤外線は、検知器上にピント合せされる。

従って、検知器の取付面と平行にある平面内の検知器の
視野は、検知器と比較的近くに隣接している。装置の前
方および付近を横切る侵入者は、高い周波数の信号を惹
起する。ある程度の熱質量を有する感知素子は、高い周
波数の熱信号に対して容易に応答することができず、そ
の感度は、一般に約Ｑ、５　Ｈｚを越えて十進法につき
２　Ｑ　ｄＢで減少する。従って、装置に接近した目標
物は、その高い周波数のために比較的弱い出力信号を発
生させる。これは、センサーそれ自体の付近で感度が減
少することを生じる。

また、視野の大きさは、センサーの感度を定めるのに重
要である。侵入者が視野を横切って実質的に視野を充た
す場合には、侵入者から発せられる殆んど全部の赤外線
は、検知器上にピント合せされ、検知することの高い可
能性を生じる。大量の赤外＋ＩＩは、その高い周波数に
よって惹起される信号が減少することを補償することが
できる。しかし、視野がラットｔたはマウスによって充
たされつる程度に小さい場合には、このような動物が存
在することは、センサーが実際にｍ−９告を惹起するこ
とのきっかけともなシうる。視野が侵入者の僅かな部分
のみで覆われる場合には、不十分なエネルギーは、検知
器上にピント合せすることができ、検知器の不十分な高
周波数の応答は見服され、こうして警告状態は生じない
。従って、ピント合せ光学的配置を使用しているセンサ
ーは、センサー付近で極めて少ない感度を有する傾向に
あるが、十分に遠い距離範囲の特性を有する傾向にある
。

また、光学素子を全く使用しないでエネルギーを節約す
るように設計された、極めて近い距離範囲のセンサーを
得ることも提案された。このようなセンサーは、窓の背
後に配置された検知器を使用し、この窓それ自体は、実
際に１つの広い帯域を限定する。このようなセンサーは
、装置付近、典型的には約３メートルの距離範囲内での
動きを検知することのみ可能である。それというのも、
検知器からの全ての距離で帯域は、侵入者が帯域に入っ
た場合に検知器によって受容される赤外線の量が何らの
変化も生じないような程度の大きさになるからである。

単独素子の検知器と同様に、多重素子の検知器を使用す
る受動赤外センサーも提案された。

例えば、二重素子の検知器は一般に使用されている。検
知器の各素子それ自体は、別個の赤外検知器である。こ
れらの素子は、入射赤外線の与えられた変化に対する出
力変動の方向に依存してそれぞれポジティブ素子訃よび
ネガティブ素子と呼称される。光学素子は、各素子の帯
域が異なるように配置され、したがって侵入者は、他の
素子に対して１つの素子に入射する赤外線の変化を惹起
させる。素子からの出力は処理され、差動出力を生じる
。この差動出力が予め定められた限界を越えると、゛警
告信号が発生される。こうして検知器上に入射する周囲
赤外線の到る処での強さの変化は補償される。

この型の検知器によれば、それぞれ素子の帯域は、検知
器から離れｔある平面で帯域がシート状の有効範囲を得
るように重なることもでき、したがって合された帯域は
、センサーの中心で９０％以上で大きく包含される角度
を有するビームの形状で有効範囲の領域を生じる。こう
して、シート状の有効範囲が設けられている垂直方向の
平面を通過する全ての侵入者は検知されるはずである。

常用の受動赤外センサーの場合、このようなシート状の
有効範囲は、光学素子を歪曲させることによってのみ祷
ることができる。

このような有効範囲に対して光学的な配置を準備するこ
とは、極めて費用をかけて複雑に設計がなされることを
生じうる。

発明が解決しようとする問題点： 本発明によれば、解決すべき技術的問題は、センサー付
近の近い距離範囲を含めて広い距離範囲に亘っての感度
を得ることができる受動赤外センサーを準備することで
ある。

問題点を解決するｔめの手段： 本発明によれば、窓４が１つ置きに順々に赤外透過スト
リップ１２によって仕切られ、この赤外透過ストリップ
を通して赤外線をピント合せしないで検知器す上に入射
させることができ、レンズ断片３８が赤外線を検知器上
にピント合せすることを％徴とする、窓４を有するノ１
ウジング２およびこのノ・ウジフグ２内の赤外検知器６
を有する受動赤外センサーが得られる。

このような受動赤外センサーによれば、近い距離範囲で
有効である赤外透過ストリップによる帯域および遠い距
離範囲での感度に適当な視野を備えるレンズ断片による
帯域が得られる。

従って、ストリップとレンズ断片を組合せることによｐ
１存在するセンサーよシも十分に広い範囲て亘って有効
でありかつそれ故に侵入者が身をかわすことが殆んど容
易でない受動赤外センサーが得られる。

好ましくは、ノ・ウジングは、少なくとも幾つかのスト
リップが連なって設けられるスロットによって仕切られ
ている。このスロットは、センサーが取付けられ定位置
にある際に下向きに面に適合したノ・ウジングの一部中
に拡がるのが好ましい。こうして、この拡がったスロッ
トを通しての赤外検知器の視野は、センサーそれ自体の
下方に拡がシ、シたがって有効範囲は、センサーが取付
けられている壁に接近して得ることができる。

実施例： 次に、本発明による受動赤外センサーを実施例によって
図面につき説明する。

第１図および第２図に示した受動赤外センサーは、窓４
を有するハウジング２からなる。

ハウジング２は赤外検知器６を有する。この検知器は、
単独素子まｔは多重素子を有する検知器であることがで
きる。例えば、第６図には、二重素子を有する検知器が
図示されている。この検知器は、約１朋ｘ２ｖｒｍの寸
法の２個の、細長い素子を有する。この短い寸法は、第
６図の平面図において目で見ることができる。窓４は、
赤外線を検知器６に到達させるために・・ウジングの前
面に取付けられている。第２図に詳細に示されている窓
４の設計は、有効な遠い距離訃よび近い距離の保護を許
容させる程度のものである。窓４は、実質的に垂直な軸
に対して横断面で湾曲しており、したがってそｒＬは円
筒形表面の一部をなす。このことは、センサーを垂直に
取付けた場合に水平面での有効Ｗ！、囲の角度を増大さ
せる。

窓４は、３つの部分に分割されている。上部３２は、赤
外線を各領域からハウジング２内に取付けられた赤外検
知器６Ｊ：にそれぞれざント合せする５個の隣接したフ
レネルレンズ断片を有する実質的に常用の構造を示す。

上部３２のフレネルレンズ断片によって限定された帯域
の軸線は、実質的に水平方向にあるように配置されてい
る。２つの下部３４．３６は、それぞれ赤外透過ストリ
ツ７°１２とフレネルレンズ断片３８を互い違いにする
ことによシ構成されている。部分３４および３６中のフ
レネルレンズ断片３日は、下部のフレネルレンズ断片に
よって限定された帯域が水平方向に対して１つの角度で
傾斜しているように設計されておシ、この場合最下部３
６の角度は、中央部３４の角度よりも著しく佃斜してい
る。こうして、全部で３つの部分の窓においてフレネル
レンズ断片によって限定された帯域は、有意の垂直方向
の範囲に亘って有効範囲を生じる。

窓の２つの下部３４．３６においてフレネルレンズ断片
３８は、平らなストリップ１２によって分離されて：Ｊ
３−シ、このストリップを介して赤外線は、ピント合せ
することなしに赤外検知器に直接達することかできる。

従って、別個（Ｃされｔ帯域は、それぞれストリップ１
２によって限定されている。この帯域は、単にストリッ
プの寸法によって定められた大きい視野を有し殊に視野
は、検知器の水平面の両側に延びる大きい垂直方向の範
囲を有する。この帯域は、フレネルレンズ断片を介して
有効でない良好な近距離感度を得る。

二重素子検知器に対してストリップ１２によって限定さ
れた帯域は、第３図に示されている。

このストリップは、検知器６のポジティブ素子８および
ネガティブ素子１０に対してポジティブ帯域とネガティ
ブ帯域を連続的に互い違いにすることを限定する。３素
子８に対してポジティブ帯域１６Ａ〜１６Ｆは、それぞ
れ第３図に示されている。この帯域の数は、窓内の赤外
透過ストリップ１２の数によって定められる。ネガティ
ブ帯域１８Ａ〜１８Ｆの相当する数は、検知器６の他の
素子１０に対して限定されている。

ネガティブ帯域１８Ａ〜１８°Ｆは、それぞれ隣接する
ポジティブ帯域１６Ａ〜１６Ｆの１つに相応する。それ
ぞれ対の隣接し比帯域の間には小ざい間隙が存在する。

帯域の分離を達成するためには、窓を二重素子検知器に
比較的接近させて配置する必要がある。帯域が重なシす
ぎる場合には、帯域は互いに相殺される。ま之、マスク
ストリップの寸法は重要であり、フレネルレンズ断片の
幅および間隔は、それぞれ素子に対して適度な帯域が限
定されるように設計しなければならない。マスクストリ
ップの寸法およびマスクと検知器６との間の間隔によっ
て実質的に完全に垂直方向のスクリーン有効ｆｖ、囲を
近い距離で９０°の過剰で立体角に亘って得ることがで
きることは評価されるであろう。検知器の到る処への距
離は、検知器６と平行の垂直面内の帯域の視野が拡大さ
れすぎるような距離によって制限されている。第３図に
図示したように、実質的に完全に垂直方向のスクリーン
の数は、点３０Ａと３０Ｂとの間の平面３０に達成され
ている。また、このスクリーンは、窓の垂直方向の高さ
および窓と検知器との間の距離によって制限されている
実質的に垂直方向の拡がシを有する。単独素子の検知器
を使用する場合、１組のみの帯域を生じる際に帯域を別
個にすることによシ検知器と窓との間の間隔を大きくす
やことができることは評価されるであろう。

窓４の両側のストリップは、窓の垂直方向の全範囲に亘
って拡がっている。第２図に示されている窓４の一部は
、プラスチック材料を一体成形することによって製造す
ることができ、したがってストリップ１２／−１、赤外
透過性プラスチック材料の平らな領域によって定められ
、レンズ断片は適当な形状に形成される。

第１図に図示したように、ハウジング２の底部４０は、
実質的に水平方向の軸線の周囲で湾曲した円筒面の一部
として形成されている。ストリップ１２は、ストリップ
と位置合せされ之切欠きスロツ）１２ａによってこの湾
曲した面内に続いている。一般に入手しつる赤外検知器
６は垂直面内に広い視角を有するので、このスロツ）１
２ａを通過する赤外線は、検知器６によって受容され、
したがってセンサーは、侵入者を、この侵入者がセンサ
ーの下を通ったとしても検知することができる。

検知器６の素子または各素子からの出力は、常法でセン
サー回路系２０によって処理されも二重素子の検知器に
対して回路系は、ポジティブ帯域からの赤外入力を表わ
す、ポジティブ素子８からの出力を、ネガティブ帯域か
らの赤外入力を表わす、ネガティブ素子１０からの出力
に加算し、このネガティブ素子からの出力は、反対の意
味において所定の変法で輻射の際にポジティブ素子の出
力から偏倚している。素子の１つに衝突する赤外線と、
他の素子に衝突する赤外線との差を表わす、前記総和の
値がセンサー帯域の１つの帯域内で浸入者が存在してい
ることを示す予め定められた限界を越えると、出力線路
２２で信号が生じる。

単独素子の検知器を使用する場合には、回路系２０は、
バンド制限増幅器を包含し、この増幅器は、予め定めら
れた周波数範囲内で検知器６に到達する赤外線が予め定
められた限界を越えて根幅すると、出力線路２２に警告
信号を発生させる。このような回路系は、常用のもので
あシ、したがってこれ以上詳細には記載しない。

ストリップおよびスロットによって限定される視野の程
度が相対的に大きい場合には、侵入者がセンサーに接近
してもこの侵入者は全視野を充之さないであろう。それ
にも拘らず、輻射線の重要な量は受容される。それとい
うのも、この侵入者は検知器６に極めて接近しているか
らである。従って、十分なエネルギーは侵入者から受容
され、この場合ストリップ１２によって限定された帯域
の１つに２いてこの侵入者が帯域を横切ると限界を越え
て変動を生じ、警告信号を出力線路２２上に発生させる
。ま之、赤外線は、それがフレネルレンズ断片を通過す
る際に受けた損失に比して平らなストリップま之はスロ
ットを通過する場合には全く損失を受けないかまたは比
較的少ない損失を受けることは評価されるでろろう。

処理回路系２０は、本質的に帯域を横切る侵入者によっ
て惹起されｔ低い周波数で赤外線の変動を検知するため
のバンド制限増幅器からなる。前記したように、検知器
の素子の応答は、０．５　Ｈｚを越える周波数に対して
減少する。利得が感度を増大させる増幅器中で高周波数
に加算されると、ノイズが発生し、誤警告の問題が生じ
る。高周波数は、通常侵入者が帯域をすばやく横切つ之
際に発生する。それというのも、この帯域は、検知器の
近距離範囲での場合のように比較的密接しているからで
ある。本発明によるセンサーの場合には、スロットによ
シ赤外線の損失が殆んどなくかついっそうエネルキ゛−
を検知器によって受容することができるので、周波数が
高い際にこのような近距離範囲で検知器によって受容さ
れる赤外線エネルギーが増大することが存在し、このこ
とによりこのような周波数で増幅器の応答が減少するこ
とは補償される。従って、不必要な誤警告を生じつる近
距離範囲内で必要とされる感度を得る之めに限界を減少
させることは必要でない。

第４図は、座標の横軸に沿ってメートルで示し定植々の
距離範囲で侵入者がセンサーの視野を横切って毎秒約０
．５メートルで移動することに対し窓４の種々の部分を
通して受容される赤外線に応答して単独素子の検知器６
によって発生された信号レベルを示す。プロット曲線４
２は、窓部分３２の主フレネルレンズ断片を通して受容
される赤外線に対して増幅器の出力線路２２からの信号
を示す。プロット曲線４４は、ストリップ１２およびス
ロット１２ａを通して受容される赤外線に対して増幅器
の出力線路２２からの信号を示し、プロット曲線４６は
、中央部３４のフレネルレンズ断片３８を通して受容さ
れる赤外線に対して増幅器の出力線路２２からの信号の
レベルを示し、かつプロット曲線４８は、窓４の最下部
３６のフレネルレンズ断片を通して受容される赤外線に
対して増幅器の出力線路２２からの信号を示す。この実
験の場合、センサーは、侵入者が窓４の主要部分３２に
よって限定され比帯域を直接に通過して横切シ、シたが
って侵入者が検知器から２〜５メートル内にいる際に増
幅器の出力線路２２からの信号は警告状態を惹起するの
に十分であるが、周波数が低くかつ浸入者がもはや帯域
を充たさないので遠距離範囲で信号は減少するように配
置され之。しかし、２メートル未満の距離範囲で前記フ
レネルレンズ断片を通して受容された赤外線に対して増
幅器の出力線路２２からの信号は、急速に減少し、１メ
ートル未満の距離範囲の場合には僅かである。しかし、
プロット曲ａ４４によって示したようにスロットを通し
て受容される赤外線のレベルは、近距離範囲で増大を続
ける。例えば、限界レベルを第４図の線５０によって示
したように信号レベルの尺度で５１に設定した場合、セ
ンサーは、この種の浸入者に対してセンサーから０〜９
メートルの全ての距離範囲で警告信号を発生させる。他
の種類の侵入者の場合、窓４の中央部のフレネルレンズ
断片３８によって設けられた下向きの帯域から受容され
る赤外線のレベルは、例えば低い高さで腹這いになって
行く侵入者、したがってこの下向きに傾斜し比帯域の１
つを充たす侵入者に対して大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１つの実施態様による受動赤外セン
サーを示す斜視図、第２図は、第１図のセンサーにおい
て使用された窓構造を示す詳細図、第３図は、二重素子
検知器の窓内の赤外透過ストリップによって規定された
帯域パターンを示す、第１図のセンサーの窓の一部を介
しての略示横断面図、かつ第４図は、第３図のセンサー
において窓の種々の部分を通して検知器によって受容さ
れ之赤外線の〔横座標での〕範囲に対して（増ｌｌ＠後
に）赤外検知器からの出力信号の大きさを（縦座標に）
プロットしｔ線図である。 ２・・・ハウジング、４・・・窓、６・・・赤外検知器
、８．１０・・・赤外素子、１２・・・ストリップ、１
２ａパ・スロット、３２，３８・・・フレネルレンズ断
片、４０・・・ノ・ウジングの一部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、窓（４）を有するハウジング（２）およびこのハウ
   ジング（２）内の赤外検知器（６）を有する受動赤外セ
   ンサーにおいて、この窓（４）が１つ置きに順々に赤外
   透過ストリップ（１２）によつて仕切られ、この赤外透
   過ストリップを通して赤外線をピント合せしないで検知
   器（６）上に入射させることができ、レンズ断片（３８
   ）が赤外線を検知器上にピント合せすることを特徴とす
   る、受動赤外センサー。 ２、ハウジング（２）がスロット（１２ａ）によつて仕
   切られており、これにより少なくとも幾つかのストリッ
   プ（１２）が連なつていることが得られている、特許請
   求の範囲第１項記載のセンサー。 ３、少なくとも幾つかのスロット（１２ａ）がハウジン
   グ（２）の一部（４０）に拡がつており、このハウジン
   グの一部がセンサーを取付けた位置において下向きに面
   するのに適合している、特許請求の範囲第２項記載のセ
   ンサー。 ４、レンズ断片（３８）がフレネルレンズ断片である、
   特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に
   記載のセンサー。 ５、赤外検知器（６）が少なくとも２個の感赤外素子（
   ８、１０）を有する、特許請求の範囲第１項から第４項
   までのいずれか１項に記載のセンサー。 ６、窓（４）が横断面内で湾曲している、特許請求の範
   囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載のセンサ
   ー。 ７、窓（４）がさらに順々に続くストリップ（１２）お
   よびレンズ断片（３８）に隣接して少なくとも１列の隣
   接したフレネルレンズ断片（３２）を有する、特許請求
   の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に記載のセ
   ンサー。