KR20000052569A - 수동형 적외선 감지기 - Google Patents

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Abstract

적외선 감지 소자 (3) 와, 한 쌍의 렌즈체 (광학 요소 ; 4R, 4L) 와, 한 쌍의 미러 (5R, 5L) 를 케이스 (2) 에 배치하고 수동형 적외선 감지기 (1) 를 구성한다. 양 렌즈체 (4R, 4L) 는 적외선 감지 소자 (3) 가 서로 약 180° 대향하는 검지 지역 (a+, a-) 을 설정한다. 양 미러 (5R, 5L) 는 검지 지역에서의 적외선을 적외선 감지 소자 (3) 에 입광시킨다. 이 감지기 (1) 를 경계구역의 중간위치에 설정하면 적외선 감지 소자 (3) 와 한 쪽 렌즈체 (4R) 및 미러 (5R) 에 의해 경계구역의 일단에서 중간위치까지를 감시할 수 있고, 적외선 감지 소자 (3) 와 다른 쪽 렌즈체 (4L) 및 미러 (5L) 에 의해 경계구역의 타단에서 중간위치까지를 감시할 수 있기 때문에, 경계구역의 1/2 거리가 검지거리가 된다. 그 결과, 렌즈체 (4R, 4L) 의 집점거리가 짧아져 외형이 작은 감지기 (1) 로 긴 경계구역을 감시할 수 있다.

Description

수동형 적외선 감지기{PASSIVE-TYPE INFRARED DETECTOR}
본 발명은 경계구역에 진입한 사람이 발하는 적외선을 수광하여 침입자를 검지하는 수동형 적외선 감지기에 관한 것이다.
이 종류의 수동형 적외선 감지기에서는, 인체에서 발생되는 적외선을 광학 요소로 집광하여 적외선 감지 소자로 수광하는데, 위쪽에서 평면적으로 보았을 때 감지기가 적외선을 집광할 수 있는 각도범위, 즉 수면상의 검지 지역은 일반적으로 플러스와 마이너스의 쌍으로 이루어지는 복수 쌍으로 분할 설정된다. 또한, 이러한 적외선 감지기는 검지 지역이 경계하고자 하는 구역의 일단에서 타단으로 횡단하도록 경계구역의 최단위치에 설치되며, 감지기에 대한 배선의 접속은 감지기 근방까지 건물의 천장 등을 거친 배선을 감지기가 부착되어 있는 벽면 등의 뒤편까지 내려서 감지기에 접속함으로써 수행된다.
또, 상기 적외선 감지기에는 방의 내부와 같은 넓은 공간에 들어오는 침입자를 검지할 목적으로 사용되는 와이드 센서 (wide sensor) 와, 가늘고 긴 통로에 면한 창문이나 문에서 들어오는 침입자를 검지할 목적으로 사용되는 내로우 센서 (narrow sensor) 가 있다. 와이드 센서의 경우, 그 사용 목적 때문에 상술한 검지 지역이 플러스·마이너스 지역 쌍 (이하, 검지 지역의 핑거라고 한다) 의 다수 (5 내지 9 쌍) 설정된다. 이에 반하여 내로우 센서의 경우, 검지 지역의 핑거는 1 내지 2 쌍으로 소수로 설정된다.
그리고 상기 내로우 센서의 검지거리는, 그 사용 목적 때문에 일반적으로 와이드 센서의 검지거리보다도 길게 (1.5 내지 2 배 이상) 설정된다. 이와 같이 와이드 센서보다도 내로우 센서의 검지거리를 길게 설정하기 위해, 종래는 이하와 같은 대응을 하고 있다.
즉, 그 중 하나의 대응은 감지기가 검지 대상물 (침입자) 을 검지할 수 있는 감지기의 위치로부터 검지 대상물까지의 최장거리 (이하, 정격거리라고 한다) 에 있어서, 검지 대상물의 폭과 검지 지역의 폭이 같아지도록 와이드 센서의 경우에 비해 내로우 센서 렌즈체의 초점 거리를 길게 하는 것이다. 도 5a 내지 5f 는 이러한 대응을 한 감지기 (내로우 센서 ; 21) 의 평면도, 정면도, 좌측면도, 우측면도, 5d 에서 Ⅳ-Ⅳ 화살표 방향으로 본 단면도, 및 5b 에서 Ⅴ-Ⅴ 화살표 방향으로 본 단면도를 나타내고, 도 6a 및 6b 는 그 감지기 (21) 의 검지 지역의 평면도 및 정면도를 나타낸다.
또, 다른 하나의 대응은 내로우 센서의 렌즈체 초점 거리를 와이드 센서의 경우와 동일하게 해 두는 한 편, 와이드 센서에 비해 내로우 센서의 경우 검지 지역의 핑거수가 적기 때문에, 그 만큼 검지 지역 하나당 렌즈체 (광학 요소의 일종) 의 면적을 크게 하고, 이로써 수광량을 증대시킴으로써 정격거리를 길게 하는 것이다. 도 7a 내지 7f 는 이러한 대응을 한 감지기 (내로우 센서 ; 31) 의 평면도, 정면도, 좌측면도, 우측면도, 도 7d 에서의 Ⅵ-Ⅵ 화살표 방향으로 본 단면도, 및 도 7b 에서의 Ⅶ-Ⅶ 화살표 방향으로 본 단면도를 나타내고, 도 8a 및 8b 는 그 감지기 (31) 검지 지역의 평면도 및 정면도를 나타낸다. 또, 상기 두 가지 대응은 통상 복합하여 적용된다.
그러나, 도 5 에 나타내는 대응에 의해 감지기 (내로우 센서 ; 21) 의 검지거리를 길게 하는 경우에는, 렌즈체 (24) 의 초점 거리가 길어지기 때문에 감지기 (21) 의 케이스 (22) 내에서의 적외선 감지 소자 (23) 와 렌즈체 (24) 사이의 거리 (초점 거리에 합치) 가 길어져 그만큼 감지기 (21) 의 외형이 커진다. 그 결과, 건물 등에 감지기 (21) 를 설치한 경우에, 눈에 띄어 감지기 (21) 의 존재를 침입자에게 알리기 쉬워, 방범 효과가 손상될 뿐만 아니라 건물의 위화감도 증대된다.
또, 도 7 에 나타내는 대응에 의해 감지기 (내로우 센서 ; 31) 의 검지거리를 길게 하는 경우에는, 감지기 (31) 의 케이스 (32) 내에서의 적외선 감지 소자 (33) 와 렌즈체 (34) 사이의 거리 (초점 거리에 합치) 는 짧아져, 감지기 (31) 의 외형을 작게 할 수 있지만 검지 지역의 폭은 정격거리와 초점 거리의 비에 비례하기 (후술함 ) 때문에, 정격거리에 있어서 검지 대상물 (M) 에 대하여 최적인 값보다 커진다. 그 결과, 침입자의 움직임이 완만한 경우에는 침입자를 검지하기 어려워진다. 단, 완만한 움직임의 침입자를 회로 설계에 의해 검지하기 쉽게 하는 것은 가능하지만, 그렇게 하면 바람 등 주파수가 낮은 온도 변화의 외란 요인에 의해 오검지를 일으키기 쉽다는 새로운 문제를 초래하게 된다.
또, 내로우 센서의 경우, 상술한 바와 같이 가늘고 긴 통로 등에 면한 창문·문 등에서의 침입이나, 건물의 외주 등을 경계할 목적으로 사용되는 것이 일반적이고, 설치시에는 검지가 불필요한 지역 내의 인체를 오검지하지 않도록 주의해야 한다. 이 관점 때문에도 검지 지역의 폭은 매우 좁게 하는 것이 바람직하고, 상기한 대응의 경우와 같이 검지 지역의 폭이 증대하는 것은 바람직하지 못하다.
또, 종래의 내로우 센서는 상술한 바와 같이 경계구역인 건물의 내주·외주 등 가늘고 긴 구역의 최단 위치에 설치되고, 감지기에 대한 배선의 접속은 감지기의 근방까지 건물의 천장을 거친 배선을 감지기가 부착되어 있는 벽면 등의 뒤편까지 내려서 감지기에 접속되기 때문에, 건물의 천장에서 배선작업이 수행되게 되지만, 지붕의 형상은 대체적으로 코너부를 향해 하강경사하고 있기 때문에 경계구역의 최단 위치가 되는 코너부에서 지붕 밑의 작업 공간이 좁아져 배선작업이 곤란해진다는 문제도 있다.
본 발명은 이상과 같은 문제를 감안하여 완성된 것으로, 외형이 작고 검지거리를 길게 할 수 있으며, 설치작업도 용이한 수동형 적외선 감지기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 구성에 에 관련되는 수동형 적외선 감지기는 적외선 감지 소자와, 상기 적외선 감지 소자와 서로 약 180° 대향하는 검지 지역을 설정하는 한 쌍의 광학 요소와, 상기 검지 지역으로부터의 적외선을 상기 적외선 감지 소자에 입광시키는 한 쌍의 미러를 구비한다. 상기 광학 요소는 예컨대 렌즈체이다.
상기 수동형 적외선 감지기에 의하면, 경계구역의 중간위치에 설치함으로써 적외선 감지 소자와 1 개의 광학 요소와 1 개의 미러로 경계구역의 일단에서 중간위치까지의 구역을 검지할 수 있음과 동시에, 같은 적외선 감지 소자와 다른 1 개의 광학 요소와 다른 1 개의 미러로 경계구역의 타단에서 중간위치까지의 구역을 검지할 수 있기 때문에, 그 경계구역의 1/2 인 짧은 거리를 검지거리로 할 수 있다. 그 결과, 같은 경계 구역을 그 일단에 종래의 감지기를 설치하여 경계하는 경우에 비해 광학 요소의 초점 거리를 1/2 로 할 수 있기 때문에, 외형이 작은 감지기로 긴 경계구역을 감시할 수 있다. 또, 경계구역의 중간위치에 감지기를 설치하기 때문에 경사진 지붕을 갖는 건물의 외주를 경계구역으로 하는 경우에도 지붕 밑에서의 배선작업을 용이하게 실시할 수 있다. 더구나, 적외선 감지 소자는 1 개면 되므로 비용 상승이 억제된다.
또, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관련되는 수동형 적외선 감지기는, 청구항 1 의 구성에 있어서, 상기 적외선 감지 소자, 광학 요소 및 미러를 수납하는 케이스를 구비하고, 상기 케이스에서 설치면측이 되는 바닥부와는 반대측인 정상부 근방에 상기 적외선 감지 소자, 적외선 감지 소자와 바닥부 사이에 상기 미러, 양측부에 상기 광학 요소가 각각 배치되어 있다.
상기 수동형 적외선 감지기에 의하면, 광학 요소를 거쳐 미러에 입사하는 적외선의 광로에 대하여 수직 상방에 적외선 감지 소자가 배치되기 때문에, 광학 요소의 초점 거리보다도 짧은 폭 치수의 케이스 내에 적외선 감지 소자, 광학 요소 및 미러를 조밀하게 설치할 수 있어, 감지기의 외형을 더 작게 할 수 있다.
본 발명의 다른 구성에 관련되는 수동형 적외선 감지기는, 케이스 내에 한 쌍의 적외선 감지 소자와, 상기 적외선 감지 소자와 검지 지역을 서로 약 180° 대향하여 설정하는 한 쌍의 광학 요소가 수납되어 있다.
상기 수동형 적외선 감지기에 의하면, 경계구역의 중간위치에 설치함으로써 1 개의 적외선 감지 소자와 1 개의 광학 요소로 경계구역의 일단으로부터 중간위치까지의 구역을 검지할 수 있음과 동시에, 다른 적외선 감지 소자와 다른 1 개의 광학 요소로 경계구역의 타단에서 중간위치까지의 구역을 검지할 수 있기 때문에, 그 경계구역의 1/2 인 짧은 거리를 검지거리로 할 수 있다. 그 결과, 같은 경계구역을 그 일단에 종래의 감지기를 설치하여 경계하는 경우에 비하여 광학 요소의 초점 거리를 1/2 로 할 수 있기 때문에, 작은 외형의 감지기로 긴 경계구역을 감시할 수 있다. 또한, 경계구역의 중간위치에 감지기를 설치하기 때문에 경사진 지붕을 간는 건물의 외주를 경계구역으로 하는 경우라도 지붕 밑에서의 배선 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
또, 바람직한 실시형태에 관련되는 수동형 적외선 감지기는, 상기 한 쌍의 적외선 감지 소자를 상기 약 180° 대향하는 검지 지역의 중심선이 평행하게 어긋나도록 상기 케이스 내에 배치하고 있다.
상기 수동형 적외선 감지기에 의하면, 광학 요소의 초점 거리와 거의 같은 폭 치수의 케이스 내에 한 쌍의 적외선 감지 소자 및 광학 요소를 조밀하게 설치할 수 있어 감지기의 외형을 작게 할 수 있다.
바람직하게는 상기 각 광학 요소는 평면에서 보았을 때 1 개 또는 2 개의 핑거로 형성된 검지 지역을 설정하는 내로우형이다.
또, 바람직하게는 상기 적외선 감지 소자가 서로 역극성인 출력을 갖는 한 쌍의 엘리먼트로 이루어지고, 상기 각 핑거가 형성하는 검지 지역은 상기 한 쌍의 엘리먼트에 대응한 한 쌍의 분할 지역을 수평으로 배열한 것이다. 이 적외선 감지 소자에 의하면 검지 감도는 향상하기 때문에 핑거가 1 개 또는 2 개이어도 정확한 검지가 가능하다.
도 1a 내지 1e 는 본 발명의 일실시형태에 관련되는 수동형 적외선 감지기의 평면도, 정면도, 좌측면도, 우측면도, 및 1b 의 Ⅰ-Ⅰ 선 단면도.
도 2a 는 상기 감지기의 광학계 일부의 개략구성을 나타내는 사시도, 2b 는 평면도, 2c 는 정면도, 2d 는 상기 감지기를 이용한 경보장치의 회로를 나타내는 개략도.
도 3a 는 상기 감지기 (1) 의 설치예를 나타내는 평면도, 3b 는 그 정면도.
도 4a 내지 4e 는 본 발명의 다른 실시형태에 관련되는 수동형 적외선 감지기의 평면도, 정면도, 좌측면도, 우측면도, 4d 의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도, 및 4b 의 Ⅲ-Ⅲ 선 단면도.
도 5a 내지 5f 는 종래예의 평면도, 정면도, 좌측면도, 우측면도, 5d 의 Ⅳ-Ⅳ 선 단면도, 및 4b 의 Ⅴ-Ⅴ 선 단면도.
도 6a 는 상기 종래예의 설치예를 나타내는 평면도, 5b 는 그 정면도.
도 7a 내지 7f 는 다른 종래예의 평면도, 정면도, 좌측면도, 우측면도, 5d 의 Ⅵ-Ⅵ 선 단면도, 및 5b 의 Ⅶ-Ⅶ 선 단면도.
도 8a 는 상기 종래예의 설치예를 나타내는 평면도, 5b 는 그 정면도.
*도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명*
1 : 수동형 적외선 감지기 2 : 케이스
3 : 적외선 감지 소자 4R, 4L : 렌즈체
5R, 5L : 미러 21, 31 : 내로우 센서
본 발명은 첨부한 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시형태의 설명에서 더 명료하게 해석될 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이지, 이 발명 범위를 결정하기 위해 이용되어야 할 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부한 클레임 (청구의 범위) 에 의해 결정된다. 첨부 도면에서 복수의 도면에서의 동일한 부품부호는 동일 부호이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1a 내지 1e 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 수동형 적외선 감지기의 개략구성을 나타낸다. 이 수동형 적외선 감지기 (1) 는 도 1e 에 나타낸 바와 같이 케이스 (2) 내에 1 개의 적외선 감지 소자 (3) 와, 이 적외선 감지 소자 (3) 가 평면에서 보았을 때 서로 약 180° 대향하는 검지 지역을 설정하는 한 쌍의 렌즈체 (4R, 4L) 와, 상기 검지 지역으로부터의 적외선을 상기 적외선 감지 소자 (3) 에 입광시키는 한 쌍의 미러 (5R, 5L) 를 배치하여 구성된다. 상기 케이스 (2) 에서의 설치면측이 되는 바닥부에는 벽 등의 설치면 (8a) 에 직접 부착되는 베이스부재 (6) 가 끼워지는 끼워맞춤 오목부 (7) 가 형성되어 있다. 이 끼워맞춤 오목부 (7) 에 상기 베이스부재 (6) 를 끼운 다음 케이스 (2) 의 일부를 비스 등으로 상기 베이스부재 (6) 에 조임으로써 베이스부재 (6) 를 사이에 두고 감지기 (1) 가 벽 등의 설치면 (8a) 에 부착된다.
상기 케이스 (2) 의 양측부에는 상기 렌즈체 (4R, 4L) 가 설치되며, 케이스 (2) 의 바닥부와는 반대측인 정상부 근방에 하향의 입사면을 가지는 적외선 감지 소자 (3) 가 설치되어 있다. 또 적외선 감지 소자 (3) 와 케이스 (2) 바닥부 사이에는 렌즈체 (4R) 에 의해 집광된 적외선을 반사하여 적외선 감지 소자 (3) 에 입광시키는 미러 (5R) 와, 별도의 렌즈체 (4L) 에 의해 집광된 적외선을 반사하여 적외선 감지 소자 (3) 에 입광시키는 미러 (5L) 가 설치되어 있다.
적외선 감지 소자 (3) 는 도 2a 내지 2c 에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 사각형 엘리먼트 (3a, 3b) 로 이루어지고, 각 사각형 엘리먼트 (3a, 3b) 는 렌즈체 (4R(4L)) 를 통하여 수평으로 배열되는 분할지역 (a+, a-) 에 각각 대응한다. 미러 (5R) 를 통과한 적외선 감지 소자 (3) 의 허상은 이점 쇄선으로 도시되어 있다. 또, 양쪽 사각형 엘리먼트 (3a, 3b) 는 적외선을 감지하여 서로 역극성인 출력을 얻도록 되어 있다.
즉, 이 적외선 감지기를 이용한 경보장치의 회로를 나타내는 도 2d 와 같이, 한 쌍의 적외선 검지 소자 (3a, 3b) 는 서로 역극성으로 직렬 접속되어 있고, 이 한 쌍의 적외선 검지 소자 (3a, 3b) 에 각각 입사된 검지 대상물 (M ; 도 2a) 에서의 적외선 광속 (Ⅰr) 에 의해 발생하는 전하가 고저항 입력저항 (r1) 을 통하여 방전됨과 동시에, 전계효과 트랜지스터 (F) 에 의해 임피던스 변환되어 소스 팔로워 (source follower) 구성하에 이 전계효과 트랜지스터 (F) 를 통하여 직류전원 (31) 에 직렬 접속된 2 개의 증폭용 저항 (r2, r3) 을 통과하여 증폭된 신호로서 취출된다. 이렇게 하여 양 적외선 검지 소자 (3a, 3b) 에 발생한 전하가 서로 역극성하에 합계되어 커진 출력신호는 증폭회로 (32) 로 증폭된 후에 비교회로로 이루어지는 레벨 검출회로 (33) 에 입력된다.
레벨 검출 회로 (43) 는 입력신호의 신호 강도, 즉 적외선 검지 소자 (3a, 3b) 에 입사한 적외선 광속 (ⅠR) 의 변동량에 대응한 신호 레벨을 검출 레벨 설정부 (44) 에 설정된 소정 검출 레벨과 항상 비교하고 있고, 입력 신호 레벨이 소정 검출 레벨을 초과했을 때 인체 검지 신호를 경보 출력 회로 (45) 에 출력한다. 경보 출력 회로 (45) 는 경보 신호 (46) 를 출력하여 경보기 (도시 생략) 를 작동시키거나 경보 센서 (도시 생략) 로 통보한다.
이처럼 서로 역극성인 출력을 갖는 엘리먼트 (3a, 3b) 를 이용하고 있기 때문에 수동형 적외선 검지기는 도 2a 에 도시한 사각형 엘리먼트 (3a, 3b) 가 광학계에 의해 투영되는 검지 지역 (a+, a-) 을 순차적으로 가로지르는 검지 대상물에 대하여 검지 감도가 향상한다. 일반적으로 적외선 감지 소자 (3) 는 그 사각형 엘리먼트 (3a, 3b) 를 광학계에 의해 투영되는 검지 지역 (a+, a-) 의 각 폭 (W) 과 같은 폭의 검지 대상물이 지역 (a+, a-) 양쪽을 가로지르는 속도가 대략 1 ㎐ 인 주파수를 갖고 가로지른 경우, 가장 감도가 높아지는 특성을 갖고 있다. 이로써 바람 등에 의한 수동형 적외선 감지기 표면의 주파수가 느린 온도 변화에 대하여 오검지를 줄일 수 있다. 또, 수동형 적외선 감지기는 그 오검지의 원인이 되는 외광 등과 같이 분할지역 (a+, a-) 에 거의 동시에 입력되는 외란 요인에의한 적외선의 감지는 양쪽 사각형 엘리먼트 (3a, 3b) 에서 상쇄된다.
도 3a, 3b 는 상기 수동형 적외선 감지기 (1) 를 건물의 외벽 (8) 표면 (8a) 에 부착하여, 그 건물 외주의 가늘고 긴 경계구역의 감시에 사용한 경우를 나타내는 평면도 및 정면도이다. 이 경우, 경계구역 (길이 L) 의 중간위치에 감지기 (1) 를 형성해서 검지 지역의 한 쪽이 경계구역의 일단을 향하고 검지 지역의 다른 쪽이 경계구역의 타단을 향하도록 설정한다. 한 쪽 및 다른 쪽의 검지 지역은 각각 도 3b 에 나타낸 바와 같이 상하 3 단으로 분할되어 있고, 각 단이 수평으로 배열된 분할지역 (a+, a-) 을 갖고 있다. 요컨대, 이 감지기의 렌즈체 (4R, 4L) 는 한 쌍의 분할지역 (a+, a-) 으로 이루어지는 핑거를 약 180° 대향하는 양측에 1 개씩 설정하는 내로우형이다. 여기서 말하는 내로우형에는 감지기의 한 쪽에 평면에서 보았을 때 2 개 수평으로 배열된 라인 핑거를 설정하여 양측에서 합계 4 개의 핑거를 설정하는 것도 포함된다.
정면에서 보았을 때를 나타나는 상하의 단수는 1 단, 2 단 또는 4 단 이상이어도 되며, 모두 내로우형에 포함된다. 각 렌즈체 (4R, 4L) 도 각 단에 대응시켜 1 개씩, 또는 각 분할지역 (a+, a-) 에 대응하여 1 개씩 분할 렌즈를 배치한 구성으로 해도 된다.
이 설치상태로,
L : 경계구역 길이인 정격거리,
W, H : 검지 대상물 (M) 을 검지할 수 있는 감지기 설치 위치로부터의 최장거리 (L/2) 의 위치에서의 각 검지 지역 (a+, a-) 의 폭과 높이),
P0: 검지 대상물 (M) 에서의 단위면적당 적외선 방출의 에너지량,
W0, H0: 적외선 감지 소자 (3) 의 사각형 엘리먼트 (3a, 3b) 의 폭과 높이,
P : 적외선 감지 소자 (3) 가 검지에 요하는 적외선 에너지량,
S : 렌즈체 (4R, 4L) 의 면적,
f : 렌즈체 (4R, 4L) 의 초점 거리로 하면, 이하의 관계가 성립한다.
즉, 먼저 도 2b 에 나타낸 바와 같이 적외선 감지 소자 (3) 가 렌즈 (4R) 를 통해서 투영된 것이 각 검지 지역 (a+, a-) 에 상당하기 때문에,
W0/f = W/(L/2)
의 관계가 성립한다.
이로써 초점 거리 (f) 는,
f = (L/2) ×(W0/W)
가 된다. 구체적 수치로서, 수학식 2 에 정격거리 L = 2000 ㎝ (20 m), 소자폭 WO= O.1 ㎝ (1 ㎜) 을 넣으면 초점 거리 (f) 는,
f = 100/W (㎝)
이 된다.
또, 도 2c 에 나타낸 바와 같이,
H0/f = H/(L/2)
의 관계가 성립한다.
이로써 경계구역 끝에서의 검지 지역 높이 (H) 는
H = (L/2) ×(H0/f)
이 된다. 소자 높이 H0= 0.2 ㎝ 로 할 때, 이 값과 L = 2000 ㎝, f = 100/W(㎝) 을 수학식 5 에 넣으면 검지 지역의 높이 (H) 는
H = 2 W(㎝)
가 된다.
또, 경계구역의 끝에 위치하는 검지 대상물 (M) 을 검지하는데 필요한 적외선 에너지량 (P) 은 렌즈 (4R, 4L) 의 면적 (S) 과 검지 지역 (a+, a-) 의 전면으로부터의 적외선 방사 에너지량 (P0·W·H) 과 비례하고 거리 (L/2) 의 자승에 반비례하므로,
P = S(P0·W·H)/(L/2)2
로 나타낼 수 있다. 수학식 7 에 H = 2W(㎝), L = 2000 ㎝ 을 넣으면,
P= S(PO·W·2W)/(2000/2)2
이 된다. 이로써 렌즈체 (4R, 4L) 의 면적 (S) 은,
S = 5 ×105×(P/P0)/W2(㎠)
이 된다.
이에 대하여, 도 5 에 나타낸 제 1 종래예의 수동형 적외선 감지기 (21) 를 도 6 에 나타낸 바와 같이 동일한 경계구역의 끝에 설치하여 그 경계구역을 경계하는 경우, 렌즈체 (24) 의 초점 거리 (f1) 및 면적 (S1) 은 아래와 같아진다.
즉, 이 경우에는,
W0/f1= W/L
의 관계가 성립하기 때문에, 초점 거리 (f1) 는,
f1= L ×(W0/W)
이 된다. 구체적 수치로서 수학식 10 에 L = 2000 ㎝, W0= 0.1 ㎝ 을 넣으면, 초점 거리 (f1) 는,
f1= 200/W(㎝)
가 된다. 이것과 앞의 수학식 3 을 비교하면, 상기 실시형태의 수동형 적외선 감지기 (1) 의 경우에는 도 5 및 도 6 에 나타내는 제 1 종래예에 비해 렌즈체 (4R, 4L) 의 초점 거리 (f) 를 1/2 로 짧게 할 수 있다는 것을 알 수 있다.
즉, 상기 실시형태의 수동형 적외선 감지기 (1) 에서는 렌즈체 (4R, 4L) 의 초점 거리 (f) 를 짧게 할 수 있는 정도만큼 케이스 (2) 의 폭 치수를 짧게 할 수 있어, 감지기 (1) 를 그만큼 소형화할 수 있다. 따라서, 검지 대상물 (M) 인 침입자가 감지기 (1) 가 설치된 것을 잘 알 수 없게 되어 방범효과를 올릴 수 있다. 게다가, 적외선 감지 소자 (3) 는 1 개이면 되므로 비용 상승을 최대한 억제할 수 있다.
또, 상기 제 1 종래예의 경우 경계구역의 끝에 있는 검지 대상물 (M) 을 검지하는데 필요한 적외선 에너지량 (P) 은,
P = S1(P0·W·H)/L2
로 나타낼 수 있다. 수학식 15 에 H = 2 W(㎝), L = 2000 ㎝ 를 넣으면,
P = S1(P0·W·2W)/(2000)2
가 된다. 이로써 렌즈체 (24) 의 면적 (S1) 은,
S1= 2 ×106×(P/P0)/W2(㎠)
이 된다.
이 결과와 1 개의 렌즈체의 면적을 나타내는 앞의 수학식 8 을 비교하면, 상기 실시형태의 수동형 적외선 감지기 (1) 의 경우에는, 도 5 및 도 6 에 나타내는 제 1 종래예에 비해 렌즈체 (4R, 4L) 의 면적을 1/4 로 작게 할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또, 상기 실시형태에서는 2 개의 렌즈체 (4R, 4L) 를 사용하기 때문에, 실질적으로는 종래예에 비해 렌즈체 (4R, 4L) 의 면적은 1/2 로 작아지게 된다. 이 점 때문에도 감지기 (1) 를 그만큼 소형화할 수 있다.
더구나 상기 실시형태에서는 렌즈체 (4R, 4L) 의 광축에 대하여 수직 방향이 되는 케이스 (2) 의 정상부측에 적외선 감지 소자 (3) 를 배치하여, 렌즈체 (4R, 4L) 를 경유하여 집광된 적외선을 미러 (5R, 5L) 에서 적외선 감지 소자 (3) 측으로 반사시키도록 하고 있기 때문에, 케이스 (2) 의 폭을 렌즈체 (4R, 4L) 의 초점 거리 (f) 보다도 짧게 할 수 있다.
또, 도 7 에 나타낸 제 2 종래예의 수동형 적외선 감지기 (31) 를 도 8 에 나타낸 바와 같이 상술한 바와 같은 경계구역의 끝에 설치하여 그 경계구역을 경계하는 경우, 렌즈체 (34) 의 초점 거리 (f2) 및 면적 (S2) 은 아래와 같아진다.
상기 종래예에서는 렌즈체 (34) 의 초점 거리 (f2) 로서 경계구역 길이 (L) 의 1/2 인 거리로 검지가 최적이 되는 값이 선택되므로, 이 경우의 초점 거리 (f2) 는 실시형태의 경우의 초점 거리 (f) 와 같다. 따라서, 감지기 (31) 가 설치되는 경계구역의 일단에서 중간위치까지의 거리 (L/2) 에서의 검지 지역 폭 및 높이는 W 및 H 가 된다. 경계구역의 타단에서의 검지 지역 폭을 W2, H2라 하면, 이 경우도,
W0/f2= W2/L
의 관계가 성립하기 때문에, 경계구역의 타단에서의 검지 지역의 폭 (W2) 은,
W2= L ×W0/f2
가 된다. 이것에 수학식 3 의 f2= 100/W (㎝) 를 넣으면,
W2= L ×W0/(100/W)
= (L ×W0×W)/100
이 된다. 여기에 구체적 수치 L = 2000 ㎝, W0= 0.1 ㎝ 을 넣으면, 검지 지역의 폭 (W2) 은,
W2= 2W (㎝)
가 된다.
즉, 이 제 2 종래예에서는 본 발명 실시형태의 수동형 적외선 감지 소자 (1) 의 경우에 비해 검지 지역의 폭 (W2) 이 2 배가 되어, 내로우 센서에 요구되는 검지 지역의 폭 협소성이 만족되지 않는다.
또한, 이 제 2 종래예의 경우에 있어서, 경계구역의 끝에 있는 검지 대상물을 검지하는데 필요한 적외선 에너지량 (P) 은,
P = S2(P0·W·H2)/L2
로 나타낼 수 있다. 여기서, W·H2는 검지 지역 (면적 = W2·H2) 중에서의 적외선 에너지 방사면적이다. 요컨대, 검지 지역의 폭은 W2이지만, 검지 대상물인 인체의 폭이 W 와 같은 정도일 경우, 실제로 적외선 에너지가 방사되는 면적은 W·H2가 된다.
수학식 22 에 H2= 2W2= 4W (㎝), L = 2000 ㎝ 를 넣으면,
P = S2(P0·W·4W)/(2000)2
이 된다. 이로써 렌즈체 (34) 의 면적 (S2) 은,
S2= 1 ×106×(P/P0)/W2(㎠)
가 된다.
이 결과와 1 개의 렌즈체의 면적을 나타내는 수학식 8 을 비교하면, 상기 실시형태의 수동형 적외선 감지기 (1) 의 경우에는 2 개의 렌즈체 (4R, 4L) 의 합계면적이 도 7 및 도 8 에 나타내는 제 2 종래예의 경우와 같아진다.
도 4a 내지 4e 는 본 발명 제 2 실시형태에 관련되는 수동형 적외선 감지기의 개략구성을 나타낸다. 이 수동형 적외선 감지기 (11) 는, 도 4f 에 나타낸 것처럼, 케이스 (12) 내에 한 쌍의 적외선 감지 소자 (13, 13) 와, 이들 양적외선 감지 소자 (13) 의 각 검지 지역을 서로 180° 대향하여 설정하는 한 쌍의 내로우형 렌즈체 (14R, 14L) 를 배치하여 구성된다. 상기 케이스 (12) 내에서 한 쌍의 적외선 감지 소자 (13, 13) 는 상기 한 쌍의 검지 지역의 중심선 (C1, C2) 이 평행하게 케이스 (12) 의 길이방향축 (16) 을 따라 어긋나도록 배치된다.
케이스 (12) 에서의 설치면측이 되는 바닥부에는, 앞에 기재한 실시형태의 경우와 마찬가지로 벽 등의 설치면 (8a) 에 직접 부착되는 베이스부재 (60) 가 끼워지는 끼워맞춤 오목부 (17) 가 형성되어 있다. 케이스 (12) 의 양측부에는 상기 렌즈체 (14R, 14L) 가 서로 대향하지 않도록 위치를 어긋나게 하여 설치되며, 이들 렌즈체 (14R, 14L) 와 대향하는 위치에는 대응하는 적외선 감지 소자 (13, 13) 가 각각 설치되어 있다.
그 밖의 구성은 앞에 기재한 실시형태의 경우와 마찬가지이다. 이 경우에도 예컨대 건물 외주의 가늘고 긴 경계구역의 감시에 사용할 때에는 상기 수동형 적외선 감지기 (11) 를 경계구역의 중간위치에 설치하여 한 쌍의 검지 지역 중 한 쪽이 경계구역의 일단을 항하고, 검지 지역의 다른 쪽이 경계구역의 타단을 향하게 한다. 이 설치 상태에서 렌즈체 (14R, 14L) 의 면적 (S) 과 그 초점 거리 (f) 를 구하면 다음과 같아진다.
즉, 렌즈체 (14R, 14L) 의 초점 거리 (f) 는,
f = 100/W(㎝)
가 된다. 이로써, 렌즈체 (14R, 14L) 의 초점 거리 (f) 는 도 5 및 도 6 에 도시한 종래예의 경우 (초점 거리 (f1) = 200/W(㎝)) 의 1/2 이 되고, 그만큼 케이스 (12) 의 폭 치수가 좁아져 감지기 (11) 를 소형화할 수 있다.
또, 렌즈체 (14R, 14L) 의 면적 (S) 은 도 5 및 도 6 에 나타내는 종래예의 경우 (렌즈체 면적 S1= 2 ×106×(P/P0)/W2(㎠)) 의 1/4 이 되지만, 한 쌍의 렌즈체 (14R, 14L) 를 가지므로 실질적으로는 1/2 의 면적이 된다. 이 점 때문에도 감지기 (11) 를 소형화할 수 있다.
또한, 검지 지역의 폭 (W) 은 도 7 및 도 8 에 도시한 종래예의 경우 (W2= 2W (㎝)) 의 1/2 이 되어, 불필요하게 지역 폭을 확대하지 않고도 오보의 요인을 삭감하여 설치할 수 있는 현장의 선택 폭을 확대할 수 있다.
이상의 결과를 정리하면 다음과 같다.
제 1 종래예 제 2 종래예 본 발명 비
초점거리 f1: f2: f = 2 : 1 : 1
검지 지역 폭 W1: W2: W = 1 : 2 : 1
렌즈 면적 S1: S2: S = 2 : 1 : 1
이 되고, 본 발명에 의하면 필요로 하는 초점 거리 (요컨대 케이스의 크기), 검지 지역 폭 및 렌즈 면적 모두에서 가장 작게 할 수 있다는 것을 알았다.
이상과 같이, 도면을 참조하면서 바람직한 실시형태를 설명하였는데, 당업자라면 본건 명세서를 보고 자명한 범위 내에서 여러 가지 변경 및 수정을 쉽게 상정할 것이다. 따라서, 그러한 변경 및 수정은 첨부한 클레임에서 정하는 본 발명의 범위 내인 것으로 해석된다.

Claims (8)

  1. 적외선 감지 소자와,
    상기 적외선 감지 소자와 서로 약 180° 대향하는 검지 지역을 설정하는 한 쌍의 광학 요소와,
    상기 검지 지역으로부터의 적외선을 상기 적외선 감지 소자에 입광시키는 한 쌍의 미러를 구비한 것을 특징으로 하는 수동형 적외선 감지기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적외선 감지 소자, 광학 요소 및 미러를 수납하는 케이스를 구비하고,
    상기 케이스에서 설치면측이 되는 바닥부와는 반대측인 정상부 근방에 상기 적외선 감지 소자가, 적외선 감지 소자와 바닥부 사이에 상기 미러가, 양측부에 상기 광학 요소가 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 수동형 적외선 감지기.
  3. 케이스 내에 한 쌍의 적외선 감지 소자와, 상기 적외선 감지 소자의 검지 지역을 서로 약 180° 대향하여 설정하는 한 쌍의 광학 요소가 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 수동형 적외선 감지기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 적외선 감지 소자는 상기 약 180° 대향하는 검지 지역의 중심선이 평행하게 어긋나도록 상기 케이스 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 수동형 적외선 감지기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 광학 요소는 평면에서 보았을 때 1 개 또는 2 개의 핑거로 형성된 검지 지역을 설정하는 내로우형인 것을 특징으로 하는 수동형 적외선 감지기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 광학 요소는 평면에서 보았을 때 1 개 또는 2 개의 핑거로 형성된 검지 지역을 설정하는 내로우형인 것을 특징으로 하는 수동형 적외선 감지기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 적외선 감지 소자는 서로 역극성인 출력을 갖는 한 쌍의 엘리먼트로 이루어지고, 상기 각 핑거가 형성하는 검지 지역은 상기 한 쌍의 엘리먼트에 대응한 한 쌍의 분할 지역을 수평으로 배열한 것임을 특징으로 하는 수동형 적외선 감지기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 적외선 감지 소자는 서로 역극성인 출력을 갖는 한 쌍의 엘리먼트로 이루어지고, 상기 각 핑거가 형성하는 검지 지역은 상기 한 쌍의 엘리먼트에 대응한 한 쌍의 분할 지역을 수평으로 배열한 것임을 특징으로 하는 수동형 적외선 감지기.
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