受動型赤外線センサの警戒範囲調整方法
【課題】受動型赤外線センサにおいて、警戒範囲の調整を、容易に、且つ複雑な構成を用いることなく行うことができるようにする。
【解決手段】第１光学系３１と、第２光学系４１の２つの集光光学系を備えており、これら２つの集光光学系は何れも複数のフレネルレンズで構成されている。第１、第２光学系３１、４１に対応して、それぞれ第１、第２素子３２、４２が配置されている。これらの素子と集光光学系により、検知光路、検知ゾーンが所定の通り配置される。警戒範囲を調整する際には、第１光学系３１の所望のフレネルレンズ、及び／または第２光学系４１の所望のフレネルレンズをマスク部材Ｍによりマスキングする。
【解決手段】第１光学系３１と、第２光学系４１の２つの集光光学系を備えており、これら２つの集光光学系は何れも複数のフレネルレンズで構成されている。第１、第２光学系３１、４１に対応して、それぞれ第１、第２素子３２、４２が配置されている。これらの素子と集光光学系により、検知光路、検知ゾーンが所定の通り配置される。警戒範囲を調整する際には、第１光学系３１の所望のフレネルレンズ、及び／または第２光学系４１の所望のフレネルレンズをマスク部材Ｍによりマスキングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体から放射される熱線を検知して、警戒範囲内に物体が存在するか否かを検知する受動型赤外線センサに係り、特に、物体の存否を検知しようとする警戒範囲を調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
受動型赤外線センサ（以下、単にセンサと記す。）は、焦電素子等の熱線の波長領域に感度を有する赤外線検知素子を用い、集光光学系によって物体から放射される熱線を赤外線検知素子に集光し、その赤外線検知素子の出力に基づく熱線のエネルギーの変動量が所定のレベルを越えたときに、人体等の移動物体の存在を検知するように構成されており、自動ドアの開閉や、防犯警備システムにおいて侵入者の検知のために広く用いられている。
【０００３】
センサの設計に際しては、警戒範囲は予め定められるのは当然である。なお、本明細書において警戒範囲とは、センサから当該センサが検知できる物体までの最長検知位置は勿論として、赤外線検知素子と集光光学系とによって形成される検知ゾーンの配置形態をも含むものとする。
【０００４】
しかし、実際にセンサを設置する箇所の状況に応じて求められる警戒範囲は、センサ設計時に定められた警戒範囲とは異なるのが現実である。そこで、センサにおいては、その設置個所の状況に応じて、警戒範囲が調整できるようになされている。そのための手段としては、集光光学系として反射鏡を用いたセンサにおいては反射鏡の角度を調整可能としているのが通常であるが、赤外線検知素子と集光光学系との相対的位置を調整可能（例えば、特許文献１参照）としたり、あるいは、切替スイッチにより、必要に応じて、集光光学系、赤外線検知素子、及び赤外線検知素子の後段の回路系を使用したり、使用しなかったりできるようにしているのもある（例えば、特許文献２の［００２０］段参照）。
【特許文献１】特許第３０８６４０６号明細書
【特許文献２】特開２０００−２８３８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、反射鏡の角度を調整可能としたり、特許文献１のように赤外線検知素子と集光光学系との相対的位置を調整可能とした場合には、そのための角度調整機構を設ける必要があり、構成が複雑になるばかりでなく、これらの調整機構を搭載するためにセンサの筐体が大きくなってしまうという問題があり、更に、コスト上昇の要因ともなっていた。特許文献２のようにした場合にも同様であり、集光光学系、赤外線検知素子、及び赤外線検知素子の後段の回路系を切り替えるための特別な構成が必要であり、コスト上昇につながるものである。
【０００６】
そこで、本発明は、警戒範囲の調整を、容易に、且つ複雑な構成を用いることなく行うことができる受動型赤外線センサの警戒範囲調整方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために本発明の受動型赤外線センサの警戒範囲調整方法は、第１の赤外線検知素子と、当該第１の赤外線検知素子に対応して配置された複数のフレネルレンズからなる第１の集光光学系とで構成される第１センサヘッドと、第２の赤外線検知素子と、当該第２の赤外線検知素子に対応して配置された複数のフレネルレンズからなる第２の集光光学系とで構成される第２センサヘッドとを備え、第１センサヘッドは、検知対象である人体の上半身に向けて、且つ、小動物の背高よりも高い位置で、受光方向が略水平になされ、警戒範囲内の上方の空間に、警戒面に達しないようになされた複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に形成し、第２センサヘッドは、警戒面に受光方向を向けるようになされ、警戒面に複数の検知ゾーン列を形成する複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に、且つ、第１センサヘッドで形成される検知光路とは検知方向に対して前後するように、交互に配置されるように形成する受動型赤外線センサにおける警戒範囲調整方法であって、第１の集光光学系の所望のフレネルレンズ及び／または第２の集光光学系の所望のフレネルレンズを熱線を透過しないマスク部材によりマスキングすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来におけるように複雑な機構を用いることなく、マスク部材によって第１の集光光学系の所望のフレネルレンズ及び／または第２の集光光学系の所望のフレネルレンズをマスキングするという簡単な構成によって警戒範囲の調整を行うことができ、警戒範囲の調整を行うための操作も容易である。
【０００９】
また、マスク部材としてシールを用いるにしても、樹脂の成型品を用いるにしても、これらの厚みは１ｍｍ以下でもマスキングの効果は十分得られるので、この警戒範囲調整方法は筐体の大きさに殆ど影響しないものである。
【００１０】
更に、この受動型赤外線センサでは、第１センサヘッドは、検知対象である人体の上半身に向けて、且つ、小動物の背高よりも高い位置で、受光方向が略水平になされ、警戒範囲内の上方の空間に、警戒面に達しないようになされた複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に形成し、第２センサヘッドは、警戒面に受光方向を向けるようになされ、警戒面に複数の検知ゾーン列を形成する複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に、且つ、第１センサヘッドで形成される検知光路とは検知方向に対して前後するように、交互に配置されるように形成するようになされているので、小動物及び外乱光を人体と誤検知してしまうことを非常に少なくできるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明するが、まず、本発明による警戒範囲調整方法を適用して好適なセンサの実施の形態について図１を参照して説明する。図１はそのセンサの外観の例の概略を模式的に示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は正面図を示し、図中、Ｓはセンサ、３１は第１集光光学系（以下、単に第１光学系という）、３２は第１赤外線検知素子（以下、単に第１素子という）、４１は第２集光光学系（以下、単に第２光学系という）、４２は第２赤外線検知素子（以下、単に第２素子という）、Ｆｉｊ（ただし、ｉ，ｊは何れも整数でｉ＝１〜８，ｊ＝０〜３）はそれぞれフレネルレンズを示す。なお、第１素子３２、第２素子４２はセンサＳの内部に収納されているが、第１光学系３１、第２光学系４１との関係を示すために図１ではそれぞれ破線で示している。
【００１２】
図１において、第１素子３２、第２素子４２はセンサＳの内部の所定の位置にそれぞれ配置されており、第１素子３２、第２素子４２のそれぞれに対応して第１光学系３１、第２光学系４１がセンサＳの表面に配置されている。第１光学系３１には、１（図１（ｂ）の縦方向）×４（図１（ｂ）の横方向）の４つのフレネルレンズが形成されており、第２光学系４１には、３（図１（ｂ）の縦方向）×４（図１（ｂ）の横方向）の計１２のフレネルレンズが形成されている。即ち、第１光学系３１、及び第２光学系４１は何れもフレネルレンズ群からなる集光光学系であり、第１光学系３１は、Ｆ２０、Ｆ４０、Ｆ６０、Ｆ８０のフレネルレンズで構成され、第２光学系４１は、Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ３１、Ｆ３２、Ｆ３３、Ｆ５１、Ｆ５２、Ｆ５３、Ｆ７１、Ｆ７２、Ｆ７３の１２のフレネルレンズで構成されている。
【００１３】
次に、当該センサＳのブロック構成を図２を参照して説明する。このセンサＳは、図２に示すように、フレネルレンズ群からなる第１光学系３１と、それに対応して配置された第１素子３２とからなる第１センサヘッド３０、フレネルレンズ群からなる第２光学系４１と、それに対応して配置された第２素子４２とからなる第２センサヘッド４０、信号処理回路３３、４３、判定手段５０を備えている。そして、図示しないが、信号処理回路３３、４３、及び判定手段５０は回路基板に搭載され、第１センサヘッド３０、第２センサヘッド４０と共にケースに収納されて受動型赤外線センサＳが構成される。
【００１４】
信号処理回路３３は、第１センサヘッド３０の第１素子３２の出力に対して所定の処理を施して、第１素子３２の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力するものであり、ここでは、第１素子３２の出力を増幅する増幅回路３４、増幅回路３４の出力から不要な周波数成分を除いて所定の周波数成分の信号のみを出力する帯域フィルタ３５と、帯域フィルタ３５の出力を所定の閾値と比較して、当該閾値以上の信号があった場合にパルス信号を出力する比較回路３６とを備えるものとしている。
【００１５】
信号処理回路４３は、第２センサヘッド４０の第２素子４２の出力に対して所定の処理を施して、第２素子４２の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力するものであり、ここでは、第２素子４２の出力を増幅する増幅回路４４、増幅回路４４の出力から不要な周波数成分を除いて所定の周波数成分の信号のみを出力する帯域フィルタ４５と、帯域フィルタ４５の出力を所定の閾値と比較して、当該閾値以上の信号があった場合にパルス信号を出力する比較回路４６とを備えるものとしている。
【００１６】
判定手段５０は、信号処理回路３３と信号処理回路４３からの２つのパルス信号が所定時間差の範囲内に出力された場合に検知論理が成立したと判定し、その検知論理の成立が予め定めた所定回数発生した場合に人体を検知したと判断して検知信号を出力するものである。
【００１７】
なお、第１素子３２、第２素子４２としては、シングル素子を用いても良く、ツイン素子を用いても良い。
【００１８】
次に、このセンサＳによって形成される警戒範囲について説明する。まず、何の調整も行わない場合の警戒範囲について説明するが、説明の都合上、ここでいくつかの用語について定義しておく。
【００１９】
いま、一つの赤外線検知素子があり、その赤外線検知素子に対応して一つのフレネルレンズが配置されているとすると、このフレネルレンズの焦点距離等の光学特性、及び赤外線検知素子とフレネルレンズとの位置関係によって、当該フレネルレンズによって当該赤外線検知素子に入射する熱線の光路が一つ定まる。このような光路を本明細書では検知光路と称する。
【００２０】
また、検知光路が、警戒範囲の床面や地面（本明細書ではこれらを総称して警戒面と称す）に達した位置を検知ゾーンと称して、検知光路とは区別して使用する。従って、このセンサＳの第１光学系３１には４つのフレネルレンズがあるので、第１光学系３１と第１素子３２とによって４つ検知光路が形成され、同様に、第２光学系４１と第２素子４２とによって１２の検知光路が形成される。
【００２１】
また、上方から警戒面を見たとき、複数の検知ゾーンがセンサＳの位置から延びる直線上に形成、配置されているとき、これら複数の検知ゾーンは一つの検知ゾーン列を構成している、あるいは、この検知ゾーン列はこれらの検知ゾーンを含む等と称する。なお、その他の用語については、必要に応じてその都度説明する。
【００２２】
このセンサＳは、後に説明する図４に示すように、壁面あるいは支柱等のセンサ取り付け部５１に、検知しようと想定している最も低い身長の人体の腰から頭部の高さの範囲の位置に取り付けられる。このセンサ取り付け部５１は屋外であってもよく、屋内であってもよい。
【００２３】
なお、以下においては、フレネルレンズＦｉｊとそれに対応した赤外線検知素子によって形成される検知光路をＡｉｊと表し、フレネルレンズＦｉｊとそれに対応した赤外線検知素子によって形成される検知光路の検知ゾーンをＺｉｊと表すものとする。
【００２４】
第１センサヘッド３０の第１素子３２と第１光学系３１の各フレネルレンズＦ２０、Ｆ４０、Ｆ６０、Ｆ８０が形成する検知光路Ａ２０、Ａ４０、Ａ６０、Ａ８０は、それぞれ、検知対象である人体の上半身に向けて、且つ、小動物の背高よりも高い位置で、受光方向が略水平になされ、当該警戒範囲内の上方の空間に、警戒面に達しないようになされる。従って、これらの検知光路Ａ２０、Ａ４０、Ａ６０、Ａ８０は警戒範囲内では検知ゾーンを形成しない。そして、これらの検知光路Ａ２０、Ａ４０、Ａ６０、Ａ８０は、警戒面を上から見たとき、センサＳから互いに異なる方向に放射状に形成される。なお、小動物の背高としては、小動物として検知しないようにする最も高い背高の小動物の背高を想定すればよい。
【００２５】
次に、第２センサヘッド４０により形成される検知光路についてであるが、第２素子４２と第２光学系４１の各フレネルレンズが形成する検知光路は、それぞれ、センサ取り付け部５１から所定の検知距離だけ離れた警戒面に受光方向を向けるようになされる。従って、第２センサヘッド４０により形成される検知光路は、全て検知ゾーンを形成する。
【００２６】
そして、図１に示す第２光学系４１の、図の縦一列のフレネルレンズと第２素子とによって形成される検知光路は、一つの検知ゾーン列を構成するようになされている。従って、図１に示すセンサＳでは、それぞれが３つの検知ゾーンを有する４つの検知ゾーン列が構成されることになる。
【００２７】
また、第２センサヘッド４０により構成される４つの検知ゾーン列は、警戒面を上から見たとき、センサＳから互いに異なる方向に放射状に配置されるように、且つ、第１センサヘッド３０で形成される検知光路とは、後述する検知方向に対して前後するように、交互に配置されるようになされている。
【００２８】
以上のような第１センサヘッド３０によって形成される検知光路、及び第２センサヘッド４０によって形成される検知光路と検知ゾーンの配置を図３、図４を参照して説明する。図３は、第１センサヘッド３０によって形成される検知光路、及び第２センサヘッド４０によって形成される検知光路と検知ゾーンの配置を警戒面の上方から見た平面図である。
【００２９】
図３において斜線を付した領域はそれぞれ検知ゾーンを示している。そして、上述した通り、第２光学系４１の縦一列のフレネルレンズＦ１１、Ｆ１２、Ｆ１３と第２素子とによって形成される検知光路は警戒面に到達して、３つの検知ゾーンＺ１１、Ｚ１２、Ｚ１３を形成し、これらの検知ゾーンＺ１１、Ｚ１２、Ｚ１３はセンサＳの位置から延びる直線上に形成、配置されているので、一つの検知ゾーン列を構成している。この検知ゾーン列をＺ１とする。同様に、３つの検知ゾーンＺ３１、Ｚ３２、Ｚ３３は一つの検知ゾーン列を構成しており、この検知ゾーン列をＺ３とする。また、３つの検知ゾーンＺ５１、Ｚ５２、Ｚ５３は一つの検知ゾーン列を構成しており、この検知ゾーン列をＺ５とする。更に、３つの検知ゾーンＺ７１、Ｚ７２、Ｚ７３は一つの検知ゾーン列を構成しており、この検知ゾーン列をＺ７とする。
【００３０】
第１光学系３１のフレネルレンズＦ２０と第１素子３２とによって形成される検知光路Ａ２０には斜線を付した領域が無いが、これは上述した通り、これらの検知光路Ａ２０は、検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒範囲内の上方の空間に、警戒面に達しないように設定され、検知ゾーンは形成しないからである。この点については、第１光学系３１のフレネルレンズＦ４０と第１素子３２とによって形成される検知光路Ａ４０、第１光学系３１のフレネルレンズＦ６０と第１素子３２とによって形成される検知光路Ａ６０、第１光学系３１のフレネルレンズＦ８０と第１素子３２とによって形成される検知光路Ａ８０についても同じである。
【００３１】
図３に示す場合には、後述するところから明らかになるように、図３の略上下方向に移動する人体を検知することができる。従って、図３においては、図の略上下方向が検知方向となる。このように、上述した通り、そして、図３から明らかなように、第１センサヘッド３０により形成される複数の検知光路と、第２センサヘッド４０により形成される複数の検知ゾーン列とは、警戒面を上から見たとき、それぞれセンサＳから所定の方向に放射状に配置されるように形成され、且つ、第１センサヘッド３０で形成される検知光路と、第２センサヘッド４０で形成される検知ゾーン列は検知方向に対して前後するように、交互に配置されるようになされているのである。
【００３２】
図４は、図３において、ａで示す矢印の方向から見た側面図であり、検知ゾーン列Ｚ１を形成する３つの検知光路Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３と、検知光路Ａ２０のみを示している。なお、図４において、Ｈは人体を示し、Ｍは小動物を示している。
【００３３】
図４では、上述した通り、第１センサヘッド３０により形成される検知光路Ａ２０は、検知対象である人体Ｈの上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒範囲内の上方の、小動物Ｍの背高よりも高い位置の空間に、警戒面に達しないように設定されている。他方、第２センサヘッド４０により形成される検知光路Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３は、それぞれ、センサ取り付け部５１から所定の距離だけ離れた警戒面に検知ゾーンを形成するように受光方向を向けるようになされている。そして、これらの３つの検知ゾーンＺ１１、Ｚ１２、Ｚ１３は一つの検知ゾーン列を構成している。
【００３４】
以上のような検知光路及び検知ゾーンの配置は、センサＳの取り付け高さ、どのような距離まで人体を検知するかという最長検知位置に基づいて、第１光学系３１及び第２光学系４１の各フレネルレンズＦｉｊの焦点距離、第１光学系３１の各フレネルレンズと第１素子３２との位置関係、第２光学系４１の各フレネルレンズと第２素子４２との位置関係を定めることによって形成することができる。
【００３５】
なお、図３、図４において、第１光学系３１によって形成される各検知光路の右端部に波線を付したのは、これらの検知光路が警戒面に達することなく図の右方に延びていることを示しているものである。
【００３６】
次に、このセンサＳの動作について説明する。まず、いま、人体が当該警戒範囲内に入り込み、図４に示すように検知ゾーンＺ１２の位置からセンサＳを中心として廻るように、図３の上方に移動したとする。この動きは検知方向に沿った動きである。この場合、人体は、まずＡ１１とＡ１２の２つの検知光路を横切る。従って、このとき、人体からの熱線が第２素子４２に入射されるので、第２素子４２の出力信号は信号処理回路４３に入力され、増幅回路４４で増幅され、帯域フィルタ４５で所定の周波数帯域の信号のみが抽出され、比較回路４６で所定の閾値と比較される。そして、このときには、帯域フィルタ４５の出力信号は比較回路４６の閾値レベル以上となるので、結局、信号処理回路４３からはパルス信号が出力されることになる。
【００３７】
その後、人体は検知光路Ａ２０を横切ることになるが、このときには人体からの熱線が第１センサヘッド３０の第１素子３２に入射され、その出力信号は信号処理回路３３に入力され、増幅回路３４で増幅され、帯域フィルタ３５で所定の周波数帯域の信号のみが抽出され、比較回路３６で所定の閾値と比較される。そして、このときには、帯域フィルタ３５の出力信号は比較回路３６の閾値レベル以上となるので、結局、信号処理回路３３からはパルス信号が出力されることになる。そして、信号処理回路４３からのパルス信号と、信号処理回路３３からのパルス信号とが所定の時間差内であれば、判定手段５０は検知論理が成立したと判定する。
【００３８】
従って、人体が、判定手段５０が検知論理が成立すると判定する時間差に対応する速度以上の速度で移動すれば、第１センサヘッド３０により形成される検知光路と第２センサヘッド４０により形成される検知光路とを交互に横切る度毎に、上記所定の時間差内に、信号処理回路３３と信号処理回路４３とから交互にパルス信号が出力され、判定手段５０は検知論理が成立したと判定する。そして、検知論理が所定回数発生した時に判定手段５０は人体を検知したと判定して検知信号を出力する。
【００３９】
以上のことから、人体はどの位置であれ、警戒範囲内を検知方向に沿って移動した場合には確実に検知される。
【００４０】
これに対して、小動物が上述した人体と同じ動きをした場合の動作は次の通りである。上述した通り、小動物が第２センサヘッド４０によって形成された検知光路を横切った場合には、当該小動物からの熱線は第２センサヘッド４０の第２素子４２に入射する。
【００４１】
しかし、第１センサヘッド３０によって形成される検知光路は小動物の背高より高い位置に設定されているので、小動物はこれらの検知光路を横切ることはない。従って、当該小動物からの熱線は第１センサヘッド３０の第１素子３２に入射することはないので、小動物が移動した場合には、信号処理回路４３からパルス信号が出力されるだけであり、判定手段５０は検知論理が成立したと判定することはなく、従って、判定手段５０から検知信号が出力されることはない。
【００４２】
以上のようであるので、このセンサＳでは、小動物による誤報を確実に防止することができる。
【００４３】
また、上述した検知光路、検知ゾーンの配置は、小動物による誤報を回避できるばかりでなく、外乱光による誤報も回避することができる。以下、このことについて説明する。
【００４４】
警戒面に水溜まりができていたり、雨で濡れている等して、警戒面が平滑面になっている場合に、外乱光が警戒範囲に入射した場合について、図５を参照して説明する。図５において、太い実線ｘ、ｙは外乱光の入射光の部分を示し、太い破線は外乱光の部分ｙの警戒面での反射光を示している。
【００４５】
図５に示す検知光路、検知ゾーンの設定は図３に示すものと同じであり、いま、外乱光が図の太実線で示す方向から、ある角度、ある幅で入射したとする。そして、図のｘを付した外乱光の部分は、検知光路Ａ２０内を第１センサヘッド３０の受光方向から略水平方向から入射して、第１センサヘッド３０の第１素子３２に入射したとすると、第１素子３２の出力信号は信号処理回路３３で処理されて、信号処理回路３３からはパルス信号が出力されることになる。
【００４６】
また、同時に、図５において、外乱光の他の部分が図中ｙで示すように、検知光路Ａ２０に隣接する検知ゾーン列Ｚ１が構成されている警戒面に入射したとし、検知ゾーンＺ１２内で反射したとする。しかし、この外乱光の部分ｙの反射光が、当該検知ゾーンＺ１２を構成する検知光路Ａ１２を設定している第２センサヘッド４０の第２素子４２に入射する可能性は殆ど無い。なぜなら、平滑面での反射光は鋭い指向性を有し、入射光と同方向に集中するため、検知ゾーンＺ１２での外乱光の部分ｙの反射光は、太い破線で示すように、センサＳから外れてしまうからである。従って、当該反射光は第２センサヘッド４０の第２素子４２に入射することは殆ど無く、信号処理回路４３からパルス信号が出力されることはなく、従って判定手段５０で検知論理が成立したと判断される可能性は殆ど無いものである。
【００４７】
以上のように、このセンサＳによれば、外乱光による誤報を従来よりも大幅に低減することが可能である。
【００４８】
次に、例えば、第１センサヘッド３０により形成、設定された検知光路Ａ２０の遠方にボイラのような高温発生源が存在して、この高温発生源の前を物体が通過したり、この検知光路Ａ２０の遠方の道路を自動車やトラックが通過した場合、これらから放射される赤外線エネルギーは、この検知光路Ａ２０を形成、設定している第１センサヘッド３０の第１光学系３１のフレネルレンズＦ２０を介して第１素子３２に入射し、信号処理回路３３からはパルス信号が出力される。
【００４９】
しかし、第２センサヘッド４０により形成、設定された検知光路は、これらの検知光路の受光方向が下方を向いていることから、第２センサヘッド４０の第２素子４２には上記の大きく変動する熱線のエネルギーは殆ど入射しない。従って、信号処理回路４３からパルス信号が出力されることは殆ど無く、判定手段５０から検知信号が出力される可能性は殆ど無いものである。
【００５０】
以上のように、このセンサＳによれば、人体は精度よく検知でき、外乱光や小動物、及びその他の熱源による誤報を従来より確実に防止することができるのである。
【００５１】
以上、本発明による警戒範囲調整方法を適用して好適なセンサの実施の形態について説明したが、次に、本発明による警戒範囲調整方法の第１の実施の形態について説明する。まず、以下の説明の都合上、最長検知位置について説明する。最長検知位置は、増幅回路３４、４４の利得や比較回路３６、４６に設定される閾値レベルに応じて変わるのであるが、ここでは便宜的に、熱源が第２センサヘッド４０により形成される検知ゾーンを横切ったときに比較回路４６からパルス信号が出力される最も遠い位置は、熱源の最下部（人体の場合は足）が検知ゾーンの最もセンサＳ側の位置を横切った位置と定義する。従って、図３に示す場合には、最長検知位置は、図３においてＬ１で示す位置、即ち、検知ゾーンＺｉ１（ｉ＝１，３，５，７）の最もセンサＳ寄りの位置となる。
【００５２】
さて、上述したセンサＳにおいて、警戒範囲の調整は、第１光学系３１の所望のフレネルレンズまたは第２光学系４１の所望のフレネルレンズをマスク部材によってマスキングすることによって行う。その例を図６に示す。
【００５３】
図６（ａ）は、第２光学系４１のフレネルレンズのうち、最上段に配置されているＦ１１、Ｆ３１、Ｆ５１、Ｆ７１の４つのフレネルレンズをマスク部材Ｍによりマスキングした例を示している。ここで、マスク部材Ｍの材料としては熱線を透過しないものであればどのようなものでもよく、シールでもよく、第２光学系４１の所望のフレネルレンズに着脱可能になされた樹脂の成型品であってもよい。なお、図６では、マスク部材Ｍはシールであるとし、マスキングを施したフレネルレンズには斜線を付している。
【００５４】
図６（ａ）に示すように第２光学系４１のＦ１１、Ｆ３１、Ｆ５１、Ｆ７１の４つのフレネルレンズにマスク部材Ｍを貼付してマスキングした場合には、Ａ１１、Ａ３１、Ａ５１、Ａ７１の４つの検知光路は形成されないので、図３のＺ１１、Ｚ３１、Ｚ５１、Ｚ７１の４つの検知ゾーンが形成されないことになり、最長検知位置は図３、図４においてＬ２で示す距離になる。
【００５５】
図６（ｂ）は、第２光学系４１のフレネルレンズのうち、最上段とその下の段に配置されているＦ１１、Ｆ１２、Ｆ３１、Ｆ３２、Ｆ５１、Ｆ５２、Ｆ７１、Ｆ７２の８つのフレネルレンズをマスク部材Ｍによりマスキングした例を示している。この場合には、Ｚ１１、Ｚ１２、Ｚ３１、Ｚ３２、Ｚ５１、Ｚ５２、Ｚ７１、Ｚ７２の８つの検知ゾーンは形成されないので、最長検知位置は図３、図４においてＬ３で示す距離になる。
【００５６】
図６（ｃ）は、第２光学系４１のフレネルレンズのうち、向かって左端側に配置されているＦ１１、Ｆ１２、Ｆ１３の３つのフレネルレンズをマスク部材Ｍによりマスキングした例を示している。この場合には最長検知位置はＬ１のままであるが、Ｚ１１、Ｚ１２、Ｚ１３の３つの検知ゾーンが形成されない、即ち図３の検知ゾーン列Ｚ１が形成されないので、センサＳの警戒範囲の拡がり角度を狭くすることができる。これも警戒範囲の調整の一つの態様である。
【００５７】
以上、警戒範囲の調整の態様について３つの場合を説明したが、警戒範囲の調整の態様はこれ以外にも種々にあるものである。例えば、図６に示す例では第２光学系４１の所望のフレネルレンズをマスキングしたが、第１光学系３１の所望のフレネルレンズをマスキングしてもよく、あるいは、第１光学系３１の所望のフレネルレンズと、第２光学系４１の所望のフレネルレンズをマスキングすることもできる。
【００５８】
例えば、第１光学系３１については、図３の最も左側に配置されているフレネルレンズＦ２０をマスキングし、且つ第２光学系４１については図３の最上段に配置されているＦ１１、Ｆ３１、Ｆ５１、Ｆ７１の４つのフレネルレンズをマスキングすると、最長検知位置を図３のＬ２とすることができると共に、検知光路Ａ２０が形成されないのでセンサＳの警戒範囲の広がり角度を狭くできる。
【００５９】
以上のようであるので、第１光学系３１、第２光学系４１のどちらの光学系のどのフレネルレンズをマスキングするかは、センサＳを設置する箇所求められる警戒範囲を考慮して決定すればよいのである。
【００６０】
以上、マスク部材Ｍとしてシールを用いた場合について説明したが、マスク部材として樹脂の成型品を用いた場合について、図７を参照して説明する。図７において、マスク部材ＭはセンサＳの第２光学系４１の外側を、図の矢印で示すセンサＳの縦方向、即ち、第２光学系４１の最上段から最下段の方向に、あるいはその逆方向にスライド可能となされている。このマスク部材Ｍが熱線を透過しない材料で成型されていることは当然である。
【００６１】
そして、マスク部材Ｍの縦方向長さは、第２光学系４１の２段のフレネルレンズをマスキングできる長さを有しており、縦方向と直交する横方向の幅は、第２光学系４１の横方向に並んで配置されている４つのフレネルレンズをマスキングできる幅を有している。そして、このマスク部材Ｍは、第２光学系４１の前面において、次の３つの位置をとることが可能となされている。
【００６２】
第１の位置は、図７に示すように第２光学系４１のフレネルレンズをマスキングしない位置である。即ち、第１の位置は最も上の位置である。その下の第２の位置は、図６（ａ）に示すと同様に、第２光学系４１の最上段の４つのフレネルレンズＦ１１、Ｆ３１、Ｆ５１、Ｆ７１をマスキングする位置である。第２の位置の下の第３の位置は、図６（ｂ）に示すと同様に、第２光学系４１のフレネルレンズのうち、最上段とその下の段に配置されているＦ１１、Ｆ１２、Ｆ３１、Ｆ３２、Ｆ５１、Ｆ５２、Ｆ７１、Ｆ７２の８つのフレネルレンズをマスキングする位置である。
【００６３】
従って、センサＳの設置個所の状況に応じてマスク部材Ｍの位置を調整することによって、警戒範囲を所望の状態に調整することができることは上述したところから明らかであろう。なお、図３に示す検知ゾーン列及び検知ゾーンの配置はあくまでも一例に過ぎないものであり、これに限定されるものではない。
【００６４】
以上の通りであるので、この警戒範囲調整方法によれば、従来におけるように複雑な機構を用いることなく、シールを貼付する、あるいは樹脂の成型品をスライドさせるという簡単な構成によって警戒範囲の調整を行うことができ、警戒範囲の調整を行うための操作も容易である。また、マスク部材としてシールを用いるにしても、樹脂の成型品を用いるにしても、これらの厚みは１ｍｍ以下でもマスキングの効果は十分得られるので、この警戒範囲調整方法は筐体の大きさに殆ど影響しないものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明による警戒範囲調整方法を適用して好適な受動型赤外線センサの実施の形態の外観を示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は正面図である。
【図２】図１に示す受動型赤外線センサのブロック構成を示す図である。
【図３】第１センサヘッド３０によって形成される検知光路、及び第２センサヘッド４０によって形成される検知光路と検知ゾーンの配置を警戒面の上方から見た平面図である。
【図４】図３において、ａで示す矢印の方向から見た側面図であり、検知ゾーン列Ｚ１を形成する３つの検知光路Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３と、検知光路Ａ２０のみを示す側面図である。
【図５】図３に示す検知光路、検知ゾーンの配置が外乱光による誤報も回避することができることを説明するための図である。
【図６】本発明に係る受動型赤外線センサの警戒範囲調整方法の実施の形態を示す図である。
【図７】マスク部材として樹脂の成型品を用いた場合の本発明の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
３０…第１センサヘッド、３１…集光光学系（第１光学系）、３２…赤外線検知素子（第１素子）、３３…信号処理回路、３４…増幅回路、３５…帯域フィルタ、３６…比較回路、４０…第２センサヘッド、４１…集光光学系（第２光学系）、４２…赤外線検知素子（第２素子）、４３…信号処理回路、４４…増幅回路、４５…帯域フィルタ、４６…比較回路、５０…判定手段、Ｆｉｊ（ｉ，ｊは何れも自然数でｉ＝１〜８，ｊ＝０〜３）…フレネルレンズ、Ａｉｊ（ｉ，ｊは何れも自然数でｉ＝１〜８，ｊ＝０〜３）…検知光路、Ｍ…マスク部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体から放射される熱線を検知して、警戒範囲内に物体が存在するか否かを検知する受動型赤外線センサに係り、特に、物体の存否を検知しようとする警戒範囲を調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
受動型赤外線センサ（以下、単にセンサと記す。）は、焦電素子等の熱線の波長領域に感度を有する赤外線検知素子を用い、集光光学系によって物体から放射される熱線を赤外線検知素子に集光し、その赤外線検知素子の出力に基づく熱線のエネルギーの変動量が所定のレベルを越えたときに、人体等の移動物体の存在を検知するように構成されており、自動ドアの開閉や、防犯警備システムにおいて侵入者の検知のために広く用いられている。
【０００３】
センサの設計に際しては、警戒範囲は予め定められるのは当然である。なお、本明細書において警戒範囲とは、センサから当該センサが検知できる物体までの最長検知位置は勿論として、赤外線検知素子と集光光学系とによって形成される検知ゾーンの配置形態をも含むものとする。
【０００４】
しかし、実際にセンサを設置する箇所の状況に応じて求められる警戒範囲は、センサ設計時に定められた警戒範囲とは異なるのが現実である。そこで、センサにおいては、その設置個所の状況に応じて、警戒範囲が調整できるようになされている。そのための手段としては、集光光学系として反射鏡を用いたセンサにおいては反射鏡の角度を調整可能としているのが通常であるが、赤外線検知素子と集光光学系との相対的位置を調整可能（例えば、特許文献１参照）としたり、あるいは、切替スイッチにより、必要に応じて、集光光学系、赤外線検知素子、及び赤外線検知素子の後段の回路系を使用したり、使用しなかったりできるようにしているのもある（例えば、特許文献２の［００２０］段参照）。
【特許文献１】特許第３０８６４０６号明細書
【特許文献２】特開２０００−２８３８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、反射鏡の角度を調整可能としたり、特許文献１のように赤外線検知素子と集光光学系との相対的位置を調整可能とした場合には、そのための角度調整機構を設ける必要があり、構成が複雑になるばかりでなく、これらの調整機構を搭載するためにセンサの筐体が大きくなってしまうという問題があり、更に、コスト上昇の要因ともなっていた。特許文献２のようにした場合にも同様であり、集光光学系、赤外線検知素子、及び赤外線検知素子の後段の回路系を切り替えるための特別な構成が必要であり、コスト上昇につながるものである。
【０００６】
そこで、本発明は、警戒範囲の調整を、容易に、且つ複雑な構成を用いることなく行うことができる受動型赤外線センサの警戒範囲調整方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために本発明の受動型赤外線センサの警戒範囲調整方法は、第１の赤外線検知素子と、当該第１の赤外線検知素子に対応して配置された複数のフレネルレンズからなる第１の集光光学系とで構成される第１センサヘッドと、第２の赤外線検知素子と、当該第２の赤外線検知素子に対応して配置された複数のフレネルレンズからなる第２の集光光学系とで構成される第２センサヘッドとを備え、第１センサヘッドは、検知対象である人体の上半身に向けて、且つ、小動物の背高よりも高い位置で、受光方向が略水平になされ、警戒範囲内の上方の空間に、警戒面に達しないようになされた複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に形成し、第２センサヘッドは、警戒面に受光方向を向けるようになされ、警戒面に複数の検知ゾーン列を形成する複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に、且つ、第１センサヘッドで形成される検知光路とは検知方向に対して前後するように、交互に配置されるように形成する受動型赤外線センサにおける警戒範囲調整方法であって、第１の集光光学系の所望のフレネルレンズ及び／または第２の集光光学系の所望のフレネルレンズを熱線を透過しないマスク部材によりマスキングすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来におけるように複雑な機構を用いることなく、マスク部材によって第１の集光光学系の所望のフレネルレンズ及び／または第２の集光光学系の所望のフレネルレンズをマスキングするという簡単な構成によって警戒範囲の調整を行うことができ、警戒範囲の調整を行うための操作も容易である。
【０００９】
また、マスク部材としてシールを用いるにしても、樹脂の成型品を用いるにしても、これらの厚みは１ｍｍ以下でもマスキングの効果は十分得られるので、この警戒範囲調整方法は筐体の大きさに殆ど影響しないものである。
【００１０】
更に、この受動型赤外線センサでは、第１センサヘッドは、検知対象である人体の上半身に向けて、且つ、小動物の背高よりも高い位置で、受光方向が略水平になされ、警戒範囲内の上方の空間に、警戒面に達しないようになされた複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に形成し、第２センサヘッドは、警戒面に受光方向を向けるようになされ、警戒面に複数の検知ゾーン列を形成する複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に、且つ、第１センサヘッドで形成される検知光路とは検知方向に対して前後するように、交互に配置されるように形成するようになされているので、小動物及び外乱光を人体と誤検知してしまうことを非常に少なくできるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明するが、まず、本発明による警戒範囲調整方法を適用して好適なセンサの実施の形態について図１を参照して説明する。図１はそのセンサの外観の例の概略を模式的に示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は正面図を示し、図中、Ｓはセンサ、３１は第１集光光学系（以下、単に第１光学系という）、３２は第１赤外線検知素子（以下、単に第１素子という）、４１は第２集光光学系（以下、単に第２光学系という）、４２は第２赤外線検知素子（以下、単に第２素子という）、Ｆｉｊ（ただし、ｉ，ｊは何れも整数でｉ＝１〜８，ｊ＝０〜３）はそれぞれフレネルレンズを示す。なお、第１素子３２、第２素子４２はセンサＳの内部に収納されているが、第１光学系３１、第２光学系４１との関係を示すために図１ではそれぞれ破線で示している。
【００１２】
図１において、第１素子３２、第２素子４２はセンサＳの内部の所定の位置にそれぞれ配置されており、第１素子３２、第２素子４２のそれぞれに対応して第１光学系３１、第２光学系４１がセンサＳの表面に配置されている。第１光学系３１には、１（図１（ｂ）の縦方向）×４（図１（ｂ）の横方向）の４つのフレネルレンズが形成されており、第２光学系４１には、３（図１（ｂ）の縦方向）×４（図１（ｂ）の横方向）の計１２のフレネルレンズが形成されている。即ち、第１光学系３１、及び第２光学系４１は何れもフレネルレンズ群からなる集光光学系であり、第１光学系３１は、Ｆ２０、Ｆ４０、Ｆ６０、Ｆ８０のフレネルレンズで構成され、第２光学系４１は、Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ３１、Ｆ３２、Ｆ３３、Ｆ５１、Ｆ５２、Ｆ５３、Ｆ７１、Ｆ７２、Ｆ７３の１２のフレネルレンズで構成されている。
【００１３】
次に、当該センサＳのブロック構成を図２を参照して説明する。このセンサＳは、図２に示すように、フレネルレンズ群からなる第１光学系３１と、それに対応して配置された第１素子３２とからなる第１センサヘッド３０、フレネルレンズ群からなる第２光学系４１と、それに対応して配置された第２素子４２とからなる第２センサヘッド４０、信号処理回路３３、４３、判定手段５０を備えている。そして、図示しないが、信号処理回路３３、４３、及び判定手段５０は回路基板に搭載され、第１センサヘッド３０、第２センサヘッド４０と共にケースに収納されて受動型赤外線センサＳが構成される。
【００１４】
信号処理回路３３は、第１センサヘッド３０の第１素子３２の出力に対して所定の処理を施して、第１素子３２の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力するものであり、ここでは、第１素子３２の出力を増幅する増幅回路３４、増幅回路３４の出力から不要な周波数成分を除いて所定の周波数成分の信号のみを出力する帯域フィルタ３５と、帯域フィルタ３５の出力を所定の閾値と比較して、当該閾値以上の信号があった場合にパルス信号を出力する比較回路３６とを備えるものとしている。
【００１５】
信号処理回路４３は、第２センサヘッド４０の第２素子４２の出力に対して所定の処理を施して、第２素子４２の出力が所定レベル以上である場合にパルス信号を出力するものであり、ここでは、第２素子４２の出力を増幅する増幅回路４４、増幅回路４４の出力から不要な周波数成分を除いて所定の周波数成分の信号のみを出力する帯域フィルタ４５と、帯域フィルタ４５の出力を所定の閾値と比較して、当該閾値以上の信号があった場合にパルス信号を出力する比較回路４６とを備えるものとしている。
【００１６】
判定手段５０は、信号処理回路３３と信号処理回路４３からの２つのパルス信号が所定時間差の範囲内に出力された場合に検知論理が成立したと判定し、その検知論理の成立が予め定めた所定回数発生した場合に人体を検知したと判断して検知信号を出力するものである。
【００１７】
なお、第１素子３２、第２素子４２としては、シングル素子を用いても良く、ツイン素子を用いても良い。
【００１８】
次に、このセンサＳによって形成される警戒範囲について説明する。まず、何の調整も行わない場合の警戒範囲について説明するが、説明の都合上、ここでいくつかの用語について定義しておく。
【００１９】
いま、一つの赤外線検知素子があり、その赤外線検知素子に対応して一つのフレネルレンズが配置されているとすると、このフレネルレンズの焦点距離等の光学特性、及び赤外線検知素子とフレネルレンズとの位置関係によって、当該フレネルレンズによって当該赤外線検知素子に入射する熱線の光路が一つ定まる。このような光路を本明細書では検知光路と称する。
【００２０】
また、検知光路が、警戒範囲の床面や地面（本明細書ではこれらを総称して警戒面と称す）に達した位置を検知ゾーンと称して、検知光路とは区別して使用する。従って、このセンサＳの第１光学系３１には４つのフレネルレンズがあるので、第１光学系３１と第１素子３２とによって４つ検知光路が形成され、同様に、第２光学系４１と第２素子４２とによって１２の検知光路が形成される。
【００２１】
また、上方から警戒面を見たとき、複数の検知ゾーンがセンサＳの位置から延びる直線上に形成、配置されているとき、これら複数の検知ゾーンは一つの検知ゾーン列を構成している、あるいは、この検知ゾーン列はこれらの検知ゾーンを含む等と称する。なお、その他の用語については、必要に応じてその都度説明する。
【００２２】
このセンサＳは、後に説明する図４に示すように、壁面あるいは支柱等のセンサ取り付け部５１に、検知しようと想定している最も低い身長の人体の腰から頭部の高さの範囲の位置に取り付けられる。このセンサ取り付け部５１は屋外であってもよく、屋内であってもよい。
【００２３】
なお、以下においては、フレネルレンズＦｉｊとそれに対応した赤外線検知素子によって形成される検知光路をＡｉｊと表し、フレネルレンズＦｉｊとそれに対応した赤外線検知素子によって形成される検知光路の検知ゾーンをＺｉｊと表すものとする。
【００２４】
第１センサヘッド３０の第１素子３２と第１光学系３１の各フレネルレンズＦ２０、Ｆ４０、Ｆ６０、Ｆ８０が形成する検知光路Ａ２０、Ａ４０、Ａ６０、Ａ８０は、それぞれ、検知対象である人体の上半身に向けて、且つ、小動物の背高よりも高い位置で、受光方向が略水平になされ、当該警戒範囲内の上方の空間に、警戒面に達しないようになされる。従って、これらの検知光路Ａ２０、Ａ４０、Ａ６０、Ａ８０は警戒範囲内では検知ゾーンを形成しない。そして、これらの検知光路Ａ２０、Ａ４０、Ａ６０、Ａ８０は、警戒面を上から見たとき、センサＳから互いに異なる方向に放射状に形成される。なお、小動物の背高としては、小動物として検知しないようにする最も高い背高の小動物の背高を想定すればよい。
【００２５】
次に、第２センサヘッド４０により形成される検知光路についてであるが、第２素子４２と第２光学系４１の各フレネルレンズが形成する検知光路は、それぞれ、センサ取り付け部５１から所定の検知距離だけ離れた警戒面に受光方向を向けるようになされる。従って、第２センサヘッド４０により形成される検知光路は、全て検知ゾーンを形成する。
【００２６】
そして、図１に示す第２光学系４１の、図の縦一列のフレネルレンズと第２素子とによって形成される検知光路は、一つの検知ゾーン列を構成するようになされている。従って、図１に示すセンサＳでは、それぞれが３つの検知ゾーンを有する４つの検知ゾーン列が構成されることになる。
【００２７】
また、第２センサヘッド４０により構成される４つの検知ゾーン列は、警戒面を上から見たとき、センサＳから互いに異なる方向に放射状に配置されるように、且つ、第１センサヘッド３０で形成される検知光路とは、後述する検知方向に対して前後するように、交互に配置されるようになされている。
【００２８】
以上のような第１センサヘッド３０によって形成される検知光路、及び第２センサヘッド４０によって形成される検知光路と検知ゾーンの配置を図３、図４を参照して説明する。図３は、第１センサヘッド３０によって形成される検知光路、及び第２センサヘッド４０によって形成される検知光路と検知ゾーンの配置を警戒面の上方から見た平面図である。
【００２９】
図３において斜線を付した領域はそれぞれ検知ゾーンを示している。そして、上述した通り、第２光学系４１の縦一列のフレネルレンズＦ１１、Ｆ１２、Ｆ１３と第２素子とによって形成される検知光路は警戒面に到達して、３つの検知ゾーンＺ１１、Ｚ１２、Ｚ１３を形成し、これらの検知ゾーンＺ１１、Ｚ１２、Ｚ１３はセンサＳの位置から延びる直線上に形成、配置されているので、一つの検知ゾーン列を構成している。この検知ゾーン列をＺ１とする。同様に、３つの検知ゾーンＺ３１、Ｚ３２、Ｚ３３は一つの検知ゾーン列を構成しており、この検知ゾーン列をＺ３とする。また、３つの検知ゾーンＺ５１、Ｚ５２、Ｚ５３は一つの検知ゾーン列を構成しており、この検知ゾーン列をＺ５とする。更に、３つの検知ゾーンＺ７１、Ｚ７２、Ｚ７３は一つの検知ゾーン列を構成しており、この検知ゾーン列をＺ７とする。
【００３０】
第１光学系３１のフレネルレンズＦ２０と第１素子３２とによって形成される検知光路Ａ２０には斜線を付した領域が無いが、これは上述した通り、これらの検知光路Ａ２０は、検知対象である人体の上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒範囲内の上方の空間に、警戒面に達しないように設定され、検知ゾーンは形成しないからである。この点については、第１光学系３１のフレネルレンズＦ４０と第１素子３２とによって形成される検知光路Ａ４０、第１光学系３１のフレネルレンズＦ６０と第１素子３２とによって形成される検知光路Ａ６０、第１光学系３１のフレネルレンズＦ８０と第１素子３２とによって形成される検知光路Ａ８０についても同じである。
【００３１】
図３に示す場合には、後述するところから明らかになるように、図３の略上下方向に移動する人体を検知することができる。従って、図３においては、図の略上下方向が検知方向となる。このように、上述した通り、そして、図３から明らかなように、第１センサヘッド３０により形成される複数の検知光路と、第２センサヘッド４０により形成される複数の検知ゾーン列とは、警戒面を上から見たとき、それぞれセンサＳから所定の方向に放射状に配置されるように形成され、且つ、第１センサヘッド３０で形成される検知光路と、第２センサヘッド４０で形成される検知ゾーン列は検知方向に対して前後するように、交互に配置されるようになされているのである。
【００３２】
図４は、図３において、ａで示す矢印の方向から見た側面図であり、検知ゾーン列Ｚ１を形成する３つの検知光路Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３と、検知光路Ａ２０のみを示している。なお、図４において、Ｈは人体を示し、Ｍは小動物を示している。
【００３３】
図４では、上述した通り、第１センサヘッド３０により形成される検知光路Ａ２０は、検知対象である人体Ｈの上半身に向けて、受光方向が略水平になされ、当該警戒範囲内の上方の、小動物Ｍの背高よりも高い位置の空間に、警戒面に達しないように設定されている。他方、第２センサヘッド４０により形成される検知光路Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３は、それぞれ、センサ取り付け部５１から所定の距離だけ離れた警戒面に検知ゾーンを形成するように受光方向を向けるようになされている。そして、これらの３つの検知ゾーンＺ１１、Ｚ１２、Ｚ１３は一つの検知ゾーン列を構成している。
【００３４】
以上のような検知光路及び検知ゾーンの配置は、センサＳの取り付け高さ、どのような距離まで人体を検知するかという最長検知位置に基づいて、第１光学系３１及び第２光学系４１の各フレネルレンズＦｉｊの焦点距離、第１光学系３１の各フレネルレンズと第１素子３２との位置関係、第２光学系４１の各フレネルレンズと第２素子４２との位置関係を定めることによって形成することができる。
【００３５】
なお、図３、図４において、第１光学系３１によって形成される各検知光路の右端部に波線を付したのは、これらの検知光路が警戒面に達することなく図の右方に延びていることを示しているものである。
【００３６】
次に、このセンサＳの動作について説明する。まず、いま、人体が当該警戒範囲内に入り込み、図４に示すように検知ゾーンＺ１２の位置からセンサＳを中心として廻るように、図３の上方に移動したとする。この動きは検知方向に沿った動きである。この場合、人体は、まずＡ１１とＡ１２の２つの検知光路を横切る。従って、このとき、人体からの熱線が第２素子４２に入射されるので、第２素子４２の出力信号は信号処理回路４３に入力され、増幅回路４４で増幅され、帯域フィルタ４５で所定の周波数帯域の信号のみが抽出され、比較回路４６で所定の閾値と比較される。そして、このときには、帯域フィルタ４５の出力信号は比較回路４６の閾値レベル以上となるので、結局、信号処理回路４３からはパルス信号が出力されることになる。
【００３７】
その後、人体は検知光路Ａ２０を横切ることになるが、このときには人体からの熱線が第１センサヘッド３０の第１素子３２に入射され、その出力信号は信号処理回路３３に入力され、増幅回路３４で増幅され、帯域フィルタ３５で所定の周波数帯域の信号のみが抽出され、比較回路３６で所定の閾値と比較される。そして、このときには、帯域フィルタ３５の出力信号は比較回路３６の閾値レベル以上となるので、結局、信号処理回路３３からはパルス信号が出力されることになる。そして、信号処理回路４３からのパルス信号と、信号処理回路３３からのパルス信号とが所定の時間差内であれば、判定手段５０は検知論理が成立したと判定する。
【００３８】
従って、人体が、判定手段５０が検知論理が成立すると判定する時間差に対応する速度以上の速度で移動すれば、第１センサヘッド３０により形成される検知光路と第２センサヘッド４０により形成される検知光路とを交互に横切る度毎に、上記所定の時間差内に、信号処理回路３３と信号処理回路４３とから交互にパルス信号が出力され、判定手段５０は検知論理が成立したと判定する。そして、検知論理が所定回数発生した時に判定手段５０は人体を検知したと判定して検知信号を出力する。
【００３９】
以上のことから、人体はどの位置であれ、警戒範囲内を検知方向に沿って移動した場合には確実に検知される。
【００４０】
これに対して、小動物が上述した人体と同じ動きをした場合の動作は次の通りである。上述した通り、小動物が第２センサヘッド４０によって形成された検知光路を横切った場合には、当該小動物からの熱線は第２センサヘッド４０の第２素子４２に入射する。
【００４１】
しかし、第１センサヘッド３０によって形成される検知光路は小動物の背高より高い位置に設定されているので、小動物はこれらの検知光路を横切ることはない。従って、当該小動物からの熱線は第１センサヘッド３０の第１素子３２に入射することはないので、小動物が移動した場合には、信号処理回路４３からパルス信号が出力されるだけであり、判定手段５０は検知論理が成立したと判定することはなく、従って、判定手段５０から検知信号が出力されることはない。
【００４２】
以上のようであるので、このセンサＳでは、小動物による誤報を確実に防止することができる。
【００４３】
また、上述した検知光路、検知ゾーンの配置は、小動物による誤報を回避できるばかりでなく、外乱光による誤報も回避することができる。以下、このことについて説明する。
【００４４】
警戒面に水溜まりができていたり、雨で濡れている等して、警戒面が平滑面になっている場合に、外乱光が警戒範囲に入射した場合について、図５を参照して説明する。図５において、太い実線ｘ、ｙは外乱光の入射光の部分を示し、太い破線は外乱光の部分ｙの警戒面での反射光を示している。
【００４５】
図５に示す検知光路、検知ゾーンの設定は図３に示すものと同じであり、いま、外乱光が図の太実線で示す方向から、ある角度、ある幅で入射したとする。そして、図のｘを付した外乱光の部分は、検知光路Ａ２０内を第１センサヘッド３０の受光方向から略水平方向から入射して、第１センサヘッド３０の第１素子３２に入射したとすると、第１素子３２の出力信号は信号処理回路３３で処理されて、信号処理回路３３からはパルス信号が出力されることになる。
【００４６】
また、同時に、図５において、外乱光の他の部分が図中ｙで示すように、検知光路Ａ２０に隣接する検知ゾーン列Ｚ１が構成されている警戒面に入射したとし、検知ゾーンＺ１２内で反射したとする。しかし、この外乱光の部分ｙの反射光が、当該検知ゾーンＺ１２を構成する検知光路Ａ１２を設定している第２センサヘッド４０の第２素子４２に入射する可能性は殆ど無い。なぜなら、平滑面での反射光は鋭い指向性を有し、入射光と同方向に集中するため、検知ゾーンＺ１２での外乱光の部分ｙの反射光は、太い破線で示すように、センサＳから外れてしまうからである。従って、当該反射光は第２センサヘッド４０の第２素子４２に入射することは殆ど無く、信号処理回路４３からパルス信号が出力されることはなく、従って判定手段５０で検知論理が成立したと判断される可能性は殆ど無いものである。
【００４７】
以上のように、このセンサＳによれば、外乱光による誤報を従来よりも大幅に低減することが可能である。
【００４８】
次に、例えば、第１センサヘッド３０により形成、設定された検知光路Ａ２０の遠方にボイラのような高温発生源が存在して、この高温発生源の前を物体が通過したり、この検知光路Ａ２０の遠方の道路を自動車やトラックが通過した場合、これらから放射される赤外線エネルギーは、この検知光路Ａ２０を形成、設定している第１センサヘッド３０の第１光学系３１のフレネルレンズＦ２０を介して第１素子３２に入射し、信号処理回路３３からはパルス信号が出力される。
【００４９】
しかし、第２センサヘッド４０により形成、設定された検知光路は、これらの検知光路の受光方向が下方を向いていることから、第２センサヘッド４０の第２素子４２には上記の大きく変動する熱線のエネルギーは殆ど入射しない。従って、信号処理回路４３からパルス信号が出力されることは殆ど無く、判定手段５０から検知信号が出力される可能性は殆ど無いものである。
【００５０】
以上のように、このセンサＳによれば、人体は精度よく検知でき、外乱光や小動物、及びその他の熱源による誤報を従来より確実に防止することができるのである。
【００５１】
以上、本発明による警戒範囲調整方法を適用して好適なセンサの実施の形態について説明したが、次に、本発明による警戒範囲調整方法の第１の実施の形態について説明する。まず、以下の説明の都合上、最長検知位置について説明する。最長検知位置は、増幅回路３４、４４の利得や比較回路３６、４６に設定される閾値レベルに応じて変わるのであるが、ここでは便宜的に、熱源が第２センサヘッド４０により形成される検知ゾーンを横切ったときに比較回路４６からパルス信号が出力される最も遠い位置は、熱源の最下部（人体の場合は足）が検知ゾーンの最もセンサＳ側の位置を横切った位置と定義する。従って、図３に示す場合には、最長検知位置は、図３においてＬ１で示す位置、即ち、検知ゾーンＺｉ１（ｉ＝１，３，５，７）の最もセンサＳ寄りの位置となる。
【００５２】
さて、上述したセンサＳにおいて、警戒範囲の調整は、第１光学系３１の所望のフレネルレンズまたは第２光学系４１の所望のフレネルレンズをマスク部材によってマスキングすることによって行う。その例を図６に示す。
【００５３】
図６（ａ）は、第２光学系４１のフレネルレンズのうち、最上段に配置されているＦ１１、Ｆ３１、Ｆ５１、Ｆ７１の４つのフレネルレンズをマスク部材Ｍによりマスキングした例を示している。ここで、マスク部材Ｍの材料としては熱線を透過しないものであればどのようなものでもよく、シールでもよく、第２光学系４１の所望のフレネルレンズに着脱可能になされた樹脂の成型品であってもよい。なお、図６では、マスク部材Ｍはシールであるとし、マスキングを施したフレネルレンズには斜線を付している。
【００５４】
図６（ａ）に示すように第２光学系４１のＦ１１、Ｆ３１、Ｆ５１、Ｆ７１の４つのフレネルレンズにマスク部材Ｍを貼付してマスキングした場合には、Ａ１１、Ａ３１、Ａ５１、Ａ７１の４つの検知光路は形成されないので、図３のＺ１１、Ｚ３１、Ｚ５１、Ｚ７１の４つの検知ゾーンが形成されないことになり、最長検知位置は図３、図４においてＬ２で示す距離になる。
【００５５】
図６（ｂ）は、第２光学系４１のフレネルレンズのうち、最上段とその下の段に配置されているＦ１１、Ｆ１２、Ｆ３１、Ｆ３２、Ｆ５１、Ｆ５２、Ｆ７１、Ｆ７２の８つのフレネルレンズをマスク部材Ｍによりマスキングした例を示している。この場合には、Ｚ１１、Ｚ１２、Ｚ３１、Ｚ３２、Ｚ５１、Ｚ５２、Ｚ７１、Ｚ７２の８つの検知ゾーンは形成されないので、最長検知位置は図３、図４においてＬ３で示す距離になる。
【００５６】
図６（ｃ）は、第２光学系４１のフレネルレンズのうち、向かって左端側に配置されているＦ１１、Ｆ１２、Ｆ１３の３つのフレネルレンズをマスク部材Ｍによりマスキングした例を示している。この場合には最長検知位置はＬ１のままであるが、Ｚ１１、Ｚ１２、Ｚ１３の３つの検知ゾーンが形成されない、即ち図３の検知ゾーン列Ｚ１が形成されないので、センサＳの警戒範囲の拡がり角度を狭くすることができる。これも警戒範囲の調整の一つの態様である。
【００５７】
以上、警戒範囲の調整の態様について３つの場合を説明したが、警戒範囲の調整の態様はこれ以外にも種々にあるものである。例えば、図６に示す例では第２光学系４１の所望のフレネルレンズをマスキングしたが、第１光学系３１の所望のフレネルレンズをマスキングしてもよく、あるいは、第１光学系３１の所望のフレネルレンズと、第２光学系４１の所望のフレネルレンズをマスキングすることもできる。
【００５８】
例えば、第１光学系３１については、図３の最も左側に配置されているフレネルレンズＦ２０をマスキングし、且つ第２光学系４１については図３の最上段に配置されているＦ１１、Ｆ３１、Ｆ５１、Ｆ７１の４つのフレネルレンズをマスキングすると、最長検知位置を図３のＬ２とすることができると共に、検知光路Ａ２０が形成されないのでセンサＳの警戒範囲の広がり角度を狭くできる。
【００５９】
以上のようであるので、第１光学系３１、第２光学系４１のどちらの光学系のどのフレネルレンズをマスキングするかは、センサＳを設置する箇所求められる警戒範囲を考慮して決定すればよいのである。
【００６０】
以上、マスク部材Ｍとしてシールを用いた場合について説明したが、マスク部材として樹脂の成型品を用いた場合について、図７を参照して説明する。図７において、マスク部材ＭはセンサＳの第２光学系４１の外側を、図の矢印で示すセンサＳの縦方向、即ち、第２光学系４１の最上段から最下段の方向に、あるいはその逆方向にスライド可能となされている。このマスク部材Ｍが熱線を透過しない材料で成型されていることは当然である。
【００６１】
そして、マスク部材Ｍの縦方向長さは、第２光学系４１の２段のフレネルレンズをマスキングできる長さを有しており、縦方向と直交する横方向の幅は、第２光学系４１の横方向に並んで配置されている４つのフレネルレンズをマスキングできる幅を有している。そして、このマスク部材Ｍは、第２光学系４１の前面において、次の３つの位置をとることが可能となされている。
【００６２】
第１の位置は、図７に示すように第２光学系４１のフレネルレンズをマスキングしない位置である。即ち、第１の位置は最も上の位置である。その下の第２の位置は、図６（ａ）に示すと同様に、第２光学系４１の最上段の４つのフレネルレンズＦ１１、Ｆ３１、Ｆ５１、Ｆ７１をマスキングする位置である。第２の位置の下の第３の位置は、図６（ｂ）に示すと同様に、第２光学系４１のフレネルレンズのうち、最上段とその下の段に配置されているＦ１１、Ｆ１２、Ｆ３１、Ｆ３２、Ｆ５１、Ｆ５２、Ｆ７１、Ｆ７２の８つのフレネルレンズをマスキングする位置である。
【００６３】
従って、センサＳの設置個所の状況に応じてマスク部材Ｍの位置を調整することによって、警戒範囲を所望の状態に調整することができることは上述したところから明らかであろう。なお、図３に示す検知ゾーン列及び検知ゾーンの配置はあくまでも一例に過ぎないものであり、これに限定されるものではない。
【００６４】
以上の通りであるので、この警戒範囲調整方法によれば、従来におけるように複雑な機構を用いることなく、シールを貼付する、あるいは樹脂の成型品をスライドさせるという簡単な構成によって警戒範囲の調整を行うことができ、警戒範囲の調整を行うための操作も容易である。また、マスク部材としてシールを用いるにしても、樹脂の成型品を用いるにしても、これらの厚みは１ｍｍ以下でもマスキングの効果は十分得られるので、この警戒範囲調整方法は筐体の大きさに殆ど影響しないものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明による警戒範囲調整方法を適用して好適な受動型赤外線センサの実施の形態の外観を示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は正面図である。
【図２】図１に示す受動型赤外線センサのブロック構成を示す図である。
【図３】第１センサヘッド３０によって形成される検知光路、及び第２センサヘッド４０によって形成される検知光路と検知ゾーンの配置を警戒面の上方から見た平面図である。
【図４】図３において、ａで示す矢印の方向から見た側面図であり、検知ゾーン列Ｚ１を形成する３つの検知光路Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３と、検知光路Ａ２０のみを示す側面図である。
【図５】図３に示す検知光路、検知ゾーンの配置が外乱光による誤報も回避することができることを説明するための図である。
【図６】本発明に係る受動型赤外線センサの警戒範囲調整方法の実施の形態を示す図である。
【図７】マスク部材として樹脂の成型品を用いた場合の本発明の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
３０…第１センサヘッド、３１…集光光学系（第１光学系）、３２…赤外線検知素子（第１素子）、３３…信号処理回路、３４…増幅回路、３５…帯域フィルタ、３６…比較回路、４０…第２センサヘッド、４１…集光光学系（第２光学系）、４２…赤外線検知素子（第２素子）、４３…信号処理回路、４４…増幅回路、４５…帯域フィルタ、４６…比較回路、５０…判定手段、Ｆｉｊ（ｉ，ｊは何れも自然数でｉ＝１〜８，ｊ＝０〜３）…フレネルレンズ、Ａｉｊ（ｉ，ｊは何れも自然数でｉ＝１〜８，ｊ＝０〜３）…検知光路、Ｍ…マスク部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の赤外線検知素子と、当該第１の赤外線検知素子に対応して配置された複数のフレネルレンズからなる第１の集光光学系とで構成される第１センサヘッドと、
第２の赤外線検知素子と、当該第２の赤外線検知素子に対応して配置された複数のフレネルレンズからなる第２の集光光学系とで構成される第２センサヘッドと
を備え、
第１センサヘッドは、検知対象である人体の上半身に向けて、且つ、小動物の背高よりも高い位置で、受光方向が略水平になされ、警戒範囲内の上方の空間に、警戒面に達しないようになされた複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に形成し、
第２センサヘッドは、警戒面に受光方向を向けるようになされ、警戒面に複数の検知ゾーン列を形成する複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に、且つ、第１センサヘッドで形成される検知光路とは検知方向に対して前後するように、交互に配置されるように形成する
受動型赤外線センサにおける警戒範囲調整方法であって、
第１の集光光学系の所望のフレネルレンズ及び／または第２の集光光学系の所望のフレネルレンズを熱線を透過しないマスク部材によりマスキングする
ことを特徴とする受動型赤外線センサの警戒範囲調整方法。
【請求項１】
第１の赤外線検知素子と、当該第１の赤外線検知素子に対応して配置された複数のフレネルレンズからなる第１の集光光学系とで構成される第１センサヘッドと、
第２の赤外線検知素子と、当該第２の赤外線検知素子に対応して配置された複数のフレネルレンズからなる第２の集光光学系とで構成される第２センサヘッドと
を備え、
第１センサヘッドは、検知対象である人体の上半身に向けて、且つ、小動物の背高よりも高い位置で、受光方向が略水平になされ、警戒範囲内の上方の空間に、警戒面に達しないようになされた複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に形成し、
第２センサヘッドは、警戒面に受光方向を向けるようになされ、警戒面に複数の検知ゾーン列を形成する複数の検知光路を互いに異なる方向に放射状に、且つ、第１センサヘッドで形成される検知光路とは検知方向に対して前後するように、交互に配置されるように形成する
受動型赤外線センサにおける警戒範囲調整方法であって、
第１の集光光学系の所望のフレネルレンズ及び／または第２の集光光学系の所望のフレネルレンズを熱線を透過しないマスク部材によりマスキングする
ことを特徴とする受動型赤外線センサの警戒範囲調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１７６６７（Ｐ２００６−１７６６７Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９８１７０（Ｐ２００４−１９８１７０）
【出願日】平成１６年７月５日（２００４．７．５）
【出願人】（０００１０１４００）アツミ電氣株式会社 (69)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月５日（２００４．７．５）
【出願人】（０００１０１４００）アツミ電氣株式会社 (69)
【Ｆターム（参考）】
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