(57)【要約】【課題】熱線センサの検知感度を自動的に補正して失報や誤報等を抑制し、センサ自体の検知性能を十分に安定させ得る赤外線センサを提供する。【解決手段】赤外線検知素子を有する熱線センサと、該熱線センサで検知された検知信号が所定の検知レベルの際に、検知した物体を人体と判定して警報信号を出力する制御手段と、を備えた赤外線センサにおいて、制御手段は、所定回数もしくは所定時間内に熱線センサで検知された複数の検知信号レベルに基づいて、熱線センサの検知感度を補正することを特徴とする。前記制御手段は、複数の検知信号レベルの平均値を基準値と比較して、あるいは複数設けた各熱線センサの平均値を互いに比較するか基準値と比較して、熱線センサの検知感度を上下させる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線検知素子を有する熱線センサと、該熱線センサで検知された検知信号が所定の検知レベルの際に、検知した物体を人体と判定して警報信号を出力する制御手段と、を備えた赤外線センサにおいて、
前記制御手段は、所定回数もしくは所定時間内に前記熱線センサで検知された複数の検知信号レベルに基づいて、前記熱線センサの検知感度を補正することを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記制御手段は、前記複数の検知信号レベルの平均値を基準値と比較して、前記熱線センサの検知感度を上下させることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項３】
前記制御手段は、複数設けた各熱線センサの平均値を互いに比較するか基準値と比較して、前記各熱線センサの検知感度を上下させることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項４】
前記制御手段は、該制御手段に接続された操作手段の操作により、前記検知感度の補正を可能もしくは不可能にすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の赤外線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体から放射される熱線を検知して警戒エリア内における人体の存否を検知する赤外線センサに係わり、特に、検知感度を自動的に補正することが可能な赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、警備装置等に使用される赤外線センサにおいては、警戒エリア内の検知感度を安定させるために、サーミスタ等からなる温度センサで警戒エリア内の外気温を測定し、この外気温に応じ赤外線センサの検知感度を自動的に補正することにより、外気温が変化した場合であっても、赤外線センサに所望の検知性能が得られるようになっている。なお、赤外線センサに関する特許文献としては、例えば特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００５−２０１７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような温度センサを使用して検知感度を補正する赤外線センサにあっては、外気温の変化に対して検知感度を補正できるため、外気温が上昇して人体の体温に近づいた場合であっても、警戒エリア内の人体の検知（存否）を精度良く行うことができるものの、赤外線検知素子自体の検知感度が劣化した場合等に、検知感度の補正を行うことはできない。その結果、例えば人体を検知しているにもかかわらず失報したり、急激な温度変化による影響を受けて、人体を検知していないにもかかわらず警報信号を出力する誤報が生じる場合がある等、赤外線センサに安定した検知性能を得ることが難しい。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、熱線センサの検知感度を自動的に補正して失報や誤報等を抑制し、センサ自体の検知性能を十分に安定させ得る赤外線センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、赤外線検知素子を有する熱線センサと、該熱線センサで検知された検知信号が所定の検知レベルの際に、検知した物体を人体と判定して警報信号を出力する制御手段と、を備えた赤外線センサにおいて、前記制御手段は、所定回数もしくは所定時間内に前記熱線センサで検知された複数の検知信号レベルに基づいて、前記熱線センサの検知感度を補正することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、前記制御手段が、前記複数の検知信号レベルの平均値を基準値と比較して、前記熱線センサの検知感度を上下させることを特徴とし、請求項３に記載の発明は、前記制御手段が、複数設けた各熱線センサの平均値を互いに比較するか基準値と比較して、前記各熱線センサの検知感度を上下させることを特徴とする。さらに、請求項４に記載の発明は、前記制御手段が、該制御手段に接続された操作手段の操作により、前記検知感度の補正を可能もしくは不可能にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、熱線センサで検知された信号により検知した物体が人体か否かを判定する制御手段が、熱線センサの複数の検知信号レベルに基づいて該熱線センサの検知感度を補正するため、外気温等に係わらず熱線センサの検知感度をその検知信号レベルにより自動的に補正して失報や誤報等を抑制することができ、赤外線センサ自体の検知性能を十分に安定させることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、複数の検知信号レベルの平均値が、制御手段により基準値と比較されて熱線センサの検知感度が上下されるため、直前に検知した複数の検知信号レベルの平均値により検知感度を精度良く補正することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、複数設けた各熱線センサの平均値が互いに比較されるか基準値と比較されて各熱線センサの検知感度が上下されるため、複数の熱線センサ自体の検知感度や各熱線センサ間の検知感度のバラツキを自動的に補正して失報や誤報等を抑制することができ、赤外線センサ自体の検知性能をより一層安定させることができる。
【００１０】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３に記載の発明の効果に加え、制御手段に接続された操作手段の操作により検知感度の補正が可能もしくは不可能とされるため、検知感度の自動補正機能を赤外線センサの設置状況に応じて使い分けることができ、赤外線センサ自体の使い勝手を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図６は、本発明に係わる赤外線センサの一実施形態を示し、図１がその斜視図、図２が縦断面図、図３が制御系のブロック図、図４がその制御回路のブロック図、図５が動作の一例を示すフローチャート、図６がその説明図である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、赤外線センサ１は、建物の外壁等に取付けられ、幅方向の両側に前方に突出したホルダ２ａを有すると共に上端部に前方に水平状態で突出した上カバー部２ｂを有するベース２と、このベース２の前面に回転可能に取付けられる外形形状が略円筒形状のセンサユニット３と、このセンサユニット３の下面を覆う下カバー５等を有している。
【００１３】
前記センサユニット３は、ベース２形状に略対応した縦長形状のプリント基板６上に実装された３個の赤外線検知素子７ａ〜９ａと、この各赤外線検知素子７ａ〜９ａの前方にそれぞれ配置された集光光学系（レンズ）としての球面レンズ７ｂ〜９ｂを有し、各赤外線検知素子７ａ〜９ａと各球面レンズ７ｂ〜９ｂとにより３個の熱線センサ７〜９が形成されている。そして、この各熱線センサ７〜９は、赤外線検知素子７ａ〜９ａの前方に形成される所定形態の検知エリア内の赤外線（熱線）を赤外線検知素子７ａ〜９ａで検知（受光）し、その検知信号を後述する信号処理回路２１に出力するようになっている。なお、前記赤外線検知素子７ａ〜９ａとしては、２つの焦電素子を互いに逆極性に直列に差動接続し、プラス（＋）極性の焦電素子の出力信号と、マイナス（−）極性の焦電素子の出力信号との合成出力が得られるツイン素子が使用される。
【００１４】
また、センサユニット３は、内部に前記プリント基板６等が内蔵される断面半円形状の前ケース１１ａ及び後ケース１１ｂを有し、前ケース１１ａの前記球面レンズ７ｂ〜９ｂに対応する部位には、球面レンズ７ｂ〜９ｂを外部に露出させるための開口１２が３個設けられている。また、センサユニット３のプリント基板６には、赤外線センサ１のテストモード時に所定の形態で点灯する２個のＬＥＤ１３が上下方向に所定間隔を有して実装されており、このＬＥＤ１３の前方の前ケース１１ａには、ＬＥＤ１３の点灯をセンサユニット３の前方から視認可能な透光部１４が設けられている。
【００１５】
そして、センサユニット３は、前ケース１１ａと後ケース１１ｂが一体化されて外形形状が略円筒形状に形成された状態において、その上下面に形成された軸部が、前記ベース２の上カバー部２ｂと下カバー５に水平面内で所定角度（例えば９０度）回転可能で、かつ所定位置で図示しないロック機構によりロック可能に取付けられている。これにより、３個の熱線センサ７〜９による警戒エリアがセンサユニット３の回転動作により調整可能となっている。なお、図１の符号１０は、センサユニット３の回転角度（回転位置）を示す下カバー５に設けられた目盛である。
【００１６】
図３及び図４は、前記赤外線センサ１の制御系のブロック図を示している。以下、これについて説明する。図３に示すように、赤外線センサ１は制御手段としての制御回路１５を有し、この制御回路１５の入力側には、前記３個の熱線センサ７〜９と、補正モードを「使用」もしくは「未使用」に設定可能な操作手段としての設定スイッチ１６と、赤外線センサ１の設置場所の外気温を検知する温度センサ１８と、例えば電池等の電源１９に接続された電源回路２０が接続されている。また、制御回路１５の出力側には前記ＬＥＤ１３が接続されると共に、制御回路１５の所定の出力端子からは、検知出力が出力されるようになっている。
【００１７】
前記制御回路１５は、図４に示すように、３個の熱線センサ７〜９にそれぞれ接続された３個の信号処理回路２１を有し、この各信号処理回路２１は、各熱線センサ７〜９で検知された信号を増幅する増幅器２１ａと、人体に関する周波数を透過させる帯域フィルタ２１ｂと、該帯域フィルタ２１ｂを透過した信号と予め設定した閾値とを比較する比較器２１ｃ等によって構成されている。そして、各比較器２１ｃがマイコン等からなる判定部２２に接続されており、３個の比較器２１ｃの比較結果、つまり信号処理回路２１の出力に基づいて、判定部２２により各熱線センサ７〜９の出力信号が例えばＡＮＤ論理の際に、各熱線センサ７〜９で検知された物体が人体であると判定して、前記検知出力を出力するようになっている。
【００１８】
次に、この赤外線センサ１の補正モード時の動作の一例を図５のフローチャートに基づいて説明する。なお、図５に示すフローチャートは、前記判定部２２の記憶部に予め記憶されたプログラムにしたがい自動的に実行される。先ず、赤外線センサ１の電源を投入するとプログラムが開始（Ｓ１００）され、設定スイッチ１６がオンか否か（Ｓ１０１）、すなわち補正モードを使用可能とするか使用不可能とするかが判断され、この判断Ｓ１０１は「ＹＥＳ」になるまで繰り返される。
【００１９】
そして、前記設定スイッチ１６がオンされることにより補正モードが「使用」に設定されると、判断Ｓ１０１で「ＹＥＳ」となり、各熱線センサ７〜９の信号レベルが検知（Ｓ１０２）され、その回数（もしくは時間）が所定回数（もしくは所定時間）か否かが判断（Ｓ１０３）される。この判断Ｓ１０３は「ＹＥＳ」まで繰り返され、判断Ｓ１０３で「ＹＥＳ」になると、すなわち３個の熱線センサ７〜９の信号レベルを予め判定部２２に記憶してある所定回数（もしくは所定時間）検知すると、各熱線センサ７〜９で検知された複数の検知信号レベルの平均値が算出（Ｓ１０４）される。なお、以下の説明では、熱線センサ７〜９の算出された平均値をＡ、Ｂ、Ｃとして説明する。
【００２０】
ステップＳ１０４で平均値Ａ〜Ｃが算出されると、３個の平均値Ａ〜Ｃが略同一か否かが判断（Ｓ１０５）され、この判断Ｓ１０５で「ＮＯ」の場合、すなわち例えば図６に示すように、２個の熱線センサ８、９の平均値Ｂ、Ｃが飽和状態で熱線センサ７の平均値Ａがこれに対して低い場合は、３個の熱線センサ７〜９の検知感度が調整（Ｓ１０６）される。つまり、図６の場合、閾値より僅かに高い平均値Ａの熱線センサ７の検知感度を基準値としての補正値まで上げ、平均値Ｂ、Ｃが飽和状態にある熱線センサ８、９の検知感度を前記補正値まで下げる。これにより、図６の補正後に示すように、３個の熱線センサ７〜９の検知感度が全て略同一でかつ閾値より所定値高い値となり、３個の熱線センサ７〜９の各検知感度が補正値にそれぞれ設定されることになる。
【００２１】
そして、ステップＳ１０６で検知感度が調整されると、補正がＯＫか否かが判断（Ｓ１０７）され、この判断で「ＮＯ」の場合は、ステップＳ１０１に戻り、該ステップＳ１０１以降を繰り返す。また、判断Ｓ１０７で「ＹＥＳ」の場合は、各熱線センサ７〜９の検知感度が正常に補正された状態となり、一連のプログラムが終了（Ｓ１０８）する。また、判断Ｓ１０５で「ＹＥＳ」の場合、すなわち３個の熱線センサ７〜９の平均値Ａ〜Ｃが略同一の場合は、補正する必要がないことから、直ちに終了（Ｓ１０８）となる。
【００２２】
つまり、前記赤外線センサ１は、設定スイッチ１６により補正モードが「使用」に設定されると、３個の熱線センサ７〜９の信号レベルが所定回数自動的に検知されて、その平均値Ａ〜Ｃが例えば互いに比較されて、各熱線センサ７〜９（赤外線検知素子７ａ〜９ａ）の検知感度か略同一の所定値に補正されることになる。
【００２３】
なお、設定スイッチ１６により補正モードが「未使用（使用不可能）」に設定されている場合は、従来のように温度センサ１８による検知感度の補正のみが実行されることになる。また、以上の例では、設定スイッチ１６が「使用」の場合に、検知信号レベルの平均値Ａ〜Ｃにより検知感度を補正したが、この補正と従来の温度センサ１８による検知感度の補正とを連動させることもできる。また、前記判断Ｓ１０５においては、各熱線センサ７〜９で検知された検知信号レベルの平均値Ａ〜Ｃをそれぞれ互いに比較したが、例えば各平均値Ａ〜Ｃを予め設定されている基準値（補正値）とそれぞれ比較して、各平均値を基準値まで上げたり下げるようにしても良く、この場合の基準値としては、前記温度センサ１８で検知された外気温に基づき補正された基準値を用いることが好ましい。
【００２４】
このように、上記実施形態の赤外線センサ１にあっては、赤外線検知素子７ａ〜９ａと球面レンズ７ｂ〜９ｂからなる３個の熱線センサ７〜９により複数の信号レベルを検知し、その平均値Ａ〜Ｃに基づいて各熱線センサ７〜９の検知感度を補正するため、各熱線センサ７〜９の検知感度を直前に検知した検知信号レベルにより検知感度を自動的に上下して補正することができる。その結果、検知感度を上げることにより、人体に検知に関する失報を減少させることができ、また、検知感度を下げることにより、温度変化や太陽光等の外乱による誤報を減少させることができ、かつ各熱線センサ７〜９間の検知感度のバラツキも自動的に補正することができ、これらのことから、赤外線センサ１自体の検知性能を十分に安定させることができる。
【００２５】
特に、検知感度の補正が所定回数もしくは所定時間内に検知された複数の検知信号レベルの平均値Ａ〜Ｃに基づいて行われることから、過度的に発生する異常な検知信号レベルによる悪影響を極力抑えることができ、各熱線センサ７〜９の検知感度を精度良く補正することができる。また、検知信号レベルによる補正と温度センサ１８による補正を連動させるようにすれば、より確実かつ高精度な検知感度の補正を行うことができて、より一層安定した検知性能を得ることが可能となる。
【００２６】
また、制御回路１５に接続された操作手段としての設定スイッチ１６の操作で「使用」もしくは「未使用」に設定することにより、検知感度の補正を可能もしくは不可能とすることができるため、検知感度の自動補正機能を赤外線センサ１の設置状況に応じて使い分けることができて、赤外線センサ１自体の汎用性の向上と使い勝手の向上を図ることができる。
【００２７】
また、熱線センサ７〜９が３つの赤外線検知素子７ａ〜９ａとレンズとして３つの球面レンズ７ｂ〜９ｂとで構成されているため、３つの赤外線検知素子７ａ〜９ａにより、虫等の小動物による誤報を減少できると共に、球面レンズ７ｂ〜９ｂの使用により扇形の精度良い警戒エリアが形成されて、近い警戒エリアにおける小動物による誤報を減少できる等、一層高精度な警戒エリアを得ることが可能となる。
【００２８】
ところで、上記実施形態においては、熱線センサ７〜９が３個の場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば熱線センサが２個の場合や１個の場合でも適用することができる。このうち、熱線センサが２個の場合は、図７に示すように、判断Ｓ１０３で所定回数信号レベルが検知されて「ＹＥＳ」になると、２個の熱線センサ７、８の平均値Ａ、Ｂが算出（Ｓ２０４）され、平均値Ａ、Ｂが略同一か否かが判断（Ｓ２０５）される。
【００２９】
そして、この判断Ｓ２０５で「ＮＯ」の場合に検知感度が調整（Ｓ２０６）される。この検知感度の調整は、例えば図８に示すような平均値Ａ、Ｂの場合、熱線センサ７の閾値より僅かに高い検知感度を補正値まで上げ、飽和状態にある熱線センサ８の検知感度を補正値まで下げる。これにより、図８の補正後に示すように、２個の熱線センサ７、８の各検知感度が閾値により所定値高くかつ略同一レベルで安定した検知性能が得られる補正値に補正されることになる。
【００３０】
また、熱線センサが１個の場合は、図９に示すように、判断Ｓ１０３で所定回数信号レベルが検知されて「ＹＥＳ」になると、１個の熱線センサ７の平均値Ａが算出（Ｓ３０４）され、この平均値Ａが予め設定してある補正値α（基準値）と略同一か否かが判断（Ｓ３０５）され、この判断Ｓ３０５で「ＮＯ」の場合に、検知感度が調整（Ｓ３０６）される。この調整は、例えば図１０に示すように平均値Ａが補正値αより高く例えば飽和状態にある場合は、検知感度を補正値αまで下げ、また、二点鎖線で示すように平均値Ａが補正値αより低い場合は、検知感度を補正値αまで上げる。これにより、図１０の補正後に示すように、熱線センサ７の検知感度が安定した検知性能が得られる補正値に自動的に補正されることになる。
【００３１】
なお、上記実施形態においては、熱線センサ７〜９の検知信号レベルの平均値Ａ〜Ｃに基づいて検知感度を所定値上下させて補正したが、例えば検知信号レベルの最大値や最小値を補正量に加味すること等も可能である。また、上記実施形態における、赤外線センサ１の全体及び各部の形状、制御系のブロック図や制御回路自体のブロック図、及びこれらの動作は一例であって、制御回路１５を他のブロック構成としたり、上記したフローチャートと同様の作用効果が得られる他のフローチャートを採用する等、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、１個もしくは複数個（４個以上も含む）の熱線センサを有する全ての赤外線センサの検知感度の補正に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係わる赤外線センサの一実施形態を示す斜視図
【図２】同その縦断面図
【図３】同制御系のブロック
【図４】同その制御回路のブロック図
【図５】同補正モード時の動作の一例を示すフローチャート
【図６】同その説明図
【図７】同熱線センサが２個の場合のフローチャート
【図８】同その説明図
【図９】同熱線センサが１個の場合のフローチャート
【図１０】同その説明図
【符号の説明】
【００３４】
１・・・赤外線センサ、２・・・ベース、２ａ・・・ホルダ、２ｂ・・・上カバー部、３・・・センサユニット、５・・・下カバー、６・・・プリント基板、７〜９・・・熱線センサ、７ａ〜９ａ・・・赤外線検知素子、7ｂ〜９ｂ・・・球面レンズ、１１ａ・・・前ケース、１１ｂ・・・後ケース、１２・・・開口、１３・・・ＬＥＤ、１４・・・透光部、１５・・・制御回路、１６・・・設定スイッチ、１８・・・温度センサ、１９・・・電源、２０・・・電源回路、２１・・・信号処理回路、２１ａ・・・増幅器、２１ｂ・・・帯域フィルタ、２１ｃ・・・比較器、２２・・・判定部、Ａ〜Ｃ・・平均値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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