(57)【要約】【課題】検出対象が動かなくなっても検出可能であるばかりでなく、検出範囲とそれ以外の境界を厳格に規定することができ、誤検出や非検出を回避できる焦電型赤外線センサを得る。【解決手段】焦電素子１と、焦電素子１の前方に配置され焦電素子１への赤外線の入射範囲を規制する監視枠２０と、焦電素子１が検出対象を検出しなくなったとき再検出するために必要な動作を行う再検出器と、を有し、再検出器は、監視枠２０と重ねて配置され監視枠２０による入射規制範囲内の赤外線を遮断する遮断板とこの遮断板を移動させるアクチュエータを有してなり、焦電素子１の検出信号を入力として上記アクチュエータの動作を制御する制御部を有し、上記制御部は、上記再検出器による再検出動作中は、焦電素子１から出力される検出信号を無視する。【選択図】図１
2015092150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電素子と、
上記焦電素子の前方に配置され上記焦電素子への赤外線の入射範囲を規制する監視枠と、
焦電素子が検出対象を検出しなくなったとき再検出するために必要な動作を行う再検出器と、を有し、
上記再検出器は、上記監視枠と重ねて配置され上記監視枠による入射規制範囲内の赤外線を遮断する遮断板とこの遮断板を移動させるアクチュエータを有し、
上記焦電素子の検出信号を入力として上記アクチュエータの動作を制御する制御部を有し、
上記制御部は、上記再検出器による再検出動作中は、上記焦電素子から出力される検出信号を無視することを特徴とする焦電型赤外線センサ。
【請求項２】
監視枠は、焦電素子への赤外線の入射範囲を調整可能とするために配置位置を調整可能に取り付けられている請求項１記載の焦電型赤外線センサ。
【請求項３】
再検出器の遮断板は、上記遮断板の板面に対し交差する方向または上記板面と平行な方向に移動して、監視枠による入射規制範囲内の赤外線を遮断する態様と上記入射規制範囲から退避する態様をとることができる請求項１または２記載の焦電型赤外線センサ。
【請求項４】
再検出器は、監視枠と重ねて配置され上記監視枠による赤外線の入射規制範囲内において赤外線を通すスリットおよび赤外線遮断部を有するスリット板と、上記スリット板を上記遮断板の板面と平行な方向に移動させるアクチュエータと、を備えている請求項１または２記載の焦電型赤外線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象が静止していても検出を可能にした焦電型赤外線センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
強誘電体は、赤外線を受けるとその熱エネルギーを吸収して、自発分極すなわち外部から電界の作用を受けることなく起こす誘電分極に変化を起こし、その変化量に比例して表面に電荷が励起されるという焦電効果を有している。この焦電効果を利用して赤外線を検出するセンサが焦電型赤外線センサである。
【０００３】
全ての温度を持った物質からは、人の目で見ることができない赤外線が放出されている。３６℃近辺の体温を持つ人体からは９〜１０μｍの波長をピークに持つ赤外線が放射されている。焦電型赤外線センサが受ける上記のような赤外線に変化があると、上記センサの表面に熱が生じ、熱によって電流が流れ、この電流によって人その他の熱を持った物体を検出することができる。つまり、焦電型赤外線センサは、受ける赤外線の変化を電流の変化に変換して出力する。
【０００４】
焦電型赤外線センサは、検出対象に動きがないと温度が安定し、センサを構成する強誘電体の正電荷と負電荷が整列しており、自発分極に変化が生じていないため検出対象を検出することができない。すなわち、検出対象が存在するにもかかわらず検出対象を検出することができなくなる。これを焦電型赤外線センサにおける「ロスト」という場合がある。この点が焦電型赤外線センサの特徴であり、焦電型赤外線センサを使用するにあたっては、この点に留意して対策を講じる必要がある。
【０００５】
上記の特徴を有する焦電型赤外線センサを実用に供するために、検出対象が動かなくても、検出を可能にした焦電型赤外線センサが各種提案されている。例えば、焦電型赤外線センサ自体を周期的に動かすことにより、センサ表面の赤外線を疑似的に変化させ、静止した人や動物などを検出することを可能にした発明がある（特許文献１参照）。
【０００６】
焦電型赤外線センサの視野にシャッタを配置し、このシャッタを周期的に作動させることにより、センサ表面の赤外線を疑似的に変化させ、静止した人や動物などを検出することを可能にした発明も知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００７】
センサ表面の赤外線を疑似的に変化させるにあたり、焦電素子の受光位置による感度のばらつきを補正することにより、安定して静止発熱体を検出できるようにしたものも知られている（特許文献４参照）。この先行技術は、焦電素子に焦点を合わせるレンズを回転体で保持して回転体が１回転するごとにレンズを通して焦電素子に検出対象からの赤外線を導く構成になっている。そして、レンズの回転位置を検知しながら、レンズの回転位置に応じ絞り機構を調整して焦電素子に至る赤外線量を調整し、焦電素子の受光位置による感度のばらつきを補償する構成になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１２５５４７号公報
【特許文献２】特開２００４−９３２３８号公報
【特許文献３】特開２００４−４５１３４号公報
【特許文献４】特開２０１１−２０９２７９号公報
【０００９】
焦電型赤外線センサに関する上記先行技術文献記載の発明は、何れも焦電型赤外線センサの特徴に着目して、センサ表面の赤外線を疑似的に変化させるというものであって、それ以上のものではない。したがって、検出範囲が厳密に定められている用途には対応できない。
【００１０】
焦電型赤外線センサの用途として、例えば、移動棚設備のエリアセンサが考えられる。移動棚設備は、走行車輪などを備えることにより、レールなどのガイドに沿って移動可能な移動棚を複数配置したものである。移動棚設備によれば、必要な棚間にのみ物品出し入れ用の作業通路を形成し、他の移動棚は互いに近接した状態に置くことができるため、限られたスペースを効率よく利用することができる。
【００１１】
移動棚設備を構成する個々の移動棚自体かなりの重量があり、これに物品が収納されると相当の重量になるから、棚間に作業員が挟まれないようにするために各種の安全装置が装備されている。棚間に形成されている作業通路に作業員などが入っている場合に、作業通路に面する移動棚を移動不能にする機械的なロック機構、あるいは電気的なインターロック回路などは安全装置の例である。
【００１２】
上記移動棚設備における安全装置の動作は、作業員の判断による操作で行わせるようにしてもよい。しかし、人の判断による操作には、操作忘れや誤操作の可能性があることを想定すると、移動棚装置が自動的に判断して、必要な場合に安全装置を動作させる構成になっていることが望ましい。その場合に、いわゆるエリアセンサが用いられる。エリアセンサは、所定のエリアに人などが進入してきたときこれを検出するセンサである。棚間に形成されている作業通路に作業員などが進入するとこれをエリアセンサが検出し、この検出信号によって上記ロック機構、あるいはインターロック回路などを作動させる。
【００１３】
従来の移動棚設備に用いられているエリアセンサの例として、対をなす投光素子と受光素子を複数対、一定間隔で移動棚の間口面に配置したものがある。一方の移動棚の投光素子から対向する移動棚の受光素子に向けて水平方向に投光し、作業員などによって遮光されると、受光素子の出力変化で、作業通路内に作業員などが進入したことを検出することができる。作業通路内への作業員などの進入を確実に検出するには、多くの投光素子と受光素子の対をなるべく狭い間隔で配置する必要がある。また、検出の信頼性をより一層高めるには、投光素子と受光素子の対を高さ方向に一定間隔で複数段に配置する必要があり、構成が複雑化するとともにコスト高になる。
【００１４】
そこで、移動棚設備におけるエリアセンサとして焦電型赤外線センサを用い、所定の広がりのある範囲で対象物を検出することが考えられる。焦電型赤外線センサを移動棚設備におけるエリアセンサとして使用するには、前記各特許文献に記載されているようなセンサ表面の赤外線を疑似的に変化させる工夫だけでは足りない。所定の検出範囲においては人などの対象物を確実に検出することができ、所定の検出範囲外の作業員などは検出しない、というように、検出範囲とそれ以外の境界が厳格に規定される焦電型赤外線センサであることが望まれる。
【００１５】
また、移動棚設備におけるエリアセンサとして焦電型赤外線センサを用いる場合、前記「ロスト」を解消した後の再検出動作中は、対象物の検出動作が不安定になり、誤検出などの不具合が生じやすくなる。そこで、この検出動作の不安定さに基づく誤検出などの不具合の影響を受けないように、対策を講じる必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、検出対象が動かなくなっても検出可能であるばかりでなく、検出範囲とそれ以外の境界を厳格に規定することができ、さらに、誤検出や非検出の影響を回避することができる焦電型赤外線センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る焦電型赤外線センサは、
焦電素子と、
上記焦電素子の前方に配置され上記焦電素子への赤外線の入射範囲を規制する監視枠と、
焦電素子が検出対象を検出しなくなったとき再検出するために必要な動作を行う再検出器と、を有し、
上記再検出器は、上記監視枠と重ねて配置され上記監視枠による入射規制範囲内の赤外線を遮断する遮断板とこの遮断板を移動させるアクチュエータを有し、
上記焦電素子の検出信号を入力として上記アクチュエータの動作を制御する制御部を有し、
上記制御部は、上記再検出器による再検出動作中は、上記焦電素子から出力される検出信号を無視することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
焦電素子への赤外線の入射範囲を規制する監視枠を備えていることにより、赤外線を放射する検出対象の検出範囲と検出範囲外を厳格に区別することができる。検出範囲内にある検出対象が動かなくなったときは、再検出器の遮断板が移動し、焦電型赤外線センサは再検出可能になる。再検出器が動作している間は焦電型赤外線センサの検出動作は不安定であるため、焦電素子から出力される検出信号を無視する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る焦電型赤外線センサの第１の実施例を示す縦断面図である。
【図２】上記実施例の要部を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る焦電型赤外線センサの第２の実施例の要部を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係る焦電型赤外線センサの第３の実施例を示す縦断面図である。
【図５】上記実施例の動作を順に示す底面図である。
【図６】本発明に係る焦電型赤外線センサの第４の実施例を示す縦断面図である。
【図７】上記実施例の動作を順に示す底面図である。
【図８】本発明に係る焦電型赤外線センサの第５の実施例を示す正面図である。
【図９】上記実施例の平面図である。
【図１０】図９中の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図１１】図９中の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図１２】上記実施例の底面図である。
【図１３】本発明の上記各実施例に係る焦電型赤外線センサの動作状態の移り変わりを示す変移図である。
【図１４】本発明の各実施例における再検出器の動作と焦電素子の検出信号取り込みの関係の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る焦電型赤外線センサの実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１、図２において、符号１は焦電素子を示している。焦電素子１は、すでに説明したように、強誘電体からなり、焦電効果を利用して赤外線を検出する素子である。焦電素子１は、赤外線の入射表面の前方が半球形のレンズで覆われている。上記レンズは、例えばフネレルレンズなどからなる。図示の実施例では、焦電素子１が上記入射表面を下向きにしてハウジング２内に取り付けられている。
【００２２】
ハウジング２の底板には窓孔が形成されている。この窓孔は、図２に示すように焦電素子１への赤外線の入射範囲を規制する。よって、上記窓孔を有するハウジング２の底板のことを、以下、監視枠２０という。監視枠２０は焦電素子１の前方（図１、図２において焦電素子１の下方）に配置されている。ハウジング２の素材は、赤外線を１００％または限りなくそれに近い割合で遮断することができる素材が用いられる。監視枠２０に形成されている窓孔には何も嵌められていないが、赤外線を透過する部材が嵌められていてもよい。いずれにせよ、上記窓孔の赤外線透過率は、１００％またはそれに近く設定されている。
【００２３】
監視枠２０に重ねてスリット板３が配置されている。この実施例では、スリット板３が、監視枠２０の下方、したがって焦電素子１から見て監視枠２０よりもさらに前方に、監視枠２０との間に適宜の間隔をおいて配置されている。スリット板３は監視枠２０の面と平行に配置されるとともに、監視枠２０の面と平行な面内で直線的に往復移動可能に取り付けられている。スリット板３は、監視枠２０による赤外線の入射規制範囲内において赤外線を通す複数のスリット３１と複数の赤外線遮断部３２とを有している。上記スリット板３のスリット３１と赤外線遮断部３２は、スリット板３の移動方向に交互に配列されている。スリット板３は、適宜のガイドに沿って、スリット板３の板面と平行な方向に移動可能に設けられている。
【００２４】
スリット板３の移動方向一端側（図１において右端側）はアクチュエータ４に連結されている。スリット板３の移動方向他端側には付勢部材としての引っ張りばね５が連結され、スリット板３は引っ張りばね５の付勢力で図１において左方すなわちアクチュエータ４から遠ざかる方向に移動するように付勢されている。
【００２５】
焦電素子１の検出信号を入力とし、アクチュエータ４の動作を制御する図示されない制御部を有している。上記制御部の制御によってアクチュエータ４が駆動されると、スリット板３は引っ張りばね５の付勢力に抗してアクチュエータ４の方に向かって引っ張られ、スリット板３は直線移動する。このとき引っ張りばね５はさらに付勢されて、引っ張りばね５に引っ張り力が蓄勢される。アクチュエータ４の駆動が停止すると、スリット板３は引っ張りばね５の付勢力によって、原位置に戻る。
【００２６】
図２に示すように、スリット板３が有する一つのスリット３１の移動方向における寸法をａ、一つの赤外線遮断部３２の移動方向における寸法をｂとする。アクチュエータ５によるスリット板３の移動距離は、一つのスリット３１の寸法ａと一つの赤外線遮断部３２の寸法ｂの合計よりも長くなるように設定されている。スリット板３の素材として、赤外線透過率が０〜５０％の範囲に含まれる素材を選択して用いる。したがって、赤外線遮断部３２の赤外線透過率は０〜５０％の範囲に設定されている。スリット３１の赤外線透過率は１００％またはこれに近い透過率になっている。
【００２７】
すでに説明したように、焦電素子１は、受ける赤外線に変化があれば、赤外線を放出している検出対象を検出することができる。しかし、検出対象の動きが止まり、焦電素子１の受ける赤外線に変化がなければ、前記「ロスト」状態になり、焦電素子１は検出信号を出力することができない。そこで、本実施例では、焦電素子１が検出対象を検出しなくなったとき、アクチュエータ４がスリット板３を移動させるように、前記制御部がアクチュエータ４を駆動する。アクチュエータ４の駆動によりスリット板３が引っ張りばね５による付勢力に抗して移動させられ、アクチュエータ４の駆動が停止するとスリット板３が引っ張りばね５による付勢力で原位置に引き戻される。こうしてスリット板３が移動することにより、焦電素子１の赤外線受光面における赤外線受光位置が変化し、焦電素子１の表面温度分布が変化して電流が流れ、焦電素子１が検出信号を出力することができるようになる。
【００２８】
スリット板３は、監視枠２０による入射規制範囲内の赤外線を完全に遮断するものではない。しかし、アクチュエータ４で駆動されることにより、焦電素子１に入社する赤外線の一部を遮断するものであるから、上記入射規制範囲内の赤外線を遮断する遮断板に相当する。スリット板３、アクチュエータ４および引っ張りばね５は、焦電素子１が検出対象を検出しなくなったとき再検出するために必要な作動を行う再検出器を構成している。
【００２９】
上記制御部は、焦電素子１から出力される検出信号を入力とし、焦電素子１が検出対象を検出しなくなったときアクチュエータ４を作動させ、上記再検出器による再検出動作を行うようにプログラムが構成されている。より具体的には、焦電素子１が検出対象を検出しなくなったときから０．２秒〜０．６秒経過することによってアクチュエータ４を作動させるように、上記制御部のプログラムを構成してもよい。また、上記再検出器による再検出動作中は、焦電素子１から出力される検出信号を無視して出力させないように上記制御部のプログラムが構成されている。
【００３０】
上記実施例に係る焦電素子の動作状態の移り変わりを、図１３を参照しながら具体的に説明する。図１３において、「検知状態」とは、焦電素子が検出対象を検出している状態を示している。「未検知状態」とは、検出対象が存在せず、焦電素子が検出対象を検出していない状態を示している。「検知状態」において、焦電素子が前記「ロスト」状態になって未検知状態になると、「確認状態」に移り変わる。「確認状態」では、前記制御部が上記再検出器のアクチュエータを作動させ、焦電素子による再検出可能な状態にする。
【００３１】
上記検出対象の存在または不存在の再検出可能な状態において、焦電素子が検出対象を検出すれば「検知状態」に戻り、検出対象を検出できなければ「未検知状態」に移行する。「検知状態」において検出対象を検出し続ければ「検知状態」を維持し、前記「ロスト」状態になると「確認状態」に移り変わる。上記「未検知状態」では、「未検知状態」に移行した時点で再検知器を作動させ、あるいは「未検知状態」に移行した時点から一定の時間間隔、例えば前記０．２秒〜０．６秒ごとに再検出器を作動させる。再検出器の作動によって、焦電素子が検出対象を検出すると、上記「検知状態」に移行する。以上のようにして、焦電素子の動作状態が移り変わる。
【００３２】
上記再検出動作に必要な上記再検出器の作動時間は０．５〜１０秒程度である。
【００３３】
図１、図２に示す実施例の、より具体的な構成を記しておく。監視枠２０の窓孔は長方形で、焦電素子１の検出角度が１０２°×９２°になるように監視枠２０の設置位置及び上記窓孔の縦と横の寸法を設定した。焦電素子１の先端から１２ｍｍ離れた位置にスリット板３を設置した。スリット板３のスリット３１の寸法ａを８ｍｍ、赤外線遮断部３２の寸法ｂを２〜２．５ｍｍとすることによって、静止した人体であっても、スリット板３を移動させることにより安定して検出することができた。
【００３４】
上記実施例では、スリット板３の移動距離は、一つのスリット３１の寸法ａと一つの赤外線遮断部３２の寸法ｂの合計よりも長くなるように設定されていると説明した。しかし、上記具体的な構成例において、静止した人体を検出するのに必要な最低限のスリット板３の移動距離は４〜５ｍｍでよいことがわかった。また、アクチュエータ４の駆動による引っ張りばね５の付勢力に抗しての移動でも、引っ張りばね５の付勢力による移動でも、静止した人体を検出することができる。
【００３５】
上記実施例に係る焦電型赤外線センサの適用例として、移動棚設備におけるエリアセンサがある。エリアセンサは、移動棚間に形成されている作業通路に作業者その他の人が進入しているか否かを検出し、進入している場合は、みだりに移動棚が駆動されないように、移動棚をロックする、といった機能を持たせる場合に使用される。上記作業通路は平面形状が四角形であるから、この四角形に合わせて監視枠２０の窓孔が形成される。また、人体が僅かでも作業通路に進入するとこれを検出し、作業通路に人体が近づいても作業通路に進入していなければ検出信号を出力することがないように、監視枠２０の位置およびその窓孔の形状は厳しい精度で設定される。
【００３６】
以上説明した焦電型赤外線センサの実施例によれば、検出対象が静止している場合であっても、スリット板を有してなる再検出器を作動させることにより検出対象の有無を検出可能である。また、焦電素子への赤外線の入射範囲を規制する監視枠を備えることにより有効検出範囲を設定することができるため、検出対象の検出範囲が限定され、それ以外は検出してはならないという用途に好適である。
【実施例２】
【００３７】
図３は、本発明に係る焦電型赤外線センサの別の実施例を示す。この実施例が前記第１の実施例と異なる点は、スリット板３と監視枠２０の位置関係が互いに入れ替わっている点である。すなわち、焦電素子１、スリット板３、そして監視枠２０の順に配置されている。焦電素子１、スリット板３、監視枠２０それぞれの構成およびアクチュエータ４、引っ張りばね５の構成は前記第１の実施例と同じである。スリット板３および引っ張りばね５は、再検出器の一部を構成している。スリット板３と監視枠２０の機能も前記第１の実施例と同じであるから、詳細な説明は省略する。アクチュエータ４の動作を制御する制御部のプログラムも、前記第１の実施例における制御部のプログラムと同様に構成される。
【００３８】
前記二つの実施例では、焦電素子の前方で移動するスリット板が再検出器の一部を構成し、スリット板を移動させることにより、検出対象が静止していても検出対象を再検出できるようにしていた。しかし、以下に説明する実施例のように、再検出器にスリット板を使用しなくても、静止している検出対象を検出することができる。
【００３９】
以下に説明するいくつかの実施例では、上記スリット板に代えて、焦電素子の前面を開閉する遮断板を用いている。遮断板は焦電素子の前方に監視枠と重ねて配置され、アクチュエータによって駆動されることにより焦電素子の前面を開閉する。上記アクチュエータは、焦電素子が検出対象を検出しなくなったとき遮断板を駆動するように、制御部によって制御される。上記遮断板、アクチュエータおよび制御部は、焦電素子が検出対象を検出しなくなったとき再検出するために必要な動作を行う再検出器を構成している
【実施例３】
【００４０】
第３の実施例を示す図４、図５において、ハウジング２２の底面には窓枠状の監視枠２０１が設けられていて、ハウジング２２内には、焦電素子２１が下向きに、したがって監視枠２０１に向かって取り付けられている。ハウジング２２の底面近傍の一側方にはアクチュエータ２４と、このアクチュエータ２４で回転駆動される遮断板２３が取り付けられている。遮断板２３は赤外線を遮断することができる素材からなる。遮断板２３の図４において上縁部に水平方向の回転軸があり、この回転軸がアクチュエータ２４で回転駆動され、遮断板２３が垂直面内において約９０度の範囲で回転するように構成されている。遮断板２３は、その板面に対し交差する方向、より正確には遮断板２３の板面に直交する方向に回転しながら移動する。遮断板２３は、その回転範囲の一端側では監視枠２０１の前方を遮蔽し、回転範囲の他端側では監視枠２０１の前方を開放する。図５は、遮断板２３による監視枠２０１の遮蔽動作を順に示している。
【００４１】
平常時は、図５（ａ）のように、遮断板２３が監視枠２０１の前方を開放する。焦電素子２１が検出対象を検出しなくなると、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、遮断板２３が監視枠２０１の前方を遮蔽する。続いて遮断板２３が監視枠２３の前方を開放するようにアクチュエータ２４の動作が制御される。遮断板２３で監視枠２０１の前方を遮蔽した後、遮断板２３を原位置まで復帰させて監視枠２０１の前方を開放すると、既に述べた通り、焦電素子２１は、静止している検出対象を検出することが可能になる。監視枠２０１が設けられていることにより、有効検出範囲を設定することができ、検出対象の検出範囲を限定することができる。アクチュエータ２４と遮断板２３で再検出器を構成している。
【００４２】
焦電素子２１が検出対象を検出しなくなったとき、再検出可能な状態に復帰させるには、焦電素子２１の赤外線受光面における赤外線受光位置が変化した状態を、少なくとも０．２秒程度維持する必要があることがわかった。そこで、上記再検出器を作動させ、遮蔽板２３で監視枠２０１の前方を遮蔽した状態を０．２〜０．６秒程度維持させ、次に遮蔽板２３を原位置に復帰させて監視枠２０１の前方を開放する。このような再検出作動に要する上記再検出器の作動時間は０．５〜１０秒程度である。
【実施例４】
【００４３】
図６、図７に示す第４の実施例は、上記第３の実施例と対比して遮断板の駆動形式のみが異なるものである。図６、図７において、焦電素子３５を内蔵したハウジング３６の底面には監視枠２０２が形成され、監視枠２０２に向けて焦電素子３５が取り付けられている。ハウジング３６の底面近傍の一側方にはアクチュエータ３４と、アクチュエータ３４で回転駆動される遮断板３３が取り付けられている。アクチュエータ３４の出力軸はほぼ９０度の範囲で回転することができ、上記出力軸は遮断板３３を厚さ方向に貫いて遮断板３３と結合されている。アクチュエータ３４の駆動により遮断板３３が監視枠２０２の前方を監視枠２０２と平行な面内において回転駆動されるように構成されている。遮断板３３はその板面と平行な方向に回転する。
【００４４】
遮断板３３は、その回転範囲の一端側において監視枠２０２の前方を遮蔽し、回転範囲の他端側において監視枠２０２の前方を開放する。平常時は遮断板３３が監視枠２０２の前方を開放し、焦電素子３５が検出対象を検出しなくなったとき遮断板３３が監視枠２０２の前方を遮蔽するようにアクチュエータ３４が制御される。遮断板３３で監視枠２０２の前方を遮蔽した後、遮断板３３を原位置まで復帰させ、監視枠２０２の前方を開放すると、焦電素子３５は、静止している検出対象を検出することが可能になる。このようにして、本実施例も前記実施例と同様に作用させ、同様の効果を得ることができる。アクチュエータ３４と遮断板３３で再検出器を構成している。
【００４５】
遮断板３３による監視枠２０２の前方の遮蔽時間、再検出器の作動時間は、第３の実施例と同様である。アクチュエータ３４の動作を制御する制御部のプログラム構成は、これまで説明してきた各実施例における制御部のプログラム構成と同じである。
【実施例５】
【００４６】
図８乃至図１２は、本発明に係る焦電型赤外線センサの第５の実施例を示す。図８乃至図１２において、符号１００は焦電型赤外線センサを示す。焦電型赤外線センサ１００は、平面形状四角形のハウジング１０２と、底板１０３を有している。これらのハウジング１０２と底板１０３で、必要な部品の収納空間を形成している。ハウジング１０２は、図１１に示すように前端の下部が切除されて庇形になっている。底板１０３は、上記庇形の切除部に倣うように折れ曲がって形成され、上記切除部を含むハウジング１０２の底面に被せられている。
【００４７】
ハウジング１０２内には、上記切除部の上方に焦電素子１０５が検出方向を下に向けて配置されている。焦電素子１０５はハウジング１０２内に固定された焦電素子支持板１０４の下面に取り付けられている。底板１０３は、焦電素子１０５に対向する部分が解放されて、図１２に示すように窓孔１１４が形成されている。この窓孔１１４を通して、焦電素子１０５が下方の検出対象を検出することができるようになっている。焦電素子１０５は、前述のとおり、強誘電体の焦電効果を利用して、赤外線を発する対象物を検出することができるものである。
【００４８】
窓孔１１４の左右両側には、調整板１１０が配置されている。各調整板１１０は左右方向の位置を調整可能である。各調整板１１０は左右方向に長い長孔を有し、この長孔を貫通したねじ、プッシュリベットなどの固定部材が、底板１０３にねじ込まれている。各調整板１１０は、上記固定部材の位置を変更することなく、上記長孔の範囲内で位置を調整することができる。各調整板１１０は、調整した位置に、上記固定部材で固定することができる。各調整板１１０を位置調整することにより、焦電素子１０５による検出範囲を調整することができる。各調整板１１０は、焦電素子１０５への赤外線の入射範囲を規制する監視枠を構成している。
【００４９】
既に説明したように、焦電素子１０５は、検出対象に動きがないと温度が安定し、焦電素子を構成する強誘電体の自発分極に変化が生じていないため、検出対象を検出することができない。いわゆる「ロスト」状態になる。この「ロスト」を解消するために、リセット機構１０９が設けられている。
【００５０】
リセット機構１０９は、赤外線を遮断することができる板状の部材であり、リセットモータ１０８によって回転駆動される。リセットモータ１０８は回転出力軸を垂直方向に向けて基板１０４の上面に固定されている。基板１０４を突き抜けた上記回転出力軸にリセット機構１０９が取り付けられている。リセットモータ１０８の駆動によってリセット機構１０９が水平面内において回転すると、前記窓孔１１４を遮蔽し、焦電素子１０５に向かう赤外線を遮断する。リセット機構１０９が原位置に復帰すると、焦電素子１０５は検出対象から放射される赤外線を検出することができる。リセットモータ１０８はリセット機構１０９を駆動するアクチュエータを構成している。
【００５１】
リセット機構１０９とリセットモータ１０８は、焦電素子１０５が検出対象を検出しなくなったとき、再検出するために必要な動作を行う再検出器を構成している。
【００５２】
図１０、図１１に示すように、焦電素子１０５とほぼ同じ高さ位置に温度センサ１０７が取り付けられている。温度センサ１０７は温度センサ基板１０６に取り付けられている。温度センサ１０７は、焦電素子１０５による検出範囲の温度を測定することができる。温度センサ１０７はまた、温度センサ１０７自身の表面温度を測定することができる。焦電素子１０５によって検出される温度データは、焦電素子１０５による検出範囲の温度むらの検出に供される。上記温度むらがあることによって、上記検出範囲における検出対象の誤検出、非検出などの不具合が生じるので、上記温度むらの検出結果は、上記不具合の解消に供せられる。ただし、本願発明は上記不具合の解消を目的とするものではないので、詳細な説明は省略する。
【００５３】
焦電素子１０５の上方において、ＬＥＤ１１２が配置されている。ＬＥＤ１１２は所定の基板に実装され、発光部がハウジング１０２の前面に開けられた孔に嵌められている。ＬＥＤ１１２は焦電型赤外線センサ１００の動作状態を、点灯、消灯、点滅などによって表示することができる。
【００５４】
上記焦電型赤外線センサ１００は、例えば移動棚装置に取り付けて、移動棚間の作業通路内に人がいるかどうかを検出するエリアセンサとして利用することができる。このように、本発明に係る焦電型赤外線センサを移動棚とリンクさせる場合、例えば、移動棚のロック装置の作動状態、非作動状態を、ＬＥＤ１１２の点灯、消灯、点滅などによって表示することができる。また、本発明に係る焦電型赤外線センサを監視カメラと連動させた場合、監視カメラの作動状態を、ＬＥＤ１１２の点灯、消灯、点滅などによって表示することができる。
【００５５】
［再検出作動に要する時間］
前記第１、第２の実施例のように、再検出器がスリット板を備えているものにおいては、再検出作動に要する上記再検出器の作動時間は前述のように１．０秒程度である。これに対して第３〜第５の実施例のように遮断板によって監視枠の前方を開閉する形式のものにおいては、遮断板が閉動作を開始し開動作を完了するまで、上記スリット方式より時間を要する。ただし、再検出作動に要する時間すなわち、上記遮断板方式においては遮断板が閉動作を開始し開動作を完了するまでに要する時間は短い方が望ましく、せいぜい１０秒以内が望ましい。よって、本発明の各実施例を想定した再検出作動所要時間は１．０秒〜１０秒程度とする。
【００５６】
［アクチュエータについて］
本発明に用いるアクチュエータは、モータ、ソレノイドなど、スリット板あるいは遮断板を駆動できるものであればよい。前記第１、第２の実施例におけるスリット板のように直線移動する部材を駆動するには、人工筋肉を用いてもよい。人工筋肉の例として、導電性高分子アクチュエータがある。これは、導電性高分子に電圧を印加すると、印加する電圧の極性によって伸縮するという原理に基づくものである。
【００５７】
［制御部について］
本発明に係る焦電型赤外線センサは、再検出器を備えるとともに、再検出器の動作を制御する制御部を備えていることも特徴の一つとなっている。上記制御部は、図８乃至図１２に示す第５の実施例のように、回路基板に組み込まれ、上記回路基板は、焦電素子を収納したハウジングなどに組み込まれる。このように、本発明に係る焦電型赤外線センサは、制御部が再検出器の動作を制御することにより再検出を可能にしている。
【００５８】
［再検出器の動作と焦電素子による検出信号の関係］
焦電型赤外センサは、検出対象が存在していても、検出対象が一定時間静止していれば非検出すなわち前記「ロスト」状態になる不具合を生ずる。前記各実施例では、ロスト状態を解消するための再検出器を備えている。再検出器はアクチュエータにより駆動されて、焦電素子が検出動作可能な状態にリセットされる。このリセット動作後の焦電素子は動作が不安定で、誤検出や非検出が生じやすい。誤検出とは、焦電型赤外センサの検出範囲内に検出対象が存在していなくても、存在しているものと間違って検出動作することである。非検出とは、焦電型赤外センサの検出範囲内に検出対象が存在していても、存在していないものと間違って検出動作することである。
【００５９】
図１４は、上側に上記再検出器の動作状態を、下側に焦電素子の動作状態を、タイミングを合わせて示している。いずれも、通常の動作状態から、再検出器の動作を経て、通常の動作状態に戻る一連の動作を示している。焦電素子の動作状態については再検出器の動作後一定時間、感度調整区間が設定されている。なお、本願発明に係る焦電型赤外線センサにおいては、再検出器による再検出動作中は、焦電素子から出力される検出信号を無視することを特徴としており、感度調整は発明の要旨をなすものではない。よって、上記感度調整については、説明を簡略化する。
【００６０】
図１４に示すように、通常の動作から再検出器の動作が始まると、再検出器の開から閉への動作時間、再検出器による遮蔽中の時間、再検出器の閉から開への動作時間をそれぞれ必要とする。したがって、再検出器の一連の動作にある程度の時間を必要とし、この再検出器の動作に必要とされる時間内は、焦電素子による赤外線の検出は無視される。
【００６１】
再検出器の動作後所定時間、焦電素子の感度を、例えば前記温度むらに応じて調整あるいは補正し、その後通常の動作に戻る。感度調整後の通常の動作では、焦電素子の感度は最大感度に設定される。
【００６２】
上記再検出器の動作と焦電素子による赤外線検出動作は、適宜の制御回路ないしは制御部によって制御される。この制御動作は以下のようにして行われる。前記「ロスト」状態になるかまたは「ロスト」状態の直前になると、再検出動作指令信号が出力される。再検出動作指令信号が出力されると、再検出動作を行うため、焦電素子の検出動作を無視する。この状態で再検出器を動作させて再検出動作を開始する。再検出器が所定の一連の動作を行うことにより再検出動作が完了する。上記焦電素子の検出動作無視は、図１４に示すように、再検出動作区間内において行われ、再検出動作終了とともに上記焦電素子の検出動作無視も終了する。
【００６３】
［実施例の効果］
以上説明した本願発明に係る焦電型赤外線センサの実施例によれば、焦電素子が検出対象を検出しなくなったとき再検出するために必要な動作を行う再検出器を有しているため、検出対象が動かなくなっても検出することができる。
【００６４】
本願発明に係る焦電型赤外線センサの実施例によれば、焦電素子の前方に配置され焦電素子への赤外線の入射範囲を規制する監視枠を有しているため、検出範囲が厳格に定められている用途にも採用することが可能になった。例えば、移動棚装置のエリアセンサとして採用することが可能になり、低コストのエリアセンサを提供することができるようになった。
【００６５】
本願発明に係る焦電型赤外線センサの実施例は、再検出器による再検出動作中は、焦電素子から出力される検出信号を無視するように構成した制御部を有している。したがって、本発明の実施例によれば、焦電素子の検出信号が不安定になる再検出器による再検出動作中は、焦電素子の検出信号が無視され、誤検出や非検出の不具合を解消することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る焦電型赤外線センサの特徴を活かして、既に述べた通り、移動棚のエリアセンサとして適用可能であるとともに、自動ドアや監視カメラなどに適用するとよい。自動ドアや監視カメラなどにおいては、焦電素子が前記「ロスト」状態に至ると、周辺に人が存在していても人を検出することができなくなる。本発明に係る焦電型赤外線センサを自動ドアや監視カメラなどに適用すると、人が静止した状態で存在していても、静止している上記人を検出することができないという不具合を解消することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１    焦電素子
２    ハウジング
３    スリット板（遮断板）
４    アクチュエータ
５    引っ張りばね（付勢部材）
２０    監視枠
２１    焦電素子
２３    遮断板
２４    アクチュエータ
３３    遮断板
３４    アクチュエータ
３５    焦電素子
１０５    焦電素子
１０８    アクチュエータ
１０９    遮断板
１１０    調整板（監視枠）
２０１    監視枠
２０２    監視枠
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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