(57)【要約】【課題】静止している人などの赤外線源の存在を検出するには、本格的赤外線検出器は高価であり、安価な焦電式赤外線検出器は静止状態の人などの赤外線源を検出できない。この焦電式赤外線検出器を改良して、静止状態でも検出できるようにし、安価な検出器を実現する。【解決手段】焦電式赤外線検出器自身を周期的に動かせて、赤外線源が静止していても相対的に動いているようにして、静止している人などの存在を検出できるようにした。また、電力消費を少なくするために、検出器を動かすために、振り子の先に検出器をとりつけるようにした。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電式検出器自身を周期的に動かせて、動いている時はもとより静止している人や動物などの赤外線を発する物体の存在を検出する装置
【請求項２】
前記焦電式検出器を周期的に動かす方式として、振り子の先に焦電式検出器をつけ振り子運動で検出器を動かす方式
【請求項３】
前記焦電式検出器を周期的に動かす方式として、モーターを正逆転させて首振り運動させる方式
【請求項４】
前記焦電式検出器を周期的に動かす方式として、形状記憶合金に電流を流して首振り運動させる方式
【請求項５】
前記焦電式検出器を周期的にくの字型の検出ヘッドにして動かして、検出視野範囲を広げる方式
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、赤外線を発する人や動物の存在を静止しているか、動いているかにかかわらず検出するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
絶対赤外線強度測定の検出器では、静止赤外線源検出は可能で、各種の方式があるが、非常に高価で大がかりある。また、焦電式赤外線検出器は、防犯用などで安価に広く使われているが、その原理上、赤外線源が静止していると検出できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
焦電式赤外線検出器を改良して、静止している人などの赤外線源の存在を検出するための装置を安価に実現する。また、検出装置の電力消費を出来るだけ少なくし、長時間の電池駆動可能とすることにより、ワイヤレスが可能とする。これにより、設置に本格的な電気工事する必要がなく、照明器具の自動入り切りや、介護などの遠隔監視に容易に応用でき、普及しやすくする。また、検出視野範囲を広くして、設置個数を少なく出来るので更に安価になる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、焦電式赤外線検出器が赤外線の変化を検出し赤外線源が静止して赤外線の変化がなくなると検出できなくなる欠点を改良して、焦電式赤外線検出器自身を周期的に移動させて、静止している人などの赤外線源が相対的に動くようにし、その存在を検出させることを特徴とする。
【０００５】
【発明実施の形態】
検出器を周期的に動かす方法は各種ある。現在存在する焦電式検出器の検出可能赤外線源移動速度は毎秒１ｍ程度であるので、検出器を動かす周期もこの速度に近くすることが適当である。これより早過ぎたり、また遅過ぎると充分な感度が得られない。
【０００６】
【実施例１】
最も簡単な実施例を図１に基づき説明する。本発明の検出器の主なる用途は、室内などの人の存在を検出することを想定している。したがって図１は本発明の検出装置を天井１に取り付けた図である。焦電式赤外線検出器２は腕３の先に取り付けられ、腕３は回転モーター４によりモーター回転軸５の回りを一定速度で回転させる。通常焦電式赤外線検出器２は赤外線源物体が毎秒１ｍ位の速度で動くと検出するので、焦電式赤外線検出器２の移動速度もこの程度が適当である。モータの回転速度が毎秒１回転とすると、焦電式赤外線検出器２の中心が描く円周の長さが１ｍ程度にするには、モーター回転軸５から焦電式赤外線検出器２の中心までの距離は０．１６ｍ程度になる。常に同じ方向に回転させると、焦電式赤外線検出器２に接続されている信号線等が巻きつかないようなスライド接点が必要である。これを避けるために、回転モーター４の回転方向を交互にしても基本的検出特性は変わらない。
【０００７】
【実施例２】
検出器を周期的に動かす方法で最も効果的実施例を図２、３に示して説明する。図２は、本実施例の外観図で上方が天井である。この実施例では検出器を動かす手段として、焦電式赤外線検出器２を振り子７の先端に取り付け振り子運動をおこなわせる。振り子７は振動支点８を支点とし振動する。振り子７の上部には永久磁石９を取り付ける。装置の固定部分には、アクチュエーターコイル１０を取り付ける。振り子７が振動して永久磁石９が近づいたときアクチュエーターコイル１０に引き付ける方向に電流を流し、遠ざかる時には反発する方向に流すようにすれば、振り子７を継続的に振動させられる。焦電式赤外線検出器２は通常共通線１３、電源線１４、信号線１５、計３本の線が外部との間に必要である。振り子７と振動支点８を中空にし、図２のように中空の中に配線すると振動する際の線によるねじれ抵抗を少なくし、消費電力を少なくすることができる。振り子７や振動支点８などを導電体にすれば、共通線１３は振り子７に直接接続し、外部に電気的につながるので配線する必要がない。電源線１４、信号線１５は検出回路１２に接続される。検出回路１２は焦電式赤外線検出器２の電源供給と、焦電式赤外線検出器２からでるアナログ波形出力を人の有無の信号レベルに変換し外部に送る。コイル線１６は、アクチュエーター回路１１に接続される。振り子の周期を１秒とし、振り角９０度とすると焦電式赤外線検出器２が毎秒１ｍの速度で移動させるには、振動支点８と焦電式赤外線検出器２の距離は約０．３２ｍが適当となる。図３は振り子式の検出範囲を説明する図である。振り子７、焦電式赤外線検出器２が左に振れたとき、振り子７Ａ、焦電式赤外線検出器２Ａで示す。この時の焦電式赤外線検出器２Ａは左側に傾くので、その検出範囲は視野角１８Ａとなる。反対に右に振れたときは、その検出範囲は視野角１８Ｂとなる。本発明の検出器の全体の検出範囲は左に最大に振れたところから、右に最大に振れたところまでの合成で、視野角１９になる。この結果検出視野範囲が広がる。
【０００８】
【実施例３】
検出器を周期的に動かす方法で通常のモーターを使って小型にした実施例を図４、５に示して説明する。図４は外観図である。モーター２０の回転軸に、焦電式赤外線検出器２が先端に付いたアーム２１を取り付ける。アクチュエーター回路１１によりモーターに一定時間電圧をかけ、ある角度回転させる。図５はこの時の動き説明する図である。図４で向かって左に回転させた後アクチュエーター回路１１により今度は逆の電圧をかけ右に一定角度回転させる。このようにして周期的に焦電式赤外線検出器２を振らせる。前の実施例と同様、赤外線源があるときは、焦電式赤外線検出器２に入る赤外線量が変化し検出回路１２で検出する。首振りの周期はアーム２１の長さにもよるが、０．３Ｈｚ〜１Ｈｚが適当である。焦電式赤外線検出器２は直径２０ｍｍ、長さ２０ｍｍ程度なので、アーム２１の長さは４０ｍｍ位である。またこれを駆動するモーターも１Ｗ程度の小さなモーターで良い。
【０００９】
【実施例４】
検出器を周期的に動かす方法で形状記憶合金を使用した一般的実施例を図６に示す。図６では、焦電式赤外線検出器２を先に取り付けたアーム２１に回転軸２８のまわりに首を振る状態にする。アーム２１の上端に腕木２９を取り付け、右の端に形状記憶合金線２３をとりつけ、その他端を基板８に固定する。腕木２９の左の端にバネ２４Ａを取り付け、さらにそのバネ２４Ａの他端を基板８に固定する。形状記憶合金線２３は長いほど、変位が大きく取れるため、複数のプーリー２５を配置し、より小さい空間で、長さを確保するほうが効果的である。形状記憶合金線２３はそれ自身に電流を流してその発熱により収縮する特性のものを使用する。したがって、形状記憶合金線２３の一端に電流供給線正極２６を接続し他端に電流供給線負極２７を接続する。形状記憶合金線２３に電流を流していない状態では、腕木２９の他端に取り付けられたコイルバネ２４Ａにより引っ張られ、焦電式赤外線検出器２は左の方向に向いた位置になる。またこの状態で、形状記憶合金線２３Ａは十分張られた状態にしておく。形状記憶合金線電流制御部２２により、電流供給線正極２６、電流供給線負極２７の間に電流を流すと、形状記憶合金線２３は収縮して、形状記憶合金線２３Ａから形状記憶合金線２３Ｂの状態になり、腕木２９の右の端は引っ張られ上に上がり、焦電式赤外線検出器２は右の方向を向く。この結果コイルバネ（縮んだ状態）２４Ａは伸びてコイルばね（伸びた状態）２４Ｂの状態になる。再び形状記憶合金線電流制御部２２により、形状記憶合金線２３に流していた電流を切ると、自然冷却により、形状記憶合金線２３は延びる。この結果、コイルバネ（伸びた状態）２４Ｂは引っ張って、コイルばね（縮んだ状態）２４Ａにもどり、焦電式赤外線検出器２は元の左側に向く。このように、形状記憶合金線電流制御部２２より、周期的に電流の入り切りをすれば、焦電式赤外線検出器２は左右に振れる。後の原理は実施例２と同様である。左右に振れる周期は、形状記憶合金線２３の材質にもよるが、電流を多く流せば発熱が早くなる。焦電式赤外線検出器２の特性により、本発明では０．３Ｈｚから１Ｈｚくらいが適当なので、通常の形状記憶合金線では、２００ｍＡから３００ｍＡが程度が適当である。また、焦電式赤外線検出器２の大きさは直径２０ｍｍ程度であるので、これを左右に４５度程度振らせるには、腕木２９の先端で２０ｍｍ程度の収縮が必要である。通常の形状記憶合金線の収縮率は４％程度なので、形状記憶合金線２３は、５００ｍｍ位の長さが必要である。このため、全体の形状を小さくするためには、プーリー２５を複数使用して、形状記憶合金線２３を往復させ、より少ない空間で長さを確保する必要がある。
【００１０】
【実施例５】
検出器を周期的に動かす方法で形状記憶合金を使用した別の実施例を図７，８に示す。実施例４では、形状記憶合金線に電流を流さない静止状態では焦電式赤外線検出器の向きが偏ってしまう。この点を改良した方法が実施例５である。図７は静止状態の説明図である。焦電式赤外線検出器２が取り付けられているアーム２１の上方にバネケース３１を取り付ける。このバネケース３１のなかに両端に、左右対称に左バネ３２Ａ、右バネ３２Ｂの一端を固定しそれぞれの他端に左ローラー３０Ａ、右ローラー３０Ｂを取り付ける。このローラーそれぞれに、さらに形状記憶合金線左３４Ａ、形状記憶合金線右３４Ｂを取り付け、それぞれの他端を基板８上の形状記憶合金線左固定位置３５Ａと形状記憶合金線右固定位置３５Ｂに固定する。形状記憶合金線の引っ張る方向を最良にするた、長さを確保するため、間にプーリー２５を配置する。静止状態では、左バネ３２Ａ、右バネ３２Ｂがそれぞれ左ローラー３０Ａ，右ローラー３０Ｂを引っ張り、それぞれ左ストッパー３３Ａ、右ストッパー３３Ｂで止まっている。バネケース３１の上方面には、ローラーが飛び出さず、かつ形状記憶合金線が入る幅に、溝が切られていて、ローラー稼動方向３６のように動けるようになっている。形状記憶合金線電流制御部２２により、電流供給線左正極３７Ａと電流供給線共通負極３７Ｃの間に電流を流すと、形状記憶合金線左３４Ａは収縮する。この時の状態を説明するのが図８である。収縮した形状記憶合金線左３４Ａの一端に接続されている左ローラー３０Ａは左ストッパー３３Ａで動けないので、バネケース３１の左側を持ち上げ、検出器回転軸２８のまわりに回転する。形状記憶合金線右３４Ｂの長さは変化がないので、バネケース３１の右側が下がった分を補正するため、右ローラー３０Ｂは引っ張られローラー稼動方向３６に移動する。この時右バネ３２Ｂは延びた状態になる。ローラーはこのときの動きをスムーズにするためで必ずしも必要ない。再び形状記憶合金線電流制御部２２により、電流を止めると、形状記憶合金線左３４Ａは元の長さに戻る。このとき延びている右バネ３２Ｂに引っ張られバネケース３１は水平に戻る。右へ振る場合も同様である。このようにして、形状記憶合金線電流制御部２２により、左右の形状記憶合金線に周期的に交互に電流を流せば、焦電式赤外線検出器２を左右に振らせることができる。また、電流を停止すれば、焦電式赤外線検出器２は真下を向く。また、焦電式赤外線検出器２の大きさは直径２０ｍｍ程度であるので、これを左右に４５度程度振らせるには、設計にもよるが、１０ｍｍ程度の収縮に出来る。通常の形状記憶合金線の収縮率は４％程度なので、形状記憶合金線３４Ａ、３４Ｂは、それぞれ２５０ｍｍ位の長さが必要である。このため、全体の形状を小さくするためには、プーリー２５を複数使用して、形状記憶合金線３４Ａ，３４Ｂを往復させ、より少ない空間で長さを確保する必要があるのは、実施例４と同様である。本実施例では、動きをスムーズにするために引っ張りバネを使用した例を説明しているが、バネケース３１の中心部に圧縮バネを置いて、同様に実現することもできる。
【００１１】
【実施例６】
実施例２〜５では、検出器の振る範囲は垂直平面上である。実施例６では、検出器の移動を円錐状に行い、視野範囲をより広く取るための例である。この方法の一例を図９に示す。モーター軸３８と同軸に配置した検出器主アーム３９Ａに焦電式赤外線検出器２を先端に取り付けた検出器副アーム３９Ｂを検出器副アーム軸４０とモーター軸３８がある角度を持つように一体にしたくの字形検出器ヘッドにする。この検出器ヘッドをモーター軸３８の周りに回転させる。このときの焦電式赤外線検出器２の先端の軌跡が検出器回転軌跡４１になる。モーター２０が回転していないときは、焦電式赤外線検出器２の向きは、図９で示すようにになり、その視野は静止検出視野４２になる。モーター２０を動かせて、モーター軸３８の周りに回転させると、静止検出視野４２は移動して、結果的にこの装置がカバーする範囲は全体検出視野４３になる。この装置の取り付ける天井の高さを２．５ｍとし、検出器副アーム軸４０とモーター軸３８の角度を４５度とすると、焦電式赤外線検出器２の固定視野角を９０度、検出可能距離を１０ｍとすると、全体検出視野４３は半径９．６ｍの円すなわち約２８９平方メートルになる焦電式赤外線検出器２を固定式で真下に向けた場合は視野範囲は半径５ｍの円すなわち２０平方メートルなので、検出視野範囲は１０倍以上に広がる。焦電式赤外線検出器２から信号線が出ているので、モーター２０をいつも同じ方向に回転させるためには、スライド接点など信号を外に取り出すための工夫しなければならない。これを避けるために、回転を交互に行うことでもよい。焦電式赤外線検出器２の応答特性からこの回転速度は、毎秒１回転程度が適当である。
【００１２】
【発明の効果】
この発明により、静止している人や動物などの赤外線発生源が存在するかどうかの検出が安価に可能となり、かつ検出可能範囲を広げる。このため、防犯上の監視や遠隔介護に有効である。この発明により人が居るかどうかの検出が的確に判断でき、照明の点灯、消灯が自動化でき電力節約に役立つ。また実施例２の振子式は重力を利用するので、少ない電力で作動させられる。このため長時間の電池駆動が可能となる。照明の光りを利用して、太陽電池による駆動も可能である。このため検出装置をワイヤレスにできるので、本格的な電気配線工事を伴わず、手軽に設置できるシステムが構築できる。また実施例２では、検出器が振り子運動により検出方向を変えるので、検出可能範囲が飛躍的に広がる効果がある。振り子の振れる角度を左右で４５度づつ計９０度とすると、現在存在する焦電式赤外線検出器は視野角９０度、検出距離１０ｍ程度であるので、検出可能範囲は、振り子振動方向に２０ｍ、幅５ｍ　計１００平方メートルの範囲になる。焦電式赤外線検出器が固定の場合は、天井の高さを２．５ｍとすると直径約５ｍの円、約２０平方メートルなので、５倍以上に広がる。さらに実施例６の方式なら、１４倍以上に広がる。このため室の形状にもよるが、広い部屋では設置する検出装置の数を４分の１以上減らせることになり、システムとして安価になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転式焦電式検出器移動方法の実施例１の外観図である。
【図２】振子式焦電式検出器移動方法の実施例２の外観図である。
【図３】振子式焦電式検出器実施例２の検出範囲を説明する図である。
【図４】首振り式焦電式検出器でモーター駆動方式の実施例３の外観図である。
【図５】首振り式焦電式検出器でモーター駆動方式の実施例３の動き説明する図である。
【図６】首振り式焦電式検出器で形状記憶合金での駆動方式の実施例４を説明する図である。
【図７】首振り式焦電式検出器で形状記憶合金での駆動方式の実施例５で静止状態の図である。
【図８】首振り式焦電式検出器で形状記憶合金での駆動方式の実施例５で左に振れた状態の図である。
【図９】検出視野範囲を広げるために、くの字型検出ヘッドにした実施例６を説明するための図である。
【符号の説明】
１　　天井
２　　焦電式検出器
２Ａ　左に振れた位置の焦電式検出器
２Ｂ　左に振れた位置の焦電式検出器
３　　腕
４　　回転モーター
５　　モーター回転軸
６　　人などの赤外線源
７　　振り子
７Ａ　左に振れた位置の振り子
７Ｂ　右に振れた位置の振り子
８　　振動支点
９　　永久磁石
１０　アクチュエーターコイル
１１　アクチュエーター回路
１２　　検出回路
１３　　共通線
１４　　電源線
１５　　信号線
１６　　アクチュエータコイル線
１７　　振り子振れ角
１８Ａ　左に振れたときの検出器の視野角
１８Ｂ　右に振れたときの検出器の視野角
１９　　全体の視野角
２０　　モーター
２１　　アーム
２２　　形状記憶合金線電流制御部
２３　　形状記憶合金線
２３Ａ　形状記憶合金線（電流を流さない状態）
２３Ｂ　形状記憶合金線（電流を流した状態）
２４Ａ　コイルバネ（縮んだ状態）
２４Ｂ　コイルバネ（伸びた状態）
２５　　プーリー
２６　電流供給線正極
２７　電流供給線負極
２８　　検出器回転軸
２９　　腕木
３０Ａ　左ローラー
３０Ｂ　右ローラー
３１　　バネケース
３２Ａ　左バネ
３２Ｂ　右バネ
３３Ａ　左ストッパー
３３Ｂ　右ストッパー
３４Ａ　形状記憶合金線左
３４Ｂ　形状記憶合金線右
３５Ａ　形状記憶合金線左固定位置
３５Ｂ　形状記憶合金線右固定位置
３６　　ローラー稼動方向
３７Ａ　電流供給線左正極
３７Ｂ　電流供給線右正極
３７Ｃ　電流供給線共通負極
３８　　モーター軸
３９Ａ　検出器主アーム
３９Ｂ　検出器副アーム
４０　　検出器副アーム軸
４１　　検出器回転軌跡
４２　　静止検出視野
４３　　全体検出視野
【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】
2004125547.tif 000008
【図８】
2004125547.tif 000009
【図９】
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