(57)【要約】【課題】人や動物などの赤外線源の変化、すなわち動く状態でしか検出できない焦電式検出器を赤外線源が静止していても検出できるようにした。また長時間電池で駆動するために、電力消費が少ない構造とし、ワイヤレスの検出装置が可能とした。これにより、電気工事が不要となり設置が容易になる。【解決手段】焦電式検出器の前面に周期的に開閉するシャッターを設け、人や動物などの赤外線源が存在し、静止している時でも、擬似的に赤外線強度を変化させて検出可能とした。シャッター部は焦電式検出器の視野角を落とさず、かつ動作エネルギーを少なくする構造とした。また、シャッターを止めたとき、従来の動体検出も可能な機構とした。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電式検出器検出視野にシャッター機構を設けて周期的に開閉を行い、動いているときはもとより、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で、回転軸が検出器検出光軸と直角で、カップ状のシャッターを回転させる方式
【請求項２】
周期的にシャッターモーターの電源を入り切りして、低周期のシャッター開閉を可能とし、かつ消費電力を少なくする方式。
【請求項３】
周期的に動かしているシャッターを定期的に停止し、従来の動体赤外源検出器としても使用できる方式。
【請求項４】
シャッターの駆動系に形状記憶合金を使用した方式
【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。このため、焦電式赤外線検出器に周期的シャッターを設けて擬似的に赤外線強度の変化を作りだす方法があるが、従来のシャッターの形状は平面的なので、大きくなり機構も複雑になる。
【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、検出装置を長時間の電池駆動可能とする。これは、検出装置を電池駆動でワイヤレス可能とし、設置に本格的な電気工事必要としない応用を目的とするためである。また、静止赤外線源だけでなく、同じ機構で赤外線源が動いていることも検知可能とする。
【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点を改良して、焦電式赤外線検出器の前に周期的に開閉するシャッターを設け、赤外線源が静止していても、赤外線源が存在する時は擬似的に赤外線強度が変化し存在を検出するようにした点を特徴とし、シャッターの形状をカップ状にして、焦電式検出器検出光軸と垂直な軸の回りに回転させることにより、小型にしまた機構を簡単化したのを特徴とする。
【０００５】
【発明実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態例に基づき、この発明を詳細に説明する。図１は焦電式検出器の検出可能範囲と必要シャッター開口範囲の説明するものである。焦電式検出器１は通常直径２０ｍｍ程度で、検出視野角は円錐角１００度程度である。シャッター位置２にシャッターを設けることにより検出視野角３を落とさないためには、直径５０ｍｍ以上のシャッター開口範囲４が必要である。このためシャッターは検出器に比べてかなり大きくなる。またシャッター速度は、焦電式検出器の応答特性にあわせて、０．３Ｈｚ〜３Ｈｚが適当でかなり遅い。このため、シャッターはできるだけスペースをとらず、遅い速度で、できるだけ電力を消費しない機構が必要である。本発明では、シャッターの形状を平面ではなく、カップ状ににすることにより小型にした。図１のカップシャッター５で示すように、カップの大きさは、焦電式検出器の直径約２０ｍｍよりやや大きい直径３０ｍｍ程度の球面の一部で、検出器の円錐視野角１００度程度をカバーできればよいので、球面カップの切り口の直径は２３ｍｍ程度でよく、小さくてすむ。
【０００６】
【実施例１】
図２、図３，図４，図５にカップ式シャッター機構の実施例を示す。本検出器は通常天井などに設置される場合が多いので、各図では下方が地面の方向である。図２は本検出器の外観図である。焦電式検出器１の検出器検出光軸１３は地面に対して垂直に取り付け、これに対してモーター６はモーター回転軸１１が水平となるように配置する。Ｌ字形検出器支持部７に焦電式検出器１を取り付けることにより、モーター６に取り付けられたカップシャッター５が焦電式検出器１の上下の周りを回転可能にする。この図ではカップシャッター５は球面の一部分の形状をしていが、カップシャッターは円筒面の一部の形状でも効果はほぼ同じである。図２の例ではカップシャッター５は中間の状態にある。図３はカップ式シャッター機構の横から見た図でカップシャッター５が上部にあり完全に開いた時の図である。図４はカップシャッター５が横にあるときで焦電式検出器１の視野を一部遮り、半分開いた状態の図である。図５はカップシャッター５が下部にあり完全に閉じた時の図である。図３の状態のとき赤外線源が視野角範囲３に存在し動くと焦電式検出器１に赤外線があたり電流が流れるが赤外線源が動かなければしばらくして電流は止まる。カップシャッター５がシャッターアーム９によりモーター軸１１の周りをモーター６により回転すると焦電式検出器１の視野がカップシャッター５により狭まる。この時赤外線源が視野角範囲に存在すれば、焦電式検出器１に入る赤外線は弱まる方向へ変化しやはり電荷の流れすなわち電流が流れる。シャッターが開く時すなわち赤外線強度が強まる時と、シャッターが閉じる時すなわち赤外線強度が弱まる時は、電流の流れは反対方向になるが、この電流変化は検出信号線１５を通って検出電子回路１４で検出する。これにより、赤外線源が静止していても検出できる。
【０００７】
また、カップシャッター５と一体化しているシャッターアーム９の反対側にカップシャッターとほぼ同じ重さの錘１０をつけることにより、モーター６の回転トルクを少なく出来る。これにより小さなモーターを使用でき、少ない電力で駆動可能となる。焦電式検出器はの応答特性から、回転周期を０．３Ｈｚから３Ｈｚにする必要がある。現在通常のモーターではこの速度は遅く、直接実現するのは難しいので、本発明では直流モーターにモーター電源線１７を通じてモーター制御回路１６により、モータに供給する電源を制御することで実現する。図６はこのタイミングを時間軸で説明した図である。横軸は時間軸１８で、図６の上半分の軸はモーター電圧レベル軸１９で、下半分は地面方向軸２０で示したカップシャッターの状態を示す。錘１０をカップシャッター５の重さよりわずか重くし、モーター６に電圧を加えていない状態で、常に錘１０が下方、カップシャッター５が上方になるようにする。はじめカップシャッター５は電圧なしのレベル２１で、状態２３Ａにある。次にモーター制御回路１６よりカップシャッター５が下方に回転するに充分な時間、モーター６に電圧をかけたレベル２２にする。カップシャッター５は回転を始め、状態２３Ｂを経て、状態２３Ｃになる。この時モーター電源を切り、再び電圧なしのレベル２１にする。上方の位置になった錘１０はカップシャッター５より重いので、重力により自然に錘１０が下方に回転し状態２３Ａに戻る。このようにして電圧をかける周期を０．３Ｈｚから３Ｈｚにすれば、遅い周期の回転を容易に実現できる。モータにかける電圧と時間は、モーターの特性、カップシャッター、錘の慣性などを考慮し調整する。この方式は、カップシャッターの回転速度にむらが出るが、検出器の検出特性にはあまり影響を与えない。
【０００８】
また、焦電式検出器を従来の使用法である、赤外線源が動いた時に検出したい目的のためには、一時的にモーター６の電圧供給をモーター制御回路１６により停止すれば、錘１０がカップシャッター５より重いので、シャッターは開いた状態で停止する。このとき従来の動体検出器として機能する。これを、動体検出の目的に応じてモーター制御回路１６により数十秒から数分に定期的または不定期で行えば、赤外線源が動いたことも同じ検出器で検出できる。なお本実施例では、モーターの回転方向はいつも同じ方向で想定して説明してあるが、モーターの方向を周期的に変化させる場合も効果は同じである。
【０００９】
【実施例２】
図７，図８に実施例２の機構を示す。実施例２はシャッターの形状は実施例１とほぼ同じであるが、駆動装置のモータの代わりに、形状記憶合金を使用した例である。形状記憶合金、特にコイル式では記憶温度状態と室温との長さの差が１対２位に出来る。図７、８で焦電式検出器１に支点２５を回転中心として回転可能なカップシャッター５がある。シャッターアーム９の一端と基板８との間に直線状の形状記憶合金２４を取り付ける。形状記憶合金２４の両端に電流制御部２６からの配線２７Ａ、２７Ｂが接続されている。図７では、形状記憶合金２４は室温の状態で伸びていて、シャッターが開いている状態を示す。この状態で焦電式検出器１の焦電式検出器視野角３は充分確保されて開いている。電流制御部２６より形状記憶合金２４へ配線Ａ　２７Ａ、配線Ｂ　２７Ｂを通じて電流を流すと、形状記憶合金２４は自身の抵抗により発熱する。この熱により、形状記憶合金２４は記憶されている形状すなわち縮んで、シャッターアーム９を引っ張り、図８のように、シャッターを閉じた状態になる。電流制御部２６が電流を切ると発熱は止まり、形状記憶合金２４は自然に冷却し、延びて再び図７の状態になる。このようにして、周期的に電流制御部２６により、電流の入り切りをすれば、容易にシャッターの開閉を行うことが出来る。本発明のシャッターの必要速度は０．３Ｈｚ〜３Ｈｚ位と非常に遅く、またその動作周期も高精度を必要としないので、形状記憶合金の伸縮速度が適当である。本実施例では、形状記憶合金２４の長さは図７の状態で５０ｍｍ程度、図８の状態で２５ｍｍ程度にする。形状記憶合金２４に２００ｍＡ程度電流を流すと発熱し、１秒程度で縮みシャッターが閉じる。電流切断から２秒程度で室温に戻り再び長くなりシャッターが開く。このようにしてシャッター周期０．３Ｈｚ程度を実現できる。周期の調整は、流す電流の大きさで決められる。また形状記憶合金２４の冷却は通常自然冷却で充分であるが、周期を早めるためには、ファンによる冷却も考えられる。また実施例１と同様に、電流を流さなければ常時シャッターは開いた状態なので、焦電式検出器の従来の使用法である、赤外線源が動いた事を確認したい目的のためにも使用できる。
【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あるエリアに居るかどうかを安価に検出でき、防犯上の監視や遠隔介護に有効である。また人が居るかどうかの検出により照明の点灯、消灯が自動的にでき電力節約に役立つ。また実施例のような機構をもつシャッターは消費電力を少なくすることができる。このため電池などで長時間作動可能である。また、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、本発明の検出器を従来の動体赤外線源の目的にも兼用でき静止しているか動いているかの判別も出来、遠隔介護に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】焦電式検出器の視野範囲を説明した図である。
【図２】カップ式シャッターの外観図である。
【図３】カップ式シャッターの横から見た図でカップシャッターが上部にあり完全に開いた時の図である。
【図４】カップ式シャッターの横から見た図でカップシャッターが横にあるときで半分開いた時の図である。
【図５】カップ式シャッターの横から見た図でカップシャッターが下部にあり完全に閉じた時の図である。
【図６】モーターの電源を制御して、遅いシャッター周期と消費電力を少なくする方式を説明した図である。
【図７】シャッター駆動に形状記憶合金を使用した実施例の説明で、シャッターが開いた時の図である。
【図８】シャッター駆動に形状記憶合金を使用した実施例の説明で、シャッターが閉じた時の図である。
【符号の説明】
１　　　　焦電式検出器
２　　　　シャッター位置
３　　　　焦電式検出器視野角
４　　　シャッター必要開口範囲
５　　　カップ状シャッター
６　　　モーター
７　　　Ｌ字形検出器支持部
８　　　基板
９　　　シャッターアーム
１０　　錘
１１　　モーター回転軸
１２　　モーター回転方向
１３　　検出器検出光軸
１４　　検出電子回路
１５　　検出信号線
１６　　モーター制御回路
１７　　モーター電源線
１８　　時間軸
１９　　モーター電圧レベル軸
２０　　地面方向軸
２１　　電圧なしのレベル
２２　　電圧をかけたレベル
２３Ａ　カップシャッターが上部にあってシャッターが開いた状態
２３Ｂ　カップシャッターが横になりシャッターは半開きの状態
２３Ｃ　カップシャッターが下部にあってシャッターが閉じた状態
２４　　形状記憶合金
２５　　支点
２６　　電流制御部
２７Ａ　配線Ａ
２７Ｂ　配線Ｂ
【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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