(57)【要約】【課題】広い検知視野を有し検知精度に優れると共に小型化が可能な人体検知装置を提供する。【解決手段】この人体検知装置のミラー部１は、反射ミラー１１と集光ミラー１０とからなり、反射ミラー１１は楕円形状Ｏｖ２を断面とする円筒の一部であり一方の焦点Ｆ１１ａを通った入射光線束を他方の焦点Ｆ１１ｂに反射させ、集光ミラー１０は一方向から見れば楕円形状Ｏｖ１の一部を切り取った形状であると共に前記一方向に直交する方向から見れば楕円形状Ｏｖ１の一方の焦点Ｆ１０ａを通過した入射赤外線束を他方の焦点Ｆ１０ｂに集光させるように曲率を連続的に変化させた光反射面Ｍ１０を有し、反射ミラー１１の他方の焦点Ｆ１１ｂと集光ミラー１０の一方の焦点Ｆ１０ａとを同じ位置に配置し、集光ミラー１０の他方の焦点Ｆ１０ｂの位置に赤外線検知素子２を配置したものとした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体が発した赤外線が入射する検知窓を備えた筐体と、前記筐体内部に配置され前記検知窓から入射した入射赤外線束を集光するミラー部と、前記ミラー部で集光された前記入射赤外線束を検出して人体を検知する赤外線検知素子とを備え、前記ミラー部は前記検知窓から入射した前記入射赤外線束を反射する反射ミラーと前記反射ミラーで反射された前記入射赤外線束を前記赤外線検知素子へ集光する集光ミラーとからなり、前記反射ミラーは、２つの焦点を有する第１の楕円形状を断面とする円筒の一部を切り取った形状の光反射面を有し前記入射赤外線束が前記第１の楕円形状の一方の焦点を通過するように配置され、前記集光ミラーは、一方向から見れば２つの焦点を有する第２の楕円形状の一部を切り取った形状に形成されると共に前記一方向に直交する方向から見れば前記第２の楕円形状の一方の焦点を通過した入射赤外線束を前記第２の楕円形状の他方の焦点に集光させるように曲率を連続的に変化させた凹曲面形状の光反射面を有し前記反射ミラーで反射され前記第１の楕円形状の他方の焦点を通過した入射赤外線束が前記第２の楕円形状の一方の焦点を通過するように配置され、前記赤外線検知素子は前記集光ミラーの前記第２の楕円形状の他方の焦点の位置に配置されたことを特徴とする人体検知装置。
【請求項２】
前記反射ミラーの前記第１の楕円形状の他方の焦点の位置と、前記集光ミラーの前記第２の楕円形状の一方の焦点の位置とが一致していることを特徴とする請求項１記載の人体検知装置。
【請求項３】
人体が発した赤外線が入射する検知窓を備えた筐体と、前記筐体内部に配置され前記検知窓から入射した入射赤外線束を集光するミラー部と、前記ミラー部で集光された前記入射赤外線束を検出して人体を検知する赤外線検知素子とを備え、前記ミラー部は前記検知窓から入射した前記入射赤外線束を反射する反射ミラーと前記反射ミラーで反射された前記入射赤外線束を前記赤外線検知素子へ集光する集光ミラーとからなり、前記反射ミラーは、一方向から見れば２つの焦点を有する楕円形状の一部を切り取った形状に形成されると共に前記一方向に直交する方向から見れば前記楕円形状の一方の焦点を通過した入射赤外線束を前記楕円形状の他方の焦点に集光させるように曲率を連続的に変化させた凹曲面形状の光反射面を有し前記入射赤外線束が前記楕円形状の一方の焦点を通過するように配置され、前記集光ミラーは、２つの焦点を有し一方の焦点に入射した入射赤外線束を他方の焦点に集光させる楕円面の一部を切り取った形状の光反射面を有し前記楕円面の一方の焦点と前記反射ミラーの前記楕円形状の他方の焦点との位置が一致するように配置され、前記赤外線検知素子は前記集光ミラーの前記楕円面の他方の焦点の位置に配置されたことを特徴とする人体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物内のドア付近などに配置した赤外線検知素子によって人体から発せられる赤外線を検出し、人体を検知して来客を報知する用途などに使用される人体検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、人体が発する赤外線を受光することによって建物内などの検知領域で人の侵入を検知する人体検知装置は、来客報知や防犯用途、照明器具の制御用途などとして広く普及している。この種の人体検知装置は、その使用目的などによって検知エリアが異なった種々のものが提案されている。
【０００３】
図１０は、そのような従来の人体検知装置で用いられている集光ミラーと受光素子とを中心に示す光学系の構成例として、特許文献１に開示されているものであり、図１１はそのような構成を有する人体検知装置Ｘ１の検知エリアを示す説明図である。なお、図１０中に示す矢印は、光路を模式的に示している（以下の図でも同様である。）。
【０００４】
この人体検知装置Ｘ１は、その筐体内（図示せず）に、受光素子としての赤外線検知素子１００と、円筒形状の一部を切り出した形状の光反射面を有する反射鏡（以下、円筒面鏡という。）１０１と、回転が可能なように設けられた放物面の一部を切り出した形状の反射鏡（以下、回転放物面鏡という。）１０２とが収容された構成となっている。
【０００５】
回転放物面鏡１０２は、円筒面鏡１０１に対向配置されており、回転放物面鏡１０２の焦点Ｆ１０２の位置に、赤外線検知素子１００が設けられている。
【０００６】
このように構成された人体検知装置Ｘ１では、人体が発する熱線（赤外線）を円筒面鏡１０１が受けると、これを回転放物面鏡１０２方向へ反射し、回転放物面鏡１０２で集光された熱線（赤外線）が、赤外線検知素子１００で受光されるようになっている。
【０００７】
また、この人体検知装置Ｘ１では円筒面鏡１０１を用いているため、円筒面鏡１０１の曲率を有する方向へは曲面の反射効果により広い検知視野角度θ１００となり、曲率を有する方向に直行する方向へは平面鏡と同様の効果しかないので狭い検知視野（図示せず）となり、図１１に示すような略扇形でカーテン上の検知エリアＳ１００となる。
【０００８】
また他にも、１枚の反射鏡により略扇形の検知エリアを有することができるものがあり、例えば特許文献２または特許文献３には、図１２に示す光学系の構成を有する検知装置Ｘ２が開示されている。
【０００９】
この検知装置Ｘ２は、検知装置Ｘ２の筐体（図示せず）内に１枚の集光ミラー２００と、受光素子としての赤外線検知素子２０１とを備える構成となっている。
【００１０】
集光ミラー２００は、一方向（図１２中、紙面に対し垂直となる方向）へ見れば、２つの焦点Ｆ２００ａ，Ｆ２００ｂを有する楕円形状Ｏｖの一部を切り取った形状で構成されており、前記一方向に直行する他方向（図１２中、ｘ軸の方向）から見れば、凹曲面２００ｃが連続した凹曲面群２００ｄで構成された光反射面Ｍ２００を有している。そして、凹曲面群２００ｄは、凹曲面群２００ｄの各々の表面で反射した光が、楕円形状の一部を切り取った形状の２つの焦点Ｆ２００ａ，Ｆ２００ｂの一方（この例では、焦点Ｆ２００ｂ）に集光するように、その曲率が連続的に変化するようにされている。
【００１１】
赤外線検知素子２０１は、焦点２００ｂの位置に配置されている。
【００１２】
このように構成された検知装置Ｘ２では、一方の焦点Ｆ２００ａを通る入射光線Ｒａｙ２００，Ｒａｙ２０１は夫々集光ミラー２００の光反射面Ｍ２００で反射され、他方の焦点Ｆ２００ｂに配置された赤外線検知素子２０１に入射する。
【００１３】
また、一方の焦点Ｆ２００ａを通り、集光ミラー２００の一端部で反射する入射光線と他端部で反射する入射光線とがなす角度θ２００が、この検知装置Ｘ２の広い検知視野方向（図１２中、ｘ軸方向）の検知視野角度となる。
【００１４】
この集光ミラー２００は、ＡＢＳなどの樹脂を所望の形状に成形し、その光反射面Ｍ２００を構成する表面にクロムメッキ処理を施して作製されており、人体検知に用いる波長５〜１５μｍの赤外線において９０％以上の十分な反射率を持ち、強度・耐環境性ともに問題ないものである。
【００１５】
【特許文献１】
特公平３−５８０５０号公報
【特許文献２】
特開平１０−６８８０６号公報
【特許文献３】
特開平１０−６３９５９号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の人体検知装置Ｘ１では、入射光線の光路が交差する部分を人体検知装置Ｘ１の筐体側面に設けられた検知窓（図示せず）付近になるように、回転放物面鏡１０２の光軸が垂直になり円筒面鏡１０１の元の円筒形状の軸線が水平になるようにして配置すると、人体検知装置Ｘ１の構造、内部のプリント基板の配置などの制約が大きく、人体検知装置Ｘ１の小型化が困難であるという問題があった。
【００１７】
また、周辺回路などと赤外線受光素子１００のプリント基板１０５を共通化し図１３のように配置すると、光路が交差する部分が筐体１０３の側面に設けられた検知窓１０４から筐体１０３の内部側に配置されてしまうため、検知窓１０４が大きくなり、この配置でも人体検知装置Ｘ１の小型化が困難であった。
【００１８】
また、従来の検知装置Ｘ２では集光ミラー２００を１枚にすることができるものの、図１４に示すように入射光線の光路が交差する部分を人体検知装置Ｘ２の筐体２０３の側面に設けられた検知窓２０４付近になるように集光ミラー２００を筐体２０３内に配置しようとすると、入射光線Ｒａｙ２０１が赤外線検知素子２０１の側面に遮断されてしまい実際には入射光線Ｒａｙ２０１’の角度までしか集光できず意図した検知範囲を確保することが困難であり、意図した検知範囲を確保するには、図１５に示すように光路が交差する部分を検知窓２０４付近よりも筐体２０３の内部側へ配置する必要があり、検知窓２０４が大きくなり、検知装置Ｘ２の小型化が困難であった。
【００１９】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、広い検知視野を有し検知精度に優れると共に小型化が可能な人体検知装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の人体検知装置は、人体が発した赤外線が入射する検知窓を備えた筐体と、前記筐体内部に配置され前記検知窓から入射した入射赤外線束を集光するミラー部と、前記ミラー部で集光された前記入射赤外線束を検出して人体を検知する赤外線検知素子とを備え、前記ミラー部は前記検知窓から入射した前記入射赤外線束を反射する反射ミラーと前記反射ミラーで反射された前記入射赤外線束を前記赤外線検知素子へ集光する集光ミラーとからなり、前記反射ミラーは、２つの焦点を有する第１の楕円形状を断面とする円筒の一部を切り取った形状の光反射面を有し前記入射赤外線束が前記第１の楕円形状の一方の焦点を通過するように配置され、前記集光ミラーは、一方向から見れば２つの焦点を有する第２の楕円形状の一部を切り取った形状に形成されると共に前記一方向に直交する方向から見れば前記第２の楕円形状の一方の焦点を通過した入射赤外線束を前記第２の楕円形状の他方の焦点に集光させるように曲率を連続的に変化させた凹曲面形状の光反射面を有し前記反射ミラーで反射され前記第１の楕円形状の他方の焦点を通過した入射赤外線束が前記第２の楕円形状の一方の焦点を通過するように配置され、前記赤外線検知素子は前記集光ミラーの前記第２の楕円形状の他方の焦点の位置に配置されたものとした。
【００２１】
請求項２記載の人体検知装置は、請求項１記載の発明において、前記反射ミラーの前記第１の楕円形状の他方の焦点の位置と、前記集光ミラーの前記第２の楕円形状の一方の焦点の位置とが一致しているものとした。
【００２２】
請求項３記載の人体検知装置は、人体が発した赤外線が入射する検知窓を備えた筐体と、前記筐体内部に配置され前記検知窓から入射した入射赤外線束を集光するミラー部と、前記ミラー部で集光された前記入射赤外線束を検出して人体を検知する赤外線検知素子とを備え、前記ミラー部は前記検知窓から入射した前記入射赤外線束を反射する反射ミラーと前記反射ミラーで反射された前記入射赤外線束を前記赤外線検知素子へ集光する集光ミラーとからなり、前記反射ミラーは、一方向から見れば２つの焦点を有する楕円形状の一部を切り取った形状に形成されると共に前記一方向に直交する方向から見れば前記楕円形状の一方の焦点を通過した入射赤外線束を前記楕円形状の他方の焦点に集光させるように曲率を連続的に変化させた凹曲面形状の光反射面を有し前記入射赤外線束が前記楕円形状の一方の焦点を通過するように配置され、前記集光ミラーは、２つの焦点を有し一方の焦点に入射した入射赤外線束を他方の焦点に集光させる楕円面の一部を切り取った形状の光反射面を有し前記楕円面の一方の焦点と前記反射ミラーの前記楕円形状の他方の焦点との位置が一致するように配置され、前記赤外線検知素子は前記集光ミラーの前記楕円面の他方の焦点の位置に配置されたものとした。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態１から実施形態２によって説明する。
【００２４】
（実施形態１）
図１は、本実施形態の人体検知装置Ａのミラー部１を中心とした光学系を概略的に示す斜視図であり、図２は、人体検知装置Ａの全体構成および人体検知装置Ａを用いた来客報知システムの全体構成を概略的に示す図である。
【００２５】
まず、図２を用いて人体検知装置Ａの全体構成および来客報知システムの全体構成を説明する。
【００２６】
この来客報知システムは、人の通過を検知する人体検知装置Ａと、人が通過した時に、表示、報知音（チャイム・ベルなど）の発生を行う監視装置Ｂとを備える。
【００２７】
人体検知装置Ａは、人体検知装置Ａの筐体７の側壁に設けられ人体が発した赤外線が入射する検知窓８と、筐体７内に配置され検知窓８から入射した入射赤外線束を集光するミラー部１と、ミラー部１により集光された赤外線を検知する受光素子としての赤外線検知素子２と、赤外線検知素子２により検出された信号を増幅する信号増幅部３と、赤外線検知素子２により検出された信号中に含まれる不要な周波数成分を除去するための帯域フィルタ回路４と、予め定められた閾値と赤外線検知素子２が検出した検出値とを比較して検知判断を行う比較回路５と、比較回路５から出力された人体検知信号を監視装置Ｂに送るためのインターフェイス回路６とからなる。
【００２８】
なお、インターフェイス回路６と監視装置Ｂとは、ケーブル或いは電波などで検知信号を通信できるようになっている。また、赤外線検知素子２としては通常、焦電素子が用いられる。
【００２９】
上記のように構成された来客報知システムは、人体が赤外線検知素子２の検知視野内を通過した時に前記検知視野内で背景と人体との温度差により人体から発せられた赤外線の変化をミラー部１が集光して赤外線検知素子２が検出し、信号増幅部３で増幅された検出信号から不要な周波数成分を帯域フィルタ回路４で除去した後、比較回路５で検出値と閾値とが比較され、インターフェイス回路６を介して人体検知信号が人体検知装置Ａから監視装置Ｂに出力されることによって来客報知が行われる。この来客報知システムでは、特に、人体検知装置Ａのミラー部１に特徴がある。以下、図１を用いてミラー部１について説明する。
【００３０】
ミラー部１は、検知窓８から入射した入射光線（例えば、入射光線Ｒａｙ６や入射光線Ｒａｙ７。）と平行に入射してくる入射赤外線束を受け、後述する集光ミラー１０へ反射する反射ミラー１１と、反射ミラー１１が反射した入射赤外線束を赤外線検知素子２へ集光する集光ミラー１０とからなる。
【００３１】
まず、集光ミラー１０について説明する。
【００３２】
集光ミラー１０は、一方向（図１中、紙面に対し垂直となる方向）へ見れば２つの焦点Ｆ１０ａ，Ｆ１０ｂを有する楕円形状Ｏｖ１の一部を切り取った形状に形成されると共に、前記一方向に直行する他方向（図１中、ｘ１軸の方向）から見れば楕円形状Ｏｖ１に頂点を有する放物線が連続した放物線群から構成された凹曲面形状の光反射面Ｍ１０を有する。集光ミラー１０は、楕円形状Ｏｖ１の反射効果により前記一方向へ見た時は広い検知視野を有し、前記他方向から見れば狭い検知視野を有している。
【００３３】
一般に楕円形状もしくは楕円の一部を切り取った形状における光の集光特性によると、図３に示すように、楕円形状の一方の焦点Ｆ１を通った全ての光は楕円形状内部で反射された後、他方の焦点Ｆ２に集光される。
【００３４】
よって、集光ミラー１０を前記一方向へ見た時に楕円形状Ｏｖ１の一部となる部分では、一方の焦点（本実施形態ではＦ１０ａ）を通って入射した入射光線は、楕円形状Ｏｖ１の一部となる部分で反射された後、他方の焦点（本実施形態ではＦ１０ｂ）に集光される。
【００３５】
また、楕円形状Ｏｖ１から一部を切り取るに必要な範囲は、図４に示すように、集光ミラー１０の一方の焦点Ｆ１０ａを通る２つの入射光線Ｒａｙ１，Ｒａｙ２がなす角度を集光ミラー１０が必要とする検知視野角度θ１０（広い検知視野角度）とすると、入射光線Ｒａｙ１と楕円形状Ｏｖ１とが交わった点Ｃ１から、入射光線Ｒａｙ２と楕円形状Ｏｖ２とが交わった点Ｃ２までとして求めることができる。
【００３６】
光反射面Ｍ１０は、集光ミラー１０の楕円形状Ｏｖ１の一方の焦点Ｆ１０ａを通り集光ミラー１０の楕円形状Ｏｖ１の一部となる部分に入射する入射光線（例えば、入射光線Ｒａｙ１や入射光線Ｒａｙ２。）と平行に入射してくる入射赤外線束を、楕円形状Ｏｖ１の他方の焦点Ｆ１０ｂに集光させるように、その曲率が連続的に変えられて形成されている。
【００３７】
前述したように光反射面Ｍ１０は、楕円形状Ｏｖ１に頂点を有する放物線が連続した放物線群から構成されており、このような放物線（群）は、例えば以下のようにして求めることができる（詳細については、従来例にあげた特許文献２などに開示されている。）。
【００３８】
まず、図５に示すように、集光ミラー１０の一方の焦点Ｆ１０ａを通り楕円形状Ｏｖ１の任意の点Ｃ３で反射して他方の焦点Ｆ１０ｂに入射する入射光線を入射光線Ｒａｙ３とすると、入射光線Ｒａｙ３と平行で且つ焦点Ｆ１０ｂを通る直線Ｌ１を軸として前記焦点Ｆ１０ｂを焦点に持ち且つ前記任意の点Ｃ３を含む回転放物面Ｂ１を求める。一般に回転放物面は、その内部を反射面とした場合、回転方物面の軸に平行な入力光線をその焦点に集光させる。
【００３９】
次に入射光線Ｒａｙ３を含み且つ楕円形状Ｏｖ１に直交する平面Ｐｌ１と回転方物面Ｂ１との交曲線Ｄ１を求める。この交曲線Ｄ１は前記任意の点Ｃ３を頂点とする放物線となる。
【００４０】
この交曲線Ｄ１のうち、平面Ｐｌ１上で入射光線Ｒａｙ３と平行する入射光線であり集光ミラー１０の狭い検知視野を構成する入射光線Ｒａｙ４，Ｒａｙ５とで挟まれた範囲の交曲線Ｄ１が、前記任意の点Ｃ３において光反射面Ｍ１０を構成する放物線Ｐ１となる。
【００４１】
そして、任意の点Ｃ３の位置を変えて逐次、放物線Ｐ１，・・・Ｐｎ（図示せず）を求め、放物線Ｐ１，・・・Ｐｎを包含する包含面を求めると、その包絡面が光反射面Ｍ１０となる。
【００４２】
次に、反射ミラー１１について説明する。
【００４３】
反射ミラー１１は、図１に示したように、２つの焦点Ｆ１１ａ，１１ｂを有する楕円形状Ｏｖ２を断面とする円筒の一部を切り取った形状で構成されている。
【００４４】
前述した楕円形状の集光特性から、楕円形状Ｏｖ２の一方の焦点Ｆ１１ａを通って入射してきた入射赤外線束は、反射ミラー１１の光反射面Ｍ１１で反射すると、楕円形状Ｏｖ２の他方の焦点Ｆ１１ｂを通過する方向へと進む。
【００４５】
この反射ミラー１１の、楕円形状Ｏｖ２から一部を切り取るに必要な範囲は、集光ミラー１０で説明した方法と同様の方法で求めることができる。すなわち、反射ミラー１１の一方の焦点Ｆ１１ａを通る２つの入射光線Ｒａｙ６，Ｒａｙ７がなす角度を反射ミラー１１が必要とする検知視野角度θ１１（人体検知装置Ａの広い方の検知視野角度となる。）とすると、入射光線Ｒａｙ６と楕円形状Ｏｖ２とが交わった点Ｃ４から、入射光線Ｒａｙ７と楕円形状Ｏｖ２とが交わった点Ｃ５までとして求めることができる。
【００４６】
上記のように構成された反射ミラー１１と集光ミラー１０とは、図６に示すように、検知窓８から入射する入射光線Ｒａｙ６，Ｒａｙ７を含む入射赤外線束が反射ミラー１１の楕円形状Ｏｖ２の一方の焦点Ｆ１１ａを通過するように反射ミラー１１が配置され、反射ミラー１１の楕円形状Ｏｖ２の他方の焦点Ｆ１１ｂの位置と集光ミラー１０の楕円形状Ｏｖ１の一方の焦点Ｆ１０ａの位置とが一致するように集光ミラー１０が配置され、さらに集光ミラー１０の楕円形状Ｏｖ１の他方の焦点Ｆ１０ｂの位置に赤外線検知素子２が配置される。
【００４７】
この時、集光ミラー１０または赤外線検知素子２が入射赤外線束を遮断することがないので、入射赤外線束が交差する部分が検知窓８付近となるように反射ミラー１１および集光ミラー１０を筐体７内に配置することができ、検知窓８の大きさを小さくして人体検知装置Ａを小型化することができる。
【００４８】
また、赤外線検知素子２が実装されたプリント基板１４を検知窓８と並行に配置することができ、プリント基板１４の配置上の制約が少なく人体検知装置Ａを小型化できると共に周辺回路を含めた回路部を一枚のプリント基板上に実装可能となりコストを低減することもできる。
【００４９】
次に上記のように構成されたミラー部１の集光特性について、図６および図１を参照しながら説明する。
【００５０】
人体検知装置Ａの検知視野内を人が通ると、人体から発生した赤外線が人体検知装置Ａの検知窓８から人体検知装置Ａ内部に入射される。この時、検知窓８付近に配置された反射ミラー１１の一方の焦点１１ａを通って入射した入射赤外線束（例えば、入射光線Ｒａｙ６，Ｒａｙ７を含む入射赤外線束。）は光反射面Ｍ１１で反射され、楕円形状の集光特性から、楕円形状Ｏｖ２の他方の焦点Ｆ１１ｂを通過する方向へと進む。
【００５１】
反射ミラー１１の楕円形状Ｏｖ２の他方の焦点Ｆ１１ｂと集光ミラー１０の楕円形状Ｏｖ１の一方の焦点Ｆ１０ａとはその位置が一致するように配置されているため、反射ミラー１１で反射され楕円形状Ｏｖ２の他方の焦点Ｆ１１ｂを通過した入射赤外線束は、必ず集光ミラー１０の一方の焦点Ｆ１０ａを通ることとなる。
【００５２】
集光ミラー１０の一方の焦点Ｆ１０ａを通って入射した入射赤外線束（例えば、入射光線Ｒａｙ１，Ｒａｙ２を含む入射赤外線束。）は、集光ミラー１０の光反射面Ｍ１０で反射され、集光ミラー１０の楕円形状Ｏｖ１の他方の焦点Ｆ１０ｂへと集光される。
【００５３】
そして、集光ミラー１０の他方の焦点Ｆ１０ｂの位置に配置された赤外線検知素子２によって赤外線が検出される。
【００５４】
以上のように、このミラー部１は楕円形状の反射効果により広い検知視野角度を有したまま筐体７内に配置することができると共に、反射ミラー１１の一方の焦点Ｆ１１ａを通った赤外線は全て赤外線検知装置２へ集光されるので高い検知精度を有する。
【００５５】
また検知窓８を小さくできると共に、赤外線検知素子２実装するプリント基板１４を検知窓８と並行に設けることができプリント基板１４を人体検知装置Ａへ配置する際の制約も少なくなるので、人体検知装置Ａを小型化できる。
【００５６】
なお、人体検知装置Ａは、窓・出入り口などでの人体検知を考える場合、窓もしくは出入り口を含む面の上部の端に設置し、広い検知視野の方向の検知視野角度θ１１が９０度前後になるように設定するのが望ましい。また、人体検知装置Ａの狭い検知視野の方向の大きさ（検知ビーム幅という。）が人体の幅よりも大きくなると、入射パワーが減少し人体検知装置としての感度が低下するため、人体の幅以下の検知ビーム幅となるようにする必要がある。
【００５７】
本実施形態の人体検知装置Ａのミラー部１の望ましい数値例を図７（ａ），（ｂ）に示す。入射光線の設定として、遠方の視野を設定する入射光線Ｒａｙ６は床面に平行とし、広い検知視野方向の検知視野角度θ１１を７８度とした。また遠方に対応した集光ミラー１０の端部Ｃ１における焦点距離ｆ１を１０．３７１ｍｍに設定し、遠方に対し十分狭い検知視野を得られるようにした。さらに、人体検知装置Ａの光学系の構造に無理がないように、入射光線が反射ミラー１１で反射した反射光線集交点（焦点Ｆ１１ｂまたは焦点Ｆ１０ａ）と受光素子２との間隔を１０ｍｍ（集光ミラー１０の楕円中心から楕円焦点までの距離は５ｍｍ）に設定した。また、集光ミラー１０の楕円形状Ｏｖ１は、長軸が７．７５ｍｍ、短軸が５．９１ｍｍとなる。また、ミラー部１を検知視野の広い方向に見たときの長さは１５ｍｍとなる。集光ミラー１０の幅は２２ｍｍに設定し、集光能力を大きくしている。集光ミラー１０の他方の端部Ｃ２における焦点距離ｆ２は、近距離での性能を考慮して３．１２ｍｍに設定している。また、反射ミラー１１の楕円形状Ｏｖ２は、長軸が４．１ｍｍ、短軸が３．７１ｍｍとなる。
【００５８】
また、赤外線検知素子２の形状として、１エレメント素子のような無方向性素子の場合には、カーテン状の検知視野が１つできる。赤外線検知素子２の形状として２エレメント構成によるデュアル素子を用いる場合には、検知視野の広い方向に素子が並列に並ぶように配置することによりカーテン状の検知視野が２つでき、より確実な検知を行うことができると共に、２エレメントの電気的極性が正負反転しているため周囲の温度変動などの耐環境性についても優れた人体検知装置となる。
【００５９】
また、本実施形態では、集光ミラー１０および反射ミラー１１の形状として楕円形状の一部を用い、楕円形状の持つ、一方の焦点を通過した入射光線は全て他方の焦点に集光されるという集光特性を利用したが、楕円形状の代わりに図７に示すような円Ｃｉの一部を切り取った円弧Ｃａ形状を用いても同様の効果を得ることができる。
【００６０】
すなわち、図８に示すように楕円形状Ｏｖの一部の端点Ｃ６および端点Ｃ７の各々の法線ベクトルを延長した方向の線を夫々延長線Ｎ１，Ｎ２とし、延長線Ｎ１，Ｎ２の交点をＱとし、交点Ｑを中心とし端点Ｃ６までの距離を曲率半径Ｓｄとする円Ｃｉを楕円形状の代わりの形状とすれば、楕円形状Ｏｖの一方の焦点Ｆ３付近を通って楕円形状Ｏｖの一部の端点Ｃ６に入射した入射光線Ｒａｙ８および一方の焦点Ｆ３付近を通って楕円形状Ｏｖの一部の端点Ｃ７に入射した入射光線Ｒａｙ９は、夫々円Ｃｉ形状の反射点Ｃ６’および反射点Ｃ７’で反射され、楕円形状Ｏｖの他方の焦点Ｆ４の位置に、概ね集光される。なお、ここでいう焦点とは、厳密な焦点の意味ではなく、光が集まる位置を意味する。
【００６１】
この例では、曲率半径Ｓｄを端点Ｃ６と交点Ｑとの距離に一致させたため、Ｃ６とＣ６’とが一致する。
【００６２】
楕円形状Ｏｖと異なるのは、焦点Ｆ３を通って円形状Ｃｉに入射した光が必ずしも焦点Ｆ４に集光されるとは限らない点であり、円形状Ｃｉの場合は、２以上の焦点に光が集光されることが多い。
【００６３】
しかし楕円形状Ｏｖの一部を用いた集光ミラー１０や反射ミラー１１の場合でも、必ずしも全ての入射光線が一方の焦点を通って入射してくるとは限らないので、円形状Ｃｉとしても楕円形状Ｏｖに比べて焦点Ｆ４に集光される入射光線の光束が極端に広がってしまうわけではなく、集光率については楕円形状Ｏｖとほぼ同様である。
【００６４】
（実施形態２）
図９に本実施形態の人体検知装置Ａ’のミラー部１Ａを中心とした光学系を概略的に示す。なお、本実施形態の人体検知装置Ａ’のミラー部１Ａ以外の構成は、実施形態１の人体検知装置Ａと同様のため説明を省略する。
【００６５】
ミラー部１Ａは、検知窓８から入射した入射赤外線束を受け、後述する楕円面集光ミラー２０へ反射する反射ミラー２１と、反射ミラー２１が反射した入射赤外線束を赤外線検知素子２へ集光する楕円面集光ミラー２０とからなる。
【００６６】
反射ミラー２１は、実施形態１の集光ミラー１０と同様のものであり、一方向へ見れば２つの焦点Ｆ２１ａ，Ｆ２１ｂを有する楕円形状Ｏｖ３の一部を切り取った形状に形成されると共に、前記一方向に直行する他方向から見れば楕円形状Ｏｖ３に頂点を有する放物線が連続した放物線群から構成された凹曲面形状の光反射面Ｍ２１を有しており、楕円形状Ｏｖ３の一方の焦点Ｆ２１ａを通り反射ミラー２１の楕円形状Ｏｖ３の一部となる部分に入射する入射光線（例えば、入射光線Ｒａｙ１０や入射光線Ｒａｙ１１。）と平行に入射してくる入射赤外線束を、楕円形状Ｏｖ３の他方の焦点Ｆ２１ｂに集光するように形成されている。
【００６７】
楕円面集光ミラー２０は、楕円面鏡であり、２つの焦点Ｆ２０ａ，Ｆ２０ｂを持つ楕円面ＯＭの一部を切り取った形状をしている。楕円面集光ミラー２０は、楕円面鏡の集光特性により、一方の焦点Ｆ２０ａから出た全ての光線を他方の焦点Ｆ２０ｂへ集光させる。
【００６８】
ミラー部１Ａは、検知窓８から入射する入射光線Ｒａｙ１０，Ｒａｙ１１を含む入射赤外線束が反射ミラー２１の楕円形状Ｏｖ３の一方の焦点Ｆ２１ａを通過するように反射ミラー２１が配置され、反射ミラー２１の楕円形状Ｏｖ３の他方の焦点Ｆ３１ｂの位置と楕円面集光ミラー２０の一方の焦点Ｆ２０ａの位置とが一致するように楕円面集光ミラー２０が配置され、さらに楕円面集光ミラー２０の他方の焦点Ｆ２０ｂの位置に赤外線検知素子２が配置される。
【００６９】
以上のように構成されたミラー部１Ａは、人体検知装置Ａ’の検知視野内を人が通ると、人体から発生した赤外線が人体検知装置Ａ’の検知窓８から人体検知装置Ａ’内部に入射される。この時、検知窓８付近に配置された反射ミラー２１の一方の焦点Ｆ２１ａを通って入射してきた入射赤外線束（例えば、入射光線Ｒａｙ１０や入射光線Ｒａｙ１１を含む入射赤外線束。）は反射ミラー２１の光反射面Ｍ２１で反射され他方の焦点Ｆ２１ｂに集光される。
【００７０】
反射ミラー２１の楕円形状Ｏｖ３の他方の焦点Ｆ２１ｂと楕円面集光ミラー２０の一方の焦点Ｆ２０ａとが一致しているので、反射ミラー２１で反射され集光された入射赤外線束は、楕円面集光ミラー２０の一方の焦点Ｆ２０ａに入射し、楕円面集光ミラー２０の光反射面で反射されて、楕円面集光ミラー２０の他方の焦点Ｆ２０ｂに集光され、そこに配置された赤外線検知素子２によって赤外線が検知される。
【００７１】
本実施形態のミラー部１Ａにおいても、実施形態１と同様に、広い検知視野角度を有したまま筐体７内に配置することができると共に、反射ミラー２１の一方の焦点Ｆ２１ａを通った赤外線は全て赤外線検知装置２へ集光されるので高い検知精度を有する。また検知窓８を小さくできると共に、赤外線検知素子２実装するプリント基板１４を検知窓８と並行に設けることができプリント基板１４を人体検知装置Ａへ配置する際の制約も少なくなるので、人体検知装置Ａを小型化できる。
【００７２】
【発明の効果】
請求項１記載の人体検知装置は、人体が発した赤外線が入射する検知窓を備えた筐体と、前記筐体内部に配置され前記検知窓から入射した入射赤外線束を集光するミラー部と、前記ミラー部で集光された前記入射赤外線束を検出して人体を検知する赤外線検知素子とを備え、前記ミラー部は前記検知窓から入射した前記入射赤外線束を反射する反射ミラーと前記反射ミラーで反射された前記入射赤外線束を前記赤外線検知素子へ集光する集光ミラーとからなり、前記反射ミラーは、２つの焦点を有する第１の楕円形状を断面とする円筒の一部を切り取った形状の光反射面を有し前記入射赤外線束が前記第１の楕円形状の一方の焦点を通過するように配置され、前記集光ミラーは、一方向から見れば２つの焦点を有する第２の楕円形状の一部を切り取った形状に形成されると共に前記一方向に直交する方向から見れば前記第２の楕円形状の一方の焦点を通過した入射赤外線束を前記第２の楕円形状の他方の焦点に集光させるように曲率を連続的に変化させた凹曲面形状の光反射面を有し前記反射ミラーで反射され前記第１の楕円形状の他方の焦点を通過した入射赤外線束が前記第２の楕円形状の一方の焦点を通過するように配置され、前記赤外線検知素子は前記集光ミラーの前記第２の楕円形状の他方の焦点の位置に配置されたので、前記赤外線検知素子は前記集光ミラーの楕円形状の曲面の反射効果により広い検知視野を有すると共に前記集光ミラーの前記第２の楕円形状の他方の焦点の位置に配置されているので高い集光率を有し検知精度に優れるという効果がある。
【００７３】
また、前記反射ミラーを用いたことで、検知窓から前記反射ミラーの第１の楕円形状の一方の焦点を通って入射した赤外線を他方の焦点へと反射させ、前記集光ミラーの第１の楕円形状の一方の焦点を通った赤外線をさらに他方の焦点へと反射して前記赤外線検知素子に集光させることができ、この時、前記赤外線検知素子や前記集光ミラーで遮断されることなく前記検知窓から入射した赤外線の交差する部分が前記検知窓付近となるようなミラー部の配置も可能となり、前記検知窓を小さくできると共に、前記赤外線検知素子の検知方向が前記検知窓と対向した方向となるので、前記赤外線検知素子をプリント基板へ実装する際に前記プリント基板を前記検知窓と並行に設けることができプリント基板を人体検知装置へ配置する際の制約も少なくなるので、人体検知装置を小型化できるという効果もある。
【００７４】
請求項２記載の人体検知装置は、請求項１記載の発明において、前記反射ミラーの前記第１の楕円形状の他方の焦点の位置と、前記集光ミラーの前記第２の楕円形状の一方の焦点の位置とが一致しているので、前記反射ミラーの前記第１の楕円形状の一方の焦点を通過し前記反射ミラーの光反射面で反射された入射赤外線束は、前記集光ミラーの前記第２の楕円形状の一方の焦点を通り前記第２の楕円形状の他方の焦点に確実に集光するので、前記赤外線検知素子がさらに高い集光率を有し検知精度に優れるという効果がある。
【００７５】
請求項３記載の人体検知装置は、人体が発した赤外線が入射する検知窓を備えた筐体と、前記筐体内部に配置され前記検知窓から入射した入射赤外線束を集光するミラー部と、前記ミラー部で集光された前記入射赤外線束を検出して人体を検知する赤外線検知素子とを備え、前記ミラー部は前記検知窓から入射した前記入射赤外線束を反射する反射ミラーと前記反射ミラーで反射された前記入射赤外線束を前記赤外線検知素子へ集光する集光ミラーとからなり、前記反射ミラーは、一方向から見れば２つの焦点を有する楕円形状の一部を切り取った形状に形成されると共に前記一方向に直交する方向から見れば前記楕円形状の一方の焦点を通過した入射赤外線束を前記楕円形状の他方の焦点に集光させるように曲率を連続的に変化させた凹曲面形状の光反射面を有し前記入射赤外線束が前記楕円形状の一方の焦点を通過するように配置され、前記集光ミラーは、２つの焦点を有し一方の焦点に入射した入射赤外線束を他方の焦点に集光させる楕円面の一部を切り取った形状の光反射面を有し前記楕円面の一方の焦点と前記反射ミラーの前記楕円形状の他方の焦点との位置が一致するように配置され、前記赤外線検知素子は前記集光ミラーの前記楕円面の他方の焦点の位置に配置されたので、請求項１記載の発明と同様に、前記赤外線検知素子は前記集光ミラーの楕円面の反射効果により広い検知視野を有すると共に前記集光ミラーの前記他方の焦点の位置に配置されているので高い集光率を有し検知精度に優れるという効果がある。
【００７６】
また、前記反射ミラーを用いたことで、検知窓から前記反射ミラーの楕円形状の一方の焦点を通って入射した赤外線を他方の焦点へと反射させ、前記集光ミラーの楕円面の一方の焦点を通った赤外線をさらに他方の焦点へと反射して前記赤外線検知素子に集光させることができ、この時、前記赤外線検知素子や前記集光ミラーで遮断されることなく前記検知窓から入射した赤外線の交差する部分が前記検知窓付近となるようなミラー部の配置も可能となり、前記検知窓を小さくできると共に、前記赤外線検知素子の検知方向が前記検知窓と対向した方向となるので、前記赤外線検知素子をプリント基板へ実装する際に前記プリント基板を前記検知窓と並行に設けることができプリント基板を人体検知装置へ配置する際の制約も少なくなるので、人体検知装置を小型化できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の人体検知装置の光学系の構成を示す斜視図である。
【図２】同上の人体検知装置および来客報知システムの全体構成を説明する図である。
【図３】楕円の集光特性を説明する図である。
【図４】集光ミラーについて説明する図である。
【図５】集光ミラーの光反射面について説明する図である。
【図６】実施形態１の人体検知装置を筐体内に配置した状態を示す断面図である。
【図７】同上の人体検知装置のミラー部の好ましい数値例を示した図である。
【図８】同上のミラー部の別の形状を概略的に示す模式図である。
【図９】実施形態２の人体検知装置の光学系の構成を示す斜視図である。
【図１０】従来の人体検知装置の光学系の構成を示す図である。
【図１１】同上の検知エリアを示す図である。
【図１２】従来の別の人体検知装置の光学系の構成を示す斜視図である。
【図１３】図９の人体検知装置の光学系を筐体内に配置した状態を示す断面図である。
【図１４】図１０の人体検知装置の光学系を筐体内に配置した状態を示す断面図である。
【図１５】同上の光学系を筐体内に配置した別の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ミラー部
２  赤外線検知素子
３  信号増幅部
４  帯域フィルタ回路
５  比較回路
７  筐体
８  検知窓
１０  集光ミラー
１１  反射ミラー
【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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【図１５】
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