(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を検知する検知素子と、この検知素子上に赤外線を集光する半円筒形のレンズとを有し、
前記レンズは、周方向の幅が同一でレンズの軸方向に延びて検知エリアを設定する複数のレンズ素子を有し、
前記検知素子の受光面と直交する方向の視野センタ部の受光感度とその視野周辺部の受光感度とが接近するように、前記検知素子の受光面が、前記レンズの半円形の横断面形状を線対称に２分割する横断面中心線の方向を向いている状態で、この中心線上に沿って、レンズの焦点位置と一致するレンズの曲率中心から偏位した位置に配置されている赤外線人体検知装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記レンズの曲率中心から前記検知素子の受光面までの偏位量ΔＹと、前記レンズの半径Ｙとの比率ΔＹ／Ｙが±０．０５〜±０．１５の範囲に設定されている赤外線人体検知装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記検知素子は、前記レンズの曲率中心軸の回りに水平に回動自在に設定されている赤外線人体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半円筒形のレンズで検知素子上に赤外線を集光し、人体から発する赤外線を検知する赤外線人体検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、検知エリアで人体から発する赤外線を光学手段により集光して検知素子に入射し、検知素子により赤外線エネルギを電気信号に変換して、人体つまり不法侵入者を検知する赤外線人体検知装置が知られている。
【０００３】
例えば、図６に示す赤外線人体検知装置は、上下方向に２つ配置された検知素子５１上に赤外線を集光する複数のフレネルレンズからなる半円筒形のレンズ５２を有し、このレンズ５２の曲率中心Ｏに検知素子５１を配置する（特許第３０８６４０６号）。この構成により、フレネルレンズの焦点位置とフレネルレンズの曲率の中心とを一致させて、検出素子５１を左右に回転させて、検知エリア５４を左右に変更したときに、常に検知素子５１に赤外線が集光されるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、検知素子５１の受光感度は、すべての方向に対して均一ではなく、受光面と直交する視野センタ部方向が最も受光感度が高く、それより受光面への角度の傾斜が大きくなる、つまり入射角度が大きくなる視野周辺部方向ほど受光感度が低下するため、検知エリア５４の方向によって検知素子５１の受光感度に差が生じる。このため、前記従来装置では、検出素子５１の視野周辺部に対応する位置でのレンズにおける光学的性能の向上が困難となる。
【０００５】
特に、前記従来装置のように、検知エリア５４を可変にするために、レンズ５２の曲率中心軸Ｏの回りに検知素子５１を左右に９０°回動させて、その範囲内での任意の位置に設定できる機構を有する場合、この検知素子５１の回転によって各検知エリア５４での受光感度を変化させないように、各フレネルレンズは、周方向の幅が同一で同じ集光効率で構成されている。しかし、前記のように、検知素子５１の受光面に対する検知エリア５４の方向によって検知素子５１の受光感度に差が生じるため、同一の検知エリア５４であっても検知素子５１の回転角度によって受光感度が異なり、得られる赤外線エネルギも異なることとなって、検知エリア５４を可変とすることで集光効率が変化し、光学的性能が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、前記の問題点を解決して、検知エリアの方向による検知素子の受光感度の差を小さくして、光学的性能を向上できる赤外線人体検知装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明にかかる赤外線人体検知装置は、赤外線を検知する検知素子と、この検知素子上に赤外線を集光する半円筒形のレンズとを有し、前記レンズは、周方向の幅が同一でレンズの軸方向に延びて検知エリアを設定する複数のレンズ素子を有し、前記検知素子の受光面と直交する方向の視野センタ部の受光感度とその視野周辺部の受光感度とが接近するように、前記検知素子の受光面が、前記レンズの半円形の横断面形状を線対称に２分割する横断面中心線の方向を向いている状態で、この中心線上に沿って、レンズの焦点位置と一致するレンズの曲率中心から偏位した位置に配置されている。
【０００８】
この構成によれば、検知素子の受光面がレンズの半円形の横断面形状を線対称に２分割する横断面中心線の方向を向いている状態で、この中心線上に沿って、レンズの曲率中心から偏位した位置に配置されているので、検知素子の視野センタ部から視野周辺部間において、検知素子のレンズの曲率中心からの偏位量と受光感度との関係から、視野センタ部の受光感度と視野周辺部の受光感度が近づくように作用するから、視野センタ部と視野周辺部間の受光感度の差が小さくなって、検出素子の視野周辺部に対応する位置でのレンズにおける光学的性能を向上できる。
【０００９】
好ましくは、前記レンズの曲率中心から前記検知素子の受光面までの偏位量ΔＹと、前記レンズの半径Ｙとの比率ΔＹ／Ｙが±０．０５〜±０．１５の範囲に設定されている。
【００１０】
好ましくは、前記検知素子は、前記レンズの曲率中心軸の回りに回動自在に設定されている。したがって、検知エリアの方向による検知素子の受光感度の差を小さくできるので、検知エリアを可変としても、光学的性能が低下しない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る赤外線人体検知装置を示す斜視図である。本装置は、例えば建物内の不法侵入者を警戒すべき場所に設置されるものであり、人体から発する赤外線を検知する焦電素子のような検知素子１を内蔵した検知エレメント１０と、検知素子１上に赤外線を集光する光学系である半円筒形のレンズ２とを有する。検知素子１の視野角は、検知エレメント１０のケースの形状により、例えば９０°程度に設定されている。この実施形態では、上下方向に２つの検知エリアを設定するために、ホルダ１５内に上下に離間して一対の検知エレメント１０、１０が設けられている。
【００１２】
図３に示すように、前記検知素子１は回路基板１１に取り付けられている。前記レンズ２は、複数のフレネルレンズのようなレンズ素子３を有し、このレンズ素子３は周方向の幅が同一でレンズの軸方向に延びて検知エリア４を設定する。
【００１３】
図１に示すように、ベース２０に各機能部分を装着し、これらをケース１２で覆っている。前記ベース２０に固定された上下の支持部材１３Ａ、１３Ｂには、縦支持軸１４Ａ、１４Ｂを介してホルダ１５が前記支持軸１４Ａ、１４Ｂ回りに回動自在となるように支持されており、このホルダ１５に回路基板１１が取り付けられている。下側縦軸１４Ｂの下端にはホルダ１５の水平回転角を調整するダイヤル１６が設けられている。ダイヤル１６の回転により、レンズ２の曲率中心軸回りに水平に回動させて検知素子１の方向を調整する。なお、上下の検知素子１、１をそれぞれ個別に回動させるようにしてもよい。
【００１４】
図２に示すように、検知素子１から出力される電気信号は、増幅回路５で増幅され、この増幅信号の信号強度、すなわち赤外線光束の変動量が比較回路からなるレベル検出回路６で常時監視されている。すなわち、レベル検出回路６は、入力する電気信号の信号レベルを検出レベル設定部７に設定された基準レベルと常時比較しており、電気信号が基準レベルを超える変動を検知したときに、Ｈレベルの検出信号を出力する。つまり、レベル検出回路６は、Ｈレベルの検出信号とＬレベルの非検出信号からなる２値信号を出力する。また、増幅回路５は、検知レベルに応じてＡＧＣ回路９により利得制御されて、出力が常に一定の信号レベル以下になるように制御される。警報信号発生回路８は、Ｈレベルの検出信号の入力により作動して警報信号ｓを発生する。
【００１５】
本発明では、図３に示すように、前記検知素子１の受光面が、前記レンズ２の半円形の横断面形状を線対称に２分割する横断面中心線Ｌの方向を向いている状態で、この中心線Ｌ上に沿って、レンズの曲率中心Ｏから偏位した位置に配置されている。検知素子１の視野センタ部に対応するレンズ２の位置を視野センタ対応位置３１、検知素子１の視野周辺部に対応するレンズ２の位置を視野周辺対応位置３２とし、レンズの曲率中心Ｏと視野センタ対応位置３１間の距離をＹ、レンズ２の曲率中心Ｏと視野周辺対応位置３２間の距離をＸとする（破線）。この場合、Ｘ、Ｙはレンズ２の半径である。検知素子１の受光感度は検知素子１が検出する電圧値により測定される。
【００１６】
例えば、図３のように、検知素子１の受光面を視野センタ部と直交するように配置し、検知素子１をレンズの曲率中心Ｏからレンズ２側と反対方向に遠くなるように移動させて偏位位置Ｏ１に配置した場合（実線）、レンズの曲率中心Ｏから検知素子１の受光面までの偏位量は、直角三角形Ｏ-Ｏ１-Ｂ１の斜辺と他辺との関係から明らかなとおり、視野センタ対応位置３１方向の偏位量△Ｙａよりも視野周辺対応位置３２方向の偏位量△Ｘａの方が小さい（偏位量△Ｙａ>偏位量△Ｘａ）。
この場合、受光感度はレンズ焦点からの偏位量の大きさに依存し、レンズ焦点からの偏位量が大きい程、受光感度が低下するから、偏位量△Ｙａが大きい検知素子１の視野センタ部方向の受光感度の低下よりも、偏位量△Ｘａが小さい視野周辺部方向の受光感度の低下の方が小さいので、相対的に視野周辺部方向の受光感度が高くなる。このため、検知素子１の視野センタ部と視野周辺部間の受光感度の差が小さくなり、検出素子１の視野周辺部に対応する位置でのレンズ２における光学的性能を向上できる。つまり、視野センタ部が横断面中心線Ｌに一致しているか、または横断面中心線Ｌの近傍にある場合、視野周辺部の光学的性能が改善される。
【００１７】
本発明では、レンズの曲率中心Ｏから検知素子１の受光面までの偏位量△Ｙ（例えば、視野センタ対応位置３１方向の偏位量△Ｙａ）と、レンズの曲率中心Ｏと視野センタ対応位置３１間の距離（レンズ２の半径）Ｙとの比率△Ｙ／Ｙが±０．０５〜±０．１５の範囲に設定されている。±０．０５以下では前記効果が得られず、±０．１５以上では、視野のずれが大きくなりすぎる。
【００１８】
こうして、偏位量△Ｙとレンズ半径Ｙの比率△Ｙ／Ｙを±０．０５〜±０．１５の範囲内に設定することにより、前記検知素子１の受光面と直交する方向の受光感度ａと、前記検知素子１の受光面と４５°傾斜した方向の受光感度ｂとの比率ｂ／ａが０．６（百分率では６０％）以上となる。これにより、検出素子１の視野角９０°の視野周辺部に対応する位置でのレンズ２における光学的性能を向上できる。
【００１９】
図４は、検知素子１の受光面と直交する方向（視野センタ部）の受光感度と、受光面に対する各角度における受光感度との比率（百分率％）の一例を示す。従来のレンズ２の曲率中心Ｏに検知素子を配置した場合（±０ｍｍ）と、本発明にかかる横断面中心線Ｌ上の偏位量△Ｙを４ｍｍとしてレンズ側と反対方向に偏位させた場合（−４ｍｍ）とを示す。レンズ２の半径Ｙは３０ｍｍである。図４に示すように、検知素子１の受光面と直交する方向の受光感度ａと、検知素子１の受光面と４５°傾斜した方向の受光感度ｂとの比率ｂ／ａは０．６６（百分率では６６％）であり、従来と比較して、受光感度の比率ｂ／ａが約１０％向上している。このとき、前記した偏位量△Ｙとレンズ半径Ｙの比率△Ｙ／Ｙは、０．１３３である。
【００２０】
図５は、第１実施形態と検知素子１の偏位位置が異なる第２実施形態を示す。その他の構成は第１実施形態と同様である。
この実施形態では、図５の実線で示すように、検知素子１をレンズの曲率中心Ｏからレンズ側に近くなるように移動させて偏位位置Ｏ２に配置している。この場合、図１のホルダ１５を回動させて、検知素子１をレンズの曲率中心Ｏ軸の回りに回動させ、検知素子1の受光面を図３の状態から例えば４５°傾斜するように配置する。このとき、図５の直角三角形Ｏ-Ｏ２-Ｂ２の斜辺と他辺との関係から、視野センタ対応位置３１’（図３の視野周辺対応位置３２に相当）方向の偏位量△Ｙｂよりも視野周辺対応位置３２’（図３の視野センタ対応位置３１に相当）方向の偏位量△Ｘｂの方が小さい（偏位量△Ｙａ>偏位量△Ｘａ）。
この場合、上記と同様に、偏位量△Ｙｂが大きい検知素子１の視野センタ部方向の受光感度の低下よりも、偏位量△Ｘｂが小さい視野周辺部方向の受光感度の低下の方が小さいので、相対的に視野周辺部方向の受光感度が高くなって、検知素子１の視野センタ部と視野周辺部間の受光感度の差が小さくなり、検出素子１の視野周辺部に対応する位置でのレンズ２における光学的性能を向上できる。
【００２１】
こうして、検知素子１の受光面が、レンズ２の半円形の横断面形状を線対称に２分割する横断面中心線Ｌの方向を向いている状態で、この中心線Ｌ上に沿って、レンズの曲率中心Ｏから偏位した位置に配置することにより、検知素子１の視野センタ部と視野周辺部間の受光感度の差が小さくなり、検出素子１の視野周辺部に対応する位置でのレンズ２における光学的性能を向上できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、検知素子の視野センタ部と視野周辺部間の受光感度の差が小さくなり、検出素子の視野周辺部に対応する位置でのレンズにおける光学的性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る赤外線人体検知装置を示す斜視図である。
【図２】図１の赤外線人体検知装置を示すブロック図である。
【図３】図１の赤外線人体検知装置の内部構造を示す概略平面図である。
【図４】図1の赤外線人体検知装置の動作を示す特性図である。
【図５】第２実施形態に係る赤外線人体検知装置の内部構造を示す概略平面図である。
【図６】従来の赤外線人体検知装置の内部構造を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１…検知素子、２…レンズ、３…複数のレンズ、4…検知エリア、Ｌ…横断面中心線、Ｏ…レンズの曲率中心、Ｏ１、Ｏ２…偏位位置、△Ｙ…偏位量、Ｙ…レンズの半径。
【図１】
0003896412.tif 000002
【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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