JP5590762B2 - 熱線センサ - Google Patents

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Description

本発明は、焦電素子により人体の遠赤外線の熱変化を検出して移動物体としての侵入者を検知する熱線センサに関する。
一般的に、熱線センサは、例えば複数のミラー等により略容器状に形成されたハウジングと、該ハウジングの端部から略並行状態で延設された一対の側壁先端に取り付けられると共に焦電素子が実装された基板等からなる光学ユニットを備え、焦電素子により遠赤外線の熱変化を検出することにより、警戒対象範囲内の検知対象である侵入者（人体）を検知するようになっている。
従来、このような熱線センサにおいては、警戒対象範囲内における小動物の移動による誤報の防止対策として、１つの光学ユニット内に別系統とした複数の焦電素子を配置することにより多素子化したり、あるいは警戒対象範囲を複数の光学ユニットにより監視する構成とする等、警戒対象範囲の分解能を上げる方法が採用されている。なお、この種の熱線センサとしては、例えば特許文献１に開示のものが知られている。
特開平９−１０１３７６号公報
しかしながら、このような熱線センサにあっては、検知対象としての人間が歩行する位置（例えば熱線センサから２ｍ〜３０ｍ程度の距離）における誤報防止対策であり、熱線センサ直近においては小動物（例えば虫や鳥等）に対して十分な警戒ゾーンの大きさを確保することが困難で、直近を通る小動物に対しては有効な対策ではなかった。また、複数の光学ユニットを使用する場合、各光学ユニットの間隔が結果的に広くなったものも存在するが、間隔を広くすることの目的が異なるため、直近を通る小動物に対しては十分な間隔が確保されておらず、特にセンサ直近を通る浮遊する虫や鳥あるいはセンサ表面を移動する虫等の小動物と人体（人間）との識別が困難である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、警戒対象範囲内の侵入者の検知性能を低下させることなく、センサ直近を通る小動物と侵入者とを確実に識別し得る熱線センサを提供することにある。
かかる目的を達成すべく、本発明の請求項１に記載の発明は、ベースの前面に配置され上下方向に複数のレンズが所定間隔で配置されると共に前記レンズに対応する位置に検出素子がそれぞれ実装された基板を有する光学ユニットと、前記検出素子で検出された検出信号を処理する制御手段とを備えて、人体もしくは小動物からなる移動物体を検知する熱線センサであって、前記複数のレンズは、その間隔が前記人体の大きさに対して狭く前記小動物に対しては広くなるように設定されて、センサ直近の平面視扇形状の警戒対象範囲において前記各検出素子による上下方向の警戒ゾーンが重ならず、前記警戒対象範囲より遠方側の警戒対象範囲において上下方向の警戒ゾーンが重なるように設定されると共に、前記制御手段は、前記複数の検出素子で検出され増幅部で増幅された各検出信号のピークが同時の場合に、前記移動物体が人体であると判定し、前記ピークが同時でない場合及び前記ピークが逆方向で同時でない場合に、前記移動物体がセンサ直近を通る虫や鳥の小動物であると判定することを特徴とする。
本発明の請求項１に記載の発明によれば、光学ユニットの複数のレンズが上下方向に所定間隔で配置されると共に、これらのレンズに対応して基板上に実装された各検出素子により検出された各検出信号が、制御手段により所定に処理されて検知された移動物体が人体（侵入者）であるかセンサ直近を通る虫や鳥等の小動物であるかが判定されるため、各レンズを所定位置に配置することにより、警戒対象範囲内の侵入者の検知性能を低下させることなく、センサ直近を通る小動物と人体とを確実に識別して、例えば誤報を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図９は、本発明に係わる熱線センサの一実施形態を示し、図１がその斜視図、図２がそのカバーを取り外した状態の斜視図、図３がそのレンズ集合体を取り外した状態の斜視図、図４が制御系のブロック図、図５がその動作の一例を示すフローチャート、図６がその説明図、図７及び図８が設置状態の説明図、図９が参考例の動作を示すフローチャートである。
図１〜図３に示すように、熱線センサ１は、所定の壁面等の取付面に取り付けられる正面視縦長のベース２と、遠赤外線透過窓３ａを有してベース２の前面に着脱可能に取り付けられると共に内部に光学ユニット４が配置されたカバー３等を備えている。
前記光学ユニット４は、図２に示すように、上下に一対の開口６ａを有するハウジング６と、このハウジング６の開口６ａ部分に例えば縦方向に複数配置されたレンズ７ａからなる上下一対のレンズ集合体７（または多数のミラーからなるミラー集合体）と、このレンズ集合体７の内側に配置された基板５等を有している。この時、上下一対のレンズ集合体７の間隔は、センサ直近において人体（侵入者）に対しては狭く小動物に対しては広くなるように設定されている。そして、各レンズ集合体７は、ハウジング６に対して軸８を中心に回動可能に配設されて、その向きが同一角度に調整可能に構成されている。また、前記基板５は、図３に示すように、例えば正面視縦長のプリント基板で形成され、その上下部で前記レンズ集合体７の略中心位置と対応する位置には、焦電素子からなる検出素子９ａ、９ｂが実装されている。また、この基板５（もしくは別途設けたプリント基板）上には、制御部１０（制御手段）が構築されている。
この制御部１０は、図４に示すように、前記各検出素子９ａ、９ｂに接続され各検出素子９ａ、９ｂで検出された検出信号を増幅する増幅部１１ａ、１１ｂと、この増幅部１１ａ、１１ｂの信号を後述する如く処理するマイコン等からなる判定部１２と、この判定部１２の判定結果を出力する出力部１３等を備えている。そして、この制御部１０は、内部の図示しない記憶部に記憶されたプログラムにしたがって図５に示すように動作する。
すなわち、先ず、熱線センサ１は、図７及び図８に示すように、警戒すべき例えば室内の壁面１４の所定高さ位置に設置され、上下一対の検出素子９ａ、９ｂによる平面方向における複数の警戒ゾーンＷａからなる警戒対象範囲Ｗが、図７に示すように平面視で扇形状に設定されると共に、上下方向の警戒ゾーンＷｂが図８（ａ）（ｂ）に示すように設定され、センサ直近の平面視扇形状の警戒対象範囲Ｗ１においては各検出素子９ａ、９ｂによる警戒ゾーンＷｂが重ならず、該範囲Ｗ１より遠方側の範囲Ｗ２においては警戒ゾーンＷｂが概ね重なるように設定されている。
つまり、光学ユニット４のレンズ集合体７等が、基準に対して同一角度となるように配置されると共に、熱線センサ１から十分離れた位置から見てそれぞれの警戒ゾーンが重なるように構成されている。なお、熱線センサ１は、その光学ユニット４を前記軸８を中心に回動させること等により、各レンズ集合体７の向き等が同一角度に設定されて設置されている。
そして、このような設置状態において、図５に示すように、プログラムが開始（Ｓ１００）されると、先ず検出素子９ａによる検出信号（信号１という）が、予め判定部１２内に設定されている閾値以上か否かが判断（Ｓ１０１）され、この判断Ｓ１０１は「ＹＥＳ」になるまで繰り返される。この判断Ｓ１０１で「ＹＥＳ」となった時点で、検出素子９ｂによる検出信号（信号２という）が前記判定部１２内に設定してある閾値以上か否かが判断（Ｓ１０２）され、この判断Ｓ１０２も「ＹＥＳ」になるまで繰り返され、「ＹＥＳ」となった時点で信号１と信号２のピークが検出（Ｓ１０３）される。
そして、ステップＳ１０３でピークが検出されると、信号１と信号２のピークが同時か否かが判断（Ｓ１０４）され、この判断Ｓ１０４で「ＹＥＳ」の場合は、侵入者有りとしてアラームを出力（Ｓ１０５）して、一連のプログラムを終了（Ｓ１０６）する。つまり、このフローチャートの場合、図６（ａ）に示すように、信号１と信号２のピークＰ１、Ｐ２が同時の場合、すなわち図８（ａ）に示すように前記範囲Ｗ内の移動物体が両検出素子９ａ、９ｂで検出された場合は、検知した移動物体（検知対象）が侵入者Ｍ（人体）であると判定する。
また、図６（ｂ）（ｃ）に示すように検出信号が一方のみの場合、すなわち図８（ｂ）に示すように、センサ直近の前記範囲Ｗ１内の虫等を検知した場合でピークＰ１、Ｐ２が同時でない場合は、移動物体が小動物Ｔであると判定する。また、図６（ｄ）に示すように、ピークＰ１、Ｐ２が逆方向で同時でない場合も移動物体が小動物Ｔであると判定する。これにより、熱線センサ１の直近となる範囲Ｗ１内における侵入者Ｍと小動物Ｔの検知精度が高められることになる。
なお、以上のフローチャートにおいては、信号１と信号２のピークＰ１、Ｐ２が同時であるか否かを判断することにより、移動物体が侵入者Ｍか小動物Ｔかを判定したが、例えば図９の参考例に示すように、各信号１、２の立ち上がり（もしくは立ち下がり）の同時性を判断することもできる。すなわち、プログラムが開始（Ｓ１００）されて、判断Ｓ１０１と判断Ｓ１０２で信号１と信号２が共に閾値以上の場合に、この信号の立ち上がりＵ１、Ｕ２を検出（Ｓ１０７）して、この立ち上がりＵ１、Ｕ２が同時か否かが判断（Ｓ１０８）される。
そして、この判断Ｓ１０８で「ＹＥＳ」の場合に、アラームを出力（Ｓ１０５）する。この場合も、図６（ａ）に示すように、信号１と信号２の立ち上がりＵ１、Ｕ２が同時の場合に移動物体を侵入者Ｍとして判定し、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、信号１と信号２の立ち上がりＵ１、Ｕ２が一致せず同時でない場合は、移動物体を虫等の小動物Ｔとして判定することになる。
このように、上記実施形態の熱線センサ１によれば、光学ユニット４の上下一対のレンズ集合体７に対応して基板５上に検出素子９ａ、９ｂがそれぞれ実装され、この各検出素子９ａ、９ｂにより検知された検出信号が、制御部１０により処理されて検知された移動物体が侵入者Ｍであるか小動物Ｔであるかが判定されるため、一対のレンズ集合体７を所定向きで所定位置に配置することにより、警戒対象範囲Ｗ内の侵入者Ｍの検知性能を低下させることなく、センサ直近の警戒対象範囲Ｗ１を通る小動物Ｔを検知することができる。
特に、制御部１０が、一対の検出素子９ａ、９ｂの各検出信号のピークＰ１、Ｐ２や立ち上がりＵ１、Ｕ２を検出して、２つの信号が同時であるか否かを判定するため、２つの信号の処理を簡素にして制御部１０の構成の複雑化を防止しつつ、移動物体の判定精度を高めることができる。その結果、熱線センサ１の直近を通る例えば浮遊する虫や鳥あるいは熱線センサ１の表面であるカバー３の表面に付着して移動する虫等の小動物Ｔと侵入者Ｍとを確実に識別できて、例えば熱線センサ１の誤報を防止することが可能となる。
また、光学ユニット４が、同じ形態の多数のレンズ７ａからなる一対のレンズ集合体７ａをそれぞれの検出素子９ａ、９ｂに対して同じ位置関係となるように配置すると共に、上下一対のレンズ集合体７の間隔が、警戒対象範囲Ｗ１において人体（侵入者Ｍ）に対しては狭く小動物Ｔに対しては広く設定されているため、センサ直近の移動物体の判定精度を一層高めることができる。さらに、光学ユニット４のレンズ集合体７として、縦方向に配置された複数のレンズ７ａを使用しているため、警戒対象範囲Ｗ内の熱線を確実に検出することができて、侵入者Ｍを検知する熱センサ１として好適に使用することが可能となる。
図１０〜図１２は、本発明に係わる熱線センサの他の参考例を示す制御系のブロック図、その動作の一例を示すフローチャート及びその説明図である。なお、上記実施形態と同一部位には、同一符号を付して説明する。この参考例の熱線センサ１の特徴は、各検出素子９ａ、９ｂで検出された信号を加算処理して移動物体を侵入者Ｍか小動物Ｔであるかを判定するようにしたものである。すなわち、制御部１０には、前記増幅部１１ａ、１１ｂと、この増幅部１１ａ、１１ｂで増幅された信号１、２を加算する加算部１５と、この加算部１５で加算された加算信号Ｓを判定する判定部１２と、出力部１３等を備えている。
そして、この制御部１０は、図１１に示すように、プログラムが開始（Ｓ２００）されると、加算信号Ｓが予め判定部１２に設定されている閾値以上か否かが判断（Ｓ２０１）され、この判断Ｓ２０１は「ＹＥＳ」になるまで繰り返され、「ＹＥＳ」となった時点でアラーム出力（Ｓ２０２）して、プログラムを終了（Ｓ２０３）する。この実施形態によれば、図１２（ａ）に示すように、信号１と信号２の加算信号Ｓが上下の閾値を超えている場合に、移動物体を侵入者Ｍとして判定し、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、加算信号Ｓが上下の閾値を超えていない場合は、移動物体が小動物Ｔであると判定することになり、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、上記実施形態においては、光学ユニット４のレンズ集合体７として縦方向に配置したレンズ７ａを使用したが、レンズ７ａ自体の形状や向き等は、警戒対象範囲Ｗの形態に応じて適宜に変更することができるし、検出素子９ａ、９ｂの数も２個に限らず、３個以上の複数配置する構成としても良い。また、検出素子９ａ、９ｂ自体を多素子化したり、警戒対象範囲Ｗの各警戒ゾーンＷａ、Ｗｂを複数の光学ユニットで警戒する構成として、各ゾーンの分解能を上げる従来の技術と組み合わせることにより、距離に係わらず警戒対象範囲Ｗ内における検知精度を一層高める等、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することができる。
本発明は、ベースを介して室内の壁面の所定位置に設置される熱線センサに限らず、室内外を問わず壁面上部や天井等に取り付けられる各種熱線センサにも利用できる。
本発明に係わる熱線センサの一実施形態を示す斜視図 同そのカバーを取り外した状態の斜視図 同そのレンズ集合体を知り外した状態の斜視図 同制御系のブロック図 同その動作の一例を示すフローチャート 同その説明図 同設置状態の説明図 同設置状態の他の説明図 同参考例の動作を示すフローチャート 本発明に係わる熱線センサの他の参考例を示す制御系のブロック図 同その動作の一例を示すフローチャート 同その説明図
符号の説明
１・・・熱線センサ、２・・・ベース、３・・・カバー、３ａ・・・遠赤外線透過窓、４・・・光学ユニット、５・・・基板、６・・・ハウジング、６ａ・・・開口、７・・・レンズ集合体、７ａ・・・レンズ、８・・・軸、９ａ、９ｂ・・・検出素子、１０・・・制御部、１１ａ、１１ｂ・・・増幅部、１２・・・判定部、１３・・・出力部、１４・・・壁面、１５・・・加算部、Ｗ、Ｗ１・・・警戒対象範囲、Ｗａ、Ｗｂ・・・警戒ゾーン、Ｍ・・・侵入者、Ｔ・・・小動物、Ｐ１、Ｐ２・・・ピーク、Ｕ１、Ｕ２・・・立ち上がり、Ｓ・・・加算信号。

Claims (1)

  1. ベースの前面に配置され上下方向に複数のレンズが所定間隔で配置されると共に前記レンズに対応する位置に検出素子がそれぞれ実装された基板を有する光学ユニットと、前記検出素子で検出された検出信号を処理する制御手段とを備えて、人体もしくは小動物からなる移動物体を検知する熱線センサであって、
    前記複数のレンズは、その間隔が前記人体の大きさに対して狭く前記小動物に対しては広くなるように設定されて、センサ直近の平面視扇形状の警戒対象範囲において前記各検出素子による上下方向の警戒ゾーンが重ならず、前記警戒対象範囲より遠方側の警戒対象範囲において上下方向の警戒ゾーンが重なるように設定されると共に、
    前記制御手段は、前記複数の検出素子で検出され増幅部で増幅された各検出信号のピークが同時の場合に、前記移動物体が人体であると判定し、前記ピークが同時でない場合及び前記ピークが逆方向で同時でない場合に、前記移動物体がセンサ直近を通る虫や鳥の小動物であると判定することを特徴とする熱線センサ。
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