JP5712413B1 - Pyroelectric infrared sensor - Google Patents
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Abstract
【課題】誤検出および非検出の発生を軽減することができる焦電型赤外線センサを得る。【解決手段】焦電センサ５と、焦電センサ５の検出範囲の温度を測定する温度センサ７と、温度センサ７による温度検出信号から検出範囲の温度むらを検出する温度むら検出部と、温度むら検出部で検出される温度むらが大きい場合は焦電センサ７の検出感度を下げる感度調整部と、を備えている。温度センサ７は、上記検出範囲の温度と温度センサ７の表面温度を測定する。温度むら検出部は、上記検出範囲の温度と温度センサ７の表面温度との差を演算する演算部からなる。【選択図】図１A pyroelectric infrared sensor capable of reducing the occurrence of false detection and non-detection is obtained. A pyroelectric sensor, a temperature sensor that measures the temperature of the detection range of the pyroelectric sensor, a temperature unevenness detection unit that detects temperature unevenness of the detection range from a temperature detection signal from the temperature sensor, and a temperature A sensitivity adjusting unit that lowers the detection sensitivity of the pyroelectric sensor 7 when the temperature unevenness detected by the unevenness detecting unit is large. The temperature sensor 7 measures the temperature in the detection range and the surface temperature of the temperature sensor 7. The temperature unevenness detection unit includes a calculation unit that calculates the difference between the temperature in the detection range and the surface temperature of the temperature sensor 7. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、焦電型赤外線センサに関するもので、特に、検出範囲の温度むらに起因する誤検出や非検出を低減するための新規な技術に関するものである。 The present invention relates to a pyroelectric infrared sensor, and more particularly to a novel technique for reducing false detection and non-detection due to temperature unevenness in a detection range.
焦電型赤外線センサは強誘電体の焦電効果を利用したものである。すなわち、強誘電体が赤外線を受けると、その熱エネルギーを吸収して自発分極に変化を起こし、その変化量に比例して表面に電荷が励起されるという性質を利用したものである。 The pyroelectric infrared sensor uses the pyroelectric effect of a ferroelectric substance. That is, when the ferroelectric material receives infrared rays, the thermal energy is absorbed to cause a change in spontaneous polarization, and charges are excited on the surface in proportion to the amount of change.
全ての温度を持った物質からは、人の目で見ることができない赤外線が放出されている。３６℃近辺の体温を持つ人体からは９〜１０μｍの波長をピークに持つ赤外線が放射されている。焦電型赤外線センサが受ける赤外線に変化があると、上記センサの表面に熱が生じ、熱によって電流が流れる。この電流によって人その他の熱を持った物体を検出することができる。つまり、焦電型赤外線センサは、受ける赤外線の変化を電流の変化に変換して出力する。 Infrared rays that cannot be seen by human eyes are emitted from materials with all temperatures. Infrared rays having a peak at a wavelength of 9 to 10 μm are emitted from a human body having a body temperature around 36 ° C. When the infrared rays received by the pyroelectric infrared sensor are changed, heat is generated on the surface of the sensor, and an electric current flows due to the heat. A person or other object having heat can be detected by this current. That is, the pyroelectric infrared sensor converts the received infrared change into a current change and outputs the change.
焦電型赤外線センサは、検出対象に動きがないと温度が安定し、センサを構成する強誘電体の正電荷と負電荷が整列し、自発分極に変化が生じていないため、検出対象を検出することができない。すなわち、検出対象が存在するにもかかわらず検出対象を検出することができなくなる。これを焦電型赤外線センサにおける「ロスト」という場合がある。この点が焦電型赤外線センサの特徴であり、焦電型赤外線センサを使用するにあたっては、この点に留意して対策を講じる必要がある。 The pyroelectric infrared sensor detects the detection target because the temperature stabilizes when there is no movement in the detection target, the positive and negative charges of the ferroelectrics that make up the sensor are aligned, and there is no change in spontaneous polarization. Can not do it. That is, the detection target cannot be detected even though the detection target exists. This is sometimes referred to as “lost” in the pyroelectric infrared sensor. This is a feature of the pyroelectric infrared sensor. When using the pyroelectric infrared sensor, it is necessary to take measures in consideration of this point.
上記の特徴を有する焦電型赤外線センサを実用に供するために、検出対象が動かなくても、検出を可能にした焦電型赤外線センサが各種提案されている。例えば、焦電型赤外線センサ自体を周期的に動かすことにより、センサ表面の赤外線を疑似的に変化させ、静止した人や動物などを検出することを可能にした発明がある（特許文献１参照）。 In order to put the pyroelectric infrared sensor having the above features into practical use, various pyroelectric infrared sensors that enable detection even when the detection target does not move have been proposed. For example, there is an invention in which the pyroelectric infrared sensor itself is periodically moved to artificially change the infrared ray on the sensor surface to detect a stationary person or animal (see Patent Document 1). .
焦電型赤外線センサの視野にシャッタを配置し、このシャッタを周期的に作動させることにより、センサ表面の赤外線を疑似的に変化させ、静止した人や動物などを検出することを可能にした発明も知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。 An invention in which a shutter is arranged in the field of view of the pyroelectric infrared sensor, and the infrared rays on the surface of the sensor are artificially changed to detect stationary people and animals by periodically operating the shutter. Are also known (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
センサ表面の赤外線を疑似的に変化させるにあたり、焦電素子の受光位置による感度のばらつきを補正し、安定して静止発熱体を検出できるようにしたものも知られている（特許文献４参照）。具体的には、焦電素子に焦点を合わせるレンズを回転体で保持し、回転体が１回転するごとにレンズを通して焦電素子に検出対象からの赤外線を導く構成になっている。そして、レンズの回転位置に応じ絞り機構を調整して焦電素子に至る赤外線量を調整し、焦電素子の受光位置による感度のばらつきを補正する構成になっている。 In order to artificially change the infrared ray on the sensor surface, a variation in sensitivity due to the light receiving position of the pyroelectric element is corrected so that a stationary heating element can be detected stably (see Patent Document 4). . Specifically, a lens that focuses on the pyroelectric element is held by a rotating body, and infrared rays from a detection target are guided to the pyroelectric element through the lens every time the rotating body makes one rotation. Then, the diaphragm mechanism is adjusted according to the rotational position of the lens to adjust the amount of infrared rays reaching the pyroelectric element, thereby correcting the sensitivity variation due to the light receiving position of the pyroelectric element.
焦電型赤外線センサに関する上記先行技術文献記載の発明は、何れも焦電型赤外線センサの特徴に着目して、センサ表面の赤外線を疑似的に変化させるというものである。 The inventions described in the above-mentioned prior art documents relating to the pyroelectric infrared sensor are designed to artificially change the infrared rays on the sensor surface by paying attention to the characteristics of the pyroelectric infrared sensor.
上記先行技術文献記載の発明によって、いわゆる「ロスト」の問題は解消することができる。しかし、焦電型赤外線センサを環境条件の異なる様々なケースで使用するうちに、以下のような問題があることが分かった。問題の一つは、検出範囲内に検出対象として例えば人がいないにもかかわらず、人がいるものとして検出する誤検出である。問題のもう一つは、検出範囲内に検出対象として例えば人がいる場合であっても、人がいないものとして検出してしまう非検出である。 By the invention described in the above prior art document, the so-called “lost” problem can be solved. However, while using the pyroelectric infrared sensor in various cases with different environmental conditions, it has been found that there are the following problems. One of the problems is an erroneous detection that detects that there is a person even though there is no person as a detection target in the detection range. Another problem is non-detection in which even if there is a person as a detection target in the detection range, it is detected that there is no person.
上記誤検出や非検出が生じる原因について追及した結果、焦電型赤外線センサの検出範囲の温度と、焦電型赤外線センサ自体の温度、例えば焦電型赤外線センサの表面温度との差が大きく影響していることがわかった。以下、本明細書において、焦電型赤外線センサの検出範囲の温度と、焦電型赤外線センサの表面温度との差を「温度むら」という。焦電型赤外線センサが例えばエアコンの空気吹き出し口付近に設置されていると、上記温度むらが大きくなりがちで、焦電型赤外線センサの誤検出、非検出が生じやすいことがわかった。そのほか、焦電型赤外線センサの誤検出、非検出について、以下の原因があることがわかった。 As a result of pursuing the cause of the above false detection and non-detection, the difference between the temperature of the detection range of the pyroelectric infrared sensor and the temperature of the pyroelectric infrared sensor itself, for example, the surface temperature of the pyroelectric infrared sensor is greatly affected. I found out. Hereinafter, in this specification, the difference between the temperature of the detection range of the pyroelectric infrared sensor and the surface temperature of the pyroelectric infrared sensor is referred to as “temperature unevenness”. It has been found that when the pyroelectric infrared sensor is installed in the vicinity of the air outlet of an air conditioner, for example, the temperature unevenness tends to increase, and erroneous detection or non-detection of the pyroelectric infrared sensor is likely to occur. In addition, it was found that there are the following causes for erroneous detection and non-detection of the pyroelectric infrared sensor.
前記特許文献１〜３に記載されている発明のように、センサ表面の赤外線を疑似的に変化させることによりリセットする焦電型赤外線センサにおいては、誤検出が発生しやすいタイミングがあることがわかった。その一つは、リセット機構が作動したときに生じる開閉誤検出である。もう一つは、焦電型赤外線センサを取り付けた装置などが動いたときに生じる可動誤検出である。上記開閉誤検出は、上記リセット機構が作動することにより、温度むらを人と誤検出することにより発生している。上記可動誤検出は、焦電センサ自体が動くことにより、温度むらを人と誤検出することが原因となっている。 As in the inventions described in Patent Documents 1 to 3, it is understood that there is a timing at which erroneous detection is likely to occur in a pyroelectric infrared sensor that is reset by artificially changing the infrared ray on the sensor surface. It was. One of them is an erroneous opening / closing detection that occurs when the reset mechanism is activated. The other is misdetection that occurs when a device equipped with a pyroelectric infrared sensor moves. The erroneous opening / closing detection is caused by erroneously detecting temperature unevenness as a person by operating the reset mechanism. The movable misdetection is caused by erroneous detection of temperature unevenness as a human due to movement of the pyroelectric sensor itself.
前記非検出は、検出範囲内の温度と検出対象の温度差が小さい場合に発生しやすいことがわかった。上記温度差が小さくなる場合の例として、夏場や冬場などの季節的な条件、エアコンなどによる空気対流の条件、窓際に近いとか地下室であるといった設置環境条件などがある。 It has been found that the non-detection tends to occur when the temperature difference between the temperature within the detection range and the detection target is small. Examples of cases where the temperature difference is small include seasonal conditions such as summer and winter, conditions of air convection by an air conditioner, and installation environment conditions such as close to a window or a basement.
上記誤検出を防ぐには、焦電型赤外線センサの感度を下げることが考えられる。しかし、焦電型赤外線センサの感度を下げると、非検出が発生する頻度が増大する。上記非検出を防ぐには、焦電型赤外線センサの感度を上げることが考えられる。しかし、焦電型赤外線センサの感度を上げると、誤検出が発生する頻度が増大する。このように、単に焦電型赤外線センサの感度を下げまたは上げるだけでは、相反する要因に基づく誤検出と非検出の問題を解決することはできない。 In order to prevent the erroneous detection, it is conceivable to lower the sensitivity of the pyroelectric infrared sensor. However, if the sensitivity of the pyroelectric infrared sensor is lowered, the frequency of non-detection increases. In order to prevent the non-detection, it is conceivable to increase the sensitivity of the pyroelectric infrared sensor. However, when the sensitivity of the pyroelectric infrared sensor is increased, the frequency of erroneous detection increases. Thus, the problem of false detection and non-detection based on conflicting factors cannot be solved simply by reducing or increasing the sensitivity of the pyroelectric infrared sensor.
本発明は、誤検出が生じる場合と非検出が生じる場合の要因に着目し、これらの要因に対応した動作をすることにより、誤検出および非検出の発生を軽減することができる焦電型赤外線センサを提供することを目的とする The present invention pays attention to the factors when erroneous detection occurs and when non-detection occurs, and pyroelectric infrared that can reduce the occurrence of erroneous detection and non-detection by performing an operation corresponding to these factors. Aim to provide sensors
本発明に係る焦電型赤外線センサは、
焦電センサと、
上記焦電センサの検出範囲の温度を測定する温度センサと、
上記温度センサによる温度検出信号から上記検出範囲の温度むらを検出する温度むら検出部と、
上記温度むら検出部で検出される上記温度むらが大きい場合は上記焦電センサの検出感度を下げる感度調整部と、を備え、
上記温度センサは、上記検出範囲の温度と上記温度センサの表面温度を測定し、
上記温度むら検出部は、上記検出範囲の温度と上記温度センサの表面温度との差を演算する演算部を有していることを最も主要な特徴とする。
The pyroelectric infrared sensor according to the present invention is
A pyroelectric sensor,
A temperature sensor for measuring the temperature of the detection range of the pyroelectric sensor;
A temperature unevenness detecting unit for detecting temperature unevenness in the detection range from a temperature detection signal by the temperature sensor;
A sensitivity adjustment unit that lowers the detection sensitivity of the pyroelectric sensor when the temperature variation detected by the temperature variation detection unit is large , and
The temperature sensor measures the temperature of the detection range and the surface temperature of the temperature sensor,
The main feature of the temperature unevenness detection section is that it has a calculation section that calculates the difference between the temperature of the detection range and the surface temperature of the temperature sensor .
検出範囲の温度むらが大きい場合、検出対象が存在していないのに存在していると判断する誤検出を生じやすいが、焦電センサの検出感度を下げることによって、誤検出を軽減することができる。 If the temperature variation in the detection range is large, it is easy to cause a false detection to determine that the detection target is present, but reducing the detection sensitivity of the pyroelectric sensor can reduce the false detection. it can.
以下、本発明に係る焦電型赤外線センサの実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of a pyroelectric infrared sensor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
［焦電型赤外線センサの物理的な構成例］
まず、図２乃至図６を参照しながら、焦電型赤外線センサの物理的な構成例について説明する。図２乃至図６において、符号１は焦電型赤外線センサを示す。焦電型赤外線センサ１は、平面形状四角形のハウジング２と、底板３で、必要な部品の収納空間を形成している。ハウジング２は、図５に示すように前端の下部が切除されて庇形になっている。底板３は、上記切除部に倣うように折れ曲がって形成され、上記切除部を含むハウジング２の底面に被せられている。
[Physical configuration example of pyroelectric infrared sensor]
First, a physical configuration example of a pyroelectric infrared sensor will be described with reference to FIGS. 2 to 6. 2 to 6, reference numeral 1 denotes a pyroelectric infrared sensor. The pyroelectric infrared sensor 1 includes a square-shaped housing 2 and a bottom plate 3 to form a storage space for necessary components. As shown in FIG. 5, the housing 2 has a bowl shape with the lower part of the front end cut off. The bottom plate 3 is formed to be bent so as to follow the cut portion, and covers the bottom surface of the housing 2 including the cut portion.
ハウジング２内には、上記切除部の上方に焦電センサ５が検出方向を下に向けて配置されている。焦電センサ５はハウジング２内に固定された焦電センサ支持板４の下面に取り付けられている。底板３は、焦電センサ５に対向する部分が解放されて、図６に示すように窓孔１４が形成されている。この窓孔１４を通して、焦電センサ５が下方の検出対象を検出することができるようになっている。焦電センサ５は、前述のとおり、強誘電体の焦電効果を利用して、赤外線を発する対象物を検出することができるものである。 In the housing 2, a pyroelectric sensor 5 is arranged above the excision part with the detection direction facing downward. The pyroelectric sensor 5 is attached to the lower surface of the pyroelectric sensor support plate 4 fixed in the housing 2. A portion of the bottom plate 3 facing the pyroelectric sensor 5 is released, and a window hole 14 is formed as shown in FIG. Through this window hole 14, the pyroelectric sensor 5 can detect the lower detection target. As described above, the pyroelectric sensor 5 can detect an object that emits infrared rays by using the pyroelectric effect of a ferroelectric substance.
窓孔１４の左右両側には、調整板１０が配置されている。各調整板１０は左右方向の位置を調整可能であり、調整した位置に、ねじ、プッシュリベットなどで固定することができる。各調整板１０を位置調整することにより、焦電センサ５による検出範囲を調整することができる。 Adjustment plates 10 are arranged on the left and right sides of the window hole 14. Each adjustment plate 10 can be adjusted in the position in the left-right direction, and can be fixed to the adjusted position with screws, push rivets or the like. The detection range by the pyroelectric sensor 5 can be adjusted by adjusting the position of each adjustment plate 10.
既に説明したように、焦電センサ５は、検出対象に動きがないと温度が安定し、センサを構成する強誘電体の自発分極に変化が生じていないため、検出対象を検出することができない。いわゆる「ロスト」状態になる。この「ロスト」を解消するために、リセット機構９が設けられている。 As described above, the pyroelectric sensor 5 cannot detect the detection target because the temperature is stable unless the detection target moves, and the spontaneous polarization of the ferroelectric material constituting the sensor does not change. . It becomes a so-called “lost” state. In order to eliminate this “lost”, a reset mechanism 9 is provided.
リセット機構９は、赤外線を遮断することができる板状の部材であり、リセットモータ８によって回転駆動される。リセットモータ８は回転出力軸を垂直方向に向けて基板４の上面に固定されている。基板４を突き抜けた上記回転出力軸にリセット機構９が取り付けられている。リセットモータ８の駆動によってリセット機構９が水平面内において回転すると、前記窓孔１４を遮蔽し、焦電センサ５に向かう赤外線を遮断する。リセット機構９が原位置に復帰すると、焦電センサ５は検出対象から放射される赤外線を検出することができる。 The reset mechanism 9 is a plate-like member that can block infrared rays, and is rotationally driven by the reset motor 8. The reset motor 8 is fixed to the upper surface of the substrate 4 with the rotation output shaft directed in the vertical direction. A reset mechanism 9 is attached to the rotation output shaft that has penetrated the substrate 4. When the reset mechanism 9 rotates in the horizontal plane by driving the reset motor 8, the window hole 14 is shielded and infrared rays directed to the pyroelectric sensor 5 are shielded. When the reset mechanism 9 returns to the original position, the pyroelectric sensor 5 can detect infrared rays emitted from the detection target.
図４、図５に示すように、焦電センサ５とほぼ同じ高さ位置に温度センサ７が取り付けられている。温度センサ７は温度センサ基板６に取り付けられている。温度センサ７は、焦電センサ５による検出範囲の温度を測定することができる。温度センサ７はまた、温度センサ７自身の表面温度を測定することができる。焦電センサ５によって検出される温度データは、後で説明する温度むらの検出に供される。 As shown in FIGS. 4 and 5, a temperature sensor 7 is attached at substantially the same height as the pyroelectric sensor 5. The temperature sensor 7 is attached to the temperature sensor substrate 6. The temperature sensor 7 can measure the temperature of the detection range by the pyroelectric sensor 5. The temperature sensor 7 can also measure the surface temperature of the temperature sensor 7 itself. The temperature data detected by the pyroelectric sensor 5 is used for detecting temperature unevenness described later.
焦電センサ５の上方において、ＬＥＤ１２が配置されている。ＬＥＤ１２は所定に基板に実装され、発光部がハウジング２の前面に開けられた孔に嵌められている。ＬＥＤ１２は焦電型赤外線センサ１の動作状態を、点灯、消灯、点滅などによって表示することができる。 An LED 12 is disposed above the pyroelectric sensor 5. The LED 12 is mounted on a predetermined substrate, and a light emitting portion is fitted in a hole formed in the front surface of the housing 2. The LED 12 can display the operation state of the pyroelectric infrared sensor 1 by turning on, turning off, blinking, or the like.
本発明に係る焦電型赤外線センサは、例えば移動棚装置に取り付けて、移動棚間の作業通路内に人がいるかどうかを検出するエリアセンサとして利用することができる。このように、本発明に係る焦電型赤外線センサを移動棚とリンクさせる場合、例えば、移動棚のロック装置の作動状態、非作動状態を、ＬＥＤ１２の点灯、消灯、点滅などによって表示することができる。また、本発明に係る焦電型赤外線センサを監視カメラと連動させた場合、監視カメラの作動状態を、ＬＥＤ１２の点灯、消灯、点滅などによって表示することができる。 The pyroelectric infrared sensor according to the present invention can be used, for example, as an area sensor that is attached to a moving shelf device and detects whether there is a person in the work path between the moving shelves. As described above, when the pyroelectric infrared sensor according to the present invention is linked to the moving shelf, for example, the operating state and the non-operating state of the locking device of the moving shelf can be displayed by turning on, turning off, or blinking the LED 12. it can. Further, when the pyroelectric infrared sensor according to the present invention is interlocked with the monitoring camera, the operating state of the monitoring camera can be displayed by turning on, turning off, or blinking the LED 12.
［焦電型赤外線センサの実施例の制御系］
次に、上記焦電型赤外線センサの実施例の制御系について、図１を参照しながら説明する。図１において、焦電センサ制御部２０は、入出力装置として、焦電センサ５、温度センサ７、リセット機構９を有している。焦電センサ制御部２０は、特定の機能を果たす部分として以下の機能部を備えている。
[Control system of embodiment of pyroelectric infrared sensor]
Next, a control system of an embodiment of the pyroelectric infrared sensor will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the pyroelectric sensor control unit 20 includes a pyroelectric sensor 5, a temperature sensor 7, and a reset mechanism 9 as input / output devices. The pyroelectric sensor control unit 20 includes the following functional units as portions that perform specific functions.
情報処理部２２：温度センサ７からの温度情報に基づいて温度むらを演算する演算部でもある。情報処理部２２は、各部の動作を制御する中枢部であり、焦電センサ５の検出範囲の温度むらに基づいて焦電センサ５の感度を調整する感度調整処理部でもある。焦電センサ５の感度を調整するといっても、直接的に焦電センサ５の感度を補正するものではなく、焦電センサ５の感度が調整されたかのようにソフト的に調整するものである。この点は後で詳細に説明する。 Information processing unit 22 is also a calculation unit that calculates temperature unevenness based on temperature information from the temperature sensor 7. The information processing unit 22 is a central unit that controls the operation of each unit, and is also a sensitivity adjustment processing unit that adjusts the sensitivity of the pyroelectric sensor 5 based on temperature unevenness in the detection range of the pyroelectric sensor 5. Even if the sensitivity of the pyroelectric sensor 5 is adjusted, the sensitivity of the pyroelectric sensor 5 is not directly corrected, but is adjusted by software as if the sensitivity of the pyroelectric sensor 5 was adjusted. This point will be described later in detail.
外部信号入出力部２４：外部からの命令信号を受け入れ、また、外部へ制御信号などの出力信号を出力する。入出力信号のインターフェースとしての機能を有する。
焦電センサ検出部２６：焦電センサ５の出力信号を監視し、焦電センサ５の出力信号の変化から焦電センサ５が検出対象を検出したか否かを判断する部分である。上記情報処理部２２に含まれる上記感度調整処理部からの指示によって、焦電センサ検出部２６による検出感度が調整される。
External signal input / output unit 24: Accepts an external command signal and outputs an output signal such as a control signal to the outside. It functions as an input / output signal interface.
Pyroelectric sensor detection unit 26: This is a part that monitors the output signal of the pyroelectric sensor 5 and determines whether the pyroelectric sensor 5 has detected a detection target from the change in the output signal of the pyroelectric sensor 5. The detection sensitivity by the pyroelectric sensor detection unit 26 is adjusted by an instruction from the sensitivity adjustment processing unit included in the information processing unit 22.
温度センサ情報検出部３０：温度センサ７から出力される信号から温度を検出する部分である。温度センサ７から出力される信号には、焦電センサ５の検出範囲の温度すなわち周辺温度に関わる信号Ｔａと、温度センサ７の表面温度に関わる信号Ｔｓがある。温度センサ情報検出部３０は、信号ＴａとＴｓから、検出範囲の温度と温度センサ７の表面温度を検出する。 Temperature sensor information detection unit 30: a part for detecting temperature from a signal output from the temperature sensor 7. The signals output from the temperature sensor 7 include a signal Ta related to the temperature in the detection range of the pyroelectric sensor 5, that is, the ambient temperature, and a signal Ts related to the surface temperature of the temperature sensor 7. The temperature sensor information detection unit 30 detects the temperature of the detection range and the surface temperature of the temperature sensor 7 from the signals Ta and Ts.
リセット機構命令部３２：焦電センサ制御部２０の各部からの信号により、いわゆる「ロスト」状態が生じた場合に、あるいは「ロスト」状態が生じる前に、リセット機構９を作動させる部分である。リセット機構９の作動により、焦電センサ５は再検出可能になる。 Reset mechanism command unit 32: This is a part that operates the reset mechanism 9 when a so-called “lost” state occurs or before a “lost” state occurs due to a signal from each part of the pyroelectric sensor control unit 20. The pyroelectric sensor 5 can be detected again by the operation of the reset mechanism 9.
計時部３４：クロック信号を計数することにより時間の経過を計測する部分である。焦電センサ５が一定の時間間隔で検出動作するのに必要な部分である。また、時間的な要素でいずれかの部分の動作を制御する場合などに必要な部分である。
焦電センサ制御部２０の各部は相互に連携している。
Timekeeping unit 34: a part that measures the passage of time by counting clock signals. This is a part necessary for the pyroelectric sensor 5 to perform detection operation at regular time intervals. In addition, this is a necessary part when the operation of any part is controlled by a temporal element.
Each part of the pyroelectric sensor control part 20 is mutually linked.
［感度調整の説明］
本発明に係る焦電型赤外線センサの実施例による感度調整の基本思想について説明する。焦電センサは、一定の時間間隔で検出動作をし、所定時間内における検出回数が所定回数以上であれば、検出範囲内に赤外線を放射する検出対象が存在しているものと判断する。例えば、単位時間を５０ｍｓとし、この時間内に１５回以上検出すると検出対象が存在しているものと判断する、というように設定することにより、焦電センサの感度を設定することができる。上記時間内に１回でも検出すると検出対象が存在しているものと判断するように設定すると、最大感度に設定されたことになる。
[Explanation of sensitivity adjustment]
The basic concept of sensitivity adjustment by an embodiment of the pyroelectric infrared sensor according to the present invention will be described. The pyroelectric sensor performs a detection operation at a constant time interval, and if the number of detections within a predetermined time is equal to or greater than the predetermined number, it is determined that a detection target that emits infrared rays exists within the detection range. For example, the sensitivity of the pyroelectric sensor can be set by setting the unit time to be 50 ms and determining that the detection target exists if it is detected 15 times or more within this time. If the setting is made so that it is determined that the detection target exists once detected within the above time, the maximum sensitivity is set.
焦電センサ自体の感度は一定とし、静止人物を検出対象として、誤検出と非検出が発生しない上記単位時間内の検出回数を、実験を繰り返すことによって模索した。その結果、静止した人物を検出することができる限界の検出回数は１５回程度であることがわかった。 The sensitivity of the pyroelectric sensor itself was fixed, and the number of detections within the above unit time in which no false detection and no detection occurred with a still person as a detection target was sought by repeating the experiment. As a result, it has been found that the limit number of times that a stationary person can be detected is about 15 times.
そこで、限界検出回数である１５回をもって焦電センサの感度を設定したとする。
その場合、焦電センサの検出範囲に温度むらがあるときなどに発生しやすい誤検出は生じにくくなる。しかし、焦電センサの検出範囲の温度が人の体温に近い場合に発生する非検出を解消することができない。要するに、焦電センサの感度を、一定の検出回数、例えば上記限界検出回数に設定しても、誤検出も非検出も軽減することができない。
Therefore, it is assumed that the sensitivity of the pyroelectric sensor is set at 15 times that is the limit detection number.
In that case, erroneous detection that is likely to occur when the detection range of the pyroelectric sensor is uneven in temperature is less likely to occur. However, the non-detection that occurs when the temperature in the detection range of the pyroelectric sensor is close to the human body temperature cannot be eliminated. In short, even if the sensitivity of the pyroelectric sensor is set to a fixed number of detections, for example, the limit detection number, neither erroneous detection nor non-detection can be reduced.
図７は、温度むらによる誤検出を実験によって確認した結果を示す。横軸は温度むら（℃）、左縦軸は一定時間である５０ｍｓでの焦電センサの検出回数、右縦軸は誤検出時間（ｍｓ）である。線Ａは上記のように限界検出回数としての１５回を示す線である。線Ｂは、温度むらに対応する誤検出時間を示している。誤検出時間とは、検出範囲が無人であるにもかかわらず、人がいるものと検出している時間のことである。 FIG. 7 shows a result of confirming an erroneous detection due to temperature unevenness by an experiment. The horizontal axis represents temperature unevenness (° C.), the left vertical axis represents the number of pyroelectric sensor detections at a fixed time of 50 ms, and the right vertical axis represents erroneous detection time (ms). The line A is a line indicating 15 times as the limit detection number as described above. A line B indicates a false detection time corresponding to temperature unevenness. The false detection time is the time during which it is detected that there is a person even though the detection range is unattended.
図７からわかるように、温度むらが０から３（℃）程度までの範囲と、３から５（℃）程度までの範囲で生じる誤検出時間が明らかに異なっている。温度むらが０から３（℃）程度までの範囲では検出回数が０であるのに対し、温度むらが３から５（℃）程度までの範囲では誤検出時間が、約４００ｍｓ以上７５０ｍｓ未満になっている。したがって、温度むらが３から５（℃）程度までの範囲であれば、上記のように検出回数を１５回（７５０ｍｓ）程度に設定することにより、誤検出を防止することができる。 As can be seen from FIG. 7, the erroneous detection time that occurs when the temperature unevenness ranges from 0 to 3 (° C.) and from 3 to 5 (° C.) is clearly different. While the number of detections is 0 in the range where the temperature unevenness ranges from 0 to 3 (° C), the false detection time is about 400 ms or more and less than 750 ms in the range where the temperature unevenness ranges from 3 to 5 (° C). ing. Therefore, if the temperature unevenness is in the range of about 3 to 5 (° C.), erroneous detection can be prevented by setting the number of detections to about 15 (750 ms) as described above.
このように、焦電センサの見かけ上の感度を所定時間内における検出回数で表すものとする。上記感度を１５回以下に設定すると、焦電センサの見かけ上の感度は高くなる。上記感度を１回に設定すると、最大感度に設定されることになる。しかし、感度を１５回以下に設定して感度を高くすると、誤検出が生じやすくなる。そこで、リセット機構が動作したときのように誤検出が生じやすい動作状況では設定感度を低く設定し、検出範囲内の検出対象の検出動作時には設定感度を高める、というように、動作状況に応じて感度を可変する仕組みにするとよい。 In this way, the apparent sensitivity of the pyroelectric sensor is represented by the number of detections within a predetermined time. When the sensitivity is set to 15 times or less, the apparent sensitivity of the pyroelectric sensor increases. When the sensitivity is set to once, the maximum sensitivity is set. However, if the sensitivity is set to 15 times or less and the sensitivity is increased, erroneous detection is likely to occur. Therefore, depending on the operating condition, the setting sensitivity is set low in an operating situation where a false detection is likely to occur, such as when the reset mechanism is operated, and the setting sensitivity is increased during the detection operation of the detection target within the detection range. It is better to have a mechanism to change the sensitivity.
焦電センサが誤検出しやすい状況は、検出範囲内での温度むらがあること、すなわち場所によって温度差があることである。図１２は、検出範囲内での温度むらが小さい場合と大きい場合の例を模式的に示している。図１２の左側に示すように、焦電センサの検出範囲内にエアコンや窓あるいは扉がない場合は検出範囲内の温度は全体的にほぼ同じの温度で、温度むらは小さい。 A situation in which the pyroelectric sensor is likely to be erroneously detected is that there is uneven temperature within the detection range, that is, there is a temperature difference depending on the location. FIG. 12 schematically illustrates an example in which the temperature unevenness within the detection range is small and large. As shown on the left side of FIG. 12, when there is no air conditioner, window, or door within the detection range of the pyroelectric sensor, the temperature within the detection range is generally the same temperature, and the temperature unevenness is small.
図１２の右側に示すように、焦電センサの検出範囲内にエアコンや窓あるいは扉があると、検出範囲内の温度は場所によって異なり、温度むらは大きい。特に、冬季においてエアコンが暖房モードで運転されていると、エアコンから吹き出される空気の温度と、窓や扉の傍の温度は大きく異なり、温度むらが大きい。加えて、エアコンから吹き出される温度の高い空気が検出範囲内を流れる。そのため、焦電センサは周辺温度よりも高い温度の空気の流れにより、検出範囲内を人が移動した場合と同様に検出動作し、検出範囲内に人がいないにも関わらず人がいるものと誤検出する。このように、検出範囲内の温度むらが大きい場合は誤検出が生じやすい。 As shown on the right side of FIG. 12, if there is an air conditioner, window, or door within the detection range of the pyroelectric sensor, the temperature within the detection range varies depending on the location, and the temperature unevenness is large. In particular, when the air conditioner is operated in the heating mode in winter, the temperature of the air blown from the air conditioner and the temperature near the window or door are greatly different, and the temperature unevenness is large. In addition, high temperature air blown from the air conditioner flows in the detection range. For this reason, the pyroelectric sensor is detected in the same manner as when a person moves within the detection range due to the flow of air at a temperature higher than the ambient temperature, and there is a person even though there is no person within the detection range. False detection. Thus, erroneous detection is likely to occur when the temperature unevenness in the detection range is large.
そこで、図１に示す例では、検出範囲内の温度むらの大小に応じて焦電センサの感度を調整し、誤検出や非検出の低減を図っている。図１において、温度センサ７は、焦電センサ５の検出範囲の温度に関する信号Ｔａと温度センサ７の表面温度に関する信号Ｔｓを検出する。温度センサ情報検出部３０は、上記信号Ｔａと信号Ｔｓから、焦電センサ５の検出範囲の温度と、温度センサ７の表面温度を求める。演算部を含む情報処理部２２で、上記検出範囲の温度と温度センサ７の表面温度の差の絶対値すなわち温度むらを演算により求める。 Therefore, in the example shown in FIG. 1, the sensitivity of the pyroelectric sensor is adjusted according to the temperature unevenness within the detection range to reduce false detection and non-detection. In FIG. 1, the temperature sensor 7 detects a signal Ta related to the temperature in the detection range of the pyroelectric sensor 5 and a signal Ts related to the surface temperature of the temperature sensor 7. The temperature sensor information detection unit 30 determines the temperature of the detection range of the pyroelectric sensor 5 and the surface temperature of the temperature sensor 7 from the signal Ta and the signal Ts. An information processing unit 22 including a calculation unit obtains the absolute value of the difference between the temperature of the detection range and the surface temperature of the temperature sensor 7, that is, temperature unevenness by calculation.
しかしながら、上記温度むらを正確に測定するには工夫が必要である。図９は、エアコンによる設定温度変化に対する市販の熱電対式温度センサの追従性と温度むらとの関係を示す。横軸は時間（分）、左縦軸は温度むら（℃）、右縦軸は温度（℃）である。時間軸において、０〜８分をエアコンの設定温度３０℃、８〜１８分をエアコンの設定温度１５℃、１８分以降は再びエアコンの設定温度３０℃とした。グラフＤは実際の温度むら、グラフＥは熱電対式温度センサによる検出値の変化を示している。 However, ingenuity is required to accurately measure the temperature unevenness. FIG. 9 shows the relationship between the followability of a commercially available thermocouple temperature sensor and the temperature unevenness with respect to a set temperature change by an air conditioner. The horizontal axis represents time (minutes), the left vertical axis represents temperature unevenness (° C.), and the right vertical axis represents temperature (° C.). On the time axis, 0 to 8 minutes was set to the set temperature of the air conditioner 30 ° C., 8 to 18 minutes was set to the set temperature of the air conditioner 15 ° C., and after 18 minutes, the set temperature of the air conditioner was set to 30 ° C. again. Graph D shows the actual temperature unevenness, and graph E shows the change in the detected value by the thermocouple temperature sensor.
実際の温度むらを示すグラフＤは、ピンポイントで物体から放射される赤外線や可視光線の強度を測定するセンサである放射式温度センサを用いて測定したデータから得たものである。熱電対式温度センサの設置位置と同じ位置に放射式温度センサを設置し、それぞれの設置位置における温度と、焦電センサ５自体が測定したその表面温度との差を実際の温度むらとしている。 A graph D showing actual temperature unevenness is obtained from data measured using a radiation temperature sensor which is a sensor that measures the intensity of infrared rays and visible rays emitted from an object at a pinpoint. A radiation type temperature sensor is installed at the same position as the installation position of the thermocouple temperature sensor, and the difference between the temperature at each installation position and the surface temperature measured by the pyroelectric sensor 5 itself is used as the actual temperature unevenness.
図９に示すグラフＤおよびＥからわかるように、実際の温度むらはエアコンによる急激な温度変化に対応して変化している。これに対して市販の熱電対式温度センサによる検出信号は、実際の温度むらに対する追従性が悪く、熱電対式温度センサは温度むら検出用の温度センサとして不適であることがわかった。 As can be seen from the graphs D and E shown in FIG. 9, the actual temperature unevenness changes corresponding to a rapid temperature change by the air conditioner. On the other hand, the detection signal from a commercially available thermocouple temperature sensor has poor followability to actual temperature unevenness, and it has been found that the thermocouple temperature sensor is not suitable as a temperature sensor for detecting temperature unevenness.
そこで、本発明に係る焦電型赤外線センサの温度センサとして、赤外線サーモパイルセンサを用いた。赤外線サーモパイルセンサは、対象物とは非接触で対象物の温度を測定することができるセンサである。赤外線サーモパイルセンサは、サーモパイルを使用し、対象物から放射される赤外線エネルギーを吸収し、それに対応したサーモパイル電圧の変化により対象物の温度を計測する。赤外線サーモパイルセンサは、それ自身の表面温度と周辺温度すなわち上記検出範囲の温度を同時に検出することができる。 Therefore, an infrared thermopile sensor was used as the temperature sensor of the pyroelectric infrared sensor according to the present invention. An infrared thermopile sensor is a sensor that can measure the temperature of an object without contacting the object. The infrared thermopile sensor uses a thermopile, absorbs infrared energy emitted from the object, and measures the temperature of the object based on a corresponding change in the thermopile voltage. The infrared thermopile sensor can simultaneously detect its own surface temperature and ambient temperature, that is, the temperature in the detection range.
図１０は、前記温度センサ７として赤外線サーモパイルセンサを使用して性能を確認した結果を示している。赤外線サーモパイルセンサから出力されるそれ自身の表面温度および周辺温度信号から温度むらを演算した。温度センサを除けば、測定条件は図９の場合と同じである。グラフＤは、図９のグラフＤと同じで、実際の温度むらを示している。グラフＥ１は、温度センサとして赤外線サーモパイルセンサを使用して測定し演算して得た温度むらを示しており、図９のグラフＥに対応するものである。グラフＴｓは、赤外線サーモパイルセンサによって測定されたそれ自身の表面温度を示す。グラフＴａは、赤外線サーモパイルセンサによって測定された周辺温度を示す。温度むらを示すグラフＥ１は、上記表面温度Ｔｓと周辺温度Ｔａの差の絶対値である。 FIG. 10 shows a result of confirming performance using an infrared thermopile sensor as the temperature sensor 7. The temperature unevenness was calculated from the surface temperature and the ambient temperature signal output from the infrared thermopile sensor. Except for the temperature sensor, the measurement conditions are the same as in FIG. Graph D is the same as graph D in FIG. 9 and shows actual temperature unevenness. A graph E1 shows temperature unevenness obtained by measurement using an infrared thermopile sensor as a temperature sensor, and corresponds to the graph E in FIG. Graph Ts shows its own surface temperature measured by an infrared thermopile sensor. Graph Ta shows the ambient temperature measured by the infrared thermopile sensor. A graph E1 showing the temperature unevenness is an absolute value of a difference between the surface temperature Ts and the ambient temperature Ta.
図１０からわかるように、実際の温度むらを示すグラフＤと、赤外線サーモパイルセンサの出力信号に基づいて得られる温度むらを示すグラフＥ１はほぼ一致している。したがって、本発明に係る焦電型赤外線センサに、温度センサとして赤外線サーモパイルセンサを用いることは、温度の急激な変動に対する追従性がよく、温度むらの検出に有効である。そこで、本実施例においては温度センサとして赤外線サーモパイルセンサを用いた。以上のように、検出範囲内の温度むらをリアルタイムで計測することが可能になった。ただし、本発明に赤外線サーモパイルセンサを用いることは必須ではない。温度の急激な変動に対する追従性の良好な温度センサであれば、本発明に適用することができる。 As can be seen from FIG. 10, the graph D showing the actual temperature unevenness and the graph E1 showing the temperature unevenness obtained based on the output signal of the infrared thermopile sensor almost coincide. Therefore, using an infrared thermopile sensor as a temperature sensor for the pyroelectric infrared sensor according to the present invention has good followability to a rapid change in temperature and is effective in detecting temperature unevenness. Therefore, in this embodiment, an infrared thermopile sensor is used as the temperature sensor. As described above, it becomes possible to measure the temperature unevenness in the detection range in real time. However, it is not essential to use an infrared thermopile sensor in the present invention. Any temperature sensor that has good followability to a rapid change in temperature can be applied to the present invention.
焦電センサは、対象物の温度と周辺温度の差が４℃以下になると、対象物が存在していてもそれを検出し難くなる。特に夏季に多く見られる現象である。温度センサとして上記赤外線サーモパイルセンサを用いると、赤外線サーモパイルセンサは、周辺部すなわち焦電センサの検出範囲に人などの検出対象がいると、検出対象の温度も含めて検出範囲の温度を測定する。また、赤外線サーモパイルセンサはそれ自身の表面温度も測定する。したがって、上記検出対象も含めた上記周辺温度と上記表面温度との差の絶対値として温度むらを検出することができ、誤検出が少なく、対象物を高い精度で検出することができる。 When the difference between the temperature of the object and the ambient temperature is 4 ° C. or less, the pyroelectric sensor is difficult to detect even if the object exists. This phenomenon is particularly common in summer. When the infrared thermopile sensor is used as the temperature sensor, the infrared thermopile sensor measures the temperature of the detection range including the temperature of the detection target when there is a detection target such as a person in the detection range of the peripheral portion, that is, the pyroelectric sensor. The infrared thermopile sensor also measures its own surface temperature. Therefore, temperature unevenness can be detected as the absolute value of the difference between the ambient temperature including the detection target and the surface temperature, and there are few false detections, and the target can be detected with high accuracy.
［感度調整の具体的手段］
図１１は、上に述べたように、対象物を高い精度で検出することができる赤外線サーモパイルセンサを温度センサとして用いながら、温度むらの大小により焦電センサの感度を調整することによる効果を示す。感度補正の具体的手段は、前述のように、焦電センサが一定の時間間隔で検出動作をし、所定時間内における検出回数が所定回数以上であれば、検出対象が存在しているものと判断するものである。
[Specific method for sensitivity adjustment]
FIG. 11 shows the effect obtained by adjusting the sensitivity of the pyroelectric sensor according to the temperature unevenness while using the infrared thermopile sensor capable of detecting the object with high accuracy as the temperature sensor as described above. . As described above, the specific means for correcting the sensitivity is that the pyroelectric sensor performs detection operation at regular time intervals, and if the number of detections within a predetermined time is equal to or greater than the predetermined number, the detection target exists. Judgment.
図１１は、図７のグラフに、設定感度を示すグラフＣを付加したものである。グラフＣは、温度むらに応じて、所定時間内における検出回数が何回であれば検出対象が存在するものと判断するかという、いわば閾値を示している。グラフＣの左端は温度むらがほとんどない、すなわち周辺温度と赤外線サーモパイルセンサの表面温度との差がほとんどないない場合であって、上記検出回数は「１」である。したがって、上記所定時間内に１回でも検出すると対象物が存在しているものと判断する。焦電センサの感度が見かけ上最大の感度に設定されている。温度むらが大きくなるにつれてグラフＣで示す検出回数は増える。検出回数が増えるにしたがって焦電センサの見かけ上の感度は低下する。 FIG. 11 is obtained by adding a graph C indicating the set sensitivity to the graph of FIG. The graph C shows a threshold value, that is, how many times the number of detections within a predetermined period of time is determined to be present according to temperature unevenness. The left end of the graph C is a case where there is almost no temperature unevenness, that is, there is almost no difference between the ambient temperature and the surface temperature of the infrared thermopile sensor, and the number of detections is “1”. Therefore, if it is detected even once within the predetermined time, it is determined that the object is present. The sensitivity of the pyroelectric sensor is apparently set to the maximum sensitivity. As the temperature unevenness increases, the number of detections indicated by graph C increases. As the number of detections increases, the apparent sensitivity of the pyroelectric sensor decreases.
図７に関して説明したように、温度むらが０から３．２（℃）程度までの範囲では、誤検出はほとんどない反面、非検出が生じやすい。しかし、図１１のグラフＣに示すように、温度むらが０から３．２（℃）程度までの範囲では、所定時間内での検出回数の閾値を、基準の検出回数である１５回よりも下げている。これは設定感度を上げていることを意味する。加えて、温度むらの程度によって上記閾値すなわち設定感度を変えている。こうすることにより温度むらが小さい場合であっても、前記非検出という不具合を低減できる。 As described with reference to FIG. 7, in the range where the temperature unevenness ranges from 0 to 3.2 (° C.), there is almost no false detection, but non-detection is likely to occur. However, as shown in the graph C of FIG. 11, in the range where the temperature unevenness is about 0 to 3.2 (° C.), the threshold of the number of detections within a predetermined time is set to be higher than 15 times that is the reference number of detections. It is lowered. This means that the setting sensitivity is increased. In addition, the threshold value, that is, the set sensitivity, is changed depending on the degree of temperature unevenness. By doing so, even if the temperature unevenness is small, the problem of non-detection can be reduced.
温度むらが３から５（℃）程度までといった大きな範囲では、前述のように誤検出が生じやすい。図１１にグラフＣで示す例では、温度むらが３から５（℃）程度までの範囲では、上記閾値を、基準の検出回数である１５回よりも上げている。これは設定感度を下げていることを意味する。加えて、温度むらの程度によって上記閾値すなわち設定感度を変えている。こうすることにより、温度むらが大きい場合に生じやすい誤検出を低減できる。 In a large range where the temperature unevenness is about 3 to 5 (° C.), erroneous detection is likely to occur as described above. In the example shown by the graph C in FIG. 11, in the range where the temperature unevenness is about 3 to 5 (° C.), the threshold value is increased from 15 times that is the reference number of times of detection. This means that the setting sensitivity is lowered. In addition, the threshold value, that is, the set sensitivity, is changed depending on the degree of temperature unevenness. By doing so, it is possible to reduce false detections that are likely to occur when the temperature unevenness is large.
［リセット動作と感度調整の関係］
焦電型赤外センサは、検出対象が存在していても、検出対象が一定時間静止していれば非検出すなわち前記「ロスト」状態になる不具合を生ずる。図２乃至図６に示す例では、ロスト状態を解消するリセット機構９を備えている。リセット機構９はリセットモータ８に駆動されて回転し、前記窓孔１４を開閉して焦電センサ５が検出動作可能な状態にリセットする。このリセット動作後の焦電センサ５は動作が不安定で、誤検出が生じやすい。この誤検出は、リセット機構９が作動した後の検出範囲内の温度むらを温度センサ７が検出することにより発生ものと考えられる。
[Relationship between reset operation and sensitivity adjustment]
The pyroelectric infrared sensor has a problem that even if a detection target exists, if the detection target is stationary for a certain period of time, it is not detected, that is, becomes in the “lost” state. In the example shown in FIGS. 2 to 6, a reset mechanism 9 that cancels the lost state is provided. The reset mechanism 9 is driven and rotated by the reset motor 8 to open and close the window hole 14 to reset the pyroelectric sensor 5 to a state in which the pyroelectric sensor 5 can be detected. The pyroelectric sensor 5 after the reset operation is unstable in operation, and erroneous detection is likely to occur. This erroneous detection is considered to occur when the temperature sensor 7 detects temperature unevenness within the detection range after the reset mechanism 9 is activated.
図８は、上側に上記リセット機構９の動作状態を、下側に焦電センサ５の感度状態を、タイミングを合わせて示している。いずれも、通常の動作状態から、リセット機構９の動作、焦電センサ５の感度調整を経て、通常の動作状態に戻る一連の動作を示している。通常の動作では、焦電センサ５の感度は最大感度に設定されている。具体的には、５０ｍｓの時間内に１回でも検出対象が検出されれば検出対象が存在しているものと判断するようにして、非検出を回避するように設定されている。 FIG. 8 shows the operation state of the reset mechanism 9 on the upper side, and the sensitivity state of the pyroelectric sensor 5 on the lower side with matching timing. Both show a series of operations from the normal operation state to the normal operation state through the operation of the reset mechanism 9 and the sensitivity adjustment of the pyroelectric sensor 5. In normal operation, the sensitivity of the pyroelectric sensor 5 is set to the maximum sensitivity. Specifically, if the detection target is detected even once within the time of 50 ms, it is determined that the detection target exists, so that non-detection is avoided.
図８に示す例では、通常の動作からリセット機構９の動作が始まると、リセット機構９の開から閉への動作時間、リセット機構９による遮蔽中の時間、リセット機構９の閉から開への動作時間を要する。したがって、リセット機構９の一連の動作にある程度の時間を要し、このリセット動作に要する時間は、焦電センサ５による検出は無視される。 In the example shown in FIG. 8, when the operation of the reset mechanism 9 starts from the normal operation, the operation time from the opening to the closing of the reset mechanism 9, the time during the shielding by the reset mechanism 9, It takes operation time. Therefore, a certain amount of time is required for a series of operations of the reset mechanism 9, and detection by the pyroelectric sensor 5 is ignored for the time required for this reset operation.
リセット機構９の動作後所定時間、焦電センサ５の感度を温度むらに応じて調整あるいは補正し、その後通常の動作に戻る。焦電センサ５の感度調整は、上に述べたとおりで、例えば、５０ｍｓの時間内において、焦電センサ５が検出対象を検出する回数の閾値を、温度むらに応じて変えることによって行う。感度調整後の通常の動作では、焦電センサ５の感度は最大感度に設定される。 For a predetermined time after the operation of the reset mechanism 9, the sensitivity of the pyroelectric sensor 5 is adjusted or corrected according to the temperature unevenness, and then the normal operation is resumed. The sensitivity adjustment of the pyroelectric sensor 5 is performed as described above, for example, by changing the threshold of the number of times that the pyroelectric sensor 5 detects the detection target in a time of 50 ms in accordance with the temperature unevenness. In normal operation after sensitivity adjustment, the sensitivity of the pyroelectric sensor 5 is set to the maximum sensitivity.
温度むらに対応した焦電センサ５の感度設定は、検出範囲の温度と温度センサの表面温度との関係に基づいて焦電センサ５の感度を予め数値で設定したテーブルを利用した計算式を利用するとよい。上記数値は、焦電センサ５が検出対象を検出する回数の閾値に該当する。 The sensitivity setting of the pyroelectric sensor 5 corresponding to the temperature unevenness uses a calculation formula using a table in which the sensitivity of the pyroelectric sensor 5 is previously set as a numerical value based on the relationship between the temperature of the detection range and the surface temperature of the temperature sensor. Good. The numerical value corresponds to the threshold value of the number of times that the pyroelectric sensor 5 detects the detection target.
上記計算式は、図１における情報処理部２２に保存されていて、情報処理部２２は、演算された温度むらに基づいて上記計算式で計算された設定感度を読み出す。読み出された設定感度は、焦電センサ検出部２６に供される。焦電センサ検出部２６は、焦電センサ５による検出回数の閾値を上記設定感度に対応して設定する。 The calculation formula is stored in the information processing section 22 in FIG. 1, and the information processing section 22 reads the set sensitivity calculated by the calculation formula based on the calculated temperature unevenness. The read setting sensitivity is provided to the pyroelectric sensor detection unit 26. The pyroelectric sensor detection unit 26 sets a threshold value of the number of times of detection by the pyroelectric sensor 5 corresponding to the set sensitivity.
［焦電センサの感度自動補正］
温度むらによる焦電センサの感度調整に関しては以上述べた通りで、感度を調整することにより、温度むらが大きい場合の誤検出、温度むらが小さい場合の非検出を低減できる。焦電センサの誤検出、非検出をさらに低減するために、上記感度調整に加えて、周辺温度の高低に応じて焦電センサの感度を補正するとなおよい。夏季のように周辺温度が高い時期には人体などの検出対象の温度と周辺温度との差が小さいため、未検出が生じやすくなる。冬季は逆である。そこで、周辺温度が高い場合は焦電センサの感度を高めに補正し、周辺温度が低い場合は焦電センサの感度を低めに補正するとよい。
[Automatic correction of pyroelectric sensor sensitivity]
Regarding the sensitivity adjustment of the pyroelectric sensor due to temperature unevenness, as described above, by adjusting the sensitivity, false detection when the temperature unevenness is large and non-detection when the temperature unevenness is small can be reduced. In order to further reduce the erroneous detection and non-detection of the pyroelectric sensor, it is better to correct the sensitivity of the pyroelectric sensor according to the level of the ambient temperature in addition to the sensitivity adjustment. When the ambient temperature is high, such as in summer, the difference between the temperature of the detection target such as a human body and the ambient temperature is small, and thus undetected is likely to occur. The winter is the opposite. Therefore, the sensitivity of the pyroelectric sensor is corrected to be higher when the ambient temperature is high, and the sensitivity of the pyroelectric sensor is corrected to be lower when the ambient temperature is low.
図１３は、焦電センサの感度調整に加えて、上記周辺温度に応じて感度補正を行う場合の例を示す。本実施例では、前述のように、所定時間内において、焦電センサが検出対象を検出する回数の閾値によって焦電センサの感度を調整している。図１３の縦軸の「焦電センサ検知感度付与値」とは、上記閾値のことであって、前述の例に合わせて、所定の時間である５０ｍｓ内に焦電センサが検出する回数を示している。横軸は温度むらすなわち温度センサの表面温度と環境温度の差の絶対値を示している。グラフＦは基準温度１０℃での感度補正曲線、グラフＧは基準温度２０℃での感度補正曲線、グラフＨは基準温度３０℃での感度補正曲線である。上記グラフは、実際には環境温度によって無数に存在し、随時環境温度に応じた最適な感度補正曲線を描くようになっている。 FIG. 13 shows an example in which sensitivity correction is performed according to the ambient temperature in addition to the sensitivity adjustment of the pyroelectric sensor. In the present embodiment, as described above, the sensitivity of the pyroelectric sensor is adjusted by the threshold of the number of times the pyroelectric sensor detects the detection target within a predetermined time. The “pyroelectric sensor detection sensitivity imparting value” on the vertical axis in FIG. 13 is the threshold value, and indicates the number of times the pyroelectric sensor detects within a predetermined time of 50 ms in accordance with the above-described example. ing. The horizontal axis indicates the temperature unevenness, that is, the absolute value of the difference between the surface temperature of the temperature sensor and the environmental temperature. Graph F is a sensitivity correction curve at a reference temperature of 10 ° C., Graph G is a sensitivity correction curve at a reference temperature of 20 ° C., and Graph H is a sensitivity correction curve at a reference temperature of 30 ° C. The above graph actually exists innumerably depending on the environmental temperature, and draws an optimal sensitivity correction curve according to the environmental temperature as needed.
図１３から明らかなように、基準温度が高い場合は、基準温度が低い場合よりも感度付与値が全体的に小さくなっている。基準温度が高い場合とは、夏季のように周辺温度が高い場合であって、検出対象である人体の体温との差が小さく非検出になりやすい。この例のように、基準温度が高い場合に焦電センサの感度を高めると、非検出を低減することができる。これらのことから、周辺温度と温度むらの状況に対応したものを上記計算式に反映させ、環境温度と温度むらに最適な感度になるように随時調整するとよい。 As apparent from FIG. 13, when the reference temperature is high, the sensitivity imparting value is generally smaller than when the reference temperature is low. The case where the reference temperature is high is a case where the ambient temperature is high, such as in summer, and the difference from the body temperature of the human body that is the detection target is small, and it is likely that the reference temperature is not detected. If the sensitivity of the pyroelectric sensor is increased when the reference temperature is high as in this example, non-detection can be reduced. For these reasons, it is preferable to reflect the situation corresponding to the ambient temperature and the temperature unevenness in the above calculation formula, and adjust as needed so as to obtain the optimum sensitivity for the environmental temperature and the temperature unevenness.
［実施例の動作］
ここまで説明してきた実施例の動作について、図１４乃至図１７に示すフローチャートを参照しながら説明する。動作ステップをＳ１，Ｓ２，・・・のように表している。
[Operation of the embodiment]
The operation of the embodiment described so far will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. The operation steps are represented as S1, S2,.
図１４は、本実施例全体の動作を概略的に示している。図１４においてステップＳ１は、焦電センサが通常の検出状態にあることを示している。ステップＳ２では、リセット動作信号が入ったかどうかを判断する。この判断ステップＳ２は、図１に示すリセット機構命令部３２が情報処理部２２からの演算結果に基づいて実行される。リセット動作信号が入るとリセット機構命令部３２がリセット機構９にリセット動作命令を送りリセット動作を行う（Ｓ３）。リセット動作については、後でより詳細に説明する。 FIG. 14 schematically shows the overall operation of this embodiment. In FIG. 14, step S1 indicates that the pyroelectric sensor is in a normal detection state. In step S2, it is determined whether a reset operation signal has been input. This determination step S <b> 2 is executed by the reset mechanism command unit 32 shown in FIG. 1 based on the calculation result from the information processing unit 22. When a reset operation signal is received, the reset mechanism command unit 32 sends a reset operation command to the reset mechanism 9 to perform a reset operation (S3). The reset operation will be described in detail later.
リセット動作（Ｓ３）の後、感度調整動作を行う（Ｓ４）。感度調整動作についても、後でより詳細に説明する。感度調整動作（Ｓ４）の後、一定時間の経過を待ち（Ｓ５）、焦電センサを通常の検出状態に復帰させて（Ｓ６）、一連の動作を終わる。上記一定時間の経過とは、図８について説明した感度調整動作後において、一定時間が経過することである。 After the reset operation (S3), a sensitivity adjustment operation is performed (S4). The sensitivity adjustment operation will also be described in detail later. After the sensitivity adjustment operation (S4), the passage of a fixed time is waited (S5), the pyroelectric sensor is returned to the normal detection state (S6), and the series of operations is completed. The passage of the certain time means that a certain time has elapsed after the sensitivity adjustment operation described with reference to FIG.
上記感度調整動作の詳細を図１５に示す。感度調整動作では、まず図１に示す温度センサ７によりその表面温度と環境温度を計測する（Ｓ１１）。環境温度とは、周辺温度のことでありまた焦電センサの検出範囲の温度である。上記表面温度と環境温度の情報は図１に示す温度センサ情報検出部３０で検出され、情報処理部２２で表面温度と環境温度の差の絶対値が演算される（Ｓ１２）。表面温度と環境温度の差の絶対値は温度むらであり、この温度むら情報と環境温度情報が感度調整処理ステップ（Ｓ１３）に供される。 Details of the sensitivity adjustment operation are shown in FIG. In the sensitivity adjustment operation, first, the surface temperature and the environmental temperature are measured by the temperature sensor 7 shown in FIG. 1 (S11). The environmental temperature is the ambient temperature and the temperature in the detection range of the pyroelectric sensor. The information on the surface temperature and the environmental temperature is detected by the temperature sensor information detection unit 30 shown in FIG. 1, and the information processing unit 22 calculates the absolute value of the difference between the surface temperature and the environmental temperature (S12). The absolute value of the difference between the surface temperature and the environmental temperature is temperature unevenness, and this temperature unevenness information and environmental temperature information are provided to the sensitivity adjustment processing step (S13).
感度調整処理ステップ（Ｓ１３）では、前述のテーブルを用いて、上記表面温度と環境温度の差の絶対値から焦電センサの感度調整値を求め、さらに環境温度に応じて、図１３について説明したように感度補正値を演算する。この演算結果を焦電センサ５の感度として設定し、設定した感度で焦電センサ５を動作させる。前記情報処理部２２は、焦電センサ５の感度が正しく補正されているかどうかを監視し（Ｓ１４）、正しく補正されていなければステップＳ１１に戻る。正しく補正されていれば、その感度で焦電センサ５を動作させる（Ｓ１５）。 In the sensitivity adjustment processing step (S13), the sensitivity adjustment value of the pyroelectric sensor is obtained from the absolute value of the difference between the surface temperature and the environmental temperature using the table described above, and FIG. 13 has been described according to the environmental temperature. The sensitivity correction value is calculated as follows. The calculation result is set as the sensitivity of the pyroelectric sensor 5, and the pyroelectric sensor 5 is operated with the set sensitivity. The information processing unit 22 monitors whether or not the sensitivity of the pyroelectric sensor 5 is correctly corrected (S14), and if not corrected correctly, the process returns to step S11. If correct, the pyroelectric sensor 5 is operated with the sensitivity (S15).
図１６は、図１４に示すリセット動作（Ｓ３）の具体例を示す。リセット動作では、まずリセット機構命令部３２からリセット機構９に向けてリセット動作指令信号が出力されるのを待つ（Ｓ２１）。リセット動作指令信号が出力されると、リセット動作を行うため、焦電センサ５の検出動作を無視する（Ｓ２２）。この状態でリセット機構９を作動させてリセット動作を開始し（Ｓ２３）、リセット機構９が所定のリセット動作を完了することによってリセットを完了する。上記焦電センサ５の検出動作無視は、図８に示すように、リセット動作区間内において行われ、リセット動作終了とともに上記検出動作無視も終了する。 FIG. 16 shows a specific example of the reset operation (S3) shown in FIG. In the reset operation, first, it waits for a reset operation command signal to be output from the reset mechanism command unit 32 to the reset mechanism 9 (S21). When the reset operation command signal is output, the detection operation of the pyroelectric sensor 5 is ignored in order to perform the reset operation (S22). In this state, the reset mechanism 9 is operated to start the reset operation (S23), and the reset mechanism 9 completes the predetermined reset operation to complete the reset. As shown in FIG. 8, the ignoring of the detection operation of the pyroelectric sensor 5 is performed within the reset operation section, and the ignoring of the detection operation is also terminated at the end of the reset operation.
図１７は、感度調整動作の別の例を示す。この感度調整動作では、まず温度センサ７によりその表面温度と環境温度すなわち周辺温度を計測する（Ｓ３１）。上記表面温度と環境温度の情報は温度センサ情報検出部３０で検出され、情報処理部２２で表面温度と環境温度の差の絶対値が演算される（Ｓ３２）。表面温度と環境温度の差すなわち温度むらの情報と、温度計測ステップ（Ｓ３１）で得られた環境温度情報が感度調整処理ステップ（Ｓ３３）に供される。 FIG. 17 shows another example of the sensitivity adjustment operation. In this sensitivity adjustment operation, first, the surface temperature and the environmental temperature, that is, the ambient temperature are measured by the temperature sensor 7 (S31). The information on the surface temperature and the environmental temperature is detected by the temperature sensor information detection unit 30, and the information processing unit 22 calculates the absolute value of the difference between the surface temperature and the environmental temperature (S32). Information on the difference between the surface temperature and the environmental temperature, that is, temperature unevenness information and the environmental temperature information obtained in the temperature measurement step (S31) are provided to the sensitivity adjustment processing step (S33).
ここまでは図１５に示す動作のフローのステップＳ１３までと同じで、感度調整処理ステップ（Ｓ３３）では焦電センサの感度調整値を求め、さらに感度補正値を演算する。この演算結果を適用して焦電センサ５の感度を設定する。図１７に示す感度調整動作の例が図１５に示す感度調整動作の例と異なるのは、図１５におけるステップＳ１５に相当する動作ステップがない点である。したがって、図１７に示す動作フローでは、感度補正処理ステップ（Ｓ３３）で求めた感度調整値を焦電センサの制御（Ｓ３４）に直ちに適用する。 The process up to this point is the same as that up to step S13 in the operation flow shown in FIG. 15. In the sensitivity adjustment processing step (S33), the sensitivity adjustment value of the pyroelectric sensor is obtained and the sensitivity correction value is calculated. The sensitivity of the pyroelectric sensor 5 is set by applying this calculation result. The example of the sensitivity adjustment operation shown in FIG. 17 is different from the example of the sensitivity adjustment operation shown in FIG. 15 in that there is no operation step corresponding to step S15 in FIG. Therefore, in the operation flow shown in FIG. 17, the sensitivity adjustment value obtained in the sensitivity correction processing step (S33) is immediately applied to the pyroelectric sensor control (S34).
リセット機構９によるリセット動作中は焦電センサによる検出動作が不安定であることから、図８に示すように、リセット機構９によるリセット動作中は焦電センサ５の検出動作を無視する。しかし、焦電センサ５を設置している環境の赤外線放射率の違いによって、リセット動作後も環境温度を適正に計測することができず、誤検出、非検出の発生確率が上昇した。ちなみに、各種素材による赤外線放射率は以下のとおりである。
布系：０．７５ 紙：０．９２ 人体：０．９７
コンクリート：０．９２〜０．９５ 鉄：０．８５
Since the detection operation by the pyroelectric sensor is unstable during the reset operation by the reset mechanism 9, the detection operation by the pyroelectric sensor 5 is ignored during the reset operation by the reset mechanism 9, as shown in FIG. However, due to the difference in the infrared emissivity of the environment where the pyroelectric sensor 5 is installed, the environmental temperature cannot be properly measured even after the reset operation, and the probability of occurrence of false detection and non-detection has increased. Incidentally, the infrared emissivity of various materials is as follows.
Cloth type: 0.75 Paper: 0.92 Human body: 0.97
Concrete: 0.92-0.95 Iron: 0.85
図１８に示す動作例では、リセット機構９によるリセット動作終了後も一定時間だけ待機時間をおき、この待機時間中も上記リセット動作区間として扱い、焦電センサ５の感度調整動作も行わない。そして、上記一定の待機時間が終了することによって焦電センサ５による検出無視を解除し、その後一定時間だけ焦電センサ５の感度調整部が動作するようになっている。この感度調整部によって調整された感度により焦電センサ５が検出動作する。このように、リセット動作終了後も一定時間だけ待機時間をおくことにより、環境の赤外線放射率の違いによる、リセット動作後の誤検出、非検出の発生を低減することができる。 In the operation example shown in FIG. 18, a standby time is allowed for a fixed time even after the reset operation by the reset mechanism 9 is completed, and during this standby time, it is treated as the reset operation section, and the sensitivity adjustment operation of the pyroelectric sensor 5 is not performed. Then, when the fixed waiting time ends, detection ignore by the pyroelectric sensor 5 is canceled, and thereafter the sensitivity adjustment unit of the pyroelectric sensor 5 operates for a certain time. The pyroelectric sensor 5 performs a detection operation with the sensitivity adjusted by the sensitivity adjustment unit. In this way, by setting the standby time for a certain time after the reset operation is completed, it is possible to reduce the occurrence of false detection and non-detection after the reset operation due to the difference in the infrared emissivity of the environment.
以上説明した本発明に係る焦電型赤外線センサの実施例によれば、検出範囲の温度むらの大小によって焦電センサの検出感度を調整するようにしたため、温度むらが小さい場合は検出感度を上げて非検出を低減できる。温度むらが大きい場合は検出感度を下げて誤検出を低減できる。 According to the embodiment of the pyroelectric infrared sensor according to the present invention described above, since the detection sensitivity of the pyroelectric sensor is adjusted depending on the temperature unevenness of the detection range, the detection sensitivity is increased when the temperature unevenness is small. Non-detection can be reduced. When temperature unevenness is large, detection sensitivity can be lowered to reduce false detection.
また、検出範囲の温度の大小に応じて上記検出感度を補正することにより、非検出、誤検出をさらに低減することができる。 Further, non-detection and false detection can be further reduced by correcting the detection sensitivity according to the temperature of the detection range.
いわゆるロスト状態をリセットするリセット機構を備えている場合、リセット機構の動作中は焦電センサの検知動作を無視することにより、リセット機構の動作による非検出、誤検出を解消できる。 When a reset mechanism for resetting a so-called lost state is provided, non-detection and erroneous detection due to the operation of the reset mechanism can be eliminated by ignoring the detection operation of the pyroelectric sensor during the operation of the reset mechanism.
焦電センサの感度調整は、リセット機構の動作後限られた時間内においてのみ行い、リセット機構が動作しない通常時は焦電センサの感度を最大にするとよい。こうすれば、非検出がさらに低減される利点がある。 The sensitivity adjustment of the pyroelectric sensor is performed only within a limited time after the operation of the reset mechanism, and the sensitivity of the pyroelectric sensor is preferably maximized during normal times when the reset mechanism does not operate. This has the advantage that non-detection is further reduced.
本発明に係る焦電型赤外線センサが適用される設備、機器ないしは装置は特に限定されるものではない。本発明に係る焦電型赤外線センサを適用するのに適した装置の例として移動棚がある。移動棚は、これを複数台、収束および離散可能に配置し、必要な移動棚間にのみ作業通路を形成することにより、空間を有効利用できるものである。上記作業通路に人が入っている場合、作業通路に面する移動棚は移動できないようにロックされていることが望ましい。そこで、移動棚に焦電型赤外線センサを取り付け、上記作業通路空間を焦電型赤外線センサの検出範囲とし、検出範囲内に人がいるとこれを上記センサが検出し、上記作業通路に面する移動棚を自動的にロックする構成にするとよい。 The equipment, equipment or apparatus to which the pyroelectric infrared sensor according to the present invention is applied is not particularly limited. A moving shelf is an example of an apparatus suitable for applying the pyroelectric infrared sensor according to the present invention. A plurality of movable shelves are arranged so that they can be converged and separated, and a work path is formed only between necessary movable shelves, so that the space can be effectively used. When a person is in the work path, the moving shelf facing the work path is preferably locked so that it cannot move. Therefore, a pyroelectric infrared sensor is attached to the moving shelf, the work passage space is set as a detection range of the pyroelectric infrared sensor, and when there is a person within the detection range, the sensor detects this and faces the work passage. It is preferable that the moving shelf is automatically locked.
１ 焦電型赤外線センサ
２ ハウジング
４ 基板
５ 焦電センサ
６ 温度センサ基板
７ 温度センサ
８ リセットモータ
９ リセット機構
１０ 調整板
１２ ＬＥＤ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pyroelectric infrared sensor 2 Housing 4 Board | substrate 5 Pyroelectric sensor 6 Temperature sensor board | substrate 7 Temperature sensor 8 Reset motor 9 Reset mechanism 10 Adjustment board 12 LED
Claims (9)
上記焦電センサの検出範囲の温度を測定する温度センサと、
上記温度センサによる温度検出信号から上記検出範囲の温度むらを検出する温度むら検出部と、
上記温度むら検出部で検出される上記温度むらが大きい場合は上記焦電センサの検出感度を下げる感度調整部と、を備え、
上記温度センサは、上記検出範囲の温度と上記温度センサの表面温度を測定し、
上記温度むら検出部は、上記検出範囲の温度と上記温度センサの表面温度との差を演算する演算部を有してなる焦電型赤外線センサ。 A pyroelectric sensor,
A temperature sensor for measuring the temperature of the detection range of the pyroelectric sensor;
A temperature unevenness detecting unit for detecting temperature unevenness in the detection range from a temperature detection signal by the temperature sensor;
A sensitivity adjustment unit that lowers the detection sensitivity of the pyroelectric sensor when the temperature variation detected by the temperature variation detection unit is large , and
The temperature sensor measures the temperature of the detection range and the surface temperature of the temperature sensor,
The temperature unevenness detection unit is a pyroelectric infrared sensor including a calculation unit that calculates a difference between the temperature of the detection range and the surface temperature of the temperature sensor.
The pyroelectric infrared sensor according to any one of claims 6 to 8 , wherein the sensitivity adjustment unit operates after the reset mechanism is operated until the reset mechanism is next operated.
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