JPH0387684A - 赤外線エリアセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、赤外線を検知して所定の検出エリア内に被
検出物が存在するか否かを検出するための赤外線エリア
センサに関連し、殊にこの発明は、センサ部として赤外
線の入射量の変化に感応する焦電素子が用いられた赤外
線エリアセンサに関する。

〈従来の技術〉 従来、人体や熱源など（以下「被検出物」という）を非
接触で検出するためのセンサとして焦電素子が用いられ
た赤外線エリアセンサが提案されている。前記焦電素子
は、被検出物が発する赤外線の変化を検出してこれを電
気信号に変換するものである。この赤外線エリアセンサ
によるとき、その検出エリアに対する被検出物の出入り
があると、焦電素子への赤外線の入射量が変化するため
、この変化に感応して検出動作が行われることになる。

〈発明が解決しようとする問題点） しかしながらこの種の赤外線エリアセンづの場合、焦電
素子への赤外線の入射量が変化しないと検出動作が行わ
れないため、被検出物が検出エリア内に静止するときは
、この被検出物の存在を検出４゛ることは困難となる。

しかもこの赤外線エリアセンサでは、被検出物が検出エ
リアに存在するか否かをその出入りにより判別するのみ
で、被検出物が検出エリア内のどの位置に存在するかな
どを判別する機能は有していない。

この発明は、上記問題に着ｎしてなされたもので、焦電
素子が用いられたセンサ部への赤外線の大引を断続さセ
ると共に、センサ部の指向を変化させることにより、静
止する被検出物の検出とその存在位置とを検出可能とし
た新規な赤外線エリアセンサを提供することを目的とす
る。

く問題点を解決するための手段〉 この発明の赤外線エリアセンサは、赤外線の入射量の変
化に感応する焦電素子が用いられたセンサ部と、このセ
ンサ部への赤外線の入射を断続させるチョッパ機構と、
センサ部の指向を変化させる走査機構とから成るもので
、前記走査機構には、センサ部に対する傾きが異なる２
以上の反射体を具備させている。

また請求項２に記載の発明では、被検出物の存在位置の
検出範囲を２次元にまで拡大するために、上記の構成に
加えて、走査機構とセンサ部との相対位置関係を変化さ
せる可動機構を付加している。

く作用〉 被検出物が発する赤外線はチヨ・ソバ機構により断続さ
れてセンサ部に入射するため、その入射量の変化に焦電
素子が感応して検出動作が行われるもので、たとえ被検
出物が検出エリアに静止していても、その被検出物の存
在が検出される。そして走査機構における各反射体は、
センサ部に対する傾きが異なるため、センサ部の指向が
変化し、被検出物が検出エリアのどの位置に存在するか
が判別されることになる。

また可動機構により操作機構とセンサ部との相対位置関
係を変化させることができるので、被検出物の存在位置
の検出範囲を２次元にまで拡大し得る。

〈実施例） 第１図は、この発明の一実施例にかかる赤外線エリアセ
ンサ１の構成を示すもので、センサ部２と可動部３とで
構成されている。

このセンサ部２は、人体や熱源などが発する赤外線に感
応する赤外センサとして、赤外線の入射量の変化を検出
して電気信号に変換する焦電素子が用いられている。

また可動部３は、支持枠４の長さ中央を回転中心として
モータ５の回転軸６に接続されると共に、支持枠４の両
端に反射鏡より成る反射体７．８が取り付けられた構造
のものである。前記センサ部２と可動部３とは適当な距
離を隅でて幻向配置され、前記センサ部２はその向きが
各反射体７，８の回動軌跡９上の特定の点１０に直交す
るようその位置および姿勢を設定しである。また各反射
体７．８は、前記の点１０に位置するとき、センサ部２
に対する反射面の前後方向の傾きが異なるように支持枠
４に取り付けられている。

第２図ば、点１０における各反射体７．８の姿勢を示す
もので、センサ部２に対する各反射体７，８の前後方向
の傾き角度α、βが相違している。これによりセンサ部
２の指向は矢印１１．１２で示す２方向に変化すること
になる。

上記構成の可動部３は、センサ部２への赤外線の入射を
断続させるチョッパ機構として機能すると共に、センサ
部２の指南を変化させる走査機構としても機能するもの
である。このチョッパ機構としての機能により被検出物
が静止していてもその存在が赤外線の入射量の変化とし
て検出可能となり、これに加えて走査機構としての機能
により被検出物の存在位置についてもその判別が可能と
なる。

すなわちこの実施例の場合、同転中心に対し２てその対
角位置に反射体７．８を配置して回動させることにより
、各反射体７，８の存在部分とそれ以外の部分とで赤外
線のセンサ部２への入射を断続させ、これに加えて各反
射体７，８のセンサ部２に対する前−後方向の傾きを変
えることにより、センサ部２の指向を２方向に切り換え
ているのである。

第３図は、上記構成のセンサ部２および可動部３がケー
ス１３に内蔵された赤外線エリアセンサ１の外観を示す
もので、前記ケースエ３には赤外線を受光する赤外線透
過窓１４が開口されている。同図中、矢印１１．１．２
はセンサ部２の指向の方向を示すもので、いずれか方向
から赤外線が入射すると、前記反射体７，８の反射面で
反射してセンサ部２へ導かれることになる。

第４図は、この発明の第２実施例を示すもので、前記セ
ンサ部２を可動機構１５に連繋して可動部３とセンサ部
２との相対位置関係、すなわちこの例では可動部３に対
するセンサ部２の横（左右）方向への傾きを変化できる
ように構威しである。

この可動機構１５は、支持枠Ｉ６の一端にセンサ部２を
取り付け、他端を回動中心としてモータ１７の回転軸１
８に接続した構造のもので、このモータ１７の回転軸１
８を前記可動部３におけるモータ５の回転軸６と同一直
線上に位置させて回転中心を一致させている。またセン
サ部２の回動軌跡が前記反射体７，８の回動軌跡９と重
なるよう支持枠１６の長さを適宜設定しである。

なお可動部３の構成は第１の実施例と同様であって、こ
こでは対応する部位に同一の符号を付することでその説
明を省略する。

第５図は、上記構成のセンサ部２．可動機構１５および
、可動部３が内蔵された赤外線エリアセンサ１の外観と
、このセンサ部２の指向の方向を矢印で示したもので、
この実施例の場合、センサ部２の指向の方向が２次元的
に変化する。

第６図は、この発明の第３実施例を示すもので、前記可
動部３とセンサ部２との相対位置関係を、センサ部２の
外周に沿って可動部３を円運動させることにより変化さ
せる構成となっている。

この実施例における可動部３は、可動機構２３に回転軸
２４を連繋して縦設し、この回転軸２４の上端位置に同
一長さを有する３本の支持枠２５を等角度毎に放射状に
突設すると共に、各支持枠２５の先端に凹面鏡より成る
反射体２６゜２７．２８を取り付けて成るものである。

各支持枠２５は、回転軸２４の軸回動により各反射体２
６．２７．２８がセンサ部２の斜め上方位置を通過する
ようその長さが設定され、また各反射体２６，２７．２
８はセンサ部２に対する反射面の前後方向の傾きが異な
るように各支持枠２５に取り付けられる。

第７図は、３枚の反射体２６，２７．２８の姿勢を示す
もので、センサ部２に対する各反射体２６，２７．２８
の前後方向の傾き角度α。

β、γが相違している。これによりセンサ部２の指向は
矢印２９，３０．３１で示す３方向に変化し、Ｘ方向（
第６図にＸＹＺの直交座標系を示す）の位置が異なる３
エリア内に被検出物が存在するか否かを検出し得る。

上記可動部３は、各反射体２６，２７．２８の焦点がセ
ンサ部２上に位置するような状態でセンサ部２を中心と
してその周囲を円運動するもので、第８図にこの可動部
３の軌跡りが示しである。

また同図は、可動部３がその軌跡り上の異なる位？Ｉｆ
ａ、ｂにあるとき、センサ部２の指向が矢印３２．３３
で示す方向に変化することを示しており、これによりＸ
方向の位置が異なる複数のエリア内に被検出物が存在す
るか否かを検出し得る。

例えば可動部３がセンサ部２の周囲を１２０度回動する
間に各反射体２６，２７．２８が７回転するとき、第９
図に示すように２１個のエリア３４につき被検出物の検
出が可能となる。

このように第３実施例における可動部３は、回転軸２４
を中心とし、ζ軸回転しつ−ノセンサ部２を回転中心ど
し７てく−の周囲をＩＴＪ運動するもので、その動作を
実現するための可動機構２３の機構例が第１０図に示し
である。

図示例の可動機構２３は周知の遊星歯車機構を利用して
おり、噛み合う一対の歯車３５，３６と、それぞれの歯
１１工軸３７．３８間を連繋４′る腕３９とを備えてい
る。この種の機構で歯車３５を回転させると歯車３６が
回転し、腕３９を同転させると歯車３６が自転し一フつ
歯車３５の周囲を同運動”４る。従って歯車３５の中心
にセンサ部２を設け、歯ｉｉ：３６に可動部３を設けて
、歯車３５および腕３９を回転させると、１前記した可
動部３の動作が実現される。

第１１図は、この遊星歯車機構の原理を利用した可動機
構２３の具体例を示している。

同図の可動機構２３は、モータ４０と複数の歯車４１〜
４９とから成るもので、このうち歯車４２が第１０図の
歯車３５に、歯車４１が第１０図の歯車３６に、歯車４
３が第１０図の腕３９に、それぞれ相当する。

前記モータ４０に連繋された歯車４９は爾１ｔ４８と噛
み合い、この歯車４８に歯車４４．４２が軸５０により
一体連結されている。歯車４２は歯車４１と、歯車４４
は歯車４６と、それぞれ噛み合い、歯車４６と一体の歯
車４５ば歯車４７を介ｊ。２て歯車４３と噛み合ってい
る。

従ってモータ４０を駆動すると、歯車４９゜４８および
軸５０を介して歯車４２が回転し１、それにより歯車４
１が回転」゛る。−一一方歯車４２０回転は歯車４４，
４６，４５．４７により減速されて歯車４３に伝達され
る。

いま仮に歯車４１〜４９の歯数を、それぞれ１２、２４
．３６．１２．１２．３６．１２．１２．１２に設定し
また場合、歯車４２が１回転すると、歯車４１が２回転
し、歯車４３が１７９回転する。そこで歯車４２の中心
にセンサ部２を、歯車４１に可動部３を、それぞれ設け
れば、可動部３が１１転しつつセンサ部２の周囲を円運
動するという前記の動作が実現できる。

なお−ヒ記の各実施例は、異なる傾きの複数個の反射体
を適当な角度位置に間隔を設けて配置することによりチ
ョンバ機構と走査機構とを一体に形成しであるが、これ
に限らず、異なる部材に対して画機構を独立して形成す
ることも勿論可能である。

また第１．第２の各実施例では２個の反射体７．８を１
８０度等角の位置に、また第３の実施例では３個の反射
体２６，２７．２８を１２０度等角の位置に、それぞれ
配備して成るが、４反射体の数は２個や３個に限らず、
４個、５個と増加するとともできる。

・二）ぎに第１図の実施例に一つきその動作を説明する
。

いま可動部３の一力の反射体７が図中Ａで示す角度位置
にある場合、センサ・部２の指向は第３図中、矢印１工
の方間となって、その方向から赤外線透過窓１４・＼入
射する赤外線の入射量の変化に対して感応可能な状態と
なる。

つぎにモータ５の駆動により反対体７が回動してＢの角
度位置に達すると、点１０の位置にはいずれの反射体７
．８も位置しないから、センサ部２の指向は真っ直ぐの
方向となり、センサ部２への赤外線の入射を受は付けな
い状態、すなわち被検出物が発する赤外線を遮断するの
と同等の状態が形成される。

さらにモータ５の駆動により反射体７が同動してＣの角
度位置に達すると、点ｌＯの位置には他力の反射体８が
位置するから、センサ部２の指向は第３図中、矢印１２
の方向となって、その方向から赤外線透過窓１４へ入射
する赤外線の入射量の変化に対して感心可能な状態とな
る。

さらにモータ５の駆動により反射体７が回動してＤの角
度位置に達すると、点１０の位置にはいずれの反射体７
，８も位置しないから、センサ部２の指向は具っ直ぐの
方向となり、センサ部２−７の赤外線の入射を受は付け
ない遮断状態が形成される。

かくしてセンサ部２の指向方向１１．．１２のいずれか
に被検出物が存在する場合に、上記の回動動作を繰り返
して、各反射体７．８を交互に点１０を通過させると、
被検出物が発する赤外線のセンサ部２への入射が断続し
て入射量に変化が生ずることになる。このため被検出物
が静止した状態であってもその存在の検出が可能である
。また各反射体７．８に応じてセンサ部２の指向の方向
が切り替わるため、いずれの反射体７が点１０を通過す
る際にセンサ部２が検出動作を行うかによって被検出物
の存在位置を判別できる。

なお上記実施例では、モータ５を一定方向に連続的に回
動させているが、例えばモータ５を正方向へ９０度回動
させた後、負方向へ９０度回動させ、これを複数回繰り
返した上で、モータ５を正方向へ１８０度回動させて、
同様の９０度の正逆回動を繰り返すように制御してもよ
い。

このようなモータ制御方法によると、同じ指向方向につ
き被検出物の有無を繰り返しチエツクできて検出精度を
向上し得る。

つぎに第４図の第２実施例につきその動作を説明する。

いまセンサ部２が図中Ｐで示す位置にありかつ可動部３
の各反射体７．８が図中Ａ、　Ｂ、　ＣＤで示す角度位
置を順次回動する場合、センサ部２の指向は第５図中、
矢印１１．１２で示す２方向となり、これら方向から赤
外線透過窓１４へ入射する赤外線の入射量の変化に対し
て感応可能な状態となる。

つぎにモータ１７を駆動してセンサ部１７を角度θだけ
一方へ傾け、図中Ｑで示す角度位置に固定する。この状
態において、例えば可動部３の反射体７が図中Ａ１で示
す角度位置（ＡとＡＩとのなす角度θ）に達したとき、
センサ部２の指向は第５図中、矢印１９の方向となって
、その方向から赤外線透過窓１４へ入射する赤外線の入
射量の変化に対して感応可能な状態となる。また他方の
反射体８が図中Ａｌで示す角度位置に達したときも同様
であり、センサ部２の指向は第５図中、矢印２１の方向
となる。

以下、センサ部２をＱの傾き位置に固定した状態で、モ
ータ５の駆動により各反射体７．８を回動してＡ１．Ｂ
ｌ；　　Ｃ１，ＤＩで示す各角度位置を順次通過させる
場合、センサ部２の指向は第５図中、矢印１９．２１で
示す２方向となる。

つぎにモータ１７を駆動してセンサ部２を角度θだけ反
対側に傾け、図中Ｒで示す角度位置に固定する。この状
態において、可動部３の各反射体７．８をＡ２．Ｂ２．
Ｃ２，Ｄ２で示す各角度位置を順次通過させる場合、前
記と同様にセンサ部２の指向は第５図中、矢印２０．２
２で示す２方向となる。

このように可動機構１５により可動部３に対してセンサ
部２を移動させれば、この赤外線エリアセンサ１の指向
を２次元的に増加させることができる。

つぎに第６図の第３実施例につきその動作を説明する。

いま可動機構２３を駆動すると、可動部３は回転軸２４
を中心として軸回転しつつセンサ部２を回転中心として
その周囲を円運動する。この場合に可動部３の各反射体
２６，２７．２８はセンサ部２の斜め上方の所定位置を
順次通過するもので、これによりセンサ部２の指向が第
７図中、矢印２９，３０．３１で示す各方向に順次切り
替わり、これら方向から入射する赤外線の入射量の変化
に対して感応可能な状態となる。

またセンサ部２に対して可動部３の相対角度位置が回動
軌跡に沿って順次変化するもので、例えば第８図中、ａ
、ｂで示す各位置でのセンサ部２の指向は矢印３２．３
３で示す異なる方向となり、これら方向から入射する赤
外線の入射量の変化に対して感応可能となる。

〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、赤外線の入射量の変化に感応す
る焦電素子が用いられたセンサ部と、このセンサ部への
赤外線の入射を断続させるチョッパ機構と、センサ部の
指向を変化させる走査機構とで赤外線エリアセンサを構
成すると共に、前記走査機構とＬ７て、センサ部に対す
る傾きが異なる２以上の反射体を具備させでいるから、
たとえ被検出物が静止していても、その被検出物の７Ｉ
在を検出できると共に、その被検出物の存在位置も判別
できる。

また請求項２に記載の発明では、上記の構成に加えて、
走査機構とセンナ部との相対位置関係を変化さ・仕る可
動機構を設けているから、被検出物の存在位置の検出範
囲を２次元にまで拡大できるなど、発明目的を達成した
顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかる赤外線エリアセン
サの構成を示ず斜面図、第２図はセンサ部に対する各反
射体の傾きを示す′出面し１、第３図は第１圓の赤外線
エリアセンサの外観と指向の方向とを示す斜面図、第４
図はこの発明の第２実施例の構成を示す斜面図、第５図
は第４図の赤外線エリアセンサの外観と指向の方向とを
示す斜面図、第６図はこの発明の第３実施例の構成を示
す斜面図、第７図はセンサ部に対する各反射体の傾きを
示す正面図、第８図は可動部の軌跡と指向の方向とを示
す説明図、第９図は第３実施例についての検出エリアを
示す説明図、第１０図は可動機構の構成例を示す斜面図
、第１１図は可動機構の具体例を示す斜面図である。 １・・・・赤外線エリアセンザ ２・・・・セン９部 ３・・・・可動部 ７、　８．２６．２７．２８・・・・反射体１５、２３
・・・・可動機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）赤外線の入射量の変化に感応する焦電素子が用い
   られたセンサ部と、このセンサ部への赤外線の入射を断
   続させるチョッパ機構と、センサ部の指向を変化させる
   走査機構とから成り、 前記走査機構は、センサ部に対する傾きが異なる２以上
   の反射体を備えて成る赤外線エリアセンサ。
2. （２）赤外線の入射量の変化に感応する焦電素子が用い
   られたセンサ部と、このセンサ部への赤外線の入射を断
   続させるチョッパ機構と、センサ部の指向を変化させる
   走査機構と、この走査機構とセンサ部との相対位置関係
   を変化させる可動機構とから成り、 前記走査機構は、センサ部に対する傾きが異なる２以上
   の反射体を備えて成る赤外線エリアセンサ。