JPH06213710A - 天井取付け型人体センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感知エリアの拡大を図りながら人の移動検知
に対する所望の感度を得ることができる天井取付け型人
体センサを提供することにある。 【構成】 人の動きを感知する感知エリアを形成する集
光素子枠体２１と、この集光素子枠体を透過した輻射赤
外線の透過光を受光する光学フィルタ４と、光学フィル
タからの透過光を受光面２ａに受光する検出器２と、こ
の検出器の出力を変換処理する処理回路部１２とを備
え、集光素子枠体２１がドーム中央部２２をドーム周辺
部２３より床面Ａに向かう方向に突出させて形成され、
かつ、前記ドーム中央部２２には、輻射赤外線感知の及
ぶ範囲が広い広角側の感知視野からの輻射赤外線を集光
し、検出器２の前記受光面２ａへの垂直入射方向に対す
る透過光の斜め入射角度を実質的に小さくしうる集光素
子片２５が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は天井取付け型人体セン
サに関し、さらに詳しくは、人体から放射されるわずか
の赤外線を効率良く赤外線検出器の受光面に集めるため
に、複数のフレネルレンズ片を組み合わせてなるドーム
型の集光素子枠体を集光素子として用いて感知エリア内
の人の移動による輻射赤外線の受光量の変化を検出する
天井取付け型の人体センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種人体センサは、複数個の
セグメントレンズから形成されるドーム型の集光素子枠
体と、この枠内に配置される焦電型赤外線検出器と、こ
の赤外線検出器の窓に設けた赤外透過材料の光学フィル
タとから主としてなる。そして、センサ１の感知エリア
をできるだけ広くしたいという課題に対して、図１４に
示すように、感知エリアＡに対する監視角αをより大き
く設定できるようになることが求められている。

【０００３】従来では、枠内の赤外線検出器の窓開口角
（標準視野角）を大きくすることにより人体から放射さ
れる輻射赤外線の視野を拡大できるという幾何学的に有
利な提案がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、赤外線検出
器２においては、その受光面２ａへの赤外線３の垂直入
射の時が最も好ましい吸収特性を示す（図８、図９参
照）ものであり、また、光学フィルタ４も垂直入射光１
３に対して所定の特性を満たすことで最も好ましい透過
特性を示す（図１０、図１１参照）よう設計されてい
る。また、集光素子枠体５を構成しているセグメントレ
ンズ６についても垂直入射光Ｆに対して所定の特性を満
たすことで最も好ましい透過特性を示す（図１２、図１
３参照）。

【０００５】したがって、赤外線検出器２の受光面２ａ
に吸収される赤外光量は、吸収前にセグメントレンズ
６、光学フィルタ４を透過するから、垂直入射方向に対
して斜め角度θの小さい方が集光効率が良い。

【０００６】しかるに、従来構造では、図１３〜図１７
に示すように、集光素子枠体５がドーム形状を構成する
から、集光素子枠体５で人体から放射される輻射赤外線
Ｆを集光（受光）しても、受光面２ａと光学フィルタ４
のどちらへも光学フィルタ４からの透過光Ｇ（図９参
照）や集光素子枠体５を透過した透過光Ｈ（図１１参
照）が垂直入射方向に対して斜め角度θで斜め入射する
から、赤外線検出器２における受光面２ａでの反射率が
増大して吸収率が低下する（図８参照）とともに、光学
フィルタ４での反射率が増大したり、遮断波長がシフト
したりして光学フィルタでも透過率の低下をもたらし易
くなる（図１０参照）。その結果、赤外線検出器ならび
にセグメントレンズへのそれぞれの集光度の悪さや結像
の歪みもあいまって、人の移動検知に対する所望の感度
を得難い。

【０００７】また、セグメントレンズの面積を大きくす
ることにより、集光特性・結像特性の向上分だけ感度を
増加させる試みもあるが、集光素子枠体５が、図１５に
示すように、球形状のドーム型であるから、それに由来
して、輻射赤外線感知の及ぶ範囲が広い広角側の感知視
野からの輻射赤外線の集光性を解決することが難しく、
やはり、感度の増加とともに感知エリアをできるだけ広
くするのが難しい。

【０００８】この発明は、上記問題に鑑みてなしたもの
で、その目的は、感知エリアの拡大を図りながら人の移
動検知に対する所望の感度を得ることができる天井取付
け型人体センサを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、この発明は、ドーム型で、天井に取付け
られ、人体から放射される輻射赤外線を効率良く集光す
るとともに、人の動きを感知する感知エリアを形成する
集光素子枠体と、この集光素子枠体を透過した輻射赤外
線の透過光を受光する赤外透過材料の光学フィルタと、
光学フィルタからの透過光を受光面に受光する検出器
と、この検出器の出力を変換処理する処理回路部とを備
え、感知エリア内の人の移動による輻射赤外線の受光量
の変化を検出する天井取付け型人体センサにおいて、集
光素子枠体がドーム中央部をドーム周辺部より床面に向
かう方向に突出させて形成され、かつ、前記ドーム中央
部には、輻射赤外線感知の及ぶ範囲が広い広角側の感知
視野からの輻射赤外線を集光し、それによって、検出器
の前記受光面への垂直入射方向に対する透過光の斜め入
射角度を実質的に小さくしうる集光素子片が配置されて
いることを特徴とする天井取付け型集光素子である。

【００１０】この発明において感知視野とは、人体から
放射される輻射赤外線感知の及ぶ範囲を意味し、集光素
子片が配置される位置により輻射赤外線が適宜集光され
る。例えば、図４、図５に示すように、集光素子片の
内、中央に配置されたものは、人体センサの真下からの
輻射赤外線ａを感知視野とすることができ、広角側の感
知視野からの輻射赤外線ｂは、集光素子枠体がドーム中
央部２２に配置された集光素子片で集光（受光）されう
る。また、これら感知視野の中間の範囲からの輻射赤外
線ｃは、集光素子枠体がドーム周辺部２３に配置された
集光素子片で集光されうる。

【００１１】この発明において感知エリアとは、複数の
集光素子片によってそれぞれ形成される感知エリア部分
の集合体であり、人の動きが感知されうる感知区域を意
味する。したがって、感知視野の集光特性を向上させる
には、すなわち、人体から放射されるわずかの赤外線を
効率良く検出器の受光面に集めるよう集光素子片を特定
の形態に配置する必要がある。本発明者らは、感知視野
の集光特性を改善すれば広い感知エリアを実現できると
いう観点から、鋭意研究の結果、その特定の形態を見出
した。

【００１２】すなわち、この発明では、集光素子枠体の
ドーム中央部をドーム周辺部より床面に向かう方向に突
出させて形成することと、ドーム中央部に輻射赤外線感
知の及ぶ範囲が広い広角側の感知視野からの輻射赤外線
を集光する集光素子片を配置することによって、従来の
問題点を克服して、感知エリアの拡大を図りながら人の
移動検知に対する所望の感度を得ることができるように
したものである。

【００１３】この発明は、図４、図５に示すように、広
角側の感知視野からの輻射赤外線ｂを、集光素子枠体が
ドーム中央部に配置された集光素子片で集光（受光）し
て、かつ、そのドーム中央部には、集光素子片への垂直
入射方向に対する透過光の斜め入射角度を実質的に小さ
くできるように集光素子片を配置し、しかも、広角側の
感知視野からの輻射赤外線ｂを集光し易くするために、
ドーム中央部をドーム周辺部より床面に向かう方向に突
出させて形成し、それによって、受光面と光学フィルタ
のどちらへも光学フィルタからの透過光３（図９参照）
や集光素子枠体を透過した透過光１３（図１１参照）が
垂直入射方向に対して従来のような大きな斜め角度θで
斜め入射するのを防止するようにしたものである。すな
わち、図８に示すように、検出器では、従来は領域Ｙの
入射角であったのが、この発明では、透過光の受光面へ
の入射角が領域Ｘの小さな斜め角度θで入射でき、これ
により、受光面の吸収率を向上できる。また、光学フィ
ルタでも、図１０に示すように、従来は斜め入射であっ
たのが、この発明では、垂直入射に近い入射であること
から、これにより、光学フィルタでの透過光の透過率を
向上できるとともに、遮断波長がシフトしたりすること
を防止できる。。さらに、集光素子枠体でも、図１２に
示すように、従来は斜め入射であったのが、この発明で
は、垂直入射に近い入射であることから、これにより、
集光素子枠体での透過光の透過率を向上できる。

【００１４】以下、図６、図７と図１８、図１９を用い
て、この発明と、従来の集光素子枠体の機能について説
明する。図１８、図１９は従来の集光素子枠体の原理を
示し、図１８は、集光素子枠体５を構成する集光素子片
（フレネルレンズ片）６で輻射赤外線感知の及ぶ範囲が
広い広角側の感知視野からの輻射赤外線ｂを集光する状
態を示している。説明の便宜上、フレネルレンズ片を凸
レンズに置き換えて、図１９で集光素子片６の集光につ
いて説明する。図１９において、広角側の感知視野から
の輻射赤外線ｂは、フレネルレンズ片６の中央部分６ａ
に入射する。この際、図１２に示すように、大きな斜め
入射ではフレネルレンズに対する透過率が低い。このよ
うに、人体から放射される輻射赤外線が、まず、フレネ
ルレンズ片の中央部分６ａを通過するときに、低い透過
率を有して透過する。続いて、フレネルレンズ片の中央
部分６ａを透過した輻射赤外線の透過光ｅは、垂直入射
方向に対して大きな斜め角度θで光学フィルタ４に入射
するようになる。

【００１５】これに対して、この発明では、図７におい
て、広角側の感知視野からの輻射赤外線ｂは、フレネル
レンズ片２５の端部分２５ａに入射する。この際、図１
２に示すように、小さな斜め入射光、すなわち、垂直入
射に近い斜め入射光は、反射は小さく、フレネルレンズ
に対する透過率が高い。このように、人体から放射され
る輻射赤外線が、まず、フレネルレンズ片の端部分２５
を通過するときに、高い透過率を有して透過する。続い
て、フレネルレンズ片の端部分２５を透過した輻射赤外
線の透過光ｉは、垂直入射方向に対して従来よりも小さ
い斜め角度θで光学フィルタ４に入射するようになる。

【００１６】したがって、広角側の感知視野の集光特性
を改善でき、従来よりも広い感知エリアを実現すること
ができる。その結果、感知エリアの拡大を図りながら人
の移動検知に対する所望の感度を得ることができること
になる。

【００１７】この発明における集光素子枠体は、人体か
ら放射されるわずかの赤外線を効率良く検出器の受光面
に集めるために必要なものであって、レンズなどがそれ
に当たり、この発明では、集光素子枠体を構成する各集
光素子片に、例えば、非球面レンズ型のフレネルレンズ
片を使用している。具体的には、広い角度で効率良く人
の動きを感知するため、図２に示すように、複数の集光
素子片を組み合わせて１７面のフレネルレンズ片（マル
チフレネルレンズ）を、ドーム中央部２２とドーム周辺
部２３にそれぞれ８面、人体センサの真下の中央に配置
されたものが１面として使用し、集光素子枠体によって
１７の感知エリアが放射状に形成されている。フレネル
レンズ片の材質は、波長１０μｍ付近で比較的良好な透
過率を示す高密度ポリエチレンが好ましいものとして挙
げられる。例えば、その設計仕様としては、床面から天
井面までの高さが２．６ｍの条件下では、レンズ面数が
１７面、焦点距離が２７ｍｍ、レンズ材質が高密度ポリ
エチレン、レンズ片厚みが０．７ｍｍ、外径寸法が４４
×２４．８ｍｍ、加工方法が射出成形金型により構成で
きる。

【００１８】この発明における処理回路部は、出力を利
用し易い形に変換するためのものであって、人が移動す
ることにより発生する検出器の輻射赤外線の受光量変化
は、数μＷと小さいため高い増幅率が必要な増幅回路
と、出力の保持時間を調整できるタイマー回路と、電源
印加後、検出器各部を安定させるために不要な出力の発
生を抑制するウォームアップ回路と、電源ノイズとから
主として構成されている。

【００１９】この発明における検出器としては、入射す
る光の波長に関係なく平坦な光感度特性を示すものが好
ましく、その意味で焦電型赤外線検出器が代表的なもの
として挙げられる。

【００２０】この発明における光学フィルタとしては、
太陽光の影響を低減するために、例えば、波長６μｍ以
下を遮断し、６〜１４μｍのみを受光するように、赤外
透過材料を多層蒸着した赤外多層膜の干渉フィルタ（６
μｍカットオンフィルタ）が焦電型赤外線検出器と組み
合わせて使用するのが好ましい。

【００２１】また、この発明では、集光素子枠体が、例
えば、図１〜３に示すように、ドーム中央部をドーム周
辺部より床面に向かう方向に突出させた二段ドーム形状
を構成するものが挙げられる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明に係る天井取付け型人体セン
サの実施例を、図面に基づいて説明する。なお、この発
明はそれによって限定されるものではない。図１〜３に
おいて、天井取付け型人体センサ１１は、ドーム型で、
天井に取付けられ、人体から放射される輻射赤外線を効
率良く集光するとともに、人の動きを感知する感知エリ
アを形成する集光素子枠体２１と、この集光素子枠体を
透過した輻射赤外線の透過光を受光する赤外透過材料の
光学フィルタ４と、光学フィルタからの透過光を受光面
２ａに受光する検出器２と、この検出器の出力を変換処
理する処理回路部を含む検出器固定板１２とを備え、感
知エリア内の人の移動による輻射赤外線の受光量の変化
を検出するものであって、集光素子枠体２１がドーム中
央部２２をドーム周辺部２３より床面Ａに向かう方向に
突出させて形成され、かつ、ドーム中央部２２には、輻
射赤外線感知の及ぶ範囲が広い広角側の感知視野からの
輻射赤外線を集光し、それによって、検出器２の受光面
２ａへの垂直入射方向に対する透過光の斜め入射角度を
実質的に小さくしうる集光素子片２４，２５，２６が配
置されている

【００２３】更に、集光素子枠体２１を構成する各集光
素子片２４，２５，２６に、非球面レンズ型のフレネル
レンズ片を使用している。広い角度で効率良く人の動き
を感知するため、図２に示すように、複数の集光素子片
２４，２５，２６を組み合わせて１７面のフレネルレン
ズ片（マルチフレネルレンズ）を、ドーム中央部２２の
フレネルレンズ片２５とドーム周辺部２３のフレネルレ
ンズ片２４にそれぞれ８面、人体センサの真下の中央に
配置されたフレネルレンズ片２６が１面として使用し、
集光素子枠体２１によって１７の感知エリアが放射状に
形成されている。これらフレネルレンズ片２４，２５，
２６は、図１６、図１７に示すような、従来のセグメン
トレンズ６とはその集光機能が異なっている。すなわ
ち、フレネルレンズ片２４，２５，２６は、図６、図７
に示すように、それぞれ光軸を含まない部分であるの
で、セグメントレンズ６のような渦状ではなく縞状を有
している（図２参照）。これにより、広角側の感知視野
からの輻射赤外線ｂは、フレネルレンズ片２５の端部分
２５ａに入射する際に、図１２に示すように、小さな斜
め入射ではフレネルレンズに対する透過率が高く、人体
から放射される輻射赤外線が、まず、フレネルレンズ片
の端部分２５ａを通過するときに、高い透過率を有して
透過でき、続いて、フレネルレンズ片の端部分２５ａを
透過した輻射赤外線の透過光ｉは、垂直入射方向に対し
て従来よりも小さい斜め角度θで光学フィルタ４に入射
できるようになる。

【００２４】このように本実施例では、広角側の感知視
野においても、集光素子枠体のレンズ面、光学フィルタ
４、検出器２の受光面２ａへの斜め入射角度を小さくと
ることができるため、集光度を高められるとともに、検
出器２の感度に多大の良好な影響を与えることができ、
しかも、結像性も損なわれないため、従来よりも感知エ
リアを広くすることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の天井取
付け型人体センサは、集光素子枠体のドーム中央部をド
ーム周辺部より床面に向かう方向に突出させて形成する
ことと、ドーム中央部に輻射赤外線感知の及ぶ範囲が広
い広角側の感知視野からの輻射赤外線を集光しする集光
素子片を配置することによって、従来の問題点を克服し
て、感知エリアの拡大を図りながら人の移動検知に対す
る所望の感度を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図である。

【図２】上記実施例における要部構成説明図である。

【図３】上記実施例における斜視図である。

【図４】上記実施例における要部構成説明図である。

【図５】上記実施例における動作を示す全体構成説明図
である。

【図６】上記実施例における動作を示す要部構成説明図
である。

【図７】上記実施例における動作と等価な動作を示す要
部構成説明図である。

【図８】検出器の受光面における吸収率特性を示す特性
図である。

【図９】上記実施例における要部構成説明図である。

【図１０】光学フィルタにおける透過率特性を示す特性
図である。

【図１１】上記実施例における要部構成説明図である。

【図１２】集光素子片における透過率特性を示す特性図
である。

【図１３】上記実施例における要部構成説明図である。

【図１４】従来の人体センサの使用状態を示す全体構成
説明図である。

【図１５】従来の人体センサの要部構成説明図である。

【図１６】同じく従来の人体センサの要部構成説明図で
ある。

【図１７】同じく従来の人体センサの斜視図である。

【図１８】図６の相当図である。

【図１９】図７の相当図である。

【符号の説明】

２…検出器、２ａ…検出器の受光面、４…光学フィル
タ、１１…天井取付け型人体センサ、２１…集光素子枠
体、２２…ドーム中央部、２３…ドーム周辺部、２４，
２５，２６…非球面レンズ型のフレネルレンズ片、ｂ…
広角側の感知視野からの輻射赤外線。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドーム型で、天井に取付けられ、人体か
   ら放射される輻射赤外線を効率良く集光するとともに、
   人の動きを感知する感知エリアを形成する集光素子枠体
   と、この集光素子枠体を透過した輻射赤外線の透過光を
   受光する赤外透過材料の光学フィルタと、光学フィルタ
   からの透過光を受光面に受光する検出器と、この検出器
   の出力を変換処理する処理回路部とを備え、感知エリア
   内の人の移動による輻射赤外線の受光量の変化を検出す
   る天井取付け型人体センサにおいて、集光素子枠体がド
   ーム中央部をドーム周辺部より床面に向かう方向に突出
   させて形成され、かつ、前記ドーム中央部には、輻射赤
   外線感知の及ぶ範囲が広い広角側の感知視野からの輻射
   赤外線を集光し、それによって、検出器の前記受光面へ
   の垂直入射方向に対する透過光の斜め入射角度を実質的
   に小さくしうる集光素子片が配置されていることを特徴
   とする天井取付け型人体センサ。
2. 【請求項２】 感知エリアが複数の感知エリア部分を放
   射状に配置した複数の集光素子片で形成され、これら各
   集光素子片が非球面レンズ型のフレネルレンズ片である
   請求項１に記載の天井取付け型人体センサ。
3. 【請求項３】 集光素子枠体がドーム中央部をドーム周
   辺部より床面に向かう方向に突出させた二段ドーム形状
   を構成する請求項１に記載の天井取付け型人体センサ。