JPS62245932A - 光検出装置 - 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） 本発明は光検出装置に関し、好適には赤外線検出装置に
関するものである。

（従来の技術） 赤外線を検出して温度を測定する温度針等においては、
被測定物から発せられる赤外線をレンズと絞りによって
赤外線検出素子上に１ｍｒａφ程度のスポットになるよ
うに集光している。

また広い面積から発する赤外線の平均値を求める場合や
、検出空間内への人間の侵入を検知する装置等において
は、マルチミラーやフレネルレンズ等によって集光する
ものもある。

しかしながら、レンズ、マルチミラー、フレネルレンズ
等の光学系は装置が複雑である。したがって、振動や気
温変化等によって光学系が微妙にずれやすく、焦点位置
の再調整が必要となるなどの不具合が多い。

本発明は上記従来の光検出装置に代る装置を提供するも
のであり、その目的とするところは、光を所定のパター
ンで集光する簡易な筒体を備え、該パターンを検出する
ことによって物体の通過を確認することのできる光検出
装置を提供するところにある。

（発明の概要） 本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。

すなわち、光検出素子を有する光検出装置において、光
検出素子の前方側に内面が反射面に形成された集光筒を
配したことを特徴とする。

また、光検出素子を有する光検出装置において、光検出
素子の前方側に内面が反射面に形成された集光筒を配し
、該集光筒の前記光検出素子直前の内面を、所定反射回
数以上の反射光を吸収する遮光面に形成したことを特徴
とする。

さらに、光検出素子を有する光検出装置において、光検
出素子の前方側に、内面が周方向に遮光面と反射面とに
分割して形成された集光筒を配したことを特徴とする。

（作用） 続いて作用について述べる。

本発明においては集光ｗ１１２の内面が反射面に形成さ
れている。

したがって集光筒１２を通って光検出素子に到達する先
は、光検出素子に直接入光する光と、集光筒内面で、１
回、２回、３回、・・・と反射する反射光とになる。

所定回数以上反射を繰り返す反射光は微弱で光検出素子
に検出されなくなる。

したがって集光筒１２は光検出素子に対して一定の視野
角度を提供することになる。

また光検出素子の検出面は一定の面積を有するので、無
反射光、各反射光が重なり゛合って光の強弱のパターン
が形成される。該パターンは集光筒１２の口径、実効長
で定まる。

したがって物体が前記視野角度内に入ると、光検出素子
で上記のパターンが認識され、物体の侵入が検知される
。

また、所定反射回数以上の反射光を吸収する遮光面を設
ければ、ノイズがカットされ検出精度があがる。

集光筒内面を周方向に遮光面と反射面とに分割すれば、
所定視野角度内においてさらに光測定空間を区切ること
ができる。

（実施例） 以下本発明の好適な実施例を添付図面を基づいて詳細に
説明する。

本発明装置は、赤外線等の光を検出する光検出素子１０
の検出面前方方向に集光筒１２を配置して成る（第１図
）。

集光筒■２の前端面には、被測定光が赤外線ならば、赤
外線のみを通過するフィルター１４を設ける。フィルタ
ー１４は集光筒１２内にゴミ等が侵入するのを防止する
目的でも設けられる。

集光筒１２内面は、全面、もしくは後記する所定のパタ
ーン面が光反射面に形成されている。

第２図は集光筒１２内に進入すると光の反射経路を示す
。

図において、光検出素子１０の検出部（便宜上点とする
）に到達する光のうち、光軸に対してＯ（０’）の角度
以内で集光筒１２に進入する光は、検出部に無反射で入
光する。

また同じく検出部に到達する光のうち、光軸に対して、
直線０の傾斜角と直線ｌの傾斜角との間の傾斜角で集光
筒１２に進入する光は、築光筒■２内面で１回反射を受
けてのち検出部に入光する。

同じく、直線ｌと２との間の傾斜角の光は２回反射を受
けて、直線２と３との間の傾斜角の光は３回反射を受け
て検出部に入光する。

４回以上の反射の場合も同様であり、次第に傾斜角が増
してくる。したがって反射を繰り返すことによって、理
論的には集光筒１２前方のすべての方向の光が検出部に
到達可能である。しかし反射率の関係で、反射回数の多
い光は中途で吸収されてしまう。

そして図から明らかなように、光検出素子■０の検出部
に入光する直前の反射位置は、１回反射のものはＬの範
囲、２回反射のものはＭの範囲、３回反射のものはＮの
範囲である。したがって集先筒１２内面のＮの範囲を遮
光すれば、３回反射の光は吸収されて入光せず、検出部
には無反射、１回反射、２回反射の光のみが入光するこ
とになる。

第３図は入光経路をさらに反射回数により分解した図面
であり、（ａ＞は１回反射、（ｂ）は２回反射、（ｃ）
は３回反射の光線を示す。

参考までに各光線角を計算すると次のようになる。

＜０ＡＣ＝ｊａｎ−’ＤＯ／ＡＤ ＜　０ＢＣ＝　＜へ１八Ｃ＝　　ｔａｎ−’Ｄｏ／＾口
／３＜ＢＩＢＣ＝　　＜Ａ２ＡＣ＝　Ｌａｎ−’ＤＯ／
八Ｄ１へ＜Ｂ２０Ｃ−ｔａｒｌ−’ＤＯ／＾Ｄ／７第４
図は集光筒１２の内径を２０＋＋＋ｍ、実効長１００ｍ
ｍとした場合の、集光筒１２対物側から５００ｍｍ離れ
た平面ｘ−Ｙ上にビームパターンを描いたものである。

なお便宜上光検出素子の大きさを無視し、光検出素子の
中心点Ｏに集まる光線絡路のみを想定した。また集光筒
１２の径がｘ−Ｙ平面までの距離に対して十分小さいの
で、集光筒１２の対物側窓も１点として考えている。

Ｆｌで囲まれた部位が無反射領域であり最も明るい。Ｆ
ｌとＦ２で囲まれたドーナソツ状の部位が１回反射領域
で、Ｆ２と１３で囲まれた部位が２回反射領域で次第に
暗くなる。

上記においては光検出素子の大きさを無視して説明した
が、実際の光検出素子では１〜２１ＩｌｌＩｌφの素子
面積があるので、素子直径２１Ｉ１ｍφとするビームパ
ターンは第５図のように無反射領域と１回反射領域とが
、また１回反射領域と２回反射領域とが、さらに２回反
射領域と３回反射領域とが重なり合う部分ができる。

すなわち、素子面が前後にａ／ｌａｎ　Ｏ（ａ・素子半
径）の距離だけ移動したと考えると、第３図において光
線ＡＰの角度のずれ△θは、 Ｏ △θ−ｔａｒ１−’□　　　となる。

ＡＤ±　□ ｔａｎθ したがって上記角度分だけ重なり合うビームパターンが
発生する。

したがって、実際の光検出素子の検出部において、輪状
の光の強弱のパターンが生ずる。このパターンは集光筒
１２の内径（口径）と実効長によって種々のパターンと
なる。またこの光の強弱のパターンは光検出素子により
電流の強弱のパターンとなり、適宜な増幅器（図示せず
）によって増幅して取り出すことができる。

したがって、集光筒１２の前を物体が横切ると、物体か
ら発する光（赤外線など）が集光筒１２に入光し、光検
出素子１０によって所定のパターンとして認識される。

また該パターンは物体と集光筒１２との間の距離には関
係なく常に一定となる。

第６図から第１４図は、集光筒１２（外径９．５ｍｍ、
内径８．５ｍｍ　、黄銅層）の長さを１５ｒｏｍ、２０
１．４０ｍｍ。

６０ｎｕ１１に設定して、赤外線検出器に取り付け、赤
外線検出器の前方を横切る方向に移動する歩行者から放
射される赤外線を検出し、検出器からの信号を増幅器に
より増幅して、メモリー付シンクロスコープで電圧の振
幅を観測したグラフである。検出器より１ｍと２．５ｍ
の２個所を通過したときの振幅を観測した。

なお赤外線検出素子は焦電形赤外線センサのデュアルタ
イプを用いた。

上記のグラフから明らかに、集光筒１２を取り付けるこ
とによって、振幅が増加し、検出精度があがることがわ
かる。なお集光筒１２が播くなると検出範囲が狭くなっ
た。

ところで、集光筒１２内面に形成する反射面の領域は集
光筒１２の全面であってもよい。この場合にあっても前
記したように反射率の関係で所定回数以上の反射光は極
めて微弱となり、光検出素子１０によって検出されなく
なるので、実質上、集光筒１２前方の一定視野角度範囲
内のみの物体を検知することとなる。すなわち該視野角
度内に入った物体を検知しうる。

なおノイズ防止のため、光検出素子１０直前の集光筒１
２内面を遮光して、前記したように所定反射回数以上の
反射光をカットするのがｈ＞Ａである。赤外線を遮光す
るには、赤外線吸収塗料を集光筒１２内面に塗布すれば
よい。

また集光筒１２内面を周方向に、反射面と遮光面とに分
割してもよい。

これによって集光筒１２前方の所定視野角度内において
、さらに光検出範囲を区切ることができるようになる。

また、集光筒１２前端側内面を一定長に亘って遮光して
もよい。これにより単純に視野角度を絞ることができる
。

なお集光筒１２の断面形状は円形に限られず、多角形に
形成するごともできる。

反射面は金属の鏡面であってもよいし、鏡を取り付ける
のでもよい。

本発明は、人間から放出される赤外線を検知することに
より、各種ホームセキュリティーシステム、来客報知器
、自動ドア、自動照明灯、ロボソ１−アーム旋回内の人
間検知装置等として幅広く応用できる。

（発明の効果） 以上のように本発明に係る光検出装置によれば、簡単な
集光筒によって光を強弱パターンとして集光できるので
、被測定物体の通過を精度よく検出することができる。

また、所定反射回数以上の反射光をカットする遮光面を
形成するごとにより、ノイズの発生を抑えてより精度よ
（パターン認識が行える。

さらに、集光筒内面を周方向に遮光面と反射面とに分割
することによって、検出空間を任意に絞ることができ、
必要な個所のみの集光（検出）を行え、設置場所等に応
じてよりきめ細かな対応ができる。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明
のＭｊ神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るの
はもちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概要図である。 第２図は集光筒内に進入した光の経路を示す説明図・第
３図は反射光の分解図で（ａ）は１回反射、（ｂ）は２
回反射、（Ｃ）は３回反射のものを示す。第４図は集光
筒で集光されるビームパターンの原理図、第５図はビー
ムパターンの重なりを示す説明図である。 第６図乃至第１４図は赤外線検出器で、集光筒を用いな
い場合と、集光筒を用い、かつ集光筒の長さを変えた場
合の、各電圧の振幅のシンクロスコープ図である。 １０・・・光検出素子、　　１２・・・集光筒、１４・
　・　・フィルター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光検出素子を有する光検出装置において、光検出素
   子の前方側に内面が反射面に形成された集光筒を配した
   ことを特徴とする光検出装置。 ２、集光筒前端側内面を遮光面に形成した特許請求の範
   囲第１項記載の光検出装置。 ３、光検出素子を有する光検出装置において、光検出素
   子の前方側に内面が反射面に形成された集光筒を配し、
   該集光筒の前記光検出素子直前の内面を、所定反射回数
   以上の反射光を吸収する遮光面に形成したことを特徴と
   する光検出装置。 ４、光検出素子を有する光検出装置において、光検出素
   子の前方側に、内面が周方向に遮光面と反射面とに分割
   して形成された集光筒を配したことを特徴とする光検出
   装置。