JPH0261587A - 人体検出装置 - 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、人体から放射される赤外線量と床面等の背景
から放射される赤外線量の差を人体の移動により検出す
る赤外線受光式の人体検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 赤外線受光式の人体検出装置は、人体と背景の温度差を
赤外線のエネルギー旦の差として焦電素子等の赤外線検
出素子を用いて検出することにより人体を検出する装置
であり、近年広く普及するようになったが、それと共に
、信頼性の改善が要求されている。赤外線受光式の人体
検出装置の誤動作要因としては、検知領域内での背景の
温度変化や内部雑音、ヘッドライトや太陽光等のエネル
ギーの大きな外乱光の影響などが考えられ、これらの誤
動作要因を除去するために、従来、種々の提案がなされ
ている。

その１つとして、２個の赤外線検出素子を水平方向に配
置して、その差動出力を用いて人体を検出する方式があ
る。この方式においては、両赤外線検出素子の検知領域
にまたがる背景温度の変化による誤動作を防ぐことがで
きるが、人体の垂直方向の移動に対しては、両赤外線検
出素子の出力が打ち消し合い、差動出力が得られないと
いう欠点を有する。また、一方の赤外線検出素子の検知
領域内のみにおける背景の温度変化に対しては、誤動作
の恐れがある。

そこで、４個の赤外線検出素子を用いて２組の差動出力
を得る方式が提案されている（特開昭５８−２１３３９
６号公報、特開昭５９−９４０９４号公報）、この方式
による検出動（Ｙの一例を第５国に示す、物面上に４個
の赤外線検出素子による４つの検知領域Ｉ〜■が設定さ
れ、検知領域Ｉ。

■及び検知領域■、■により夫々差動出力Ａ、Ｂが得ら
れる。第５図（ａ）の場合には人体が検知領域１、ＩＩ
［から検知領域ＩＩＪ’に移動し、第５図（ｂ）の場合
には人体が検知領域Ｉ、■から検知領域１［［、ＩＶに
移動し、差動出力Ａ、Ｂが共に得られる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、第５図（ｃ）の場合には人体が検知領域Ｉか
ら検知領域■、■を経て検知領域■に移動し、差動出力
Ａは得られるが、差動出力Ｂについては、検知領域■、
■を人体が同時に構切るため、出力が打ち消され、差動
出力Ｂが生じない、したがって、人体の移動を確実に検
出するためには、差動出力Ａ、Ｈのうちのいずれかが出
力を生じた場合に、人体検出出力を生じさせる必要があ
る。

この場合、１個の検知領域内で生じる温度変化により、
差動出力Ａ、Ｈのうちの一方が出力を生じると、誤動作
を生じる恐れがある。また、内部雑音等により、１個の
赤外線検出素子の出力を生じた場合にも、差動出力Ａ、
Ｈのうちの一方が出力“が生じ、誤動作を生じる恐れが
ある。

そこで、本発明者らは複数の赤外線検出素子から各々独
立した出力を取り出して、各赤外線検出素子の出力より
ピーク値とその出力時刻のばらつきを比較することによ
り、人体の有無を検知する方式く特願昭６２−２４２０
９０号参照）を提案しているが、１つの検知領域内を短
時間内に複数の人体が逐次通過した場合や、多分割光学
系を用いて形成した複数の検知領域内を１つの人体が移
動する場合等において、複数の赤外線検出素子の各出力
は連続的な波形となり、ピーク値及び出力時刻のばら゛
つきによる比較が困難になるという問題点を有していた
。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、複数の赤外線検出素子の各出力
よりピーク値と出力時刻を検出し、これらを相互に比較
して人体の有無を判断する人体検出装置において、人体
の存在を検出した後、複数の赤外線検出素子の各出力が
所定の範囲内に安定したときに人体検出出力を停止させ
る検出出力停止部を設けることにより、簡単且つ安価な
構成でありながら信頼性の高い人体検出を可能とするこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図に示すように、検知領域からの赤外線を集光する光学
系１と、光学系１にて集光された赤外線を受光する複数
の赤外線検出素子Ａ〜Ｄと、Ｗ＆数の赤外線検出素子Ａ
〜Ｄの各出力を夫々増幅する増幅部３と、増幅部３にて
増幅された赤外線検出素子Ａ〜Ｄの各出力を人体検出に
適した信号に処理する信号処理部４と、信号処理部４に
より処理された赤外線検出素子Ａ〜Ｄの各出力よりピー
ク値■Ａ〜ＶＤと出力時刻ｔＡ〜ｔｏを検出し、これら
を相互に比較して人体の有無を判定する判断部５と、判
断部５の判定結果を出力する出力部６とから成る人体検
出装置において、人体の存在を検出した後、前記複数の
赤外線検出素子Ａ〜Ｄの各出力が所定の範囲内に安定し
たときに人体検出出力を停止させる検出出力停止部５１
を前記判断部５に付加したことを特徴とするものである
。

［作用］ 本発明にあっては、このように、赤外線検出素子Ａ〜Ｄ
の各出力よりピーク値ｖＡ〜■Ｄと出力時刻ｔＡ〜１（
、を検出し、これらを相互に比較して人体の有無を判定
する判断部５に、人体の存在を検出した後、前記赤外線
検出素子Ａ〜Ｄの各出力が所定の範囲内に安定したとき
に人体検出出力を停止させる検出出力停止部５１を付加
したものであるから、検知領域内を人体が長期にわたり
移動する場合においても、人体検出を確実に行うことが
でき、信頼性の高い人体検出が可能となるものである。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体構成図である。

赤外線を集光する光学系１は、ミラー又はレンズを用い
る。複数の検知領域を設ける場合には、多分割ミラー又
は多分割レンズを用いて複数の検知領域から赤外線を集
光する。赤外線検出素子Ａ〜Ｄとしては、安価で常温で
動作可能な焦電素子を用いる。焦電素子のほか、す、−
モバイルを用いることもできる。複数の赤外線検出素子
Ａ〜Ｄを光学系１の焦点面２上に配置することにより、
光学系１を通じて複数の検知エリアＡ′〜Ｄ′が焦点面
２上の赤外線検出素子Ａ〜Ｄの配置と同じ配置で形成さ
れる。検知エリアＡ°〜Ｄ°内における人体の移動によ
り、各々の赤外線検出素子Ａ〜Ｄが背景と人体との温度
差に相当する出力を生じる。増幅部３においては、各赤
外線検出素子Ａ〜Ｄの出力を各々独立に増幅する。信号
処理部４においては、帯域フィルタを設け、各々の出力
において必要な周波数成分のみを抽出する。帯域フィル
タを通過した各々の出力は、マルチプレクサとＡ／Ｄ変
＠器を用いて順次Ａ／Ｄ変換される。Ａ／Ｄ変換された
各出力は、判断部５を構成するマイクロコンピュータμ
Ｃに送られる０判断部５においては、各出力波形におけ
る特徴としてピーク値ｖＡ〜ＶＤ並びに出力があるレベ
ルを越えた時刻ｔＡ〜ｔ。

を判定する。そして、各出力におけるピーク値Ｖへ〜Ｖ
Ｄ及び出力時刻ｔＡ−ｔＤを相互に比較することにより
、人体検出の有無を判定する。

第２図は本発明の一実施例の要部構成を示している。同
図に示すように、４個の赤外線検出素子Ａ〜Ｄを光学系
１の焦点面２上に配置する。このとき、物面上には素子
の配置と同じ配置の検知エリアＡ”〜Ｄ′が光学系１に
より形成されるが、人体の大きさが各検知エリアＡ′〜
Ｄ゛をカバーするように、光学系１を設計するものであ
る。

第３図（ａ）〜（ｅ）は、検知エリアＡ”〜Ｄ”を人体
が通過する場合の主な例とその場合の各赤外線検出素子
Ａ〜Ｄの出力波形を示す。まず、各出力波形のピーク値
ｖＡ〜ｖＤについて検討すると、人体の移動時には、そ
の移動方向に拘わらず、人体は検知エリアＡ゛〜Ｄ′の
全域を通過すると考えられるから、はぼ同様のピーク値
が得られる。ここで、人体表面の温度分布や検知エリア
Ａ゛〜Ｄ′に占める人体表面の面積の差をも考慮すると
、各出力のピーク値■Ａ〜ＶＤには、ある程度のばらつ
きを生じる。また、ピーク値ｖＡ〜ＶＤは周囲温度によ
っても影響を受ける。すなわち、周囲温度が低いときは
ピーク値は上昇し、高いときは低下する。したがって、
各ピーク値ｖＡ〜ｖＤについて相対的な比較を行えば良
い、今、各ピーク値ＶＡ〜Ｖｏにおける最大値をＶ　ｍ
ａｘとすると、Ｖｍａｘを基準にしてスレショルドレベ
ルを設定し、他のピーク値が全てスレショルドレベルを
越えた場合に人体が存在すると判定する。すなわち、各
ピーク値ｖＡ〜■Ｄにおける最小値Ｖ　ｍ　ｉ　ｎと最
大値Ｖｍａｘの比が成るスレショルドレベルＫ（０＜Ｋ
＜１）に対し゛ζ次式を満たせば良い。

Ｖｍｉｎ／　Ｖｍａｘ＞　Ｋ　　　　　　　　−０次に
、出力時刻ｔＡ〜ｔｏに着目すると、人体が全検知エリ
アＡ゛〜Ｄ°を移動する場合、移動方向に拘わらず、あ
る１つの検知領域から他の検知領域に移動するのに移動
時間を要する２個の検知領域が存在する。移動時間は、
各赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力が立ち上がる出力時刻ｔ
Ａ〜ｔｏの時間差によって示される。この時間差は検知
領域の大きさ及び人体の移動速度を考慮することにより
、ある範囲に限定される０人体の移動速度がＳ　、　［
ｍ／　ｓｅｅ］からＳ　ｚ［ｍ／　ｓｅａ］（Ｓ　＋　
＜　Ｓ　２）の範囲内であるとすると、下限の速度Ｓ１
に対して時間差の上限ｒｍ　’ｒ　２［ｓｅｃ］が決定
できる。出力時刻の時間差をΔｔとすれば、次式が満た
されるときに人体が移動した、すなわち人体が存在する
と判定される。

Ｔ、＜Δｔ＜Ｔｚ　　　　　　　　　　　・・・■第３
図において、−例としてｆ＆房の出力時刻と最後の出力
時刻の時間差を取るものとすれば、同図（ａ）、（ｂ）
、（ｃ）のいずれの場合においても、Δｔ＝ｔｏ−ｔＡ
として時間差が求まり、これが０式を満たすか否かを判
定すれば良い。

以上の２つの判定条件により人体を精度良く検出でき、
人体を検出した時点で人体検出出力を発生する。人体検
出出力が生じた後は、前記２つの判定条件とは別の判定
条件によって、検出出力停止部５１により判定を行い、
判定条件を満たした時点で人体検出出力を停止させる。

すなわち、各赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力に対してスレ
ショルドレベルＶｓ−，Ｖｓ＋を設定し、出力が一定時
間ｔｓ以上スレショルドレベルＶｓ−からＶｓ＋の範囲
内にある場合に、出力が安定したと判断し、各赤外線検
出素子Ａ〜Ｄの出力が全て安定した時点で人体検出出力
を停止させる。検出出力停止後は、再び前記２つの判定
条件の、■を用いて人体の有無を検出する。

第４図（ａ）に多分割ミラー又は多分割レンズのような
多分割光学系を用いて形成された複数の検知領域Ｉ〜■
を人体が一定方向に移動する様子を示し、また、その場
合の各赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力及び人体検出出力の
波形を第４図（ｂ）に示す、各赤外線検出素子Ａ〜Ｄに
対応して、検知領域ｌ、■、■は検知エリアＡＩ’　〜
ｃ、、ｌ、Ａ　ｆｉ’　〜Ｄ　■＋、Ａｍ’〜Ｄｉ’を
それぞれ有する。まず、検知領域Ｉを人体が移動し、各
赤外線検出素子Ａ〜Ｄの立ち上がり時刻しＡ〜ｔｏ及び
ピーク値ＶＡ〜ＶＤが得られた時点で前記２つの判定条
件■、■より人体が検出され、人体、検出出力が生じる
。そして、各検知領域Ｉ、■、■を人体が移動している
間は、各赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力は人体の移動に応
じて脈動する波形となり、人体検出出力は連続的に発生
する０人体が検知領域■を出た後、各出力はスレショル
ドレベルＶｓ−からＶｓ＋の範囲内に収束する。各赤外
線検出素子Ａ〜Ｄの全ての出力がスレショルドレベルＶ
ｓ″″からＶｓ＋の範囲内に安定する期間が一定期間ｔ
ｓを越えた時点で、検知領域Ｉ〜■内に人体が存在しな
くなったと判断し、人体検出出力を停止させる。スレシ
ョルドレベルＶｓ−及びＶｓ＋は、赤外線検出素子Ａ−
Ｄのバイアス値を基準に設定する必要がある。また、赤
外線検出素子Ａ〜Ｄや増幅部３及び信号処理部４のノイ
ズ出力を考慮して設定しなければならない。一定期間Ｌ
ｓの長さは、各赤外線検出素子Ａ〜Ｄの応答速度を考慮
し、応答速度が遅いときには、ｔｓを長く設定する必要
がある。以上のように、前記２つの判定条件■、■によ
り人体の有無を判定する判断部５に、検出出力停止部５
１を付加することにより、人体検出後も確実に人体の有
無を検出することができ、高精度な人体検出が可能とな
るものである。

なお、第４図においては、多分割光学系を用いて１ｆｆ
ｌの赤外線検出素子Ａ〜Ｄについて複数の検知領域Ｉ〜
■を形成した場合の動作について説明したが、１つの検
知領域内を短時間内に複数の人体が逐次通過した場合に
も同様の動作となることは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、人体から放射される赤外線量と
背景から放射される赤外線量の差を人体の移動により検
出する赤外線受光式の人体検出装置において、複数の赤
外線検出素子を設けて、各赤外線検出素子の出力よりピ
ーク値と出力時刻を検出し、これらを相互に比較して人
体の有無を判定すると共に、人体検出後、各素子の出力
が所定範囲内に安定したときに人体検出出力を停止させ
るようにしたので、簡単且つ安価な構成でありながら、
信頼性の高い人体検出を行うことができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示すブロック図、第２１２
１は同上の要部構成図、第３図（ａ）乃至（ｃ）及び第
４図（ａ）、（ｂ）は同上の動作説明図、第５図（ａ）
乃至（ｃ）は従来例の動作工明図である。 １は光学系、２は焦点面、３は増幅部、４は信号処理部
、５は判断部、６は出力部、Ａ　、Ｂ　、Ｃ。 Ｄは赤外線検出素子、５１は検出出力停止部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　検知領域からの赤外線を集光する光学系と、光
   学系にて集光された赤外線を受光する複数の赤外線検出
   素子と、複数の赤外線検出素子の各出力を夫々増幅する
   増幅部と、増幅部にて増幅された赤外線検出素子の各出
   力を人体検出に適した信号に処理する信号処理部と、信
   号処理部により処理された赤外線検出素子の各出力より
   ピーク値と出力時刻を検出し、これらを相互に比較して
   人体の有無を判定する判断部と、判断部の判定結果を出
   力する出力部とから成る人体検出装置において、人体の
   存在を検出した後、前記複数の赤外線検出素子の各出力
   が所定の範囲内に安定したときに人体検出出力を停止さ
   せる検出出力停止部を前記判断部に付加したことを特徴
   とする人体検出装置。