JPH028780A - 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。

し従来の技術］ 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量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、近年広く背反するようになったが、それととも
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、検知エリア内での背
債の温度変１ヒや内部雑音、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エリア
に跨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、両光外線検出
素子の出力が打ち消し合い、差動出力として出力が得ら
れないという欠点を有する。また、一方の赤外線検出素
子の検知エリア内のみにおける背景の温度変化に対して
は誤動作のおそれがある。

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５９−９４０９１１号公報）、この方
式による検出動作の一例を第５図に示す。物面上に４個
の赤外線検出素子による４つの検知エリア１〜■が設定
され、検知エリアｌ、ＴＶ及び検知エリア■、■により
それぞれ差動出力Ａ、Ｂが得られる。第５図（ａ）の場
合には、人体が検知エリアＩ、Ｉ［Ｉから１１．ＩＶに
移動し、差動出力Ａ、Ｂが共に得られる。同図（ｂ）の
場合には、人体が検知エリアＩ、ＩＩから■、■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、同図（ｃ）の場合、差動出力Ａは得られるが
、差動出力Ｂについては、検知エリア■。

■を人体が同時に措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個の検知エリア内で生じる温度変化により
、差動出力Ａ。

Ｂのうちの一方が出力を生じて、誤動作を生じるおそれ
がある。また、内部雑音等により、１個の赤外線検出素
子が出力を生じた場合にも、差動出力Ａ、Ｂのうちの一
方が出力を生じ、誤動作を生じるおそれがある。

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１咬することに
より、人体の有無を検知する方式を提案している（特願
昭６２−２４２０９０号）が、各赤外線検出素子の出力
の順序までは考［・【シていなかった。このため、各赤
外線検出素子の出力の順序が人体の存在に起因する順序
とは考えられないような場合にまで、人体検出信号が生
じるという問題があった。

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から各々
独立した出力を取り出し、その出力の順序を考慮に入れ
て人体の有無を判別することにより、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装置を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の目的を達成するために、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、複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の各出力よりビーク
ｌａ　Ｖ　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、前記赤外線検出素子Ａ〜Ｄの各
出力の立ち上がりのｊ１１序に基づいて人体の有無を判
定する出力順序判定部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３ ［作用］ 本発明にあっては、このように、赤外線検出素子Ａ〜Ｄ
の礼出力よりピーク値ｖＡ〜Ｖｏと出力時刻ｔ＾〜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に、赤外線検出素子Ａ〜Ｄの各出力の立ち上
がりの順序に基づいて人体の有無を判定する出力順序判
定部５１を付加したものであるから、各赤外線検出素子
Ａ〜Ｄの出力の順序が人体の存在に起因する順序とは考
えられないような場合には、人体検出信号が生じないも
のであり、したがって、ノイズ等による誤検出の生じる
確率を低パすることができるものである。

［実施例１１ 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。焦電素子の他、サーモ
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、物
面上には光学系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、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が背景との温度差
の変化として出力を生じる。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変換
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ビエータμＣ
に送られる１判断部５において、各出力波形における特
徴としてピーク値■へ〜ＶＤ及び出力があるレベルを越
えた時刻を八〜ｔ。

を判定する２各出力におけるピーク値■へ〜ＶＤ及び出
力時刻ｔＡ〜ｔｏ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１図（ｂ）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ｌを設計する。

第２図（ａ）〜（ｃ）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Ｍ
Ｖへ〜Ｖ、について検討すると、人体の移動時に移動方
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も考慮すると、各出力の
ピーク値■Ａ〜Ｖ、には、ある程度のばらつきを生じる
。また、ピーク値■Ａ〜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〜■Ｄについて相対的な比教を行えばよい、各ピー
ク値ｖＡ〜■Ｄにおける最大値をＶＩａｌｌＸと４−る
と、ＶＩＩＩａ×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
場きに人体が存在すると判定する。

すなわち、各ピーク値ＶＡ〜ＶＤにおける最小値ＶＩＩ
Ｉｉ　ｎと最大値Ｖｍａｘの比が成るスレショルドレベ
ルＫ（０＜Ｋ＜１）に対して次式を満たせば良い。

Ｖ　ｍｉｎ／　Ｖ　ｗａｘ＞　Ｋ　　　　　　　　　　
−−−■次に、出力時刻ＬＡ％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つの検知エリアから他の検知エリアに
移動するのに移動時間を要する２個の検知エリアが存在
する。移動時間は、各赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力が立
ち上がる出力時刻の時間差によって示される。この時間
差は検知エリア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
ｓＩｌ：ｕ＋／ｓｅｃ　）からＳ２Ｃｍ／ｓｅｅ：］　
（Ｓｌ＜８２）の範囲内であるとすると、下限の速度Ｓ
１に対して時間差の上限値Ｔ２（ｓｅｅ）が、上限の速
度ｓ２に対して時間差の下限値Ｔ、〔５ｅｅ）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
れる時に人体が存在すると判定される。

Ｔ、くΔ１くＴ２　　　・・・■ 第２図において、−例として最ｔＪ）の出力時刻と最陵
の出力時刻の時間差を取るとすれば、同図（、）（ｂ）
、（ｃ）のいずれの場きにおいても、ＡＬ＝ｔｏ−を八
として時間差が求まり、これが０式を満たすが否かを°
１′＋１定すれば良い。

以上２つの判定条件によって７４度良く人体を検出でき
るが、さらに工動作を減少させるために、各赤外線検出
素子Ａ〜Ｄの出力が立ち上がった順序を判定する。まず
、上述のように、各赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力が立ち
上がった時刻１Ａ〜ｔｏを求め、その順序付けを行う。

第３図に人体の移動方向（ａ）〜（１１）を示し、各移
動方向（ｕ）〜（１１）についての赤外線検出素子Ａ〜
Ｄの出力時即１を夫々第４図（ａ）〜（１１）に示す。

第４図（、）〜（１１）から分かるように、人体の移動
方向により赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力順序が異なる。

移動方向（ａ）においては、赤外線検出素子Ａ、Ｂの出
力がほぼ同時に立ち上がり、続いて赤外線検出素子Ｃ，
Ｄの出力がほぼ同時に立ち上がっている。

移動方向（ｂ）においては、赤外線検出素子Ａの出力が
最初に立ち上がり、続いて赤外線検出素子ＢＣの出力が
ほぼ同時に、最を裔に赤外線検出素子りの出力が立ち上
がっている。このように人体の移動方向により、赤外線
検出γ子の立ち上がりの順序が規則的に現れている。言
い換えると、絶対に発生しない立ち上がりの順序が存在
する。例えば、移動方向（ＩＪ）においては、赤外線検
出素子Ａの出力が最初に立ち上がるが、２番目に赤外線
検出素子りの出力が立ち上がることは絶対に無い、また
、移動力向（ａ）においては、赤外線検出素子Ａ、Ｂの
出力がほぼ同時に立ち上がるが、侵入時の体の動きや人
体の凹凸などの諸条件により、立ち上がり時刻に差が生
じる。ここで、赤外線検出素子Ａの出力か最初に立ち上
がったとすると、必ず赤外線検出素子Ｂの出力が２番目
に立ち上がり、赤外線検出素子りは早くても３番目であ
り、２番目となることはない、このように、最初に出力
が立ち上がった素子と対角の位置関係にある素子の出力
が２番目に立ち上がるような場合は有り得ないのである
。

以上のことより、出力順序判定部５１を設け、複数の赤
外線検出素子Ａ〜Ｄの出力より各素子の出力の立ち上が
り順序を求め、上述のように、対角の位置関係にある素
子の出力が」１ｉに現れることを検出した場合には、順
序異常を知らせる順序異常判定信号を判断部５へ送る０
判断部５では、前述のように、ピーク値と出力時刻につ
いての条件を満たし、且つ出力順序判定部５１から順序
異常判定信号が無い場合にだけ、人体を検出ｉ−なとみ
なし、出力順序判定部５１から順序異常判定信号があっ
た場合には、上記２条件を満たしていても人体は存在し
ないとみなすこととする。

このような判定方式を用いることにより、内部Ｘｔｆｆ
、全般的又は局所的温度変化或いは外乱光などによる誤
動作を防止でき、高精度な人体検出が可能となる。

し発明の効果］ 本発明は上述のように、人体から放射される赤外線１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、し
かも各赤外線検出素子の出力順序を考慮して、人体の有
無を判定するようにしたから、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（ａ）は本発明の全体構成を示すブロック図、第
１図（ｂ）は同上の要部構成図、第２図乃至第４図は同
上の動作説明図、第５図は従来例の動作説明図である。 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、Ｉ３．Ｃ。 Ｄは赤外線検出素子、５１は出力順序判定部である。

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、前記赤外
   線検出素子の各出力の立ち上がりの順序に基づいて人体
   の有無を判定する出力順序判定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。