JPH03249589A - 人体検出器 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、人の有無をその人体に非接触で検出し、来
訪者や不法侵入者等を検出することのできる人体検出器
に関する。

（従来の技術） 物体は全てその温度に応じた量の赤外線を表面から放出
している。その放出される赤外線のエネルギー量Ｅは、
ステファンボルツマンの法則で次式のように表される。

Ｅ−ｎ・σ・Ｔ４　　　　　　　　　　　・・・（１）
ここで、ｎ：物体のもつ放射率 σ：ステフ７ンボルツマンの定数 Ｔ：物体の温度 上式から分るように、物体の温度が高いほど、その物体
から放出される赤外線の量は大になる。

このような赤外線を検出する赤外線センサには、一般に
サーモパイル型が用いられる。このセンサは、入射する
赤外線を薄膜で受け、その薄膜の温度上昇を熱電対て電
圧出力に変換するものである。

赤外線センサを成る方向に向けて設置しておけば、その
電圧出力は、人がいなければ壁、家、具等の周囲物体か
ら放出された赤外線のエネルギー量を表し、人がいれば
、壁、家具等の周囲物体に加えて、さらにその人体から
放Ｉｆｆされた赤外線のエネルギ量を表す。人がいると
きの方が、この電圧出力は大になる。これは、人体の体
温の方が壁、家具等より高温であり、赤外線センサから
の電圧出力は、高温の物体から大きな赤外線量を受ける
ほど大になるからである。

このような原理を用いた従来の人体検出器としては、例
えば第３図に示すようなものがある。同図において、２
１は赤外線センサ、２２は赤外線センサ２１からの電圧
出力を増幅するアンプ、２３．２４はバイパスフィルタ
を構成するコンデンサ及び抵抗、２５はコンパレータと
して機能するオペアンプであり、その反転入力端子（−
）には、電源２６の電圧を２個の抵抗２７．２８て分圧
した電圧が設定電圧ｖ２として設定されている。

２９はブザーである。

赤外線センサ２１からの電圧出力はアンプ２２で増幅さ
れた後、バイパスフィルタ２３，２４を通ることにより
低周波成分がカットされ、高周波成分だけがオペアンプ
２５の非反転入力端子（＋）に入力する。そして、この
入力電圧か設定電圧より大のとき、オペアンプ２５の電
圧出力がＨレベルになり、ブザー２９が鳴動して人体検
出が報知されるようになっている。

第４図は、その動作タイミングチャートを示している。

人体有りのとき、赤外線センサ２１の電圧出力は大にな
るが（同図（ｂ））、人体の有無に拘らず、壁、家具等
の周囲物体から放出された赤外線が赤外線センサ２１に
入るので、周囲物体の自然の温度変化の影響を受けて、
赤外線センサ２１の電圧出力は常に緩かな傾きで変化し
ている。この緩かな傾きの変化はバイパスフィルタ２３
．２４でカットされ、オペアンプ２５の非反転入力端子
（＋）には入力されない。人が赤外線センサ２１の向い
ている方に来たときなど、人体の動きに伴う赤外線セン
サ２１の電圧出力は高い周波数の成分を含んでおり、こ
の高周波成分はｌ＼イバスフィルタ２３．２４を通って
パルス信号、となり、オペアンプ２５の非反転入力端子
（＋）に入力する（同図（Ｃ））。そして、このパルス
信号のレベルが設定電圧■２より高い間、ブザー２９が
鳴動して人体検出が報知される（同図（ｄ））。

従来の人体検出器は、上述のように動作するが、バイパ
スフィルタを構成するコンデンサ２３には必らず漏れ電
流があるので、人体無しの間もその漏れ電流により抵抗
２４に電圧が生じる。このため、この電圧をオペアンプ
２５が誤検知することがないように、設定電圧ｖ２は十
分大きい値にすることが必要であり、これにより人体検
出器の感度が低下することになる。また、抵抗２４に生
じる電圧を小さくするために、その抵抗２４の値は小さ
くすることが必要であり、これによりバイパスフィルタ
の遮断周波数が高くなり、人がいる間でも、その人が動
いた時のパルス状の信号しかバイパスフィルタを通過し
ない。したがって、そのパルス状の信号が一旦オペアン
ブ２５の非反転入力端子（＋）に入力された以後は、人
がまだいるのかいなくなったのかの判断が全くでき、な
いことになる。

（発明が解決しようとする課題） 従来の人体検出器では、バイパスフィルタを構成するコ
ンデンサ２３の漏れ電流により抵抗２４に電圧が生じ、
この電圧によるオペアンプ２５の誤検知を防止するため
設定電圧■２の値を十分大にすることが必要となる。こ
のため、検出感度が低下してしまう。また、人体が動い
たときしか検出できない。

そこで、この発明は、人体有無の状態を高い検出感度で
確実に検出することのできる人体検出器を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、上記課題を解決するために、被検出対象で
ある人体から放出される赤外線を感知して該赤外線の量
に対応した電圧を出力する赤外線センサと、該赤外線セ
ンサからの出力電圧が所定の時定数をもって充放電され
前記人体無しのときには該人体以外の周囲物体から放出
される赤外線の量に対応した前記赤外線センサからの出
力電圧が充放電される充放電手段と、前記赤外線センサ
の出力電圧と前記充放電手段に充放電された電圧との差
電圧を設定電圧と比較して前記人体の有無を判断する判
断手段とを有することを要旨とする。

（作用） 上記構成において、判断手段で設定電圧と比較される電
圧は、赤外線センサの出力電圧から充放電手段に充放電
された電圧、即ち人体以外の周囲物体から放出される赤
外線の量に対応した出力電圧が差引かれたものとなる。

したがって、設定電圧を低くすることが可能になって検
出感度が向上する。また、人体が感知された時の赤外線
センサからの出力電圧は、所定の時定数の間は充放電手
段に充放電された電圧より高くなり、はぼこの間、人体
に動きがあると否とに拘らず、判断手段で人体有りと判
断される。したがって確実な人体検出が可能となる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を第１図及び第２図を参照して
説明する。

まず、第１図を用いて、人体検出器の構成を説明する。

同図において、１は赤外線センサ、２はアンプ、３は第
１のオペアンプ、４はそのフィトバック抵抗、５は充放
電手段としてのコンデンサであり、アンプ２で増幅され
た赤外線センサ１からの出力電圧が、第１のオペアンプ
３で、コンデンサ５に充放電された電圧と比較され、そ
の比較結果に基づいて、抵抗４及びコンデンサ５で規定
される所定の時定数にしたがってコンデンサ５に充放電
が行われるようになっている。この結果、コンデンサ５
には、人体無しのときには、壁、家具等の周囲物体から
放出される赤外線の量に対応した赤外線センサ１からの
出力電圧が常時充放電されるようになっている。６はコ
ンデンサ５に充放電された電圧を出力する電圧バッファ
、７はコンパレータとして機能する判断手段としての第
２のオペアンプであり、その非反転入力端子（＋）には
アンプ２の出力が入力され、反転入力端子（−）には、
電源８の電圧を２個の抵抗９．１１で分圧した電圧が設
定電圧Ｖ１として設定されている。電圧バッファ６の出
力端子には、コンデンサ５に充放電された電圧が現われ
るので、第２のオペアンプ７の反転入力端子（−）には
、実際には、設定電圧Ｖ１にコンデンサ５に充放電され
た電圧を加えた電圧が設定されるようになっている。

１２はブザーである。

次に、上述のように構成された人体検出器の動作を、第
２図のタイミングチャートを用いて説明する。なお、第
２図の■〜（ｅ）の各電圧波形は、第１図中のｂ　−ｅ
の各点に現われる各電圧波形を示している。

人体無しのとき、赤外線センサ１が向いている方向の壁
、家具等の周囲物体から放出される赤外線が赤外線セン
サ１に入り、このときの出力電圧が、第１のオペアンプ
３により抵抗４を介してコンデンサ５に常時充放電され
る。このとき、赤外線センサ１の出力電圧は、周囲物体
の自然の温度変化の影響を受けて緩かな傾きで変化する
が、コンデンサ５に充放電される電圧は、これに追従し
て変化する（第２図（Ｃ））。

赤外線センサ１の向いている方向に人がくると、周囲物
体から放出される赤外線に加えて、その人体から放出さ
れる赤外線が赤外線センサ１に入り、その出力電圧が急
激に増大する（第２図（ｂ））。このとき、コンデンサ
５には、所定の時定数に相当する時間遅れをもって充電
が行われるので、コンデンサ５の電圧は赤外線センサ１
の出力電圧に直ちに追従できず、この間、コンデンサ５
への充放電電圧よりも赤外線センサ１の出力電圧の方が
大になる。

そして、この赤外線センサ１の出力電圧が第２のオペア
ンプ７の非反転入力端子（＋）に入力し、反転入力端子
（−）に設定された電圧と比較される。このとき、第２
のオペアンプ７の反転入力端子（−）には、設定電圧ｖ
１に、コンデンサ５に充放電された電圧、即ち、周囲物
体から放出される赤外線の量に対応した赤外線センサ１
の出力電圧を加えた電圧が設定されている。一方、赤外
線センサ１の出力電圧は、人体から放出される赤外線に
対応した出力電圧と周囲物体から放出される赤外線の量
に対応した出力電圧との和の電圧となっている。このた
め、第２のオペアンプ７による比較動作時には、人体以
外の周囲物体から放出される赤外線の量に対応した赤外
線センサ１からの出力電圧はキャンセルされる。この結
果、第２のオペアンプ７では、人体から放出される赤外
線の量に対応した赤外線センサ１からの出力電圧のみと
、設定電圧Ｖ１とが比較され、赤外線センサ１からの出
力電圧が設定電圧Ｖ１よりも高い間、ブザー１２が鳴動
して人体検出が報知される。

このように、第２のオペアンプ７で設定電圧ｖ１と比較
される電圧は、赤外線センサ１の出力電圧から、周囲物
体から放出される赤外線の量に対応した出力電圧が差引
かれたものとなるので、設定電圧ｖ１を低く設定するこ
とが可能となって検出感度の向上が得られる。また、人
体が感知されたときの赤外線センサ１からの出力電圧は
、所定の時定数に相当する時間の間は、コン゛デンサ５
に充放電される電圧よりも高くなり、はぼこの間（例え
ば約５分）、人体に動きがあると否とに拘らず、第２の
オペアンプ７で人体有りと判断されるので、確実な人体
検出が可能となる。そして、コンデンサ５に漏れ電流が
生したとしても、第１のオペアンプ３の充電制御作用に
より、コンデンサ５に充放電される電圧とアンプ２の電
圧出力との間には電位差が生じることがない。このため
、抵抗４の抵抗鎧は、コンデンサ５の漏れ電流に関係な
く大きくすることができて、コンデンサ５に対する充電
の時定数を所要値まで大きく設定することが可能となる
。したがって、上述の第２のオペアンプ７で人体有りと
判断される時間を一層長くすることができて、より一層
確実な人体検出が可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、赤外線センサ
からの出力電圧が所定の時定数をもって充放電され被検
出対象である人体無しのときには該人体以外の周囲物体
から放ａされる赤外線の量に対応した前記赤外線センサ
からの出力電圧が充放電される充放電手段と、前記赤外
線センサの出力電圧と前記充放電手段に充放電された電
圧との差電圧を設定電圧と比較して人体の有無を判断す
る判断手段とを具備させたため、判断手段の設定電圧を
低く設定しても人体の有無の判断が的確になって検出感
度を向上させることができる。また、人体が感知された
ときの赤外線センサからの出力電圧は、所定の時定数の
間は充放電手段に充放電された電圧より高くなり、はぼ
この間、人体に動きがあると否とに拘らず、判断手段で
人体有りと判断することができて、確実な人体検出を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る人体検出器の実施例を示す回路
図、第２図は上記実施例の動作を説明するためのタイミ
ングチャート、第３図は従来の人体検出器の回路図、第
４図は上記従来例の動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。 １：赤外線センサ、 ４：コンデンサとともに所定の時定数を規定する抵抗、 ５：コンデンサ（充放電手段）、 ７：第２のオペアンプ（判断手段）、 ８：電源、 ９．１１：電源とともに判断手段に設定電圧を設定する
抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検出対象である人体から放出される赤外線を感知して
   該赤外線の量に対応した電圧を出力する赤外線センサと
   、該赤外線センサからの出力電圧が所定の時定数をもっ
   て充放電され前記人体無しのときには該人体以外の周囲
   物体から放出される赤外線の量に対応した前記赤外線セ
   ンサからの出力電圧が充放電される充放電手段と、前記
   赤外線センサの出力電圧と前記充放電手段に充放電され
   た電圧との差電圧を設定電圧と比較して前記人体の有無
   を判断する判断手段とを有することを特徴とする人体検
   出器。