JPH0357993A - 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、近年広く普及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。赤外線受光弐の人
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。

その一つとして、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−
２１３３９６号公報、特開昭５９−９　４　０　９　４
号公報）。この人体検出装置の検出動作の一例を第６図
及び第７図に示す。物面上に４個の赤外線検出素子Ａ＋
．Ａ−，Ｂ＋．Ｂ−による４つの検知領域■〜■が設定
され、検知領域Ｉ．■及び検知領域ＩＩ，　ＩＩＩによ
り各々の差動出力Ｖａ　　（赤外線検出素子Ａ＋．Ａ一
間の出力）及びＶｌ　　（赤外線検出素子Ｂ＋，゜Ｂ一
間の出力）が得られる。第６図（ａ）の場合には、人体
Ｍが検知領域１，　　ＩＩ［から検知領域■，■に移動
し、第７図（ａ）のような差動出力ｖＡ＋　　ｖｌが共
に得られる。第６図（ｂ）の場合には、人体Ｍが検知領
域Ｉ，■から検知領域■，■に移動し、第７図（ｂ）の
ような差動出力ｖＡ，■．が共に得られる。ところが、
第６図（ｃ）の場合、第７図（ｃ）のように、差動出力
ｖＡは得られるが、差動出力Ｖ，については、検知領域
■■を人体Ｍが同時に横切るため出力が打消され、差動
出力ｖｌｌが生しない。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ｖＡ＋Ｖ，の内のいずれ
かが出力を生じた場合に人体検出出力を出す必要がある
。

ところが、このようにすると、１個の検知領域内で生じ
る温度変化や、１個の赤外線検出素子に生じる内部雑音
等により、差動出力ｖＡ，ｖ．の一方が出力を生じ、誤
動作の原因になるという問題点があった。

そこで本出願人は、複数の赤外線検出素子を用い、各々
の出力を比較することにより信頼性の高い人体検出装置
を提案している（特願昭６２−２４２０９０号）。第８
図にこの人体検出装置の全体横或のブロック図を示す。

検知領域からの赤外線を光学系１により集光し、集光さ
れた赤外線を複数の赤外線検出素子Ａ−Ｄから成る赤外
線検出素子部２を用いて受光し、複数の赤外線検出素子
Ａ−Ｄの各出力を増幅部３により独立に増幅した上で、
信号処理部４により人体検出に適した信号に変換し、判
断部５によりピーク値と出力時刻とを検出し、これらを
相互に比較して人体の有無を判定し、この判定結果を出
力部６から出力するというものである。　この人体検出
装置の検出動作？第３図及び第４図に基づき説明する。

まず、赤外線検出素子Ａ−Ｄの各出力に着目する。赤外
線検出素子Ａ−Ｄに対応する検知領域Ａ′〜Ｄ’は人体
Ｍに比べ十分に小さな領域に絞られている。

人体Ｍの移動時には、移動方向にかかわらず人体Ｍは検
知領域Ａ′〜Ｄ゜の全域を通過すると考えられるから、
赤外線検出素子Ａ−Ｄの各出力におけるピーク値はほぼ
同様な値が得られる。実際には人体表面の温度分布等に
より、各出力におけるピーク値にはある程度ぱらつきが
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。したがって、各ピーク値ＶＡ〜■，に
ついて相対的な比較を行なえばよい。即ち、ピーク値■
．〜ＶＤにおける最大値をＶＭＡＸ、最小値をＶＭＩＮ
とすると、■■８とＶＭＩＮとの比が閾値Ｓ（Ｑ＜Ｓ＜
１）より大きければ、各ピーク値ＶＡ〜ＶＤのばらつき
が小さいとし、人体が存在すると判定する。この人体存
在の判定条件は、次式で表すことができる。

■■Ｎ　／　Ｖ　ＷＡＸ　＞　Ｓ　　　−　　■？に、
出力時刻ｔ　Ａ％　ｔ　，に着目する。人体が検知領域
八゜〜Ｄ゜を移動する場合、移動方向にかかわらず、全
ての検知領域Ａ゜〜Ｄ“に同時に侵入することはない。

即ち、各赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力信号が立上がる時
刻（出力時刻）ｔＡ〜１Ｄには、時間差が存在する。こ
の時間差は検知領域Ａ゜〜Ｄ“の広さ及び人体の移動速
度を考慮することにより、ある範囲に限定できる。出力
時刻１　Ａ−１．の時間差をΔｔとすると、人体存在の
第２の判定条件は次式で表すことができる。

Ｔ■８くΔｔ＜ＴＨＡＸ　　　．−　　■但し、Ｔ■，
　，　Ｔ’，４ａｘは各々時間差の下限及び上限である
。　第４図の例では、（ａ），　（ｂ）．　（ｃ）のい
ずれの場合においても、Δｔ””ｔｏ　　ｔＡとして時
間差が求車り、このΔＬが　式を満足するか否かを判定
すればよい。　以上の判定条件に従い人体の有無を検出
することにより、全般的な温度変化や太陽光などの外乱
光、或いは局所的な変化や内部雑音等の影響による誤動
作を防止でき、信頼性の高い人体検出装置となる。

？発明が解決しようとする課題〕 上述の人体検出装置にあっては、各赤外線検出素子の出
力時刻とピーク値とから人体の有無を判定していた。人
体が検知エリアを通過するのに要する時間は人体の移動
速度に反比例の関係にあり、時速３６０ｍ（秒速０．１
ｍ）から時速３６Ｋｍ（秒速１０ｍ）までの速度で移動
する人体を検出するためには、最低速時の各素子の出力
時間差を基に人体の判定条件■の上限閾値ＴＭＡウを設
定しなければならなかった。ところが、閾値ＴＭｏを大
きくすればするほど雑音による誤動作が多くなり、逆に
閾値Ｔ■８を小さくすると低速移動する人体を検出でき
ないという問題があった。

例えば、第５図（ａ）のように、人体による赤外線検出
素子Ａ−Ｄの出力信号が、出力時刻ｔＡ〜１Ｄ及びピー
ク値ＶＡ−Ｖ．をもち、ピーク値が前記人体の判定条件
のを満たす場合、時間差の上限閾値がＴＭＡＸならば前
記人体の判定条件■を満たすので人体であると検知でき
るが、時間差の上限閾値がＴ′■８ならば前記人体の判
定条件■を満たさないため人体と検知できない。

また、第５図（ｂ）のように、雑音による赤外線検出素
子Ａ−Ｄの出力信号が、出力時刻ｔ　＋．〜ｔｌ，及び
ピーク値Ｖｌ．〜■ｆ＋，をもち、ピーク値が前記人体
の判定条件のを満たす場合、時間差の上限閾値がＴ，ｌ
ＡＸならば前記人体の判定条件■を満たすので誤って人
体であると検知してしまうが、時間差の上限閾値がＴ　
’　）ＩＡＸならば前記人体の判定条件■を満たさない
ため雑音として除去できるのである。

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、雑音の影響を抑え、かつ低速
で移動する人体をも確実に検知することのできる信頼性
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］ 本発明に係る人体検出装置は、検知領域からの赤外線を
集光する光学系と、前記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、前記複数の赤外線検
出素子の各出力をそれぞれ増幅する増幅部と、前記増幅
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
通した信号に処理する信号処理部と、前記信号処理部に
より処理された赤外線検出素子の各出力のピーク値と出
力時刻を相互に比較して人体の有無を判定する判断部と
、前記判断部の判定結果を出力する出力部とを有して成
る人体検出装置であって、前記判断部は、各赤外線検出
素子の出力時刻の時間差の上限となる閾値として、雑音
除去用の閾値と人体検出用の閾値を設定し、前記信号処
理部から出力される各赤外線検出素子に対応した出力信
号により、前記閾値を切替えるようにしたことを特徴と
するものである。

〔作用〕

本発明にあっては、信号処理部からの赤外線検出素子の
各出力により、判断部で用いる出力時刻の時間差の上限
を規定した閾値を切替えて、人体の有無を判断している
ため、雑音の影響を抑えて、かつ低速移動の人体も確実
に検出できるのである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。本
実施例は赤外線検出素子が４個の場合を示すものである
が、本発明は、４個以外の個数の赤外線検出素子を用い
た場合にも適用できる。

１は光学系で、ミラー又はレンズを用いて赤外線を集光
する。本実施例の場合は、多分割ξ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。２
は赤外線検出素子部で、複数の赤外線検出素子から戒り
、本実施例では４個の赤外線検出素子Ａ−Ｄを用いた場
合を示す。赤外線検出素子Ａ−Ｄとしては、常温で動作
可能で安価な焦電素子を用いる。焦電素子の他、サーモ
パイルを用いることもできる。赤外線検出素子Ａ〜Ｄを
光学系１の焦点面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領域Ａ′〜Ｄ゜が焦点面上
の赤外線検出素子Ａ−Ｄの配置と同じ配置で形或され、
検知領域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。３は増幅部で、各赤外線検出素子Ａ−Ｄ
の出力を各々独立に増幅する。４は信号処理部で、雑音
を除去するために、帯域フィルタを設け各々の出力にお
いて必要な周波数或分のみを抽出し、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。

５は判断部であり、信号処理部４で処理された赤外線検
出素子Ａ−Ｄの各出力から、ピーク値と出力時刻を求め
、これらの情報を用いて人体の有無を判定するのである
。

ここで、出力時刻に関しては、出力時刻の時間差の上限
閾値として、２種類の閾値ＴＭＡＸ　，　Ｔ　’ＭＡＸ
を設定しておく。つまり、雑音除去用の閾値Ｔ′ｌ．Ｉ
ＡＸと人体検出用の閾値Ｔ．ＡＸを設けるのである。

６は出力部で、判断部５からの判定結果を出力するもの
である。

この人体検出装置における人体の判定動作を第３図に基
づき説明する。まず、赤外線検出素子Ａ〜Ｄの各出力に
着目する。検知領域は人体Ｍに比べ十分に小さな領域に
絞られている。人体Ｍの移動時には、移動方向にかかわ
らず人体Ｍは検知領域Ａ゜〜Ｄ′の全域を通過すると考
えられるから、赤外線検出素子Ａ−Ｄの各出力における
ピーク値はほぼ同様な値が得られる。実際には人体表面
の温度分布等により、各出力におけるピーク値にはある
程度ばらつきが生じる。また、ピーク値■．〜ｖ０は周
囲温度によっても影響を受ける。したがって、各ピーク
値Ｖ　Ａ−　Ｖ　，について相対的な比較を行なえばよ
い。すなわち、ピーク値■。

〜ＶＩ，における最大値ＶＭＡＸと最小値ＶＭＩＮとの
比が閾値Ｓ　（０＜Ｓ＜１）より大きければよい。

Ｖ　Ｍ　Ｉ　Ｎ／　Ｖ　ＭＡｙｔ　＞　Ｓ　　　　−　
　■次に、出力時刻ｔ　Ａ／’ｗ　ｔ　．に着目する。

人体が検知領域Ａ゛〜Ｄ゜を移動する場合、移動方向に
かかわらず、全ての検知領域に同時に侵入することはな
い．すなわち、各赤外線検出素子の出力時？Ｌ　Ａ””
　Ｔ．　ｏには、時間差が存在する。この時間差は検知
領域の広さ及び人体の移動速度を考慮することにより、
ある範囲に限定できる。出力時刻の時間差をΔｔとする
と、次式が満たされる時に人体が存在すると判定される
。

Ｔ■８くΔｔ　＜　ＴＭＡＸ　　　　’−　　■但し、
ＴイＩＮ　＋　ＴＮＡＸは各々時間差の下限及び上限で
ある。第４図の例では、同図（ａ），　（ｂ），　（ｃ
）のいずれの場合においても、ΔＬ＝ＬＤＬＡとして時
間差が求まり、これが■式を満たすか否かを判定すれば
よい。

ここで、判断部５において、出力時刻の時間差の上限閾
値を切替え、判断部５において人体の有無を検出する過
程を、第２図のフローチャートに示す。判断部５には、
予め２種類の出力時刻の時間差の上限閾値Ｔ　’　ＮＡ
ＩＩ．　ＴＭＡＸ　（　Ｔ″ＷＡＸ　＜ＴＭＡＸを設定
しておく。閾値Ｔ　，ＩＡＸは、人体が最低速度で移動
したと仮定した時の出力時刻の時間差の上限値であり、
閾値Ｔ′ＭＡＸは、ＴＭＡ）ｌより小さな値で、例えば
、人体が最高速度で移動したと仮定） ？た時の出力時刻の時間差の上限値に設定する。

判断部５は、赤外線検出素子Ａ−Ｄのうちいずれかの素
子Ｋの出力が、０付近で平坦な状態から予め設定してお
いた閾値ＶＴを超えたことを検出したとき、その時刻Ｌ
Ｋを素子Ｋの出力時刻として記憶する．但し、閾値Ｖ７
は信号成分の最小レベルで、■７以下の出力はノイズと
みなされる。

全ての素子が出力を開始したとき、出力時刻の時間差の
上限閾値としてＴ′Ｍｌ４ＡＸ用いて、人体の判定条件
■（　Ｔ　ＨＩ　Ｎ　＜Δｔ＜Ｔ’■Ｘ）満たすか否か
を調べ、満足するときには、人体の判定条件のをも満た
す場合にのみ警報を発する。人体の判定条件■を満たさ
ない場合には、以下の処理を行なう。

すなわち、赤外線検出素子Ａ−Ｄのうち最初に出力を開
始した素子をｎとし、時刻ｔでの素子Ｋの出力値をＦｔ
（ｔ）とする。まず、素子ｎが出力を開始した時刻ｔ，
，からＴ′■８間経過した時の全素子の出力について、
出力が生じているか否かを調べる。即ち、各素子Ｋに対
して、Ｆｘ　（　ｔｎ＋Ｔ’　　ＷＡＸ　）　　ｌ　＞
Ｖｔ　　　　−−−■の不等式を調べる。式■を満たす
素子が１素子も存在しない時には、これらの出力は人体
によるものではないと判定する。しかし、式■を満たす
素子が１素子でも存在する場合には、出力時刻の時間差
の上限閾値としてＴＭＡＸを用いて、再度人体の判定条
件■（　Ｔ　ｓ　Ｉ　Ｎ　＜Δｔ＜Ｔ．ＡＸ）を調べ、
これを満たし、かつ判定条件のをも満たすとき、警報を
発する。

判断部５の動作について、第５図を用いて説明する。第
５図（ａ）に示すように、赤外線検出素子Ａ−Ｄは各々
時刻ｔ　Ａ　−　ｔ　Ｄで立上がり、各素子のピーク値
ＶＡ〜■。である。素子Ａが最初に立上がっており、時
刻（ｔＡ＋Ｔ　’ＭＡＸ　）においては、他の３素子は
まだ立上がっていない。そこで、時刻（ｔＡ＋Ｔ　’ｌ
ｌＡｌｌ　）における各素子の出力をみると、素子Ａだ
けが出力を生じており、前記不等式■を満たしているこ
とがわかる。さらに、時刻（　ｔ　Ａ　ｆ　ＴＭＡや）
までには全素子が立上がっているので、判断部５は、人
体の判定条件■を満たすか否かを調べ、満たすならば警
報を発することになる。

また、第５図（ｂ）においては、各赤外線検出素子Ａ−
Ｄに、出力時刻む＋，，ｊｌ。、ピーク値ｙ＋，〜Ｖ′
。である雑音による出力が発生している。この場合には
、最初の素子が立上がった時刻ｔｊ，からＴ′，ＩＡＸ
時間後においては、素子Ａには出力が生じておらず、他
の素子もまだ立上がっていないため、判定条件■を満た
さない。したがって、人体とは判定しないのである。

従来は、人体の移動速度に応じた各素子の出力時刻の時
間差の上限だけをもとに人体の有無を判断していたため
、低速で移動する人体を検出しようとすると雑音等の影
響を受けやすかった。本実施例では、信号処理部からの
赤外線検出素子の各出力により、判断部で用いる、出力
時刻の時間差の上限を規定した閾値を切替えて人体の有
無を判断しているため、雑音の影響を抑えて、かつ低速
移動の人体も確実に検出できるのである。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、検知領域からの赤外線を
集光する光学系と、前記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、前記複数の赤外線検
出素子の各出力をそれぞれ増幅する増幅部と、前記増幅
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、前記信号処理部に
より処理された赤外線検出素子の各出力のピーク値と出
力時刻を相互に比較して人体の有無を判定する判断部と
、前記判断部の判定結果を出力する出力部とを有して成
る人体検出装置であって、前記判断部は、各赤外線検出
素子の出力時刻の時間差の上限となる閾値として、雑音
除去用の閾値と人体検出用の閾値を設定し、前記信号処
理部から出力される各赤外線検出素子に対応した出力信
号により、前記閾値を切替えるようにしたため、雑音の
影響を抑えて、かつ低速移動の人体も確実に検出するこ
とができる信頼性の高い人体検出装置が提供できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、 第２図は、 第３図は、 第４図は、 第５図は、 第６図は、 第７図は、 第８図は、 １一光学系 ３・一・増幅部 ５−・一判断部 本発明の一実施例を示すブロック図、 同上の動作説明のためのフローチャー ト、 同上の動作説明のための検知領域を示 す模式図、 同上に係る波形図、 同上の動作説明のための一例を示す波 形図、 従来例の動作説明のための検知領域を 示す模式図、 同上に係る波形図、 他の従来例を示すブロック図である。 ２・一・赤外線検出素子部 ４一信号処理部 ６・−・出力部

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、前記
   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、前記複数の赤外線検出素子の各出力をそれぞ
   れ増幅する増幅部と、前記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、前記信号処理部により処理された赤外線検
   出素子の各出力のピーク値と出力時刻を相互に比較して
   人体の有無を判定する判断部と、前記判断部の判定結果
   を出力する出力部とを有して成る人体検出装置であって
   、前記判断部は、各赤外線検出素子の出力時刻の時間差
   の上限となる閾値として、雑音除去用の閾値と人体検出
   用の閾値を設定し、前記信号処理部から出力される各赤
   外線検出素子に対応した出力信号により、前記閾値を切
   替えるようにしたことを特徴とする人体検出装置。