JPH0447869B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、焦電型の赤外線センサを用いて人体
等の物体の通過個数を計算する回路に関する。

（従来技術とその問題点） 焦電型の赤外線センサは、赤外線が入射される
とこれに応答して該赤外線センサを構成する焦電
材料の温度上昇ΔTが生じ、この温度上昇ΔTに
対応するセンサ出力を出力するがその応答速度は
その焦電材料の熱容量により遅く、赤外線の入射
タイミングに対してセンサ出力の出力タイミング
は時間的に遅れを生じることが知られている。こ
のような赤外線センサでは赤外線が入射される
と、次式(1)で与えられる電荷Ｑを発生し、更にこ
の電荷Ｑを時間ｔで微分した次式(2)で与えられる
焦電電流Ipを出力する。

ΔQ＝λ・ΔT ……(1) Ip＝ｄ（ΔQ）／dt ……(2) ところで、この赤外線センサ１を第１図に示す
ようにドーム状の反射鏡２内に設置し、人体３か
らの赤外線４をこの赤外線センサ１で検知し、こ
の赤外線センサ１からの焦電電流Ipを増幅器５で
増幅し、この増幅器５の増幅出力Ｖを赤外線セン
サ１の前方を通過する人体３の通過個数計数用出
力とした物体の通過個数計数用回路が考えられて
いる。この場合の各入力波形および出力波形を第
２図に示す。第２図は人体が時刻ｔ１とｔ２との
間に１人だけ通過したときのものであり、第２図
１は赤外線センサ１に入射される赤外線４の波形
を示し、第２図２は前記式(1)の電荷ΔQの変化波
形を示し、第２図３は前記式(2)の焦電電流Ipの波
形を示し、第２図４は増幅器５の増幅出力Ｖの波
形を示す。この回路では増幅出力Ｖの波形に人体
３の通過に対応して第２図４のスライス線のレベ
ルＬより以下に谷Ｂが発生することを利用して増
幅出力Ｖの波形がこのスライス線Ｌのレベル以下
になる前記谷Ｂの部分の回数を図示しない計測手
段で計測して人体３の通過個数を計測するように
している。ところが、このような回路では人体３
が２人以上通過する場合には次の問題点がある。
第３図は人体３が２人の場合の第２図に対応する
波形図である。第３図１は第２図１に、第３図２
は第２図２に、第３図３は第２図３に、第３図４
は第２図４にそれぞれ対応する。第３図において
は、人体３からの赤外線４の強度が衣服や髪型、
身長、歩行位置や歩行速度などにより異なるため
に第３図１に示すように最初の時刻ｔ１とｔ２と
の間に通過する人体３から大きなレベルの赤外線
４１とその次に時刻ｔ３とｔ４との間に通過する
人体３からの小さなレベルの赤外線４２とが赤外
線センサ１に入射されることがある。このような
場合第３図２に示すような電荷Ｑの変化曲線とな
り、その結果焦電電流Ipは第３図３に示すように
変化する。そうすると、増幅器５の増幅出力Ｖの
波形は第３図４のようにスライス線Ｌのレベル以
下となる谷Ｂの部分が１つしかあらわれなくな
り、人体３の通過個数は実際は２人であるのに１
人として計算するという不都合がある。これを解
決する他の従来技術の回路には第４図に示すもの
がある。第４図において、赤外線センサ１のセン
サ出力は電界効果トランジスタ６を介して第１比
較増幅器７の正相側入力端子＋に与えられ、この
第１比較増幅器７の出力は第２比較増幅器８の正
相側入力端子＋に与えられる。この第２比較増幅
器８の出力側にはコンデンサＣ２を含む微分回路
９が接続される。したがつて、第３図の場合のよ
うに人体が２人通過するときは第２比較増幅器８
の出力は微分回路９により微分され、第３図５に
示すような微分出力V'が得られる。この第３図
５に示す微分出力V'波形は第２比較増幅器８へ
の出力レベルの立ち上がりと立ち下がりとに応答
してスライス線Ｌのレベル以下になる谷Ｂ１，Ｂ
２の部分が２つ生じ、したがつてこの微分出力
V'波形がスライス線Ｌのレベル以下になる谷Ｂ
１，Ｂ２の部分の回数を計数すれば正確に人体の
通過個数を計算することができる。ところが、第
４図の従来技術の回路では次に述べる新たな問題
点が発生する。即ち、この問題点は第２図のよう
に人体の通過個数が１人であり、しかもこの人体
からの赤外線レベルが大であつたときに第２比較
増幅器８の出力を微分したときは微分回路９が該
出力の立ち上がりと立ち下がりとに応答するため
に第２図５に示すような大きく変化する微分出力
V'波形となり、スライス線Ｌのレベル以下とな
る微分出力V'波形の谷Ｂ３，Ｂ４が２つ発生し、
このため実際は人体の通過個数が１人であるのに
２人として計数してしまうことである。

（発明の目的） 本発明は、人体等の物体の通過個数を１つであ
つても、あるいはそれより多くても正確に該物体
の通過個数を正確に計数できるようにすることを
目的とする。

（発明の構成と効果） 本発明は、前記目的を達成するために人体等の
物体からの赤外線を検知する焦電型の赤外線セン
サと、この赤外線センサのセンサ出力を増幅する
増幅器と、この増幅器の増幅出力を微分する微分
回路とを含み、前記微分回路の微分出力を物体の
通過個数計数用出力とする、物体の通過個数計数
回路において、前記増幅器には、入力レベル変化
が一定値を越えて大となるときの出力レベルを抑
制させる増幅特性制御回路を設けている。したが
つて、本発明によれば通過物体の通過個数が１つ
の場合で赤外線センサへの赤外線の入射レベルが
大きく、このため増幅器への入力レベル変化が一
定値を越えて大となつても増幅器の出力レベルは
増幅特性制御回路により抑制されるので物体が通
過したときの入力レベルの立ち上がりと立ち下が
りに応答する微分回路の微分出力波形の谷におい
て後者の立ち下がりに対応する谷の部分がスライ
ス線のレベル以下になることが避けられる。ま
た、通過個数が２つ以上であつたときで最初の物
体からの赤外線レベルが大で、次の物体からのそ
れが小であつたときなどには増幅器の出力レベル
の抑制は小さくしかもその変化が微分回路により
微分されるので、微分出力波形の谷の部分はその
通過個数に対応して発生する。これにより本発明
の回路では正確に物体の通過個数を計数すること
ができる。

（実施例の説明） 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。第５図は、この実施例の回路図で
あり、第４図と対応する部分には同一の符号を付
す。この実施例の回路は、人体等の物体からの赤
外線を検知する焦電型の赤外線センサ１と、この
赤外線センサ１のセンサ出力を電界効果トランジ
スタ６を介して増幅する第１比較増幅器７と、こ
の第１比較増幅器７の第１比較増幅出力Ｖを更に
増幅する第２比較増幅器８と、第２比較増幅器８
の第２比較増幅出力を微分する微分回路９とを備
える。Ｃ１は赤外線センサ１と電界効果トランジ
スタ６の各温度ドリフトによる補償用のコンデン
サであり、このコンデンサＣ１と、第１比較増幅
器７の正相側入力端子＋と接地間に接続される抵
抗Ｒ１との素子定数の値は充分大きくしておくこ
とが好ましい。微分回路９内のコンデンサC2と
接地との間に接続される抵抗R2は回路の安定化
のためである。

このような構成において、第１比較増幅器７の
逆相側入力端子−と出力端子との間には該比較増
幅器７の増幅特性を制御する増幅特性制御回路１
０が設けられる。この増幅特性制御回路１０は複
数の増幅度制御用素子、例えば抵抗Ｒ４，Ｒ５，
Ｒ６を有しこの抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６には導電レ
ベルが異なる導通素子例えばダイオードＤ１，Ｄ
２，ZDを設け、入力レベルが一定値を越えて大
となつていくに伴ない前記ダイオードを順次導通
させて抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６を増幅度制御用素子
として機能させることにより出力レベルを順次抑
制するようになっている。これらの各抵抗の内、
第１抵抗Ｒ４にはダイオードが設けられず、第２
抵抗Ｒ５には第１ダイオードＤ１が設けられ、第
３抵抗Ｒ６には第２ダイオードＤ２とツエナーダ
イオードZDとの直列回路が設けられる。したが
つて、第１比較増幅器７は出力レベルが小さく、
このため前記各ダイオードＤ１，Ｄ２，ZDを導
通させることができないときはその増幅特性はそ
の逆相入力端子−に接続されている抵抗Ｒ３と第
１抵抗Ｒ４とにより定まる。このときの増幅度Ｈ
はＨ＝Ｒ４／Ｒ３となる。次に、その出力レベル
が大きくなり、第１ダイオードＤ１が導通する
と、その増幅特性は抵抗Ｒ３と第１抵抗Ｒ４，第
２抵抗Ｒ５とにより定まり、このときの増幅度Ｈ
はＨ＝Ｒ４〃Ｒ５／Ｒ３となる。ここで、〃の記
号はＲ４とＲ５との並列抵抗の和であり、以下も
同様である。更に、前記出力レベルが大きくな
り、第１ダイオードＤ１のみならず第２ダイオー
ドＤ２とツエナーダイオードZDとが導通すると
その増幅特性は抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６とにより定
まる。このときの増幅度ＨはＨ＝Ｒ４〃Ｒ５〃Ｒ
６／Ｒ３となる。このような増幅特性を第６図に
示す。第６図の横軸は入力レベル、縦軸は出力レ
ベルをそれぞれ示す。第６図からあきらかなよう
に第２比較増幅器８は入力レベルが大となるに伴
なつて出力レベルが折線特性を示す。図中、折線
Ｉは前記ダイオードＤ１，Ｄ２，ZDのすべてが
導通しているときのものであり、折線はダイオ
ードＤ１のみが導通しているときのものである。

次に動作を説明する。

(A) 赤外線センサ１の前方を通過する物体、例え
ば人体が１人である場合； 第２図１のような波形の赤外線４が時刻ｔ１と
ｔ２との間に赤外線センサ１に入力される。赤外
線センサ１に蓄積される電荷Ｑは第２図２のよう
になる。したがつて、赤外線センサ１が接続され
た電界効果トランジスタ６のゲートには第２図３
に示すような波形の焦電電流Ipが与えられる。こ
の焦電電流Ipに対応する出力はコンデンサＣ１を
介して第１比較増幅器７の正相側入力端子＋に与
えられる。第１比較増幅器７は正相側入力端子＋
に与えられた入力レベルに対応して第２図４に示
す波形の増幅出力Ｖを出力する。ここで、第２図
１のセンサ出力が立ち下がる時刻ｔ２以降のとき
の前記増幅出力Ｖは従来例では実線ａのごとくで
あつたが、実施例の場合は鎖線ｂのごとく変化
し、増幅出力Ｖが大きくならない。これは、人体
が通過後に赤外線レベルが大きく立ち下がつてこ
のため焦電電流Ipが大きく変化すると増幅特性制
御回路１０のダイオードＤ１，Ｄ２等が順次導通
して第１比較増幅器７の増幅特性が第６図の折線
Ｉに示すように変化するためである。したがつ
て、第２比較増幅器８の増幅出力を微分する微分
回路９は第２図５の鎖線ｃに示すように変化する
微分出力V'を出力し、この微分出力V'波形の谷
Ｂ３，Ｂ４’の内、スライス線Ｌのレベル以下に
なる谷Ｂ３は赤外線センサ１からのセンサ出力が
与えられる時刻ｔ１とｔ２との間に１つ発生し、
この時刻ｔ２以降では発生しなくなる。これによ
り、微分回路９の出力を物体の通過個数計数用出
力とすれば正確に該通過個数を計数することがで
きる。

(B) 赤外線センサ１の前方を通過する物体、例え
ば人体が２人である場合； 第３図１のような波形の２人からの各赤外線４
１，４２が時刻ｔ１とｔ２との間、および時刻ｔ
３とｔ４との間のそれぞれに赤外線センサ１に入
力される。赤外線センサ１に蓄積される各電荷Ｑ
の変化は第３図２のようになる。したがつて、赤
外線センサ１が接続された電界効果トランジスタ
６のゲートには第３図３に示すような波形の焦電
電流Ipが与えられる。この焦電電流Ipに対応する
出力はコンデンサＣ１を介して第１比較増幅器７
の正相側入力端子＋に与えられる。第１比較増幅
器７は正相側入力端子＋に与えられた入力レベル
に対応して第３図４に示す波形の増幅出力Ｖを出
力する。ここで、第３図１の赤外線のレベルが立
ち下がるときの前記増幅出力Ｖは従来例では実線
のごとくであつたが、実施例の場合では時刻ｔ１
とｔ２との間はこれと同様に実線のごとく変化
し、時刻ｔ３以降は従来例とは異なり鎖線ｄのご
とく変化する。この理由は前記と同様である。た
だし、この場合は時刻ｔ３とｔ４との間の赤外線
のレベルは小さいので第１比較増幅器７への入力
レベルも小さくなり、このため該第１比較増幅器
７の増幅度は例えば増幅特性制御回路１０の第１
ダイオードＤ１のみが導通しているだけの第６図
の折線で定まるものとなる。したがつて、第２
比較増幅器８の出力を微分する微分回路９の出力
波形は第３図５の従来例の実線よりはレベルが少
し高くなるが、第３図５の鎖線ｅのようにスライ
ス線Ｌのレベル以下に変化する。これにより、微
分回路９の出力波形の谷Ｂ１，Ｂ２’はいづれ
も、スライス線Ｌのレベル以下になり、また時刻
ｔ４以降にはスライス線Ｌのレベル以下になる谷
は発生することがない。これにより、微分回路９
の出力を物体の通過個数計数用出力とすれば正確
に該通過個数を計数することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、赤外線センサによる物体の通過個数
計数用回路の原理の説明に供する図、第２図およ
び第３図は前記通過個数計数用回路の動作説明の
ための波形図であつて第２図は通過個数が１つの
場合、第３図は通過個数が２つの場合を示す。第
４図は、従来例の通過個数計数用回路図、第５図
は本発明の実施例の通過個数計数用回路図、第６
図は前記実施例に係る第１比較増幅器の増幅特性
を示す図である。 １は赤外線センサ、３は通過個数計数対象の人
体、７は第１比較増幅器、８は第２比較増幅器、
９は微分回路、１０は増幅特性制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人体等の物体からの赤外線を検知する焦電型
   の赤外線センサと、この赤外線センサのセンサ出
   力を増幅する増幅器と、この増幅器の増幅出力を
   微分する微分回路とを含み、前記微分回路の微分
   出力を物体の通過個数計数用出力とする、物体の
   通過個数計数回路において、前記増幅器には、入
   力レベル変化が一定値を越えて大となる方向のと
   きに出力レベルを抑制させる増幅特性制御回路を
   設けてなる物体の通過個数計数回路。 ２ 前記特許請求の範囲第１項に記載の物体の通
   過個数計数回路において、前記増幅特性制御回路
   は複数の増幅度制御用素子を有しこの増幅度制御
   用素子には導通レベルが異なる導通素子を設け、
   入力レベル変化が一定値を越えて大となつていく
   に伴い前記導通素子を順次導通させて増幅度制御
   用素子を機能させることにより出力レベルを順次
   抑制する物体の通過個数計数回路。 ３ 前記特許請求の範囲第２項に記載の物体の通
   過個数計数回路において、前記増幅度制御用素子
   はダイオードである物体の通過個数計数回路。 ４ 前記特許請求の範囲第３項に記載の物体の通
   過個数計数回路において、前記ダイオードにはツ
   エナーダイオードが含まれる物体の通過個数計数
   回路。