JPH05322649A - 人体検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成の簡易化及び小型化が図れ、しかも人体
の移動やその移動方向等も容易且つ正確に判断処理する
ことができる人体検知装置を提供する。 【構成】 赤外線検知素子１は、複数の検知素子面１７
ａ〜１７ｄと検知信号出力手段とを有するとともに、集
光器は、ドーム状に形成されたフレネルレンズアレー２
と視野限定手段３とで構成され、この視野限定手段３
は、フレネルレンズアレー２を介して形成される赤外線
検知領域を複数の領域Ａ〜Ｄに分割して赤外線検知素子
１の複数の検知素子面１７ａ〜１７ｄごとに異なる赤外
線検知領域を構成すべく各検知素子面１７ａ〜１７ｄの
視野を制限するように設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は人体から発する赤外線を
検出するための人体検知装置、更に詳しくは室内の天井
面等に設置されて、人体検知の有無によって室内の照明
や空調等の各種設備をオン・オフ制御させる等の用途に
適用される人体検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の人体検知装置の基本的な原理
は、人体から発する赤外線、特に遠赤外線を赤外線検出
素子で検知させることにより、これを検知視野の背景と
の温度差の変化分として捉え、人体が存在すると判断す
るものである。ただ単に赤外線検知素子で赤外線を検知
させるようにしただけでは、その情報量が乏しく、人体
の存在を確実に検知することができない。例えば、検知
領域内で人体の動きが停止した場合には、もはや人体は
継続して存在しているとは認識されず、人体検知装置が
照明自動制御スイッチとして用いられている場合には、
人体が室内に存在するにも拘わらず、照明が消えてしま
うといった不具合が発生する。

【０００３】人体の存在検知を確実にするためには、赤
外線検知の情報量の増大を図り、検知領域内における人
体の移動の有無やその方向等を同時に検出できるように
することが望まれる。そこで、従来では、赤外線検知の
情報量の増大を図る手段として、独立した複数の赤外線
検知素子を用いることにより、これら複数の赤外線検知
素子の各々で人体から発せられる赤外線を検出させ、各
赤外線検知素子における赤外線検出のタイミングや出力
状況を判断することにより、検知領域に入ってきたもの
が人体であるか否かを判断するようにしたものも提案さ
れるに至っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の相互に独立した複数の赤外線検知素子を用いる手段
では、それら赤外線検知素子毎に各種制御回路や集光器
を設ける必要があるため、装置全体の構成の煩雑化や大
型化を招来し、製作コストも高価となる難点があった。
また、従来では、赤外線検知信号に基づいて人体の移動
やその移動方向等を演算処理する場合にあっても、それ
ら赤外線検知信号は、相互に独立した赤外線検出素子か
ら出力されるものであるから、その信号処理が面倒で、
過誤判断が生じ易いものとなっていた。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みて提案されたもの
で、構成の簡易化及び小型化が図れ、しかも人体の移動
やその移動方向等も容易且つ正確に判断処理することが
できる人体検知装置を提供することを、その目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案された請求項１に記載の本発明に係る人体検知装
置は、人体から発する赤外線を集光器で集光させて赤外
線検知素子で検出し、所定の検知信号を出力する人体検
知装置において、前記赤外線検知素子は、複数の検知素
子面と検知信号出力手段とを有するとともに、前記集光
器は、ドーム状に形成されたフレネルレンズアレーと、
このドーム状のフレネルレンズアレーよりも内側に設け
られた視野限定手段とからなり、この視野限定手段は、
フレネルレンズアレーを介して形成される赤外線検知領
域を複数に分割して赤外線検知素子の複数の検知素子面
ごとに異なる赤外線検知領域を構成すべく各検知素子面
の視野を制限するように設けられている。

【０００７】また、請求項２に記載の本発明に係る人体
検知装置は、上記請求項１の構成において、前記視野限
定手段が、フレネルレンズアレーのフレネルレンズを透
過した赤外線を反射するミラーにより構成されたもので
ある。

【０００８】請求項３に記載の本発明に係る人体検知装
置は、上記請求項２の構成において、前記視野限定手段
のミラーが、赤外線検知素子の複数の検知素子面の各手
前側空間部どうしを仕切るように設けられている。

【０００９】

【作用】上記構成を特徴とする請求項１記載の本発明に
係る人体検知装置においては、赤外線検知素子の視野が
視野限定手段で制限されることによって、赤外線検知素
子の各検知素子面ごとに異なった領域での赤外線検知が
行われるために、１つの赤外線検知素子の使用であるに
も拘わらず、複数の検知領域で赤外線検出を行わせ、情
報量の増大化が図れる。即ち、複数の検知素子面のうち
何れか１つの検知素子面に対応する検知領域内に人体が
存在する場合において、例えばその人体が他の検知領域
に移動すると、先の検知素子面での人体検知がなされな
くなると同時に、その人体検出は他の検知素子面で行わ
れることとなり、このような検知領域の変化によって、
人体の移動、並びにその移動方向を判別することができ
ることとなる。尚、複数のフレネルレンズを備えたドー
ム状のフレネルレンズアレーによれば、何れの検知素子
面に対しても、それに対応するフレネルレンズで赤外線
を集光させて、感度のよい人体検知を行わせることが可
能であり、集光用のレンズを複数の検知素子面の各々に
対応させて逐一設けるような必要はない。

【００１０】請求項２に記載の本発明に係る人体検知装
置においては、視野限定手段が赤外線を反射するミラー
で構成されているために、フレネルレンズを透過する赤
外線が、赤外線検知素子の検知素子面に直接集光される
角度とは異なる角度で入射された場合であっても、ミラ
ーの反射により検知素子面で受光させることが可能とな
る。従って、１つのフレネルレンズで検知素子面に集光
させることができる検知ビームの数を２倍に増加させ得
ることとなる。

【００１１】請求項３に記載の本発明に係る人体検知装
置においては、複数の検知素子面の各手前側の空間部ど
うしがミラーで仕切られているために、異なる検知領域
間で検知ビームが交差することを確実に防止でき、異な
る検知領域の相互間における人体移動を正確に検出する
ことが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は、本発明に係る人体検知装置の断
面図、図２はその要部分解斜視図、図３は要部底面図、
図４は要部半裁断面図、図５は赤外線検出素子の構造を
示す断面図、図６はその要部平面図、図７は赤外線検出
素子の回路図である。

【００１３】図１に示す人体検知装置は、人体から発す
る遠赤外線を検知してその検知信号を出力する赤外線検
知素子１、集光器としてのドーム状に形成されたフレネ
ルレンズアレー２及び視野限定手段としてのミラー３、
並びに赤外線検出素子１から出力される検知信号を増
幅、演算処理するための回路ブロック４等を具備してい
る。これら各部は、室内の天井面Ｔに取付けて使用され
るベース５ａと本体カバー５ｂで形成されるハウジング
ケース５内に適宜収容され、フレネルレンズアレー２は
このハウジングケース５の下面側に設けられた開口窓５
ｃから下向き状に突設されている。尚、同図中、６は天
井面Ｔへの取付用のネジ、７は人体検知装置への電力供
給の他、オン・オフ制御対象となる照明器具等への信号
送出に利用される配線である。

【００１４】上記各部のうち、赤外線検知素子１として
は、例えば焦電式のものが適用されるが、人体から発せ
られる赤外線の波長帯域の光線を受光して温度上昇を来
すことにより電圧又は抵抗値等が変化し、その検知が行
えるものであれば、何れのタイプのものも適用可能であ
る。赤外線検知素子１の具体的な構造としては、例えば
図５に示すように、上部に開口窓１０を形成して赤外線
透過フィルタ１１を設けたケースカバー１２ａとベース
１２ｂで形成されたシールドケース１２内に、複数の端
子１３に接続された赤外線検知用の半導体チップ１４が
設けられている。半導体チップ１４の表面部には、図６
に示すように、赤外線受光部として機能する４つの検知
素子面１７（１７ａ〜１７ｄ）、並びに温度補償部１５
ａ〜１５ｄが設けられている。この温度補償部１５ａ〜
１５ｄは、周囲温度の急激な変動に原因する出力の発生
を防止するためのもので、検知素子面１７ａ〜１７ｄの
個々に対応して設けられるが、開口窓１０を介して外部
からは見えない位置に設定されている。

【００１５】前記の４つの検知素子面１７ａ〜１７ｄ
は、細幅の接続部１６・・を介して相互に接続され、図
７に示すような回路構成とされている。即ち、同図に示
すように、赤外線検知素子１は、４つの検知素子面１７
ａ〜１７ｄの各々で赤外線検知がなされると、その検知
信号が増幅用ＦＥＴで増幅され、Ｓ１〜Ｓ４の各端子か
ら出力されるように構成されている。ＦＥＴドレインＤ
及びグランド用の端子Ｇは、共用されている。

【００１６】図８は、上記赤外線検知素子１から出力さ
れる赤外線検知信号を処理する回路部４のハード構成を
示すものである。同図に示すように、赤外線検知素子１
の４つの検知素子面１７ａ〜１７ｄで各々赤外線が検知
されることにより出力される４種類の検知信号は、各々
ＦＥＴで増幅された後に、個別のバンドパスフィルタ４
０、及びレベル検出回路４１を介して演算回路４２に入
力される。演算回路４２は、各入力の発生の順番、間
隔、時間的経過を計数し、予め決められたアルゴリズム
に基づいて出力制御回路４３の駆動を行い、リレー出力
回路４４を制御するように構成されている。尚、人体の
移動とその方向検知以外に、焦電素子固有の問題点であ
る急激な周囲温度の変化によるポップコーンノイズ現象
の対策として、演算回路４２にパルスカウンタ機能を設
けることにより不用意な作動を防止するように構成する
ことも可能である。

【００１７】図１に示すドーム状のフレネルレンズアレ
ー２は、赤外線を透過させるポリエチレン樹脂等で形成
されたもので、赤外線集光用のフレネルレンズ２０をそ
の周面部に多数形成したものである。フレネルレンズ２
０・・の具体的な態様としては、例えば図２及び図３に
示すように、フレネルレンズアレー２を外周部２Ａと内
周部２Ｂの２つに区分した上で、一方の外周部２Ａには
フレネルレンズ２０（２０Ａ）が計１２箇所等間隔で形
成され、また他方の内周部２Ｂにはフレネルレンズ２０
（２０Ｂ）が計８箇所等間隔で形成されている。尚、同
図中『＋』で示す部分は、各フレネルレンズ２０の中心
である。

【００１８】これら各フレネルレンズ２０の焦点は、ド
ーム形状のフレネルレンズアレー２の曲率中心に設定さ
れるが、厳密には、赤外線検知素子１の４つの検知素子
面１７ａ〜１７ｄの位置に設定される。即ち、本実施例
では、後述するように、検知領域がＡ〜Ｄの４領域に区
分されるもので（図３参照）、例えば領域Ａに相当する
位置のフレネルレンズ２０・・の各焦点は何れも検知素
子面１７ａに、領域Ｂに相当する位置のフレネルレンズ
２０・・の各焦点は検知素子面１７ｂに、以下同様に領
域Ｃ、Ｄに相当する位置のフレネルレンズ２０・・の焦
点は検知素子面１７ｃ、１７ｄの位置となるように設定
されている。

【００１９】尚、各フレネルレンズ２０・・の焦点距離
を１７ｍｍ、検知素子面１７ａ〜１７ｄにおける受光面
積を１ｍｍ角、床面から天井面までの高さを２７００ｍ
ｍとした場合、４０度の方向の検知ビームの床面におけ
る投影パターンは、 ２７００／ｃｏｓ４０°≒３５２５ ３５２５／１７＝２０７ の計算より、ドーム形状のフレネルレンズアレー２の直
径が約２００ｍｍの大きさとなり、室内設置に適切な大
きさとすることができる。

【００２０】視野限定手段としてのミラー３は、フレネ
ルレンズアレー２よりも内側で、赤外線検知素子１の開
口窓１０に近接した状態に設けられており、４つの検知
素子面１７ａ〜１７ｄの各視野を制限することにより、
検知素子面１７ａ〜１７ｄにおける赤外線検知領域をＡ
〜Ｄの四つの領域に区分する機能を発揮するものであ
る。このミラー３は、例えば図３の領域Ａに相当するフ
レネルレンズ２０を透過して集光されてきた光線が、他
の領域Ｂ〜Ｄに相当する検知素子面１７ｂ〜１７ｄで受
光されることを防止して、領域Ａに対応する検知素子面
１７ａで適正に受光されるように、赤外線検知素子１の
４つの検知素子面１７ａ〜１７ｄの各手前側の空間部ど
うしを仕切るように設けられている。

【００２１】次に、上記構成の人体検知装置の使用例、
並びに作用について説明する。先ず、この人体検知装置
を図１に示すように室内の天井面Ｔに取付けた状態にお
いて、その下方に人体が存在すると、人体から発せられ
る遠赤外線がフレネルレンズ２０を介して集光され、検
知素子面１７ａ〜１７ｄの何れかで検知されることとな
る。その際、例えば図４に示すように、フレネルレンズ
２０で集光されて直接検知素子面１７で受光される光軸
Ｋ以外として、それとは異なる角度で入射されてミラー
３で反射されることにより検知素子面１７で受光される
光軸Ｋ１もある。従って、人体検知ビームの総数はその
フレネルレンズ２０の総数以上の数に増加させることが
できる。本実施例の場合には、例えば図９に示すよう
に、人体検知可能なポイントＰ（検知ビーム）の総数を
３６にすることができる。その結果、かかる人体検知が
可能なポイント数の増加により、検知ビームどうしの間
隔も狭めることができ、緻密な人体検知が可能となる。

【００２２】尚、図９は８畳の部屋に適用した一例を示
すものであるが、例えばそれよりも広い１２畳の部屋に
適用する場合には、図１０に示すように人体検知装置の
取付け角度を図９に示す場合に対し４５度回転させ、室
内全域の検知が行えるようにすればよい。

【００２３】次いで、赤外線検知に際しはは、ミラー３
によって各検知素子面１７ａ〜１７ｄの視野が制限され
ているために、例えば検知領域Ａに人体が存在する場合
には、その人体検知が検知素子面１７ａで行われ、また
同様に検知領域Ｂ〜Ｄの各々に人体が存在する場合に
は、検知素子面１７ｂ〜１７ｄの各々で人体検知がなさ
れる。結局、これら４つの検知素子面１７ａ〜１７ｄは
独自の検知領域で人体検知を行うことにより、独自の検
知信号を出力することとなる。従って、図８で示した演
算回路４２では、例えば検知素子面１７ａから検知領域
Ａにおける人体検知信号を受信した後に、他の検知素子
面１７ｂから検知領域Ｂにおける人体検知信号を受信し
た場合にあっては、人体が領域Ａから領域Ｂへ移動した
ものと判別でき、人体の存在判断の情報量が増加した分
だけ、人体検知判断の正確度を高めることが可能とな
る。

【００２４】図１１は、人体検知の処理判断を行う場合
の一例を示すもので、同図に示すように、例えば領域Ａ
〜Ｄのうち、何れかの領域で検知信号が出力されている
場合において、それらの信号が所定の一定時間内に継続
して出力され、各信号どうしの時間間隔（同図のＴ１〜
Ｔ４）が所定の一定時間以下である限りは、その室内に
人体が存在するものと判断できる。従って、かかる場合
には、その初期段階において、室内の照明器具等の所定
の制御装置を稼働状態にするための信号をリレー出力回
路４４から出力させればよい。

【００２５】図１２は、上記とは異なる処理判断例を示
すもので、領域Ａ〜Ｄの何れにおいても検知信号が継続
して出力されず、しかも最終に出力された信号Ｓの時点
から一定の時間Ｔが経過する迄に継続した検知信号の出
力が無い場合には、もはや人が室外へ退去したものと判
断できる。従って、リレー出力回路４４からはその時点
で照明器具等をオフとするための信号を出力させればよ
い。図１１及び図１２では説明の便宜上、最も簡易な制
御例について説明したが、その信号処理に際しては検知
領域Ａ〜Ｄ間の移動等を勘案した高精度の人体検知を行
うことが可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、請求
項１乃至３記載の本発明に係る人体検知装置によれば、
検知領域を考慮した人体検出が行えることにより、人体
の通過以外に、移動、並びに存在の状態等を的確に判断
し、照明器具等の制御用スイッチ等として誤動作を防止
した適正な使用が行えることは勿論のこと、独立した複
数の検知領域での人体検知が１つの赤外線検知素子で行
えるために、従来の複数の赤外線検知素子を用いる手段
に比較すると、集光器を複数の赤外線検知素子に個別に
対応させて設けるような必要がなく、装置全体の構成の
簡素化、並びに小型化が図れ、体裁の良好なものに仕上
げることができ、しかもその製造コストも廉価にできる
という格別な効果が得られる。また、１つの赤外線検知
素子から複数の検知領域毎の検知信号を出力させるよう
にしたことにより、これら複数の検知信号の統合処理が
容易に行えて利便である。更に、本発明では、フレネル
レンズアレーと視野限定手段を用いることにより検知領
域を複数領域に区分しているために、検知領域が互いに
重複し合うような無駄も発生せず、広い領域で効率のよ
い人体検知が行えるという利点もある。

【００２７】特に、請求項２に記載の本発明に係る人体
検知装置によれば、フレネルレンズを透過する赤外線
が、検知素子面に直接集光される角度とは異なる角度で
入射された場合であっても、ミラーの反射により検知素
子面で受光させることが可能となるため、レンズ数の少
ないフレネルレンズアレーを用いても、より緻密な検知
ビームで検知領域を構成することが可能となり、人体の
検出感度の向上が実現できる。

【００２８】また、請求項３に記載の本発明に係る人体
検知装置によれば、異なる検知領域間で検知ビームが交
差することをミラーによって確実に防止でき、異なる検
知領域の相互間における人体移動を正確に検出すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る人体検知装置の一実施例を示す全
体断面図。

【図２】赤外線検知を行うための要部を構成する部材の
一例を示す分解斜視図。

【図３】赤外線検知を行うための要部の構造を示す平面
図。

【図４】赤外線検知を行うための要部の構造を示す半裁
断面図。

【図５】赤外線検知素子の一例を示す断面図。

【図６】赤外線検知素子の半導体チップのパターン状態
の一例を示す平面図。

【図７】赤外線検知素子の回路構成の一例を示す説明
図。

【図８】赤外線検知素子から出力される信号の処理回路
の一例を示すブロック図。

【図９】（ａ）は人体検知領域の一例を示す平面図、
（ｂ）はその側面図。

【図１０】人体検知領域の他の例を示す平面図。

【図１１】赤外線検知信号の出力状態の一例を示すタイ
ムチャート。

【図１２】赤外線検知信号の出力状態の他の例を示すタ
イムチャート。

【符号の説明】

１ 赤外線検知素子 ２ フレネルレンズアレー ３ ミラー（視野限定手段） １０ 開口窓 １１ 赤外線透過フィルタ １４ 半導体チップ １５ａ〜１５ｄ 温度補償部 １７ａ〜１７ｄ 検知素子面 ２０ フレネルレンズ Ａ〜Ｄ 赤外線検知領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人体から発する赤外線を集光器で集光させ
   て赤外線検知素子で検出し、所定の検知信号を出力する
   人体検知装置において、 前記赤外線検知素子は、複数の検知素子面と検知信号出
   力手段とを有するとともに、 前記集光器は、ドーム状に形成されたフレネルレンズア
   レーと、このドーム状のフレネルレンズアレーよりも内
   側に設けられた視野限定手段とからなり、 この視野限定手段は、フレネルレンズアレーを介して形
   成される赤外線検知領域を複数に分割して赤外線検知素
   子の複数の検知素子面ごとに異なる赤外線検知領域を構
   成すべく各検知素子面の視野を制限するように設けられ
   ていることを特徴とする人体検知装置。
2. 【請求項２】請求項１において、上記視野限定手段が、
   フレネルレンズアレーのフレネルレンズを透過した赤外
   線を反射するミラーにより構成されたものである人体検
   知装置。
3. 【請求項３】請求項２において、上記視野限定手段のミ
   ラーは、赤外線検知素子の複数の検知素子面の各手前側
   空間部どうしを仕切るように設けられている人体検知装
   置。