JPH059755B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は人体の発する赤外線から人数を測定す
る装置に関するものであり、更に詳細には人体目
標からの赤外放射に基づく信号を、検出部の内部
放射や背景である床からの赤外線放射に基づく信
号から分離・検出する信号処理回路に関するもの
である。

例えば地下街、駅構内、道路の交差点、或いは
エレベータホールやエスカレータ乗降口等の所定
箇所に存在する人間の数を把握し、混雑度を知る
事が状況に応じて要求される場合に非常に有効な
ものとして、出願人は先に混雑度検出装置を提案
している。この混雑度検出装置は、走査鏡により
一定の周期で走査を行ない、入射赤外線の変化に
応動する赤外線検知素子（以下単に検知素子とあ
るのは赤外線検知素子を指す。）の出力信号波形
の幅が、測定人数に比例するという関係を利用し
て人数を測定するものであり、以下これについて
説明する。

第１図は上記の走査方式を説明するための図
で、ａは対物面走査方式を、ｂは像面走査方式を
それぞれ示している。第１図において、１は走査
鏡、２は集光レンズ、３は検知素子、４は結像
面、５は測定目標から発せられる赤外線である。
ａの対物面走査は検知素子を光軸上、またはその
ごく近傍に配置し、鏡の回転．揺動により光軸の
方向を変える事により走査する方式である。この
走査方式では検知素子は光軸上、あるいは光軸の
ごく近傍に配置されるので、光学系の画角は小さ
くてすみ、光軸にごく近いところでのみ、良い光
学的性能をもてばよい。

しかし、走査鏡は大きな口径のものが必要にな
り、それを回転又は揺動させるには種々の困難を
伴う。一方、ｂの像面走査方式は、光軸の向きは
変えず像面に配置された検知素子を動かす事によ
り走査する方式である。この場合、実際には検知
素子は固定し、集光系の後におかれた走査鏡の回
転．揺動により、集光されたエネルギーは検知素
子に結像される。この方式では像面に目的とする
走査幅全体が結像されている事が必要であるから
広画角の光学系を必要とし、光軸をはなれた部分
でも良い光学的性能をもつ事が要求されるが、走
査鏡は像面に近い所に置けるので小さいものです
み走査機構は簡単になる。本混雑度検出器の走査
方式は原理的にはいずれの方式であつてもよい
が、以下は機構の簡単化と小型化の為に像面走査
方式を採用した例について説明する。

第２図は、エレベータホールの天井部にある俯
角をもつて混雑度検出装置１０を設置し、待客１
３より放射される赤外線１４を検出する例を示し
たものである。１２はエレベータのかごである。
第３図に混雑度検出装置の光学系を示す。１１は
光学系収容ケース、１５は回転式平面ミラー（走
査鏡）で、その構造は合成樹脂（ガラスなどでも
よい）の表面に赤外線反射率の高いアルミニウム
又はクロムを蒸着したものであり、小型モータ１
６により回転軸１６ａと共に回転する。１７は同
期パルス検出部でフオトインタラプタにより回転
と同期した信号を発生させ後述する同期回路へ送
るものである。

１８ａ〜ｅは赤外線検知素子で、ここでは高品
質かつ安定な特性を持ち、安価な焦電型検知素子
を複数個配列する。これら素子には、太陽光や照
明光などの影響を除くため、6μｍ以下の波長の
光を遮断するカツトオンフイルタの付いた窓材
（図示省略）を使用する。１９は赤外線用レンズ
で人体から放射される赤外線の波長範囲4.5〜20μ
ｍのものに対する透過率が高い事が要求される。
この目的の為にはゲルマニウムレンズやシリコン
レンズが適している。このレンズ使用の目的は赤
外線検知器の動作を確実にする為、レンズにより
赤外線を集光し、素子受光面のエネルギー密度を
高めて出力信号を大きくする為であるが、比較的
近距離に対象がある場合（数ｍ以内）、用途によ
つては必ずしもレンズを使用しなくてもよい（放
射エネルギー密度は距離の二乗に反比例して減
少）。第３図のような光学系で重要な事は次の通
りである。

(1) ２次元視野のカバーはｘ方向の走査鏡１５の
回転走査と、ｙ方向に並べた複数個の赤外線検
知素子１８ａ〜ｅによつている事。なお、検知
素子の個数は５個に限らず、ｙ方向視野の分解
能や精度の必要度に応じて選べばよい。

(2) 像面走査は走査鏡１５で行なわれ、ｘ方向の
視野を最大にするためにレンズ１９と検知素子
１８ａ〜ｅは走査鏡１５の回転する外縁に最接
近して設置されているが、それでもｙ方向の視
野（検知素子のｙ方向の位置で定まり、理論限
界角は180゜近くまで可能）と比較して、レンズ
のＦ値（焦点距離／口径）で決まる比較的狭い
ｘ方向視野角となる。

(3) 走査鏡１５による像面走査方式のため、レン
ズ１９の中心光軸から走査角（左．右）が増加
するにつれて目標からの赤外線放射が検知素子
１８ａ〜ｅに達する経路の光学利得（レンズ１
９の有効面積が減少する以外にも検知素子１８
ａ〜ｅへの入射角が増加する）の減少が生じ、
視野限界でゼロとなる事。そこから先は検知素
子１８ａ〜ｅはもつぱら検出部（光学系収容ケ
ースを含むそのケース内の全体をいう）内部の
放射の寄与分が増加している。従つて光学系収
容ケース１１の内面温度が重要な意味をもつ。

(4) レンズ１９の赤外線透過率を含めて光学利得
の設定の如何によつて検知素子１８ａ〜ｅに入
射する赤外線放射量の等価温度は実際の温度と
は一般的に異なる（等価温度としては検出部の
内面温度に基づく内部放射量を基準に取る）。

(5) 検知素子１８ａ〜ｅとして焦電型素子を用い
ているので、その動作機能上の特徴として、一
定不変の入射赤外線に対しては応容しない事で
ある。従つて検知素子１８ａ〜ｅの周囲温度の
情報は失われているが、走査によつて他の放射
との差の情報、即ち交流分としての情報が生き
残つている。従つて検知素子１８ａ〜ｅからの
電気信号波形は検出部の内面温度に基づく放射
に対する放射変動量が反映しており、すべての
電圧レベルは絶対値には何の意味もなく、それ
らの間の電位差だけに意味がある。

以上で述べた光学系の走査特性から走査鏡１５
の回転に伴つて得られる検知素子１８ａ〜ｅに入
射する赤外線放射量の波形を説明する。便宜上、
ここでは検知素子１８ｃの検知可能な視野につい
てのみ考える（他の４コの検知素子についても検
知する視野が異なるのみで、以下に述べる機能に
ついては全く同じである）。第４図ａは視野端近
傍にそれぞれ１人づつ、視野中心に１人、計３人
の目標がある場合の例である。一点鎖線は検出部
の内部放射を表わし、視野端より視野中心に向つ
て減少し、再び上昇して反対側の視野端で再び内
部のみの放射レベルになる。一方、目標の方は実
線で表わされるように視野中心で最大、視野端近
傍では小さい。破線は光学利得曲線を表わす。縦
線は放射量を絶対量として示してある。検知素子
１８ｃには目標からの放射と検出部の内部放射の
和が入つてくる。実際には室内の床の放射が入つ
てくるが、ここでは簡単の為無視する。和の放射
量分布を第４図ｂに示す。図からわかるように光
学利得曲線の為、視野端付近では目標からの放射
はかなり小さいが、逆に内部放射が大きい為、両
者は足し合わされ視野内での放射量分布のピーク
値はほぼ同一になる。しかし前述したように、第
４図ｂの絶対レベルは保存されておらず（波形に
よつて例えば内部放射レベルは上下に変動する）、
放射変動分のみが重要となる。

即ち、検知素子１８ｃの出力電圧ｅは入射放射
量Ｗの変化分に比例したものが出力されるので、
第４図ｂの波形を基にその変化分をとると、その
波高値はほぼ一定となり適当なしきい値を与えれ
ば視野内で比較的均一なパルス化が可能となる。
信号波形としては光学系の分解能と検知素子の応
答特性から、目標はかなりぼけた波形となり、形
状はおおむね三角波状である。ただ立下り時定数
が特に長いのでやや積分波形状に変形されてい
る。従つて目標が１人である孤立波形の時のピー
ク値と比較して、接近して並んでいる２人に対す
る波形のピーク値はほぼ２倍に達する。概形が三
角状であるからその時の信号幅も約２倍となる
（検知素子が高速応答、小分解能形の場合は、ピ
ーク値は変わらず幅だけが２倍となる）。実験に
よると３人以上の場合はピーク値は１人の場合と
比べて約２倍で幅だけが人数倍となる事が解つた
（３人の場合は３倍、４人の場合は４倍）。即ち幅
だけが人数と比例関係を示す。混雑度検出装置は
この関係を利用するもので、人の疎密に関係な
く、又存在位置に関係なく（信号のピークは利用
しない為）人数検出が可能となつた。実験の結果
より、２人の目標（連なつた状態）に対する波形
の幅を基準として、各波形の幅から人数を判定す
る事により多人数検出が精度よく行なえることが
判明した。

次に混雑度検出装置の回路構成の一例を第５に
示す。なお第３図と同一のものは同一符号にて示
している。第５図において、１８a′〜１８e′は第
３図の検知素子１８ａ〜１８ｅの出力信号で前置
増幅群２０に入力される（２０は簡単の為一つの
ブロツクで示したが、実際は５コの前置増幅器か
ら成り１８a′〜１８e′はそれぞれの増幅器につな
がる）。各前置増幅器の出力は２０ａ〜２０ｅで
５系統を構成し、帯域フイルタ回路群２１に入力
される。ここでフイルタの低域遮断周波数は走査
鏡の走査周期を考慮し決定すればよく、約0.1Hz
程度が望ましい（チヨツピング周波数が高くなれ
ばなる程検知素子の応答感度は低下する）。又高
域遮断周波数は商用電源周波数に起因するノイズ
成分等を除去する為約40Hzに設定すればよい。５
系統の帯域フイルタ２１よりの出力２１ａ〜２１
ｅは主増幅器回路群（５系統）２２に入力され
る。主増幅器回路群２２の構成は第６図の如きも
ので、５系統あるが簡単の為１系統について、帯
域フイルタ出力２１ｃのみ考える（第３図１８ｃ
よりの信号）。３１は増幅器、３１ｃはその出力、
３２はコンパレータで、所定の設定されたスレシ
ホールドレベル以上の信号でパルス信号３２ｃを
出力する。３３はAND回路で２６ａなるタイミ
ングパルス（詳細は後述する）の時間の間のみ検
出可能となり出力２２ｃを出す。第７図に第６図
各部の波形及びタイミングを示す。第７図ａは３
１ｃの波形であり、検出視野内に人がいなければ
同図の破線で示したようになる。ｂ図は３２ｃの
信号波形でコンパレータ３２により、スレシホー
ルドレベルTL以上の信号のみ取り出され正論理
レベルのパルスとなる。ｃ図はタイミングパルス
２６ａの波形とタイミングを示したもので、第５
図の２６なる同期回路によつて作られるが（詳細
は後述）、OTはオープニングタイミング（視野
の前端）を、OTはクロージングタイミング（視
野の後端）を示し、これらは可変であり、OTと
CT間の時間がこのチヤンネルの時間幅となる。
このタイミングパルス２６ａを設ける事により検
出器の視野が調節出来る。更に光学収容ケースの
内面温度の変動による誤動作を避ける事も出来
る。第７図の例は視野内に４人いる場合でb′が２
人（人が連なつている）、b″bが各１人づつい
る時の波形である。このように主増幅器回路群２
２は検知素子の出力信号から、前記タイミングパ
ルスで設定された視野内で所定値以上となる信号
（視野内の人間に対応する信号）のみを取り出す
回路である。

第５図に戻つて２３はデイジタルマルチプレク
サ回路で、５系統のパルス入力を１系統のパルス
列として出力するものである。このデイジタルマ
ルチプレクサ回路２３は、主増幅器回路群２２の
出力２２ａ〜２２ｅによつて取り出される第７図
ｂのようなパルスの幅を測定するため、その一例
として各パルスの幅に対応したクロツクパルス数
の列として出力２３ａを取り出すようにしてい
る。第８図にデイジタルマルチプレクサ回路２３
の構成を示す。第８図において、３１は無安定マ
ルチバイブレータでクロツクパルス３１ａを発生
し、更にそれを10進リングカウンター３２で分周
し、1/5周期づつずれた５系統のクロツクパルス
群３２ａ〜３２ｅを発生する。３３〜３７は
NANDゲート回路、４３〜４７はダイオード、
５０はインバータ、Ｐは正の電源である。従つて
２２ａ〜２２ｅにパルスが入力されると、そのパ
ルスの幅に対応したクロツクパルス数の列を出力
２３ａとして取り出すことができる。

第５図に戻つて２６は同期回路であり、主増幅
器回路２２、及び計数回路２４の動作タイミング
を与えるものでそれぞれ出力２６ａ，２６ｂ，２
６ｃによつてコントロールされる。同期回路２６
の構成を第９図に、又タイミングチヤートを第１
０図に示す。第９図及び第１０図において１７ａ
は第３図に示したフオトインタラプタ１７により
取り出される同期信号で、走査鏡１５が一回転す
る毎にパルスを一つ発生しその波形は第１０図ａ
に示す。２６ｂは同期信号１７ａにより遅延回路
６５を介して得られるリセツトパルスで、計数回
路２４でのカウンター内容をリセツトするための
ものであり、その波形を第１０図ｂに示す。６１
ａは単安定マルチバイブレータ６１を介して得ら
れるスタートパルスで、その波形は第１０図ｃに
示すが、時間幅Ｔは任意に設定が可能である。６
２ａはタイミングパルス２６ａのオープニングタ
イミングを決定するためのパルス、６３ａはタイ
ミングパルス２６ａのクロージングタイミングを
決定するためのパルスで、それぞれスタートパル
ス６１ａより単安定マルチバイブレータ６２，６
３を介して得られ、第１０図ｄ及びｅにその波形
を示す。６４はNOT回路とAND回路とよりな
り、パルス６２ａをNOT回路に入力し、この出
力とパルス６３ａをAND回路で合成すると、第
１０図ｆに示すようにタイミングパルス２６ａを
得ることができる。前述のようにこのタイミング
パルス２６ａを設ける事により検出視野を限定で
き、光学系収容ケース内（裏面部）の温度は検出
しないので、これによる誤動作を避ける事ができ
る。２６ｃは同期信号１７ａと同じもので、計数
回路２４に送られ、カウンターの内容は次のパル
ス迄ラツチされる。第１０図ｇは、第７図で説明
したように検知素子１８ｃの検出視野内に人が４
人いる場合の、主増幅器回路群２２の出力２２ｃ
についての波形を示したものである。第１０図ｈ
は、第８図のクロツクパルス３１ａの波形を、第
１０図ｉ〜ｍは10進リングカウンター３２で分周
されたクロツクパルス列で、それぞれ３２ａ〜３
２ｅの波形である。従つて第１０図ｎ〜ｇの２２
ｃとｋの３２ｃなる信号より合成された第８図２
３ａの波形を表わしたものであり、２２ｃのパル
ス幅、すなわち視野内の人の数に応じたパルス列
を得ることができる。

第５図に戻つて、２４はカウンターで構成され
る計数回路である。この回路では信号２３ａによ
り入力されたパルス数の列が、走査鏡が一回転す
る毎に計数され、視野内の人数を表わす信号２４
ａを出力する。このように、主増幅器回路群２２
で取り出した視野内の人間に対応する信号を、デ
イジタルマルチプレクサ回路２３でその波形の幅
に応じたクロツクパルス数に変換し、このクロツ
クパルス数を計数回路２４で計数することによ
り、視野内の人数或いは混雑度を判定することが
できる。２５は出力装置である。出力装置として
は人数表示器やそれら混雑度に応じて出力される
制御信号装置である。人数表示としては、例えば
７セグメントLEDをデコーダによつて駆動すれ
ばよい（省略）。又混雑度に応じて出力される制
御信号は、例えばフリツプフロツプ回路を用いて
得る事が出来る（省略）。

なお上述の実施例においては、各検知素子の視
野はレンズ系の特性により第３図のｘ方向の視野
が異なる（１８ａ，１８ｅが最小、１８ｃが最
大）。従つてタイミングパルスは各チヤンネル毎
に可変とすれば不要な領域はカツト出来るので各
チヤンネル毎の視野が明確に出来、ケース内面の
温度変動の影響を避ける事ができる（特に両端の
検知素子）。更にタイミングパルスを可変とする
と検出視野を任意に設定できるので設置環境の自
由度が増す。

また、第６図３２のコンパレータのスレシホー
ルドレベルは周囲温度によつて自動的に調整可能
とすれば、季節的な温度変動等による感度ムラを
抑える事ができる。この実現には光学系収容ケー
ス内に温度センサを内蔵させ（サーミスタや温度
センサコントローラとしてのIC）、その出力電圧
の温度による変動を利用し、スレシホールドレベ
ルを設定するようにすればよい（回路省略）。

また、上記実施例では走査鏡裏面のコーテイン
グは平面板の片面にだけ行なつた例を示したが、
コーテイングを平面板の両面に行なつてもよく、
この場合フオトインタラプタによつて取り出され
る同期信号は走査鏡が一回転する毎にパルスを二
つ発生させればよい。この場合、モータの回転数
は1/2でよく、回転音の減少に効果がある。更に
走査鏡の形状についても平面に限るものではな
く、多角柱形状（多面鏡）や或いは曲面状であつ
てもよい。

第１１図は走査鏡の他の実施例を示すもので、
この例では走査鏡７０は回転軸７１に平行なコー
テイング面７０ａと、回転軸７１に対して斜行さ
せたコーテイング面７０ｂとからなる。このよう
な構成とすれば、コーテイング面７０ａの平行走
査（第３図のｘ軸に平行）により得た検知素子か
らの出力信号と、コーテイング面面７０ｂの斜行
走査（第３図のｘ軸に対して斜行）により得た検
知素子からの出力信号とを合成することにより、
一層分解能を高めることができ、検知素子間のギ
ヤツプによる、検出が不十分な視野の存在（不感
帯）をなくすことができる。

以上が先に提案した混雑度検出装置（特願昭57
−172379号）の内容である。

ところで上記混雑度検出装置の検知素子として
は、安価でかつ高品質な焦電型を用いている。前
述のように、これは原理的に微分型であり背景温
度と測定対象物との温度差の４乗に比例した出力
が得られるが、定常的な入射赤外線に対しては応
答しない。即ち走査によつて他の放射との差の情
報（交流分としての情報）のみが出力される。ま
た周囲温度などの影響により、検出部の内部放射
レベルは上下に変動し、検知素子出力信号波形も
変化するので、上記混雑度検出装置のように、検
知素子の出力電圧に対して単にある定まつたしき
い値を設定するだけでは、誤報を生ずる原因とな
る。また、しきい値の設定如何によつては、タイ
ミングパルスの幅を狭く、従つて検出視野を狭く
する必要が生じる。

本発明はこうした点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、周囲温度などの影響を
受けることなく、また検出視野を狭めることな
く、人体目標からの赤外放射に基づく信号を内部
放射に基づく信号から分離することのできる、従
つて精度よく人数を測定することのできる装置を
提供することにある。

本発明の特徴とするところは、視野内において
赤外線検知素子の出力信号から単に所定値より大
きい信号のみを取り出すのではなく、視野の前端
における赤外線検知素子の出力信号を基準値とし
てサンプルホールドし、該基準値より所定値（し
きい値）以上大きい信号のみを赤外線検知素子の
出力信号から取り出す回路と、その場合視野の前
端に目標（人間）が存在していても支障のないよ
うに、赤外線検知素子の出力信号波形の微係数が
プラスに反転する時点或いは所定の時点の何れか
早い方の時点が視野の前端となるように、走査鏡
と同期して視野を設定する同期回路とを備えた点
にある。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１２図は本発明による混雑度検出装置の回路
構成を示す図で、第５図の主増幅器回路群２２及
び同期回路２６の一部に相当し、ここでも簡単の
ため５系統のうち１系統のみ（第６図相当）につ
いて示しているが他の系統についても同様であ
る。なお、図示省略部分については第５図と同一
であり、また第５図と同一のものは同一符号にて
示している。

第１２図において８１はバツフアアンプでアナ
ログ信号を低インピーダンスで供給する為のもの
で、８２はクランピンク用コンデンサである。８
６はコンパレータ、８７はしきい値電圧設定用ボ
リユームで、これらバツフアアンプ８１、クラン
ピング用コンデンサ８２、コンパレータ８６、し
きい値電圧設定用ボリユーム８７で構成される部
分が第５図の主増幅器回路群２２に相当し、残り
の部分が同期回路２６の一部に相当する。８３と
８４はアナログスイツチで、ダイオード８５と共
に並列接続されてスイツチ回路を構成し、その一
端は接地され、他端はＧ点に接続されている。コ
ンデンサ８２に従続しているアナログスイツチ８
４でアースに短絡されるとコンデンサ８２に電流
が流れゼロボルトに対するアナログ信号の瞬時値
がサンプルされる。アナログスイツチが開くと、
その時点でのサンプル値がコンデンサ８２に充電
されており、Ｇ点における電位Vgは２１ｃなる
電位Viとサンプル値の差として与えられる。即
ち Vg(t)＝０ （スイツチ84の接点ON） Vg(t)＝Vi(t)−Vi（ts） （スイツチ84の接点OFF） （但しｔは時刻を表わし、tsはスイツチ８４が
OFFになつた瞬間の時刻を示す。） 更にアナログスイツチ８３の経路によりON−
OFFは上で述べた無条件サンプリングと異なり、
ダイオード８５による極性サンプリング（条件付
きサンプリング）が加わる。即ちON状態で Vg(t)＝０ （Vg(t)＜０） Vg(t)＝Vi(t)−Vi（ts）（Vg(t)＞０） 但しtsはVg(t)が負から正になつた瞬間の時刻
である。

８６はコンパレータであつて、Ｇ点の電位Vg
とＲ点の電位Vrを比較して、２２ｃなるV₀を出
力する。即ち V₀＝１ （Vg≧Vr） V₀＝０ （Vg＜Vr） ここでVrはボリユーム８７によつて与えられ
るしきい値である。

P′は正の電源電圧、６２′（第９図６２に相当）
はアナログスイツチ８３を閉じて極性サンプリン
グを行なう期間（条件付サンプリング期間）を定
義するパルス６２a′（第９図６２ａに相当、以下
オープニングタイミングパルス略してOTPとい
う）を発生する単安定マルチバイブレータであ
り、６３′（第９図６３に相当）はアナログスイ
ツチ８４を開けて無条件サンプリングを行い、次
にゲートを閉じるまでの期間を定義するパルス６
３a′（第９図６３ａに相当、以下クロージングタ
イミングパルス略してCTPという）を発生する
単安定マルチバイブレータでそれぞれ第９図に示
したものと同一である。ダイオード８５は極性サ
ンプリングを行なう為のもので、アナログスイツ
チ８３はノーマリーオープン型であり、無条件サ
ンプリングを行なうアナログスイツチ８４はノー
マリークローズド型である。６１ａはOTP、
CTPのタイミングを決定するスタートパルスで
第９図に示したものと同一である。

次に、本回路の動作を説明する前に信号処理す
べき波形の特徴と処理すべき必要事項をまとめ以
下に記す。第１３図に処理すべき信号２１ｃの一
例を示している。

(1) 目標が視野内に存在しない場合（第１３図の
実線波形参照）、検出部内部走査期間Ａ〜Ｂと
比べて、目標とする視野である床を見る期間Ｂ
〜Ｃ、Ｃ〜Ｄは一般的にマイナス方向にある。
その理由は第１に検出部の自己発熱（モータの
発熱、プリアンプの発熱）のため周囲温度より
検出部の温度が高い。第２は検出部の設置位置
が床より高い所にあるため、室内の通常の温度
分布（天井は高く、床は低い）による高低の温
度差により検出部の周囲温度が床より高温であ
る為である。この為Ａ〜ＢとＢ〜Ｄの間の電位
差は刻々変化する。ここで、床温度の変化や検
出部温度の変化があつても、誤報を出さない
事、また目標の検出もれがない事が要求され
る。人体目標は床温度より必ず高温であるから
床温レベルより高くしきい値を選ばなければな
らないが、目標の等価温度レベルは検出部の温
度レベルより必ずしも高くないから、その中間
もしくは検出部の温度レベルにしきい値を設定
する必要がある。その際、視野の両端付近で誤
報を出さない為には何らかのゲート機能が必要
である。このゲート機能としてゲートを開くタ
イミングOT及びゲートを閉じるタイミング
CTを、スタートパルス発生タイミングからそ
れぞれOTP、CTPを発生させて電気的に視野
を限定する必要があり、かつ、OTのVi(t)をサ
ンプル値ホールドしておく必要がある。

(2) １人以上の目標がある場合（第１３図の破線
波形参照）。

同図は視野中心に孤立単独目標が存在する場
合の例である。OTにおけるサンプル値にしき
い値Vrを加えてそれを越えた部分（ハツチン
グした部分）をパルス化すればよい。ここで、
OTを固定にすると目標がOTの位置にあつた
場合にはパルスが出なくなるし、又その場合に
は他に何人かの目標があつた場合とか満員の場
合もOTにおけるサンプル値が目標からの等価
温度に対応しているので、すべてパルスが得ら
れないという重大な欠点を有する事になる。

即ちOT固定の場合、その位置が特異点とな
り、そこに人間が存在するかどうかで著しい影
響を受け、実質的には視野角の減少を招く。そ
こで、これを防ぐにはOTPの期間中、目標が
あれば信号波形は必ずその微係数がプラスにな
るから、プラス反転位置を実質的なOTとすれ
ば前述のような欠点はなくなる。本発明は簡単
な素子の組み合せでプリセツトOTと自動OT
（OTの自動調整）の併用方式を実現させてい
る（詳細は以下で述べる）。

次に本回路の動作原理を動作モード、目標の
分布別に説明する。

第１４図に動作モードとタイミングパルスの
関係を示す。ａはスタートパルス６１ａで、第
１０図ｃでＴ＝０にした時に相当し、これは同
図ａの同期信号（タイミングパルス）である。
第１４図ｂ，ｃはそれぞれオープニングタイミ
ングパルス（OTP）とクロージングタイミン
グパルス（CTP）であり、これは走査鏡回転
角のある特定位置で発生させた同期信号をもと
に発生させる。この機能をさせるのが第１２図
の６２′，６３′である。OTPが１から０にな
るタイミングをオープニングタイミング
（OT）とし、CTPが１から０になるタイミン
グをクロージングタイミング（CT）とする。
OTPは第１２図のアナログスイツチ８３を
CTPは８４を制御するのに用いられる。アナ
ログスイツチ８３の回路にはダイオード８５を
介しアースに接続され、アナログスイツチ８４
の回路は無条件にアースに接続してある。従つ
てアナログスイツチ８３，８４の並列回路は
OTP＝１である期間、即ちスタートパルス発
生タイミング（ST）からOT迄の期間はVg＜
０であれば短絡であり、Vg＜０であれば開放
であるという条件短絡のモード（モード）で
動作する。

次にOTからCT迄の期間は短絡のない無条
件開放であるモード（モード）で動作する。

最後にCTからSTの期間は開放のない無条件
短絡であるモード（モード）で動作する。

従つて本発明によれば、STからOTの間に
目標が存在する場合には信号の符号の変化点に
対応したタイミングでのサンプル値を比較基準
電位として与え、OTからCTの間の目標に対
しては固定タイミングでのサンプル値を比較基
準電位として与えるようにしたので、周囲温度
などの影響を受けないようにできるだけでな
く、OTの設定位置如何に拘わらず検出視野を
広くとることができる。

次に具体的な信号波形を基にその動作を説明す
る。

第１３図で示した場合 (a) 前の周期のモードが終りSTでモード
が始まつた瞬間には、スイツチ８４の接点が
OFFとなるのでSTでサンプリングされたVi
(t)がコンデンサ８２の両端電位差Vi_(ST)とし
てホールドされる。クランピングゲートの電
圧Vg(t)は Vg(t)＝Vi(t)−Vi_(ST)＝０ で与えられる。

(b) モードの前半は第１３図ＡからＢのよう
に検出器は内部放射を見ており、殆どVi(t)
は一定であり、Vg(t)もほぼ一定であり、同
図のようにやや正の傾斜（微係数）をもつて
変化している場合には等価的にゲートは開い
ており Vg(t)＝Vi(t)−Vi_(ST)＝０ で与えられるが、しきい値電圧Vrを越えな
ければ出力パルスV₀は出ない。

即ち V₀＝０ （Vg(t)−Vr＝Vi（ST）−Vr＜０） の条件を満足している 。

(c) モードの後半に入り、視野端が見え出す
期間（第１３図ＢからOT）になると目標が
なければ床が見え出す。するとVi(t)はマイ
ナス方向へ変化する。

Vg(t)＝Vi(t)−Vi_(ST)＜０ となるとダイオード８５が導通して短絡され
ゲートが閉じる。即ち Vg(t)＝０ となる。

(d) OTになるとモードが終了するのでスイ
ツチ８３が開き、OTの時点でのサンプル値
Vi_(OT)がコンデンサ８２の両端電位差になる
と共にゲートが無条件に開くモードに移行
する。従つて Vg(t)＝Vi(t)−Vi_(OT) で与えられ V₀＝１ （Vg(t)−Vr＝Vi(t)−Vi_(OT)−Vr≧０） V₀＝０ （Vg(t)−Vr＝Vi(t)−Vi_(OT)−Vr＜０） のパルス化条件のもとで信号が検出され、目
標があればパルス化される。

(e) CTになるモードが終り、モードに移
行する。即ちスイツチ８４が閉じ無条件短絡
となるので、 Vg(t)＝０ となる。

目標がOT付近にあるような波形の場合。

(a)、(b) モードが終り、モードの前半迄は
前述の(a)、(b)と全く同様である。

(c) モードの後半に入り床が見え出すと、
Vi(t)はマイナス方向へ変化し、 Vg(t)＝Vi(t)−Vi_(ST)＜０ となり、ダイオード８５が導通して短絡され
ゲートが閉じる。即ち Vg(t)＝０ となる。

ところがOTになる以前に目標が見え出し
てVi(t)がプラス方向へ変化し始めた時をt′と
すると Vg(t)＝Vi(t)−Vi（t′）＞０ となりt′のタイミングでサンプルされた値が
コンデンサ８２の両端電位差となりダイオー
ド８５の作用により等価的にゲートは自動的
に開くことになる。

従つて V₀＝１ （Vg(t)−Vr＝Vi(t)−Vi（t′）−Vr≧０） V₀＝０ （Vg(t)−Vr＝Vi(t)−Vi（t′）−Vr＜０） の条件のもとでパルス化され、前述の自動
OTの効果をもつ事になり、OT付近に目標
があつても検出可能となる。

(d) Vi(t)がまだ増加過程中である時に、OTが
来れば、コンデンサ８２の両端電位差は
Vi_(OT)とならずVi（t′）のままゲートが開か
れ、前述、(d)と同様な動作をする。Vi(t)
が減少後OTが来れば、、(e)と同様とな
る。

(e) CT以後は前述、(e)と全く同様である。

従つて、固定タイミングOT以前に目標が
存在する場合でもこれを検出することができ
検出視野を広くとることができる。

目標の視野のすべてに存在しているような波
形の場合。

波形としては第１３図のＢ→Ｃ→ＤがＡ→Ｂ
のときより上部にくる。即ち逆転波形となりＡ
→Ｂ→Ｃと上昇波形となりアナログスイツチ８
３は閉じているがダイオード８５の作用により
等価的にゲートはSTのタイミングで開いたま
まモードに移行する。

それ以後はの(d)、(e)と同様である。

以上のように、非常に複雑な信号処理をコンデ
ンサ８２とアナログスイツチ８３，８４及びダイ
オード８５の簡単な組み合わせで実現することが
できる。

なお、上記の実施例においては、コンパレータ
８６のしきい値電圧を固定としているが、これを
自動調整し、周囲温度の変動による感度ムラを無
くす事も出来る。

また、以上の説明において、本混雑度検出装置
は人のみを測定対象として説明しているが、走行
中の自動車やオートバイ（エンジン部の温度は周
囲温度に比べて十分高い）を測定対象として、交
通量の測定に応用することも可能である。

以上のように本発明によれば、周囲温度の影響
を受けることなく、また、検出範囲を狭めること
なく精度よく人数を測定することができ、またそ
の回路構成は極めて簡単な素子の組み合わせで実
現することができるため、本質的に多チヤンネル
の信号処理回路を必要とする本混雑度検出装置に
おいて、小型化及び経済性に非常に大きな効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは混雑度検出装置の走査方式を説
明するための図、第２図はエレベータホールの断
面図、第３図は混雑度検出装置の光学系の構成を
示す図、第４図ａ，ｂは検知素子に入射する赤外
放射量の分布を示す図、第５図は混雑度検出装置
の従来の回路構成を示す図、第６図は主増幅器回
路群の従来の回路構成を示す図、第７図ａ〜ｃは
検知素子の出力から視野内の人数に対応した信号
を得る様子を説明した図、第８図はデイジタルマ
ルチプレクサ回路の回路構成を示す図、第９図は
同期回路の回路構成を示す図、第１０図ａ〜ｎは
各信号のタイムチヤート、第１１図は走査鏡の他
の実施例を示す図、第１２図は本発明による混雑
度検出装置の回路構成の一部を示す図、第１３図
は信号波形と各タイミングとの関係を示す図、第
１４図ａ〜ｄは動作モードとタイミングパルスと
の関係を示す図である。 １，１５……走査鏡、２，１９……レンズ、
３，１８ａ〜１８ｅ……検知素子、５，１４……
赤外線、１３……待客、２０……前置増幅器群、
２１……帯域フイルタ回路群、２２……主増幅器
回路群、２３……デイジタルマルチプレクサ回
路、２４……計数回路、２５……出力装置、２６
……同期回路、６２′，６３′……単安定マルチバ
イブレータ、８１……バツフアアンプ、８２……
コンデンサ、８３，８４……アナログスイツチ、
８５……ダイオード、８６……コンパレータ、８
７……電圧設定用ボリユーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定の周期で回転する走査鏡、該走査鏡を介
   して入射された赤外線の変化に応じた信号を出力
   する赤外線検知素子、前記走査鏡の回転と同期し
   て前記赤外線検知素子の視野を設定するためのタ
   イミングパルスを発生する同期回路、前記赤外線
   検知素子の出力信号から前記タイミングパルスで
   設定された視野内で所定値以上となる信号のみを
   取り出す主増幅器回路、該所定値以上の信号の波
   形の幅から前記視野内の人数或いは混雑度の判定
   を行う回路とからなる混雑度検出装置において、 前記同期回路は、前記走査鏡の回転と同期した
   同期信号から視野の前端と後端を設定するための
   タイミングパルスをそれぞれ発生する回路と、該
   両タイミングパルスによつてそれぞれ動作するス
   イツチの並列接続からなると共にその一端を接地
   し、他端を前記主増幅回路に接続する構成とした
   スイツチ回路とを備え、 前記主増幅器回路は、前記赤外線検知素子の出
   力信号を、クランピング用コンデンサを介してコ
   ンパレータに入力すると共に、該コンデンサのコ
   ンパレータ側の電位が前記スイツチ回路により接
   地又は非接地状態となるようにし、前記電位が接
   地状態のときは前記赤外線検知素子の出力信号が
   前記コンデンサにサンプル値として保持され、非
   接地状態のときには前記赤外線検知素子の出力信
   号と前記サンプル値との差が前記コンパレータに
   入力される構成とし、 更に前記電位は、前記タイミングパルスと前記
   スイツチ回路により、それぞれ、 走査の開始前には接地状態に、 走査の開始から視野の前端を設定する前記タイ
   ミングパルスの発生までの間は、前記赤外線検知
   素子の出力信号と前記サンプル値との差が負のと
   きは接地状態に、正のときには非接地状態とな
   り、視野の前端を設定する前記タイミングパルス
   が発生したときには、非接地状態となるようにす
   ることにより、 前記赤外線検知素子の出力信号波形の微係数が
   プラスに反転する時点或いは視野の前端を設定す
   る所定のタイミングパルス発生時点の何れか早い
   方の時点が視野の前端になるようにしたことを特
   徴とする混雑度検出装置。