JPH06186352A - 多ビーム型人体検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 縦、横いずれの移動に対しても検知できる構
造が簡単で安価に製造出来る多ビーム型人体検知装置を
提供する。 【構成】 極性の異なる２つの感知要素２１，２１を平
行に配列して成る受光型赤外線検出素子２の前面に、多
分割集光レンズ１を配置して構成された多ビーム型人体
検知装置の改良であって、格子状に形成される検知ビ−
ムの感度分布の空間周波数を、縦、横方向において同一
になるように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射状に展開形成され
る複数の検知ビーム内を人体が通過したときに生じる赤
外線の変化量を検出することにより、人体の存在を検知
する多ビーム型人体検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体を赤外線の変化量で検出する素子に
は、一般に焦電素子と呼ばれているものが広く使用され
ている。このような焦電素子を用いた方式は、近赤外線
を投光して反射光の変化量を検出する方式に比べて、発
光器を必要とせず、集光器の光学系条件を変えることに
よって、異なった検知領域の設定が容易に出来るため、
防犯用侵入検知器や照明用自動スイッチ用として急速に
普及しつつある。

【０００３】しかし、焦電素子は温度の変化をとらえる
変化分検知素子であり、人体の検知ビームの通過を検知
するものであるため、人間が動作している場合には検知
信号を出力するが、限られた空間内において人体の存在
を継続して検知するような場合には、人間が存在してい
ても検知信号を出力せず、このため照明用自動スイッチ
に使用した場合には、室内に人が居ても制御出力が反転
してしまって照明等の負荷を消灯させてしまうなどの不
具合があった。

【０００４】そこで、このような不具合を防止するた
め、本出願人らは、平行に配置した１組の感知要素を、
上下に組合せ配列して成る４つの感知要素が、縦、横い
ずれの隣接方向についても異なる極性配置とされた４エ
レメントデュアル型焦電素子と多分割レンズとを用い
て、隣り合った検知ビ−ムが縦、横方向において互いに
逆特性となるように格子状に展開形成するとともに、検
知ビ−ムの大きさを検知目標である人体の手と同程度に
設定することにより、検知エリア内の人体の手、頭等の
わずかな動きでも検知できる多ビーム型人体検知装置を
先に提案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな目的で使用される４エレメントデュアル型焦電素子
は、汎用性に乏しく、特別に製作しなければならないた
め高コストであり、その結果、人体検知装置のコストを
アップさせる要因となっている。本発明は、このような
問題を解決するために提案されるもので、汎用性の高い
デュアル型赤外線検出素子と、多分割レンズを使用し
て、格子状の特別な検知パターンを形成することによ
り、安価で感度の高い多ビーム型人体検知装置を提供す
ることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
提案される本発明は、極性の異なる２つの感知要素を平
行に配列して成る受光型赤外線検出素子の前面に、多分
割集光レンズを配置して構成された多ビーム型人体検知
装置の改良に係り、特に格子状に形成される検知ビ−ム
の感度分布の空間周波数を、縦、横方向において同一に
なるように構成している。

【０００７】また、請求項２において提案された本発明
は、隣接した検知ビームが、互いに逆極性となる方向の
検知ビーム間距離に対し、それと直交し、隣接する検知
ビームが同極性となる方向の検知ビーム間距離が２倍に
なるようにしている。

【０００８】

【作用】本発明によれば、汎用性の高いデュアル型赤外
線検出素子と、多分割集光レンズを用いて、縦、横の双
方向において同じ空間周波数を有する格子状の検知パタ
−ンを展開形成しているため、検知信号を検知するため
必要とされる帯域フィルタ回路の中心周波数を縦、横の
いずれの移動方向に対しても同じに設定出来る。したが
って、人体の移動方向にかかわらず人体の移動検知の感
度の高い人体検知装置を安価に提供できる。

【０００９】一般に、ターゲットが検知ビーム内を移動
したときに出力される検知パルスの周波数は、ターゲッ
トの移動速度が同じ場合には、検知ビームの感度分布の
空間周波数によって定まることが知られており、本発明
では、この原理を用いて、信号処理部における帯域フィ
ルタ回路の中心周波数を、縦、横いずれの方向の移動に
対しても共通にしている。このため、信号処理部におけ
る構成を単純化できる。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示すブロック図
である。この人体検知装置は、人体から発する赤外線を
集光する多分割集光レンズ１、集光された赤外線を検出
するデュアル型赤外線検出素子２、赤外線検出素子２の
出力を増幅する信号増幅部３、不要な周波数成分を除去
して検知信号のみを取り出す帯域フィルタ回路４、予め
設定された閾値と検知信号とを比較して、人体の検知判
断を行う比較回路５、人体を検知したとき出力信号を所
定時間の間保持する遅延回路６、接続された負荷に対し
て制御信号を出力する出力制御部７から構成され、出力
制御部７からの制御信号によって部屋に取付けられた照
明等をオン・オフするようになっている。

【００１１】図２は、本発明に使用されるデュアル型赤
外線検出素子の一例を示す。極性の異なる２つの感知要
素２１，２１を平行に配列しており、受光面となる感知
要素２１，２１の各々の寸法は１ｍｍ×２ｍｍ、要素間
隔Ｄは１ｍｍとなっており、感知要素２１，２１に接続
する極性を選択して正負の電気特性が付与されるように
なっている。このようなデュアル型赤外線検出素子２
は、広く一般的な人体検知装置に用いられているものが
使用できる。

【００１２】図３は、本発明において、デュアル型赤外
線検出素子とともに使用される多分割集光レンズを示し
ている。焦点距離ｆ＝１０ｍｍの２５分割レンズとなっ
ており、ポリエチレンを材料としたフレネルレンズによ
り構成され、各レンズの主点位置１１（中心位置）によ
って検知ビ−ムの展開配置が決定されるようになってい
る。図例では、各レンズの主点位置１１を格子状に配置
し、赤外線検出素子２の感知要素２１，２１の配列する
方向における主点間距離ｐに対して、それと垂直な方向
の主点間距離を２ｐとして、２倍となるように配置して
おり、図６に示すような検知ビ−ムパタ−ンを得てい
る。図６は、本発明の人体検知装置を天井に設置した場
合、直下２ｍにおける床面上での検知ビ−ムパタ−ンで
あるが、１ビ−ムの大きさは２０ｃｍ×４０ｃｍ、ビ−
ム間距離は横方向において４０ｃｍ、縦方向では８０ｃ
ｍとなっている。

【００１３】ついで、空間フィルタ理論により、本発明
の人体検知において採用される原理について検討する。
一般に、タ−ゲットの移動により生じる受光型赤外線検
出素子のセンサ出力Ｖ（ｔ）の周波数特性Ｖ（ω）は、
収差のない理想光学系を用いた場合、光学系により結像
された移動タ−ゲット像の移動方向の光強度分布ｓ
（ｘ）、この空間周波数特性をＳ（ωｘ）、受光素子の
タ−ゲットの移動方向に対する透過率分布をｒ（ｘ）、
この空間周波数成分をＲ（ωｘ）、更に素子の入射光に
対する感度周波数特性をＤ（ω）、増幅部の周波数特性
をＡ（ω）とし、タ−ゲット像の移動速度をｍとする
と、周波数領域において次の関係式が成り立つ。 Ｖ（ω）＝Ｒ＊（ω／ｍ）×Ｓ（ω／ｍ）×Ｄ（ω）×Ａ（ω） ここにＲ＊はＲの複素共役数を示す。また、受光素子の
透過率分布ｒ（ｘ）は受光面形状を示している。

【００１４】ところで、上式から、タ−ゲット像の形
状、受光面の形状及びタ−ゲット像の移動速度によっ
て、素子に入射する入射パワー波形は決定されるので、
信号処理部の素子や増幅部の電気的周波数特性は、その
周波数特性に応じた最適な特性を選択し決定しなければ
ならないことが言える。また、タ−ゲットの移動方向に
かかわらず安定した出力が得られるためには検知ビーム
の縦、横の双方において周波数特性の等しい入射パワー
波形が得られることであるが、タ−ゲット形状は一定で
あれば、受光素子の透過率分布が縦、横において等しく
なればよい。

【００１５】図２において、本発明の一実施例として示
したデュアル型赤外線素子２は、受光面となる感知要素
２１，２１は横方向において１ｍｍ、縦方向に２ｍｍで
あるため、１素子でみた場合には、空間周波数特性は
縦、横により差が生じ、したがって移動方向により入射
パワー波形に差異を生じる。ところが、このようなデュ
アル型赤外線素子２を多分割集光レンズ１と組み合わせ
て使用した本発明の人体検知装置においては、像面上で
受光面が、物面上での検知ビ−ムの配置に対応して格子
状に配列されていると考えることができる。そして、そ
のときの受光面透過率分布は、横方向ｒ１（ｘ）、縦方
向ｒ２（ｘ）は図８に示したようになるので、これらの
空間周波数特性は図９のように横方向Ｒ１（ωｘ）、縦
方向Ｒ２（ωｘ）となり、直流成分での値は異なるもの
の、それ以上で最大レベルを示す中心周波数は一致して
いることがわかる。

【００１６】一般にデュアル型赤外線素子などの受光型
赤外線検出素子は変化分検知素子であるため直流成分は
無視できるから、横方向、縦方向のタ−ゲットの移動に
対して生じる入射パワー波形の周波数成分は同一周波数
においてピ−ク値をとり、したがって、素子感度周波数
特性や増幅部周波数特性により、移動方向にかかわら
ず、効率的に信号波形を抽出することができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明は上記のように、デュアル型赤外
線検出素子と、多分割集光レンズを用いて、格子状に放
射展開する検知ビ−ムの感度分布の空間周波数が縦、横
方向において同一になるようにしているので、タ−ゲッ
トの移動方向にかかわらず、効率的に信号成分を抽出す
ることができ、安価で高性能の人体検知装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の人体検知装置の内部構成を示したブロ
ック図である。

【図２】本発明に使用されるデュアル型赤外線検出素子
の一実施例を示した構造説明図である。

【図３】本発明に使用される多分割集光レンズの一実施
例を示した構造説明図である。

【図４】本発明の人体検知装置によって展開形成される
検知ビームパターンの説明図である。

【図５】ａ）は移動ターゲット像強度分布を示す図、
ｂ）は受光面透過率分布を示す図である。

【図６】ａ）はターゲット像周波数特性を示す図、ｂ）
は受光面透過率周波数特性を示す図、ｃ）は素子感度周
波数特性を示す図、ｄ）は増幅部周波数特性を示す図で
ある。

【図７】本発明の人体検知装置による受光面透過率分布
（横方向）を示す図である。

【図８】本発明の人体検知装置による受光面透過率分布
（横方向）の空間周波数特性を示す図である。

【図９】本発明の人体検知装置による受光面透過率分布
（縦方向）を示す図である。

【図１０】本発明の人体検知装置による受光面透過率分
布（縦方向）の空間周波数特性を示す図である。

【符号の説明】

１・・・多分割集光レンズ ２・・・デュアル型赤外線検出素子 ２１・・・その感知要素

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【手続補正書】

【提出日】平成５年６月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】ついで、空間フィルタ理論により、本発明
の人体検知において採用される原理について検討する。
一般に、タ−ゲットの移動により生じる受光型赤外線検
出素子のセンサ出力Ｖ（ｔ）の周波数特性Ｖ（ω）は、
収差のない理想光学系を用いた場合、光学系により結像
された移動タ−ゲット像の移動方向の光強度分布ｓ
（ｘ）、この空間周波数特性をＳ（ωｘ）、受光素子の
タ−ゲットの移動方向に対する透過率分布をｒ（ｘ）、
この空間周波数成分をＲ（ωｘ）、更に素子の入射光に
対する感度周波数特性をＤ（ω）、増幅部の周波数特性
をＡ（ω）とし、タ−ゲット像の移動速度をｍとする
と、周波数領域において次の関係式が成り立つ。Ｖ（ω）＝Ｒ＊（ωｘ／ｍ）×Ｓ（ωｘ／ｍ）×Ｄ（ω）×Ａ（ω） ここにＲ＊はＲの複素共役数を示す。また、受光素子の
透過率分布ｒ（ｘ）は受光面形状を示している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極性の異なる２つの感知要素を平行に配
   列して成る受光型赤外線検出素子の前面に、多分割集光
   レンズを配置して構成された多ビーム型人体検知装置に
   おいて、 格子状に形成される検知ビ−ムの感度分布の空間周波数
   を、縦、横方向において同一になるように構成したこと
   を特徴とする多ビーム型人体検知装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の多ビーム型人体検知装
   置において、隣接した検知ビームが、互いに逆極性とな
   る方向の検知ビーム間距離に対し、それと直交し、隣接
   する検知ビームが同極性となる方向の検知ビーム間距離
   が２倍になるようにした多ビーム型人体検知装置。