JPH0786537B2 - 人体検出装置 - Google Patents

人体検出装置

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JPH0786537B2
JPH0786537B2 JP62242090A JP24209087A JPH0786537B2 JP H0786537 B2 JPH0786537 B2 JP H0786537B2 JP 62242090 A JP62242090 A JP 62242090A JP 24209087 A JP24209087 A JP 24209087A JP H0786537 B2 JPH0786537 B2 JP H0786537B2
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human body
infrared
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optical system
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    • G—PHYSICS
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    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/19—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 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。
（背景技術） 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。赤外線受光式の人
体検出装置の誤動作要因としては、検知エリア内での背
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１つとして、２個の赤外線検出素子を水平方向に配
置してその差動出力を用いて人体を検出する方式があ
る。この方式においては、両赤外線検出素子の検知エリ
アに跨がる背景温度の変化による誤動作を防ぐことがで
きるが、人体の垂直方向の移動に対しては、両赤外線検
出素子の出力が打ち消し合い、差動出力として出力が得
られないという欠点を有する。また、一方の赤外線検出
素子の検知エリア内のみにおける背景の温度変化に対し
ては誤動作のおそれがある。
そこで、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59−94094号公報）。この方式による検出動
作の一例を第11図に示す。物面上に４個の赤外線検出素
子による４つの検知エリアＩ〜IVが設定され、検知エリ
アI,IV及び検知エリアII,IIIによりそれぞれ差動出力A,
Bが得られる。第11図（ａ）の場合には、人体が検知エ
リアI,IIIからII,IVに移動し、差動出力A,Bが共に得ら
れる。同図（ｂ）の場合には、人体が検知エリアI,IIか
らIII,IVに移動し、差動出力A,Bが共に得られる。とこ
ろが、同図（ｃ）の場合、差動出力Ａは得られるが、差
動出力Ｂについては、検知エリアII,IIIを人体が同時に
横切るため出力が打ち消され、差動出力Ｂが生じない。
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A,Bのうちのいずれかが出力を生じた場合に人体
検出出力を生じさせる必要がある。この場合、１個の検
知エリア内で生じる温度変化により、差動出力A,Bのう
ちの一方が出力を生じて、誤動作を生じるおそれがあ
る。また、内部雑音等により、１個の赤外線検出素子が
出力を生じた場合にも、差動出力A,Bのうちの一方が出
力を生じ、誤動作を生じるおそれがある。
（発明の目的） 本発明は上述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、簡単且つ安価な構成でありな
がら信頼性の高い人体検出装置を提供することにある。
（発明の開示） 本発明に係る人体検出装置にあっては、上記の目的を達
成するために、第１図に示すように、検知領域からの赤
外線を集光する光学系１と、光学系１にて集光された赤
外線を受光するように前記光学系１の焦点面上に２次元
的に配置された少なくとも３個以上の赤外線検出素子Ａ
〜Ｄと、前記赤外線検出素子Ａ〜Ｄの各出力を夫々増幅
する増幅部３と、増幅部３にて増幅された赤外線検出素
子Ａ〜Ｄ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４と、信号処理部４により処理された赤外線検
出素子Ａ〜Ｄの各出力のピーク値のうち最大値を求め、
他の赤外線検出素子の出力のピーク値が前記最大値に対
して所定比以上の値であり、且つ各出力の時間差が所定
の範囲内であるときには人体が存在すると判定する判断
部５と、判断部５の判定結果を出力する出力部６とを有
して成ることを特徴とするものである。
第１図に本発明の基本構成図を示す。赤外線を集光する
光学系１は、ミラー又はレンズを用いる。複数の検知領
域を設ける場合には、多分割ミ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。赤外線
検出素子Ａ〜Ｄとしては、安価で常温で動作可能な焦電
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。複数の赤外線検出素子Ａ〜Ｄを光学系１の
焦点面２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エリアＡ′〜Ｄ′が焦点面２上の赤
外線検出素子Ａ〜Ｄの配置と同じ配置で形成され、検知
エリア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。増幅部３においては、各赤外線検出素子Ａ
〜Ｄの出力を各々独立に増幅する。信号処理部４におい
ては、帯域フィルタを設け、各々の出力において必要な
周波数成分のみを抽出する。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。A/D変換された各出力は、判断部５のマイ
クロコンピュータに送られる。判断部５において、各出
力波形における特徴としてピーク値VA〜VD及び出力があ
るレベルを越えた時刻tA〜tDを判定する。各出力におけ
るピーク値VA〜VD及び出力時刻tA〜tDを相互に比較する
ことにより人体検出の有無を判定する。
すなわち、本発明は、複数の赤外線検出素子Ａ〜Ｄを用
いて検知領域内の複数の検知エリアＡ′〜Ｄ′を警戒
し、各々の赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力を比較すること
により人体検出の信頼性を高めようとするものであり、
赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力のうち、特にピーク値VA〜
VD及び出力時刻tA〜tDに着目したものである。
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例１ 第２図は本発明の第１実施例の要部構成を示している。
同図に示すように、４個の赤外線検出素子Ａ〜Ｄを光学
系１の焦点面２上に配置する。このとき、物面上には素
子の配置と同じ配置の検知エリアＡ′〜Ｄ′が光学系１
により形成されるが、人体の大きさが各検知エリアＡ′
〜Ｄ′をカバーするように光学系１を設計する。
第３図（ａ）〜（ｃ）は、検知エリアＡ′〜Ｄ′を人体
が通過する場合の主な例とその場合の各赤外線検出素子
Ａ〜Ｄの出力波形を示す。まず、各出力波形のピーク値
VA〜VDについて検討すると、人体の移動時に移動方向に
拘わらず、人体は検知エリアＡ′〜Ｄ′の全域を通過す
ると考えられるから、ほぼ同様のピーク値が得られる。
ここで、人体表面の温度分布や検知エリアＡ′〜Ｄ′に
占める人体表面の面積の差も考慮すると、各出力のピー
ク値VA〜VDには、ある程度のばらつきを生じる。また、
ピーク値VA〜VDは周囲温度によっても影響を受ける。す
なわち、周囲温度が低いときはピーク値は上昇し、高い
ときは低下する。したがって、各ピーク値VA〜VDについ
て相対的な比較を行えばよい。各ピーク値VA〜VDにおけ
る最大値をVmaxとすると、Vmaxを基準にしてスレショル
ドレベルを設定し、他のピーク値が全てスレショルドレ
ベルを越えた場合に人体が存在すると判定する。ここ
で、Vmaxとスレショルドレベルの比をＫ（０＜Ｋ＜１）
とすると、他のピーク値Vi（ｉ＝A,B,C,D）に対して人
体存在の判定条件は次式を満たせば良い。
Vi/Vmax＞Ｋ … 次に、出力時刻tA〜tDに着目すると、人体が全検知エリ
アＡ′〜Ｄ′を移動する場合、移動方向に拘わらず、あ
る１つの検知エリアから他の検知エリアに移動するのに
移動時間を要する２個の検知エリアが存在する。移動時
間は、各赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力が立ち上がる出力
時刻の時間差によって示される。この時間差は検知エリ
アの大きさ及び人体の移動速度を考慮することにより、
ある範囲に限定される。人体の移動速度がS1〔m/sec〕
からS2〔m/sec〕（S1＜S2）の範囲内であるとすると、
下限の速度S1に対して時間差の上限値T2〔sec〕が、上
限の速度S2に対して時間差の下限値T1〔sec〕が決定で
きる。出力時刻の時間差をΔｔとすれば、次式が満たさ
れる時に人体が存在すると判定される。
T1＜Δｔ＜T2 … 第３図において、一例として最初の出力時刻と最後の出
力時刻の時間差を取るとすれば、同図（ａ），（ｂ），
（ｃ）のいずれの場合においても、Δｔ＝tD−tA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
ば良い。
以上の判定条件を持って人体検出を判定することによ
り、種々の誤動作を防止することができる。例えば、第
４図（ａ）に示すように、全検知エリアＡ′〜Ｄ′にお
ける全般的な温度変化又は太陽光などの外乱光が生じた
場合には、各赤外線検出素子はほぼ同時刻tSに出力を生
じ、上記判定条件を満たさないので誤動作が防止され
る。また、全検知エリアＡ′〜Ｄ′における局所的変化
も上記判定条件を満たさない。例えば、同図（ｂ）に
示すように、検知エリアＡ′及びＣ′内で温度変化又は
太陽光などの外乱光が生じた場合、２出力を生じるが、
判定条件を満たさないことは明らかである。このよう
に、全般的又は局所的温度変化あるいは太陽光などの外
乱光が生じた場合においても、誤動作を防止できる。ま
た、内部雑音について考えてみると、判定条件，を
満たすような各赤外線検出素子Ａ〜Ｄからの出力が生じ
ることは極めて希であり、内部雑音による誤動作も確実
に防止できる。
第５図に人体の移動方向（ａ）〜（ｈ）を示し、各移動
方向（ａ）〜（ｈ）についての赤外線検出素子Ａ〜Ｄの
出力時刻を夫々第６図（ａ）〜（ｈ）に示す。第６図
（ａ）〜（ｈ）から分かるように、人体の移動方向によ
り赤外線検出素子Ａ〜Ｄの出力順序が異なる。したがっ
て、判定条件により人体を検出した後、出力時刻の順
序を判定することにより、人体の移動方向を検出するこ
ともできる。
なお、第７図に４個の赤外線検出素子Ａ〜Ｄの焦点面２
における別の配置例を示す。これは、円形の受光面を４
等分し、各部を赤外線検出素子Ａ〜Ｄの受光面としたも
のである。この構成によっても上記と同様の効果が得ら
れる。
実施例２ 第８図は本発明の第２実施例の要部構成を示している。
同図に示すように、３個の赤外線検出素子Ａ〜Ｃを光学
系１の焦点面２上に配置することにより、実施例１と同
様の効果が得られる。物面上には、赤外線検出素子Ａ〜
Ｃの配置と相似形の検知エリアＡ′〜Ｃ′が光学系１に
より形成されるが、人体の大きさが各検知エリアＡ′〜
Ｃ′をカバーするように光学系１を設計する。第９図
（ａ）〜（ｃ）は、検知エリアＡ′〜Ｃ′を人体が通過
する場合の主な例と、その場合の各赤外線検出素子Ａ〜
Ｃの出力波形を示す。この場合にも各出力のピーク値VA
〜VCのうち最大値をVmaxとして、最大値に対するスレシ
ョルドレベルの比Ｋ（０＜Ｋ＜１）を設定し、他のピー
ク値Vi（ｉ＝A,B,C）に対して、次式を満たすか否かを
判定する。
Vi/Vmax＞Ｋ … また、出力時刻tA〜tCに着目し、ある赤外線検出素子と
他の赤外線検出素子の出力時刻の時間差をΔｔ〔sec〕
として、これが下限値T1〔sec〕と上限値T2〔sec〕に対
し、次式を満たすか否かを判定する。
T1＜Δｔ＜T2 … 以上の判定条件，を以て人体の有無を判定すること
により、温度変化や太陽光などの外乱光及び内部雑音に
よる誤動作を確実に防止できる。また、各赤外線検出素
子Ａ〜Ｃの出力時刻tA〜tCの順序を判定することによ
り、人体の移動方向を検出することもできる。
なお、第10図に３個の赤外線検出素子Ａ〜Ｃの焦点面２
における別の配置例を示す。これは、円形の受光面を３
等分し、各部を赤外線検出素子Ａ〜Ｃの受光面としたも
のである。この構成によっても上記と同様の効果が得ら
れる。
（発明の効果） 本発明は上述のように、人体から放射される赤外線量と
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おいて、検知領域
からの赤外線を集光する光学系の焦点面上に２次元的に
配置された少なくとも３個以上の赤外線検出素子の各出
力ピーク値のうち最大値を求め、他の赤外線検出素子の
出力のピーク値が前記最大値に対して所定比以上の値で
あり、且つ各出力の時間差が所定の範囲内であるときに
は人体が存在すると判定するようにしたから、例えば、
各赤外線検出素子の出力を時間的に平滑化した値を算出
して出力判定のためのしきい値を設定する場合に比べる
と、しきい値設定のための演算が簡単であり、且つ安価
な構成でありながら、信頼性の高い人体検知を行うこと
ができるものであり、また、人体が２次元的にどの方向
に移動した場合においても、人体の存在を検知すること
ができ、且つ、各赤外線検出素子の出力順序に基づいて
人体の移動方向を常に判定することができるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の基本構成を示すブロック図、第２図は
本発明の第１実施例の要部構成を示す正面図、第３図乃
至第６図は同上の動作説明図、第７図は本発明の第１実
施例の変形例の要部構成を示す正面図、第８図は本発明
の第２実施例の要部構成を示す正面図、第９図は同上の
動作説明図、第10図は本発明の第２実施例の変形例の要
部構成を示す正面図、第11図は従来例の動作説明図であ
る。 １は光学系、２は焦点面、３は増幅部、４は信号処理
部、５は判断部、６は出力部、A,B,C,Dは赤外線検出素
子である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】検知領域からの赤外線を集光する光学系
    と、光学系にて集光された赤外線を受光するように前記
    光学系の焦点面上に２次元的に配置された少なくとも３
    個以上の赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の各出
    力を夫々増幅する増幅部と、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、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のうち最大値を求め、他の赤外
    線検出素子の出力のピーク値が前記最大値に対して所定
    比以上の値であり、且つ各出力の時間差が所定の範囲内
    であるときには人体が存在すると判定する判断部と、判
    断部の判定結果を出力する出力部とを有して成ることを
    特徴とする人体検出装置。
  2. 【請求項２】前記光学系の焦点面上に４個の赤外線検出
    素子を２次元的に配置したことを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の人体検出装置。
  3. 【請求項３】前記光学系の焦点面上に３個の赤外線検出
    素子を２次元的に配置したことを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の人体検出装置。
  4. 【請求項４】前記判断部は、複数の赤外線検出素子の出
    力順序を判定して、人体の移動方向を２次元的に判定す
    る手段であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載の人体検出装置。
JP62242090A 1987-09-26 1987-09-26 人体検出装置 Expired - Lifetime JPH0786537B2 (ja)

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