JPH08105961A - 熱源の距離検知装置および大きさ検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱源までの距離および熱源の大きさを検知す
る。 【構成】 熱源の距離・大きさ検知装置１００を自動車
などに設置する。熱画像取得部４は、監視領域の熱画像
を取得する。熱源面積計算部５は、熱画像のうち熱源が
占める熱源面積Ｓを計算する。面積変化量計算部６は、
熱源面積Ｓの時間微分Ｓ’を計算する。速度取得部７
は、アレイセンサ３の速度ｖ（＝自動車の速度）を取得
する。距離計算部８は、ｘ＝−２・ｖ・Ｓ／Ｓ’により
熱源までの距離ｘを計算する。大きさ計算部９は、Ｓｏ
＝Ｓ・ｘ・ｘ／Ｃ１により熱源の大きさＳｏを計算する
（Ｃ１は、装置により決まる係数）。危険度判定部１０
は、距離ｘと熱源の大きさＳｏとから危険度を計算しそ
の危険度が閾値を越えている場合に警告信号ａを出力す
る。ブザー１１は、前記警告信号ａにより警告音を鳴ら
す。 【効果】 比較的簡単な構成で、熱源までの距離および
熱源の大きさを知ることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱源の距離検知装置
および大きさ検知装置に関する。特に、熱源までの距離
または熱源の大きさの情報が必要とされる分野（例え
ば、自動車などの移動体に用いる前方監視システム，侵
入者監視システムにおける侵入者と小動物の識別など）
に有用な熱源の距離検知装置および大きさ検知装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１３に、従来の熱源検知装置の一例の
構成ブロック図を示す。この熱源検知装置１０００は、
監視視野からの赤外線を集めるレンズ１と、そのレンズ
１を透過した赤外線を所定の周期でチョッピングするチ
ョッパ２と、赤外線を感知する複数の焦電型赤外線感知
素子が２次元配列されたアレイセンサ３と、そのアレイ
センサ３の各焦電型赤外線感知素子の出力値に基づいて
熱画像を取得する熱画像取得部４と、前記熱画像の各画
素値をチェックして所定の閾値を越えた画素値を持つ画
素の有無から熱源の存在を判定する熱源判定部６０と、
この熱源判定部６０が‘熱源の存在有り’と判定すると
警告音を鳴らすブザー１１とを備えて構成されている。
図１４は、熱源検知装置１０００の設置例の説明図であ
る。熱源検知装置１０００は、自動車などのフロントグ
リル付近に取り付けられ、進行方向を監視領域としてい
る。Ｈは、監視領域に入った熱源である。

【０００３】図１５は、熱画像の例示図である。この熱
画像Ｇは、３０×３０個の画素からなる画像である。対
応する焦電型赤外線感知素子の出力値が所定の閾値を越
えた画素（図１５中の塗り潰した部分）が複数あり、こ
れらは隣接している。これより、熱源Ｈが監視領域に存
在すると判定でき、ブザー１１が鳴り、進行方向に熱源
が存在することを警報する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の熱源検知装
置１０００では、熱源が監視領域に存在するか否かを判
定することが出来る。しかし、熱源までの距離が判らな
い問題点がある。また、熱源の真の大きさが判らない問
題点がある。そこで、この発明の第１の目的は、熱源ま
での距離を知ることが出来る熱源の距離検知装置を提供
することにある。また、この発明の第２の目的は、熱源
の真の大きさを知ることが出来る熱源の大きさ検知装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、この発
明は、２次元配列した複数の赤外線感知素子を有するア
レイセンサと、そのアレイセンサにより監視領域の熱画
像を取得する熱画像取得手段と、前記熱画像のうち熱源
が占める熱源面積を計算する熱源面積計算手段と、前記
熱源に対する前記アレイセンサの相対速度を取得する速
度取得手段と、前記熱源面積の変化指標を計算する面積
変化指標計算手段と、前記速度および前記面積変化指標
に基づいて前記熱源までの距離を算出する距離算出手段
とを備えたことを特徴とする熱源の距離検知装置を提供
する。

【０００６】第２の観点では、この発明は、２次元配列
した複数の赤外線感知素子を有するアレイセンサと、そ
のアレイセンサにより監視領域の熱画像を取得する熱画
像取得手段と、前記熱画像のうち熱源が占める熱源面積
を計算する熱源面積計算手段と、前記アレイセンサから
前記熱源までの距離が第１の距離であるときの熱源面積
から第２の距離であるときの熱源面積への変化指標を計
算する面積変化指標計算手段と、前記第１の距離と第２
の距離の距離差および前記面積変化指標に基づいて前記
熱源までの距離を算出する距離算出手段とを備えたこと
を特徴とする熱源の距離検知装置を提供する。第３の観
点では、この発明は、上記第２の観点による熱源の距離
検知装置において、前記アレイセンサから前記熱源まで
の光路中に介設された反射手段と、この反射手段を操作
して第１の光路長と第２の光路長とを切り替える光路長
切替手段とを具備し、前記第１の光路長と前記第２の光
路長の差を前記距離差とすることを特徴とする熱源の距
離検知装置を提供する。

【０００７】第４の観点では、この発明は、監視領域内
の熱源からの赤外線強度を検出する赤外線強度検出手段
と、前記熱源に対する前記赤外線強度検出手段の相対速
度を取得する速度取得手段と、前記熱源の赤外線強度の
変化指標を計算する強度変化指標計算手段と、前記速度
および前記強度変化指標に基づいて前記熱源までの距離
を算出する距離算出手段とを備えたことを特徴とする熱
源の距離検知装置を提供する。

【０００８】第５の観点では、この発明は、監視領域内
の熱源からの赤外線強度を検出する赤外線強度検出手段
と、その赤外線強度検出手段から前記熱源までの距離が
第１の距離であるときの赤外線強度から第２の距離であ
るときの赤外線強度への変化指標を計算する強度変化指
標計算手段と、前記第１の距離と第２の距離の距離差お
よび前記強度変化指標に基づいて前記熱源までの距離を
算出する距離算出手段とを備えたことを特徴とする熱源
の距離検知装置を提供する。第６の観点では、この発明
は、上記第５の観点による熱源の距離検知装置におい
て、前記アレイセンサから前記熱源までの光路中に介設
された反射手段と、この反射手段を操作して第１の光路
長と第２の光路長とを切り替える光路長切替手段とを具
備し、前記第１の光路長と前記第２の光路長の差を前記
距離差とすることを特徴とする熱源の距離検知装置を提
供する。

【０００９】第７の観点では、この発明は、上記第１の
観点から第３の観点のいずれかによる熱源の距離検知装
置と、前記熱源面積および前記熱源までの距離に基づい
て前記熱源の大きさを算出する大きさ算出手段を備えた
ことを特徴とする熱源の大きさ検知装置を提供する。

【００１０】第８の観点では、この発明は、上記第４の
観点から第６の観点のいずれかによる熱源の距離検知装
置と、前記熱画像のうち熱源が占める熱源面積を計算す
る熱源面積計算手段と、前記熱源面積および前記熱源ま
での距離に基づいて前記熱源の大きさを算出する大きさ
算出手段とを備えたことを特徴とする熱源の大きさ検知
装置を提供する。

【００１１】

【作用】上記第１の観点による熱源の距離検知装置で
は、監視領域の熱画像のうち熱源が占める熱源面積Ｓを
計算し、更に、この熱源面積Ｓの変化指標を計算する。
この面積変化指標は、例えば面積変化量Ｓ’（熱源面積
Ｓの時間微分値）である。同時に、熱源に対するアレイ
センサの相対的な速度ｖを計測する。そして、前記速度
ｖおよび前記面積変化量Ｓ’に基づいて、熱源までの距
離ｘを、 ｘ＝−２・ｖ・Ｓ／Ｓ’ …(１) により算出する。上記(１)式は、次のように導かれる。
熱源面積Ｓは、熱源の大きさＳｏに比例し、熱源までの
距離ｘの２乗に反比例するから、Ｃ１を適当な係数とし
て、 Ｓ＝Ｃ１・Ｓｏ／（ｘ・ｘ） …(２) である。一方、面積変化量Ｓ’は、熱源面積Ｓの時間微
分であり、 Ｓ’＝ΔＳ／Δｔ …(３) である。この(３)式を変形し、(２)式を考慮すると、 Ｓ’＝ΔＳ／Δｔ＝（ΔＳ／Δｘ）・（Δｘ／Δｔ） ＝（−２・Ｃ１・Ｓｏ／（ｘ・ｘ・ｘ））・ｖ ＝（−２・Ｓ／ｘ）・ｖ …(４) となる。この(４)式を変形すると、(１)式が得られる。
以上により、熱源までの距離ｘを知ることが出来る。な
お、熱源の速度をＶｈとし，アレイセンサの速度をＶａ
とするとき、 ｖ＝Ｖｈ＋Ｖａ である。

【００１２】他方、面積変化指標として、例えば面積変
化比Ｒを用いてもよい。すなわち、時刻ｔ１における熱
源面積をＳ１とし、時刻ｔ２における熱源面積をＳ２と
するとき、熱源までの距離ｘを、 Ｒ＝Ｓ２／Ｓ１ ｘ＝ｖ（ｔ１−ｔ２）／（√｛Ｒ｝−１） …(５) により算出してもよい。

【００１３】上記(５)式は、次のように導かれる。 Ｓ１＝Ｃ１・Ｓｏ／（ｘ１・ｘ１） Ｓ２＝Ｃ１・Ｓｏ／（ｘ２・ｘ２） であるから、 Ｒ＝Ｓ２／Ｓ１＝（ｘ１・ｘ１）／（ｘ２・ｘ２） である。変形すると、 ｘ１＝ｘ２・√｛Ｒ｝ …(６) 一方、面積変化量Ｓ’は、 Ｓ’＝（Ｓ１−Ｓ２）／（ｔ1−ｔ2） ＝｛（Ｓ１−Ｓ２）／（ｘ1−ｘ2）｝｛（ｘ1−ｘ2）／（ｔ1−ｔ2）｝ ＝｛（Ｓ１−Ｓ２）／（ｘ1−ｘ2）｝ｖ …(７) となる。(７)式を整理すると、 １／（ｔ1−ｔ2）＝ｖ／（ｘ1−ｘ2） …(８) となる。(８)式に(６)式を代入して整理すると、 ｘ２＝ｖ（ｔ1−ｔ2）／（√｛Ｒ｝−１） …(９) となる。これにより、(５)式が導かれた。

【００１４】(９)式を変形すると、 ｘ２＝ｖ（ｔ1−ｔ2）／（√｛Ｒ｝−１） ＝ｖ｛(t1−t2)／(S1−S2)｝／｛(√｛S2／S1｝−１)／(S1−S2)｝ ＝−ｖ｛１／Ｓ’｝／｛１／｛√{Ｓ１}・(√{Ｓ１}＋√{Ｓ２})｝｝ ＝−ｖ・（Ｓ１＋√｛Ｓ１・Ｓ２｝）／Ｓ’ ＝−ｖ・Ｓ１（１＋√｛Ｓ２／Ｓ１｝）／Ｓ’ ＝−ｖ・Ｓ１（１＋√｛Ｒ｝）／Ｓ’ …(10) となるから、この(10)式から距離ｘ２を算出してもよ
い。また、時刻ｔ１と時刻ｔ２の間隔が短いなら、近似
的にＲ＝１であるから、上記(10)式は、 ｘ２＝−ｖ・Ｓ１（１＋√｛１｝）／Ｓ’ ＝−２・ｖ・Ｓ１／Ｓ’ となり、これは(１)式に一致する。

【００１５】上記第２の観点による熱源の距離検知装置
では、アレイセンサから熱源までの距離が第１の距離ｘ
１であるときの熱源面積Ｓ１を計算し、次に、アレイセ
ンサから熱源までの距離が第２の距離ｘ２であるときの
熱源面積Ｓ２を計算する。更に、この熱源面積Ｓ１から
熱源面積Ｓ２への変化指標を計算する。この面積変化指
標は、例えば面積変化比Ｒ＝Ｓ２／Ｓ１である。そし
て、前記第１の距離と第２の距離の距離差Ｌおよび前記
面積変化指標に基づいて前記熱源までの距離ｘを、 ｘ＝Ｌ／（√｛Ｒ｝−１） …(11) により算出する。上記(11)式は、前記(５)式でＬ＝ｖ
（ｔ１−ｔ２）とおいて導かれる。速度ｖを得るよりも
距離差Ｌを得る方が簡単な場合には、(11)式を用いるの
が好ましい。

【００１６】上記第３の観点による熱源の距離検知装置
では、アレイセンサから熱源までの光路中に反射手段を
介設し、その反射手段を操作して第１の光路長と第２の
光路長とを切り替える。そして、第１の光路長と第２の
光路長の差を前記距離差Ｌとする。「熱源が静止してい
る」と看做し得る場合には、これにより熱源までの距離
ｘを知ることが出来る。

【００１７】上記第４の観点の熱源の距離検知装置で
は、熱源の赤外線強度Ｉを計算し、更に、この赤外線強
度Ｉの変化指標を計算する。この強度変化指標は、例え
ば強度変化量Ｉ’（赤外線強度Ｉの時間微分値）であ
る。同時に、熱源に対するアレイセンサの相対的な速度
ｖを計測する。そして、前記速度ｖおよび前記強度変化
量Ｉ’に基づいて、熱源までの距離ｘを、 ｘ＝−２・ｖ・Ｉ／Ｉ’ …(12) により算出する。上記(12)式は、次のように導かれる。
赤外線強度Ｉは、熱源の熱さＩｏに比例し、熱源からの
距離ｘの２乗に反比例するから、Ｃ２を適当な係数とし
て、 Ｉ＝Ｃ２・Ｉｏ／（ｘ・ｘ） …(13) である。一方、強度変化量Ｉ’は、赤外線強度Ｉの時間
微分であり、 Ｉ’＝ΔＩ／Δｔ …(14) である。この(14)式を変形し、(13)式を考慮すると、 Ｉ’＝ΔＩ／Δｔ＝（ΔＩ／Δｘ）・（Δｘ／Δｔ） ＝（−２・Ｃ２・Ｉｏ／（ｘ・ｘ・ｘ））・ｖ ＝（−２・Ｉ／ｘ）・ｖ …(15) となる。この(15)式を変形すると、(12)式が得られる。
以上により、熱源までの距離ｘを知ることが出来る。

【００１８】他方、強度変化指標として、例えば強度変
化比ｒを用いてもよい。すなわち、時刻ｔ１における赤
外線強度をＩ１とし、時刻ｔ２における赤外線強度をＩ
２とするとき、熱源までの距離ｘを、 ｒ＝Ｉ２／Ｉ１ ｘ＝ｖ（ｔ１−ｔ２）／（√｛ｒ｝−１） …(16) により算出してもよい。上記(16)式は、次のように導か
れる。 Ｉ１＝Ｃ２・Ｉｏ／（ｘ１・ｘ１） Ｉ２＝Ｃ２・Ｉｏ／（ｘ２・ｘ２） であるから、 ｒ＝Ｉ２／Ｉ１＝（ｘ１・ｘ１）／（ｘ２・ｘ２） である。変形すると、 ｘ１＝ｘ２・√｛ｒ｝ …(17) 一方、強度変化量Ｉ’は、 Ｉ’＝（Ｉ１−Ｉ２）／（ｔ1−ｔ2） ＝｛（Ｉ１−Ｉ２）／（ｘ1−ｘ2）｝｛（ｘ1−ｘ2）／（ｔ1−ｔ2）｝ ＝｛（Ｉ１−Ｉ２）／（ｘ1−ｘ2）｝ｖ …(18) となる。(18)式を整理すると、 １／（ｔ1−ｔ2）＝ｖ／（ｘ1−ｘ2） …(19) となる。(19)式に(17)式を代入して整理すると、 ｘ２＝ｖ（ｔ1−ｔ2）／（√｛ｒ｝−１） …(20) となる。これにより(16)式が導かれた。

【００１９】なお、(20)式を変形すると、 ｘ２＝ｖ（ｔ1−ｔ2）／（√｛ｒ｝−１） ＝ｖ｛(t1−t2)／(I1−I2)｝／｛(√｛I2／I1｝−１)／(I1−I2)｝ ＝−ｖ｛１／Ｉ’｝／｛１／｛√{Ｉ１}・(√{Ｉ１}＋√{Ｉ２})｝｝ ＝−ｖ・（Ｉ１＋√｛Ｉ１・Ｉ２｝）／Ｉ’ ＝−ｖ・Ｉ１（１＋√｛Ｉ２／Ｉ１｝）／Ｉ’ ＝−ｖ・Ｉ１（１＋√｛ｒ｝）／Ｉ’ …(21) となるから、この(21)式から距離ｘ２を算出してもよ
い。

【００２０】また、時刻ｔ１と時刻ｔ２の間隔が短いな
ら、近似的にｒ＝１であるから、 ｘ２＝−ｖ・Ｉ１（１＋√｛１｝）／Ｉ’ ＝−２・ｖ・Ｉ１／Ｉ’ となり、これは(12)式に一致する。

【００２１】上記第５の観点による熱源の距離検知装置
では、赤外線強度検出手段から熱源までの距離が第１の
距離ｘ１であるときの赤外線強度Ｉ１を計算し、次に、
赤外線強度検出手段から熱源までの距離が第２の距離ｘ
２であるときの赤外線強度Ｉ２を計算する。更に、この
赤外線強度Ｉ１から赤外線強度Ｉ２への変化指標を計算
する。この強度変化指標は、例えば強度変化比ｒ＝Ｉ２
／Ｉ１である。そして、前記第１の距離と第２の距離の
距離差Ｌおよび前記強度変化指標に基づいて前記熱源ま
での距離ｘを、 ｘ＝Ｌ／（√｛ｒ｝−１） …(22) により算出する。上記(22)式は、前記(16)式でＬ＝ｖ
（ｔ１−ｔ２）とおいて導かれる。速度ｖを得るよりも
距離差Ｌを得る方が簡単な場合には、(22)式を用いるの
が好ましい。

【００２２】上記第６の観点による熱源の距離検知装置
では、赤外線強度検出手段から熱源までの光路中に反射
手段を介設し、その反射手段を操作して第１の光路長と
第２の光路長とを切り替える。そして、第１の光路長と
第２の光路長の差を前記距離差Ｌとする。「熱源が静止
している」と看做し得る場合には、これにより熱源まで
の距離ｘを知ることが出来る。

【００２３】上記第７の観点および上記第８の観点によ
る熱源の大きさ検知装置では、大きさ算出手段は、熱源
面積Ｓと熱源までの距離ｘとから熱源の大きさＳｏを、 Ｓｏ＝Ｓ・ｘ・ｘ／Ｃ１ …(23) により算出する。係数Ｃ１は、予め標準的な熱源を計測
することにより求めておけばよい。なお、上記(23)式
は、前記(２)式を変形して導かれる。

【００２４】

【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。

【００２５】−第１実施例− 図１に、この発明の第１実施例の熱源の距離・大きさ検
知装置１００の構成ブロック図を示す。この熱源の距離
・大きさ検知装置１００は、監視視野からの赤外線を集
めるレンズ１と、そのレンズ１を透過した赤外線を所定
の周期でチョッピングするチョッパ２と、赤外線を感知
する複数の焦電型赤外線感知素子が２次元配列されたア
レイセンサ３と、そのアレイセンサ３の各焦電型赤外線
感知素子の出力値に基づいて熱画像を取得する熱画像取
得部４とを具備している。さらに、前記熱画像のうち熱
源が占める熱源面積Ｓを計算する熱源面積計算部５と、
熱源面積Ｓの時間ｔに対する変化量Ｓ’を計算する面積
変化量計算部６と、自動車の速度計などから速度ｖを取
得する速度取得部７と、前記熱源面積Ｓと前記面積変化
量Ｓ’と前記速度ｖとから熱源までの距離ｘを算出する
距離算出部８と、前記熱源面積Ｓと前記距離ｘとから熱
源の大きさＳｏを算出する大きさ計算部９と、前記距離
ｘと熱源の大きさＳｏとから危険度を計算しその危険度
が閾値を越えている場合に警告信号ａを出力する危険度
判定部１０と、前記警告信号ａにより警告音を鳴らすブ
ザー１１とを具備している。

【００２６】図２は、距離・大きさ検知装置１００の設
置例である。前記レンズ１，チョッパ２およびアレイセ
ンサ３は、所定のハウジング内に収容され、自動車Ｃの
フロントグリルＦＧに取り付けられる。また、前記熱画
像取得部４，熱源面積計算部５，面積変化量計算部６，
速度取得部７，距離算出部８，大きさ計算部９，危険度
判定部１０およびブザー１１は、所定のハウジング内に
収容され、ダッシュボードＤＢに設置される。

【００２７】図３は、距離・大きさ検知装置１００の監
視視野の説明図である。自動車Ｃの前方が監視視野であ
る。その監視視野中に熱源として人Ｈと太陽Ｔが入って
いる。人Ｈの大きさをＳｏとする。自動車Ｃの速度をｖ
とする。また、時刻ｔ１における自動車Ｃと人Ｈの距離
をｘ１とし、時刻ｔ２における自動車Ｃと人Ｈの距離を
ｘ２とする。

【００２８】図４は、この距離・大きさ検知装置１００
の動作を示すフロー図である。ステップＰ１では、前記
熱画像取得部４により熱画像Ｇを取得する。この熱画像
Ｇは、３０×３０個の画素からなる画像である。図５
に、前記熱画像Ｇを例示する。時刻ｔ１においては図５
の（ａ）の熱画像Ｇ１が得られる。対応する焦電型赤外
線感知素子の出力値が所定の閾値を越えた画素（図５中
の塗り潰した部分）が複数あり、それらが隣接している
部分が２箇所ある。一方の箇所の熱源は人Ｈであり、他
方の箇所の熱源は太陽Ｔである。ステップＰ２では、熱
源面積計算部５により熱源面積Ｓを計算する。図５の
（ａ）の熱画像Ｇ１から熱源面積Ｓ１および熱源面積Ｓ
Ｔが得られる。このステップＰ２の後、前記ステップＰ
１に戻る。２回目のステップＰ１では、時刻ｔ２におい
ては図５の（ｂ）の熱画像Ｇ２が得られる。２回目のス
テップＰ２では、図５の（ｂ）の熱画像Ｇ２から熱源面
積Ｓ２および熱源面積ＳＴが得られる。熱源が太陽Ｔの
熱源面積ＳＴは、時刻ｔにかかわらず一定である。この
ステップＰ２の後、前記ステップＰ１に戻り、上記動作
を繰り返す。一方、２つの熱画像Ｇが得られた後は、前
記ステップＰ１，Ｐ２の繰り返しと並行して、ステップ
Ｐ３以降を実行する。

【００２９】ステップＰ３では、面積変化量計算部６に
より面積変化量Ｓ’を計算する。すなわち、 Ｓ’＝ΔＳ／Δｔ＝（Ｓ１−Ｓ２）／（ｔ１−ｔ２） …(24) である。なお、熱源が太陽Ｔの熱源面積ＳＴの面積変化
量Ｓ’は、“０”になる。ステップＰ４では、速度取得
部７により自動車Ｃの移動速度を速度ｖとして取得す
る。ステップＰ５では、距離算出部８により熱源までの
距離ｘ２を算出する。すなわち、 ｘ２＝−２・ｖ・Ｓ１／Ｓ’ …(25) である。なお、Ｓ’＝０のときは、(25)式の計算を行わ
ずに、ｘ２に十分大きな値を設定する。つまり、熱源面
積ＳＴにかかる熱源（太陽Ｔ）に対しては、ｘ２に十分
大きな値が設定される。ステップＰ６では、大きさ計算
部９により熱源の大きさＳｏを算出する。すなわち、 Ｓｏ＝Ｓ２・ｘ2・ｘ2／Ｃ１ …(26) により熱源の大きさＳｏを算出する。なお、Ｓ’＝０の
ときは、(26)式の計算を行わずに、Ｓｏに十分大きな値
を設定する。

【００３０】ステップＰ７では、危険度判定部１０は、
熱源までの距離ｘ２が所定の安全閾値（例えば２０ｍ）
より短く，且つ，熱源の大きさＳｏが所定の最小閾値
（例えば３００平方ｃｍ）より大きい場合は“危険”と
判定し、そうでない場合は“危険でない”と判定する。
“危険”と判定したならステップＰ８に進み、“危険で
ない”と判定したなら処理を終了する。なお、熱源面積
ＳＴにかかる熱源（太陽Ｔ）に対しては、ｘ２に十分大
きな値が設定されるので、“危険でない”と判定され
る。ステップＰ８では、ブザー１１を鳴らし、警告す
る。そして、処理を終了する。

【００３１】以上の熱源の距離・大きさ検知装置１００
によれば、熱源までの距離ｘ２および熱源の大きさＳｏ
を知ることが出来ると共に、危険度に応じて警告が出さ
れる。従って、自動車Ｃを安全に運行することが出来
る。

【００３２】−第２実施例− 図６に、この発明の第２実施例の熱源の距離・大きさ検
知装置２００の構成ブロック図を示す。この熱源の距離
・大きさ検知装置２００は、監視視野からの赤外線を集
めるレンズ１と、そのレンズ１を透過した赤外線を所定
の周期でチョッピングするチョッパ２と、赤外線を感知
する複数の焦電型赤外線感知素子が２次元配列されたア
レイセンサ３とを具備している。前記レンズ１とチョッ
パ２とアレイセンサ３とは、コンベヤ３１上に設置され
ており、第１の位置（図６中の破線位置）と第２の位置
（図６中の実線位置）とに移動させられる。

【００３３】さらに、熱源の距離・大きさ検知装置２０
０は、アレイセンサ３の各焦電型赤外線感知素子の出力
値に基づいて熱画像を取得する熱画像取得部４と、熱源
の熱源面積を計算する熱源面積計算部５と、前記第１の
位置で取得した熱画像における熱源面積Ｓ１に対する前
記第２の位置で取得した熱画像における熱源面積Ｓ２の
面積変化比Ｒ＝Ｓ２／Ｓ１を計算する面積変化比計算部
２６と、前記第１の位置から熱源までの距離と前記第２
の位置から熱源までの距離の距離差Ｌおよび前記面積変
化比Ｒに基づいて前記熱源までの距離ｘを算出する距離
算出部２８と、前記熱源面積Ｓと前記距離ｘとから熱源
の大きさＳｏを算出する大きさ計算部９と、前記距離ｘ
と熱源の大きさＳｏとから侵入者の有無を判定し侵入者
が存在する場合に警告信号ａを出力する侵入者判定部３
０と、前記警告信号ａにより警告音を鳴らすブザー１１
とを具備している。

【００３４】図７は、距離・大きさ検知装置２００の設
置例である。距離・大きさ検知装置２００は、住宅，商
業施設，研究施設などの出入口Ｄの上方に取り付けら
れ、出入口Ｄの前方を監視領域としている。Ｈは、監視
領域に存在する熱源である。

【００３５】図８は、距離・大きさ検知装置２００の動
作を示すフロー図である。ステップＱ１では、第１の位
置または第２の位置において前記熱画像取得部４により
熱画像Ｇを取得する。この熱画像Ｇは、３０×３０個の
画素からなる画像である。

【００３６】図９に、前記熱画像Ｇを例示する。第１の
位置においては（ａ）の熱画像Ｇ１が得られる。第２の
位置においては（ｂ）の熱画像Ｇ２が得られる。対応す
る焦電型赤外線感知素子の出力値が所定の閾値を越えた
画素（図９中の塗り潰した部分）が熱源Ｈである。ステ
ップＱ２では、熱源面積計算部５により熱源面積Ｓを計
算する。図９の（ａ）の熱画像Ｇ１から熱源面積Ｓ１が
得られる。図９の（ｂ）の熱画像Ｇ２から熱源面積Ｓ２
が得られる。ステップＱ３では、コンベヤ３１により前
記レンズ１とチョッパ２とアレイセンサ３の位置を変え
る。すなわち、第１の位置から第２の位置へ又は第２の
位置から第１の位置へ位置を変える。そして、前記ステ
ップＱ１に戻る。第１の位置での熱画像Ｇ１と第２の位
置での熱画像Ｇ２とが得られた後は、前記ステップＱ１
〜Ｑ３の繰り返しと並行して、ステップＱ４以降を実行
する。

【００３７】ステップＱ４では、面積変化比計算部２６
により面積変化比Ｒを計算する。すなわち、 Ｒ＝Ｓ２／Ｓ１ …(27) である。ステップＱ５では、距離算出部２８により熱源
までの距離ｘを算出する。すなわち、 ｘ＝Ｌ／（√｛Ｒ｝−１） …(28) である。なお、Ｒ＝１のときは、(28)式の計算を行わず
に、ｘに十分大きな値を設定する。ステップＱ６では、
大きさ計算部９により熱源の大きさＳｏを算出する。す
なわち、 Ｓｏ＝Ｓ２・ｘ・ｘ／Ｃ１ …(29) により熱源の大きさＳｏを算出する。なお、Ｒ＝１のと
きは、(29)式の計算を行わずに、Ｓｏに十分大きな値を
設定する。

【００３８】ステップＱ７では、侵入者判定部１０は、
熱源までの距離ｘが所定の安全閾値（例えば５ｍ）より
短く，且つ，熱源の大きさＳｏが所定の最小閾値（例え
ば５００平方ｃｍ）より大きい場合は“侵入者”と判定
し、そうでない場合は“侵入者でない”と判定する。例
えば人が出入口Ｄの近傍にいるなら“侵入者”と判定さ
れるが、小動物が出入口Ｄの近傍にいるときは“侵入者
でない”と判定される。“侵入者”と判定したならステ
ップＱ８に進み、“侵入者でない”と判定したなら処理
を終了する。ステップＱ８では、ブザー１１を鳴らし、
警告する。そして、処理を終了する。

【００３９】以上の熱源の距離・大きさ検知装置２００
によれば、熱源までの距離ｘおよび熱源の大きさＳｏを
知ることが出来ると共に、人と小動物を区別した警告が
出される。従って、信頼性の高い侵入監視装置として有
用である。

【００４０】−第３実施例− 図１０に、この発明の第３実施例の熱源の距離・大きさ
検知装置３００の構成ブロック図を示す。この熱源の距
離・大きさ検知装置３００は、ミラー４０を移動装置４
１により第１の位置（図１０中の破線）と第２の位置
（図１０中の実線）とに移動し、熱源からアレイセンサ
３までの距離を第１の距離と第２の距離とに切り替える
ようになっている。その他の構成は、第２実施例と同じ
である。

【００４１】−第４実施例− 図１１に、この発明の第４実施例の熱源の距離・大きさ
検知装置４００の構成ブロック図を示す。この熱源の距
離・大きさ検知装置４００は、第１実施例の面積変化量
計算部６および距離計算部８の代りに、赤外線強度計算
部４５，強度変化量計算部４６および距離計算部４８を
具備している。前記赤外線強度計算部４５は、熱画像の
うちの熱源部分に対応する焦電型赤外線感知素子の出力
値に基づいて熱源の赤外線強度Ｉを計算する。すなわ
ち、時刻ｔ１における熱画像Ｇ１から熱源の赤外線強度
Ｉ１を計算する。また、時刻ｔ２における熱画像Ｇ２か
ら熱源の赤外線強度Ｉ２を計算する。前記強度変化量計
算部４６は、前記赤外線強度Ｉの時間ｔに対する変化量
Ｉ’を、 Ｉ’＝（Ｉ１−Ｉ２）／（ｔ１−ｔ２） …(30) により計算する。前記距離計算部４８は、熱源までの距
離ｘ２を、 ｘ２＝−２・ｖ・Ｉ１／Ｉ’ …(31) により計算する。その他の構成は、第１実施例と同じで
ある。

【００４２】−第５実施例− 図１２に、この発明の第５実施例の熱源の距離・大きさ
検知装置５００の構成ブロック図を示す。この熱源の距
離・大きさ検知装置５００は、第２実施例の面積変化比
計算部２６および距離計算部２８の代りに、赤外線強度
計算部４５，強度変化比計算部５６および距離計算部５
８を具備している。前記赤外線強度計算部４５は、熱画
像のうちの熱源部分に対応する焦電型赤外線感知素子の
出力値に基づいて熱源の赤外線強度Ｉを計算する。すな
わち、時刻ｔ１における熱画像Ｇ１から熱源の赤外線強
度Ｉ１を計算する。また、時刻ｔ２における熱画像Ｇ２
から熱源の赤外線強度Ｉ２を計算する。前記強度変化比
計算部５６は、 ｒ＝Ｉ２／Ｉ１ …(32) により、強度変化比ｒを計算する。前記距離計算部５８
は、熱源までの距離ｘを、 ｘ＝Ｌ／（√｛ｒ｝−１） …(33) により計算する。その他の構成は、第２実施例と同じで
ある。

【００４３】

【発明の効果】この発明の熱源の距離検知装置によれ
ば、比較的安価な構成により、熱源までの距離を知るこ
とが出来る。特に、自動車などの移動体の前方監視シス
テムに有用である。また、この発明の熱源の大きさ検知
装置によれば、比較的安価な構成により、熱源の大きさ
を知ることが出来る。特に、人と小動物とを区別する必
要がある侵入者監視システムに有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の熱源の距離・大きさ検
知装置の構成ブロック図である。

【図２】図１の距離・大きさ検知装置の設置例を示す説
明図である。

【図３】図１の距離・大きさ検知装置の監視視野を示す
説明図である。

【図４】図１の距離・大きさ検知装置の動作を示すフロ
ー図である。

【図５】熱画像の例示図である。

【図６】この発明の第２実施例の熱源の距離・大きさ検
知装置の構成ブロック図である。

【図７】図６の距離・大きさ検知装置の設置例を示す説
明図である。

【図８】図６の距離・大きさ検知装置の動作を示すフロ
ー図である。

【図９】熱画像の例示図である。

【図１０】この発明の第３実施例の熱源の距離・大きさ
検知装置の構成ブロック図である。

【図１１】この発明の第４実施例の熱源の距離・大きさ
検知装置の構成ブロック図である。

【図１２】この発明の第５実施例の熱源の距離・大きさ
検知装置の構成ブロック図である。

【図１３】従来の熱源検知装置の一例の構成ブロック図
である。

【図１４】図１３の熱源検知装置の設置例の説明図であ
る。

【図１５】熱画像の例示図である。

【符号の説明】

１００，２００，３００，４００，５００ 熱源の距
離・大きさ検知装置 １ レンズ ２ チョッパ ３ アレイセ
ンサ ４ 熱画像取
得部 ５ 熱源面積
計算部 ６ 面積変化
量計算部 ７ 速度取得
部 ８，２８，４８，５８ 距離算出
部 ９ 大きさ計
算部 １０ 危険度判
定部 １１ ブザー ２６ 面積変化
比計算部 ３０ 侵入者判
定部 ３１ コンベヤ ４０ ミラー ４１ 移動装置 ４５ 赤外線強
度計算部 ４６ 強度変化
量計算部 ５６ 強度変化
比計算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ａ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元配列した複数の赤外線感知素子を
   有するアレイセンサと、そのアレイセンサにより監視領
   域の熱画像を取得する熱画像取得手段と、前記熱画像の
   うち熱源が占める熱源面積を計算する熱源面積計算手段
   と、前記熱源に対する前記アレイセンサの相対速度を取
   得する速度取得手段と、前記熱源面積の変化指標を計算
   する面積変化指標計算手段と、前記速度および前記面積
   変化指標に基づいて前記熱源までの距離を算出する距離
   算出手段とを備えたことを特徴とする熱源の距離検知装
   置。
2. 【請求項２】 ２次元配列した複数の赤外線感知素子を
   有するアレイセンサと、そのアレイセンサにより監視領
   域の熱画像を取得する熱画像取得手段と、前記熱画像の
   うち熱源が占める熱源面積を計算する熱源面積計算手段
   と、前記アレイセンサから前記熱源までの距離が第１の
   距離であるときの熱源面積から第２の距離であるときの
   熱源面積への変化指標を計算する面積変化指標計算手段
   と、前記第１の距離と第２の距離の距離差および前記面
   積変化指標に基づいて前記熱源までの距離を算出する距
   離算出手段とを備えたことを特徴とする熱源の距離検知
   装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の熱源の距離検知装置に
   おいて、前記アレイセンサから前記熱源までの光路中に
   介設された反射手段と、この反射手段を操作して第１の
   光路長と第２の光路長とを切り替える光路長切替手段と
   を具備し、前記第１の光路長と前記第２の光路長の差を
   前記距離差とすることを特徴とする熱源の距離検知装
   置。
4. 【請求項４】 監視領域内の熱源からの赤外線強度を検
   出する赤外線強度検出手段と、前記熱源に対する前記赤
   外線強度検出手段の相対速度を取得する速度取得手段
   と、前記熱源の赤外線強度の変化指標を計算する強度変
   化指標計算手段と、前記速度および前記強度変化指標に
   基づいて前記熱源までの距離を算出する距離算出手段と
   を備えたことを特徴とする熱源の距離検知装置。
5. 【請求項５】 監視領域内の熱源からの赤外線強度を検
   出する赤外線強度検出手段と、その赤外線強度検出手段
   から前記熱源までの距離が第１の距離であるときの赤外
   線強度から第２の距離であるときの赤外線強度への変化
   指標を計算する強度変化指標計算手段と、前記第１の距
   離と第２の距離の距離差および前記強度変化指標に基づ
   いて前記熱源までの距離を算出する距離算出手段とを備
   えたことを特徴とする熱源の距離検知装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の熱源の距離検知装置に
   おいて、前記赤外線強度検出手段から前記熱源までの光
   路中に介設された反射手段と、この反射手段を操作して
   第１の光路長と第２の光路長とを切り替える光路長切替
   手段とを具備し、前記第１の光路長と前記第２の光路長
   の差を前記距離差とすることを特徴とする熱源の距離検
   知装置。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
   の熱源の距離検知装置と、前記熱源面積および前記熱源
   までの距離に基づいて前記熱源の大きさを算出する大き
   さ算出手段を備えたことを特徴とする熱源の大きさ検知
   装置。
8. 【請求項８】 請求項４から請求項６のいずれかに記載
   の熱源の距離検知装置と、前記熱画像のうち熱源が占め
   る熱源面積を計算する熱源面積計算手段と、前記熱源面
   積および前記熱源までの距離に基づいて前記熱源の大き
   さを算出する大きさ算出手段を備えたことを特徴とする
   熱源の大きさ検知装置。