JPS63134982A - 人数検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、被検知人体から発せられる赤外線を検出して
人数を検出する赤外線受光式の人数検出装置に関するも
のである。

（背景技術） 本発明者らは、簡、単且つ安価な精成で広い検知領域を
有する高精度の人数検出装置を既に提案している。第７
図にその構成図を示す、この人数検出装置は、赤外線検
出素子２と、前記赤外線検出素子２の視野を円形走査さ
せる円形走査光学系１と、前記赤外線検出素子２の出力
信号を増幅する前置増幅部３と、前記前置増幅部３の出
力信号を人数検出に必要な信号に変換する信号処理部４
と、前記信号処理部４の出力信号に基づいて人数を判定
する判断部５と、前記判断部５の出力信号から人数情報
を出力する出力部６とから成り、広い検知領域内の人数
を高精度に検出できるようにしたものである。

第８図に円形走査光学系の−・例を示す。同図（ａ）に
示すように、赤外線検出素子２の受光面前面より距１ｌ
Ｒｂの位置に回転板１０を配置し、回転板１０中夫の回
転軸１１を赤外線検出素子２の受光面の視野中心Ｃ上に
配置し、回転板１０をモータ等の駆動機構により回転さ
せる。第８図（１））に示すように、回転板１０に長さ
Ｌａ、幅Ｄａの長方形状のスリットＡを設け、物面Ｂか
ら輻射された赤外線のうちスリットＡを通過したものの
みが、赤外線検出素子２に入射するように構成する。物
面上における瞬時視野は、スリットＡの形状と相似であ
り、回転板１０から物面Ｂまでの距離をＲａとすると、
物面上の瞬時視野長Ｌｖ、及び視野幅ＤＶは、次式のよ
うになる。

Ｒｈ　＋　Ｒａ Ｌｖ＝□・Ｌａ　　　　　　・・・（１）Ｒｂ また、円形走査における放射方向において、瞬時視野が
物面Ｂを見込む視贋角をθとすると、θは次式のように
なる。

Ｌａ θ＝ｔａｎ−’□　　　　　　　　・・・（３）Ｒｈ 上記の瞬時視野が赤外線検出素子２の受光面の視野中心
Ｃを軸として円形走査され、したがって、円形走査方式
による物面Ｂを見込む全視野角は２θとなる。

人数検出に当たり、物面上の瞬時視野幅Ｄｖが人数分解
能を決定する主要因となり、人数分解能を上げるために
は、瞬時視野幅Ｄｖは小さい方が良い、従って、スリッ
トＡの開口幅Ｄａを小さくする必要があるが、赤外線受
光量がこれに比例して小さくなり、充分なＳ／Ｎ比を得
られない場合が生じる。その場合には、スリットＡの部
分にシリンドリカルレンズを配置し、走査方向において
集光作用を持たせ、所定の瞬時視野幅Ｄｖを得ると共に
、必要な光学利得を得るようにする。第６図において、
スリットＡの部分に凸面シリンドリカルレンズを配した
場合、赤外線検出素子２の受光面の直径をｄとすると、
物面上の瞬時視野の視野長Ｌｖ、視野幅Ｄｖは次式のよ
うになる。

Ｒｂ＋Ｒａ Ｌ、ｖ＝□・Ｌａ　　　　　　・・・（４）Ｒｈ 上式から分かるように、瞬時視野幅Ｄｖは、シリンドリ
カルレンズの開口幅Ｄａによらず、適当なＲｂ、あるい
はｄを選択して所定の瞬時視野幅ＤＶを得ることができ
る。また、シリンドリカルレンズの開口幅Ｄａを大きく
することにより光学利得を増大させることができる。

また、光学利得を得るための他の手段として、第９図に
示すように、凹面シリンドリカルミラーＭ′を固定した
回転板１０を赤外線検出素子２の受光面の視野中心Ｃを
軸として回転させるように構成しても良い。シリンドリ
カルミラーＭ“のミラー面から赤外線検出素子２の受光
面までの距離をＲｈ、シリンドリカルミラーＭ′のミラ
ー面から物面Ｂまでの距離をＲａ、シリンドリカルミラ
ーＭ°のミラー長をＬｍ、ミラー幅をＤ＋ａ、赤外線検
出素子２の受光面直径をｄとすると、物面上の瞬時視野
長Ｌｖ、及び視野幅Ｄｖは、シリンドリカルレンズを用
いた場合と同様に次式のようになる。

Ｒｈ＋Ｒａ Ｌ・＝　□、°Ｌ・　　　　・・・（６）Ｌａ Ｄｖ＝□・ｄ　　　　　　　　　　　・・・（７）ｒ（
ｂ したがって、３廖当なＲｈ、あるいはｄｆ！−選択する
ことにより、所定の瞬時視野幅Ｄｖを得ることができ、
シリンドリカルミラーＭ°のミラー幅Ｄｍを大きくする
ことにより光学利得を増大させることができる。円形走
査における放射方向において、瞬時視野が物面Ｂを見込
む視野角θは、実施例１の場合と同様にして次式のよう
になる。

Ｌｓ＋ θ＝　ｔａｎ−’□　　　　　　　　・・・（８）Ｒｂ また、円形走査方式による物面Ｂを見込む全視野角は２
θとなる。

広い検知領域を得るためには、円形走査方式において、
物面Ｂを見込む全視野角な大きく取る必要があり、その
ためには、瞬時における受光面が物面Ｂを見込む角度θ
を大きく取る必要がある。

（３）　、　（８）式よりθを大きくするためには、ス
リット長あるいはシリンドリカルレンズのレンズ長であ
るＬａ、または、シリンドリカルミラーＭ′のミラー長
Ｌ＋ｎを大きく取れば良い。しかしながら、赤外線検出
素子２の入射光に対する指向感度特性上、入射光と受光
面視野中心Ｃのなす角度が大きくなるにつれて、感度は
低下し、ある角度αｎａに以上では、感度は零となる。

赤外線検出素子２として用いられる焦電素子の指向感度
特性の一例を第１０１１１に示す。この図から明らかな
ように、円形走査光学系において、物面上を見込む全視
野角は赤外線検出素子２の指向感度特性により制限を受
け、十分広く取れず、さらには、視野面において、周辺
部はど感度が低下し検知領域内で感度の不均一性を生じ
るという問題点があった。

（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、均一
な感度分布で広い検知領域を有する小型の人数検出装置
を提供するにある。

（発明の開示） 第１図に本発明の人数検出装置に用いる変形鞍形ミラー
Ｍの形状を示す。変形鞍形ミラーＭは、一方向が連続的
な曲率変化を有する凹面で、これと略垂直な他の方向が
凸面であり、この凸面の形成方向を半径方向としてミラ
ーＭを回転駆動させることにより、赤外線検出素子２の
視野を円形走査させるようになっている。この変形鞍形
ミラーＭは、凸型形状により円形走査における受光面の
瞬時視野を放射方向に拡大し、凹型形状により円形走査
における走査方向での集光作用を有するものである。

第２図に示す走査光学系において、ミラー面は第１図の
変形鞍型ミラーＭのｘ−ｘ’線についての断面を示し、
物面上の点Ｂ１から入射する入射光はミラ一端点Ｍ、を
介して受光面Ｓに入射し、物面上の点Ｂ２から入射する
入射光はミラ一端点Ｍ２を介して受光面Ｓに入射するも
のとする。ミラー面の凸面曲率中心を０とし、ミラ一端
点Ｍ。

Ｍ２における法線’ｒｌ、、、７１，２が受光面Ｓの視
野中心Ｃ１すなわち、ミラーＭの回転軸となす角度を図
に示すように、α１．α２とする。また、ミラ一端点Ｍ
１゜Ｍ２を介して受光面Ｓへ入射する入射光が受光面視
野中心Ｃとなす角を各々θ８．θ２とする。ここで、物
面上の点Ｂ、からミラ一端点Ｍ、へ入射する入射光が受
光面視野中心Ｃと平行であるとすると、物面上の点Ｂ２
からミラ一端点Ｍ２へ入射する入射光が受光面視野中心
Ｃとなす角β２は、瞬時における受光面がミラーＭを介
して物面Ｂを見込む放射方向瞬時視野角となる。

各々角度について、次式の関係がある。

α１＝θｌ／２　　　　　　　　　　・・・（９）β２
＝２α２＋θ２　　　　　　　・・・（ｌＯ）上式より
、受光面Ｓにおける視野角（θ２−θ、）がミラーＭを
介して、物面Ｂに対し、視野角β２に対応し、放射方向
に対して視野角が拡大されていることが分かる。（θ２
−０１）が比較的大きくなければ、受光面Ｓにおける指
向感度特性において、受光面視野中心Ｃとなす角が０１
からθ２の間では（日向感度特性に大きな変化はなく、
物面Ｂに対し、比較的均一な感度分布の検知領域を得る
ことができる。ミラ一端点Ｍ２における法線Ｔｈｚと、
受光面視野中心Ｃのなす角α２と、ミラー面端点Ｍ　＋
　、　Ｍ　２に対する受光面Ｓが見込む受光面視野中心
Ｃに対する角θ３．θ２を適当に与えることにより、所
望の視野角を有する走査光学系を得ることができる。

すなわち、ミラー面放射方向の凸面曲率半径及び曲率中
心を変えることにより、所望の視野角を有する走査光学
系が得られる。

第１図に示す変形鞍形ミラーＭは、走査方向において集
光作用を持たせるために、ミラー面走査方向において凹
面を有するが、ミラー面の各位置により受光面Ｓまでの
焦点距離が異なる。第３図において、ミラー面上の１点
Ｍｔにおいて、ＭＬは円弧上、始径ＯＭ、から角度ｔの
点とする。物面上の点Ｐからの赤外線が点Ｍｔを介して
、受光面Ｓに入射するものとし、点Ｍしにおける法線７
１．ｔを元に、受光面からミラー面における点Ｍｔまで
の距１１ｉＲｂ、ミラー面上における点Ｍｔから物面上
の点、Ｐまでの距離Ｒ＆が求まる。ここで、距離Ｒｂは
ミラー面上の点ＭＥの位置によって変動する。すなわち
、 Ｒｂ＝　Ｒｂ＜Ｌ）　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・（１１〉である、走査方向凹面は円弧状として、
物面上の点Ｐからの入射光を受光面Ｓに集光させるため
には、ミラー面上の点Ｍｔにおいて、次式を満たす焦点
路［ｆｔを有する凹面を形成すればよい。

一＝−＋−・・・（１２） Ｉｔ　　Ｒａ　　Ｒｂ 焦点距離ｒｔを持つためには、ミラー面上の点Ｍｔにお
いて、曲率半径Ｒｔが、 Ｒｔ＝２ｆｔ　　　　　　　　　　　　・・・（１３）
となるように、凹面を形成すればよい、ミラー面上、点
Ｍｔは変形鞍型ミラーＭの幅方向の中央にあり、線分○
ＭＬの延長線上に凹面曲率中心０１を置き、線分○ｔＭ
Ｌが曲率半径Ｒｔに一致するような凹面を形成すれば良
い。

（１１）、（１２）、（１３）式より、となり、Ｒｂ（
ｔ）は連続的に変動し、曲率半径Ｒｔも連続的に変化さ
せる必要がある。さらに、ピントの合わせる物面Ｂを、
水平面に平行な面とし、ミラー面上の点Ｍ　ｔからピン
トのき致した平面までの距離をＲとすると、距離Ｒと距
離Ｒａの関係は、線分ＭｔＳと法線７１．ｔのなす角を
θ９．線分ＭｔＰと受光面視野中心Ｃのなす角をθＦと
すると、となり、距離Ｒａも連続的に変動する。このよ
うに、ピントの合わせる面をも考慮に入れて曲率半径を
変化させてミラー凹面を形成すれば良い。

第４図に本発明による具体的実施例を示す。受光面視野
中心Ｃからミラ一端点Ｍ、までの距離り。

を１０＋＊ｗ＋、受光面Ｓからミラ一端点Ｍ１までの視
野中心方向距離Ｌ２を４０ｍｔｍとし、α＋＝７．０１
８°、α２＝１６．９８２°、また、凸面曲率半径り、
を５０１とすると、受光面Ｓのミラ一端点Ｍ、。

Ｍ２に対する視野中心Ｃとのなす角θ、θ２はそれぞれ
θ、＝１４．０３６３°、θ２＝３６．３０３１°とな
る。また、ミラーＭを介して物面Ｂを見込む角度はβ２
＝７０．２６７°となり、走査光学系における物面Ｂに
対する全視野角は、１４０．５３４°となる。

第５図は上記走査光学系における変形鞍形ミラーＭの凹
面の曲率半径を示したものであり、ミラー面上の位置は
、ミラー面の凸面曲率中心０から見た端点ＭＩとの角度
ｔにより表している。端点Ｍ３９Ｍ２における曲率半径
は、それぞれ、８０．１９１１ＴＩ１１，６１．４８６
４ｍ＋ａである。なお、ミラー幅Ｄｍは４０ＩＩ１ｍと
し、物面Ｂに対するピント合わせ位置は、水平面に平行
でミラ一端点Ｍ２から２＋＊ｊ！！れな下面とした。

第６図はこのときの受光面Ｓが各ミラー面を見込む受光
面視野中心Ｃとなす角θと、ミラーを介して物面Ｂを見
込む角βの関係を示したものである。

ここで、前記光学系を用いる人数検出装置の回路構成を
第７図に基づいて説明する。赤外線検出素子２の出力は
前置増幅部３で増幅された後、信号処理部４内の帯域フ
ィルターに入力され、不安Ｎ比を向上させる。帯域フィ
ルターの出力はＡ／Ｄ変換されて、判断部５を構成する
マイクロコンピュータに出力される。このマイクロコン
ピュータは円形走査光学系１の回転に同期して１回転毎
にＡ／Ｄ変換された波形を逐次取り込む。判断部５にお
いては、予め検知領域内に人体が存在しない場合の出力
波形が参照波形データとしてメモリー内に記憶されてお
り、入力波形は、メモリー内の参照波形と比較され、人
体の有無及び人数が同時に判断される。本実施例では、
入力波形データと参照波形データとで比較演算を行い、
その結果を新たに比較処理波形データとし、比較処理波
形データにおいて、極大値を検出し、極大値の数を人数
としてカウントしている。比較処理波形データにおいて
、検出人数が０の場合には、現在の入力波形データが参
照波形データとして更新され、メモリー内に記憶される
。このように参照波形データを用いて入力波形データと
比較演算を行うことにより、検知領域内の環境変化に左
右されることなく、高替度な人数検出を行うことができ
る。

出力部６においては、判断部５から与えられた人数情報
を元に１人数情報を表示するようになっている。会議室
などでは、室外に人数あるいは混雑度を表示することに
より、室外で他昔が室内使用状況を把握できるようにす
る。また、個人が使用している部屋においては、人数情
報「０人」、「１人」、「２Å以上ノを元に、室内状況
を“不在”、゛在室゛′、′“来客°′として室外に表
示することにより、他者が容易かつ端的に室内状況を把
握することができる。

さらに、人数情報を元に、空調など各種環境施設を安定
且つ有効に動作させることができる。

（発明の効果） 本発明は上述のように、被検知人体から発せられる赤外
線を検出して人数を検出する赤外線受光式の人数検出装
置において、一方向が連続的な曲率変化を有する凹面で
、これと略垂直な他の方向が凸面である変形鞍形ミラー
を設け、前記変形鞍形ミラーの前記凸面の形成方向を半
径方向として。

前記変形鞍形ミラーを回転駆動させることにより、前記
赤外線検出素子の視野を円形走査させるようにしたから
、小を１ヒが容易であり、しかも簡華且つ安価に構成で
き、広い検出領域に亘つ゛Ｃ均一な怒度分布を得ること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る人数検出装でに用いる光学系の要
部斜視図、第２図乃至第４図は同上の光学系の動作説明
図、第５図及び第６図は同上の光学系の特性図、第７図
は従来例のブロック図、第８図（ａ）は従来例に用いる
光学系の概略構成図、同図（ｂ）は同上の要部底面図、
第９図（、）は他のＵｅ来例に用いる光学系の概略構成
図、同図（ｂ）は同上の要部底面図、第１０図は同上に
用いる赤外線検出素子の指向特性図である。 １は円形走査光学系、２は赤外線検出素子、３は前置増
幅部、４は信号処理部、５は判断部、６は出力部、Ｍは
変形鞍形ミラーである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の視野を
   走査させる走査光学系と、前記赤外線検出素子の出力信
   号を増幅する前置増幅部と、前記前置増幅部の出力信号
   を人数検出に必要な信号に変換する信号処理部と、前記
   信号処理部の出力信号に基づいて人数を判定する判断部
   と、前記判断部の出力信号から人数情報を出力する出力
   部とから成る人数検出装置において、前記走査光学系は
   一方向が連続的な曲率変化を有する凹面で、これと略垂
   直な他の方向が凸面である変形鞍形ミラーを備え、前記
   変形鞍形ミラーの前記凸面の形成方向を半径方向として
   、前記変形鞍形ミラーを回転駆動させることにより、前
   記赤外線検出素子の視野を円形走査させる光学系である
   ことを特徴とする人数検出装置。