JP2000346710A - 赤外線検出装置 - Google Patents
赤外線検出装置Info
- Publication number
- JP2000346710A JP2000346710A JP2000025262A JP2000025262A JP2000346710A JP 2000346710 A JP2000346710 A JP 2000346710A JP 2000025262 A JP2000025262 A JP 2000025262A JP 2000025262 A JP2000025262 A JP 2000025262A JP 2000346710 A JP2000346710 A JP 2000346710A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- infrared
- detection
- noise light
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 119
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 13
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910052798 chalcogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001787 chalcogens Chemical class 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 229910001632 barium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
- B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
- B60R21/015—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting the presence or position of passengers, passenger seats or child seats, and the related safety parameters therefor, e.g. speed or timing of airbag inflation in relation to occupant position or seat belt use
- B60R21/01512—Passenger detection systems
- B60R21/0153—Passenger detection systems using field detection presence sensors
- B60R21/01534—Passenger detection systems using field detection presence sensors using electromagneticwaves, e.g. infrared
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
- B60R25/10—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles actuating a signalling device
- B60R25/1004—Alarm systems characterised by the type of sensor, e.g. current sensing means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/06—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/50—Constructional details
- H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
- H04N5/33—Transforming infrared radiation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノイズ光を散乱する特性を有する光学窓材を
備えた構成において、簡単な構成でノイズ光の影響を防
止することができるようにする。 【解決手段】 赤外線イメージセンサ9は集光レンズ1
5により結像した車室内の所定領域の温度分布を検出す
る。信号検出・処理回路19は、赤外線イメージセンサ
9が検出した温度分布に基づいて熱画像データを作成す
る。そして、各種システム制御回路23は、信号検出・
処理回路19が作成した熱画像データに基づいて各種シ
ステムを作動する。ここで、集光レンズ15は可視光な
どのノイズ光を散乱カットする特性を有するものの、赤
外線イメージセンサ9に散乱可視光が入射することがあ
る。そこで、信号検出・処理回路19は、赤外線イメー
ジセンサ9を構成する全ての熱検知素子の検知温度が略
均一に上昇したときは散乱可視光が入射したと判断して
取得データを無効化する。
備えた構成において、簡単な構成でノイズ光の影響を防
止することができるようにする。 【解決手段】 赤外線イメージセンサ9は集光レンズ1
5により結像した車室内の所定領域の温度分布を検出す
る。信号検出・処理回路19は、赤外線イメージセンサ
9が検出した温度分布に基づいて熱画像データを作成す
る。そして、各種システム制御回路23は、信号検出・
処理回路19が作成した熱画像データに基づいて各種シ
ステムを作動する。ここで、集光レンズ15は可視光な
どのノイズ光を散乱カットする特性を有するものの、赤
外線イメージセンサ9に散乱可視光が入射することがあ
る。そこで、信号検出・処理回路19は、赤外線イメー
ジセンサ9を構成する全ての熱検知素子の検知温度が略
均一に上昇したときは散乱可視光が入射したと判断して
取得データを無効化する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可視光などのノイ
ズ光を散乱させる特性を有した光学窓材(集光レンズを
含む)を備えた赤外線検出装置に関する。
ズ光を散乱させる特性を有した光学窓材(集光レンズを
含む)を備えた赤外線検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、赤外線検出装置で例えば車両の乗
員の位置を検出することによりエアコン制御或いはエア
バックの制御を行うと共に、停車中の人の侵入を検出す
ることによりセキュリティ制御を行うことが提案されて
いる。つまり、人体から放射される赤外線を集光レンズ
で熱検知素子上に結像させることにより、熱検知素子か
らの検出出力に基づいて人の存在を判断し、その判断結
果に基づいて車両に関する各種制御を行おうというもの
である。
員の位置を検出することによりエアコン制御或いはエア
バックの制御を行うと共に、停車中の人の侵入を検出す
ることによりセキュリティ制御を行うことが提案されて
いる。つまり、人体から放射される赤外線を集光レンズ
で熱検知素子上に結像させることにより、熱検知素子か
らの検出出力に基づいて人の存在を判断し、その判断結
果に基づいて車両に関する各種制御を行おうというもの
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、人体から放
射される赤外線の波長は8〜12μm程度であり、斯様
な波長帯域は一般的な集光レンズでは大きく減衰してし
まうことから、その材質としては、高密度ポリエチレ
ン、カルコゲンガラス、BaF2 、ZnSなどの特殊な
材質を使用する必要がある。
射される赤外線の波長は8〜12μm程度であり、斯様
な波長帯域は一般的な集光レンズでは大きく減衰してし
まうことから、その材質としては、高密度ポリエチレ
ン、カルコゲンガラス、BaF2 、ZnSなどの特殊な
材質を使用する必要がある。
【0004】ところが、このような材質は広い周波数の
光に対しても良好な光透過性を示すことから、太陽光な
どのノイズ光も集光レンズを通過してしまって熱検知素
子に入射してしまい、人の存在を誤判断してしまう虞が
ある。
光に対しても良好な光透過性を示すことから、太陽光な
どのノイズ光も集光レンズを通過してしまって熱検知素
子に入射してしまい、人の存在を誤判断してしまう虞が
ある。
【0005】そこで、特開昭61−39001号公報及
び特開平9−21701号公報のものでは、赤外線用の
光学窓材に、屈折率の異なる微粒子を混ぜたり、気泡を
混ぜたりすることにより、熱検知素子が検知対象とする
特定波長帯域の赤外線を透過させる一方で、可視光或い
は近赤外線の透過を散乱させることにより、熱検知素子
のS/N比を高めることが提案されている。
び特開平9−21701号公報のものでは、赤外線用の
光学窓材に、屈折率の異なる微粒子を混ぜたり、気泡を
混ぜたりすることにより、熱検知素子が検知対象とする
特定波長帯域の赤外線を透過させる一方で、可視光或い
は近赤外線の透過を散乱させることにより、熱検知素子
のS/N比を高めることが提案されている。
【0006】しかしながら、このような特性を有する光
学窓材を備えた赤外線センサにおいても、太陽光の反射
光等のノイズ光が入射した場合は、赤外線センサへの影
響は無視できない場合がある。つまり、光学窓材と熱検
知素子との距離が近い場合には、光学窓材で散乱したノ
イズ光が熱検知素子に入射するためである。このため、
熱検知素子に入射したノイズ光により、例えば熱検知素
子からの検出出力が被測定物の温度(℃)が倍になった
場合と同程度の出力変化を発生することがある。このよ
うな場合、熱検知素子からの出力変化がノイズ光による
ものか、被測定物自身の温度変化によるものかの判断が
できないと、被測定物を誤判定してしまうことになる。
学窓材を備えた赤外線センサにおいても、太陽光の反射
光等のノイズ光が入射した場合は、赤外線センサへの影
響は無視できない場合がある。つまり、光学窓材と熱検
知素子との距離が近い場合には、光学窓材で散乱したノ
イズ光が熱検知素子に入射するためである。このため、
熱検知素子に入射したノイズ光により、例えば熱検知素
子からの検出出力が被測定物の温度(℃)が倍になった
場合と同程度の出力変化を発生することがある。このよ
うな場合、熱検知素子からの出力変化がノイズ光による
ものか、被測定物自身の温度変化によるものかの判断が
できないと、被測定物を誤判定してしまうことになる。
【0007】ここで、赤外線センサに照度計などの入射
光量を測定するセンサを付随し、ノイズ光の入射を判断
するように構成することが考えられるものの、それでは
全体形状が大形化してしまう。また、可視光をカットす
るフィルタを設けることも考えられるが、本来必要であ
る波長帯域の透過率も低下してしまって有効な手段では
ない。
光量を測定するセンサを付随し、ノイズ光の入射を判断
するように構成することが考えられるものの、それでは
全体形状が大形化してしまう。また、可視光をカットす
るフィルタを設けることも考えられるが、本来必要であ
る波長帯域の透過率も低下してしまって有効な手段では
ない。
【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ノイズ光を散乱する特性を有する光学
窓材を備えた構成において、簡単な構成でノイズ光の影
響を防止することができる赤外線検出装置を提供するこ
とにある。
で、その目的は、ノイズ光を散乱する特性を有する光学
窓材を備えた構成において、簡単な構成でノイズ光の影
響を防止することができる赤外線検出装置を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、被測定物から赤外線が放射されると、光学窓材を通
過して集光レンズにより集光されることにより熱検知素
子上に結像される。これにより、熱画像データ作成手段
は、熱検知素子からの検出出力に基づいて被測定物の熱
画像データを作成することができる。このとき、光学窓
材に可視光などのノイズ光が入射したときは、ノイズ光
は散乱されてしまうものの、光学窓材と熱検知素子とが
近接しているような場合は、熱検知素子にノイズ光が入
射してしまうことになり、熱画像データ作成手段による
熱画像データの作成の信頼性が低下してしまう。
ば、被測定物から赤外線が放射されると、光学窓材を通
過して集光レンズにより集光されることにより熱検知素
子上に結像される。これにより、熱画像データ作成手段
は、熱検知素子からの検出出力に基づいて被測定物の熱
画像データを作成することができる。このとき、光学窓
材に可視光などのノイズ光が入射したときは、ノイズ光
は散乱されてしまうものの、光学窓材と熱検知素子とが
近接しているような場合は、熱検知素子にノイズ光が入
射してしまうことになり、熱画像データ作成手段による
熱画像データの作成の信頼性が低下してしまう。
【0010】ところで、光学窓材により散乱されたノイ
ズ光が熱検知素子に入射するような場合は、熱検知素子
にはノイズ光が略均一に入射するようになるので、全て
の熱検知素子からの出力レベルが略同一となる。従っ
て、判断手段は、熱検知素子からの検出出力が略等しく
増大した場合は、熱検知素子にノイズ光が入射したと判
断することができる。
ズ光が熱検知素子に入射するような場合は、熱検知素子
にはノイズ光が略均一に入射するようになるので、全て
の熱検知素子からの出力レベルが略同一となる。従っ
て、判断手段は、熱検知素子からの検出出力が略等しく
増大した場合は、熱検知素子にノイズ光が入射したと判
断することができる。
【0011】請求項2の発明によれば、判断手段がノイ
ズ光の入射を判断したときは各熱検知素子にはノイズ光
が略均一に入射しているので、熱画像データ作成手段
は、ノイズ光の入射光量を求め、熱検知素子からの検出
出力からノイズ光の入射光量を差引いて本来の検出出力
を求めることにより熱画像データを確実に作成すること
ができる。
ズ光の入射を判断したときは各熱検知素子にはノイズ光
が略均一に入射しているので、熱画像データ作成手段
は、ノイズ光の入射光量を求め、熱検知素子からの検出
出力からノイズ光の入射光量を差引いて本来の検出出力
を求めることにより熱画像データを確実に作成すること
ができる。
【0012】請求項3の発明によれば、熱検知素子にノ
イズ光が入射するような場合は、リファレンス素子にも
ノイズ光が入射するので、熱検知素子とリファレンス素
子との出力差を検出出力とすることにより、ノイズ光に
よる影響を無効化することができる。
イズ光が入射するような場合は、リファレンス素子にも
ノイズ光が入射するので、熱検知素子とリファレンス素
子との出力差を検出出力とすることにより、ノイズ光に
よる影響を無効化することができる。
【0013】請求項4の発明によれば、集光レンズは光
学窓材を兼用するので、光学窓材を削減することができ
る。
学窓材を兼用するので、光学窓材を削減することができ
る。
【0014】請求項5の発明によれば、光学窓材に気泡
などの微粒子を混入することにより10μm域の波長に
対してはミー散乱よりも散乱度合いの少ないレイリー散
乱を生じさせることができるので、光学窓材においてノ
イズ光を効果的に散乱することができる。
などの微粒子を混入することにより10μm域の波長に
対してはミー散乱よりも散乱度合いの少ないレイリー散
乱を生じさせることができるので、光学窓材においてノ
イズ光を効果的に散乱することができる。
【0015】請求項6の発明によれば、表面の面粗度が
0.5Ra以下とすることにより微粒子の粒径が光の波
長より十分に大きいときに生じる散乱の発生を大きくす
ることができると共に、10μm域の波長に対しては無
視できるものとなるので、光学窓材によるノイズ光の散
乱度合いを大きくすることができる。
0.5Ra以下とすることにより微粒子の粒径が光の波
長より十分に大きいときに生じる散乱の発生を大きくす
ることができると共に、10μm域の波長に対しては無
視できるものとなるので、光学窓材によるノイズ光の散
乱度合いを大きくすることができる。
【0016】請求項7の発明によれば、熱検知素子に入
射するノイズ光の強度が徐々に上昇することにより熱検
知素子からの検出出力が徐々に上昇するような場合は、
熱検知素子へのノイズ光の入射の判断が困難となるもの
の、ノイズ光が入射するような場合は、他の赤外線検出
装置による検出結果は異なるのが通常である。従って、
判断手段は、他の赤外線検出装置による検出結果と比較
することにより熱検知素子に対するノイズ光の入射を確
実に判断することができる。
射するノイズ光の強度が徐々に上昇することにより熱検
知素子からの検出出力が徐々に上昇するような場合は、
熱検知素子へのノイズ光の入射の判断が困難となるもの
の、ノイズ光が入射するような場合は、他の赤外線検出
装置による検出結果は異なるのが通常である。従って、
判断手段は、他の赤外線検出装置による検出結果と比較
することにより熱検知素子に対するノイズ光の入射を確
実に判断することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、本発
明を車両用の赤外線検出装置に適用した第1の実施の形
態を図1乃至図13を参照して説明する。車室内を示す
図2において、車室の天井には赤外線検出装置が配置さ
れている。この図2において、赤外線検出装置1,2は
車室の天井において前席及び後席に対応した位置に取付
けられている。この場合、前席用赤外線検出装置1の検
出対象領域は運転席及び助手席周辺に設定されている。
また、後席用赤外線検出装置2の検出対象領域は後席の
右側席及び左側席周辺に設定されている。
明を車両用の赤外線検出装置に適用した第1の実施の形
態を図1乃至図13を参照して説明する。車室内を示す
図2において、車室の天井には赤外線検出装置が配置さ
れている。この図2において、赤外線検出装置1,2は
車室の天井において前席及び後席に対応した位置に取付
けられている。この場合、前席用赤外線検出装置1の検
出対象領域は運転席及び助手席周辺に設定されている。
また、後席用赤外線検出装置2の検出対象領域は後席の
右側席及び左側席周辺に設定されている。
【0018】図3は赤外線検出装置1,2の構造を示し
ている。この図3において、ベースホルダ3は取付ステ
イ4により車両のルーフに取付けられている。このベー
スホルダ3は断熱部材5を内蔵しており、角度調整ネジ
6により天井に対する取付角度が調整可能となってい
る。
ている。この図3において、ベースホルダ3は取付ステ
イ4により車両のルーフに取付けられている。このベー
スホルダ3は断熱部材5を内蔵しており、角度調整ネジ
6により天井に対する取付角度が調整可能となってい
る。
【0019】断熱部材5には膨出形成された伝熱基板7
が取着されており、その伝熱基板7の裏面にフレキシブ
ルプリント基板8が添着されている。このフレキシブル
プリント基板8には赤外線イメージセンサ9が固定され
ており、その赤外線イメージセンサ9がフレキシブルプ
リント基板8及び伝熱基板7に設けられた窓部10,1
1を通じて外方を臨んでいる。また、フレキシブルプリ
ント基板8には電子部品12が搭載されている。
が取着されており、その伝熱基板7の裏面にフレキシブ
ルプリント基板8が添着されている。このフレキシブル
プリント基板8には赤外線イメージセンサ9が固定され
ており、その赤外線イメージセンサ9がフレキシブルプ
リント基板8及び伝熱基板7に設けられた窓部10,1
1を通じて外方を臨んでいる。また、フレキシブルプリ
ント基板8には電子部品12が搭載されている。
【0020】上記構成の装置全体にはカバー13が被着
されている。このカバー13の窓部14には集光レンズ
(光学窓材に相当)15が装着されており、この集光レ
ンズ15により赤外線イメージセンサ9上に検出対象領
域の熱画像が結像するようになっている。この集光レン
ズ15は高密度ポリエチレン、カルコゲンガラス、Ba
F2 、ZnSなどから成る赤外線用の集光レンズであ
り、球面、非球面、或いはフレネル形状をなしている。
されている。このカバー13の窓部14には集光レンズ
(光学窓材に相当)15が装着されており、この集光レ
ンズ15により赤外線イメージセンサ9上に検出対象領
域の熱画像が結像するようになっている。この集光レン
ズ15は高密度ポリエチレン、カルコゲンガラス、Ba
F2 、ZnSなどから成る赤外線用の集光レンズであ
り、球面、非球面、或いはフレネル形状をなしている。
【0021】図1は赤外線検出装置1の全体構成を概略
的に示している。この図1において、赤外線イメージセ
ンサ9は、熱検知素子16が例えば15×10個のよう
に2次元のマトリクス状に集合した形状をしており、座
席周辺から発せられる赤外線を集光レンズ15で集光し
て熱検知素子16上に熱画像として結像する。この場
合、集光レンズ15は、例えば500mmはなれた位置
で750×500mmの範囲を熱検知素子16全体に集
光できるように設計されている。従って、赤外線イメー
ジセンサ9の熱検知素子16の個数が15×10個とす
ると、1つの熱検知素子16で検出できる範囲(検出分
解能)は50mm四方となる。また、赤外線イメージセ
ンサ9において熱検知素子16の周辺には、信号発生回
路17及び選択回路18が設置されている。
的に示している。この図1において、赤外線イメージセ
ンサ9は、熱検知素子16が例えば15×10個のよう
に2次元のマトリクス状に集合した形状をしており、座
席周辺から発せられる赤外線を集光レンズ15で集光し
て熱検知素子16上に熱画像として結像する。この場
合、集光レンズ15は、例えば500mmはなれた位置
で750×500mmの範囲を熱検知素子16全体に集
光できるように設計されている。従って、赤外線イメー
ジセンサ9の熱検知素子16の個数が15×10個とす
ると、1つの熱検知素子16で検出できる範囲(検出分
解能)は50mm四方となる。また、赤外線イメージセ
ンサ9において熱検知素子16の周辺には、信号発生回
路17及び選択回路18が設置されている。
【0022】熱検知素子16は、図4に示すようにSi
基板9a上にSiO2 薄膜16a、金属薄膜抵抗部16
b、吸収膜16cを形成してから、金属薄膜抵抗部16
bの裏面側をエッチングにより除去することにより金属
薄膜抵抗部16bがSi基板9aからエアギャップを存
して位置する断熱構造に形成されている。
基板9a上にSiO2 薄膜16a、金属薄膜抵抗部16
b、吸収膜16cを形成してから、金属薄膜抵抗部16
bの裏面側をエッチングにより除去することにより金属
薄膜抵抗部16bがSi基板9aからエアギャップを存
して位置する断熱構造に形成されている。
【0023】図5は赤外線イメージセンサ9の電気的構
成を概略的に示している。この図5において、赤外線イ
メージセンサ9の熱検知素子16は選択回路18を構成
するXリングカウンタ18a及びYリングカウンタ18
bによりFETを通じて択一的に順番に選択されるよう
になっており、選択された熱検知素子16からの信号を
図1に示す信号検出・処理回路19に順に取込むことに
より、熱検知素子16に設定された検出対象領域の温度
分布を検出することができる。
成を概略的に示している。この図5において、赤外線イ
メージセンサ9の熱検知素子16は選択回路18を構成
するXリングカウンタ18a及びYリングカウンタ18
bによりFETを通じて択一的に順番に選択されるよう
になっており、選択された熱検知素子16からの信号を
図1に示す信号検出・処理回路19に順に取込むことに
より、熱検知素子16に設定された検出対象領域の温度
分布を検出することができる。
【0024】即ち、図1において、信号検出・処理回路
(熱画像データ作成手段、判断手段に相当)19は、信
号増幅器20、信号処理回路21、データ送信回路22
から構成されており、信号処理回路21において赤外線
イメージセンサ9が検出した温度分布に基づいて熱画像
データを作成するようになっている。そして、各種シス
テム制御回路23は、信号検出・処理回路19から与え
られる熱画像データに基づいて後述するように所定の車
両用システムを制御する。
(熱画像データ作成手段、判断手段に相当)19は、信
号増幅器20、信号処理回路21、データ送信回路22
から構成されており、信号処理回路21において赤外線
イメージセンサ9が検出した温度分布に基づいて熱画像
データを作成するようになっている。そして、各種シス
テム制御回路23は、信号検出・処理回路19から与え
られる熱画像データに基づいて後述するように所定の車
両用システムを制御する。
【0025】ところで、上記赤外線イメージセンサ9か
らの出力が正しいか否かを判断することは極めて困難で
ある。つまり、例えば太陽光の反射光などのノイズ光が
入射した場合、それらの光も赤外線イメージセンサ9の
出力に影響を与えるからである。この場合、赤外線イメ
ージセンサ9の出力変化がノイズ光によるものか、被測
定物自体の温度変化によるものなのかの判断ができない
と、被測定物を誤判定してしまう虞がある。
らの出力が正しいか否かを判断することは極めて困難で
ある。つまり、例えば太陽光の反射光などのノイズ光が
入射した場合、それらの光も赤外線イメージセンサ9の
出力に影響を与えるからである。この場合、赤外線イメ
ージセンサ9の出力変化がノイズ光によるものか、被測
定物自体の温度変化によるものなのかの判断ができない
と、被測定物を誤判定してしまう虞がある。
【0026】そこで、上記集光レンズ15として、人か
ら放射される赤外線(8〜12μm)を透過し、可視光
などのノイズ光を散乱させる特性の材質のものを用い
た。即ち、本実施の形態では、集光レンズ15の材質で
あるZnSに微粒子として気泡を混入したものを用いる
ようにした。この気泡は、ZnSを加圧焼結法により作
成する際に自然に混入させたもので、この気泡により短
波長である可視光を散乱させることができる。
ら放射される赤外線(8〜12μm)を透過し、可視光
などのノイズ光を散乱させる特性の材質のものを用い
た。即ち、本実施の形態では、集光レンズ15の材質で
あるZnSに微粒子として気泡を混入したものを用いる
ようにした。この気泡は、ZnSを加圧焼結法により作
成する際に自然に混入させたもので、この気泡により短
波長である可視光を散乱させることができる。
【0027】ここで、気泡により可視光のみを散乱でき
る理由は、特開平9−21701号公報にも示されるよ
うに、一般に、媒質中に屈折率の異なる微粒子を分散さ
せた場合、微粒子の分散粒径と光の波長によって、光を
以下の3つの散乱状態で散乱することができることが分
っている。
る理由は、特開平9−21701号公報にも示されるよ
うに、一般に、媒質中に屈折率の異なる微粒子を分散さ
せた場合、微粒子の分散粒径と光の波長によって、光を
以下の3つの散乱状態で散乱することができることが分
っている。
【0028】微粒子の粒径が光の波長より十分に小さ
いときに生じるレイリー散乱 微粒子の粒径が光の波長に対して無視できない大きさ
のときに生じるミー散乱 微粒子の粒径が光の波長より十分に大きいときに起こ
る散乱 上記のうち、レイリー散乱よりもミー散乱の方が、光の
散乱度合いが大きくなる。また、上記のような微粒子の
分散系においては、ミー散乱が最大となる微粒子の粒子
径D(μm)は以下の式により求めることができる。
いときに生じるレイリー散乱 微粒子の粒径が光の波長に対して無視できない大きさ
のときに生じるミー散乱 微粒子の粒径が光の波長より十分に大きいときに起こ
る散乱 上記のうち、レイリー散乱よりもミー散乱の方が、光の
散乱度合いが大きくなる。また、上記のような微粒子の
分散系においては、ミー散乱が最大となる微粒子の粒子
径D(μm)は以下の式により求めることができる。
【0029】D=4.1・λ/(2π(m−1)) 但し、λは入射光の波長、πは円周率、mは微粒子径の
屈折率と媒質を構成する材料との屈折率比 従って、本実施の形態の集光レンズ15においては、混
入する気泡として、波長の短い可視光に対してはミー散
乱が生じ、10μm域の波長に対しては、ミー散乱より
も散乱度合いの少ないレイリー散乱が生じる粒子径とす
ることにより、可視光を散乱しながら、特定波長帯域の
赤外線を透過することができるのである。
屈折率と媒質を構成する材料との屈折率比 従って、本実施の形態の集光レンズ15においては、混
入する気泡として、波長の短い可視光に対してはミー散
乱が生じ、10μm域の波長に対しては、ミー散乱より
も散乱度合いの少ないレイリー散乱が生じる粒子径とす
ることにより、可視光を散乱しながら、特定波長帯域の
赤外線を透過することができるのである。
【0030】この場合、集光レンズ15による可視光の
散乱度合いは大きことが望ましい。これは、散乱度合い
を大きくすることにより、外乱光の入射方向や、入射エ
リアの影響が少なくなり、外乱光の入射判断が一層容易
となるからである。散乱度合いとしては、図6に示すよ
うに集光レンズ15と赤外線イメージセンサ9との配置
関係を設定することが望ましい。
散乱度合いは大きことが望ましい。これは、散乱度合い
を大きくすることにより、外乱光の入射方向や、入射エ
リアの影響が少なくなり、外乱光の入射判断が一層容易
となるからである。散乱度合いとしては、図6に示すよ
うに集光レンズ15と赤外線イメージセンサ9との配置
関係を設定することが望ましい。
【0031】即ち、集光レンズ15での可視光散乱度合
いは、図7に示すように集光レンズ15からノイズ光が
垂直方向に出射すると仮定した場合、出射方向に対して
散乱角度45°で出射方向への強度に対して50%以上
の散乱強度を有する。従って、集光レンズ15のレンズ
有効径を、図6に示すように赤外線イメージセンサ9の
端部から法線に対して45°広げたエリアよりも広くす
る必要がある。つまり、集光レンズ15のレンズ有効径
が赤外線イメージセンサ9の端部から法線に対して45
°よりも狭い場合は、赤外線イメージセンサ9において
中心部に位置する熱検知素子16には集光レンズ15の
レンズ有効径全体で散乱した強度の大きなノイズ光が入
射する。これに対して、赤外線イメージセンサ9におい
て端部に位置する熱検知素子16には集光レンズ15の
レンズ有効径の端部で散乱した強度の大きなノイズ光が
入射しない。このため、中心部に位置する熱検知素子1
6の方が変化量が大きくなることから、熱検知素子16
においてノイズ光の受信強度に差を生じ、ノイズ光の入
射を誤判断してしまうからである。
いは、図7に示すように集光レンズ15からノイズ光が
垂直方向に出射すると仮定した場合、出射方向に対して
散乱角度45°で出射方向への強度に対して50%以上
の散乱強度を有する。従って、集光レンズ15のレンズ
有効径を、図6に示すように赤外線イメージセンサ9の
端部から法線に対して45°広げたエリアよりも広くす
る必要がある。つまり、集光レンズ15のレンズ有効径
が赤外線イメージセンサ9の端部から法線に対して45
°よりも狭い場合は、赤外線イメージセンサ9において
中心部に位置する熱検知素子16には集光レンズ15の
レンズ有効径全体で散乱した強度の大きなノイズ光が入
射する。これに対して、赤外線イメージセンサ9におい
て端部に位置する熱検知素子16には集光レンズ15の
レンズ有効径の端部で散乱した強度の大きなノイズ光が
入射しない。このため、中心部に位置する熱検知素子1
6の方が変化量が大きくなることから、熱検知素子16
においてノイズ光の受信強度に差を生じ、ノイズ光の入
射を誤判断してしまうからである。
【0032】次に上記構成の作用について説明する。例
えば運転席に運転者が着座した状態では、運転者から発
せられた赤外線が前席用赤外線検出装置1の集光レンズ
15を通じて赤外線イメージセンサ9に到達する。
えば運転席に運転者が着座した状態では、運転者から発
せられた赤外線が前席用赤外線検出装置1の集光レンズ
15を通じて赤外線イメージセンサ9に到達する。
【0033】赤外線イメージセンサ9の熱検知素子16
にあっては、入射した赤外線を吸収膜16cで吸収する
ことにより熱に変換し、その熱により金属薄膜抵抗部1
6bの温度が上昇して抵抗値が変化するので、熱検知素
子16からの検出出力(センサ信号)を信号検出・処理
回路19に順に出力することにより検出対象領域の温度
分布を検出することができる。
にあっては、入射した赤外線を吸収膜16cで吸収する
ことにより熱に変換し、その熱により金属薄膜抵抗部1
6bの温度が上昇して抵抗値が変化するので、熱検知素
子16からの検出出力(センサ信号)を信号検出・処理
回路19に順に出力することにより検出対象領域の温度
分布を検出することができる。
【0034】そして、信号検出・処理回路19は、全て
の熱検知素子16からの検出出力を取込むことにより検
出対象領域の熱画像データを作成する。つまり、赤外線
イメージセンサ9が検出した温度分布データを信号増幅
器20で増幅してから信号処理回路21で処理すること
により熱画像データを作成する。この熱画像データは、
データ送信回路22により各種システム制御回路23に
送信され、検出対象領域に位置する人の位置検出に用い
る。
の熱検知素子16からの検出出力を取込むことにより検
出対象領域の熱画像データを作成する。つまり、赤外線
イメージセンサ9が検出した温度分布データを信号増幅
器20で増幅してから信号処理回路21で処理すること
により熱画像データを作成する。この熱画像データは、
データ送信回路22により各種システム制御回路23に
送信され、検出対象領域に位置する人の位置検出に用い
る。
【0035】ここで、図8はエアバッグシステムの展開
制御動作を示している。この図8において、信号検出・
処理回路19からの熱画像データを取得してから、その
熱画像データを温度に換算し、顔或いは体に相当する温
度を検索する。
制御動作を示している。この図8において、信号検出・
処理回路19からの熱画像データを取得してから、その
熱画像データを温度に換算し、顔或いは体に相当する温
度を検索する。
【0036】続いて、顔、体の位置からエアバッグまで
の距離を計算してから、エアバッグの展開条件を決定し
て制御パラメータを設定する。この制御パラメータとし
ては、顔や体がエアバッグに接近しすぎているという条
件の場合は、エアバッグシステムを作動させなかった
り、或いはエアバッグの展開速度を抑制したり、ガスの
噴射総量を少なめに設定することである。
の距離を計算してから、エアバッグの展開条件を決定し
て制御パラメータを設定する。この制御パラメータとし
ては、顔や体がエアバッグに接近しすぎているという条
件の場合は、エアバッグシステムを作動させなかった
り、或いはエアバッグの展開速度を抑制したり、ガスの
噴射総量を少なめに設定することである。
【0037】従って、エアバッグが作動するタイミング
で例えば運転者がステアリングホイールに接近して運転
していたときは、エアバッグが作動しなかったり、エア
バッグの展開速度が抑制されたり、ガスの噴射総量は少
なめとなるので、最適なエアバックの作動が可能とな
る。
で例えば運転者がステアリングホイールに接近して運転
していたときは、エアバッグが作動しなかったり、エア
バッグの展開速度が抑制されたり、ガスの噴射総量は少
なめとなるので、最適なエアバックの作動が可能とな
る。
【0038】図9はエアコンシステムの制御動作を示し
ている。この図9において、信号検出・処理回路19か
らの熱画像データを取得すると共に、検出対象領域の絶
対温度に換算してから、エアコンの配向・温度を制御す
る。
ている。この図9において、信号検出・処理回路19か
らの熱画像データを取得すると共に、検出対象領域の絶
対温度に換算してから、エアコンの配向・温度を制御す
る。
【0039】即ち、人の着座位置に集中的に空調風を送
風するのに加えて、人の体或いは頭部の位置に応じて配
向を調整すると共に、人の皮膚温度において他の部位に
比較して大きな温度差を有する部位がある場合には、そ
の部位の温度差を解消するように適切な空調風を送風す
る。
風するのに加えて、人の体或いは頭部の位置に応じて配
向を調整すると共に、人の皮膚温度において他の部位に
比較して大きな温度差を有する部位がある場合には、そ
の部位の温度差を解消するように適切な空調風を送風す
る。
【0040】従って、人の着座位置、体格、皮膚温度に
かかわらず適切な温度、送風強度の空調風を送風するこ
とができるので、車両内の全ての人が快適と感じること
ができる。
かかわらず適切な温度、送風強度の空調風を送風するこ
とができるので、車両内の全ての人が快適と感じること
ができる。
【0041】図10はセキュリティシステムの制御動作
の一例を示している。この図10において、信号検出・
処理回路19からの熱画像データを取得すると共に、出
力時間/単位時間を計算してから、侵入物かノイズかを
判断し、侵入物であると判断したときは警報を発令す
る。
の一例を示している。この図10において、信号検出・
処理回路19からの熱画像データを取得すると共に、出
力時間/単位時間を計算してから、侵入物かノイズかを
判断し、侵入物であると判断したときは警報を発令す
る。
【0042】即ち、例えば人が降車した状態で日差しの
侵入により赤外線イメージセンサ9の検出対象領域の温
度が上昇したときは、その領域全体の温度が略均一に徐
々に上昇することから日差しであると判断でき、警報を
発令することはない。これに対して、赤外線イメージセ
ンサ9の検出対象領域の一部の温度が一気に上昇すると
共にその高熱部分が移動するようなときは、侵入者であ
ると判断でき、警報を発令する。
侵入により赤外線イメージセンサ9の検出対象領域の温
度が上昇したときは、その領域全体の温度が略均一に徐
々に上昇することから日差しであると判断でき、警報を
発令することはない。これに対して、赤外線イメージセ
ンサ9の検出対象領域の一部の温度が一気に上昇すると
共にその高熱部分が移動するようなときは、侵入者であ
ると判断でき、警報を発令する。
【0043】ところで、集光レンズ15に太陽光などの
可視光が入射した場合は、集光レンズ15に含まれる微
小な気泡により可視光は散乱する一方で、赤外線は透過
することから、熱検知素子16上には被測定物の赤外線
像が結像される。これにより、信号検出・処理回路19
は、可視光の影響を防止して被測定物の熱画像データを
作成して出力することができるものの、集光レンズ15
と赤外線イメージセンサ9との間の距離は短いので、集
光レンズ15で散乱した可視光が赤外線イメージセンサ
9に入射した場合は、信号検出・処理回路19による熱
画像データの作成が不確実となる虞がある。
可視光が入射した場合は、集光レンズ15に含まれる微
小な気泡により可視光は散乱する一方で、赤外線は透過
することから、熱検知素子16上には被測定物の赤外線
像が結像される。これにより、信号検出・処理回路19
は、可視光の影響を防止して被測定物の熱画像データを
作成して出力することができるものの、集光レンズ15
と赤外線イメージセンサ9との間の距離は短いので、集
光レンズ15で散乱した可視光が赤外線イメージセンサ
9に入射した場合は、信号検出・処理回路19による熱
画像データの作成が不確実となる虞がある。
【0044】そこで、本実施の形態では、信号検出・処
理回路19は次のようにしてノイズ光の入射を判断して
対処するようにしている。図11は信号検出・処理回路
19の動作を示すフローチャートである。このフローチ
ャートは、信号検出・処理回路19がノイズ光の検出を
行う際の動作のみを示している。この図11において、
信号検出・処理回路19は、各熱検知素子16からの検
出出力を取得してから(S101)、前回取得データの
平均値レベルの差分を演算し(S102)、その差分が
所定レベル以上変化したときは(S103:YES)、
ノイズ光が入射した虞があると判断してノイズ光の入射
の有無を判断する。
理回路19は次のようにしてノイズ光の入射を判断して
対処するようにしている。図11は信号検出・処理回路
19の動作を示すフローチャートである。このフローチ
ャートは、信号検出・処理回路19がノイズ光の検出を
行う際の動作のみを示している。この図11において、
信号検出・処理回路19は、各熱検知素子16からの検
出出力を取得してから(S101)、前回取得データの
平均値レベルの差分を演算し(S102)、その差分が
所定レベル以上変化したときは(S103:YES)、
ノイズ光が入射した虞があると判断してノイズ光の入射
の有無を判断する。
【0045】即ち、集光レンズ15で散乱した可視光が
熱検知素子16に入射した場合には、集光レンズ15で
可視光が略均一に散乱される結果、全ての熱検知素子1
6は散乱した可視光を略均一に受光すると見なすことが
できるので、図12に示すように熱検知素子16の全て
の素子で+ΔT℃相当の出力変化が同時に発生すること
になる。このように全ての熱検知素子16からの検出出
力が同時に同じ量だけ変化する要因としては、可視光の
入射か、赤外線イメージセンサ9の前面を物で覆った場
合が考えられる。
熱検知素子16に入射した場合には、集光レンズ15で
可視光が略均一に散乱される結果、全ての熱検知素子1
6は散乱した可視光を略均一に受光すると見なすことが
できるので、図12に示すように熱検知素子16の全て
の素子で+ΔT℃相当の出力変化が同時に発生すること
になる。このように全ての熱検知素子16からの検出出
力が同時に同じ量だけ変化する要因としては、可視光の
入射か、赤外線イメージセンサ9の前面を物で覆った場
合が考えられる。
【0046】しかしながら、赤外線イメージセンサ9の
前面を物で覆った場合には、覆う物の温度は均一である
のが通常であるので、図13に示すように全ての熱検知
素子16からの検出出力が均一となる。このため、全て
の熱検知素子16からの検出出力が同時に同じ量だけ変
化するには、覆う物の温度が面内で均一で且つ覆う前に
取得しているエリア内の温度が均一である必要があり、
その可能性は極めて低い。さらに、例え覆う物の温度が
面内で均一で且つ覆う前に取得しているエリア内の温度
が均一であったとしても、集光レンズ15の収差などの
影響により、全ての熱検知素子16で同等量の変化が発
生することはないと考えられる。
前面を物で覆った場合には、覆う物の温度は均一である
のが通常であるので、図13に示すように全ての熱検知
素子16からの検出出力が均一となる。このため、全て
の熱検知素子16からの検出出力が同時に同じ量だけ変
化するには、覆う物の温度が面内で均一で且つ覆う前に
取得しているエリア内の温度が均一である必要があり、
その可能性は極めて低い。さらに、例え覆う物の温度が
面内で均一で且つ覆う前に取得しているエリア内の温度
が均一であったとしても、集光レンズ15の収差などの
影響により、全ての熱検知素子16で同等量の変化が発
生することはないと考えられる。
【0047】従って、信号検出・処理回路19は、全て
の熱検知素子16からの検出出力が変化し(S104:
YES)、しかも変化量が全ての熱検知素子16で略均
一の場合は(S105:YES)、ノイズ光が熱検知素
子16に入射したと判断して(S106)、熱画像デー
タの作成を行わない。これにより、ノイズ光の影響を受
けることなく熱画像データを正確に作成することができ
る。
の熱検知素子16からの検出出力が変化し(S104:
YES)、しかも変化量が全ての熱検知素子16で略均
一の場合は(S105:YES)、ノイズ光が熱検知素
子16に入射したと判断して(S106)、熱画像デー
タの作成を行わない。これにより、ノイズ光の影響を受
けることなく熱画像データを正確に作成することができ
る。
【0048】このような実施の形態によれば、赤外線イ
メージセンサ9の集光レンズ15として特定帯域の赤外
線を透過すると共にノイズ光を散乱する特性のものを使
用した場合において、赤外線イメージセンサ9の全ての
熱検知素子16の検知温度が略均一に上昇したときは、
ノイズ光が入射したと判断して取得データを無効化する
ようにしたので、ノイズ光の入射の影響を受けることな
く熱画像データを正確に作成することができ、各種シス
テムを確実に作動することができる。
メージセンサ9の集光レンズ15として特定帯域の赤外
線を透過すると共にノイズ光を散乱する特性のものを使
用した場合において、赤外線イメージセンサ9の全ての
熱検知素子16の検知温度が略均一に上昇したときは、
ノイズ光が入射したと判断して取得データを無効化する
ようにしたので、ノイズ光の入射の影響を受けることな
く熱画像データを正確に作成することができ、各種シス
テムを確実に作動することができる。
【0049】また、このような特性の集光レンズ15の
材質は、集光レンズ15の材質であるZnSを加圧焼結
法により作成する際に気泡を自然に混入させることによ
り製造するようにしたので、低コストで製造することが
できる。
材質は、集光レンズ15の材質であるZnSを加圧焼結
法により作成する際に気泡を自然に混入させることによ
り製造するようにしたので、低コストで製造することが
できる。
【0050】(第2の実施の形態)次に本発明の第2の
実施の形態を図14乃至図19を参照して説明する。こ
の第2の実施の形態は、集光レンズ15の内部に可視光
を散乱する気泡などの微粒子を混入した上で、集光レン
ズ15の面粗度を制御することにより散乱度合いを高め
たことに特徴を有する。
実施の形態を図14乃至図19を参照して説明する。こ
の第2の実施の形態は、集光レンズ15の内部に可視光
を散乱する気泡などの微粒子を混入した上で、集光レン
ズ15の面粗度を制御することにより散乱度合いを高め
たことに特徴を有する。
【0051】即ち、集光レンズ15の可視光の散乱度合
いが小さい場合において、図14に示すように集光レン
ズ15の正面から可視光が入射したときは、赤外線イメ
ージセンサ9の中央に位置する熱検知素子16からの検
出出力が大きくなる。また、図15に示すように集光レ
ンズ15に可視光が斜めから入射したときは、赤外線イ
メージセンサ9において可視光の入射側と反対側に位置
する熱検知素子16からの検出出力が大きくなる。
いが小さい場合において、図14に示すように集光レン
ズ15の正面から可視光が入射したときは、赤外線イメ
ージセンサ9の中央に位置する熱検知素子16からの検
出出力が大きくなる。また、図15に示すように集光レ
ンズ15に可視光が斜めから入射したときは、赤外線イ
メージセンサ9において可視光の入射側と反対側に位置
する熱検知素子16からの検出出力が大きくなる。
【0052】これに対して、集光レンズ15の散乱度合
いが大きい場合は、図16及び図17に示すように集光
レンズ15に何れの方向から入射したときであっても、
熱検知素子16が受ける散乱可視光の入射強度は略均一
となるので、熱検知素子16からの検出出力は略均一と
なる。このことから、集光レンズ15の特性としては、
可視光の散乱度合いが大きいことが要求される。
いが大きい場合は、図16及び図17に示すように集光
レンズ15に何れの方向から入射したときであっても、
熱検知素子16が受ける散乱可視光の入射強度は略均一
となるので、熱検知素子16からの検出出力は略均一と
なる。このことから、集光レンズ15の特性としては、
可視光の散乱度合いが大きいことが要求される。
【0053】そこで、本実施の形態では、集光レンズ1
5の表面粗度を制御することにより可視光の散乱度合い
を大きくするようにした。図18及び図19は、集光レ
ンズ15の表面粗度を制御した場合の赤外線の透過率を
示している。これらの図18及び図19から、集光レン
ズ15の表面粗度を0.5Ra以下にすれば、赤外線波
長領域に対する透過率の低下は少なくすることができる
と共に、可視光の散乱度合いをさらに高めることができ
ることが分る。これは、第1の実施の形態において光の
散乱状態の一例を説明したのように、微粒子の粒径が
光の波長より十分に大きいときに生じる散乱の発生をさ
らに高める一方で、10μm帯の赤外光に対しては無視
できるものとなるからである。
5の表面粗度を制御することにより可視光の散乱度合い
を大きくするようにした。図18及び図19は、集光レ
ンズ15の表面粗度を制御した場合の赤外線の透過率を
示している。これらの図18及び図19から、集光レン
ズ15の表面粗度を0.5Ra以下にすれば、赤外線波
長領域に対する透過率の低下は少なくすることができる
と共に、可視光の散乱度合いをさらに高めることができ
ることが分る。これは、第1の実施の形態において光の
散乱状態の一例を説明したのように、微粒子の粒径が
光の波長より十分に大きいときに生じる散乱の発生をさ
らに高める一方で、10μm帯の赤外光に対しては無視
できるものとなるからである。
【0054】具体的手段としては、集光レンズ15の表
面を鏡面仕上げと呼ばれる面精度の高い表面に仕上げる
のではなく、集光レンズ15を切削したままの状態(表
面精度は0.5Ra以下)としておけばよい。尚、赤外
線透過率基準値を10μmにおいて約50%とした場合
は、表面粗度Ra≦1(μm)にて規格値を満足するこ
とができる。
面を鏡面仕上げと呼ばれる面精度の高い表面に仕上げる
のではなく、集光レンズ15を切削したままの状態(表
面精度は0.5Ra以下)としておけばよい。尚、赤外
線透過率基準値を10μmにおいて約50%とした場合
は、表面粗度Ra≦1(μm)にて規格値を満足するこ
とができる。
【0055】このような第2の実施の形態によれば、集
光レンズ15の表面粗度を制御することにより集光レン
ズ15の可視光の散乱度合いをさらに高めるようにした
ので、ノイズ光による影響をさらに防止して被測定物の
検出精度を高めることができる。
光レンズ15の表面粗度を制御することにより集光レン
ズ15の可視光の散乱度合いをさらに高めるようにした
ので、ノイズ光による影響をさらに防止して被測定物の
検出精度を高めることができる。
【0056】また、このような効果は、集光レンズ15
を切削したままの状態で製作することにより実施するこ
とができるので、コストが上昇することなく実施するこ
とができる。
を切削したままの状態で製作することにより実施するこ
とができるので、コストが上昇することなく実施するこ
とができる。
【0057】(第3の実施の形態)次に本発明の第3の
実施の形態を図20を参照して説明する。この第3の実
施の形態は、ノイズ光の入射により熱検知素子16から
の検出出力が徐々に変化するような場合にも、ノイズ光
の侵入を判断できるようにしたことに特徴を有する。
実施の形態を図20を参照して説明する。この第3の実
施の形態は、ノイズ光の入射により熱検知素子16から
の検出出力が徐々に変化するような場合にも、ノイズ光
の侵入を判断できるようにしたことに特徴を有する。
【0058】即ち、上記第1の実施の形態のものでは、
太陽光などのノイズ光が急激に入射した場合には対応す
ることができるものの、曇天日などでは、雲の動きなど
の影響を受けて太陽光による入射光量が徐々に上昇する
変化も十分に考えられ、このような場合、熱検知素子1
6からの検出出力はゆっくりと変化するため、第1の実
施の形態のような判断方法は困難となる。
太陽光などのノイズ光が急激に入射した場合には対応す
ることができるものの、曇天日などでは、雲の動きなど
の影響を受けて太陽光による入射光量が徐々に上昇する
変化も十分に考えられ、このような場合、熱検知素子1
6からの検出出力はゆっくりと変化するため、第1の実
施の形態のような判断方法は困難となる。
【0059】そこで、図20に示すように、信号検出・
処理回路19は、前回取得データとの平均値レベルとの
差分が所定レベル以上変化しなかったときは(S10
3:NO)、他席の温度分布を取得している赤外線検出
装置の出力変化と比較し(S201)、平均値レベルの
差分が一致しているかを判断する(S202)。このと
き、平均値レベルの差分が一致していないと判断したと
きは(S202:NO)、ステップS104に移行する
ことによりノイズ光の入射を判断する。つまり、車室内
全体が均一に温度変化しているのであれば、他席用の赤
外線イメージセンサ9においても同一の出力変化が生じ
るものの、ノイズ光の入射が全席にて同時に起こること
は考えられないことから、赤外線イメージセンサ9から
の出力変化が小さい場合において他席用の赤外線イメー
ジセンサ9の出力変化と異なるときは、ノイズ光の入射
の可能性が高いと判断してノイズ入射の判断に移行する
のである。
処理回路19は、前回取得データとの平均値レベルとの
差分が所定レベル以上変化しなかったときは(S10
3:NO)、他席の温度分布を取得している赤外線検出
装置の出力変化と比較し(S201)、平均値レベルの
差分が一致しているかを判断する(S202)。このと
き、平均値レベルの差分が一致していないと判断したと
きは(S202:NO)、ステップS104に移行する
ことによりノイズ光の入射を判断する。つまり、車室内
全体が均一に温度変化しているのであれば、他席用の赤
外線イメージセンサ9においても同一の出力変化が生じ
るものの、ノイズ光の入射が全席にて同時に起こること
は考えられないことから、赤外線イメージセンサ9から
の出力変化が小さい場合において他席用の赤外線イメー
ジセンサ9の出力変化と異なるときは、ノイズ光の入射
の可能性が高いと判断してノイズ入射の判断に移行する
のである。
【0060】このような第3の実施の形態によれば、他
席用の赤外線検出装置の検出情報を利用することによ
り、さらにノイズ光入射の判断の信頼性を高めることが
可能となる。
席用の赤外線検出装置の検出情報を利用することによ
り、さらにノイズ光入射の判断の信頼性を高めることが
可能となる。
【0061】(第4の実施の形態)次に本発明の第4の
実施の形態を図21及び図22を参照して説明する。こ
の第4の実施の形態は、上記各実施の形態の赤外線イメ
ージセンサ9において使用されるリファレンス素子を利
用したことに特徴を有する。
実施の形態を図21及び図22を参照して説明する。こ
の第4の実施の形態は、上記各実施の形態の赤外線イメ
ージセンサ9において使用されるリファレンス素子を利
用したことに特徴を有する。
【0062】即ち、ボロメータ型の赤外線イメージセン
サ9では、図21に示すように集光レンズ15により集
光された赤外線を吸収する熱検知素子16と、被測定物
からの赤外線は入射しないように配置されたリファレン
ス素子9aとの出力変化の差から、被測定物の温度を測
定するように構成されているのが一般的である。このよ
うな構成のものでは、リファレンス素子9aは、散乱可
視光の影響を受けない位置に設けられている。
サ9では、図21に示すように集光レンズ15により集
光された赤外線を吸収する熱検知素子16と、被測定物
からの赤外線は入射しないように配置されたリファレン
ス素子9aとの出力変化の差から、被測定物の温度を測
定するように構成されているのが一般的である。このよ
うな構成のものでは、リファレンス素子9aは、散乱可
視光の影響を受けない位置に設けられている。
【0063】これに対して、本実施の形態では、図22
に示すようにリファレンス素子9aに散乱可視光が積極
的に入射するように設けると共に、熱検知素子16とリ
ファレンス素子9aとの出力差を検出出力としている。
これにより、散乱可視光の入射分は互いにキャンセルす
ることができ、散乱可視光の影響を受けることがない検
出出力を出力することができる。
に示すようにリファレンス素子9aに散乱可視光が積極
的に入射するように設けると共に、熱検知素子16とリ
ファレンス素子9aとの出力差を検出出力としている。
これにより、散乱可視光の入射分は互いにキャンセルす
ることができ、散乱可視光の影響を受けることがない検
出出力を出力することができる。
【0064】このような第4の実施の形態によれば、リ
ファレンス素子9aに散乱可視光が積極的に入射するよ
うに構成し、熱検知素子16とリファレンス素子9aと
の出力差を検出出力とするようにしたので、上記各実施
の形態のような可視光の入射判断を行うことなく可視光
の影響を防止しながら、被測定物の熱画像データを確実
に作成することができる。
ファレンス素子9aに散乱可視光が積極的に入射するよ
うに構成し、熱検知素子16とリファレンス素子9aと
の出力差を検出出力とするようにしたので、上記各実施
の形態のような可視光の入射判断を行うことなく可視光
の影響を防止しながら、被測定物の熱画像データを確実
に作成することができる。
【0065】(第5の実施の形態)次に本発明の第5の
実施の形態を図23を参照して説明するに、基本構成は
第1の実施の形態と同一構成であるので、構成の説明は
省略すると共に、第1の実施の形態と同一のステップに
は同一のステップ番号を付して説明を省略する。この第
5の実施の形態は、信号検出・処理回路19は、ノイズ
光が熱検知素子16に入射したと判断したときは、ノイ
ズ光の入射による影響を防止しながら熱画像データを作
成することに特徴を有する。
実施の形態を図23を参照して説明するに、基本構成は
第1の実施の形態と同一構成であるので、構成の説明は
省略すると共に、第1の実施の形態と同一のステップに
は同一のステップ番号を付して説明を省略する。この第
5の実施の形態は、信号検出・処理回路19は、ノイズ
光が熱検知素子16に入射したと判断したときは、ノイ
ズ光の入射による影響を防止しながら熱画像データを作
成することに特徴を有する。
【0066】即ち、信号検出・処理回路19は、ステッ
プS106においてノイズ光が入射したと判断したとき
は、各熱検知素子16からの検出出力の変化量Aを計算
し(S301)、各熱検知素子16からの検出出力から
変化量Aを差引くことにより本来の検出出力Bを求め
(S302)、その検出出力Bを用いて熱画像データを
作成する(S303)。このようにして作成された熱画
像データは、データ送信回路22により各種システム制
御回路23に送信され、検出対象領域に位置する人の位
置検出に用いられる。
プS106においてノイズ光が入射したと判断したとき
は、各熱検知素子16からの検出出力の変化量Aを計算
し(S301)、各熱検知素子16からの検出出力から
変化量Aを差引くことにより本来の検出出力Bを求め
(S302)、その検出出力Bを用いて熱画像データを
作成する(S303)。このようにして作成された熱画
像データは、データ送信回路22により各種システム制
御回路23に送信され、検出対象領域に位置する人の位
置検出に用いられる。
【0067】このような第5の実施の形態によれば、熱
検知素子16にノイズ光が入射したと判断したときは、
熱検知素子16からの検出出力からノイズ光量を差引い
て本来の検出出力を求めることにより熱画像データを作
成するようにしたので、ノイズ光の入光状態であっても
熱画像データを作成することが可能となる。従って、各
種システム制御回路23は、ノイズ光の入光状態にかか
わらず熱画像データを取得して動作することができるの
で、第1の実施の形態のものに比較して、熱検知素子1
6へのノイズ光の入射によるシステム停止を回避するこ
とができる。
検知素子16にノイズ光が入射したと判断したときは、
熱検知素子16からの検出出力からノイズ光量を差引い
て本来の検出出力を求めることにより熱画像データを作
成するようにしたので、ノイズ光の入光状態であっても
熱画像データを作成することが可能となる。従って、各
種システム制御回路23は、ノイズ光の入光状態にかか
わらず熱画像データを取得して動作することができるの
で、第1の実施の形態のものに比較して、熱検知素子1
6へのノイズ光の入射によるシステム停止を回避するこ
とができる。
【0068】また、このような実施の形態は、上記第2
及び第3の実施の形態に適用することも有効である。
尚、ノイズ光量を求める方法として、ステップS301
において各熱検知素子16のノイズ光量を求めるに代え
て、全ての熱検知素子16の平均変化量を求めるように
してもよい。
及び第3の実施の形態に適用することも有効である。
尚、ノイズ光量を求める方法として、ステップS301
において各熱検知素子16のノイズ光量を求めるに代え
て、全ての熱検知素子16の平均変化量を求めるように
してもよい。
【0069】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。赤外線
イメージセンサ9を日射センサとして使用することも可
能である。つまり、可視光が入射したと判断したときは
日射が車室内に入射していると判断できることから、日
射が照射されている人に対する空調度合いを高めること
により車室内への日射にかかわらず車室内の人の快適性
を高めることができる。集光レンズとして通常のものを
使用し、その前面にノイズ光を散乱させる特性を有する
光学窓材を配設するようにしてもよい。
のではなく、次のように変形または拡張できる。赤外線
イメージセンサ9を日射センサとして使用することも可
能である。つまり、可視光が入射したと判断したときは
日射が車室内に入射していると判断できることから、日
射が照射されている人に対する空調度合いを高めること
により車室内への日射にかかわらず車室内の人の快適性
を高めることができる。集光レンズとして通常のものを
使用し、その前面にノイズ光を散乱させる特性を有する
光学窓材を配設するようにしてもよい。
【図1】本発明の第1の実施の形態における全体構成を
示す概略図
示す概略図
【図2】赤外線検出装置の配置位置及び検出対象領域を
示す車室内の斜視図
示す車室内の斜視図
【図3】赤外線検出装置の断面図
【図4】赤外線イメージセンサの構造を示す模式図
【図5】赤外線イメージセンサの電気的構成を示す概略
図
図
【図6】集光レンズと赤外線イメージセンサとの配置関
係を示す図
係を示す図
【図7】集光レンズの可視光散乱特性を示す図
【図8】エアバッグシステムの動作を示すフローチャー
ト
ト
【図9】エアコンシステムの動作を示すフローチャート
【図10】セキュリティシステムの動作を示すフローチ
ャート
ャート
【図11】信号検出・処理回路によるノイズ光の入射判
断を示すフローチャート
断を示すフローチャート
【図12】可視光が入射した場合における各熱検知素子
からの検出出力を示す図
からの検出出力を示す図
【図13】前面を覆った場合における各熱検知素子から
の検出出力を示す図
の検出出力を示す図
【図14】本発明の第2の実施の形態における散乱度合
いが小さな集光レンズに正面から入射したノイズ光の散
乱度合いを示す図
いが小さな集光レンズに正面から入射したノイズ光の散
乱度合いを示す図
【図15】散乱度合いが小さな集光レンズに斜めから入
射したノイズ光の散乱度合いを示す図
射したノイズ光の散乱度合いを示す図
【図16】散乱度合いが大きな集光レンズに正面から入
射したノイズ光の散乱度合いを示す図
射したノイズ光の散乱度合いを示す図
【図17】散乱度合いが大きな集光レンズに斜めから入
射したノイズ光の散乱度合いを示す図
射したノイズ光の散乱度合いを示す図
【図18】集光レンズの表面粗度と赤外線の透過率との
関係を示す図
関係を示す図
【図19】集光レンズの表面粗度と赤外線の透過率との
関係を示すグラフ
関係を示すグラフ
【図20】本発明の第3の実施の形態における信号検出
・処理回路によるノイズ光の入射判断を示すフローチャ
ート
・処理回路によるノイズ光の入射判断を示すフローチャ
ート
【図21】本発明の第4の実施の形態における集光レン
ズと赤外線イメージセンサとの一般的な配置関係を示す
図
ズと赤外線イメージセンサとの一般的な配置関係を示す
図
【図22】集光レンズと赤外線イメージセンサとの配置
関係を示す図
関係を示す図
【図23】本発明の第5の実施の形態における信号検出
・処理回路によるノイズ光の入射判断を示すフローチャ
ート
・処理回路によるノイズ光の入射判断を示すフローチャ
ート
1,2は赤外線検出装置、9は赤外線イメージセンサ、
15は集光レンズ(光学窓材)、16は熱検知素子、1
9は信号検出・処理回路(熱画像データ作成手段、判断
手段)である。
15は集光レンズ(光学窓材)、16は熱検知素子、1
9は信号検出・処理回路(熱画像データ作成手段、判断
手段)である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 禎祐 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 2G066 BA04 BA09 BA22 BA23 BB01 BC01 BC11 CA02 CA08
Claims (7)
- 【請求項1】 可視光などのノイズ光を散乱すると共に
特定波長帯域の赤外線を通過させる光学窓材と、 この光学窓材を通過して入射した赤外線を集光する集光
レンズと、 この集光レンズによる結像を撮像するように2次元的に
配列された熱検知素子と、 この熱検知素子からの検出出力に基づいて被測定物の熱
画像を作成する熱画像データ作成手段とを備えた赤外線
検出装置において、 前記熱検知素子からの検出出力が略等しく増大した場合
は、前記熱検知素子にノイズ光が入射したと判断する判
断手段を備えたことを特徴とする赤外線検出装置。 - 【請求項2】 前記熱画像データ作成手段は、前記判断
手段がノイズ光の入射を判断したときはノイズ光の入射
光量を求め、前記熱検知素子からの検出出力からノイズ
光の入射光量を差引くことにより本来の検出出力を求め
て熱画像データを作成することを特徴とする請求項1記
載の赤外線検出装置。 - 【請求項3】 可視光などのノイズ光を散乱すると共に
特定波長帯域の赤外線を通過させる光学窓材と、 この光学窓材を通過して入射した赤外線を集光する集光
レンズと、 この集光レンズによる結像を撮像するように2次元的に
配列された熱検知素子と、 この熱検知素子からの検出出力に基づいて被測定物の熱
画像を作成する熱画像データ作成手段とを備えた赤外線
検出装置において、 ノイズ光を受光可能に設けられたリファレンス素子を備
え、 前記熱検知素子と前記リファレンス素子との出力差を検
出出力とすることを特徴とする赤外線検出装置。 - 【請求項4】 前記集光レンズは前記光学窓材を兼用す
ることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の赤
外線検出装置。 - 【請求項5】 前記光学窓材は、気泡などの微粒子を混
入することによりノイズ光を散乱させることを特徴とす
る請求項1乃至4の何れかに記載の赤外線検出装置。 - 【請求項6】 前記光学窓材は、表面の面粗度が0.5
Ra以下であることによりノイズ光を散乱させることを
特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の赤外線検出
装置。 - 【請求項7】 前記判断手段は、他の赤外線検出装置に
よる検出結果と比較することにより前記熱検知素子に対
するノイズ光の入射を判断することを特徴とする請求項
1または2若しくは請求項4乃至6の何れかに記載の赤
外線検出装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000025262A JP2000346710A (ja) | 1999-03-26 | 2000-02-02 | 赤外線検出装置 |
US09/526,868 US6407389B1 (en) | 1999-03-26 | 2000-03-16 | Infrared rays detection apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11-84284 | 1999-03-26 | ||
JP8428499 | 1999-03-26 | ||
JP2000025262A JP2000346710A (ja) | 1999-03-26 | 2000-02-02 | 赤外線検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000346710A true JP2000346710A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=26425338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000025262A Pending JP2000346710A (ja) | 1999-03-26 | 2000-02-02 | 赤外線検出装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6407389B1 (ja) |
JP (1) | JP2000346710A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003042763A1 (fr) * | 2001-11-13 | 2003-05-22 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif de fixation de temperature et dispositif de formation d'image |
CN1333268C (zh) * | 2001-10-10 | 2007-08-22 | 索尼公司 | 光学透镜、聚光透镜、光学拾取器和光学记录/再现装置 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6989930B2 (en) * | 2001-10-10 | 2006-01-24 | Sony Corporation | Optical lens, condenser lens, optical pickup, and optical recording/reproducing apparatus |
ATE352459T1 (de) * | 2002-02-02 | 2007-02-15 | Qinetiq Ltd | Kopfpositionssensor |
US7084774B2 (en) * | 2003-11-13 | 2006-08-01 | International Business Machines Corporation | Temperature control system |
KR101651440B1 (ko) * | 2008-05-16 | 2016-08-26 | 코닌클리케 필립스 엔.브이. | 셀프-믹싱 레이저 센서를 포함하는 방어 시스템 및 그러한 방어 시스템을 구동하는 방법 |
US11185235B2 (en) * | 2017-03-27 | 2021-11-30 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Information processing method, information processing device, and recording medium |
WO2023114212A1 (en) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | Cummins Inc. | Systemsand methods for camera-based powertrain diagnostic and control |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4238675A (en) * | 1979-06-14 | 1980-12-09 | Isotec Industries Limited | Optics for infrared intrusion detector |
JPS6139001A (ja) | 1984-07-31 | 1986-02-25 | Toshiba Corp | 赤外線透過窓のウインド材 |
JPH0862048A (ja) | 1994-08-26 | 1996-03-08 | Murata Mfg Co Ltd | 熱映像信号処理装置 |
JPH0921701A (ja) | 1995-07-04 | 1997-01-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光学窓材 |
JPH1038696A (ja) | 1996-07-18 | 1998-02-13 | Sony Corp | 赤外線検出装置 |
JPH10132954A (ja) | 1996-10-28 | 1998-05-22 | Shimadzu Corp | 自動ドアセンサ |
-
2000
- 2000-02-02 JP JP2000025262A patent/JP2000346710A/ja active Pending
- 2000-03-16 US US09/526,868 patent/US6407389B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1333268C (zh) * | 2001-10-10 | 2007-08-22 | 索尼公司 | 光学透镜、聚光透镜、光学拾取器和光学记录/再现装置 |
WO2003042763A1 (fr) * | 2001-11-13 | 2003-05-22 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif de fixation de temperature et dispositif de formation d'image |
US7433619B2 (en) | 2001-11-13 | 2008-10-07 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Heat fixing device capable of preventing deterioration of a temperature sensor and an image forming apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6407389B1 (en) | 2002-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10272920B2 (en) | Processing method, program, processing apparatus, and detection system | |
US6356854B1 (en) | Holographic object position and type sensing system and method | |
US5585625A (en) | Arrangement for detecting the occupancy of a seat in vehicles and the like | |
US5834765A (en) | Integral ambient light and occupancy sensor having a linear array of sensor element and a segmented slit aperture device | |
US5313060A (en) | Multi-sensor doubled row direction sensitive counting and switching device | |
EP2974046B1 (en) | Portable device with temperature sensing | |
JP2001304973A (ja) | 赤外線イメージセンサ | |
JP2005517162A (ja) | 頭部位置センサ | |
US20050151647A1 (en) | Dual sensor intruder alarm | |
JP3334889B2 (ja) | 太陽位置検出器 | |
JP2000346710A (ja) | 赤外線検出装置 | |
GB2311602A (en) | A sensing system for a vehicle | |
JPH08261835A (ja) | 焦電型赤外線センサ | |
JP2002511576A (ja) | センサ装置およびその作動方法 | |
JPH11295440A (ja) | 車両用乗員検出装置 | |
JP2001309122A (ja) | 赤外線イメージセンサ | |
JP2001356046A (ja) | 赤外線検出装置 | |
KR101893501B1 (ko) | 통합기상검지기 | |
US9448118B2 (en) | Sensor assembly | |
JP2001296184A (ja) | 赤外線検出装置 | |
EP1262747B1 (en) | Sunload sensor for automotive vehicles | |
JP2002150439A (ja) | 侵入検出装置 | |
JP5194501B2 (ja) | 撮像素子、障害物検出装置及び方法 | |
KR101752955B1 (ko) | 차량공조시스템 제어용 적외선 센서의 제작방법 | |
Izumi et al. | Development of occupant detection system using far-infrared ray (fir) camera |