JP2005181116A - 赤外線センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 人等の存在位置を正確に検知でき、また、赤外線センサ装置に比較的近く、かつ、比較的広い領域の人等の存在を検知できる赤外線センサ装置を提供すること。
【解決手段】 第１の検知領域１１，１２，１３，１４を有する焦電素子１と、第２の検知領域２１，２２，２３，２４を有する焦電素子２とを、所定の間隔をおいて配置する。第１の焦電素子１の信号と、第２の焦電素子２の信号とを用いて、第１の検知領域１１，１２，１３，１４と第２の検知領域２１，２２，２３，２４とのand-orを検出して、被検知体の存在位置および動きを検知する。複数の検知領域を有する２つの焦電素子を、互いに間隔をおいて配置するので、被検知体の検知範囲における分解能を高くできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定の領域について、赤外線を用いて人等の位置および動きを検知する赤外線センサ装置に関する。

従来、この種の赤外線センサ装置としては、複数の赤外線検知部を備える赤外線アレイ素子５０と、上記複数の検知部に複数の検知エリアから発せられた赤外線を各々入射させる図示しない複数のレンズとを備えたものがある（特許文献１：実開平７−８７３５号公報参照）。この赤外線センサ装置は、図３Ａに示すように、上記複数のレンズによって、複数の検知エリアａ１，ａ２，・・・からの赤外線を、上記赤外線アレイ素子５０の複数の検知部に各々集めるようになっている。上記検知エリアａ１，ａ２，・・・は、平面において帯状をなすと共に、上記帯状の幅方向に互いに間隔をなしている。上記複数のレンズは、上記赤外線アレイ素子５０に対して固定されている。

上記従来の赤外線センサ装置は、上記赤外線アレイ素子５０の複数の検知部からの出力に基づいて、この検知部に対応する検知エリアａ１，ａ２，・・・に、赤外線源である人等の存在を検知する。また、上記互いに間隔をなす各検知エリアａ１，ａ２，・・・に、人Ｐが時間差をなして順次検知された場合、上記人Ｐの矢印Ｍで示すような動きを検知する。

しかしながら、上記赤外線センサ装置は、例えば上記検知エリアａ１内に人が存在することを検知できても、このエリアａ１内において、赤外線センサ装置方向のいずれの位置に存在するのかを正確に検知し難いという問題がある。

また、上記赤外線センサ装置は、上記複数のレンズを赤外線アレイ素子５０に対して固定しているので、この赤外線センサ装置から比較的近い検知エリアの人等を検知するためには、上記赤外線アレイ素子５０の感度を低下させる必要がある。この場合、図３Ｂに示すように、検知エリアａ０が狭くなるという問題がある。
実開平７−８７３５号公報

そこで、本発明の課題は、人等の存在位置を正確に検知でき、また、赤外線センサ装置に比較的近く、かつ、比較的広い領域の人等の存在を検知できる赤外線センサ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の赤外線センサ装置は、
複数の検知領域と非検知領域とを交互に有する第１の赤外線センサと、
複数の検知領域と非検知領域とを交互に有する第２の赤外線センサとを備え、
上記第１の赤外線センサと第２の赤外線センサは、互いに所定間隔をおくと共に、上記第１の赤外線センサの２つ以上の検知領域と、上記第２の赤外線センサの２つ以上の検知領域とが互いに部分的に重なり合うように配置されていることを特徴としている。

上記構成によれば、上記第１の赤外線センサは、複数の検知領域と非検知領域とを交互に有し、上記第２の赤外線センサは、複数の検知領域と非検知領域とを交互に有する。また、上記第１の赤外線センサと第２の赤外線センサは、互いに所定間隔をおくと共に、上記第１の赤外線センサの２つ以上の検知領域と、上記第２の赤外線センサの２つ以上の検知領域とが互いに部分的に重なり合うように配置されている。したがって、上記第１の赤外線センサの検知領域と、上記第２の赤外線センサの検知領域との組み合わせにより、少ない赤外線センサを用いて比較的高い分解能が得られる。その結果、少ない赤外線センサを用いて、被検知体の位置を、従来よりも高精度に検知することができる。また、上記被検知体の位置を、所定時間毎に検知することにより、この被検知体の動きを従来よりも高精度に検知することができる。

なお、各赤外線センサが有する上記検知領域とは、上記赤外線センサが赤外線を検知する空間の領域をいい、上記非検知領域とは、上記赤外線センサが赤外線を検知しない空間の領域をいう。

なお、上記被検知体には、赤外線を発する例えば人等が含まれるが、上記赤外線センサが検知する赤外線を発するものであれば、何でもよい。

また、上記赤外線センサ装置は、上記赤外線センサを２個以上の何個備えてもよい。

一実施形態の赤外線センサ装置は、
上記第１および第２の赤外線センサのうちの少なくとも一つは、上記複数の検知領域からの赤外線を検知する複数の検知部を有し、この複数の検知部は略一直線をなすように配置されている。

上記実施形態によれば、上記第１および第２の赤外線センサのうちの少なくとも一つに、検知部が略一直線をなすように配置されているので、例えば一直線をなす領域において、被検知体の位置や動きを高精度に検知できる。

一実施形態の赤外線センサ装置は、
上記第１および第２の赤外線センサのうちの少なくとも一つは、上記複数の検知領域からの赤外線を受ける複数の検知部を各々有し、この複数の検知部は、互いに略直行する行と列をなすように配置されている。

上記実施形態によれば、上記第１および第２の赤外線センサのうちの少なくとも一つに、検知部が互いに略直行する行と列をなすように配置されているので、例えば比較的広い面積を有する領域において、被検知体の位置や動きを高精度に検知できる。

一実施形態の赤外線センサ装置は、
上記第１の赤外線センサまたは第２の赤外線センサの少なくとも一方の検知部に、上記複数の検知領域から赤外線を導く光学系と、
上記検知部の法線方向において、この検知部と上記光学系との間の距離を変更する法線距離変更手段と
を備える。

上記実施形態によれば、上記法線距離変更手段によって、上記第１の赤外線センサまたは第２の赤外線センサの少なくとも一方の検知部と、この検知部に赤外線を導く光学系との間の距離が、上記検知部の法線方向に変更される。したがって、上記赤外線センサ装置に近い領域の被検知体を検知する場合においても、従来におけるように赤外線センサの感度を低下させる必要が無い。したがって、従来よりも赤外線センサ装置に近く、かつ、広い領域について、被検知体の位置および動きを検知できる。

なお、上記光学系は、例えば凸レンズやフレネルレンズ等を、１つまたは複数個用いたもの等のように、どのような構造のものでもよい。

一実施形態の赤外線センサ装置は、
上記第１の赤外線センサまたは第２の赤外線センサの少なくとも一方の検知部に、上記複数の検知領域から赤外線を導く光学系と、
上記検知部の平面方向において、この検知部と上記光学系との間の位置を変更する平面位置変更手段とを備える。

上記実施形態によれば、上記平面位置変更手段によって、上記第１の赤外線センサまたは第２の赤外線センサの少なくとも一方の検知部と、この検知部に赤外線を導く光学系との間の距離が、上記検知部の平面方向に変更される。したがって、上記赤外線センサの検知部の平面に対して傾いた方向に位置する領域について、被検知体の存在および動きを検知できる。

なお、上記光学系は、例えば凸レンズやフレネルレンズ等を、１つまたは複数個用いたもの等のように、どのような構造のものでもよい。

以上のように、本発明の赤外線センサ装置は、複数の検知領域と非検知領域とを交互に有する第１の赤外線センサと、複数の検知領域と非検知領域とを交互に有する第２の赤外線センサとを備え、上記第１の赤外線センサと第２の赤外線センサは、互いに所定間隔をおくと共に、上記第１の赤外線センサの２つ以上の検知領域と、上記第２の赤外線センサの２つ以上の検知領域とが互いに部分的に重なり合うように配置されているので、少ない赤外線センサを用いて比較的高い分解能を得ることができ、その結果、被検知体の位置と動きを、従来よりも高精度に検知することができる。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の赤外線センサ装置と、この赤外線センサ装置が赤外線を検知する範囲とを示す概略平面図である。

この赤外線センサ装置は、第１および第２の赤外線センサとしての第１および第２の焦電素子１，２を備え、この第１および第２の焦電素子１，２は、行および列方向に配置された図示しない複数の検知部を各々有する。また、この赤外線センサ装置は、図示しない光学系を２つ備え、この２つの光学系によって、複数の検知領域に存在する被検知体としての人からの赤外線を、上記第１および第２の焦電素子１，２の検知部に各々入射させるようになっている。上記第１の焦電素子１は、複数の第１検知領域１１，１２，１３，１４と、この第１検知領域１１，１２，１３，１４の間に夫々位置する複数の非検知領域とを有する。上記第１検知領域１１，１２，１３，１４は、略放射状をなしている。また、上記第２の焦電素子２は、複数の第２検知領域２１，２２，２３，２４と、この第２検知領域２１，２２，２３，２４の間に夫々位置する複数の非検知領域とを有する。上記第２検知領域２１，２２，２３，２４は、略放射状をなしている。上記第１の検知領域の一部１２，１３と、上記第２の検知領域の一部２２，２３とは、互いに重なり合っている。

なお、図１では、上記第１および第２の焦電素子１，２が各々備える複数の検知部のうちの４個ずつの検知部で検知される検知領域のみを示している。上記第１および第２の焦電素子１，２は、いずれも、行と列をなして配置されたアレイ状の検知部を有する。したがって、この赤外線センサ装置は、上記第１および第２の焦電素子１，２から延在すると共に、紙面の手前側と奥側に向かう図示しない検知領域を、図１に示す以外に３個有する。

上記構成の赤外線センサ装置は、以下のように動作する。

まず、図１において、人が位置Ａに存在する場合、この人からの赤外線が、第１の検知領域１１，１２に対応する第１の焦電素子１の検知部によって検知される。これにより、上記人が第１の検知領域１１，１２に存在することが検知される。

また、図１において、人が位置Ｂに存在する場合、この人からの赤外線が、第２の検知領域２３，２４に対応する第２の焦電素子２の検知部によって検知される。これにより、上記人が第２の検知領域２３，２４に存在することが検知される。

また、図１において、人が位置Ｃに存在する場合、この人からの赤外線が、第１の検知領域１３，１４に対応する第１の焦電素子１の検知部と、第２の検知領域２１，２２に対応する第２の焦電素子２の検知部とによって検知される。つまり、上記人は、第１の検知領域１３，１４と第２の検知領域２１，２２とが重複する位置に存在することが検知される。ここで、上記第１の焦電素子１と第２の焦電素子２は、互いに配置位置が異なるので、上記第１の検知領域１３，１４と第２の検知領域２１，２２とが重複する位置は、上記第１および第２の焦電素子１，２からの距離が比較的正確に検知される。つまり、所定の間隔を置いて配置された第１および第２の焦電素子１，２が、複数の検知領域と非検知領域を各々有することにより、比較的高い分解能の下で人の位置が検知されるのである。

上記人等の被検知体の位置の検知は、この赤外線センサ装置の制御部に設けられた論理回路で行う。この論理回路は、検知領域毎の赤外線の検知をand-orにより検出する。また、所定時間毎に上記検出結果を比較することにより、上記被検知体の動きの方向および速度を検知する。なお、上記回路動作を実行させるソフトウェアを、ＣＰＵ（中央演算装置）で実行することにより、上記位置および動きの検知を行ってもよい。

また、図１において、上記第１および第２の焦電素子１，２が有する複数の検知部のうちの他の行に属する検知部による検知領域のみを示したが、上記第１および第２の焦電素子１，２の検知部のうちの他の行に属する検知部は、図１と異なる位置において、各々の検知部に対応する検知領域が重複する。したがって、上記第１および第２の焦電素子１，２の他の行に属する検知部により、図１と異なる検知領域の重複位置に存在する人の位置を、正確に検知できる。したがって、この赤外線センサ装置によれば、全領域内の比較的広い範囲において、人の存在位置を従来よりも正確に検知できる。

また、本実施形態の赤外線センサ装置は、上記第１および第２の焦電素子１，２による検知領域内において、人の動きを従来よりも正確に検知できる。

例えば、上記位置Ａに位置する人が、上記位置Ｂまで移動する場合、まず、上記第１の焦電素子１の検知部によって、上記人が第１の検知領域１１，１２に存在することが検知される。その後、上記人が位置Ａから位置Ｂに向かって移動すると、時間の経過に伴って、まず、上記第１の焦電素子１により検知領域１２に位置することが検知される。続いて、上記第１の焦電素子１および第２の焦電素子２により検知領域１３と検知領域２１の重複領域に位置し、上記第１の焦電素子１と第２の焦電素子２により検知領域１４と検知領域２２の重複領域に位置することが検知される。このように、時間の経過に伴って、隣接する検知領域および重複領域における人の存在位置を、高精度に検知することにより、上記人の動きを高精度に検知することができる。

また、本実施形態の赤外線センサ装置は、上記第１および第２の焦電素子１，２を比較的小さい間隔を置いて設置するのみによって、１個の焦電素子によるよりも大幅に高い分解能を得ることができる。したがって、大幅な大型化を伴うことなく、被検知体の位置を従来よりも正確に検知できる赤外線センサ装置を得ることができる。

なお、上記実施形態の赤外線センサ装置は、２つの焦電素子１，２を用いたが、３個以上の焦電素子を用いることにより、さらに広範囲の人の存在を正確に検知できる。この場合、３個以上の焦電素子の検知領域が重複すると、この重複部分における検知精度が低下するので、検知領域の重複は、２個の焦電素子の検知部によるもののみにする必要がある。

また、上記実施形態において、第１および第２の焦電素子１，２は、検知部が行および列をなすアレイ状のものを用いたが、上記検知部の配置形状は他の形状でもよい。すなわち、第１および第２の焦電素子が有する複数の検知部を略一直線上に配置して、略一直線上に位置する複数の領域内の人を検知してもよい。これにより、人の一次元的な存在位置および移動を、高精度に検知できる。

また、上記実施形態において、上記第１および第２の焦電素子１，２の検知領域１１，１２，・・・の間には、平面において非検知領域を配置したが、この非検知領域は実質的に無くしてもよい。

また、赤外線センサとして焦電素子を用いたが、例えば熱起電力効果、光起電力効果、光導電効果などを用いる他の赤外線センサを用いてもよい。

また、上記検知領域から赤外線を赤外線センサに導く光学系は、凸レンズを用いたものや、フレネルレンズを用いたものなど、どのようなものでもよい。

図２は、本発明の他の実施形態の赤外線センサ装置が備える赤外線センサおよび光学系を示す図であり、る。この赤外線センサ装置は、赤外線を検知する赤外線センサ１０と、光学系としての凸レンズ１２との間の距離を、この赤外線センサ１０が有する検知部の法線方向に変更する法線距離変更手段を備える。この法線距離変更手段は、図示しない超音波モータを用いて形成している。

本実施形態の赤外線センサ装置は、検知すべき領域の位置に応じて、上記法線方向距離手段によって、上記凸レンズを光軸方向に駆動する。図２に示すように、上記赤外線センサ１０から所定の距離にレンズ１２が位置する場合（レンズ位置Ｄ）において、上記赤外線センサ１０に赤外線が入射する範囲である検知範囲をｄとする。このレンズ位置Ｄにおけるよりも、赤外線センサ１０から遠い位置に検知領域を設定する場合、上記レンズ１２を法線距離変更手段で駆動して、このレンズ１２を赤外線センサ１０から遠ざける。そうすると、上記レンズ位置Ｄの検知範囲ｄと同一の赤外線センサ１０からの距離において、この赤外線センサ１０の赤外線の検出範囲ｅは、上記レンズ位置Ｄにおける検出範囲ｄよりも小さくなる。したがって、レンズ位置Ｄにおけるよりもレンズ１２から遠い距離において、レンズ位置Ｄの場合と同一の検知領域が得られる。

一方、上記レンズ位置Ｄにおけるよりも、赤外線センサ１０から近い位置に検知領域を設定する場合、上記レンズ１２を法線距離変更手段で駆動して、このレンズ１２を赤外線センサ１０に近づける。そうすると、上記レンズ位置Ｄの検知範囲ｄと同一の赤外線センサ１０からの距離において、この赤外線センサ１０の赤外線の検出範囲ｆは、上記レンズ位置Ｄにおける検出範囲ｄよりも大きくなる。したがって、レンズ位置Ｄにおけるよりもレンズ１２に近い距離において、レンズ位置Ｄの場合と同一の検知領域が得られる。

このように、上記法線距離変更手段でレンズ１２を光軸方向、つまり、赤外線センサ１０の検知部の法線方向に駆動することにより、上記レンズ１２と検知部との間の法線方向距離を調節して、所望の位置に同一の検知領域を得ることができる。その結果、この赤外線センサ装置は、赤外線センサ１０の検知部からの法線方向距離にかかわらず、略同一面積の領域について、人等の位置や動きを検知することができる。

また、図示しないが、上記レンズ１２を、上記赤外線センサ１０の検知部に対して、この検知部の平面方向に駆動する平面位置変更手段を備えてもよい。これにより、上記赤外線センサ１０の検知部に対して斜め方向に、検知領域を設定することができる。したがって、この赤外線センサ装置は、赤外線センサ１０の検知部から斜め方向に位置する人等の位置や動きを検知することができる。その結果、この赤外線センサ装置の検知領域に対する設置位置を、高い自由度で選択することができる。

なお、上記法線距離変更手段および平面位置変更手段は、超音波モータ以外に、例えば回転軸を駆動するＤＣ（直流）モータ等を用いて形成してもよく、また、他の駆動手段を用いてもよい。

本発明の実施形態の赤外線センサ装置と、この赤外線センサ装置が赤外線を検知する範囲とを示す概略平面図である。 本発明の他の実施形態の赤外線センサ装置が備える赤外線センサおよび光学系を示す図である。 従来の赤外線センサ装置の動作の様子を示す図である。 従来の赤外線センサ装置の比較的近い検知エリアを示す図である。

符号の説明

１ 焦電素子
２ 焦電素子
１１，１２，１３，１４ 第１の検知領域
２１，２２，２３，２４ 第２の検知領域

Claims (5)

1. 複数の検知領域と非検知領域とを交互に有する第１の赤外線センサと、
   複数の検知領域と非検知領域とを交互に有する第２の赤外線センサとを備え、
   上記第１の赤外線センサと第２の赤外線センサは、互いに所定間隔をおくと共に、上記第１の赤外線センサの２つ以上の検知領域と、上記第２の赤外線センサの２つ以上の検知領域とが互いに部分的に重なり合うように配置されていることを特徴とする赤外線センサ装置。
2. 請求項１に記載の赤外線センサ装置において、
   上記第１および第２の赤外線センサのうちの少なくとも一つは、上記複数の検知領域からの赤外線を受ける複数の検知部を有し、この複数の検知部は略一直線をなすように配置されていることを特徴とする赤外線センサ装置。
3. 請求項１に記載の赤外線センサ装置において、
   上記第１および第２の赤外線センサのうちの少なくとも一つは、上記複数の検知領域からの赤外線を受ける複数の検知部を各々有し、この複数の検知部は、互いに略直行する行と列をなすように配置されていることを特徴とする赤外線センサ装置。
4. 請求項３に記載の赤外線センサ装置において、
   上記第１の赤外線センサまたは第２の赤外線センサの少なくとも一方の検知部に、上記複数の検知領域から赤外線を導く光学系と、
   上記検知部の法線方向において、この検知部と上記光学系との間の距離を変更する法線距離変更手段と
   を備えることを特徴とする赤外線センサ装置。
5. 請求項１に記載の赤外線センサ装置において、
   上記第１の赤外線センサまたは第２の赤外線センサの少なくとも一方の検知部に、上記複数の検知領域から赤外線を導く光学系と、
   上記検知部の平面方向において、この検知部と上記光学系との間の位置を変更する平面位置変更手段と
   を備えることを特徴とする赤外線センサ装置。

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