JP2013210306A - 人体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集光手段12で監視ゾーン内に複数の検知エリアa1,a2,b1,b2 を形成した人体検知装置１においてセンサ手前側の近距離範囲Ｎで小動物による誤検知を防止する。
【解決手段】人体検知装置は、赤外線検出手段と、監視ゾーン内に複数の検知エリアを形成する集光手段とを有し、変化有りと判定された検知エリアが３以上となった場合に人体検知と判定する。監視ゾーンにおける人体検知装置の直下位置Ｏから距離ｄだけ離れた近距離範囲Ｎ内では、３以上の数の検知エリアが隣り合って直列に並ばないよう検知エリアを形成する。狭い近距離範囲Ｎ内では、直線的に動き回る傾向のある小動物を誤検知する可能性が小さくなり、小動物による誤報が防止される。
【選択図】図５

Description

本発明は、人体を検知する対象とする領域である監視ゾーン内に形成した検知エリアからの赤外線を受光する焦電素子を複数個備え、監視ゾーン内に侵入した移動物体によって変動した赤外線エネルギー量の検出に基づいて人体の有無を検知する人体検知装置に関するものである。

従来より、例えば商業ビル、公共施設、集合住宅などの様々な場所において、人体等の移動物体が特定の監視ゾーン内へ侵入したことを検知するため、物体から放射される赤外線を利用した人体検知装置が備えられている。

この人体検知装置は、一般に赤外線検出手段（センサ）として焦電素子を具備している。焦電素子は、強誘電体（例えばＰＺＴ）内の自発分極が温度変化によって変化する焦電効果（pyroelectric effect ）を利用した素子であり、この焦電効果によって誘起される電圧を検出することによって監視ゾーンへの人体の侵入を温度変化として検知することができる。

このような人体検知装置においては、監視ゾーン内における赤外線のエネルギーの変化量に応じて人体の有無を判定するため、監視ゾーン内に複数形成した検知エリアからの赤外線を集光手段によって赤外線検出手段（センサ）に集光する構成を採用している場合がある。ところが、このように集光手段で監視ゾーン内に検知エリアを複数形成する構成をとる場合には、センサから見て、センサに近い手前側に設定される検知エリアの面積は、センサから見て遠方に設定される検知エリアの面積と比較すると、相対的に小さくなってしまう。このため、同一の大きさの物体が、遠方の検知エリアを通過したときに赤外線検出手段にて検出する赤外線の変化量と、手前の検知エリアを通過したときに赤外線検出手段にて検出する赤外線の変化量とを比較すると、手前の検知エリアにおける赤外線の変化量の方が大きくなる。従って、センサから見て手前に設定される検知エリアでは遠方に設定される検知エリアに比べ、人体を検知する感度が高くなり、猫や鼠などの小動物を誤って人体と判定してしまう傾向が高いという課題がある。

このような人体検知装置において、小動物を誤って人体と判定しないようにするための先行技術としては、例えば特許文献１のような検知装置が知られている。この特許文献１に記載された検知装置の発明によれば、集光手段と焦電素子との間には、赤外線の透過量が異なる複数種類のフィルタが選択的に配置できるようになっており、センサから監視ゾーンまでの距離を短く設定するほど赤外線の透過量がより少ないフィルタに切り替え、センサに到達する赤外線の量を調整することにより、設定される監視ゾーンから検知装置までの距離の変化に応じた適切な検知感度が設定できるものとされている。

特許第３４８９９１５号公報

しかしながら、このような従来技術においては、以下のような課題があった。
特許文献１の検知装置では、監視ゾーン全体の設定を変更し、監視ゾーンの検知感度を全体的に調整する場合には好適であるものの、監視ゾーン内に複数の検知エリアを形成した場合に、個々の検知エリアにおける検知感度を個別に調整しようとすると技術的な困難が伴う。つまり、集光手段やフィルタを、複数の検知エリアに合わせて精密に設計する必要があり、検知エリアの数や配置によっては、センサから見て手前の検知エリアにおいて小動物を誤って人体と判定するのを適切に防止できる程度に集光手段やフィルタを設計することが難しい場合がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、集光手段によって監視ゾーン内に複数の検知エリアを形成した場合に、センサからみて相対的に手前側の範囲において小動物による誤検知を適切に防止することができる人体検知装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載された人体検知装置は、
赤外線を個別に検出して信号を出力する複数の赤外線検出手段と、
人体を検知する領域として監視平面上に設定された監視ゾーン内に複数の検知エリアを形成し、前記各検知エリアから放射される赤外線を対応する前記各赤外線検出手段に集光させる集光手段と、
前記各赤外線検出手段が出力する信号に基づいて前記各検知エリアごとに赤外線の変化の有無を判定するエリア判定手段と、
前記エリア判定手段が変化有りと判定した前記検知エリアが少なくとも３以上の所定エリア数となった場合に人体が検知されたものと判定して人体判定信号を出力する人体判定手段と、
を具備する人体検知装置であって、
前記集光手段が、前記監視ゾーンにおける当該人体検知装置の直下位置から所定距離だけ離れた近距離範囲の内部においては、前記所定エリア数以上の数の前記検知エリアが隣り合って直列に並ばないように前記検知エリアを形成することを特徴としている。

請求項２に記載された人体検知装置は、請求項１記載の人体検知装置において、
前記集光手段が、前記監視ゾーンにおいて前記近距離範囲を除いた範囲である遠距離範囲の内部においては、前記所定エリア数以上の数の前記検知エリアが前記直下位置から離れる方向について隣り合って直列に並ぶように前記検知エリアを形成することを特徴としている。

赤外線をセンサに導く集光手段が監視ゾーン内に形成する検知エリアの面積は、遠方に形成される検知エリアよりも手前に形成される検知エリアの方が小さいため、相対的に手前の検知エリアでは、相対的に遠方の検知エリアよりも、小動物による赤外線の変化を大きく検出して誤報を発生しやすい。本発明は、簡単かつ効果的な構成によってこの課題を解決するために、小動物の行動特性、すなわち限られた狭い範囲の中で動き回る小動物を観察すると直線的に移動する傾向があり、小刻みに方向を変えて移動することは稀である、という特性に着目して創作されたものである。

そこで請求項１に記載された人体検知装置によれば、監視ゾーンにおける人体検知装置の直下位置から所定距離だけ離れた近距離範囲の内部においては、所定エリア数以上の数の検知エリアが隣り合って直列に並ぶことがないように検知エリアを形成した。すなわち、監視ゾーンの手前から遠方方向にかけての近距離範囲内では、隣り合う検知エリアが人体を判定する基準となる所定エリア数以上の数で直列に並ぶことがないため、狭い範囲内では直線的に動き回る傾向のある小動物を誤検知する可能性が小さくなり、監視ゾーン内の人体検知装置に近い領域での小動物による誤報の防止を実現することができた。
なお、近距離範囲の内部で隣り合う検知エリアが直列に並ばないように検知エリアを形成したとしても、小動物の大きさよりも人体の大きさの方が大きいため、人体は隣り合う検知エリアを移動することとなる。このため、人体を検知することは可能である。

また、人体検知装置から隣り合う検知エリアまでのそれぞれの方向がなす角度を固定して考えると、監視ゾーンの遠方では近距離範囲に比べて隣り合う検知エリア間の間隔が大きくなる。
このため、監視ゾーンの遠方では検知エリアを直列にしておかないと、実際に人体が侵入してきても、人体を判定する基準となる所定エリア数以上の検知エリアにおいて赤外線の変化を判定できない可能性が高くなる。

そこで請求項２に記載された人体検知装置によれば、請求項１の場合とは異なり、監視ゾーンの遠方においては、監視ゾーンにおける人体検知装置の直下位置から離れる方向について、人体を判定する基準となる所定エリア数以上、隣り合う検知エリアが直列に並ぶようにすることで、失報の防止を実現することができた。
なお、遠方では検知エリアの面積は近距離範囲の検知エリアに比べて大きくなる。このため、遠方で隣り合う検知エリアが直列になるようにしたとしても、人体よりも小さい小動物を検知することはない。

本発明の実施形態に係る人体検知装置のシステム構成を示す概略ブロック図である。 同装置を天井設置したときの概略斜視図である。 同装置における監視ゾーン、検知ゾーン、検知エリア等の概念を示す説明図である。 同装置が有するデュアルエレメント方式の焦電素子による人体の検知方法を分図（ａ）〜（ｅ）によって示す説明図である。 本実施形態において監視ゾーン内に形成された検知エリア及び検知ゾーンの配置例を示す説明図である。 本実施形態において監視ゾーンの近距離範囲内に形成された検知エリア及び検知ゾーンの形成例を示す拡大説明図である。 本実施形態において監視ゾーンに形成された検知エリアの形成例を示す説明図であり、分図（ａ）は３つの検知エリアが直列になっていない例を示し、分図（ｂ）は３つの検知エリアが直列になっている例を示す。 本実施形態のデュアルエレメント焦電素子単体による物体検知の処理内容を示す説明図である。 本実施形態における人体判定処理を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者等によりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれる。

［装置構成］
＜監視ゾーンにおける形成及び基本構成等について＞
まず、図１〜図９を参照しながら、本実施形態の人体検知装置１について説明する。
図１乃至図３に示す人体検知装置１は、図３中に示すように人体を検知する領域としての監視対象となる監視ゾーン（図示例では建物内の床面に設定されている）全体を満遍なく監視するため、例えば建物の壁の上方や天井に設置され、図１乃至図２に示すように、赤外線検出手段１１と、集光手段１２と、信号処理手段１３と、制御手段１４と、出力手段１５とで概略構成されている。なお、人体検知装置１は、これらの構成を、監視ゾーンからの赤外線を透過するカバーと壁や天井に固定するための台座とが組み合わさった筐体内部に備えるものであるが、図１乃至図２では、この筐体を省略して図示している。

なお、本実施形態では、図３に示すように、例えば建物内の床面や建物外の地面等の監視平面上（略水平面又は凹凸面を含む）に仮想的に設定された監視ゾーンに対し、人体検知装置１からみて俯瞰するように放射状に複数形成される焦電素子毎に対応した２次元監視領域を「検知エリア」と称し、第１焦電素子１１ａ又は第２焦電素子１１ｂがそれぞれ形成する各検知エリアの組み合わせ又は群を「検知ゾーン」と称し、各検知エリアから対応する焦電素子に向かって集束しながら集光される赤外線の集光領域（図中では略錘体形状）である３次元監視領域を「集光空間」と称する。なお、図３の例では、「検知ゾーン」が１つである例として示しているため、「検知ゾーン」と監視ゾーンとはほぼ同じ位置と大きさであるように図示されているが、「検知ゾーン」を複数形成した場合には、複数の「検知ゾーン」を囲うようにした領域として監視ゾーンが設定されていることとなる。また、監視ゾーンは、人体検知装置１を設置する者により、筐体内部に備えられた集光手段１２などの向きを変更する調整機構などを用いて適宜設定される。

また、本実施形態では、監視ゾーン内に侵入した移動物体が複数の検知エリアに跨がったことを検知したときに当該移動物体についての判断を行なうが、その判断の基準となる移動物体が跨がった検知エリアの数は、人体検知装置１の記憶手段（図示せず）に対して予め適宜に設定しておく。具体的には、複数の検知エリアに跨がったことが検知された移動物体が人体であると判定するための基準として、所定エリア数（例えば３つ）を人体判定エリア数として予め設定しておき、この人体判定エリア数以上に跨がって検知される移動物体を「人体」、人体判定エリア数未満で検知される移動物体を「小動物（犬、猫、鼠等）」として区別する。なお、人体判定エリア数は、人体検知装置１の設置環境等に応じて、その数の増減を任意に設定することができる。

＜赤外線検出手段について＞
図１に示すように、人体検知装置１が有する赤外線検出手段１１は、２つのデュアルエレメント焦電素子ａ１及びａ２を具備したデュアルツイン型焦電素子である第１焦電素子１１ａと、デュアルエレメント焦電素子ｂ１及びｂ２を具備したデュアルツイン型焦電素子である第２焦電素子１１ｂとで構成されている。

デュアルエレメント方式の焦電素子は、監視対象となる監視ゾーン内における物影や強風等に起因するエリア内背景温度の変化、外来の電波ノイズ又は太陽光等の外乱光等による誤検知を防止するため、水平方向に並列配置した互いに極性が異なる＋極性の素子と−極性の素子を備えており、監視ゾーン内に、＋極性の素子による＋極性のエリア（Ｅ＋）と、−極性による−極性のエリア（Ｅ−）とを有する検知エリアを形成している。

図４は、デュアルエレメント方式の焦電素子による人体の検知方法を示している。
図４（ａ）は監視ゾーン内に形成した検知エリアを模式的に示すものであり、同図中に矢印で示すように、例えば移動物体が検知エリア（Ｅ１＋）から検知エリア（Ｅ１−）内へ移動した場合を示す。この場合、図４（ｂ）に示すように、まず移動物体が検知エリア（Ｅ１＋）内に侵入したことにより、検知エリア（Ｅ１＋）内の赤外線エネルギー量が変化する。移動物体が侵入した検知エリア（Ｅ１＋）に対応する焦電素子の＋出力は＋側に出力する。次に、検知エリア（Ｅ１＋）から検知エリア（Ｅ１−）へ移動物体が移動すると、図４（ｃ）に示すように、移動物体が検知エリア（Ｅ１−）内に侵入したことにより、検知エリア（Ｅ１−）内の赤外線エネルギー量が変化する。検知エリア（Ｅ１−）に対応する焦電素子は、検知エリア（Ｅ１＋）に対応する素子と逆極性のため、その−出力は−側に出力する。そして、検知エリア（Ｅ１−）から移動物体が退去すると、図４（ｃ）の波形は徐々に変化前に戻る。なお、後出の＜信号処理手段について＞で説明するが、前記各デュアルエレメント焦電素子が出力した＋又は−出力の焦電素子出力は、図４（ｄ）に示す「合成出力」のように合成されて後段の制御手段１４に出力される。

なお、移動物体が各検知エリア内で停止状態を維持した場合には、赤外線エネルギーの変化がないため波形が出力されない。また、外乱光や背景温度等の赤外線エネルギー変化は、互いに打ち消し合ってキャンセルされるため、例えば図４（ｅ）に示す「背景温度変化」のように焦電素子からはほとんど出力されない。

＜信号処理手段について＞
図１に示すように、デュアルエレメント焦電素子ａ１，ａ２には、これら各素子が受光した赤外線のエネルギー変化量を示す焦電素子出力に対して後述する所定の信号処理を行なう第１及び第２信号処理手段１３ａ，１３ｂがそれぞれ接続されている。また、デュアルエレメント焦電素子ｂ１，ｂ２には、これら各素子が受光した赤外線のエネルギー変化量を示す焦電素子出力に対して後述する所定の信号処理を行なう第３及び第４信号処理手段１３ｃ，１３ｄがそれぞれ接続されている。

信号処理手段１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、前記各デュアルエレメント焦電素子ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２から出力された受光した赤外線のエネルギー変化量を示す焦電素子出力、すなわち前述した検知エリア（Ｅ１＋）に対応する素子の＋出力（図４（ｂ））と検知エリア（Ｅ１−）に対応する−出力（図４（ｃ））を合成するとともに、これを増幅し、図４（ｄ）に示すように、合成された赤外線エネルギー量の変化に対応する素子毎の検知信号として後段の制御手段１４に出力する。なお、各信号処理手段１３ａ〜１３ｄにおける信号の増幅率は、全て同一に設定されている。

そして、制御の詳細は後出の＜制御手段について＞で詳述するが、各信号処理手段１３ａ〜１３ｄからの検知信号は制御手段１４の対応する各エリア判定手段１４ａに与えられ、各エリア判定手段１４ａは、各信号処理手段１３ａ〜１３ｄからそれぞれ送られた検知信号が所定の閾値を超えたと判断した時に、それぞれ物体検知信号を出力する。そして、制御手段１４の人体判定手段１４ｂにおいて、所定の人体判定エリア数（本例では３）以上の数の検知エリアに跨がって移動物体が検知されたと判断された場合、検知された移動物体を「人体」と判定する。

＜集光手段が形成する検知エリアの配置について＞
図１及び図２に示すように、集光手段１２（１２ａ、１２ｂ）は、例えば多分割レンズや集光ミラー等の赤外線を集光する各種光学系で構成され、第１及び第２焦電素子１１ａ、１１ｂ毎に設けられている。集光手段１２は、監視ゾーン内において、複数のデュアルエレメント焦電素子に対応するように本装置を中心として放射状に形成された複数の検知エリアからの赤外線を、対応するデュアルエレメント焦電素子に集光している。また、図２に示すように、集光手段１２には、集光した赤外線の光学経路を制限して素子毎に集光する第１焦電素子用集光領域と第２焦電素子用集光領域を設けるための遮蔽部材１２ｃが設けられている。

図５は、集光手段１２によって監視ゾーン内に複数形成される検知エリアの配置例である。図５に示すように、本実施形態では、平面視で概ね扇形状と認識される形状の監視ゾーン内に、第１焦電素子１１ａが形成する検知エリアａ１及びａ２と、第２焦電素子１１ｂが形成する検知エリアｂ１及びｂ２が、人体検知装置１を中心として放射状に複数形成されている。なお、第１焦電素子１１ａが形成する複数の検知エリアａ１及びａ２を総称して検知ゾーンＡと称し、第２焦電素子１１ｂが形成する複数の検知エリアｂ１及びｂ２を総称して検知ゾーンＢと称する。

図５に示すように、２つの焦電素子である第１焦電素子１１ａ及び第２焦電素子１１ｂが形成する各検知エリアａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の配置は、監視ゾーンにおける当該人体検知装置の直下位置Ｏから所定距離ｄだけ離れた近距離範囲Ｎの内部と、前記監視ゾーンにおいて近距離範囲Ｎを除いた範囲である遠距離範囲Ｆの内部とでは、異なっている。

近距離範囲Ｎと遠距離範囲Ｆの境界を区切る直下位置Ｏからの所定距離ｄは、焦電素子の感度、監視ゾーン全体の広さ、人体検知装置の設置高さ、監視目的その他の条件にもよるが、例えば一例として、人体判定の誤検知の少ない距離である直下位置Ｏから２〜３ｍ程度の距離に設定することができる。

まず、監視ゾーンの全体を示す図５及び監視ゾーン中の近距離範囲Ｎを拡大した図６に示すように、近距離範囲Ｎの内部では、前述した人体判定エリア数である所定エリア数（本例では３）以上の数の検知エリアが隣り合って直列に並ばないように、検知エリアが形成されている。

ここで直列とは、図７の各分図に示すように、隣り合う複数の検知エリアＡ１〜Ａ３を想定した場合、その中の少なくとも２個の検知エリアの各重心を結ぶ直線の方向を意味している。従って、本例においては、図７（ａ）に示すように、２個の検知エリアＡ１，Ａ２の各重心Ｇ１，Ｇ２を通過する直線の上に第３の検知エリアＡ３の重心Ｇ３が存在しない場合には、３個の検知エリアＡ１〜Ａ３は直列に並んでいないことになる。また図７（ｂ）に示すように、３個の検知エリアＡ１〜Ａ３の各重心Ｇ１〜Ｇ３を通過する１本の直線が存在する場合には、３個の検知エリアＡ１〜Ａ３は直列に並んでいることになる。

図６に示すように、近距離範囲Ｎの内部では、直下位置Ｏから直線Ｌに沿って、２個の検知エリアｂ１，ｂ２の組と、２個の検知エリアａ１，ａ２の組と、２個の検知エリアｂ１，ｂ２の組と、２個の検知エリアａ１，ａ２の組が、各組ごとに千鳥状に配置され、人体判定エリア数である３以上の数の検知エリアが隣り合って直列に並ばないように、検知エリアが形成されている

赤外線をセンサに導く集光手段が監視ゾーン内に形成する検知エリアの面積は、遠方の検知エリアよりも手前の検知エリアの方が小さいため、相対的に手前にある近距離範囲Ｎでは、相対的に遠方の遠距離範囲Ｆよりも、小動物による赤外線の変化を大きく検出して誤報を発生しやすいが、本実施形態の人体検知装置によれば、監視ゾーンの近距離範囲Ｎの内部では、人体判定エリア数である３以上の数で直列に並ぶことがないため、狭い近距離範囲Ｎ内で直線的に動き回る傾向のある小動物を誤検知する可能性が小さくなり、監視ゾーン内の人体検知装置に近い領域での小動物による誤報の防止が確実になる。
なお、近距離範囲の内部では、複数の検知エリアのうち、人体判定エリア数分の隣り合う検知エリアを任意に選択した場合に、いずれの方向から人体が直線的に移動してきたとしても、選択した全ての検知エリア上を人体が移動するように検知エリアを形成している。このため、近距離範囲の内部で隣り合う検知エリアが直列に並ばないように検知エリアを形成したとしても、小動物の大きさよりも大きい人体は隣り合う検知エリアを人体判定エリア数分移動することとなる。従って、近距離範囲で人体を検知することが可能となる。

次に、図５に示すように、遠距離範囲Ｆの内部では、人体判定エリア数である３以上の数の検知エリアが、直下位置Ｏから離れる方向（直下位置Ｏを中心とする放射方向）について隣り合って直列に並ぶように形成されている。

図５に示すように、遠距離範囲Ｆの内部では、直下位置Ｏを中心とした異なる５本の放射方向に沿うように、５組の検知エリアが形成されている。すなわち、扇形状の監視ゾーン内には、直線Ｌと、その両側の４本の放射方向に沿って、４個の検知エリアｂ１，ｂ２，ａ１，ａ２がそれぞれ放射状に形成されており、その中で検知エリアｂ２とａ１が放射方向に一部分重なっている。

人体検知装置から隣り合う検知エリアまでのそれぞれの方向がなす角度を固定して考えると、監視ゾーンの遠方では近距離範囲に比べて隣り合う検知エリア間の間隔が大きくなる。このため、監視ゾーンの遠方である遠距離範囲Ｆの内部では検知エリアを直列にしておかないと、実際に人体が侵入してきても、人体判定エリア数である３以上の数の検知エリアにおいて赤外線の変化を判定できない可能性があるが、本実施形態の人体検知装置によれば、遠距離範囲Ｆの内部では、人体判定エリア数である３以上の数で検知エリアが放射方向について直列に並ぶようにしたので、失報を確実に防止することができる。
なお、遠方では検知エリアの面積は近距離範囲の検知エリアに比べて大きくなる。このため、遠方で隣り合う検知エリアが直列になるようにしたとしても、人体よりも小さい小動物を検知することはない。

また、本実施形態によれば、集光手段を複数（２個）のミラーで構成し、当該複数のミラーが、監視ゾーンから放射される赤外線をそれぞれ異なる焦電素子に集光させて多数の検知エリアを監視ゾーン内に形成している。すなわち、監視ゾーンを分割する多数の検知エリアを複数（２個）のミラーで形成するので、単一のミラーで多数の検知エリアを形成する場合に比べて各ミラーの形状がより単純化され、設計・製作がより容易になるという効果が得られる。換言すれば、単一のミラーに関して精密な設計・製作を行なわずとも、特に近距離範囲Ｎにおいて多数の細かい検知エリアを形成することが可能となる。

＜制御手段について＞
図１に示す制御手段１４は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ及びその周辺回路で構成され、人体検知装置１を構成する各手段の駆動制御を行っている。また、制御手段１４は、このマイクロコンピュータ及びマイクロコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムによって実現される機能モジュールとして、エリア判定手段１４ａと人体判定手段１４ｂを備えている。

図１に示すように、制御手段１４は、信号処理手段１３ａ〜１３ｄにそれぞれ対応するように４個のエリア判定手段１４ａを備えている。各エリア判定手段１４ａには、信号処理手段１３ａ〜１３ｄからの検知信号をそれぞれ独立して入力される。各エリア判定手段１４ａは、対応する検知エリア内で物体を検知したか否かの判定を各検知信号に基づいて行い、予め設定された判定時間Ｔ１内に所定レベルの信号があったときに、この検知信号を有効（赤外線に変化有り）と判断して後段の人体判定手段１４ｂに物体検知信号を出力する。なお、制御手段１４は、エリア判定手段１４ａ及び人体判定手段１４ｂにおいて判定基準となる判定時間を計時するために、計時機能を備えたタイマを有している。

まず、エリア判定手段１４ａによる物体検知の判定処理について図８を参照して説明する。図８の上半部に示すグラフは、エリア判定手段１４ａによる物体検知の処理内容を示すタイミングチャートである。
検知エリアにおいて＋極性のエリア側から−極性のエリア側へと赤外線エネルギーの変化を伴う物体が通過した際には、各焦電素子ａ１〜ａｄからの焦電素子出力は、各信号処理手段１３ａ〜１３ｄで処理され、図８中に示すような検知信号として各エリア判定手段１４ａに入力される。エリア判定手段１４ａは、この検知信号を＋閾値及び−閾値と判定時間Ｔ１を基準として処理し、対象となる検知エリア内に物体が存在するか否かの判定を行なう。すなわち、エリア判定手段１４ａは、この検知信号が＋閾値を越えた時点から計時を開始し、判定時間Ｔ１（例えば３ｓｅｃ）以内に−閾値も越えた場合に、検知エリア内に物体が存在すると判断する。図８に示した例では、検知信号が＋閾値を越えた時点からちょうど判定時間Ｔ１後に−閾値を越えた場合を示している。このように、エリア判定手段１４ａは、対象となる検知エリアを物体が通過し、検知信号の信号レベルが＋閾値を超えてから判定時間Ｔ１以内に−閾値を超えた場合に、当該検知エリアに物体が存在するとの判定を行い、この検知信号を有効として人体判定手段１４ｂに物体検知信号を出力する。

なお、図８の例は、＋極性側の検知エリアから−極性側の検知エリアへ物体が移動したときのレベル波形であり、物体が−極性側の検知エリアから＋極性側の検知エリアへ移動したときは図８とは逆の波形となる。また、判定時間Ｔ１以内に検知信号が＋閾値及び−閾値を超えないときは、検知信号を無効と判定して判定時間Ｔ１の計時をリセットし、検知信号が再び入力して＋閾値又は−閾値を超えたときに判定時間Ｔ１の計時を開始する。

次に、人体判定手段１４ｂによる人体判定処理について図８及び図９を参照して説明する。図８の下半部に示すグラフは、前述した同上半部に示すエリア判定手段１４ａにおける物体検知の判断タイミングと、人体判定手段１４ｂにおける人体判定の判断タイミングの関連を示すタイミングチャートである。図９は、人体判定手段１４ｂにおける人体判定処理を説明するタイミングチャートであり、各デュアルエレメント焦電素子ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２に対応する４つの各検知エリアについての各エリア判定手段１４ａによるエリア判定（エリア判定手段によるエリア判定ａ１〜ｂ２）を示している。

図８の下半部のタイミングチャート及び図９に示すように、人体判定手段１４ｂは、エリア判定手段１４ａから物体検知信号を入力されると、この入力タイミングで保持時間Ｔ２の計時を開始し、この信号を保持時間Ｔ２だけ保持する。この保持時間Ｔ２の間だけ当該物体検知信号は有効である。人体判定手段１４ｂは、この保持時間Ｔ２の間に、その他の素子からの人体判定エリア数から１を減算した分だけ物体検知信号が入力されたときに、侵入した物体が人体であると判定し、この判定結果である人体検知信号を出力手段１５に出力する。

すなわち、図９に示すように、人体判定手段１４ｂは、デュアルエレメント焦電素子ａ２からの２回目の焦電素子出力に基づく物体検知信号を保持している保持時間Ｔ２の間に、デュアルエレメント焦電素子ｂ１及びｂ２からの各焦電素子出力に基づく２つの物体検知信号を入力されたため、人体判定エリア数である３つの物体検知信号を入力されたこととなり、図９の最下段に示すように、これをもって検知した物体が人体であると判定し、出力手段１５に人体判定信号を出力する。

なお、人体判定手段１４ｂは、入力された物体検知信号を保持時間Ｔ２だけ保持した間に他の物体検知信号の入力がないときは、人体検知が不成立となるため、保持時間Ｔ２経過後に保持した物体検知信号を消去する。

＜出力手段について＞
出力手段１５は、制御手段１４から出力された人体判定信号の入力を受け、出力先である後段の連動装置（一例として、不図示の警報装置、鳴動装置、人体検知装置１に内蔵される監視カメラ等）に対して人体検知信号を出力する。

［処理動作］
次に、上述した人体検知装置１の人体検知処理に関する一連の動作例について説明する。
まず、監視ゾーン内に形成した複数の検知エリアから放射される赤外線のエネルギーが集光手段１２によって赤外線検出手段１１に集光され、赤外線検出手段１１からの焦電素子出力は信号処理手段１３で処理され、この集光された赤外線のエネルギー変化量を示す検知信号が信号処理手段１３からエリア判定手段１４ａに出力される。

各エリア判定手段１４ａでは、この検知信号の信号レベルが＋閾値又は−閾値を超えたか否かの判定を行い、入力した検知信号が何れかの閾値を超えたタイミングで判定時間Ｔ１の計時を開始する。そして、入力した検知信号が判定時間Ｔ１以内に他方の閾値を超えた場合には、当該検知信号を出力した焦電素子によって物体を検知したことを確認し、このことを示す物体検知信号を人体判定手段１４ｂに出力する。

人体判定手段１４ｂは、物体検知信号の入力タイミングから保持時間Ｔ２の間、この信号を保持する。そして、人体判定手段１４ｂは、保持時間Ｔ２の間に、他の検知エリアで検知された物体検知信号が人体判定エリア数から１を減算した数だけ入力された場合に、監視ゾーン内で検知した物体を人体であると判定し、これを示す人体判定信号を出力手段１５に出力する。

出力手段１５は、後段の連動装置に人体検知信号を出力し、後段の連動装置は入力された人体検知信号を利用して必要な動作を実行する。

［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態の人体検知装置１は、デュアルツイン型の第１焦電素子１１ａ、第２焦電素子１１ｂで構成される赤外線検出手段１１を備え、各焦電素子ごとに集光手段１２ａ，１２ｂを備え、監視ゾーン内に複数の検知エリアを形成している。

監視ゾーン内に複数の検知エリアを形成した人体検知装置においては、監視ゾーン内に形成する検知エリアの面積は、遠方よりも手前に形成される検知エリアの方が小さくなるため、相対的に手前の検知エリアでは、相対的に遠方の検知エリアよりも、小動物による赤外線の変化を大きく検出して誤報を発生しやすい。

そこで、本実施形態では、近距離範囲Ｎで動き回る小動物は直線的に移動するので小刻みに方向を変えることは稀であるという行動特性に着目し、監視ゾーン内に形成される複数の検知エリアのうち、近距離範囲Ｎの内部では人体判定エリア数以上の数の検知エリアが隣り合って直列に並ばないように構成した。

このため、本実施形態によれば、人体検知装置の直下位置から放射方向にかけての近距離範囲Ｎ内では、狭い範囲内で直線的に動き回る傾向のある小動物を誤検知する可能性が小さくなり、監視ゾーン内の人体検知装置に近い領域での小動物による誤報の防止を実現することができる。

また、監視ゾーンにおいて近距離範囲Ｎよりも遠方となる遠距離範囲Ｆでは、検知エリアの投影面積が広がるので、検知エリアを直列にしておかないと、実際に人体が侵入してきても、人体を判定する基準となる所定エリア数以上の検知エリアにおいて赤外線の変化を判定できない可能性がある。

そこで本実施形態では、監視ゾーンにおいて近距離範囲Ｎよりも遠い遠距離範囲Ｆの内部では人体判定エリア数以上の数の検知エリアが放射方向について隣り合って直列に並ぶように構成した。遠距離範囲Ｆでは、このように検知エリアを放射方向に直列に並べれば、検知エリアの幅が概ね人の肩幅程度に設定されており、集光空間の高さも概ね人の高さに一致していれば、人体が３つの検知エリアで検知される可能性は十分に高くなるので、失報を確実に防止することができる。

なお、以上説明した実施形態では、図１に示すように各検知エリアは概ね細長い矩形状であったが、これは集光手段１２であるミラーや赤外線検出手段１１における素子の形状に依存するものであり、楕円形、円形、その他の形状であってもよい。また、監視ゾーン内における検知エリアの配置パターンは監視目的等に応じて任意に設定してよい。さらに、本実施形態では、監視ゾーンは平面視で概ね扇形状と認識される形状であったが、これに限定されるものではなく、監視目的等に応じて任意に設定することができ、平面視において、人体検知装置乃至その直下位置を中心とした所望の中心角度の扇形でもよいし、円形その他の形状でもかまわない。

１…人体検知装置
１１…赤外線検出手段（１１ａ…第１焦電素子（デュアルエレメント焦電素子ａ１、ａ２）、１１ｂ…第２焦電素子（デュアルエレメント焦電素子ｂ１、ｂ２））
１２…集光ミラー（１２ａ…第１集光ミラー、１２ｂ…第２集光ミラー、１２ｃ…遮蔽部材）
１３…信号処理手段（１３ａ…第１信号処理手段、１３ｂ…第２信号処理手段、１３ｃ…第３信号処理手段、１３ｄ…第４信号処理手段）
１４…制御手段（１４ａ…エリア判定手段、１４ｂ…人体判定手段）
１５…出力手段
Ａ、Ｂ…検知ゾーン
ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２…検知エリア

Claims (2)

1. 赤外線を個別に検出して信号を出力する複数の赤外線検出手段と、
   人体を検知する領域として監視平面上に設定された監視ゾーン内に複数の検知エリアを形成し、前記各検知エリアから放射される赤外線を対応する前記各赤外線検出手段に集光させる集光手段と、
   前記各赤外線検出手段が出力する信号に基づいて前記各検知エリアごとに赤外線の変化の有無を判定するエリア判定手段と、
   前記エリア判定手段が変化有りと判定した前記検知エリアが少なくとも３以上の所定エリア数となった場合に人体が検知されたものと判定して人体判定信号を出力する人体判定手段と、
   を具備する人体検知装置であって、
   前記集光手段は、前記監視ゾーンにおける当該人体検知装置の直下位置から所定距離だけ離れた近距離範囲の内部においては、前記所定エリア数以上の数の前記検知エリアが隣り合って直列に並ばないように前記検知エリアを形成することを特徴とした人体検知装置。
2. 前記集光手段は、前記監視ゾーンにおいて前記近距離範囲を除いた範囲である遠距離範囲の内部においては、前記所定エリア数以上の数の前記検知エリアが前記直下位置から離れる方向について隣り合って直列に並ぶように前記検知エリアを形成することを特徴とした請求項１記載の人体検知装置。

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