JP2542048B2 - 人体検出装置 - Google Patents

人体検出装置

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JP2542048B2
JP2542048B2 JP63160164A JP16016488A JP2542048B2 JP 2542048 B2 JP2542048 B2 JP 2542048B2 JP 63160164 A JP63160164 A JP 63160164A JP 16016488 A JP16016488 A JP 16016488A JP 2542048 B2 JP2542048 B2 JP 2542048B2
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秀和 姫澤
貴司 堀井
啓史 松田
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、人体から放射される赤外線量と床面等の背
景から放射される赤外線量の差を人体の移動により検出
する赤外線受光式の人体検出装置に関するものである。
[従来の技術] 赤外線受光式の人体検出装置は、人体と背景の温度差
を赤外線のエネルギー量の差として焦電素子等の赤外線
検出素子を用いて検出することにより人体を検出する装
置であり、近年広く普及するようになったが、それとと
もに、信頼性の改善が要求されている。赤外線受光式の
人体検出装置の誤動作要因としては、検知エリア内での
背景の温度変化や内部雑音、ヘッドライトや太陽光等の
エネルギーの大きな外乱光の影響などが考えられ、これ
らの誤動作要因を除去するために、従来、種々の提案が
なされている。
その一つとして、2個の赤外線検出素子を水平方向に
配置してその差動出力を用いて人体を検出する方式があ
る。この方式においては、両赤外線検出素子の検知エリ
アに跨がる背景温度の変化による誤動作を防ぐことがで
きるが、人体の垂直方向の移動に対しては、両赤外線検
出素子の出力が打ち消し合い、差動出力として出力が得
られないという欠点を有する。また、一方の赤外線検出
素子の検知エリア内のみにおける背景の温度変化に対し
ては誤動作のおそれがある。
そこで、4個の赤外線検出素子を用いて2組の差動出
力を得る方式が提案されている(特開昭58−203396号公
報、特開昭59−94094号公報)。この方式による検出動
作の一例を第5図に示す。物面上に4個の赤外線検出素
子による4つの検出エリアI〜IVが設定され、検知エリ
アI,IV及び検知エリアII,IIIによりそれぞれ差動出力A,
Bが得られる。第5図(a)の場合には、人体が検知エ
リアI,IIIからII,IVに移動し、差動出力A,Bが共に得ら
れる。同図(b)の場合には、人体が検知エリアI,IIか
らIII,IVに移動し、差動出力A,Bが共に得られる。
[発明が解決しようとする課題] ところが、同図(c)の場合、差動出力Aは得られる
が、差動出力Bについては、検知エリアII,IIIを人体が
同時に横切るため出力が打ち消され、差動出力Bが生じ
ない。したがって、人体の移動を確実に検出するために
は、差動出力A,Bのうちのいずれかが出力を生じた場合
に人体検出出力を生じさせる必要がある。この場合、1
個の検知エリア内で生じる温度変化により、差動出力A,
Bのうちの一方が出力を生じて、誤動作を生じるおそれ
がある。また、内部雑音等により、1個の赤外線検出素
子が出力を生じた場合にも、差動出力A,Bのうちの一方
が出力を生じ、誤動作を生じるおそれがある。
そこで、本発明者らは複数の赤外線検出素子から各々
独立した出力を取り出して、各赤外線検出素子の出力よ
りピーク値とその出力時刻のばらつきを比較することに
より、人体の有無を検知する方式を提案している(特開
昭62−242090号)が、各赤外線検出素子の出力の順序ま
では考慮していなかった。このため、各赤外線検出素子
の出力の順序が人体の存在に起因する順序とは考えられ
ないような場合にまで、人体検出信号が生じるという問
題があった。
本発明はこ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、複数の赤外線検出素子から各
々独立した出力を取り出し、その出力の順序を考慮に入
れて人体の有無を判別することにより、簡単且つ安価な
構成でありながら信頼性の高い人体検出装置を提供する
ことにある。
[課題を解決するための手段] 本発明にあっては、上記の目的を達成するために、第
1図に示すように、検知領域からの赤外線を集光する光
学系1と、光学系1にて集光された赤外線を受光する複
数の赤外線検出素子A〜Dと、複数の赤外線検出素子A
〜Dの各出力を夫々増幅する増幅部3と、増幅部3にて
増幅された赤外線検出素子A〜Dの各出力を人体検出に
適した信号に処理する信号処理部4と、信号処理部4に
より処理された赤外線検出素子A〜Dの各出力のピーク
値VA〜VDのうち最大値Vmaxを求め、他の赤外線検出素子
の出力のピーク値が前記最大値Vmaxに対して所定比以上
の値であり、且つ各出力の立ち上がる出力時刻tA〜tD
時間差が所定の範囲内であるときに人体が存在すると判
定する判断部5と、判断部5の判定結果を出力する出力
部6とから成る人体検出装置において、前記赤外線検出
素子A〜Dの各出力の立ち上がりの順序に基づいて人体
の有無を判定する出力順序判定部51を、前記判断部5に
付加したことを特徴とするものである。
[作 用] 本発明にあっては、このように、赤外線検出素子A〜
Dの各出力のピーク値VA〜VDのうち最大値Vmaxを求め、
他の赤外線検出素子の出力のピーク値が前記最大値Vmax
に対して所定比以上の値であり、且つ各出力の立ち上が
る出力時刻tA〜tDの時間差が所定の範囲内であるときに
人体が存在すると判定する判断部5に、赤外線検出素子
A〜Dの各出力の立ち上がりの順序に基づいて人体の有
無を判定する出力順序判定部51を付加したものであるか
ら、各赤外線検出素子A〜Dの出力の順序が人体の存在
に起因する順序とは考えられないような場合には、人体
検出信号が生じないものであり、したがって、ノイズ等
による誤検出の生じる確率を低減することができるもの
である。
[実施例1] 第1図(a)は本発明の一実施例の全体構成図であ
る。赤外線を集光する光学系1は、ミラー又はレンズを
用いる。複数の検知領域を設ける場合には、多分割ミラ
ー又は多分割レンズを用いて、複数の検知領域から赤外
線を集光する。赤外線検出素子A〜Dとしては、安価で
常温で動作可能な焦電素子を用いる。焦電素子の他、サ
ーモパイルを用いることもできる。複数の赤外線検出素
子A〜Dを光学系1の焦点面2上に配置することによ
り、物面上には光学系1を通じて複数の検出エリアA′
〜D′が焦点面2上の赤外線検出素子A〜Dの配置と同
じ配置で形成され、検知エリアA′〜D′内における人
体の移動により、各々の赤外線検出素子A〜Dが背景と
の温度差の変化として出力を生じる。増幅部3において
は、各赤外線検出素子A〜Dの出力を各々独立に増幅す
る。信号処理部4においては、帯域フィルタを設け、各
々の出力において必要な周波数成分のみを抽出する。帯
域フィルタを通過した各々の出力はマルチプレクサとA/
D変換器を用いて順次A/D変換される。A/D変換された各
出力は、判断部5を構成するマイクロコンピュータμC
に送られる。判断部5において、各出力波形における特
徴としてピーク値VA〜VD及び出力があるレベルを越えた
時刻tA〜tDを判定する。各出力におけるピーク値VA〜VD
及び出力時刻tA〜tDを相互に比較することにより人体検
出の有無を判定する。
第1図(b)は発明の一実施例の要部構成を示してい
る。同図に示すように、4個赤外線検出素子A〜Dを光
学系1の焦点面2上に配置する。このとき、物面上には
素子の配置と同じ配置の検知エリアA′〜D′が光学系
1により形成されるが、人体の大きさが各検知エリア
A′〜D′をカバーするように光学系1を設計する。
第2図(a)〜(c)は、検知エリアA′〜D′を人
体が通過する場合の主な例とその場合の各赤外線検出素
子A〜Dの出力波形を示す。まず、各出力波形のピーク
値VA〜VDついて検討すると、人体の移動時に移動方向に
拘わらず、人体は検知エリアA′〜D′の全域を通過す
ると考えられるから、ほぼ同様のピーク値が得られる。
ここで、人体表面の温度分布や検知エリアA′〜D′に
占める人体表面の面積の差も考慮すると、各出力のピー
ク値VA〜VDには、ある程度のばらつきを生じる。また、
ピーク値VA〜VDは周囲温度によっても影響を受ける。す
なわち、周囲温度が低いときはピーク値は上昇し、高い
ときは低下する。したがって、各ピーク値VA〜VDについ
て相対的な比較を行えばよい。各ピーク値VA〜VDにおけ
る最大値をVmaxとすると、Vmaxを基準にしてスレショル
ドレベルを設定し、他のピーク値が全てスレショルドレ
ベルを越えた場合に人体が存在すると判定する。すなわ
ち、各イーク値VA〜VDにおける最小値Vminと最大値Vmin
の比が或るスレショルドレベルK(0<K<1)に対し
て次式を満たせば良い。
Vmin/Vmax>K …… 次に、出力時刻tA〜tDに着目すると、人体が全検知エ
リアA′〜D′を移動する場合、移動方向に拘わらず、
ある1つの検知エリアから他の検知エリアに移動するの
に移動時間を要する2個の検知エリアが存在する。移動
時間は、各赤外線検出素子A〜Dの出力が立ち上がる出
力時刻の時間差によって示される。この時間差は検知エ
リアの大きさ及び人体の移動速度を考慮することによ
り、ある範囲に限定される。人体の移動速度がS1〔m/se
c〕からS2〔m/sec〕(S1<S2)の範囲内であるとする
と、下限の速度S1に対して時間差の上限値T2〔sec〕
が、上限の速度S2に対して時間差の下限値T1〔sec〕が
決定できる。出力時刻の時間差をΔtとすれば、次式が
満たされる時に人体が存在すると判定される。
T1<Δt<T2 …… 第2図において、一例として最初の出力時刻と最後の
出力時刻の時間差を取るとすれば、同図(a),
(b),(c)のいずれの場合においても、Δt=tD
tAとして時間差が求まり、これが式を満たすか否かを
判定すれば良い。
以上2つの判定条件によって精度良く人体を検出でき
るが、さらに誤動作を減少させるために、各赤外線検出
素子A〜Dの出力が立ち上がった順序を判定する。ま
ず、上述のように、各赤外線検出素子A〜Dの出力が立
ち上がった時刻tA〜tDを求め、その順序付けを行う。
第3図に人体の移動方向(a)〜(h)を示し、各移
動方向(a)〜(h)についての赤外線検出素子A〜D
の出力時刻を夫々第4図(a)〜(h)に示す。第4図
(a)〜(h)から分かるように、人体の移動方向によ
り赤外線検出素子A〜Dの出力順序が異なる。移動方向
(a)においては、赤外線検出素子A,Bの出力がほぼ同
時に立ち上がり、続いて赤外線検出素子C,Dの出力がほ
ぼ同時に立ち上がっている。移動方向(b)において
は、赤外線検出素子Aの出力が最初に立ち上がり、続い
て赤外線検出素子B,Cの出力がほぼ同時に、最後に赤外
線検出素子Dの出力が立ち上がっている。このように人
体の移動方向により、赤外線検出素子の立ち上がりの順
序が規則的に現れている。言い換えると、絶対に発生し
ない立ち上がりの順序が存在する。例えば、移動方向
(b)においては、赤外線検出素子Aの出力が最初に立
ち上がるが、2番目に赤外線検出素子Dの出力が立ち上
がることは絶対に無い。また、移動方向(a)において
は、赤外線検出素子A,Bの出力がほぼ同時に立ち上がる
が、侵入時の体の動きや人体の凹凸などの諸条件によ
り、立ち上がり時刻に差が生じる。ここで、赤外線検出
素子Aの出力が最初に立ち上がったとすると、必ず赤外
線検出素子Bの出力が2番目に立ち上がり、赤外線検出
素子Dは早くても3番目であり、2番目となることはな
い。このように、最初に出力が立ち上がった素子と対角
の位置関係にある素子の出力が2番目に立ち上がるよう
な場合は有り得ないのである。
以上のことより、出力順序判定部51を設け、複数の赤
外線検出素子A〜Dの出力より各素子の出力の立ち上が
り順序を求め、上述のように、対角の位置関係にある素
子の出力が順に現れることを検出した場合には、順序異
常を知らせる順序異常判定信号を判断部5へ送る。判断
部5では、前述のように、ピーク値と出力時刻について
の条件を満たし、且つ出力順序判定部51から順序異常判
定信号が無い場合にだけ、人体を検出したとみなし、出
力順序判定部51から順序異常判定信号があった場合に
は、上記2条件を満たしていても人体は存在しないとみ
なすこととする。
このような判定方式を用いることにより、内部雑音、
全般的又は局所的温度変化或いは外乱光などによる誤動
作を防止でき、高精度な人体検出が可能となる。
[発明の効果] 本発明は上述のように、人体から放射される赤外線量
と背景から放射される赤外線量の差を人体の移動により
検出する赤外線受光式の人体検出装置において、複数の
赤外線検出素子を設けて、各赤外線検出素子の各出力の
ピーク値のうち最大値を求め、他の赤外線検出素子の出
力のピーク値が前記最大値に対して所定比以上の値であ
り、且つ各出力の立ち上がる出力時刻の時間差が所定の
範囲内であり、しかも各赤外線検出素子の出力順序が適
正であるときに、人体が存在すると判定するようにした
から、簡単且つ安価な構成でありながら、信頼性の高い
人体検出を行う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(a)は本発明の全体構成を示すブロック図、第
1図(b)は同上の要部構成図、第2図乃至第4図は同
上の動作説明図、第5図は従来例の動作説明図である。 1は光学系、2は焦点面、3は増幅部、4は信号処理
部、5は判断部、6は出力部、A,B,C,Dは赤外線検出素
子、51は出力順序判定部である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐畑 慎司 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−84179(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】検知領域からの赤外線を集光する光学系
    と、光学系にて集光された赤外線を受光する複数の赤外
    線検出素子と、複数の赤外線検出素子の各出力を夫々増
    幅する増幅部と、増幅部にて増幅された赤外線検出素子
    の各出力を人体検出に適した信号に処理する信号処理部
    と、信号処理部により処理された赤外線検出素子の各出
    力のピーク値のうち最大値を求め、他の赤外線検出素子
    の出力のピーク値が前記最大値に対して所定比以上の値
    であり、且つ各出力の立ち上がる出力時刻の時間差が所
    定の範囲内であるときに人体が存在すると判定する判断
    部と、判断部の判定結果を出力する出力部とから成る人
    体検出装置において、前記赤外線検出素子の各出力の立
    ち上がりの順序に基づいて人体の有無を判定する出力順
    序判定部を前記判定部に付加したことを特徴とする人体
    検出装置。
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