JP3005704B2 - 赤外線式人体検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人体が発する赤外線を
検知することにより、人の移動、微動を検知する装置に
関わり、特に屋外等の誤動作要因が多い場所において
も、誤動作を防止する機能を持つ赤外線式人体検知装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体を赤外線の変化量で検知する方法に
は、赤外線を投光し、その反射光の変化量を検知する方
法と、人体が発する赤外線の変化量を直接検知する方法
がある。この内、人体が発する赤外線の変化量を直接検
知する方法は、投光器を必要とせず、集光器の光学系の
条件を変えることによって、容易に検知エリアの設定変
更が可能であるので、防犯用の検知器以外にも照明の制
御用等にも普及して来ている。

【０００３】図６は、従来の人体が発する赤外線の変化
量を直接検知する赤外線式人体検知装置の一例の構成例
を示したブロック図である。

【０００４】図において、５０は人体が発する赤外線を
集光するフレネルレンズからなる集光器、５１は集光器
５０が集光した赤外線の変化分を検出する焦電素子から
なる赤外線検出素子、５２は赤外線検出素子５１の出力
を増幅する増幅部、５３は増幅部５２で増幅された赤外
線検出素子５１の出力から不要な周波数成分を除去する
帯域フィルタ、５４は予め設定された正または負の閾値
と帯域フィルタ５３の出力を比較して、帯域フィルタの
出力が閾値を超えた時に検知信号を出力する比較回路、
５５は比較回路５４からの検知信号を引き延ばす遅延回
路、５６は照明等の負荷の制御信号を出力する出力回路
である。

【０００５】このような構成の赤外線式人体検知装置で
は、集光器５０が集光した赤外線の変化分を赤外線検出
素子５１で検出して、その出力を増幅部５２で増幅した
後、帯域フィルタ５３にて不要な周波数成分を除去す
る。不要な周波数成分が除去された帯域フィルタ５３の
出力は、比較回路５４で正または負の閾値と比較され、
正または負の閾値を超えた時には、比較回路５４が検知
信号を出力する。この検知信号は、照明等の制御負荷が
すぐＯＦＦしてしまわない為のオフディレイタイムを遅
延回路５５で付加され、出力回路５６から制御信号とし
て出力されるようになっている。

【０００６】しかし、急激な光の入射や遮断により、極
性の異なる赤外線検出素子５１の各々の感度レベルのバ
ラつきに起因する出力が生じて、検知領域を人が通過し
ていないにも拘らず、検知信号を出力して照明等の負荷
をＯＮしてしまうことがある。また、特に屋外等で使用
する場合、風により検知領域内の空気がゆらぎ、背景温
度が徐々に変化することによって、赤外線検出素子５１
が出力してしまい誤動作が生じることもある。

【０００７】その他、焦電素子からなる赤外線検出素子
５１には固有の性質として、急激な周囲温度の変化を受
けた時に、赤外線の入射が無いにも拘らず、突発的に出
力するポップコンノイズと呼ばれる現象もあり、この場
合も、検知領域を人が通過していないにも拘らず、検知
信号を出力してしまうことになる。図７は、赤外線式人
体検知装置のこのような動作を示したタイムチャートで
ある。

【０００８】そこで、特に信頼性が大きな課題である防
犯用途の分野においては、図８に示すように、比較回路
５４の後段にパルスカウント回路５７とタイマー５８を
設けて、予めタイマー５８にて設定された時間内に、比
較回路５４からの検知信号が予め設定された回数（例え
ば３回）連続して出力された時に、パルスカウント回路
５７が最終結果としての検知信号を出力すると言った対
策が講じられている。図９はこのような図８に示した赤
外線式人体検知装置の動作を示したタイムチャートであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な対策では、人体検知装置の信頼性は向上するが、検知
領域に人が侵入してから制御信号が出力される迄に時間
が掛かって反応が遅くなり、検知性能の低下を招く結果
になっていた。特に、照明等の負荷制御に上記のような
対策を講じた赤外線式人体検知装置を使用するには、こ
の点が大きな問題となっていた。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みて提案されるのも
ので、特に屋外等の誤動作要因の多い場所においても、
誤動作することが無い赤外線式人体検知装置を、検知性
能を低下させること無く提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に
提案される請求項１に記載の本発明による赤外線式人体
検知装置は、検知領域からの赤外線を集光する集光器
と、この集光器にて集光された赤外線の変化分を検出す
る赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の出力を増幅
する増幅部と、この増幅部により増幅された上記赤外線
検出素子の出力から不要な周波数成分を除去する帯域フ
ィルタと、この帯域フィルタの出力と予め設定された閾
値とを比較して、帯域フィルタの出力の方が大きい時に
検知信号を出力する比較回路と、上記検知信号を引き延
ばす遅延回路と、引き延ばされた上記検知信号により制
御信号を出力する出力回路とから構成された赤外線式人
体検知装置において、この赤外線式人体検知装置の周囲
環境を監視する周囲環境監視センサと、その出力を処理
する周囲環境監視センサ出力処理回路と、出力判断回路
とを備えて、周囲環境監視センサ出力処理回路の出力に
応じて、出力判断回路が比較回路から出力される検知信
号の処理方法を変更して処理を行ない、遅延回路へ出力
するようになっており、周囲環境監視センサが温度セン
サであり、周囲環境監視センサ出力処理回路の出力に応
じて、出力判断回路が変更して行なう比較回路から出力
される検知信号の処理方法が、温度低下時又は低温時に
おいて、予め設定された時間内に、検知信号が予め設定
された回数出力された時に、出力判断回路が最終結果と
しての検知信号を出力する処理方法である構成となって
いる。

【００１２】請求項２に記載の本発明による赤外線式人
体検知装置は、検知領域からの赤外線を集光する集光器
と、この集光器にて集光された赤外線の変化分を検出す
る赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の出力を増幅
する増幅部と、この増幅部により増幅された上記赤外線
検出素子の出力から不要な周波数成分を除去する帯域フ
ィルタと、この帯域フィルタの出力と予め設定された閾
値とを比較して、帯域フィルタの出力の方が大きい時に
検知信号を出力する比較回路と、上記検知信号を引き延
ばす遅延回路と、引き延ばされた上記検知信号により制
御信号を出力する出力回路とから構成された赤外線式人
体検知装置において、この赤外線式人体検知装置の周囲
環境を監視する周囲環境監視センサと、その出力を処理
する周囲環境監視センサ出力処理回路と、閾値選択回路
とを備えて、周囲環境監視センサ出力処理回路の出力に
応じて、閾値選択回路が比較回路の閾値を変更するよう
になっており、周囲環境監視センサが、その出力を処理
する周囲環境監視センサ出力処理回路を兼ねて、増幅部
の出力が比較回路の閾値を超えない時に、増幅部の出力
の一定時間毎の実効値を算出して出力するノイズ実効値
算出回路である構成となっている。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の本発明による赤外線式人体検
知装置では、この赤外線式人体検知装置の周囲環境を監
視する周囲環境監視センサと、その出力を処理する周囲
環境監視センサ出力処理回路と、出力判断回路とを備え
て、周囲環境監視センサ出力処理回路の出力に応じて、
出力判断回路が比較回路から出力される検知信号の処理
方法を変更して処理を行ない、遅延回路へ出力するの
で、誤動作要因の多い悪条件下の環境においても、誤動
作することが無い。更に、通常の環境状態においては、
従来通りの信号処理方法によって検知信号を処理するの
で、反応が遅れるような検知性能の低下も無い。

【００１４】また、周囲環境監視センサが温度センサで
あり、周囲環境監視センサ出力処理回路の出力に応じ
て、出力判断回路が変更して行なう比較回路から出力さ
れる検知信号の処理方法が、温度低下時又は低温時にお
いて、予め設定された時間内に、検知信号が予め設定さ
れた回数出力された時に、出力判断回路が最終結果とし
ての検知信号を出力する処理方法であるので、単発的に
出力される誤動作要因による検知信号だけでは制御信号
を出力せず、誤動作することが無く、急激な周囲温度の
変化による誤動作要因（ポップコンノイズ）に対処出来
る。

【００１５】請求項２に記載の本発明による赤外線式人
体検知装置では、この赤外線式人体検知装置の周囲環境
を監視する周囲環境監視センサと、その出力を処理する
周囲環境監視センサ出力処理回路と、閾値選択回路とを
備えて、周囲環境監視センサ出力処理回路の出力に応じ
て、閾値選択回路が比較回路の閾値を変更するので、誤
動作要因による比較的低レベルの検知信号だけでは制御
信号を出力せず、誤動作することが無い。更に、通常の
環境状態においては、従来通りの信号処理方法によって
検知信号を処理するので、反応が遅れるような検知性能
の低下も無い。

【００１６】また、周囲環境監視センサが、その出力を
処理する周囲環境監視センサ出力処理回路を兼ねて、増
幅部の出力が比較回路の閾値を超えない時に、増幅部の
出力の一定時間毎の実効値を算出して出力するノイズ実
効値算出回路であるので、風に起因する検知領域内の空
気のゆらぎによる誤動作要因に対処出来る。

【００１７】

【実施例】以下に、添付図を参照して本発明の実施例を
説明する。

【００１８】図１は赤外線式人体検知装置の一実施例の
構成例を示したブロック図である。図６の従来例と同様
のところは、同一符号を付して説明を省略する。図にお
いて、１０，１１は赤外線式人体検知装置の周囲環境を
監視する周囲環境監視センサ、１２，１３は周囲環境監
視センサ１０，１１の各々の出力を処理する周囲環境監
視センサ出力処理回路、１４は周囲環境監視センサ出力
処理回路１２，１３の出力に応じて、比較回路５４から
出力される検知信号の処理方法を変更して処理を行なう
出力判断回路である。

【００１９】このような構成の赤外線式人体検知装置の
動作を以下に説明する。

【００２０】集光器５０が集光した赤外線の変化分を赤
外線検出素子５１で検出して、その出力を増幅部５２で
増幅した後、帯域フィルタ５３にて不要な周波数成分を
除去する。不要な周波数成分を除去された帯域フィルタ
５３の出力は、比較回路５４で正または負の閾値と比較
され、正または負の閾値を超えた時には、比較回路５４
が検知信号を出力する。

【００２１】一方、周囲環境監視センサ１０，１１は、
常時、上記の赤外線式人体検知装置の周辺環境を監視し
ており、出力判断回路１４は、周囲環境監視センサ出力
処理回路１２，１３の出力を受けて、周辺環境が誤動作
を起こし易い条件になっていると判断すると、比較回路
５４からの検知信号の処理方式を、誤動作を抑制するよ
うな処理方式に変更して実行する。出力判断回路１４に
て変更された処理方式により処理され、出力された最終
結果としての検知信号は、遅延回路５５にてオフディレ
イタイムを付加され、出力回路５６から制御信号として
出力される。

【００２２】他方、出力判断回路１４は、周囲環境監視
センサ出力処理回路１２，１３の出力を受けて、周辺環
境が誤動作を起こし易い条件になっていないと判断して
いる間は、比較回路５４からの検知信号を従来通りその
まま遅延回路５５へ入力させる。遅延回路５５へ入力さ
れた検知信号はオフディレイタイムを付加されて、出力
回路５６から制御信号として出力される。

【００２３】図２は本発明による赤外線式人体検知装置
の一実施例の構成例を示したブロック図である。図１に
記載の赤外線式人体検知装置と同様のところは、同一符
号を付して説明を省略する。

【００２４】図２において、図１に記載の赤外線式人体
検知装置と異なるところは、周囲環境監視センサ１０，
１１の一つが温度センサ１８である点と、周囲環境監視
センサ出力処理回路１２，１３の一つが温度センサ出力
処理回路１９である点と、出力判断回路２０は、温度セ
ンサ出力処理回路１９の出力を受けて、周辺環境が誤動
作を起こし易い条件になっていると判断すると、予め設
定された時間内に比較回路５４からの検知信号が予め設
定された回数出力された時に、出力判断回路２０が最終
結果としての検知信号を出力する点である。

【００２５】ところで、前述の焦電素子からなる赤外線
検出素子特有の現象であるポップコンノイズの原因は、
正確には解明されていないが、温度低下時及び低温時に
発生することが実験等により確認されている。通常、焦
電素子は、ある一定の温度サイクル試験により、ポップ
コンノイズを出力しないことが確認された上で出荷され
る。しかし、このような試験においてポップコンノイズ
を出力しないとされた焦電素子でも、温度サイクル試験
の温度勾配を大きくすると、ポップコンノイズを出力す
ることがある。そこで、ポップコンノイズを出力しない
良品の目安として、０．５゜Ｃ／分の温度勾配でポップ
コンノイズを出力しないと言う条件が設けられている。

【００２６】本実施例においても一例として、０．５゜
Ｃ／分以上の温度勾配になった時及び−２０゜Ｃ程度の
低温の時には、出力判断回路２０が、温度センサ出力処
理回路１９の出力を受けて、周辺環境が誤動作を起こし
易い条件になっていると判断するようにしている。

【００２７】このような構成の赤外線式人体検知装置の
動作を以下に説明する。

【００２８】温度センサ出力処理回路１９は、０．５゜
Ｃ／分以上の温度勾配になった時及び−２０゜Ｃ程度の
低温の時にＯＮ信号を出力する。出力判断回路２０は、
このＯＮ信号を受けている間、周辺環境が誤動作を起こ
し易い条件になっていると判断して、予め設定された時
間内に比較回路５４からの検知信号が予め設定された回
数（本実施例では３回）出力（パルスカウント）された
時に、最終結果としての検知信号を出力する。

【００２９】通常時は、比較回路５４からの検知信号は
出力判断回路２０をそのまま通過して遅延回路５５に入
力される１発検知であるので、制御信号が出力される迄
の遅れは生じない。この他の動作は上記の請求項１に記
載の赤外線式人体検知装置の動作と同様である。図３
は、このような赤外線式人体検知装置の動作を示したタ
イムチャートである。

【００３０】尚、本実施例では、出力判断回路２０が、
周辺環境が誤動作を起こし易い条件になっていると判断
した時の検知信号のパルスカウント条件（予め設定され
た回数）が３発となっているが、これはポップコンノイ
ズのあおりが閾値を超える場合があることを考慮したも
のであり、パルスカウント条件は２発あるいは４発以上
であっても良い。図４は本発明による赤外線式人体検知
装置の他の実施例の構成例を示したブロック図である。
図１に記載の赤外線式人体検知装置と同様のところは、
同一符号を付して説明を省略する。

【００３１】図４において、図１に記載の赤外線式人体
検知装置と異なるところは、周囲環境監視センサ１０，
１１の一つが、周囲環境監視センサ出力処理回路１２，
１３を兼ねて、増幅部５２の出力が比較回路２３の閾値
を超えない時に、増幅部５２の出力の一定時間毎の実効
値を算出して出力するノイズ実効値算出回路２１である
点と、出力判断回路１４に代えて設けられた閾値選択回
路２２が、ノイズ実効値算出回路２１の出力を受けて、
周辺環境が誤動作を起こし易い条件になっていると判断
すると、比較回路２３の閾値のレベルを高く設定する点
である。

【００３２】ところで、焦電素子からなる赤外線検出素
子５１は、検知領域内に人が侵入した際に起きる温度変
化を検出しているが、検知領域内に人が侵入していない
にも拘らず、検知領域内の背景温度が風などによって微
妙に変化し、この変化分が閾値を超えてしまい、誤動作
を起こすことがある。

【００３３】本実施例においては、増幅部５２の出力が
比較回路２３の閾値を超えない時に、ノイズ実効値算出
回路２１が増幅部５２の出力（ノイズ）の一定時間毎の
実効値を算出し、このノイズ実効値が予め設定された値
よりも小さい時（通常時）には、閾値選択回路２２が比
較回路２３の閾値を低レベル（閾値Ｌ）に設定し、この
ノイズ実効値が予め設定された値よりも大きい時には、
閾値選択回路２２が比較回路２３の閾値を高レベル（閾
値Ｈ）に設定するようになっている。この他の動作は上
記の請求項１に記載の赤外線式人体検知装置の動作と同
様である。図５は、このような赤外線式人体検知装置の
動作を示したタイムチャートである。

【００３４】上記のような赤外線式人体検知装置では、
風などによって検知領域内の背景温度がゆらぎ始め、ノ
イズが徐々に大きくなっても、予め定められた大きさに
なった時点で、閾値レベルが高レベルに設定されるの
で、誤動作することが無い。

【００３５】尚、本実施例においては、背景温度のゆら
ぎを測定する方法としてノイズの実効値を算出する方法
を用いたが、この他、ノイズの peak to peak 値等の値
を用いても良い。

【００３６】また、本実施例においては、閾値のレベル
は２段階としたが、ノイズの実効値に応じて３段階以上
のレベルを設けても良い。

【００３７】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明による赤外線式
人体検知装置によれば、単発的に出力される誤動作要因
による検知信号だけでは制御信号を出力せず、誤動作す
ることが無く、急激な周囲温度の変化による誤動作要因
（ポップコンノイズ）に対処出来る。また、通常の環境
状態においては、従来通りの信号処理方法によって検知
信号を処理するので、反応が遅れるような検知性能の低
下も無い。

【００３８】請求項２に記載の本発明による赤外線式人
体検知装置によれば、誤動作要因による比較的低レベル
の検知信号だけでは制御信号を出力せず、誤動作するこ
とが無く、風に起因する検知領域内の空気のゆらぎによ
る誤動作要因に対処出来る。また、通常の環境状態にお
いては、従来通りの信号処理方法によって検知信号を処
理するので、反応が遅れるような検知性能の低下も無
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】赤外線式人体検知装置の構成例を示したブロッ
ク図である。

【図２】本発明による赤外線式人体検知装置の一実施例
の構成例を示したブロック図である。

【図３】本発明による赤外線式人体検知装置の動作の一
例を示したタイムチャートである。

【図４】本発明による赤外線式人体検知装置の他の実施
例の構成例を示したブロック図である。

【図５】本発明による赤外線式人体検知装置の動作の一
例を示したタイムチャートである。

【図６】従来の赤外線式人体検知装置の一例の構成例を
示したブロック図である。

【図７】図６に示した赤外線式人体検知装置の動作の一
例を示したタイムチャートである。

【図８】従来の赤外線式人体検知装置の他の構成例を示
したブロック図である。

【図９】図８に示した赤外線式人体検知装置の動作の一
例を示したタイムチャートである。

【符号の説明】

１０，１１・・・周囲環境監視センサ １２，１３・・・周囲環境監視センサ出力処理回路 １４，２０・・・出力判断回路 １８・・・温度センサ １９・・・温度センサ出力処理回路 ２１・・・ノイズ実効値算出回路 ２２・・・閾値選択回路 ２３，５４・・・比較回路 ５０・・・集光器 ５１・・・赤外線検出素子 ５２・・・増幅部 ５３・・・帯域フィルタ ５５・・・遅延回路 ５６・・・出力回路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−216292（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−124488（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−254395（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−293585（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−187691（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−129525（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−52042（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 8/12 G08B 13/19

Claims (2)

(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集光器
   と、この集光器にて集光された赤外線の変化分を検出す
   る赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の出力を増幅
   する増幅部と、この増幅部により増幅された上記赤外線
   検出素子の出力から不要な周波数成分を除去する帯域フ
   ィルタと、この帯域フィルタの出力と予め設定された閾
   値とを比較して、帯域フィルタの出力の方が大きい時に
   検知信号を出力する比較回路と、上記検知信号を引き延
   ばす遅延回路と、引き延ばされた上記検知信号により制
   御信号を出力する出力回路とから構成された赤外線式人
   体検知装置において、 この赤外線式人体検知装置の周囲環境を監視する周囲環
   境監視センサと、その出力を処理する周囲環境監視セン
   サ出力処理回路と、出力判断回路とを備えて、 上記周囲環境監視センサ出力処理回路の出力に応じて、
   上記出力判断回路が上記比較回路から出力される上記検
   知信号の処理方法を変更して処理を行ない、上記遅延回
   路へ出力するようになっており、 上記周囲環境監視センサが温度センサであり、 上記周囲環境監視センサ出力処理回路の出力に応じて、
   上記出力判断回路が変更して行なう上記比較回路から出
   力される上記検知信号の処理方法が、温度低下時又は低
   温時において、予め設定された時間内に、上記検知信号
   が予め設定された回数出力された時に、上記出力判断回
   路が最終結果としての検知信号を出力する処理方法であ
   ることを特徴とする赤外線式人体検知装置。
2. 【請求項２】検知領域からの赤外線を集光する集光器
   と、この集光器にて集光された赤外線の変化分を検出す
   る赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の出力を増幅
   する増幅部と、この増幅部により増幅された上記赤外線
   検出素子の出力から不要な周波数成分を除去する帯域フ
   ィルタと、この帯域フィルタの出力と予め設定された閾
   値とを比較して、帯域フィルタの出力の方が大きい時に
   検知信号を出力する比較回路と、上記検知信号を引き延
   ばす遅延回路と、引き延ばされた上記検知信号により制
   御信号を出力する出力回路とから構成された赤外線式人
   体検知装置において、 この赤外線式人体検知装置の周囲環境を監視する周囲環
   境監視センサと、その出力を処理する周囲環境監視セン
   サ出力処理回路と、閾値選択回路とを備えて、 上記周囲環境監視センサ出力処理回路の出力に応じて、
   上記閾値選択回路が上記比較回路の閾値を変更するよう
   になっており、 上記周囲環境監視センサが、その出力を処理する周囲環
   境監視センサ出力処理回路を兼ねて、上記増幅部の出力
   が上記比較回路の閾値を超えない時に、上記増幅部の出
   力の一定時間毎の実効値を算出して出力するノイズ実効
   値算出回路であることを特徴とする赤外線式人体検知装
   置。