JP7202054B2 - 人体検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、監視領域内に侵入した移動物体によって変動する赤外線エネルギー量によっ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、建物内への侵入者の侵入を検知する人体検知装置として、例えば下記特許文献１に開示される防犯用サーモパイル放射遠赤外線検出装置が知られている。特許文献１に開示される装置は、アレイ状に配列した３つ以上のサーモパイルがレンズを介してそれぞれ異なる検出空間の温度を検出することで空間内への侵入者を検出するものであり、２つのサーモパイルから出力されるそれぞれの検出値の出力差を取り出し、異なるサーモパイル間で取り出した出力差同士を比較することで侵入者を検出している。

特許第３４５１２３８号

上述のように、特許文献１の装置では、いずれか１つのサーモパイルの検知エリア内に侵入者が侵入した場合、２つのサーモパイルから出力されるそれぞれの検出値の出力差を取り出し、異なるサーモパイル間で取り出した出力差同士を比較することで侵入者の存在を検知している。

しかしながら、この装置では、侵入者が２つの検知エリアの間を通って侵入した場合に、侵入者が各検知エリアにそれぞれごく僅かしか侵入していないと、侵入した検知エリア同士の出力差と、侵入していない検知エリアとの出力差に差が生じないことがある。このため、検知エリア間の出力差がほぼ同一と判別される可能性があり、侵入者を検知できずに失報する虞があった。

また、異なる検知エリアに太陽からの直射日光が照射し、ある程度時間が経過すると、周囲の環境に比べて局所的な寒暖の差が生じる場合がある。このような場合に、各検知エリア間の出力差で人体の有無を判別しているため、誤って人体として検知してしまう虞れもあった。

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、従来よりも誤報や失報を低減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、２つのサーモパイル素子を並列配置して備え、監視平面上に設定された監視領域内に向けて形成される前記２つのサーモパイル素子のそれぞれに対応した複数の検知空間を、集光手段を介して２列の略直線状に形成される前記監視平面上の複数の検知ゾーンに分割投影し、前記監視領域内の移動物体により前記２つのサーモパイル素子のそれぞれが前記複数の検知空間から受光する赤外線量に応じた出力レベルの検知信号を、前記サーモパイル素子ごとに出力する移動体検出手段と、
前記２つのサーモパイル素子による２出力の検知信号それぞれの出力レベルが設定変化量以上変化し、かつ当該２出力の時間差が設定時間以内であるとき、前記監視領域内の移動物体を人体と判定する制御手段とを備え、
前記移動体検出手段が出力する各サーモパイル素子の検知信号の出力レベルは、前記移動物体が被る前記検知空間が多くなるほど増加することを特徴とする。
本発明の請求項２に記載された人体検知装置は、請求項１の人体検知装置において、
前記制御手段は、さらに、前記２つのサーモパイル素子による２出力の検出信号の出力レベルが、前記設定時間よりも短い第２設定時間以上継続して同時に前記設定変化量よりも小さい第２設定変化量を超えたときに前記監視領域内の移動物体を人体と判定する、ことを特徴とする。

本発明の請求項３に記載された人体検知装置は、２つのサーモパイル素子を備え、監視平面上に設定された監視領域内において装置本体の直下位置から所定距離離れた位置を基準位置とし、前記装置本体から見て前記基準位置よりも前記装置本体に近い位置に向けて形成される前記２つのサーモパイル素子に対応した複数の検知空間を、集光手段を介して前記監視平面上の複数の検知ゾーンに投影し、前記２つのサーモパイル素子が受光する赤外線量から前記監視領域内に侵入した移動物体を検出する第１移動体検出手段と、
＋極性と－極性による一対の焦電素子を有する２組のデュアルツイン型焦電素子を備え、前記装置本体から見て前記基準位置より所定距離手前から該基準位置よりも遠い位置に向けて形成される前記２組のデュアルツイン型焦電素子に対応した複数の検知空間を、前記集光手段を介して前記監視平面上の複数の検知ゾーンに投影し、前記２組のデュアルツイン型焦電素子が受光する赤外線量から前記監視領域内に侵入した移動物体を検出する第２移動体検出手段と、
前記２つのサーモパイル素子による２出力の検知信号が設定時間以内に第１の設定変化量以上の変化があったときに人体と判定し、前記２組のデュアルツイン型焦電素子による２出力の検知信号が同時に第２の設定変化量以上の変化があり、かつ設定回数を超えたときに人体と判定する制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、２つのサーモパイル素子の２出力の検知信号を用いた場合には、検知信号の出力レベルだけでなく、出力時間差も考慮して人体の有無を判別するので、従来の人体検知装置のような２つのサーモパイルから出力されるそれぞれの検出値の出力差を取り出し、異なるサーモパイル間で取り出した出力差同士を比較する手法よりも誤報や失報を低減することができる。

また、移動体検知手段として、２つのサーモパイル素子に加え、２組のデュアルツイン型焦電素子を併用した構成では、検知ゾーンおよび検知空間を形成する際、サーモパイル素子のみで構成する場合と比較して、集光手段としての集光ミラーを小さくでき、装置全体の小型化に寄与することができる。

本発明に係る人体検知装置のブロック構成図である。 （ａ）本発明に係る人体検知装置の概略透視正面図、（ｂ）（ａ）のＡ－Ａ線における概略断面図である。 （ａ）本発明に係る人体検知装置の設置時における検知ゾーンおよび検知空間の形成例を示す概略側面図、（ｂ）同概略平面図である。 本発明に係る人体検知装置の集光手段として用いられる集光ミラーの構成図である。 側面から見た検知空間に対する人体（立ち、しゃがみ）、小動物の位置関係の一例を示す図である。 正面から見た検知空間に対する人体（立ち）、小動物の位置関係の一例を示す図である。 第１移動体検出手段の２つのサーモパイル素子による人体の波形の一例を示す図である。 第１移動体検出手段の２つのサーモパイル素子による小動物の波形の一例を示す図である。 側面から見た検知空間に対する人体（ほふく）、小動物の位置関係の一例を示す図である。 正面から見た検知空間に対する人体（ほふく）、小動物の位置関係の一例を示す図である。 第１移動体検出手段の２つのサーモパイル素子による人体（ほふく）の波形の一例を示す図である。 第１移動体検出手段の２つのサーモパイル素子による小動物の波形の一例を示す図である。 第２移動体検出手段の２組のデュアルエレメント方式の焦電素子による人体（立ち）の波形の一例を示す図である。 第２移動体検出手段の２組のデュアルエレメント方式の焦電素子による小動物の波形の一例を示す図である。

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、添付する各図を参照した以下の説明において、方向乃至位置を示すために上、下、左、右の語を使用した場合、これはユーザが各図を図示の通りに見た場合の上、下、左、右に一致する。さらに、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺、縦横の寸法比、形状などについて、実物から変更し模式的に表現される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

［人体検知装置の構成について］
図１に示すように、本実施の形態の人体検知装置１は、例えば監視対象となる建物の壁面に対して監視領域を俯瞰するように設置され、第１移動体検出手段２、第２移動体検出手段３、集光手段４、制御手段５、出力手段６を備えて概略構成される。

人体検知装置１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、監視領域からの赤外線を透過するカバー１１ａを備えた筐体１１が本体をなし、例えば監視対象の建物の壁面に固定された不図示の台座に筐体１１が着脱可能に取り付けられる。

また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、第１移動体検出手段２と第２移動体検出手段３とは、集光手段４と対向して筐体１の内壁面に並んで配設される。なお、図２（ｂ）では第１移動体検出手段２のみを図示している。

まず、本例の人体検知装置１の各部の構成を説明するにあたって、本明細書で用いられる用語（監視領域、近距離、遠距離、検知ゾーン、近距離検知ゾーン、遠距離検知ゾーン、検知空間）について説明する。

図３（ｂ）に点線で示すように、監視領域Ｅ１は、例えば建物内の床面などの監視平面上（略水平面を含む）に対して仮想的に設定される領域である。監視領域Ｅ１は、人体検知装置１を設置する者により、例えば不図示の台座に取り付けた筐体１１を回転操作して筐体１１の内部に備えた集光手段４の向きを調整することにより適宜設定される。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、近距離とは、人体検知装置１の直下位置から所定距離離れた位置を基準位置Ｐとしたときに、人体検知装置１から見て基準位置Ｐより近い距離であり、遠距離とは、人体検知装置１から見て基準位置Ｐより所定距離（後述する重複ゾーンＥ３の距離に相当）手前から基準位置Ｐよりも遠い距離である。

図３（ｂ）に示すように、検知ゾーンＥ２は、近距離検知ゾーンＥ２ａと遠距離検知ゾーンＥ２ｂからなり、監視領域Ｅ１に対し、人体検知装置１から見て俯瞰するように略直線状に形成される第１移動体検出手段２の各素子（後述する２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂ）および第２移動体検出手段３の各素子（後述する２組のデュアルツイン型焦電素子３ａ，３ｂ）に対応した複数の二次元監視領域である。

近距離検知ゾーンＥ２ａは、図３（ｂ）に示すように、基準位置Ｐよりも人体検知装置１寄りの領域に形成される２列の検知ゾーンであり、第１移動体検出手段２の各素子（後述する２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂ）に対応した２次元監視領域である。

遠距離検知ゾーンＥ２ｂは、図３（ｂ）に示すように、近距離検知ゾーンＥ２ａの一部と重複する検知ゾーンを重複ゾーンＥ３とし、近距離検知ゾーンＥ２ａよりも人体検知装置１から離れた領域に形成される２列の検知ゾーンであり、第２移動体検出手段３の各素子（後述する２組のデュアルツイン型焦電素子３ａ，３ｂ）に対応した２次元監視領域である。

図３（ａ）に示すように、検知空間Ｅ４（Ｅ４ａ，Ｅ４ｂ）は、第１移動体検出手段２の各素子（後述する２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂ）に対応した近距離検知ゾーンＥ２ａと、第２移動体検出手段３の各素子（後述する２組のデュアルツイン型焦電素子３ａ，３ｂ）に対応した遠距離検知ゾーンＥ２ｂのそれぞれから対応する素子に向かって赤外線が集束されながら集光されるカーテン状の２列の空間からなる３次元監視領域である。

次に、人体検知装置１を構成する第１移動体検出手段２、第２移動体検出手段３、集光手段４、制御手段５、出力手段６について説明する。

［第１移動体検出手段］
第１移動体検出手段２は、図２（ａ）に示すように、２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂが一体にパッケージ化されたものである。第１移動体検出手段２は、図３（ａ）に示すように、２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂそれぞれに対応した複数の検知空間Ｅ４ａ（Ｅ４）を、集光手段４を介して監視領域Ｅ１内に複数の検知ゾーンＥ２からなる近距離検知ゾーンＥ２ａに分割して投影し、近距離検知ゾーンＥ２ａの検知ゾーンＥ２に進入した移動体が発する赤外線量を検知する。

さらに説明すると、第１移動体検出手段２は、２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂを並列配置し、各サーモパイル素子２ａ，２ｂに対応した検知空間Ｅ４を、集光手段４を介して監視領域Ｅ１内に２つの検知ゾーン（図３（ｂ）の幅方向に隣接する２つの検知ゾーンＥ２）を１組とする複数組（例えば１５組）の近距離検知ゾーンＥ２ａに分割して投影し、これら複数組の近距離検知ゾーンＥ２ａに侵入した移動体が発する赤外線量を集光手段４を介して検知し、２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂからそれぞれ熱に応じた出力（２出力の検知信号）が得られる構成である。

［第２移動体検出手段］
第２移動体検出手段３は、図２（ａ）に示すように、＋極性と－極性による一対の焦電素子を備えた２組のデュアルツイン型焦電素子（第１デュアルツイン型焦電素子３ａと第２デュアルツイン型焦電素子３ｂ）が一体にパッケージ化されたデュアルエレメント方式による２出力のクワッド型焦電素子で構成される。

さらに説明すると、第２移動検知手段３は、第１デュアルツイン型焦電素子３ａと第２デュアルツイン型焦電素子３ｂそれぞれに対応した検知空間Ｅ４が集光手段４を介して監視領域Ｅ１内に４つの検知ゾーン（図３（ｂ）の幅方向及び奥行き方向に隣接する４つの検知ゾーンＥ２）を１組とする複数組（例えば２組）の遠距離検知ゾーンＥ２ｂに分割して投影し、第１デュアルツイン型焦電素子３ａと第２デュアルツイン型焦電素子３ｂからそれぞれ熱と熱変化に応じた出力（２出力の検知信号）が得られる構成である。

なお、第１デュアルツイン型焦電素子３ａと第２デュアルツイン型焦電素子３ｂそれぞれに用いられるデュアルエレメント方式の焦電素子は、＋極性の焦電素子と－極性の焦電素子を一対として水平方向に並列配置したものであり、＋極性の焦電素子による＋極性の検知空間と－極性の焦電素子による－極性の検知空間とを有する検知空間Ｅ４ｂ（Ｅ４）を、集光手段４を介して監視平面上の遠距離検知ゾーンＥ２ｂに投影する。これにより、監視対象となる建物の監視領域Ｅ１内における物影や強風等に起因するゾーン内背景温度の変化、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している。

［集光手段］
集光手段４は、監視領域Ｅ１内における検知ゾーンＥ２からの赤外線を集光する集光ミラーやレンズなどで構成される。本実施の形態では、レンズよりも小型化が図れる集光ミラーを集光手段４として採用した場合を例にとって説明する。

集光ミラー４は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、監視領域Ｅ１内において人体検知装置１を中心としてカーテン状の２列の検知空間Ｅ４を介して監視領域Ｅ１の監視平面（例えば床面）に投影される複数の検知ゾーンＥ２からの赤外線（第１移動体検出手段２に対応した近距離検知ゾーンＥ２ａからの赤外線、第２移動体検出手段３に対応した遠距離検知ゾーンＥ２ｂからの赤外線）を集光する。

なお、図３（ａ），（ｂ）の例では、人体検知装置１を中心としたとき、第１移動体検出手段２の２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂに対応する２つの２次元監視領域による検知ゾーンＥ２を１組の検知領域とする１５組の検知領域が略直線状に形成され、これら１５組の検知領域を囲む領域を近距離検知ゾーンＥ２ａとしている。

また、第２移動体検出手段３の２組のデュアルツイン型焦電素子３ａ，３ｂの４つの焦電素子に対応する４つの２次元監視領域による検知ゾーンＥ２を１組の検知領域とする２組の検知領域が略直線状に形成され、これら２組の検知領域を囲む領域を遠距離検知ゾーンＥ２ｂとしている。

さらに、検知ゾーンＥ２は、近距離検知ゾーンＥ２ａと遠距離検知ゾーンＥ２ｂの近接する一部を重ねて重複ゾーンＥ３としている。図３の例では、近距離検知ゾーンＥ２ａと遠距離検知ゾーンＥ２ｂに関して、人体検知装置１から見て最も近い位置を１組目としたとき、１３～１５組目の近距離検知ゾーンＥ２ａと１組目の遠距離検知ゾーンＥ２ｂとを重ねた検知ゾーンを重複ゾーンＥ３としている。

集光ミラー４は、近距離検知ゾーンＥ２ａの各検知ゾーンＥ２からの赤外線を第１移動体検出手段２の対応する各サーモパイル素子２ａ，２ｂに集光するとともに、遠距離検知ゾーンＥ２ｂの各検知ゾーンＥ２からの赤外線を第２移動体検出手段３の対応する２組のデュアルツイン型焦電素子３ａ，３ｂの各焦電素子に集光する。

さらに説明すると、集光ミラー４は、図４に示すように、隔壁４ａを境界とし、２列の近距離検知ゾーンＥ２ａの各検知ゾーンＥ２からの赤外線を第１移動体検出手段２の対応する２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂに集光する１５組の集光面４ｂ（４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３，４ｂ４，４ｂ５，４ｂ６，４ｂ７，４ｂ８，４ｂ９，４ｂ１０，４ｂ１１，４ｂ１２，４ｂ１３，４ｂ１４，４ｂ１５）が隔壁４ａの左側に形成され、２列の遠距離検知ゾーンＥ２ｂの各検知ゾーンＥ２からの赤外線を第２移動体検出手段３の対応する２組のデュアルツイン型焦電素子３ａ，３ｂの４つの焦電素子に集光する２組の集光面４ｃ（４ｃ１，４ｃ２）が隔壁４ａの右側に形成される。

集光ミラー４の集光面４ｂ，４ｃのそれぞれの面積は、第１移動体検出手段２のサーモパイル素子２ａ，２ｂおよび第２移動体検出手段３のデュアルツイン型焦電素子３ａ，３ｂによる監視領域Ｅ１の監視平面上（例えば床面上）の各検知ゾーンＥ２の検知温度が同一感度になるように形成される。

［制御手段］
制御手段５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を構成する各部を統括制御しており、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実現手段として、近距離側判別手段５ａ、遠距離側判別手段５ｂを備えている。

近距離側判別手段５ａは、第１移動体検出手段２からの２出力の検知信号を用いて後述する近距離領域の人体検知処理を実行し、移動物体Ｍの侵入状態に応じた検知論理にて人体と人体以外（例えば小動物や掃除ロボットなど）との判別を行い、人体と判定したときに人体判定信号を出力する。

遠距離側判別手段５ｂは、第２移動体検出手段３からの２出力の検知信号を用いて後述する遠距離領域の人体検知処理を実行し、第２移動体検出手段３からの２出力の検知信号のアンド判定による検知論理にて人体と人体以外（例えば小動物や掃除ロボットなど）との判別を行い、人体と判定したときに人体判定信号を出力する。

［出力手段］
出力手段６は、制御手段５の近距離側判別手段５ａや遠距離側判別手段５ｂから人体判定信号が入力されると、出力先となる後段装置（例えば警報装置、鳴動装置、人体検知装置１に内蔵される監視カメラなどの連動機器や監視センタなど）に人体検知信号を出力する。

［人体検知処理］
次に、上述した人体検知装置１の動作として、近距離領域と遠距離領域のそれぞれの人体検知処理について説明する。

なお、近距離領域とは、人体検知装置１の鉛直位置から所定距離だけ離れた基準位置Ｐよりも近方の領域である。これに対し、遠距離領域とは、人体検知装置１の鉛直位置から所定距離だけ離れた基準位置Ｐよりも更に遠方の領域である。

［近距離領域の人体検知処理］
近距離領域の人体検知処理では、第１移動体検出手段２の２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂに対応する集光ミラー４の集光面４ｂ（４ｂ１～４ｂ１５）により、図３（ａ），（ｂ）に示すように、１５面のカーテン状の検知空間Ｅ４ａ（Ｅ４）が密に形成されて監視領域Ｅ１の監視平面上に近距離検知ゾーンＥ２ａを投影し、侵入する移動物体Ｍにより第１移動体検出手段２から２出力の検知信号が制御手段５に入力される。

ここで、近距離領域では、図５に示すように、移動物体Ｍが人体Ｍ１などの大きい熱源の場合、小動物Ｍ２などの小さい熱源に比べて被る検知空間Ｅ４ａが多いので、第１移動体検出手段２からの２出力の検知信号の出力レベルが大きくなる。これに対し、移動物体Ｍが小動物Ｍ２などの小さい熱源の場合、人体Ｍ１などの大きい熱源に比べて被る検知空間Ｅ４ａが少ないので、第１移動体検出手段２からの２出力の検知信号の出力レベルが小さくなる。

例えば図５の例では、人体（立ち）Ｍ１では被る検知空間Ｅ４ａが５つ、人体（しゃがみ）Ｍ１では被る検知空間Ｅ４ａが３つ、小動物Ｍ２では被る検知空間Ｅ４ａが１つであり、人体（立ち、しゃがみ）Ｍ１の方が小動物Ｍ２よりも被る検知空間Ｅ４ａが多いことが判る。

また、図６に示すように、第１移動体検出手段２の２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂにより２列の検知空間Ｅ４ａが形成され、小動物Ｍ２は監視領域Ｅ１の監視平面（例えば床面）の近くにいるため２列の検知空間Ｅ４ａの間が最も離れており、小動物Ｍ２の移動に伴う第１移動体検出手段２の２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂの出力の時間差が大きくなる。これに対し、人体（立ち）Ｍ１は高い空間に熱源があるため、２列の検知空間Ｅ４ａの間が狭くなり、人体Ｍ１の移動に第１移動体検出手段２の２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂの伴う出力の時間差が小さくなる。

ここで、図７は第１移動体検出手段２の２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂによる人体の波形（検知信号）の一例を示し、図８は第１移動体検出手段２の２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂによる小動物の波形（検知信号）の一例を示している。なお、図７および図８において、実線が一方のサーモパイル素子（例えば２ａ）の波形、点線が他方のサーモパイル素子（例えば２ｂ）の波形を示している。

人体Ｍ１が近距離検知ゾーンＥ２ａに侵入した場合、２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂの２出力の検知信号は、図７と図８とを比較しても明らかなように、小動物Ｍ２の場合よりも出力レベルの変化量が大きく、出力の時間差が小さいことが判る。

これに対し、小動物Ｍ２が近距離検知ゾーンＥ２ａに侵入した場合、２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂの２出力の検知信号は、図７と図８とを比較しても明らかなように、人体Ｍ１の場合よりも出力レベルの変化量が小さいことが判る。

そこで、近距離領域の人体検知処理では、（１）第１移動体検出手段２からの２出力の検知信号が人体Ｍ１と小動物Ｍ２との間で大きな出力差が発生すること、（２）人体（立ち）Ｍ１が小動物Ｍ２などに比べ、第１移動体検出手段２の２出力の検知信号の出力時間差が小さくなることを利用する。

近距離領域の人体検知処理では、上述した（１），（２）の２つの特徴を利用し、第１移動体検出手段２の２出力の検知信号の出力レベルと出力時間差から人体Ｍ１と小動物Ｍ２等の判別を近距離側判別手段５ａにて行う。

具体的に、図７および図８において、実線を一方のサーモパイル素子（例えば２ａ）の波形、点線を他方のサーモパイル素子（例えば２ｂ）の波形とし、第１の設定時間Ｔ１が３秒、第１の設定変化量Ｌ１が４０ｍＶに設定されているものとする。

近距離側判別手段５ａは、図７に示す波形による２出力の検知信号が入力されると、これら２出力の検知信号の出力レベルが３秒（第１の設定時間Ｔ１）以内に４０ｍＶ（第１の設定変化量Ｌ１）を超えるので、そのときの移動物体Ｍを人体Ｍ１と判定し、人体判定信号を出力する。

これに対し、近距離側判別手段５ａは、図８に示す波形による２出力の検知信号が入力されると、これら２出力の検知信号の出力レベルが３秒（第１の設定時間Ｔ１）以内に４０ｍＶ（第１の設定変化量Ｌ１）を超えないので、このときの移動物体Ｍを人体Ｍ１とは判定せず、人体判定信号を出力しない。

ところで、図９や図１０に示すように、移動物体Ｍがほふく人体Ｍ１の場合、ほふく人体Ｍ１は監視領域Ｅ１の監視平面（例えば床面）にあるため、被る検知空間Ｅ４ａの数が少なく、第１移動体検出手段２の２出力の検知信号の出力レベルが小さくなる一方で人体サイズは大きく２つの検知空間Ｅ４ａに同時に被り、また、その時間も長くなるという特徴がある。

なお、移動物体Ｍが小動物Ｍ２の場合、被る検知空間Ｅ４ａの数はほふく人体Ｍ１とさほど変わらないものの、図１０に示すように、小動物Ｍ２のサイズが人体Ｍ１のサイズよりも小さいので、２つの検知空間Ｅ４ａに同時に被ることがほとんどない。

そこで、移動物体Ｍがほふく人体Ｍ１の場合には上述した特徴を利用する。この場合、近距離側判別手段５ａは、第１移動体検出手段２の２出力の検知信号の出力レベルが第２の設定変化量Ｌ２（例えば１７ｍＶ）を同時に超え、かつ第２の設定時間Ｔ２（例えば０．４秒）以上続くと、そのときの移動物体Ｍを人体Ｍ１と判定し、人体判定信号を出力する。

ここで、図１１は第１移動体検出手段２の２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂによる人体（ほふく）Ｍ１の波形の一例を示し、図１２は第１移動体検出手段２の２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂによる小動物Ｍ２の波形の一例を示している。なお、図１１および図１２において、実線が一方のサーモパイル素子（例えば２ａ）の波形、点線が他方のサーモパイル素子（例えば２ｂ）の波形を示している。また、ここでは第２の設定変化量Ｌ２が１７ｍＶ、第２の設定時間Ｔ２が０．４秒に設定されているものとする。

近距離側判別手段５ａは、図１１に示す波形による２出力の検知信号が入力されると、これら２出力の検知信号の出力レベルが１７ｍＶ（第２の設定変化量Ｌ２）を同時に超え、かつ０．４秒（第２の設定時間Ｔ２）以上続いているので、このときの移動物体Ｍを人体Ｍ１と判定し、人体判定信号を出力する。

これに対し、近距離側判別手段５ａは、図１２に示す波形による２出力の検知信号が入力されると、これら２出力の検知信号の出力レベルが１７ｍＶ（第２の設定変化量Ｌ２）を同時に超えないので、このときの移動物体Ｍを人体Ｍ１とは判定せず、人体判定信号を出力しない。

なお、近距離側判別手段５ａは、移動物体Ｍが監視領域Ｅ１に対して縦侵入または途中まで侵入して戻った場合、第１移動体検出手段２の２出力の検知信号のうち少なくとも一方が第３の設定変化量Ｌ３（例えば５０ｍＶ）を超えると、そのときの移動物体Ｍを人体Ｍ１と判定し、人体判定信号を出力する。

［遠距離領域の人体検知処理］
遠距離領域の人体検知処理では、第２移動体検出手段３からの２出力の検知信号が小動物や掃除ロボットなどの人体以外の移動物体Ｍによって同時発報しないようにゾーン配置と検知信号を増幅する不図示の増幅器のアンプゲインを調整し、遠距離側判別手段５ｂにて第２移動体検出手段３からの２出力の検知信号のアンド判定により、人体と小動物等との判別を行う。

具体的に、遠距離側判別手段５ｂは、第３の設定時間Ｔ３（例えば４秒）以内に第２移動体検知手段３の２出力の検知信号の出力レベルが第４の設定変化量Ｌ４（例えば４６０ｍＶ）を同時に超え、かつ設定回数Ｃ１（例えば２回）以上発生すると、そのときの移動物体Ｍを人体Ｍ１と判定し、人体判定信号を出力する。

図１３は第２移動体検出手段３の２組のデュアルツイン型焦電素子による人体（立ち）の波形の一例を示し、図１４は第２移動体検出手段３の２組のデュアルツイン型焦電素子による小動物の波形の一例を示している。なお、図１３および図１４において、実線が一方の組のデュアルツイン型焦電素子（例えば３ａ）の波形、点線が他方の組のデュアルツイン型焦電素子（例えば３ｂ）の波形を示している。また、ここでは第３の設定時間Ｔ３が４秒、第４の設定変化量Ｌ４が４６０ｍＶ、設定回数Ｃ１が２回に設定されているものとする。

遠距離側判別手段５ｂは、第２移動体検出手段３からの２出力の検知信号として図１３に示す２出力の波形が入力されると、これら２出力の波形が４秒（第３の設定時間Ｔ３）以内に４６０ｍＶ（第４の設定変化量Ｌ４）を同時に超え、かつ２回（設定回数Ｃ１）以上発生しているので、そのときの移動物体Ｍを人体Ｍ１と判定し、人体判定信号を出力する。

これに対し、遠距離側判別手段５ｂは、第２移動体検出手段３からの２出力の検知信号として図１４に示す２出力の波形が入力されると、これら２出力の波形が４６０ｍＶ（第４の設定変化量Ｌ４）を同時に超えないままで、そのときの移動物体Ｍを人体Ｍ１とは判定せず、人体判定信号を出力しない。

なお、近距離検知ゾーンＥ２ａと遠距離検知ゾーンＥ２ｂとが重なる重複ゾーンＥ３では、近距離側判別手段５ａと遠距離側判別手段５ｂの両方で人体Ｍ１の有無の判別を行うが、近距離側判別手段５ａの判定結果を優先するのが好ましい。その理由は、人体検知装置１の設置高を下げていった場合、検知ゾーンが近づいて重なる部分が大きくなり、第２移動体検出手段３の２出力の検知信号が発生しやすくなり、その結果、第１移動体検出手段２よりも第２移動体検出手段３による誤報が先に発生するためである。

このように、本実施の形態では、装置本体に近い領域では熱源（移動物体）の大きさに応じた２出力の検知信号の出力レベルと時間差によって人体の有無を判別し、装置本体から離れた領域では２出力の検知信号の同時性によって人体の有無を判別する。すなわち、装置本体に近い近距離検知ゾーンＥ２ａでは、２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂによる２出力の検知信号が設定時間以内に設定変化量以上の変化があったときに人体と判定し、装置本体から離れた遠距離検知ゾーンＥ２ｂでは、２組のデュアルツイン型焦電素子３ａ，３ｂによる２出力の検知信号が同時に設定変化量以上の変化があり、かつ設定回数を超えたときに人体と判定する。

そして、本実施の形態において、２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂの２出力の検知信号を用いた場合には、検知信号の出力レベルだけでなく、出力時間差も考慮して人体の有無を判別するので、特許文献１に開示される従来の人体検知装置のような２つのサーモパイルから出力されるそれぞれの検出値の出力差を取り出し、異なるサーモパイル間で取り出した出力差同士を比較する手法よりも誤報や失報を低減することができる。

また、本実施の形態では、移動体検知手段として、２つのサーモパイル素子２ａ，２ｂに加え、２組のデュアルツイン型焦電素子３ａ，３ｂを併用する構成なので、例えば図３に示すような検知ゾーンおよび検知空間を形成する場合、サーモパイル素子のみで構成する場合と比較して、集光ミラー（集光手段）４を小さくでき、装置全体の小型化に寄与することができる。

ところで、上述した実施の形態では、第１移動体検出手段２と第２移動体検出手段３による２種類の移動体検出手段を備えた構成について説明したが、第２移動体検出手段３を省く構成としてもよい。すなわち、移動体検出手段として、一対のサーモパイル素子２ａ，２ｂを用いた第１移動体検出手段２のみを備えた構成する。この場合、上述した近距離領域の人体検知処理を実行して人体と小動物などとの判別を行う。これにより、上述した２種類の移動体検出手段を備えた人体検知装置と比較して、移動体検知手段を２つのサーモパイル素子のみで構成できるので、構成の簡略化を図ることができるとともに、誤報排除を優先した人体検知を行うことができる。

また、上述した実施の形態において、集光ミラー（集光手段）４の集光面４ｂ，４ｃの分割数は、人体検知装置１の本体をなす筐体１１の大きさ、監視領域Ｅ１の検知ゾーンＥ２の数などに応じて適宜設定することができる。その際、集光ミラー４の各集光面は、第１移動体検出手段２と第２移動体検出手段３による監視領域Ｅ１の監視平面上（例えば床面上）の各検知ゾーンの検知温度が同一感度になる面積に設定して形成するのが好ましい。

さらに、上述した実施の形態では、装置本体の小型化を考慮して、第１移動体検出手段２と第２移動体検出手段３から集光ミラー４の集光面４ｂ，４ｃを介して２列の検知空間Ｅ４（Ｅ４ａ，Ｅ４ｂ）を監視領域Ｅ１の監視平面上に投影した場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではない。例えば２列の検知空間Ｅ４（Ｅ４ａ，Ｅ４ｂ）を１組として、複数組の検知空間Ｅ４を監視領域Ｅ１の監視平面上に放射状に投影するように集光ミラー４の集光面を形成する構成としてもよい。

また、予め設定される各設定情報（設定時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３、設定変化量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４、設定回数Ｃ１）は、上述した実施の形態における数値に限定されるものではなく、人体検知装置１の設置場所、設置高、監視領域Ｅ１の検知ゾーンＥ２の数などに応じて最適な数値を実験的に求めて適宜設定される。

以上、本発明に係る人体検知装置の最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１ 人体検知装置
２ 第１移動体検出手段
３ 第２移動体検出手段
４ 集光手段（集光ミラー）
４ａ 隔壁
４ｂ（４ｂ１～４ｂ１５） 集光面
４ｃ（４ｃ１，４ｃ２） 集光面
５ 制御手段
５ａ 近距離側判別手段
５ｂ 遠距離側判別手段
６ 出力手段
１１ 筐体
１１ａ カバー
Ｅ１ 監視領域
Ｅ２ 検知ゾーン
Ｅ２ａ 近距離検知ゾーン
Ｅ２ｂ 遠距離検知ゾーン
Ｅ３ 重複ゾーン
Ｅ４（Ｅ４ａ，Ｅ４ｂ）検知空間
Ｍ 移動物体
Ｍ１ 人体
Ｍ２ 小動物
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 設定時間
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 設定変化量
Ｃ１ 設定回数

Claims (3)

1. ２つのサーモパイル素子を並列配置して備え、監視平面上に設定された監視領域内に向けて形成される前記２つのサーモパイル素子のそれぞれに対応した複数の検知空間を、集光手段を介して２列の略直線状に形成される前記監視平面上の複数の検知ゾーンに分割投影し、前記監視領域内の移動物体により前記２つのサーモパイル素子のそれぞれが前記複数の検知空間から受光する赤外線量に応じた出力レベルの検知信号を、前記サーモパイル素子ごとに出力する移動体検出手段と、
   前記２つのサーモパイル素子による２出力の検知信号それぞれの出力レベルが設定変化量以上変化し、かつ当該２出力の時間差が設定時間以内であるとき、前記監視領域内の移動物体を人体と判定する制御手段とを備え、
   前記移動体検出手段が出力する各サーモパイル素子の検知信号の出力レベルは、前記移動物体が被る前記検知空間が多くなるほど増加することを特徴とする人体検知装置。
2. 前記制御手段は、さらに、前記２つのサーモパイル素子による２出力の検出信号の出力レベルが、前記設定時間よりも短い第２設定時間以上継続して同時に前記設定変化量よりも小さい第２設定変化量を超えたときに前記監視領域内の移動物体を人体と判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の人体検知装置。
3. ２つのサーモパイル素子を備え、監視平面上に設定された監視領域内において装置本体の直下位置から所定距離離れた位置を基準位置とし、前記装置本体から見て前記基準位置よりも前記装置本体に近い位置に向けて形成される前記２つのサーモパイル素子に対応した複数の検知空間を、集光手段を介して前記監視平面上の複数の検知ゾーンに投影し、前記２つのサーモパイル素子が受光する赤外線量から前記監視領域内に侵入した移動物体を検出する第１移動体検出手段と、
   ＋極性と－極性による一対の焦電素子を有する２組のデュアルツイン型焦電素子を備え、前記装置本体から見て前記基準位置より所定距離手前から該基準位置よりも遠い位置に向けて形成される前記２組のデュアルツイン型焦電素子に対応した複数の検知空間を、前記集光手段を介して前記監視平面上の複数の検知ゾーンに投影し、前記２組のデュアルツイン型焦電素子が受光する赤外線量から前記監視領域内に侵入した移動物体を検出する第２移動体検出手段と、
   前記２つのサーモパイル素子による２出力の検知信号が設定時間以内に第１の設定変化量以上の変化があったときに人体と判定し、前記２組のデュアルツイン型焦電素子による２出力の検知信号が同時に第２の設定変化量以上の変化があり、かつ設定回数を超えたときに人体と判定する制御手段とを備えたことを特徴とする人体検知装置。

Images