JPH01170888A - 熱体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業−にの利用分野 この発明は、人体等の発熱物体より放射される赤外線エ
ネルギーを検出することにより、発熱物体の有無を検出
する熱体検出装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来、人体等を検出するのに、赤り（線エネルギーを検
出するタイプの装置として、イハ電型センザを用いたも
のがよく知られている。しかし、焦電型センサでは、移
動人体より放射される放射エネルギー変化を検出するも
のであり、放射エネルギー変化のｉ％Ｌこくい静止人体
は検出できない。このため近年、サーモパイル、サーミ
スタ、ボロメータ等の検出素子を用いて、静止人体の検
出が試のられている。この神の検出素子を用いた装置の
検出原理は、第７図に示すように、背景エネルギーに相
当する電圧を基準電圧部６１より出力するとともに、赤
外線検出部６２で検出される赤外線塑を増幅部６３で増
幅し、；ｊ；ｊ；　１ｌＩＢ電圧と検出赤外線購を仕較
部６４で比較し、静止人体の有無を判別するものである
。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、ト記従来の装置は、基準電圧が所定値に
設定されるものであるため、背景温度が変化したり、人
体が静止中に微動、例えば手、星、顔等が動き、放射エ
ネルギー変化 出ミスを仕しろことかあり、信頼１ノ１の高い検出をな
し得ないという問題があった。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであっ
て、背景温度が変化しても、移動熱体のみならず、静止
熱体をも高い精度で検出し１′）ろ）、（シ体検出装置
を提供することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の
熱体検出装置は、所定領域内の赤外線エネルギー乙こ応
じて、電気信号を発１１：するための検出素子（１ａ）
を含む赤外線検出手段（１１）と、前記所定領域内より
放射される赤外線エネルギー量に応じたスレンショルド
レヘル信号を作成する手段（１２）と、前記両手段より
出力される両レベル信号を比較し、静止生体等の熱体の
有無を判別するＩＬ較千手段１３）とから構成されてい
る。

この熱体検出装置では、背景温度が変化した場合、赤外
線検出手段の出ノルヘルが変化する。そして、その赤外
線検出手段の背景状ｊｊ、ｊｊ変化Ｑこよる出力レベル
変化に応答して、スレッシ４フルドレヘル信号作成Ｔ段
より出ツノされるスレンショルドレヘル信号も変化する
。人体等の熱体が、所定の監視領域内に存在すると、赤
外線検出手段の出ノＪレヘルは、背景出力に、さらにＦ
東ゼされることになるので、比較手段は、常に正確に夕
、さ体の有無を判別できる。

（ポ）実施例 以下実施例により、この発明をさらに詳細に説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示す人体検出装置の概
略ブロック図である。

この人体検出装置は、赤外線検出素子を含め、監視領域
ＭＥ内の赤外線エヱ、ルギーを検出して？ｔｊ：気信号
に変換する赤外線検出部１と、検出信号を増幅する増幅
部２と、増幅部２の出力、つまり検出レベルに応じてス
レッショルドレベル信号を作成するボトムボールド処理
部１２と、増幅部２の検出出力とスレッショルドレベル
信号を１ヒ較する比較部１３とから構成されている。

第２１Ｔ！１は、上記実施例人体検出装置の具体回路接
続図である。同図において、１１は赤外線検出・増幅部
である。

赤外線検出・増幅部１１は、赤外線エネルギーを検出す
るためのサーモパイル素子（ザーミスタ、ボロメータ等
を用いてもよい）１ａ、オペアンプ２ａ等から構成され
、オペアンプ２ａの非反転入力端（＋）には、サーモパ
イル素子１ａとコンデン・す・Ｃ１；の並列回路の一端
が接続され、オペアンプ２ａの出力端と反転入力端（−
）間に、抵抗Ｒ１が接続され、さらにオペアンプ２ａの
反転入力端（−）とサーモパイル素子１ａの他端間に抵
抗ＲＧＩ、ＲＧＺの直列回路が接続されている。抵抗Ｒ
０１、ＲＧ３には、並列にコンデンサＣ２、Ｃ４が接続
されている。サーモパイル素子１ａの他端と、グランド
ＧＮＤ間に、ツェナーダイオードＺｄとコンデンサＣ１
の並列回路が接続されている。１−記コンデンサＣ１、
・・・、Ｃ４は、ノイズカット用に設けられている。こ
の赤外線検出・増幅部１１のケインＧは、 ボトムボールド回路１２は、赤外線検出・増幅部］１の
出力の背景（ボトム）レベル壱保持する回路であって、
オペアンプ１２ａからなる反転回路と抵ｔｊ’ｉ　Ｒｏ
、コンデン・すＣｏ及びオペアンプ１２ｂからなるピー
クボールド回路とから構成されている。この回路でオー
ルドタイムτば、τ−Ｃ６Ｒ。

−６０秒程度にｊ５（定している。

比較回路１３は、オペアンプ１３３、抵ｂ’ｃ　Ｒｃ　
ｌ、ＲｃＺ、Ｒｏから構成され、赤外線検出・増幅部］
１の出力が抵抗Ｒ６，を介して、オペアンプ１３ａの反
転入力端（−）に接続されており、一方、ホＩ・４１、
ホールド回路１２のオペアンプ＋２ｂの出力０：１１が
、１氏抗Ｒ，□ｌを介して、オペアンプ］３ａの非反転
入力端（＋）に接続され、さらにオペアンプ１３ａの非
反転入力端（ト）と出力端間に抵抗Ｒ３２が１８続され
ている。この抵抗Ｒ１５、Ｒｔ□で、スレンショルドレ
ヘルのヒステリシス回路を構成してよタリ、スレンショ
ルト′中１°３＼’Ｔｌｌは、ただし■。１．：オペア
ンプ１３ａのハイ出力ｙｏ１．：オペアンプ１３ａのロ
ー出力第４図は、Ｊ皿体した回路部が収納されるケース
体の外観斜視図であり、第５図は、同断面図である。監
視領域からの赤外線エネルギーが、ＰＥカバー４０の窓
４１を経て、３分割の凹面マルチミラー４２によって反
射され、サーモパイル素子１ａに照射されるようになっ
ている。サーモパイル素子１ａは図示し７ていないが、
フレキシブルノ、（板等で、プリント回路基板４３に接
続されている。

プリント回路基板４３には、第２図の回路の大部分が実
装されている。

次に、−ヒ記実施例装置の動作について説明する。

今、実施例装置１０が、第３図（Ａ）に示すように天井
に設置され、下方の監視領域ＭＰ、に、人体ｍが移動し
て来て入り、静止し、その後領域ＭＥ外に出た場合を想
定する。

先ず一す−−モパイル素子１ａの検出出力ＶＳは、第３
１．７１（Ｂ）に示すように、ｔｌまでは、人体が存在
・Ｕず、背景温度もほとんど変化せず、一定である。Ｕ
７かし、時点１．で人体ｍが入ると、赤外線エネルギー
が大きくなり、■、が大となるとともに、図では人体の
微動て■５が変化する場合を示している。時点ｔ２に至
り、人体が外に出ると、検出出力ｖ、、は、再び背景温
度に応じたレベルとなるが、図のｔ２〜Ｌ３では、雰囲
気温度の影響等により、背景４１Ｍ度が上昇している場
合の例を示している。ｔ３以降は、背景温度が一定の場
合を例に示している。

赤外線検出・増幅部１１の出力ａは、第３図（Ｂ）に示
すように、４ノ°−モバイル素子１ａの検出電圧ｖＳが
反転された形の波形となる。従って、出力ａは、背景温
度の時はレベルが高く、検出赤外線エネルギーが大とな
る程、レベルが低くなる。

この赤外線検出・増幅部１１の出力信号は、比較回路１
３に人力されるとともに、ボトムホールド回路１２に入
力される。ボトム、Ｊ＝−ルド回路１２ては、ａ点の波
形がピークボールドされ、その出力は、第３図（Ｂ）に
示す通りとなる。この波形は、背景温度の場合には、は
ぼ赤外線検出・増幅部１１の出力と同レベルであり、ま
た背景；、ｊｉ度に多少の変化があっても、その変化時
間τ□がτ８〉τの間し才、同レベルである。しかし、
ａ点の波形が、ｔ１〜ｔ２で示すように急に低くなると
、τの時定数で、ピークボールドされる。したが５って
、ボトムホールド回路１２の出力１〕は、結局背景（ボ
トム）を保持したものとなる。

比較回路１３において、入カレベルをｖｌＮ、ｂ点のレ
ベルを■ｒ□、オペアンプ１３ａの非反転入力端の電圧
（スレッショルド電圧）の高い方を■ｒＰｆ１１、低い
方をＶ　ｒｒ＋ｆｌとし、オペアンプ１３ａのハイ出力
をＶ。＋１、ロー出力を■。、とすると、各電圧のレベ
ル関係は、第６図に示す特性となる。

ずなわぢ入力電圧ＶＩＮがレベル小では、スレッショル
ドレベルＶ　ｒ　ｅ　ｆ　Ｉ−と比較され、ｖｌｌｌが
レベル増加し、スレッショルドレベルＶ　ｒＰｒ＋を越
えるまで（Ａ−＞Ｂ）は、比較回路の出ノＪはＶ。１１
てあり、入力電圧ＶＩＮが、スレッショルドレベル”　
ｒ　ｅ　ｆ　＋ヲ越えると、比較回路の出力は■。１−
となる（Ｂ→Ｃ）。

逆に、今度は、入力電圧ＶＩＮがレベル大では、スレッ
ショルドレベルＶｒ、、ｒ＋＋と比較され、Ｖ、Ｎがレ
ベル波少し、スレッショルドレベルＶｒｅ−ｒ＋＋ヲＭ
工て小さくなるまで（Ｃ→Ｄ）６才、比較回路の出力は
■。、−であり、入力１１［圧Ｖ　Ｉ　Ｎが、スレッシ
ョルドし・ヘルＶｒｃｒｏを越えて小さくなると、比較
回路の出力は■。１．となる（Ｄ→△）。

ここで、第３図（Ｂ）に戻り、時点ｔ、までのレベル関
係を見ると、点ａのレベルよりも、Ｖ　ｒ、、ｆｌ。

が小さく、従って、この場合オペアンプ１３ａの出力は
■。１．である。しかし、時点ｔ１に至ると、点ａの検
出レベルが人体検知でロ一方向に変化し、■１，１１，
１．を越えて低レベルとなる。そのため、オペアンプ１
３ａの出力はＶ。ｌｌとなる。応５じて、スレッショル
ドレベルもＶ　ｒ　＋！　ｒ　１１となる。従って、以
後はａ点の検出レベルがＶｒａｆｌｌよりも小さい間、
オペアンプ１３ａの出力は■。４．を保持する。時点も
２に了り、ａ点のレベルが−に冒、方向に転し、・やが
て、■、。７，１を越えると、オペアンプ１３ａの出力
は、再度■。１、となり、スレッショルドレベルも＼’
ｒｂｒ＋−となる。このように、オペアンプ１３ａの出
力は、スレッショルドレベルがヒステリシスを持つため
に、スレッショルドレベル付近で、検出レベルが微少変
動しても安定に動作する。

ｔ２〜Ｌ３の期間では、背景温度」−昇の為、赤外線検
出・増幅部１１の出力は変化するが、その変化時間τ４
はホールド時定数τより大きいため、スレッショルド電
圧もこれに追随するので誤検出することはない。

なお、上記実施例は、人体検出装置を例に一トげたが、
この発明は、動物等の生体、その他の熱体を検出するの
に広く適用できる。

（へ）発明の効果 この発明によれば、赤外線検出手段の出力レベルを比較
手段に入力するとともに、この赤外線検出手段の背景出
力レベルの変化に応じたスレッショルドレベル信男を作
成して、比較手段に加え、赤外線検出手段とスレッショ
ルドレベル信号の比較により、人体等熱体の検出を行う
ものであるから、大陽光線、凧等の影響により背景温度
が変化したり、あるいは監視領域内で静止人体の手、足
、顔等の微動により、検出信号レベルが変動しても、そ
の影響を最小限に抑えることが出来、信頼性の高い検出
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の概略構成を示すブロック図、第２
図は、この発明の一実施例を示す人体検出装置の回路接
続図、第３図（Ａ）は、同人体検出装置の動作を説明す
るためにイ１（する図、第３図（Ｂ）は、同人体検出装
置の動作を説明するための信号波形タイムチャート、第
４図は、同実施例人体検出装置のケース外観斜視図、第
５図は、同１１：Ｉｒ面図、第６図は、同実施例人体検
出装置の比較回路のヒステリシスを説明する特性図、第
７図は、従来の人体検出装置の原理を説明するためのブ
ロック図である。 ろ。 １ａ：赤外線検出素子、 １１；赤外線検出・増幅部、 １２：ボトムホールド回路、 １３：比較回路。 特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信 第６図 ＧＮＤ□ 手続補正書（自制 １、事件の表示 昭和６２年特許願第３３０５７５号 ２、発明の名称 熱体検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　　京都市右京区花園土堂町１０番地名称　　　（
２９４）立石電機株式会社代表者　立石義雄 ４、代理人　　◎６０４ 住所　　京都市中京区壬生賀陽御所町３番地の１京都幸
ビル５Ｆ 自発補正 ７、補正の内容 （１）明細書の第９ページの第１７行目、第１８行目及
び第２０行目に、それぞれ’ＶｒｅｒｔＪとあるのをｒ
　ＶｒｅｆＨＪと補正する。 （２）明細書の第１０ページの第３行目、第４行目及び
第７行目に、それぞれ「ＶｒｅｒｕＪとあるのを’Ｖｒ
ｅｒｔ、Ｊと補正する。 （３）図面の第６図を別添付の通り補正する。 ８、添付書類の目録 （１）訂正図面〔第６図〕　　　　　　　　　１通以上 第６図 ＧＮＤ□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定領域内の赤外線エネルギーに応じて、電気信
   号を発生するための検出素子を含む赤外線検出手段と、 前記所定領域内より放射される赤外線エネルギー量に応
   じたスレッショルドレベル信号を作成する手段と、 前記両手段より出力される両レベル信号を比較し、前記
   所定領域内の熱体の有無を判別する比較手段とを備えて
   なることを特徴とする熱体検出装置。