JPH02208594A - 移動物体検出方式および装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、赤外線放射物体検出技術さらには焦電型赤外
線センサを用いた移動物体検出技術に関し、例えば防犯
用の人体検出装置に利用して最も効果のある技術に関す
る。

［従来の技術］ 人体等の赤外線放射移動物体を検出してビルの防犯警報
装置を差動させたり、自動ドアを開閉させる制御信号を
発生させるため移動物体検出装置として、焦電型赤外線
センサを用いたものがある。

この焦電型赤外線センサは波長依存性がなく、安価でし
かも保守および取扱が簡単であるため人体の検出装置に
最適である。

一方、焦電型赤外線センサを用いた移動物体検出装置の
欠点としてノイズによる誤動作が多いという点がある。

焦電型赤外線センサのノイズ源としては、■ヒーターや
空調装置、太陽光等のラジエーションノイズと、■通信
用電波、電磁スパーク、雷等に起因する電磁ノイズ、■
振動やショックに起因する機械的ノイズ、■回路自身の
発熱や空気の揺らぎ等によって生じるセンサ自身の温度
変化に伴うノイズ等の外因性ノイズの他、■ＦＥＴのゲ
ート上にある酸化膜（Ｓｉｎ、）、またはＳｉ、Ｎ、等
のパッシベーション膜の欠陥にキャリアがトラップされ
、それがディスチャージする際に、スパイク状の電流が
時系列的にランダムに発生するポツプコーンノイズと呼
ばれる内因性のノイズがある。

従来、上記外因性ノイズによる誤動作を防止するため、
一対の赤外線検知素子が互いに逆分極となるように接続
された差動型赤外線検出器を用いるようにしたものが提
案された（実開昭５８−１４５５２６）。

この装置では２つの素子に同時にノイズが入力すると、
２つの素子に逆極性の電圧が発生して、それらが互いに
打ち消しあうため検出出力が生じないという利点がある
。しかし、２つの検出素子間にばらつきがあるときは、
完全に相殺させることができないという不都合がある。

そこで、差動型センサを少なくとも一対設け、これらの
センサーを検知すべき移動物体の移動方向に沿って一列
に配列するように配置し、各素子にそれぞれ絶対値回路
を接続し、それぞれの素子に対応する絶対値出力の差を
演算する減算回路と、この減算回路の差信号を検知レベ
ルと比較するコンパレータとを設け、差動型センサによ
る相殺と、減算回路による相殺の２段階の相殺を行なう
ことで素子間のばらつきに起因する誤動作を防止するよ
うにした発明が提案されている（特開昭６．３−４０８
９５）。

一方、上記内因性ノイズに着目して差動型赤外線センサ
を２つ設け、それらの出力信号の論理積をとるゲート回
路を設けることによってポツプコーンノイズを除去でき
るようにした発明も提案されている（特開昭６３−１９
３８）。

この第２の先願発明は、複数の素子に同時に入る外因性
ノイズは差動型赤外線センサで除去できるとともに、い
ずれか一つの素子で発生する内因性ノイズは論理積回路
で除去することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記第１の先願発明にあっては、外因性
ノイズによる誤動作は防止できるものの、複数の焦電素
子のうちいずれか一つにおいて発生することが多い内因
性のポツプコーンノイズによる誤動作を防止することが
できないという問題点がある。

また、外因性ノイズは必ずしも各焦電素子に同時に入る
とは限らず、例えば空気の揺らぎによって空間的に温度
勾配が生じたり、振動の伝わり方によっては各素子間で
僅かな時間差をおいてノイズが発生することがある。

上記先願発明にあっては、いずれもこのような外因性ノ
イズに対しては有効ではなく、誤動作を生じるおそれが
あった。

本発明は上記のような問題点に着目してなされたもので
、どのような外因性ノイズや内因性ノイズが入ってきて
も誤動作を起こすことなく、人体等赤外線を放射する特
定の移動物体のみを正確に検出できるような移動物体検
出技術を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 人体検知器という立場から前記ノイズ源■〜■をみると
、人体検知は、人体の動きという空間的な変化を捉える
ことを信号源とするのに対し、ノイズ源■〜■は物体の
動きとは関係なく（空間的な差はなく）、時間的なもの
として捉えることができる。従って本質的には、信号が
このような空間的信号であるか時間的信号であるかを区
別すれば誤動作を防止できるはずである。

本発明は上記のような見地から相互に逆向きに分極処理
された２つの焦電素子を有する差動型赤外線センサを２
個以上並べて配置し、それらのセンサに対して各々異な
るエリア（一部重複する場合を含む）からの赤外線を収
束するように光学系を構成し、上記複数のセンサからの
信号が所定の時間的差異をもつときにのみ移動物体の検
出信号を出力させるようにした。

［作用］ 上記した手段によれば、複数の焦電素子に同時に入る外
因性ノイズは差動型赤外線センサで相殺されるとともに
、２つのセンサからの信号が所定の時間差を有する場合
にのみ検出信号を出力するので、ポツプコーンノイズの
みならず空間的温度勾配等に起因する僅かな時間差をお
いたノイズによる誤動作をも防止することが出来る。

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

［実施例］ 第１図は、本発明に係る移動物体検出装置の一実施例を
示す。

同図において、１はフレネルレンズあるいは反射鏡から
なる光学系、２ａ、２ｂは例えば第２図に示すように互
いに逆向きに分極処理された焦電素子ＰＬ、Ｐ２が直列
に接続されてなる差動型赤外線センサである。光学系１
は２つの赤外線センサ２ａ、２ｂに対して、各々異なる
エリアからの赤外線を収束できるように構成されている
。３ａ。

３ｂは、上記赤外線センサ２ａ、２ｂの検出信号から、
人体やその平均的移動速度（０，２ｍ／ｓ〜９ｍ／ｓ）
に対応した帯域の検知信号のみを抽出する帯域通過フィ
ルタで、このフィルタは抽出された信号を増幅して出力
するアンプを有している。

センサ２ａ、２ｂからの信号がこのフィルタ３ａ、３ｂ
を通過することにより、低域側では空気の揺らぎによる
温度勾配の影響を、また高域側では電源による雑音ノイ
ズの影響をそれぞれ除去することができる。また、第１
図において、４ａ。

４ｂは上記フィルタ３ａ、３ｂを通過した信号と。

予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆとを比較してセンサの
検知信号が所定レベル以上の場合にのみ信号を出力する
コンパレータであり、人体検知機の場合は人体以外の赤
外線放射物体を排除したり、同時に入力したノイズによ
って焦電素子ＰＬ、Ｐ２に異なる大きさの電流が流れて
その差に相当する小さな検知信号が生じたときにそれを
カットすることができる。

上記コンパレータ４ａ、４ｂの出力信号は判定手段とし
てのマイクロコンピュータ５に供給されるようにされて
おり、マイクロコンピュータ５は２つの検知信号が所定
の時間的差異を有する場合にのみ人体検出信号を形成し
てリレー等の出力回路６に供給し、防犯警報装置等を作
動させる。これによって、例えば４つの焦電素子のうち
いずれかにおいて発生し、同時に発生することが少ない
ポツプコーンノイズによる出力回路の誤動作や僅かな時
間差をおいて赤外線センサ２ａ、２ｂに入ってくるノイ
ズによる誤動作を防止することができる。

第３図および第４図には光学系１の構成例が示されてい
る。

このうち、第３図は光学系をフレネルレンズとした場合
の一実施例を示す。

赤外線を透過するポリエチレン等からなる透明板１１の
表面に同心円状に複数の溝を形成してフレネルレンズを
構成している。しかもこの実施例のフレネルレンズは、
同図（Ａ）のごとく２つの同心円状の溝１２ａ、１２ｂ
を並べて形成することにより、同図（Ｂ）のごとく、２
つの赤外線センサ２ａ、２ｂにそれぞれ異なるエリアか
らの赤外線を収束できるように構成されている。これに
よって、異なるエリアを同時に監視することができる。

２つの監視エリアは、互いに接する程度にしておくのが
望ましく、場合によってはエリアの一部が互いに重なっ
たり、一方のエリアが他方のエリア内に完全に含まれて
しまうようにしてもよい。

第３図のフレネルレンズはエリアの一部が重なるように
したものである。

第４図には光学系１を反射鏡１３を用いて構成した場合
であり、反射＃！１３は焦点を２つ持つように反射凹部
が２個形成されている。

この場合、２つの監視エリアは互いに接している。なお
、上記実施例ではいずれも監視エリアを２つとしたが、
フレネルレンズの数を増やしたり反射鏡を多分割多面ミ
ラーとすることにより、２つの赤外線センサ２ａ、２ｂ
で、３つ以上のエリアを監視できるように構成すること
も可能である。

即ち、第５図（Ａ）〜（Ｃ）のように、赤外線センサ２
ａでエリアＡ１．Ａ、を、また赤外線センサ２ｂではエ
リアＢ１．Ｂ、を監視するように光学系を構成すること
ができる。

なお、第５図（Ａ）は監視エリアが互いに接する場合、
同図（Ｂ）はセンサ２ａと２ｂの監視エリアＡ、Ｂが互
いに一部重複する場合、同図（Ｃ）はセンサ２ｂの監視
エリアＢが、センサ２ａの監視エリアＡに完全に含まれ
る場合である。

光学系１が上記のように構成されていると、監視エリア
Ａ、Ｂを赤外線放射物体が横切ったとき必ず時間差をお
いて赤外線センサ２ａ、２ｂから検知信号が出力される
。このときの時間差Ｔｒの大きさは、物体の移動の速度
や方向、監視エリアの設定の仕方等によって変化するが
、検知対象を人体に限定すればＴｒがどの範囲にあれば
人体と判定するかその範囲を決定してやるのは容易であ
る。

第１図の実施例では、上記時間差Ｔｒの上限Ｔｗａｘと
下限Ｔ　ｗｉｎを予め実験により決定しておいて、マイ
クロコンピュータ５により、リアルタイムで入ってくる
赤外線センサ２ａ、２ｂの検知信号の時間差ＴｒがＴ　
ｗａｘとＴ■ｉｎとの間にあるか否か判定し、間にある
ときにのみ人体検出信号を形成して出力回路６に供給す
るようになっている。

次に、コンパレータ４ａ、４ｂの出力信号に基づいて人
体検出信号を形成する上記マイクロコンピュータ５の処
理手順を、第６図のフローチャートを用いて説明する。

マイクロコンピュータ５は電源投入等により処理が開始
されると、先ずタイマをリセットした後、コンパレータ
４ａ、４ｂからの信号の入力を待つ（ステップ８１．Ｓ
２）。

そして、入力があるとコンパレータ４ａ、４ｂのいずれ
か一方のチャンネルからの信号であるか、両チャンネル
同時の入力信号であるかを判定する（ステップＳ３）。

ここで１両チャンネル同時入力であると判定したときは
、ステップＳ１へ戻ってタイマをリセットし再び次の信
号の入力を待つ。

コンパレータ４ａ、４ｂからの入力が一方のチャンネル
側からのみであったときはステップＳ４へ移行して、入
力のあった側のチャンネル番号を記憶し、タイマを起動
させる。

それから、ステップＳ５で再びコンパレータ４ａ、４ｂ
からの入力信号があったか否か判定し。

入力がないときはタイマの経過時間Ｔが予め設定された
最大許容時間Ｔｍａｘを越えたか否かを判定する（ステ
ップＳ６）。そして、経過時間ＴがＴｍａｘを越えてい
ないときはステップＳ５へ戻ってＴｍａｘを越えるまで
コンパレータ４ａ、４ｂからの信号の入力を待つ。タイ
マ起動後、コンパレータ４ａ、４ｂからの入力がないま
ま最大許容時間Ｔ　ｉ＋ａｘを越えてしまったときは、
ステップＳ６から８１へ戻ってタイマをリセットし、再
びコンパレータからの信号入力待ちとなる。

一方、タイマの経過時間ＴがＴ　ｗａｘを越える前に次
の信号がコンパレータ４ａ、４ｂから入力されたときは
、ステップＳ５から８７へ進み、入力のあったチャンネ
ルが上記ステ、ツブＳ４で記憶したチャンネルと一致し
たか判定する。

ここで、一致すなわち同一のコンパレータから２回続け
て信号が入力されたときはステップＳ１へ戻ってタイマ
をリセットし、再びコンパレータ４ａ、４ｂからの信号
の入力待ちとなる。また、入力のあったチャンネルが異
なるときはステップＳ８へ進み、タイマの経過時間Ｔが
最小許容時間Ｔ　ｗｉｎを越えているか判定する。ここ
で、経過時間ＴがＴｗｉｎよりも小さいときはステップ
Ｓ１へ戻って上記手続きをやりなおし、　Ｔｍ１ｎより
も大きいときはステップＳ９へ進んで人体検出信号を形
成して、出力回路６を酩動させる（ステップ５１０）。

上記実施例の移動物体検出装置においては、２つの赤外
線センサ２ａ、２ｂに同時に入る比較的小さな外因性ノ
イズは差動型センサによる相殺作用により除去される。

また、赤外線センサ２ａ。

２ｂを構成する焦電素子にばらつきがあって、大きな外
因性ノイズが入ったとき相殺されずに差分がノイズとし
て残ったとしても、それらの検知信号は一定のレベル以
上でないとコンパレータ４ａ。

４ｂによってカットされる。仮りに、ここでカットされ
なかったとしてもそれらの検知信号は同時にマイクロコ
ンピュータ５に入力されるため、ステップＳ３で同時入
力が無視されることによりノイズとしてカットされる。

また、上記同時発生したノイズのうち一方の側のノイズ
のみがコンパレータ４ａ、４ｂの基準レベルを越えてし
まったときあるいはポツプコーンノイズが一方のセンサ
で発生したときは、他方のセンサの側の検知信号はマイ
クロコンピュータ５に入力されないので、ステップＳ６
でタイマ経過時間Ｔ）ＴＩＩｌａｘとなって排除される
。

さらに、赤外線センサ２ａ、２ｂに僅かな時間差をおい
て外因性ノイズが入ったり、人間の放射赤外線に近い赤
外線を放射する物体が人間の通常の移動速度よりもかな
り速い速度で監視エリアを通過したようなときは、両方
のチャンネルの検知信号の時間差が小さいためステップ
Ｓ８での判定（Ｔ＞Ｔｗｉｎ）で除外される。

なお、上記実施例では信号の判定手段としてマイクロコ
ンピュータを用いてソフトウェアにより処理を行なって
いるが、タイマや論理ゲート等のハードウェアのみで同
一の判定処理を行なう回路を構成することが出きること
はいうまでもない。

また、上記実施例では、外因性ノイズをより効果的に除
去できるようにするため赤外線センサ２ａ、２ｂとして
差動型センサを用いているが、各センサに同時に入る外
因性ノイズは上記実施例のマイクロコンピュータにおけ
るステップ８１〜Ｓ３の処理で排除できるので、赤外線
センサ２ａ１２ｂとして必ずしも差動型を用いる必要は
なくシングル型を用いることも可能である。

また、差動型赤外線センサは逆分極処理された２つの焦
電素子を直列接続されたもののみならず並列接続された
ものであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明は、移動する被検出体から
放射される赤外線を検知する赤外線検知装置において、
複数の赤外線検知器に対し被検出体からの赤外線が集め
られるようにした光学系を設け、上記光学系は移動する
被検出体からの赤外線が上記複数の赤外線検知器に時間
的差異を持って入射するようにし、これらの赤外線検知
器からの信号が所定時間的差異を持つときにのみ検出信
号を出力させるようにしたため以下の効果を生ずる。■
複数の赤外線検知器に同時に入る外因性ノイズの防止、
■いずれかの検知素子で発生するポツプコーンノイズの
防止、■空間的温度勾配等に起因する僅かな時間差をお
いたノイズによる誤動作を防止すること、■外因性およ
び内因性を問わず誤動作の原因となるすべてのノイズを
除去し、高い信頼性をもって、人体等の移動する赤外線
放射物体を検知することができる。

という効果がある。

なお上記実施例では、防犯警報用の赤外線検出装置に適
用した場合について説明したが、この発明はそれら限定
されず、一定のエリアに人間が存在するか否か検知する
場合、あるいは人体以外の赤外線放射物体を検出する場
合にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した移動物体検出装置の一実施例
を示すブロック図、 第２図は実施例で使用される赤外線センサの構成例を示
す回路図、 第３図（Ａ）、（Ｂ）は光学系の一例としてのフレネル
レンズの正面図とその集光作用を示す図、第４図は光学
系としての反射鏡の一例を示す図、第５図（Ａ）、（Ｂ
）、（Ｃ：）は光学系による監視エリアの設定の仕方の
例を示す図、第６図はマイクロコンピュータによる判定
処理手順の一例を示すフローチャートである。 １・・・・光学系、２ａ、２ｂ・・・・赤外線センサ、
５・・・・マイクロコンピュータ、１１・・・・フレネ
ルレンズ、 １３・・・・反射鏡、 Ｐｌ。 Ｐ２・・・・焦 電素子。 第 図 （Ａ） ／ 第 図 第 図 第 図 ２ｏ、２ｂ 第 図 ＣＢ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動する被検出体から放射される赤外線を検知す
   る赤外線検知装置において、複数の赤外線検知器に対し
   被検出体からの赤外線を集めるようにした光学系を設け
   、上記光学系は移動する被検出体からの赤外線が上記複
   数の赤外線検知器に時間的差異を持って入射するように
   し、これらの赤外線検知器からの信号が所定時間的差異
   を持つときにのみ検出信号を出力させるようにしたこと
   を特徴とする移動物体検出方式。
2. （２）一対の赤外線検知素子が互いに逆分極となるよう
   に接続された少なくとも２個の差動型赤外線検出器と、
   これらの差動型赤外線検出手段に対して各々異なるエリ
   アからの赤外線をそれぞれ収束するように構成された光
   学系と、上記２以上の差動型赤外線検出器からの検出信
   号が所定の時間差をおいて入力された場合に移動物体の
   検知信号を発生する信号処理手段とを備えてなることを
   特徴とする移動物体検出装置。
3. （３）上記赤外線検知素子は焦電型素子からなり、上記
   信号処理手段は、各差動型検出器からの検出信号のうち
   所定の周波数の信号を通過させるフィルタと、予め設定
   した基準レベルと比較するコンパレータと、コンパレー
   タからの信号に基づいて判定を行なうマイクロコンピュ
   ータとからなることを特徴とする請求項２記載の移動物
   体検出装置。