JPH0382988A - 赤外線放出物体センサ装置 - 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］ この発明は、赤外線放出物体センサ装置に関し、特に、
たとえば人体のように赤外線を放出する物体を検知する
；）１、外線族出物体センサ装置に関する。

［従来例コ 従来より、たとえば人体の有無を検出するような赤外線
放出物体センサ装置は、サーモパイル（熱電堆）を用い
てわずかな熱入力からも起電力出力を得るようにして、
ごくわずかな温度差および温度変化を検出して、人体の
有無を検出している。

第３図に、従来の赤外線放出物体センサ装置の機能構成
の概略ブロック図を示す。なお、この従来例では、赤外
線放出物体として人体に適用する場合を挙げている。

第３図において、赤外線放出物体センサ装置は、当該セ
ンサ装置の設置されている、たとえば室内の温度（周囲
温度）を検出し周囲温度データＡＴを出力する周囲温度
検出部２、後述する温度差ブタ（人体の体温のデータ）
ＤＴを出力する温度差検出部３、その室内における人体
の動きに応じたマイクロ波を受ｆ５するとともに、受信
マイクロ波をその信号レベルに対応した電気信号に変換
し人体動静データＭを出力する動静検出部４およびセン
サ装置が設置されている周囲の明るさを検出し、明るさ
データＤＬを出力する明るさ検出部５を含む。さらに、
センサ装置は、前述の各検出部２ないし５から与えられ
る周囲温度データＡＴ。

温度差データＤＴ、人体動静データＭおよび明るさデー
タＤＬを入力し、予め定められたファジィルールおよび
メンバシップ関数とに従って、室内における人体の存在
の度合をファジィ推論し、そのファジィ推論の結果を人
体の存在の度合データＰとして出力するファジィ推論部
６および前記人体の存在の度合データＰを自動１・°ア
の開閉制御などの次段のｎｉｑ御部が応用できるデータ
に変換する推論結果出力部７を含む。次に、前述の各検
出部の内部構成についてさらに説明を加える。

周囲温度データ２は、周囲温度を７ｔ　１１１１し熱起
電力を発生する熱電対２ａ、熱電対２ａの出力信号を増
幅し周囲温度データＡＴを出力する増幅器２ｂを含む。

温度差検出部３は、人体１の体温に応した強度レベルで
当該人体から枚用される赤外線１ａを反！１−１するパ
ラボラミラー３ａ、パラボラミラー３ａで反則される赤
外線１ａを含む赤外線を入耶１し、入射レベルに対応し
た信号レベルの熱起電力を出力するサーモバイル３ｂ、
パラボラミラー３ａそれ自体の温度（センサ装置自体の
温度）を検出し熱起電力を出力する熱電対３ｃ、熱電対
３ｃの出力信号を増幅し出力する増幅器３ｄ、サーモパ
イル３ｂ出力（センサ装置自体の温度と人体の体温との
データを含む）信号を増幅し出力する増幅器３ｅ’＝お
よび前記増幅器３ｄと３ｅからの出力信号を減算処理し
、この減算結果を温度差データＤＴとして出力する減算
器３ｈを含む。すなわち、減算器３ｈの減算出力である
温度差データＤＴは、入射する赤外線１ａより得られる
人体１の体温のデータである。

動静検出部４は、人体１の動きに応じたマイクロ波を受
信し、電気信号に変換するマイクロ波装置４　ａ　ｓマ
イクロ波装置４ａの出力信号中に含まれるノイズ成分な
どをカットするためのＢＰＦ（バンドパスフィルタの略
）４ｂ、ＢＰＦ４ｂの出力信号を増幅し、人体動静デー
タＭとして出力する抛幅器４ｃを含む。

明るさ検出部５は、照度センサ５　ａ　ｚ照度センサ５
ａの出力信号中に含まれるノイズ成分などをカットする
ためのＢＰＦ５ｂ、ＢＰＦ５ｂの出力信号を増幅し明る
さデータＤＬとして出力する増幅器５ｃを含む。

次に、第３図に示すセンサ装置の検出動作について説明
する。

各検出部２ないしらは、並行して処理を行なっている。

周囲温度検出部２は、周囲温度を検出して周囲温度デー
タＡＴを出力し、動静検出部４は、人体１の動き、ある
いは静止の状態を受信マイクロ波により検出して動静デ
ータＭを出力し、明るさ検出部は周囲の明るさを検出し
て明るさデータＤＬを出力する。温度差検出部３は、人
体１の体温を得るように動作している。この動作につい
て詳細に説明するならば、サーモバイル３ｂの検出結果
より得られるセンサ装置自体の温度と人体１の体温との
データを含む温度データより、熱電対３ｃの検出結果か
ら得られるセンサ装置自体の温度データを減算器３ｈで
減算し、人体１の体温すなわち温度差データＤＴを出力
する。

上述のように、各検出部で並行して得られる周囲温度デ
ータＡＴ、温度差データＤＴ、動静データＭおよび明る
さデータＤＬは、並行してファジィ推論部６に与えられ
る。これに応じて、ファジィ推論部６では、予め定めら
れるファジィルールおよびメンバーシップ関数に従って
、推論処理し、人体の存在の度合データＰを推論結果出
力部７に与えるように動作する。

したがって、刻々と変化する各検出部の検出結果は、フ
ァジィ推論によりリアルタイムで処理されるので、この
推論結果を用いれば後段に接続される制御対象が、検出
対象に応答した動作を行なうように制御できる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、促来の赤外線放出物体センサ装置におい
ては、センサ装置の設置環境変化なとにより周囲温度が
変動すると、周囲温度変化に即座に追従する素子、たと
えば熱電対およびザーモパイルなどの検出温度と、追従
の遅いパラボラミラーなとのセンサ装置外部の温度との
間で、追従動作の時間遅れによる温度差が生じることに
なる。

したがって、センサ装置外部からの入射エネルギ量、す
なわち人体の動静（人体の有無を含む）が変化していな
いにもかかわらず、人体の有無の目安となる人体の体温
の検出結果に誤りを含むことになり、信頼性の高い検出
をなし得ないという問題があった。

上述の周囲温度変動によるセンサ装置の誤動作について
第４図を参照してさらに説明を加える。

第４図は、従来の赤外線放出物体センサ装置の周囲温度
変動による誤動作を説明するための図である。

図において、第４図（ａ）は温度差データＤＴ、第４図
（ｂ）は周囲温度データＡＴ、第４図（Ｃ）はパラボラ
ミラー３ａの温度および第４図（ｄ）は推論結果である
人体の存在の度合データＰである。なお、縦軸は検出デ
ータの大きさ、横軸は経過時間Ｔを示す。

仮に、今、第３図のファジィ推論部６は温度差データＤ
Ｔがファジィ推論部６で求まるスレッショルドレベルＳ
Ｌを越えたときに、人体の存在を検知し、人体の存在の
度合データＰを“人がいる”というデータ内容に設定し
、スレッショルドレベルＳＬ以下であるとき、人体の存
在の度合データＰを人がいない“というデータ内容に設
定するような推論処理をすると想定する。

まず、第４図中の時間Ｔ１において、人体１がセンサ装
置の検出域内に侵入し、第４図（ａ）のように温度差デ
ータＤＴが上昇すれば、応じて第４図（ｄ）のように人
体の存在の度合データＰは“人がいない“から“人がい
る”というように変化する。その後、人体１は、そのま
まセンサ装置の検出域内にとどまるものと想定する。

前述の状態より、さらに時間が経過し、時間Ｔ２になっ
たとき第４図（ｂ）の周囲温度データＡＴが太陽光入射
あるいは空調機作動の環境変化などにより急激な温度上
昇を開始する。このとき、第４図（Ｃ）のパラボラミラ
ー温度は、周囲温度データＡＴの急激な温度上昇に追従
できす、パラボラミラー３ａの温度上昇の開始時刻は時
間Ｔ４となる。これは、パラボラミラー３ａの熱容量（
比熱）が大きいために、周囲温度データＡＴの温度上昇
に対し追従か遅れるためである。

上述のパラボラミラー３ａの温度上昇の時間遅れにより
、（周囲温度データＡＴ）＞　（パラボラミラー温度）
という検出状態にになり、センサ装置に入射する熱エネ
ルギ量が減少した状態と同様になり、第４図（ａ）のよ
うに温度差データＤＴはｐ間Ｔ２より下降を開始する。

その後、温度差データＤＴが、目間Ｔ３でスレッショル
ドレベルＳＬを割って、スレッショルドレベルＳＬ以下
になると、第４図（ｄ）のように人の存在の度合データ
Ｐのデータ内容は、“人がいる”から“人かいない″に
変化する。したかって、実際には、人体１がセンサ装置
の検出域内にととまっているにもかかわらず、“人がい
ない“と誤って推論処理されることになる。その後、時
間Ｔ４てパラボラミラー温度は上昇を開始し、時間Ｔ５
になったとき、初めて、周囲温度データＡＴに追従でき
ることになる。つまり、パラボラミラー温度の周囲温度
変化への追従が遅れる時間Ｔ３から時間Ｔ５までの期間
、センサ装置は誤検出をするという問題がある。

それゆえに、本発明の１」的は、設置される周囲温度の
急激な変化にも十分追従動作でき、かつ正確に対象物体
を検出できるような赤外線放出物体センサ装置を提供す
ることである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る赤外線放出物体センサ装置は、赤外線放出
物体を検出するための赤外線放出物体センサ装置であっ
て、前記放出赤外線を集光する集光手段と、前記集光手
段より反射される前記放出赤外線の温度を検出する第１
の温度検出手段と、前記集光手段の温度を検出する第２
の温度検出手０ 段と、前記センサ装置が設置される周囲の温度を検出す
る第３の温度検出手段と、前記第２および第３の温度検
出手段の検出出力に基づいて、前記第１の温度検出手段
の検出出力を補正する手段とを備えて構成される。

［作用］ 本発明に係る赤外線放出物体センサ装置は、上述のよう
に構成されているので、センサ装置が設置される周囲温
度に急激な温度変化があっても、前記第１の温度検出手
段の検出出力を前記温度変化量に応じて補正するように
しているので、周囲温度の急激な変化によるセンサ装置
の誤検出を防止することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例の赤外線放出物体センサ装
置の機能構成を示す概略ブロック図である。なお、本実
施例では、その赤外線放出物体として人体に適用する場
合を挙げている。

１ 第１図の赤外線放出物体センサ装置において、第３図に
示す従来のセンサ装置の機能構成と比較し改善している
点は、減算器３ｈを排除して赤外線データ補正量算出部
３ｆおよび赤外線データ補正部３ｇを新たに設けて、補
正後の温度差データＣＤＴを得ている点にある。他の機
能構成については、従来同様であるため説明を省略する
。

次に、赤外線データ補正量算出部３ｆおよび赤外線デー
タ補正部３ｇにより行なわれる補正処理について説明す
る。

人体１より発せられる赤外線１ａの正確なデータを、周
囲温度データＡＴに急激な変化が起こっても得ることが
できるように、下式（１）のような温度補正処理を行な
う。

補正後の温度差データＣＤＴ＝　（サーモバイル出力［
Ｖ］　）＋　（（パラボラミラーの１℃変化１１、ンに
おけるサーモパイル出力の変化量［Ｖ／℃］　）×（周
囲温度［℃］−パラボラミラー温度［’Ｃ］））・・（
１） つまり、上式（１）に従って、赤外線データ補　２ 正量算出部３ｆに周囲温度データＡＴおよびパラボラミ
ラー３ａの温度、すなわち熱電対３Ｃにより検出される
温度を与え、（周囲温度［’Ｃ］　−パラボラミラー温
度［℃］）を算出する。この算出結果は、赤外線データ
補正部３ｇに与えられる。

赤外線データ補正部３ｇは、上述の算出結果を補正量と
して入力し、並行して与えられるサーモボイル３ｂの検
出出力とに基づいて、補正後の温度差データＣＤＴを算
出し出力する。なお、式（１）中の“パラボラミラーの
１℃変化時におけるサーバイル出力変化ｍ　［Ｖ／℃］
”は、予め赤外線データ補正部３ｇに固定値として与え
られる。また、式（１）からもわかように、周囲温度デ
ータＡ、Ｔとパラボラミラー温度が等しい（急激な温度
変化なし）状態では、温度差データの補正が行なわれな
いような補正処理となっている。

上述の補正処理について第２図を参照してさらに説明を
加える。

第２図は、本発明の一実施例の赤外線放出物体センサ装
置の温度差データ補正処理を説明するた］３ めの図である。

図において、第２図（ａ）は周囲温度データムＴ１第２
図（ｂ）はパラボラミラー温度、第２図（Ｃ）は補正後
の温度差データＣＤＴおよび第２図（ｄ）は推論結果で
ある人体の存在の度合データＰである。なお、縦軸は検
出データの大きさ、横軸は経過時間Ｔを示す。

仮に、今、第１図のファジィ推論部６は補正後の温度差
データＣＤＴが、ファジィ推論部６で求まるスレッショ
ルドレベルＳＬを越えたとき、人体の存在を検知し人体
の存在の度合データＰを“人がいる”というデータ内容
に設定し、スレッショルドＳＬ以下であるとき、人体の
存在の度合データＰを“人がいない″というデータ内容
に設定するような推論処理をすると想定する。

まず、時間Ｔ１において人体１がセンサ装置の検出域内
に侵入すると、第２図（ｃ）のように補正後の温度差デ
ータＣＤＴはスレッショルドレベルＳＬを越えるので、
これに応じて第２図（ｄ）のように、人体のイＩ在の度
合データＰは“人がい４ ない″から“人がいる”に変化する。その後、センサ装
置の検出域内に侵入した人体１は、そのままその検出域
内にとどまるものと想定する。

前述の状態よりさらに時間が経過し時間Ｔ２になったと
き、第２図（ａ）のように周囲温度ブタＡＴが太陽光入
射あるいは空調機作動の環境変化などにより急激な温度
上昇を開始するとする。

このとき、第２図（ｂ）のようにパラボラミラ温度は、
その熱容ｆｉｔ（比熱）か大きいために、周囲温度デー
タＡＴの温度上昇に追従できず、周囲温度データＡＴと
パラボラミラー温度の計測値に温度差が生じるようにな
る。したがって、この差分が赤外線データ補正量算出部
３ｆで算出され、算出された差分が赤外線データ捕正部
３ｇに与えられ、式（１）が計算され、補正後の温度差
データＣＤＴが得られる。この抑止処理は、第２図（ｃ
）の補正後の温度差データＣＤＴに示すように、時間Ｔ
２、すなわち周囲温度データＡＴが急激に上昇を開始し
たときに始まり、時間Ｔ４、すなわちパラボラミラー温
度が周囲温度データＡＴ５ と同じ温度レベルに達したときに終わる。つまり、時間
Ｔ２から時間Ｔ４の期間温度差データを補正してファジ
ィ推論部６に、正しい推論処理を行なわせるような補正
後の温度差データＣＤＴを与えることができる。したが
って、周囲温度の急激な変化があっても、センサ装置の
正常な検出結果が得られるとともに、後段に接続される
制御対象の誤動作も回避できる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、赤外線放出物体センサ
装置が設置される周囲温度と、検出対象から放出される
赤外線の集光部の温度とを並行して計測し、両者の温度
差に基づいて、前記放出赤外線から得られる検出対象の
データをリアルタイムで補正するようにしているので、 （１）　周囲温度の急激な変化（空調機の運転状況の変
化、太陽光の入射など）が起こっても、センサ装置は確
実な検知動作を行なうことができる。

（２）　工場や車内など、急激な周囲温度変化６ が日常起こり得る場所であっても、当該センサ装置の設
置が可能となり、用途が拡がる。

などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の赤外線放出物体センサ装
置の機能構成を示す概略ブロック図である。第２図は、
本発明の一実施例の赤外線放出物体センサ装置の温度差
データ補正処理を説明するための図である。第３図は、
従来の赤外線放出物体センサ装置の機能構成を示す概略
ブロック図である。第４図は、従来の赤外線放出物体セ
ンサ装置の、周囲温度変動による誤動作を説明するため
の図である。 図中、１は人体、２は周囲温度検出部、３は温度差検出
部、４は動静検出部、５は明るさ検出部、３ｆは赤外線
データ補正量算出部、３ｇは赤外線データ補正部、ＡＴ
は周囲温度データおよびＣＤＴは補正後の温度差データ
である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 赤外線放出物体を検出するための赤外線放出物体センサ
   装置であって、 前記放出赤外線を集光する集光手段と、 前記集光手段より反射される前記放出赤外線の温度を検
   出する第１の温度検出手段と、 前記集光手段の温度を検出する第２の温度検出手段と、 前記センサ装置が設置される周囲の温度を検出する第３
   の温度検出手段と、 前記第２および第３の温度検出手段の検出出力に基づい
   て、前記第１の温度検出手段の検出出力を補正する手段
   とを備えた、赤外線放出物体センサ装置。