JPH0518825A - Measuring apparatus for temperature distribution and detecting system for human body using same - Google Patents

Measuring apparatus for temperature distribution and detecting system for human body using same

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JPH0518825A
JPH0518825A JP3168487A JP16848791A JPH0518825A JP H0518825 A JPH0518825 A JP H0518825A JP 3168487 A JP3168487 A JP 3168487A JP 16848791 A JP16848791 A JP 16848791A JP H0518825 A JPH0518825 A JP H0518825A
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JP
Japan
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temperature distribution
array sensor
chopper
infrared
stepping motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3168487A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Yoshiike
信幸 吉池
Koji Arita
浩二 有田
Susumu Kobayashi
晋 小林
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to KR92012136A priority patent/KR970005588B1/en
Publication of JPH0518825A publication Critical patent/JPH0518825A/en
Priority to US08/232,857 priority patent/US5528038A/en
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

PURPOSE:To measure a radiation temperature distribution and to enable the presence or absence of persons in an apparatus room, the number of the persons, the amount of activity, etc., to be detected by making a pyroelectric type array sensor operate while driving it to rotate. CONSTITUTION:An infrared array sensor 1 detecting infrared rays, a condenser means 2 for condensing the infrared rays, a chopper means 3 intercepting intermittently the infrared rays entering the infrared array sensor 1, a rotary element 4 holding these means integrally, and a stepping motor 5 rotating the rotary element 4, are provided. After measurement is executed in a prescribed facing direction, forward rotation at a fixed angle in one step is made by the stepping motor 5 and the measurement is repeated sequentially. After the measurement in the last facing direction is completed, the stepping motor 5 is driven reversely by the steps for rotation taken theretofore, the rotation is thereby made reversely to the initial facing direction and an apparatus is put in a state of standby for subsequent measurement.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、焦電型の赤外線センサ
をもちいた温度分布測定装置およびそれを用いた人体検
知システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature distribution measuring device using a pyroelectric infrared sensor and a human body detecting system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、セキュリティや空調制御におい
て、室内にいる人間の有無や活動量を検知するために室
内の温度分布の計測への要求が高まりつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, in security and air conditioning control, there is an increasing demand for measuring the temperature distribution in a room in order to detect the presence or absence of a person in the room and the amount of activity.

【0003】従来、赤外線を用いた空間の温度分布を測
定する装置には、焦電センサを用いて、空間温度分布を
求める方法が知られている。例えば、特開昭64−88
391、特開昭57−185695、特開平2−183
752、特開平2−196932号公報等に記載のごと
く、単一の焦電センサを用いて、機構的に縦方向および
横方向に方向走査させて各方向毎の入力エネルギ−を検
知し、温度分布を求める方法が知られている。
Conventionally, a method for obtaining a spatial temperature distribution using a pyroelectric sensor is known as a device for measuring a spatial temperature distribution using infrared rays. For example, JP-A 64-88
391, JP-A-57-185695, JP-A-2-183.
752, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-196932, etc., a single pyroelectric sensor is used to mechanically scan in the vertical and horizontal directions to detect the input energy in each direction, and A method for obtaining a distribution is known.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焦電セ
ンサを用いたものは、センサ感度が低いという問題と機
構の複雑さおよび信号処理の複雑さから、空間分解能お
よび温度分解能が低いという課題が有る。
However, the one using the pyroelectric sensor has a problem that the spatial resolution and the temperature resolution are low due to the problem that the sensor sensitivity is low and the complexity of the mechanism and the complexity of the signal processing. .

【0005】本発明は、上述の従来の空間温度分布を測
定する方法の課題を考慮し、焦電センサの赤外線アレイ
センサを用いて低コストで小型の信頼性が高い温度分布
測定装置およびそれを用いた人体検知システムを提供す
ることを目的とする。
In consideration of the above-mentioned problems of the conventional method for measuring the spatial temperature distribution, the present invention uses an infrared array sensor of a pyroelectric sensor to provide a low-cost, compact and highly reliable temperature distribution measuring device. The object is to provide a human body detection system using the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、赤外線を検知
する複数個の検出部をアレイ状に設けた赤外線アレイセ
ンサと、その赤外線アレイセンサに赤外線を集光する集
光手段と、前記赤外線アレイセンサに入射する赤外線を
断続的に遮断するチョッパー手段と、前記赤外線アレイ
センサ、集光手段及びチョッパー手段を保持し、回転可
能な回転部とを備えたことを特徴とする温度分布測定装
置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an infrared array sensor having a plurality of detecting portions for detecting infrared rays arranged in an array, a condensing means for condensing infrared rays on the infrared array sensor, and the infrared rays. A temperature distribution measuring device comprising: a chopper means for intermittently blocking infrared rays incident on the array sensor; and a rotatable rotating portion holding the infrared array sensor, the condensing means and the chopper means. is there.

【0007】また、本発明は、本発明の温度分布測定装
置によって輻射温度分布を測定し、その測定値より、室
内の人数、もしくは取込温度分布の経時変化値から在室
者の活動量を定性的に判断する手段を備えた人体検知シ
ステムである。
Further, the present invention measures the radiation temperature distribution by the temperature distribution measuring device of the present invention, and based on the measured value, the number of people in the room or the time-dependent change value of the intake temperature distribution is used to determine the activity amount of the occupant. It is a human body detection system having means for qualitatively judging.

【0008】また、本発明は、複数個の検出部をアレイ
状に設けた赤外線アレイセンサと、前記赤外線アレイセ
ンサに入射する赤外線を断続的に遮断するチョッパー手
段と、前記赤外線アレイセンサの対面方向を段階的に回
転させるステッピングモータを備え、所定の対面方向に
対して前記各検出部の出力を計測後、前記ステッピング
モータにより1ステップ一定角度前進回転させ、前記計
測を順次繰り返し、最終対面方向に対して計測終了後、
初期対面方向まで前記ステッピングモータで逆回転させ
る温度分布測定装置である。
Further, according to the present invention, an infrared array sensor having a plurality of detecting portions arranged in an array, a chopper means for intermittently blocking infrared rays incident on the infrared array sensor, and a facing direction of the infrared array sensor. Is provided with a stepping motor that rotates in a stepwise manner, and after measuring the output of each of the detection units in a predetermined facing direction, the stepping motor rotates forward by one step for a fixed angle, and the measurement is sequentially repeated in the final facing direction. On the other hand, after the measurement is completed,
This is a temperature distribution measuring device in which the stepping motor reversely rotates to the initial facing direction.

【0009】[0009]

【作用】本発明は、赤外線を集光する集光手段で集光し
た赤外線を赤外線アレイセンサで検知し、チョッパー手
段で、赤外線アレイセンサに入射する赤外線を断続的に
遮断し、回転部によって、赤外線アレイセンサ、集光手
段及びチョッパー手段を回転させる。
According to the present invention, the infrared array sensor detects the infrared light collected by the light collecting means for collecting the infrared light, and the chopper means interrupts the infrared light incident on the infrared array sensor intermittently. The infrared array sensor, the focusing means and the chopper means are rotated.

【0010】また、本発明は、所定の対面方向に対して
各検出部の出力を計測後、赤外線アレイセンサの対面方
向を段階的に回転させるステッピングモータによって、
1ステップ一定角度前進回転させ、このような計測を順
次繰り返し、最終対面方向に対して計測終了後、初期対
面方向まで前記ステッピングモータで逆回転させて温度
分布を測定する。
Further, according to the present invention, after measuring the output of each detecting section in a predetermined facing direction, the stepping motor for rotating the facing direction of the infrared array sensor stepwise,
One step forward rotation is performed by a fixed angle, and such measurement is repeated sequentially. After the measurement is completed with respect to the final facing direction, the temperature is measured by rotating the stepping motor backward until the initial facing direction.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は本発明の一実施例を説明するための
概略構成を示すものであって、回転部4には受光部を8
個ライン(縦)状に設けた焦電型の赤外線アレイセンサ
1と、アレイセンサ1の前面に赤外線を該焦電センサア
レイに集光するためのシリコン赤外線レンズ2を設け、
さらに、レンズ2の前方にはレンズ2に入射する赤外線
を断続的に遮断するチョッパ−3を設けている。回転部
4はステッピングモ−タ5に機械的に接続している。
FIG. 1 shows a schematic structure for explaining an embodiment of the present invention, in which a rotating portion 4 has a light receiving portion 8.
A pyroelectric infrared array sensor 1 provided in individual lines (vertical) and a silicon infrared lens 2 for converging infrared rays on the pyroelectric sensor array are provided on the front surface of the array sensor 1.
Further, in front of the lens 2, there is provided a chopper-3 for intermittently blocking the infrared rays incident on the lens 2. The rotating unit 4 is mechanically connected to the stepping motor 5.

【0013】図2は赤外線の結像状態を概念的に示すも
のであって、発熱体(例えば人体)6からの輻射熱はレ
ンズ2をとうしてアレイセンサ1上に結像される。すな
わち、人体の縦のライン状の温度分布が上下逆向きに検
出できるものである。
FIG. 2 conceptually shows an image formation state of infrared rays. Radiant heat from a heating element (eg, human body) 6 is imaged on the array sensor 1 through the lens 2. That is, the vertical linear temperature distribution of the human body can be detected upside down.

【0014】今、アレイセンサ1の長軸方向を縦方向に
設置し、チョッパ−3を10Hzで駆動すると1/10
sec毎にアレイセンサ1およびレンズ2が面している
方向の縦列の輻射熱量の分布、すなわち、縦方向温度分
布が測定できる。測定できる空間範囲はレンズ2の画角
とセンササイズにより決まるものであり、また、縦列の
空間分解能はアレイセンサ1中に設けてた赤外線受光部
の電極の数に依存するものである。例えば、レンズ2の
画角を80度とし、アレイセンサ1に10個の受光部を
設けた場合には、縦の分解能は10でそれぞれ8度の範
囲の温度を測定することになる。
Now, when the long axis direction of the array sensor 1 is installed in the vertical direction and the chopper-3 is driven at 10 Hz, it becomes 1/10.
The distribution of the amount of radiant heat in the column in the direction in which the array sensor 1 and the lens 2 face each other, that is, the temperature distribution in the vertical direction can be measured every sec. The measurable spatial range is determined by the angle of view of the lens 2 and the sensor size, and the spatial resolution of the columns depends on the number of electrodes of the infrared ray receiving section provided in the array sensor 1. For example, when the angle of view of the lens 2 is 80 degrees and the array sensor 1 is provided with 10 light receiving portions, the vertical resolution is 10 and the temperature in the range of 8 degrees is measured.

【0015】つぎに、ステッピングモ−タ5を駆動さ
せ、回転部を断続的に回転させることによりアレイセン
サ1およびレンズ2が面している方向を左右に走査させ
ながら、前述と同様にチョッパ−3を駆動させて温度分
布を測定する。測定後、電気信号処理により各方向の縦
の温度分布をつなぎ合わせると、空間の2次元の反転温
度分布が得られる。横(左右)方向の空間分解能はステ
ッピングモ−タ5の1回の回転角に依存するものであ
り、例えば、3.6度回転毎に信号入力し、ト−タル1
80度回転させた場合には、横方向の空間分解能は50
となり、センサ位置から見て縦80度、横180度の空
間を10×50の分解能で温度分布を測定できるもので
ある。
Next, by driving the stepping motor 5 and intermittently rotating the rotating portion, the direction in which the array sensor 1 and the lens 2 are facing is scanned left and right, and in the same manner as described above, the chopper-3. To measure the temperature distribution. After the measurement, by connecting the vertical temperature distributions in each direction by electrical signal processing, a two-dimensional inversion temperature distribution of space is obtained. The spatial resolution in the lateral (left / right) direction depends on the rotation angle of the stepping motor 5 once. For example, a signal is input every 3.6 ° rotation and the total 1
When rotated by 80 degrees, the lateral spatial resolution is 50.
Therefore, the temperature distribution can be measured with a resolution of 10 × 50 in a space of 80 ° vertically and 180 ° horizontally as viewed from the sensor position.

【0016】最終対面方向の測定が終了後、ステッピン
グモータ5を逆回転させ、初期の対面方向に戻し、次の
測定に対する待機状態をつくる。
After the measurement in the final facing direction is completed, the stepping motor 5 is rotated in the reverse direction to return to the initial facing direction, and a standby state for the next measurement is created.

【0017】上記測定手順をより詳しく説明する。図3
に測定装置の電気信号に関するブロック図を示す。I/
Oポート18にはステッピングモータ駆動部15、チョ
ッパー駆動部13、センサ信号処理回路部11およびC
PU14が電気的に接続しており、また、CPU14に
はクロック発生回路16、データ記録部17が接続して
いる。
The above measurement procedure will be described in more detail. Figure 3
A block diagram relating to the electric signal of the measuring device is shown in FIG. I /
The O port 18 has a stepping motor drive unit 15, a chopper drive unit 13, a sensor signal processing circuit unit 11 and a C
The PU 14 is electrically connected, and the CPU 14 is also connected to the clock generation circuit 16 and the data recording unit 17.

【0018】図4は主な電気信号波形のタイミングを示
したものである。また、図5は計測方法のフローチャー
トを示したものである。
FIG. 4 shows the timing of main electric signal waveforms. Further, FIG. 5 shows a flowchart of the measuring method.

【0019】図3、図4および図5を用いて信号処理の
方法について説明する。
A signal processing method will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 5.

【0020】まず、測定開始信号(a)によって、初期
の対面方向について計測を実行し(ステップS1)、次
に、クロック発生回路16からの信号を受けて、CPU
14から設定により、ステッピングモータ駆動方向信号
(b)を前進方向(例えば、HIGH)とし、ステッピング
モータ駆動部15にステッピングモータ駆動信号(c)
のON信号が送信された時、一定角度(θ0)だけステ
ッピングモータ5を前進回転する。
First, measurement is performed in the initial facing direction by the measurement start signal (a) (step S1), and then a signal from the clock generation circuit 16 is received to make the CPU
The stepping motor drive direction signal (b) is set to the forward direction (for example, HIGH) by setting from 14, and the stepping motor drive signal (c) is sent to the stepping motor drive unit 15.
When the ON signal is transmitted, the stepping motor 5 is rotated forward by a constant angle (θ0).

【0021】この時、同時にチョッパー駆動部13もチ
ョッパー駆動信号(d)のON/OFF信号が送信され
て、チョッパー3の開/閉がなされる。ここで、図に示
すようにステッピング信号とチョッパー信号は同期させ
ることにより、タイミング良く、センシングが可能とな
る。各センサ出力はチョッパー3の開/閉に合わせて、
図4(e)のようになり、センサ信号処理回路部11を
通して、データ記録部17に保存される。センサ受光部
の数をnとすると、データの番地は例えば、S01,S0
2,−−−,S0nとする。データ保存後、CPU14に
より、次のステッピングモータ駆動信号が送信されると
同時に、この時、同時にチョッパー駆動ON/OFF信
号が送信されて、次の方向に対する測定が開始される。
測定後、データの番地をS11,S12,−−−,S1nとす
る。このようにして、m回方向を前進回転させて測定
し、最終対面方向の測定(m番目の測定)が終了後(ス
テップS2,S3)、CPU14からの信号により、ス
テッピングモータ駆動方向信号を後進方向(例えば、LO
W)とし、ステッピングモータ5をトータル(m×θ0)
度高速に逆回転し(c)、初期の対面方向に戻し、次の
測定に対する待機状態に入る(ステップS4)。逆回転
速度は、できる限り速い方がよい。次に、測定データを
CPU14に送信し(ステップS5)、 S01,S02,−−,S0n S11,S12,−−,S1n −− −− −− −− Sm1,Sm2,−− Smn のマトリックスとして処理することにより、空間の温度
分布をn×mの分解能で測定処理できる。
At this time, at the same time, the chopper drive section 13 also transmits the ON / OFF signal of the chopper drive signal (d) to open / close the chopper 3. Here, by synchronizing the stepping signal and the chopper signal as shown in the figure, it is possible to perform the sensing at a good timing. The output of each sensor is adjusted according to the opening / closing of the chopper 3.
As shown in FIG. 4E, the data is stored in the data recording unit 17 through the sensor signal processing circuit unit 11. If the number of sensor light receiving parts is n, the data addresses are, for example, S01 and S0.
2, ---, S0n. After the data is stored, the CPU 14 transmits the next stepping motor drive signal, and at the same time, simultaneously transmits the chopper drive ON / OFF signal to start the measurement in the next direction.
After the measurement, the data addresses are S11, S12, ---, S1n. In this way, the measurement is performed by rotating the direction forward m times, and after the measurement in the final facing direction (the mth measurement) is completed (steps S2 and S3), the stepping motor drive direction signal is moved backward by the signal from the CPU 14. Direction (eg LO
W) and total stepping motor 5 (m × θ0)
It reversely rotates at high speed (c), returns to the initial facing direction, and enters a standby state for the next measurement (step S4). The reverse rotation speed should be as fast as possible. Next, the measurement data is transmitted to the CPU 14 (step S5) and processed as a matrix of S01, S02, ---, S0n S11, S12,-, S1n --- --- Sm1, Sm2, --Smn. By doing so, the temperature temperature distribution in the space can be measured with a resolution of n × m.

【0022】具体的測定例として、今、該アレイセンサ
1の長軸方向を縦方向に設置し、チョッパー3を10H
zで駆動すると1/10sec毎に1方向の縦列の温度
分布が測定できる。測定できる空間範囲はレンズの画角
とセンササイズによるものであり、また、縦列の空間分
解能はアレイセンサ1中に設けて赤外線受光部の電極の
数に依存するものであり、例えば、レンズの画角を80
度とし、アレイセンサに10個の受光部を設けた場合に
は、縦の分解能は10でそれぞれ8度の範囲の温度を測
定することになる。
As a specific measurement example, the major axis direction of the array sensor 1 is now installed in the vertical direction, and the chopper 3 is set to 10H.
When driven at z, the temperature distribution of the column in one direction can be measured every 1/10 sec. The measurable spatial range depends on the angle of view of the lens and the sensor size, and the spatial resolution of the column depends on the number of electrodes of the infrared light receiving section provided in the array sensor 1. Corner 80
When the array sensor is provided with 10 light receiving portions, the vertical resolution is 10 and the temperature in the range of 8 degrees is measured.

【0023】つぎに、回転部4を断続的に前進回転させ
ることによりアレイセンサ1およびレンズ2が面してい
る方向を走査させながら、前述と同様にチョッパー3を
駆動させて温度分布を測定する。測定後、信号処理によ
り各方向の縦の温度分布をつなぎ合わせると、空間の2
次元の反転温度分布が得られる。横(左右)方向の空間
分解能はステッピングモータ5の1回の回転角に依存す
るものであり、例えば、3.6度回転毎に信号入力し、
トータル180度回転させた場合には、横方向の空間分
解能は50となり、センサ位置から見て縦80度、横1
80度の空間を10×50の分解能で数分の間隔で温度
分布を測定できた。
Next, the rotation portion 4 is intermittently rotated forward to scan the direction in which the array sensor 1 and the lens 2 are facing, while driving the chopper 3 in the same manner as described above to measure the temperature distribution. . After the measurement, if the vertical temperature distributions in each direction are connected by signal processing,
A three-dimensional inversion temperature distribution is obtained. The spatial resolution in the lateral (left and right) direction depends on the rotation angle of the stepping motor 5 once. For example, a signal is input every 3.6 degrees rotation,
When rotated 180 degrees in total, the spatial resolution in the horizontal direction is 50, which is 80 degrees vertical and 1 horizontal when viewed from the sensor position.
The temperature distribution could be measured in a space of 80 degrees with a resolution of 10 × 50 at intervals of several minutes.

【0024】次に、ステッピングモータ5の別の駆動方
法を用いる実施例に付いて述べる。
Next, an embodiment using another driving method of the stepping motor 5 will be described.

【0025】上記実施例においては、ステッピングモー
タ5の前進および後進回転の回数をCPU14により設
定したが、回転部4が接触するストップ用スイッチを別
に設けるようにしてもよい。即ち、最終対面方向に対し
て計測終了後、ステッピングモータ5が前進回転したと
きに第1のストップ用スイッチに接触し、その信号を受
けて、ステッピングモータ5を一気に後進回転、すなわ
ち逆回転させる。後進回転により、初期の対面方向にア
レイセンサ1が面する位置で回転部4が接するように第
2のストップ用スイッチを設け、逆回転を停止させる。
In the above embodiment, the number of forward and backward rotations of the stepping motor 5 is set by the CPU 14, but a stop switch with which the rotating portion 4 contacts may be provided separately. In other words, when the stepping motor 5 rotates forward after the measurement with respect to the final facing direction, the stepping motor 5 comes into contact with the first stop switch, and upon receipt of the signal, the stepping motor 5 is rotated backward in a stroke, that is, reversely rotated. By the reverse rotation, the second stop switch is provided so that the rotating portion 4 contacts the position where the array sensor 1 faces in the initial facing direction, and the reverse rotation is stopped.

【0026】図6にこの実施例の主な電気信号波形のタ
イミングを示す。
FIG. 6 shows main electrical signal waveform timings in this embodiment.

【0027】すなわち、第1のストップ用スイッチがO
Nしたときは(b)、後進回転させ、第2のストップ用
スイッチがONしたときは(c)、前進回転させるとい
う、単純な方法により、連続的に空間温度分布の測定が
できた。他の信号は、図4の実施例と同じである。
That is, the first stop switch is O
It was possible to continuously measure the spatial temperature distribution by a simple method in which (b) when N was turned, reverse rotation was performed, and when the second stop switch was turned on (c), forward rotation was performed. The other signals are the same as those in the embodiment of FIG.

【0028】なお、前進回転もしくは後進回転(逆回
転)のどちらか一方だけをストップ用スイッチで制御し
てもよい。また、チョッパーは後進回転時にストップさ
せても、連続駆動させてもよい。
Note that either the forward rotation or the reverse rotation (reverse rotation) may be controlled by the stop switch. Further, the chopper may be stopped at the time of reverse rotation or may be continuously driven.

【0029】次に、上記各実施例の具体的機械構造に付
いて説明する。
Next, a concrete mechanical structure of each of the above embodiments will be described.

【0030】図7はその構造を示す断面図である。回転
部40には受光部を複数個ライン状に設けた焦電型の赤
外線アレイセンサ10と、アレイセンサ10の前面に赤
外線を該焦電センサアレイに集光するためのシリコン赤
外線レンズ20を設け、さらに、レンズ20の前面には
レンズ20に入射する赤外線を断続的に遮断するチョッ
パ−30を設ける。チョッパ−30はガイドピン31を
支点として部分回転をすることにより、レンズ20に入
射する赤外線のチョッピングを可能とするものである。
32はチョッパ−30上部に固定された永久磁石であ
り、33は小型ソレノイドであって、入力電流に応じて
電磁場を変化させることにより、チョッパ−30の駆動
を可能としている。また、回転部40はステッピングモ
−タ50に機械的に接続部51を介して接続している。
FIG. 7 is a sectional view showing the structure. The rotating section 40 is provided with a pyroelectric infrared array sensor 10 having a plurality of light receiving sections arranged in a line, and a silicon infrared lens 20 for condensing infrared rays on the pyroelectric sensor array on the front surface of the array sensor 10. Further, on the front surface of the lens 20, there is provided a chopper 30 for intermittently blocking the infrared rays incident on the lens 20. The chopper 30 is capable of partially chopping infrared rays incident on the lens 20 by partially rotating the guide pin 31 as a fulcrum.
Reference numeral 32 is a permanent magnet fixed to the upper portion of the chopper 30, and 33 is a small solenoid, which enables the chopper 30 to be driven by changing the electromagnetic field according to the input current. The rotating unit 40 is mechanically connected to the stepping motor 50 via a connecting unit 51.

【0031】図中、70はセンサ駆動機構部の本体であ
って、回転部40を安定保持している。前述の如く、チ
ョッパ−30をてこ型とし、回転部に埋設一体化するこ
とにより、センシング方向を変化させながら機能的に所
望のチョッピング動作が達成できた。
In the figure, reference numeral 70 denotes a main body of the sensor driving mechanism portion, which stably holds the rotating portion 40. As described above, by making the chopper 30 a lever type and embedding it in the rotary part, the desired chopping operation can be functionally achieved while changing the sensing direction.

【0032】次に、図8は別の機械的構造を示す。即
ち、回転部40には受光部を複数個ライン状に設けた焦
電型の赤外線アレイセンサ10と、該アレイセンサ10
の前面に赤外線を該焦電センサアレイ10に集光するた
めのシリコン赤外線レンズ20を設け、さらに、レンズ
20の前面には該レンズ20に入射する赤外線を断続的
に遮断する円盤型チョッパ−35を設ける。該チョッパ
−35はシャフト36を支点として回転をするものであ
り、円盤型チョッパ−35に部分的に設けた穴により、
レンズ20に入射する赤外線のチョッピングを可能とす
るものである。37は小型モ−タであって、チョッパ−
35の回転駆動を可能としている。また、回転部40は
ステッピングモ−タ50に機械的に接続部51を介して
接続している。図中、70はセンサ駆動機構部の本体で
あって、回転部40を安定保持している。
Next, FIG. 8 shows another mechanical structure. That is, the rotary unit 40 includes a plurality of light receiving units arranged in a line in a pyroelectric infrared array sensor 10, and the array sensor 10
A silicon infrared lens 20 for condensing infrared rays on the pyroelectric sensor array 10 is provided on the front surface of the disk, and a disk type chopper 35 for intermittently blocking the infrared rays incident on the lens 20 is provided on the front surface of the lens 20. To provide. The chopper-35 rotates around a shaft 36 as a fulcrum, and a hole partially provided in the disk-type chopper-35 causes
The infrared rays incident on the lens 20 can be chopped. 37 is a small motor, a chopper
It is possible to rotate 35. The rotating unit 40 is mechanically connected to the stepping motor 50 via a connecting unit 51. In the figure, reference numeral 70 denotes a main body of the sensor drive mechanism section, which stably holds the rotating section 40.

【0033】このように、チョッパ−35を回転型と
し、回転部40に埋設一体化することにより、センシン
グ方向を変化させながら機能的に所望のチョッピング動
作が達成できた。
Thus, by making the chopper 35 a rotary type and embedding the chopper 35 in the rotary part 40, the desired chopping operation can be achieved functionally while changing the sensing direction.

【0034】次に、本発明にかかる温度分布測定装置を
用いた人体検知システムの1実施例を説明する。
Next, one embodiment of a human body detection system using the temperature distribution measuring device according to the present invention will be described.

【0035】上記実施例に示す測定装置を約6×6m2
の室内の壁面上部に取付、室内全体の温度分布を測定し
た。なお、センサ受光部の数は10個とし、左右への回
転ステップ数を40とした。この時の空間温度分布は1
0×40のマトリックス S00、01,S00、02,−−−−,S00、10 S01、01,S01、02,−−−−,S01、10 −−−− −−−− − −− −−− S40、01,S40、02,−−−− S40、10 で表現できる。そこで、各測定温度が35℃以上のもの
に関して、その分布状態を判断することにより、室内の
在室者の有無、人数が検知できた。ここで、測定装置の
近くに人が1人居る場合と、遠くに複数の人が一ヶ所に
居る場合とでは1回の測定温度分布では判別が困難であ
るが、取り込み温度分布の経時変化値から、経験的に判
別することが可能である。さらには、在室者の活動量が
定性的に判断できた。なお、上記、判定にメンバ−シッ
プ関数を用いたファジ−推論を導入することによりさら
に精度よい判定が可能であった。なお、この人体検知装
置を利用して、人の数に応じて、エアコンの温度調整を
変化させるなどの応用が可能になる。
The measuring device shown in the above embodiment was used to measure about 6 × 6 m 2.
It was mounted on the upper wall of the room and the temperature distribution of the entire room was measured. The number of sensor light-receiving parts was 10, and the number of left and right rotation steps was 40. The spatial temperature distribution at this time is 1
0x40 matrix S00, 01, S00, 02, ---, S00, 10 S01, 01, S01, 02, ---, S01, 10 ----- ----- ----- -S40, 01, S40, 02, --- S40, 10 can be used. Therefore, it was possible to detect the presence or absence of people in the room and the number of people by measuring the distribution state of each measured temperature of 35 ° C. or higher. Here, it is difficult to discriminate between the case where there is one person near the measuring device and the case where there are a plurality of persons at one place in the distance, but it is difficult to distinguish with one measurement temperature distribution. Therefore, it is possible to discriminate empirically. Furthermore, the amount of activity of the occupants was able to be qualitatively determined. It should be noted that, by introducing fuzzy reasoning using a membership function in the above determination, more accurate determination was possible. It should be noted that by utilizing this human body detection device, it becomes possible to apply such as changing the temperature adjustment of the air conditioner according to the number of people.

【0036】なお、赤外線アレイセンサの種類に関して
は、PbTiO3のような無機化合物もしくは弗化ビニリ
デンのような有機化合物からなる焦電センサが利用でき
るが特に、その種類に限定されるものではなく、また、
レンズの種類に関しても実施例に限定されるものではな
い。
Regarding the type of infrared array sensor, a pyroelectric sensor made of an inorganic compound such as PbTiO 3 or an organic compound such as vinylidene fluoride can be used, but the type is not particularly limited. Also,
The type of lens is not limited to the example.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
においては、焦電センサの赤外線アレイセンサを用いて
低コストで小型の信頼性が高い温度分布測定装置を提供
することが出来る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a low temperature, compact and highly reliable temperature distribution measuring apparatus using the infrared array sensor of the pyroelectric sensor.

【0038】また、簡単かつ小型の測定装置により、連
続的に空間の温度分布が測定可能となる。
Further, the temperature distribution in the space can be continuously measured by a simple and small measuring device.

【0039】また、本発明の装置を室内に取り付けるこ
とにより、在室者の有無、人数、活動量をセンシングす
ることができる
By mounting the device of the present invention in a room, it is possible to sense the presence or absence of people in the room, the number of people, and the amount of activity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の温度分布測定装置の概略を
示す一部切り欠き斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view schematically showing a temperature distribution measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同装置における赤外線の結像状態を示す斜視図
である。
FIG. 2 is a perspective view showing an image formation state of infrared rays in the same apparatus.

【図3】同装置の電気信号を基準とするブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram based on an electric signal of the device.

【図4】同装置における電気信号波形のタイミングを示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a timing of an electric signal waveform in the device.

【図5】同装置の動作を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the same device.

【図6】同装置の別の電気信号波形のタイミングを示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing another electrical signal waveform timing of the device.

【図7】同装置の機械的構造の略示断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view of a mechanical structure of the device.

【図8】同装置の別の機械的構造の略示断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of another mechanical structure of the device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 赤外線アレイセンサ 2 赤外線レンズ 3 チョッパ− 4 回転部 5 ステッピングモ−タ 6 発熱体(例えば人体) 10 赤外線1次元アレイセンサ 11 センサ信号処理回路部 13 チョッパ−駆動部 14 CPU 15 ステッピングモ−タ駆動部 16 クロック発生回路 17 デ−タ記録部 18 I/Oポ−ト 20 赤外線レンズ 30 チョッパ− 31 ガイドピン 32 永久磁石 33 小型ソレノイド 35 円盤型チョッパ− 36 シャフト 37 小型モ−タ 40 回転部 50 ステッピングモ−タ 51 接続部 70 センサ駆動機構部の本体 1 Infrared array sensor 2 infrared lens 3 chopper 4 rotating parts 5 Stepping motor 6 Heating element (for example, human body) 10 Infrared one-dimensional array sensor 11 Sensor signal processing circuit section 13 Chopper-drive unit 14 CPU 15 Stepping motor drive 16 clock generation circuit 17 data recording section 18 I / O ports 20 infrared lens 30 chopper 31 guide pin 32 permanent magnet 33 Small solenoid 35 disk type chopper 36 shaft 37 Small motor 40 rotating part 50 stepping motor 51 Connection 70 Sensor drive mechanism body

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 赤外線を検知する複数個の検出部をアレ
イ状に設けた赤外線アレイセンサと、その赤外線アレイ
センサに赤外線を集光する集光手段と、前記赤外線アレ
イセンサに入射する赤外線を断続的に遮断するチョッパ
ー手段と、前記赤外線アレイセンサ、集光手段及びチョ
ッパー手段を保持し、回転させ得る回転部とを備えたこ
とを特徴とする温度分布測定装置。
1. An infrared array sensor having a plurality of detection units for detecting infrared rays arranged in an array, a condensing unit for condensing infrared rays on the infrared array sensor, and intermittent infrared rays incident on the infrared array sensor. 1. A temperature distribution measuring device comprising: a chopper means for selectively shutting off the infrared ray array sensor, a condensing means, and a rotating part for holding and rotating the chopper means.
【請求項2】 チョッパ−がてこ式であって、前記回転
部に移動可能に保持されていることを特徴とする請求項
1記載の温度分布測定装置。
2. The temperature distribution measuring device according to claim 1, wherein the chopper is a lever type and is movably held by the rotating portion.
【請求項3】 チョッパ−が回転円盤式であって、前記
回転部に回動可能に保持されていることを特徴とする請
求項1記載の温度分布測定装置。
3. The temperature distribution measuring device according to claim 1, wherein the chopper is of a rotating disk type and is rotatably held by the rotating portion.
【請求項4】 赤外線アレイセンサの長手方向を所定方
向に設置し、前記チョッパ−を駆動させることにより前
記所定方向の輻射温度の分布を測定しながら、前記回転
部を断続的に回転させることにより、さらに順次前記所
定方向に実質上直角方向に走査し、各方向における温度
分布を測定し、その測定結果に基づき、各方向の温度分
布をつなぎ合わせ、空間の2次元の温度分布を得ること
を特徴とする請求項1記載の温度分布測定装置。
4. The infrared array sensor is installed in a longitudinal direction in a predetermined direction, and the chopper is driven to measure the distribution of radiation temperature in the predetermined direction, while rotating the rotating part intermittently. Further, the temperature distribution in each direction is measured by sequentially scanning in a direction substantially perpendicular to the predetermined direction, and the temperature distribution in each direction is connected based on the measurement result to obtain a two-dimensional temperature distribution in space. The temperature distribution measuring device according to claim 1, which is characterized in that.
【請求項5】 温度分布の測定値より、室内の人数、も
しくは在室者の活動量をメンバ−シップ関数を用いたフ
ァジ−推論を導入することにより判定することを特徴と
する請求項6記載の人体検知システム。
5. The method according to claim 6, wherein the number of persons in the room or the amount of activity of the person in the room is determined from the measured value of the temperature distribution by introducing fuzzy inference using a membership function. Human body detection system.
【請求項6】 複数個の検出部をアレイ状に設けた赤外
線アレイセンサと、前記赤外線アレイセンサに入射する
赤外線を断続的に遮断するチョッパー手段と、前記赤外
線アレイセンサ及びチョッパー手段の対面方向を段階的
に回転させるステッピングモータを備え、所定の対面方
向に対して前記各検出部の出力を計測後、前記ステッピ
ングモータにより1ステップ一定角度前進回転させ、前
記計測を順次繰り返し、最終対面方向に対して計測終了
後、初期対面方向まで前記ステッピングモータで逆回転
させることを特徴とする温度分布測定装置。
6. An infrared array sensor having a plurality of detectors arranged in an array, a chopper means for intermittently blocking infrared rays incident on the infrared array sensor, and a facing direction of the infrared array sensor and the chopper means. A stepping motor that rotates in a stepwise manner is provided, and after measuring the output of each of the detection units in a predetermined facing direction, the stepping motor rotates forward by one step for a fixed angle, and the measurement is sequentially repeated to the final facing direction. After the measurement is completed, the temperature distribution measuring device is reversely rotated by the stepping motor to the initial facing direction.
【請求項7】 同一のクロック発生手段からの信号を受
けて、前記チョッパーの駆動と回転駆動が同期している
ことを特徴とする請求項7記載の温度分布測定装置。
7. The temperature distribution measuring device according to claim 7, wherein the drive of the chopper and the rotational drive are synchronized in response to a signal from the same clock generating means.
【請求項8】 最終対面方向に対しての計測終了後、前
進回転させた全角度分だけ、逆回転させることを特徴と
する請求項7記載の温度分布測定装置。
8. The temperature distribution measuring device according to claim 7, wherein after the measurement in the final facing direction is finished, the temperature distribution measuring device is rotated in the reverse direction by the entire angle of the forward rotation.
【請求項9】 前進回転のストップ用スイッチを設け、
最終対面方向に対して計測終了後、前記ストップ用スイ
ッチからの信号により前記ステッピングモータで逆回転
させることを特徴とする請求項1記載の温度分布測定装
置。
9. A forward rotation stop switch is provided,
The temperature distribution measuring device according to claim 1, wherein after the measurement in the final facing direction is completed, the stepping motor is rotated in reverse by a signal from the stop switch.
【請求項10】 後進回転のストップ用スイッチを設
け、前記ステッピングモータでの逆回転を前記ストップ
用スイッチからの信号により停止させることを特徴とす
る請求項1記載の温度分布測定装置。
10. The temperature distribution measuring apparatus according to claim 1, wherein a reverse rotation stop switch is provided, and reverse rotation of the stepping motor is stopped by a signal from the stop switch.
【請求項11】 請求項1、4又は6記載の温度分布測
定装置によって輻射温度分布を測定し、その測定値よ
り、室内の人数、もしくは取込温度分布の経時変化値か
ら在室者の活動量を定性的に判断する手段を備えたこと
を特徴とする人体検知システム。
11. The radiant temperature distribution is measured by the temperature distribution measuring device according to claim 1, 4 or 6, and from the measured value, the number of people in the room or the time-dependent change value of the intake temperature distribution is used to determine the activity of the person in the room. A human body detection system comprising means for qualitatively determining the amount.
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US08/232,857 US5528038A (en) 1991-05-07 1994-04-22 Temperature distribution measurement apparatus and its application to a human body detecting system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06258137A (en) * 1993-03-04 1994-09-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Pyroelectric infrared ray sensor
CN115373441A (en) * 2022-07-29 2022-11-22 西安建筑科技大学 Intelligent frequency-conversion temperature-control self-heating cold-proof clothes heat comfort control method and system

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