JPH06273236A

JPH06273236A - 温度分布測定装置および人体検知システム

Info

Publication number: JPH06273236A
Application number: JP6402893A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yoshiike; 信幸吉池; Katsuya Morinaka; 克也森仲
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-23
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】低コストで小型の信頼性が高い温度分布測定
装置の提供。【構成】センサ３には赤外線センサを複数個アレイ状
に設けた焦電型の赤外線アレイセンサ１と、この赤外線
アレイセンサ１の前面に赤外線を集光するための赤外線
レンズ２を設け、さらに、入射側に前記赤外線レンズ２
に入射する赤外線を断続的に遮断するためのチョッパ用
窓部１１を有するチョッパー４を設ける。チョッパ４に
はチョッパ回転用内接歯車部８が設けられ、チョッパ用
歯車７を介して、モータ５に直結した出力用歯車６に機
械的に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焦電型の赤外線センサ
をもちいた輻射温度分布の測定装置及び人体検知システ
ムに関するものである。

【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有る。

【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２種類がある。その一つは２次元の量子
型固体撮像赤外線センサを用いて温度分布を求める方法
である。もう一つは、焦電センサを用いて空間温度分布
を求める方法であって、例えば特開昭６４−８８３９
１、特開昭５７−１８５６９５、特開平２−１８３７５
２、特開平２−１９６９３２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ーを検知し、温度
分布を求める方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
量子型固体撮像赤外線センサの場合、測定温度精度と解
像度は高いがセンサ部分の冷却が必要であることから高
価なものとなり、家庭用機器への利用にはそぐわないと
いう課題がある。

【０００５】一方、後者の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
いという課題があった。

【０００６】本発明は、このような従来のセンサの課題
を考慮し、焦電センサ等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、
さらには人体検知システムを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数個の赤外
線センサをアレイ状に設けた静止型センサ部と、センサ
部に入射する赤外線を断続的に遮断するためのチョッピ
ング部とを備えた温度分布測定装置である。

【０００８】また、その温度分布測定装置による測定値
やその経時変化に基づき、室内の人数、位置、在室者の
活動量等を定性的に判断する手段を備えるものである。

【０００９】また、その温度分布測定装置による測定値
やその経時変化に基づき、所定場所における発熱体の移
動方向、数等を定性的に判断する手段を備えるものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明は、チョッピング部によって、静止型セ
ンサ部に入射する赤外線を断続的に遮断し、それによっ
て、センサ部で、温度を測定するので、温度分布が測定
できる。

【００１１】さらに、上記センサ部の測定値より在室者
の人数、活動量等を定性的に判断することができる。

【００１２】さらに、上記センサ部の測定値より、発熱
体の移動方向、数を判断することが出来る。

【００１３】

【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。

【００１４】（実施例１）図１及び図２は本発明の一実
施例の概略構成を示す図であり、センサ３には赤外線セ
ンサを複数個アレイ状に設けた焦電型の赤外線アレイセ
ンサ１と、この赤外線アレイセンサ１の前面に赤外線を
集光するための赤外線レンズ２とが設けられ、さらに、
赤外線の入射側に前記赤外線レンズ２に入射する赤外線
を断続的に遮断するためのチョッパ用窓部１１を有する
チョッパー４が設けられている。前記チョッパ４にはチ
ョッパ回転用内接歯車部８が設けられ、チョッパ用歯車
７を介して、モータ５に直結した出力用歯車６に機械的
に接続している。

【００１５】図３にチョッパ４の斜視図を示す。図に示
すチョッパ４は１回転で２回の開−閉をするものである
が、開口部をＮ箇所にすれば、Ｎ回のチョッパを可能と
するものである。なお、チョッパ４にフィンを取り付
け、回転移動によって、冷却作用を起こすようにしても
よい。

【００１６】なお、図４は、上記図１の温度分布測定装
置と似た構造を有する測定装置の一部切り欠き斜視図で
あって、その概観的構造を示している。

【００１７】今、前記赤外線アレイセンサ１の長軸方向
を縦方向に設置した状態で、モータ５を駆動するとチョ
ッパ４が連続的に回転し、赤外線レンズ２に入射する赤
外線を断続的に遮断するため、赤外線レンズ２が面して
いる方向の縦列の輻射熱量の分布、すなわち、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
ンササイズによって決まる。

【００１８】図５に示すように、縦１列のセンサアレイ
の場合は、一本の縦方向の温度分布が測定できる。ま
た、図６に示すような、縦２列のセンサアレイの場合
は、２本の縦方向の、更に広い範囲の温度分布が得られ
る。例えば、図７に示すように、廊下の天井にこの装置
を取り付けてその廊下を通過する人の様子を検出するこ
とが出来る。

【００１９】つぎに、上記測定手順をより具体的に図を
参照しながら説明する。図８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１７には、モータ
５および、クロック発生部、演算部、メモリ部を内蔵し
ているＣＰＵ１６が、電気的に接続している。赤外線ア
レイセンサ１からの信号はフィルター１２及びアンプ１
３で増幅後、マルチプレクサー１４で選択され、選択さ
れたエレメントの信号がＡ／Ｄコンバータ１５で処理さ
れＣＰＵ１６に入力される。モータ５の回転によるチョ
ッパ４の連続回転により、センサ出力が、図９に示す電
気信号波形のタイミングで得られるものである。図９
（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ縦軸がセンサ出力値で、横軸
がセンサ配列位置である。また、（ａ）から（ｄ）の変
化は測定時間の変化を表わす。（ａ）と（ｂ）において
は、廊下の左から一人の人が歩いて来る様子と、右から
複数人の人が来る様子が判定できる。（ｃ）において、
それらの人達が交差したことが分かり、（ｄ）におい
て、入れ替わったことが分かる。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った。さらには、在室者の活動量が
定性的に判断できた。

【００２０】上記、判定にメンバーシップ関数を用いた
ファジー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。

【００２１】なお、デ−タ処理の信号取り込みのタイミ
ングは、図１におけるセンサ３に設けた位置センサ１１
８とチョッパ４に設けた感応板１１９とにより、チョッ
ピングの時間から推定する。例えば、感応板１１９が永
久磁石で位置センサ１１８がホ−ル素子、あるいは感応
板１１９が光反射板で位置センサ１１８がフォトダイオ
−ドとフォトトランジスタでもよく、さらには位置セン
サ１１８がフォトインタラプタであって、感応板１１９
が薄板の組み合せでも良い。これら位置センサ、感応
板、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトイ
ンタラプタ、薄板等は、本発明のタイミング部材を構成
する。これらのタイミング部材の詳細な使用例に付いて
は、後述する。さらには、デ−タ処理の信号取り込みの
タイミングを測定開始時からの時間経過により、各チョ
ッピングの時間を推論してもよい。

【００２２】（実施例２）図１０および図１１は本発明
の他の実施例を説明するための概略構成を示すものであ
る。

【００２３】図１０において、チョッパとして振子チョ
ッパ１９を小型ソレノイド２２０で駆動するものであ
り、図１１においては、チョッパとして円盤型の回転チ
ョッパ２１を小型モ−タ２２２で駆動するものである。
他の部分は、上記実施例とほぼ同様である。

【００２４】以上の構成による機構を用いても実施例１
と同様に温度分布が測定できた。

【００２５】（実施例３）図１２は、本発明のモータ５
として、ブラシレスモータ用いる場合の実施例であっ
て、そのブラシレスモータの分解斜視図である。

【００２６】円盤状基板３０３上に、複数個の電磁石コ
イル３０１が同心円上に配列され、その周囲にジグザグ
状にＦＧパターン配線３０２が形成されている。また、
中央からは軸には軸３００が突出している。他方、モー
タカバー３０４のフランジ内側には、永久磁石３０５が
配列されている。また、軸３００が挿入される孔３０６
が形成されている。

【００２７】このようなブラシレスモータは、電磁石コ
イル３０１に電流が所定の順番で流されると、永久磁石
３０５が反発、吸引されて回転する。また、その際、永
久磁石３０５が生じる磁界がＦＧパターン配線３０２を
横切るので、電流が流れる。そこで、この誘起電流を用
いて、そのモータの速度制御を行う。それによって、各
測定方向毎のばらつきを低減できる。また、その誘起電
流を用いて、チョッピング部の回転状況を知ることが出
来る。従って、信号処理のタイミングをフォトセンサ等
を用いなくても自動設定できる。さらに、ブラシレスモ
ータは、制御用回路を内蔵していることもできる。それ
によって、リード線本数が少なくなり、装置の小型化が
実現できる。

【００２８】もちろん、ブラシレスモータを用いること
によって、ブラシを有するモータに比べて電磁ノイズが
少なくセンサ感度が向上する事はいうまでもない。

【００２９】（実施例４）本発明の温度分布測定装置
は、視聴率測定システムに応用できる。すなわち、テレ
ビを観る人が通常座る場所に対して、赤外線を測定す
る。例えば、テレビの上に本発明の温度分布測定装置を
設置する。これによって、小型な設備で、容易に正確な
視聴率を測定できる。そして、テレビがオンされると、
その場所の温度分布を測定し、その結果を利用して、上
述のようにして、人数を判定する。その人数に関するデ
ータは、例えば、電話回線を通じて外部へ送信される。
この場合は、送信するデータは温度分布データでなく、
人数データだけですむので、送信量が少なくてすむ。テ
レビがオンした時のみ人数を測定することによって、利
用状況を正確に把握でき、長寿命化が図れる。

【００３０】（実施例５）本発明の赤外線レンズ２は、
例えばシリコン球面レンズである。シリコン多結晶体で
あって、両面凸球面研磨後反射防止膜を両面に製膜す
る。材料が安価であり、加工が容易である。あるいは、
カルコゲン非球面レンズを利用してもよい。材料は、Ｋ
ＲＳ５，Ｇｅ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅである。加工は、ダ
イレクトプレス加工後反射防止膜を両面に製膜する。こ
れによって、レンズの透過率が高く、高感度化が容易で
あり、収差が少なく熱画像の歪みが少ない、量産性に優
れる等の長所あがある。上記反射防止膜としては、Ｚｎ
Ｓの蒸着、スパッタ膜である。厚みは、λ／４ｎ（λ＝
１０μm、ｎはレンズの屈折率）である。

【００３１】なお、本発明の赤外線センサは、焦電セン
サに限られないことはいうまでもない。

【００３２】また、本発明の駆動源は、モータに限られ
ないこともいうまでもない。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、センサ部を固定させて温度分布を測定するの
で、単純な機構で、所定の範囲の空間の温度分布（輻射
熱分布）の測定が可能になる。

【００３４】また、駆動源のモ−タとしては、連続回転
用のもので良く、小型で低コストのものが使用できる。

【００３５】さらに、この装置の情報から在室者の位
置、人数、活動量、あるいは部屋への出入り状況等を簡
単に知ることができるので、セキュリティシステムなど
を確実に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による温度分布測定装置の構
成概略図である。

【図２】本発明の一実施例による温度分布測定装置のギ
ア部の相対位置関係を示す図である。

【図３】本発明の一実施例による温度分布測定装置のチ
ョッパの斜視図である。

【図４】上記実施例の装置に似た構造を有する装置の概
観斜視図である。

【図５】本発明の一実施例によるセンサの配列を示す概
略図である。

【図６】本発明の一実施例によるセンサの配列を示す概
略図である。

【図７】本発明の一実施例における測定結果を示すグラ
フである。

【図８】本発明の一実施例による人体検知システムの電
気回路系の概略図である。

【図９】本発明の一実施例による温度分布測定結果の時
間的経過を示すためのグラフである。

【図１０】本発明の他の実施例による温度分布測定装置
の構成概略図である。

【図１１】本発明の他の実施例による温度分布測定装置
の構成概略図である。

【図１２】本発明の他の実施例におけるブラシレスモー
タの斜視図である。

【符号の説明】

１赤外線アレイセンサ２赤外線レンズ３センサ４チョッパ５モータ６出力用歯車７チョッパ用歯車８チョッパ回転用内接歯車部１１チョッパ用窓部１２フィルター１３アンプ１４マルチプレクサー１５Ａ／Ｄコンバータ１６ＣＰＵ１７Ｉ／Ｏポート３００ー３０６ブラシレスモータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の赤外線センサをアレイ状に設け
た、静止型センサ部と、前記センサ部に入射する赤外線
を断続的に遮断するためのチョッピング部とを備えたこ
とを特徴とする温度分布測定装置。
【請求項２】チョッピング部が、前記センサ部の周囲
を回転する円筒に一定の間隔でチョッパ窓を設けてなる
ものであることを特徴とする請求項１記載の温度分布測
定装置。
【請求項３】チョッピング部の駆動手段は、ブラシレ
スモータであることを特徴とする請求項１記載の温度分
布測定装置。
【請求項４】ブラシレスモータには、ＦＧパターンが
形成され、内蔵された永久磁石の移動により、そのＦＧ
パターンに誘起された電流を利用して、モータの速度が
制御されることを特徴とする請求項３記載の温度分布測
定装置。
【請求項５】ブラシレスモータには、ＦＧパターンが
形成され、内蔵された永久磁石の移動により、そのＦＧ
パターンに誘起された電流を利用して、前記チョッピン
グ部の回転状態を検知することを特徴とする請求項３記
載の温度分布測定装置。
【請求項６】チョッピング部にはフィンが取り付けら
れ、その移動によって、冷却作用を起こすことを特徴と
する請求項１記載の温度分布測定装置。
【請求項７】赤外線センサに入力される赤外線を集光
するレンズ部は、シリコン球面レンズ、又はカルコゲン
非球面レンズを利用し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。
【請求項８】複数個の検出部をアレイ状に設けた、静
止型赤外線アレイセンサと前記アレイセンサに入射する
赤外線を断続的に遮断するためのチョッピング手段とを
有し、室内に配置された温度分布測定装置と、この温度
分布測定装置より出力された、輻射温度分布測定値及び
／又は経時変化値より、その室内の人数、位置、あるい
は、在室者の活動量を判断する人体検知装置とを備えた
ことを特徴とする人体検知システム。
【請求項９】複数個の検出部をアレイ状に設けた、静
止型赤外線アレイセンサ及び、前記アレイセンサに入射
する赤外線を断続的に遮断するためのチョッピング手段
とを有し所定の場所に配置された温度分布測定装置と、
この温度分布測定装置より出力された、輻射温度分布測
定値及び／又は経時変化値より、その場所における、発
熱物の移動方向と数を判断する検知手段とを備えたこと
を特徴とする発熱物検知システム。