JPH0644045B2 - 人数検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、被検知人体から発せられる赤外線を検出して
人数を検出する赤外線受光式の人数検出装置に関するも
のである。

（背景技術） 本発明者らは、簡単且つ安価な構成で広い検知領域を有
する高精度の人数検出装置を既に提案している。第４図
にその構成図を示す。この人数検出装置は、赤外線検出
素子２と、前記赤外線検出素子２の視野を円形走査させ
る円形走査光学系１と、前記赤外線検出素子２の出力信
号を増幅する前置増幅部３と、前記前置増幅部３の出力
信号を人数検出に必要な信号に変換する信号処理部４
と、前記信号処理部４の出力信号に基づいて人数を判定
する判断部５と、前記判断部５の出力信号から人数情報
を出力する出力部６とから成り、広い検知領域内の人数
を高精度に検出できるようにしたものである。

第５図に円形走査光学系の一例を示す。同図(a)に示す
ように、赤外線検出素子２の受光面前面より距離R_bの位
置に回転板１０を配置し、回転板１０中央の回転軸１１
を赤外線検出素子２の受光面の視野中心ｃ上に配置し、
回転板１０をモータ等の駆動機構により回転させる。第
５図(b)に示すように、回転板１０に長さL_a，幅D_aの長
方形状のスリットＡを設け、物面Ｂから輻射された赤外
線のうちスリットＡを通過したもののみが、赤外線検出
素子２に入射するように構成する。物面上における瞬時
視野は、スリットＡの形状と相似であり、回転板１０か
ら物面Ｂまでの距離をR_aとすると、物面上の瞬時視野長
L_v，及び視野幅D_vは、次式のようになる。

また、円形走査における放射方向において、瞬時視野が
物面Ｂを見込む視野角をθとすると、θは次式のように
なる。

上記の瞬時視野が赤外線検出素子２の受光面の視野中心
ｃを軸として円形走査され、したがって、円形走査方式
による物面Ｂを見込む全視野角は２θとなる。

人数検出に当たり、物面上の瞬時視野幅D_vが人数分解能
を決定する主要因となり、人数分解能を上げるために
は、瞬時視野幅D_vは小さい方が良い。従って、スリット
Ａの開口幅D_aを小さくする必要があるが、赤外線受光量
がこれに比例して小さくなり、充分なＳ／Ｎ比を得られ
ない場合が生じる。その場合には、スリツトＡの部分に
凸面シリンドリカルレンズを配置し、走査方向において
集光作用を持たせ、所定の瞬時視野幅D_vを得ると共に、
必要な光学利得を得るようにする。第５図において、ス
リットＡの部分にシリンドリカルレンズを配した場合、
赤外線検出素子２の受光面の直径をｄとすると、物面上
の瞬時視野の視野長L_v，視野幅D_vは次式のようになる。

上式から分かるように、瞬時視野幅D_vは、シリンドリカ
ルレンズの開口幅D_aによらず、適当なR_b、あるいはｄを
選択して所定の瞬時視野幅D_vを得ることができる。ま
た、シリンドリカルレンズの開口幅D_aを大きくすること
により光学利得を増大させることができる。

また、光学利得を得るための他の手段として、第６図に
示すように、凹面シリンドリカルミラーＭを固定した回
転板１０を赤外線検出素子２の受光面の視野中心ｃを軸
として回転させるように構成しても良い。シリンドリカ
ルミラーＭのミラー面から赤外線検出素子２の受光面ま
での距離をR_b、シリンドリカルミラーＭのミラー面から
物面Ｂまでの距離をR_a、シリンドリカルミラーＭのミラ
ー長をL_m，ミラー幅をD_m，赤外線検出素子２の受光面直
径をdとすると、物面上の瞬時視野長L_v，及び視野幅D_v
は、シリンドリカルレンズを用いた場合と同様に次式の
ようになる。

したがって、適当なR_b，あるいはｄを選択することによ
り、所定の瞬時視野幅D_vを得ることができ、シリンドリ
カルミラーＭのミラー幅D_mを大きくすることにより光学
利得を増大させることができる。円形走査における放射
方向において、瞬時視野が物面Ｂを見込む視野角θは、
実施例１の場合と同様にして次式のようになる。

また、円形走査方式による物面Ｂを見込む全視野角は２
θとなる。

広い検知領域を得るためには、円形走査方式において、
物面Ｂを見込む全視野角を大きく取る必要があり、その
ためには、瞬時における受光面が物面Ｂを見込む角度θ
を大きく取る必要がある。(3)，(8)式よりθを大きくす
るためには、スリット長あるいはシリンドリカルレンズ
のレンズ長であるL_a、または、シリンドリカルミラーＭ
のミラー長L_mを大きく取れば良い。しかしながら、赤外
線検出素子２の入射光に対する指向感度特性上、入射光
と受光面視野中心ｃのなす角度が大きくなるにつれて、
感度は低下し、ある角度α_max以上では、感度は零とな
る。赤外線検出素子２として用いられる焦電素子の指向
感度特性の一例を第７図に示す。この図から明らかなよ
うに、円形走査光学系において、物面上を見込む全視野
角は赤外線検出素子２の指向感度特性により制限を受
け、十分広く取れず、さらには、視野面において、周辺
部ほど感度が低下し検知領域内で感度の不均一性を生じ
るという問題点があった。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、赤外線検出素子の視野中心線
を中心軸として回転する２枚のミラーを組み合わせるこ
とにより、簡単且つ安価な構成で、赤外線検出素子の指
向感度特性を有効に利用し、広い検知領域に亘って均一
な感度分布を有する人数検出装置を提供するにある。

（発明の開示） 第１図は本発明に係る人数検出装置に用いられる２枚の
反射鏡M_A，M_Bを用いた円形走査光学系を側面から見たと
きの概略構成図であり、赤外線検出素子２の受光面Ｓ
は、水平面すなわち床面に平行に配置し、受光面Ｓの視
野中心cは水平面に垂直であるとする。瞬時視野の放射
方向端部において、入射光B₁はミラーM_Bの端点M₃、ミラ
ーM_Aの端点M₁を介して、受光面Ｓに入射し、入射光B₂は
ミラーM_Bの端点M₄、ミラーM_Aの端点M₂を介して受光面Ｓ
に入射する。入射光B₁は水平面から垂直にミラーM_Bに入
射するものとすると、入射光B₂が受光面Ｓの視野中心
c、すなわちミラーM_A，M_Bの回転軸となす角が本発明の
円形走査光学系において、受光面Ｓが物面を見込む瞬時
視野角となる。ミラーM_Aにより、受光面Ｓの有効視野角
が決定され、視野中心cから各々角度θの有効視野角を
持つように受光面Ｓの下に配置する。このとき入射光B₂
が受光面Ｓの視野中心となす角は２θとなり、受光面Ｓ
が物面を見込む瞬時視野角は２θとなる。入射光B₂がミ
ラーM_Bの端点M₄により反射され、ミラーM_Aの端点M₂に入
射する際の光路が水平面に平行であるとすると、ミラー
M_A，ミラーM_Bが水平面となす角α，βは次式で示され
る。

α＝４５°−θ／２ β＝４５°−θ 赤外線検出素子２の指向感度特性において、感度が零と
なる場合の入射光と受光面視野中心cとのなす角をα_max
とすると、前記光学系により受光面Ｓが物面を見込む瞬
時視野の角度２θは最大２α_maxまで取ることが可能で
ある。また、赤外線検出素子２の指向感度特性におい
て、比較的指向感度特性が均一な範囲を用いることによ
り、比較的均一な感度分布を有する広い検知領域を得る
ことができる。

円形走査光学系において、人体分解能を向上させるに
は、瞬時視野幅を小さくする必要があるが、ミラーM_Aを
凹面シリンドリカルミラーとすると、焦点距離を大きく
取るためには、円形走査光学系が大きくなってしまうの
で、ミラーM_Aは平面鏡とし、ミラーM_Bを凹面シリンドリ
カルミラーとする。凹面シリンドリカルミラーを用いる
ことにより、走査方向について集光作用を得ることがで
きる。

この円形走査光学系は等価的に第２図に示すようにな
り、第２図において、等価受光面をＳ′とし、等価受光
面Ｓ′からミラーM_Bまでの距離をRb，ミラーM_Bからピン
トの合った面までの距離をRa，ミラーM_Bの焦点距離をｆ
とすると、 の関係があり、ピントの合った面は、ミラーM_Bの面と平
行となり、水平面とは角度βをなす。

前記光学系による集光状況は第３図に示すようになる。
凹面シリンドリカルミラーM_Bの幅をＬとし、平面ミラー
M_Aにおいて、凹面シリンドリカルミラーM_Aの端点M₃を介
して集光する光線束の平面ミラーM_A上での幅をl₁、凹型
シリンドリカルミラーM_Bの端点M₄を介して集光する光線
束の平面ミラーM_B上での幅l₂とすると、 となる。本実施例では、l₁＜l₂であり、したがって、平
面ミラーM_Aは、少なくとも幅l₂を有し、長さ であるような長方形であれば良い。

ここで、前記光学系を用いる人数検出装置の回路構成を
第４図に基づいて説明する。赤外線検出素子２の出力は
前置増幅部３で増幅された後、信号処理部４内の帯域フ
ィルターに入力され、不安定な低周波成分と不必要な高
周波成分とをカットし、Ｓ／Ｎ比を向上させる。帯域フ
ィルターの出力はＡ／Ｄ変換されて、判断部５を構成す
るマイクロコンピュータに出力される。このマイクロコ
ンピュータは円形走査光学系１の回転に同期して１回転
毎にＡ／Ｄ変換された波形を逐次取り込む。判断部５に
おいては、予め検知領域内に人体が存在しない場合の出
力波形が参照波形データとしてメモリー内に記憶されて
おり、入力波形は、メモリー内の参照波形と比較され、
人体の有無及び人数が同時に判断される。本実施例で
は、入力波形データと参照波形データとで比較演算を行
い、その結果を新たに比較処理波形データとし、比較処
理波形データにおいて、極大値を検出し、極大値の数を
人数としてカウントしている。比較処理波形データにお
いて、検出人数が０の場合には、現在の入力波形データ
が参照波形データとして更新され、メモリー内に記憶さ
れる。このように参照波形データを用いて入力波形デー
タと比較演算を行うことにより、検知領域内の環境変化
に左右されることなく、高精度な人数検出を行うことが
できる。出力部６においては、判断部５から与えられた
人数情報を元に、人数情報を表示するようになってい
る。会議室などでは、室外に人数あるいは混雑度を表示
することにより、室外で他者が室内使用状況を把握でき
るようにする。また、個人が使用している部屋において
は、人数情報「０人」，「１人」，「２人以上」を元
に、室内状況を“不在”、“在室”、“来客”として室
外に表示することにより、他者が容易かつ端的に室内状
況を把握することができる。さらに、人数情報を元に、
空調など各種環境施設を安定且つ有効に動作させること
ができる。

（発明の効果） 本発明は上述のように、被検知人体から発せられる赤外
線を検出して人数を検出する赤外線受光式の人数検出装
置において、赤外線検出素子の視野を走査させる光学系
が、前記赤外線検出素子の視野中心線を中心軸として回
転走査される第１のミラーと、前記赤外線検出素子の視
野中心線上に配置されて、第１のミラーと同一の角速度
で回転して第１のミラーにて反射された赤外線を再度反
射して赤外線検出素子に入射させる第１のミラーとを備
え、前記赤外線検出素子の視野中心線を中心軸として半
径方向に延びる細長い瞬時視野を回転走査させるように
構成されているので、赤外線検出素子の指向感度特性を
有効に利用することができて、回転走査される細長い瞬
時視野の中心部から周辺部に亘って均一な感度分布を得
ることができ、そして、この均一な感度分布を有する瞬
時視野が回転することにより極めて広い円形の検知領域
の全域に亘って均一な感度分布を得ることができ、しか
も赤外線検出素子の視野中心線を中心軸として回転する
２枚のミラーを組み合わせることにより実現できるの
で、簡単且つ安価に構成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る人数検出装置に用いる光学系の概
略構成図、第２図及び第３図は同上の光学系の動作説明
図、第４図は従来例のブロック図、第５図(a)は従来例
に用いる光学系の概略構成図、同図(b)は同上の要部底
面図、第６図(a)は他の従来例に用いる光学系の概略構
成図、同図(b)は同上の要部底面図、第７図は同上に用
いる赤外線検出素子の指向特性図である。 １は円形走査光学系、２は赤外線検出素子、３は前置増
幅部、４は信号処理部、５は判断部、６は出力部、M_A，
M_Bはミラーである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀井 貴司 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 松田 啓史 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 姫澤 秀和 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−151490（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−127578（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の
   視野を走査させる走査光学系と、前記赤外線検出素子の
   出力信号を増幅する前置増幅部と、前記前置増幅部の出
   力信号を人数検出に必要な信号に変換する信号処理部
   と、前記信号処理部の出力信号に基づいて人数を判定す
   る判断部と、前記判断部の出力信号から人数情報を出力
   する出力部とから成る人数検出装置において、前記走査
   光学系は、前記赤外線検出素子の視野中心線を中心軸と
   して回転走査される第１のミラーと、前記赤外線検出素
   子の視野中心線上に配置されて、第１のミラーと共に回
   転して第１のミラーにて反射された赤外線を再度反射し
   て赤外線検出素子に入射させる第２のミラーとを備え、
   前記赤外線検出素子の視野中心線を中心軸として半径方
   向に延びる細長い瞬時視野を回転走査させるように構成
   されていることを特徴とする人数検出装置。