JPH07120317A - 赤外線式人体検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検知領域から人体が退出したときには人体検
知信号の出力が短時間で停止される一方で、検知領域内
に人体が存在するときには人体検知信号の出力が適切に
継続されるようにする。 【構成】 複数の受光面３０Ａ〜３０Ｄを備えた赤外線
検知素子３から出力される複数の赤外線検知信号ＳＡ〜
ＳＤのうち、一定の判断時間Ｔ内で基準レベルよりも高
い出力レベルとなる赤外線検知信号の数を計数する制御
手段６を有し、検知領域内での人体の移動量が大きいこ
とにより前記計数値が所定の基準数以上となったときに
は、人体検知信号を継続させて出力させるためのオフデ
ィレイタイムが短く、人体の動作が少ないことにより前
記計数値が基準数に満たないときには、人体検知信号を
継続させて出力させるためのオフディレイタイムが長く
なるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人体から発せられる赤
外線を検出することにより人体の存在を検知し、それに
応じて照明器具等の所望の機器をオン・オフ制御するの
に好適な赤外線式人体検知装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の赤外線式人体検知装置として
は、赤外線検知素子として焦電素子を用いたタイプのも
のが種々提案されているが、この焦電素子は温度の変化
分に応じた出力レベルの信号出力を行う。従って、この
ようなタイプの赤外線式人体検知装置を照明器具のオン
・オフ制御に用いた場合には、検知領域内で人体が移動
して検知ビームが遮られたときには一定基準レベル以上
の高い出力レベルの赤外線検知信号が出力されるもの
の、検知領域内で人体が静止したときには赤外線検知信
号が出力されなくなり、人体が存在しないものと判断さ
れてしまう。

【０００３】そこで、従来では、検知領域内に人体が進
入したと判断した場合には、その後は人体検知信号を予
め定められた一定時間（オフディレイタイム）だけ継続
的に出力させ、その時間がタイムアップとなった時点で
人体検知信号の出力を停止させるように構成している。
また、このオフディレイタイムは、そのタイムアップが
なされる以前の時期に一定基準レベルを超える赤外線検
知信号が出力される都度、その時間計時の開始が新たに
やり直される。従って、検知領域内に人体が存在し、そ
の検知信号が適当な時間間隔で出力される限りは、ほぼ
確実に人体検知信号を継続出力させて、照明器具の点灯
状態を維持させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来では、人体検知信号を継続して出力させるためのオフ
ディレイタイムは１種類の不変時間として設定されてお
り、例えばこのオフディレイタイムが５分に設定されて
いる場合には、どのような状況にあっても、人体検知信
号が少なくとも５分間は継続的に出力される。従って、
従来では、検知領域内に進入した人体が直ちに検知領域
外へ退出した場合であっても、進入時から５分間は人体
検知信号が継続的に出力される。このため、検知領域内
に人体が存在しないにも拘わらず、照明器具が長時間点
灯したままとなり、これが無駄となっていた。尚、これ
を解消するためには、オフディレイタイムを短時間に設
定すればよいが、そうすると、検知領域内に人体が存在
している場合であっても、この人体が暫く静止しただけ
で、人体検知信号の出力が停止して照明器具が消灯する
という不具合が生じ、上記難点を適切に解消することが
できなかった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みて提案されたもの
で、検知領域から人体が退出したときには人体検知信号
の出力が短時間で停止される一方で、検知領域内に人体
が存在するときには人体検知信号の出力が適切に継続さ
れるようにすることを、その目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は従来のように１
種類のみのオフディレイタイムを採用するのではなく、
長・短２種類のオフディレイタイムを採用し、この２種
類のオフディレイタイムを、人体が大きな動作を伴って
検知領域外へ退出する場合と、人体が動作の少ない状態
で検知領域内に存在する場合とで使い分けることによ
り、検知領域内における人体の有無の実情に出来る限り
近い状態で人体検知信号を出力させるという従来には見
られない全く新規な発想の下に発明されたものである。

【０００７】即ち、本発明は、赤外線を受光するための
複数の受光面を備え且つこれらの各受光面の赤外線受光
量の変化分に応じた出力レベルの赤外線検知信号を各受
光面に対応したかたちで複数出力する赤外線検知素子
と、この赤外線検知素子の各受光面に対応した検知ビー
ムを形成させるための集光レンズとを備え、前記赤外線
検知素子から予め定められた一定の基準レベルよりも高
い出力レベルの赤外線検知信号が出力されて人体検知の
旨が判断されたときには、人体検知信号が予め設定され
たオフディレイタイムの時間だけ継続して出力されるよ
うに構成された赤外線式人体検知装置であって、前記オ
フディレイタイムとして長・短２種類のオフディレイタ
イムが設定されていると共に、複数の赤外線検知信号の
うち前記基準レベルを超えて出力される赤外線検知信号
の数を予め定められた一定の判断時間内で計数し、この
計数値が所定の基準数以上のときには、人体検知信号を
短時間側のオフディレイタイムの時間幅で継続出力させ
る一方で、前記計数値が基準数に満たないときには人体
検知信号を長時間側のオフディレイタイムの時間幅で継
続出力させるように制御する制御手段を備えている、赤
外線式人体検知装置である。

【０００８】

【作用】上記構成を特徴とする本発明に係る赤外線式人
体検知装置では、検知領域内に存在する人体が検知領域
外へ退出する際には人体の動きが大きく、短時間で複数
の検知ビームが順次遮られることにより、赤外線検知素
子の複数の受光面で受光される赤外線量に大きな変化が
生じるので、予め定められた一定の判断時間内に複数の
赤外線検知信号の出力レベルが一定の基準レベルを超え
る。そして、この赤外線検知信号の数は予め定められた
基準数を超えることとなり、この場合には短時間側のオ
フディレイタイムが適用される。従って、人体が検知領
域外へ退出した後には短時間で人体検知信号の出力が停
止され、人体検知信号がその後も長時間に亙って継続出
力されるようなことがなくなる。

【０００９】これに対し、検知領域内に人体は存在する
ものの、その人体の動きが少ない場合には、上記の場合
とは異なり、多数の検知ビームが短時間で順次遮られる
ようなことはなく、基準レベルを超える赤外線検知信号
の数は少数となる。そして、その赤外線検知信号の数は
予め定められた一定の基準数には満たなくなり、この場
合には長時間側のオフディレイタイムが適用される。従
って、人体の動作が停止しても、これによって直ちに人
体検知信号の出力が停止されるようなことはなくなる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は、本発明に係る赤外線式人体検知
装置Ｋのハード構成の一例を示すブロック図である。こ
の人体検知装置Ｋは、集光レンズ１、相互に独立して設
けられた計四つの受光面３０Ａ〜３０Ｄを備えた赤外線
検知素子３、この赤外線検知素子３から出力される４種
類の赤外線検知信号ＳＡ’〜ＳＤ’を増幅する信号増幅
部４、この増幅された信号から不要な周波数成分を除去
した赤外線検知信号ＳＡ〜ＳＤを作成する帯域フィルタ
回路５を備えている。

【００１１】また、これら以外として、前記赤外線検知
信号ＳＡ〜ＳＤに基づいて人体検知の有無を判断し、人
体が存在すると判断したときに人体検知信号Ｓ１を出力
するＣＰＵ等で構成された信号処理部６（本発明に係る
制御手段に相当する）や、人体検知信号Ｓ１が出力され
ているときに照明器具等の所望の機器のオン・オフ制御
を行うためのリレー信号Ｓ２を出力する出力制御部７等
も具備している。

【００１２】上記のうち、集光レンズ１は、図２
（ａ）、（ｂ）に示すようなドーム型のレンズであり、
その球面状の表面は例えば１６分割されて計１６個の赤
外線集光用のフレネルレンズ１０・・が連設された所謂
フレネルレンズアレーとして構成されている。各フレネ
ルレンズ１０は、その材質として例えばポリエチレン樹
脂が適用され、またその厚みが例えば０．８〔ｍｍ〕に
一定化される等して、各レンズを透過する赤外線の減衰
を抑制している。これらの各フレネルレンズ１０の焦点
距離は例えば１４．５〔ｍｍ〕に設定されている。

【００１３】赤外線検知素子３としては、例えば焦電素
子タイプのものが適用される。この赤外線検知素子３の
一例としては、図３に示すように、焦電体チップ３４の
表面部に、赤外線受光部として機能する四つの受光面３
０Ａ〜３０Ｄを各々個々に独立して設けたものが適用さ
れる。そして、この赤外線検知素子３では、受光面３０
Ａ〜３０Ｄで受光される赤外線の受光量に変化が生じた
ときには、その変化分に対応した出力レベル（電圧レベ
ル）の赤外線検知信号ＳＡ’〜ＳＤ’が、受光面３０Ａ
〜３０Ｄの各々に対応したかたちで出力されるように構
成されている。尚、受光面３０Ａ〜３０Ｄは、例えばそ
の１辺の寸法Ｓが１．１〔ｍｍ〕、相互間寸法Ｓａが
１．５〔ｍｍ〕に設定されている。

【００１４】上記赤外線検知素子３や複数のフレネルレ
ンズ１０を備えた集光レンズ１の使用により、本実施例
に係る人体検知装置Ｋでは、図４（ａ）、（ｂ）に示す
ように複数の検知ビームｂを一定間隔で配した検知領域
Ａを得ることができる。具体例としては、床面からの高
さＨが２〔ｍ〕の天井面に人体検知装置Ｋを取付けた場
合に、その床面上に形成される各検知ビームｂの幅Ｓｂ
を略２０〔ｃｍ〕程度とし、各検知ビームｂの相互間の
距離もそれと略同等に設定することができる。

【００１５】上記のように形成された検知領域Ａ内にお
ける人体の動作に対し、赤外線検知素子３は赤外線受光
量の変化分検知であること、及び赤外線検知素子３から
出力される４種類の赤外線検知信号ＳＡ’〜ＳＤ’から
不要な信号成分である低域及び高域の周波数が信号増幅
部４や帯域フィルタ回路５によってカットされることに
より、信号処理部６に入力される赤外線検知信号ＳＡ〜
ＳＤはバンドパス特性のものとなり、具体的には次のよ
うになる。

【００１６】図５は、赤外線検知素子３の四つの受光面
３０Ａ〜３０Ｄによって各々形成された四つの検知ビー
ムｂ（ｂＡ〜ｂＤ）のうち、１つの検知ビームｂＡを人
体Ｍが遮った場合を示している。この場合には、検知ビ
ームｂＡを形成する１つの受光面３０Ａのみに赤外線受
光量の大きな変化が生じるので、同図（ａ）〜（ｄ）に
示すように、受光面３０Ａに対応する赤外線検知信号Ｓ
Ａのみが出力されて、これが予め定められた所定の基準
レベルＶTHを超える。他の赤外線検知信号ＳＢ〜ＳＤは
出力されない。

【００１７】図６は、図５の場合とは異なり、四つの検
知ビームｂ（ｂＡ〜ｂＤ）のうち、２つの検知ビームｂ
Ａ、ｂＤを人体Ｍが遮った場合を示している。この場合
には、同図（ａ）〜（ｄ）に示すように、検知ビームｂ
Ａ、ｂＤを形成する２つの受光面３０Ａ、３０Ｄに対応
する赤外線検知信号ＳＡ、ＳＤが所定の基準レベルＶTH
を超えることとなる。

【００１８】上記のように、本実施例に係る人体検知装
置Ｋでは、人体Ｍの移動量が大きく、２つの検知ビーム
ｂ、ｂを順次遮る場合には、２つの赤外線検知信号が所
定の基準レベルＶTHを短時間のうちに超えるのに対し、
人体Ｍの移動量が少なく１つの検知ビームｂが遮られる
だけの場合は、１つの赤外線検知信号が基準レベルＶTH
を超えるに過ぎないこととなる。

【００１９】図１に示す信号処理部６は、四つの赤外線
検知信号ＳＡ〜ＳＤのうち、基準レベルＶTHを超える赤
外線検知信号の数を一定時間（判断時間）内で計数し、
この計数値を予め定められた基準数と比較する。この基
準数としては、例えば“２”の値が適用され、計数値が
２以上となる場合には人体Ｍの動作量が大きく、また基
準数としての２に満たない場合には人体Ｍの動作量が小
さいと判断し、この判断に応じて長短２種類のオフディ
レイタイムＴＬ、ＴＳを切替え制御している。即ち、こ
の信号処理部６は、検知領域Ａ内に人体が進入したと判
断した時点で出力制御部７へ人体検知信号Ｓ１を出力す
るが、この信号出力は予め定められたオフディレイタイ
ムＴＬ又はＴＳの時間だけ継続される。このオフディレ
イタイムとしては、上記の計数値が２以上の場合には、
短いオフディレイタイムＴＳとして例えば１分が適用さ
れる。また、計数値が２に満たず、１の場合には長いオ
フディレイタイムＴＬとして例えば５分が適用される。
このオフディレイタイムＴＬ、ＴＳは、人体検知装置Ｋ
の使用条件等に応じて設定スイッチ部８のスイッチ操作
等により任意に増減変更できるように構成しておくこと
が好ましい。

【００２０】信号処理部６は、これらのオフディレイタ
イムＴＬ、ＴＳが経過する前に基準レベルＶTHを超える
赤外線検知信号の出力があれば、その時点から新たにオ
フディレイタイムの計時を最初からやり直す。また、そ
の後オフディレイタイムの計時中に基準レベルＶTHを超
える赤外線検知信号が出力されない場合には、このオフ
ディレイタイムがタイムアップとなった時点で、人体検
知信号Ｓ１の出力を停止させる。これにより出力制御部
７からのリレー信号Ｓ２の出力もオフとなり、照明器具
が消灯される。

【００２１】基準レベルＶTHを超える赤外線検知信号の
数を計数し、その数を判断するための判断時間Ｔについ
ては次のように決定すればよい。即ち、図６において、
２つの検知ビームｂ（ｂＡ）、ｂ（ｂＤ）の中心間距離
をＬとし、人体Ｍの通常の移動速度をｖとすると、２つ
の検知ビームｂＡ、ｂＤを遮るために必要な時間はＬ／
ｖである。従って、Ｔ＝Ｌ／ｖとすればよい。本実施例
では、隣り合った検知ビームｂ、ｂの中心間距離Ｌは、
約４０〔ｃｍ〕であり、人体の移動速度を余裕をみて
０．１〔ｍ／ｓ〕と仮定すると、上記の判断時間Ｔは４
秒程度でよいこととなる。この判断時間Ｔについても、
設定スイッチ部８の操作で任意に増減変更できるように
することが好ましい。

【００２２】信号処理部６は、四つの赤外線検知信号Ｓ
Ａ〜ＳＤのうち何れかが基準レベルＶTHを超える都度、
その基準レベルＶTHを最初に超えた時点から上記の判断
時間Ｔの範囲内で基準レベルＶTHを超える赤外線検知信
号の数を計数する。また、判断時間Ｔ内で赤外線検知信
号の数を計数している間は、人体検知信号Ｓ１の出力を
継続させておく必要があるので、本実施例では、判断時
間Ｔが経過する迄は人体検知信号Ｓ１の出力が無条件に
継続され、オフディレイタイムＴＬ、ＴＳの計時は、か
かる判断時間Ｔがタイムアップした時点から開始される
ように構成されている。

【００２３】次に、上記構成の赤外線式人体検知装置Ｋ
の作用について説明する。本実施例については、便宜
上、図７に示すように、検知領域Ａの外部位置Ｐ１に存
在していた人体Ｍが、検知領域Ａ内の位置Ｐ２に進入し
て暫く静止し、その後検知領域Ａの外部の位置Ｐ３へ退
出する場合を一例として説明する。先ず、人体Ｍが位置
Ｐ１からＰ２へ移動し、検知領域Ａ内へ進入すると、２
つの検知ビームｂＢ、ｂＣが遮られる。従って、この場
合には、図８（ａ）〜（ｄ）のＮａの範囲で示すよう
に、四つの赤外線検知信号ＳＡ〜ＳＤのうち、２つの赤
外線検知信号ＳＢ、ＳＣが、４秒に設定された判断時間
Ｔ内で基準レベルＶTHを超えることとなる。この赤外線
検知信号の数は信号処理部６で計数されるが、この計数
値は“２”であり、基準数以上の値である。その結果、
信号処理部６は、１分に設定された短い時間のオフディ
レイタイムＴＳを選択し、判断時間Ｔが経過した後に、
このオフディレイタイムＴＳの計時を開始する（図８
（ｅ）、（ｆ）参照）。その間は人体検知信号Ｓ１の出
力状態が維持され、照明器具は点灯状態を維持する。

【００２４】次いで、検知領域Ａ内の位置Ｐ２に移動し
た人体Ｍのその後の動作量が少なく、例えば一つの検知
ビームｂＢが遮られるに過ぎないときには、図８のＮｂ
の範囲で示すように、１つの赤外線検知信号ＳＢの出力
レベルが基準レベルＶTHを超えるに過ぎない。この場合
には、４秒の判断時間Ｔ内における赤外線検知信号の計
数値は“１”となり、基準数の“２”には達しないか
ら、信号処理部６は長・短２種類のオフディレイタイム
ＴＬ、ＴＳのうち、５分に設定された長い時間のオフデ
ィレイタイムＴＬを選択する（図８（ｇ）、（ｈ）参
照）。その結果、その後５分間は、人体Ｍが静止したま
まであっても、人体検知信号Ｓ１の出力は継続された状
態となり、照明器具は点灯状態を維持する。検知領域Ａ
内に人体Ｍが存在しているにも拘わらず、照明器具が不
当に消灯されるような不具合を生じない。

【００２５】更に、人体Ｍが位置Ｐ２から位置Ｐ３の検
知領域外へ退出する場合には、やはり２つの検知ビーム
ｂＢ、ｂＣが遮られるので、図８のＮｃの範囲で示すよ
うに、２つの赤外線検知信号ＳＢ、ＳＣが４秒の判断時
間Ｔ内で基準レベルＶTHを超える。すると、この場合に
は、１分に設定された短い時間側のオフディレイタイム
ＴＳが適用されることとなり（図８（ｉ）、（ｊ））、
その後この１分が計時されてタイムアップとなった時点
で、人体検知信号Ｓ１の出力が停止される。また、これ
により照明器具が消灯する。その結果、人体Ｍが検知領
域Ａの外部に退出した後に照明器具が長時間に亙って無
駄に点灯したままとなるようなことがなくなる。

【００２６】上記実施例では、２つの検知ビームｂ、ｂ
が遮られた場合に人体Ｍが移動したものと判断している
が、本発明はこれに限定されない。例えば３つ以上の検
知ビームｂが遮られた場合に人体Ｍが移動したものと判
断させるようにしてもよく、この場合には基準レベルＶ
THを超える出力レベルの赤外線検知信号の数が上記より
も多くなるので、長・短のオフディレイタイムＴＬ、Ｔ
Ｓを区分するための基準数も増加させる必要がある。ま
た、本発明は一定の基準レベルＶTHよりも高い出力レベ
ルとなる赤外線検知信号の数を計数するための判断時間
Ｔや、オフディレイタイムＴＬ、ＴＳ等の具体的な時間
の値は、検知領域Ａの条件や、人体Ｍの移動速度ｖ、及
びその他の様々な諸条件を考慮して決定すればよく、必
ずしも上記実施例のような数値に限定されない。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明に係る赤外線式人体検知装置によれば、人体が大きく
移動して検知領域外へ退出するときには、短時間のオフ
ディレイタイムが適用されるために、その退出後に人体
検知信号が長々と継続して出力されるようなことがな
く、照明器具等の所望の機器が無駄にオン状態に維持さ
れることを防止できる。一方、検知領域内に存在する人
体の動作が少ない場合には、長時間のオフディレイタイ
ムが適用され、人体検知信号の出力が短時間で停止され
ることが回避されるので、人体が存在するにも拘わらず
照明器具等の所望の機器が不当に動作オフ状態となるよ
うな不具合も無くすことができ、非常に便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る赤外線式人体検知装置のハード構
成の一例を示すブロック図。

【図２】本発明に係る赤外線式人体検知装置に適用され
る集光レンズの一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
断面図。

【図３】本発明に係る赤外線式人体検知装置に適用され
る赤外線検知素子の一例を示す概略平面図。

【図４】本発明に係る赤外線式人体検知装置によって形
成される検知領域の一例を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面断面図。

【図５】検知領域の１つの検知ビームが人体によって遮
られる場合の赤外線検知信号の出力状態を示す説明図。

【図６】検知領域の２つの検知ビームが人体によって遮
られる場合の赤外線検知信号の出力状態を示す説明図。

【図７】人体Ｍの移動動作の一例を示す説明図。

【図８】図７に示す人体の移動動作時における信号処理
状態を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１ 集光レンズ ３ 赤外線検知素子 ４ 信号増幅部 ５ 帯域フィルタ回路 ６ 信号処理部 ７ 出力制御部 ３０（３０Ａ〜３０Ｄ） 受光面 Ａ 検知領域 ｂ（ｂＡ〜ｂＤ） 検知ビーム Ｍ 人体 Ｋ 赤外線式人体検知装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｇ０１Ｖ 8/12 Ｇ０８Ｂ 13/191 7323−5Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】赤外線を受光するための複数の受光面を備
   え且つこれらの各受光面の赤外線受光量の変化分に応じ
   た出力レベルの赤外線検知信号を各受光面に対応したか
   たちで複数出力する赤外線検知素子と、この赤外線検知
   素子の各受光面に対応した検知ビームを形成させるため
   の集光レンズとを備え、前記赤外線検知素子から予め定
   められた一定の基準レベルよりも高い出力レベルの赤外
   線検知信号が出力されて人体検知の旨が判断されたとき
   には、人体検知信号が予め設定されたオフディレイタイ
   ムの時間だけ継続して出力されるように構成された赤外
   線式人体検知装置であって、 前記オフディレイタイムとして長・短２種類のオフディ
   レイタイムが設定されていると共に、複数の赤外線検知
   信号のうち前記基準レベルを超えて出力される赤外線検
   知信号の数を予め定められた一定の判断時間内で計数
   し、この計数値が所定の基準数以上のときには、人体検
   知信号を短時間側のオフディレイタイムの時間幅で継続
   出力させる一方で、前記計数値が基準数に満たないとき
   には人体検知信号を長時間側のオフディレイタイムの時
   間幅で継続出力させるように制御する制御手段を備えて
   いることを特徴とする赤外線式人体検知装置。