JPH08152483A

JPH08152483A - 人体検知器

Info

Publication number: JPH08152483A
Application number: JP29680894A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kita; 純一喜多; Junya Kobayashi; 潤也小林; Hiroyuki Kishihara; 弘之岸原
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】検知エリア内での静止または退出の検出、検
知エリアの広角化、検知エリア内での人体の位置の検出
の少くとも一つの機能を備えた人体検知を提供する。【構成】赤外線検出器１の出力が人体検出の旨を示し
た時点でチョッパ３を駆動し、この駆動中の検出器１の
出力変化のレベルをモニタする。検出器として焦電素子
アレイを用い、その各焦電素子の所定数を直列接続した
複数の焦電素子群をさらに並列接続している。画素を構
成する複数の赤外線検出器の信号光のクロストークを防
止するために各検出器間に仕切壁を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動ドアの開閉
や防犯警報装置の作動用として用いられる人体検知器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】人体検知器は、赤外線検出器とこの前方
に配置される視野レンズ等によって構成されており、そ
のレンズが臨む検知エリア内に人体が侵入したときの赤
外線の光量の変化を赤外線検出器で捕らえる構造のもの
が一般に広く使用されている。

【０００３】また、この種の人体検知器の分野において
は、人体から発せられる赤外線以外の外乱による誤動作
を防止する技術（特開昭６０−１４０１７３号公報）
や、検知エリアを複数の方向に設定する技術（特開昭６
０−４７９７７号公報，特開昭６１−１２６４３２号公
報）が提案されている。さらに、複数の赤外線検出素子
（焦電素子）を２次元状に配列した素子アレイを赤外線
検出器として用いるといった技術（特開昭５９−２２８
１３０号公報）も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した技
術を含めた従来の人体検知器では、(1) 検知エリア内に
侵入した人体がエリア内に止まった場合には、赤外線検
出器の出力変化がなくなるため、その人体がエリア内に
静止しているのか、エリアから退出したのかを判別する
ことができない。

【０００５】また、(2) 検知エリアの範囲（視野角）が
赤外線検出器の特性等により制限される。すなわち、図
８に示すように、赤外線検出器の面積を大きくすると
(A)→(B) 、視野角は拡大するが、その検出器面積が大
きくなることにより検出器の電気容量が増大する。ここ
で入射赤外線が同じ量であればその発生電荷は検出器面
積に関係なく一定であり、従って検出器面積を大きくす
ると発生電圧が減少し、その結果としてＳ／Ｎ比が劣化
する。一方、図８(C) に示すように、１個の赤外線検出
器に対して複数のレンズを配置して視野角を広くする
と、個々のレンズの大きさが小さくなって赤外線検出器
への入射光量が低下するため、この場合もＳ／Ｎ比が劣
化する。

【０００６】さらに、従来では、(3) 検知エリア内に侵
入した人体のエリア内での位置を容易に検出できる方法
がなかった。すなわち、図９に示すように、赤外線検出
器を単にアレイ化するだけでは、検知エリア上でのある
画素に対応する検出器に、本来検出すべきではない信号
光つまり隣の検出器に入射すべき信号光が入ってしま
う。このような信号光のクロストークによる影響を、検
出器出力の信号処理等により回避することは非常に難し
いが、この信号処理を採用するか、もくしはオートフォ
ーカス機能が必要であった。

【０００７】本発明は、以上の問題点(1),(2) または
(3) を解消すべくなされたもので、その目的とするとこ
ろは、従来の機器では達成できない機能を備えた人体検
知器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明の人体検知器
は、上記の問題点(1) を解消するため、実施例図面であ
る図１に示すように、赤外線検出器１への入射光を所定
の周波数で変調するためのチョッパ３と、このチョッパ
３を通常は開の状態に設定し、赤外線検出器１の出力変
化が予め設定した値よりも大きくなった時点で、当該チ
ョッパ３を駆動する制御手段（制御回路４ｇ）と、チョ
ッパ３が動作を開始した後の赤外線検出器１の出力変化
のレベルが、所定の基準レベル（バックグランド光のレ
ベル）まで降下する否かを判別する比較手段（コンパレ
ータ４ｆ等）を設けたことによって特徴づけられる。

【０００９】また、第２の発明の人体検知器は、上記の
問題点(2) を解消するため、実施例図面である図３に示
すように、赤外線検出器１１が、複数個の焦電素子Ｓ・・
Ｓを行列状に配列した素子アレイであって、そのアレイ
の各焦電素子Ｓの所定数を直列接続した複数の焦電素子
群をさらに並列接続することによって構成されているこ
とによって特徴づけられる。

【００１０】一方、第３の発明の人体検知器は、上記の
問題点(3) を解消するため、実施例図面である図５に示
すように、検知エリアを複数の画素に分割すべくレンズ
１０２・・１０２を配列し、その各レンズ１０２に対して
それぞれ赤外線検出器１０１を配置するとともに、これ
ら赤外線検出器１０１・・１０１の各々の視野が互いに干
渉すること防止する仕切壁１０４・・１０４を設けたこと
を特徴としている。

【００１１】

【作用】まず、第１の発明の人体検知器において、検知
エリア内に人体が侵入すると、赤外線検出器の出力変化
が閾値（±Ｖ₀）以上となってチョッパが動作する。

【００１２】このとき、人体が検知エリア内で静止して
いる場合には、チョッパの動作中に赤外線検出器の出力
変化のレベルは殆ど変化しないが、人体がエリア外に退
出した場合には、その出力変化のレベルがバックグラン
ドレベルにまで降下する。従って、チョッパが動作して
いるときの赤外線検出器の出力変化のレベルをモニタし
ておけば、人体が検知エリア内で静止しているか、エリ
ア外に退出したのかを知ることができる。

【００１３】また、第２の発明の人体検知器では、各焦
電素子Ｓ・・Ｓの接続が図３(B) の等価回路に示すような
接続となるので、その全体の電気容量ＣT は、各素子Ｓ
の電気容量をＣとすると、例えば1/ＣT ＝〔1/(2C)＋1/
(2C)〕＝1/C →ＣT ＝Ｃのように変化しないことにな
る。従って、赤外線検出器を多素子化して検出器面積を
等価的に大きくしても、この第２の発明の配線方法を採
用することで、検出器全体の電気容量が増大することが
なくなる。

【００１４】一方、第３の発明の人体検知器では、仕切
壁１０４により各赤外線検出器への信号光のクロストー
クが阻止されるので、検知エリア内のどの画素で発生し
た信号光であるかを容易に検出することができる。

【００１５】

【実施例】図１は第１の発明の人体検知器の実施例の構
成図である。赤外線検出器１としては焦電素子が用いら
れており、赤外線検出器１がレンズ２を通じて臨む視野
上に液晶チョッパ３が配置されている。

【００１６】液晶チョッパ３は、強誘電性液晶の電気光
学効果を利用して赤外領域の変調を行うタイプの変調素
子で、駆動回路３ａにより１５Hzの変調周波数で開閉動
作するように構成されている。その開閉動作は、後述す
る制御回路４ｇから駆動回路３ａに供給される指令信号
に基づいて制御される。

【００１７】赤外線検出器１の出力は、帯域通過（１〜
２０Hz）形の演算増幅器４ａにより増幅された後、波形
整形回路４ｂに入力される。波形整形回路４ｂは、Ｖ
（赤外線検出器１の出力）＞±Ｖ₀の信号の信号波形を
得る回路（センタクリッパ）で、その閾値Ｖ₀は、赤外
線検出器１における１〜２０Hz程度の低周波領域での雑
音成分よりも僅かに大きい値とする。また、この波形整
形回路４ｂには、Ｖ＞±Ｖ₀であるときにその旨を示す
信号を後述する制御回路４ｇに出力する機能が付加され
ている。そして、波形整形回路４ｂを通過した信号は、
全波整流回路４ｃにおいて先の液晶チョッパ３の変調周
波数（１５Hz）で同期整流され、直流化回路（ＤＣ）４
ｄを経て直流信号に変換される。

【００１８】制御回路４ｇは、タイマ（図示せず）等が
組み込まれた回路で、駆動回路３ａに指令信号を供給し
て液晶チョッパ３を定期的に駆動するとともに、その駆
動と駆動との間には、液晶チョッパ３を開の状態に設定
する。また、液晶チョッパ３を駆動している間におい
て、直流化回路４ｄの出力信号ＶDCを採り込む旨の指令
信号をメモリ４ｅに供給し、これにより、メモリ４ｅ内
にバックグランド光のレベルに関するデータが記憶され
る。なお、以上のバックグランドの測定は、人体が検知
エリア内に入らない時間帯に行うように構成することが
好ましい。また、メモリ４ｅの記憶内容は、バックグラ
ンド測定が実行されるごとに、その最新のデータで更新
されてゆく。

【００１９】さらに、制御回路４ｇは、液晶チョッパ３
を駆動していないときに、赤外線検出器１の出力信号Ｖ
がＶ＞±Ｖ₀となったときには、液晶チョッパ３の駆動
を開始し、下記のコンパレータ４ｆの出力信号のレベル
がＨ→Ｌとなった時点で、その液晶チョッパ３の駆動を
停止するように構成されている。なお、液晶チョッパ３
は開の状態で停止される。

【００２０】そして、以上の回路構成では、液晶チョッ
パ３の動作中において直流化回路４ｄの出力信号ＶDC
と、メモリ４ｅに記憶されたバックグランドレベルとが
コンパレータ４ｆにより比較される。

【００２１】次に、この実施例の動作を図２の波形図を
参照しつつ説明する。まず、人体が検知エリアに入らな
い時間帯において、液晶チョッパ３が定期的に駆動され
ると、赤外線検出器１への入射光量が変調されて、その
出力信号Ｖが振動するとＶ＞±Ｖ₀となり、これにより
赤外線検出器１の出力信号Ｖが波形整形回路４ｂを通過
して、その直流化後の信号ＶDCがメモリ４ｅに、バック
グランドレベルに関するデータとしてメモリ４ｅに記憶
される。

【００２２】次に、通常状態で液晶チョッパ３が開の状
態で停止しているときに、人体が検知エリア内に侵入す
ると、赤外線検出器１の出力信号ＶがＶ＞±Ｖ₀とな
り、この時点で液晶チョッパ３の動作が開始され、出力
信号Ｖの振動の振幅つまり直流化回路４ｄの出力信号Ｖ
DCのレベルが、メモリ４ｅに記憶したバックグランドレ
ベルBGに対して、人体からの赤外線の輻射量に相当する
量だけ大きくなり、これにより、コンパレータ４ｆの出
力信号がＨレベルとなり人体有を検出できる。

【００２３】いま、検知エリアに侵入した人体がエリア
内に止まっているとすると、図２の区間Ｐ1 に示すよう
に、液晶チョッパ３の駆動中において、流化回路４ｄの
出力信号ＶDCのレベルが変化することなく、コンパレー
タ４ｆの出力信号はＨレベルの状態が継続する。

【００２４】これに対し、検知エリア内に侵入した人体
がエリア内に止まらずに退出したときには、図２の区間
Ｐ2 に示すように、直流化回路４ｄの出力信号ＶDCのレ
ベルがバックグランドレベルBG程度にまで戻るので、そ
の時点でコンパレータ４ｆの出力信号がＬレベルとな
り、これに伴って液晶チョッパ３の駆動が停止される。

【００２５】従って、コンパレータ４ｆの出力信号を監
視しておけば、検知エリア内に侵入した人体が静止して
いるのか、退出したのかを判別することができる。ここ
で、以上の実施例では、赤外線検出器１の出力信号を全
波整流回路４ｃ及び直流化回路４ｄにより直流信号に変
換し、この変換後の信号を炎発生有無の判別に使用して
いるが、そのような直流化を行わずに、赤外線検出器１
の出力信号を増幅した後の信号Ｖを利用しても、この第
１の発明は実施可能である。

【００２６】なお、この第１の発明において、レンズ２
は液晶チョッパ３のセルに一体形成しておいてもよい。
この場合、部品点数が少なくて済み、しかも光軸の位置
合わせ精度の向上をはかることができる。また、赤外線
検出器に入射する光を変調する手段として、液晶チョッ
パに代えて、メカニカルチョッパを用いてもよい。

【００２７】図３は第２の発明の人体検知器の実施例の
構成図である。この例の赤外線検出器１１は、複数個の
焦電素子Ｓ・・Ｓを行列状に配列した素子アレイで、その
入射面側にレンズ１２が配置されている。

【００２８】そして、赤外線検出器１１を構成する各焦
電素子Ｓは、検出器全体が図３(B)に示す等価回路とな
るように、直列と並列接続とを交互に繰り返すパターン
の配線により接続されている。

【００２９】なお、この第２の発明において、先の図１
で示した液晶チョッパ等の構成を付加しておいてもよ
い。すなわち、図４に示すように、レンズ１２が臨む視
野上に液晶チョッパ１３を配置し、そのチョッパ１３の
駆動制御と赤外線検出器１１の出力信号の処理回路系と
して図１に示した回路を設けておけば、検知エリアが広
角で、しかもその広角エリア内に侵入した人体が静止し
ているのか、退出したのかを判別できる機能を備えた人
体検知器を実現できる。

【００３０】図５は第３の発明の人体検知器の実施例の
構成図である。この実施例では、複数のレンズ１０２・・
１０２を行列状に配列し、その各レンズ１０２の視野に
より検知エリアを複数の画素に分割している。また、各
レンズ１０２に対してそれぞれ赤外線検出器１０１を配
置している。

【００３１】そして、各赤外線検出器１０１と１０１の
間には、それぞれ仕切壁１０４・・１０４を設けており、
この各仕切壁１０４の上部にレンズ１０２を固着してい
る。従って、この例の構造では、あるレンズ１０２の視
野からの信号光がそのレンズ１０２に対応する赤外線検
出器１０１に入射せずに、隣の赤外線検出器１０１に入
ってしまうといったクロストークを防ぐことができ、こ
れにより、信号光の方向を容易に検出することができ
る。

【００３２】なお、この第３の発明において、赤外線検
出器を、図５に示したように、平面的な素子アレイとす
れば、その製作が容易となる。ただし、この場合、各画
素を等間隔に配列したのではレンズ１０２が臨む視野か
ら画素が外れてしまうので、図に示すように、各画素位
置をレンズの視野に応じてずらす必要がある。

【００３３】また、図６に示すように、各レンズ１０２
の前方に液晶チョッパ１０３を配置して、この液晶チョ
ッパ１０３とレンズ１０２とを仕切壁１０４′によって
一体化し、さらに、各チョッパ１０３の駆動制御と各赤
外線検出器１０１の出力信号の処理を、先の図１に示し
た構成と同等な回路に行うように構成してもよい。この
場合、検知エリア内に侵入した人体の画素位置の検出
と、その侵入した人体の静止・退出の検出の双方の機能
を備えた人体検知器を実現できる。

【００３４】ここで、第３の発明において、図７に示す
ような検出器ユニットすなわち１組の赤外線検出器１１
１とレンズ１１２を、その四方を囲む仕切壁１１４で一
体化した検出器ユニットを製作して、この検出器ユニッ
ト１１０を１次元または２次元状に配列するといった方
法により人体検知器を構成してもよい。この場合、検出
器ユニット１１０の配列個数を任意に変更することがで
き、しかも、赤外線検出器１１４を曲面状に配列するこ
とも可能であることから、検知エリアの範囲・方向等を
任意に選定できるという利点がある。

【００３５】本発明の実施の態様としては、上記実施例
のほか以下の態様がある。請求項２に記載の人体検知器
の構成に加えて、赤外線検出器への入射光を所定の周波
数で変調するためのチョッパと、このチョッパを通常は
開の状態に設定し、上記赤外線検出器の出力変化が予め
設定した値よりも大きくなった時点で当該チョッパを駆
動する制御手段と、上記チョッパが動作を開始した後の
上記赤外線検出器の出力変化のレベルが、所定の基準レ
ベルまで降下する否かを判別する比較手段を設けておけ
ば、検知エリアが広角で、しかもその広角エリア内に侵
入した人体が静止しているのか、退出したのかを判別で
きる機能を備えた人体検知器を実現できる。

【００３６】また、請求項３に記載の構成に加えて、各
赤外線検出器への入射光を所定の周波数で変調するため
のチョッパと、このチョッパを通常は開の状態に設定
し、上記赤外線検出器の出力変化が予め設定した値より
も大きくなった時点で当該チョッパを駆動する制御手段
と、上記チョッパが動作を開始した後の上記赤外線検出
器の出力変化のレベルが、所定の基準レベルまで降下す
る否かを判別する比較手段を設けておけば、検知エリア
内に侵入した人体の画素位置の検出と、その侵入した人
体の静止・退出の判別の双方の機能を備えた人体検知器
を実現できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明の人体
検知器によれば、赤外線検出器の検出面側にチョッパを
配置し、検出器出力が人体の検出した旨を示した時点で
チョッパを動作させ、この動作中における検出器の出力
変化のレベルが、基準レベルにまで降下する否かをモニ
タして、そのモニタ結果を人体検知の情報として用いる
ように構成したから、検知エリア内への人体の侵入の有
無の検出だけでなく、その検知エリア内に入った人体が
エリア内に止まっているのか、あるいは退出したのかの
判別も可能となる。

【００３８】また、第２の発明の人体検知器では、赤外
線検出器として複数個の焦電素子を行列状に配列した素
子アレイを用い、その各焦電素子の所定数を直列接続し
た複数の焦電素子群をさらに並列接続しているので、多
素子化により赤外線検出器の面積を等価的に大きくして
も、検出器全体の電気容量が増大することがなく、これ
により広角の検知エリアをもつ人体検知器を実現でき
る。

【００３９】さらに、第３の発明の人体検知器による
と、検知エリアを複数の画素に分割すべくレンズを配列
し、その各レンズに対して赤外線検出器を配置するとと
もに、これら赤外線検出器の信号光のクロストークを防
止する仕切壁を設けたので、簡単な構成のもとに検知エ
リアに入った人体の位置を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施例の構成図

【図２】その実施例の作用説明図

【図３】第２の発明の実施例の構成図

【図４】第２の発明の他の実施例の構成図

【図５】第３の発明の実施例の構成図

【図６】第３の発明の他の実施例の構成図

【図７】第３の発明の更に別の実施例の構成図

【図８】検知エリアの広角化をはかる上での問題点の説
明図

【図９】検知エリアを複数の画素に分解する際の問題点
の説明図

【符号の説明】

１，１１，１１１赤外線検出器２，１２，１１２レンズ３，１３，１０３液晶チョッパ３ａ駆動回路４ａ演算増幅器４ｂ波形整形回路４ｃ全波整流回路４ｄ直流化回路４ｅメモリ４ｆコンパレータ４ｇ制御回路Ｓ・・Ｓ焦電素子１０４仕切壁

───────────────────────────────────────────────────── 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 8/20 // Ｇ０８Ｂ 13/191 9419−2Ｅ 9406−2ＧＧ０１Ｖ 9/04 Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線検出器とその前方に配置されるレ
ンズを有し、このレンズが臨む視野内の物体から放射さ
れる赤外線を上記赤外線検出器で検出する構造の人体検
知器において、上記赤外線検出器への入射光を所定の周
波数で変調するためのチョッパと、このチョッパを通常
は開の状態に設定し、上記赤外線検出器の出力変化が予
め設定した値よりも大きくなった時点で、当該チョッパ
を駆動する制御手段と、上記チョッパが動作を開始した
後の上記赤外線検出器の出力変化のレベルが、所定の基
準レベルまで降下する否かを判別する比較手段を設けた
ことを特徴とする人体検知器。
【請求項２】赤外線検出器とその前方に配置されるレ
ンズを有し、このレンズが臨む視野内の物体から放射さ
れる赤外線を上記赤外線検出器で検出する構造の人体検
知器において、上記赤外線検出器が、複数個の焦電素子
を行列状に配列した素子アレイであって、そのアレイの
各焦電素子の所定数を直列接続した複数の焦電素子群を
さらに並列接続することによって構成されていることを
特徴とする人体検知器。
【請求項３】赤外線検出器とその前方に配置されるレ
ンズを有し、このレンズが臨む視野内の物体から放射さ
れる赤外線を上記赤外線検出器で検出する構造の人体検
知器において、検知エリアを複数の画素に分割すべく上
記レンズを配列し、その各レンズに対してそれぞれ赤外
線検出器を配置するとともに、これら赤外線検出器の各
々の視野が互いに干渉すること防止する仕切壁を設けた
ことを特徴とする人体検知器。