JPH08247842A - 人体検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】人体の動作が比較的小さい場合であっても、確
実に人体の発する赤外線の変化を検出して誤動作を防止
でき、オフディレイタイムを短縮できる人体検知装置を
提供することを目的とする。 【構成】多分割レンズ１０ａを備えて赤外線を集光する
集光部１０と、集光部１０により集光された赤外線を検
出する赤外線検出素子１１を備え、上記の集光部１０と
赤外線検出素子１１により、集光部１０の前方に形成さ
れた複数の検知ビームＢの中心間の距離が、集光部１０
の２ｍ前方において２０ｃｍ以下となるように構成され
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
外線を検出する人体検知装置に係り、更に詳しくは、検
知エリアにいる人体の移動量が少ない場合でも誤動作し
ないことを特徴とする人体検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体検知装置に用いられ、人体から発せ
られた赤外線の変化量を検出する素子には、一般に、焦
電素子と呼ばれるものが多くを占めている。この焦電素
子を用いた人体検知方式は、近赤外線を投光してその反
射光の変化量を検出する方式に比べ、発光装置を必要と
せず、また、集光部の光学系の条件を変更することによ
り、容易に検知領域の変更が可能である。このため、防
犯用の侵入検知装置以外に、照明用自動スイッチ等とし
て急速に普及しつつある。

【０００３】例えば、照明用自動スイッチは、人体の検
出により照明を点灯し、人体が検出できなくなってから
一定時間経過後に照明を消灯するものである。ここで、
上記の焦電素子は、赤外線の変化を検出する素子である
ため、人体が検知エリアを通過する場合等、人体の動作
中には、床面等の背景から発せられる赤外線と人体から
発せられる赤外線との差が大きいため、焦電素子に入射
される赤外線が大きく変化し、精度良く人体を検出する
ことができる。

【０００４】しかし、限られた空間内における人体の存
在を継続して検知したい場合等、人体の動作が比較的小
さい場合には、焦電素子に入射される赤外線の変化が小
さいため、人体を検出することができない場合がある。
このため、人体検知装置を室内照明の自動スイッチとし
て用いた場合であれば、人間が室内にいるにも関わら
ず、人体検知装置が人体を検出できないために、人体が
不在であると誤って判断されて、照明等が消灯されてし
まうという不具合があった。

【０００５】上記の不具合の発生を防止するため、従来
の人体検知装置では、オフディレイタイム、即ち、人体
が最後に検知されてから、人体が不在と判断されるまで
の時間を１分から３分程度と比較的長い時間に設定され
ていたため、人体が検知エリアから退出した後も、長い
間、照明が点灯し続け、無駄が多いという問題があっ
た。

【０００６】一方、人体を確実に検知するため、検知感
度を向上させることもできるが、検知感度を不用意に向
上させると周囲温度の変動、背景温度の変動、外乱光等
による誤動作が多くなるため実用的でなくなるという問
題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上の説明により理解
される通り、従来の人体検知装置は、限られた空間内に
おける人体の存在を継続して検知したい場合等、人体の
動作が比較的小さい場合に、人体を検出できず、誤った
判断を行うという問題があり、また、これを防止するた
めにオフディレイタイムを長くした場合には、多くの無
駄が生じる一方、検知感度を向上させると誤動作が多く
なるという問題があった。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、人体の動作が比較的小さい場合であっても、確実
に人体の発する赤外線の変化を検出して誤動作を防止で
き、オフディレイタイムを短縮できる人体検知装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決のするための手段】請求項１に記載した本
発明による人体検知装置は、多分割レンズを備えて赤外
線を集光する集光部と、集光部により集光された赤外線
を検出する赤外線検出素子とを備え、上記の集光部と赤
外線検出素子により、集光部の前方に形成された複数の
検知ビームの中心間の距離が、集光部の２ｍ前方におい
て２０ｃｍ以下となるように構成される。

【００１０】請求項２に記載した本発明による人体検知
装置は、請求項１に記載の人体検知装置に、赤外線検出
素子の検出信号と所定の検知レベルとを比較する比較手
段と、この比較結果として出力されるパルス信号を計数
する計数手段とを備え、上記所定の検知レベルが、上記
計数手段の計数値に基づいて変更される、変更可能な値
として構成される。

【００１１】請求項３に記載した本発明による人体検知
装置は、請求項２に記載の人体検知装置に、上記比較手
段から最後にパルス信号が出力された時からの経過時間
を計測する時間計測手段を備え、上記所定の検知レベル
が、上記時間計測手段の計測時間に基づいて変更され
る、変更可能な値として構成される。

【００１２】

【作用】請求項１に記載した本発明による人体検知装置
は、検知エリア内のいかなる位置にいる人体であって
も、少なくとも１本分の検知ビーム面積を占めるため、
この検知ビーム内の人体から発せられる赤外線を、集光
部が多分割レンズにより赤外線集光素子に集光し、赤外
線検出素子は集光された赤外線を電気信号に変換し、そ
の変化を検出して人体を検知する。

【００１３】請求項２に記載した本発明による人体検知
装置は、比較手段が上記赤外線検出素子の検出信号と所
定の検知レベルとを比較し、計数手段がこの比較結果と
して出力されるパルス信号を計数し、計数手段の計数値
が予め定められた所定値又は所定値以上となった場合
に、上記検知レベルを、通常レベルから、より低いレベ
ルである高感度レベルへ変更する。

【００１４】請求項３に記載した本発明による人体検知
装置は、時間計測手段が上記比較手段から最後にパルス
信号が出力された時からの経過時間を計測し、上記比較
手段の検知レベルが高感度レベルの場合であって、上記
時間計測手段の計測時間が所定値又は所定値以上となっ
た場合には、上記検知レベルを通常レベルへ変更する。

【００１５】

【実施例】本発明による人体検知装置のブロック図の一
例を図１に示す。この人体検知装置は、多分割レンズを
備えた集光部１０と、赤外線検出素子１１と、増幅手段
１２と、帯域フィルタ１３と、比較手段１４と、計数手
段１５と、時間計測手段１６と、判別手段１７とにより
構成される。

【００１６】人体から発せられた赤外線は、集光部１０
の多分割レンズにより赤外線検出素子１１へ集光され、
赤外線検出素子１１により電気信号に変換される。赤外
線検出素子１１により検出された検出信号は、増幅手段
１２により増幅されて、帯域フィルタ１３により人体の
検出に不要な周波数成分が除去される。その後、比較手
段１４が検出信号と所定の検知レベルとの比較を行い、
検出信号が検知レベルよりも大きい場合は、検出パルス
信号を出力する。このパルス信号は、計数手段１５によ
り計数され、この計数値が一定値又は一定値以上に達す
ると、判別手段１７が、人体が存在すると判断すること
ができる。

【００１７】一方、時間計測手段１６は、検出パルス信
号によりリセットされる時間計測手段であり、最後の検
出パルス信号の出力時からの経過時間を計測し、計測時
間が所定時間に達したときに、判別手段１７が、人体が
不在であると判断する。この人体検知装置を室内照明用
の自動スイッチに使用する場合、上記集光部１０は、通
常、天井に設置され、室内の人体の存在、不在を検知し
て、照明のオン、オフを行う。

【００１８】次に、請求項１に記載した本発明による人
体検知装置の第一の実施例を図２〜図４に示す。図２
は、上記赤外線検出素子１１の一構成例を示す図であ
る。この赤外線検出素子１１は、４つの受光面で構成さ
れる４エレメントタイプの赤外線検出素子であり、隣合
う各受光面の電気特性が正又は負の逆特性となるように
配置され、各受光面からの出力を合成した１つの信号を
出力する。

【００１９】図２に示した赤外線検出素子１１は、各受
光面が１辺１．１ｍｍの正方形であり、受光面間の間隔
が１．５ｍｍであるならば、受光面の中心間の距離は、
２．６ｍｍとなる。この場合に、集光部１０のレンズの
焦点距離を２６ｍｍ以上とすれば、集光部１０の前方で
あって距離２ｍの位置における検知ビームＢの中心間の
距離を２０ｃｍ以下とすることができる。

【００２０】ここで、検知ビームＢとは、その空間内の
人体等から発せられた赤外線を多分割レンズ１０ａによ
り受光面に集光することができる空間をいう。即ち、赤
外線の変化を検出可能な空間である。図３は、上記集光
部１０の多分割レンズ１０ａの一構成例を示す図であ
り、この多分割レンズ１０ａは、１６分割のレンズであ
り、焦点距離を２６ｍｍとし、各レンズの主点が格子状
に５．１ｍｍの間隔で配置されている。

【００２１】この様にして形成することができる検知ビ
ームＢの一例を図４に示す。この図は、赤外線検出素子
１１の各受光面及び多分割レンズ１０ａにより形成され
る検知ビームＢについて、集光部１０の前方２ｍにおけ
る断面の形状を図示したものである。この６４本の検知
ビームＢは、その中心間の距離が２０ｃｍとなり、格子
状に配列されており、各検知ビームＢの断面は、１辺が
８．５ｃｍの正方形となる。

【００２２】尚、赤外線検出素子１１の受光面が２×２
に配置されていることにより、隣合った検知ビームＢの
電気特性は正負逆特性となっている。次に、請求項１に
記載した本発明による人体検知装置の第二の実施例を図
５〜図７に示す。図５は、図２と同様、赤外線検出素子
１１の一構成例を示す図である。この赤外線検出素子１
１は、９つの受光面で構成される９エレメントタイプの
赤外線検出素子であり、隣合う各受光面の電気特性が正
又は負の逆特性となるように配置され、各受光面からの
出力を合成した１つの信号を出力する。

【００２３】この赤外線検出素子１１は、各受光面が１
辺１ｍｍの正方形であり、受光面間の間隔が０．８ｍｍ
であるならば、受光面の中心間の距離は、１．８ｍｍと
なる。この場合に、集光部１０のレンズの焦点距離を１
８ｍｍ以上とすれば、集光部１０の前方の距離２ｍにお
ける検知ビームＢの中心間の距離を２０ｃｍ以下とする
ことができる。

【００２４】図６は、図３と同様、上記集光部１０の多
分割レンズ１０ａの一構成例を示す図であり、この多分
割レンズ１０ａは１６分割のレンズであり、焦点距離を
１８ｍｍとし、各レンズの主点が格子状に５．４ｍｍの
間隔で配置されている。この様にして形成することがで
きる検知ビームＢの一例を図７に示す。この図は、集光
部１０の前方２ｍにおける、検知ビームＢの断面の形状
を図示したものである。この１４４本の検知ビームＢ
は、その中心間の距離が約２０ｃｍとなるように、格子
状に配列されており、各検知ビームＢの断面は、１辺が
１１ｃｍの正方形となる。

【００２５】尚、受光面がさらに多い赤外線検出素子は
もちろん、受光面が１つのシングルタイプ、又は、受光
面が２つのデュアルタイプの赤外線検出素子にも同様に
して適用することができる。検知ビームＢと人体Ｍとの
関係を図８（ａ）、（ｂ）に示す。本発明における人体
検知装置は、主に天井に取り付けられるため、検出対象
である人体Ｍは、成人の場合、約４０ｃｍ×２０ｃｍの
長方形とみなすことができる。

【００２６】この短い方の一辺２０ｃｍを考慮すれば、
検知ビームＢの間隔が２０ｃｍ以下となるように配置す
ることにより、常に、人体Ｍが、少なくとも１本の検知
ビームＢにかかることになる。この様子を図８（ａ）に
示す。また、人体Ｍが、検知ビームＢと検知ビームＢの
間に存在する場合であっても、両側の検知ビームＢの半
分以上を人体が占めるため、等価的に検知ビーム１本分
を人体が占めていることになる。この様子を図８（ｂ）
に示す。即ち、常に、人体Ｍが少なくとも検知ビーム１
本分により、検出されることになる。

【００２７】さらに、一般に、天井の高さは２ｍ〜２．
７ｍ程度であるため、人体Ｍが着席した状態を考慮した
としても、天井から人体Ｍの肩口までの距離は、最大で
２ｍと考えられる。従って、集光部１０からの最大の距
離である２ｍにおいて、各検知ビームＢの中心間の距離
が２０ｃｍ以下となるように検知ビームＢを形成するこ
とにより、常に、少なくとも検知ビーム１本分により、
人体から発せられる赤外線を監視することができる。

【００２８】ここで、検知ビームＢと人体Ｍのわずかな
動きの関係を図９（ａ）〜（ｃ）に示す。従来の赤外線
式人体検知装置は、人体Ｍが検知ビームＢを通過するこ
とで、背景と人体Ｍとの温度差により赤外線検出素子１
１への入射赤外線の変化を検出するものであったため、
人体Ｍのわずかな動作を検出することができなかった。

【００２９】しかし、人体Ｍの表面には温度分布があ
り、また、人体頭部、衣服表面等の各部位における赤外
線輻射率が異なることから、人体Ｍのわずかな動作であ
っても、検知ビームＢ内にある人体Ｍの部位が変動し
て、赤外線検出素子１１へ入射する赤外線が変化する。
これらの図においては、いずれも人体Ｍが、検知ビーム
Ｂの１本分を完全に占めている。図９（ａ）の状態か
ら、わずかに人体Ｍが前に移動した場合が図９（ｂ）で
あり、わずかに人体Ｍが後ろに移動した場合が図９
（ｃ）である。

【００３０】この様に人体Ｍがわずかに前後に移動した
場合、検知ビームＢ内にある人体Ｍの部位が変化してい
る。即ち、人体表面の温度分布、輻射率の違いにより、
赤外線検出素子１１に入射する赤外線が変化する。従っ
て、少なくとも検知ビームＢの１本分が、常に、人体Ｍ
から発せられた赤外線を監視し、かつ、赤外線検出素子
１１へ入射される赤外線の小さな変化を検出することが
できるため、人体のわずかな動作に起因する赤外線の変
化も確実に検出することができる。

【００３１】請求項２及び３に記載した本発明による人
体検知装置の基本動作の一例を図１０に示す。図１０
は、人体が人体検知装置の検知エリアに入り、着席して
諸動作を行った後に、退出した場合の人体検知装置の信
号を示す図である。図中の（ａ）は比較手段１４に入力
される赤外線の検出信号であり、（ｂ）は、比較手段１
４から出力される比較結果信号、（ｃ）は比較手段１４
において検出信号と比較される検知レベル、即ち、通常
レベルＶｔｈ１又は高感度レベルＶｔｈ２から選択され
るレベルであり、（ｄ）は判別手段１７から出力される
人体の存否の判定結果を示す人体検知信号である。各信
号は、ともに横軸に時間をとり、縦軸に電圧レベルをと
って示されている。

【００３２】人体が検知エリア内に入ると、検出信号が
大きく変化するため、検出信号に含まれるパルスの振幅
が検知レベルＶｔｈ１よりも大きくなり、比較手段１４
から比較結果出力が検出パルスを含んで出力される。こ
の比較結果出力のパルスを計数手段１５が計数し、この
計数値と予め定められた所定値とが比較される。この所
定値として４が与えられている場合、４パルスを計数し
た際に、判別手段１７から出力される人体検知信号が、
人体を検出したことを示す高レベルの信号となるととも
に、比較手段１４の検知レベルが、通常レベルＶｔｈ１
から高感度レベルＶｔｈ２に変更される。

【００３３】この検知レベルの変更により、検知レベル
が低下し、検出信号の小さな変化も判別することができ
る。このため、検知エリア内で着席している人体のわず
かな動作による検知信号の変化も、比較手段１４が判別
することができる。即ち、人体が、検知エリア内に入る
場合は、大きな赤外線の変化が生じるため、検出信号は
大きく変化し、また、複数の検知ビームを横切るために
検出されるパルス数も多いが、着席後の人体は、通常、
わずかな動作しか行わないため、検出信号に含まれるパ
ルスは、相対的に、振幅が小さくなり、かつ、パルス数
も減少する。

【００３４】従って、人体が検知エリアに入る前は、検
知レベルを通常レベルとして、周囲温度の変動や背景温
度の変動や外乱光等による誤動作を防止することができ
る一方、人体が検知エリアに入った後は、検知レベルを
低下させて、検知信号に含まれる小さなパルスをも比較
手段１４が判別できる様にすることで、確実に人体の検
出を行うことができる。

【００３５】また、人体の検出を確実に行うことができ
れば、オフディレイタイムを短縮しても誤動作すること
がなくなる。時間計測手段１５は、比較手段１４から出
力される比較結果出力に含まれるパルスによりリセット
される時間計測手段である。即ち、常に、最後のパルス
発生からの経過時間を保持し、この経過時間と予め定め
られたオフディレイタイムとを比較してその結果を出力
する。

【００３６】上記経過時間がオフディレイタイムに達し
た場合、人体が検知エリアから退出したものと判断し、
判別手段１７から出力される人体検知信号が、人体を検
出できないことを示す低レベルの信号となるとともに、
比較手段１４の検知レベルが、高感度レベルＶｔｈ２か
ら通常レベルＶｔｈ１へ変更される。この検知レベルの
変更により、検知レベルが上昇し、検知信号の大きな変
化だけを判別することができる様になり、環境の変化等
に起因する赤外線のわずかな変化を誤判断することがな
い。

【００３７】即ち、高感度レベルを用いた場合、着席し
ている人体のようにわずかな動作しか行わない人体であ
っても、確実に検出することができるが、人体の退出後
は、人体から発せられた赤外線に起因しない赤外線の変
化、即ち、周囲温度の変動や背景温度の変動や外乱光等
の環境変化に基づく赤外線の照射量の変化も人体の検出
と判断されて、誤動作するおそれがある。しかし、オフ
ディレイタイムの経過後は、検知レベルを通常レベルに
戻すことにより、人体の退出後は、赤外線の大きな変化
がなければ人体の検出と判断されないため、この様な誤
動作を防止することができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１に記載した本発明による人体検
知装置は、主に天井に取り付けられ、人体を上方から監
視しているため、検知ビームを、その間隔が２０ｃｍ以
下となるように形成することにより、常に、人体が、少
なくとも１本分の検知ビームにかかることになる。ま
た、通常、天井の高さは２ｍ〜２．７ｍ程度であるた
め、人体が着席した状態を考慮したとしても、天井から
人体の肩口までの距離は、最大で２ｍと考えられる。

【００３９】従って、集光部からの最大の距離である２
ｍにおいて、各検知ビームの中心間の距離が２０ｃｍ以
下となるように検知ビームを形成することにより、確実
に人体を検出することができる。請求項２に記載した本
発明による人体検知装置は、人体が検知エリアに入った
後は、検知レベルを低下させる。このため、着席した場
合等において、人体のわずかな動作しか行わないことに
より、検出信号に含まれるパルスの振幅が小さくなり、
かつ、パルス数が減少した場合であっても、確実に人体
の検出を行うことができる。このため、オフディレイタ
イムを短縮することができる。

【００４０】請求項３に記載した本発明による人体検知
装置は、人体の検知エリアからの退出後は、検知レベル
が高くなるため、検出信号の小さな変化を検出すること
はないため、人体から発せられた赤外線以外の赤外線の
変化、即ち、周囲温度の変動、背景温度の変動、外乱光
等の環境変化に基づく赤外線の照射量の変化に起因する
赤外線のわずかな変化を人体が検知エリアに入ったもの
と誤判断することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による人体検知装置の一構成例を示すブ
ロック図である。

【図２】請求項１に記載の本発明による人体検知装置の
赤外線検出素子の一構成例を示す図である。

【図３】請求項１に記載の本発明による人体検知装置の
多分割レンズの一構成例を示す図である。

【図４】請求項１に記載の本発明による人体検知装置の
検知ビームの一例を示す図である。

【図５】請求項１に記載の本発明による人体検知装置の
赤外線検出素子の他の構成例を示す図である。

【図６】請求項１に記載の本発明による人体検知装置の
多分割レンズの他の構成例を示す図である。

【図７】請求項１に記載の本発明による人体検知装置の
検知ビームの他の例を示す図である。

【図８】検知ビームと人体の関係の一例を示す図であ
る。

【図９】検知ビームと人体のわずかな動きの関係の一例
を示す図である。

【図１０】請求項２及び３に記載した本発明による人体
検知装置の基本動作の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ ・・・集光部 １０ａ ・・・多分割レンズ １１ ・・・赤外線検出素子 Ｂ ・・・検知ビーム １４ ・・・比較手段 １５ ・・・計数手段 １６ ・・・時間計数手段 Ｖｔｈ１・・・通常レベル Ｖｔｈ２・・・高感度レベル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人体から発せられた赤外線を集光する、多
   分割レンズを備えた集光部と、集光部により集光された
   赤外線を電気信号に変換する赤外線検出素子とを備えた
   人体検知装置において、 集光部と赤外線検出素子により集光部の前方に複数の検
   知ビームが形成され、上記検知ビームの中心間の距離
   が、上記集光部の２ｍ前方において２０ｃｍ以下とする
   ことを特徴とする人体検知装置。
2. 【請求項２】上記赤外線検出素子の検出信号と所定の検
   知レベルとを比較する比較手段と、この比較結果として
   出力されるパルス信号を計数する計数手段とを備え、上
   記計数手段の計数値が予め定められた所定値または所定
   値以上となった場合に、上記比較手段の検知レベルを通
   常レベルから、より低いレベルである高感度レベルへ変
   更することを特徴とする請求項１に記載の人体検知装
   置。
3. 【請求項３】上記比較手段から最後にパルス信号が出力
   された時からの経過時間を計数する時間計測手段を備
   え、 上記比較手段の検知レベルが高感度レベルの場合であっ
   て、上記時間計測手段の計測時間が所定値又は所定値以
   上となった場合には、上記検知レベルを通常レベルへ変
   更することを特徴とする請求項２に記載の人体検知装
   置。