JPH10106384A - 足跡パターンセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的，自動的に足跡パターンを連続的に精
度良く検出し得る便利で適用性の高い簡素な構成の足跡
パターンセンサを提供すること。 【解決手段】 このセンサにおいて、マット状スイッチ
１は、シート状の導電性ゴム３と、導電性ゴム３の上面
に互いに所定の間隔を有して並設されるテープ状の複数
の第１の導体から成る上部電極体５と、導電性ゴム３の
下面に互いに所定の間隔を有して各第１の導体とは交差
されて並設されるテープ状の複数の第２の導体から成る
下部電極体４とを備え、各導体の交差箇所における導電
性ゴム３の加圧による圧縮された交差箇所での上部電極
体５及び下部電極体４間の抵抗値の低減により動作し、
電子回路（略図）ではスイッチ１上の人の踏み込みに際
して踵の着地から爪先の離れるまでの所要時間に基づい
た時間分に相当する走査で得られる圧縮パターンデータ
を足跡パターンデータとして蓄積記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人の動きを解析す
るために通路や建物の出入口付近等に敷設されると共
に、繰り返される足跡のパターンを電気的に検出するマ
ット状スイッチ，並びに電子回路から成る足跡パターン
センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、人を識別監視する際、例えば人の
有無，人の動き，大人であるか小人であるかの区分等
は、監視人が直接現場を観察するか、或いは特定の領域
をテレビカメラで撮影した結果として得られるモニタ画
面上の画像を観察する等の方法に依るのが一般的であ
る。

【０００３】しかしながら、最近では自動ドアの前等に
設置するマット類において、人の識別検出機能を持たせ
る技術も開発されている。例えば特開平６−２６７３７
１号公報に開示された歩行者情報センサでは、歩行者の
靴跡を検出するマットにより得られた靴跡データに基づ
いて座標処理装置により歩行者情報を作成している。
又、特開平５−３０８６３９号公報に開示されたテレビ
ドアホンシステムでは、マトリックススイッチをマット
状に配して成るセンサ部材を用いて人が居るか否かを検
出し、その検出方向へモニタテレビを操作制御させてい
る。更に、実開平５−８３９５６号公報に開示された加
圧パターンセンサでは、マット状センサに人が乗ったと
きの足跡のパターンを検出して人の数や位置を検出でき
るようにしている。加えて、特開平３−２７５０３９号
公報に開示された居住者の行動を検知するシステムで
は、圧力を感知する複数の個別なスイッチを配列して成
る床マットにおけるスイッチを走査することで圧力を受
けたものに関するパターン及び時間的変化をマイクロプ
ロセッサで認識するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したマット上にお
ける足跡パターンを検出する技術では、何れの場合にお
いても足跡パターンが連続的な電気的データとして高精
度に得られるものではないため、人の動き，大人である
か子人であるかの区別，並びに対象者の進行方向や歩き
方等の状態を正確に知るためには常に監視人が必要とな
り、使用上に不便さを伴うと共に、検出精度の向上を計
り難いという問題がある。

【０００５】具体的に云えば、マット状のスイッチを具
備するものでは、比較的広い領域（面積）内の何処か一
点のみが踏まれたか否かを検出（人が居るか否かを検
出）する構成であり、人の移動状況や足跡の属性データ
を高精度に検出するものでないため、人の動きを検出し
ているとは言えないものとなっている。

【０００６】又、マット状のマトリックススイッチを具
備するものでは、一定時間データを蓄積するメモリを持
たずに一走査時間における瞬間毎の接地パターンが得ら
れるだけで、足跡パターンを連続的に検出するものでは
ないため、完全な足跡パターンが得られないという欠点
がある他、スイッチ構造が複雑であるという難点があ
る。

【０００７】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたもので、その技術的課題は、電気的，自動的に足
跡パターンを連続的に精度良く検出し得る便利で適用性
の高い簡素な構成の足跡パターンセンサを提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧縮時
に抵抗値が低減するシート状の導電性弾性体と、導電性
弾性体の上面に互いに所定の間隔を有して並設されるテ
ープ状の複数の第１の導体から成る上部電極体と、導電
性弾性体の下面に互いに所定の間隔を有して複数の第１
の導体とは交差されて並設されるテープ状の複数の第２
の導体から成る下部電極体とを備え、複数の第１の導体
及び複数の第２の導体の交差箇所における導電性弾性体
の加圧による圧縮された交差箇所での上部電極体及び下
部電極体間の抵抗値の低減により動作するマット状スイ
ッチとして構成された足跡パターンセンサが得られる。

【０００９】又、本発明によれば、上記足跡パターンセ
ンサにおいて、上部電極体及び下部電極体のうちの何れ
か一方を繰り返し走査して複数の第１の導体及び複数の
第２の導体の交差箇所間における圧縮，非圧縮に応じた
Ｈｉｇｈレベル信号，Ｌｏｗレベル信号を検出すること
により、該Ｈｉｇｈレベル信号及び該Ｌｏｗレベル信号
を圧縮パターンデータとして記憶する記憶部を有する足
跡パターンセンサが得られる。

【００１０】更に、本発明によれば、上記何れかの足跡
パターンセンサにおいて、上部電極体及び下部電極体の
うちの何れか一方における繰り返し走査を極く短時間に
設定した足跡パターンセンサが得られる。

【００１１】加えて、本発明によれば、上記何れかの足
跡パターンセンサにおいて、マット状スイッチに対する
人の踏み込みに際して踵の着地から爪先の離れるまでの
所定時間に基づいた時間要素に相当する走査により得ら
れる圧縮パターンデータを足跡パターンデータとみなし
て蓄積記憶するデータ蓄積記憶部を有する足跡パターン
センサが得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の足
跡パターンセンサについて、図面を参照して詳細に説明
する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例に係る足跡パタ
ーンセンサの簡易構成を示したブロック図である。

【００１４】この足跡パターンセンサは、マット状に組
み立てられたマット状スイッチ１と、電子回路２とから
成る。ここで、マット状スイッチ１は通路や建物の出入
口付近等の人の移動が盛んな箇所や監視を要する箇所に
敷設され、電子回路２はマット状スイッチ１と別な箇所
に配置されるか、或いはその内部（マット）に組み込ま
れる。

【００１５】図２は、この足跡パターンセンサにおける
電子回路２を詳細に示した回路ブロック図である。又、
図３は、この足跡パターンセンサにおけるマット状スイ
ッチ１の基本構成を示した分解斜視図である。更に、図
４はマット状スイッチ１の細部構成を示した側面断面図
である。

【００１６】この足跡パターンセンサにおいて、マット
状スイッチ１は、図３に示されるように圧縮時に抵抗値
が低減するシート状の導電性弾性体としての導電性ゴム
３と、この導電性ゴム３の上面に互いに所定の間隔を有
して並設されるテープ状の複数の第１の導体から成る上
部電極体５と、導電性ゴム３の下面に互いに所定の間隔
を有して複数の第１の導体とは交差されて並設されるテ
ープ状の複数の第２の導体から成る下部電極体４とを備
えており、複数の第１の導体及び複数の第２の導体の交
差箇所間における導電性ゴム３の加圧による圧縮された
箇所での抵抗値の低減により動作するスイッチとして構
成されている、又、このマット状スイッチ１では、図４
に示されるように上部電極体５上にはマットとしての上
部保護シート１３，下部電極体４上にはマットとしての
下部保護シート（底部ゴム）１４がそれぞれ設けられ、
更に上部保護シート１３上には足拭き部１５が設けられ
て成っている。

【００１７】ここで、上部電極体５及び下部電極体４に
おける第１の導体と第２の導体とは、足で踏まれても自
由に変形し、足が無くなると元に戻るような柔らかくて
弾力性を有する編組線等の材料から成っており、導電性
ゴム３に対して下部電極体４のそれぞれの幅に対応した
幅の上部電極体５を平行に並べて敷設し、移動しないよ
うに固定することによって上部電極体５及び下部電極体
４をマトリックス状に配備し、その交点の一個づつがス
イッチを成すようになっている。又、上部電極体５及び
下部電極体４は、上部保護シート１３，下部保護シート
１４で挟まれた状態で接続用電線を引き出して防塵防湿
処置を施して構成される。

【００１８】一方、電子回路２は、下部電極体４におけ
る列状に並設された複数の第２の導体の列を１列ずつ選
択して順次繰り返し通電走査する列走査用ドライブ７
と、選択された列上にある上部電極体５における行状に
並設された複数の第１の導体の各行からのそれぞれの出
力をトランジスタのスイッチング動作を介して波形整形
して各行と選択された列との交点箇所の圧縮状態に応じ
たロジック出力であるＨｉｇｈレベル信号，Ｌｏｗレベ
ル信号として変換出力するシュミットトリガを含む複数
の検出回路（第１の導体の行数だけ存在する）８と、各
行のスイッチ状況によるＨｉｇｈレベル信号，Ｌｏｗレ
ベル信号を圧縮パターンデータとして取り込んで記憶す
るメモリ９と、圧縮パターンデータを蓄積するデータ蓄
積メモリ１２と、足跡パターンを出力する出力回路１１
とを備えている。

【００１９】又、電子回路２は、列走査用ドライブ７に
よる下部電極体４における複数の第２の導体の列に関す
る選択のための選択制御処理，第２の導体の列の選択と
対応させてメモリ９の番地選択を行って圧縮パターンデ
ータを取り込むための記憶制御処理，圧縮パターンデー
タを所定時間蓄積して足跡パターンデータとしてデータ
蓄積メモリ１２に蓄積記憶するための記憶制御処理，並
びに出力回路１１による足跡パターンデータに従った足
跡パターン信号の出力に関するデータ処理を行うコンピ
ュータ１０を備えて成っている。

【００２０】即ち、この電子回路２では、メモリ９上に
圧縮パターンデータが自動的に電気的信号（Ｈｉｇｈレ
ベル信号，Ｌｏｗレベル信号）として記憶されるが、こ
こではマット状スイッチ１上の全面における各スイッチ
の位置による検出の時間的差異を無くするため、下部電
極体４における繰り返し走査を極く短時間に設定し、上
部電極体５からＨｉｇｈレベル信号，Ｌｏｗレベル信号
が迅速に得られるようにした上、マット状スイッチ１に
対する人の踏み込みに際して踵の着地から爪先の着地を
経て離れるまでの所定時間に相当する圧縮パターンデー
タを足跡パターンデータとしてデータ蓄積メモリ１２に
蓄積記憶するようにしている。

【００２１】この足跡パターンセンサにおいては、マッ
ト状スイッチ１上を人が踏んで通過すると、その直下の
上部電極体５及び下部電極体４に関する複数の第１の導
体及び複数の第２の導体の交差箇所間における導電性ゴ
ム３の加圧による圧縮された箇所での抵抗値が低減す
る。これを電子回路２における上部電極体５の一端に接
続された検出回路８のトランジスタのスイッチング動作
におけるベース抵抗として利用することにより、スイッ
チング動作出力の変化が得られる。この変化は踏まれ具
合いによりアナログ的に変化するため、検出回路８から
はシュミットトリガを経てロジック的に明確なＨｉｇｈ
レベル信号，Ｌｏｗレベル信号が変換出力される。

【００２２】そこで、足跡パターンを検出する場合に
は、先ず電子回路２におけるコンピュータ１０により列
走査用ドライブ７で下部電極体４の第２の導電体の一列
づつに順次通電する。ここでは選ばれた電極のみ通電
（接地）され、他の電極は通電されない。選択されてい
る列上の上部電極体５の第１の導電体の行に対応してい
る交点箇所が踏まれているか否かにより検出回路８のト
ランジスタのベース抵抗が変化し、その出力が検出回路
８のシュミットトリガを通してＨｉｇｈレベル信号，Ｌ
ｏｗレベル信号の何れかとして出力される。このＨｉｇ
ｈレベル信号，Ｌｏｗレベル信号の何れかがメモリ９に
記憶されるが、メモリ９の番地は列走査用ドライブ７で
選択された下部電極体４の第２の導電体の列に対応して
選択される。Ｈｉｇｈレベル信号，Ｌｏｗレベル信号の
何れかによるビットは上部電極体５の第１の導体の行に
直接対応しているため、メモリ９の番地にはビットで示
される踏まれている場所の足跡パターンを示す圧縮パタ
ーンデータに対応したＨｉｇｈレベル信号，Ｌｏｗレベ
ル信号の値が記憶される。

【００２３】ここで、完全に近い足跡パターンを検出す
るためには、上述したようにマット状スイッチ１上の全
面における検出を時間差無く行わせる必要があるため、
下部電極体４における繰り返し走査の設定時間を例えば
１０ミリ秒程度の短時間に設定して行う。

【００２４】このように短時間で走査すると、例えば図
５に示されるような踵の着地から爪先で踏まれるまでの
時間経過（例えばｔ＝０ミリ秒〜ｔ＝５０ミリ秒）の間
に各スイッチが何回か走査され、その瞬間毎の着地点の
みが圧縮パターンデータとしてメモリ９に得られるの
で、コンピュータ１０により踵の着地から爪先の離れる
までの所定時間（例えば５０ミリ秒）に基づいた時間要
素に相当する走査により得られた圧縮パターンデータを
データ蓄積メモリ１２に蓄積して足跡パターンデータと
みなせば、完全な足跡パターンデータを得ることができ
るので、これを足跡パターン信号として出力回路１１か
ら出力する。

【００２５】尚、データ蓄積メモリ１２に蓄積する足跡
パターンデータを得るための時間要素に関しては、踵の
着地から爪先の離れるまでの所定時間に対応する時間分
とすれば、一つの足跡パターンを走査することになり、
所定時間の数倍の時間分とすれば複数の足跡パターンを
走査することになるが、その他にも一定の周期に対応す
る計数として行うこともできるため、目的に応じて任意
に設定されるべきものである。

【００２６】ところで、こうした足跡パターンセンサに
おいては、導体同士が直接接触するメカニカルなスイッ
チ構造の場合、信号の回り込みが有り、踏まれていない
箇所までも踏まれていると出力されることがあるが、一
実施例での足跡パターンセンサでは導電性ゴム３を挟ん
だ構成であるため、スイッチの回り込みを防止できるよ
うになっている。

【００２７】図６は、スイッチの回り込み動作を説明す
るために導電性ゴム３を用いない場合の比較例に係る足
跡パターンセンサの要部構成を拡大して示したものであ
る。ここでは、行Ｅの出力はＡ点（白丸で示す）が踏ま
れていないのでオフの筈であるが、Ｂ点，Ｃ点，Ｄ点
（黒丸で示す）が踏まれている場合、Ｂ→Ｃ→Ｄの各点
を通して行Ｅに出力され、オンと判定される場合を示し
ている。

【００２８】これに対し、一実施例の構成では導電性ゴ
ム３を挟むものであるため、Ａ点が踏まれていないとき
に他の踏まれている接点の３箇所（Ｂ→Ｃ→Ｄ）を経由
しての回り込みによる影響は、抵抗が３本直列になって
抵抗値が３倍になるため、殆ど影響無くなる。即ち、Ｂ
点，Ｃ点，Ｄ点のそれぞれの抵抗を通して行Ｅに出力さ
れると、トランジスタのベース側へ入力されてベース抵
抗が３倍となる。従って、オンオフのレベルを適切に選
定すれば回り込みの影響を殆ど防止することができる。

【００２９】因みに、一実施例の足跡パターンセンサ
は、マット状スイッチ１においてマトリックス状に形成
されるスイッチを小さく密に構成することにより、デー
タ蓄積メモリ１２の内部に記憶される足跡パターンデー
タの精度が一層高められるため、様々な適用性を持つよ
うになる。例えばデータ蓄積メモリ１２に記憶した足跡
パターンデータに対応したＨｉｇｈレベル信号，Ｌｏｗ
レベル信号の値の記録を例えば一定時間前のものと比較
したり、或いは一つの足跡パターンを解析して足跡の大
きさ，足跡の向き，一人分の足跡の連続性の分析による
間隔（歩幅）等の足跡に関する特性解析に応用すること
ができる。

【００３０】又、繰り返し記録される足跡パターンデー
タに応じた記憶内容を一定時間前のものと比較すること
により、同じ結果であれば移動無し，変化が有れば足跡
が移動しているとみなして人の移動を解析することがで
きる。

【００３１】更に、足跡に関する属性解析として、例え
ば足跡の大きさの判定による大人であるか小人であるか
の区別，足跡の向きの分析による移動方向，或いは爪先
の開き具合や左右の足跡の間隔等を分析することによる
歩行のスタイルの解析等に応用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の足跡パ
ターンセンサによれば、人の移動に伴う足跡の変化を極
く短時間で繰り返し走査して検出した連続的な圧縮パタ
ーンデータを電気的に得ておき、この圧縮パターンデー
タを適切な時間蓄積することにより、足跡パターンデー
タを精度高く検出しているので、人の動きを解析するた
めの有効な足跡パターン信号が簡素な構成で得られるよ
うになる。又、マット状スイッチにおいてマトリックス
状に形成されるスイッチを小さく密に構成することによ
り、足跡に関する特性解析や属性解析に幅広く適用でき
る他、電気回路から出力される足跡パターン信号を処理
することを前提にしてドア制御装置，モニタ警報装置，
人の移動解析装置等にも接続して使用すれば、精度高い
足跡パターンデータを寄与できて有効となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る足跡パターンセンサの
簡易構成を示したブロック図である。

【図２】図１に示す足跡パターンセンサにおける電子回
路を詳細に示した回路ブロック図である。

【図３】図１に示す足跡パターンセンサにおけるマット
状スイッチの基本構成を示した分解斜視図である。

【図４】図３に示すマット状スイッチの細部構成を示し
た側面断面図である。

【図５】図１に示す足跡パターンセンサのマット状スイ
ッチ上に対する人の踏み込みに際しての踵の着地から爪
先で踏まれるまでの時間推移における圧縮パターンデー
タ及びそれを蓄積した足跡パターンデータの様子を示し
たものである。

【図６】スイッチの回り込み動作を説明するために図３
に示すマット状スイッチとは異なる導電性ゴムを用いな
い場合の比較例に係る足跡パターンセンサの要部構成を
拡大して示したものである。

【符号の説明】

１ マット状スイッチ ２ 電子回路 ３ 導電性ゴム ４ 下部電極体 ５ 上部電極体 ７ 列走査用ドライブ ８ 検出回路 ９ メモリ １０ コンピュータ １１ 出力回路 １２ データ蓄積メモリ １３ 上部保護シート １４ 下部保護シート（底部ゴム） １５ 足拭き部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮時に抵抗値が低減するシート状の導
   電性弾性体と、前記導電性弾性体の上面に互いに所定の
   間隔を有して並設されるテープ状の複数の第１の導体か
   ら成る上部電極体と、前記導電性弾性体の下面に互いに
   所定の間隔を有して前記複数の第１の導体とは交差され
   て並設されるテープ状の複数の第２の導体から成る下部
   電極体とを備え、前記複数の第１の導体及び前記複数の
   第２の導体の交差箇所における前記導電性弾性体の加圧
   による圧縮された交差箇所での前記上部電極体及び前記
   下部電極体間の抵抗値の低減により動作するマット状ス
   イッチとして構成されたことを特徴とする足跡パターン
   センサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の足跡パターンセンサにお
   いて、前記上部電極体及び前記下部電極体のうちの何れ
   か一方を繰り返し走査して前記複数の第１の導体及び前
   記複数の第２の導体の交差箇所間における圧縮，非圧縮
   に応じたＨｉｇｈレベル信号，Ｌｏｗレベル信号を検出
   することにより、該Ｈｉｇｈレベル信号及び該Ｌｏｗレ
   ベル信号を圧縮パターンデータとして記憶する記憶部を
   有することを特徴とする足跡パターンセンサ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の足跡パターンセン
   サにおいて、前記上部電極体及び前記下部電極体のうち
   の何れか一方における前記繰り返し走査を極く短時間に
   設定したことを特徴とする足跡パターンセンサ。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の足跡パターンセン
   サにおいて、前記マット状スイッチに対する人の踏み込
   みに際して踵の着地から爪先の離れるまでの所定時間に
   基づいた時間要素に相当する走査により得られる前記圧
   縮パターンデータを足跡パターンデータとみなして蓄積
   記憶するデータ蓄積記憶部を有することを特徴とする足
   跡パターンセンサ。