JPS5960587A - 混雑度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は人体の発する赤外線から人数を検出する装置に
関するものであり、人数の測定より混雑度を知る事ので
きる装置を提供するものである。本発明は、例えば地下
街、駅構内、道路の交差点、ｋいはエレベータホールや
エスカレータ乗口等の所定箇所に存在する人間の数を把
握し、混雑度を知る事が状況に応じて要求される場合に
非常に有効なものである。例えば最近エレベータにおい
ては、運転効率を−ＩＩ−，げ、乗客へのサービス性を
向」ニさせるため、呼びの状況と各かごの位置関係とか
ら最適なかごを選択し、各ホール呼びに割り当てる群管
理制御か採用されている。この場合、呼びの状況やかご
位置だけでなく、各かご内の乗客数及び各ホールの待客
数を正確に知り得たならば、待客の多い諧に満員に近い
かごが割当てられることもなくなり、エレベータ利用客
へのきめ細いサービスとより−１・ご効率的な運転が可
能となる。

従来、人数を検出する方法として、超音波を発射しその
反射波を利用して知る方法が考えられているか（特公昭
５６−５１５８８＞、この方法は人間以外の荷物等も検
出するばかりてなく、受信波信号が人間の姿勢や動きに
よって大きく変化したり（人間が自然に立っている場合
でも身体の各部は微動している）、又風の方向によって
も超音波が乱れる。これを避ける為に信号を平均化する
方法も考えられているか、この場合、例えば動きの動作
周期より長い時間が必要となる。更に人間か立つ位置に
よっても受信波電圧が大きく変化し誤報の原因となるＧ
一方、赤外線の利用に関しては、かご内の乗客検出装置
としての提案かあるが（特開昭５６−１６１２７１）、
この方法は乗客の有無検出か１；１的のものであり人数
を検出する事は出来ない。

又マッドスイッチを利用する方法も考えられているが、
これは人間１人に要する床面積毎に多％　細分してマン
トスイッチを配ｌΔし、幾つのマッドスイッチか動作し
ているかによって人間の数を検出するものであるか、こ
れは配置場所を構築する必要が有り、その構造からして
場所によっては配置不可能、あるいは不適当となる。

また、テレビカメラを用いてエレベータホールの混雑度
を検出する装置も考えられているが（特公昭５７−３０
７８２　）、これは混雑度を検出したい対象物が映像内
にない時のパターンを予め記憶しておき、対象物が映像
内に人ってきた時に予め記憶していたパターンと異なる
事を検知し、その異なる領域が映像内に占める割合を算
出する事により混雑度を検出するもので竹１え１は ある。しカルこの方法は人間以外の４〆ランク等）も検
出するばかりでなく、設置場所（環境）に変化かあった
場合（例えば花ビンを置く等）基準パターンをその都度
再設定しなくてはならず、更に処理系も複雑になり汎用
性に乏しいと言える。また、人体の発する赤外線による
人数検出については赤外線カメラや赤外線ビジョン等を
利用し、その各絵素の出力状況や変化なとから人数を知
る事も可能であるか、装置か非常に複雑となり高価なも
のとなる。

本発明の目的は簡単かつ安価な構成にて人数を精度よく
検出し、更に配置場所に制限されず汎用性の高い混雑度
検出装置を提供する事にある。

本発明の第１の特徴とするところは、人体の発する赤外
線を捕え人数を検出するために、測定目標からの放射エ
ネルギーを集光、走査する一集光走査系を備えた点にあ
る。本発明の第２の特徴とするところは赤外線検知素子
の出力漬け波形の幅か、測定人数に比例するという関係
を利用することにある。以下本発明を図面に基づいて説
明する。第１図は」二記の走査方式を説明するための図
で、（ａ）は対物面走査方式を、（ｂ）は像面走査方式
をそれぞれ示している。第１図において、１は走査鏡、
２は集光レンズ、３は検知素子、４は結イ（１面、５は
測定目標から発せられる赤外線である。（ａ）の対物面
走査は検出素子を光軸上、またはそのごく近傍に配置し
、鏡の回転、揺動により光１１＋の方向を変える事によ
り走査する方式である。この走査方式では検出素子は光
１１９１目−１あるいは光軸のごく近傍に配置されるの
で、光学系の画角は小さくてずみ、光軸にごく近いとこ
ろでのみ、良い光学的゛姓能をもてばよい。しかし、走
査鏡は大きな口径のものか必要になり、それを回転又は
揺動させるには種々の困難を伴う。一方、（ｂ）の像面
走査方式は、光軸の向きは変えず像面に配置された検出
素子を動かず事により走査する方式である。この場合、
実際には検出素子は固定し、集光系の後におかねた走査
鏡の回転　揺動により、集光されたエネルギーは検出素
子に結像される。この方式では像面に目的とする走査幅
全体が結像されている事か８傑であるから広画角の光学
系を必要とし、光１ｑ１１をはなれた部分ても良い光学
的性能をもつ事か要求されるか、走査鏡は像面に近い所
に１と１けるので小さいものですみ走査機（′ｉｌはｉ
’ｉｔｉ単になる。本混卸度検出社１胃〕走ＩＬ方式は
原理的にはいずれの方式であってもよいが、以下は）を
溝のｒＩ釘単ｆヒと小型化の為に像面走査方式を採用し
た例について説明する。

第２図は、エレベータホールの天井部にある俯角をもっ
て混雑度検出装置１０を設置し、待客１３より放射され
る赤外線１４を検出する例を示したものである。１２は
エレベータのかごである。第５図に１ｆｉ１度検出装置
の光学系を示す。

１１は光学系収容ケース、１５は回転式平向ミラー（走
査鏡）で、その構造は合成樹脂（カラスなどでもよい）
の表面に赤外線反射率の高いアルミニウム又はクロムを
蒸着したものであり、小型モータ１６により回転ＩＩ’
Ｑｂ　１６　ａと共に回転する０　１７は同期パルス検
出部でフォトインタラプタにより、回転と同期した信号
を発生させ後述する同期回路へ送るものである。１８ａ
−ｅは赤外線検知器−ｆ−で、ここでは高品質かつ安定
な特性を持ち、安価な焦電型検知素子を複数個配列する
。こＪｌら素子には、太陽光や照明光なとの音響を除く
ため、６７１１１１以下の波長の光を遮断するカットオ
ンフィルタの付いた窓利（図示省略）を使用する。１９
は赤外線用レンズで人体から放射される赤外線の波長範
囲４５〜２０μｍのものに対する透過率か高い事が要求
される。この目的の為にはゲルマニウムレンズやシリコ
ンレンズが適している。このレンズ使用の目的は赤外線
検知器の動作を確実にする為、レンズにより赤外線を集
光し、素子受光面のエネルギー密度を高めて出力信号を
大きくする為であるか、比較的近距離に対象かある場合
（数ｍ以内）、用途によっては必ずしもレンズを使用し
なくてもよい（放射エネルギー密度は距離の二乗に反比
例して減少）。第６図のような光学系で重要な事は次の
通りである。

（１）２次元視野のカバーはＸ方向の走査鏡１５の回転
走査と、Ｘ方向に並へた複数個の赤外線検知素子１３ａ
−ｅによっている事。なお、検知素子の個数は５個に限
らず、Ｘ方向視野の分解能や精度の必要度に症ニジて選
へばよい。

（２）像面走査は走査鏡１５て行なわれ、Ｘ方向の視野
を最大にするためにレンズ７９と検知素子１８ａ−ｅは
走査鏡１５の回転する外縁に最接近して設置されている
か、それてもＸ方向の視野（検知素子のＸ方向の位置で
定まり、理論限界角は１８０°近くまて可能）と比較し
て、レンズのＦ値（焦点距離／口径）で決まる比１１つ
的狭いＸ方向視野角となる。

（３ン走査鏡７５による像面走査方式のため、レンズ１
９のｒ４ｙ心光軸から走査角（左６右）か増加するにつ
れて目標からの赤外線放射か検知素子１８　ａ　−ｅに
達する経路の光学利得（レンズ１９の有効面積か減少す
る以外にも検知器Ｊ’１８ａ−ｅへの入射角か増加する
）の減少か生［２、視野限η１でセロとなる’Ｊｆ　Ｏ
そこから先は検知器ｆ−４８ａ〜θはもつはらセンサ内
部の放射の寄Ｊｊ分か増加している。従って光学系収容
ケース１１の内面温度か重要な意味をもつ。

（４）レンズ１９の赤外線透過率をごすめた光学利得の
設定の如何によって検知素子１８　ａ　−ｅ　　に入射
する赤外線放射（１；、の等価湿度は実際の温度とは−
・般的に異なる（店舗）晶度としてはセンサ内壁温度に
基づく内部放射量を基票に取る）。

（５）（・ｉ２知素子１８　ａ　−ｅとして焦電型素子
を用いているので、その動作機能上の特徴として、一定
不六射赤外線に対してはＩ応答しない事である。従って
検知素子１３　ａ　−６の周囲温度の゛［１１報は失わ
れているが、走査によって他の放射との差の情報、即ち
交流外としての情報が生き残っている。従って検知素子
１’８ａ−ｅからの電気信号波形はセンサの内壁温度に
基つく放射に２４する放ｑｔ変動すｊ；、か反映してお
り、すべての電圧レベルは絶７・１値には何の意味もな
く、それらの間の電イ）、’７六′−たけに意味かある
。

以上で述べたソロ学系の走査１、Ｙ′［／１、から走査
鏡１５の回転に伴ってイＩＪられる、検知素子＃１８ａ
〜θに入射する赤外線放射量の波形を説明する。便宜」
−１ここでは検知素子１８ｃの検知ｉ１Ｊ能な視野につ
いてのみ考える（他の４コの検知素子についても検知す
る視野か異なるのみて、以下に述へる機能については全
く同しである）。第４図（ａ）は視野端近傍にそれぞれ
１人つつ、視野中心に１ノい計ろ大の目標かある場合の
例である。

一点鎖線はセンヤの内部放射を表わし、視野端より視野
中心に向って減少し一＋ｌ）び上昇して反対側の視野端
で再び内部のみの放射レベルになる。一方、目標の方は
実線で表わされるように視野中心で最大、視野端近傍で
は小さい。破線は光学利得曲線を表わす。縦軸は放射３
′Ｌを絶対量として示しである。検知素子１８ｃ　　に
はＩＮ２；’１からの放射とセンヤ内部放射の和が入っ
てくる。

実際には室内の床の放射か入ってくるか、ここては簡ｉ
’ｌｉの為無視する。和の放射量分布を第４図（ｂ）に
示す。図かられかるように光学利得曲線の為、視野端イ
」近では目標からの放射はかなり小さいが、逆に内部放
射が大きい為、両者は足し合わされ視野内での放射量分
布のピーク値はほぼ同一になる。しかし前述したように
・第４図（ｂ）の絶対レベルは保存されておらず（波形
によって例えば内部放射レベルは上下に変動する）、放
射変動分のみが重要となる。

即ち、検知素子１８ｃの出力電圧ｅは入射放射Ｑ　Ｖ／
の変化分に比例したものが出力されるので、第４図（ｂ
）の波形を基にその変化分をとると、その波高値はほぼ
一宇となり適当なしきい値を与えれば視野内で比較的均
一なパルス化か可能となる。信号波形としては光学系の
分解能と検知素子の応答特性から、１］標はかなりぼけ
た波形となり、形状はおおむね三角波状である。ただ立
下り時定数が特に長いのでやや積分波形状に変形されて
いる。従って目標か１人である孤立波形の時のピーク値
と比較して、接近して並んでいる２人に対する波形のピ
ーク値はほぼ２倍に達する。概形か三角状であるからそ
の時の信じ幅も約２倍となる（検知素子か１・、５速応
答、小分解能形の場合は、ピーク値は変わらず幅だけか
２倍となる）。実験によると３Å以上の場合はピーク値
は１人の場合と比へて約２倍で幅だけか人数倍となる事
か解った（３人の場合は６倍、４人の場合は４倍）。即
ち幅たりか人数と比例関係を示す。本発明による混雑度
検出装置はこの関係を利用するもので、人の疎密に関係
なく、又存在位置に関係なく（信号のピークは利用しな
い為）人数検出か可能となった。実験の結果より、２人
の目標（連なった状態）に対する波形の幅を基準として
、各波形の１ｌｌＬｉから人数を判定する事により多人
数検出か精度よく行なえることが判明した。

次に本発明の回路構成の一例を第５図に示す。

なお第３図と同一のものは同一符号にて示している。第
５図において、１８ａ′〜１８０′　は第３図の検知素
子１８ａ〜１８ｅの出力信号で前置増’ｌ’ｊｌｉ　Ｋ
Ｙ　１ｒｒ２　ＯＬ人力される（２０は「１？Ｊ単の為
−っのブロックで示したが、実際は５コの前置増幅器か
ら成り１８８′〜１８０′　はそれぞれの増幅器につな
がる）。各前置増幅器の出力は２０ａ〜２０ｅて５系統
を１′１１４成し、帯域フィルタ回路群２１に入力され
る。ここでフィルタの低域遮断周波数は走査鏡の走査周
期を考慮し決定ずればよく、約０．１１１ｚ程度か望ま
しい（ヂョツビング周波数が高くなればなる程検知素子
の応答感度は低下する）。又高域遮断周波数は商用電源
周波数に起因するノイズ成分等を除去する為約４゜１１
ｚに設定すればよい。５系統の帯域フィルタ２１よりの
出力２１ａ〜２１θは主増幅器回路群（５系統）２２に
入力される。主増幅器回路群２２の構成は第６図の如き
もので、５系統あるが簡単の為１系統について、帯域フ
ィルタ出力２ｉｃのみ考える（第３図１８ｃよりの信号
）。　３１は増幅？’ｆ、３１ｃはその出力、　６２は
コンパレータで、所定の設定されたスレシボールドレベ
ル以上の信号でパルス信号３２ｃを出力する。

６３はＡ　１寸り回路で２６ａなるウィンドパルス（、
ｉｆ＆ｉｌ＋は後述する）の時間の間のみ検出可能とな
り出力２２ｃを出す。第７図に第６同各部の波形及びタ
イミングを示す。第７図（ａ）は５１ｃの波形であり、
検出視野内に人かいなければ同図の破線で示したように
なる。（ｂ）図は３２ｃ　の信号ｅ　形てコンパレータ
３２により、スレンホールドレベルＴＬ以上の信号のみ
取り出され正論理レベルのパルスとなる。（Ｃ）図はウ
ィンド゛パルス２６ａの波形とタイミングを示したもの
で、第５図の２６なる同期回路によって作られるか（詳
細ハ後述）　、ＯＴはオープニングタイミングをＣＴは
クロージングタイミングを示し、これらは可変であり、
ＯＴとＣＴ間の時間かこのチーｔンネルの時間幅となる
。このウィンドパルス２６ａを設ける事により検出器の
視野が調節出来る。更に光学系収容ケースの内面温度の
変動による誤動作を１究ける事も出来る。第７図の例は
視野内に４人がいる場合でｂ′が２人（人が連なってい
る）、ｂ″ｂ″′　が各７人づついる時の波形である。

第５図に戻って２３はデイジタルマルチプレクづ回路で
、５系統のパルス入力を１系統のパルス列として出力す
るものである。このテイジタルマルチプレクザ回路２６
は、主増幅器回路群２２の出力２２ａ〜２２ｅによって
取り出される第７図（ｂ）のようなパルスの幅を測定す
るため、その−例として各パルスの幅に対応したクロッ
クパルス数の列として出力２３ａ　　を取り出すように
している。第８図にディジタルマルチプレクサ回路２６
の構成を示す。第８図において、３１　ハ無安定マルチ
バイブレータでクロックパルス３１ａ　　を発生し、更
にそれを１０進リングカウンター３２で分周し、１１５
周期づつずれた５系統のクロックパルス群３２ａ〜３２
　ｅ　ｔｉ：　発生する。３６〜ろ７はＮＡＮＤゲート
回路、４６〜４７はダイオード、５０はインバータ、Ｐ
は正の電源である。従って１２２ａ〜２２θにパルスが
入力されると、そのパルスの幅に対応したクロックツぐ
ルス数の列を出力２３ａ　　として取り出すことかでき
る。

第５図に戻って２６は同期回路であり、主増幅器回路２
２、及び計数回路２４の動作タイミングを与えるもので
それぞれ出力２６ａ、　２６ｂ。

２６ｃ　によってコントロールされる。同期回路２６の
構成を第９図に、又タイミングチャートを第１０図に示
す。第９図及び第１０図において１７ａは第６図に示し
たフォトインクラブタ１７により取り出される同期信号
（タイミングパルス）で、走査鏡１５が一回転する毎に
パルスを一つ発生しその波形は第１０図（ａ）に示す。

２６ｂはタイミングパルス１７ａにより遅延回路６５を
介して得られるリセットパルスで、語数回路２４でのカ
ウンター内容をリセットするためのものであり、その波
形を第１０図（ｂ）に示す。

６１ａは単安定マルチハイブレーク６１　を介して得ら
れるスタートパルスで、その波形は第１０図（ｃ）に示
すが、時間幅Ｔは任意に設定が可能である。６２ａはウ
ィンドパルス２６ａのオープニングタイミングを決定す
るだめのパルス、６３ａはウィンドパル７、２　（Ｓ　
ａのクロージングタイミングを決定するだめのパルスで
、それぞれスタートパルス６１ａより中、安定マルチバ
イブレータ６２、６３を介して得られ、第１０図（ｄ）
及び（ｐ）にその波形を示ず０６４はＮＯＴ回路とＡ　
Ｎ　Ｄ回路とよりなり、パルス６２ａをＮＯＴ回路に入
力し、この出力とパルス６３ａをＡ　Ｎ　Ｄ回路で合成
すると、第１０１図（ｆ）に示すようにウィンドパルス
２６ａを得ることかできる。　前述のようにこのウィン
ドパルス２６ａを設ける事により検出視野を限定でき、
光学系収容ケース内（裏面部）の温度は検出しないので
、これによる誤動作を避ける４Ｊ７ができる。　２６ｃ
はタイミングパルス１７ａと同じもので、計数回路２４
に送られ、カウンターの内容は次の′パルス迄ラッチさ
れる。第１０図（ｇ）は、第７図で説明したように検知
素子１８Ｃの検出視野内に人が４人いる場合の、主増幅
器回路群２２の出力２２ｃ　についての波形を示したも
のである。第１０図（ｈ）は、第８図のクロックパルス
′５１ａの波形ヲ、第１０図（１）〜ｆｍ）は１Ｄ進リ
ングカウンター６２て分周されたクロックパルス列で、
それぞれ３２ａ〜３２ｅ　　の波形である。従って第１
０図（ｎ）は（ｇ）の２２ｃと（ｋ）の３２ｃなる信−
弓より合成された第８図２３ａの波形を表わしたもので
あり、２２ｃのパルス’１ｌｔｉ、ずなわち視野内の人
の数に応したパルス列を得ることかできる。

第５図に戻って、２４はカウンターでｊ１Ｇ成される語
数回路である。この回路では４１１号２ろａにより人力
されたパルス数の列が、走査鏡が一回転する毎に８１数
され、視野内の人数を表わす信号２４ａを出力する。　
２５は出力装置−Ｃある。

出力装置としては人数表示器やそれら混賄度に応して出
力される制御信号装置である。人数表示としては、例え
ば７セグメン）ＬＥＤをテコーダによって駆動すればよ
い（省略）。又混雑度に応じて出力される制御信かは、
例えばフリップ７０ツブ＃＝章４回路を用いて得る事が
出来る（省略）。

なお上述の実施例においては、各検知素子のｉｋ！　！
Ｉ！Ｆはレンズ系の特性により第３図のＸ方向の視野が
異なる（　１８ａ、１８ｅ　か最小、１８ｃか最大）。

従ってウィンドパルスは各チャンネル毎に可変とすれば
不要な領域はカット出来るので各チャンネルＷ：の視野
が明確に出来、ケース内面の温度変動の影響を避ける事
かできる（特に両端の検知素子）。更にウィンドパルス
を可変とすると検出視野を任意に設定できるので設置環
境の白山度か増す。

ｔた、ｍ６（ＸＪ３２のコンパレータのスレンボールド
レベルは周囲温度によって自動的に調整可能とずれば、
季節的な温度変動等による感度ムラを抑える事かできる
。この実現には光学系収容ケース内に温度センサを内蔵
させ（ザーミスタや温度センづコントローラとしてのＩ
Ｃ）、その出力電圧の温度による変動を利用し、スレン
ボールドレベルを設定するようにすればよい（回路省略
）。

また、上記実施例では走査鏡裏面のコーティングは平面
板の片面にたけ？′Ｊ″なった例を示したか、コーティ
ングな乎１ｎ１板の両面に行なってもヨく、この場合フ
ォトインタラプタによって取り出される同期信号は走査
鏡か一回転する毎にパルスを二つ発生させれはよい。こ
の場合、モータの回転数は１／２てよく、回転ｒτの減
少に効果かある。更に走査鏡の形状についても平面に限
るものではなく、多角柱形状（多面鏡）や或し１は曲面
状であってもよい。

第１１図は走査鏡の他の実施例を示すもので、この例で
は走査鏡７０は回転軸７１に平行なコーディング面７０
ａと、回転軸７１に対して斜行させたコーテイング面７
０ｂとからなる。　このような（７，＋成とすれば、コ
ーテイング面７０ａの平行走査（第６図のＸ軸に平行）
により得た検知素子からの出力信υ°と、コーテイング
面７０ｂの斜行走査（第３図のｘ　ＩＩｉ＋ｂに対して
斜行）により得た検知素子からの出力信号とを合成する
ことにより、−腑分解能を高めることゝができ、検知素
ｒ−間のギヤングによる、検出が不十分な？見ｌＪ１丁
のイｆイ１：（不１１冬引ν）をなくすことかできる。

以−１−のように本発明によれば、赤外線カメラや赤外
線ビジョンを利用するのに比へて、非常に安価にｊ４１
η成でき、しかもｆｌ’１度よく人数を検出できるので
、エレベータやエス力レークの制御部を始めとして、交
通ｈ；のコントロール周に非常に大きな効果を発祠ｉす
ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明によるｔＪｌ卸度検
出体置装走Ｉｒ方式を説明するだめの図、第２図はエレ
ベータホールの断面図、第３図は本発明による混卸度検
出装置の光学系の７４／ｊ成を示す図、第４図（ａ）　
、　（ｂ）は検知素トに入射する赤外放射３Ｍの分布を
示す図、第５図は本発明の回路１′１１１成を示す図、
第６図は主増幅器回路Ｈ）（の回路構成を示す図、第７
図（ａ）〜（ｃ）は検知素子の出力から視野内の人数に
対応した信じ・を得る様子を説明した図、第８図はテイ
ジタルマルチプレクザ回路の回路構成を示す図、第９図
は同期回路の回路構成を示す図、第１０図は各信υ−の
タイムチャート、第１１図は走査鏡の他の実施例を示ず
図である０１、１５　、　　　走ヂｆ鏡　　２，１９．
、、レンズ３．１８ａ〜１８ｏｒ、　　検知素子 ５．１４　　　赤外線　　’１３．．（−１１′客２ｏ
　、　、　　１ｉｉＪ置増幅器？ｆｆ２１、　　・；）
）域フィルター回路ｔ’；Ｙ２２゜０．主増幅器回路ｆ
ｆ１Ｊ ２３、、、ティ／タルマルチブレクツ回路２４　　　　
、！ｌ数回路　　２５０．　　出力装置２６　、　同期
回路 特１１′１出願人　フジチック株式会社第　１　口 第　Ｚ　図 第　う　１］暑 第　４−１４ 第　ら　ＩＺ ｌ 第　′７　口 第　１１　　菌 −４９９−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入射赤外線の変化に応動する検知素子、一定の周期で回
   転する走査鏡、該走査鏡と同期して前記検知素子の視野
   を設定する同期回路、前記検知素子の出力信号を前記視
   野内の人数に対応した信号に変換する回路、前記人数に
   対応した信号より人数の８１数或いは混％［度の判定を
   行なう回路とからなる混雑度検出装置。