JPS62124488A - 赤外線式移動物体検出装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は移動する人体等の物体から放射される赤外線
エネルギー量と、建造物の床面等の背景から放射される
赤外線エネルギー量との差を検出し、自動ドアの開閉や
防犯警報装置の作動を制御する赤外線式移動物体検出装
置に関するものである。

〈従来の技術〉 絶対零度（−２７３°Ｃ）以上のあらゆる物体はその温
度に応じた赤外線を放射しているが、常温状態での人体
や建造物等は波長１０μｍ付近の遠赤外線を放射してい
る。赤外線式移動物体検出装置は建造物の床面等に所定
の検知エリアを設定し、この検知エリアから放射される
赤外線を光学系を用いて、常時監視している。検知エリ
ア内に人体等の物体が侵入することにより生じる赤外線
エネルギー量の変化を検出し、自動ドアの開扉信号を出
したり、あるいは防犯警報装置の発報信号を出すように
構成されたものである。

ところで、最近自動ドアの前面に化学的な処理を施され
た布製の吸塵マットが敷設されることが多くなった。こ
の吸塵マットの布材は熱容量が小さく、しかもその毛足
が長いので、太陽光の直射や風の緩急により急激な温度
変化を起しやすい。

このため、特に直射日光が照射する屋外に検知エリアが
設定され、この検知エリア内に敷設された吸塵マットの
温度が周囲温度に対し異なる状況下において、風等によ
ってこの吸塵マットの温度が変化すると、赤外線検出素
子に入射する赤外線エネルギー量が変化するため、赤外
線式移動物体検出装置が吸塵マント自体の温度変化を検
知して検知エリア内に物体の移動がないにも拘らず例え
ば自動開閉ドアが作動するといった誤動作が発生する。

この誤動作を防止するために検出感度を低くすると、第
９図および第１０図に示すように、温度変化に対し敏感
に反応しないことによつて誤動作の頻度は、低減するも
のの、例えば、検知エリア内の温度が検出すべき人体等
の移動物体の温度に対し温度差が小さくなった場合に検
出できなくなって検知不能の頻度が増大する。これを防
止するために検出感度を高くして検知能力を優先すれば
、前述の誤動作の頻度が増大するといった矛盾がある。

そこで、このような問題点を解消すべく自動利得調整回
路を備えた赤外線式移動物体検出装置が案出されている
。この装置は、検知エリア内の温度変化が大きい場合に
は、第５図に示すように検知エリアの温度と周囲温度と
の温度差が大きく、且つ第４図に示すように検知すべき
人体と背景の検知エリアとの温度差が検出感度に比較し
て著しく大きいという条件と、検知エリア内の温度変化
は人体の移動時と異なり連続的に発生するという条件と
が生じる点に着目してなされたもので、検知エリアの温
度変化によるノイズを検出し、このノイズのレベルに対
応して自動利得調整回路により検出感度を下げたり、あ
るいは信号自体のレベルを下げ、温度変化の大小に拘ら
ず信号レベルと検出感度とを相対的に略一定に保持する
ようにしたものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、移動物体が連続的に検知エリアを通過し
たり、又は検知エリア内に止まって微動したりした場合
には、これの検出信号は、検知エリア内の温度変化によ
るノイズ信号と同様の信号となり、誤動作して検出感度
を低下させてしまうために移動物体を確実に検出できな
い欠点がある。

そこで、本願と同一出願人は、検知エリアの温度変化に
起因するノイズ信号の変動に対しては感度補正回路によ
り検出感度を補正するとともに物体の検知エリア内への
移動に対しては感度補正中断回路により感度補正回路の
機能を一時中断する構成とした赤外線式移動物体検出装
置を案出し既に出願している。この装置は、感度補正中
断回路により前記欠点を解消できるものであるが、信号
の入力がなくなった後に回路系で生じる時間遅れや減衰
振動等が外乱によるノイズとして検知される場合があり
、設定値を定めるのに許容幅が小さいという僅かな欠点
がある。

また、検知エリア内の温度が周囲温度と異なって温度変
化を起こし易い状態にありながらも風等がなくてノイズ
信号として検出されていない場合において、例えば突風
が吹いて温度変動が発生すると、検出感度が低下してい
ないのでこの突風による温度変化を検知する誤動作が生
じる。このような事態に対応できる程度にまで応答速度
を速くすると、肝心の移動物体をも検出できなくなる。

〈発明の目的〉 本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、検
知エリア内の温度がその周囲温度より異なる状態下にお
ける突風等による温度変化等に対し誤動作することがな
いとともに、検知エリア内の温度と検出すべき人体等の
移動物体の温度との温度差が小さい場合、あるいは移動
物体が検知エリア内を連続的に通過したりした場合にお
いても移動物体を確実に検知することのできる赤外線式
移動物体検出装置を提供することを目的とするもので牟
る。

く問題点を解決するための手段〉 本発明の赤外線式移動物体検出装置は、前記目的を達成
するために、所定の検知エリアから放射される赤外線光
束を集光する光学系と、この光学系から入射した赤外線
光束をその変動量に応じた電気信号に変換する赤外線検
出素子と、この赤外線検出素子の電気信号を増幅する増
幅回路と、この増幅回路の増幅信号が所定のレベルを超
えた時にトリガ信号を出力する赤外線レベル検出回路と
、この赤外線レベル検出回路からのトリガ信号を受けて
自動ドアの開閉等を制御する作動信号を出力する出力回
路とを備えた赤外線式移動物体検出装置において、検知
エリア内の照度の変化を電気信号に変換する照度検出回
路と、この照度検出回路の出力信号が所定のレベルを超
えた時にトリガ信号を出力する照度レベル検出回路と、
この照度レベル検出回路と前記赤外線レベル検出回路と
の双方からそれぞれトリガ信号が出力された時のみ前記
出力回路に信号出力するゲート回路とを具備して成る構
成を要旨とするものである。

く作用〉 前記構成としたことにより、移動物体が検知エリア内に
入った場合には、検知エリアと移動物体との太陽光に対
する反射率または反射位置が異なるので照度が変化し、
この照度の変動量を検知することによって移動物体を検
出することができる。

そこで、赤外線のエネルギ変動による移動物体の検出信
号のみでなく、照度の検出信号との双方の検出信号が発
生した時にのみ出力回路を駆動させるので、誤動作や検
知不能状態の生じることがない。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を示した図面とともに詳細に説明
する。

一実施例を示した第１図において、所定の検知エリアか
ら放射された赤外線光束は光学系１により集光され、赤
外線検出素子２に入射する。赤外線検出素子２は焦電検
出器、サーミスタ・ボロメータ、熱電堆等で、入射した
赤外線光束をその変動量に比例した電気信号に変換する
。増幅回路３で増幅された増幅信号は赤外線レベル検出
回路４で信号強度、すなわち赤外線光束の変動量が監視
され、赤外線レベル検出回路４は所定の検出感度を超え
る変動を検知すると所定時間長を有するトリガ信号、を
出力する。赤外線レベル検出回路４のトリガ信号によっ
て出力回路５が作動して制御器６に作動信号を出力し、
制御器６は自動ドアの開扉信号等を出力する。

以上のような基本構成を備えた赤外線式移動物体検出装
置において、検知エリアの入射光束を集光する集光系７
と、この集光系７から入射した光束によりフォトトラン
ジスタ、フォトダイオード。

ｃｄｓ、太陽電池等からなる照度検出素子を駆動して検
知エリアの照度の変化を電気信号に変換する照度検出回
路８と、この照度検出回路８の照度検出信号を増幅する
増幅回路９と、この増幅回路９の増幅信号が所定のレベ
ルを超えた時にｌ−リガ信号を出力する照度レベル検出
回路１０と、この照度レベル検出回路１０と赤外線レベ
ル検出回路４からそれぞれトリガ信号が出力された時の
み出力回路５に信号出力するアンドゲート回路１１と、
増幅回路９の出力を積分して検知エリアの照度の絶対値
を検知し所定のスレソショルドレヘル以上となった時に
駆動する照度絶対値検出回路１２と、照度レベル検出回
路１０とともにアンドゲート回路１１の入力端子に共通
接続され照度絶対値検出回路１２の駆動により閉成され
るスイッチ１３と、このスイッチ１３に負荷抵抗１５を
介して接続された直流電源１４とを付加した構成になつ
いる。

次に、前記構成とした実施例装置の作用について説明す
ると、検知エリア内に温度変化が生じるような高い照度
の状態において、検知エリア内に移動物体が入った場合
には、検知エリアとなる背景と移動物体との太陽光に対
する反射率或いは反射の位置が異なるために照度が変化
する。従って、この照度の変化量が照度レベル検知回路
１０の検出基準レベルを超えた時に出力されるトリガ信
号は、移動物体の検出信号となる。但し、太陽光の直射
がない場合や夜間等の照度の低い状態では移動物体によ
る照度の変化が小さくなり、移動物体の検出が不能とな
る。即ち、照度の変化のみで移動物体を検出する場合の
検出不能の頻度は、第２図の破線で示す曲線のように照
度に対し略反比例する。一方、赤外線のエネルギ量の変
化により移動物体を検出した時にトリガ信号を出力する
赤外線レベル検出回路４による誤動作の頻度は、第２図
に１点鎖線で示す曲線のように照度が大きくなるに従っ
て増大する。そこで、第２図にＡで示す照度レベ゛ルが
照度絶対値検出回路１２にスレッショルドレベルとして
設定されていて、照度検出回路８で検出され増幅回路８
で増幅された照度検出信号がＡのレベル以下である場合
には、照度絶対値検出回路１２が駆動されてスイッチ１
３が閉成され、このスイッチ１３を介して直流電源１４
の電源電圧がアンドゲート回路１１の一方の入力端子に
印加されている。従って、出力回路５への信号入力は、
赤外線レベル検出回路４のトリガ信号により決定される
。即ち、検知不能となる頻度が高い第２図のＢで示す照
度の範囲では、赤外線エネルギ量の変化のみによって移
動物体が検出される。ところで、照度は、第３図乃至第
５図から明らかなように、周囲温度と検知エリアの温度
との温度差、人体と検知エリアとの温度差および検知エ
リアの温度変化に対しそれぞれ比例関係にあり、照度が
低い場合においては検知エリアの温度変化も極めて小さ
いから、赤外線エネルギ量の変化のみにより移動物体を
検出しても、第２図に実線で示すように極めて誤動作の
頻度が低い。

一方、照度レベルがＡで示すレベル以上となる同図のＣ
で示す照度範囲においては、照度絶対値検出回路１２が
駆動されないためにスイッチ１３が開放状態となり、ア
ンドゲート回路１１によって赤外線レベル検出回路４お
よび照度レベル検出回路１０からそれぞれトリガ信号が
出力された時のみ出力回路５に対し信号出力される。従
って、例えば検知エリアの温度および周囲温度と検知エ
リアの温度との温度差が大きくなっている状態において
、突風等によって瞬間的な温度変化に伴う赤外線エネル
ギ量の変化が生じ、これにより赤外線レベル検出回路４
からトリガ信号が出力されても、照度が不変であること
から照度レベル検出回路１０からはトリガ信号が出力さ
れず、結果として誤動作とはならない。また、照度絶対
値検出回路１２は、大きな時定数により積分する回路構
成となっていて、比較的長時間のサンプリングを行なう
ようになっており、急に日が陰ったり周囲の瞬間的な照
度変化に対しては反応しないようになっている。従って
１．第２図にＣで示す照度範囲の動作領域においては、
誤動作並びに検出不能の頻度は同図の実線で示すように
極めて低くなる。

また、第１図に２点鎖線で示すように、照度検出信号を
増幅する増幅回路９の増幅信号に対応して増幅回路３の
増幅度または赤外線レベル検出回路４の検出基準レベル
の何れか一方若しくは両方を可変するようにし、第６図
に示すように照度に応じて赤外線エネルギ量の検出感度
を可変するようにすれば、例えば、検知エリア内の温度
上昇により検出感度が低下している状態において、移動
物体が検知エリアを連続的に通過したり、あるいは検知
エリア内に止って微動した場合は、検知エリアと移動物
体との太陽光に対する反射率あるいは反射の位置が異な
ることにより照度が低下して検出感度が低下することが
なく、移動物体を確実に検出することができる。

また、照度が大きくなって検知エリアの温度および周囲
温度と検知エリアの温度との温度差が大きくなっている
状態では検出感度が低下しているから、突風等による瞬
間的な温度変化に伴う赤外線エネルギー量の変化を検出
する誤動作は生じない。

また、第１図に１点鎖線で示すように、赤外線レベル検
出回路４のトリガ信号により増幅回路３およびレベルキ
食出回路４の何れか一方またはその両方の周波数特性を
可変する構成としてもよい。

即ち、第７図に実線の曲線で示した外乱によるノイズ信
号の周波数成分は、同図に破線で示した人体等の移動物
体の検出信号の周波数成分よりも低い周波数帯域にある
。従って、例えば通常時は第８図の１点鎖線の曲線で示
す周波数帯域の増幅度を有する増幅回路３を、照度検出
信号に対応して同図に実線の曲線で示すように周波数帯
域の低域の増幅度を低下させ、検出感度を低下させるよ
うにする。これにより、外乱ノイズのある状態において
も移動物体の検出信号に対しては大きな増幅度で増幅さ
れる。この場合、従来装置のようにノイズ信号により検
出感度を可変するものと異なり、検知エリア内の照度に
Ｊ、り周波数帯域の低域の利得を低下させて検ｔＥ’３
Ｍを可変しているから、従来の問題点を解消できる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明の赤外線式移動物体検出装
置によると、赤外線エネルギ量の変化と照度の変化とに
より移動物体を検出するとともに、照度変化による移動
物体の検出不能頻度が高くなる照度の低い範囲では赤外
線エネルギ量の変化のみで移動物体を検出する構成とし
たので、検知エリアの瞬間的な温度変化等の極めて激し
い温度変化の条件下においても誤動作することがないと
ともに、いかなる状態においても移動物体を確実に検出
することができるパーフェクトな赤外線式移動物体検出
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の赤外線式移動物体検出装置の一実施例
のブロック図、第２図は第１図の検出照度と誤動作およ
び検出不能の各頻度との関係図、第３図は照度と、周囲
温度と検知エリアの温度との温度差の関係図、第４図は
周囲温度と検知エリアの温度との温度差と人体と検知エ
リアとの温度差との関係図、第５図は周囲温度と検知エ
リアの温度との温度差と検知エリアの温度変化との関係
図、第６図は第１図において検出照度で検出感度を可変
制御した場合の照度と検出感度との関係図、第７図はノ
イズ信号と移動物体の検出信号の各周波数成分の説明図
、第８図は第１図において検出照度信号により増幅回路
の周波数特性を可変した場合の周波数と増幅回路の増幅
度との関係を示す周波数特性図、第９図および第１０図
はそれぞれ従来装置における検出感度に対する検知不能
頻度と誤動作の頻度の説明図である。 １・・・光学系、　　　　　２・・・赤外線検出素子３
・・・増幅回路 ４・・・赤外線レベル検出回路 ５・・・出力回路、　　　　６・・・制御器８・・・照
度検出回路 １０・・・照度レベル検出回路 １１・・・ゲート回路 １２・・・照度絶対値検出回路 １３・・・スイッチ、　　　１４・・・直流電源特許出
願人　　オプテックス株式会社 代　理　人　　弁理士　　西１）　新 と友 第９図 第１０図 γ吏知右２とハチ校藏

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の検知エリアから放射される赤外線光束を集
   光する光学系と、この光学系から入射した赤外線光束を
   その変動量に応じた電気信号に変換する赤外線検出素子
   と、この赤外線検出素子の電気信号を増幅する増幅回路
   と、この増幅回路の増幅信号が所定のレベルを超えた時
   にトリガ信号を出力する赤外線レベル検出回路と、この
   赤外線レベル検出回路からのトリガ信号を受けて自動ド
   アの開閉等を制御する作動信号を出力する出力回路とを
   備えた赤外線式移動物体検出装置において、検知エリア
   内の照度の変化を電気信号に変換する照度検出回路と、
   この照度検出回路の出力信号が所定のレベルを超えた時
   にトリガ信号を出力する照度レベル検出回路と、この照
   度レベル検出回路と前記赤外線レベル検出回路との双方
   からそれぞれトリガ信号が出力された時のみ前記出力回
   路に信号出力するゲート回路とを具備して成ることを特
   徴とする赤外線式移動物体検出装置。
2. （２）直流電源を常開のスイッチを介して前記ゲート回
   路の一方の入力端子に前記照度レベル検出回路とともに
   共通接続し、前記スイッチを、前記照度検出回路の出力
   から照度の絶対値を検出する照度絶対値検出回路により
   開閉制御する構成としたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の赤外線式移動物体検出装置。
3. （３）前記ゲート回路を、アンドゲート回路としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   赤外線式移動物体検出装置。
4. （４）前記照度検出回路または照度レベル検出回路の出
   力により、前記増幅回路の増幅度、赤外線レベル検出回
   路の検出基準レベル又は前記増幅回路または赤外線レベ
   ル検出回路の周波数特性のうち少なくとも一つを可変す
   る構成としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第３項の何れかに記載の赤外線式移動物体検出装置。