JPS63134985A - 人数検出装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、被検知人体から発せられる赤外線を検出して
人数を検出する赤外線受光式の人数検出装置に関するも
のである。

（背景技術） 本発明者らは、簡単且つ安価な構成で広い検知領域を有
する高精度の人数検出装置を既に提案している。第３１
２１にその構成図を示す、この人数検出装置は、赤外線
検出素子２と、前記赤外線検出素子２の視野を円形走査
させる円形走査光学系１と、前記赤外線検出素子２の出
力信号を増幅する前置増幅部３と、前記前置増幅部３の
出力信号を人数検出に必要な信号に変換する信号処理部
４と、前記信号処理部４の出力信号に基づいて人数を判
定する判断部５と、前記判断部５の出力信号がら人数情
報を出力する出力部６とから成り、広い検知領域内の人
数を高精度に検出できるようにしたものである。

第４図に円形走査光学系の一例を示す。同図（ａ）に示
すように、赤外線検出素子２の受光面前面より距離Ｒｂ
の位置に回転板１０を配置し、回転板１０中夫の回転軸
１１を赤外線検出素子２の受光面の視野中心Ｃ上に配置
し、回転板１０をモータ等の駆動機構により回転させる
。第４１１２１（ｂ）に示すように、回転板１０に長さ
Ｌａ、幅Ｄａの長方形状のスリットＡを設け、物面Ｂか
ら輻射された赤外線のうちスリットＡを通過したものの
みが、赤外線検出素子２に入射するように構成する。物
面上における瞬時視野は、スリットＡの形状と相似であ
り、回転板１０から物面Ｂまでの距離をＲａとすると、
物面上の瞬時視野長Ｌｖ、及び視野幅ＤＶは、次式のよ
うになる。

Ｒｈ＋Ｒａ Ｌｖ−□・Ｌａ　　　　　　・・・（１）Ｒｂ Ｒｈ＋Ｒａ Ｄｖ−□　Ｄａ　　　　　　・・・（２）Ｒｂ また、円形走査における放射方向において、瞬時視野が
物面Ｂを見込む視野角をθとすると、θは次式のように
なる。

θ＝ｔａ□−・旦　　　　　　−＜３）Ｒｂ 上記の瞬時視野が赤外線検出素子２の受光面の視野中心
Ｃを軸として円形走査され、したがって、円形走査方式
による物面Ｂを見込む全視野角は２θとなる。

人数検出に当たり、物面上の瞬時視野幅Ｄｖが人数分解
能を決定する主要因となり、人数分解能を上げるために
は、瞬時視野幅Ｄｖは小さい方が良い、従って、スリッ
トＡの開口幅Ｄａを小さくする必要があるが、赤外線受
光量がこれに比例して小さくなり、充分なＳ／Ｎ比を得
られない場合が生じる。その場きには、スリットＡの部
分に凸面シリンドリカルレンズを配置し、走査方向にお
いて集光作用を持たせ、所定の瞬時視野幅Ｄｖを得ると
共に、必要な光学利得を得るようにする。

第４図において、スリットＡの部分にシリンドリカルレ
ンズを配した場合、赤外線検出素子２の受光面の直径を
ｄとすると、物面上の瞬時視野の視野長Ｌｖ、視野幅Ｄ
ｖは次式のようになる。

上式から分かるように、瞬時視野幅Ｄｖは、シリンドリ
カルレンズの開口幅ＤＩＬによらず、適当なＲｈ、ある
いはｄを選択して所定の瞬時視野幅ＤＶを得ることがで
きる。また、シリンドリカルレンズの開口幅Ｄａを大き
くすることにより光学利得を増大させることができる。

光学利得を得るための他の手段として、第５図に示すよ
うに、凹面シリンドリカルミラーＭ′を固定した回転板
１０を赤外線検出素子２の受光面の視野中心Ｃを軸とし
て回転させるように構成しても良い、シリンドリカルミ
ラーＭ′のミラー面から赤外線検出素子２の受光面まで
の距１８ｉｉをＲｈ、シリンドリカルミラーＭ゛のミラ
ー面から物面Ｂまでの距離をＲａ、シリンドリカルミラ
ーＭ′のミラー長をＬ＋＊、ミラー幅をＤＩｌｌ、赤外
線検出素子２の受光面直径をｄとすると、物面上の瞬時
視野長Ｌｖ。

及び視野幅Ｄνは、シリンドリカルレンズを用いた場合
と同様に次式のようになる。

Ｒｈ　＋　Ｒａ Ｌ　ｖ　＝　−−Ｌ　ｖｓ　　　　　　−（６）Ｒｂ Ｒａ Ｄｖ＝□・ｄ　　　　　　　　・・・（７）Ｒｂ したがって、適当なＲｂ、あるいはｄを２択することに
より、所定の瞬時視野幅Ｄｖを得ることができ、シリン
ドリカルミラーＭ゛のミラー幅り鋤を大きくすることに
より光学利得を増大させることができる０円形走査にお
ける放射方向において、瞬時視野が物面Ｂを見込む視野
角θは、次式のようになる。

ｍ θ＝　ｊａｎ−’□　　　　　　　　　・・・（８）Ｒ
ｂ 広い検知領域を得るためには、円形走査方式において、
物面Ｂを見込む全視野角を大きく取る必要があり、その
ためには、瞬時における受光面が物面Ｂを見込む角度θ
を大きく取る必要がある。

（３）、（８）式よりθを大きくするためには、スリッ
ト長あるいはシリンドリカルレンズのレンズ長であるＬ
ａ、または、シリンドリカルミラーＭ゛のミラー長ＬＭ
を大きく取れば良い。しかしながら、赤外線検出素子２
の入射光に対する指向感度特性上、入射光と受光面視野
中心Ｃのなす角度が大きくなるにつれて、怒度は低下し
、ある角度αｗａｘ以上では、感度は零となる。赤外線
検出素子２として用いられる焦電素子の指向感度特性の
一例を第６図に示す、この図から明らかなように、円形
走査光学系において、物面上を見込む全視野角は赤外線
検出素子２の指向感度特性により制限を受け、十分広く
取れず、さらには、視野面において、周辺部はど感度が
低下し検知領域内で感度の不均一性を生じるという問題
点があった。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、広い検知領域にわたって一様
に高い感度を得ることができる人数検出装置を提供する
にある。

（発明の開示） 復」【 本発明に係る人数検出装置にあっては、第１図または第
２図に示すように、円形走査の瞬時視野を決定するミラ
ーＭやレンズＬのような光学部材の走査方向についての
開口幅を略一定とし、前記光学部材の光学利得を視野中
心から遠ざかるにつれて高くなるように設定したもので
あり、物面上の周辺部からの赤外線受光パワーを大きく
できるようにしている。

尺１鮭り 第１図（ａ）は本発明の一実施例に係る人数検出装置に
用いる光学系の概略構成を示す図である。

本実施例において、従来例と同一の機能を有する部分に
は同一の符号を付して重複する説明は省略する。Ｍはミ
ラーであり、説明及び理解を容易に　゛するために光学
利得を連続的に変化させるのではなく、３段階に変化さ
せた例を示している。ミラーＭにおける回転軸１１に近
いミラー面ＭＡは、赤外線検出素子２が０〜θ、の視野
角にある領域（視野ＦＡ）からの赤外線を検出するよう
に形成された反射面であり、回転板１０の回転軸１１を
含む平面内で凸状になっている０次にミラーＭの中間部
分に位置するミラー面Ｍ８は、赤外線検出素子２がθ１
〜θ２の視野角にある領域（視野ＦＢ）からの赤外線を
検出するように形成された反射面であり、回転板１０の
回転軸１１を含む平面内では僅かな凹状又は偏かな凸状
又は直線状となっている。さらに、ミラーＭにおける回
転軸１１から遠いミラー面ＭＣは、赤外線検出素子２が
θ２〜θ。

の視野角にある領域（視野Ｆｃ）からの赤外線を検出す
るように形成された反射面であり、回転板１０の回転軸
１１を含む平面内では凹状になっている。換言すれば、
このミラーＭは回転軸１１に近い方では負、遠い方では
正のレンズ効果を有することになる。尚、言うまでもな
く、ミラーＭは走査方向については全面を凹面にするこ
とが分解能を高める理由から有効である。このミラーＭ
の外観を第１図（ｂ）に示す。

以上の説明は、ミラーＭの光学利得を３段階に変えた場
合であるが、より理想的には、実際の被検知人体からの
赤外線パワーの視野角による変化を考慮に入れて、赤外
線検出素子２の検出パワーが視野角に拘わらず一定とな
るように、ミラーＭの集光パワーを連続的に変化させる
ことが望ましい。

第７図（ａ）は本発明との比較のために示した従来方式
の光学系と被検知人体’ａ　Ａ　、ＴｒＬ　ｓとの位置
関係を示す図である。ミラーＭ″は、例えばトーリック
型（円環状）ミラーであり、走査方向の分解能を高める
ために走査方向に凹面、視野角θを大きくするために、
放射方向に凸面となっているが、第７図（ｂ）に示すよ
うに、ミラーＭ″の開口幅Ｄｍを一定とした場合、赤外
線検出素子２で検出される受光パワーは次の理由により
、第８図に示すように人体の位置によって大きく変化す
る。すなわち、同一の人体を検出する場合、 （ｉ）検出装置の直下付近（つまり、走査される物面の
中心部）の人体Ｔｎ、Ａは、周辺部の人体乳日に比べて
検出装置との距離が近く、距離の逆２乗則により、赤外
線の受光パワーが大きい。

（ｉｉ）視野周辺部では、第７図（ａ）に示すように、
人体’ｍ、ａにおける温度の高い頭部が視野外に位置す
るようになり、人体ＩｒｒＬ日の下半身のみでは赤外線
の受光パワーが小さくなる。

（ｉｉｉ）検出装置と人体を結ぶ方向に垂直な平面に投
影した人体の面頂は、視野周辺部になるほど大きくなる
が、上記（ｉ）、（ｉｉ）に比べて受光パワーの増大効
果が小さい。

このため、視野中心付近の被検知人体ＴｒＬＡに対して
前置増幅部３のアンプゲインを最適に調整した場合、周
辺部の被検知人体ａＢについての信号がかなり小さくな
り、分解能が低下して、人数検出精度が落ちることにな
る。

そこで、第７図（ｃ）に示すように、回転中心から遠ざ
かるにつれて開口幅の広がるスリットＸを付加する等の
方法によって、ミラーＭ″の開口幅を回転中心部から周
辺部に行くにつれて大きくして、ミラーＭ′″の光学利
得を受光パワーが一定となるように変化させることが考
えられる。しかし、この場合には、視野中心部からの受
光パワーを低下させることになるので、全体としては効
率の良いミラーとは言えない。

第８図は本発明と前記従来例における視野角の変化に対
する光学系の光学利得と検出パワーの変化を正規化して
示した図である。同図において、Ｇａ、Ｐａは本発明に
おける光学利得及び検出パワーをそれぞれ示しており、
ミラーＭの開口幅Ｌｍ−を一定としたままで、ミラーＭ
の光学利得Ｇａが視野中心から周辺部に行くにつれて高
く設定されているので、検出パワーＰａは視野角に拘わ
らず一定であり、しかも、全検知領域にわたって高い検
出パワーが得られる。Ｇｂ、Ｐｂは第７図（ｂ）に示す
ようにミラーＭ″の開口幅Ｄ＋ｍを一定とした場合の光
学利得及び検出パワーをそれぞれ示しており、光学利得
Ｇｂが視野角に拘わらず一定であるので、視野中心での
検出パワーｐｂは大きいが、視野周辺部に行くにつれて
検出パワーｐｂは極端に低下している。Ｇｃ、Ｐｃは第
７図（ｃ）に示す場きの光学利得及び検出パワーをそれ
ぞれ示しており。

ミラーＭ”の開口幅を視野中心はど狭く制限しているの
で、視野中心付近の光学利得Ｇｃは非常に低く、検出パ
ワーＰｃは視野角に拘わらず一定であるが、全検知領域
にわたって低い検出パワーしか得られない。

この第８図において、本発明での検出パワーＰａと従来
方式での検出パワーＰｃとを比較すれば明らかなように
、本発明はミラーＭの開口幅を略一定としたままで、光
学利得を視野周辺部に行くにつれて高く設定したので、
全検知領域にわたって高い検出パワーが得られるもので
ある。

及１匠ｉ 第２図（ａ）は本発明の第２実施例に係る人数検出装置
に用いる光学系の機略構成を示す図であり、同図（ｂ）
は同上の底面図である。本実施例は、第１実施例のミラ
ーＭに代えてフレネルレンズＬを用いて走査系を構成し
たものであり、回転板１０に形成されたレンズＬＡ、Ｌ
Ｂ、Ｌｃは、それぞれ負、はぼ零、正のレンズ効果を有
する０本実施例のフレネルレンズＬにおいても、レンズ
ＬＡ、ＬＢ、ＬＣは全て走査方向については正のレンズ
効果を有するものである。

ここで、前記各光学系を用いる人数検出精度の回路構成
を第３図に基づいて説明する。赤外線検出素子２の出力
は前置増幅部３で増幅された後、信号処理部４内の帯域
フィルターに入力され、不安定な低周波成分と不必要な
高周波成分とをカットし、Ｓ／Ｎ比を向上させる。帯域
フィルターの出力はＡ／Ｄ変換されて、判断部５を構成
するマイクロコンピュータに出力される。このマイクロ
コンピュータは円形走査光学系１の回転に同期して１回
転毎にＡ／Ｄ変換された波形を逐次取り込む。判断部５
においては、予め検知領域内に人体が存在しない場合の
出力波形が参照波形データとしてメモリー内に記憶され
ており、入力波形は、メモリー内の参照波形と比較され
、人体の有無及び人数が同時に判断される０本実施例で
は、入力波形データと参照波形データとで比較演算を行
い、その結果を新たに比較処理波形データとし、比較処
理波形データにおいて、極大値を検出し、極大値の数を
人数としてカウントしている。比較処理波形データにお
いて、検出人数が０の場合には、現在の入力波形データ
が参照波形データとして更新され、メモリー内に記憶さ
れる。このように参照波形データを用いて入力波形デー
タと比較演算を行うことにより、検知領域内の環境変化
に左右されることなく、高精度な人数検出を行うことが
できる、出力部６においては、判断部５から与えられた
人数情報を元に、人数情報を表示するようになっている
。会議室などでは、室外に人数あるいは混雑度を表示す
ることにより、室外で他者が室内使用状況を把握できる
ようにする。また、個人が使用している部屋においては
、人数情報「０人」、「１人」、「２Å以上」を元に、
室内状況を“不在パ、“在室”、゛来客”として室外に
表示することにより、他者が容易かつ端的に室内状況を
把握することができる。さらに、人数情報を元に、空調
など各種環境施設を安定且つ有効に動作させることがで
きる。

（発明の効果） 本発明は上述のように、被検知人体から発せられる赤外
線を検出して人数を検出す”る赤外線受光式の人数検出
装置において、円形走査の瞬時視野を決定するミラーや
レンズのような光学部材の走査方向についての開口幅を
略一定とし、前記光学部材の光学利得を視野中心から遠
ざかるにつれて高くなるように設定したから、広い検知
領域にわたって一様に高い感度を得ることができ、視野
中心から遠い視野周辺部においても人数検出を高精度に
行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ｊｌ）は本発明の一実施例に係る人数検出装置
の要部概略構成を示す図、同図（ｂ）は同上に用いる光
学系の要部斜視図、第２図（ａ）は本発明の他の実施例
に係る人数検出装置の要部概略構成を示す図、同図（ｂ
）は同上の要部底面図、第３図は従来例のブロック図、
第４１２１（ａ）は従来例に用いる光学系の概略構成図
、同図（ｂ）は同上の要部底面図、第５図（ａ）は他の
従来例に用いる光学系の概略構成図、同図（ｂ）は同上
の要部底面図、第６図は同上に用いる赤外線検出素子の
指向特性図、第７［Ｊ（ａ）はさらに他の従来例の概略
構成を示す図、同図（ｂ）は同上の要部底面図、同図（
ｅ）はさらに別の従来例の要部底面図、第８図は本発明
と従来例の動作説明図である。 １は円形走査光学系、２は赤外線検出素子、３は前置増
幅部、４は信号処理部、５は判断部、６は出力部、Ｍは
ミラー、Ｌはレンズである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の視野を
   円形走査させる円形走査光学系と、前記赤外線検出素子
   の出力信号を増幅する前置増幅部と、前記前置増幅部の
   出力信号を人数検出に必要な信号に変換する信号処理部
   と、前記信号処理部の出力信号に基づいて人数を判定す
   る判断部と、前記判断部の出力信号から人数情報を出力
   する出力部とから成る人数検出装置において、円形走査
   の瞬時視野を決定するミラーやレンズのような光学部材
   の走査方向についての開口幅を略一定とし、前記光学部
   材の光学利得を視野中心から遠ざかるにつれて高くなる
   ように設定して成ることを特徴とする人数検出装置。