JPS63241490A - 人体検出器 - 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］ 本発明は、人体からの熱エネルギの検出により人の存在
を確認するための人体検出器に関するものである。

［従来の技術］ 従来、人体等を検出する赤外線検出器としては、反射ミ
ラーを利用したマルチミラ一方式、デユアルミラー素子
の前に反射板を垂直に立てた方式等が発表され、実用化
されている。

しかしながら、検出器の小型化、低廉化の要求に対し、
マルチミラ一方式は、反射ミラーが小型化に対する大き
なネックとなり、また、デユアルミラー素子を用いた方
式は、外来雑汗を相Ｗ補償するために試作され、すでに
実用化されているが、その検出距離は５ｍ程度である。

さらには、赤外線カメラ等が商品化され、これは検出精
度が非常に良いという点ですぐれているが、寸法、重量
が大きく、しかも非常に高価格でとてもＦ　Ａ　（Ｆａ
ｃｔｏｒｙ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）とかプロセス制御
ラインに投入できるものではない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、安価、小型の検出器によって、赤外線カメラ
に近い機能を実現しようとするものである。

即ち、検出距離については、従来の赤外線カメラと比較
できる５０〜１００　ｍ程度を実現し、また検出方向に
ついても、従来のマルチミラ一方式等とは比べものにな
らない位その精度を向上させようとするものである。

さらに、上記赤外線検出器がミラーを使用していること
から、反射面の曇り、汚れ等の影響を直接受け、特に屋
外の極低温の環境において使用することは非常に困難で
あるが、本発明はこのような問題をも解決しようとする
ものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の人体検出器は、人体からの熱エネルギを検出す
る焦電素子を配列した赤外センサアレイ」−に、上記熱
エネルギをセンサアレイ上に集束するための球体の一部
を平面状に切除した球体レンズを、その切除面を赤外セ
ンサアレイに対向させて配設し、」ユ記赤外センサアレ
イに、球体レンズの中心の両側の対応関係にある焦電素
子出力を対比して、上記熱エネルギの発生Ｊ７の方向を
検出する演算装置を接続したことを特徴とするものであ
る。

［作　川］ 人体の検出を行う場合１球体レンズの正面＋ｉｉｉ力か
ら熱エネルギが入射されると、球体レンズの中心線の１
両側の対応関係にある焦重奏子には、互いに等しい焦電
電気が誘起される。

しかしながら、８エネルギの入射方向が斜め前方に傾く
と、球体レンズの作用により上記対地関係にめるフ糸電
素子出力が、その角度に応じた差をもち、従って、Ｈ算
装置において、その差により熱エネルギの入射方向が正
面からいずれかの方向にすれた位置にあること、あるい
はその入射方向を知ることができる。

［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の実施例について詳述する
。

本発明に係る人体検出器は、第１図及び第２図に示すよ
うに、球体の一部をＶＪ除した形状を有する球体レンズ
ｌと、その切除面に対向配置した赤外センサアレイ２と
、上記赤外センサアレイ２における焦電素子Ｓ１〜Ｓ８
に接続した演算装置３とを基本的な構成要素としている
。

一般に人体からは波長が１０μ近辺の熱エネルギが放射
されている。このため、上記熱エネルギをセンサアレイ
２上に集束する球体レンズ１の材貞としては、Ｇｅ（２
〜１５　ｇ　）　、　ＣｄＴｅ（０，８〜３０　ｐ、　
）　。

Ｚｎ５ｅ（０，８〜２０ｐ）　、　ＺｎＳ　（２〜１５
）等が考えられる。これらのうち、Ｇｅは、純度５〜１
０Ω拳ｃｍ以４゜のＮ型が、屈折率が均一で、単結晶で
は　１５０ｍ＋ａφ程度まで安価であり、入手が容易で
あるため、それを利用するのが有利である。

この球体レンズ１は、球体の一部を平面状に切除した形
状を右し、その切除面を赤外センサアレイ２に対向させ
て配設される。

人体からの熱エネルギを検出する焦電素子ｓ１〜Ｓ８ヲ
配夕１した赤外センサアレイ２としては、最近の半導体
技術の進歩によりその集積化が図られており、現在８素
子程度のラインセンサが市販されているので、それらを
利用すればよい。

第２図は、上記赤外センサアレイ２のモ面形状を例示す
るもので、このような８素子５ｌ−９）ｌのラインセン
サを用いる場合には、左右の４素子づつを対称に分ける
中心線Ｑｔ上に球体レンズ１の中心を配置する。

１−記赤外センサア１／イ２における各焦電素子Ｓ１〜
Ｓ８に接続した演算装置３は、球体レンズｌの中・Ｄの
両側の対応関係にある焦電索子出力を対比して、それが
同一の場合には赤外線の発生源が正面の方向にあり、ま
たそれが同一でない場合には、正面から左右いずれかの
方向にずれた位置にあることを認識し、さらに必要に応
じてその角度あるいは発生源までの距離を計測するもの
である。

上記構成を有する人体検出器によって人体の検出を行う
場合、第３図Ａのように球体レンズ１の正面前方から熱
エネルギが入射されると、上記中心線Ｑ１の両側の対称
位置にある焦電素子、即ち、第２図の素子Ｓ４とＳ５、
素子Ｓ３とＳ６、素子Ｓ２とＳｔ、並びに素子Ｓ１とＳ
８には、互いに等しい焦電電気が誘起される。

しかしながら、熱エネルギの入射方向が斜め前方に傾く
と、第３図Ｂのような入射になり、上記赤外センサアレ
イ２の対称位置にある二つの素子の間で、その角度に応
じて入射熱エネルギに差が生じるようになる。従って、
その差により熱エネルギの入射方向が正面からいずれか
の方向にずれた位置にあること、及びその入射方向を知
ることができる。

なお、球体レンズ１の径は、赤外センサアレイ２の大き
さにも関係し、適切な寸法が存在するので、適切な設計
を行う必要がある。

また、図面、においては、平面モデルのようになってい
るが、球体レンズでは第３図Ａ、Ｂにおいて紙面に垂直
な方向にも熱エネルギの集束があり、それが第２図にお
ける中心線Ｑ２の両側からその中心線Ｑ２の方向に集る
ことになるため、より遠方の熱エネルギ発生源の検出が
ｏｒ能となる。

さらに、球体レンズ１及び赤外センサアレイ２を、第４
図に示すように、モータ４の回転＠５に取付け、この回
転軸５に角度検出器６を取り付けることにより、熱エネ
ルギの発生源の方向を一層精度良く検出することができ
る。

即ち、赤外センサアレイ２における互いに対応関係にあ
る焦電素子ＳＩ＃Ｓ８の出力が等しくなるよう、モータ
４により検出器を回転させ、そのときの角度を角度検出
器６で読み取ることによって、熱エネルギの発生源の方
向を検出できる。

また、このような手段を採用すると、例えば発生源まで
の距離も検出することが口ｆ能となる。即ち、赤外線の
放射線量はＰｌａｎｋの法則に従い、放熱体からの距離
が離れると単位面積あたりの放熱線量Ｗ／Ｃｌｌ１が減
少するので、放射線量の計測によって上記距離を検出す
ることが可能となる。

さらに、球体レンズ１の屈折率は放射エネルギの温度差
によっても変化するため、異なる２つの温度差をイーす
る物体の検出も、情報処理手法によっては可能となる。

この人体検出器は、前記従来の赤外線検出器とは相違し
、ミラーではなくレンズを使用して外来のエネルギを収
束させたとことろにも一つの特徴がある。

一般に赤外センサアレイの使用温度範囲は、−２０〜５
０℃位であり、また、レンズについても、他のミラー等
とは異り、容易にコーティングすることが可能で、その
ままの状１ムでも結露、氷結しにくい、このため、上記
人体検出器によれば、厳寒期の屋外での人体検出も容易
に実現できるものと思われる。

［発明の効果］ 以」−に詳述した本発明の人体検出器によれば、安価、
小型の検出器によって、赤外線カメラに近い機能を実現
し、熱エネルギによる忍耐の検出を行うことができる。

また、ミラー等を使用することなく、レンズを用いてい
るので、反射面の曇りや汚れ等の彫金を直接受けること
がなく、結露、氷結しにくいため、特に屋外の極低温の
環境において使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る人体検出器の正面図、第２図は赤
外センサアレイの平面図、第３図Ａ、ＢはＬ記人体検出
器の作用説明図である。 １　＠−球体レンズ、２・・赤外センサアレイ、３・・
演算装置、　ｓ１〜ｓ８・・焦電素子。 、’ｐ　ｆｔ、売ネ市正７吋　（方式）＋Ｉ／（和Ｊ２
　年７　月２／　ｌ：１特許庁長官　　小　　川　　邦
　　夫　　殿２、発明の名称 人体検出器 ３、袖ｒＥをする者 ２１１件との関係　特許出願人 （Ｊ所　東京都千代ＩＥＪ区霞が関１丁目３＃１号（１
１４）氏名　工業技術院長　飯　塚　　幸　三４、指定
代理人　〒３０５ 昭和６２年　６Ｊ（３０ロ ア、補正の対象 明細、りの図面の簡ｌ′ｉな説明の欄 ８、？ｌ口止の内容 補正の内容 （１）明１仰１！ｊ第１１頁第１行に記載の「作用説明
図である。」を、Ｆ記の通り補正する。 記

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、人体からの熱エネルギを検出する焦電素子を配列し
   た赤外センサアレイ上に、上記熱エネルギをセンサアレ
   イ上に集束するための球体の一部を平面状に切除した球
   体レンズを、その切除面を赤外センサアレイに対向させ
   て配設し、上記赤外センサアレイに、球体レンズの中心
   の両側の対応関係にある焦電素子出力を対比して、上記
   熱エネルギの発生源の方向を検出する演算装置を接続し
   たことを特徴とする人体検出器。