JPS63247684A - 自動ドア用人体検知器 - 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】 ［従来の技術］ 遠赤外線の受光素子として利用される焦電素子は技術的
に進歩してきており、これを用いた人体検知器は、低コ
ストかつ信頼性の高いものとなっている。この種の人体
検知器は、特に無人室内の侵入検知器として、広く警備
用に使用され、高い評価を得ている。

同様に、人体を検知する必要のめる自動ドアのセンサー
としても、近年、この種の検知器が利用されるようにな
ってきている。

遠赤外線による人体検知器の作用は次の通りである。監
視領域内に人が入ることにより、その背景、例えば、床
や壁からの赤外線が遮断されると同時に人からの赤外線
が放射され、監視領域全体として赤外線の旧が変化する
。この変化間を焦電素子で検出する。従って、警備用の
ように、無人の室内の監視の場合は、戸締まりが完全で
おり、外気が直接入ることもないので、遠赤外線の変化
要因は、人体以外はとんど無く、誤動作するのはまれで
ある。

一方、自動ドアのセンサーとしてこの種の検知器を設置
する場合は、次のような問題がある。道路に面した玄関
等、直接戸外を監視する場合が多く、監視領域には、直
接、日光、雨、雪、風等の自然現象が入り込み、また、
室内の冷暖房により、ドアの開閉時に、温度差のある空
気が激しく流入する等、遠赤外線量を変化させる要因が
多々ある。

したがって、これらの変化要因によるものと、人体によ
る遠赤外線変化最とを識別することは困難である。

［発明が解決しようとする問題点］ したがって、警備用の人体検知器を流用している現在の
自動ドア用センサーには、下記のような欠点がある。

（イ）気候条件その他による遠赤外線量の変化と、人体
によるそれとを区別する方法として、微分回路を用い、
急激な変化のみを人と判定している。

その結果、比較的緩慢な歩行をする老人や、病人等を検
知できないことがある。

（ロ）床の温度によって検知感度が変わるのを補正する
ために、セン４ノー−内の回路にサーミスタ等を用いて
いる。確かに、警備用の場合のように戸締まりされた状
態では、室内の床、壁の温度とセンサー内の温度との関
係は比較的簡単に把握できる。しかし、自動ドアの場合
、玄関の床の温度とセンサー内の温度との間には、それ
程密接な相関を期待できず、このような方法での感度の
補正では、不充分である。

その結果、季節、天候による床の温度の違いによって、
感度が高くなり過ぎて誤動作する場合や、逆に、感度が
低くなりすぎて人を検知できない場合などが生ずる。

（ハ）遠赤外線量の変化を検知する方式でおるから、自
動ドアが閉じるときにこの自動ドアを監視領域内に入れ
ていると、この自動ドアを誤検知する場合がある。その
ため、極力自動ドアを監視領域から外すことが望ましい
が、センサー取付工事のバラツキや、センサーの感度の
バラツキ、および、自動ドアのサービスの面などを考慮
すれば、ドアの直前も監視する必要がある。したがって
、自動ドアを監視領域から確実に外すということは不可
能である。この対策として、従来より、互いに逆相とな
る平行な一対の感知部よりなるデュアルタイプの特殊な
焦電素子を用いる方法がある。

すなわち、この素子の平行な感知部が、ドアの移動方向
と平行になるようにセンサーを設置するものでおる。

その結果、ドアの開閉による誤動作は無くなったが、ド
ア移動方向から近づく人を検知できなくなった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の自動ドア用人体検知器は、遠赤外線を利用して
人体の存在を検出するようにした自動ドア用人体検知器
において、第１の焦電素子と第１の光学系とによって第
１の監視領域をカバーできるようにし、第２の焦電素子
と第２の光学系とによって第２の監視領域をカバーでき
るようにし、前記第１の監視領域と前記第２の監視領域
とを部分的にオーバーラツプさせることによって、第１
の監視領域だけの部分と、第２の監ｐＡ領域だけの部分
と、第１の監視領域と第２の監視領域が共存する部分と
を設定し、第１の焦電素子で得た検知信号と第２の焦電
素子で１ｑた検知信号とを時系列上で比較判定すること
によって自動ドアの開閉指示を出力するようにしたこと
を特徴とする。

［実施例］ 次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例における焦電素子の配置構成
を示す斜視図である。第１の焦電索子Ａと第２の焦電素
子Ｂは自動ドア１付近の天井に取り付けである。第１の
焦電素子Ａは第１の光学レンズ（フレネルレンズ）ＬＡ
を介して第１の監視領域ＲＡを監視している。この監視
領域ＲＡには自動ドア１も含まれている。第２の焦電素
子Ｂは第２の光学レンズ（フレネルレンズ）Ｌ８を介し
て第２の監視領域Ｒ８を監視している。焦電素子Ａと焦
電素子Ｂとの間にはシールドパネル２が必り、焦電素子
ＡがフレネルレンズＬ８を介して遠赤外線を受光しない
ように、また焦電素子ＢがフレネルレンズＬＡを介して
遠赤外線を受光しないようになっている。

監視領域ＲＡとＲ８は部分的にオーバーラツプしている
。第１図のように監視領域をオーバーラツプさせるには
、焦電素子Ａ、ＢをフレネルレンズＬ１、Ｌ８の焦点か
ら適当にずらせるなどの工夫をすればよい。なお監視領
域をオーバーラツプさせるのは、下記の理由からである
。

（イ）センサーの出力が現れるのは主として、各監視領
域ＲＡＳＲ８の縁を人が通過したときである。

（口〉監視領域がオーバーラツプしたところからの寄与
を考えると、直射日光や雨、風等による遠赤外線量の変
化に基づく信号は、焦電素子Ａ、Ｂに同等に現れる。

このような特徴のために、人体以外からの遠赤外線によ
る誤動作を無くすには、オーバーラツプ部分の比率を高
くして、焦電素子Ａ、Ｂにおける同時出力はキャンセル
するようにすればよい。また、人の検知に必要なのは、
監視領域ＲＡＳＲ８の縁だけであるから、このようにオ
ーバーラツプ部分を設けても人の検知感度は低下しない
。

第２図は人体検知器の回路構成図である。監視領域ＲＡ
、ＲＢの縁を人が横切ると、焦電素子Ａ、Ｂより出力が
生じ、これがアンプＡＡ、ＡＢで増巾され、信＠ＳＡ、
Ｓ８となる。信号ＳＡ、ＳＢはワンチップマイコン３に
入力され、この中のＡ／Ｄコンバータにより、デジタル
化される。このデジタル化された信号は、ＲＯＭの命令
に従って、分析、統合され、信号ＳＡ、ＳＲが人による
ものか、それ以外の遠赤外線によるものかを、以下に述
べるような方法で判定する。人と判定したときはリレー
４を動作させて自動ドアを開く。

以上に、ワンチップマイコン３の中で行われる本発明の
信号処理の詳細を）ホベる。

第３図から第６図までは、人間の移動とそれに伴う検知
信号との関係を示したものである。

第３図において、閉じているドア１に矢印の方向から人
が近づくと、まず監視領域ＲＢに人が入る。このとき、
焦電素子Ｂからの信号Ｓ８上で、信号パターン５が時刻
ｔｂに現れる。さらに人が移動すると、監視領域ＲＡに
も人が入り、焦電素子Ａからの信号ＳＡ上で、信号パタ
ーン６が時刻ｔａに現れる。このとき、ワンチップマイ
コン３の中では、信号ＳＰ、上の信号パターン５がしき
い１［ｓＨｂを越えていること、およびそのピークが時
刻ｔｂにあることを認識する。同様に、信号ＳＡ上での
信号パターン６がしきい値ＳＨａを越えていること、お
よびそのピークが時刻ｔａにあることも認識する。

次に、ワンチップマイコン３は、時刻ｔａとｔｂの差ｔ
ａ−１ｂを計算する。この時間差は、監視領域縁間隔ｄ
（第３図参照）の距離を人が移動するときの時間に相当
する。そして、この時間差が所定の範囲ｔｌｌｌｉｎ＜
ｔａ−１ｂ＜ｔＩＩｌａｘにあるか否かを判定する。こ
の範囲内であれば人と判断して、外部リレー４を駆動す
る。

要約すれば、ドアが閉じている状態では、Ｓ八〉５Ｈａ
１かつ、Ｓ８〉ＳＨ８、かつ、ｔｍｉｎ　＜ｔａ　−１
ｂ　＜ｔｍａｙ：のとき、人と判定し、ドアを開ける指
示を出す。

この結果、直射日光や風などにより、信号５ａ１８Ｂの
片側のみに信号パターンが出たときゃ、信号ＳＡ、Ｓ８
がほとんど同時に信号パターンを発生したときなどは、
人と判定せず、ドアは誤動作しない。

第４図は、無人時にドア１が閉じる状態を示す。

ここで、Ｔ、は、ドアが閉じ始める時刻であり、信号パ
ターン７は、ドア移動によって信号Ｓ、上に生じる波形
である。信号パターン７は、センザー設置後にあらかじ
め記憶させておくものである。

そして、人のいないときに、この記憶内容を適宜更新し
ておく。

例えば、信号パターン７の記憶内容を更新するには、 （イ）ドアを閉じ始めてから所定の時間（ドアが完全に
閉じ終わるまでの時間、例えば７秒〉にわたって、信号
＄８上に信号パターンがないときには、その状態での信
号Ｓ、上の信号パターンをドア移動による信号パターン
とする。

（ロ）上記ドア移動による信号パターンを数回検出して
これを平均し、記憶を更新する。これにより、季節や天
候、ドアの状況により、ドア移動による信号パターンが
変動するのを修正する。

ドアが閉じるとき、このドア移動によるパターンがあっ
ても人と判定しないのはもちろんである。

第５図は、ドア直前を矢印の方向に人がきた場合の状態
を示す。この場合は、監視領域ＲＡしか人が通過してい
ないので、上述の判定条件では、このような人を検知で
きない。

したがって下記判定条件を追加して、感度は下がるが、
このような状態をある程度検知することができるように
する。

すなわち、ドアが閉じている状態または、閉じつつある
状態で、ＳＡ＞ＳＨａ・（ただし、ＳＨａ・＞５Ｈａ）
、かつ、Ｓへ波形が信号パターン７の波形と異なるとき
、人と判定し、ドアを開ける信号を出す。

第６図は、開放ドアから人が矢印の方向に出ていく状態
を示す。この場合は第３図の場合と同様に判断できる。

すなわち、ドアが開いている状態で、ＳＡ＞５Ｈａ１カ
リ、ＳＢ＞５Ｈｂ１かつ、１；ｍｉｎ　＜ｔｂ　−１ａ
　＜ｔｍａｘのとき、人が去ったと判定し、ドアを閉め
る信号を出す。

以上、第３図、第５図、第６図における上述の判定条件
において、ドアが閉まっているか、開いているかの判断
は、例えば、 （イ）ドアを閉じる信号を出してから７秒間は、ドアが
閉じつつある。

（ロ）ドアを閉じる信号を出してから７秒後以降は、ド
アが閉じている。

（ハ）ドアを開ける信号を出した直後より、ドアは開い
ている。

というように決めても、実用上支障はない。

第７図は、気候条件等により、人の検知信号すなわち信
＠Ｓ６　、ＳＢ上での信号パターン５．６のレベルが変
動することを示したものである。第７図のし領域は、例
えば、夏、気温が３０’Ｃ以上あって、体温との差が少
なくなり、人体の検知信号が小ざいことを示す。Ｈ領域
は、冬、気温が０℃以下となって体温との差が大きくな
り、人体の検知信号が大きいことを示す。

このような場合、信号５ＡＳＳ、のレベルに応じて、し
きい値ＳＨａ、５Ｈａ＝、ＳＨｂを増減すれば、季節、
天候に対する感度補正が可能となる。

すなわち、次のような感度補正をする。

５Ｈａ＝ＦＡ（Ｓ−Ａ１） ＳＨａ・−ＦＡ・（ＳＡｉ〉 ５Ｈｂ−ＦＢ　（Ｓ８ｉ） ただし、 百　・−ｓ　　　＋　＜　ＳＡｉ　　’ｇＡ＋−１）　
ＺＣｎａＡＩ　　　Ａｔ−１ ”Ｂｉ””Ｂ１−１＋（ＳＢｉ　　”Ｂ１−１）／Ｃｎ
ｂＳ　；　時刻ｉのＳＡ Ｂｉ Ｓ　　゛時刻１−１のＳ。

Ａ１−１・ Ｓ　；　時刻ｉのＳＢ Ｂｉ Ｓ　　・時刻ｉ１の５Ｂ Ｂｉ−１・ Ｃｎａ、Ｃｏｂ、平滑指数（定数） Ｆ：関数 ここで、Ｃｎａ、Ｃｏｂ、Ｆは、感度補正が最適になる
ように実験により定めた。このようにして求めた基準レ
ベルＳＡ、Ｓ８の例を第８図に示す。実際のＳＡ、Ｂ８
は、時間、月、季節の単位で変動することとなる。

以上説明したように、各種の判定条件を使用し、かつ感
度補正を行うことにより、上述の実施例は次のような利
点を有する。

（イ）比較的緩慢な歩行をする老人や病人も検知できる
。

（ロ）信号レベル自身の統計量で感度補正をするため、
−年を通じ、また、天候に左石されずに、安定した感度
を維持できる。

（ハ）ドアを閉じるときの信号のパターンをあらかじめ
認識しておくことにより、ドア移動による誤動作がなく
、かつ、ドア直前をドアの移動方向に近づく人もある程
度検知できる。

（ニ）ドアから離れる人を検知できるため、ドアを素早
く閉じることができ、ドア解放時間を少なくできる。そ
のため、冷暖房効果の損失を最少限にできる。

さらに、本実施例に使用できる焦電素子は、従米のよう
なデュアルタイプの必要がなく、広く家電製品等で使用
されているモノラルタイプでも良い。デュアルタイプは
、感知部の２か所の特性を一致させる必要がおるため、
モノラルタイプに比べ高価となり約４程度度である。し
たがって、センサー−価格も安くできる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明では、第１の監視領域と第２
の監視領域とを部分的にオーバーラツプさせて、第１の
焦電素子からの信号と第２の焦電素子からの信号とを時
系列上で比較判定しているために、人体と、人体以外の
遠赤外線母変化要因とを確実に区別することができて、
信頼性の高い人体検知器を提供できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における焦電素子の配置構成
を示す斜視図、 第２図は本発明による人体検出器の回路構成図、第３図
から第６図までは人の移動とそれに伴う検知信号とを示
す図とグラフ、 第７図は気候条件等による検知信号レベルの変化を示す
グラフ、 第８図は感度補正のための基準レベルの変化を示すグラ
フでおる。 １・・・・・・自動ドア ３・・・・・・ワンチップマイコン Ａ・・・・・・第１の焦電素子 Ｂ・・・・・・第２の焦電素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 遠赤外線を利用して人体の存在を検出するようにした自
   動ドア用人体検知器において、 第１の焦電素子と第１の光学系とによって第１の監視領
   域をカバーできるようにし、 第２の焦電素子と第２の光学系とによって第２の監視領
   域をカバーできるようにし、 前記第１の監視領域と前記第２の監視領域とを部分的に
   オーバーラップさせることによって、第１の監視領域だ
   けの部分と、第２の監視領域だけの部分と、第１の監視
   領域と第２の監視領域が共存する部分とを設定し、 第１の焦電素子で得た検知信号と第２の焦電素子で得た
   検知信号とを時系列上で比較判定することによって自動
   ドアの開閉指示を出力するようにしたことを特徴とする
   自動ドア用人体検知器。