JPWO2011001585A1 - 赤外線検知装置及び非接触式入力装置 - Google Patents

Abstract

人体などの赤外線放射体の動きのうち、検知したい所定の動きのみを選択的にかつ確実に検知することが可能な赤外線検知装置を提供する。赤外線検知装置（１）は、デュアルタイプ焦電型赤外線センサ（１０）と、情報処理ユニット（２０）とを備える。情報処理ユニット（２０）は、デュアルタイプ焦電型赤外線センサ（１０）から出力された検出信号のピークを時系列的に検出するピーク検出部（２４）と、極性が異なる第１ピーク（Ｐ１）と第２ピーク（Ｐ２）との時間間隔（ピーク間隔）及び両ピークの絶対値の比（ピーク比）を求めるピーク演算部（２５）と、ピーク間隔及びピーク比が有効領域に属しているか否かにより、検出結果が有効であるか否かを判断する有効性判断部（２６）と、検出結果が有効であると判断された場合に、第１ピーク（Ｐ１）の極性に基づいて、赤外線放射体の移動方向を判定する移動方向判定部（２８）とを備える。

Description

本発明は、赤外線検知装置、及び該赤外線検知装置を用いた非接触式入力装置に関する。

人体などの赤外線放射体（以下、単に「人体など」ともいう）から入射される赤外線の変化量に応じた電気信号を出力する焦電型赤外線センサを利用して、人体などの有無や移動方向を検知する赤外線式人体検知装置が従来から知られており、例えばセキュリティや家電製品などの分野において使用されている。このような赤外線式人体検知装置として、特許文献１には、デュアルタイプの焦電型赤外線センサを用いて、正確に人体を判別するとともに人体移動方向を判定する焦電型人体検知装置が記載されている。この焦電型人体検知装置によれば、デュアルタイプ焦電型赤外線センサからの出力信号が、増幅され、フィルタリング処理された後、比較回路に入力されて、予め設定された閾値と比較され、該閾値よりも大きい場合に人体検知信号が出力される。そして、この焦電型人体検知装置では、デュアルタイプ焦電型赤外線センサの出力波形の位相が人体の移動方向によって反転する特徴を利用し、プラス側とマイナス側のどちらの人体検知信号が先に出力されたかによって人体の移動方向が判別される。

また、特許文献２には、デュアルタイプ焦電型赤外線センサから出力された波形信号の第１発目のピーク値の絶対値と第２発目のピーク値の絶対値との大小関係を比較し、第２発目のピーク値の絶対値の方が第１発目のピーク値の絶対値よりも大きい場合に人体検知信号を出力する赤外線式人体検知装置が開示されている。

特開平１０−１６０８５６号公報 特許第３３３３６４６号公報

ところで、デュアルタイプ焦電型赤外線センサの出力波形は、人体などの移動方向（より詳細にはセンサとの成す角度）、移動形態（通過したか、通過中に途中で停止したか）などの動き方によって変化する。また、動き方が同じであっても、人体などの温度（より詳細には周囲との温度差）、センサとの距離、移動速度などの条件によってセンサの出力波形は変化する。特許文献１に記載の焦電型人体検知装置では、単にセンサからの出力信号が閾値を超えた場合に人体検知信号が出力されるため、人体などの所定の動き（例えば、人体などが、デュアルタイプ焦電型赤外線センサを構成する２つの焦電素子の配列方向に沿って通過した動き）のみを区別して検知することが困難である。また、例えば、雰囲気温度と人体などとの温度差が小さい場合やセンサとの距離が離れているときなどには、センサからの出力信号が小さくなるため、人体などが所定の動きをしたにもかかわらず検知できない（非検知）おそれがある。ただし、ここで閾値を小さくすると、不要なセンサ出力やノイズを捉えて誤検知を生じ易くなる。

一方、特許文献２に開示されている赤外線式人体検知装置では、人体などの移動速度によってピーク値の大小関係が変化することが考慮されていない。そのため、動き方が同じであっても、移動速度が速く、第２発目のピーク値が第１発目のピーク値よりも小さくなった場合に、誤検知を生じるおそれがある。以上のように、従来の人体検知装置では、人体などの所定の動きのみを、人体などの温度、センサとの距離、移動速度などの条件にかかわらず確実に検知することが困難であった。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、人体などの赤外線放射体の動きのうち、検知したい所定の動きのみを選択的にかつ確実に検知することが可能な赤外線検知装置及び非接触式入力装置を提供することを目的とする。

本発明に係る赤外線検知装置は、極性が逆になるように直列に接続された２つの焦電素子を有し赤外線の変化量に応じた検出信号を出力するデュアルタイプ焦電型赤外線センサと、デュアルタイプ焦電型赤外線センサから出力された検出信号のピークを時系列的に検出するピーク検出手段と、ピーク検出手段により検出された、極性が異なる第１のピークと第２のピークとの時間間隔、及び両ピークの絶対値の比を求めるピーク演算手段と、ピーク演算手段により求められた時間間隔及び絶対値の比に基づいて、検出信号が有効であるか否かを判断する判断手段とを備えることを特徴とする。

上述したように、デュアルタイプ焦電型赤外線センサから出力される検出信号の波形は、人体などの移動方向、移動状態などの動き方、及び、人体などの温度、センサとの距離、移動速度などの条件によって変化する。検出信号の波形の変化に伴い、波形のピークとピークとの時間間隔（以下「ピーク間隔」ともいう）、及び両ピークの絶対値の比（以下「ピーク比」ともいう）も変化する。すなわち、上述した動き方や条件によってピーク間隔、ピーク比が変化するため、検出信号のピーク間隔及びピーク比を求めることにより、該検出信号が出力された際の動き方や条件を推定することができる。ここで、本発明に係る赤外線検知装置によれば、第１のピークと第２のピークとの時間間隔及び両ピークの絶対値の比に基づいて、検出信号が有効であるか否かが判断される。そのため、検出信号が出力された際の動き方や条件を考慮して、検出結果として有効であるか否か、すなわち、検出したい所定の動きか否かを判別することができる。また、本発明に係る赤外線検知装置によれば、ピーク間隔及びピーク比から検知結果の有効性が判断されるため、センサ出力が小さくなるような条件であっても、未検知や誤検知を生じることなく、確実に人体などの動きを検知することができる。その結果、人体などの赤外線放射体の動きのうち、検知したい所定の動きのみを選択的にかつ確実に検知することが可能となる。

本発明に係る赤外線検知装置は、判断手段により検出信号が有効であると判断された場合に、第１のピークの極性に基づいて、赤外線放射体の移動方向を判定する移動方向判定手段を備えることが好ましい。

デュアルタイプ焦電型赤外線センサは、赤外線放射体の移動方向が逆になると検出信号の極性が反転するという特性を有している。そのため、本発明に係る赤外線検知装置によれば、最初に出力された第１のピークの極性から赤外線放射体の移動方向を判定することができる。よって、人体などの赤外線放射体の所定の動きが検知されたときに、該赤外線放射体の移動方向を併せて判定することが可能となる。

本発明に係る赤外線検知装置は、第１のピークと第２のピークとの時間間隔及び両ピークの絶対値の比について、検出信号が有効であるか否かの判断を行うための有効領域を画定する情報を記憶する記憶手段を備え、判断手段が、記憶手段により記憶されている情報に基づいて、時間間隔及び絶対値の比が、有効領域に属しているか否かを判断し、該有効領域に属していると判断された場合に、検出信号が有効であると判断することが好ましい。

この場合、ピーク間隔及びピーク比について検出信号を有効とする有効領域が設定されるとともに、該有効領域を画定する情報が予め記憶される。そのため、検出信号が出力されたときに、有効領域を画定する情報に基づいて、検出信号のピーク間隔及びピーク比が有効領域に属しているか否かを判別することにより、検出信号の有効性、すなわち、検出したい動きか否かを適確に判断することが可能となる。

また、上記有効領域は、検出信号が無効とされる無効領域と比較して、上記時間間隔が小さく、又は、第２のピークの絶対値の、第１のピークの絶対値に対する比が大きいことが好ましい。

例えば、人体などが焦電素子の配列方向と並行な方向（以下「並行方向」ともいう）に動いた場合、第２のピークの絶対値の、第１のピークの絶対値に対する比（ピーク比）が大きくなる傾向がある。その際、赤外線放射体の温度が低下するほど、またセンサとの距離が離れるほど、検出信号は小さくなるが、ピーク比はほとんど変化しない。一方、人体などが焦電素子の配列方向と垂直な方向（以下「垂直方向」という）に動いたときやセンサ上で停止した場合、ピーク比が小さくなる傾向がある。さらに、移動速度が速くなるほど、すべての条件において、ピーク間隔及びピーク比それぞれが小さくなる傾向がある。よって、ピーク間隔がより小さい領域、又は、ピーク比がより大きい領域を有効領域として設定することにより、人体などが並行方向に動いた場合のみ、温度や距離、速度などの条件にかかわらず検出結果（検出信号）を有効と判断することができる。すなわち、人体などが垂直方向に動いたときや途中停止した場合には、検出結果を無効と判断することが可能となる。

本発明に係る非接触式入力装置は、上記いずれかの赤外線検知装置と、赤外線検知装置からの出力に基づいて、電子機器の操作信号を生成する操作信号生成手段と、操作信号生成手段により生成された操作信号を電子機器に出力する操作信号出力手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る非接触式入力装置によれば、赤外線検知装置により検知された操作者の動きに基づいて、電子機器の操作信号が生成されて出力される。その際、上記いずれかの赤外線検出装置を用いることにより、検知したい所定の動きのみを選択的に検知することができるため、所定の動きと操作信号とを予め関連付けておくことにより、手で直接触れることなく電子機器の操作を行うことが可能となる。

本発明によれば、極性が異なる第１のピークと第２のピークとの時間間隔、及び両ピークの絶対値の比に基づいて、検出信号が有効であるか否かを判断する構成としたので、人体などの赤外線放射体の動きのうち、検知したい所定の動きのみを選択的にかつ確実に検知することが可能となる。

実施形態に係る赤外線検知装置の構成を示すブロック図である。 赤外線放射体の移動方向とデュアルタイプ焦電型赤外線センサの出力波形との関係を示す図である。 デュアルタイプ焦電型赤外線センサの出力波形の一例、及び該出力波形の第１ピーク、第２ピークを示す図である。 動き方及び条件とデュアルタイプ焦電型赤外線センサの出力波形との関係を示す図である。 ピーク間隔、ピーク比により定められる有効領域と無効領域、及び両領域を分ける境界線の一例を示す図である。 実施形態に係る赤外線検知装置による赤外線放射体検知処理、移動方向判定処理の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る非接触式入力装置の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１を用いて、実施形態に係る赤外線検知装置１の構成について説明する。図１は、赤外線検知装置１の構成を示すブロック図である。

赤外線検知装置１は、人体などの赤外線放射体の動きのうち、検知したい所定の動き（又はその所定の動きをした人体などの赤外線放射体）のみを選択的に検知するとともに、その動きの方向（移動方向）を検知するものである。そのために、赤外線検知装置１は、人体（人体の一部を含む）などから入射される赤外線の変化量に応じた電気信号（検出信号）を出力するデュアルタイプ焦電型赤外線センサ（以下、単に「センサ」ともいう）１０、及び、デュアルタイプ焦電型赤外線センサ１０から出力された検出信号を処理して、所定の動きの有無及び移動方向を検知する情報処理ユニット２０を備えている。この情報処理ユニット２０は、増幅部２１、バンドパスフィルタ２２、Ａ／Ｄ変換部２３、ピーク検出部２４、ピーク演算部２５、有効性判断部２６、記憶部２７、及び移動方向判定部２８を有している。以下、各構成について詳細に説明する。

デュアルタイプ焦電型赤外線センサ１０は、図２に示されるように、極性が逆になるように直列に接続された２つの焦電素子１０ａ，１０ｂを有しており、この２つの焦電素子１０ａ，１０ｂそれぞれに入射される赤外線の変化量の差動信号を検出信号として出力する。そのため、デュアルタイプ焦電型赤外線センサ１０は、人体などの移動方向が逆になると検出信号の極性が反転するという特性を有している。より具体的には、図２に示されるように、２つの焦電素子１０ａ，１０ｂの配列方向と並行な方向に沿って、矢印Ａ１方向に人体などが移動した場合、出力波形は、まず正方向に立ち上がり、その後負方向に反転する。逆に、人体などが矢印Ａ２方向に移動した場合、出力波形は、負方向に立ち下がりその後に正方向に反転する。デュアルタイプ焦電型赤外線センサ１０は、情報処理ユニット２０に接続されており、検出信号は情報処理ユニット２０に出力される。

情報処理ユニット２０は、上述したように、デュアルタイプ焦電型赤外線センサ１０から入力される検出信号を処理して、所定の動きの有無及びその動きの方向（移動方向）を判断するものである。情報処理ユニット２０は、入力インターフェースとしての増幅部２１、バンドパスフィルタ２２、並びにＡ／Ｄ変換部２３、及び、Ａ／Ｄ変換部２３を介して入力される検出信号に対して演算処理を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムやデータを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを一時的に記憶するＲＡＭ、及びデータがバックアップされているバックアップＲＡＭなどにより構成されている。情報処理ユニット２０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムが、マイクロプロセッサによって実行されることにより、ピーク検出部２４、ピーク演算部２５、有効性判断部２６、及び移動方向判定部２８の機能が実現される。なお、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどはそれぞれ独立したチップから構成されていてもよいし、これらが１つのチップに収められたマイクロコンピュータ（マイコン）により構成されていてもよい。

増幅部２１は、例えばオペアンプ等を用いた増幅器により構成され、デュアルタイプ焦電型赤外線センサ１０から出力された検出信号を増幅（本実施形態では３９０倍に増幅）する。増幅部２１で増幅された検出信号は、バンドパスフィルタ（帯域フィルタ）２２に出力される。

バンドパスフィルタ２２は、増幅部２１から出力される検出信号のうち不要な周波数成分（ノイズ成分）を除去する。本実施形態では、通過帯域が１Ｈｚ〜３０Ｈｚのバンドパスフィルタを用いた。なお、Ａ／Ｄ変換後にディジタルフィルタを用いてフィルタリング処理を施すことによりノイズを除去する構成としてもよい。バンドパスフィルタ２２から出力された検出信号は、Ａ／Ｄ変換部２３に出力される。

Ａ／Ｄ変換部２３は、Ａ／Ｄコンバータにより構成され、バンドパスフィルタ２２から出力された検出信号（アナログ信号）を所定のサンプリング周期（本実施形態では４８０Ｈｚ）でディジタルデータに変換する。ディジタル変換された検出信号は、ピーク検出部２４に出力される。

ピーク検出部２４は、取り込まれた検出信号のピークを時系列的に検出する。また、ピーク検出部２４は、検出したピークの値と時刻を取得する。すなわち、ピーク検出部２４は、特許請求の範囲に記載のピーク検出手段として機能する。より具体的には、ピーク検出部２４は、初期化（リセット）された状態から、Ａ／Ｄ変換された値が読み込まれる毎に、読み込まれたＡ／Ｄ値とＲＡＭに保持されている最大値とを比較し、より大きい方の値を新たな最大値として保持（ピークホールド）する。そして、最大値を順次更新して行き、Ａ／Ｄ値が下がり出したときに保持されている最大値をピークとし、当該最大値をピーク値とする。ピーク検出部２４は、このピーク検出処理を検出信号波形に対して行うことにより、極性が異なる２つのピーク、すなわちプラス側のピークとマイナス側のピークを時系列的に取得する。ここで、図３に示されるように、先に検出されたピークを第１ピークＰ１とし、次に検出されたピークを第２ピークＰ２とする。なお、図３は、検出信号の一例、及び該検出信号の第１ピークＰ１、第２ピークＰ２を示す図である。

また、ピーク検出部２４は、第１ピークＰ１のピーク値ｙ１及び第２ピークＰ２のピーク値ｙ２に加え、第１ピークＰ１の時刻ｔ１と第２ピークＰ２の時刻ｔ２とを取得して一時的に記憶する。本実施形態では、ピークの時刻として、Ａ／Ｄ変換のサンプリング回数を用いた。すなわち、Ａ／Ｄ変換は一定のサンプリング周期（本実施形態では４８０Ｈｚ）で行われているため、Ａ／Ｄ変換が行われた回数（サンプリング回数）をカウントしておき、ピークが検出された時点のカウンタ値を時刻として取得する。そのため、時刻の単位（１ＬＳＢ）は、１／サンプリング周期（１／４８０）秒となる。なお、ピーク検出部２４により検出された第１ピークＰ１のピーク値ｙ１と時刻ｔ１、及び第２ピークＰ２のピーク値ｙ２と時刻ｔ２それぞれは、ピーク演算部２５へ出力される。

ところで、デュアルタイプ焦電型赤外線センサ１０の出力波形は、上述したように、人体などの移動方向（センサ１０との成す角度）、移動形態（通過したか、通過中に途中で停止したか）などの動き方によって変化する。また、動き方が同じであっても、人体などの温度（周囲との温度差）、センサ１０との距離、移動速度などの条件によってセンサ１０の出力波形は変化する。ここで、動き方及び条件とデュアルタイプ焦電型赤外線センサ１０の出力波形（検出信号）との関係を図４に示す。図４（Ａ）は、センサ１０の近距離で、人の手を焦電素子１０ａ，１０ｂの配列方向と並行な方向（並行方向）に動かした場合（以下「ケース（Ａ）」ともいう）の出力波形を示す。また、図４（Ａ）〜（Ｅ）では、図面左側から順番に、手を低速で動かした場合、中速で動かした場合、及び高速で動かした場合の出力波形をそれぞれ示す。図４（Ｂ）は、（Ａ）に対して、手の温度が低い場合（以下「ケース（Ｂ）」ともいう）の出力波形を示す。図４（Ｃ）は、（Ａ）に対して、手とセンサ１０との距離が離れている場合（以下「ケース（Ｃ）」ともいう）の出力波形を示す。図４（Ｄ）は、センサ１０の近距離で、人の手を焦電素子１０ａ，１０ｂの配列方向と垂直な方向（垂直方向）に動かした場合（以下「ケース（Ｄ）」ともいう）の出力波形を示す。図４（Ｅ）は、センサ１０の近距離で、手を並行方向に動かし、センサ上で止めた場合（以下「ケース（Ｅ）」ともいう）の出力波形を示す。

図４に示されるように、手が並行方向に動かされた場合、第１ピークＰ１のピーク値の絶対値｜ｙ１｜に対して第２ピークＰ２のピーク値の絶対値｜ｙ２｜が大きくなる傾向がある。その際、手の温度が低下するほど、また手とセンサ１０との距離が離れるほど、出力波形の振幅は小さくなる。一方、手が垂直方向に動かされたときやセンサ上で停止した場合には、第１ピークＰ１のピーク値の絶対値｜ｙ１｜に対して第２ピークＰ２のピーク値の絶対値｜ｙ２｜が小さくなる傾向がある。また、手の動かされる速度が速くなるほど、すべての条件において、出力波形の振幅が小さくなるとともに、第１ピークＰ１のピーク値の絶対値｜ｙ１｜に対して第２ピークＰ２のピーク値の絶対値｜ｙ２｜が小さくなる傾向がある。なお、手の動かされる速度が速くなるほど、ピーク間隔（ｔ２−ｔ１）は小さくなる。

ピーク演算部２５は、ピーク検出部２４により検出された、第１ピークＰ１（ｔ１，ｙ１）と第２ピークＰ２（ｔ２，ｙ２）との時間間隔（ピーク間隔）（ｔ２−ｔ１）、及び、第２ピークＰ２のピーク値の絶対値｜ｙ２｜の、第１ピークＰ１のピーク値の絶対値｜ｙ１｜に対する比（ピーク比）（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）を求める。すなわち、ピーク演算部２５は、特許請求の範囲に記載のピーク演算手段として機能する。なお、ピーク演算部２５で求められたピーク間隔（ｔ２−ｔ１）及びピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）は、有効性判断部２６に出力される。

有効性判断部２６は、ピーク演算部２５により求められたピーク間隔（ｔ２−ｔ１）及びピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）に基づいて、検出信号が有効であるか否か（すなわち検出したい動きであるか否か）を判断する。より詳細には、有効性判断部２６は、ＲＯＭから構成される記憶部２７に記憶されている、検出信号が有効であるか否かの判断を行うための有効領域を画定する情報に基づいて、ピーク間隔（ｔ２−ｔ１）及びピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）が、有効領域に属しているか否かを判断し、該有効領域に属していると判断された場合に、検出信号が有効であると判断する。すなわち、有効性判断部２６は、特許請求の範囲に記載の判断手段として機能する。

ここで、図５を参照しつつ、ピーク間隔（ｔ２−ｔ１）、ピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）により定められる有効領域及び該有効領域を画定する情報の設定方法について説明する。図５は、ピーク間隔（ｔ２−ｔ１）、ピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）により定められる有効領域と無効領域、及び両領域を分ける境界線の一例を示す図である。ここでは、まず、上述したケース（Ａ）〜（Ｅ）に示された５通りの場合について、移動速度を変えて出力波形が取得されてピークが検出され、出力波形毎に点（ｔ２−ｔ１，｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）がプロットされることにより、図５に示される分布が取得される。図５では、横軸（Ｘ軸）をピーク間隔（ｔ２−ｔ１）、縦軸（Ｙ軸）をピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）とし、上述したケース（Ａ）の結果を「＋」、ケース（Ｂ）の結果を「×」、ケース（Ｃ）の結果を「＊」、ケース（Ｄ）の結果を「□」、ケース（Ｅ）の結果を「■」でプロットした。ちなみに、横軸（Ｘ軸）の単位は１／４８０秒である。

ここで、ケース（Ｂ）とケース（Ｃ）では、ケース（Ａ）と比べて、ピーク値ｙ１，ｙ２は小さくなるが、ピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）はほぼ同じ値を示す。ケース（Ｄ）は、ケース（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）と比べてピーク間隔（ｔ２−ｔ１）が若干広く、ピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）が小さくなる傾向がある。ケース（Ｅ）は、ケース（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）と比べてピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）が小さくなる傾向がある。そのため、ケース（Ａ）〜（Ｅ）それぞれについて、ピーク間隔（ｔ２−ｔ１）とピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）とで特定される点（ｔ２−ｔ１，｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）の分布を見てみると、ケース（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の結果は図５の左上部分に分布し、ケース（Ｄ）（Ｅ）の結果は図５の右下部分に分布する。

そこで、例えば、得られた分布のうちケース（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の場合を有効（すなわち、並行方向の動きを有効）とし、ケース（Ｄ）（Ｅ）の場合を無効（垂直方向の動き及び途中停止した場合を無効）とする場合、ケース（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）とケース（Ｄ）（Ｅ）とを区分する式として次式（１）（２）が設定される（図５の一点鎖線参照）。式（１）（２）は、特許請求の範囲に記載の「有効領域を画定する情報」に相当し、記憶部２７に記憶される。なお、この有効領域及び式（１）（２）は例示であり、これらに限られることなく、任意に設定することができる。
｜ｙ２｜／｜ｙ１｜＞（２．６／５０）＊｛（ｔ２−ｔ１）−２５｝ ・・・（１）
ただし、（ｔ２−ｔ１）＜５０のとき
｜ｙ２｜／｜ｙ１｜＞１．３ ・・・（２）
ただし、（ｔ２−ｔ１）≧５０のとき

そして、有効性判断部２６は、出力波形から抽出された２つのピークＰ１，Ｐ２のピーク間隔（ｔ２−ｔ１）とピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）とで定められる点（ｔ２−ｔ１，｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）が、式（１）又は式（２）を満足するか否かによって、検出結果（検出信号）が有効領域に属しているか否かを判断し、検出結果が有効領域に属している場合に手の動きとして有効であると判断する。なお、有効性判断部２６による判断結果は、移動方向判定部２８に出力される。

移動方向判定部２８は、有効性判断部２６により検出信号が有効であると判断された場合、すなわち上記点（ｔ２−ｔ１，｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）が有効領域に含まれている場合に、第１ピークＰ１の極性（正負）に基づいて、人体などの移動方向を判定する。すなわち、移動方向判定部２８は、特許請求の範囲に記載の移動方向判定手段として機能する。なお、移動方向判定部２８により判定された移動方向を示す情報は、所定の動きの有無を示す情報と併せて出力される。

次に、図６を参照しつつ、赤外線検知装置１の動作について説明する。図６は、赤外線検知装置１による赤外線放射体検知処理、移動方向判定処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、本処理は、情報処理ユニット２０において、所定の周期（４８０Ｈｚ）で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１００では、デュアルタイプ焦電型赤外線センサ１０から出力された検出信号が、増幅部２１で増幅され、バンドパスフィルタ２２でフィルタリング処理された後、Ａ／Ｄ変換部２３でディジタルデータに変換されて読み込まれる。次に、ステップＳ１０２では、読み込まれた検出信号のピークが検出される。また、ステップＳ１０２では、検出したピークの値と時刻が取得される。なお、ピークの検出方法については、上述した通りであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

続いて、ステップＳ１０４では、極性が異なる２つのピーク、すなわちプラス側のピークとマイナス側のピークとが取得されたか否かについての判断が行われる。ここで、２つのピークが取得された場合には、ステップＳ１０６に処理が移行する。一方、まだ２つのピークが取得されていないときには、ステップＳ１００に処理が移行し、２つのピークが取得されるまで、上述したステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理が繰り返し実行される。

極性が異なる２つのピークが取得された場合、ステップＳ１０６では、該２つのピーク、すなわち、第１ピークＰ１（ｔ１，ｙ１）と第２ピークＰ２（ｔ２，ｙ２）とのピーク間隔（ｔ２−ｔ１）、及びピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）が求められる。

続いて、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で求められたピーク間隔（ｔ２−ｔ１）とピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）とで定められる点（ｔ２−ｔ１，｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）が、上述した式（１）又は式（２）を満足するか否かによって、検出信号が有効領域に属しているか否かが判断される。ここで、検出信号が有効領域に属していると判断された場合には、検出結果は手の動きとして有効であると判断され、ステップＳ１１０に処理が移行する。一方、検出信号が有効領域に属していないと判断されたときには、検出結果は無効であると判断され、本処理から一旦抜ける。

ステップＳ１０８において有効であると判断された場合、ステップＳ１１０では、第１ピークＰ１の極性に基づいて、手などの移動方向（図２参照）が判定される。そして、移動方向を示す情報が、並行方向の動きが検出されたことを示す情報と併せて出力される。その後、本処理から一旦抜ける。

本実施形態によれば、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２とのピーク間隔及び両ピークのピーク比に基づいて、検出信号が有効であるか否かが判断される。そのため、赤外線放射体の動きや条件を考慮して、検出結果として有効であるか否か、すなわち、検出したい並行方向の動きか否かを判別することができる。また、本実施形態によれば、ピーク間隔、ピーク比から検知結果の有効性が判断されるため、センサ出力が小さくなるようなケースであっても、未検知や誤検知を生じることなく、確実に動きを検知することができる。その結果、条件（赤外線放射体の温度、センサ１０との距離や移動速度）にかかわらず、並行方向の動きのみを選択的にかつ確実に検知することが可能となる。

本実施形態によれば、赤外線放射体の移動方向が逆になると検出信号の極性が反転するというデュアルタイプ焦電型赤外線センサ１０の特性を利用し、最初に出力された第１ピークＰ１の極性から移動方向を判定することができる。よって、並行方向の動きが検知されたときに、移動方向を併せて判定することが可能となる。

本実施形態によれば、ピーク間隔及びピーク比について検出信号を有効とする有効領域が設定されるとともに、該有効領域を画定する計算式が予め記憶される。そのため、検出信号が出力されたときに、この計算式に基づいて、該検出信号のピーク間隔及びピーク比が有効領域に属しているか否かを判断することにより、検出結果の有効性、すなわち、検出したい並行方向の動きか否かを適確に判断することが可能となる。

また、本実施形態によれば、赤外線放射体が並行方向に移動した場合の検出結果と垂直方向に移動した場合の検出結果とが区別できるように、ピーク比が大きい領域、又は、ピーク比が小さくかつピーク間隔が小さい領域が有効領域として設定されているため、並行方向に移動した場合のみ、温度や距離、速度などの条件にかかわらず検出結果を有効と判断することができる。すなわち、垂直方向に動いたときやセンサ上で停止した場合には、検出結果を無効と判断することが可能となる。

上述した赤外線検知装置１は、電子機器に接続され、該電子機器に対して操作信号を入力する非接触式の入力インターフェースとして利用することができる。次に、図７を用いて、赤外線検知装置１を用いた非接触式入力装置２について説明する。図７は、非接触式入力装置２の構成を示すブロック図である。なお、図７において赤外線検知装置１と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

非接触式入力装置２は、電子機器３と有線又は無線で接続され、操作者の手などの動きを検知するとともに、検知した動きに対応した操作信号を生成して出力することにより、電子機器３に触れることなく電子機器３を操作することを可能とするものである。そのため、非接触式入力装置２は、上述した情報処理ユニット２０に代えて情報処理ユニット３０を備えている。この情報処理ユニット３０は、情報処理ユニット２０の構成に加えて、操作信号生成部３１、及び操作信号出力部３２をさらに有している。その他の構成は、上述した情報処理ユニット２０と同一または同様であるので、ここでは重複する説明を省略する。

操作信号生成部３１は、赤外線検知装置１を構成する移動方向判定部２８から出力される手などの移動方向を示す情報に基づいて、電子機器３の操作信号を生成する。操作信号出力部３２は、操作信号生成部３１により生成された操作信号を電子機器３に出力する。すなわち、操作信号生成部３１は、特許請求の範囲に記載の操作信号生成手段として機能し、操作信号出力部３２は、特許請求の範囲に記載の操作信号出力手段として機能する。これにより、操作者は、電子機器３に触れることなく、例えば手の動きで電子機器３の操作を行うことができる。そのため、特に、衛生面や感電防止のため手を触れないで電子機器３を操作したい場面において有用である。なお、非接触式入力装置２と電子機器３とは分離されていてもよく、また、１つの筐体の中に一体となって収められていてもよい。また、非接触式入力装置２と電子機器３とが一体となって構成されている場合、非接触式入力装置２を構成する情報処理ユニット３０は、電子機器３が備えるマイクロコンピュータにより構築してもよい。

ここで、非接触式入力装置２が適用される電子機器３としては、例えば、照明器具、電話機、ディジタルフォトフレーム、ＡＶ（Ａｕｄｉｏ Ｖｉｓｕａｌ）機器などが挙げられる。その場合、例えば、照明器具のオン・オフ操作、電話の着信応答、ディジタルフォトフレームの写真の送り・戻し、ＡＶ機器の再生・停止・モード切り替えなどを非接触で行うことができる。

本実施形態によれば、赤外線検知装置１により検知された操作者の動きに基づいて、電子機器３の操作信号が生成されて出力される。その際、検出したい所定の動きのみを選択的に検知することができるため、所定の動きと操作信号とを予め関連付けておくことにより、手で直接触れることなく電子機器３の操作を行うことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ピーク比として、第２ピークＰ２の絶対値の第１ピークＰ１の絶対値に対する比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）を用いたが、これに代えて、第１ピークＰ１の絶対値の第２ピークＰ２の絶対値に対する比（｜ｙ１｜／｜ｙ２｜）をピーク比として用いてもよい。

また、上記実施形態では、検知結果が有効領域に属しているか否かを判断する際に計算式を用いたが、計算式に代えて、ピーク間隔（ｔ２−ｔ１）とピーク比（｜ｙ２｜／｜ｙ１｜）により定められる領域のうち、例えば、有効領域を”１”とし、無効領域を”０”としたマップを予め設定し、このマップを用いて検知結果が有効であるか否かを判断する構成にしてもよい。このようにすれば、有効範囲の設定自由度を向上することができる。また、この場合には、当該マップが特許請求の範囲に記載の「有効領域を画定する情報」に相当する。

また、上記実施形態では、並行方向の動きを有効にしたが、有効な動き（有効領域）は、上記実施形態に限られることなく、検知したい動き・条件に応じて任意に設定することができる。

上記実施形態では、Ａ／Ｄ変換が行われた回数をカウントし、そのカウント数を時刻として用いたが、リアルタイムクロックを備え、ピークが検出された時の時刻をリアルタイムクロックから取得する構成としてもよい。

上記実施形態では、デュアルタイプ焦電型赤外線センサ１０の数は１つであったが、複数のセンサを組み合わせることにより、２次元又は３次元の動きを検知する構成とすることもできる。

１ 赤外線検知装置
２ 非接触式入力装置
３ 電子機器
１０ デュアルタイプ焦電型赤外線センサ
１０ａ，１０ｂ 焦電素子
２０，３０ 情報処理ユニット
２１ 増幅部
２２ バンドパスフィルタ
２３ Ａ／Ｄ変換部
２４ ピーク検出部
２５ ピーク演算部
２６ 有効性判断部
２７ 記憶部
２８ 移動方向判定部
３１ 操作信号生成部
３２ 操作信号出力部

Claims (5)

1. 極性が逆になるように直列に接続された２つの焦電素子を有し、赤外線の変化量に応じた検出信号を出力するデュアルタイプ焦電型赤外線センサと、
   前記デュアルタイプ焦電型赤外線センサから出力された検出信号のピークを時系列的に検出するピーク検出手段と、
   前記ピーク検出手段により検出された、極性が異なる第１のピークと第２のピークとの時間間隔、及び両ピークの絶対値の比を求めるピーク演算手段と、
   前記ピーク演算手段により求められた前記時間間隔及び絶対値の比に基づいて、前記検出信号が有効であるか否かを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする赤外線検知装置。
2. 前記判断手段により前記検出信号が有効であると判断された場合に、前記第１のピークの極性に基づいて、赤外線放射体の移動方向を判定する移動方向判定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の赤外線検知装置。
3. 前記第１のピークと第２のピークとの時間間隔及び両ピークの絶対値の比について、前記検出信号が有効であるか否かの判断を行うための有効領域を画定する情報を記憶する記憶手段を備え、
   前記判断手段は、前記記憶手段により記憶されている前記情報に基づいて、前記時間間隔及び絶対値の比が、前記有効領域に属しているか否かを判断し、該有効領域に属していると判断された場合に、前記検出信号が有効であると判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の赤外線検知装置。
4. 前記有効領域は、前記検出信号が無効とされる無効領域と比較して、前記時間間隔が小さく、又は、第２のピークの絶対値の、第１のピークの絶対値に対する比が大きいことを特徴とする請求項３に記載の赤外線検知装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載された赤外線検知装置と、
   前記赤外線検知装置からの出力に基づいて、電子機器の操作信号を生成する操作信号生成手段と、
   前記操作信号生成手段により生成された操作信号を前記電子機器に出力する操作信号出力手段と、を備えることを特徴とする非接触式入力装置。

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