(57)【要約】【課題】受動型の熱体検知装置において、熱体の通過、停止を区分し確実に停止状態を検知できるようにする。【解決手段】熱体検知装置１は、熱体の発する赤外線エネルギに応じた電気信号Ｖｉを出力する赤外線検知部１１と、電気信号Ｖｉを増幅する増幅部１２と、増幅部１２で増幅された増幅信号Ｖａをデジタル変換してデータＶｍを出力するＡＤ変換部１３と、データＶｍを保存するレジスタ部１４と、しきい値Ｖｔｈを保持する基準電圧部１５と、レジスタ部１４に保存されたデータの増分ΔＶとしきい値Ｖｔｈを比較してＨ又はＬの信号を出力する比較部１６と、この出力がＨのときにレジスタ部１４へのデータの書換えを制御すると共に、この出力が第１の所定時間Ｔ１継続してＨになると第２の所定時間Ｔ２継続してＨを出力する出力部とを備える。これにより、熱体の存在時間で通過、停止を判定できるので、熱体の停止を簡単な構成で確実に検知することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定領域内の熱体を検知する熱体検知装置であって、
熱体の発する赤外線エネルギーに応じた電気信号を出力する赤外線検知部と、
前記赤外線検知部からの電気信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部で増幅された電気信号をデジタル変換するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部でデジタル変換されたデータを保存するレジスタ部と、
しきい値を保持する基準電圧部と、
前記レジスタに保存されたデータと前記基準電圧部のしきい値とを比較して、その比較結果に応じてハイ又はローの信号を出力する比較部と、
前記比較部の出力のハイ又はローの信号を検知し、該出力がハイの信号のときに前記レジスタ部へのデータの書換えを制御すると共に、該出力が第１の所定時間継続してハイの信号になると第２の所定時間継続してハイの信号を出力する出力部と、を備えたことを特徴とする熱体検知装置。
【請求項２】
前記基準電圧部は、前記基準電圧部のしきい値と逆極性のしきい値を保持することを特徴とする請求項１に記載の熱体検知装置。
【請求項３】
前記基準電圧部は正負の２つのしきい値を保持し、
前記比較部は前記レジスタに保存されたデータと前記２つのしきい値とをそれぞれ比較するウインド比較部であることを特徴とする請求項１に記載の熱体検知装置。
【請求項４】
前記増幅器で増幅された電気信号の飽和を検知し、その電気信号が飽和しないように該増幅部のオフセット電圧を調整する飽和検知部をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の熱体検知装置。
【請求項５】
前記増幅器で増幅された電気信号の飽和を検知し、その電気信号が飽和しないように該増幅部の増幅率を調整する飽和検知部をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の熱体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体等の熱体を赤外線の変化量で検知する熱体検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人体等の熱体を赤外線の変化量で検知する熱体検知装置として、人体が発する赤外線の変化量を直接検知する受動型の熱体検知装置と、赤外線を投光し、その反射光の変化量を検知する能動型の熱体検知装置等がある。
【０００３】
受動型の熱体検知装置としては、例えば、特許文献１に示されるように、赤外線を集光する集光器と、極性の異なる１対の焦電素子が２組配置された赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の出力を増幅する増幅部と、増幅された２出力から不要な周波数成分を除去する帯域フィルタと、人体の通過の有無を判断する信号処理部とを備え、帯域フィルタの２出力と予め設定された閾値とを比較回路で比較して帯域フィルタの２出力が、予め設定された閾値を所定回数、同時に連続して超えた時に、信号処理部が検知信号を出力する赤外線式人体検知装置が知られている。しかしながら、この装置は、人体の通過の有無を判断するものであり、人体の停止を検出することが困難であった。このため、例えば、停止していた人体が離れたときにのみトイレを一定時間水洗する衛生装置等に使用する場合には、不適であった。
【０００４】
また、能動型の熱体検知装置としては、例えば、特許文献２に示されるように、投光する発光素子と、光の入射位置に対応して光電流が通電される半導体位置検出素子と、光電流を電圧に変換する電流／電圧変換回路と、その変換電圧を平均化する積分回路と、その平均化された電圧に基づいて被測定物と半導体位置検出素子間の距離を三角測量法の原理で演算するマイクロコンピュ−タとを有する距離センサを備えた衛生装置が知られている。しかしながら、この装置は、人体の停止を検知することはできるが、赤外線を投光して、その反射光の変化量を検知するので、別途投光器等を必要とするため装置が大型化し、部品点数も多く高価となっていた。
【特許文献１】特開平７−３５８７２号公報
【特許文献２】特許２９９２８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で熱体の通過、停止を区分し、確実に停止状態を検知できる受動型の熱体検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、所定領域内の熱体を検知する熱体検知装置であって、熱体の発する赤外線エネルギーに応じた電気信号を出力する赤外線検知部と、前記赤外線検知部からの電気信号を増幅する増幅部と、前記増幅部で増幅された電気信号をデジタル変換するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部でデジタル変換されたデータを保存するレジスタ部と、しきい値を保持する基準電圧部と、前記レジスタに保存されたデータと前記基準電圧部のしきい値とを比較して、その比較結果に応じてハイ又はローの信号を出力する比較部と、前記比較部の出力のハイ又はローの信号を検知し、該出力がハイの信号のときに前記レジスタ部へのデータの書換えを制御すると共に、該出力が第１の所定時間継続してハイの信号になると第２の所定時間継続してハイの信号を出力する出力部と、を備えたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の熱体検知装置において、前記基準電圧部は、前記基準電圧部のしきい値と逆極性のしきい値を保持するものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載の熱体検知装置において、前記基準電圧部は正負の２つのしきい値を保持し、前記比較部は前記レジスタに保存されたデータと前記２つのしきい値とをそれぞれ比較するウインド比較部であるものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の熱体検知装置において、前記増幅器で増幅された電気信号の飽和を検知し、その電気信号が飽和しないように該増幅部のオフセット電圧を調整する飽和検知部をさらに備えたものである。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の熱体検知装置において、前記増幅器で増幅された電気信号の飽和を検知し、その電気信号が飽和しないように該増幅部の増幅率を調整する飽和検知部をさらに備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、比較部の出力がハイの信号のときにレジスタ部へのデータの書換えを制御できるので、レジスタ部において領域内に熱体が存在するときと、存在しないときの検知データ差を得ることができ、この検知データ差としきい値とを比較部で比較することにより熱体の検知を簡単に判定できる。さらに、第１の所定時間を設定することにより、所定領域内の熱体の存在状態を、第１の所定時間を基準として存在時間の長短で区分できる。これにより、熱体の存在時間が第１の所定時間より短い場合は通過、長い場合は停止として判定することができるので、停止を確実に検知することができる。従って、例えば、この出力部の出力により、停止していた人体が離れたときにのみトイレを一定時間水洗する衛生装置等を制御することができる。また、第１及び第２の各所定時間を自由に設定できるので、周囲環境温度や季節によって、最適な検知状態に容易に設定することができる。また、基準電圧部のしきい値は、ＡＤ変換部の分解能で決まる精度でデジタル化したデジタル量とすることができるので、細かな設定が可能であり、状況に応じて詳細な検知条件を容易に設定でき、誤動作がなくより安定して熱体を検知することができる。さらに、複数の焦電素子や赤外線投光器等を必要としないので、構成を簡単にでき、小型化、低コスト化できる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、しきい値を負電圧に設定することができるので、所定領域内の熱体の温度が低い場合でも確実に熱体を検出することができる。これにより、例えば、冬場などの寒い時期において、屋外から帰ってきた直後の人体のように、屋内の温度よりも低くなっている熱体を検知することができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、正負の２つのしきい値を上限及び下限として設定できるので、熱体の温度が上限より高い場合、下限より低い場合の両方において所定領域内の熱体の存在を検出することができる。これにより、熱体の温度が所定領域内の背景温度より高くなっている場合と共に、冬期等に熱体の温度が背景温度より低くなっている場合においても熱体を検知することができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、増幅された電気信号の飽和を防止できるので、誤検知なく安定して熱体の通過、停止を検知することができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、増幅器の増幅率を調整できるので、増幅された電気信号の飽和を確実に防止でき、誤検知なくより安定して熱体の通過、停止を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る熱体検知装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の熱体検知装置のブロック構成を示す。熱体検知装置１は、図１に示すように、赤外線検知部１１、増幅部１２、ＡＤ変換部１３、レジスタ部１４、基準電圧部１５、比較部１６、及び出力部１７を備えている。
【００１７】
赤外線検知部１１は、例えばサーモパイル（サーミスタ、ボロメータ等を用いてもよい）から構成され、所定領域内における熱体の発する赤外線エネルギに応じた電気信号Ｖｉを出力する。増幅部１２は、赤外線検知部１１からの電気信号Ｖｉを増幅してアナログ信号Ｖａを出力する。
【００１８】
ＡＤ変換部１３は、増幅部１２で増幅されたアナログ信号Ｖａをサンプリング時間間隔Ｔｓでデータサンプリングし、データ数ｎ毎に平均化してデジタル変換したデータＶｍを出力する。従って、平均化時間Ｔｍは、Ｔｍ＝Ｔｓ×ｎである。平均化されたデータＶｍは、一定周期Ｔｏごとに、ＡＤ変換部１３より出力される。
【００１９】
レジスタ部１４は、ＡＤ変換部１３でデジタル変換されたデータＶｍを保存するために、少なくとも新旧２つのデータを記憶するための第１のレジスタ１４ａ（新データ用）、及び第２のレジスタ１４ｂ（旧データ用）を備えている。また、レジスタ部１４は、新旧２つのデータ間のデータ差として増分ΔＶを出力する。レジスタ部１４は、ＡＤ変換部１３から出力される平均化されたデータＶｍを一定周期Ｔｏ毎に受け取る。次に、レジスタ部１４は、まず、第１レジスタ１４ａに保存していた旧データを退避するため第２レジスタ１４ｂに移動して上書き保存し（データＶ２とする）、その後、新しいデータＶｍを第１のレジスタ１４ａに保存する（データＶ１とする）。さらに、レジスタ部１４は、新データにおける増減のデータ差である増分ΔＶ（ΔＶ＝Ｖｍ−Ｖ２＝Ｖ１−Ｖ２）を計算して出力する。
【００２０】
基準電圧部１５は、しきい値Ｖｔｈを保持する。このしきい値Ｖｔｈは、比較部１６において増分ΔＶと比較するための比較基準となる基準電圧である。また、このしきい値Ｖｔｈの設定を変えることにより、熱体検出の温度基準を変えることができる。
【００２１】
比較部１６は、レジスタ部１４に保存されたデータと基準電圧部１５の保持するしきい値Ｖｔｈとの大小を比較してその比較結果に応じてハイ（以下、Ｈと記す）、又はロー（以下、Ｌと記す）の信号を出力する。ここでは、レジスタ部１４の出力する増分ΔＶと、基準電圧部１５の保持しているしきい値Ｖｔｈとを比較し、比較部１６の出力Ｖｏとして比較結果Ｈ又はＬを出力する。
【００２２】
出力部１７は、比較部１６の出力のＨ又はＬの信号を検知し、この出力がＨの信号のときにレジスタ部１４へのデータの書換えを制御する。ここでは、出力ＶｏがＬのときは、レジスタ部１４へのデータの書換えを許可し、出力ＶｏがＨのときは、レジスタ部１４へのデータの書換えを禁止する。さらに、出力部１７は、比較部１６の出力Ｖｏが所定時間Ｔ１（第１の所定時間）の間、継続してＨになると、所定時間Ｔ２（第２の所定時間）の間、継続してＨの信号の出力Ｖｘを出力する。この出力Ｖｘは、本装置１が制御する不図示の制御負荷（例えば、衛生装置など）の制御信号として用いられる。しきい値Ｖｔｈの値は、データＶｍの値（以下、「データＶｍの値」を「データＶｍ」と記すことがある）の増加を判断するしきい値である。
【００２３】
図１に加えて、図２（ａ）〜（ｄ）に示す各信号の時間変化、及び、図３のフローチャートを参照して熱体検知装置１の動作を説明する。図２（ａ）に示すように、ＡＤ変換部１３の出力データＶｍは、一定周期Ｔｏで出力されている。この図において、黒点がデータＶｍを示し、黒点を結ぶ実線はアナログ信号Ｖａの大略変化を示し、背景温度に対応する電圧の背景温度電圧Ｖｒが時間軸に平行な点線で示されている。データＶｍの増加は、赤外線検知部１１が検知した赤外線エネルギが増加したことを示す。また、この図は、赤外線検知部１１が検知の対象としている所定領域内において、熱体は、時間ｔ１、ｔ２では存在せず（このときの所定領域内の背景温度の検出電圧は背景温度電圧Ｖｒとなる）、時間ｔ２、ｔ３の間に所定領域内に入り、時間ｔ３〜ｔ４の間存在し、時間ｔ４、ｔ５の間に所定領域内から出て行き、時間ｔ５、ｔ６では所定領域内に存在しないことを示す。さらに、熱体は、時間ｔ６、ｔ７の間に所定領域内に入り、時間ｔ７〜ｔ９の間存在し、時間ｔ９、ｔ１０の間に所定領域内から出て行き、時間ｔ１０以降では所定領域内に存在しないことを示す。なお、以下の説明において、熱体検知装置１が動作を開始して、時間ｔ＝ｔ１に最初のデータＶｍがＡＤ変換部１３から出力されたものとする。つまり、動作開始時には熱体が所定領域内に存在しないものとする。このような条件は熱体検知装置１の基本的な動作に何ら制限を与えるものではない。
【００２４】
上記構成において、先ず、時間ｔ１〜ｔ５における検知動作について説明する。レジスタ部１４においては、レジスタ部１４内の第１レジスタ１４ａと第２レジスタ１４ｂのデータ差による増分ΔＶは、初期状態で熱体が存在しないのでゼロである。所定領域内に熱体が入ると、赤外線検知部１１が赤外線エネルギーを検知し、増幅信号Ｖａが変化し、レジスタ部１４の第１レジスタ１４ａの出力Ｖｍが増加するのでΔＶは増大する。これにより、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、レジスタ部１４内のデータ差の増分ΔＶが時間ｔ３で基準電圧部１５のしきい値Ｖｔｈより大きくなるので、比較部１６の出力ＶｏはＨとなる。このとき、比較部１６の出力ＶｏがＨなので、第２レジスタ１４ｂへのデータの上書きは禁止される。次に、時間ｔ５において、熱体が所定領域内から出ると、第１レジスタ１４ａの出力Ｖｍが元の低い背景温度電圧Ｖｒに戻る。このとき、レジスタ部１４内の増分ΔＶが基準電圧部１５のしきい値Ｖｔｈより小さくなるので、比較部１６の出力ＶｏはＬとなり、第２レジスタ１４ｂへのデータの上書きは許可される。また、比較部１６の出力ＶｏにおいてＨ状態が所定時間Ｔ１の間継続していないので、出力部１７の出力はＬのままである。これにより、ここでは、熱体の存在時間Ｔｈ（ここでは、Ｔｈ＝ｔ５−ｔ３）が所定時間Ｔ１より短い（Ｔｈ＜Ｔ１）ので、熱体は通過と判定する。
【００２５】
続いて、時間ｔ６〜ｔ１０における検知動作について説明する。時間ｔ７〜ｔ８（＝Ｔ１）において、比較部１６の出力Ｖｏが所定時間Ｔ１以上Ｈとなるので、比較部１６の出力Ｖｏは所定時間Ｔ１経過後の時間ｔ８でＬとなり、第２レジスタ１４ｂへのデータの上書きが許可される。このとき、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、時間ｔ８〜ｔ９の間でＶｍのデータに変化がないので、第１レジスタ１４ａと第２レジスタ１４ｂの出力は同じとなり、増分ΔＶはゼロとなる。また、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、出力ＶｏがＨとなる熱体の存在期間Ｔｈが所定時間Ｔ１以上となると、出力部１７は所定時間Ｔ２の間継続してＨを出力する。このとき、熱体の存在期間Ｔｈが、所定時間Ｔ１以上と長くなるので、熱体は通過でなく停止と判定する。所定時間Ｔ１及び所定時間Ｔ２は、所定領域の環境条件や出力Ｖｘで制御される被制御装置の使用条件等により、適宜自由に設定される。
【００２６】
次に、熱体検知装置１の動作手順を図３を参照して説明する。熱体検知装置１の動作開始時において、予め基準電圧部１５のしきい値Ｖｔｈと、比較部１６の出力ＶｏにおけるＨ状態の継続時間の判定基準となる所定時間Ｔ１と、出力部１７の出力ＶｘをＨ状態に継続する所定時間Ｔ２とを設定する。図３のフローチャートにおいて、先ず出力部１７は、その出力ＶｘがＨ状態で所定時間Ｔ２以上継続したかどうかを判断し、所定時間Ｔ２以上継続した場合は（Ｓ１でＹＥＳ）、出力部１７の出力ＶｘをＬ状態とし（Ｓ２）、ステップ１でＮＯ場合は、出力部１７の出力ＶｘをＬ状態のままとする。次に、初期状態におけるように、比較部１６において、出力ＶｏがＨ状態でない場合は（Ｓ３でＮＯ）、ＡＤ変換部１３は増幅信号ＶａをＡＤ変換して新データＶｍの取得を行う。さらにレジスタ部１４は、第１レジスタ１４ａに保存されているデータを旧データとして第２レジスタ１４ｂに上書きして移動し（値Ｖ２とする）、新データＶｍを第１レジスタ１４ａに保存し（値Ｖ１とする）、新データと旧データのデータ差として増分ΔＶ（＝Ｖ１−Ｖ２）を出力する（Ｓ４）。そして、比較部１６は増分ΔＶとしきい値Ｖｔｈとの比較を行ない、ΔＶ≧Ｖｔｈでなければ（Ｓ５でＮＯ）、出力ＶｏをＬとし、ステップ１（Ｓ１）に戻る。
【００２７】
また、Ｓ５でＹＥＳの場合（例えば、所定領域内に熱体が入り、赤外線検知部１１が赤外線エネルギを検知して増幅信号Ｖａ、データＶｍ、増分ΔＶが変化して、レジスタ部１４内の増分ΔＶが基準電圧部１５のしきい値Ｖｔｈより大きくなったとき）、比較部１６の出力ＶｏがＨとなり、出力部１７は、比較部１６の出力ＶｏにおいてＨを検出すると、第２レジスタ１４ｂへの上書きを禁止し（Ｓ６）、ステップ１に戻る。
【００２８】
また、比較部１６の出力ＶｏがＨの場合（Ｓ３でＹＥＳ）、比較部１６の出力ＶｏのＨ状態が所定時間Ｔ１の間継続した場合は（Ｓ７でＹＥＳ）、出力部１７は比較部１６の出力ＶｏをＬ状態にして、第２レジスタ１４ｂへの上書きを許可すると共に、所定時間Ｔ２を一度リセットして出力部１７の出力ＶｘをＨ状態とし（Ｓ８）、ステップ１に戻る。また、ステップ７でＮＯの場合は、ＡＤ変換部１３は新たな増幅信号ＶａをＡＤ変換して新データＶｍを取得し、レジスタ部１４は、この新データＶｍを第１レジスタに保存（値Ｖ１）すると共に、新データの増分ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２を求める。但し、第２レジスタ１４ｂのデータは変更がないので、すでに記憶されているデータがＶ２としてそのまま用いられる（Ｓ９）。比較部１６は、ステップ９で得た増分ΔＶとしきい値Ｖｔｈを比較し、ΔＶ≧Ｖｔｈの場合は（Ｓ１０でＹＥＳ）、ステップ１に戻り、ステップ１０でＮＯのときは、出力部１７は、比較部１６の出力ＶｏをＬ状態にし、第２レジスタ１４ｂへの上書きを許可して（Ｓ１１）、ステップ１に戻り、上記の各処理を繰り返す。
【００２９】
上述のように第１の実施形態の熱体検知装置１によれば、比較部１６の出力ＶｏがＨの信号のときは、第２レジスタ１４ｂへのデータの書換えを禁止し、出力ＶｏがＬのときは、書換えを許可するように制御できるので、レジスタ部１４において、領域内に熱体が存在するときと、存在しないときで検知データ差として増分ΔＶを得ることができ、比較部１６で増分ΔＶとしきい値Ｖｔｈの比較により熱体の検知を容易に判定できる。さらに、第１の所定時間Ｔ１を設定することにより、所定領域内の熱体の存在状態を第１の所定時間Ｔ１を基準として存在時間の長短で区分できる。例えば、熱体の存在時間が第１の所定時間Ｔ１より短い場合は通過、長い場合は停止として判定することができる。従って、通過、停止の両方を確実に安定に検知することができる。これにより、通過時ではなく停止のときにのみ、出力部１７の出力ＶｘをＨとして出力することができるので、例えば、この出力Ｖｘにより、停止していた人体が離れたときにのみトイレを一定時間（例えばＴ２）水洗する衛生装置等を制御することができる。また、第１及び第２の各所定時間Ｔ１、Ｔ２を自由に設定できるので、周囲温度や季節によって、最適な検知状態に容易に設定することができる。また、基準電圧部１５のしきい値Ｖｔｈは、ＡＤ変換部１３の分解能で決まる精度でデジタル化したデジタル量とすることができるので、細かな設定が可能であり、状況に応じて詳細な検知条件を容易に設定でき、誤動作がなくより安定して熱体を検知することができる。さらに、複数の焦電素子や赤外線投光器等を必要としないので、構成を簡単にでき、小型化、低コスト化できる。
【００３０】
次に、図４に示すブロック構成、図５（ａ）乃至（ｄ）に示す各信号の時間変化、及び、図６のフローチャートを参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態の熱体検知装置１は、基準電圧部１５がしきい値Ｖｔｈと逆極性のしきい値−Ｖｔｈを保持する点が、前記第１の実施形態と異なり、他は同様である。
【００３１】
また、図５（ａ）乃至（ｄ）は、それぞれ前述の図２（ａ）乃至（ｄ）と同様の状況のもとでの時間変化を示している。図５（ｂ）において、増分ΔＶは簡略化のために、サンプリング点での増分ΔＶを直線で結んだものであり、しきい値Ｖｔｈは、負の値を持ち、時間軸に平行な点線で示されている。
【００３２】
この熱体検知装置１の出力部１７は、前記第１の実施形態と同様に、比較部１６の出力ＶｏがＬのときは、レジスタ部１４における第２レジスタ１４ｂに対する上書きを許可し、比較部１６の出力ＶｏがＨのときは、第２のレジスタ１４ｂに対する上書きを禁止する。図５（ａ）に示すように、熱体は、時間ｔ１〜ｔ２では存在せず（このときの所定領域内の背景温度の検出電圧を背景温度電圧Ｖｒとする）、時間ｔ２〜ｔ３の間に所定領域内に入り、時間ｔ３〜ｔ４では所定領域内に存在し、時間ｔ４〜ｔ５の間に所定領域内から出て行き、時間ｔ５〜ｔ６では所定領域内に存在しないことを示す。さらに、時間ｔ６〜ｔ７の間に所定領域内に入り、時間ｔ７〜ｔ９では所定領域内に存在していることを示す。
【００３３】
また、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、時間ｔ３〜ｔ５で増分ΔＶがしきい値−Ｖｔｈより小さいときは、比較部１６の出力ＶｏがＨとなり、出力部１７は、第２レジスタ１４ｂに対する上書きを禁止する。また、増分ΔＶがしきい値−Ｖｔｈより大きいときは、比較部１６の出力ＶｏがＬとなり、出力部１７は、第２レジスタ１４ｂに対する上書きを許可する。また、この出力ＶｏのＨが所定時間Ｔ１以上継続すると（ここでは、時間ｔ７〜ｔ８の間）、図５（ｄ）に示すように、出力部１７は、その出力Ｖｘを所定時間Ｔ２の間Ｈとする。これにより、熱体の存在時間Ｔｈは、時間ｔ３〜ｔ５では所定時間Ｔ１より短いので通過と判断し、時間ｔ７〜ｔ８では所定時間Ｔ１より長いので停止と判断する。このように、熱体が背景温度より低い場合でも、簡単な構成で通過、停止を容易に判別することができる。
【００３４】
次に、図６のフローチャートを参照して熱体検知装置１の動作を説明する。このフローチャートは、前述の図３に示したフローチャートにおけるステップＳ５、Ｓ１０が、それぞれ、ステップＳ１２、Ｓ１３となってそれらの内容が変更された点が異なる他は、前記図３と同様である。
【００３５】
図６において、予め設定されるしきい値を−Ｖｔｈとし、ステップ４で得られたレジスタ部１４内の増分ΔＶと、しきい値−Ｖｔｈとを比較部１６で比較し、ΔＶ≦−Ｖｔｈでなければ（Ｓ１２でＮＯ）、熱体が検知されず、出力ＶｏをＬとし、ステップ１（Ｓ１）に戻る。また、Ｓ１２でＹＥＳの場合（例えば、所定領域内に入った熱体の温度が低い場合、赤外線検知部１１が赤外線エネルギを検知して増幅信号Ｖａ、及びデータＶｍが変化して、レジスタ部１４内の増分ΔＶが基準電圧部１５のしきい値−Ｖｔｈより小さくなったとき）は、熱体が検知され、ステップ６に進み、出力部１７は、比較部１６の出力ＶｏをＨとし、第２レジスタ１４ｂへの上書きを禁止し、ステップ１に戻る。
【００３６】
一方、ステップ９で得られたレジスタ部１４内の増分ΔＶが基準電圧部１５のしきい値−Ｖｔｈより小さくなったときは（Ｓ１３でＹＥＳ）、熱体が検知され、ステップ１に戻る。また、Ｓ１３でＮＯの場合は、熱体が検知されず、ステップ１１に進み、出力部１７は、比較部１６の出力ＶｏをＬとし、第２レジスタ１４ｂへの上書きを許可し、ステップ１に戻る。
【００３７】
このように第２の実施形態の熱体検知装置１によれば、しきい値Ｖｔｈを逆極性のしきい値−Ｖｔｈに設定することにより、所定領域内の熱体の温度が背景温度より低い場合でも確実に熱体の通過、停止を検出することができる。これにより、例えば、冬場などの寒い時期において、屋外から帰ってきた直後の人体のように、屋内の温度よりも低くなっている熱体を検知することができる。従って、例えば、寒い日であっても停止した人体が離れたときにトイレを一定時間水洗する衛生装置等を制御することができる。
【００３８】
次に、図７に示すブロック構成、図８（ａ）乃至（ｄ）に示す各信号の時間変化、及び、図９のフローチャートを参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。本実施形態の熱体検知装置１においては、基準電圧部１５は、正負の２つのしきい値±Ｖｔｈを保持し、比較部はレジスタ部１４に保存されたデータと２つのしきい値±Ｖｔｈとをそれぞれ比較するウインド比較部１８である点が、前記第１の実施形態と異なり、他は同様である。ウインド比較部１８は、それぞれしきい値＋Ｖｔｈと、しきい値−Ｖｔｈとを基準電圧とする２つのコンパレータ（不図示）で構成され、これらのコンパレータは同時に動作し、しきい値＋Ｖｔｈを上限とし、しきい値−Ｖｔｈを下限とする範囲外にある熱体の検知電圧を判別する。
【００３９】
また、図８（ａ）乃至（ｄ）は、それぞれ前述の図２（ａ）乃至（ｄ）と同様の状況のもとでの時間変化を示し、時間ｔ１〜ｔ９における時間変化は、前述の図２（ａ）乃至（ｄ）と同様であるので説明を省略し、時間ｔ９〜ｔ１６における時間変化について説明する。図８（ｂ）において、正負の２つのしきい値±Ｖｔｈは、時間軸に平行な点線で示されている。
【００４０】
図８（ａ）に示すように、時間ｔ９〜ｔ１６においては、熱体は、時間ｔ１０〜ｔ１１で存在せず（このとき、背景温度電圧Ｖｒとする）、時間ｔ１１〜ｔ１２の間に所定領域内に入り、時間ｔ１２〜ｔ１４では所定領域内に存在し、時間ｔ１４〜ｔ１５の間に熱体の温度が上昇して、少なくとも時間ｔ１５〜ｔ１６の間では熱体の温度が背景温度（背景温度電圧Ｖｒ）より高くなる。
【００４１】
熱体検知装置１の出力部１７は、前記第１の実施形態と同様に、ウインド比較部１８の出力ＶｏがＬのときのみ、レジスタ部１４における第２レジスタ１４ｂに対する上書きを許可し、ウインド比較部１８の出力ＶｏがＨのときは、第２のレジスタ１４ｂに対する上書きを禁止する。また、増分ΔＶがしきい値＋Ｖｔｈより大きいとき、又はしきい値−Ｖｔｈより小さいときは、ウインド比較部１８の出力ＶｏがＨとなり、増分ΔＶがしきい値＋Ｖｔｈより小さく、かつしきい値−Ｖｔｈより大きいときは、ウインド比較部１８の出力ＶｏがＬとなる。また、この出力ＶｏのＨが所定時間Ｔ１以上継続すると（ここでは、ｔ１２〜ｔ１３、及びｔ１５〜ｔ１６）、出力部１７は、第２レジスタ１４ｂに対する上書きを禁止し、図８（ｄ）に示すように、出力部１７の出力Ｖｘを所定時間Ｔ２（ここでは、ｔ１３、及びｔ１６からそれぞれＴ２時間）の間Ｈとする。
【００４２】
図９のフローチャートを参照して熱体検知装置１の動作を説明する。このフローチャートは、前述の図３に示したフローチャートにおけるステップ５、及びステップ１０の後にそれぞれ図６のステップ１２、ステップ１３が追加挿入された点が異なる他は、前述の図３と同様である。
【００４３】
図９に示すように、ステップ５において、ウインド比較部１８は、レジスタ部１４の増分ΔＶとしきい値＋Ｖｔｈを比較し、増分ΔＶ≧しきい値＋Ｖｔｈでないとき（Ｓ５でＮＯ）、この増分ΔＶをさらにしきい値−Ｖｔｈと比較し、増分ΔＶ≦しきい値−Ｖｔｈでない時は（Ｓ１２でＮＯ）、出力ＶｏをＬとして、ステップ１に戻り、Ｓ１２でＹＥＳのときは、ウインド比較部１８の出力ＶｏをＨとすると共に、第２レジスタへの上書きを禁止する（Ｓ６）。一方、ステップ１０において、ウインド比較部１８は、増分ΔＶとしきい値Ｖｔｈとを比較し、増分ΔＶ≧しきい値＋Ｖｔｈでないときは（Ｓ１０でＮＯ）、さらにウインド比較部１８で増分ΔＶとしきい値−Ｖｔｈとを比較し、増分ΔＶ≦しきい値−Ｖｔｈのときは（Ｓ１３でＹＥＳ）、出力ＶｏをＨとして、ステップ１に戻る。Ｓ１３でＮＯのときは、ウインド比較部１８の出力ＶｏをＬとすると共に、第２レジスタへの上書きを許可し（Ｓ１１）、ステップ１に戻る。
【００４４】
このように、第３の実施形態の熱体検知装置１によれば、正負の２つのしきい値±Ｖｔｈをそれぞれ上限及び下限として設定できるので、熱体の温度が上限より高い場合、下限より低い場合の両方において所定領域内の熱体の存在を検出することができる。これにより、熱体の温度が所定領域内の背景温度より高くなっている場合と共に、冬期等に熱体の温度が背景温度より低くなっている場合においても熱体を検知することができる。
【００４５】
次に、図１０に示すブロック構成を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。本実施形態は、飽和検知部１９を備えている点が、前記第３の実施形態と異なり、他は同様である。本実施形態の熱体検知装置１において、飽和検知部１９は、ＡＤ変換部１３から出力されレジスタ部１４に保存されたデータＶｍの値を監視することにより、増幅されたアナログ信号Ｖａの飽和を検知し、このアナログ信号Ｖａが飽和しないように増幅部１２のオフセット電圧を調整する。このように、第４の実施形態の熱体検知装置１によれば、増幅された電気信号の飽和を防止できるので、増幅部１２のオフセットが大きくても増幅信号Ｖａが飽和することがなく、誤検知のない安定した熱体検知を実現できる。
【００４６】
次に、本発明の第５の実施形態の熱体検知装置１を説明する。本実施形態は、前記第４の実施形態と同様の構成を成し、飽和検知部１９（図１０参照）が増幅部１２で増幅された信号Ｖａが飽和しないように、増幅部１２の増幅率を調整する点が異なる。従って、詳細図面は省略する。この飽和検知部１９は、ＡＤ変換部１３から出力されレジスタ部１４に保存されたデータＶｍの値を監視することにより信号の飽和を検知して飽和しないように増幅部１２の増幅率を調整する。この増幅率の調整は、例えば増幅用トランジスタのバイアス電圧を変えることにより行える。このように、第５の実施形態の熱体検知装置１によれば、増幅器の増幅率を調整して増幅信号が飽和しないようにできるので、増幅された電気信号の飽和を確実に防止でき、誤検知なくより安定して熱体の通過、停止を検知することができる。
【００４７】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、所定時間Ｔ１及びＴ２の設定において、これらの値をそれぞれ複数個設けて、熱体の移動及び停止をより細かく判別することもできる。また、ＡＤ変換部におけるサンプリング周期Ｔｓや平均化するデータの個数ｎは、状況に応じて任意に設定できる。また、しきい値は、±Ｖｔｈの２種類に限らず、所定領域に出入りする熱体の種類や数、背景熱源やその変動などの状況に応じて、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、Ｖｔｈ３、Ｖｔｈ４のように複数設定して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱体検知装置のブロック構成図。
【図２】（ａ）は同上装置のＡＤ変換部の出力の時間変化図、（ｂ）は同上装置のレジスタの出力の時間変化図、（ｃ）は同上装置の比較部の出力の時間変化図、（ｄ）は同上装置の出力部の出力の時間変化図。
【図３】同上装置の動作を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る熱体検知装置のブロック構成図。
【図５】（ａ）は同上装置のＡＤ変換部の出力の時間変化図、（ｂ）は同上装置のレジスタの出力の時間変化図、（ｃ）は同上装置の比較部の出力の時間変化図、（ｄ）は同上装置の出力部の出力の時間変化図。
【図６】同上装置の動作を示すフローチャート。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る熱体検知装置のブロック構成図。
【図８】（ａ）は同上装置のＡＤ変換部の出力の時間変化図、（ｂ）は同上装置のレジスタの出力の時間変化図、（ｃ）は同上装置の比較部の出力の時間変化図、（ｄ）は同上装置の出力部の出力の時間変化図。
【図９】同上装置の動作を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る熱体検知装置のブロック構成図。
【符号の説明】
【００４９】
１    熱体検知装置
１１    赤外線検知部
１２    増幅部
１３    ＡＤ変換部
１４    レジスタ
１５    基準電圧部
１６    比較部
１７    出力検知部
１８    ウインド比較部
１９    飽和検知部
Ｖｔｈ    しきい値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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