(57)【要約】【課題】ポプコンノイズや外来の瞬時的な衝撃あるいは電気的インパルスノイズによる誤検出を防止する。【解決手段】第１の増幅回路５ａにて１Ｈｚを中心とする第１の周波数帯域で電圧信号を増幅し、第２の増幅回路５ｂにて数１０Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度の第２の周波数帯域で電圧信号を増幅する。第１の比較回路１４ａで第１の増幅回路５ａから出力される電圧信号を所定のしきい値Ｖr3と比較し、第２の比較回路１４ｂで第２の増幅回路５ｂから出力される電圧信号を所定のしきい値Ｖr4と比較する。第１のパルス幅識別回路１９ａで第１の比較回路１４ａの出力信号のパルス幅を識別し、第２のパルス幅識別回路１９ｂで第２の比較回路１４ｂの出力信号のパルス幅を識別する。そして、判断部２０ではパルス幅識別部１９の２つの出力信号に基づいて人体の検出か否かを判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知エリアに存在する人体から輻射される赤外線を受光する焦電素子と、焦電素子の出力電流を電圧信号に変換する電流電圧変換手段と、電流電圧変換手段から出力される電圧信号を周波数分析して検知エリア内の人体の存否や移動を検出する検出手段とを備え、検出手段は、人体の動きに対応した第１の周波数帯域並びに第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域でそれぞれ電圧信号を増幅する増幅部と、第１及び第２の周波数帯域で増幅された２つの出力信号を各々所定のしきい値と比較する比較部と、比較部の各比較結果に応じた２つのパルス信号のパルス幅をそれぞれ識別するパルス幅識別部と、パルス幅識別部の識別結果に基づいて検知エリア内の人体の存否や移動を判断する判断部とを具備することを特徴とする赤外線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体から輻射される赤外線エネルギを検出し、検知エリア内における人体の存在や移動を検出する赤外線検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６に従来の赤外線検出装置のブロック図を示す。赤外線の検出には焦電素子１が広く利用されており、その焦電素子１からは赤外線の輻射の変化に応じた電流が出力され、その電流を電流電圧変換回路２で電圧に変換した後に増幅部２５で増幅し、比較部２６においてその出力を予め設定されたしきい値と比較してしきい値を超えたときに人体が存在又は移動したとして検知信号を出力するようになっている。
【０００３】
なお、回路全体の利得に対する周波数特性は、人体の動きに近い周波数成分（例えば１Ｈｚを中心とする成分）に合わせて、大凡１Ｈｚを中心としたバンドパスフィルタを構成して人体に対する検出感度を上げると共に、他の信号に対する誤動作を抑えるようになっている。
【特許文献１】特開平６−２２２１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、焦電素子１からはポプコンノイズと呼ばれる単発性のノイズが生じることがあり、このポプコンノイズによって人体が誤検出される虞があった。ポプコンノイズは、焦電素子１や焦電素子１を支持する支持台、支持台を接着する接着剤や上記回路を構成する回路部品が実装された回路基板等の熱膨張率の違いにより、焦電素子材料に存在する欠陥やマイクロクラック部等に圧縮・引っ張りのストレスが集中し、不要な電荷が発生するために起こると考えられている。
【０００５】
そこで、従来はこのポプコンノイズに対して支持台や回路基板あるいは導電性接着剤等の材料の最適化を図ることや、焦電素子１の構造、形状を変えることでポプコンノイズの発生を低減しようとしていた。しかしながらこのような対処では完全にポプコンノイズの発生を抑えることはできず、ポプコンノイズに伴う誤動作が発生してしまうという問題を有していた。
【０００６】
また、衝撃や電気的なインパルスノイズに対しても誤動作が生じてしまうことがある。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、ポプコンノイズや外来の瞬時的な衝撃あるいは電気的インパルスノイズによる誤検出を防止した赤外線検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、検知エリアに存在する人体から輻射される赤外線を受光する焦電素子と、焦電素子の出力電流を電圧信号に変換する電流電圧変換手段と、電流電圧変換手段から出力される電圧信号を周波数分析して検知エリア内の人体の存否や移動を検出する検出手段とを備え、検出手段は、人体の動きに対応した第１の周波数帯域並びに第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域でそれぞれ電圧信号を増幅する増幅部と、第１及び第２の周波数帯域で増幅された２つの出力信号を各々所定のしきい値と比較する比較部と、比較部の各比較結果に応じた２つのパルス信号のパルス幅をそれぞれ識別するパルス幅識別部と、パルス幅識別部の識別結果に基づいて検知エリア内の人体の存否や移動を判断する判断部とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、電圧信号を周波数分析して電圧信号に含まれる人体の動きに対応した周波数成分によって人体の存否や移動を検出することにより、ポプコンノイズや外来の瞬時的な衝撃あるいは電気的インパルスノイズに対応した電圧信号の周波数成分による誤検出を防止することができ、人体の存否や移動を精度良く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施形態により詳細に説明する。但し、本発明の実施形態の説明を行う前に本発明の基本的な概念について説明しておく。
【００１１】
図２は検知エリア内に存在する人体からの赤外線に対する焦電素子１の電流出力の周波数スペクトルを示し、図３は焦電素子１の電流出力に含まれるポプコンノイズの周波数スペクトルを示している。図２から明らかなように、人体からの赤外線に対する電流出力の周波数スペクトルは人体の動きに対応した周波数（略１Ｈｚ）近傍の低域側に集中し、しかも検知エリア内での人体の動き（あるいは移動）によって比較的に長い時間連続している。それに対してポプコンノイズの周波数スペクトルは、図３に示すように上記１Ｈｚ程度から数１００Ｈｚ以上の高域まで含んでおり、しかも短時間だけ出力される。なお、図示はしていないが、ポプコンノイズ以外の衝撃や電気的なインパルスノイズ等の外来ノイズも低域から高域までの周波数成分を含み、短時間だけ出力される。
【００１２】
従って、焦電素子１の電流出力を周波数分析し、人体の動きに対応した周波数成分のみに着目して適当な信号処理を行えば、ポプコンノイズ等に影響されることなく人体を精度良く検出することができる。よって、このような基本的概念に基づいて人体を検出する構成を実施形態により説明する。
【００１３】
本実施形態においては、ドーム型に形成されるとともにその球面状の表面が例えば多分割されて複数個のフレネルレンズが連設された所謂フレネルレンズアレーから成る多分割受光レンズによって赤外線を焦電素子１に集光している。これにより、図４に示すように検知エリアを複数の検知エリアＭ…に分割し、人体Ｈの動きによる焦電素子１の電流出力変化が顕著に現れるようにしてある。
【００１４】
図１は本実施形態のブロック図を示しており、焦電素子１からの出力電流を電流電圧変換部２にて電圧信号に変換し、この電圧信号を増幅部５で増幅して比較部１４に入力している。増幅部５は、１Ｈｚを中心とする第１の周波数帯域で電圧信号を増幅する第１の増幅回路５ａと、第１の周波数帯域よりも高く数１０Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度の第２の周波数帯域で電圧信号を増幅する第２の増幅回路５ｂとで構成される。
【００１５】
比較部１４は、増幅部５の第１の増幅回路５ａから出力される電圧信号を所定のしきい値Ｖr3と比較する第１の比較回路１４ａと、第２の増幅回路５ｂから出力される電圧信号を所定のしきい値Ｖr4と比較する第２の比較回路１４ｂとを具備する。また、比較部１４の後段にはパルス幅識別部１９が設けられている。このパルス幅識別部１９は、第１の比較回路１４ａの出力信号のパルス幅を識別する第１のパルス幅識別回路１９ａと、第２の比較回路１４ｂの出力信号のパルス幅を識別する第２のパルス幅識別回路１９ｂとを具備する。そして、判断部２０ではパルス幅識別部１９の２つの出力信号に基づいて人体の検出か否かを判断している。
【００１６】
図５は増幅部５及び比較部１４の各回路の出力波形を示している。すなわち、人体に対応した電圧信号の周波数成分は数１０Ｈｚ以下の低周波域にあるから、同図（ａ）に示すように第１の増幅回路５ａからは大きなレベルの電圧信号が出力されるが、同図（ｂ）に示すように第２の増幅回路５ｂからは非常に小さなレベルの電圧信号しか出力されない。また、ポプコンノイズ等に対応した電圧信号の周波数成分は数１００Ｈｚといった高い周波数域まで含まれるため、同図（ｅ）及び（ｆ）に示すように第１及び第２の増幅回路５ａ、５ｂの両方ともから大きいレベルの電圧信号が出力される。
【００１７】
ここで、第１及び第２の比較回路１４ａ，１４ｂからは、ポプコンノイズ等に対応する電圧信号に対しては比較的幅の狭いパルス信号が単発で出力されるのに対し、人体に対応する電圧信号に対しては、背景と人体との温度差が大きい場合には焦電素子１の電流出力が大きくなって上記パルス信号のパルス幅は広くなるが、上記温度差が小さい場合には焦電素子１の電流出力が小さくなって上記パルス信号のパルス幅が狭くなる。この場合、１Ｈｚを中心とする第１の周波数帯域の電圧信号のみでは、ポプコンノイズ等に対応する電圧信号と人体に対応する電圧信号との判別が難しくなってしまう。
【００１８】
これに対して本実施形態では、第２の比較回路１４ｂの出力信号がポプコンノイズ等に対応した電圧信号に対しては確実に出力されるのに対して、人体に対応した電圧信号に対しては第２の増幅回路５ｂの出力電圧が非常に小さくなるために第２の比較回路１４ｂから出力されなくなる。
【００１９】
従って、判断部２０においては、第１のパルス幅識別回路１９ａで識別したパルス幅が所定値以下の場合にはポプコンノイズ等によるものと判断し、上記パルス幅が所定値以上の場合には人体の検出と判断するとともに、パルス幅が所定値以下の場合でも第２のパルス幅識別回路１９ｂで識別したパルス幅がゼロ、すなわち第２の比較回路１４ｂからの出力がないときには人体の検出と判断するようにしている。これにより、１Ｈｚを中心とする第１の周波数帯域の電圧信号のみで判断する場合と比較して更に精度良く人体を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態のブロック図である。
【図２】焦電素子の人体に対応した電流出力の周波数スペクトルを示す図である。
【図３】焦電素子のポプコンノイズに対応した電流出力の周波数スペクトルを示す図である。
【図４】同上における検知エリアの説明図である。
【図５】同上の動作説明用の波形図である。
【図６】従来例のブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  焦電素子
２  電流電圧変換部
５  増幅部
５ａ  第１の増幅回路
５ｂ  第２の増幅回路
１４  比較部
１４ａ  第１の比較回路
１４ｂ  第２の比較回路
１９  パルス幅識別回路
１９ａ  第１のパルス幅識別回路
１９ｂ  第２のパルス幅識別回路
２０  判断部
【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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