JP2760146B2 - 熱画像検出装置 - Google Patents
熱画像検出装置Info
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- JP2760146B2 JP2760146B2 JP30433790A JP30433790A JP2760146B2 JP 2760146 B2 JP2760146 B2 JP 2760146B2 JP 30433790 A JP30433790 A JP 30433790A JP 30433790 A JP30433790 A JP 30433790A JP 2760146 B2 JP2760146 B2 JP 2760146B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は家庭内の居室の温度分布及び人体の挙動検出
など熱画像による輻射温度検出及び人体挙動検出に関す
る。
など熱画像による輻射温度検出及び人体挙動検出に関す
る。
従来の技術 従来、非接触で温度を測定する方式としては量子形赤
外線センサによるもの、熱形赤外線センサによるものが
あった。量子形赤外線センサは感度は高く、応答速度は
速いが冷却が必要であり（−200℃程度）、民生用には
不向きである。一方、熱形赤外線センサは比較的感度が
低く、応答速度は遅いが冷却が不要なため民生市場では
実用化されている。
外線センサによるもの、熱形赤外線センサによるものが
あった。量子形赤外線センサは感度は高く、応答速度は
速いが冷却が必要であり（−200℃程度）、民生用には
不向きである。一方、熱形赤外線センサは比較的感度が
低く、応答速度は遅いが冷却が不要なため民生市場では
実用化されている。
熱赤外線センサの中で焦電効果を利用した焦電形赤外
線センサがよく使われている。第１図にその実施例を示
す。第５図（ａ）は人体検知に使われる焦電形赤外線セ
ンサユニットの構造図であり１は焦電形赤外線センサ２
はポリエチレン樹脂を使用したフレネルレンズである。
線センサがよく使われている。第１図にその実施例を示
す。第５図（ａ）は人体検知に使われる焦電形赤外線セ
ンサユニットの構造図であり１は焦電形赤外線センサ２
はポリエチレン樹脂を使用したフレネルレンズである。
フレネルレンズ２は視野角に配光特性を持たせてい
る。
る。
焦電形赤外線センサ１は微分変化出力特性を持ってお
り、入射温度が変化したときのみ出力を発生する。この
焦電形赤外線センサユニットの前を人体が横切ったと
き、フレネルレンズ２の配光特性により、焦電形赤外線
センサ１には人体の放射温度が出現→消滅→出現・・・
・という時間変化入力として入力される。したがって焦
電形赤外線センサの出力はこの時間変化入力に同期して
出力される。
り、入射温度が変化したときのみ出力を発生する。この
焦電形赤外線センサユニットの前を人体が横切ったと
き、フレネルレンズ２の配光特性により、焦電形赤外線
センサ１には人体の放射温度が出現→消滅→出現・・・
・という時間変化入力として入力される。したがって焦
電形赤外線センサの出力はこの時間変化入力に同期して
出力される。
また温度分布を測定するための手段としては焦電形赤
外線センサを２次元に配置する方式も考えられていた。
外線センサを２次元に配置する方式も考えられていた。
発明が解決しようとする課題 第５図に示す従来例では人体の存在検出は出来るが位
置及び温度分布の測定は不可能であり、焦電形赤外線セ
ンサを２次元に配置する方式ではシステム構成が複雑に
なるという問題があった。
置及び温度分布の測定は不可能であり、焦電形赤外線セ
ンサを２次元に配置する方式ではシステム構成が複雑に
なるという問題があった。
本発明は比較的簡単なシステム構成で熱画像を検出す
るシステムを提供するものである。
るシステムを提供するものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、直線軸上に一次
元に配置された複数の焦電形熱検出素子群と前記直線軸
に一定の角度だけ傾斜させた回転軸を持ち、前記回転軸
を中心として前記焦電形熱検出素子群を回転させて２次
元画像を得るものである。
元に配置された複数の焦電形熱検出素子群と前記直線軸
に一定の角度だけ傾斜させた回転軸を持ち、前記回転軸
を中心として前記焦電形熱検出素子群を回転させて２次
元画像を得るものである。
また本発明は、回転による熱画像検出時間を略１秒以
内としたものである。
内としたものである。
また本発明は、焦電形熱検出素子群には焦電薄膜を用
いたものである。
いたものである。
さらに本発明は、回転方向を略水平方向としたもので
ある。
ある。
また本発明は、前記焦電形熱検出素子群の各素子にそ
れぞれ独立した視野角を割り当てた１系統の光学系を有
するものである。
れぞれ独立した視野角を割り当てた１系統の光学系を有
するものである。
また本発明は、透過形の光学系を用いたものである。
また本発明は、反射形の光学系を用いたものである。
作用 本発明は一次元に配置した焦電形熱検出素子群を、そ
の配置方向の直線軸に一定の角度だけ傾斜させて回転さ
せることにより、一定の角度の設定によって比較的単純
な構成で任意の視野の熱画像が検出でき、検出エリア内
の温度分布および人体の位置、動作等を幅広く検出する
ことができる。
の配置方向の直線軸に一定の角度だけ傾斜させて回転さ
せることにより、一定の角度の設定によって比較的単純
な構成で任意の視野の熱画像が検出でき、検出エリア内
の温度分布および人体の位置、動作等を幅広く検出する
ことができる。
実施例 本発明の実施例について第２図から第５図までを用い
て説明する。
て説明する。
第１図は本発明の実施例の構成図である。
第１図において3a〜3eは焦電形熱検出素子（以後、素
子と呼ぶ）、４は焦電形熱検出素子群、５は回転軸であ
る。第１図（ａ）は回転軸５が焦電形熱検出素子群４に
平行の場合、第１図（ｂ）は回転軸５が焦電形熱検出素
子群４と一定の角度θだけ傾斜している場合を示す。角
度θは組み込まれる機器の内部構造と検出視野角の設定
により選択する。例えば、搭載される機器が室内高所に
設定される場合は、角度θを部屋の奥行方向の中心とな
るように設定し、この状態において角度θを適切に設定
することにより、部屋の奥行部と機器の直下を視野範囲
とすることができる。そしてここで、回転軸５を鉛直と
する（焦電形熱検出素子群４を鉛直に対し角度θ傾けて
回転する）と、視野は軸対象となり、回転走査によっ
て、焦電形熱検出素子群４より同一の距離が各素子3a〜
3eの受持視野となり、部屋のほとんどが視野に入るよう
になる。このため、焦電形燃検出素子群４に写り込んだ
人体の場合など機器からの距離を測定することができ
る。
子と呼ぶ）、４は焦電形熱検出素子群、５は回転軸であ
る。第１図（ａ）は回転軸５が焦電形熱検出素子群４に
平行の場合、第１図（ｂ）は回転軸５が焦電形熱検出素
子群４と一定の角度θだけ傾斜している場合を示す。角
度θは組み込まれる機器の内部構造と検出視野角の設定
により選択する。例えば、搭載される機器が室内高所に
設定される場合は、角度θを部屋の奥行方向の中心とな
るように設定し、この状態において角度θを適切に設定
することにより、部屋の奥行部と機器の直下を視野範囲
とすることができる。そしてここで、回転軸５を鉛直と
する（焦電形熱検出素子群４を鉛直に対し角度θ傾けて
回転する）と、視野は軸対象となり、回転走査によっ
て、焦電形熱検出素子群４より同一の距離が各素子3a〜
3eの受持視野となり、部屋のほとんどが視野に入るよう
になる。このため、焦電形燃検出素子群４に写り込んだ
人体の場合など機器からの距離を測定することができ
る。
つぎに第２図により焦電形熱検出素子群４を用いて熱
画像を得る仕組みを説明する。第２図（ａ）は検出する
熱画像の立体視野角を表し、第２図（ｂ）は検出熱画像
を示す。
画像を得る仕組みを説明する。第２図（ａ）は検出する
熱画像の立体視野角を表し、第２図（ｂ）は検出熱画像
を示す。
焦電形熱検出素子群４は５個の素子を持っており、垂
直方向に視野角を５分割し、受け持っている。
直方向に視野角を５分割し、受け持っている。
焦電形熱検出素子群４は水平方向には視野角を狭く設
定しており、回転軸５の回転と共に水平方向の視野角を
順次移動させる。順次移動させる毎に焦電形熱検出素子
群４が温度を計測することにより、第２図（ｂ）に示す
２次元の熱画像が得られる。
定しており、回転軸５の回転と共に水平方向の視野角を
順次移動させる。順次移動させる毎に焦電形熱検出素子
群４が温度を計測することにより、第２図（ｂ）に示す
２次元の熱画像が得られる。
ここで検出する立体視野角内の人体の位置および挙動
を検出するためには通常人体の動きは１〜2Hz、すなわ
ち、人間の動作は１挙動あたり0.5〜１秒と言われてい
る。このため焦電形熱検出素子群４の回転走査で２次元
熱画像を得ようとする場合、１回の２次元熱画像の走査
を１秒より大きく設定すると、人体が至近距離にあって
移動した場合、熱画像としてとらえられない可能性があ
る。また、走査をあまりにも早くすると、検出感度が低
くなり、解像度が低下する。したがって、人体を高感度
で検出するためには、検出時間を略１秒以内とすること
が有効である。
を検出するためには通常人体の動きは１〜2Hz、すなわ
ち、人間の動作は１挙動あたり0.5〜１秒と言われてい
る。このため焦電形熱検出素子群４の回転走査で２次元
熱画像を得ようとする場合、１回の２次元熱画像の走査
を１秒より大きく設定すると、人体が至近距離にあって
移動した場合、熱画像としてとらえられない可能性があ
る。また、走査をあまりにも早くすると、検出感度が低
くなり、解像度が低下する。したがって、人体を高感度
で検出するためには、検出時間を略１秒以内とすること
が有効である。
また、通常使われている焦電形赤外線センサは焦電厚
膜の焼結体を用いたいわゆるバルク形であるが、このバ
ルク形は熱時定数を小さくできず応答が追いつかないと
いう問題点を持っている。そこでPbTiO3などによる焦電
薄膜を用いた焦電形熱検出素子を用いることにより、素
子部の厚をバルク形より1/100程度にすることができ、
例えば、バルク形300μｍ、薄膜型３μｍとし、素子面
積を1/10としても下記の式より、時定数（応答速度）は
バルク形の約1/10とすることが可能になる。
膜の焼結体を用いたいわゆるバルク形であるが、このバ
ルク形は熱時定数を小さくできず応答が追いつかないと
いう問題点を持っている。そこでPbTiO3などによる焦電
薄膜を用いた焦電形熱検出素子を用いることにより、素
子部の厚をバルク形より1/100程度にすることができ、
例えば、バルク形300μｍ、薄膜型３μｍとし、素子面
積を1/10としても下記の式より、時定数（応答速度）は
バルク形の約1/10とすることが可能になる。
この焦電薄膜を用いた焦電形熱検出素子を使用し、応答
時間の短縮を図ることにより精度よく人体の挙動を検出
することができる。さらに焦電薄膜を使用すれば素子を
さらに小型化することが可能である。
時間の短縮を図ることにより精度よく人体の挙動を検出
することができる。さらに焦電薄膜を使用すれば素子を
さらに小型化することが可能である。
また居住空間などの温度分布および人体挙動を検出す
る場合一般に検出空間は垂直方向よりも水平方向の方が
視野角が広い場合が多い。この場合、焦電形熱検出素子
群４を一定の角度傾斜させた状態で水平方向に回転走査
し、垂直視野角と水平走査角を適切に設定することによ
り、室内のほぼ全域を視野範囲とすることができる。
る場合一般に検出空間は垂直方向よりも水平方向の方が
視野角が広い場合が多い。この場合、焦電形熱検出素子
群４を一定の角度傾斜させた状態で水平方向に回転走査
し、垂直視野角と水平走査角を適切に設定することによ
り、室内のほぼ全域を視野範囲とすることができる。
つぎに第３図及び第４図により光学系を用いた熱画像
検出装置の実施例について説明する。
検出装置の実施例について説明する。
第３図は透過形のレンズを用いた場合、第５図は反射
形のレンズを用いた場合を示す。いずれの場合も焦電形
熱検出素子群４に対して１系統の光学系とし、素子3a〜
3eにそれぞれ分割された視野角が割り当てられている。
光学系を１系統とすることによりシステムが小型化さ
れ、各素子の受持ち視野角の精度が簡単に得られる。
形のレンズを用いた場合を示す。いずれの場合も焦電形
熱検出素子群４に対して１系統の光学系とし、素子3a〜
3eにそれぞれ分割された視野角が割り当てられている。
光学系を１系統とすることによりシステムが小型化さ
れ、各素子の受持ち視野角の精度が簡単に得られる。
第３図の透過形レンズ６を使用すれば光学系が小型に
設計することができる。さらに素子に前述したように焦
電薄膜を使用すれば超小型のシステムが可能となる。
設計することができる。さらに素子に前述したように焦
電薄膜を使用すれば超小型のシステムが可能となる。
また透過形のレンズ６の場合赤外光を透過する材料が
きわめて限定されるのに対し、第４図に示す反射形レン
ズ７を使用すれば赤外光反射材料はアルミコーティング
などで簡単に得られるので容易に、しかも安価に光学系
が構成できる。
きわめて限定されるのに対し、第４図に示す反射形レン
ズ７を使用すれば赤外光反射材料はアルミコーティング
などで簡単に得られるので容易に、しかも安価に光学系
が構成できる。
発明の効果 本発明によれば１次元に配置された焦電形熱検出素子
群を一定の角度だけ傾斜させて回転させることにより、
比較的簡単なシステム構成で広範囲の熱画像が検出でき
る。
群を一定の角度だけ傾斜させて回転させることにより、
比較的簡単なシステム構成で広範囲の熱画像が検出でき
る。
また回転による熱画像検出時間を略１秒以内とするこ
とにより人体の位置、挙動を精度よく検出できる。
とにより人体の位置、挙動を精度よく検出できる。
さらに焦電薄膜の焦電形熱検出素子群を使用すること
により熱画像の応答速度を向上することができ、さらに
システムの小型化が図れる。
により熱画像の応答速度を向上することができ、さらに
システムの小型化が図れる。
また回転方向を水平方向とすることにより通常の場合
システムの小型化あるいは精度向上に寄与することがで
きる。
システムの小型化あるいは精度向上に寄与することがで
きる。
また光学系を１系統とすることにより、システムの小
型化、各素子の受持ち視野角の精度向上が図れる。
型化、各素子の受持ち視野角の精度向上が図れる。
また透過形のレンズを使用することにより、さらに光
学系の小型化が図れる。
学系の小型化が図れる。
また反射形のレンズにより、容易にしかも安価に光学
系が構成できる。
系が構成できる。
第１図（ａ），（ｂ）は本発明の実施例の構成図、第２
図（ａ），（ｂ）は熱画像を得る仕組みの説明図、第３
図は透過形レンズを用いた構成図、第４図は反射形レン
ズを用いた構成図、第５図（ａ），（ｂ）は従来の人体
検出用焦電形赤外線ユニットの構造図である。 １……焦電形赤外線センサ、２……フレネルレンズ、3a
〜3e……焦電形熱検出素子、４……焦電形熱検出素子
群、５……回転軸、６……透過形レンズ、７……反射形
レンズ。
図（ａ），（ｂ）は熱画像を得る仕組みの説明図、第３
図は透過形レンズを用いた構成図、第４図は反射形レン
ズを用いた構成図、第５図（ａ），（ｂ）は従来の人体
検出用焦電形赤外線ユニットの構造図である。 １……焦電形赤外線センサ、２……フレネルレンズ、3a
〜3e……焦電形熱検出素子、４……焦電形熱検出素子
群、５……回転軸、６……透過形レンズ、７……反射形
レンズ。
フロントページの続き (72)発明者 冨田 佳宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−124981（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01J 5/48
Claims (7)
- 【請求項１】直線軸上に一次元に配置された複数の焦電
形熱検出素子群と、前記直線軸に一定の角度だけ傾斜さ
せた回転軸とを持ち、前記回転軸を中心として前記焦電
形熱検出素子群を回転させて二次元画像を得る熱画像検
出装置。 - 【請求項２】回転による熱画像検出時間を略１秒以内と
した請求項１記載の熱画像検出装置。 - 【請求項３】焦電形熱検出素子群には焦電薄膜を用いた
請求項１記載の熱画像検出装置。 - 【請求項４】回転方向を略水平方向とした請求項１記載
の熱画像検出装置。 - 【請求項５】焦電形熱検出素子群の各素子にそれぞれ独
立した視野角を割り当てた１系統の光学系を有する請求
項１記載の熱画像検出装置。 - 【請求項６】透過形の光学系を用いた請求項５記載の熱
画像検出装置。 - 【請求項７】反射形の光学系を用いた請求項５記載の熱
画像検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30433790A JP2760146B2 (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | 熱画像検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30433790A JP2760146B2 (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | 熱画像検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04175623A JPH04175623A (ja) | 1992-06-23 |
| JP2760146B2 true JP2760146B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=17931792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30433790A Expired - Fee Related JP2760146B2 (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | 熱画像検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2760146B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3010459B2 (ja) * | 1992-08-03 | 2000-02-21 | 松下電器産業株式会社 | 温度分布測定装置および人体検知システム |
| JPH0694533A (ja) * | 1992-09-17 | 1994-04-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱画像検出装置 |
| JPH0694532A (ja) * | 1992-09-17 | 1994-04-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱画像検出装置およびその視野角外郭部材 |
| JP2677127B2 (ja) * | 1992-09-17 | 1997-11-17 | 松下電器産業株式会社 | 熱画像検出装置 |
| JPH0694536A (ja) * | 1992-09-17 | 1994-04-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱画像検出装置 |
| JPH0694539A (ja) * | 1992-09-17 | 1994-04-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱画像検出装置 |
| JP2819962B2 (ja) * | 1992-09-17 | 1998-11-05 | 松下電器産業株式会社 | 熱画像検出装置 |
| JPH06194136A (ja) * | 1992-09-17 | 1994-07-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱画像検出装置 |
| JP3207583B2 (ja) * | 1992-09-21 | 2001-09-10 | 松下電器産業株式会社 | 温度分布測定装置 |
| US5660471A (en) * | 1993-02-26 | 1997-08-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Temperature distribution measuring device and measuring method |
| JP2005351566A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Toshiba Corp | 加熱調理器 |
| JP6221934B2 (ja) * | 2014-05-19 | 2017-11-01 | 三菱電機株式会社 | 給湯機リモコン及び給湯機 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57124981A (en) * | 1981-01-27 | 1982-08-04 | Mitsubishi Electric Corp | Monitor for infrared ray |
-
1990
- 1990-11-08 JP JP30433790A patent/JP2760146B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04175623A (ja) | 1992-06-23 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |