人体検知装置

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【発明の名称】	人体検知装置
【発明者】	【氏名】高木俊昌【氏名】宇野真武【氏名】小田悟朗
【要約】	【課題】人体を正確に検知することができる人体検知装置を提供する。【解決手段】第１の検知領域Ｒ内における熱線の変化量に基づいて移動検知信号を出力する熱線式検知センサ部Ｂと、第１の検知領域Ｒに包含される第２の検知領域Ｓに超音波を送波し、受波された波形パターンと移動検知信号が出力される直前に受波された波形パターンとが異なれば存在検知信号を出力する超音波式検知センサ部Ａと、移動検知信号及び存在検知信号がともに出力されていない場合に人体無検知信号を出力する総合判断部Ｃとを備えた人体検知装置において、前回と今回とにおいて受波した超音波の波形パターンを比較し、予め定めた以上の変化をした際に計測が開始される第１の所定時間と重複して計測される第２の所定時間にわたって移動検知信号が出力していた場合、移動検知信号が出力されなくなったところで人体無検知信号を出力するようにした。

【特許請求の範囲】
【請求項１】第１の検知領域内における熱線の変化量を検出し、検出された変化量が予め定めた閾値より大きい場合に人体の移動があったと判断し、移動検知信号を出力する熱線式検知センサ部と、第１の検知領域に包含される第２の検知領域に超音波を送波し、受波された超音波の波形パターンと熱線判断部から移動検知信号が出力される直前の超音波の波形パターンである環境データとを比較し、異なるのであれば第２の検知領域内に物体が存在するとして存在検知信号を出力する超音波判断部とからなる超音波式検知センサ部と、移動検知信号又は存在検知信号のどちらかが出力されている場合には人体が存在すると判断して人体検知信号を出力し、ともに出力されていない場合には人体が存在しないと判断して人体無検知信号を出力する総合判断部とを備えた人体検知装置において、前回の送波時に受波した超音波の波形パターンと今回の送波時に受波した超音波の波形パターンとが予め定めた以上の変化をした後に計測が開始される所定時間を第１の所定時間とし、第１の所定時間を計測中に重複して計測される第２の所定時間にわたって移動検知信号が出力されていた場合、存在検知信号が出力されていたとしても、移動検知信号が出力されなくなったところで人体無検知信号を出力するようにしたことを特徴とする人体検知装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人体検知センサに係り、更に詳しくは、人体と背景との温度差を検出する熱線式検知センサ部により人体の移動を検出するとともに、超音波を用いた超音波式検知センサにより監視空間内の物体や人体の存在を検出することにより、総合的に人体を検知する人体検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の人体検知装置について図４乃至図７に基づいて説明する。図４は従来の人体検知装置の構成を表すブロック図である。図５は従来の人体検知装置の動作を表すタイミングチャートであり、（ａ）はその時点での人体の動作を示し、（ｂ）は移動検知信号を示し、（ｃ）は存在検知信号を示し、（ｄ）は存在変動信号を示し、（ｄ）は環境更新フラグ信号を示し、（ｅ）はオフディレー時間の計測開始信号を示し、（ｆ）は負荷出力を示す。図６は従来の他の人体検知装置の動作を表すタイミングチャートであり、（ａ）はその時点での人体の動作を示し、（ｂ）は移動検知信号を示し、（ｃ）は存在検知信号を示し、（ｄ）は存在変動信号を示し、（ｄ）は環境更新フラグ信号を示し、（ｅ）はオフディレー時間の計測開始信号を示し、（ｆ）は負荷出力を示す。図７は従来の他の人体検知装置の動作を表すタイミングチャートであり、（ａ）はその時点での人体の動作を示し、（ｂ）は移動検知信号を示し、（ｃ）は存在検知信号を示し、（ｄ）は存在変動信号を示し、（ｄ）は環境更新フラグ信号を示し、（ｅ）はオフディレー時間の計測開始信号を示し、（ｆ）は負荷出力を示す。なお、環境更新フラグは、負荷出力がオフしている時や負荷出力をオフしてもよいと判断されたときにオンされるものであり、環境更新フラグがオンしている間は一定時間毎に後述する環境データが更新されることになる。
【０００３】超音波式検知センサ部Ａは、超音波振動子を使用して所定の周波数の超音波を第２の検知領域に相当する存在検知領域Ｓ内に送波し、存在検知領域Ｓ内にある物体からの反射波を超音波振動子によって受波することにより物体の存在を検知するものである。存在検知領域Ｓとは、送波された超音波が、存在検知領域Ｓ内に侵入した物体によって反射された場合に、その反射波を受波できる空間をいい、超音波式検知センサ部Ａによる侵入物の検知が可能な空間である。
【０００４】熱線式検知センサ部Ｂは、第１の検知領域に相当する移動検知領域Ｒ内において、人体Ｈの放射する熱により生じた温度変化を検出することが可能な焦電素子を使用して、人体Ｈの移動を検出するものである。移動検知領域Ｒとは、存在検知領域Ｓを含み存在検知領域Ｓよりも広い空間であり、熱線式検知センサ部Ｂにより人体Ｈの移動の検出が可能な空間である。
【０００５】従来の人体検知装置は、図４に示すように、超音波式検知センサ部Ａと、熱線式検知センサ部Ｂと、総合判断部Ｃとからなる。超音波式検知センサ部Ａは、発振器１０と、送波回路１１と、送波間隔決定器１２と、超音波送波器及び超音波受波器を共に備える超音波送受波器１３と、増幅回路１４と、検波回路１５と、超音波環境データ記憶部１６と、超音波現状データ記億部１７と、超音波前回データ記憶部１８と、超音波存在検知回路１９と、超音波移動検知回路２０と、超音波移動時間計測回路２８とからなる。熱線式検知センサ部Ｂは、集光器４１と、焦電素子４２と、増幅回路４３と、熱線判断回路４４とからなる。総合判断部Ｃは、検知判断回路５５と、遅延回路５６と、減光回路５７とからなる。
【０００６】超音波式検知センサ部Ａにおいて、発振器１０から出力される発振信号は、送波回路１１においてトーンバースト波となり、送波間隔決定器１２により決定された送波間隔で超音波送受波器１３から超音波として送波される。送波された超音波は、存在検知領域Ｓ内の物体により反射され、反射波として超音波送受波器１３により受波される。受波された超音波は、増幅回路１４により増幅された後、検波回路１５により検波される。検波回路１５において検波された検波信号は、超音波現状データ記憶部１７に入力される。
【０００７】超音波環境データ記憶部１６及び超音波現状データ記憶部１７、超音波前回データ記憶部１８は、検波回路１５において検波された検波信号を時系列の波形パターンとして記億する。超音波環境データ記憶部１６は、熱線判断回路４４から移動検知信号が出力される直前の超音波の波形パターンである環境データを記憶する。また、超音波現状データ記憶部１７は、最も新しく受信された波形パターンである現状データを記憶する。そして、超音波存在検知回路１９では、環境データに対して現状データが変化したことを認識することにより人体Ｈの存在／非存在を判断し、存在検知信号を出力する。
【０００８】さらに、超音波現状データ記憶部１７に記憶された現状データは、適宜更新されることになるが、新たに更新される前に超音波現状データ記憶部１７に記憶された現状データを前回データとして超音波前回データ記憶部１８に記憶する。そして、超音波移動検知回路２０では、前回データに対して現状データが変化したことを認識することにより人体Ｈの移動を判断する。超音波移動時間計測回路２８では、超音波移動時間計測回路２８により人体Ｈの移動が停止（前回データと現状データが一致）してからの時間を計測し、所定時間以上にわたって前回データと現状データが一致する場合に超音波移動停止信号を出力する。
【０００９】熱線式検知センサ部Ｂにおいて、集光器４１は、レンズまたは反射鏡等から構成されて、人体等の物体から放射される熱線を集光する。この集光された熱線は、焦電素子４２により温度変化として検出される。温度変化に応じて変化する焦電素子４２の出力電流は、電圧に変換され焦電素子４２から出力される。増幅回路４３は、焦電素子４２の出力を増幅して熱線判断回路４４に入力する。熱線判断回路４４は、入力された電圧が閾値電圧より大きければ移動検知領域Ｒ内で人体Ｈの移動があったと判断して移動検知信号を出力する。
【００１０】総合判断部Ｃにおいて、検知判断回路５５は、超音波存在検知回路１９から出力される存在検知信号及び熱線判断回路４４から出力される移動検知信号の有無を監視することで人体Ｈの有無を総合的に判断する。すなわち、どちらかの信号が出力されると直ちに人体検知信号を出力し、どちらの信号も出力されなくなったところで遅延回路５６により所定のオフディレー時間が経過した後に人体無検知信号を出力する。また、超音波存在検知回路１９から存在検知信号が出力されていたとしても、超音波移動時間計測回路２８から超音波移動停止信号が出力されると、熱線判断回路４４から出力される移動検知信号が出力されなくなったところでオフディレー時間経過後に人体無検知信号を出力する。
【００１１】この人体検知装置により出力された人体検知信号及び人体無検知信号を用いて外部負荷のオン・オフ制御を行うことができ、例えば、トイレ照明などにおいて、人体Ｈがトイレ入室と同時に照明が点灯し、退室後しばらくすると照明が消灯するといった制御が可能となる。なお、ここで説明する人体検知装置は、総合判断部Ｃに減光回路５７を有しており、負荷として接続される照明を人体無検知信号が出力されてから一定時間かけて減光し消灯するようにしている。
【００１２】また、人体Ｈが荷物Ｌを持って存在検知領域Ｓに侵入し荷物Ｌを残して退出した場合、現状データと環境データが一致しないため存在検知信号が出力され続けることになるものの、前回データと現状データとが所定時間にわたって一致し、その間熱線判断回路４４から移動検知信号を出力していると、熱線判断回路４４から移動検知信号が出力されなくなったところでオフディレー時間の計測が開始され、オフディレー時間経過したところで人体無検知信号が出力されることになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のような構成の人体検知装置では、前回データと現状データが一致してから所定時間が経過した後に超音波移動停止信号を出力するようにしているが、図５に示すように、この時間を長く設定する（ここでは４秒間）と超音波移動停止信号が出力されるまでに熱線判断回路４４から移動検知信号が出力されなくなってしまうため、オフディレー時間の計測が開始されず、人体Ｈが検知領域から退室後も負荷に相当する照明が消灯されないという問題点を有している。また、図６に示すように、この時間を短く設定する（ここでは１秒間）と前述の問題点は解決されるものの、図７に示すように、存在検知領域Ｓで人体Ｈが読書をする場合、超音波による移動が検知されないものの、本のページをめくるといった微動により移動検知信号が出力されるといった状況において、移動検知信号が出力されなくなるとオフディレー時間経過後に照明が減光されてしまうという問題点を有していた。
【００１４】本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、人体を正確に検知することが可能となる人体検知装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、第１の検知領域内における熱線の変化量を検出し、検出された変化量が予め定めた閾値より大きい場合に人体の移動があったと判断し、移動検知信号を出力する熱線式検知センサ部と、第１の検知領域に包含される第２の検知領域に超音波を送波し、受波された超音波の波形パターンと熱線判断部から移動検知信号が出力される直前の超音波の波形パターンである環境データとを比較し、異なるのであれば第２の検知領域内に物体が存在するとして存在検知信号を出力する超音波判断部とからなる超音波式検知センサ部と、移動検知信号又は存在検知信号のどちらかが出力されている場合には人体が存在すると判断して人体検知信号を出力し、ともに出力されていない場合には人体が存在しないと判断して人体無検知信号を出力する総合判断部とを備えた人体検知装置において、前回の送波時に受波した超音波の波形パターンと今回の送波時に受波した超音波の波形パターンとが予め定めた以上の変化をした後に計測が開始される所定時間を第１の所定時間とし、第１の所定時間を計測中に重複して計測される第２の所定時間にわたって移動検知信号が出力されていた場合、存在検知信号が出力されていたとしても、移動検知信号が出力されなくなったところで人体無検知信号を出力するようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態について図１乃至図３に基づき詳細に説明する。図１は人体検知装置の構成を示すブロック図である。図２は人体検知装置の動作を表すタイミングチャートで、人体が内開き扉を有するトイレに入り、便座を開いたまま退室する様子を示すものであり、（ａ）はその時点での人体の動作を示し、（ｂ）は移動検知信号を示し、（ｃ）は存在検知信号を示し、（ｄ）は存在変動信号を示し、（ｄ）は環境更新フラグ信号を示し、（ｅ）はオフディレー時間の計測開始信号を示し、（ｆ）は負荷出力を示す。図３は他の人体検知装置の動作を表すタイミングチャートで、人体が存在検知領域にて読書する様子を示すものであり、（ａ）はその時点での人体の動作を示し、（ｂ）は移動検知信号を示し、（ｃ）は存在検知信号を示し、（ｄ）は存在変動信号を示し、（ｄ）は環境更新フラグ信号を示し、（ｅ）はオフディレー時間の計測開始信号を示し、（ｆ）は負荷出力を示す。なお、従来の技術で説明した人体検知装置と同等の箇所には同じ符号を付し、同等の箇所の詳細な説明は省略する。
【００１７】この人体検知装置は、トイレの天井等に取付られ、検知領域内の人体を正確に検知することにより、トイレの照明器具（図示せず）の点灯消灯の制御等を行うものである。
【００１８】図１において人体検知装置は、超音波式検知センサ部Ａと、熱線式検知センサ部Ｂと、総合判断部Ｃとからなる。超音波式検知センサ部Ａは、発振器１０と、送波回路１１と、送波間隔決定器１２と、超音波送波器及び超音波受波器を共に備える超音波送受波器１３と、増幅回路１４と、検波回路１５と、超音波環境データ記億部１６と、超音波現状データ記億部１７と、超音波前回データ記憶部１８と、超音波存在検知回路１９と、超音波移動検知回路２０と、超音波移動時間計測回路２８とからなる。熱線式検知センサ部Ｂは、集光器４１と、焦電素子４２と、増幅回路４３と、熱線判断回路４４と、熱線移動時間計測回路４５とからなる。総合判断部Ｃは検知判断回路５５と、遅延回路５６と、減光回路５７とからなる。
【００１９】熱線式検知センサ部Ｂにおいて、集光器４１を経て入射した熱線は、焦電素子４２により電圧変化として検出された後、増幅されて熱線判断回路４４に入力される。熱線判断回路４４は、入力された電圧が閾値電圧より大きければ移動検知領域Ｒ内で人体Ｈの移動があったと判断して移動検知信号を出力する。その際、熱線移動時間計測回路４５は、移動検知信号が出力されている時間を計測する。
【００２０】総合判断部Ｃにおいて、検知判断回路５５は、超音波存在検知回路１９から出力される存在検知信号及び熱線判断回路４４から出力される移動検知信号の有無を監視することで人体Ｈの有無を総合的に判断する。すなわち、どちらかの信号が出力されると直ちに人体検知信号を出力し、どちらの信号も出力されなくなったところで遅延回路５６により所定のオフディレー時間が経過した後に人体無検知信号を出力する。
【００２１】また、超音波存在検知回路１９から存在検知信号が出力されていたとしても、超音波移動時間計測回路２８から超音波移動停止信号が出力されると、熱線判断回路４４から出力される移動検知信号が出力されなくなったところでオフディレー時間経過後に人体無検知信号を出力する。この時、予め定めた時間ｔ１以上にわたって熱線判断回路４４の移動検知信号が出力されている間に、超音波移動がないと判断される時間ｔ２が経過すると、移動検知信号が停止されたところでオフディレー時間の計測が開始されるとともに、環境更新フラグがオンされる。そして、予め定めたオフディレー時間経過後に人体無検知信号が出力されることになる。なお、ｔ１＞ｔ２であり、超音波移動停止信号は人体無検知信号が出力されている間に発生するものとする。
【００２２】本実施の形態によれば、図２に示すように、人体Ｈが退室後に消灯し、図３に示すように、超音波存在検知領域内で読書をする等、超音波の移動がなく熱線信号が出力される場合、オフディレー時間静止しても減光してしまうことはない。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明にあっては、第１の検知領域内における熱線の変化量を検出し、検出された変化量が予め定めた閾値より大きい場合に人体の移動があったと判断し、移動検知信号を出力する熱線式検知センサ部と、第１の検知領域に包含される第２の検知領域に超音波を送波し、受波された超音波の波形パターンと熱線判断部から移動検知信号が出力される直前の超音波の波形パターンである環境データとを比較し、異なるのであれば第２の検知領域内に物体が存在するとして存在検知信号を出力する超音波判断部とからなる超音波式検知センサ部と、移動検知信号又は存在検知信号のどちらかが出力されている場合には人体が存在すると判断して人体検知信号を出力し、ともに出力されていない場合には人体が存在しないと判断して人体無検知信号を出力する総合判断部とを備えた人体検知装置において、前回の送波時に受波した超音波の波形パターンと今回の送波時に受波した超音波の波形パターンとが予め定めた以上の変化をした後に計測が開始される所定時間を第１の所定時間とし、第１の所定時間を計測中に重複して計測される第２の所定時間にわたって移動検知信号が出力されていた場合、存在検知信号が出力されていたとしても、移動検知信号が出力されなくなったところで人体無検知信号を出力するようにしたので、環境データと異なる波形パターンが検出されたときにそれが人体によるものなのか人体が持ち込んだ物によるものなのかを区別することができるため、人体を正確に検知することが可能となる人体検知装置を提供することができるという効果を奏する。

【出願人】	【識別番号】０００００５８３２【氏名又は名称】松下電工株式会社
【出願日】	平成１０年（１９９８）３月２５日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】安藤淳二（外１名）
【公開番号】	特開平１１－２７１４４４
【公開日】	平成１１年（１９９９）１０月８日
【出願番号】	特願平１０－７６９１２