-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft Personendetektoren, und spezieller betrifft sie
eine Vorrichtung, die in Kombination aus einem pyroelektrischen
Sensor zum Erfassen der Anwesenheit eines Menschen und einem Infrarot-Abstandsmesssensor
zum Berechnen des Abstands zu einem Menschen besteht.
-
Die
Erfindung betrifft ferner eine elektronische Einrichtung, die mit
dem oben beschriebenen Personendetektor versehen ist.
-
Der
Ausdruck "elektronische
Einrichtung", wie
hier verwendet, bezeichnet umfassend Vorrichtungen, die eine elektrische
Verarbeitung unter Verwendung eines von einem Personendetektor ausgegebenen
Signals ausführen.
-
In
den letzten Jahren wurde eine aus einem pyroelektrischen Sensor
zum Erfassen der Anwesenheit eines Menschen und einem Infrarot-Abstandsmesssensor
bestehende Vorrichtung (als "Personendetektor" bezeichnet) vorgeschlagen,
um einen Menschen zu erkennen, ohne dass körperlicher Kontakt zwischen
diesem und der Vorrichtung erforderlich wäre. Ein pyroelektrischer Sensor
erfasst nicht nur einen stationären
Körper
selbst, sondern auch die von diesem emittierte Wärmestrahlung (Ferninfrarot-Strahlung),
und so besteht der Vorteil, dass er die Anwesenheit eines Menschen
erfassen kann. Während
ein pyroelektrischer Sensor über
einen großen Feldwinkel
(ungefähr ±50 Grad
horizontal) und großen
Erfassungsabstand (bis zu 5 Meter) verfügt, kann er nicht den Abstand
und die Richtung zu einem Menschen erfassen. Andererseits erfasst
ein Infrarot-Abstandsmesssensor, der Nahinfrarot- Strahlung von einem Infrarotemitter
emittiert, an einem Erfassungsobjekte reflektierte Lichtstrahlen
unter Verwendung einer Positionserfassungsvorrichtung (PSD = Position
sensing device). Da ein Infrarot-Abstandsmesssensor einen engen
Feldwinkel (einige wenige Grad) aufweist, kann er den Abstand zu
einem Erfassungsobjekt erfassen, wobei kaum eine Beeinflussung durch
die Farben des Objekts (die Kleidung, die ein Mensch trägt) besteht.
Daher erlaubt die Kombination eines pyroelektrischen Sensors und
eines Infrarot-Abstandsmesssensors nicht nur die Erfassung der Anwesenheit
eines Menschen sondern auch die Erfassung des Abstands und der Richtung
desselben (siehe z.B. JP H08-338880A).
-
Die 1A ist eine Draufsicht zum
schematischen Veranschaulichen eines herkömmlichen Personendetektors 100,
und die 1B ist eine
Vorderansicht, die schematisch den Innenaufbau des herkömmlichen
Personendetektors 100 zeigt. Wie es in der 1B dargestellt ist, ist der Personendetektor 100 mit
einem pyroelektrischen Sensor 101 zum Erfassen der Anwesenheit
eines Menschen sowie mehreren Infrarot-Abstandsmesssensoren 102-0, 102-1, 102-2, 102-3 und 102-4 (nachfolgend
gemeinsam als 102 bezeichnet) zum Erfassen des Abstands
zu einem Erfassungsobjekt (einem Menschen) innerhalb eines Gehäusekörpers (150)
versehen. Jeder der Infrarot-Abstandsmesssensoren 102,
die unabhängig und
einander entsprechend aufgebaut sind, ist mit einem Infrarotemitter
(LED) 103, einer Positionserfassungsvorrichtung (PSD) 104 und
einem integrierten Schaltkreis (IC) 109 in einem Gehäuse 108 versehen.
Die Infrarot-Abstandsmesssensoren 102 sind zur Abstandsmessung
in verschiedenen Richtungen angeordnet, damit die mehreren Sensoren
den gesamten Erfassungsbereich des pyroelektrischen Sensors 102 abdecken.
Wie es in der 1A dargestellt
ist, sind an der Vorderseite des Gehäuses 150 Konvergenzlinsen 105 und 106 angeordnet,
von denen jede den LEDs 103 und dem PSD 104 entspricht. Von
den LEDs 103 emit tierte Nahinfrarot-Strahlung erreicht
ein Erfassungsobjekt H durch die entsprechende Konvergenzlinse 105,
und es tritt durch die Konvergenzlinse 106 in eine Lichtempfangsfläche der
PSD 104 ein. Die PSD 104 gibt ein den Abstand bis
zum Erfassungsobjekt H anzeigendes Signal auf Grundlage der Position
auf der Lichtempfangsfläche, wo
die reflektierten Lichtstrahlen eintreten, aus.
-
Wie
es in der 2 dargestellt
ist, enthält
der pyroelektrische Sensor 101 einen Sensorteil 102a und
eine Signalverarbeitungsschaltung 101b zum Verarbeiten
eines Ausgangssignals des Sensorteils 101a. Obwohl in der 2 nur ein Abstandsmesssensor 102-0 detailliert
dargestellt ist, enthält
jeder der Abstandsmesssensoren 102 eine LED-Treiberschaltung 103b zum
Ansteuern jeder der LEDs 103, eine Signalverarbeitungsschaltung 104b zum
Verarbeiten eines Ausgangssignals der PSD 104 und einen
Widerstand 104c zum Einstellen der Empfindlichkeit (103b, 104b und 104c entsprechen
dem IC 109 in der 1).
Der Gehäusekörper 150 ist
auch mit einer Konstantspannungshaltung 130 zum Liefern
einer konstanten Spannung sowohl an die Abstandsmesssensoren 102 als
auch die Steuerschaltung 140 zum Steuern jedes der Abstandsmesssensoren 102 versehen.
-
Der
pyroelektrische Sensor 101 ist immer in einen Betriebszustand
versetzt. Wenn ein Erfassungsobjekt (das in der 1A als Mensch H dargestellt ist) innerhalb
eines vorgegebenen Bereichs (Erfassungsbereich) entfernt vom pyroelektrischen
Sensor 101 vorhanden ist, erfasst dieser vom Menschen emittierte
Ferninfrarot-Strahlung, und er gibt ein Erfassungssignal aus. Entsprechend
dem Erfassungssignal wird durch einen Steuerungsvorgang durch den
Steuerungsteil 140 ein Abstandsmessvorgang durch den Abstandsmesssensor 102 gestartet.
Normalerweise werden Abstandsmessvorgänge von 102-0, 102-1, 102-2, 102-3 und 102-4 der
Reihe nach inter mittierend wiederholt. Wenn die Abstandsmesssensoren 102 während des
Betriebs einen Abstand zu einem Erfassungsobjekt erfassen, wird
die Position eines Menschen relativ zum Personendetektor 100 auf
Grundlage seiner Richtung und seines Abstands spezifiziert.
-
Jedoch
verfügt
im Fall eines Personendetektors 100, in dem mehrere unabhängig aufgebaute Abstandsmesssensoren 102 in
jeweiligen Gehäusen 108 verwendet
werden, die gesamte Vorrichtung notwendigerweise über große Abmessungen,
was zu einer Einschränkung
beim Gebrauch führt,
wie der, dass die Vorrichtung nicht in einer kleinen Einrichtung montiert
werden kann. Außerdem
wird die Vorrichtung aufgrund der größeren Anzahl ihrer Teile teuer.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Demgemäß ist es
eine Aufgabe der Erfindung, einen kleinen und billigen Personendetektor
zu schaffen.
-
Es
ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Einrichtung
unter Verwendung eines derartigen Personendetektors zu schaffen.
-
Um
die obige Aufgabe zu lösen,
ist Folgendes geschaffen: ein Personendetektor mit einem pyroelektrischen
Sensor zum Erfassen der Anwesenheit eines Menschen sowie einem Infrarot-Abstandsmesssensor
zum Erfassen des Abstands zu diesem in Kombination, wobei dieser
Personendetektor mit Folgendem versehen ist:
- – mehreren
Infrarotstrahlungsemittern, die in verschiedenen Infrarotemissionsrichtungen
angeordnet sind, um einen Erfassungsbereich des pyroelektrischen
Sensors abzudecken; und
- – einer
Positionserfassungsvorrichtung mit einer Lichtempfangsfläche, wobei
dafür gesorgt
ist, dass durch das Erfas sungsobjekt reflektierte Infrarotstrahlung
auf diese fallen, und die abhängig von
der Position des einfallenden Lichts auf der Lichtempfangsfläche ein
Signal ausgibt, das den Abstand zum Erfassungsobjekt anzeigt;
- – wobei
mehrere den Infrarotemittern entsprechende Positionserfassungsvorrichtungen
in einem Gehäuse
untergebracht sind.
-
Der
Ausdruck "zum Überdecken
eines Erfassungsbereichs",
wie hier verwendet, bedeutet, dass Infrarotstrahlung den gesamten
Erfassungsbereich eines pyroelektrischen Sensors erreicht.
-
Der
Ausdruck "Gehäuse", wie hier verwendet,
bedeutet nicht ein aus mehreren Gehäusen zusammengesetztes Gehäuse, sondern
ein solches, das aus einem kontinuierlichen Material besteht, das nicht
trennbar oder nicht unterteilbar ist.
-
Beim
vorliegenden Personendetektor erfasst der pyroelektrische Sensor
die Anwesenheit eines Erfassungsobjekts (eines Menschen) durch Erfassen von
vom Menschen emittierter Infrarotstrahlung, wenn ein Körper innerhalb
eines Erfassungsbereichs vorhanden ist. Der Infrarot-Abstandsmesssensor emittiert
z.B. Infrarotstrahlung sequenziell mit kurzen Intervallen von jedem
Infrarotstrahlungsemitter. Wenn ein Körper innerhalb eines Erfassungsbereichs existiert,
wird die in der Richtung emittierte Infrarotstrahlung durch das
Erfassungsobjekt reflektiert, und die vom Erfassungsobjekt reflektierten
Lichtstrahlen treten in die Lichtempfangsfläche der PSD ein. Daher kann
die Richtung, in der das Erfassungsobjekt vorhanden ist, entsprechend
der Emissionsrichtung der Infrarotstrahlung erkannt werden. Die
PSD gibt ein den Abstand zum Erfassungsobjekt anzeigendes Signal
entsprechend der Eintrittsposition des reflektierten Lichts auf
der Lichtempfangsfläche
aus. So kann der Personendetektor nicht nur die Anwesenheit eines
Menschen sondern auch den Abstand und die Richtung desselben erfassen.
-
Der
erfindungsgemäße Personendetektor, bei
dem die mehreren Infrarotstrahlungsemitter und die denselben entsprechende
PSD in einem Gehäuse
untergebracht sind, ermöglicht
eine Größe, die kleiner
als die bei der in der 1 dargestellten
herkömmlichen
Ausführungsform
ist, bei der mehrere Gehäuse
zusammengebaut sind. Außerdem
sind die Kosten der Vorrichtung durch die kleinere Teileanzahl gesenkt.
-
Da
der oben genannte Infrarot-Abstandsmesssensor keinen mechanischen
Scanvorgang verwendet, verfügt
er über
hervorragende Ruhe, und seine Reaktion ist nicht durch einen mechanischen Scanvorgang
eingeschränkt.
Ferner ist aufgrund der abnutzungsfreien Konstruktion ohne mechanischen Scanvorgang
keine Wartung erforderlich. Daher ist der Personendetektor über eine
lange Periode stabil betriebsfähig.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung verfügen
die Positionserfassungsvorrichtungen über eine Lichterfassungsfläche, die
den mehreren Infrarotstrahlungsemittern entspricht.
-
Der
Ausdruck "Lichtempfangsfläche", wie hier verwendet,
bedeutet eine Lichtempfangsfläche aus
einem kontinuierlichen Material, spezieller aus einem Chip.
-
Bei
dieser Ausführungsform
ist, da das Positionserfassungselement eine Lichtempfangsfläche aufweist,
die mehreren Infrarotstrahlungsemittern entspricht, der Personendetektor
kleiner und billiger als dann, wenn er aus mehreren Chips besteht.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung verfügt
der Detektor über
einen Gehäusekörper, in dem
zumindest der pyroelektri sche Sensor und der Infrarot-Abstandsmesssensor
untergebracht sind;
- – wobei eine Toroidlinse an
einer Stelle an der Vorderseite des Gehäusekörpers angebracht ist, die der
Lichtempfangsfläche
der Positionserfassungsvorrichtungen entspricht.
-
Der
Ausdruck "Vorderseite
des Gehäusekörpers", wie hier verwendet,
bedeutet eine Fläche,
die einem Erfassungsbereich zugewandt ist.
-
Bei
dieser Ausführungsform
ist der Personendetektor mit einer Toroidlinse versehen, die entsprechend
einer Lichtempfangsfläche
des positionsempfindlichen Elements so angeordnet ist, dass reflektierte
Lichtstrahlen aus verschiedenen Richtungen durch die Toroidlinse
geeignet auf der Lichtempfangsfläche
gesammelt werden.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung verfügt
der Detektor über
einen Ausgangsteil zum Ausgeben eines Körpererfassungssignals, das
den durch den pyroelektrischen Sensor und den Abstandsmesssensor
erfassten Inhalt anzeigt.
-
Hinsichtlich
des Personendetektors gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
gibt ein Ausgangsteil ein Körpererfassungssignal
aus, das den durch den pyroelektrischen Sensor und den Abstandsmesssensor
erfassten Inhalt anzeigt. So werden verschiedene Einrichtungen entsprechend
der Anwesenheit, der Richtung und des Abstands eines Menschen innerhalb
eines vorgegebenen Erfassungsbereichs unter Verwendung des Körpererfassungssignals
gesteuert.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung überträgt der Ausgangsteil
das Körpererfassungssignal
in Form von Infrarotstrahlung oder Funkwellen.
-
Beim
Personendetektor gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird, da der Ausgangsteil das Körpererfassungssignal
in Form von Infrarotstrahlung oder Funkwellen ausgibt, dasselbe
ohne Verwendung elektrischer Kabel an verschiedene elektronische
Einrichtungen übertragen.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist der pyroelektrische Sensor mehrfach vorhanden
und die Erfassungsbereiche dieser pyroelektrischen Sensoren sind
gegeneinander verschoben.
-
Der
Personendetektor gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist mit mehreren pyroelektrischen Sensoren versehen, deren Erfassungsbereich gegeneinander
verschoben sind, so dass der Gesamterfassungsbereich vergrößert ist.
-
Ferner überlappen
die Erfassungsbereiche der mehreren pyroelektrischen Sensoren vorzugsweise
einander. In diesem Fall wird eine Grobposition eines Menschen dadurch
erfasst, dass ein Vergleichsergebnis zwischen Ausgangssignalen der
pyroelektrischen Sensoren berechnet wird, deren Erfassungsbereiche
einander überlappen.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung emittiert jeder Infrarotstrahlungsemitter des Infrarot-Abstandsmesssensors
die Infrarotstrahlung intermittierend in Form kurzer Impulse mit
einem langen Zyklus von 0,1 bis 1 Sek.
-
Hinsichtlich
des Personendetektors der vorliegenden Ausführungsform emittiert der Infrarot-Abstandsmesssensor
die Infrarotstrahlung von jedem Infrarotstrahlungsemitter in Form
eines kurzen Impulses mit einem langen Zyklus von 0,1 bis 1 Sek.
D.h., dass jeder Infrarotstrahlungsemitter mit niedrigem Tastverhältnis betrieben
wird. Demgemäß ist der
Energieverbrauch jedes der Infrarotstrahlungsemitter im Vergleich zum
Fall einer Ansteuerung von Infrarotemittern mit hohem Tastverhältnis verringert.
-
Es
ist zu beachten, dass ein Emissionszyklus von 0,5 Sek. oder länger bei
einem Menschen als Erfassungsobjekt ausreichend ist, da sich ein
Mensch relativ langsam bewegt. Jedoch ist es nicht wünschenswert,
dass der Emissionszyklus länger
als 1 Sek. ist, da dann Fehlübereinstimmung
zwischen dem Ansprechverhalten des Personendetektors und der tatsächlichen
Position einer Person besteht.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung verfügt
der Detektor über
einen Steuerungsteil zum Absenken der Infrarotstrahlungshäufigkeit
der restlichen Infrarotstrahlungsemitter in Bezug auf denjenigen
Infrarotstrahlungsemitter, der der Richtung des Erfassungsobjekts
entspricht.
-
Hinsichtlich
des Personendetektors der vorliegenden Ausführungsform verringert, wenn
einmal die Richtung des Erfassungsobjekts erkannt ist, der Steuerungsteil
die Infrarotstrahlungs-Emissionsfrequenz der Infrarotstrahlungsemitter
mit Ausnahme desjenigen speziellen, der der Richtung des Erfassungsobjekt
entspricht. Daher kann der Energieverbrauch der Infrarotstrahlungsemitter
dadurch gesenkt werden, dass die Emissionshäufigkeit einer Richtung, in
der das Erfassungsobjekt nicht vorhanden ist, verringert wird.
-
Ferner
kann, wenn einmal die Richtung des Erfassungsobjekts erkannt wurde,
der Steuerungsteil die Infrarotstrahlungsemitter so ansteuern, dass
er dafür
sorgt, dass nur eine Vorrichtung, die der Richtung des Erfassungsobjekts
entspricht, intermittierend Infrarotstrahlung emittiert. In diesem
Fall kann der Energieverbrauch der Infrarotstrahlungsemitter weiter
gesenkt werden. Ferner können,
wenn sich das Erfassungsobjekt an eine neue Position bewegt, was
dazu führt,
dass keine reflektierten Lichtstrahlen aus der Richtung erfasst
werden, in der sich das Objekt zuvor befand, anschließende Betriebsvorgänge in den
früheren
Zustand zurückgestellt
werden, in dem der Infrarot-Abstandsmesssensor Infrarotstrahlung
von jedem der Infrarotstrahlungsemitter emittiert.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist der Gehäusekörper durch
ein Harzelement mit Eigenschaften zum Einschränken der Transmission sichtbarer
Strahlung und zum Zulassen der Transmission von Infrarotstrahlung
bedeckt.
-
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist ein Gehäusekörper des
Personendetektors mit einem Harzelement bedeckt, das für Infrarotstrahlung durchlässig ist
und die Transmission sichtbarer Strahlung schwächt, so dass der Personendetektor gegen
mechanische Stöße und Verschmutzung
geschützt
ist. Dies ist auch hinsichtlich des Designs für den Personendetektor wünschenswert,
da das Harzelement den Gehäusekörper unauffällig macht.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung überträgt der Ausgangsteil
das Körpererfassungssignal über eine öffentliche
Leitung.
-
Beim
Personendetektor gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
werden, da der Ausgangsteil das Körpererfassungssignal über eine Öffentliche Leitung
ausgibt, verschiedene Körpererfassungssignale über eine öffentliche
Leitung an verschiedene elektronische Einrichtungen übertragen.
-
Es
ist auch eine elektronische Einrichtung mit Folgendem geschaffen:
- – dem
obigen Personendetektor;
- – einem
Einrichtungsteil zum Ausführen
vorgegebener Be triebsvorgänge;
und
- – einem
Steuerungsteil zum Steuern des Einrichtungsteils auf Grundlage des
vom Personendetektor ausgegebenen Körpererfassungssignals.
-
Bei
der vorliegenden elektronischen Einrichtung, die mit dem Personendetektor
versehen ist, wird der Steuerungsteil auf Grundlage des vom Personendetektor
ausgegebenen Körpererfassungssignals
gesteuert, so dass der Einrichtungsteil entsprechend der Anwesenheit,
der Richtung und des Abstands eines Menschen gesteuert wird.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung verfügt
der Detektor über
einen Speicherteil zum Speichern von eine Vorliebe des Benutzers
anzeigender Information;
- – wobei der Steuerungsteil
den Betrieb des Einrichtungsteils auf Grundlage der im Speicherteil gespeicherten
Information, zusätzlich
zum Körpererfassungssignal,
steuert.
-
Bei
der elektronischen Einrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform
wird z.B. Information vorab abhängig
von Vorlieben des Benutzers in einem Speicherteil registriert. Der
Steuerungsteil steuert den Einrichtungsteil auf Grundlage der vorab im
Speicher steuert den Einrichtungsteil auf Grundlage der vorab im
Speicherteil registrierten Information sowie des Körpererfassungssignals.
Daher wird der Einrichtungsteil entsprechend nicht nur der Anwesenheit,
der Richtung und des Abstands eines Menschen innerhalb eines vorgegebenen
Erfassungsbereichs sondern auch abhängig von Vorlieben des Benutzers
gesteuert.
-
Außerdem ist
in der elektronischen Einrichtung vorzugsweise eine Einrichtung
zum Aktualisieren eines im Speicherteil gespeicherten Inhalts in Echtzeit
während
des Betriebs des Einrichtungsteils vorhanden. In diesem Fall wird
die Steue rung des Einrichtungsteils während des Betriebs abhängig von Vorlieben
des Benutzers in Echtzeit umgeschaltet. Wenn mehrere Benutzer vorliegen,
kann die Steuerung des Einrichtungsteils während des Betriebs für jeden
Benutzer in Echtzeit umgeschaltet werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
und den beigefügten Zeichnungen,
die nur zur Veranschaulichung angegeben sind und demgemäß für die Erfindung
nicht beschränkend
sind, vollständiger
verständlich
werden.
-
1A ist eine Draufsicht zum
schematischen Darstellen eines herkömmlichen Personendetektors,
und die 1B ist eine
Vorderansicht zum schematischen Veranschaulichen des herkömmlichen
Personendetektors;
-
2 ist ein elektrisches Blockdiagramm, das
den herkömmlichen
Personendetektor zeigt;
-
3A ist eine Draufsicht zum
schematischen Veranschaulichen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Personendetektors;
und die 3B ist eine
Vorderansicht zum schematischen Veranschaulichen des Personendetektors;
-
4 ist ein elektrisches Blockdiagramm, das
den Personendetektor zeigt;
-
5 ist eine perspektivische
Außenansicht des
Personendetektors;
-
6 ist eine Ansicht, die
Richtungen von Infrarotstrahlung zeigen, wie sie von am Personendetektor
montierten LEDs emittiert wird;
-
7A ist eine Ansicht, die
eine Anwendung des Personendetektors bei einer Klimaanlage zeigt, und
die 7B ist eine Ansicht,
die eine Anwendung des Personendetektors bei einer Audioanlage zeigt;
-
8 veranschaulicht ein modifiziertes
Beispiel der in der 7A dargestellten
Ausführungsform
für eine
Klimaanlage;
-
9 veranschaulicht eine Ausführungsform,
bei der der Personendetektor an einem anderen Ort als die Klimaanlage
installiert ist;
-
10 veranschaulicht eine
modifizierte Ausführungsform
des in der 3 dargestellten
Personendetektors;
-
11 veranschaulicht den Erfassungsbereich
von am Personendetektor montierten pyroelektrischen Sensoren;
-
12 veranschaulicht eine
Ausführungsform,
bei der der in der 3 dargestellte
Personendetektor mit einem Harzelement abgedeckt ist;
-
13A und 13B veranschaulichen jeweils einen Signalverlauf
eines vom in der 3 dargestellten
Personendetektor erfassten LED-Steuersignals; und
-
14A und 14B veranschaulichen jeweils eine Ausführungsform,
bei der eine Kommunikationsvorrichtung zusätzlich für den Personendetektor und einen
Steuerungsteil vorhanden ist.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die
Erfindung wird mittels bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen detaillier ter beschrieben.
-
Gemäß den Zeichnungen
ist die 3A eine Draufsicht
zum schematischen Veranschaulichen eines Personendetektors 1,
und die 3B ist eine Vorderansicht
zum schematischen Veranschaulichen des Innenaufbaus des Personendetektors 1 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Wie es in der 3B dargestellt
ist, ist der Personendetektor 1 mit einem pyroelektrischen
Sensor 7 zum Erfassen der Anwesenheit eines Menschen sowie
einem Infrarot-Abstandsmesssensor 2 zum Erfassen des Abstands
zu einem zu messenden Objekt (einem Menschen) in einem Gehäusekörper 50 versehen.
Der Infrarot-Abstandsmesssensor 2 ist
mit mehreren (fünf bei
dieser Ausführungsform)
LED-Chips 3-0, 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 (nachfolgend
gemeinsam als 3 bezeichnet) als Infrarotemitter, einer
Positionserfassungsvorrichtung (PSD) 4 und einem integrierten Schaltkreis
(IC) 9 in einem Gehäuse 20 versehen. Wie
es in der 3A dargestellt
ist, sind an der Vorderseite des Gehäusekörpers 50 Konvergenzlinsen 5 und 6 angeordnet,
von denen jede den LEDs 3 und der PSD 4 entspricht.
Von jeder der LEDs 3 emittierte Nahinfrarotstrahlung I1
erreicht über
die entsprechende Konvergenzlinse 5 ein Erfassungsobjekt
H, und an diesem reflektierte Lichtstrahlen I1' treten durch die Konvergenzlinse 6 in
eine Lichtempfangsfläche
der PSD 4 ein. Die PSD 4 gibt ein den Abstand zum
Erfassungsobjekt H anzeigendes Signal entsprechend der Eintrittsposition
des reflektierten Lichts auf der Lichtempfangsfläche aus. Der pyroelektrische
Sensor 7 erfasst vom Erfassungsobjekt H emittierte Wärmestrahlung
(Ferninfrarot-Strahlung).
-
Die 6 ist eine Seitenansicht
des Personendetektors, die dessen Inneres zeigt. Jeder der LED-Chips 3 ist
so angeordnet, dass die Chips einen Erfassungsbereich A (schraffiert
dargestellt) des pyroelektrischen Sensors 7 dadurch überdecken
können,
dass jede Emissionsrichtung der Infrarotstrah lung (Nahinfrarot-Strahlung)
verändert
wird. Pfeile a-0, a-1,
a-2, a-3 und a-4 zeigen die Emissionsrichtungen der Infrarotstrahlung
von den LED-Chips 3-0, 3-1, 3-2, 3-3 bzw. 3-4.
-
Die 5 zeigt eine perspektivische
Außenansicht
des Personendetektors 1. Wie es in der 5 dargestellt ist, ist als der PSD 4 entsprechende Konvergenzlinse
eine Toroidlinse verwendet. Die Toroidlinse 6 kann in geeigneter
Weise reflektierte Lichtstrahlen aus verschiedenen Richtungen auf
die Lichtempfangsfläche
der PSD 4 sammeln.
-
Der
Personendetektor 1, bei dem die mehreren LED-Chips 3 entsprechenden
PSDs 4 im Gehäuse 20 untergebracht
sind, ermöglicht
eine kleinere Vorrichtungsgröße als bei
der in der 1 dargestellten
herkömmlichen
Ausführungsform,
bei der mehrere Gehäuse
zusammengebaut sind. Genauer gesagt, kann für den Personendetektor 1 eine
Verringerung der Größe bis näherungsweise
auf die eines in der 1 dargestellten
Abstandsmesssensors 102 realisiert werden. Außerdem sind
die Kosten der Vorrichtung dank der kleineren Teileanzahl gesenkt.
-
Die 4 zeigt ein elektrisches
Blockdiagramm des Personendetektors 1. Wie es in der 4 dargestellt ist, verfügt der pyroelektrische
Sensor 7 über
einen Sensorteil 7a und eine Signalverarbeitungsschaltung 7b zum
Verarbeiten eines Ausgangssignals des Sensorteils 7a. Der
Abstandsmesssensor 2 verfügt über eine LED-Treiberschaltung 3b zum Ansteuern
jeder der LEDs 3-0, 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4, eine
Signalverarbeitungsschaltung 4b zum Verarbeiten eines Ausgangssignals
der PSD 4 und einen Widerstand 4c zum Einstellen
der Empfindlichkeit (3B, 4B und 4C entsprechend
dem IC 9 in der 3). npn-Transistoren 11-0, 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 sind zwischen
der LED-Treiberschaltung 3b und jeder der LEDs 3-0, 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 als
Schalter zum jeweiligen Aktivieren der LEDs vorhanden. Die npn-Transistoren 11-0, 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 werden
durch LED-Steuersignale CS0, CS1, CS2, CS3 und CS4 von einem Steuerungsteil
(in der 7A beispielhaft
als 40 dargestellt) ein-/aus-geschaltet. Der Abstandsmesssensor 2 ist
auch mit einer Konstantspannungsschaltung 30 zum Liefern
einer konstanten Spannung an die LED-Treiberschaltung 3b und
die PSD 4 versehen.
-
Der
Gehäusekörper 50 ist
mit einem Anschluss V2 zum Ausgeben eines Ausgangssignals des pyroelektrischen
Sensors 7, einem Anschluss VCC zum Zuführen von Spannung zur Signalverarbeitungsschaltung 4b und
zur Konstantspannungsschaltung 30 von einer externen Spannungsquelle, einem
Anschluss V1 zum Ausgeben eines Ausgangssignals der PSD 4,
einem Anschluss GND zum Erden des Gehäusekörpers 50 sowie einem
Anschluss zum Eingeben der LED-Steuersignale CS0, CS1, CS2, CS3
und CS4 versehen.
-
Der
Personendetektor 1 wird wie folgt betrieben.
-
Der
pyroelektrische Sensor 7 ist immer in einen Betriebszustand
versetzt. Wenn innerhalb eines vorgegebenen Bereichs (Erfassungsbereich)
vom pyroelektrischen Sensor 7 ein Erfassungsobjekt (in der 3A als Mensch H dargestellt)
existiert, erfasst der pyroelektrische Sensor 7 die vom
Menschen emittierte Infrarotstrahlung I0 und er gibt ein Erfassungssignal
an den Anschluss V2 aus. Entsprechend dem Erfassungssignal wird
ein Abstandsmessvorgang des Abstandsmesssensors 2 durch
einen Steuerungsvorgang durch den Steuerungsteil 40 gestartet.
-
Z.B.
sorgt der Steuerungsteil 40, bei einem Steuerungstiming,
wie es in der 13A dargestellt ist,
dafür,
dass die LED-Steuerungssignale CS0, CS1, CS2, CS3 und CS4 in Form kurzer
Impulse mit der Impulsbreite Δt
den hohen Pegel einnehmen, was er durch sequenzielles Verzögern ihres
Timings mit einem Zyklus T von 0,5 bis 1 Sek. bewerkstelligt. Demgemäß werden
die in der 4 dargestellten npn-Transistoren 11-0, 11-1, 11-2, 11-3 und 11-4 sequenziell
und zeitweilig eingeschaltet, so dass die entsprechenden LEDs 3-0, 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 sequenziell
und zeitweilig Nahinfrarot-Strahlung I1 emittieren (dieser Betrieb
wird als "sequenzielle Steuerung" bezeichnet).
-
Hierbei
wird, wenn das in der 6 dargestellte
Erfassungsobjekt H in einer speziellen Richtung (einer von a-0,
a-1, a-2, a-3 und a-4) innerhalb des Erfassungsbereichs existiert,
die in dieser Richtung emittierte Infrarotstrahlung I1 durch das
Erfassungsobjekt H in dieser Richtung reflektiert, und die vom Erfassungsobjekt
H reflektierten Lichtstrahlen I1' treten
in die Lichtempfangsfläche
der PSD 4 ein. Daher kann vom Steuerungsteil 40 die
Richtung erfasst werden, in der das Erfassungsobjekt vorhanden ist. Der
Steuerungsteil 40 erfasst das Ausgangssignal des Abstandsmesssensors 2 (Anschluss
V1) synchron mit den LED-Steuerungssignalen CS0, CS1, CS2, CS3 und
CS4, d.h. synchron mit der von jeder der LEDs 3-0, 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 emittierten
Infrarotstrahlung. Außerdem
ist der Abstand zum Erfassungsobjekt als Ausgangssignal vom Abstandsmesssensor 2 auf
Grundlage der Position der reflektierten Lichtstrahlen auf der Lichtempfangsfläche dargestellt.
So kann der Personendetektor nicht nur die Anwesenheit eines Menschen
sondern auch den Abstand und die Richtung desselben erfassen.
-
Wie
oben beschrieben, kann durch Ansteuern der LEDs 3 mit niedrigem
Tastverhältnis
der Energieverbrauch jeder derselben im Vergleich zum Fall gesenkt
werden, bei dem die LEDs mit hohem Tastverhältnis angesteuert werden. Es
ist zu beachten, dass ein Infrarotstrahlungs-Emissionszyklus T von 0,5
Sek. oder länger
ausreichend ist, um den Abstand zu erfassen, da die Bewegung eines
Menschen relativ langsam ist. Jedoch ist es nicht wünschenswert,
dass der Emissionszyklus T länger
als 1 Sek. ist, da dann zwischen der Reaktion des Personendetektors
und der tatsächlichen
Position der Person fehlende Übereinstimmung
besteht.
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass, bei der obigen Ausführungsform,
die LEDs 3-0, 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 sequenziell
und zeitweilig Infrarotstrahlung emittieren (sequenzielle Steuerung),
dass jedoch der erfindungsgemäße Personendetektor
nicht hierauf beschränkt
ist. Wie es in der 13B dargestellt
ist, kann der Steuerungsteil 40 intermittierend Infrarotstrahlung
von einer speziellen der LEDs emittieren, die der Richtung des Erfassungsobjekts
H entspricht (bei dieser Ausführungsform
die LED 3-2, die dem Steuerungssignal CS2 entspricht),
wenn einmal die Richtung des Erfassungsobjekts H durch eine Reihe von
Betriebsabläufen
des Abstandsmesssensors 2 erkannt wurde. In diesem Fall
kann, wenn nur für
die LED 3-2 der Emissionszyklus T aufrecht erhalten wird,
der Energieverbrauch der LEDs auf ein Fünftel gegenüber dem bei der obigen Ausführungsform
gesenkt werden.
-
Ferner
werden, wenn sich das Erfassungsobjekt H an eine neue Position bewegt,
was zur Folge hat, dass reflektierte Lichtstrahlen vom vorigen Ort nicht
mehr erfasst werden, anschließende
Betriebsabläufe
auf die sequenzielle Steuerung, wie es in der 13A dargestellt ist, zurückgestellt.
-
So
kann der Energieverbrauch der LEDs insgesamt dadurch verringert
werden, dass die Infrarot-Emissionshäufigkeit der LEDs 3-0, 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 des
Abstandsmesssensors 2 mit Ausnahme derjenigen speziellen
verringert wird, die der Richtung des Erfassungsobjekts H entspricht.
-
Die 7A zeigt eine Ausführungsform,
bei der der Personendetektor 1 und der Steuerungsteil 40,
die in einem Gehäuse
integriert sind, an einer Klimaanlage 60 als elektronischer
Einrichtung montiert sind. Die Klimaanlage 60 ist mit einem
Einrichtungsteil 61 zum Ausblasen klimatisierter Luft W
in einen Raum versehen. In der Klimaanlage 60 fungiert
der Steuerungsteil 40 als Ausgangsteil zum Ausgeben eines
Körpererfassungssignals
HS, das den vom pyroelektrischen Sensor 7 und vom Abstandsmesssensor 2 erfassten
Inhalt anzeigt. Anschließend
steuert der Steuerungsteil 40 den Einrichtungsteil 61 auf Grundlage
des Körpererfassungssignals
HS, so dass ausgeblasene Luft W entsprechend der Anwesenheit, der
Richtung und dem Abstand eines Menschen in einem Raum (innerhalb
eines Erfassungsbereichs) ausgeblasen wird. Z.b. erfolgt die Klimatisierung
in einem Raum auf effektive Weise dadurch, dass kühlende oder
erwärmende
Luft in der Richtung ausgeblasen wird, in der das Erfassungsobjekt
vorhanden ist.
-
Die 7B zeigt eine Ausführungsform,
bei der der Personendetektor 1 und der Steuerungsteil 40,
die in ein Gehäuse
integriert sind, an einer Einheit einer Audioanlage 70 als
elektronischer Einrichtung montiert sind. Die Audioanlage 70 ist
mit einem Einrichtungsteil 71 zum Ausgeben eines Audioausgangssignals
SD in einen Raum versehen. In der Audioanlage 70 steuert
der Steuerungsteil 40 den Einrichtungsteil 71 auf
Grundlage des Körpererfassungssignals
HS, so dass das Audioausgangssignal SD entsprechend der Anwesenheit,
der Richtung und dem Abstand eines Menschen in einem Raum (innerhalb
eines Erfassungsbereichs) gesteuert wird. Z.B. wird der Schalleffekt
von einem Lautsprechersatz des Einrichtungsteils 71 automatisch
so eingestellt, dass die Schallqualität an der Position, an der ein Mensch
vorhanden ist, am besten ist.
-
Die 8 veranschaulicht eine modifizierte Ausführungsform 60A,
bei der ein Personeninformationsspeicher 62 als Speicherteil
an der in der 7 dargestellten
Klimaanlage 60 angebracht ist. Der Personeninformationsspeicher 62 speichert
Information, die die Vorlieben eines Benutzers anzeigt, was bei
dieser Ausführungsform
die Raumtemperatur und die Strömungsrate
der ausgeblasenen Luft bedeutet.
-
Wenn
z.B. die Anzahl der zu erfassenden Benutzer 1 ist, wird
Information zur Raumtemperatur und der Strömungsrate ausgeblasener Luft
vorab abhängig
von den Vorlieben des Benutzers im Personeninformationsspeicher 62 registriert.
Wenn die Klimaanlage betrieben wird, steuert der Steuerungsteil 40 den
Einrichtungsteil 61 auf Grundlage der vorab im Personeninformationsspeicher 62 gespeicherten Information
sowie des Körpererfassungssignals
HS. Daher wird der Einrichtungsteil 61 nicht nur entsprechend
der Anwesenheit, der Richtung und dem Abstand eines Menschen in
einem Raum (innerhalb des Erfassungsbereichs) gesteuert, sondern
auch abhängig
von Vorlieben des Benutzers, so dass eine Klimatisierung entsprechend
den Vorlieben des Benutzers, d.h. klimatisierte Luft entsprechend
seiner bevorzugten Temperatur und Strömungsrate, realisiert wird.
-
Ferner
führt,
wenn die Anzahl der zu erfassenden Benutzer 2 oder mehr
ist, die Klimaanlage einen Vorabbetrieb zum Spezifizierung eines
Individuums H unter Verwendung einer Einrichtung wie einer Spracherfassungsvorrichtung
und einer Anzeigevorrichtung aus. In Reaktion auf den Vorabbetrieb überträgt das Individuum
H Information zu seiner Spezifizierung unter Verwendung einer Sprach-
oder Fernsteuerung 63 zum Senden eines Infrarotsignals
I2 an die Klimaanlage 60A. Auf die durch das Individuum übertragene
Information hin aktualisiert die Klimaanlage 60A den im
Personeninformationsspeicher 62 gespeicherten Speicherinhalt
in Echtzeit während des
Betriebs. Der Steuerungsteil 40 steuert den Ein richtungsteil 61 nicht
nur auf Grundlage der Anwesenheit, der Richtung und des Abstands
eines Menschen in einem Raum, sondern auch auf Grundlage des in
Echtzeit aktualisierten, im Personeninformationsspeicher 62 gespeicherten
Speicherinhalts. Bei dieser Ausführungsform
wird, wenn die Anzahl der zu erfassenden Benutzer 2 oder
mehr ist, die Steuerung des Steuerungsteils 61 während des
Betriebs für
jeden Benutzer in Echtzeit umgeschaltet, was dazu verbessert, dass
das Wohlbehagen der Benutzer verbessert ist.
-
Die 9 veranschaulicht eine Ausführungsform,
bei der der Personendetektor 1 und der Steuerungsteil 40', die in einem
Gehäuse
integriert sind, an einer anderen Stelle als die Klimaanlage 60B (z.B.
an einer Wand) installiert sind. Bei dieser Ausführungsform überträgt der Steuerungsteil 40' als Ausgangsteil
das Körpererfassungssignal
HS in Form von Infrarotstrahlung oder Funkwellen (als HS' dargestellt). In
diesem Fall wird das Körpererfassungssignal
HS' ohne Verwendung
elektrischer Kabel an die Klimaanlage 60B übertragen.
-
Die 10A ist eine Seitenansicht,
die schematisch eine modifizierte Ausführungsform des Personendetektors 1 zeigt
(als 1A dargestellt), und die 10B ist eine Vorderansicht, die schematisch
den Innenaufbau des Personendetektors 1A zeigt. Der Personendetektor 1A verfügt über dieselbe
Struktur, wie sie in den 3A und 3B dargestellt ist, jedoch mit
der Ausnahme, dass er mit zwei pyroelektrischen Sensoren 7-1 und 7-2 versehen
ist.
-
Die 11 ist eine Draufsicht,
die schematisch den Innenaufbau des Personendetektors 1A zeigt.
Da der nach rechts zeigende pyroelektrische Sensor 7-1 und
der nach links zeigende pyroelektrische Sensor 7-2 installiert
sind, sind die Erfassungsbereiche der pyroelektrischen Sensoren
A-1 bzw. A-2 vertikal
gegeneinander verschoben. So ist der gesamte Er fassungsbereich vergrößert. Ferner
erfassen die Erfassungsbereiche A-1 und A-2, die einander überlappen,
durch Berechnen eines Vergleichsergebnisses zwischen den beiden
Ausgangssignalen von den pyroelektrischen Sensoren 7-1 und 7-2 eine Grobposition
für einen
Menschen.
-
Die 12 veranschaulicht eine
Ausführungsform,
bei der ein Gehäusekörper 50 des
Personendetektors 1 durch ein Harzelement 13 abgedeckt ist,
das für
Infrarotstrahlung durchlässig
ist und sichtbare Strahlung schwächt.
Dadurch kann der Personendetektor 1 gegen mechanische Stöße und Verschmutzung
geschützt
werden. Demgemäß ist der Installationsort
für den
Personendetektor 1 in vorteilhafter Weise aufgrund des
Schutzes weniger eingeschränkt.
Der Installationsort für
den Personendetektor ist auch wegen des Designs in vorteilhafter
Weise weniger eingeschränkt,
da das Harzelement 13 den Gehäusekörper 50 des Personendetektors 1 unauffällig machen
kann.
-
Die 14A und 14B veranschaulichen eine Ausführungsform,
bei der eine Kommunikationsvorrichtung 41A (41B)
für den
Personendetektor 1 und einen Steuerungsteil 40,
die in einem Gehäuse
integriert sind, vorhanden ist. Die Kommunikationsvorrichtung überträgt als Ausgabeteil
das Körpererfassungssignal
HS auf drahtlose Weise bzw. eine öffentliche Leitung. Bei der
in der 14A dargestellten Ausführungsform
gibt die Erfassungsvorrichtung 41A das Körpererfassungssignal
HS drahtlos in Form von Funkwellen an eine Zwischenstation 81 aus.
Bei der in der 14B dargestellten
Ausführungsform
gibt die Kommunikationsvorrichtung 41B das Körpererfassungssignal
HS über
Kabel 80 an eine Sende-Basisstation 82 aus.
-
Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
wird Information zur Anwesenheit und zur Bewegung eines an einem
entfernten Ort vorhandenen Menschen auf einfache und billige Weise
mit tels einer elektronischen Einrichtung zum Empfangen des Körpererfassungssignals
HS erfasst. Obwohl für
detaillierte Überwachung
eine entfernten Orts häufig eine
Bilddatenkommunikation mittels einer Bildaufnahmevorrichtung verwendet
wird, ist dies wegen einer ausschließlichen Leitung und einer Spannungsquelle
zum Übertragen
einer im Wesentlichen großen Menge
von durch die Bildaufnahmevorrichtung erzeugten Bilddaten wirtschaftlich
von Nachteil. Demgegenüber
ist die obige Ausführungsform
wirtschaftlich von Vorteil, da die durch den pyroelektrische Sensor 7 und
den Abstandsmesssensor 2 erfasste Datenmenge klein ist,
was dazu führt,
dass die Daten fehlerfrei über
eine öffentliche
Leitung wie eine exklusive Leitung und eine Spannungsquelle, wie
oben beschrieben, übertragen
werden.
-
Bei
einer normalen Überwachungsaufgabe, die
dauerhafte Überwachung
erfordert, werden Änderungen
wie das Eintreten oder Herausgehen einer Person unter Verwendung
eines Bildaufnahmeelements und des Personendetektors in Kombination
erfasst. Daher verringert die Erfindung die Belastung von Einrichtungen
und menschlichen Ressourcen durch Übertragen von Bilddaten nur
dann, wenn eine Änderung
erkannt wird.
-
Obwohl
bei den obigen Ausführungsformen die
Steuerungsteile 40 und 40' und die Kommunikationsvorrichtungen 41A und 41B außerhalb
des Gehäusekörpers 50 des
Personendetektors 1 vorhanden ist, ist die Erfindung nicht
hierauf beschränkt.
Ein Steuerungsteil und ein Ausgabeteil können in integrierter Form innerhalb
des Gehäusekörpers 50 des Personendetektors 1 vorhanden
sein.
-
Nachdem
die Erfindung auf diese Weise beschrieben wurde, ist es ersichtlich,
dass sie auf viele Arten variiert werden kann. Derartige Variationen sind
nicht als Abweichung vom Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung
anzusehen, und alle Modifizierungen, wie sie für den Fachmann ersichtlich
sind, sollen im Schutzumfang der folgenden Ansprüche enthalten sein.