JP2001074853A

JP2001074853A - 熱物体検知装置

Info

Publication number: JP2001074853A
Application number: JP25241199A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Yamashita; 昭裕山下; Tomohiro Tsuruta; 智広鶴田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は特に病院や老人施設等の個室トイレ
内で発生する様々な異常に際し、適切な信号を発信する
高度な判断機能有する軽量、コンパクトな装置を実現
し、現場における容易で確実な設置性を有する熱物体検
知装置を提供することを目的とする。【解決手段】チョッパ７により入射光を変調し独立し
た検知エリアと出力を有する１台以上の焦電型赤外線セ
ンサと１台の測距センサモジュール６とを同一パッケー
ジ内に備え、上記センサや制御回路等を複数の基板に構
造的、熱的に効率的に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱物体（熱を放出
する物体）を検知する熱物体検知装置に関する。また、
好ましくは、人間や動物などの恒温動物を検知する熱物
体検知装置に関する。更に好ましくは、病院や老人施設
等の個室トイレ等内における人体の存在、位置情報や長
時間滞留等を高精度に検知して、警報やトイレ内情報等
の情報を発信することができる熱物体検知装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】以下、熱物体検知装置として、人体検知
装置について、従来の技術を説明する。

【０００３】従来、トイレ内の人体の存在を検知する人
体検知装置として種々のものが使用されている。

【０００４】以下、焦電型赤外線センサを用いてトイレ
内の人体の存在を検知して、異常時の警報の発生やトイ
レ内の照明や換気扇等の機器の制御を行う従来の人体検
知装置について、図面を用いて説明する。

【０００５】図９は従来の焦電型赤外線センサを使用し
た人体検知装置の説明図である。

【０００６】図中、３１はトイレのドア、３２はトイレ
内の照明、３３はトイレ内の換気扇、３４はトイレ内の
便器、３５はトイレのドア３１の手前の天井に設置さ
れ、照明３２及び換気扇３３に接続された人体検知装
置、３６は人体検知装置３５に内蔵された焦電型赤外線
センサ、３７は焦電型赤外線センサ３６による検知エリ
アである。

【０００７】以上のように構成された従来の人体検知装
置３５におけるトイレ内の人体検知の動作について説明
する。

【０００８】人体がトイレのドア３１に近づき人体が焦
電型赤外線センサ３６による検知エリア３７にかかる
と、人体検知装置３５に内蔵された焦電型赤外線センサ
３６が人体の動きを熱変化として検知して電圧を発生さ
せ、発生した電圧の出力を人体検知装置３５内で電気的
に処理して、照明３２を点灯させるとともに、換気扇３
３を回転させる。あらかじめタイマー設定された時間の
経過後、照明３２が消灯されるとともに、換気扇３３の
回転が停止される。しかしながらこの構成では静止した
人体を連続的に検知できないため、タイマーの設定次第
では人がいるのに照明が消えたり、人が存在しないのに
必要以上に点灯が継続してしまうという課題を有してい
た。そこでこの課題を解決するための発明も開示されて
いる。

【０００９】図１０は従来の焦電型赤外線センサとサー
モパイルを使用した人体検知装置の説明図である。図中
３８はトイレ天井に設置された人体検知装置、３９は人
体検知装置３８に内蔵される焦電型赤外線センサ、４０
は焦電型赤外線センサ３９の検知エリア、４１は人体検
知装置に内蔵されるサーモパイル、４２はサーモパイル
４１の検知エリア、４３はトイレ内の照明装置、４４は
トイレ内の便器を示す（例えば、特開昭６４−３９５８
１号公報等）。

【００１０】以上のように構成された従来の人体検知装
置３８におけるトイレ内の人体検知の動作について説明
する。

【００１１】人体がトイレ内に入室し、焦電型赤外線セ
ンサ３９の検知エリア４０にかかると焦電型赤外線セン
サ３９のパルス的な電圧出力を基に照明装置４３を点灯
する。尚、焦電型赤外線センサ３９からの出力を受けた
後、あらかじめ設定されたタイマー時間は連続的に照明
装置４３は点灯する。続いて人体が便器４４に着座し、
サーモパイル４１の検知エリア４２にかかるとサーモパ
イル４１が人体を検知し、サーモパイル４１から連続的
な出力が得られるため、出力が得られている限り照明装
置４３を連続点灯する。すなわち、焦電型赤外線センサ
３９もしくはサーモパイル４１のうちいずれかに出力が
あれば照明装置４２を点灯する。次に人体が用を足し便
座から立ち上がり、退出するにあたり焦電型赤外線セン
サ３９にパルス的な電圧出力が得られる。この最後に得
られた信号を基にあらかじめ設定したタイマー時間が経
過すると照明装置４３は消灯する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の人体検知装置は以下の課題を有していた。

【００１３】すなわち、人口の高齢化に伴って介護ある
いは看護を要する人が急速に増加してきており、これに
対応するための効率的な介護あるいは看護を行う上で人
体検知装置に要求される機能も複雑化してきている。例
えば、照明の制御だけでなく、異常発生の検知、異常発
生時の通報、故障等の自己診断機能等が要求される。し
かしながら、従来の人体検知装置ではこれら複雑な動作
を考慮していないため、機能を実現することができない
という問題があった。また高度な検知判断や制御を行う
ために従来に比べて大規模な制御回路が必要になるた
め、装置の大型化や発熱に対する対策が課題となってい
るが、従来の人体検知装置はこれらに対して考慮されて
いなかった。更に、人体検知の方法等にも問題があるの
で、複雑な機能を実現する上で検知精度の向上が課題で
あった。

【００１４】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、検知精度を向上させる事か或いは取り付け性を向上
させる事の少なくとも一方を行うことができる高機能・
小型・軽量の熱物体検知装置を提供することを目的とし
ている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、各センサ及び
制御手段を搭載した基板を一つのパッケージ内に収納し
た構成を有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、熱を検知
する第１のセンサと、距離を測定する第２のセンサと、
前記第１のセンサと前記第２のセンサを制御する制御手
段を搭載した基板と、前記第１のセンサ，前記第２のセ
ンサ，前記基板を共に収納する一つのパッケージとを備
えた事によって、小型化を行うことができ、検知精度向
上させることができる。

【００１７】請求項２記載の発明は、受光エレメントを
有した受光部，前記受光エレメントに赤外線を集光して
導く集光部及び前記集光部直前に設けられたチョッパを
有する焦電型赤外線センサと、前記チョッパを駆動させ
る駆動手段と、前記焦電型赤外線センサから送られてき
た信号を増幅するアンプ回路と、前記アンプ回路から送
られてきたアナログ信号をデジタル信号に変換する変換
回路と、距離を測定する測距センサモジュールと、各部
に所定の電圧の電力を供給するコンバータと、各部を制
御する制御手段と、前記焦電型赤外線センサ，前記駆動
手段，前記アンプ回路，前記変換手段，前記測距センサ
モジュール，前記コンバータ，前記制御手段を収納する
一つのパッケージを備えた事によって、小型化を行うこ
とができ、検知精度向上させることができる。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項２におい
て、複数のカバーを組み合わせてパッケージを構成し、
前記複数のカバーで構成された空間に前記焦電型赤外線
センサ，前記駆動手段，前記変換手段，前記測距センサ
モジュール，前記コンバータ，前記制御手段を収納する
事によって、小型化を行うことができ、検知精度向上さ
せることができる。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項２におい
て、各回路を搭載した基板を複数設け、前記基板の一方
に前記アンプ回路，前記変換手段，前記コンバータ，前
記制御手段を搭載した事によって、熱問題を解決でき、
検知精度を向上させることができる。

【００２０】請求項５記載の発明は、請求項４におい
て、複数の基板を段違いに設けた事によって、装置の小
型化を行うことができる。

【００２１】請求項６記載の発明は、請求項３におい
て、カバーの一方に焦電型赤外線センサ及び測距センサ
モジュールに対向した部分にそれぞれ開口を設けるとと
もに、前記開口を塞ぐカバー部材を設け、前記カバー部
材は互いに非平行に設けられた事によって、広範囲の検
知を容易にできる。

【００２２】請求項７記載の発明は、熱を検知する第１
のセンサと、距離を測定する第２のセンサと、前記第１
のセンサと前記第２のセンサを制御する制御手段とを備
え、前記第１のセンサの検知エリアを複数の分けると共
に、前記検知エリア間の隙間を７〜２５ｃｍ以下とした
事によって、検知精度を向上させることができる。

【００２３】（実施の形態１）以下、熱物体検知装置の
一例として、本発明におけるトイレ内人体検出装置の実
施の形態について、図面を用いて説明する。

【００２４】図１は本発明の実施の形態１における人体
検知装置のブロック図である。

【００２５】図１において、１は熱を検知可能なセンサ
で、センサ１としは、赤外線センサが好適に用いられ
る。赤外線センサとしては、例えば、半導体型赤外線セ
ンサ，光反射型赤外線センサ，熱起電力型赤外線セン
サ，焦電型赤外線センサ等を用いることが可能であり、
特に、低コスト，広範囲の検知，複雑な検知範囲の設定
の容易さ等を考慮すると、センサ１として焦電型赤外線
センサを用いることが好ましい。以下本実施の形態で
は、センサ１は焦電型赤外線センサを用いた。

【００２６】センサ１に焦電型赤外線センサを用いた場
合の構成について、詳細に説明する。

【００２７】基本的には、センサ１としては、受光素子
部１ｅと、受光素子部１ｅに赤外線などを集光して導く
集光部１ｄ及び、チョッパ７で構成されている。なお、
装置への取付性等を向上させるために、受光素子部１
ｅ，集光部１ｄ，チョッパ７を一つのパッケージ内に設
ける事が好ましい。

【００２８】受光素子部１ｅ中には、３つの受光エレメ
ント１ａ〜１ｃが設けられている。具体的には図７，８
に示すように、ハーメチックベース１ｆに入出力ピン１
ｇを複数本貫通して設け、しかもハーメチックベース１
ｆには金属カバー１ｈが設けられている。金属カバー１
ｈ内には、受光エレメント１ａ〜１ｃを形成している焦
電素子１ｉと、焦電素子１ｉからの信号を増幅する等を
行う回路１ｊを搭載したプリント基板１ｋを収納してお
り、しかもプリント基板１ｋには入出力ピンｇが電気的
に接続されている。また、金属カバー１ｈにおける焦電
素子１ｉとの対向部には開口部が設けられており、この
開口部を覆うように、金属カバー１ｈの内側から赤外線
を通過させる封止部材（シリコン板等）１ｌが設けられ
ている。なお、本実施の形態では、受光エレメント１
ａ，１ｂ，１ｃの３つで構成したが、受光エレメントは
１以上であればよい。なお、検知精度を向上させるため
には受光エレメントは複数の方が好ましいが、受光素子
部１ｅの小型化や低コスト等を考慮すると、３〜１２個
（好ましくは３〜８個）とする事が好ましい。

【００２９】集光部１ｄとしては、赤外線を透過可能な
材料で、しかも集光性を持つ部材で構成することが好ま
しい。例えば、単結晶シリコンで構成された赤外レンズ
（凸レンズ等）や赤外線を透過可能な基板上にホログラ
ム等を形成したものなどが好適に用いられる。特に、前
者の赤外レンズは、コスト面，特性面等で優れており、
好適に用いられ、その時に焦点距離は、２〜６ｍｍとす
る事が、装置の小型化や特性面で非常に有効である。

【００３０】チョッパ７は、集光部１ｄの全面に配置さ
れ、回転駆動させることによって、受光素子部１ｅに入
射される赤外線を変調する。チョッパ７の形状として
は、好ましくは円盤状で構成され、しかも対象性を有す
る形状とする事が、チョッパ７の回転に伴う振動を低減
させることができる。本実施の形態では、円盤状体に略
９０度の角度で設けられた扇状のスリット７ａを中心軸
を中心として対象に設けた。なお、スリット７ａの数
は、対象性を有するのであれば、３つ以上も受けても良
い。また、好ましくは、チョッパ７によって、受光素子
部１ｅに入射される赤外線は、１０〜３０Ｈｚの周波数
で入力されるように制御することで、確実な検知精度を
得ることができる。

【００３１】２ａ，２ｂ，２ｃはセンサ１内の受光エレ
メント１ａ〜１ｃからの３つの出力をそれぞれ増幅する
アンプ回路であり、本実施の形態ではオペアンプＩＣ
（例えばテキサスインスツルメンツ社製：ＴＬＣ２７Ｌ
２ＣＰ等）と抵抗、コンデンサ等の受動部品を用いて既
知の手法で構成した。なお、前述の様に、２つ或いは４
つい状の受光エレメントを備えた場合には、少なくとも
受光エレメントだけ、アンプ回路を必要とする。この様
に、アンプ回路２ａ〜２ｃを設けることによって、セン
サ１からの出力を大きくすることができ、ダイナミック
レンジを広くすることによって、検知精度を向上させる
ことができる。なお、センサ１内に設けられた増幅回路
１ｊにて、十分に大きな出力を出せる場合には、このア
ンプ回路２ａ〜２ｃは不要となる。

【００３２】３は増幅した信号をアナログ−ディジタル
変換して出力するＡ／Ｄ変換回路である。なお、後述の
制御手段をアナログ回路で構成した場合には、このＡ／
Ｄ変換回路３は不要となる。

【００３３】４は全体を制御する制御手段［ＣＰＵ等
（Central Processing Unit)］である。

【００３４】５ａは本装置を動作させるプログラムや演
算用の一時データを保管するためのメモリ回路である。
本実施の形態ではＡ／Ｄ変換回路３、制御手段４、メモ
リ回路５ａが１パッケージに収納されたマクロコンピュ
ータ（日立製シングルチップマイクロコンピュータ：Ｈ
８／５４３）を使用した。

【００３５】５ｂは初期設定値等を記憶するためのメモ
リ回路である。メモリ回路５ｂには人体検知を行うため
の様々なパラメータ（人体検知のしきい値や制御に用い
るタイマ値等）が収納されている。本実施の形態では、
上述の様々なパラメータを格納するメモリ回路５ｂを制
御手段４とは別に半導体装置として設けることによっ
て、その半導体装置を取り替えたり、あるいは、ＥＰ−
ＲＯＭ等の所定の条件を満たすことによって、内部のメ
モリを書き換え可能にする事によって、設置場所等に応
じた人体検知のパラメータを容易に変更することができ
るので、設置場所に応じた適したパラメータを容易に選
択でき、検知精度を向上させることができる。

【００３６】６は任意に設定された距離以内の反射物体
に対して反応してリレー出力を発生する測距センサモジ
ュール（松下電工製モーションセンサＡＭＢ４３５９１
４）で、測距センサモジュールと６しては、光（赤外線
など）を照射して、その反射光を用いるいわゆる光反射
型測距センサーモジュールや、超音波を照射して、その
反射波を用いる超音波反射型測距センサモジュールを用
いることができる。

【００３７】８はチョッパ７を回転させるための駆動手
段で、駆動手段８としては、モータが好適に用いられ、
モータとしてはＤＣモータ，ＡＣモータ，或いはサボモ
ータなどが好適に用いられ、特に、装置内部の電源とし
ては、ＤＣ電源を用いるので、ＤＣモータを用いた方が
好ましい。なお、駆動手段８として、モータを用いた場
合には、流体軸受けを用いたモータを使用することで、
低振動となるので、より高精度の検知を行うことができ
る。

【００３８】９は外部からの制御命令を受信し、検知結
果やセンサの状態を送信するためのシリアルインターフ
ェースである。

【００３９】１０ａ、１０ｂ、１０ｃは検知結果を他の
装置に送信するリレーである。この時、他の装置として
は、人体検知装置の異常や、人体が異常に長時間所定位
置に存在する時などに他の人に知らせる表示装置（液晶
ディスプレー，警報音を出力するサイレン及びスピー
カ，赤色灯などの点滅あるいは点灯装置等）や、或いは
ビデオカメラなどの装置等が挙げられる。

【００４０】１１ａ、１１ｂは外部から供給される例え
ば、ＤＣ３３Ｖから内部で用いる電源電圧へ変換するＤ
Ｃ−ＤＣコンバータであり、それぞれ駆動手段８用のＤ
Ｃ１２Ｖと、その他回路用のＤＣ５Ｖに変換する。

【００４１】次に人体検知装置の具体的構成を説明す
る。

【００４２】図２は本発明の実施の形態１における人体
検知装置の断面図である。図２において１２ａはＤ／Ａ
変換回路３、制御手段４、メモリ回路５ａ，５ｂ、シリ
アルインターフェース９、リレー１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａ，１１ｂが搭載された
プリント基板である。１２ｂはセンサ１とアンプ回路２
ａ，２ｂ，２ｃが搭載されたプリント基板である。プリ
ント基板１２ａ，１２ｂとしては、セラミック基板，積
層基板，ガラスエポキシ基板等が用いられ、搭載される
電子部品や半導体装置によって、異ならせても良い。

【００４３】１３は複数の信号線からなる信号ケーブル
であり、シリアルインターフェース９とリレー１０ａ，
１０ｂ，１０ｃへ信号を入出力し、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ１１ａ，１１ｂへ外部電源を入力する。

【００４４】１４は信号ケーブル１３を接続するための
コネクタである。

【００４５】１５はアクリロブタジエンスチレン（ＡＢ
Ｓ）等の樹脂材料や，金属材料，セラミック材料等から
なる装置の表面カバーで、表面カバー１５には、センサ
１と測距センサモジュール６と略対向する部分に開口が
設けられており、この開口を覆うカバー１６ａ，１６ｂ
が表面カバー１５に取り付けられている。特に好ましく
は表面カバー１５はＡＢＳ樹脂で構成することが成型性
や信頼性或いはコスト面で非常に有利になる。カバー１
６ａ，１６ｂはそれぞれ表面カバー１５に接着，ネジ止
め，機械的固定（互いに部材に係止部材を設ける）等の
手法を用いて、固定されている。カバー１６ａはセンサ
１に対向しているので、赤外線を透過しやすい材料（シ
リコン，ゲルマニウム，酸化物半導体，高密度ポリエチ
レン等）で構成された板状体とすることが好ましく、そ
の厚みは、０．３〜０．７ｍｍとすることが好ましい。
カバー１６ｂは測距センサモジュール６に対向している
ので、ポリカーボネート，アクリルなどの樹脂材料を板
状体とすることが好ましく、その厚みは０．８〜１．２
ｍｍとする事が好ましい。

【００４６】また、カバー１６ａ，１６ｂは上記材料に
限定されることはなく、センサ１及び測距センサモジュ
ール６の分光感度特性に適した材料を選択すればよい。

【００４７】１７はプリント基板１２ａ、１２ｂ、駆動
手段８等を保持する筐体である。筐体１７は剛性が高い
材料で構成することで、駆動手段８やチョッパ７による
振動を抑え、検知精度を向上させることができる。な
お、筐体１７はステンレス，アルミ等の金属材料を用い
る事が好ましい。また、筐体１７にはシールド性を持た
せることによって、人体検知装置自体から放出される不
要輻射や或いは外部から人体検知装置に入ってくる電磁
波などを遮断することができ、これも検知精度や検知の
信頼性を向上させることができる。シールド材として
は、電磁波などを吸収する材料や電磁波などを効率よく
反射させる材料が用いられる。この時、筐体１７の表面
に前述の様なシールド材を設けたり、筐体１７自体にそ
の様なシールド性を持たせても良い。なお、筐体１７と
しては、上面が開口した容器状とすることが好ましく、
しかも図示していないが、筐体１７な角部などに隙間や
貫通孔を設けることによって、人体検知装置内の熱の放
出を行うことができ、特にセンサ１の検知精度を向上さ
せることができる。

【００４８】１８は測距センサモジュール６を保持する
ために筐体１７に取り付けられた保持部材である。保持
部材１８は図３に示すような構造となっており、保持部
材１８に回動自在に取り付けられた測距センサモジュー
ル６を回動させる事によって、検知方向を変更可能とし
ている。このようにすることにより施工時に、取り付け
環境に応じてセンサ１の検知範囲との関係を最適に設定
することができる。なお、この時、保持部材１８によっ
て、測距センサモジュール６の回動角度は１８０度以下
とすることが好ましい。また、測距センサモジュール６
と保持部材１８間の固定は、回動軸をネジで構成し、所
定の角度に測距センサモジュール６を設置した後に、前
記ネジを締めて、互いに固定する。また、予め比較的保
持部材１８に対して、所定以上の力を加えないと測距セ
ンサモジュール６が回動しないように構成することで、
ネジ止め無しに容易に測距センサモジュール６の配置を
用意にすることができる。なお、本実施の形態では、測
距センサモジュール６のみを変位自在となるように構成
したが、測距センサモジュール６かセンサ１（当然の事
ながら駆動手段８やチョッパ７も共に変位自在としても
良い）の少なくとも一方を変位自在にすることで、更に
取り付け性等を向上させることができる。

【００４９】１９は筐体１７の天井内側の保護と防塵の
ために設けられたカバー部材である。２０は天井板であ
り、人体検知装置のうち測距センサモジュール６とチョ
ッパ７及び配線の一部を除く部位はすべて天井の内側に
配される構成となり、表面カバー１５のみがトイレ内部
に露出する。

【００５０】２０は天井板であり、少なくとも人体検知
装置のうち測距センサモジュール６とチョッパ７及び配
線の一部を除く部位はすべて天井の内側に配される構成
となり、表面カバー１５のみがトイレ内部に露出する。
なお、表面カバー１５の少なくとも一部がはトイレの内
部に配置されるように構成しても良い。すなわち、表面
カバー１５の一部を天井板２０に入り込む形態か天井の
内部に入り込む構成としても良い。

【００５１】以上の様に構成された人体検知装置につい
て、以下本実施の形態の特徴部分について説明する。

【００５２】本実施の形態の特徴の一つは、少なくとも
センサ１，測距センサモジュール６及びそれらを制御す
る制御手段９等（以下構成部材と略す）を搭載したプリ
ント基板１２ａ，１２ｂ等を表面カバー１５とカバー部
材１９で構成された空間内に配置したことである。すな
わち、表面カバー１５とカバー部材１９で構成された一
つのパッケージの中に上記各構成部材を収納したことに
よって、人体検知装置自体の小型化、取付工事の容易さ
或いは簡略化、また、測距センサモジュール６とセンサ
１の位置決めがパッケージ内で精度良く行うことができ
るので、検知精度を向上させることができる。従来の様
に、測距センサモジュール６を収納する筐体１７とセン
サ１を収納する筐体を別々に設ける時に比較して、その
検知精度及び取付性が向上する。

【００５３】なお、本実施の形態では、カバー部材１９
及び表面カバー１５で構成された空間内に上記構成部材
を収納したが、１つのカバー或いは３つ以上のカバー等
で構成された空間内に上記構成部材を設けても良いし、
更には、一つ或いは複数のカバーで空間を構成し、前記
カバーに貫通孔等を設けても良い。更には、カバーから
前記構成部材の少なくとも一つかもしくは測なくとも一
つの構成部材の位置が筐体１７からはみ出しても良い。
すなわち、外表面を構成するカバー部材に前記構成部材
が収納或いは一部露出する構成でも良い。

【００５４】また、プリント基板１２ａ，１２ｂが分離
されているのは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａ、１１ｂで発生する変換
損失による発熱がセンサ１に干渉するのを防止する。

【００５５】ＣＰＵなど制御手段４が動作する時に発
生する発熱がセンサ１に干渉するのを防止する。等の有
効な効果を有する。

【００５６】すなわち、構成部品で熱をより多く発生さ
せるものは、センサ１が搭載されるプリント基板１２ｂ
とは別の基板にすることで、センサ１への熱影響を極力
低減させることができるので、検知精度の向上を行うこ
とができる。

【００５７】また、図２等に示されているように、プリ
ント基板１２ａ，１２ｂを同一平面でなく、段差を付け
て配置することによって、人体検知装置の小型化を行う
ことができる。すなわち、例えばセンサ１の必要な駆動
手段８等の大きさは性能などで異なるので、例えば、図
２に示す構成で、プリント基板１２ｂとプリント基板１
２ａを同一平面になるように構成すると、プリント基板
１２ａがトイレ室内側に移動させる必要があり、その分
プリント基板１２ａに搭載された測距センサモジュール
６が突出することになるので、小型化が難しい。

【００５８】なお、本実施の形態では、上述の様にプリ
ント基板を二つに分割して設けたが３つ以上に分割して
も良く、更には、上述の様に小型化等を必要としない場
合には、一つの基板上に構成部品を全て搭載しても良
い。

【００５９】また、図２に示すように、表面カバー１５
の形状を工夫することによって、カバー１６ａ，１６ｂ
を非平行となるように構成することで、一つのパッケー
ジで構成された人体検知装置であっても、広い範囲の確
実な人体検知を行うことができる。すなわち、一般的に
カバー１６ａ，１６ｂと測距センサモジュール６及びセ
ンサ１への入射或いは出射光がカバー１６ａ，１６ｂと
略直交するように配置することで、効率が良くなる。従
って、図２の様に例えば、カバー１６ａはほぼ真下に向
き、カバー１６ｂは傾斜して下方に向く構成とすること
で、測距センサモジュール６と検知範囲とセンサ１の検
知範囲を容易に異ならせることができ、小型化された人
体検知装置であっても、広範囲の人体検知を確実に行う
ことができる。従って、カバー１６ａとカバー１６ｂを
非平行とすることで、非常に有用な効果を得ることがで
きる。

【００６０】次に人体検知判定の機能などについて説明
する。

【００６１】上記構成のトイレ内人体検知装置でカバー
１６ａを通して人体から発生する例えば波長９μｍ程度
を中心とする赤外線がチョッパ７で変調されて集光部１
ｄに入光する。入射した赤外線は受光エレメント１ａ，
１ｂ，１ｃで受光され、それぞれ独立に増幅、Ａ／Ｄ変
換された後、制御手段４に入力される。また、赤外線透
過窓１６ｂから、人体で反射した波長５μｍ程度の赤外
線が測距センサモジュール６に入光する。測距センサモ
ジュール６では反射位置によって反射物の距離を計測
し、それが予め決められた値以下のときにリレー出力を
発生する。制御手段４はＡ／Ｄ変換回路から送られた各
検知エリアに対応する背景のデジタル値を常にモニター
しながら、この背景のデジタル値に対し任意のしきい値
を越える変化が生じた場合各検知エリアにおける人体の
存在や着座を判定する。人体判定の機能は下記の４種類
である。

【００６２】測距センサモジュールからの出力を基に
便座上の着座判定を行う。

【００６３】受光エレメント１ａの出力を基に便座上
の着座判定を行う。

【００６４】受光エレメント１ｂ及び１ｃの出力を基
に在室判定を行う。

【００６５】在室判定及び着座判定からあらかじめ設
定された時間が経過しても退出信号が得られない場合異
常判定を行う。

【００６６】制御手段４は上記判定に加えて、自己診断
判定による装置異常の検出等を行い、これらの判定結果
をリレー１０ａ，１０ｂ，１０ｃから出力する。例えば
リレー１０ａの接点ＯＮは上記人体判定の論理和
と論理的に等価であり、リレー１０ｂはの判定結果と
論理的に等価であり、リレー１０ｃは自己診断判定によ
る装置異常検出出力と論理的に等価である。

【００６７】また、制御手段４はシリアルインタフェー
ス９を通じて外部機器からの命令を受信し実効する。命
令には判定結果データの出力等が含まれており、判定結
果に応じて、予め定められた判定コードをシリアルイン
タフェース９を通じて外部に出力する。本実施の形態で
はシリアルインターフェース９としてＲＳ２３２Ｃイン
タフェースを用いた。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ａ，１
１ｂでは電圧の変換を行うが、変換効率が低いと変換損
失による発熱が増加してセンサ１に干渉する。そのため
変換効率の高いＤＣ−ＤＣコンバータを使用する必要が
ある。実験の結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ以外の制御手
段４等の回路電力消費によって発生する発熱が、現状の
約１．６倍以上になるとセンサ１に影響を与えることが
わかった。したがってＤＣ−ＤＣコンバータの変換効率
Ｒは、変換損失と回路電力消費の合計が現状の回路消費
電力の１．５倍を超えないようにするために、Ｒ＞１／
１．６＝０．６３４より、約６０％以上にする必要があ
る。本実施の形態では上記の条件を満足するようにＤＣ
−ＤＣコンバータ１１ａにＴＤＫ社製ＣＣＫ−２４１２
ＳＦを、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１ｂにＴＤＫ社製ＣＣ
Ｋ−２４０５ＳＦをそれぞれ用いた。双方とも出力電流
が最大の時の変換効率が７５％である。

【００６８】以上の様に構成された人体検知装置を用い
た人体検知システムについて説明する。

【００６９】図１１は本発明の実施の形態１における人
体検知システムを示す概略図であり、図１１において、
１００，１０１，１０２はそれぞれ個室であり、個室１
００，１０１，１０２の天井付近には図１，２，３に示
す人体検知装置１０３，１０４，１０５が設けられてい
る。１０６は人体検知装置１０３，１０４，１０５を制
御するホストコンピュータである。人体検知装置１０
３，１０４，１０５は、個室１００，１０１，１０２の
外部或いは内部に、異常等を他の人に知らせる外部装置
１０７，１０８，１０９が接続されている。

【００７０】このシステムに電源などが投入されると、
ホストコンピュータ１０６及び人体検知装置１０３，１
０４，１０５は動作しはじめる。

【００７１】まず、ホストコンピュータ１０６は人体検
知装置１０３〜１０５を順に走査し、所定のデータを送
信するように要求する。例えば、まず人体検知装置１０
３に所定のデータを送信するようにコマンドを送り、そ
れに伴って、人体検知装置１０３中の制御手段４はその
コマンドに従って、所定のデータを送信する。この様に
ホストコンピュータ１０６はコマンドを人体検知装置１
０３，１０４，１０５の順（次には同じようにコマンド
の送信を繰り返す。）に送信し（周期としては２〜１６
秒）、そのコマンドに対するデータをホストコンピュー
タ１０６は分析し、所定の表示などを行う。

【００７２】次に、具体的な人体検知装置の動作につい
て説明する。

【００７３】ホストコンピュータ１０６から所定のコマ
ンド（データを送付せよの意味）が、シリアルインター
フェース９を介して、例えば人体検知装置１０３の制御
手段４に入力されると、制御手段４は、センサ１や測距
センサモジュール６等から得られた信号及び、メモリ回
路５ｂに格納されたしきい値、タイマ値等を参照して、
人体の有無を判断し、個室１００内に人体が存在するか
どうかを示すデータをシリアルインターフェース９を介
して、ホストコンピュータ１０６に送付する。この様な
動作を前述の様に人体検知装置１０３〜１０５に順に繰
り返し行うことによって、ホストコンピュータ１０６は
これら送信されてきたデータに基づいてどの個室に人体
が存在するか等を表示手段などに表示したり、記憶した
りする。

【００７４】次に、例えば、個室１００内に人が倒れて
いる場合について説明する。

【００７５】人が倒れている場合には、人体検知装置１
０３には、測距センサモジュール６からは、出力がなく
（人体が本来なら存在するはずのところに人体が存在し
ない）、しかもセンサ１には人体が存在する信号が送ら
れてきて、所定時間が経過したときなどの、所定の条件
を満たした時には、制御手段４は、異常を検知した判断
し、シリアルインターフェース９を介して、ホストコン
ピュータ１０６に異常を示す信号を送信するか、リレー
１０ａから１０ｃのいずれか一つを閉じて、外部装置１
０７を動作させるかの少なくとも一方を行う。外部装置
１０７は異常を示す表示をしたり、或いは赤色灯を点灯
させたり、或いは、警告音や音声によって、外部の人
に、異常を知らせる。

【００７６】また、人体検知装置が故障した場合につい
て説明する。

【００７７】制御手段４は、各部から送られてくる信号
が異常である場合には、その旨を表す信号をやはり、ホ
ストコンピュータ１０６か外部装置１０７の少なくとも
一方に送信する。

【００７８】例えば、駆動手段８が故障して全く動かな
くなったときや、或いは、異常に回転数が早くなってい
る時などは、センサ１から送られてくる信号を元に、駆
動手段が異常であることを検知し、ホストコンピュータ
１０６か外部装置１０７の少なくとも一方に送信する。

【００７９】以上の様なシステムにおいて、図１〜図３
に示す人体検知装置を用いることで、特に人命などに関
係する状態をいち早くしかも確実に検知でき、しかも取
付などが容易に行えるので、非常に使い勝手の良いシス
テムを得ることができる。

【００８０】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２における人体検知装置の床面検知エリアを示す説明
図、図５は本発明の実施の形態２における側面視検知エ
リアを示す説明図、図６は本発明の実施の形態２におけ
る正面視検知エリアを示す説明図である。

【００８１】図４において２１は測距センサモジュール
６の検知エリアであり、図５における２１ａ、及び図６
における２１ｂに対応する。測距センサモジュール６の
検知エリアは天井高２．４４ｍのとき床面から６０ｃｍ
の高さまで検知範囲を有し、これより低い位置では反応
しない。尚、床面から６０ｃｍの高さにおいて、検知エ
リアは便座開口部の中心に位置する。

【００８２】２２は受光エレメント１ａの検知エリアで
ある。検知エリア２２において便座後方の検知エリアは
図５の２２ａに対応し、着座人体の頭部付近を検知す
る。検知エリア２２において便座両側の検知エリアは図
６の２２ｂ及び２２ｃに対応し、着座人体の両肩付近を
検知する。

【００８３】２３は着座人体の膝部及びトイレの中央付
近を検知する受光エレメント１ｂの検知エリアであり人
体の着座、停留、通過及び転倒状態を検知する。

【００８４】２４は、トイレ入口Ｘ近傍を検知する受光
エレメント１ｃの検知エリアであり人体の停留、通過及
び転倒状態を検知する。図５及び図６において２５は本
発明による人体検知装置を示す。図４、図５、及び図６
において２６は便器上の便座を示す。図５において２７
は便器後方の水槽を示す。

【００８５】上記構成において、図４に示すごとく焦電
型赤外線センサの検知エリア２１、２２、２３はトイレ
床面における人体が倒れ得る領域で２５ｃｍ以上の非検
知域を作らないように構成される。なお、受光エレメン
ト１ａ，１ｂ，１ｃの形成精度等を考慮すると、７ｃｍ
以下の非検知域を設けると、検知度差や、各受光エレメ
ント間の熱の伝わりによって、正確な検知を行うことは
できない。すなわち、間隔は７ｃｍ以上２５ｃｍ以下と
することが好ましい。

【００８６】次に、実施の形態におけるトイレ内の人体
検知装置２５の動作について、図面を用いて説明する。

【００８７】まずトイレに人体が入室するとトイレ入口
Ｘ付近の検知エリア２４に対応した受光エレメント１ｃ
に対し、カバー１６ａ及び集光部１ｄを介して人体から
の赤外線が集光して受光エレメント１ｃに大きな電圧出
力が発生するため、背景出力に対して信号処理回路上で
アナログ電圧の大きな変化を生じる。制御手段４ではこ
の変化が大きなデジタル値の変化としてとらえられ、制
御手段４が人体の存在を判定し、同時にタイマーが計測
を始める。同時にリレー１０ａがＯＮ状態となる。次に
人体は検知エリア２３を通過するため受光エレメント１
ｂに反応し制御手段４が人体の存在を判定する。このと
き検知エリア２４の在室判定は消滅するが、連続した他
エリアでの在室判定が存在するためタイマーの計測は継
続される。次に、人体が便座２６に着座すると検知エリ
ア２２、及び２３に対応した受光エレメント１ａ、及び
１ｂに反応し、制御手段４が人体の存在を判定し、同時
に測距センサモジュール６も人体の存在を判定する。

【００８８】このとき仮に反射率が極めて低い衣服を着
た人体や、髪の毛が長い人体が前のめりで着座する等に
よって測距センサモジュール６が人体を検知しないこと
が希に発生し得る、このとき検知エリア２２に対応する
受光エレメント１ａが人体の存在を判定していれば着座
中の判定を行い、タイマー動作も継続する。逆にトイレ
内の温度が異常に上昇する等の問題で受光エレメント１
ａが正常に働かず、人体を検知しないことが発生し得
る、このとき検知エリア２１に対応した測距センサモジ
ュール６が人体の存在を判定していれば着座中の判定は
覆らず、タイマー動作も継続する。

【００８９】本発明では上記受光エレメント１に発生し
得る課題に備え着座人体を検知する受光エレメント１ａ
の検知エリア２２については、温度上昇に伴う感度低下
にも可能な限り出力を得るために人体の頭部、側部を同
時に検知するようなエリア構成となっている。この構成
により、検知エリアに対して着座時人体の占める割合が
極めて大きくなるため、背景出力に対する人体出力の比
率を大きくすることが出来、背景と人体の温度差が小さ
い場合でも出力が得られ易くなる。また、人体が便座２
６上で動いても、いずれかの部位が確実に検知エリア内
に含まれるため、連続的な検知が可能である。

【００９０】次に、人体が正常に用を足し便座２６を離
れると、検知エリア２２及び２１からの判定が消滅す
る。さらに人体は検知エリア２３を通過し、検知エリア
２４を経て退出するが、最終的に検知エリア２１の判定
が消失し、トイレ入り口Ｘ付近を検知する検知エリア２
４に対応した受光エレメント１ｃの出力が発生して消滅
することを条件にタイマーの動作が停止し、制御手段４
で退出判定が下され、リレー１０ａがＯＦＦする。

【００９１】尚、全ての判定出力がなくなることを前提
に退出を確定することも可能であるが、例えば痴呆性患
者が便器後方の水槽２７の上に意図を持たずに移動した
り、侵入者が意図を持って検知エリアを避けるべく退避
する等、検知範囲外に人体が存在することもあり得るた
め、上記退出の確定手段は判定精度を上げるために有効
な手段となる。

【００９２】また、入室前から上記温度上昇による課題
で３つの受光エレメント１ａ、１ｂ及び１ｃが人体の存
在を判定できない場合も予想されるが、いずれの受光エ
レメント１ａ、１ｂ、１ｃも在室判定をしないまま、検
知エリア２１に対応した測距センサモジュール６の出力
を基に人体の着座判定を行った場合、制御手段４は着座
判定を行いこの時点からタイマーが動作する。但し、退
出時に前記検知エリア２３と検知エリア２４に対応した
退出出力が発生しない場合、着座判定が継続し、タイマ
ーが動作し続け、あらかじめ設定された時間が経過する
と制御手段４は異常判定を下し、リレー１０ｂがＯＮす
る。この場合、リレー１０ａ出力によって警報を発する
か、もしくは外部よりシリアルインタフェース９を通じ
て継続的に判定状況をモニタすることにより、管理者に
警報が伝わり、管理者が現場で人体の異常ではないこと
を確認したうえで、環境の異常として、空調の設定等の
対処が行われる。

【００９３】次に、前記入室からの課程を経て着座中に
人体が意識を失う等の異常が発生した際、最も多く発生
する状態はそのまま横壁にもたれかかる姿勢である。こ
のとき、検知エリア２１に対応する測距センサモジュー
ル６が着座判定を出来ない場合もあるが検知エリア２２
に対応する受光エレメント１ａが在室判定を行い連続的
な在室出力を発生し、タイマー動作を連続する。環境の
影響等、両センサがともに判定できないこともあり得る
が、少なくとも測距センサモジュール６が異常発生前に
着座判定をしている場合、検知エリア２４に対応した退
出出力が確定しない限り、制御手段４が在室判定を行い
タイマー動作を連続する。タイマーがあらかじめ設定さ
れた時間経過すると制御手段４は異常判定を下し、リレ
ー１０ｂがＯＮする。この場合、リレー１０ａ出力によ
って警報を発するか、もしくは外部よりシリアルインタ
フェース９を通じて継続的に判定状況をモニタすること
により、管理者に警報が伝わり、管理者が現場で対処を
行う。

【００９４】また、着座中に人体が意識を失う等の異常
が発生し、前のめり状態の姿勢となった場合でも検知エ
リア２３に対応する受光エレメント１ａが、後方に反る
状態の姿勢となった場合検知エリア２１に対応する測距
センサモジュール６で連続的に判定を行うことができた
め、タイマー時間が経過すると前記同様リレー１０ｂが
ＯＮする。いずれの状態でも前期同様異常発生前に測距
センサモジュール６が在室検知していれば検知エリア２
４に対応した退出出力が確定しない限り、制御手段４は
在室判定を行い、タイマー動作を継続し、警報が発せら
れる。

【００９５】さらに、便座２６から意識を失い床に倒れ
たり、移動中に意識を失い倒れてしまう、あるいは意識
があっても意図的に便座２６以外のトイレ内に継続して
存在する場合、トイレ内のどの場所でも、どのような姿
勢で倒れても検知エリア２２、２３、２４のいずれかが
在室判定を行うため、タイマー時間が経過すると前記リ
レー１０ｂがＯＮする。

【００９６】特例として記述しておくが、例えば人体が
何らかの大きな物体を所持してトイレ内に入室し、最終
的にその物体を便座２６上において退出した場合や、ペ
ット等の小動物が長時間存在する場合、結果的にタイマ
ー設定時間を越えた場合警報が発せられることになる
が、基本的にはこれらも異常な状態であり、警報により
管理者が現場にて対処すべき対象となる。

【００９７】

【発明の効果】本発明は、各センサ及び制御手段を搭載
した基板を一つのパッケージ内に収納した構成を有する
ことによって、小型で検知精度の良い装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における人体検知装置の
ブロック図

【図２】本発明の実施の形態１における人体検知装置の
断面図

【図３】本発明の実施の形態１における人体検知装置の
部分拡大断面図

【図４】本発明の実施の形態２における人体検知装置の
床面検知エリアを示す説明図

【図５】本発明の実施の形態２における側面視検知エリ
アを示す説明図

【図６】本発明の実施の形態２における正面視検知エリ
アを示す説明図

【図７】発明の実施の形態１における受光部の上面図

【図８】本発明の実施の形態１における受光部の側面図

【図９】従来の焦電型赤外線センサを使用した人体検知
装置の説明図

【図１０】従来の焦電型赤外線センサとサーモパイルを
使用した人体検知装置の説明図

【図１１】本発明の実施の形態１における人体検知シス
テムを示す概略図

【符号の説明】

１センサ２ａ，２ｂ，２ｃアンプ回路３Ｄ／Ａ変換回路４制御手段７チョッパ８駆動手段１１ａ，１１ｂＤＣ−ＤＣコンバータ１５表面カバー１９カバー部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱を検知する第１のセンサと、距離を測定
する第２のセンサと、前記第１のセンサと前記第２のセ
ンサを制御する制御手段を搭載した基板と、前記第１の
センサ，前記第２のセンサ，前記基板を共に収納する一
つのパッケージとを備えた事を特徴とする熱物体検知装
置。
【請求項２】受光エレメントを有した受光部，前記受光
エレメントに赤外線を集光して導く集光部及び前記集光
部直前に設けられたチョッパを有する焦電型赤外線セン
サと、前記チョッパを駆動させる駆動手段と、前記焦電
型赤外線センサから送られてきた信号を増幅するアンプ
回路と、前記アンプ回路から送られてきたアナログ信号
をデジタル信号に変換する変換回路と、距離を測定する
測距センサモジュールと、各部に所定の電圧の電力を供
給するコンバータと、各部を制御する制御手段と、前記
焦電型赤外線センサ，前記駆動手段，前記アンプ回路，
前記変換手段，前記測距センサモジュール，前記コンバ
ータ，前記制御手段を収納する一つのパッケージを備え
た事を特徴とする熱物体検知装置。
【請求項３】複数のカバーを組み合わせてパッケージを
構成し、前記複数のカバーで構成された空間に前記焦電
型赤外線センサ，前記駆動手段，前記アンプ回路，前記
変換手段，前記測距センサモジュール，前記コンバー
タ，前記制御手段を収納する事を特徴とする請求項２記
載の熱物体検知装置。
【請求項４】各回路を搭載した基板を複数設け、前記基
板の一方に前記変換手段，前記コンバータ，前記制御手
段を搭載した事を特徴とする請求項２記載の熱物体検知
装置。
【請求項５】複数の基板を段違いに設けた事を特徴とす
る請求項４記載の熱物体検知装置。
【請求項６】カバーの一方に焦電型赤外線センサ及び測
距センサモジュールに対向した部分にそれぞれ開口を設
けるとともに、前記開口を塞ぐカバー部材を設け、前記
カバー部材は互いに非平行に設けられた事を特徴とする
請求項３記載の熱物体検知装置。
【請求項７】熱を検知する第１のセンサと、距離を測定
する第２のセンサと、前記第１のセンサと前記第２のセ
ンサを制御する制御手段とを備え、前記第１のセンサの
検知エリアを複数の分けると共に、前記検知エリア間の
隙間を７〜２５ｃｍとした熱物体検知装置。