JP2002345766A

JP2002345766A - 状態検出装置

Info

Publication number: JP2002345766A
Application number: JP2001354046A
Authority: JP
Inventors: Takehide Hirabayashi; 丈英平林; Kazuhiro Koizumi; 和裕小泉
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2002-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】検出対象の挙動を正確に検出する状態検出装
置を提供する。【解決手段】一対の結像レンズ１１ａ，１１ｂの結像に
応じた位置のアレイから像信号を出力する光センサアレ
イ１２ａ，１２ｂと、この像信号を像データに変換する
信号処理部１３と、像データから被介護者までの距離デ
ータを算出する距離検出回路１４と、距離データに基づ
いて被介護者の検出高さを算出する算出手段２１と、検
出高さに基づいて被介護者が就寝・起床・離床・不在の
何れかの状態にあると判定する被介護者状態判定手段２
２と、を備える被介護者用の状態検出装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、介護施設・病院・
一般家宅などの室内における被介護者の就寝・起床・離
床・不在という状態について、または、トイレ内におけ
るトイレ利用者の在室・退室・異常という状態につい
て、遠隔地で把握するための状態検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現状、老人ホーム、病院等においては介
護者が慢性的に不足し、被介護者に対して充分なケアが
できないような状態である。極端な場合には、老人性痴
呆症のため徘徊するような被介護者をベッド等にロープ
などで拘束する身体拘束が発生している。このような身
体拘束を行わないようにするため、介護者が被介護者の
そばに付けないようなときは、状態検出装置等を用いる
ことにより、被介護者の就寝、起床、離床、不在という
動きを検出し、遠隔地において少ない人員による集中監
視が可能になる。また、同様の趣旨で、トイレ内でも状
態検出装置等を用いることにより、被介護者のトイレ内
における着座・直立・転倒・不在という状態を検出し、
遠隔地において少ない人員による集中監視が可能にな
る。

【０００３】このような状態検出装置は従来から開発が
なされているものであり、例えば、（Ａ）ＣＣＤ（Char
ge Coupled Device）カメラを用い、被介護者の動きを
モニタで目視観察する装置・方法、（Ｂ）感圧マットを
ベッド上に敷いて、被介護者の起床及び離床時の圧力変
化を検出する装置・方法、などを従来技術として挙げる
ことができる。

【０００４】さらに、（Ｃ）ファイバグレイティングな
どのように投光素子からパターン光を被介護者に投光
し、被介護者からの反射光をイメージセンサで検出し、
三角測量の原理によって求められた被介護者の高さ方向
の変化量を用いてベッド上での被介護者の行動の判定を
行う病室内患者監視装置（特開平９−２５３０５７
号）、（Ｄ）ＬＥＤ（Light Emitting Diode）から在床
している被介護者へ向けて光ビームを投光し、被介護者
からの反射光をＰＳＤ（Ｐosition Ｓensitive Ｄevice
）よりなる距離検出手段で検出して被介護者までの距
離情報を求め、この距離情報を用いて在床状態か離床状
態かの判定を行う在床状態検知装置（特開２０００−２
４１５６１号）、などの発明が出願公開されている。

【０００５】さらにまた、被介護者の在床・離床を検出
するものではないが上記（Ａ）〜（Ｄ）と異なる検出原
理が開示されている例として、（Ｅ）乗車席に着座する
乗員の結像を得て、三角測量の原理によって乗員の複数
の部位（胸部・腰部・腿部など）の距離情報を求め、こ
の距離情報を用いて乗員の姿勢の判定を行う姿勢判別装
置（特開平１１−２１７０５６号）についての発明が出
願公開されている。

【０００６】この（Ｅ）の姿勢判別装置における、三角
測量を用いる測距演算処理装置による距離の測定原理に
ついて、図１８の測距原理説明図を参照してその原理を
説明する。図１８に示すように、結像レンズ２０１，２
０２の中心を原点Ｏとして横軸Ｘ，縦軸Ｙを設定し、そ
れぞれのレンズによる結像位置をＬ₁ ，Ｒ₁ とする。ま
た、結像レンズ２０１の中心点Ｏ_L の座標は（−Ｂ／
２，０）で、結像レンズ２０２の中心点Ｏ_R の座標は
（Ｂ／２，０）である。検出対象（被写体）の点Ｍの座
標を（−ｘ，ｙ）とし、点Ｏ_L を通り直線ＭＯに平行な
直線が光センサアレイ２１１と交わる位置をＬ₀ 、点Ｏ
_R を通り直線ＭＯに平行な直線が光センサアレイ２１２
と交わる位置をＲ₀ とする。

【０００７】ここで、ａ_L は点Ｌ₀ と点Ｌ₁との間の距
離を表わし、ａ_R は点Ｒ₀ と点Ｒ₁との間の距離を表わ
す。Ｌ₀ ，Ｒ₀ はａ_L ，ａ_R を求める際の基準位置とな
る。このとき、△ＭＯ_L Ｏと△Ｏ_L Ｌ₁ Ｌ₀ 、△ＭＯ_R
Ｏと△Ｏ_R Ｒ₁ Ｒ₀ はそれぞれ相似であることから、（−ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝ａ_L ・ｙ・・・・（１）（ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝ａ_R ・ｙ・・・・（２）が成立する。これら（１），（２）式からｘを消去する
ように整理すると、ｙ＝Ｂ・ｆ／（ａ_L ＋ａ_R ）・・・・（３）となる。

【０００８】また、センサピッチをｐ、センサ数をＮと
すると、ａ_L ＋ａ_R ＝ｐ・Ｎ・・・・・（４）となることから、ｙ＝Ｂ・ｆ／（ｐ・Ｎ）・・・・・（５）とも表現される。つまり、左の光センサアレイ２１１の
結像位置Ｌ₁ と点Ｌ₀ との距離ａ_L 、および、右の光セ
ンサアレイ２１２の結像位置Ｒ₁ と点Ｒ₀ との距離ａ_R
が分かれば、上記（３）式から検出対象までの距離ｙを
求められることになる。なお、かかる測距原理自体は周
知である。

【０００９】以上のような２つのイメージの相対的な位
置を決定するためには、測距演算処理装置により、例え
ば次に述べるような相関演算を行なう。両光センサアレ
イ２１１，２１２の各素子の出力は、例えば８ビットの
ディジタル信号に変換された後、図示しないメモリとし
てのレジスタに記憶され、この記憶されたデータから、
図１９の相関演算説明図に示すような、１対の計算領域
２２１，２２２が図示しない部分データ抽出部によって
選択される。この計算領域２２１，２２２は、図１９に
示すようにｎ個の素子からなり、それぞれＡ_１〜Ａ
_ｎ，Ｂ_１〜Ｂ_ｎの量子化データからなるものとする。

【００１０】ここで、センサ正面から所定の角度（図１
８で検出対象座標Ｍと原点Ｏとの間を結ぶ直線ＭＯとＹ
軸とのなす角度）にある検出対象までの距離指標（ａ_L
＋ａ _R ）を求めるには、上記量子化データについて図示
しない相関検出・距離演算部により、図１９の如き所定
大きさのウインドウＷ_１〜Ｗ_ｍ＋１を設定して、１ア
レイ単位（１ビット）ずつ交互にずらした（ｍ＋１）組
の部分集合Ｃ_０〜Ｃ _ｍを考え、この部分集合毎に量子
化データの差の絶対値の和からなる評価関数ｆ（Ｃ
_０）〜ｆ（Ｃ_ｍ）を計算し、この評価関数値が最小と
なる組み合わせＣkを求めることで、添字ｋの値から左
右の像のずれ具合が分かり、上記（３）式で示されるよ
うな（ａ_L ＋ａ_R ）に比例する距離指標が求められるこ
とが知られている（例えば、特許第２６７６９８５号，
対応米国特許第５６０２９４４号明細書または対応ドイ
ツ特許第４１２１１４５号公報参照）。

【００１１】そこで、例えば図２０の多点の測距原理説
明図に示すような計算領域２２１，２２２を１ビット
（１ピッチ：ｐ）ずつ順次ずらして行きながら、各計算
領域２２１，２２２について上述のような距離指標を求
める処理を行なえば、第１番目〜第ｓ番目の計算領域か
らｓ個の離散的な距離データが得られるというものであ
る。従来技術としては、以上（Ａ）〜（Ｅ）で挙げたよ
うなものが知られている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような状態検出方法は各種の問題点を有している。ま
ず、被介護者の病室内での状態検出において、（Ａ）の
ＣＣＤカメラにより被介護者の動きをモニタで目視観察
する方法では、被介護者が常時２４時間映像によって監
視下に置かれるというプライバシーの問題があり、
（Ｂ）感圧マットをベッド上に敷いて、被介護者からの
起床及び離床時の圧力の変化を検出する方法では、被介
護者がマットの感触を不快に感じるという問題があっ
た。

【００１３】（Ｃ）の投光素子からパターン光を被介護
者に投光し、被介護者からの反射光をイメージセンサで
検出する病室内患者監視装置および（Ｄ）のＬＥＤから
在床している人へ向けて光ビームを投光し、人からの反
射光をＰＳＤで検出する距離検出手段を有する在床状態
検知装置については、何れも光ビームを被介護者に投光
し、被介護者からの反射光を検出するため、被介護者ま
での距離が遠い場合、または、被介護者が黒色や紺色の
服を着ていて反射率が低いような場合、被介護者から反
射した反射光の光量が不足してしまい、被介護者までの
距離が求められないという問題があった。

【００１４】また、（Ｅ）特開平１１−２１７０５６号
で開示された乗員の姿勢判別装置においては、三角測量
の測距原理を用いて検出性能を向上させた大変優れたも
のであり、乗用車用座席という限られた空間に位置する
人を検出する場合は良いが、ベッドのように比較的広範
な空間を移動する被介護者を検出する場合には、従来技
術の測距原理を単純に適用できないという問題があっ
た。このような場合でも、被介護者を確実に検出できる
ような新たな測距原理を用いる被介護者用の状態検出装
置が求められている。

【００１５】さらに、トイレ内での状態検出において、
（Ａ）の方法では用便の様子を監視されるというプライ
バシーの問題があり、またの（Ａ）〜（Ｅ）に挙げたも
のではないが、焦電型赤外線センサを用いる場合には、
人と暖房機能付き便座との温度差が小さいことから誤判
定をするという問題がある。トイレ内のトイレ利用者の
プライバシーを尊重しつつ監視できるようなトイレ利用
者用の状態検出装置が求められている。本発明は上述の
問題を解決するためになされたものであり、その目的は
検出対象である人の挙動を正確に検出する状態検出装置
を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、被介護者用の監視に好適な状態検出装置、および、
トイレ利用者用の監視に好適な状態検出装置を提供す
る。被介護者用の監視に好適な状態検出装置は請求項１
〜請求項８に記載の発明に係るものである。請求項１の
発明は、光軸が平行で互いに同一結像平面上に検出対象
を結像させるように配置される一対の結像レンズと、複
数個連続して配置されたセンサ群を一単位として二単位
で対をなし、前記一対の結像レンズそれぞれによる結像
に応じた像信号を出力するように前記一対の結像レンズ
の結像平面上にそれぞれ配置される一対または複数対の
光センサアレイと、前記一対又は複数対の光センサアレ
イから出力される像信号に基づいて検出対象までの距離
を測距して距離データを出力する測距手段と、前記測距
手段からの距離データ、光センサアレイの視野方向と地
面に対する鉛直方向との交差角である測定視野方向角
度、および、光センサアレイの取り付け高さをそれぞれ
用いて検出対象の検出高さを算出する算出手段と、前記
算出手段により算出した検出対象の検出高さおよび距離
データに基づいて検出対象である被介護者が就寝、起
床、離床、または不在の何れの状態であるかを判定する
被介護者状態判定手段と、を備えることを特徴とする。

【００１７】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の状態検出装置において、前記測距手段は、センサ群の
中の一部であって、連続する複数センサをもって定義さ
れる１のウィンドウから出力される像信号を一対用いる
ことを特徴とするものである。

【００１８】また、請求項３の発明は、請求項１または
請求項２に記載の状態検出装置において、前記複数対の
光センサアレイは、視野が異なるように高さをそれぞれ
相違させて結像平面上に配置され、複数対の光センサア
レイはそれぞれ異なる視野による検出対象の像信号を検
出し、前記算出手段および前記被介護者状態判定手段に
より、それぞれ異なる視野について状態判定されること
を特徴とする。

【００１９】また、請求項４の発明は、請求項２または
請求項３に記載の状態検出装置において、前記被介護者
状態判定手段は、ベッド領域を検出するウィンドウのウ
ィンドウ番号の最小値および最大値を設定し、この最小
値及び最大値の範囲内のウィンドウによって計られた検
出対象はベッド領域内の検出対象であり、このウィンド
ウの範囲外にあるウィンドウによって測られた検出対象
はベッド領域外の検出対象であると判定することを特徴
とする。

【００２０】また、請求項５の発明は、請求項１〜請求
項４の何れか一項に記載の状態検出装置において、前記
被介護者状態判定手段は、ベッド領域内にある検出対象
の検出高さが予め定められた起床判定高さよりも高い場
合には、検出対象は被介護者であって、この被介護者が
起床状態であると判定することを特徴とする。

【００２１】また、請求項６の発明は、請求項１〜請求
項４の何れか一項に記載の状態検出装置において、前記
被介護者状態判定手段は、ベッド領域内にある検出対象
の検出高さが予め定められた起床判定高さよりも低く、
かつ就寝判定高さよりも高い場合には、検出対象は被介
護者であって、この被介護者が就寝状態であると判定す
ることを特徴とする。

【００２２】また、請求項７の発明は、請求項１〜請求
項４の何れか一項に記載の状態検出装置において、前記
被介護者状態判定手段は、ベッド領域内にある検出対象
の検出高さが予め定められた起床判定高さよりも低く、
かつ就寝判定高さよりも低い場合には、検出対象はベッ
ドの寝具であって、被介護者が不在状態であると判定す
ることを特徴とする。

【００２３】また、請求項８の発明は、請求項７に記載
の状態検出装置において、前記被介護者状態判定手段
は、ベッド領域内に被介護者が不在状態であると判定さ
れ、かつベッド領域外にある検出対象の検出高さが予め
定められた離床判定高さよりも高い場合には、検出対象
は被介護者であって、被介護者が離床状態であると判定
することを特徴とする。

【００２４】また、トイレ利用者用の監視に好適な状態
検出装置は請求項９〜請求項２１に記載の発明に係るも
のである。請求項９の発明は、光軸が平行で互いに同一
結像平面上に検出対象を結像させるように配置される一
対の結像レンズと、複数個連続して配置されたセンサ群
を一単位として二単位で対をなし、前記一対の結像レン
ズそれぞれによる結像に応じた像信号を出力するように
前記一対の結像レンズの結像平面上にそれぞれ配置され
る一対または複数対の光センサアレイと、前記一対又は
複数対の光センサアレイから出力される像信号に基づい
て検出対象までの距離を測距して距離データを出力する
測距手段と、前記測距手段からの距離データ、光センサ
アレイの視野方向と地面に対する鉛直方向との交差角で
ある測定視野方向角度、および、光センサアレイの取り
付け高さをそれぞれ用いて検出対象の検出高さを算出す
る算出手段と、前記算出手段により算出した検出対象の
検出高さおよび距離データに基づいて監視領域である個
室トイレ内において検出対象であるトイレ利用者が在
室、退室、または異常の何れの状態であるかを判定する
トイレ利用者状態判定手段と、を備えることを特徴とす
る。

【００２５】また、請求項１０の発明は、請求項９に記
載の状態検出装置において、前記監視領域は、トイレの
便座部分に係る便座領域と、床部分に係る床領域とを含
むことを特徴とする。

【００２６】また、請求項１１の発明は、請求項９また
は請求項１０に記載の状態検出装置において、前記測距
手段は、センサ群の中の一部であって、連続する複数セ
ンサをもって定義される１のウィンドウから出力される
像信号を一対用いることを特徴とするものである。

【００２７】また、請求項１２の発明は、請求項９〜請
求項１１の何れか一項に記載の状態検出装置において、
前記複数対の光センサアレイは、視野が異なるように水
平方向の位置をそれぞれ相違させて結像平面上に配置さ
れ、複数対の光センサアレイはそれぞれ異なる視野によ
る検出対象の像信号を検出し、前記算出手段および前記
トイレ利用者状態判定手段により、それぞれ異なる視野
について状態判定されることを特徴とする。

【００２８】また、請求項１３の発明は、請求項１１ま
たは請求項１２に記載の状態検出装置において、前記ト
イレ利用者状態判定手段は、トイレの便座領域を検出す
るために光センサアレイの最小値および最大値を設定
し、この最小値及び最大値の範囲内の光センサアレイ上
のウィンドウの最小値および最大値を設定し、この最小
値及び最大値の範囲内のウィンドウによって測られた検
出対象は便座領域の検出対象とし、それ以外の領域で測
られた検出対象は床領域の検出対象とすることを特徴と
するものである。

【００２９】また、請求項１４の発明は、請求項９〜請
求項１３の何れか一項に記載の状態検出装置において、
前記トイレ利用者状態判定手段は、便座領域内にある検
出対象の検出高さが予め定められた着座判定高さよりも
高く、かつ検出対象の幅が着座判定幅より大きい場合に
は、検出対象はトイレ利用者であって、トイレ利用者が
便座に着座状態であると判定することを特徴とする。

【００３０】また、請求項１５の発明は、請求項９〜請
求項１３の何れか一項に記載の状態検出装置において、
前記トイレ利用者状態判定手段は、床領域内にある検出
対象の検出高さが予め定められた直立判定高さよりも高
く、かつ検出対象の幅が直立判定幅よりも大きい場合に
は、検出対象はトイレ利用者であって、このトイレ利用
者が床領域に直立状態であると判定することを特徴とす
る。

【００３１】また、請求項１６の発明は、請求項９〜請
求項１３の何れか一項に記載の状態検出装置において、
前記トイレ利用者状態判定手段は、床領域内にある検出
対象の検出高さが予め定められた直立判定高さよりも低
く、転倒判定高さよりも高く、かつ検出対象の幅が転倒
判定幅より大きい場合には、検出対象はトイレ利用者で
あって、トイレ利用者が床領域に転倒状態であると判定
することを特徴とする。

【００３２】また、請求項１７の発明は、請求項９〜請
求項１３の何れか一項に記載の状態検出装置において、
前記トイレ利用者状態判定手段は、便座領域内の検出対
象の検出高さが着座判定高さよりも低く、または、検出
対象の幅が着座判定幅よりも小さい場合には、トイレ利
用者が便座領域内に不在状態であると判定することを特
徴とする。

【００３３】また、請求項１８の発明は、請求項９〜請
求項１３の何れか一項に記載の状態検出装置において、
前記トイレ利用者状態判定手段は、床領域内の検出対象
の検出高さが転倒判定高さよりも低く、または、検出対
象の幅が転倒判定幅よりも小さい場合には、トイレ利用
者が床領域内に不在状態であると判定することを特徴と
する。

【００３４】また、請求項１９の発明は、請求項１４ま
たは請求項１５に記載の状態検出装置において、前記ト
イレ利用者状態判定手段は、トイレ利用者が便座領域内
に着座状態であると判定し、なおかつトイレ利用者が床
領域内に直立状態であると判定した場合にはトイレ利用
者がトイレ内に在室状態であると判定することを特徴と
する。

【００３５】また、請求項２０の発明は、請求項１７ま
たは請求項１８に記載の状態検出装置において、前記ト
イレ利用者状態判定手段は、トイレ利用者が便座領域内
に不在状態であると判定し、かつトイレ利用者が床領域
内に不在状態であると判定した場合にはトイレ利用者は
トイレ外へ退室状態であると判定することを特徴とす
る。

【００３６】また、請求項２１の発明は、請求項１６ま
たは請求項１９に記載の状態検出装置において、前記ト
イレ利用者状態判定手段は、トイレ利用者が転倒状態で
あると判定し、あるいは予め設定された時間を経過して
もトイレ利用者が退出しないと判定した場合にはトイレ
利用者が異常状態であると判定することを特徴とする。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１７に沿って本発
明の第１実施形態について説明する。第１実施形態は被
介護者が室内に居る場合の状態検出装置（以下、被介護
者状態検出装置という）の実施形態について説明する。
なお、各図において同一の符号は同一部分を示す。図１
は本発明の実施形態の概略構成図である。被介護者状態
検出装置は、距離センサ１０、マイクロコンピュータ２
０を少なくとも備えている。さらに、距離センサ１０
は、結像レンズ１１と、光センサアレイ１２と、信号処
理部１３と、距離検出回路１４とを備えている。本実施
形態では、本発明の測距手段は、信号処理部１３と距離
検出回路１４とが該当する。また、マイクロコンピュー
タ２０は、プログラムとして算出手段２１と、被介護者
状態判定手段２２とを備える。距離センサ１０からマイ
クロコンピュータ２０へは距離データが送信されるよう
になされている。

【００３８】図２は、本実施形態の距離センサの詳細構
成図、図３は、光センサアレイの配置図である。結像レ
ンズ１１は、図２で示すように一対の結像レンズ１１
ａ，１１ｂであり、光軸が平行であって、光軸の基線長
がＢとなるように配置される。光センサアレイ１２は、
たとえば、ＣＣＤリニアアレイセンサであり、本実施形
態では、図３で示すように上段ラインに一対の光センサ
アレイ１２ａ，１２ｂが、中段ラインに光センサアレイ
１２ｃ，１２ｄが、下段ラインに光センサアレイ１２
ｅ，１２ｆがそれぞれ配置されている。これら光センサ
アレイ１２ａ〜１２ｆは、１つのセンサを複数個並べて
アレイを形成するものである。

【００３９】これら上・中・下段ラインの光センサアレ
イ１２ａ〜１２ｆは、それぞれ結像レンズ１１ａ，１１
ｂに対して焦点距離ｆの位置となるように配置されてお
り、結像レンズ１１ａ，１１ｂによりおのおの結像され
た検出対象１００の像を像信号ａ，ｂに変換し信号処理
部１３に出力する。なお、信号処理部１３からは処理が
同じであるため、中段ラインの光センサアレイ１２ｃ，
１２ｄ、下段ラインの光センサアレイ１２ｅ，１２ｆに
ついてはその説明を省略することとし、上段ラインの光
センサアレイ１２ａ，１２ｂを代表として以下説明する
こととする。

【００４０】信号処理部１３は、増幅器１５ａ，１５
ｂ、Ａ／Ｄ変換器１６ａ，１６ｂ、記憶装置１７を備え
ている。光センサアレイ１２ａ，１２ｂからの像信号
ａ，ｂは、増幅器１５ａ，１５ｂで増幅され、Ａ／Ｄ変
換器１６ａ，１６ｂでデジタルデータに変換され、像デ
ータａ、ｂとして記憶装置１７に出力される。

【００４１】距離検出回路１４は、マイクロコンピュー
タからなる回路で、記憶装置１７に記憶された左右の像
データａ、ｂを用いて、三角測量の原理により、検出対
象１００までの距離を算出し、距離データとして外部に
出力する。なお、図には示していないが、残りの２対の
光センサアレイ１２ｃ，１２ｄおよび光センサアレイ１
２ｅ，１２ｆも同様に信号処理部１３に接続され、それ
ぞれ同様に求められた距離データが、外部にあるマイク
ロコンピュータ２０へ出力される。図１で示すように、
マイクロコンピュータ２０内の算出手段２１および被介
護者状態判定手段２２は距離データに基づき、後に詳述
する原理により検出対象が被介護者であるか否か、ま
た、被介護者の場合はその状態について判定を行う。

【００４２】続いて、被介護者状態検出装置の設置態様
について説明する。図４は室内に設置された被介護者状
態検出装置の設置を説明する斜視図、図５は同じく側面
視図である。図４，図５に示すように、距離センサ１０
は室内の天井１などに取り付けられ、ベッド２上の検出
対象（被介護者）１００を検出するように配置される。
図４で示す水平方向Ａ側から眺めた側面視図である図５
でも明らかなように、距離センサ１０は、基準となる地
面に平行である水平方向Ｂに対しその光軸方向が取付角
度θ_ｓとなる角度に傾けて下側を見下ろすように、取付
高さＨ_ｓの高さに配置されている。

【００４３】先に説明した３対の光センサアレイはそれ
ぞれ図４，図５において測定視野３〜５に示されるそれ
ぞれの領域によって囲まれた部分を測定視野として持
つ。すなわち、光センサアレイ１２のうち上段ラインに
ある光センサアレイ１２ａ，１２ｂの測定視野３は一点
鎖線により決定される領域であり、光センサアレイ１２
のうち中段ラインにある光センサアレイ１２ｃ，１２ｄ
の測定視野４は実線にて決定される領域であり、また、
光センサアレイ１２のうち下段ラインにある光センサア
レイ１２ｅ，１２ｆの測定視野５は点線にて決定される
領域である。これらは、いずれも検出対象に対して上側
から見下ろすような測定視野となる。

【００４４】次に被介護者の検出原理について説明す
る。まず、距離センサ１０による距離データの算出方法
について述べる。なお、光センサアレイは３対存在して
いるが３対はそれぞれ同様な原理にて動作するため、こ
こではこのうち上段ラインにある光センサアレイ１２
ａ，１２ｂの対を例にして距離データの算出方法を説明
する。

【００４５】図６は距離検出の原理説明図である。各結
像レンズ１１ａ、１１ｂの基線長Ｂの中点を原点Ｏとし
て横軸Ｘ、縦軸Ｙを設定し、検出対象１００が位置する
点Ｍの座標は（−ｘ，ｙ）であるとする。この場合にお
いて、結像位置Ｌ_１，Ｒ_１の座標はそれぞれ（−Ｂ／２
−ａ_Ｌ１，−ｆ），（Ｂ／２＋ａ_Ｒ１，−ｆ）、結像レ
ンズ１１ａの中心点Ｏ_Ｌの座標は（−Ｂ／２，０）、結
像レンズ１１ｂの中心点Ｏ_Ｒの座標は（Ｂ／２，０）、
点ＭからＸ軸に下ろした垂線とＸ軸との交点Ｎの座標は
（−ｘ，０）、点Ｏ_Ｌから光センサアレイ１２ａに降ろ
した垂線の位置Ｌ_０の座標は（−Ｂ／２，−ｆ）、点Ｏ
_Ｒから光センサアレイ１２ｂに降ろした垂線の位置Ｒ_０
の座標は（Ｂ／２，−ｆ）である。

【００４６】このとき△ＭＯ_ＬＮと△Ｏ_ＬＬ_１Ｌ_０、△
ＭＯ_ＲＮと△Ｏ_ＲＲ_１Ｒ_０はそれぞれ相似であるから、
以下の式が成立する。（−ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝（ａ_Ｌ１）ｙ・・・（６）（ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝（ａ_Ｒ１）ｙ・・・（７）数式（６）、（７）からｘを消去するように整理する
と、ｙ＝Ｂ・ｆ／（ａ_Ｌ１＋ａ_Ｒ１）・・・・（８）となり、結像位置Ｌ_１、Ｒ_１のｘ座標ａ_Ｌ１、ａ_Ｒ１が
わかれば、検出対象１００までの距離Ｌが算出できる。
（三角測量の原理）

【００４７】信号処理部１３では、結像位置Ｌ_１、Ｒ_１
のｘ座標ａ_Ｌ１、ａ_Ｒ１を示す像データを計測する。具
体的には、図２で示すように、光センサアレイ１２ａ，
１２ｂからの像信号ａ，ｂが、増幅器１５ａ，１５ｂで
増幅され、Ａ／Ｄ変換器１６ａ，１６ｂでデジタルデー
タに変換された後、像データａ、ｂとして記憶装置１７
に出力される。この記憶装置１７に記憶された像データ
ａ，ｂは距離検出回路１４へ出力される。

【００４８】続いて、距離検出回路１４による像データ
ａ，ｂを用いる測距について説明する。図７は距離検出
回路１４の原理説明図である。距離検出回路１４は、図
７の実線に示すような、光センサアレイ１２ａ，１２ｂ
上の像データａ，ｂのうち設定した測距範囲１１０にて
検出された像データのみ比較する。この測距範囲１１０
は、予め範囲の中心が設定されている。

【００４９】そして、像データが一致しなければ、同図
の破線のように、例えば光センサアレイ１２ａの左の像
データａを右に、光センサアレイ１２ｂの右の像データ
ｂを左に順次シフトして比較していき、像データａ、ｂ
が一致したときのシフト量を検出する。結像位置Ｌ_１、
Ｒ_１のＸ座標ａ_Ｌ１、ａ_Ｒ１はこのシフト量に一致する
ので、距離検出回路１４は、シフト量ａ_Ｌ１、ａ_Ｒ１か
ら、検出対象までの距離ｙを、先に説明した数式（８）
により算出できる。

【００５０】しかしながら、距離データの算出におい
て、像データを移動させることは困難であるため、現実
には、測距範囲１１０を移動させて像データが一致する
場合の測距範囲１１０のシフト量を算出することとな
る。図８は、距離センサ１０側から検出対象（被介護
者）１００を眺めたときの各センサアレイのライン上の
視野を表した図である。

【００５１】図８では３対ある光センサアレイの左側で
ある光センサアレイ１２ａ，１２ｃ，１２ｅが上下方向
に複数個並んで図示されている。このセンサアレイの中
から連続する複数個のセンサアレイからなるウィンドウ
を定める。そして、各ウィンドウに対して当該ウィンド
ウを代表するセンサアレイを決定する。図８においては
当該ウィンドウの中心のセンサアレイとなる。なお、こ
の場合中心となり得ない光センサアレイの両端領域は代
表するセンサアレイの対象から除かれることとなる。

【００５２】このようにして決定したウィンドウの配列
順に対応してウィンドウ番号（以下、ウィンドウＮｏ．
と略記する）をつける。例えば、図８で水平に置かれた
光センサアレイ１２ａにおいて、左側のウィンドウから
右側のウィンドウに向かって順に、０，１，２，・・
・，（全ウィンドウ数−１）のようにウィンドウＮｏ．
を付する。ここで、ウィンドウは上段ライン（ラインＮ
ｏ．０）・中段ライン（ラインＮｏ．１）・下段ライン
（ラインＮｏ．２）の光センサアレイ毎に、且つ光セン
サアレイ上に所定の等間隔（ＷＰ）に並ぶように定義さ
れている。そして距離検出回路１４は、このウィンドウ
Ｎｏ．ごとに、対となる当該ウィンドウ内の検出対象の
画像相互の相関を求めて上述の原理により、距離を算出
し、このウィンドウＮｏ．ごとに求めた距離データを出
力する。

【００５３】また、図８ではベッドの領域内の検出対象
を測定するために、各センサライン上にウィンドウ番号
の最小値Ｗ_ｍｉｎ（ｉ）、および、最大値Ｗ
_ｍａｘ（ｉ）をあらかじめ設定する。この値はベッド領
域にあるウィンドウのウィンドウＮｏ．ｊの最大値およ
び最小値である。設定の仕方の例を説明する。図８にお
いてベッド２上に被介護者が図示されているが、ベッド
上には被介護者がいない場合を想定し、ラインＮｏ．０
を代表として説明する。

【００５４】例えばラインＮｏ．０では、被介護者が不
在の場合、ベッドの領域内すなわちウィンドウＷ_ｍｉｎ
（０）からＷ_ｍａｘ（０）まではいずれのウィンドウも
ベッドまでの距離を測定しているため、ウィンドウによ
らず距離データはほぼ等しくなる。また、ウィンドウ０
からウィンドウＷ_ｍｉｎ（０）−１、および、ウィンド
ウＷ_ｍａｘ（０）＋１から全ウィンドウ数−１において
は床面までの距離を測定しているため通常、ウィンドウ
Ｗ_ｍｉｎ（０）からＷ_ｍａｘ（０）までの距離データよ
りも測定される距離データは十分大きくなる。

【００５５】このように、被介護者が不在のときの距離
データから距離データが急に変化するウィンドウを床面
とベッドの境界と考えることで、Ｗ_ｍｉｎ（０）、Ｗ
_ｍａｘ（０）を設定することが可能である。同様にライ
ン１についてもＷ_ｍｉｎ（１）、Ｗ_ｍａｘ（１）が、ま
た、ライン２についてもＷ_ｍｉｎ（２）、Ｗ
_ｍａｘ（２）を設定することが可能である。

【００５６】次に算出手段・被介護者状態判定手段にお
ける距離データを用いる被介護者の判定原理について説
明を行う。図９〜図１３はマイクロコンピュータ２０の
動作手順を示すフローチャートである。図９はメインフ
ロー、図１０，図１１は不在、就寝、起床の判定フロ
ー、図１２，図１３は離床の判定フローである。まず、
被介護者状態検出装置の動作開始後、図９のメインフロ
ーで示すように、ステップＳ１で距離測定を行う。距離
測定は全てのラインの全てのウィンドウについて行われ
る。ラインがｉ、ウィンドウがｊである測定箇所の距離
データ＝ｄ（ｉ，ｊ）として表される。

【００５７】次にステップＳ２では、被介護者の不在、
就寝、起床状態が検出される。この検出は、詳しくは図
１０，図１１のステップＳ６からステップＳ１８までの
フローにより行われる。ステップＳ６ではまず、ライン
Ｎｏ．の初期設定を行う。すなわちｉ＝０と設定され
る。次にステップＳ７では、ウィンドウＮｏ．の初期設
定を行う。すなわち、ｊ＝０と設定される。

【００５８】次にステップＳ８では、図８で説明した、
ベッドの領域内の検出対象を測定するためにベッド領域
のウィンドウのみ選択する。各センサライン上に設定さ
れたウィンドウの最小値Ｗ_ｍｉｎ（ｉ）、および、最大
値Ｗ_ｍａｘ（ｉ）を用い、Ｗ _ｍｉｎ（ｉ）≦ｊ≦Ｗ
_ｍａｘ（ｉ）を満たす（つまりベッド領域内）ならばス
テップＳ９に進み、満たさないならば状態Ｃを経て、図
１１のステップＳ１５の先頭へジャンプする。ステップ
Ｓ９に進んだ場合、ベッド領域内にある検出対象１００
の検出高さｈが計算される。

【００５９】この検出高さの計算方法について説明す
る。図１７は、図４で図示した水平方向Ａから距離セン
サ１０を拡大して眺めた側面斜視図であり、また、
ｍ_０、ｍ_１、ｍ_２はそれぞれライン０〜２の光軸１１か
らの距離である。ｍ_０、ｍ_１、ｍ_２の符号は上向きが
正、下向きが負である。例えば図１７においてはｍ_０、
ｍ_１の符号は正、ｍ_２の符号は負である。また、図１７
において距離センサ１０を取り付けている天井１の方向
は地面と平行であるものと考える。

【００６０】θ_ｉはライン０〜２についてそれぞれ下記
のように計算される。 θ_０＝９０°−｛tan^−１（ｍ_０／ｆ）＋θｓ｝・・・（９） θ_１＝９０°−｛tan^−１（ｍ_１／ｆ）＋θｓ｝・・・（１０） θ_２＝９０°−｛tan^−１（ｍ_２／ｆ）＋θｓ｝・・・（１１）ここでθｓ：取付角度である。

【００６１】これらθ_０、θ_１、θ_２を次式に代入
して検出高さｈを求めることとなる。ｈ＝Ｈ_ｓ−ｄ（ｉ，ｊ）／tanθ_ｉ・・・（１２）ここでｈは検出高さ、Ｈ_ｓは取付高さ、θ_ｉは鉛直
方向を基準としたときのラインｉの測定視野方向角度で
ある。検出高さｈはこのように求められる。

【００６２】図１０のステップに戻るが、ステップＳ９
でｈを計算した後、ステップＳ１０に進む。ステップＳ
１０では検出高さｈを用いる判定ステップであり、検出
高さｈ＞起床判定高さｂを満たすか否かを判定する。こ
こで、起床判定高さｂは起床状態を判定するための判定
値であり、図１４に示されるように、検出対象（被介護
者）１００がベッド２の上で座っているときの、ベッド
面からの高さを基準とし、例えばベッド面から首までの
高さといったようにあらかじめ設定された値である。ス
テップＳ１０では、検出高さｈ＞起床判定高さｂを満た
すならばステップＳ１１に進み、検出高さｈ＞起床判定
高さｂを満たさないならばステップＳ１２へ進む。

【００６３】検出高さｈ＞起床判定高さｂを満たすなら
ば、ステップＳ１１で状態判定結果１＝起床と出力して
状態Ｄを経て、図１１で示すように不在、就寝、起床状
態の検出を終了し、図９で示すステップＳ２へ戻ること
となる。検出高さｈ＞起床判定高さｂを満たさないなら
ば、ステップＳ１２ではさらに検出高さｈ＞就寝判定高
さａであるか否かが判定される。ここで、就寝判定高さ
ａは就寝状態を判定するための判定値であり、図１５に
示されるように、被介護者がベッド２の上で寝ていると
きの、ベッド面からの高さを基準とし、例えばベッド面
から耳までの高さといったようにあらかじめ設定された
値である。

【００６４】検出高さｈ＞就寝判定高さａを満たすなら
ば、ステップＳ１３に進み、被介護者の状態判定結果１
は就寝と判定して判定値を出力した後、状態Ｃを経て図
１１のステップＳ１５へ進む。検出高さｈ＞就寝判定高
さａを満たさないならば、ステップＳ１４へジャンプ
し、被介護者の状態判定結果１は不在と判定して判定値
を出力した後、図１１の状態Ｃを経てステップＳ１５へ
進む。

【００６５】ステップＳ１５ではｊが最大ウィンドウＮ
ｏ．でないならば、ステップ１６にてｊを加算した後、
図１０の状態Ｂに戻り、状態Ｂから状態Ｃまでのステッ
プを繰り返す。ステップＳ１５においてｊが最大ウィン
ドウＮｏ．ならば、ステップＳ１７に進む。ステップＳ
１７において、ｉが最大ラインＮｏ．でないならば、ス
テップＳ１８にてｉを加算した後、図１０の状態Ａに戻
り、状態ＡからステップＳ１７までのステップを繰り返
す。ステップＳ１７において、ｉが最大ラインＮｏ．で
あれば、不在、就寝、起床状態の検出を終了し、図９で
示すステップＳ２に戻り、ステップＳ３へ進む。

【００６６】図９のステップＳ３では、被介護者の離床
状態が検出される。この検出については、具体的には図
１２，図１３のステップＳ１９からステップＳ３１まで
により行われる。ステップＳ１９ではまず、ラインＮ
ｏ．の初期設定を行う。すなわちｉ＝０と設定される。
次にステップＳ２０では、ウィンドウＮｏ．の初期設定
を行う。すなわちｊ＝０と設定される。

【００６７】次にステップＳ２１では、図８で説明し
た、ベッド２の領域の範囲外の検出対象を測定するため
に各センサライン上に設定されたウィンドウ番号の最小
値Ｗ_ｍ _ｉｎ（ｉ）、および、最大値Ｗ_ｍａｘ（ｉ）を用
い、Ｗ_ｍｉｎ（ｉ）≦ｊ≦Ｗ_ｍ _ａｘ（ｉ）を満たさない
場合はベッド領域外であるとしてステップＳ２２に進
み、満たす場合は状態Ｃを経て図１３のステップＳ２８
の先頭へジャンプする。ステップＳ２２では、検出対象
１００の高さが先に説明した数式（１２）に基づいて計
算される。

【００６８】次のステップＳ２３では、すでに求められ
ている状態判定結果１が不在であるか否かが判定され、
状態判定結果１が不在でないならばステップＳ２４に進
み、状態判定結果１が不在ならばステップＳ２５に進
む。ステップＳ２４では、離床検出結果を表す状態判定
結果２は離床でないと判定し、状態Ｄを経て図１３で示
すように離床状態の検出を終了し、図９のステップＳ３
へ戻りステップＳ４へ進む。

【００６９】一方で状態判定結果１が不在の場合は、さ
らにステップＳ２５で検出高さｈ＞離床判定高さｃであ
るか否かが判定される。ここで、離床判定高さｃは離床
状態を判定するための判定値であり、図１６に示される
ように、被介護者がベッド２を離れようとしているとき
の、ベッド面からの高さを基準に、例えばベッド面から
肩までの高さといったようにあらかじめ設定された値で
ある。

【００７０】検出高さｈ＞離床判定高さｃを満たすなら
ば、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、検出
高さｈ＞離床判定高さｃを満たすことから被介護者の状
態判定結果２は離床と判定するステップである。ステッ
プＳ２６で、被介護者の状態判定結果２は離床と判定し
て判定値を出力した後、状態Ｄを経て図１３で示すよう
に離床状態の検出を終了し、図９のステップＳ３に戻り
ステップＳ４へ進む。

【００７１】検出高さｈ＞離床判定高さｃを満たさない
ならば、ステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７では、
検出高さｈ＞判定高さｃを満たさないことから状態判定
結果２は離床でないと判定するステップであり、判定値
を出力した後、状態Ｃを経て図１３で示すステップＳ２
８へ進む。

【００７２】ステップＳ２８ではｊが最大ウィンドウＮ
ｏ．でないと判定されたならば、ステップＳ２９にてｊ
を加算した後、図１２の状態Ｂに戻り、状態Ｂから状態
Ｃまでのステップを繰り返す。ステップＳ２８において
ｊが最大ウィンドウＮｏ．と判定されたならば、ステッ
プＳ３０に進む。ステップＳ３０において、ｉが最大ラ
インＮｏ．でないならば、ステップＳ３１にてｉを加算
した後、図１２の状態Ａに戻り、状態ＡからステップＳ
３０までステップを繰り返す。

【００７３】離床状態の検出を終了した後、図９のステ
ップＳ４に進む。ステップＳ４では待機時間を設定し、
ステップＳ５で一定時間待機し、待機終了後、ステップ
Ｓ１に戻る。以降この動作を繰り返すことにより、常
時、被介護者の状態検出を行うこととなる。

【００７４】以上、本実施形態によれば、３本の光セン
サアレイにより視野角度をそれぞれ異ならせているた
め、図４，図５，図１４，図１５，図１６でも明らかな
ように、被介護者がベッド上のどこに位置していても、
確実に検出することが可能となる。また、光センサアレ
イ１１は、室内が狭いような場合は少なくとも１本あれ
ば検出が可能であり、距離センサ１０の配置および測定
視野角度等を適宜調節すれば充分使用に耐えうるもので
ある。

【００７５】また、本実施形態では３対の光センサアレ
イとしたが、３対に限定するという趣旨ではなく、１
対、または、２対，４対という複数対の光センサアレイ
とすることができる。光センサアレイ数が多ければ図
４，図５でも明らかなように検出可能な領域が広がるた
め、広い室内でも使用が可能となる。このように、光セ
ンサアレイ数、測定視野角度、取り付け高さは部屋の大
きさに応じて適宜設定される。

【００７６】また、本実施形態では左右２本の光センサ
アレイを以て一対としているが、例えば２本分の長さが
ある１本の光センサアレイとし、仮想的に一対あるよう
に取り扱っても良い。本発明では一対の光センサアレイ
というときは、このような長尺の１本の光センサアレイ
を用いて１対の光センサアレイとして用いてもよい。さ
らにまた、本実施形態では左右２本の光センサアレイを
以て一対とし、それらが上下方向に複数対本配置された
ものとしているが、例えばセンサアレイが複数行・複数
列にわたりマトリクス状に配置されたような平面上の光
センサアレイであっても、ウィンドウＮｏ・ラインＮｏ
が設定でき、測距手段により距離を算出することがで
き、本発明を実施することができる。これらはコスト等
が勘案されて適宜選択・設計される。

【００７７】以上のように請求項１〜請求項８に記載の
発明によれば、距離センサによって検出対象までの距離
データを検出することにより、この距離データと、距離
センサの取り付け高さ、距離センサの各センサラインの
視野方向の鉛直軸からの傾き角度（測定視野方向角
度）、とから、検出対象の高さを計算し、ベッド上にお
ける被介護者の就寝、起床、離床、不在といった状態を
検出するために、被介護者のプライバシーを損ねること
なく、また、非接触であるため被介護者に接触による感
触の不快感を与えることなく、寝返り等でも誤動作のな
い、信頼性の高い、介護用状態検出装置を提供すること
が可能である。

【００７８】また、この被介護者状態検出装置において
距離センサは、光ビームを被介護者に投光するものでは
なく、被介護者からの自然光の反射光によって得られる
光センサアレイ上の画像の比較によって被介護者までの
距離を求めるために、被介護者までの距離や、被介護者
の反射率に左右されず、被介護者までの距離を求めるこ
とが可能であり、被介護者を確実に検出することができ
る。

【００７９】さらに請求項２に記載の発明によれば、連
続する複数センサをもって定義される１のウィンドウか
ら出力される像信号を一対用いることとした。これによ
り、プログラム処理によりシフト量を算出することが可
能となる。

【００８０】さらに請求項３に記載の発明によれば、こ
の被介護者状態検出装置において距離センサは複数対の
光センサアレイを備えるものとした。これにより室内・
施設などの広い範囲においても、被介護者の存在する場
所に関わりなく、被介護者を確実に検出することができ
る。

【００８１】さらに請求項４に記載の発明によれば、介
護用状態検出装置は、ベッドの領域内の検出対象を測定
するために各センサライン上にウィンドウの最小値及び
最大値を設定し、この最小値及び最大値の範囲内のウィ
ンドウによって測られた検出対象はベッドの領域内の検
出対象とし、このウィンドウの範囲外のウィンドウによ
って測られた検出対象はベッドの領域外の検出対象とす
るので、ベッド上の被介護者の状態及び、離床状態を精
度良く判定でき、信頼性の高い、介護用状態検出装置を
提供することが可能である。

【００８２】さらに請求項５に記載の発明によれば、介
護用状態検出装置は、ベッドの領域内の検出対象の高さ
が起床判定高さよりも高い場合に被介護者は起床状態で
あることを判定する状態判定手段を備えているため、起
床状態を精度良く判定でき、信頼性の高い、介護用状態
検出装置を提供することが可能である。

【００８３】さらに請求項６に記載の発明によれば、介
護用状態検出装置は、ベッドの領域内の検出対象の高さ
が起床判定高さよりも小さく、なおかつ就寝判定高さよ
りも大きい場合に被介護者は就寝状態であることを判定
する状態判定手段を備えているため、就寝状態を精度良
く判定でき、信頼性の高い、介護用状態検出装置を提供
することが可能である。

【００８４】また、請求項７に記載の発明によれば、介
護用状態検出装置は、ベッドの領域内の検出対象の高さ
が起床判定高さ以下であり、なおかつ就寝判定高さ以下
である場合に被介護者は不在状態であることを判定する
状態判定手段を備えているため、不在状態を精度良く判
定でき、信頼性の高い、介護用状態検出装置を提供する
ことが可能である。

【００８５】さらに請求項８に記載の発明によれば、介
護用状態検出装置は、ベッドの領域内の被介護者は不在
状態であると判定し、なおかつ、ベッドの領域外の検出
対象の高さが離床判定高さよりも高い場合に被介護者は
離床状態であることを判定する状態判定手段を備えてい
るため、介護者がベッドの脇にいる場合でも離床と判定
することなく、被介護者の離床状態を精度良く判定で
き、信頼性の高い、介護用状態検出装置を提供すること
が可能である。

【００８６】続いて、図２１〜図３６に沿って本発明の
第２実施形態について説明する。また各図において同一
の符号は同一もしくは相当部分を示す。図２１は本実施
形態の構成図である。同図において、距離センサ１０５
は個室トイレ内の天井１０２もしくは壁１０３に取り付
けられトイレ内の検出対象（トイレ利用者）１５０を検
出する。

【００８７】また、図２２は図２１の水平方向Ａ側から
眺め、トイレ内に設置された状態検出装置の設置を説明
する側面視図であり、距離センサ１０５はその光軸方向
１１５が水平方向Ｂに対し、取付角度θｓに相当する角
度傾けて取り付けられており、なおかつ床から取付高さ
Ｈｓの高さに配置されている。図２２では天井の方向は
水平方向Ｂと等しいものとしている。距離センサ１０５
は１対又は複数対の光センサアレイを有するが、ここで
は距離センサ１０５は５対の光センサアレイを有する場
合を実施形態として説明する。

【００８８】各センサアレイはそれぞれ図２１において
ラインセンサの視野１０９〜１１３に示されるそれぞれ
の領域によって囲まれた部分を測定視野として持つ。距
離センサ１０５で計算された各センサラインの距離デー
タ１０６はマイクロコンピュータ１０８に送られ、マイ
クロコンピュータ１０８のトイレ利用者状態判定手段１
０７により距離データ１０６などに基づいて、後述する
ような原理にてトイレ室内の検出対象（トイレ利用者）
１５０の状態の判定を行う。

【００８９】次に距離センサによる距離分布の算出方法
について述べる。図２３は本実施形態の距離センサ１０
５の詳細構成図である。結像レンズ１３１ａ，１３１ｂ
は光軸間隔を基線長Ｂで上下に配置されている。光セン
サアレイは５対存在しているが５対はそれぞれ同様な原
理にて動作する。従ってここではこのうち最も左側にあ
る光センサアレイ１３２ａ，１３２ｂの対を例にして距
離の算出方法を説明する。

【００９０】図２３において最も左側にある光センサア
レイの対である光センサアレイ１３２ａ，１３２ｂは、
たとえば、ＣＣＤリニアアレイセンサであり、それぞれ
結像レンズ１３１ａ，１３１ｂに対して焦点距離ｆの位
置に配置されている。光センサアレイ１３２ａ，１３２
ｂは、結像レンズ１３１ａ，１３１ｂによりおのおの結
像された検出対象１５０を含む像を像信号１３４ａ，１
３４ｂに変換し信号処理部１３５に出力する。

【００９１】信号処理部１３５は増幅器１３５ａ，１３
５ｂ，Ａ／Ｄ変換器１３６ａ，１３６ｂ，記憶装置１３
７からなり、光センサアレイ１３２ａ，１３２ｂからの
像信号１３４ａ，１３４ｂは増幅器１３５ａ，１３５ｂ
で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１３６ａ，１３６ｂでデジタ
ルデータに変換され、像データ１３８ａ，１３８ｂとし
て記憶装置１３７に出力される。距離検出回路１３９
は、マイクロコンピュータからなる回路で、記憶装置１
３７に記憶された左右の像データ１３８ａ，１３８ｂを
比較して、検出対象１５０までの距離を算出し、距離デ
ータ１０６として外部に出力する。残りの４対の光セン
サアレイも図には示していないが同様に信号処理部１３
５に接続され、それぞれの距離データ１０６が同様に求
められ、外部に出力される。

【００９２】図２４は距離検出の原理説明図である。各
結像レンズ１３１ａ、１３１ｂの基線長Ｂの中点を原点
Ｏとして横軸Ｘ、縦軸Ｙを設定し、検出対象１５０が位
置する点Ｍの座標は（−ｘ，ｙ）であるとする。この場
合において、結像位置Ｌ_１，Ｒ_１の座標はそれぞれ（−
Ｂ／２−ａ_Ｌ１，−ｆ），（Ｂ／２＋ａ_Ｒ１，−ｆ）、
結像レンズ１３１ａの中心点Ｏ_Ｌの座標は（−Ｂ／２，
０）、結像レンズ１３１ｂの中心点Ｏ_Ｒの座標は（Ｂ／
２，０）、点ＭからＸ軸に下ろした垂線とＸ軸との交点
Ｎの座標は（−ｘ，０）、点Ｏ_Ｌから光センサアレイ１
３２ａに降ろした垂線の位置Ｌ_０の座標は（−Ｂ／２，
−ｆ）、点Ｏ_Ｒから光センサアレイ１３２ｂに降ろした
垂線の位置Ｒ_０の座標は（Ｂ／２，−ｆ）である。

【００９３】このとき△ＭＯ_ＬＮと△Ｏ_ＬＬ_１Ｌ_０、△
ＭＯ_ＲＮと△Ｏ_ＲＲ_１Ｒ_０はそれぞれ相似であるから、
以下の式が成立する。（−ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝（ａ_Ｌ１）ｙ・・・（１３）（ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝（ａ_Ｒ１）ｙ・・・（１４）数式（１３）、（１４）からｘを消去するように整理す
ると、ｙ＝Ｂ・ｆ／（ａ_Ｌ１＋ａ_Ｒ１）・・・・（１５）となり、結像位置Ｌ_１、Ｒ_１のｘ座標ａ_Ｌ１、ａ_Ｒ１が
わかれば、検出対象１５０までの距離Ｌが算出できる。
（三角測量の原理）

【００９４】図２５は距離検出回路１３９の動作説明図
である。距離検出回路１３９は、図２５の実線に示すよ
うな、光センサアレイ１３２ａ，１３２ｂ上の像データ
１３４ａ，１３４ｂを、設定した測距範囲１１７の部分
について、比較して、像が一致しなければ、同図の破線
のように、例えばフォトセンサアレイ１３２ａの像デー
タ１３４ａを右に、フォトセンサアレイ１３２ｂの像デ
ータ１３４ｂを左に順次シフトして比較していき、像デ
ータ１３４ａ，１３４ｂが一致したときのシフト量を検
出する。

【００９５】結像位置Ｌ_１，Ｒ_１のＸ座標ａ_Ｌ１，ａ
_Ｒ１はシフト量に一致するので、距離検出回路１３９
は、シフト量ａ_Ｌ１，ａ_Ｒ１から、対象物までの距離ｙ
を数式（１５）により算出できる。次に図２６は、距離
センサ１０５側からトイレ内を眺めたときの各光センサ
アレイのラインの視野を表した図である。図２３〜２５
を用いて説明した距離の算出は、現実には、図２６に示
すように行われる。図２６において光センサアレイ１３
２ａ，１３２ｂそれぞれのライン状に並ぶ光センサの配
列順に、光センサアレイの両端領域を除く所定領域の各
光センサを中心とする所定の複数個の光センサからなる
ウィンドウを定め、各ウィンドウに対して当該ウィンド
ウを代表する光センサ（この場合当該ウィンドウの中心
の光センサ）の配列順に対応してウィンドウ番号（以下
ウィンドウＮｏ．と略記する）をつける。

【００９６】例えば、図２６で水平に置かれた光センサ
アレイ１３２ａ，１３２ｂそれぞれにおいて、左側のウ
ィンドウから右側のウィンドウに向かって順に、０，
１，２，・・・（全ウィンドウ数−１）のようにウィン
ドウＮｏ．を付ける。ここで、測定ウィンドウは５本の
光センサアレイ毎に、且つ光センサアレイ上に所定の等
間隔（ＷＰ）に並ぶように定義されている。そして距離
検出回路１３９は、このウィンドウＮｏ．ごとに、対と
なる当該ウィンドウ内の対象物の画像相互の相関を求め
て上述の原理により、距離を算出し、５本の光センサア
レイ毎の距離分布データを距離データ１０６として出力
する。

【００９７】また、図２６では便座の領域内の対象物を
測定するために、便座領域の光センサアレイの最小値ｌ
ｍｉｎ、及び最大値ｌｍａｘを設定し、この最大値及び
最小値の範囲内の各センサライン上に測定ウィンドウの
最小値ｗｍｉｎ（ｉ）、及び最大値ｗｍａｘ（ｉ）をあ
らかじめ設定する。ここで、ｗｍｉｎ（ｉ）とｗｍａｘ
（ｉ）で囲まれた領域を便座領域とし、それ以外の領域
を床領域とする。

【００９８】次にトイレ室内における検出対象であるト
イレ利用者の状態の判定原理について説明を行う。図２
７はマイクロコンピュータ１０８の動作手順を示すフロ
ーチャートである。まず、動作開始後、ステップＳ１０
１で距離測定を行う。距離測定は全てのライン、ウィン
ドウについて行われる。ラインがｉ、ウィンドウがｊで
ある測定箇所の距離はｄ（ｉ，ｊ）で表される。次にス
テップＳ１０２では、高さの計算を行う。高さの計算は
全てのライン、ウィンドウについて行われる。ラインが
ｉ、ウィンドウがｊである測定箇所の高さはｈ（ｉ，
ｊ）で表され、検出対象１５０の高さは次の式に基づい
て計算される。

【００９９】ｈ（ｉ，ｊ）＝Ｈｓ−ｄ（ｉ，ｊ）×ｃｏｓθ_ｊ・・・（１６）ここでＨｓ：取付高さ θ_ｊ：鉛直方向を基準としたときのウィンドウＮｏ．ｊ
の視野方向角度

【０１００】θ_ｊは図３６を基にして下記のように計算
される。

【０１０１】 θ_ｊ＝９０°−｛ｔａｎ^−１（ｍ_ｊ／ｆ）＋θｓ｝・・・（１７）ここで θｓ：取付角度

【０１０２】図３６は距離センサ１０５を図２１におい
て水平方向Ａから眺めたものであり、またｍ_ｊはウィン
ドウＮｏ．ｊの光軸方向１１５からの距離である。ｍ_ｊ
の符号は上向きが正、下向きが負である。例えば図３６
においてはｍ_ｊは正である。また、図３６においてセン
サを取り付けている天井１０２の方向は鉛直方向と直行
するものと考えて上記計算を行う。

【０１０３】図２７に戻るが、ステップＳ１０３では、
人の存在と姿勢の検出を行う。この検出については図２
８〜図３１のステップＳ１０７からステップＳ１３３で
行われる。ステップＳ１０７ではまず、ラインＮｏ．の
初期設定を行う。すなわちｉ＝０と設定される。次にス
テップＳ１０８では、ウィンドウＮｏ．の初期設定を行
う。すなわちｊ＝０と設定される。次にステップＳ１０
９では、判定高さより大きい高さをもつ測定ウィンドウ
におけるウィンドウＮｏ．の最小値と最大値の初期設定
を行う。この最小値と最大値は測定対象物の幅を計算す
るときに使用するものであり、ここでは次式に基づいて
初期化される。

【０１０４】Ｗｏｍｉｎ＝最大ウィンドウＮｏ．Ｗｏｍａｘ＝０Ｗｐｍｉｎ＝最大ウィンドウＮｏ．Ｗｐｍａｘ＝０Ｗｑｍｉｎ＝最大ウィンドウＮｏ．Ｗｑｍａｘ＝０ここでＷｏｍｉｎ：着座判定高さより大きい高さをもつ測定ウ
ィンドウの最小ウィンドウＮｏ．Ｗｏｍａｘ：着座判定高さより大きい高さをもつ測定ウ
ィンドウの最大ウィンドウＮｏ．Ｗｐｍｉｎ：直立判定高さより大きい高さをもつ測定ウ
ィンドウの最小ウィンドウＮｏ．Ｗｐｍａｘ：直立判定高さより大きい高さをもつ測定ウ
ィンドウの最大ウィンドウＮｏ．Ｗｑｍｉｎ：転倒判定高さより大きい高さをもつ測定ウ
ィンドウの最小ウィンドウＮｏ．Ｗｑｍａｘ：転倒判定高さより大きい高さをもつ測定ウ
ィンドウの最大ウィンドウＮｏ．

【０１０５】次にステップＳ１１０では、図２６で説明
した、便座領域内の対象物を測定するために設定された
センサラインＮｏ．の最小値ｌｍｉｎと最大値ｌｍａｘ
を用い、センサラインＮｏ．ｉがｌｍｉｎ≦ｉ≦ｌｍａ
ｘであれば、ステップＳ１１１に進む。そうでなけれ
ば、状態Ｄに進む。ステップＳ１１１に進んだ場合、図
２６で説明した、トイレの便座領域を測定するために設
定された測定ウィンドウの最小値ｗｍｉｎ（ｉ）、及び
最大値ｗｍａｘ（ｉ）を用い、測定ウィンドウＮｏ．ｊ
がｗｍｉｎ（ｉ）≦ｊ≦ｗｍａｘ（ｉ）であれば、状態
Ｃに進む。そうでなければ、状態Ｄに進む。

【０１０６】状態Ｃに進んだ場合、便座領域内の状態判
定が行われる。図２９のステップＳ１１２に進み、前記
高さｈ（ｉ，ｊ）＞着座判定高さであれば、ステップＳ
１１３に進む。そうでなければ、ステップＳ１１７に進
む。ここで着座判定高さは便座に着座状態であることを
判定するための判定値であり、図３３に示されるよう
に、人が便座上に座っているときの、床からの高さを基
にあらかじめ設定された値である。

【０１０７】ステップＳ１１３に進んだ場合、着座判定
高さより大きい高さをもつ測定ウィンドウについてウィ
ンドウＮｏ．の最小値、最大値の検出が行われる。ウィ
ンドウＮｏ．ｊがｊ＜Ｗｏｍｉｎであれば、Ｗｏｍｉｎ
＝ｊとされ、ウィンドウＮｏ．ｊがｊ＞Ｗｏｍａｘであ
れば、Ｗｏｍａｘ＝ｊとされる。

【０１０８】次にステップＳ１１４では、Ｗｏｍａｘ＞
０であれば、検出対象１５０の幅が次式に基づいて計算
される。

【０１０９】ｗ=ｄ(ｉ，Ｗｏｍａｘ)×ｓｉｎθ_{Ｗｏｍａｘ}−ｄ(ｉ，Ｗｏｍｉｎ)×ｓｉｎθ _{Ｗｏｍｉｎ} ・・・・（１８）ここでｗ：検出幅 θ_{Ｗｏｍａｘ}：鉛直方向が基準時のウィンドウＮｏ．Ｗ
ｏｍａｘの視野方向角度 θ_{Ｗｏｍｉｎ}：鉛直方向が基準時のウィンドウＮｏ．Ｗ
ｏｍｉｎの視野方向角度

【０１１０】θ_{Ｗｏｍａｘ}とθ_{Ｗｏｍｉｎ}とは数式（１
７）に基づいて計算される。幅ｗを計算した後に、次の
ステップＳ１５に進み、上記幅ｗ＞着座判定幅であれ
ば、ステップＳ１１６に進む。そうでなければ、ステッ
プＳ１１７に進む。ここで着座判定幅は人が便座に着座
している状態であると判定するための判定値であり、図
３３に示されるように、人が便座に座っているときの幅
であり、あらかじめ設定された値である。ステップＳ１
１６に進んだ場合、人は便座に着座状態であると判定
し、状態Ｆに進み、状態判定の検出を終了し、ステップ
Ｓ１０４に進む。ステップＳ１１２でｈ（ｉ，ｊ）＞着
座判定高さを満たさない場合、またはステップＳ１１５
でｗ＞着座判定幅を満たさない場合、ステップＳ１１７
に進み、人が便座領域に不在状態であると判定し、状態
Ｅに進む。

【０１１１】ステップＳ１１０でｌｍｉｎ≦ｉ≦ｌｍａ
ｘを満たさない場合、またはステップＳ１１１でｗｍｉ
ｎ（ｉ）≦ｊ≦ｗｍａｘ（ｉ）を満たさない場合、状態
Ｄに進む。状態Ｄでは床領域内の状態判定が行われる。
ステップＳ１１８に進み、高さｈ（ｉ，ｊ）＞直立判定
高さであれば、ステップＳ１１９に進む。そうでなけれ
ば、ステップＳ１２４に進む。ここで直立判定高さは人
が床に直立状態であることを判定するための判定値であ
り、図３４に示されるように、人が床に立っているとき
の、床からの高さを基にあらかじめ設定された値であ
り、ステップＳ１１９に進んだ場合、直立判定高さより
大きい高さを持つ測定ウィンドウについてウィンドウＮ
ｏ．の最小値、最大値の検出が行われる。ウィンドウＮ
ｏ．ｊがｊ＜Ｗｐｍｉｎであれば、Ｗｐｍｉｎ＝ｊとさ
れ、ウィンドウＮｏ．ｊがｊ＞ＷＰｍａｘであれば、Ｗ
ｐｍａｘ＝ｊとされる。

【０１１２】次にステップＳ１２０では、Ｗｐｍａｘ＞
０であれば、検出対象１５０の幅が次式に基づいて計算
される。

【０１１３】ｗ=ｄ(ｉ，Ｗｐｍａｘ)×ｓｉｎθ_{Ｗｐｍａｘ}−ｄ(ｉ，Ｗｐｍｉｎ)×ｓｉｎθ _{Ｗｐｍｉｎ} ・・・・（１９）ここでｗ：検出幅 θＷ_ｐｍａｘ：鉛直方向が基準時のウィンドウＮｏ．Ｗ
ｐｍａｘの視野方向角度 θＷ_{Ｗｐｍｉｎ}：鉛直方向が基準時のウィンドウＮｏ．
Ｗｐｍｉｎの視野方向角度

【０１１４】θ_{Ｗｐｍａｘ}とθ_{Ｗｐｍｉｎ}は数式（１
７）に基づいて計算される。幅ｗを計算した後に、次の
ステップＳ１２１に進み、検出幅ｗ＞直立判定幅であれ
ば、ステップＳ１２２に進み、人が床領域内で直立状態
であると判定し、状態Ｆに進み、状態判定の検出を終了
し、ステップＳ１０４に進む。ここで直立判定幅は人が
床に直立状態であることを判定するための判定値であ
り、図３４に示されるように、人が床に立っているとき
の幅であり、あらかじめ設定された値である。ステップ
Ｓ１２１でｗ＞直立判定幅を満たさない場合、ステップ
Ｓ１２３に進み、人が床領域内で不在であると判定し、
状態Ｅに進む。

【０１１５】ステップＳ１１８でｈ（ｉ，ｊ）＞直立判
定高さを満たさない場合、ステップＳ１２４に進み、高
さｈ（ｉ，ｊ）＞転倒判定高さであれば、ステップＳ１
２５に進む。そうでなければ、ステップＳ１２９に進
む。ここで転倒判定高さは人が床に転倒状態であること
を判定するための判定値であり、図３５に示されるよう
に、人が床に転倒しているときの、床からの高さを基に
あらかじめ設定された値である。

【０１１６】ステップＳ１２５に進んだ場合、転倒判定
高さより大きい高さを持つ測定ウィンドウについてウィ
ンドウＮｏ．の最小値、最大値の検出が行われる。ウィ
ンドウＮｏ．ｊがｊ＜Ｗｑｍｉｎであれば、Ｗｑｍｉｎ
＝ｊとされ、ウィンドウＮｏ．ｊがｊ＞Ｗｑｍａｘであ
れば、Ｗｑｍａｘ＝ｊとされる。次にステップＳ１２６
では、Ｗｑｍａｘ＞０であれば、検出対象１５０の幅が
次式に基づいて計算される。

【０１１７】ｗ=ｄ(ｉ，Ｗｑｍａｘ)×ｓｉｎθ_{Ｗｑｍａｘ}−ｄ(ｉ，Ｗｑｍｉｎ)×ｓｉｎθ _{Ｗｑｍｉｎ} ・・・（２０）ここでｗ：検出幅 θ_{Ｗｑｍａｘ}：鉛直方向が基準時のウィンドウＮｏ．Ｗ
ｑｍａｘの視野方向角度 θ_{Ｗｑｍｉｎ}：鉛直方向が基準時のウィンドウＮｏ．Ｗ
ｑｍｉｎの視野方向角度

【０１１８】θ_{Ｗｑｍａｘ}とθ_{Ｗｑｍｉｎ}は数式（１
７）に基づいて計算される。幅ｗを計算した後に、次の
ステップＳ１２７に進み、検出幅ｗ＞転倒判定幅であれ
ば、ステップＳ１２８に進み、人は床領域内で転倒状態
であると判定し、状態Ｆに進み、状態判定の検出を終了
してステップＳ１０４に進む。ここで転倒判定幅は人が
床に転倒状態であることを判定するための判定値であ
り、図３５に示されるように、人が転倒しているときの
幅であり、あらかじめ設定された値である。ステップＳ
１２４でｈ（ｉ，ｊ）＞転倒判定高さを満たさない場
合、またはステップＳ１２７でｗ＞転倒判定幅を満たさ
ない場合、ステップＳ１２９に進み、人が床領域に不在
であると判定し、状態Ｅに進む。

【０１１９】状態ＥではステップＳ１３０に進み、ウィ
ンドウＮｏ．が最大ウィンドウＮｏ．より小さい場合は
次のステップＳ１３１に進み、ウィンドウＮｏ．を加算
した後、状態Ｂに戻り、状態Ｂから状態Ｅまでのステッ
プを繰り返す。ステップＳ１３０においてウィンドウＮ
ｏ．が最大ウィンドウＮｏ．であれば、ステップＳ１３
２に進む。ステップＳ１３２においてラインＮｏ．が最
大ラインＮｏ．より小さい場合は次のステップＳ１３３
に進み、ラインＮｏ．を加算した後、状態Ａに戻り、状
態ＡからステップＳ１３２までステップを繰り返す。ス
テップＳ１３２においてラインＮｏ．が最大ラインＮ
ｏ．であれば、状態検出を終了し、ステップＳ１０４に
進む。

【０１２０】ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３
の状態検出結果を基に異常状態が検出される。この検出
については図３２のステップＳ１３４からＳ１４３で行
われる。まず、ステップＳ１３４において便座領域判定
結果が不在状態である場合にはステップＳ１３５に進
み、不在状態でない場合はＳ１３８に進む。ステップＳ
１３５に進んだ場合、床領域判定結果が不在状態である
場合にはステップＳ１３６に進み、不在状態でない場合
はＳ１３８に進む。

【０１２１】ステップＳ１３６に進んだ場合、異常判定
結果は人がトイレから退出状態であると判定する。次の
ステップＳ１３７に進み、在室時間計測用タイマーが起
動している場合には停止し、異常状態の判定を終了して
ステップＳ１０５に進む。ここで在室時間計測用タイマ
ーは、在室している時間の計測を行うものであるとす
る。

【０１２２】ステップＳ１３４で便座領域判定結果が不
在状態でない場合、またはステップＳ１３５で床領域判
定結果が不在状態でない場合にはステップＳ１３８に進
み、床領域判定結果が転倒状態であればステップＳ１４
３に進み、異常判定結果は異常状態であると判定し、異
常状態の検出を終了してステップＳ１０５に進む。ステ
ップＳ１３８で床領域判定結果が転倒状態でない場合、
ステップＳ１３９に進み、異常判定結果は人がトイレに
在室状態であると判定する。次のステップＳ１４０では
在室時間計測用タイマーが起動済みの場合にはステップ
Ｓ１４２に進み、在室時間が異常判定時間より大きい場
合はステップＳ１４３に進み、異常判定結果は異常状態
であると判定し、異常状態の検出を終了してステップＳ
１０５に進む。

【０１２３】ここで異常判定時間は、あらかじめ設定さ
れた時間であり、例えば１０分間と設定される。ステッ
プＳ１４２で、在室時間が異常判定時間以下の場合、異
常状態の検出を終了し、ステップＳ１０５に進む。ステ
ップＳ１４０で在室時間計測タイマーが起動していない
場合は、ステップＳ１４１に進み、在室時間計測用タイ
マーを起動し、在室時間の計測を開始し、ステップＳ１
０５に進む。

【０１２４】ステップＳ１０５では待機時間を設定し、
ステップＳ１０６で一定時間待機し、待機終了後、ステ
ップＳ１０１に戻る。以降この動作を繰り返すことによ
り、常時、人の状態検出を行う。

【０１２５】本実施形態によれば、距離センサによって
対象物までの距離分布を検出することにより、この距離
分布と、距離センサの取り付け高さ、距離センサの各測
定ウィンドウの視野方向の鉛直軸からの傾き角度、とか
ら、対象物の高さ、幅を計算し、トイレ内における人の
存在、人の姿勢を検出し、在室、退室、異常といった状
態を判定するために、プライバシーを損ねることない、
信頼性の高い状態検出装置を提供することが可能であ
る。

【０１２６】

【発明の効果】総じて、本発明によれば、人の挙動を正
確に検出する状態検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の概略構成図である。

【図２】本発明の第１実施形態の距離センサの詳細構成
図である。

【図３】光センサアレイの配置図である。

【図４】室内に設置された状態検出装置の設置を説明す
る斜視図である。

【図５】室内に設置された状態検出装置の設置を説明す
る側面視図である。

【図６】距離検出の原理説明図である。

【図７】距離検出回路の原理説明図である。

【図８】距離センサ側から検出対象（被介護者）を眺め
たときの各光センサアレイのライン状の視野を表した図
である。

【図９】マイクロコンピュータ２０の動作手順を示すフ
ローチャートである。

【図１０】マイクロコンピュータ２０の動作手順を示す
フローチャートである。

【図１１】マイクロコンピュータ２０の動作手順を示す
フローチャートである。

【図１２】マイクロコンピュータ２０の動作手順を示す
フローチャートである。

【図１３】マイクロコンピュータ２０の動作手順を示す
フローチャートである。

【図１４】検出対象（被介護者）の起床状態の検出原理
を説明する説明図である。

【図１５】検出対象（被介護者）の就寝状態の検出原理
を説明する説明図である。

【図１６】検出対象（被介護者）の離床状態の検出原理
を説明する説明図である。

【図１７】距離センサの側面視図である。

【図１８】測距原理説明図である。

【図１９】測距原理における相関演算説明図である。

【図２０】多点の測距原理説明図である。

【図２１】本発明の第２実施形態の概略構成図である。

【図２２】トイレ内に設置された状態検出装置の設置を
説明する側面視図である。

【図２３】本発明の第２実施形態の距離センサの詳細構
成図である。

【図２４】距離検出の原理説明図である。

【図２５】距離検出回路の原理説明図である。

【図２６】距離センサ側からトイレ内の各光センサアレ
イのライン視野を表した図である。

【図２７】マイクロコンピュータ１０８の作手順を示す
フローチャートである。

【図２８】マイクロコンピュータ１０８の動作手順を示
すフローチャートである。

【図２９】マイクロコンピュータ１０８の動作手順を示
すフローチャートである。

【図３０】マイクロコンピュータ１０８の動作手順を示
すフローチャートである。

【図３１】マイクロコンピュータ１０８の動作手順を示
すフローチャートである。

【図３２】マイクロコンピュータ１０８の動作手順を示
すフローチャートである。

【図３３】検出対象（トイレ利用者）の着座状態の検出
原理を説明する説明図である。

【図３４】検出対象（トイレ利用者）の起立状態の検出
原理を説明する説明図である。

【図３５】検出対象（トイレ利用者）の転倒状態の検出
原理を説明する説明図である。

【図３６】距離センサの側面視図である。

【符号の説明】

１０距離センサ１１結像レンズ１１ａ，１１ｂ結像レンズ１２光センサアレイ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ光センサアレイ１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ光センサアレイ１３信号処理部１４距離検出回路１５ａ、１５ｂ増幅器１６ａ、１６ｂＡ／Ｄ変換器１７記憶装置２０マイクロコンピュータ２１算出手段２２被介護者状態判定手段１天井２ベッド３上段ライン（ラインNo0）の
測定視野４中段ライン（ラインNo1）の
測定視野５下段ライン（ラインNo2）の
測定視野１００検出対象（被介護者）１１０測距範囲１０２天井１０３壁１０５距離センサ１０６距離データ１０７トイレ利用者状態検出手段１０８マイクロコンピュータ１３１結像レンズ１３１ａ，１３１ｂ結像レンズ１３２光センサアレイ１３２ａ，１３２ｂ光センサアレイ１３５信号処理部１３９距離検出回路１３５ａ、１３５ｂ増幅器１３６ａ、１３６ｂＡ／Ｄ変換器１３７記憶装置１３９距離検出回路１０７状態判定手段１０８マイクロコンピュータ１０１便器１０２天井１０３壁１０６距離信号１０９ライン０の視野１１０ライン１の視野１１１ライン２の視野１１２ライン３の視野１１３ライン４の視野１１４距離検出１１５光軸方向１５０検出対象（トイレ利用者）１１７測距範囲

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｂ 11/26 Ａ６１Ｂ 5/10 ３１０ＡＦターム(参考） 2F065 AA06 AA24 AA37 BB05 CC16 FF01 FF09 JJ03 JJ05 JJ08 JJ25 LL04 UU05 4C038 VA04 VA16 VB01 VC01 4C341 LL30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光軸が平行で互いに同一結像平面上に検出
対象を結像させるように配置される一対の結像レンズ
と、複数個連続して配置されたセンサ群を一単位として二単
位で対をなし、前記一対の結像レンズそれぞれによる結
像に応じた像信号を出力するように前記一対の結像レン
ズの結像平面上にそれぞれ配置される一対または複数対
の光センサアレイと、前記一対又は複数対の光センサアレイから出力される像
信号に基づいて検出対象までの距離を測距して距離デー
タを出力する測距手段と、前記測距手段からの距離データ、光センサアレイの視野
方向と地面に対する鉛直方向との交差角である測定視野
方向角度、および、光センサアレイの取り付け高さをそ
れぞれ用いて検出対象の検出高さを算出する算出手段
と、前記算出手段により算出した検出対象の検出高さおよび
距離データに基づいて検出対象である被介護者が就寝、
起床、離床、または不在の何れの状態であるかを判定す
る被介護者状態判定手段と、を備えることを特徴とする状態検出装置。
【請求項２】請求項１に記載の状態検出装置において、前記測距手段は、センサ群の中の一部であって、連続す
る複数センサをもって定義される１のウィンドウから出
力される像信号を一対用いることを特徴とする状態検出
装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の状態検出
装置において、前記複数対の光センサアレイは、視野が異なるように高
さをそれぞれ相違させて結像平面上に配置され、複数対の光センサアレイはそれぞれ異なる視野による検
出対象の像信号を検出し、前記算出手段および前記被介
護者状態判定手段により、それぞれ異なる視野について
状態判定されることを特徴とする状態検出装置。
【請求項４】請求項２または請求項３に記載の状態検出
装置において、前記被介護者状態判定手段は、ベッド領域を検出するウ
ィンドウのウィンドウ番号の最小値および最大値を設定
し、この最小値及び最大値の範囲内のウィンドウによっ
て計られた検出対象はベッド領域内の検出対象であり、
このウィンドウの範囲外にあるウィンドウによって測ら
れた検出対象はベッド領域外の検出対象であると判定す
ることを特徴とする状態検出装置。
【請求項５】請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の
状態検出装置において、前記被介護者状態判定手段は、ベッド領域内にある検出
対象の検出高さが予め定められた起床判定高さよりも高
い場合には、検出対象は被介護者であって、この被介護
者が起床状態であると判定することを特徴とする状態検
出装置。
【請求項６】請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の
状態検出装置において、前記被介護者状態判定手段は、ベッド領域内にある検出
対象の検出高さが予め定められた起床判定高さよりも低
く、かつ就寝判定高さよりも高い場合には、検出対象は
被介護者であって、この被介護者が就寝状態であると判
定することを特徴とする状態検出装置。
【請求項７】請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の
状態検出装置において、前記被介護者状態判定手段は、ベッド領域内にある検出
対象の検出高さが予め定められた起床判定高さよりも低
く、かつ就寝判定高さよりも低い場合には、検出対象は
ベッドの寝具であって、被介護者が不在状態であると判
定することを特徴とする状態検出装置。
【請求項８】請求項７に記載の状態検出装置において、前記被介護者状態判定手段は、ベッド領域内に被介護者
が不在状態であると判定され、かつベッド領域外にある
検出対象の検出高さが予め定められた離床判定高さより
も高い場合には、検出対象は被介護者であって、被介護
者が離床状態であると判定することを特徴とする状態検
出装置。
【請求項９】光軸が平行で互いに同一結像平面上に検出
対象を結像させるように配置される一対の結像レンズ
と、複数個連続して配置されたセンサ群を一単位として二単
位で対をなし、前記一対の結像レンズそれぞれによる結
像に応じた像信号を出力するように前記一対の結像レン
ズの結像平面上にそれぞれ配置される一対または複数対
の光センサアレイと、前記一対又は複数対の光センサアレイから出力される像
信号に基づいて検出対象までの距離を測距して距離デー
タを出力する測距手段と、前記測距手段からの距離データ、光センサアレイの視野
方向と地面に対する鉛直方向との交差角である測定視野
方向角度、および、光センサアレイの取り付け高さをそ
れぞれ用いて検出対象の検出高さを算出する算出手段
と、前記算出手段により算出した検出対象の検出高さおよび
距離データに基づいて監視領域である個室トイレ内にお
いて検出対象であるトイレ利用者が在室、退室、または
異常の何れの状態であるかを判定するトイレ利用者状態
判定手段と、を備えることを特徴とする状態検出装置。
【請求項１０】請求項９に記載の状態検出装置におい
て、前記監視領域は、トイレの便座部分に係る便座領域と、
床部分に係る床領域とを含むことを特徴とする状態検出
装置。
【請求項１１】請求項９または請求項１０に記載の状態
検出装置において、前記測距手段は、センサ群の中の一部であって、連続す
る複数センサをもって定義される１のウィンドウから出
力される像信号を一対用いることを特徴とする状態検出
装置。
【請求項１２】請求項９〜請求項１１の何れか一項に記
載の状態検出装置において、前記複数対の光センサアレイは、視野が異なるように水
平方向の位置をそれぞれ相違させて結像平面上に配置さ
れ、複数対の光センサアレイはそれぞれ異なる視野による検
出対象の像信号を検出し、前記算出手段および前記トイ
レ利用者状態判定手段により、それぞれ異なる視野につ
いて状態判定されることを特徴とする状態検出装置。
【請求項１３】請求項１１または請求項１２に記載の状
態検出装置において、前記トイレ利用者状態判定手段は、トイレの便座領域を
検出するために光センサアレイの最小値および最大値を
設定し、この最小値及び最大値の範囲内の光センサアレ
イ上のウィンドウの最小値および最大値を設定し、この
最小値及び最大値の範囲内のウィンドウによって測られ
た検出対象は便座領域の検出対象とし、それ以外の領域
で測られた検出対象は床領域の検出対象とすることを特
徴とする状態検出装置。
【請求項１４】請求項９〜請求項１３の何れか一項に記
載の状態検出装置において、前記トイレ利用者状態判定手段は、便座領域内にある検
出対象の検出高さが予め定められた着座判定高さよりも
高く、かつ検出対象の幅が着座判定幅より大きい場合に
は、検出対象はトイレ利用者であって、トイレ利用者が
便座に着座状態であると判定することを特徴とする状態
検出装置。
【請求項１５】請求項９〜請求項１３の何れか一項に記
載の状態検出装置において、前記トイレ利用者状態判定手段は、床領域内にある検出
対象の検出高さが予め定められた直立判定高さよりも高
く、かつ検出対象の幅が直立判定幅よりも大きい場合に
は、検出対象はトイレ利用者であって、このトイレ利用
者が床領域に直立状態であると判定することを特徴とす
る状態検出装置。
【請求項１６】請求項９〜請求項１３の何れか一項に記
載の状態検出装置において、前記トイレ利用者状態判定手段は、床領域内にある検出
対象の検出高さが予め定められた直立判定高さよりも低
く、転倒判定高さよりも高く、かつ検出対象の幅が転倒
判定幅より大きい場合には、検出対象はトイレ利用者で
あって、トイレ利用者が床領域に転倒状態であると判定
することを特徴とする状態検出装置。
【請求項１７】請求項９〜請求項１３の何れか一項に記
載の状態検出装置において、前記トイレ利用者状態判定手段は、便座領域内の検出対
象の検出高さが着座判定高さよりも低く、または、検出
対象の幅が着座判定幅よりも小さい場合には、トイレ利
用者が便座領域内に不在状態であると判定することを特
徴とする状態検出装置。
【請求項１８】請求項９〜請求項１３の何れか一項に記
載の状態検出装置において、前記トイレ利用者状態判定手段は、床領域内の検出対象
の検出高さが転倒判定高さよりも低く、または、検出対
象の幅が転倒判定幅よりも小さい場合には、トイレ利用
者が床領域内に不在状態であると判定することを特徴と
する状態検出装置。
【請求項１９】請求項１４または請求項１５に記載の状
態検出装置において、前記トイレ利用者状態判定手段は、トイレ利用者が便座
領域内に着座状態であると判定し、なおかつトイレ利用
者が床領域内に直立状態であると判定した場合にはトイ
レ利用者がトイレ内に在室状態であると判定することを
特徴とする状態検出装置。
【請求項２０】請求項１７または請求項１８に記載の状
態検出装置において、前記トイレ利用者状態判定手段は、トイレ利用者が便座
領域内に不在状態であると判定し、かつトイレ利用者が
床領域内に不在状態であると判定した場合にはトイレ利
用者はトイレ外へ退室状態であると判定することを特徴
とする状態検出装置。
【請求項２１】請求項１６または請求項１９に記載の状
態検出装置において、前記トイレ利用者状態判定手段は、トイレ利用者が転倒
状態であると判定し、あるいは予め設定された時間を経
過してもトイレ利用者が退出しないと判定した場合には
トイレ利用者が異常状態であると判定することを特徴と
する状態検出装置。