JP2006065583A - 存在検知センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 検知対象が動かない場合にも検知が可能な存在検知センサを提供する。
【解決手段】 検知範囲に赤外光を照射する発光部３１と検知対象で反射した赤外光を受光する受光部３２とを備える反射型赤外センサからなり検知対象の動作の有無に関わらず検知範囲における検知対象の存否に応じて出力が変化する検知部３を備える。したがって、検知範囲への検知対象の進入と退出とを正確に検知することができる。また、検知部３によって検知対象が検知されたときにワイヤレス信号を送信する送信部４を備えるので、信号線が不要であるから配設が容易である。
【選択図】図１

Description

本発明は、検知対象の存在を検知してワイヤレス信号を送信する存在検知センサに関するものである。

従来から、人体などの検知対象の存在を検知する存在検知センサが、自動スイッチや防犯に用いられている。

従来の存在検知センサは、人体を検知対象とする場合、人体から発せられる熱線を検知する焦電型の熱線センサを用いていた。すなわち、熱線センサに熱線を集光する集光ミラーの形状によって、熱線センサから放射状に延びる複数の検知範囲を形成し、人体が複数の検知範囲を横切る際の熱線センサの出力の変化に基いて人体の存在を検知していた（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−９５６０号公報

しかし、上記従来の存在検知センサでは、複数に分割された検知範囲の１個当たりの幅（例えば数ｃｍ）程度に、人体が動いたときしか人体を検知することができなかった。

すなわち、上記従来の存在検知センサの出力を、照明や換気扇のような負荷のオンオフ制御に用いる場合、図１９に示すように、存在検知センサに人体が検知されたときＴ０から所定の遅延時間ｔｄにわたって負荷をオンし、遅延時間ｔｄの経過後に負荷をオフする構成とする必要があった。したがって、人体が検知範囲内に存在しても動かなかった場合、人体が検知されてから遅延時間ｔｄの経過後に負荷をオフしてしまっていた。また、人体が検知範囲から退出して不在となっても、退出時の人体の動作が検知されるため、人体の退出後の遅延時間ｔｄの間は負荷を無駄にオンしていた。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、検知対象が動かない場合にも検知が可能な存在検知センサを提供することにある。

請求項１の発明は、検知範囲内における検知対象の存在の有無に応じて出力が変化する検知手段と、ワイヤレス信号を送信する送信手段と、送信手段を制御し検知手段の出力に応じた出力を生成してワイヤレス信号として送信手段に送信させる制御手段とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、検知手段の出力は検知対象の存在の有無に応じて変化するから、検知対象が動かない場合にも検知することができる。また、ワイヤレス信号を用いることにより信号線の配線作業が不要であるから、施工が容易である。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、外部端子を有し、制御手段は、外部端子からの入力によっても送信手段にワイヤレス信号を送信させることを特徴とする。

この発明によれば、外部端子に接続されるスイッチ等によってワイヤレス信号を送信させることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、検知手段とは異なる検知範囲における検知対象の存在の有無に応じて出力が変化する外部検知手段が接続される外部端子を有し、制御手段は、外部検知手段の出力を外部端子から入力され、外部検知手段の出力と検知手段の出力とに応じたワイヤレス信号を送信手段に送信させることを特徴とする。

この発明によれば、検知範囲を拡大することができる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、検知手段と外部検知手段とはそれぞれ、制御手段によって制御され赤外光を検知範囲に照射する発光部と、検知範囲内の検知対象で反射した赤外光を検出する受光部とを備え、制御手段は、検知手段と外部検知手段との各発光部をそれぞれ所定の待機時間おきに動作させ、検知手段と外部検知手段とのいずれかの発光部を点灯させている間は、検知手段と外部検知手段とのうち他のものの発光部を点灯させないことを特徴とする。

この発明によれば、発光部の赤外光同士の干渉によって動作が不安定になることがない。

請求項５の発明は、請求項３の発明において、送信手段が送信するワイヤレス信号が検知手段の出力と外部検知手段の出力との論理積によって決定されるか論理和によって決定されるかを択一的に切り替える動作切替手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、論利積による動作と論理和による動作とを用途に応じて切り替えることができる。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかの発明において、検知手段の出力に応じて制御手段に制御され鳴動する鳴動手段と、手操作され鳴動手段を停止させる停止操作手段とを備え、制御手段は、鳴動手段に鳴動を開始させてから所定時間以内に停止操作手段が操作されなかった場合に、異常が発生したことを示す所定の異常信号をワイヤレス信号として送信手段に送信させることを特徴とする。

この発明によれば、停止操作手段により、異常信号が誤って送信されることを防ぐことができる。

本発明によれば、検知範囲内における検知対象の存在の有無に応じて出力が変化する検知手段と、ワイヤレス信号を送信する送信手段と、送信手段を制御し検知手段の出力に応じた出力を生成してワイヤレス信号として送信手段に送信させる制御手段とを備えるので、検知手段の出力は検知対象の存在の有無に応じて変化するから、検知対象が動かない場合にも検知することができる。また、ワイヤレス信号を用いることにより信号線の配線作業が不要であるから、施工が容易である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
本実施形態は、図２に示すように、例えば手洗のような室内に検知対象としての人体Ｍが存在するか否かを室外に報知するシステムにおいて便座ＳＥ上のような検知範囲内の人体Ｍの存在を検知する存在検知器１であって、室外に配置される報知用の存在報知器２とともに用いられ、室内に配置される。存在検知器１は、図１に示すように、検知範囲内における検知対象たる人体Ｍの存否に応じて出力が変化する検知部３と、電波を媒体とするワイヤレス信号を送信する送信手段としての送信部４と、検知部３の出力に基いて送信部４を制御する制御部５と、電源が供給されている間、制御部５に制御されて点灯する発光ダイオードを有する確認部６と、使用する電波のチャンネル（周波数）を設定するための設定部７とを有する。さらに、図３に示すように直方体形状であって検知部３と送信部４と制御部５と確認部６と設定部７とが収納されたハウジング８を備える。ハウジング８は、例えばねじ止めによって壁面に固定されるホルダＨに保持される。また、ハウジング８には電池（図示せず）が収納されており、各部の電源は電池から供給される。

検知部３は、図４に示すように赤外光を検知範囲に照射する発光部３１と、人体Ｍで反射された赤外光を検知する受光部３２と、発光部３１を駆動するとともに受光部３２の出力に基いて人体Ｍの存在の有無を判定し人体Ｍの存在の有無に応じた出力を生成する判定部３３とからなる反射型赤外センサである。つまり、判定部３３は、発光部３１及び受光部３２とともに検知手段を構成する一方で制御部５とともに制御手段を構成する。また、ハウジング８は、赤外光を透過させる材料からなる窓部８１を前面に有する。

反射型赤外センサの原理を以下に説明する。図５に示すように、発光部３１は、赤外発光ダイオード３１ａと、赤外発光ダイオードの光から光ビームを形成する発光レンズ３１ｂとを備え、受光部３２は赤外光の入射位置によって出力が変化する受光素子３２ａ（例えば半導体位置検出素子（ＰＳＤ））と、人体Ｍで反射した赤外光を受光素子３２ａに集光する受光レンズ３２ｂとを備える。発光部３１と受光部３２とは向きを揃えて並べて配置される。検知範囲は、発光部３１が向けられた方向へ延びる直線状の範囲となる。また、反射型赤外センサは、受光素子３２ａに赤外光が入射した位置に基いて、三角測距方式により人体Ｍとの間の距離を検知することができる。つまり、反射した赤外光を受光素子３２ａの受光面の中央に入射させる距離Ｌにある人体Ｍに対し、近い距離（Ｌ−ΔＬ）にある人体Ｍ’で反射した赤外光は受光素子３２ａの受光面において中央よりも発光部３１から離れた位置に入射し、遠い距離（Ｌ＋ΔＬ）にある人体Ｍ’’で反射した赤外光は受光素子３２ａの受光面において中央よりも発光部３１から離れた位置に入射することを利用して人体Ｍとの間の距離を検知することができる。判定部３３は、受光部３２からの距離Ｌが特定の範囲内であったとき、人体が検知範囲内に存在すると判定する。すなわち、発光部３１の赤外光の光路上であって受光部３２からの距離が上記特定の範囲内である範囲を検知範囲とすることができる。検知範囲は、人体Ｍが存在されると思われる範囲のみをカバーするように設定する。例えば、発光部３１の赤外光を便座ＳＥ上に通すようにし、存在検知器１が取り付けられた壁に対向する壁が検知範囲内に入らないように上記の検知範囲を設定すれば、便座ＳＥ上の人体Ｍのみを検知することができるのである。このような反射型赤外センサは、従来例で挙げたような熱線センサを用いるものに比べて安価であって検知範囲がわかりやすいという特徴がある。

存在報知器２は、図６に示すように、ワイヤレス信号を受信する受信部２１と、発光ダイオードを有する報知部２２と、受信部２１に受信された信号に応じて報知部２２を制御する制御部２３とを備え、室外に配設される。また、制御部２３によって制御され電源が供給されている間、点灯する発光ダイオードを有する確認部２４と、使用する電波のチャンネルを設定するための設定部２５とを備える。

存在検知器１の制御部５は、図７のタイムチャートに示すように、検知部３によって人体の存在が検知されたときＴ０、及び、人体の存在が検知されなくなったときＴ１に、それぞれ送信部４を制御し、所定のオン信号及びオフ信号をワイヤレス信号として送信させる。存在報知器２では、オン信号が受信されたときに報知部２２の発光ダイオードを点灯させ、オフ信号が受信されたときに報知部２２の発光ダイオードを消灯させる。また、オン信号及びオフ信号を照明や換気扇などの負荷のオンオフ制御に用いてもよい。

上記構成によれば、人体Ｍが静止していても、検知範囲における人体Ｍの存否に応じて出力が変化するので、検知範囲への人体Ｍの進入と退出とを正確に検知することができる。したがって、本実施形態を例えば照明のオンオフ制御に用いる場合、図７（ｄ）に示すように人体Ｍが検知範囲に進入したときＴ０にすぐ照明を点灯させ、人体Ｍが退出したときＴ１にすぐ照明を消灯させるといったように、人体Ｍが動作したタイミングＴ２，Ｔ３に関わり無く照明のオンオフを適切に行わせることができる。

なお、検知部３は検知範囲における人体Ｍの存否に応じて出力が変化するものであれば上記のような反射型赤外センサには限られない。例えば、発光部と受光部とが検知範囲を挟んで対向配置され人体Ｍによって赤外光が遮られたときに人体Ｍの存在を検知する対向型赤外センサや、検知範囲の床に敷設され人体Ｍの重量を受けて出力を発生する感圧マットや、検知範囲を撮影した画像に画像処理を施すことによって人体Ｍを検出する画像処理装置を検知部３として用いてもよい。

また、図８のタイムチャートに示すように、発光部３１の赤外発光ダイオード３１ａを所定の待機時間ｔｗおきに間欠的に駆動してもよい。この構成を採用すれば、消費電力を低減することができる。

ここで、待機時間ｔｗは長くするほど消費電力を低減することができるが、人体Ｍが検知範囲に出入りした時間Ｔ０，Ｔ１と判定部３３の出力が変化する時間Ｔ０’，Ｔ１’とのずれｔ０，ｔ１の最大値は待機時間ｔｗであるから、待機時間ｔｗを長くすると、人体Ｍが検知範囲に出入りした時間Ｔ０，Ｔ１と判定部３３の出力が変化する時間Ｔ０’，Ｔ１’とのずれｔ０，ｔ１が大きくなりやすく、応答性が低下する。そこで、待機時間ｔｗを設定するための例えばロータリースイッチのような待機時間設定手段（図示せず）を設けてもよい。この構成を採用すれば、例えば応答性が要求される用途には待機時間ｔｗを短く設定し、応答性が特に要求されない用途には待機時間ｔｗを長く設定するというように、用途に応じて待機時間ｔｗを設定することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図９に示すように、制御部５への入出力のための外部端子８２ａ，８２ｂをハウジング８の後面に設けたものである。また、待機時間設定手段としてのロータリースイッチのハンドル８３も、ハウジング８の後面に露出させている。

外部端子８２ａには例えば図１０に示すようにスイッチＳＷが信号線ＳＬを介して接続される。図１０のスイッチＳＷは、押釦ＳＷ１と握り釦ＳＷ２とを有し、押釦ＳＷ１と握り釦ＳＷ２との一方が操作されたときに所定の信号を信号線ＳＬと外部端子８２ａを介して制御部５に入力する。制御部５は、スイッチＳＷから前記所定の信号を入力されたとき、送信部４を制御して所定の信号をワイヤレス信号として送信させる。この場合、スイッチＳＷと負荷とを接続するための信号線が不要となるから、施工が容易となる。

また、外部端子８２ｂには、図１１に示すように外部検知手段として外付検知部ＯＳを信号線ＳＬを介して接続してもよい。

ここで、外付検知部ＯＳを、人体から放射される熱線を検知する熱線センサを用いるものとする場合、図１２のタイムチャートに示すように、外付検知部ＯＳによって人体が検知されたときに制御部５が検知部３の電源をオンし、検知部３によって人体が検知されなくなってから所定時間後に制御部５が検知部３の電源をオフする構成とすれば、熱線センサの消費電力が反射型赤外センサよりも小さいことにより、全体としての消費電力を低減することができる。

また、外付検知部ＯＳを、実施形態１の検知部３と同様の構成を有する反射型赤外センサとする場合、検知部３と外付検知部ＯＳとの一方の発光部３１の赤外光が他方の受光部３２に入射することによる誤検知を防ぐために、図１３のタイムチャートに示すように検知部３と外付検知部ＯＳとの各発光部を制御部５の制御によって交互にオンし、同時にはオンさせないことが望ましい。

さらに、制御部５が送信部４を制御するに当たって検知部３の出力と外付検知部ＯＳの出力との論理和を用いるか論理積を用いるかを択一的に選択するための切替スイッチの操作ハンドル８４を、ハウジング８の後面に露出させている。この構成によれば、誤検知を防止したい場合は図１４のタイムチャートに示すように論理積を用いるように設定し、検知部３と外付検知部ＯＳとの検知範囲を互いに異ならせて検知範囲を拡大したい場合は図１５のタイムチャートに示すように論理和を用いるように設定するといったように、用途に応じて制御部５の動作を変更することができる。また、検知部３の出力と外付検知部ＯＳの出力との論理和又は論理積を存在検知器１でとることにより、検知部３の出力と外付検知部ＯＳの出力とをそれぞれワイヤレス信号として送信して論理積又は論理和を存在報知器２や負荷でとる場合に比べてワイヤレス信号の送信頻度を下げることができる。

（実施形態３）
本実施形態の制御部５は、図１６のタイムチャートに示すように、検知範囲に所定の異常判定時間ｔＥにわたって人体Ｍが存在したときＴ４に、送信部４を制御して所定の異常信号をワイヤレス信号として送信させる。異常信号は、受信装置（図示せず）に受信される。受信装置は、異常信号が受信されると、例えば電話回線を通じて異常の発生を遠隔地に報知したり、異常信号が受信されてから所定の時間にわたって警報音を発生させたりする。本実施形態は、例えば高齢者が急に動けなくなるなどの異常の発生を検知するために用いられる。

また、異常判定時間ｔＥを設定するための設定手段としての例えばロータリースイッチのハンドルを、ハウジング８の後面に露出させている。この構成により、用途に応じた適切な異常判定時間ｔＥを設定することができる。例えば、異常判定時間ｔＥは例えば０分から１５分の間で設定可能とし、検知対象が主に高齢者となる場合には、異常判定時間ｔＥを通常（例えば５分）よりも長く（例えば１５分）設定する。

本発明は人体Ｍの存在の有無に応じて出力が変化する検知部３を用いることにより、静止した人体Ｍの存在を検知できるから、本実施形態のように、人体Ｍが長時間動かない場合に警報を発生するといった用途に使用することができるのである。

（実施形態４）
本実施形態は、鳴動手段としてのブザー（図示せず）と、押釦のような手操作されるハンドルを有する停止操作部（図示せず）とを備え、制御部５は、図１７及び図１８のタイムチャートに示すように、検知範囲に所定の時間ｔＥ１にわたって人体Ｍが存在したときＴ５にブザーを制御して鳴動開始させる。そして、図１７に示すように、ブザーの鳴動を開始してから停止操作部が操作されないまま所定の時間ｔＥ２が経過した場合は、制御部５は前記所定の時間ｔＥ２が経過した時点Ｔ６でブザーを停止させるとともに、送信部４を制御して実施形態３と同様の異常信号をワイヤレス信号として送信させる。一方、ブザーの鳴動を開始してから所定の時間ｔＥ２が経過するまでに停止操作部が操作されたときには、図１８に示すように停止操作部が操作された時点で制御部５はブザーを停止させ、異常信号は送信させない。

上記構成によれば、人体Ｍが検知部３の検知範囲に長時間滞在していても例えばただの居眠りであって異常ではない場合には、異常信号が送信される前にブザーの鳴動を聞いて停止操作部を操作すれば異常信号を送信させないことができるから、無用な異常信号が送信されることを防ぐことができる。

本発明の実施形態１を示すブロック図である。 同上の使用形態を示す説明図であり、（ａ）は人体が存在する状態を示し、（ｂ）は人体が存在しない状態を示す。 同上を示す斜視図である。 同上の検知部の構成を示す説明図である。 同上の検知部の動作を示す説明図である。 同上の存在報知器を示すブロック図である。 同上の動作を示す説明図であり、（ａ）は検知範囲における人体の存在の有無を示し、（ｂ）は人体の動作の有無を示し、（ｃ）は送信部の出力を示し、（ｄ）は存在検知器のワイヤレス信号によってオンオフ制御される負荷の動作の一例を示す。 同上の別の形態の動作を示す説明図であり、（ａ）は検知範囲における人体の存在の有無を示し、（ｂ）は検知部の発光部の動作を示し、（ｃ）は判定部の出力を示し、（ｄ）は送信部の出力を示す。 本発明の実施形態２の存在検知器のハウジングを示す背面図である。 同上を示す正面図である。 同上の別の形態を示す正面図である。 同上の更に別の形態の動作を示す図であり、（ａ）は検知範囲における人体の有無を示し、（ｂ）は外付検知部の出力を示し、（ｃ）は検知部の発光部の動作を示し、（ｄ）は判定部の出力を示す。 同上の別の形態の動作を示す図であり、（ａ）は検知部の発光部の動作を示し、（ｂ）は外付検知部の発光部の動作を示す。 検知部と外付検知部との論理積によって動作させる場合の動作を示す図であり、（ａ）は検知部の出力を示し、（ｂ）は外付検知部の出力を示し、（ｃ）は（ａ）（ｂ）の論理積を示し、（ｄ）は送信部の出力の有無を示し、（ｅ）は存在検知器のワイヤレス信号によってオンオフ制御される負荷の動作の一例を示す。 検知部と外付検知部との論理和によって動作させる場合の動作を示す図であり、（ａ）は検知部の出力を示し、（ｂ）は外付検知部の出力を示し、（ｃ）は（ａ）（ｂ）の論理和を示し、（ｄ）は送信部の出力の有無を示し、（ｅ）は存在検知器のワイヤレス信号によってオンオフ制御される負荷の動作の一例を示す。 本発明の実施形態３の動作を示す説明図であり、（ａ）は判定部の出力を示し、（ｂ）は送信部の出力の有無を示す。 本発明の実施形態４の停止操作部が操作されなかった場合における動作を示す説明図であり、（ａ）は判定部の出力を示し、（ｂ）は送信部の出力の有無を示し、（ｃ）はブザーの動作を示す。 同上の停止操作部が操作された場合における動作を示す説明図であり、（ａ）は判定部の出力を示し、（ｂ）は送信部の出力の有無を示し、（ｃ）はブザーの動作を示し、（ｄ）は停止操作部の出力を示す。 従来例の動作を示す説明図であり、（ａ）は検知範囲における人体の存在の有無を示し、（ｂ）は人体の動作の有無を示し、（ｃ）は存在検知器の出力によってオンオフ制御される負荷の動作の一例を示す。

符号の説明

１ 存在検知器
２ 存在報知器
３ 検知部
４ 送信部
５ 制御部
３１ 発光部
３２ 受光部
８２ａ，８２ｂ 外部端子
ＯＳ 外付検知部
ＳＷ スイッチ

Claims (6)

1. 検知範囲内における検知対象の存在の有無に応じて出力が変化する検知手段と、ワイヤレス信号を送信する送信手段と、送信手段を制御し検知手段の出力に応じた出力を生成してワイヤレス信号として送信手段に送信させる制御手段とを備えることを特徴とする存在検知センサ。
2. 外部端子を有し、制御手段は、外部端子からの入力によっても送信手段にワイヤレス信号を送信させることを特徴とする請求項１記載の存在検知センサ。
3. 検知手段とは異なる検知範囲における検知対象の存在の有無に応じて出力が変化する外部検知手段が接続される外部端子を有し、制御手段は、外部検知手段の出力を外部端子から入力され、外部検知手段の出力と検知手段の出力とに応じたワイヤレス信号を送信手段に送信させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の存在検知センサ。
4. 検知手段と外部検知手段とはそれぞれ、制御手段によって制御され赤外光を検知範囲に照射する発光部と、検知範囲内の検知対象で反射した赤外光を検出する受光部とを備え、制御手段は、検知手段と外部検知手段との各発光部をそれぞれ所定の待機時間おきに動作させ、検知手段と外部検知手段とのいずれかの発光部を点灯させている間は、検知手段と外部検知手段とのうち他のものの発光部を点灯させないことを特徴とする請求項３記載の存在検知センサ。
5. 送信手段が送信するワイヤレス信号が検知手段の出力と外部検知手段の出力との論理積によって決定されるか論理和によって決定されるかを択一的に切り替える動作切替手段を備えることを特徴とする請求項３記載の存在検知センサ。
6. 検知手段の出力に応じて制御手段に制御され鳴動する鳴動手段と、手操作され鳴動手段を停止させる停止操作手段とを備え、制御手段は、鳴動手段に鳴動を開始させてから所定時間以内に停止操作手段が操作されなかった場合に、異常が発生したことを示す所定の異常信号をワイヤレス信号として送信手段に送信させることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか記載の存在検知センサ。

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