JP2009204333A

JP2009204333A - センサシステム

Info

Publication number: JP2009204333A
Application number: JP2008044412A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Murakami; 忠村上; Shigeo Goshima; 成夫五島
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】電波を送受信して人の存在を検知する複数のアクティブセンサにより点灯制御するセンサシステムにおいて、センサの誤検知による点灯誤りを低減して省エネルギー効果を高めると共に、小型化、省スペース化を図る。
【解決手段】本システム１は、電波を送受信して人の存在を検知するアクティブセンサ部３ａ、３ｂと、センサ部３ａ、３ｂの検知出力に基いてそれぞれ点灯制御される照明部４ａ、４ｂとを備える。センサ部３ａ、３ｂは、互いに隣接する照明部４ａ、４ｂのそれぞれに配設され、各センサ部３ａ、３ｂの送受信アンテナ５１ａ、５１ｂから送信される各電波の偏波面が、互いに直交するように形成される。これにより、互いの電波の反射波を受信時にセンサによる検知誤りを低減して、人が不在時の点灯誤りを無くして省エネルギー効果を高めると共に、照明部４ａ、４ｂを接近して配設できることにより、小型化、省スペース化を図ることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電波を用いたアクティブセンサの検知出力に基いて点灯制御される照明器具を備えたセンサシステムに関する。

従来より、アクティブセンサを用いて照明器具を点灯制御するセンサシステムとして、検知エリア内に人の存否を検知する複数の人感センサと複数の照明器具とを備え、人感センサにより検知された人数に基いて照明器具の点灯状態を変化させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような装置の人感センサは、焦電型のＰＩＲ（Passive Infrad）センサ（受動型赤外線センサ）が使用されており、このようなＰＩＲセンサは、安価でかつ容易に使用することが可能であるが、検知距離が短く、遠方の人の検知は困難であった。

ところで、このＰＩＲセンサ以外のアクティブセンサとして、電波を利用して移動物体を検知する車輌監視システムなどに隣接して使用される電波センサが知られている（例えば、特許文献２参照）。電波センサは、電波を送受信し、ドップラ効果によって送受信電波間で生じた周波数差を検出することにより移動物体を検知するセンサであり、電波の伝搬特性から赤外線等に比べ、検知物体との長距離の検知が可能である。

しかしながら、このような電波センサを隣接して使用する場合、周囲の電波反射物体や移動物体による送信電波の反射の状況により、隣接する電波センサ間で互いの反射波を受信して、各電波センサの送信周波数のずれに伴う周波数差を検出し、擬似的なドップラ信号を検知することがある。従って、このような電波センサの検知信号により制御される電気機器が誤動作することがあった。

このため、例えば、省エネルギーのために、アクティブセンサとして電波センサを複数配設し、電波センサの検知出力を基に照明器具を点灯制御しようとした場合、または電波センサを有する照明器具を複数配置して点灯制御しようとした場合には、隣接する他方の電波センサから送信された電波の反射波により、電波センサが誤検知を起こし、人が不在のときに点灯するなど、省エネルギー効果が低下する。また、複数の電波センサを照明器具に設ける場合は、相互の電波干渉を避けるため、それらを近接して配置することができず、小型化が困難であり、広い取り付けスペースを必要としていた。
特開平１１−６７４６９号公報特開２００４−３１７３６０号公報

本発明は、上記の問題を解決するものであり、電波を送受信して人の存在を検知する複数のアクティブセンサの検知出力に基いて点灯制御されるセンサシステムにおいて、アクティブセンサの誤検知を低減して、照明の省エネルギー効果を高め、小型化、省スペース化を図ることができるセンサシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、電波を送受信して人の存在を検知するアクティブセンサと、該センサが設けられ、該センサの検知出力に基いて点灯制御される照明器具と、を備えたセンサシステムにおいて、複数の前記照明器具を互いに隣接して設置する際に、各照明器具に設けられた隣接するアクティブセンサの偏波面が互いに非平行となるようにしたものである。

請求項１の発明によれば、隣接して配設されたアクティブセンサのそれぞれから送信される電波の偏波面が、互いに非平行となっているので、各センサが互いの送信電波の反射波を受信しても、受信レベルを低くできることにより、検知誤差を低減でき、人が不在時に点灯するなどの点灯誤りを防止して省エネルギー効果を高めることができると共に、複数の照明器具を互いに隣接して設置することができるので、小型化、省スペース化を図ることができる。

以下、本発明の第１の実施形態に係るセンサシステムについて、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、本実施形態のセンサシステム１が建物等の天上部１００に取り付けられた状態の平面視を示し、図２（ａ）（ｂ）は、本センサシステム（以下、本システムという）１における第１及び第２のセンサ付き照明器具２ａ、２ｂの構成を示す。本システム１は、電波を送受信して人を検知するアクティブセンサの出力を基に、移動する人の存在を検知して照明器具２ａ、２ｂを点灯させると共に、人が不在のときは、点灯しないようにして照明の省エネルギー化を図るものである。

本システム１は、電波を送受信して人の存在を検知する複数のアクティブセンサ部（以下、センサ部という）（アクティブセンサ）３ａ、３ｂと、センサ部３ａ、３ｂの検知出力に基いて点灯制御される照明部４ａ、４ｂとをそれぞれ有する第１及び第２のセンサ付き照明器具２ａ、２ｂを備える。照明器具２ａ、２ｂにおいては、センサ部３ａ、３ｂは、送信電波の偏波面が互いに非平行（ここでは、直交）となる送受信アンテナ（以下、アンテナという）５１ａ、５１ｂを有し、照明部４ａ、４ｂは、光源８をそれぞれ有する。センサ部３ａ、３ｂは、天上部１００の壁面の照明部４ａ、４ｂの近傍に取り付けられ、照明部４ａ、４ｂは、天上部１００の取り付け穴２１に装着されて固定され、センサ部３ａ、３ｂと各照明部４ａ、４ｂとは、互いに接続ケーブル（不図示）で電気的に接続されている。このように、センサ付き照明器具２ａ、２ｂは、同様の構成を成し、センサ部５ａ、５ｂのアンテナ５１ａ、５１ｂの偏波面が互いに略直角を成すようにしたものである。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、センサ部３ａ、３ｂは、それぞれミリ波を送受信して人を検知するミリ波センサモジュール（以下、センサモジュールという）５ａ、５ｂと、センサモジュール５ａ、５ｂからの検知出力を基に、検知レベルを評価する同じ構成の評価回路６をそれぞれ有する。これらセンサ部３ａ、３ｂは、ミリ波を送受信し、ドップラ効果によって生じた送信信号と受信信号間の周波数差を検出して、移動物を検知するミリ波センサである。

センサモジュール５ａ、５ｂは、互いに送信電波の偏波面が直角を成すアンテナ５１ａ、５１ｂと、それぞれの送信電波信号を発生するＲＦ発振回路部５２ａ、５２ｂと、電波の送信信号と受信信号とを方向制御して入出力するサーキュレータ５３と、サーキュレータ５３からの送信信号と受信信号との周波数を比較して、それらの周波数差として検出されたドップラ信号を出力する信号処理部５４とをそれぞれ有する。なお、センサモジュール５ａ、５ｂからの送信信号は、移動物体で反射されて周波数が変化した反射波となって受信される。

評価回路６は、信号処理部５４から出力されたドップラ信号を増幅する増幅回路部６１と、この増幅されたドップラ信号を予め設定したしきい値と比較して、しきい値を超えたかどうかの判定を行う検波回路部６２とを有する。検波回路部６２は、検出されたドップラ信号がしきい値を超えた場合は、人感検知信号を発生し、この人感検知信号を照明部４ａ、４ｂに送出する。

照明部４ａ、４ｂは、同じ構成を成し、人感検知信号に基いて光源８を調光するための調光部７と、調光部７により点灯制御される光源８とを備える。ここでは、調光部７は、検波回路部６２からの人感検知信号が入力されると、検知領域に人が存在すると判断して、光源８を点灯する。

ここで、図３（ａ）（ｂ）を参照して、アンテナ５１ａ、５１ｂの偏波面の直交状態について説明する。図３（ａ）は、平面アンテナで形成された水平偏波のアンテナ５１ａの導体パターンを、図３（ｂ）は、同垂直偏波のアンテナ５１ｂの導体パターンをそれぞれ模式的に示している。アンテナ５１ａ、５１ｂは、誘電体基板５５、５６の表面上に導体パターンで形成されたマイクロ波ストリップライン型の平面アンテナからなる。これらのアンテナ５１ａ、５１ｂは、同じ導体パターン形状に基く直線偏波特性を有し、それらの一方を９０度回転すると他方と同じパターン形状にすることができ、互いのパターン形状が略直交するように配置することにより、それらの偏波面を水平偏波、垂直偏波として互いに直交するようにできる。

ここで、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して、偏波面が直交するアンテナ５１ａ、５１ｂから送信された電波の送信電力Ｐｔを同じアンテナ５１ａで受信した場合の受信電力Ｐｒについて説明する。図４（ａ）は、送受信側とも同じ偏波面をもつアンテナ５１ａとした場合を示し、このときの受信電力をＰｒとする。一般に、アンテナから距離Ｒにおける放射電磁波の電力密度Ｐｄとして、次の式で表される。
（数１）
Ｐｄ＝Ｐｔ・Ｇ／（４πＲ^２）
（Ｐｔ：送信電力、Ｇ：アンテナ利得）

このとき、受信のアンテナ５１ａにおける受信電力をＰｒは略Ｐｄとなる。また、図４（ｂ）は、送信側のアンテナ５１ｂと受信側のアンテナ５１ａの偏波面が直交させた場合を示す。このとき、受信側と送信側の偏波面が直交する場合は、理論上、相互の干渉がなくなるため、その受信情報は感知されないが、実際には、偏波面が９０°異なる信号の受信電力は、偏波面が同じ元の信号の受信電力と比較して−３ｄＢ程度となり、受信電力Ｐｒが約１／２倍（１／Ｐｄ）となる。

電力密度Ｐｄは、上記式で示されるように、Ｐｔ、Ｇは定数であるので、距離Ｒの２乗に反比例する。従って、図４（ｃ）に示すように、偏波面を直交させることによって、隣接する他のアンテナからの電波の影響を受けなくなる距離は、同じ偏波面同士のアンテナを用いた場合に比較して約０．７倍（Ｒ／√２）にまで狭めることができる。これにより、隣接する電波センサのアンテナをより接近して配設することができる。

ここで、図５を参照して、隣接して配設されたセンサ付き照明器具２ａ、２ｂにおけるセンサ部３ａ、３ｂで検知した人感検知信号による照明部４ａ、４ｂの点灯制御について説明する。なお、図５は、前記図１を断面的に見た状態を示す。照明部４ａ、４ｂは、天井１００内の２つの取り付け穴２１に、それらの照明光がそれぞれ反射される反射板２２と共に、装着されている。センサ部３ａ、３ｂは、これら隣接する照明部４ａ、４ｂの周辺にそれぞれ対応して取り付けられている。照明部４ａ、４ｂの光源８は、それぞれの照射角に基く照射角範囲Ｌ１、Ｌ２の領域を照射し、これら照射角範囲Ｌ１、Ｌ２は、互いに部分的に重なるようになっている。また、アンテナ５１ａ、５１ｂは、各アンテナの指向性（例えば、放射パターンの半値幅）に基く指向角範囲θ１、θ２の領域に主として送信電波を放射する。また、各光源８の照射角範囲Ｌ１、Ｌ２は、アンテナ５１ａ、５１ｂの指向角範囲θ１、θ２と略同じか、またはそれ以上となっている。また、指向角範囲の領域Ａ、Ｃは、アンテナ５１ａ、５１ｂのみでそれぞれカバーされる領域であり、指向角範囲の領域Ｂは、アンテナ５１ａ、５１ｂの両方でカバーされる領域である。また、センサ部３ａ、３ｂからは、それぞれ人を感知するためのミリ波の送信信号が常に送信されている。

上記のように構成された本システム１の照明制御について説明する。人Ｍが矢印のＸ方向に移動して、領域Ａの中に入ってくると、センサ部３ａは、アンテナ５１ａを介して人Ｍの移動に基くドップラ信号を検知して、この検知出力に基く人感検知信号を照明部４ａに出力する。照明部４ａは、この人感検知信号に基き光源８を点灯する。また、人Ｍが領域Ｂに移動して来ると、センサ部３aに加え、センサ部３ｂのアンテナ５１ｂが人Ｍを検知して、人感検知信号を発生し、照明部４ｂで光源８を点灯することにより、照明部４ａ、４ｂの両方の光源８が点灯状態となる。さらに、人Ｍが領域Ｂに移動して来ると、センサ部３ａは、人Ｍを検出できなくなるので、照明部４ｂの光源８のみが点灯する。これにより、人Ｍの存在する付近のみを順次点灯することにより、照明部４ａ、４ｂの各光源８は、同時に点灯する検知領域を狭くして省エネルギーを図ることができる。

このとき、アンテナ５１ａ、５１ｂは、それぞれから発射した送信電波が人Ｍや、他の周辺の障害物に当って反射された互いの送信電波の反射波（これを反射妨害波という）を受信した場合、アンテナ５１ａ、５１ｂから送信電波の偏波面が直交しているので、それら反射妨害波の受信レベルが低くなっている。従って、センサ部３ａ、３ｂの各ＲＦ発振回路５２a、５２ｂで発振されたＲＦ発振周波数がずれていた場合に、その周波数差により擬似的なドップラ信号が発生したとしてもその検出レベルが十分低い。従って、各評価回路６は、反射妨害波の受信信号のレベルをしきい値以下と判定して、人Ｍの存在を検知しないようにできて、誤動作をなくすることができる。これにより、領域Ａ、Ｂ、Ｃに人Ｍが存在しない場合に、誤って光源８が点灯することを防ぐことができ、照明の省エネルギーを高めることができる。従って、例えば、展示場などで、複数のスポットライト等の照明器具により、隣接する各展示品を個別に照明し、展示品に人が近付いたときのみ点灯する場合に、誤動作を少なくして照明器具を互いに近づけて配置でき、省エネルギーと共に、省スペース化を図ることができる。

このように、本実施形態によれば、隣接して配設されたセンサ部３ａ、３ｂのそれぞれから送信される電波の偏波面が、互いに直交しているので、隣接する互いの電波の反射波を受信しても、それらの受信レベルを低くすることができる。これにより、人Ｍの検知誤差を低減することができるので、光源８の点灯誤りを防ぐことができ、省エネルギー効果を高めることができる。また、照明器具２ａ、２ｂを互いに隣接して設置することができるので、小型化、省スペース化を図ることができる。

次に、本発明の上記第１の実施形態の変形例に係るセンサシステムについて、図６を参照して説明する。本変形例の本システム１は、２つのセンサ付き照明器具２ａ、２ｂを電柱に取り付け、それぞれのアンテナ５１ａ、５１ｂの指向性パターンの指向角を狭くすると共に、各指向性パターンの方向を分離し、それぞれの指向方向を個別に点灯して、防犯や工事などのために、必要な場所だけを点灯照射するものである。

本システム１は、２つのセンサ付き照明器具２ａ、２ｂが１つの電柱１０に隣接して、かつ、それらの光源８の照射方向が略直角をなすように取り付けられている。また、各アンテナ５１ａ、５１ｂは、それらのアンテナの指向性パターンの指向角領域を狭く絞るように形成され、それらのアンテナ５１ａ、５１ｂによる人の検知エリアＲ１、Ｒ２は、それぞれの光源８の照射領域内となるように形成されている。

上記ように構成された本システム１においては、センサ部３ａ、３ｂが、検知エリアＲ１、Ｒ２の中で人を検出すると、これに対応して照明部４ａ、４ｂの光源８が検知エリアＲ１、Ｒ２付近を点灯する。この場合も、前記と同様に、アンテナ５１ａ、５１ｂの偏波面は、直交するように配設されているので、反射妨害波がアンテナ５１ａ、５１ｂで受信されても、受信レベルが低くなる。従って、人が検知エリアＲ１、Ｒ２内に不在のときに、点灯するという誤動作をなくすことができ、無駄な点灯を省くことができ、かつ、省スペース化できる。

なお、本発明は上記各種の実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。上述した各種実施形態では、アクティブセンサは、隣接する２つの場合を示したが、２つ以上であってもよく、また点灯制御される照明器具も２つ以上あってもよい。また、アクティブセンサのアンテナを平面アンテナとしたが、パラボラアンテナや誘電体アンテナ等でもよい。また、アンテナの偏波面が直線偏波の場合を示したが、左右旋円偏波の直交する２つの円偏波アンテナを用いることもできる。また、電波の周波数は、ミリ波でなくてもマイクロ波やその他の周波数帯であってもよい。

本発明の第１の実施形態に係るセンサシステムの構成図。（ａ）は上記装置における第１のセンサ付き照明器具の電気ブロック構成図、（ｂ）は同第２のセンサ付き照明器具の電気ブロック構成図。（ａ）は上記装置における水平偏波面を形成するアンテナの構成図、（ｂ）は同垂直偏波面を形成するアンテナの構成図。（ａ）は送信、受信アンテナの各偏波面を同じとしたときの受信電波の強さを説明するための図、（ｂ）は送信、受信アンテナの各偏波面を直交させたときの受信電波の強さを説明するための図、（ｃ）は、偏波面を直交させたときの効果を説明するための図。同装置の２つのセンサ付き照明器具を天上部内の取り付けた断面状態を示す図。本発明の上記第１の実施形態の変形例に係るセンサシステムの使用状態を示す図。

符号の説明

１センサシステム
２ａ、２ｂセンサ付き照明器具（照明器具）
４ａ、４ｂ照明部（照明器具）
３ａ、３ｂアクティブセンサ部（センサ部、アクティブセンサ）
５ａ、５ｂミリ波センサモジュール
７調光部（照明器具）
８光源（照明器具）
５１ａ、５１ｂ送受信アンテナ（アンテナ、アクティブセンサ）

Claims

電波を送受信して人の存在を検知するアクティブセンサと、該センサが設けられ、該センサの検知出力に基いて点灯制御される照明器具と、を備えたセンサシステムにおいて、
複数の前記照明器具を互いに隣接して設置する際に、各照明器具に設けられた隣接するアクティブセンサの偏波面が互いに非平行となるようにしたことを特徴とするセンサシステム。