JP2012047493A

JP2012047493A - ドップラーセンサ付き照明器具

Info

Publication number: JP2012047493A
Application number: JP2010187546A
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: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2012-03-08

Abstract

【課題】点灯回路が発生させるノイズ成分による誤判定が抑えられるドップラーセンサ付き照明器具を提供する。
【解決手段】光源を点灯させる点灯回路は、ドップラーセンサが出力するドップラー信号に対し、一定の周期のノイズ成分を混入させる。周期が上記のノイズ成分と一致しオンデューティが２０％の矩形波である間欠信号を生成するタイミング回路を備える。検出範囲における人体の有無を判定する判定回路は、点灯回路が光源を点灯させている期間には、間欠信号の信号レベルＶｉがＨレベルである期間中にのみドップラー信号の信号レベルＶｄｐをサンプリングし、このサンプリングの結果Ｖｓｐに基いて上記判定を行う。間欠信号を用いない場合に比べ、上記のノイズ成分による誤判定が抑えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドップラーセンサ付き照明器具に関するものである。

従来から、ドップラーセンサによって人体を検出するとともに、人体の検出に応じて光源の点灯・消灯を切り替える照明器具が提供されている。この種の照明器具においては、光源の点灯・消灯の切り替えが手動で行われる場合に比べ、使用者が光源を消灯させる操作をし忘れることによる無駄な電力消費が抑えられる。

上記のドップラーセンサは、例えばミリ波のような電波（送信波）を検出範囲に送信（照射）するとともに、検出範囲で反射された電波（反射波）を受信することで、人体の移動速度に対応する周波数帯のドップラー信号を得るものである（例えば、特許文献１参照）。このドップラー信号の振幅を所定の判定閾値と比較することで、検出範囲内における人体の有無を判定することができる。

人体を検出するセンサしては他には例えば人体から放射される熱線を検出する熱線センサがあるが、ドップラーセンサは熱線センサに比べて遠距離の人体を検出することができるという利点があるため、天井が高い建物内で天井に取り付けられるような使用形態に適している。

特開２００９−１２９７７５号公報

ところで、照明器具において、光源を点灯させる点灯回路は、一定の周波数のノイズを発生させることが多い。例えば、入力された交流電力を全波整流して一旦直流電力に変換し、この直流電力を、光源を点灯させるための所定の電力に変換する点灯回路の場合、上記の全波整流に伴って、上記の交流電力の周波数の２倍の周波数のノイズが発生する。

そして、上記の点灯回路とドップラーセンサとが近接配置された場合、上記ノイズの輻射等によって、ドップラーセンサが出力するドップラー信号にノイズ成分が混入し、このノイズ成分により誤判定が発生する可能性がある。

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、点灯回路が発生させるノイズ成分による誤判定が抑えられるドップラーセンサ付き照明器具を提供することにある。

本発明のドップラーセンサ付き照明器具は、電気的な光源を点灯させる点灯回路と、所定の検出範囲に電波を送信するとともに、前記検出範囲からの電波を受信し、送信に用いた送信信号と受信により得られた受信信号とからドップラー信号を生成して出力するドップラーセンサと、前記ドップラー信号の振幅に基き前記検出範囲における人体の有無を判定するとともに判定結果に応じて前記点灯回路を制御する判定回路とを備え、前記点灯回路は一定の周期のノイズ成分を前記ドップラー信号に混入させるものであって、周期が前記ノイズ成分と一致し、且つ、前記ノイズ成分の信号レベルが最高値となるタイミングと、前記ノイズ成分の信号レベルが最低値となるタイミングとの少なくとも一方で、信号レベルがＬレベルとなるような矩形波である間欠信号を生成するタイミング回路を備え、前記判定回路は、前記点灯回路が前記光源を点灯させている期間には、前記間欠信号の信号レベルがＨレベルである期間中にのみ前記ドップラー信号の信号レベルをサンプリングし、このサンプリングの結果に基いて前記検出範囲における人体の有無を判定することを特徴とする。

このドップラーセンサ付き照明器具において、前記点灯回路は、交流電力を入力され、前記交流電力の周期の半分の周期を有するノイズ成分を前記ドップラー信号に混入させるものであって、前記間欠信号の周期は、前記交流電力の周期の半分とされることが望ましい。

また、このドップラーセンサ付き照明器具において、前記タイミング回路は、前記間欠信号の信号レベルがＨレベルとなる期間が、前記ノイズ成分の信号レベルが最低値となるタイミングの前後に跨って発生するように、前記間欠信号を生成することが望ましい。

本発明によれば、間欠信号を用いない場合に比べ、サンプリングされた信号レベルの振幅においてノイズ成分の影響が抑えられることにより、点灯回路が発生させるノイズ成分による誤判定が抑えられる。

本発明の実施形態において、検出範囲内に移動体が存在しない状態での、ドップラー信号の信号レベルＶｄｐと、間欠信号の信号レベルＶｉと、サンプリングされる信号レベルＶｓｐとの時間変化の一例を示す説明図である。同上を示すブロック図である。同上の使用状態の一例を示す説明図である。同上において、検出範囲内に移動体が存在しない状態での、ドップラー信号の信号レベルＶｄｐと、間欠信号が用いられない場合にサンプリングされる信号レベルＶｓｐとの時間変化の一例を示す説明図である。同上の変更例における、点灯回路の出力電圧ＶＬと、点灯回路が発生させるノイズ成分の信号レベルＶｐｐと、間欠信号の信号レベルＶｉとの時間変化を示す説明図である。

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。

本実施形態の照明器具１は、図２及び図３に示すように、電気的な光源２０を点灯させる点灯回路２と、所定の検出範囲６０に電波を送信するとともに、検出範囲６０からの電波を受信し、送信に用いた送信信号と受信により得られた受信信号とからドップラー信号を生成して出力するドップラーセンサ３と、このドップラー信号に基き検出範囲６０における人体の有無を判定するとともに判定結果に応じて点灯回路２を制御する判定回路４とを備える。照明器具１は例えば図３に示すように天井６１に設置される。検出範囲６０は、例えば床面６２上に底面を有する円錐形状となる。また、一般的には、検出範囲６０は、光源２０によって照明される範囲に少なくとも一部が重なる。

まず、ドップラーセンサ３について説明する。ドップラーセンサ３は、ドップラー信号を含む混合信号を出力する送受信回路３１と、送受信回路３１が出力した混合信号からドップラー信号を抽出及び増幅して判定回路４に出力するアンプ回路３２とを備える。

送受信回路３１は、所定の周波数の送信信号を生成する発振器３１１と、送信信号が変換された電波である送信波を検出範囲６０に対して送信する送信アンテナ３１２と、送信アンテナ３１２から送信された送信波が検出範囲６０において反射された電波である反射波を受信して受信信号に変換する受信アンテナ３１３と、発振器３１１が出力した送信信号と受信アンテナ３１３が出力した受信信号とを混合した混合信号をアンプ回路３２に出力するミキサ３１４とを備える。上記のような送受信回路３１は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

アンプ回路３２はバンドパスフィルタと増幅回路とからなるものであり、周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

ここで、送受信回路３１が送信する電波の周波数をｆ０とおき、光速をｃとおくと、送受信回路３１との間での距離の変化速度がｖ（ｍ／ｓ）であるような移動体に対応するドップラー周波数は２×ｖ×ｆ０／ｃである。ここで、図３に示す移動体としての人体７から見た送受信回路３１の仰角をθとおくと、送受信回路３１の直下に向かう人体７の移動速度がｖ１であるときには送受信回路３１との間での距離の変化速度ｖはｖ＝ｖ１×ｃｏｓθと表される。

例えば、送信信号の周波数が２４．１５ＧＨｚであって、送受信回路３１との間での距離の変化速度が２ｍ／ｓ以下であるような移動体を人体７として検出したい場合を考える。すると、アンプ回路３２においてカットすべき周波数の上限値は、ｖ＝２ｍ／ｓ、ｆ０＝２４．１５×１０^９Ｈｚ、ｃ＝３×１０^８ｍ／ｓを上式に代入して、２×２×２４．１５×１０^９／（３×１０^８）≒３２０（Ｈｚ）となる。

判定回路４は、ドップラーセンサ３の出力（すなわちドップラー信号）の信号レベルＶｄｐを定期的にサンプリングする入力回路４１と、入力回路４１によってサンプリングされた信号レベルＶｓｐを用いて検出範囲６０における人体の有無を判定する演算回路４２とを備える。入力回路４１は、点灯回路２が光源２０を点灯させていない期間には、所定のサンプリング周期（例えば１ｍｓ）毎にドップラーセンサ３の出力（すなわちドップラー信号）の信号レベルＶｄｐをサンプリングする。また、演算回路４２は、入力回路４１によってサンプリングされた信号レベルＶｓｐを随時記憶し、記憶された信号レベルＶｓｐが所定個数に達する毎に、記憶された信号レベルＶｓｐの中での最高値と最低値との差を演算するとともに、記憶された信号レベルＶｓｐを削除する。そして、演算回路４２は、上記演算により得られた差が所定の判定閾値以上であれば検出範囲６０に人体が存在すると判定し、所定の検出信号を点灯回路２に入力する。点灯回路２は、検出信号が入力されてから所定の制御遅れ時間は光源２０の点灯を継続させ、検出信号が入力されない状態の継続時間が上記の制御遅れ時間に達したときに光源２０を消灯させる。

次に、点灯回路２について説明する。点灯回路２が点灯させる光源２０は、高周波の交流電力で点灯される周知の放電灯である。

点灯回路２は、商用電源（図示せず）から入力された交流電力を全波整流及び平滑化することで直流電力を生成する直流電源回路（図示せず）と、この直流電源回路の出力電力を高周波の交流電力に変換して光源２０に出力することで光源２０を点灯させるインバータ回路（図示せず）とを備える。このような点灯回路２は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

ここで、上記の全波整流により、点灯回路２から光源２０への出力電圧（以下、単に「出力電圧」と呼ぶ。）ＶＬは、上記の商用電源から入力される交流電力の周波数の２倍の周波数を有する（つまり上記の交流電力の周期の半分の周期を有する）ノイズ成分を含む。そして、このノイズ成分は、例えば輻射により、ドップラーセンサ３から判定回路４に入力されるドップラー信号にも混入する。本実施形態は、このノイズ成分による誤判定を抑えるものである。

すなわち、本実施形態は、図１に示すように周期が上記のノイズ成分と一致する矩形波である間欠信号を生成するタイミング回路５を備える。そして、入力回路４１は、点灯回路２が光源２０を点灯させている期間には、上記の間欠信号の信号レベルＶｉがＨレベルである期間中にのみ上記のサンプリングを行う。演算回路４２は、入力回路４１によってサンプリングされた信号レベルＶｓｐを用い、光源２０の消灯中と同様にして検出範囲６０内における人体７の有無を判定する。

ここで、検出範囲６０内に移動体が存在しないにも関わらず、上記のノイズ成分の混入により、ドップラーセンサ３が出力するドップラー信号の信号レベルＶｄｐと、間欠信号を用いない場合にサンプリングされる信号レベルＶｓｐとがそれぞれ図４のようになる場合を考える。

この場合、光源２０が点灯していて上記のノイズ成分が発生する期間の動作を、光源２０が点灯していない期間と同様の動作とすると、ノイズ成分の振幅がそのままサンプリングされた信号レベルＶｓｐの振幅に反映されてしまう。つまり、先述の判定閾値をノイズ成分の振幅よりも小さくした場合には、実際には人体が存在しないにも関わらず人体が存在すると判定されてしまう誤検出が発生する可能性がある。また、判定閾値をノイズ成分の振幅よりも大きくした場合には、実際には人体が存在するにも関わらず人体が存在しないと判定されてしまう検出漏れが発生する可能性が高くなる。

これに対し、本実施形態では上記のような間欠信号を用いることで、サンプリングされる信号レベルＶｓｐは図１のようなものとなり、上記のノイズ成分による影響が抑えられるから、上記のような誤検出や検出漏れといった誤判定の発生が抑えられる。つまり、タイミング回路５の間欠信号が用いられない場合に比べて判定回路４の判定の精度が向上する。

ここで、上記の効果を得るためには、間欠信号の信号レベルＶｉがＨレベルである期間中に、ノイズ成分の信号レベルが最高値となるタイミングと、ノイズ成分の信号レベルが最低値となるタイミングとの両方が含まれていてはならない。別の言い方をすれば、間欠信号は、ノイズ成分の信号レベルが最高値となるタイミングと、ノイズ成分の信号レベルが最低値となるタイミングとの、少なくとも一方で信号レベルＶｉがＬレベルとなるものである必要がある。

なお、タイミング回路５は、図５に示すように、ノイズ成分の信号レベルＶｐｐが最低値となるタイミングを検出し、該タイミングの前後に跨って信号レベルＶｉがＨレベルとなるような間欠信号を生成するものであってもよい。具体的には例えば、タイミング回路５は、光源２０の点灯が開始されたときから、点灯回路２の出力電圧ＶＬを２０μｓ毎にサンプリングして記憶し、２００μｓ毎に、記憶された１０個の出力電圧ＶＬの中での複数個の移動平均を演算するとともに、得られた移動平均の中での最高値と最低値との差を演算し、これをノイズ成分の信号レベルＶｐｐとして記憶する。そして、上記動作の繰り返しによりノイズ成分の信号レベルＶｐｐが所定個数記憶された段階で、タイミング回路５は、ノイズ成分の信号レベルＶｐｐが最も低くなるタイミングの前後１ｍｓ、つまり長さ２ｍｓの期間に信号レベルＶｉがＨレベルとなるような間欠信号の生成を開始する。ノイズ成分が周波数５０Ｈｚの商用電源の全波整流に起因する周波数１００Ｈｚのものであったとすると、上記の間欠信号の周波数は１００Ｈｚ（つまり周期１０ｍｓ）とされるから、上記の間欠信号のオンデューティは２０％となる。上記のようにノイズ成分の信号レベルＶｐｐが最低値となるタイミングの前後に跨って信号レベルＶｉがＨレベルとなる間欠信号とすれば、間欠信号の信号レベルＶｉがＨレベルである期間中でのノイズ成分の信号レベルＶｐｐの最高値と最低値との差を比較的に小さくすることができる。従って、例えば間欠信号の信号レベルＶｉがＨレベルである期間中にノイズ成分の信号レベルＶｐｐが単調増加又は単調減少するような場合に比べ、ノイズ成分に起因する誤判定がより抑えられる。上記のようなタイミング回路５は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

なお、図２は実際の部品構成とは必ずしも一致しない。例えば、アンプ回路３２は送受信回路３１と同じケース（図示せず）に収納されていてもよいし、タイミング回路５は判定回路４とともに１チップの集積回路で構成されていてもよい。

１照明器具
２点灯回路
３ドップラーセンサ
４判定回路
５タイミング回路
２０光源
６０検出範囲

Claims

電気的な光源を点灯させる点灯回路と、
所定の検出範囲に電波を送信するとともに、前記検出範囲からの電波を受信し、送信に用いた送信信号と受信により得られた受信信号とからドップラー信号を生成して出力するドップラーセンサと、
前記ドップラー信号の振幅に基き前記検出範囲における人体の有無を判定するとともに判定結果に応じて前記点灯回路を制御する判定回路とを備え、
前記点灯回路は一定の周期のノイズ成分を前記ドップラー信号に混入させるものであって、
周期が前記ノイズ成分と一致し、且つ、前記ノイズ成分の信号レベルが最高値となるタイミングと、前記ノイズ成分の信号レベルが最低値となるタイミングとの少なくとも一方で、信号レベルがＬレベルとなるような矩形波である間欠信号を生成するタイミング回路を備え、
前記判定回路は、前記点灯回路が前記光源を点灯させている期間には、前記間欠信号の信号レベルがＨレベルである期間中にのみ前記ドップラー信号の信号レベルをサンプリングし、このサンプリングの結果に基いて前記検出範囲における人体の有無を判定することを特徴とするドップラーセンサ付き照明器具。
前記点灯回路は、交流電力を入力され、前記交流電力の周期の半分の周期を有するノイズ成分を前記ドップラー信号に混入させるものであって、
前記間欠信号の周期は、前記交流電力の周期の半分とされることを特徴とする請求項１記載のドップラーセンサ付き照明器具。
前記タイミング回路は、前記間欠信号の信号レベルがＨレベルとなる期間が、前記ノイズ成分の信号レベルが最低値となるタイミングの前後に跨って発生するように、前記間欠信号を生成することを特徴とする請求項２記載のドップラーセンサ付き照明器具。