JP2019015607A - 検知装置、セキュリティ機器、音声認識装置、および照明機器 - Google Patents

Abstract

【課題】広範囲の検知のためには、複数のセンサが必要であり、１つのセンサで広範囲の動体、或いは状態変化を検知することは困難であった。【解決手段】非可聴音帯域の超音波を閉鎖空間に出力する出力部と、超音波の出力に応じて、反射信号を受信する受信部と、受信した反射信号の変化に基づいて、閉鎖空間の状態変化を検知する検知部と、を備える検知装置を提供する。検知装置と、検知装置による閉鎖空間の状態変化の検知に応じてユーザ端末と通信する通信部、および、検知装置による閉鎖空間の状態変化の検知に応じて制御されるカメラのうちの少なくとも一方と、を備えるセキュリティ機器を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、検知装置、セキュリティ機器、音声認識装置、および照明機器に関する。

従来、人の動きを検知するＩＲセンサなどの人感センサは、人体から発せられる赤外線をセンシングし、その温度変化や赤外線の反射を検知する。このような人感センサは、自動ドア、水洗トイレ等の用途に用いられている（例えば、特許文献１参照）。

また、超音波センサは、指向性が高い４０ｋＨｚ程度の超音波を用いることで、送信した超音波が物体で反射し、そのエコーが戻るまでの時間から物体との距離を計測するといった用途や、エコーの波形形状から配管等の欠陥を検知する非破壊検査といった用途に用いられている（例えば、特許文献２，３参照）。
特許文献１ 特開２０１６−０１７８２２号公報
特許文献２ 特開２００９−２６５００９号公報
特許文献３ 特開２０１５−１６１５３０号公報

従来のＩＲセンサでは、センサ周囲の環境温度が人の体温程度まで高くなった場合、人を検知することが困難であった。また、ＩＲセンサは、検知できる範囲に制限があり、全方位での検知は不可能である。一方、超音波センサは、４０ｋＨｚ程度の指向性の高い周波数を用いることで直進性を高めているため、超音波センサに対して直線方向にある物体との距離計測には適しているが、広範囲を検知することは困難である。従って、広範囲の検知のためには、複数のセンサが必要であり、１つのセンサで広範囲の動体または状態変化を検知することは困難であった。

本発明の第１の態様においては、非可聴音帯域の超音波を閉鎖空間に出力する出力部と、超音波の出力に応じて、反射信号を受信する受信部と、受信した反射信号の変化に基づいて、閉鎖空間の状態変化を検知する検知部と、を備える検知装置を提供する。

本発明の第２の態様においては、第１の態様の検知装置と、検知装置による閉鎖空間の状態変化の検知に応じてユーザ端末と通信する通信部、および、検知装置による閉鎖空間の状態変化の検知に応じて制御されるカメラのうちの少なくとも一方と、を備えるセキュリティ機器を提供する。

本発明の第３の態様においては、第１の態様の検知装置を備え、検知装置の受信部は、音声認識のためにユーザの音声を受信する音声認識装置を提供する。

本発明の第４の態様においては、第１の態様の検知装置と、検知装置による閉鎖空間の状態変化の検知に応じて制御される照明部と、を備える照明機器を提供する。

上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。

本実施形態における検知装置の説明図を示す。 本実施形態における検知装置の構成例を示す。 本実施形態における検知装置の検出部の構成例を示す。 反射信号の時間変化を示す。 デジタルローパスフィルタの出力の時間変化を示す。 デジタルローパスフィルタの出力の差分信号の時間変化を示す。 本実施形態における検知装置を有するセキュリティカメラの構成例を示す。 本実施形態における検知装置を有する音声認識装置の構成例を示す。 本実施形態における検知装置を有する照明機器の構成例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態における検知装置１０の説明図を示す。検知装置１０は、例えば超音波モーションセンサとして用いることができ、閉鎖空間２０内の例えば天井、壁、床、または机の上等に配置されることができる。検知装置１０は、閉鎖空間２０内で超音波を出力して、閉鎖空間２０の壁等で反射した反射信号を受信する。検知装置１０は、反射信号に応じて、閉鎖空間２０の窓３０の開閉、閉鎖空間２０のドア４０の開閉、および閉鎖空間２０内での物体５０の移動のうちの少なくとも１つを状態変化として検知する。検知装置１０は、超音波の出力と反射信号の受信とを一定期間（例えばユーザにより設定された期間、またはユーザが検知装置の電源オンしてから電源オフするまでの期間）継続して、閉鎖空間２０の状態変化を監視してよい。

検知装置１０は、閉鎖空間２０の状態変化の検知に応じて各種の処理を実行でき、例えば、閉鎖空間２０の外にいるユーザ６０（例えば部屋の所有者または管理者）にスマートフォン等のユーザ端末７０を介して警告等を通知することができる。

なお、閉鎖空間２０は、上下および／または前後左右が閉鎖された空間（例えば、天井と床によりおよび／または前後左右が壁により閉鎖された空間）であればよく、また、閉鎖空間２０の一部には開放可能なドア４０または窓３０等が形成されてよい。閉鎖空間２０は、例えば、オフィスの会議室、または住宅の部屋等であってよい。

図２は、本実施形態における検知装置１０の構成例を示す。検知装置１０は、超音波生成部１１０と、出力部１２０と、受信部１３０と、検知部１４０とを備える。

超音波生成部１１０は、出力部１２０から出力される超音波を生成する。超音波生成部１１０は、信号発生部１１１と、信号増幅部１１２と、第１のＤＡ変換部１１３ａと、第２のＤＡ変換部１１３ｂと、第１のフィルタ部１１４ａと、第２のフィルタ部１１４ｂと、パワーアンプ１１５とを有する。

信号発生部１１１は、信号増幅部１１２に接続され、所定の周波数のデジタル信号を生成する。信号発生部１１１は、例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等のデジタル回路であってよい。信号増幅部１１２は、第１のＤＡ変換部１１３ａおよび第２のＤＡ変換部１１３ｂに接続され、信号発生部１１１により生成されたデジタル信号を増幅する。

第１のＤＡ変換部１１３ａは、第１のフィルタ部１１４ａに接続され、信号増幅部１１２からのデジタル信号を左チャネル（Ｌｃｈ）用のアナログ信号に変換する。第１のフィルタ部１１４ａは、パワーアンプ１１５に接続され、デジタル−アナログ変換時の折り返しにより発生する高調波をアナログ信号から除去する。第１のフィルタ部１１４ａは、例えばイメージ除去フィルタである。

第２のＤＡ変換部１１３ｂは、第２のフィルタ部１１４ｂに接続され、信号増幅部１１２からのデジタル信号を右チャネル（Ｒｃｈ）用のアナログ信号に変換する。第２のフィルタ部１１４ｂは、パワーアンプ１１５に接続され、デジタル−アナログ変換時の折り返しにより発生する高調波をアナログ信号から除去する。第２のフィルタ部１１４ｂは、例えばイメージ除去フィルタである。

パワーアンプ１１５は、出力部１２０に接続され、第１のフィルタ部１１４ａおよび第２のフィルタ部１１４ｂからの信号を増幅して出力部１２０に送信する。

出力部１２０は、超音波生成部１１０からの信号を非可聴音帯域の超音波として閉鎖空間２０内に出力する。出力部１２０は、例えば、人に聞こえない範囲で極力低い周波数の超音波、例えばモスキート音より高い周波数（１７ｋＨｚ）以上の超音波を出力してよい。出力部１２０は、第１のスピーカ１２１ａと第２のスピーカ１２１ｂとを有する。

第１のスピーカ１２１ａと第２のスピーカ１２１ｂは、異なるチャネルで信号を同相出力するステレオスピーカーであってよい。例えば、第１のスピーカ１２１ａは、左チャネルで超音波を出力し、第２のスピーカ１２１ｂは、右チャネルで超音波を出力する。なお、出力部１２０は、第１のスピーカ１２１ａと第２のスピーカ１２１ｂに代わって、１つのモノラルスピーカを有してよく、当該モノラルスピーカにより超音波を出力してよい。

受信部１３０は、出力部１２０からの超音波の出力に応じて、出力された超音波が壁等の物体で反射した反射信号を受信し、反射信号に対して処理を行う。受信部１３０は、マイク１３１と、マイクアンプ１３２と、ＡＤ変換部１３３と、第３のフィルタ部１３４と、反射信号増幅部１３５とを有する。

マイク１３１は、マイクアンプ１３２に接続され、物体からの反射波を反射信号に変換して、マイクアンプ１３２に送信する。マイクアンプ１３２は、ＡＤ変換部１３３に接続され、反射信号を増幅してＡＤ変換部１３３に送信する。ＡＤ変換部１３３は、第３のフィルタ部１３４に接続され、アナログの反射信号をデジタル信号に変換して、第３のフィルタ部１３４に送信する。第３のフィルタ部１３４は、反射信号増幅部１３５に接続され、ＡＤ変換部１３３からの反射信号に対して、特定の周波数帯域のみとなるようにフィルタリングを行う。例えば、第３のフィルタ部１３４は、デジタルバンドパスフィルタである。反射信号増幅部１３５は、検知部１４０に接続され、第３のフィルタ部１３４からの反射信号を増幅する。反射信号増幅部１３５は、例えばデジタル回路である。

検知部１４０は、受信部１３０が受信した反射信号の変化に基づいて、閉鎖空間２０の状態変化を検知する。例えば、検知部１４０は、受信した反射信号の信号強度の変化量を閾値と比較して、当該変化量が閾値より大きい場合に、閉鎖空間２０の状態が変化したとして検知信号を出力してよい。検知部１４０は、検出部１４１と、加算部１４２と、閾値設定部１４４と、比較部１４３とを有する。

検出部１４１は、加算部１４２に接続され、受信部１３０の反射信号増幅部１３５からの信号に応じて信号Ｈｉおよび信号Ｌｏを加算部１４２に出力する。加算部１４２は、比較部１４３の一方の入力に接続され、検出部１４１からの信号Ｈｉおよび信号Ｌｏの間の差を示す差分信号を、比較部１４３に送信する。閾値設定部１４４は、比較部１４３の他方の入力に接続され、予め設定されている閾値を比較部１４３に出力する。比較部１４３は、加算部１４２からの差分信号と、閾値設定部１４４からの閾値とに基づいて検知信号を出力する。

図３は、検出部１４１の構成例を示す。検出部１４１は、時定数のより速いデジタルローパスフィルタ２００と、時定数のより遅いデジタルローパスフィルタ２１０とを有する。時定数のより速いデジタルローパスフィルタ２００と時定数のより遅いデジタルローパスフィルタ２１０とは、互いに時定数が異なっていればよく、時定数のより遅いデジタルローパスフィルタ２１０は、時定数のより速いデジタルローパスフィルタ２００よりも時定数が大きい。

時定数のより速いデジタルローパスフィルタ２００は、受信部１３０からの反射信号に対してローパスフィルタリングを行い、入力される反射信号の変化により速く追従して変化する信号Ｈｉを出力する。時定数のより速いデジタルローパスフィルタ２００は、第１の検出増幅部２０１と、第１のフリップフロップ２０２と、第２の検出増幅部２０３と、第１の検出加算部２０４とを有する。

第１の検出増幅部２０１は、第１の検出加算部２０４の入力に接続され、受信部１３０からの反射信号を増幅して、第１の検出加算部２０４に送信する。例えば、第１の検出増幅部２０１は、反射信号に係数１−ａ（ここで、０＜ａ＜１）を乗算する。第１のフリップフロップ２０２は、第１の検出加算部２０４の出力と第２の検出増幅部２０３の入力とに接続され、第１の検出加算部２０４からの信号Ｈｉを遅延させて、第２の検出増幅部２０３へ送信する。第２の検出増幅部２０３は、第１の検出加算部２０４の入力に接続され、第１のフリップフロップ２０２からの遅延された信号を増幅して第１の検出加算部２０４に送信する。例えば、第２の検出増幅部２０３は、遅延された信号に係数ａを乗算する。第１の検出加算部２０４は、第１の検出増幅部２０１からの信号と、第２の検出増幅部２０３からの信号とを加算して、信号Ｈｉを第１のフリップフロップ２０２と加算部１４２とに送信する。

時定数のより遅いデジタルローパスフィルタ２１０は、受信部１３０からの反射信号に対してローパスフィルタリングを行い、入力される反射信号の変化により遅く追従して変化する信号Ｌｏを出力する。時定数のより遅いデジタルローパスフィルタ２１０は、第３の検出増幅部２１１と、第２のフリップフロップ２１２と、第４の検出増幅部２１３と、第２の検出加算部２１４とを有する。

第３の検出増幅部２１１は、第２の検出加算部２１４の入力に接続され、受信部１３０からの反射信号を増幅して、第２の検出加算部２１４に送信する。例えば、第３の検出増幅部２１１は、反射信号に係数１−ｂ（ここで、０＜ｂ＜１）を乗算する。第２のフリップフロップ２１２は、第２の検出加算部２１４の出力と第４の検出増幅部２１３の入力とに接続され、第２の検出加算部２１４からの信号Ｌｏを遅延させて、第４の検出増幅部２１３へ送信する。第４の検出増幅部２１３は、第２の検出加算部２１４の入力に接続され、第２のフリップフロップ２１２からの遅延された信号を増幅して第２の検出加算部２１４に送信する。例えば、第４の検出増幅部２１３は、遅延された信号に係数ｂを乗算する。第２の検出加算部２１４は、第３の検出増幅部２１１からの信号と、第４の検出増幅部２１３からの信号とを加算して、信号Ｌｏを第２のフリップフロップ２１２と加算部１４２とに送信する。

次に、本実施形態における検知装置１０の動作について説明する。超音波生成部１１０の信号発生部１１１は、周波数１７ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ未満、好ましくは１７ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下の非可聴音帯域の正弦波信号を離散的に生成する。超音波生成部１１０は、生成した信号に対して信号処理を行い、出力部１２０に送信する。

出力部１２０は、超音波生成部１１０からの信号を、１７ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ未満、好ましくは１７ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下の周波数の超音波として閉鎖空間２０内へ出力する。周波数を４０ｋＨｚ未満、好ましくは３０ｋＨｚ以下とすることで、出力部１２０のスピーカのゲインが高くなり、超音波をより強力に発信することができ、検知範囲が広がる。

受信部１３０は、出力部１２０からの超音波出力開始と同時に、または出力部１２０から超音波を出力している間に、物体で反射された反射信号の受信を開始する。受信部１３０は、反射信号をアナログ信号に変換して、アナログ信号を増幅し、検知部１４０に送信する。例えば、受信部１３０の第３のフィルタ部１３４は、反射信号に対して、出力した超音波の周波数が含まれる周波数帯域の周波数成分以外を急峻に除去するフィルタリング、好ましくは、出力した超音波の周波数と同じ周波数成分以外を急峻に除去するフィルタリングを行う。具体的には、第３のフィルタ部１３４は、フィルタリングにより、反射信号を、１７ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ未満、好ましくは１７ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下の周波数の信号とする。

検知部１４０は、受信部１３０で受信する反射信号の変化に応じた検知信号を出力する。図４は、反射信号の時間変化を示す。図５は、デジタルローパスフィルタ２００，２１０の出力の時間変化を示す。図６は、デジタルローパスフィルタ２００，２１０の出力の差分信号の時間変化を示す。

受信部１３０が受信する反射信号は、閉鎖空間２０における、人の移動（動体）、ドア４０または窓３０の開閉等の閉鎖空間２０の状態変化により、図４に示すように変化する。このとき、図５に示すように、検知部１４０の時定数のより速いデジタルローパスフィルタ２００の出力信号Ｈｉは、すぐに反射信号の変化に追従して変化する。一方、時定数のより遅いデジタルローパスフィルタ２１０の出力信号Ｌｏは、徐々に反射信号の変化に追従して変化する。従って、反射信号が変化した瞬間には、信号ＨｉおよびＬｏの間の差分は大きいが、その後反射信号が変化せずに一定期間経過すると、信号ＨｉおよびＬｏの間の差分は小さくなる。このため、信号ＨｉおよびＬｏが入力される加算部１４２は、図６に示すように反射信号の変化を反映した差分信号を出力する。

比較部１４３は、加算部１４２から出力される差分信号Ａ（時定数のより速いデジタルローパスフィルタ２００の出力および時定数のより遅いデジタルローパスフィルタ２１０の出力の差）と閾値設定部１４４からの予め定められた閾値Ｂとを比較して、比較結果に応じて検知信号を出力する。例えば、比較部１４３は、差分信号Ａが閾値Ｂより大きい場合、閉鎖空間２０の状態変化を検知したことを示す検知信号を出力する。

本実施形態の検知装置１０は、閉鎖空間２０内に超音波を出力して、反射した超音波の変化を監視することで、当該閉鎖空間２０の状態変化を検知できる。本実施形態の検知装置１０は、超音波の周波数を下げることで超音波の指向性を低く抑え、閉鎖空間２０の壁、床、天井など様々な経路で超音波が反射し、検知装置１０の背面等からの反射信号によって広角の検知を行うことができる。例えば、本実施形態の検知装置１０は、部屋等の閉鎖空間全体を１つの検知装置１０で網羅して閉鎖空間内を監視することができる。検知装置１０は、空間内の人の有無の把握、会議室等の使用状況把握等の用途に適応可能であり、また、部屋への人の侵入等の部屋の異常を検知するセキュリティ用途に適応可能である。また、検知装置１０は、低い周波数の超音波を出力する通常のスピーカ及びマイクを使用することが可能であるため、圧電スピーカ等を有さないが既に通常のスピーカおよびマイクを備えている機器（例えば、インターフォンまたはロボット等）に容易に適応可能である。

図７は、本実施形態における検知装置１０を有するセキュリティ機器の一例として、セキュリティカメラ７００の構成例を示す。セキュリティカメラ７００は、セキュリティカメラの機能と共に、超音波モーションセンサの機能も有する。セキュリティカメラ７００は、スピーカ７１０と、マイク７２０と、コーデック７３０と、デジタルシグナルプロセッサ７４０と、イメージセンサ７５０と、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）７６０と、通信部７７０と、中央処理装置７８０とを備える。

スピーカ７１０は、コーデック７３０に接続され、検知装置１０の出力部１２０のうちの少なくとも１部の構成を有し、コーデック７３０からの信号を受信し、検知のために超音波として出力する。スピーカ７１０は、超音波の出力以外にも、セキュリティカメラ７００の他の機能の一部を実行してよい。例えばスピーカ７１０は、警告音の出力、操作ガイダンスまたはハンズフリー通話機能のための音声出力等を行ってよい。

マイク７２０は、コーデック７３０に接続され、検知装置１０の受信部１３０のうちの少なくとも１部の構成を有し、検知のために反射信号を受信してコーデック７３０に送信する。マイク７２０は、反射信号の受信以外にも、セキュリティカメラ７００の他の機能の一部を実行してよい。例えばマイク７２０は、複数のマイク７２０からなり、音源の方向を推定するために音を検出してよい。また、マイク７２０は、録音またはハンズフリー通話機能等のために音声を受信してよい。

コーデック７３０は、デジタルシグナルプロセッサ７４０に接続され、検知装置１０の受信部１３０のうちの少なくとも１部の構成および超音波生成部１１０のうちの少なくとも１部の構成を有してよい。コーデック７３０は、デジタルシグナルプロセッサ７４０からのデジタル信号に対してＤＡ変換する等の各種の信号処理を実行し、処理したアナログ信号を、超音波として出力するためにスピーカ７１０に送信してよい。また、コーデック７３０は、マイク７２０からの反射信号に対してＡＤ変換する等の各種の信号処理を実行し、処理した反射信号をデジタルシグナルプロセッサ７４０に送信してよい。コーデック７３０は、検知装置１０の機能以外にも、セキュリティカメラ７００の他の機能の一部を実行してよい。コーデック７３０は、例えば、録音のために入力された音声をＡＤ変換してデジタルシグナルプロセッサ７４０に送信してよい。また、コーデック７３０は、ハンズフリー通話機能においてデジタルシグナルプロセッサ７４０からの音声データをＤＡ変換し、再生のためにスピーカ７１０に送信してよい。

デジタルシグナルプロセッサ７４０は、中央処理装置７８０に接続され、検知装置１０の受信部１３０のうちの少なくとも１部の構成および超音波生成部１１０の少なくとも１部の構成を有してよい。デジタルシグナルプロセッサ７４０は、コーデック７３０からの信号に対して、検知装置１０による検知のための各種の信号処理を行って、処理された信号を中央処理装置７８０に送信してよい。また、デジタルシグナルプロセッサ７４０は、中央処理装置７８０からの信号に対して、検知装置１０による検知のための各種の信号処理を行って、処理された信号をコーデック７３０に送信してよい。デジタルシグナルプロセッサ７４０は、検知装置１０の機能以外にも、セキュリティカメラ７００の他の機能の一部を実行してよい。デジタルシグナルプロセッサ７４０は、マイク７２０側からの音声との全二重会話を実現するために、中央処理装置７８０からの音声データに対して、エコーキャンセルやノイズキャンセルなどのハンズフリー通話機能のための演算処理を実行してよい。

イメージセンサ７５０は、アナログフロントエンド７６０に接続され、閉鎖空間２０内の動画または静止画を撮像して、取得した信号をアナログフロントエンド７６０に送信する。イメージセンサ７５０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等であってよい。

アナログフロントエンド７６０は、中央処理装置７８０に接続され、イメージセンサ７５０からの信号に対して増幅等の処理を実行して、処理された信号を中央処理装置７８０に送信する。

通信部７７０は、中央処理装置７８０に接続され、検知装置１０による閉鎖空間２０の状態変化の検知に応じてユーザ端末７０と無線通信する。例えば、通信部７７０は、閉鎖空間２０の状態変化を検知したこと示す通知（Ｅメール等）をユーザ端末７０に送信してよい。通信部７７０は、例えば、Ｂｌｕｅ Ｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉｆｉ、またはＬＴＥにより通信を行ってよい。

中央処理装置７８０は、検知装置１０の受信部１３０のうちの少なくとも１部の構成、超音波生成部１１０のうちの少なくとも１部の構成、および／または検知部１４０のうちの少なくとも１部の構成を有してよい。中央処理装置７８０は、デジタルシグナルプロセッサ７４０からの信号に対して、検知装置１０による検知のための各種の処理を行い、閉鎖空間２０の状態変化を検知してよい。中央処理装置７８０は、閉鎖空間２０の状態変化の検知に応じて、通信部７７０、マイク７２０、スピーカ７１０、またはセキュリティカメラ７００の撮像方向等を制御してよい。例えば、中央処理装置７８０は、閉鎖空間２０の状態変化を検知すると、マイク７２０に入力された音の録音を開始する、スピーカ７１０で警告音を出力する、通信部７７０を介して閉鎖空間２０の状態変化を検知したこと示す通知をユーザ端末７０に送信する、イメージセンサ７５０が取得した動画または静止画を記録する、およびセキュリティカメラ７００の撮像方向を変更するのうちの少なくとも１つを実行するよう各構成を制御する。

中央処理装置７８０は、検知装置１０の機能以外にも、セキュリティカメラ７００の他の機能の一部を実行してよい。例えば、中央処理装置７８０は、マイク７２０に入力された音を解析して、音源の方向を推定して音源方向にセキュリティカメラ７００の撮像方向を変更してよい。

本実施形態の検知装置１０は、セキュリティカメラ７００に搭載された通常のマイク７２０やスピーカ７１０を用いることができるため、検知装置１０は、容易にセキュリティカメラ７００に組み込み可能である。また、検知装置１０をセキュリティカメラ７００に搭載することで、侵入者が音をたてずに部屋に入ってきた場合など、音の検知では有効でない場合にも、超音波により部屋の異常を検知することが可能である。

なお、本実施形態の検知装置１０における各種の信号処理は、セキュリティカメラ７００のいずれの構成において実施されてもよく、例えば、デジタルシグナルプロセッサ７４０および／または中央処理装置７８０により検知のための信号処理を実施してよい。

図８は、本実施形態における検知装置１０を有する音声認識装置８００の構成例を示す。音声認識装置８００は、音声認識の機能と共に、超音波モーションセンサの機能も有する。音声認識装置８００は、例として、Ｂｌｕｅ Ｔｏｏｔｈ（登録商標）スピーカ、ロボット、またはＰＣ等であってよい。音声認識装置８００は、検知装置１０による閉鎖空間２０の状態変化の検知とともに、音声コマンドの受信に応じて、スピーカのボリュームや選曲などの制御、ユーザのスケジュールの確認、Ｅ−コマース等のインターネットを介したショッピングのうちの少なくとも１つを実行することができる。音声認識装置８００は、スピーカ８１０と、マイク８２０と、コーデック８３０と、通信部８４０と、中央処理装置８５０とを備える。

スピーカ８１０は、コーデック８３０に接続され、検知装置１０の出力部１２０のうちの少なくとも１部の構成を有し、コーデック８３０からの信号を受信し、検知のために超音波として出力する。スピーカ８１０は、超音波の出力以外にも、音声認識装置８００の他の機能の一部を実行してよい。例えばスピーカ８１０は、音楽の再生、または操作ガイダンスのための音声出力等を行ってよい。

マイク８２０は、コーデック８３０に接続され、検知装置１０の受信部１３０のうちの少なくとも１部の構成を有し、検知のために反射信号を受信してコーデック８３０に送信する。マイク８２０は、一例として、複数のマイク素子が並んで配置されたアレイマイクであってよい。マイク８２０は、検知装置１０の機能以外にも、音声認識装置８００の他の機能の一部を実行してよい。例えばマイク８２０は、音声認識のためにユーザの音声を受信してよい。

コーデック８３０は、中央処理装置８５０に接続され、検知装置１０の受信部１３０のうちの少なくとも１部の構成および超音波生成部１１０のうちの少なくとも１部の構成を有してよい。コーデック８３０は、例えばマルチチャンネルのコーデックである。コーデック８３０は、中央処理装置８５０からのデジタル信号に対してＤＡ変換する等の各種の信号処理を実行し、処理された信号を、超音波として出力するためにスピーカ８１０に送信してよい。また、コーデック８３０は、マイク８２０からの反射信号に対してＡＤ変換する等の各種の信号処理を実行し、処理された反射信号を中央処理装置８５０に送信してよい。コーデック８３０は、検知装置１０の機能以外にも、音声認識装置８００の他の機能の一部を実行してよい。例えばコーデック８３０は、入力された音声をＡＤ変換して中央処理装置８５０に送信してよい。またコーデック８３０は、音楽再生のために、中央処理装置８５０からの音楽データをＤＡ変換し、スピーカ８１０に送信してよい。

通信部８４０は、中央処理装置８５０に接続され、検知装置１０による閉鎖空間２０の状態変化の検知に応じてユーザ端末７０と無線通信する。例えば、通信部８４０は、閉鎖空間２０の状態変化を検知したこと示す通知をユーザ端末７０に送信してよい。また、通信部８４０は、音声認識のために音声データをルータ８６０を介してクラウド８７０に送信し、認識結果をクラウド８７０から受信することができる。通信部８４０は、例えば、Ｂｌｕｅ Ｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉｆｉ、またはＬＴＥにより通信を行ってよい。

中央処理装置８５０は、検知装置１０の受信部１３０のうちの少なくとも１部の構成、超音波生成部１１０の少なくとも１部の構成、および／または検知部１４０のうちの少なくとも１部の構成を有してよい。中央処理装置８５０は、コーデック８３０からの信号に対して、検知装置１０による検知のための各種の処理を行い、閉鎖空間２０の状態変化を検知してよい。中央処理装置８５０は、閉鎖空間２０の状態変化の検知に応じて、通信部８４０、マイク８２０、またはスピーカ８１０等を制御してよい。例えば、中央処理装置８５０は、閉鎖空間２０の状態変化を検知すると、マイク８２０に入力される音の録音を開始する、スピーカ８１０で警告音を出力する、および通信部８４０を介して閉鎖空間２０の状態変化を検知したこと示す通知をユーザ端末７０に送信するのうちの少なくとも１つを実行するよう各構成を制御する。

中央処理装置８５０は、検知装置１０の機能以外にも、音声認識装置８００の他の機能の一部を実行してよい。例えば、中央処理装置８５０は、ビームフォーミング、ノイズキャンセル、音声認識のデジタル処理等を行ってよい。中央処理装置８５０は、クラウド８７０上で文脈解析などの音声認識を行って得られた認識結果を受信して、音声認識装置８００の各種の動作を制御してよい。

本実施形態の検知装置１０は、音声認識装置８００に搭載された通常のマイク８２０やスピーカ８１０を用いることができるため、検知装置１０は、容易に音声認識装置８００に組み込み可能である。また本実施形態の音声認識装置８００は、ユーザが在宅中は、音声アシスタント機器として動作し、ユーザが不在時は、検知装置１０を動作させることで、侵入者、ドア４０の開閉、または窓３０の開閉など、部屋の異常を検知するセキュリティ機器として動作することができる。また、プライバシーの問題からカメラを搭載できない音声認識装置に対しても、マイク８２０とスピーカ８１０で異常を検知できる本実施形態の検知装置１０を搭載することが有効である。

なお、本実施形態の検知装置１０における各種の信号処理は、音声認識装置８００のいずれの構成において実施されてもよい。また、音声認識装置８００において、中央処理装置８５０とコーデック８３０との間にデジタルシグナルプロセッサを追加し、デジタルシグナルプロセッサに検知装置１０における各種の処理を実行させてもよい。

図９は、本実施形態における検知装置１０を有する照明機器９００の構成例を示す。照明機器９００は、照明の機能と共に、超音波モーションセンサの機能も有する。照明機器９００は、検知装置１０による閉鎖空間２０の状態変化の検知に応じて照明をオン／オフ制御する。照明機器９００は、一例として、ＬＥＤ電球などの照明装置にＢｌｕｅ Ｔｏｏｔｈ（登録商標）スピーカ機能が組み込まれた、スマートライトスピーカ照明機器であってよい。照明機器９００は、スピーカ９１０と、マイク９２０と、コーデック９３０と、デジタルシグナルプロセッサ９４０と、通信部９５０と、スイッチ９６０と、ドライバアンプ９７０、照明部９８０と、マイクロプロセッサ９９０とを備える。

スピーカ９１０は、コーデック９３０に接続され、検知装置１０の出力部１２０のうちの少なくとも１部の構成を有し、コーデック９３０からの信号を受信し、検知のために超音波として出力する。スピーカ９１０は、超音波の出力以外にも、照明機器９００の他の機能の一部を実行してよい。例えばスピーカ９１０は、音楽の再生、または操作ガイダンスのための音声出力等を行ってよい。

マイク９２０は、コーデック９３０に接続され、検知装置１０の受信部１３０のうちの少なくとも１部の構成を有し、検知のために反射信号を受信してコーデック９３０に送信する。マイク９２０は、検知装置１０の機能以外にも、照明機器９００の他の機能の一部を実行してよい。

コーデック９３０は、デジタルシグナルプロセッサ９４０に接続され、検知装置１０の受信部１３０のうちの少なくとも１部の構成および超音波生成部１１０の少なくとも１部の構成を有してよい。コーデック９３０は、デジタルシグナルプロセッサ９４０からのデジタル信号に対してＤＡ変換する等の各種の信号処理を実行し、処理されたアナログ信号を、超音波として出力するためにスピーカ９１０に送信してよい。また、コーデック９３０は、マイク９２０が受信した反射信号に対してＡＤ変換する等の各種の信号処理を実行し、処理された反射信号をデジタルシグナルプロセッサ９４０に送信してよい。コーデック９３０は、検知装置１０の機能以外にも、照明機器９００の他の機能の一部を実行してよい。例えばコーデック９３０は、音楽再生のために、デジタルシグナルプロセッサ９４０からの音楽データをＤＡ変換し、スピーカ９１０に送信してよい。

デジタルシグナルプロセッサ９４０は、マイクロプロセッサ９９０に接続され、検知装置１０の受信部１３０のうちの少なくとも１部の構成および超音波生成部１１０のうちの少なくとも１部の構成を有してよい。デジタルシグナルプロセッサ９４０は、コーデック９３０からの信号に対して、検知装置１０による検知のための各種の信号処理を行って、処理された信号をマイクロプロセッサ９９０に送信してよい。また、デジタルシグナルプロセッサ９４０は、マイクロプロセッサ９９０からの信号に対して、検知装置１０による検知のための各種の信号処理を行って、処理された信号をコーデック９３０に送信してよい。デジタルシグナルプロセッサ９４０は、検知装置１０の機能以外にも、照明機器９００の他の機能の一部を実行してよい。

通信部９５０は、マイクロプロセッサ９９０に接続され、検知装置１０による閉鎖空間２０の状態変化の検知に応じてユーザ端末７０と無線通信する。例えば、通信部９５０は、閉鎖空間２０の状態変化を検知したこと示す通知をユーザ端末７０に送信してよい。また通信部９５０は、スピーカ９１０による音楽再生のために、ユーザ端末７０から音楽データを受信してよい。通信部９５０は、例えば、Ｂｌｕｅ Ｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉｆｉ、またはＬＴＥにより通信を行ってよい。

スイッチ９６０は、一端が電源に接続され、他端がマイクロプロセッサ９９０に接続される。スイッチ９６０は、マイクロプロセッサ９９０によりオンオフ制御される。ドライバアンプ９７０は、マイクロプロセッサ９９０と照明部９８０とに接続され、マイクロプロセッサ９９０からの信号に応じて照明部９８０に電流を流す。

照明部９８０は、検知装置１０による閉鎖空間２０の状態変化の検知に応じて、スイッチ９６０のオン／オフにより制御される。照明部９８０は、例えば、ＬＥＤまたは白熱電球であってよい。

マイクロプロセッサ９９０は、検知装置１０の受信部１３０のうちの少なくとも１部の構成、超音波生成部１１０のうちの少なくとも１部の構成、および／または検知部１４０のうちの少なくとも１部の構成を有してよい。マイクロプロセッサ９９０は、デジタルシグナルプロセッサ９４０からの信号に対して、検知装置１０による検知のための各種の処理を行い、閉鎖空間２０の状態変化を検知してよい。マイクロプロセッサ９９０は、閉鎖空間２０の状態変化の検知に応じて、通信部９５０、マイク９２０、スピーカ９１０、または照明部９８０等を制御してよい。マイクロプロセッサ９９０は、閉鎖空間２０の状態変化を検知すると、スイッチ９６０をオンまたはオフすることによって、照明部９８０をオンまたはオフしてよい。また、マイクロプロセッサ９９０は、閉鎖空間２０の状態変化を検知すると、マイク９２０に入力される音の録音を開始する、スピーカ９１０で警告音を出力する、および通信部９５０を介して閉鎖空間２０の状態変化を検知したこと示す通知をユーザ端末７０に送信するのうちの少なくとも１つを実行するよう各構成を制御してよい。また、マイクロプロセッサ９９０は、通信部９５０を介して受信したユーザ端末７０からの指示等のユーザ入力に応じて照明部９８０をオン／オフ制御してよい。

本実施形態の検知装置１０は、スマートライトスピーカ照明機器等にマイク９２０を追加することにより、照明機器９００に容易に組み込み可能である。また本実施形態の照明機器９００は、ユーザが在宅中は、照明装置として動作し、ユーザが不在時は、検知装置１０を動作させることで、侵入者、ドア４０の開閉、または窓３０の開閉など、部屋の異常を検知するセキュリティ機器として動作することができる。また、照明機器９００に白熱電球を用いた場合には、発熱の問題からＩＲセンサを用いることには不向きであるが、本実施形態の検知装置１０であれば、検知精度が発熱には影響を受けず、高精度の検知が可能である。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 検知装置、２０ 閉鎖空間、３０ 窓、４０ ドア、５０ 物体、６０ ユーザ、７０ ユーザ端末、１１０ 超音波生成部、１１１ 信号発生部、１１２ 信号増幅部、１１３ａ 第１のＤＡ変換部、１１３ｂ 第２のＤＡ変換部、１１４ａ 第１のフィルタ部、１１４ｂ 第２のフィルタ部、１１５ パワーアンプ、１２０ 出力部、１２１ａ 第１のスピーカ、１２１ｂ 第２のスピーカ、１３０ 受信部、１３１ マイク、１３２ マイクアンプ、１３３ ＡＤ変換部、１３４ 第３のフィルタ部、１３５ 反射信号増幅部、１４０ 検知部、１４１ 検出部、１４２ 加算部、１４４ 閾値設定部、１４３ 比較部、２００ 時定数のより速いデジタルローパスフィルタ、２０１ 第１の検出増幅部、２０２ 第１のフリップフロップ、２０３ 第２の検出増幅部、２０４ 第１の検出加算部、２１０ 時定数のより遅いデジタルローパスフィルタ、２１１ 第３の検出増幅部、２１２ 第２のフリップフロップ、２１３ 第４の検出増幅部、２１４ 第２の検出加算部、７００ セキュリティカメラ、７１０ スピーカ、７２０ マイク、７３０ コーデック、７４０ デジタルシグナルプロセッサ、７５０ イメージセンサ、７６０ アナログフロントエンド、７７０ 通信部、７８０ 中央処理装置、８００ 音声認識装置、８１０ スピーカ、８２０ マイク、８３０ コーデック、８４０ 通信部、８５０ 中央処理装置、８６０ ルータ、８７０ クラウド、９００ 照明機器、９１０ スピーカ、９２０ マイク、９３０ コーデック、９４０ デジタルシグナルプロセッサ、９５０ 通信部、９６０ スイッチ、９７０ ドライバアンプ、９８０ 照明部、９９０ マイクロプロセッサ

Claims (9)

1. 非可聴音帯域の超音波を閉鎖空間に出力する出力部と、
   前記超音波の出力に応じて、反射信号を受信する受信部と、
   受信した前記反射信号の変化に基づいて、前記閉鎖空間の状態変化を検知する検知部と、を備える
   検知装置。
2. 前記検知部は、受信した前記反射信号の信号強度の変化量を閾値と比較して、前記閉鎖空間の状態変化を検知する
   請求項１に記載の検知装置。
3. 前記検知部は、
   前記反射信号が入力される時定数のより速いデジタルローパスフィルタと、
   前記反射信号が入力される時定数のより遅いデジタルローパスフィルタと、
   前記時定数のより速いデジタルローパスフィルタの出力および前記時定数のより遅いデジタルローパスフィルタの出力の差を前記閾値と比較する比較部と、
   を有する
   請求項２に記載の検知装置。
4. 前記検知部は、受信した前記反射信号の変化に基づいて、前記閉鎖空間の状態変化として、前記閉鎖空間の窓の開閉、前記閉鎖空間のドアの開閉、および前記閉鎖空間内での物体の移動のうちの少なくとも１つを検知する
   請求項１から３のいずれか一項に記載の検知装置。
5. 前記出力部は、１７ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ未満の周波数の超音波を出力する
   請求項１から４のいずれか一項に記載の検知装置。
6. 前記出力部は、ステレオスピーカーである
   請求項１から５のいずれか一項に記載の検知装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の検知装置と、
   前記検知装置による前記閉鎖空間の状態変化の検知に応じてユーザ端末と通信する通信部、および、前記検知装置による前記閉鎖空間の状態変化の検知に応じて制御されるカメラのうちの少なくとも一方と、を備える
   セキュリティ機器。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の検知装置を備え、
   前記検知装置の前記受信部は、音声認識のためにユーザの音声を受信する
   音声認識装置。
9. 請求項１から６のいずれか一項に記載の検知装置と、
   前記検知装置による前記閉鎖空間の状態変化の検知に応じて制御される照明部と、を備える
   照明機器。

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