JP3447162B2 - 人体検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、人体の有無を検
出する人体検出装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】人体検出装置には、超音波を用いたもの
がある。この人体検出装置は、人体の検知範囲に超音波
を送信してから受信するまでの時間（以下、往復時間と
記す）の変化を調べて、人体の有無を検出する。このと
き、人体検出装置は、人体が検知範囲に存在しないとき
の往復時間を基準時間として記憶している。人体が検知
範囲に存在すると、往復時間が基準時間に比較して短く
なるので、人体検出装置は、この変化を調べて、人体有
り示す信号を出力する。 【０００３】このような人体検出装置が特開平５−１０
００４２号公報に示されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、先に述べた
人体検出装置には、次のような欠点がある。この人体検
出装置では、人が検知範囲に物などを置くと、検出装置
が常に人体検出をしている状態になり、正常な人体検出
ができない。この状態を防ぐために、リセット操作を必
要とする。リセット操作により、検知範囲に物などを置
いたときの検出状態が解除され、かつ、物などを置いた
状態での往復時間が基準時間として、新たに記憶され
る。 【０００５】また、先に述べた人体検出装置には、次の
ような欠点がある。超音波の伝搬速度は、この超音波が
伝搬する周囲温度の影響を受ける。つまり、周囲温度が
変化すると、超音波の往復時間が変化する。周囲温度が
変化すると、反射時間が変化するので、人体検出装置
は、検知範囲に人体が存在すると判断し、人体有り示す
信号を出力する。 【０００６】このような事態を避けるために、周囲温度
の変化で発生する往復時間の変化を想定して、人体検出
装置には、往復時間の許容範囲が設定されている。しか
し、往復時間の許容範囲が設定された場合、往復時間の
変化がこの範囲に入ると、人体を検出しないので、人体
の検出精度が悪化するという問題が発生する。 【０００７】この発明の目的は、このような欠点を除
き、超音波の往復時間の許容範囲の設定、およびリセッ
ト操作を不要にし、かつ、人体を確実に検出することが
できる人体検出装置を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】この発明は、その目的を
達成するため、人体が検知範囲を移動するときに放射す
る赤外線を検出すると、検出信号を出力する焦電センサ
部と、焦電センサ部の検知範囲内に設定されている検知
範囲に、パルス状の超音波を送信する超音波送信部と、
超音波送信部の検知範囲からの、超音波の反射波を受信
して、反射信号を生成する超音波受信部と、超音波送信
部が超音波を送信する時間と、超音波受信部から反射信
号を受け取る時間とから、超音波の往復時間を調べる計
測部と、超音波の往復時間の基準時間を記憶する記憶部
と、計測部からの往復時間の中から最短の往復時間を調
べ、この往復時間と記憶部の基準時間とを比較して、往
復時間が短いときに、検出信号を発生する比較部と、検
知範囲に人が居ることを示す人体検知信号の出力を停止
しているときに、比較部から検出信号を受け取ると、人
体検知信号を出力し、人体検知信号を出力しているとき
に、比較部が検出信号の出力を停止すると、人体検知信
号の出力を停止し、焦電センサ部からの検出信号を受け
取ると、記憶部に記憶更新を示す指示信号を送る判定部
とを備え、記憶部は、判定部から指示信号を受け取る
と、比較部からの最短の往復時間を基準時間として記憶
することを特徴とする。 【０００９】この発明により、焦電センサ部は、検知範
囲からの赤外線を検出すると、検出信号を出力する。 【００１０】一方、超音波送信部は、検知範囲にパルス
状の超音波を送信する。超音波受信部は、超音波送信部
の検知範囲からの反射波を受信して、反射信号を生成す
る。計測部は、超音波送信部が超音波を送信する時間
と、超音波受信部から反射信号を受け取る時間とから、
超音波の往復時間を調べる。 【００１１】比較部は、計測部からの往復時間の中から
最短の往復時間を調べる。この後、比較部は、この往復
時間と記憶部の基準時間とを比較して、往復時間が短い
ときに、検出信号を発生する。 【００１２】判定部は、人体検知信号の出力を停止して
いるときに、比較部から検出信号を受け取ると、人体検
知信号を出力する。また、判定部は、人体検知信号を出
力しているときに、比較部が検出信号の出力を停止する
と、人体検知信号の出力を停止する。 【００１３】判定部は、焦電センサ部からの検出信号を
受け取ると、記憶部に記憶更新を示す指示信号を送る。
記憶部は、指示信号を受け取ると、比較部からの最短の
往復時間を基準時間として記憶する。 【００１４】 【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を、
図面を用いて説明する。 【００１５】図１は、この発明の人体検出装置に係る実
施の形態を示すブロック図である。この人体検出装置
は、焦電センサ部として赤外線検出部１と、判定部２
と、超音波送信部３と、超音波受信部４と、計測部５
と、記憶部６と、比較部７とを備える。 【００１６】赤外線検出部１は、人体から放射される熱
線として遠赤外線を受信すると、検出信号ａを出力す
る。赤外線検出部１は、焦電センサ１Ａと、増幅回路１
Ｂと、比較回路１Ｃとを備える。 【００１７】赤外線検出部１の焦電センサ１Ａは、図２
に示す円形状の赤外線検知範囲１０１を持つ。焦電セン
サ１Ａは、赤外線検知範囲１０１からの遠赤外線の変化
を検出する。一方、人体は、熱線として遠赤外線を放射
する。この結果、焦電センサ１Ａは、赤外線検知範囲１
０１を動く人体から放射される遠赤外線を検出するの
で、赤外線検知範囲１０１に入り込む人体や、赤外線検
知範囲１０１を動く人体を検出する。焦電センサ１Ａ
は、遠赤外線の変化を検出すると、赤外線検出信号とし
てパルスを出力する。 【００１８】赤外線検出部１の増幅回路１Ｂは、焦電セ
ンサ１Ａからの赤外線検出信号を増幅する。増幅回路１
Ｂは、増幅した赤外線検出信号を比較回路１Ｃに送る。 【００１９】赤外線検出部１の比較回路１Ｃは、増幅回
路１Ｂからの赤外線検出信号と、あらかじめ設定されて
いる基準電圧とを比較する。赤外線検出信号の電圧が基
準電圧を越えるとき、比較回路１Ｃは、検出信号ａを出
力する。つまり、比較回路１Ｃは、赤外線検出信号から
ノイズの影響を除く。 【００２０】超音波送信部３は、あらかじめ設定されて
いる超音波検知範囲１０２（図２）に、断続的な超音
波、つまりパルス状の超音波を送信する。超音波検知範
囲１０２は、赤外線検知範囲１０１の内側に設定されて
いる円形状の範囲である。超音波送信部３は、発振回路
３Ａと、変調回路３Ｂと、超音波送信素子３Ｃとを備え
る。 【００２１】超音波送信部３の発振回路３Ａは、図３に
示すように、周期Ｔの間隔で幅Ｔ_Wのパルスを生成す
る。発振回路３Ａは、生成したパルス３０１をパルス信
号として、変調回路３Ｂと計測部５に送る。 【００２２】超音波送信部３の変調回路３Ｂは、発振回
路３Ａからパルス信号を受け取ると、このパルス信号の
中で、パルス３０１の幅Ｔ_Wの間だけ超音波を送信する
ための変調信号を生成する。変調回路３Ｂは、生成した
変調信号を超音波送信素子３Ｃに送る。 【００２３】超音波送信部３の超音波送信素子３Ｃは、
変調回路３Ｂからの変調信号でパルス状、つまり、パル
ス信号のパルス３０１の部分で超音波を超音波検知範囲
１０２に送信する。 【００２４】超音波受信部４は、超音波検知範囲１０２
から反射されてくる、超音波の反射波を受信する。超音
波受信部４は、超音波受信素子４Ａと、増幅回路４Ｂと
を備える。 【００２５】超音波受信部４の超音波受信素子４Ａは、
超音波検知範囲１０２からの反射波を受信する。このと
き、超音波受信素子４Ａが受信する反射波は、図４に示
すように、超音波検知範囲１０２に置かれている物体２
０１〜２０３などにより、超音波送信素子３Ｃからの超
音波が反射されたものである。つまり、反射波は、パル
ス信号のパルス３０１の幅Ｔ_Wのときに送信される超音
波の反射によるものであり、周期Ｔの間に超音波受信素
子４Ａに到達する。周期Ｔは、物体２０１〜２０が超音
波検知範囲１０２に置かれていないときに、超音波が、 超音波送信素子３Ｃ→超音波検知範囲１０２→超音波受
信素子４Ａ を伝搬する時間より長く設定されている。超音波受信素
子４Ａは、受信した反射波を電圧に変換し、この電圧を
反射信号として増幅回路４Ｂに送る。 【００２６】超音波受信部４の増幅回路４Ｂは、超音波
受信素子４Ａからの反射信号を増幅し、この増幅した反
射信号を計測部５に送る。 【００２７】計測部５は、発振回路３Ａからのパルス信
号と、増幅回路４Ｂからの反射信号とを受け取ると、次
の処理をする。計測部５は、パルス信号の周期Ｔの間に
受け取る、反射信号の中の各パルスの発生時間を計測す
る。例えば、図３に示す反射信号を受け取ると、計測部
５は、 パルス信号のパルス３０１から、反射信号のパルス３１
１までの時間Ｔ１ パルス信号のパルス３０１から、反射信号のパルス３１
３までの時間Ｔ２ パルス信号のパルス３０１から、反射信号のパルス３１
２までの時間Ｔ３ を計測する。なお、反射信号の中で、 パルス３１１が図４の物体２０１により発生するパルス パルス３１２が図４の物体２０２により発生するパルス パルス３１３が図４の物体２０３により発生するパルス である。つまり、計測部５は、超音波が超音波送信素子
３Ｃから送信されて、超音波受信素子４Ａに受信される
までの往復時間を計測する。 【００２８】計測部５は、このようにして計測した各往
復時間を、計測信号として比較部７に送る。 【００２９】記憶部６は、判定部２からトリガ信号ｂを
受け取ったときに、比較部７からの往復時間を基準時間
として記憶する。また、記憶部６は、読み出しを示す指
示信号を、比較部７から受け取ると、基準時間を読み出
して、比較部７に送る。 【００３０】比較部７は、計測部５から計測信号を受け
取ると、計測信号が示す各往復時間の中で、最短の往復
時間を選択する。この後、基準時間を読み出すための指
示信号を記憶部６に送る。比較部７は、記憶部６から基
準時間を受け取ると、この基準時間と、計測信号の中か
ら選択した最短の往復時間とを比較する。比較の結果、
計測信号の最短の往復時間が基準時間より短いと、比較
部７は、検出信号ｃを判定部２に送る。そして、比較部
７は、最短の往復時間を基準時間として記憶部６に送
る。また、基準時間が往復時間と等しいか、または短い
場合、比較部７は、検出信号ｃを判定部２に送らない。 【００３１】判定部２は、比較回路１Ｃからの検出信号
ａと、比較部７からの検出信号ｃとに基づいて、人体検
知信号ｄを出力する。判定部２は、図５に示すように、
監視タイマ２Ａと、検知タイマ２Ｂと、判定回路２Ｃと
を備える。 【００３２】監視タイマ２Ａは、判定回路２Ｃにより起
動し、時間ＴＭを計測する。検知タイマ２Ｂは、判定回
路２Ｃにより起動し、時間ＴＳを計測する。 【００３３】判定回路２Ｃは、比較回路１Ｃからの検出
信号ａと、比較部７からの検出信号ｃとを受け取ると、
次の処理をする。 【００３４】判定回路２Ｃは、人体検知信号ｄを出力し
ていないときに、比較回路１Ｃから検出信号ａを受け取
ると、記憶部６にトリガ信号ｂを送る。トリガ信号ｂ
は、記憶部６が記憶内容の更新を可能にするための信号
である。同時に、判定回路２Ｃは、監視タイマ２Ａを起
動し、時間ＴＭを計測する。そして、監視タイマ２Ａが
時間ＴＭを計測する間、判定回路２Ｃは、比較部７から
の検出信号ｃの有無を監視する。 【００３５】判定回路２Ｃは、時間ＴＭの間に、比較部
７から検出信号ｃを受け取ると、検知タイマ２Ｂを起動
する。そして、検知タイマ２Ｂが時間ＴＳを計測する
間、人体検知信号ｄを出力し続ける。 【００３６】検知タイマ２Ｂが時間ＴＳを計測している
間に、比較部７から次の検出信号ｃを受け取ると、判定
回路２Ｃは、検知タイマ２Ｂのリセットをして、検知タ
イマ２Ｂを再起動する。そして、再起動した検知タイマ
２Ｂが計測する時間ＴＳの間、判定回路２Ｃは、人体検
知信号ｄを出力する。つまり、判定回路２Ｃは、比較部
７から次の検出信号ｃを受け取ると、人体検知信号ｄの
出力を延長する。 【００３７】判定回路２Ｃは、比較部７から最後の検出
信号ｃを受け取ると、この検出信号ｃで再起動された検
知タイマ２Ｂが時間ＴＳの計測を終了したときに、人体
検知信号ｄの出力を止める。 【００３８】判定部２は、このようにして人体検知信号
ｄを生成して出力する。 【００３９】次に、この実施例の動作について説明す
る。 【００４０】人が赤外線検知範囲１０１および超音波検
知範囲１０２に居ないとき、人体検出装置は、次のよう
に動作する。発振回路３Ａは、図６に示すように、パル
ス信号を変調回路３Ｂと計測部５に送る。変調回路３Ｂ
は、発振回路３Ａからパルス信号を受け取ると、変調信
号を超音波送信素子３Ｃに送る。超音波送信素子３Ｃ
は、変調回路３Ｂからの変調信号でパルス状の超音波を
超音波検知範囲１０２に送信する。 【００４１】超音波受信素子４Ａは、超音波検知範囲１
０２からの反射波を受信すると、反射信号を増幅回路４
Ｂに送る。反射信号は、増幅回路４Ｂを経由して、計測
部５に送られる。 【００４２】計測部５は、パルス信号のパルス３０１か
ら、反射信号の中のパルス３０２が発生するまでの時間
を計測して、超音波の往復時間Ｔ１０を調べる。計測部
５は、往復時間Ｔ１０を示す計測信号を比較部７に送
る。 【００４３】比較部７は、計測部５から計測信号を受け
取ると、計測信号が示す往復時間の中で、最短の往復時
間を選択する。この場合には、反射信号の中には、パル
ス３０２だけが在るので、パルス３０２の往復時間Ｔ１
０を最短の往復時間とする。そして、比較部７は、この
往復時間を示す信号を記憶部６に送る。 【００４４】この後、比較部７は、読み出しを示す指示
信号を記憶部６に送る。比較部７は、記憶部６から基準
時間を受け取ると、この基準時間と、計測信号の往復時
間Ｔ１０とを比較する。この場合には、超音波検知範囲
１０２の状態が変化していないので、基準時間が、計測
信号の往復時間Ｔ１０と等しいか、または短い。この結
果、比較部７は、判定部２の判定回路２Ｃに検出信号ｃ
を送らない。 【００４５】判定回路２Ｃは、比較部７から検出信号ｃ
を受け取らないので、人体検知信号ｄを出力しない。 【００４６】人が赤外線検知範囲１０１に入ると、焦電
センサ１Ａが人体からの遠赤外線の変化を検出して、赤
外線検出信号を出力する。この赤外線検出信号は、増幅
回路１Ｂと比較回路１Ｃを経由し、図６に示す検出信号
ａとして判定回路２Ｃに加えられる。 【００４７】判定回路２Ｃは、人体検知信号ｄを出力し
ていないときに、比較回路１Ｃから検出信号ａを受け取
ると、記憶部６にトリガ信号ｂを送る。一方、先に説明
したように、記憶部６には、パルス３０２の往復時間Ｔ
１０が加えられている。したがって、記憶部６は、人が
超音波検知範囲１０２入る直前の超音波検知範囲１０２
の状態、つまりパルス３０２の往復時間Ｔ１０を基準時
間として記憶する。 【００４８】同時に、判定回路２Ｃは、監視タイマ２Ａ
を起動し、時間ＴＭを計測する。そして、監視タイマ２
Ａが時間ＴＭを計測する間、判定回路２Ｃは、比較部７
からの検出信号ｃの有無を監視する。 【００４９】赤外線検知範囲１０１に入った人が超音波
検知範囲１０２に入ると、超音波受信部４が出力する反
射信号のパルスの発生位置が変化し、往復時間がＴ１１
となる。これは、人が物体２０１〜２０３より高く、人
で反射された超音波が早く超音波受信部４に到達するか
らである。計測部５は、往復時間Ｔ１１を示す計測信号
を比較部７に送る。 【００５０】比較部７は、計測部５から計測信号を受け
取ると、計測信号が示す最短の往復時間を時間Ｔ１１と
する。この後、比較部７は、記憶部６から基準時間Ｔ１
０を読み出すと、この基準時間Ｔ１０と往復時間Ｔ１１
を比較する。比較の結果、往復時間Ｔ１１が、基準時間
Ｔ１０より短いので、比較部７は、検出信号ｃを判定回
路２Ｃに送る。 【００５１】判定回路２Ｃは、人体検知信号ｄを出力し
ていない場合、監視タイマ２Ａが時間ＴＭを計測してい
るときに、比較部７から検出信号ｃを受け取ると、検知
タイマ２Ｂを起動し、時間ＴＳを計測する。同時に、人
体有りを示す人体検知信号ｄを出力する。検知タイマ２
Ｂが時間ＴＳを計測する間、判定回路２Ｃは、人体検知
信号ｄを出力し続ける。 【００５２】検知タイマ２Ｂが時間ＴＳを計測している
間に、比較部７から次の検出信号ｃを受け取ると、判定
回路２Ｃは、検知タイマ２Ｂのリセットをして、検知タ
イマ２Ｂを再起動する。そして、再起動した検知タイマ
２Ｂが計測する時間ＴＳの間、判定回路２Ｃは、人体検
知信号ｄを出力する。 【００５３】もし、人が超音波検知範囲１０２の中で動
くと、赤外線検出部１が検出信号ａを判定回路２Ｃに送
る。これにより、判定回路２Ｃは、トリガ信号ｂを記憶
部６に送るので、記憶部６は、計測信号の往復時間Ｔ１
１を、基準時間として記憶する。 【００５４】人が超音波検知範囲１０２から出ると、記
憶部６が記憶する基準時間Ｔ１０（または基準時間Ｔ１
１）が、反射信号の往復時間Ｔ１０と等しくなる（また
は短くなる）ので、比較部７は、検出信号ｃを判定回路
２Ｃに送らない。判定回路２Ｃは、比較部７から最後の
検出信号ｃを受け取ると、この検出信号ｃで再起動され
た検知タイマ２Ｂが時間ＴＳの計測を終了したときに、
人体検知信号ｄの出力を止める。 【００５５】そして、人が赤外線検知範囲１０１から出
ると、比較回路１Ｃが最後の検出信号ａを判定部２に加
える。これにより、判定回路２Ｃがトリガ信号ｂを記憶
部６に送るので、記憶部６は、計測信号の往復時間Ｔ１
０を、基準時間として再び記憶する。 【００５６】このようにして、この実施の形態により、
人体の有無を示す人体検知信号ｃを出力すると共に、人
が物などを超音波検知範囲１０２に置いても、記憶部６
がこの物などで変化する往復時間の変化を、基準時間と
して記憶するので、次回の人体の検出では、この物など
による人体検知信号ｄの出力を防ぐことができる。 【００５７】また、人が超音波検知範囲１０２に出入り
する毎に、記憶部６の基準時間の記憶更新をするので、
周囲温度の変化による往復時間の変化の影響を除くこと
ができる。 【００５８】このような人体検出装置を、例えば、人体
の有無を検出して、照明器具の点灯を制御する制御装置
に用いる。そして、この装置により、人体検知信号ｄを
受け取ったとき、照明を点灯するようにすると、人体検
出装置が確実に人体を検出するので、照明器具の点灯制
御の誤動作を防止することができる。また、超音波検知
範囲１０２に物などを置いても、照明器具が点灯し続け
ることを防止することができる。 【００５９】 【発明の効果】以上、説明したように、この発明によ
り、人が超音波送信部の検知範囲に入る直前の往復時間
を基準時間とするので、従来技術に必要な許容範囲の設
定やリセット操作を不要にすることができる。 【００６０】また、記憶部の基準時間を焦電センサ部か
らの検出信号で更新するので、人が超音波送信部の検知
範囲に物などを置いても、この物などによる人体検知信
号の出力を防ぐことができ、人体を確実に検出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図であ
る。 【図２】超音波送信素子および焦電センサの検知範囲を
示す図である。 【図３】超音波送信部を説明するための波形図である。 【図４】超音波の反射の様子を示す図である。 【図５】判定部の一例を示すブロック図である。 【図６】人体検知信号の生成の様子を示す図である。 【符号の説明】 １ 赤外線検出部 １Ａ 焦電センサ １Ｂ 増幅回路 １Ｃ 比較回路 ２ 判定部 ３ 超音波送信部 ３Ａ 発振回路 ３Ｂ 変調回路 ３Ｃ 超音波送信素子 ４ 超音波受信部 ４Ａ 超音波受信素子 ４Ｂ 増幅回路 ５ 計測部 ６ 記憶部 ７ 比較部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｖ 8/12 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｊ (56)参考文献 特開 平７−44674（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−100042（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−127250（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−39581（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−91082（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−89782（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−325052（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−232085（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−242256（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−82800（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−19095（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−28981（ＪＰ，Ｕ) 特公 平６−82155（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 11/00 G01V 1/00 - 1/52 G01V 8/00 - 8/26 G01J 1/00 - 1/60 G01J 5/00 - 5/62 G01S 15/00 - 15/96 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 人体が検知範囲を移動するときに放射す
   る赤外線を検出すると、検出信号を出力する焦電センサ
   部と、 焦電センサ部の検知範囲内に設定されている検知範囲
   に、パルス状の超音波を送信する超音波送信部と、 超音波送信部の検知範囲からの、超音波の反射波を受信
   して、反射信号を生成する超音波受信部と、 超音波送信部が超音波を送信する時間と、超音波受信部
   から反射信号を受け取る時間とから、超音波の往復時間
   を調べる計測部と、 超音波の往復時間の基準時間を記憶する記憶部と、 計測部からの往復時間の中から最短の往復時間を調べ、
   この往復時間と記憶部の基準時間とを比較して、往復時
   間が短いときに、検出信号を発生する比較部と、 検知範囲に人が居ることを示す人体検知信号の出力を停
   止しているときに、比較部から検出信号を受け取ると、
   人体検知信号を出力し、人体検知信号を出力していると
   きに、比較部が検出信号の出力を停止すると、人体検知
   信号の出力を停止し、焦電センサ部からの検出信号を受
   け取ると、記憶部に記憶更新を示す指示信号を送る判定
   部とを備え、 記憶部は、判定部から指示信号を受け取ると、比較部か
   らの最短の往復時間を基準時間として記憶することを特
   徴とする人体検出装置。