JP3873976B2 - 人体検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学系の受光方向により設定した検知エリア内における人体の存在の有無を検知エリアからの放射赤外線エネルギの変化により非接触で検知する受動型赤外線センサと、監視空間である検知エリア内に超音波パルス信号を送波し、検知エリア内の物体からの超音波の反射波を受波し、検知エリア内における人体の存在の有無を検知する超音波センサとを使用した人体検知装置に関するものである。

従来から、所定の警戒エリア内に不法侵入者が入り込んだのを検知して照明灯を点灯または点滅したり、あるいは警報ブザーやサイレンを鳴らして警報を発する防犯警報装置には、その起動スイッチとして受動型赤外線センサを使用している人体検知装置が用いられている。

この種の人体検知装置は、警戒すべき区域にレンズなどの光学系により所定の検知エリアを設定し、この検知エリアから放射される赤外線エネルギを光学系で集光して焦電素子などの赤外線検出素子に入射し、赤外線検出素子により入射赤外線エネルギをその変動量に応じた電気信号に変換している（特許文献１参照）。

この電気信号のレベルにより検知エリア内から放射される赤外線エネルギ量の変化を常時監視しており、検知エリア内に人体が入り込むと、光学系を介して赤外線検出素子に入射する赤外線エネルギ量は、検知エリア内の背景から放射する赤外線エネルギ量に対し人体から放射する赤外線エネルギ量分だけ増大または減少するよう変化するので、この赤外線エネルギ量の変化から、人体つまり不法侵入者を検知するようになっている。

ところで、上記人体検知装置は、上述のような防犯警報装置の起動スイッチに用いられる場合、光学系の受光方向をほぼ水平方向に向けた配置で建造物や家屋の壁面などに設置されるとともに、一般に壁面から数メートル離れた区域に警戒すべき検知エリアを設定するように赤外線エネルギの検出感度を調整される。すなわち、背景と検知エリアとの温度差を監視して、検知エリアの温度が高くなるよう変化したときに検知エリア内に人体が入り込んだと検知する。

しかし、壁面などのように屋外に設置される場合には、検知エリアよりも遠方に大きな熱源となる物体が存在したり、あるいは熱源となる物体が通過した場合には、入射赤外線エネルギ量が検知エリア内に人体が入り込んだ場合と同様に変動して、人体検知信号を誤出力してしまう問題がある。

例えば、検知エリアよりも遠方にボイラのような高温発生源が存在していて、そのボイラと検知エリアとの間を物体が通過した場合や、検知エリアよりも遠方をエンジンから熱を発生する自動車やトラックなどが通過したような場合には、上記赤外線検出素子に入射する赤外エネルギ量が大きく変動するため、人体検知信号を誤出力してしまう。

また、防犯警報装置は、一般に夜間のみ作動状態として検知エリア内への不法侵入者を警戒するものであるが、たとえば、家屋を留守にするような場合には、昼間であっても防犯警報装置を作動状態として外出することがある。このような場合、光学系の設置方向によっては太陽光が光学系に直射することがあり、太陽光は幅広い波長を有して遠赤外線をも含んでいるため、上記太陽光の直射により検知信号を誤出力することもある。このように、屋外に設置する場合には、警戒すべき区域、つまり所定の検知エリアよりもはるかに遠い場所の環境条件などにより誤動作してしまうことがある。

また、赤外線エネルギを集光するための光学系の受光方向を、設定すべき検知エリアの地面に向けた下向きに設定して、検知エリアから放射する赤外線エネルギのみを入射させる構成とすることが考えられる。しかし、そのような構成とすると、庭に放し飼いにされているペット、たとえば犬や猫などの小動物が検知エリアに入り込むと、この小動物から放射する赤外線エネルギによって入射赤外線エネルギ量が変動し、やはり検知信号を誤出力してしまう。

そこで、受光素子と光学系からなるセンサユニットを二つ備え、そのうち、第一のセンサユニットが、検知対象の人体の上半身に受光方向を向け、地面に達しない検知エリアを設定するように配置され、第二のセンサユニットが、前記検知エリアの下方であって、自身の設置位置から所定の検知距離だけ離れた地面に向かう検知エリアを設定するよう配置した人体検知装置も提供されている（特許文献２参照）。この人体検知装置は、さらに、前記両センサユニットの赤外線検出素子から出力される電気信号が所定レベルを超えたときに検出信号を出力するレベル検出回路と、前記両レベル検出回路から検出信号が出力されたときに人体検知信号を出力する人体検知回路とを備えている。

この人体検知装置では、検知エリアより遠方に存在する大きな熱源からの放射赤外線エネルギが変化したり、あるいは太陽光が直射したりした場合、これらの赤外線エネルギは受光方向を下方に向けて配置された第二のセンサユニットに殆ど入光しない。したがって、受光方向をほぼ水平に向けた第一のセンサユニットの受光素子の電気信号が所定レベルを超えるだけであり、人体検知信号を誤出力することがない。また、犬や猫などの小動物が検知エリア内に入り込んだ場合、この小動物から放射する赤外線エネルギは第一のセンサユニットには殆ど入光しないので、第二のセンサユニットの受光素子の電気信号のみが所定レベルを超えるだけであり、この場合も人体検知信号を誤力することがない。一方、人体が検知エリアに入り込んだ場合には、この人体の上半身および下半身から放射する赤外線エネルギがそれぞれ第１および第二のセンサユニットの光学系を介して各受光素子に入射し、各受光素子の電気信号が共に所定レベルを超える。それにより検知エリア内の人体の存在を検知して、検知信号を出力する。

このように、検知エリアよりも遠方に存在する熱源や直射日光あるいは検知エリアに入り込んだ小動物などによる誤動作を確実に防止しながら、検知エリア内に入り込んだ人体を高精度に検出することができるようにしたものである。
特開平６−５２４５０号公報（図１） 特開平９−１０１３７６号公報（図１）

しかしながら、上記の従来例装置では、所詮検知エリア内の放射赤外線エネルギの変化を検出する方式であり、夏場などのアスファルトやコンクリート等の地面の温度変化（揺らぎ）が大きい環境において、誤動作は避けることは不可能であり、結果として誤報を引き起こすという不具合があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、検知エリアよりも遠方に存在する熱源や直射日光や地面の温度変化（揺らぎ）あるいは検知エリアに入り込んだ小動物などによる誤動作を確実に防止して、検知エリア内に入り込んだ人体のみを高精度に検出することのできる人体検知装置を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明では、第一の検知エリアを有し、赤外線検出素子の出力レベルが所定レベルを超えている間検知信号を出力する赤外線センサと、
前記第一の検知エリアに内包され、且つ外縁が前記第一の検知エリアの外縁に近接する第二の検知エリアを、超音波パルス信号を送波してからの時間に応じて受波信号を検知する感度を可変することにより画定する超音波センサと、
前記赤外線センサの検知信号の出力をトリガとして設定される検知処理期間において前記超音波センサを所定時間だけ動作させる制御を行う超音波回路制御部、前記超音波センサが動作している前記所定時間内に得られる、超音波パルス信号を送波してから受波処理を完了するまでの受波取り込み区間の受波信号パターンに基づいた前記超音波センサの人体検知の確定を行うとともに前記赤外線センサの前記検知信号に基づいて前記赤外線センサの人体検知の確定を行い、前記赤外線センサの人体検知確定と前記超音波センサの人体検知確定とが共に成立したときに人体有り判定する人体検知処理部、該人体検知処理部が人体有りと判定した場合に人体検知確定情報を出力する出力部を備えた制御回路部とから成り、
前記制御回路部は、前記検知処理期間外において前記超音波センサを動作させ、該超音波センサが超音波パルス信号を送波してから受波処理を完了するまでの受波取り込み区間の受波信号パターンを基準環境信号パターンとして記憶する第一の記憶部と、前記超音波センサが動作している前記所定時間内に得られる超音波パルス信号を送波してから受波処理を完了するまでの受波取り込み区間の受波信号パターンを記憶する第二の記憶部とを備え、
前記人体検知処理部は、前記第一の記憶部で記憶された基準環境信号のパターンと、前記第二の記憶部で記憶する受波信号パターンとから物体の移動による受波信号の出現および消失の回数をカウントしてそのカウント値が所定回数以上ある場合に前記超音波センサの人体検知を確定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、赤外線センサ単独では誤検知の原因となる遠方の熱源や、直射日光、地面の温度変化による影響を受けることなく人体検知を確定でき、また超音波センサのエリアを小動物の高さより高い位置に設定することで、赤外線センサ単独では誤検知となる小動物の影響をなくすことができ、そのため人体のみを高精度に検知することができ、さらに赤外線センサの検知信号をトリガとして超音波センサが動作するため、常時超音波センサを動作させている場合に比して電力消費を抑えることができ、電池駆動を電源とする場合に電池寿命を長くすることができ、更に超音波センサが動作しても、超音波センサの人体検知確定を当該既存物を排除する形で行うことができ、そのため誤った人体検知を確実に無くすことができ、更に高精度な人体検知が可能となる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記人体検知処理部は、前記受波取り込み区間を、超音波パルス信号を送波してから時系列的に複数の区間に分割し、前記分割した時系列の区間毎に人体検知確定を判断する上記所定回数を設定することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、超音波センサの位置からの距離に応じた検知エリアの大きさに応じた上記所定回数を設定することが可能となり、そのため人体検知性能を向上させることができる。

請求項３の発明では、請求項１又は２の何れかの発明において、、前記赤外線センサは、前記検知信号を出力させるための前記所定レベルとして、人体検知判断のレベルと、このレベルよりも低い予備検知判断のレベルとして持ち、前記赤外線検出素子の出力レベルが予備検知判断のレベルを超えたときに出力する検知信号を前記検知処理期間の設定のトリガとすることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、高速で通過する人体が超音波センサの検知エリアを横切ってしまう前に超音波センサを動作させることができ、そのため超音波センサにても人体を検知することができる。

請求項４の発明では、請求項１乃至３の何れかの発明において、前記超音波回路制御部は、前記超音波センサを動作させている所定時間内で人体検知が確定されると、再度前記赤外線センサの検知信号による人体検知が確定されるまで前記超音波センサの超音波パルス信号の送波間隔を延長若しくは送波を停止させる制御を行うことを特徴とする。

請求項４の発明によれば、一旦人体検知情報を出力した後、超音波センサの動作を抑制若しくは停止させることで、消費電力を低減し、電池駆動の場合の電池寿命を延ばすことができる。

請求項５の発明では、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記超音波センサの受波信号パターンが予め設定した環境異常判断用パターンと一致したときに異常情報を前記出力部を通じて出力させる異常検出部を前記制御回路部に備えていることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、超音波センサの検知エリア内に植木などの障害物を多数置かれて検知不能となった場合に使用者に知らせることができ、そのため不具合を早期に発見することができる。

請求項６の発明では、請求項１乃至５の何れかの発明において、前記第一の記憶部に記憶している基準環境信号のパターンの更新時に、送波直後の超音波センサの受波信号パターン内に予め設定された時間幅を越える受波信号があったときに、環境異常と判断して異常情報を前記出力部を通じて出力させる異常検出部を前記制御回路部に備えていることを特徴とする。

請求項６の発明によれば、超音波センサのホーンにゴミが溜った場合や、ホーンの前に障害物が置かれて検知不能となった場合の環境異常を使用者に知らせることができ、そのため不具合を早期に発見することができる。

請求項７では、請求項１乃至５の何れかの発明において、前記超音波センサから超音波パルス信号を送波してから受波処理を完了するまでの受波取り込み区間における信号占有率を算出し、その信号占有率が予め設定した環境異常判断用の基準値を越えたときに、環境異常と判断して異常情報を前記出力部を通じて出力させる異常検出部を前記制御回路部に備えていることを特徴とする。

請求項７の発明によれば、超音波センサの検知エリア内に植木などの障害物を多数置かれて検知不能となった場合に使用者に知らせることができ、そのため不具合を早期に発見することができる。

請求項８の発明では、請求項５乃至７の何れかの発明において、前記異常検出部が環境異常と判断している間、前記赤外線センサの人体検知を確定する赤外線センサの検知信号の数を増加させ、前記赤外線センサの人体検知の確定のみで人体有りと判断する機能を前記人体検知処理部に備えていることを特徴とする。

請求項８の発明によれば、環境異常が発生している状態であっても、赤外線センサのみで侵入者を検知することができ、人体検知装置としての機能を停止させてしまう事態を防ぐことができる。

本発明は、赤外線センサ単独では誤検知の原因となる遠方の熱源や、直射日光、地面の温度変化による影響を受けることなく人体検知を確定でき、また超音波センサのエリアを小動物の高さより高い位置に設定することで、赤外線センサ単独では誤検知となる小動物の影響をなくすことができ、そのため人体のみを高精度に検知することができ、さらに赤外線センサの検知信号をトリガとして超音波センサが動作するため、常時超音波センサを動作させている場合に比して電力消費を抑えることができ、電池駆動を電源とする場合に電池寿命を長くすることができるという効果がある。

以下本発明を最良の実施形態により説明する。

（実施形態１）
図１は本実施形態に係る人体検知装置を用いた警報装置１の構成図である。この警報装置１は、住居や店舗や工場等の昼夜警戒を行うために設置されるものであって、赤外線センサ２と、超音波センサ３と、制御回路部４と、無線送信部５と、報知部６と、表示部７を備えている。

赤外線センサ２は、電源部（図示せず）からの電源供給を常に受けて動作しており、図２に示すように４つの区画Ｘ１〜Ｘ４からなる検知エリアＸを有し、この検知エリアＸ内を通過する人体の放射する赤外線を検出して人体検出信号を制御回路部４へ出力するものであり、図１に示すように、光学系２１ と、赤外線検出素子である焦電素子２２ と、増幅回路２３と、フィルタ回路２４ と、比較回路２５とからなる。

光学系２１ は、ポリエチレン樹脂にて形成した集光レンズや反射鏡などにて構成する。焦電素子２２ は、光学系２１の集光する赤外線の変化に応じた電流を出力する。増幅回路２３は、焦電素子２２から出力される電流を電圧に変換した後、電圧増幅して出力する。フィルタ回路２４は、増幅回路２３の出力からノイズ成分を除去して、所定周波数帯域成分のみを出力する。比較回路２５は、フィルタ回路２４からの出力を予め閾値として設定した所定レベル値と比較し、フィルタ回路２４を介した増幅出力が所定レベル値より大きい間、後述するマイクロコンピュータからなる制御回路部４へ”Ｈ”レベルの信号を検知信号として出力する。

超音波センサ３は、後述する制御回路部４内の超音波回路制御部４２から出力される超音波発振指示信号を受けると発振回路３１から発振された発振信号から送波回路３２によりトーンバースト波が作成される。このトーンバースト波は超音波送受波器３３からホーン３４を介してパルス列として送波され、図２に示す超音波センサ３に対応する検知エリアＹ内の物体で反射されてホーン３４を介して超音波送受波器３３に受波される。この受波信号は受波増幅回路３５により増幅され、増幅された受波信号は検波回路３７により検波され、検波回路３７は検波信号を上述する制御回路部４の第一の記憶部４３と、第二の記憶部４４と人体検知処理部４１に対して出力する。

ここで、受波増幅回路３５は検知エリアＹが壁面Ｗ１との隙間を小さくし、且つ赤外線センサ２の検知エリアＸ内に収まるようにするために、送波からの時間によって、超音波回路制御部４２により制御される感度切り替え回路３６によってゲインが設定されるようになっており、一例として、図２に示すように検知エリアＹを３つに区別し、検知距離L0〜L1まではゲイン設定をA、検知距離L1〜L2まではゲイン設定をB、検知距離L2〜L3まではゲイン設定をCとし、壁面W１との隙間が最小限となるように検知エリアＹを構成している（超音波センサ３は検知距離をL3までに距離限定して使用する）。

制御回路部４は、超音波回路制御部４２と、人体検知処理部４１と、検知エリア内に人体がいないと判断したときや後述する環境更新時に超音波センサ３の検波回路３７からの検知信号、つまり受波信号のパターンを基準環境信号として時系列的に記憶する第一の記憶部４３と、超音波センサ３が動作している所定時間内に超音波センサ３から得られる受波信号のパターンを一時的に記憶する一時記憶部４６と、一時記憶部４６で記憶した受波信号を時系列的に記憶する第二の記憶部４４と、人体検知処理部４１が人体検知と判断した場合、その人体検知確定情報を無線送信部５、報知部６、表示部７に出力する出力部４５と、環境異常の異常の有無を監視し、異常検出時には、出力部４５を介して、異常情報を無線送信部５、報知部６、表示部７に出力させる異常検出部４７とからなる。

人体検知処理部４１は上記赤外線センサ２から検知信号が入力すると内蔵する検知処理タイマ（図示せず）を動作させて検知処理期間（例えば１０ｓｅｃ間）を設定し、検知処理期間内において赤外線センサ２の検知と、超音波センサ３の検知に基づいて検知エリア内の人体の有無を判断する機能を備えている。

超音波回路制御部４２は赤外線センサ２から検知信号が入力した際に、後述する超音波センサ３内の発振回路３１に所定時間（例えば１ｍｓｅｃ以下の所定時間）だけ発振動作を行わせるための超音波発振指示信号を出力する機能を備えている。

次に、上述の如く構成された人体検知装置からなる警報装置１の動作について図３に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず警戒モード下の待機状態で、赤外線センサ２が対象とする図２に示す４つの検知エリアＸの区画Ｘ１〜Ｘ４に人の侵入が無い場合には、この赤外線センサ２の焦電素子２２の赤外線検知レベルは低く、検知信号は出力されない。このため、超音波センサ３が作動することは無く、検知エリアＹに向けて超音波パルス信号が送波されたり、警報を発したりすることはない。

これに対し、上記検知エリアＸの区画Ｘ１〜Ｘ４に人や小動物の侵入があった場合には、赤外線センサ２の焦電素子２２の検出出力のレベルが変化する。具体的には、この人や小動物が検知エリアＸ内の一つの区画に侵入すると、焦電素子２２のレベル変化した検出出力（受光信号）は、増幅回路２３で増幅される。図３（ａ）はこの増幅回路２３の出力を示す。この増幅出力は、比較回路２５で判定するための所定レベル値（＋Ｖｔｈ，−Ｖｔｈ）と比較される。この比較において、所定レベル値（＋Ｖｔｈ，−Ｖｔｈ）よりも増幅出力値の方が大きければ、比較回路２５は制御回路部４内の人体有無判断処理部４１と超音波回路制御部４２に対して図３（ｂ）に示すようにパルス状の検知信号を出力する。

また、この検知信号の出力時に、制御回路部４の人体検知処理部４１は内蔵している検知処理タイマ（図示せず）をオンさせ、図３（ｃ）に示す赤外線センサ２の検知信号と、超音波センサ３の検知信号により人体検知確定を行う検知処理期間（例えば１０ｓｅｃ）を設定する。

一方超音波回路制御部４２も超音波センサ３の発振回路３１に対して超音波発振指示信号を図３（ｅ）に示すように所定時間（１０ｓｅｃ間）出力する。このとき。実際には約１ｍｓｅｃ以下の発振動作を一定間隔に１０ｓｅｃ間出力する。発振回路３１は、この超音波発振指示信号に基づいて発振信号を送波回路３２に出力し、送波回路３２は、この発振信号に応じた周波数の超音波パルス信号を所定間隔で超音波送受波器３３に出力し、この超音波送受波器３３はホーン３４を介して検知エリアＹに向けて超音波パルス信号を図３（ｆ）に示すように送波する。図３（ｇ）はこの超音波パルス信号の送波期間の一部を拡大した図である。

検知エリアＹに送波された超音波パルス信号は検知エリアＹ内に存在する物体により反射され、距離に応じた所定時間後に超音波送受波器３３に受波され、この受波信号は受波増幅回路３５で増幅され、更に検波回路３７で検波され、その検波信号は、受波信号のパターンとして第二の記憶部４４に記憶される。図３（ｈ）は上記拡大した期間での検波信号を示す。

人体有無判断処理部４１は、この第二の記憶部４４に記憶されている受波信号のパターンの内容が、第一の記憶部４３に予め記憶されている基準環境である図３（ｉ）に示すような受波信号のパターン（基準環境信号）に対して、物体の移動による反射信号の出現および消失の回数をカウントしてそのカウント値が基準値に達すると超音波センサ３の人体検知の確定を行う。

ここで、第一の記憶部４３に予め記憶される受波信号のパターンは次のように記憶される。つまり警報装置１の電源を投入したときから所定時間後、または前記人体検知確定情報が出力された後、赤外線センサ２からの検知信号が出力されていないとき、または赤外線センサ２からの検知信号が出力されていないときに定期的に、つまり人体の移動がない状態時に人体検知処理部４１の制御の下で、超音波回路制御部４２を通じて超音波センサ３を動作させる指示を与え検知エリアＹに向けて所定回数超音波パルス信号を送波させ、検知エリアＹ内に静止して赤外線センサ２で検知されない人体や、検知エリアＹ内に置かれている物体により送波した超音波パルス信号が反射され、距離に応じた所定時間後に受波される受波信号パターンを一時記憶部４６に記憶し、その後順次受波される所定回数の受波信号パターンの論理和をとり、その論理和の結果が第一の記憶部４３に記憶されるのである。この論理和を取ることで、検知ゲートＹ内に常に現れている反射信号だけでなく、現れたり、現れなかったりする反射信号も基準環境信号として登録されるものである。

ここでこの基準環境信号のパターン、と超音波センサ３の所定時間の動作による受波信号のパターンとを用いて人体検知処理部４１で超音波センサ３の人体検知確定を行う場合、図３（ｈ）で示す第二の記憶部４４に記憶される受波信号と、図３（ｉ）に示す第一の記憶部４３に記憶されている基準環境信号とを比較し、基準環境信号に対応しない受波信号若しくは受波信号に存在しない基準環境信号があると判断されると、図３（ｊ）に示すように人体検知処理部４１では内部において仮想的に検知信号を発生し、これをカウントする。この検知信号の発生は図３（ｇ）に示す超音波パルス信号の一送波間隔の間において、最初の上記判断に対応して出力するようになっている。そして連続する送波間隔において上記検知信号が発生し、且つカウント数が基準回数（図示例では３回）になると、つまり物体の移動による反射信号の出現および消失が基準回数以上あると、人体検知処理部４１は図３（ｋ）に示すように超音波センサ３の人体検知を確定する（図ではフラグをオン）。この超音波センサ３の検知確定と、図３（ｄ）に示す赤外線センサ２の人体検知の確定（本実施形態の場合待機状態から検知信号が出力されると、つまり検知信号が１つ出力されると確定）とが共にあって初めて人体検知処理部４１は人体有りと確定しその人体検知確定情報を図３（ｌ）に示すように出力部４５に出力する。出力部４５はこの人体検知確定情報に対応して無線送信部５，報知部６，表示部７に対して図３（ｍ）に示すように発報信号を出力する。

尚上記の検知処理タイマは比較回路２５からの検知信号の出力に応じてリトリガし、再スタートさせることもできる。

ところで、超音波センサ３の検知エリアＹ内に植木などの障害物が多数置かれ、上記第一の記憶部４３に基準環境信号パターンを記憶する際に、予め設定された図４（ａ）に示すように基準レベルＬおよび時間幅Ｔを超える受波信号が検知ゲート範囲内で得られ、その検波信号波形が図４（ｂ）に示すような場合、異常検出部４７は、超音波センサ３による検知動作時に移動物体からの反射信号が基準環境信号に埋もれてしまい、移動物体が正確に検知できない状態、つまり超音波センサ３の検知エリアＹ内の状態が異常であると判断して、ユーザーに環境が異常状態であることを知らせるために出力部４５を通じて前記無線送信部５，報知部６、表示部７から異常情報を出力する。

尚超音波センサ３から超音波パルス信号を送波してから受波処理を完了するまでの図５（ａ）に示す受波取り込み区間Ｔにおける信号占有率を算出し、その信号占有率が予め設定した環境異常判断用の基準値を越えたときに、環境異常と判断して異常情報を前記出力部を通じて出力させる異常検出部４７を設けても良い。この場合図５（ｂ）の受波取り込み区間Ｔにおける検波信号の時間幅をＴａ，Ｔｂ，Ｔｃとしたとき、受波占有率は［Ｔ／（Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ）］×１００％となる。

また予め異常状態を示す受波信号パターンを登録し、この受波信号パターンに対応する受波信号パターンが得られた場合に異常であると判断して、上述のようにユーザーに環境が異常状態であることを知らせるために出力部４５を通じて前記無線送信部５，報知部６、表示部７から異常情報を出力するようにしても勿論良い。
（実施形態２）
ところで、上記実施形態１では赤外線センサ２から検知信号が出力すると、赤外線センサ２の検知確定を行っているが、地面の温度変化（揺らぎ）や、赤外線検知エリアに少しだけ侵入したのち赤外線検知エリアから出た等の原因等により比較回路２５から検知信号が発生する場合もあるため、本実施形態では、赤外線センサ２から出力される検知信号が一定時間（例えば３ｓｅｃ以内）内に例えば予め設定してある基準数（例えば２個）出力された場合に初めて赤外線センサ２の検知確定を行うようにした点に特徴がある。尚実施形態の装置構成は実施形態１と同じであるので図１を参照することとする。

つまり図６（ａ）に示すように一度目の増幅出力（図６（ａ））に対応した図６（ｂ）に示す赤外線センサ２からの検知信号の出力で、人体検知処理部４１は内蔵せる検知処理タイマを図６（ｃ）に示すように動作させ、また超音波回路制御部４２は超音波センサ３を所定時間動作させる超音波発振指示信号を図６（ｆ）に示すように超音波センサ３へ出力する。

これにより実施形態１の場合と同様に超音波センサ３からは図６（ｇ）（ｈ）に示すように超音波パルス信号が送波され、この送波された超音波パルス信号の反射信号を受波検波し、その受波信号パターン（図６（ｉ））を第二の記憶部４４に記憶させ、この記憶させた受波信号パターンと第一の記憶部４９で予め記憶されている基準環境信号（図６（ｊ））とから実施形態１と同様に基準環境信号に対応しない検波信号若しくは検波信号に存在しない基準環境信号があると判断されると、図６（ｋ）に示すように人体検知処理部４１では内部において仮想的に検知信号を発生させてこれをカウントし、実施形態１と同様にカウント数が３個となれば超音波センサ３の人体検知の確定を図６（ｌ）に示すように行う。

一方人体検知処理部４１は上記の検知処理タイマとは別に内蔵した赤外線センサパルスカウント処理タイマを図６（ｄ）に示すように待機状態から最初に赤外線センサ２から出力される検知信号の立ち上がりで動作させるようになっており、赤外線センサパルスカウント処理タイマは３ｓｅｃのカウント処理期間を設定し、このカウント処理期間中に人体検知処理部４１は赤外線センサ３の検知信号をカウントし、カウント数が基準数未満である場合、つまり２個目の検知信号が赤外線センサ２から出力されない場合には図６（ｅ）に示すように赤外線センサ２の検知を確定しない。従って図示例の場合には、人体検知処理部４１は、超音波センサ３の検知確定が為された時点では、赤外線センサ２の検知が確定されていないため、人体有りの確定は行わない。従って出力部４５には人体検知確定情報は出力されない。

そして検知処理期間中において、赤外線センサ２の焦電素子２２の出力が変化し、増幅回路２３の増幅出力が所定レベル値＋Ｖｔｈを越えて比較回路２５から検知信号が出力され、更に熱線パルスカウント処理タイマが設定するカウント処理時間内に判定値−Ｖｔｈを越えて比較回路２５から検知信号が出力すると、つまり基準数に対応する２個の検知信号が赤外線センサ２から出力されると、２個目の検知信号の立ち上がりで人体検知処理部４１は赤外線センサ２の人体検知の確定を行い、この時点で既に上記の超音波センサ３の検知が確定されているため最終的に人体有りの検知の確定を行い、出力部４５に図６（ｍ）に示すように人体検知確定情報をする。これにより出力部４５は無線送信部５，報知部６，表示部７に図６（ｎ）に示すように発報信号を出力する。

以上のように本実施形態では、カウント処理期間中に赤外線センサ２の検知信号の出力数が基準数を越えたときに検知確定を行うため、検知確定の確度を高めることができるのである。

尚電力消費を抑え、電池駆動の場合、電池寿命を延ばすために比較回路２５からの検知信号の出力の後、赤外線センサパルスカウント期間以内に比較回路２５からの検知信号の出力が得られない場合には検知処理タイマを強制的に終了させ、通常の待機状態に戻るようにしてもよい。

また、実施形態１の場合のように異常検出部４７が超音波センサ３の検知エリアＹ内の状態が異常であると判断している場合には、超音波センサ３は正確な人体検知を行うことができないため、人体有無判断処理部４１において、上記のカウント処理期間内で赤外線センサ２からの検知信号をカウントして検知確定を行うための基準数を通常動作時の基準数より増やして検知確度を高め、赤外線センサ２のみで人体の検知確定を行い、赤外線センサ２による人体検知確定情報を出力部４５へ出力し、出力部４５はこれを受けて無線送信部５，報知部６，表示部７に発報信号を出力するようにしても良い。

勿論検知エリアを考慮して上記基準数を増やさず、基準数を通常時と同じとしても勿論よい。
（実施形態３）
上記実施形態１では、人体有りの検知確定後も超音波センサ３は超音波パルス信号の送波を継続しているが、本実施形態では、赤外線センサ２の人体検知確定（図７（ｄ）），超音波センサ３の人体検知確定（図７（ｋ））に基づいて人体有りと検知確定（図７（ｌ））を行うと、人体検知処理部４１は検知処理タイマを図７（ｃ）に示すように停止させるとともに、超音波回路制御部４２に対して超音波発振指示信号の出力を図７（ｅ）に示すようにオフさせ、超音波センサ３の超音波パルス信号の送波を停止させ、待機状態に戻る点に特徴がある。尚その他の動作は実施形態１と同じであるので、説明は省略する。また装置構成も図１で示す実施形態１の構成と同じであるので、ここでは図示しない。また図７中（ａ）、（ｂ）、（ｆ）〜（ｊ）、（ｍ）で示すタイミングチャートは図３の（ａ）、（ｂ）、（ｆ）〜（ｊ）、（ｍ）で示すタイミングチャートにそれぞれ対応する。

以上のように本実施形態では、人体有りの検知確定後は不要な動作を行わないので、電力消費を抑え、電池駆動の場合電池寿命を延ばすことができる。
（実施形態４）
実施形態３では、人体検知確定時に超音波パルス信号の送波を停止させているが、本実施形態では、送波停止せずに通常の送波間隔よりも長い送波間隔とする点に特徴がある。つまり図８（ｌ）に示す人体有りの検知確定時から人体検知処理部４１は超音波センサ３に対して送波間隔を長くする指示を与えるように超音波回路制御部４２を制御する。

これにより、超音波センサ３の発振回路３１の発振信号の送波を制御する送波回路３２は、図８（ｆ）に示すように超音波パルス信号の送波間隔を長くする。

尚図８（ａ）〜（ｅ）及び図８（ｇ）〜（ｋ）、（ｍ）で示すタイミングチャートは図３（ａ）〜（ｅ）及び図３（ｇ）〜（ｋ）、（ｍ）のタイミングチャートに対応しており、上述の動作以外は実施形態１の動作と同じであるので、上述の動作以外の動作の説明は省略する。また装置構成も実施形態１の装置構成と同じであるので、図１を参照することとする。

以上の本実施形態は、人体有りの検知確定後は、超音波パルス信号の送波間隔を長くすることで、電力消費を抑え、電池駆動の場合電池寿命を延ばすことができる。

（実施形態５）
実施形態４では人体検知確定時に超音波センサ３の超音波パルス信号の送波間隔を長くするものであったが、本実施形態は、実施形態２の動作を基本とするが、図９（ｄ）に示すようにカウント処理タイマが設定するパルスカウント処理期間において、赤外線センサ２のから２個めの検知信号が出力しなかった場合、つまり図９（ｅ）の前半で示すように赤外線センサ２の検知確定が為されなかった場合、人体検知処理部４１の制御の下で、超音波回路制御部４２から送波間隔を長くする指示を超音波センサ３に与えさせ、図９（ｇ）に示すように超音波パルス信号の送波間隔を延長させる点に特徴がある。

そして再び赤外線センサ２から図９（ｂ）の後で示すように検知信号が出力されると、人体検知処理部４の制御の下で、超音波回路制御部４２から超音波パルス信号の送波間隔を通常の短い間隔とする指示を超音波センサ３に与えさせる。つまり赤外線センサ２の人体検知が確定しない場合、カウント処理期間以外での超音波信号の送波間隔を長くし、電力消費を抑えるのである。そしてカウント処理期間中において赤外線センサ２から２個目の検知信号が図９（ｂ）に示すように出力され、図９（ｅ）に示すように赤外線センサ２の人体検知の確定が為された場合にはカウント処理期間が終了しても送波間隔を長くしない。

尚上記動作以外の動作は実施形態２と同じであり、また本実施形態の装置構成は実施形態１の装置構成と同じであるので、図１を参照することとする。また図９（ａ）、図９（ｃ）、図９（ｆ）、図９（ｈ）〜（ｎ）のタイミングチャートは図６（ａ）、（ｃ）、（ｆ）、（ｈ）〜（ｎ）のタイミングチャートにそれぞれ対応する。

（実施形態６）
上記実施形態２や５では、超音波センサ３による検知動作は赤外線センサ２の検知確定に関係なく行われているが、本実施形態は赤外線センサ２の検知確定後に行う点に特徴がある。

つまり、本実施形態では、超音波処理期間が図１０（ｃ）に示すように設定され、図１０（ｆ）に示すように超音波発振指示信号が超音波センサ３に出力されている期間中において、実施形態５と同様に図１０（ｅ）の前半で示すように赤外線センサ２の人体検知の確定が為された無かった場合には、図１０（ｄ）の前半で示すカウント処理期間が終了すると、超音波パルス信号の送波間隔を図１０（ｇ）に示すように長くするが、赤外線センサ３の検知確定が為されていない前半のカウント処理期間では、第二の記憶部４４に記憶した受波信号パターンと、第一の記憶部４３に記憶している基準環境信号のパターンとを用いる超音波センサ３の人体検知の確定の判断は図１０（ｈ）〜（ｋ）の前半で示すように行わない点に特徴がある。

そして、図１０（ｂ）の後半で示すように赤外線センサ２から検知信号が、図１０（ｄ）に示す後半のカウント処理期間において２個出力され、図１０（ｅ）に示すように赤外線センサ２の検知確定が為されると、人体検知処理部４１は、図１０（ｈ）に示す超音波パルス信号に対応した図１０（ｉ）に示す第二の記憶部４４で記憶した受波信号のパターンと、図１０（ｊ）に示す第一の記憶部４３で記憶した基準環境信号のパターンとを用いた超音波センサ３の検知確定の処理を上述の各実施形態と同様に行う。つまり基準環境信号に対応しない検波信号若しくは検波信号に存在しない基準環境信号があると判断されると、図１０（ｋ）に示すように人体検知処理部４１では内部において仮想的に検知信号を発生させてこれをカウントし、カウント数が例えば３個となれば超音波センサ３の人体検知の確定を図１０（ｌ）に示すように行う。

そして超音波センサ３の人体検知の確定の前に、既に図１０（ｅ）に示すように赤外線センサ２の検知確定が為されているため、人体検知処理部４１は人体有りの検知確定を行い、人体検知確定情報を図１０（ｍ）に示すように出力部４５に出力する。出力部４５はこれに対応して無線送信部５，報知部６，表示部７に図１０（ｎ）に示すように発報信号を出力する。

以上のように本実施形態では、赤外線センサ２の検知確定前には超音波センサ３の検知確定の処理を行わず、また検知確定が為されなかったパルスカウント処理期間が終了すると超音波パルス信号の送波間隔を長くすることで、無駄な電力消費を抑える。

尚本実施形態の上記以外の動作は実施形態５と同じであるので、説明を省略する。また装置構成は実施形態１と同じであるので、図１を参照することとする。 また図１０（ａ）は赤外線センサ２の増幅回路２３の出力を示す。

（実施形態７）
上記実施形態５では赤外線センサ２の検知確定が為されたなかったカウント処理期間が終了すると、超音波パルス信号の送波期間を長くしていたが、本実施形態では、送波自体を図１１（ｇ）に示すように人体検知処理部４１の制御の下で、超音波回路制御部４２からの超音波発振信号の出力をオフさせ、超音波センサ３の超音波パルス信号の送波を停止させる点に特徴がある。尚その他の動作は実施形態５と同じであるので、説明は省略する。また装置構成は実施形態１と同じであるので、図１を参照することとする。

また図１１（ａ）〜（ｆ）、（ｈ）〜（ｎ）のタイミングチャートは実施形態５の図９（ａ）〜（ｆ）、（ｈ）〜（ｎ）のタイミングチャートに対応する。

本実施形態の送波停止の構成は上記実施形態６において超音波パルス信号の送波期間を長くする構成の代わり採用できる。

（実施形態８）
実施形態２〜８では、待機中に赤外線センサ２の比較回路２５から検知信号が出力すると、その立ち上がりから人体検知処理部４１の検知処理タイマが動作を開始して、例えば１０ｓｅｃ間の検知処理期間を設定し、この検知処理期間を期間中において赤外線センサ２の検知確定が為されたなかったカウント処理期間が終了しても継続させるようになっている。

本実施形態は、これに対して、図１２（ｅ）の前半で示すように赤外線センサ２の検知確定が為されず、図１２（ｄ）に示すようにカウント処理期間が終了すると、図１２（ｃ）に示すように検知処理タイマをオフさせて、検知処理期間を強制的に終了させ、また超音波回路制御部４２からも超音波発振指示信号の出力も図１２（ｆ）に示すようオフさせて、図１２（ｇ）に示すように超音波センサ３からの超音波パルス信号の送波を停止させ、待機状態に戻る点に特徴がある。

そしてその後図１２（ａ）に示すように赤外線センサ２の増幅回路２３の増幅出力が判定値＋Ｖｔｈ，−Ｖｔｈを越え、図１２（ｂ）に示すように赤外線センサ２から検知信号が再度出力されると、１個目の検知信号に対応して人体検知処理部４１で検知処理タイマが動作して検知処理期間が図１２（ｃ）で示すように設定されるとともに、赤外線センサパルスカウント処理タイマが動作してカウント処理期間が図１２（ｄ）に示すように再度設定され、超音波回路制御部４２からは超音波発振指示信号が図１２（ｆ）に示すように出力され、この発振指示を受けて超音波センサ３からは図１２（ｇ）（ｈ）に示すように超音波パルス信号が送波される。

一方赤外線センサ２から２個目の検知信号が出力すると、人体検知処理部４１は２個目の検知信号の立ち上がり時に赤外線センサ２の検知確定を図１２（ｅ）に示すように行い、この検知確定によりパルスカウント処理期間が終了しても検知処理タイマの動作を継続させる。

また検知処理期間では、人体検知処理部４１は図１２（ｉ）に示す第二の記憶部４４に記憶された検波信号パターンと、図１２（ｊ）に示す第一の記憶部４３に記憶されている基準環境信号パターンとを用いて超音波センサ３の検知確定の処理を行う。

つまり基準環境信号に対応しない検波信号若しくは検波信号に存在しない基準環境信号があると判断されると、図１２（ｋ）に示すように人体検知処理部４１では内部において仮想的に検知信号を発生させてこれをカウントし、カウント数が例えば３個となれば超音波センサ３の検知確定を図１２（ｌ）に示すように行う。

そして超音波センサ３の検知確定の前に、既に図１２（ｅ）に示す赤外線センサ２の検知確定が為されているため、人体検知処理部４１は人有りの人体検知確定情報を図１２（ｍ）に示すように出力部４５に出力する。出力部４５はこれに対応して無線送信部５，報知部６，表示部７に図１２（ｎ）に示すように発報信号を出力する。

このようにして本実施形態では赤外線センサ２の人体検知の確定が為されない場合には、検知処理自体を停止して待機状態に戻ることで、無駄な電力消費を抑え、電池を電源として用いる場合、電池寿命を長くすることができる。
（実施形態９）
上記各実施形態の赤外線センサ２の比較回路２５では増幅回路２３の増幅出力と比較する判定値を＋Ｖｔｈ、−Ｖｔｈと設定しているが、赤外線センサ２の近傍を高速で通過する人体などに対する検知では、検知エリアをほとんど通過してしまう頃に赤外線センサ２の比較回路２５から検知信号が出力され、この検知信号の出力に応じて超音波センサ３が動作を開始しても人体検知ができない場合もあった。

そこで本実施形態では、図１３に示すように赤外線センサ２に図１４（ａ）に示すように上記と同様なレベル値＋Ｖｔｈ、−Ｖｔｈで増幅回路２３の増幅出力を判定する比較回路２５ａ以外に、これらレベル値より低いレベルの予備検知判定用のレベル値＋Ｖｔｈ０、−Ｖｔｈ０で増幅回路２３の増幅出力を判定する比較回路２５ｂを設け、検知処理タイマを起動するとともに超音波発振回路４２から発振指示を超音波センサ３に与える時点を増幅回路２３の増幅出力が予備検知判定値＋Ｖｔｈ０、−Ｖｔｈ０を越えた時点とする点に特徴がある。つまり予備検知判定値＋Ｖｔｈ０、−Ｖｔｈ０を増幅回路２３の増幅出力が越える時点は図１４（ｂ）に示すように判定値＋Ｖｔｈ、−Ｖｔｈを越える時点よりｔ０だけ早くなるため、人体が検知エリアを通過してしまう前に超音波センサ３による人体検知ができることになる。そしてその後に比較回路２５ａで判定値＋Ｖｔｈ、−Ｖｔｈを用いて判定して出力される検知信号で、人体検知処理部４１で赤外線センサ２による検知確定を行うことで、超音波センサ３と赤外線センサ２とのによる複合検知が可能となる。

尚上記構成及び動作以外は実施形態１〜８の何れにも適用できるため、その他の構成及び動作の説明は上記実施形態１〜８の説明を参照することとし、図１３において図１と同じ構成要素には同じ符号を付す。

実施形態１の構成図である。 同上の検知エリアの説明図である。 同上の動作説明用タイミングチャートである。 同上の異常検出部の動作説明図である。 同上の別の異常検出部の動作説明図である。 実施形態２の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態３の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態４の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態７の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態６の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態７の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態８の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態９の構成図である。 同上の赤外線センサ内の比較回路の動作説明用タイミングチャートである。

符号の説明

１ 警報装置
２ 赤外線センサ
２１ 光学系
２２ 焦電素子
２３ 増幅回路
２４ フィルタ回路
２５ 比較回路
３ 超音波センサ
３１ 発振回路
３２ 送波回路
３３ 超音波送受波器
３４ ホーン
３５ 受波増幅回路
３６ 検波回路
４ 制御回路部
４１ 人体検知処理部部
４２ 超音波発振指示部
４３ 第一の記憶部
４４ 第二の記憶部
４５ 出力部
４６ 一時記憶部
４７ 異常検出部
５ 無線送信部
６ 報知部
７ 表示部

Claims (8)

1. 第一の検知エリアを有し、赤外線検出素子の出力レベルが所定レベルを超えている間検知信号を出力する赤外線センサと、
   前記第一の検知エリアに内包され、且つ外縁が前記第一の検知エリアの外縁に近接する第二の検知エリアを、超音波パルス信号を送波してからの時間に応じて受波信号を検知する感度を可変することにより画定する超音波センサと、
   前記赤外線センサの検知信号の出力をトリガとして設定される検知処理期間において前記超音波センサを所定時間だけ動作させる制御を行う超音波回路制御部、前記超音波センサが動作している前記所定時間内に得られる、超音波パルス信号を送波してから受波処理を完了するまでの受波取り込み区間の受波信号パターンに基づいた前記超音波センサの人体検知の確定を行うとともに前記赤外線センサの前記検知信号に基づいて前記赤外線センサの人体検知の確定を行い、前記赤外線センサの人体検知確定と前記超音波センサの人体検知確定とが共に成立したときに人体有り判定する人体検知処理部、該人体検知処理部が人体有りと判定した場合に人体検知確定情報を出力する出力部を備えた制御回路部とから成り、
   前記制御回路部は、前記検知処理期間外において前記超音波センサを動作させ、該超音波センサが超音波パルス信号を送波してから受波処理を完了するまでの受波取り込み区間の受波信号パターンを基準環境信号パターンとして記憶する第一の記憶部と、前記超音波センサが動作している前記所定時間内に得られる超音波パルス信号を送波してから受波処理を完了するまでの受波取り込み区間の受波信号パターンを記憶する第二の記憶部とを備え、
   前記人体検知処理部は、前記第一の記憶部で記憶された基準環境信号のパターンと、前記第二の記憶部で記憶する受波信号パターンとから物体の移動による受波信号の出現および消失の回数をカウントしてそのカウント値が所定回数以上ある場合に前記超音波センサの人体検知を確定することを特徴とする人体検知装置。
2. 前記人体検知処理部は、前記受波取り込み区間を、超音波パルス信号を送波してから時系列的に複数の区間に分割し、前記分割した時系列の区間毎に人体検知確定を判断する上記所定回数を設定することを特徴とする請求項１記載の人体検知装置。
3. 前記赤外線センサは、前記検知信号を出力させるための前記所定レベルとして、人体検知判断のレベルと、このレベルよりも低い予備検知判断のレベルとして持ち、前記赤外線検出素子の出力レベルが予備検知判断のレベルを超えたときに出力する検知信号を前記検知処理期間の設定のトリガとすることを特徴とする請求項１又は２記載の人体検知装置。
4. 前記超音波回路制御部は、前記超音波センサを動作させている所定時間内で人体検知が確定されると、再度前記赤外線センサの検知信号による人体検知が確定されるまで前記超音波センサの超音波パルス信号の送波間隔を延長若しくは送波を停止させる制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載の人体検知装置。
5. 前記超音波センサの受波信号パターンが予め設定した環境異常判断用パターンと一致したときに異常情報を前記出力部を通じて出力させる異常検出部を前記制御回路部に備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか記載の人体検知装置。
6. 前記第一の記憶部に記憶している基準環境信号のパターンの更新時に、送波直後の超音波センサの受波信号パターン内に予め設定された時間幅を越える受波信号があったときに、環境異常と判断して異常情報を前記出力部を通じて出力させる異常検出部を前記制御回路部に備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか記載の人体検知装置。
7. 前記超音波センサから超音波パルス信号を送波してから受波処理を完了するまでの受波取り込み区間における信号占有率を算出し、その信号占有率が予め設定した環境異常判断用の基準値を越えたときに、環境異常と判断して異常情報を前記出力部を通じて出力させる異常検出部を前記制御回路部に備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか記載の人体検知装置。
8. 前記異常検出部が環境異常と判断している間、前記赤外線センサの人体検知を確定する赤外線センサの検知信号の数を増加させ、前記赤外線センサの人体検知の確定のみで人体有りと判断する機能を前記人体検知処理部に備えていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか記載の人体検知装置。