JP5137505B2 - 人検知装置、方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、人の存否を判定する人検知装置、方法及びプログラムに関する。

老人福祉施設等において、サービス利用者（以下、「利用者」という）の在否状況を通じて生活行動パターンを把握することは、利用者の健康状態を管理するために重要である。例えば、利用者が部屋を出て散歩を楽しむ等活動的であれば健康状態もよく、また生活習慣病等のリスクが低いことが分かる。

従来より、人体から発せられる赤外線を検知する焦電型赤外線センサを用いた人を検知する装置が開発されているが（例えば、特許文献１）、焦電型赤外線センサは赤外線の変化に応じて信号を出力する性質を有しているため、人が就寝、用便等で静止している場合のように、一定の赤外線を受け続けると、赤外線に応じた信号が出力されなくなり、人を検知することもできなくなる。
特許第３５７７２１２号公報 特開２００７−１０１４８３号公報

このような課題に対して、例えば特許文献２には、駆動機構によって赤外線センサを振動させ、赤外線センサに入射する赤外線を変化させることにより、人が静止している場合であっても人を検知することができる人検知装置が開示されている。

一方、本発明は、上記の課題に対して、駆動機構によって対物レンズと赤外線センサを相対的に振動させ、赤外線センサに入射する赤外線を変化させることにより、人が静止している場合であっても人を検知することができる人検知装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。

第１の発明は、人の存否を判定する人検知装置であって、人から発せられる赤外線を集束する対物レンズと、前記対物レンズが集束した赤外線を検知する赤外線センサと、前記対物レンズと前記赤外線センサを繰返し相対移動させる駆動機構と、前記駆動機構の作動が停止している状態で前記赤外線センサにより赤外線が検知されると前記駆動機構を作動させ、所定の時間赤外線が検知されないと前記駆動機構の作動を停止させる駆動制御部と、前記赤外線センサの検知結果と前記駆動機構の作動状況に基づいて、人の存否を判定し、人が存在すると判定した場合において、前記存在する人の動静を判定する判定部と、を備えることを特徴とする人検知装置である。

第２の発明は、第１の発明に記載の人検知装置であって、前記駆動制御部が、所定の時間間隔で前記駆動機構を作動させることを特徴とする人検知装置である。

第３の発明は、第１又は第２の発明に記載の人検知装置であって、前記駆動機構が、前記赤外線センサの指向方向と垂直となる所定の面において前記対物レンズを作動させることを特徴とする人検知装置である。

第４の発明は、第１又は第２の発明に記載の人検知装置であって、前記駆動機構が、前記赤外線センサと前記対物レンズの距離を変化させるように前記対物レンズを作動させることを特徴とする人検知装置である。

第５の発明は、第１〜第４の発明の何れかに記載の人検知装置であって、前記対物レンズがフルネルレンズであることを特徴とする人検知装置である。

本発明によれば、人が静止している場合であっても人を検知することができる人検知装置、方法及びプログラムを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態である人検知装置１を示す構成図である。同図に示すように、人検知装置１は、対物レンズ１０、赤外線センサ２０、駆動機構３０、駆動制御部４０、判定部５０等を備える。

対物レンズ１０は、検知対象範囲からの赤外線を赤外線センサ２０の受光面へ集束するレンズである。対物レンズ１０は、支持部材１２、１４によって図１における上下（又は左右）両側から支持され、支持部材１２は支点１６を中心に揺動可能に支持されている。

赤外線センサ２０は、対物レンズ１０が集束した赤外線を検知するセンサであって、例えば焦電型赤外線センサである。赤外線センサ２０は、受光した赤外線の変化に応じた信号を出力する特性を有するので、一定の赤外線が入射する状態が継続すると、その赤外線を検知できなくなる。これに対して、本実施形態では、後述するように対物レンズ１０が駆動機構３０によって加振され、赤外線センサ２０に対する相対位置が繰り返し変化することにより、赤外線センサ２０に入射する赤外線の大きさが変化する。これにより、検知対象範囲にある人が静止している場合であっても、赤外線センサ２０に入射する赤外線の量が変化するので、その人から発せられる赤外線を検知することができる。

駆動機構３０は、例えば電磁力によって対物レンズ１０を駆動する機構である。具体的には、駆動機構３０は電磁石３２を備えており、この電磁石３２のコイル３１に通電することで発生する磁気吸引力により、支持部材１４に接続された磁性部材３３を電磁石３２に引き付ける。これにより、支持部材１４とそれに支持される対物レンズ１０は支点１６を軸として回動する。

また、駆動機構３０は、支持部材１４に対して電磁石３２による磁気吸引力とは反対向きの力を作用させるバネ等の弾性体３４を備えており、コイル３１への通電を停止することにより電磁石３２による電磁吸引力が支持部材１４に作用しなくなると、弾性体３４の弾性力により支持部材１４は、電磁石３２による吸引方向とは逆向きに移動し、これに伴って、対物レンズ１０は支点１６の周りをコイル３１への通電時とは逆向きに回動して元の位置に戻る。このように、コイル３１への通電と通電停止とを繰返すことにより、支点１６を支点として対物レンズ１０を揺動させることができる。つまり、対物レンズ１０を揺動させることにより、対物レンズ１０を赤外線センサ２０に対してその間隔が変化するように繰返し相対移動させることができる。

なお、磁性部材３３を永久磁石によって構成し、駆動機構３０は、磁性部材３３と電磁石３２との磁気反発力を利用して対物レンズ１０を揺動させる構成としてもよい。

さらに、駆動機構３０は、対物レンズ１０の駆動範囲を調節するための調節手段３５を備えている。調節手段３５は、固定位置に設けられたナット３７と、これに螺合するボルト３６とにより構成されており、ボルト３６の先端が支持部材１４に当接することにより、支持部材１４の駆動範囲を規制する。したがって、ナット３７に螺合したボルト３６を回転させてその位置を変化させることにより、対物レンズ１０の駆動範囲を調節することができる。

駆動制御部４０は、赤外線センサ２０により赤外線が検知されると、所定の時間間隔で駆動機構３０により対物レンズ１０を繰り返し駆動させる（例えば、１０秒間駆動し、５０秒間停止を繰返す）。一方で、赤外線センサ２０により所定の時間（例えば、過去１分間）赤外線が検知されなかった場合には、駆動機構３０による対物レンズ１０の駆動を停止させ、停止した状態を維持する。これは、過去１分間に赤外線を検知していない場合は、人が存在する可能性が小さいと考えられ、人が存在しなければ対物レンズ１０を駆動する意味がないことから、対物レンズ１０を無駄に駆動するのを抑制するためである。また、再び赤外線が検知されると、所定の時間間隔で駆動機構３０により対物レンズ１０を繰り返し駆動させる（例えば、１０秒間駆動し、５０秒間停止を繰返す）。

判定部５０は、赤外線センサ２０の検知結果と駆動機構３０の作動状態に基づいて、人の存否及び人がいる場合の動静を判定する。すなわち、駆動機構３０の作動状態に拘らず赤外線センサ２０が所定強度以上の赤外線を検知しない場合は、人が存在しないと判定する。また、判定部５０は、駆動機構３０が作動していない状態で赤外線センサ２０が所定強度以上の赤外線を検知した場合は、人が動いていると判定し、駆動機構３０が作動している状態で赤外線センサ２０が所定強度以上の赤外線を検知し、駆動機構３０が作動していない状態で赤外線センサ２０が所定強度以上の赤外線を検知しない場合は、人が動かず静止していると判定する。

以上の判定部５０の判定は、ある所定時間毎（例えば１分毎）に行ってもよい。すなわち、例えば１分間のうち対物レンズ１０を駆動させている１０秒間の赤外線センサ２０の検知結果と、対物レンズ１０を駆動させていない５０秒間の赤外線センサ２０の検知結果に基づいて、当該１分間における人の存否及び動静を判定してもよい。

なお、駆動制御部４０及び判定部５０は、例えば、コンピュータが備えるＣＰＵが記憶手段に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより実現される。

図２は、駆動制御部４０の制御処理と判定部５０の判定処理を示すフロー図である。駆動制御部４０の制御処理と判定部５０の判定処理は、例えば同図に示すように行う。なお、図２の処理フローは、所定時間間隔（本例では１分おきとする）で起動されるものとし、その起動時には、駆動制御部４０による対物レンズ１０の駆動は停止しているものとする。

まず、過去１分間に赤外線センサ２０が所定強度以上の赤外線を検知していた場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、駆動制御部４０は、対物レンズ１０を１０秒間駆動させ（Ｓ２０４）、次に５０秒間、駆動制御部４０は対物レンズ１０の駆動を停止する（Ｓ２０６）。Ｓ２０４での駆動中に赤外線センサ２０が所定の強度以上の赤外線を検知した場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）であって、Ｓ２０６での駆動停止中に赤外線センサ２０が所定の強度以上の赤外線を検知した場合は（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、判定部５０は、人は存在し静止していると判定する（Ｓ２１２）。また、Ｓ２０４での駆動中に赤外線センサ２０が所定の強度以上の赤外線を検知した場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）であって、Ｓ２０６での駆動停止中に赤外線センサ２０が所定の強度以上の赤外線を検知しなかった場合は（Ｓ２１０：ＮＯ）、判定部５０は、人は存在し静止していると判定する（Ｓ２１４）。

一方、Ｓ２０４での駆動中に赤外線センサ２０が所定の強度以上の赤外線を検知しなかった場合（Ｓ２０８：ＮＯ）であって、Ｓ２０６での駆動停止中に赤外線センサ２０が所定の強度以上の赤外線を検知した場合は（Ｓ２１６：ＹＥＳ）、Ｓ２０４での駆動中には人は存在しなかったがＳ２０６での駆動停止中に新たに人が存在するようになった場合であり、判定部５０は、人は存在し動いていると判定する（Ｓ２１４）。また、Ｓ２０４での駆動中に赤外線センサ２０が所定の強度以上の赤外線を検知しなかった場合（Ｓ２０８：ＮＯ）であって、Ｓ２０６での駆動停止中に赤外線センサ２０が所定の強度以上の赤外線を検知しなかった場合は（Ｓ２１６：ＮＯ）、判定部５０は、前回検知後に存在しなくなった場合であり、人は存在しないと判定する（Ｓ２２０）。

過去１分間に赤外線センサ２０が所定強度以上の赤外線を検知していなかった場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、駆動制御部４０は、対物レンズ１０の駆動を停止した状態を維持する（Ｓ２２０）。駆動停止中に赤外線センサ２０が所定の強度以上の赤外線を検知した場合（Ｓ２２４：ＹＥＳ）は、人が新たに人検知装置１の検知範囲内に入ってきて動いている場合であり、判定部５０は、人が存在し動いていると判定する（Ｓ２１４）。一方、駆動停止中に赤外線センサ２０が所定の強度以上の赤外線を検知しなかった場合は（Ｓ２２２：ＮＯ）、判定部５０は、人は存在しないと判定する（Ｓ２１４）。

次に、人検知装置１により図２の処理フローに従ってある部屋での人の存否状況を判定した場合の判定結果の一例を説明する。図３は、実際の人の存否及び動静に対して、人検知装置１による人の存否及び動静に係る判定結果の例を示す図である。ここで検知対象となる人の１０秒刻みの存否及び動きの状況は、図３に示す通りである。上記のとおり、図２の処理フローは１分間間隔で起動され、前回の１分間に赤外線が検知されていない場合を除いて、駆動制御部４０は対物レンズ１０を１０秒間駆動し、その後は駆動を停止する。

まず、２３時１０分以前において、赤外線センサ２０が対物レンズ１０の駆動・停止にかかわらず赤外線を検知しないため、判定部５０は、「人は存在しない」と判定する。

次に、２３時１０分３０秒に赤外線センサ２０が赤外線を検知している。この場合、対物レンズ１０が静止しているときに赤外線センサ２０が赤外線を検知したので、判定部５０は、２３時１０分０秒から２３時１１分０秒までの間、「人は存在し動いている」と判定する。

また、駆動制御部４０は、２３時１０分１０秒から２３時１１分０秒までの間、赤外線センサ２０が赤外線を検知したので、その次の１０秒間（２３時１１分０秒から２３時１１分１０秒まで）、対物レンズ１０を駆動機構３０により駆動させる。赤外線センサ２０は、この対物レンズ１０を駆動させている間に赤外線を検知し、２３時１１分１０秒に駆動を停止した後も赤外線を検知している。よって、判定部５０は、２３時１１分０秒から２３時１２分０秒までの１分間について「人は存在し動いている」と判定する。

赤外線センサ２０は、２３時１２分０秒から２３時１２分１０秒までの対物レンズ１０を駆動させている間には赤外線センサ２０は赤外線を検知しているが、２３時１２分１０秒から２３時１３分０秒までの対物レンズ１０の駆動を停止している間は赤外線を検知しない。よって、判定部５０は、「人は存在するが静止している」と判定する。

さて、赤外線センサ２０は、２３時１３分０秒から２３時１３分１０秒までの対物レンズ１０を駆動させている間には赤外線センサ２０は赤外線を検知し、２３時１３分１０秒から２３時１３分４０秒までの対物レンズ１０の駆動を停止している間にも赤外線を検知している。よって、判定部５０は、「人は存在し動いている」と判定する。

赤外線センサ２０は、２３時１４分０秒から２３時１４分１０秒までの対物レンズ１０を駆動させている間も、２３時１３分１０秒から２３時１４分０秒までの対物レンズ１０の駆動を停止している間も、赤外線センサ２０は赤外線を検知しない。よって、判定部５０は、「人は存在しない」と判定する。

また、２３時１４分０秒から２３時１５分０秒までの１分間に赤外線センサ２０が赤外線を検知しなかったので、駆動制御部４０は、以後、再び赤外線センサ２０が赤外線を検知するまで、対物レンズ１０を駆動させず、停止した状態を維持する。

以上のようにして、人検知装置１により人の存否及び動静を判定することができる。

図４は、本発明の別の実施形態である人検知装置２を示す概念図である。人検知装置２は、図１に示される人検知装置１と対物レンズ１０の駆動方向が異なる。すなわち、人検知装置２では、対物レンズ１０を駆動機構３０により赤外線センサ２０の指向方向と垂直な向きに駆動させる。なお、磁性部材３３を永久磁石によって構成し、駆動機構３０は、磁性部材３３と電磁石３２との磁気反発力を利用して対物レンズ１０を揺動させる構成としてもよい。

なお、対物レンズ１０には、図５（Ａ）、（Ｂ）に例示するような指向特性を有しているフレネルレンズを用いることが好ましい。同図において、フレネルレンズ中心Ｏから延びる扇形状の半径が大きいほどその方向からの赤外線に対する感度が高いことを示す。同図に示す特性により、対物レンズ１０の位置を僅かに変化させるだけで赤外線センサ２０に入射する赤外線が大きく変化することがわかる。したがって、図１又は図４に示される実施例のように対物レンズ１０の向きが繰り返し変化すると、赤外線センサ２０に入射する赤外線が大幅に変化するので、人が静止して人が発する赤外線が一定に保たれ続けるような場合にも、その赤外線をより確実に検知することができる。

以上の通り、人検知装置１又は人検知装置２によれば、人が動いている場合であっても静止している場合であっても人を検知することができる。すなわち、人が動いている場合であれば、赤外線センサ２０に入射する赤外線の量及び方向は変化するので、赤外線センサ２０は赤外線を検知することができる。また、人が静止している場合であっても、駆動機構３０によって対物レンズ１０を駆動させることにより、赤外線センサ２０に入射する赤外線を変化させることができ、赤外線センサ２０は赤外線を検知することができる。

赤外線センサ２０が赤外線を検知した場合は、人が存在すると判定できるが、さらに、駆動機構３０の作動状況に基づいて、人が動いているか静止しているかを判定することができる。すなわち、駆動機構３０が駆動を停止しているときに赤外線センサ２０が赤外線を検知した場合は、人が動いていると判定できる。また、駆動機構３０が駆動を停止しているときには赤外線センサ２０が赤外線を検知しなかったが、駆動機構３０が駆動しているときには赤外線センサ２０が赤外線を検知した場合は、人が静止していると判定できる。

また、人検知装置１、２は、例えば、テレビ受像機と組合せて用いることで、省エネルギーに活用できる。すなわち、テレビ受像機の画面を見ることができる範囲を検知範囲として人検知装置１、２を設置し、人検知装置１、２が人は存在しないと判定した場合には、テレビ受像機はテレビを消す（又は、画面のみを消す）ようにすることができる。つまり、人検知装置１、２が人は存在しないと判定した場合には、誰もテレビを見ていないということであるから、テレビを消せば、電気を節約することができる。

なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、対物レンズ１０を駆動させることにより、対物レンズ１０と赤外線センサ２０とを相対移動させる構成としたが、これに限らず、赤外線センサ２０を駆動させてもよい。

本発明の一実施形態である人検知装置１を示す構成図である。 駆動制御部４０における制御処理及び判定部５０における判定処理を示すフロー図である。 実際の人の存否及び動静に対して、人検知装置１の人の存否及び動静に係る判定結果の例を示す図である。 本発明の一実施形態である人検知装置１を示す概念図である。 フレネルレンズの指向性を示す図である。

符号の説明

１、２ 人検知装置
１０ 対物レンズ
１２、１４ 支持部材
１６ 支点
２０ 赤外線センサ
３０ 駆動機構
３１ コイル
３２ 電磁石
３３ 磁性部材
３４ 弾性体
３５ 調節手段
３６ ボルト
３７ ナット
４０ 駆動制御部
５０ 判定部

Claims (7)

1. 人の存否を判定する人検知装置であって、
   人から発せられる赤外線を集束する対物レンズと、
   前記対物レンズが集束した赤外線を検知する赤外線センサと、
   前記対物レンズと前記赤外線センサを繰返し相対移動させる駆動機構と、
   前記駆動機構の作動が停止している状態で前記赤外線センサにより赤外線が検知されると前記駆動機構を作動させ、所定の時間赤外線が検知されないと前記駆動機構の作動を停止させる駆動制御部と、
   前記赤外線センサの検知結果と前記駆動機構の作動状況に基づいて、人の存否を判定し、人が存在すると判定した場合において、前記存在する人の動静を判定する判定部と、
   を備えることを特徴とする人検知装置。
2. 請求項１に記載の人検知装置であって、
   前記駆動制御部は、所定の時間間隔で前記駆動機構を作動させることを特徴とする人検知装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の人検知装置であって、
   前記駆動機構は、前記赤外線センサの指向方向と垂直となる所定の面において前記対物レンズを作動させることを特徴とする人検知装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の人検知装置であって、
   前記駆動機構は、前記赤外線センサと前記対物レンズの距離を変化させるように前記対物レンズを作動させることを特徴とする人検知装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れかに記載の人検知装置であって、
   前記対物レンズがフルネルレンズであることを特徴とする人検知装置。
6. 人から発せられる赤外線を集束する対物レンズと、前記対物レンズが集束した赤外線を検知する赤外線センサと、前記対物レンズと前記赤外線センサを繰返し相対移動させる駆動機構と、前記赤外線センサの検知結果に基づいて前記駆動機構を制御するコンピュータとを備える人検知装置を用いた人の存否の判定方法であって、
   前記コンピュータが、
   前記駆動機構の作動が停止している状態で前記赤外線センサにより赤外線が検知されると前記駆動機構を作動させるステップと、
   前記駆動機構が作動している状態で赤外線が検知されないと、前記駆動機構の作動を停止させるステップと、
   前記赤外線センサの検知結果と前記駆動機構の作動状況に基づいて、人の存否を判定するステップと、
   前記人が存在すると判定した場合において、前記赤外線センサの検知結果と前記駆動機構の作動状況に基づいて、前記存在する人の動静を判定するステップと、
   を実行することを特徴とする人検知方法。
7. 人から発せられる赤外線を集束する対物レンズと、前記対物レンズが集束した赤外線を検知する赤外線センサと、前記対物レンズと前記赤外線センサを繰返し相対移動させる駆動機構と、前記赤外線センサの検知結果に基づいて前記駆動機構を制御するコンピュータとを備える人検知装置を用いた人の存否の判定プログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記駆動機構の作動が停止している状態で前記赤外線センサにより赤外線が検知されると前記駆動機構を作動させるステップと、
   前記駆動機構が作動している状態で赤外線が検知されないと、前記駆動機構の作動を停止させるステップと、
   前記赤外線センサの検知結果と前記駆動機構の作動状況に基づいて、人の存否を判定するステップと、
   前記人が存在すると判定した場合において、前記赤外線センサの検知結果と前記駆動機構の作動状況に基づいて、前記存在する人の動静を判定するステップと、
   を実行させることを特徴とする人検知プログラム。