JP5360950B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、アクティブセンサおよびこれを用いた照明器具に関し、特に、検出素子を用いて検知エリア内の人体の存否を判断する人体検知装置に関するものである。

従来より、照明器具に取り付けられる人感センサとしては、PIR（受動赤外線）センサが使用されている。PIRセンサは、安価でかつ容易に使用することが可能であり、センサ付照明器具にも広く使用されているが、検知距離はあまり長くなく、長距離の人の検知は困難であった。

これを解決する手段として、PIRに代わりミリ波センサを用いるという方法があった。ミリ波センサはミリ波を送受信し、ドップラー効果によって生じた周波数差を検出するセンサであり、長距離の検知が可能である。また、ミリ波センサは検知に電波を用いるため、熱に依存するPIRに比べて雨や風などの外乱の影響を受けにくいという特徴がある。

一般にアクティブセンサは、外乱の影響を軽減するために特許文献１に記載されているようなプラスチックなどの電波透過物質でセンサアンテナ部をカバーして使用される。

図１１は、従来の照明器具に適用されたミリ波センサカバーのイメージ図である。ミリ波センサ１は、電波の送受信により検知エリア２における人体などの動作物体の検知を行うために、天井の光源近傍に床面を見るようにして取り付けられる。そして、ミリ波センサカバー４が、電波を透過する材質により、ミリ波センサ１を覆うように取り付けられている。
特許第3964873号明細書

しかしながら上記の方法では、外乱の影響は軽減できるが、意図しない方向からの電波（自らが送信した電波に由来する反射波ではないもの）は透過してしまうため、これを受信し、誤検知となる場合がある。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、雨風等の外乱に加えて意図しない方向からの電波を遮断し、これらによる誤検知を防止することができるアクティブセンサおよび照明器具を提供することを目的としている。

本発明の照明器具は、光源を点灯制御する照明器具であって、電波を送受信して人の存在を検知し、前記光源の出力制御を行い、指向性を有するセンサアンテナを有するアクティブセンサと、前記アクティブセンサの送信エリアに被らない部分に、電波を透過しない材質で形成され、前記アクティブセンサの側面近傍を取り囲むように設けられ、人の存在を検知する検知エリアに沿った形状である第１のカバー体と、前記第１のカバー体に蓋をするように、電波を透過する物質で形成された第２のカバー体と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、アクティブセンサの送信エリアに被らない部分に、電波を透過しない材質により形成された第１のカバー体を有するので、他方向からの反射波（マルチパス）の影響を受けにくくすることができる。
また、第１のカバー体に蓋をするように、電波を透過する物質で形成された第２のカバー体を有するので、外部からの不要な電波の影響を受けることなく、かつ雨風などの外乱の影響も抑えることができるようになる。

また、本発明の照明器具において、前記アクティブセンサは、電波を床面に放射するように天井に設けられ、前記第１のカバー体は、電波を透過しない金属で形成され、前記アクティブセンサの側面近傍を取り囲むように円筒状に設けられることを特徴とする。

上記構成によれば、第１のカバー体が電波を透過しない金属で形成され、アクティブセンサの側面近傍を取り囲むように円筒状に設けられるので、外部からの不要な電波や、反射波をアクティブセンサに入れにくくできる。

また、本発明の照明器具において、前記アクティブセンサは、人の存在を検知する検知エリアを、床面を底面とした円錐形状に形成し、前記第１のカバー体は、前記検知エリアに沿ったホーン形状であることを特徴とする。

上記構成によれば、第１のカバー体が検知エリアに沿ったホーン形状なので、検知エリアを保持しつつ、エリア外からの不要な電波を効率よくカットすることができる。

また、本発明の照明器具において、前記第１のカバー体は、前記検知エリアに沿った丸みのある形状であることを特徴とする。

上記構成によれば、第１のカバー体が検知エリアに沿った丸みのある形状なので、検知エリアに入らないぎりぎりの大きさを保ち、外部からの不要な電波や、反射波を効率よく防ぐことができる。

また、本発明の照明器具において、ホーン形状に形成された前記第１のカバー体の開き角が、前記アクティブセンサの前記検知エリアに対する半値角にほぼ等しいことを特徴とする。

上記構成によれば、例えば、アクティブセンサの半値角が60°である場合、第１のカバー体内側のホーンの開きを60°とすることで、指向性にほぼ影響を与えないでアクティブセンサ近傍に取り付けることが可能となる。

また、本発明の照明器具において、前記第１のカバー体は、電波を吸収する材質により形成されることを特徴とする。

上記構成によれば、電波を吸収する材質により第１のカバー体を形成するので、外部からの不要な電波の影響を受けにくくなるだけでなく、カバー内側での反射の影響も無視できるようになり、検知エリアの精度がより明確になる。

また、本発明の照明器具は、前記第２のカバー体が、円筒状に形成されている。

上記構成によれば、円筒状に形成された第１のカバー体に蓋をするように、電波を透過する物質で形成された第２のカバー体を有するので、外部からの不要な電波の影響を受けることなく、かつ雨風などの外乱の影響も抑えることができるようになる。

また、本発明の照明器具は、前記アクティブセンサおよび前記第１のカバー体の全体を覆うように、電波を透過する物質で形成された第２のカバー体を有することを特徴とする。

上記構成によれば、アクティブセンサおよび第１のカバー体の全体を覆うように、電波を透過する物質で形成された第２のカバー体を有するので、外部からの不要な電波の影響を受けることなく、かつ雨風などの外乱の影響も抑えることができるようになる。

また、本発明の照明器具において、前記第２のカバー体は、プラスチック（樹脂）で形成されることを特徴とする。

上記構成によれば、センサ正面部にプラスチック（樹脂）で第２のカバー体を形成することにより、雨風などの外乱の影響も抑えることができる。
なおここで、電波を透過しない物質、電波を透過する物質という表現をしたが、これはおおむね透過しない，透過するという意味を持ち、完全に透過しない、透過するものを意味するものではない。

以上説明したように、本発明にかかるアクティブセンサおよび照明器具によれば、アクティブセンサの近傍であって、アクティブセンサの送信エリアに被らない部分に電波を透過しない材質による第１のカバー体を設けたので、感度を低下させることなく、意図しない方向からの電波（自らが送信した電波に由来する反射波ではないもの）を遮蔽することができ、誤検知を低減することができる。

また、第２のカバー体を設けることによってアクティブセンサ自体が完全に被覆されることとなり、誤検知を引き起こす雨風の影響を低減することができる。

以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明は、あるエリア内の人の存否を検出する人体検知装置についてのものであり、センサのノイズの原因となる雨風などの外乱や外部からの不要な電波（自らが送信した電波に由来する反射波ではないもの）をカットすることによって、検知精度を向上させることを可能とするものである。

（実施例１）
本発明の実施例１のアクティブセンサは、図１（ａ）および（ｂ）に斜視図および断面説明図を示すように、電波を送受信するアクティブセンサ１のアンテナの近傍であって、前記アクティブセンサ１の送信エリアに被らない部分に電波を透過しない材質による第１のカバー体３を設け、検知エリア２を保護するように構成したものである。

上記構成によれば、アクティブセンサの送信エリアに被らない部分に電波を透過しない材質による第１のカバー体を設けたことにより、意図しない方向からの電波自らが送信した電波に由来する反射波ではないものを遮蔽することができ、誤検知を低減することができる。
ここでは、ミリ波やマイクロ波などの電波の送受信により人体などの動作物体の検知を行うアクティブセンサを天井に取り付けて、照明器具のオンオフなどに使用する場合を考える。アクティブセンサは、光源近傍に床面を見るようにして取り付ける。センサ構成については後述する。

図１のように電波を透過しない金属などの物体でセンサ側面近傍を囲むカバーとして第１のカバー体３を取り付ける。第１のカバー体３の形状は円筒状とし、アクティブセンサ１の検知エリア２に影響を与えないような位置に取り付け、かつ他方向からの反射波（マルチパス）の影響も受けにくくするために、アクティブセンサ１から離して取り付けることにより、外部からの不要な電波や、反射波をセンサアンテナに入りにくくし、誤動作を低減することができる。

（実施例２）
実施例1において、センサ側面近傍を囲む第１のカバー体３の内側を、センサアンテナの指向性を加味して、得られる検知エリア２に沿った形状とすることで、検知エリア２は保持しつつ、エリア外からの不要な電波を効率よくカットすることができる。

天井取り付けの場合、アクティブセンサ１の検知エリア２は床面を底面とした円錐のような形を描く。このことから、第１のカバー体３の内側を図２のようにホーン状とする、または図４のように丸みを持たせたせることで検知エリア２に入らないぎりぎりの大きさを保ち、外部からの不要な電波や、反射波を効率よく防ぐことができる。

例えば図３（ａ）および（ｂ）に示すように、半値角が60°のアンテナである場合、第１のカバー体３内側のホーンの開きを60°とすることで、指向性にほぼ影響を与えない第１のカバー体３としてセンサ近傍に取り付けることが可能となる。

（実施例３）
実施例１，２においてセンサ側面を囲む第１のカバー体３を電波を吸収する材質としても良い。これによって外部からの不要な電波の影響を受けにくくなるだけでなく、カバー内側での反射の影響も無視できるようになり、検知エリア２の精度がより明確になる。

（実施例４）
上記の実施例1〜3に加えて、センサ正面部に、プラスチックなど電波を透過する物質で蓋体を構成するように第２のカバー体４を取り付ける。例えば、センサの正面部分にプラスチックを、図５（ａ）および（ｂ）に示すように取り付けることで、外部からの不要な電波の影響を受けることなく、かつ雨風などの外乱の影響も抑えることができるようになる。図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は断面図である。

また、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、電波を透過する物質からなる第２のカバー体４でセンサ１と側面の第１のカバー体３を含めた全体を覆っても同様の効果が得られる。図６（ａ）はホーン型の場合を示す図、図５（ｂ）は丸みを帯びたホーン型の場合を示す図である。

（実施例５）
センサ付照明器具を天井に取り付ける場合、例えば人感センサを用いて、ある一定範囲の検知を行い、人などのターゲットが通過した場合に光源ランプをONするような照明器具について考える。ターゲットの検知に用いるセンサはミリ波やマイクロ波などの電波の送受信により人体などの動作物体の検知を行うアクティブセンサとする。

センサブロックをランプに隣接して取り付ける場合、図７に示すように、器具６にスペースを設け、そこにセンサ１を取り付ける。センサ１の周りには、金属などの電波を透過しない材質でできた筒（第１のカバー体３）を、センサ１の検知エリア２を邪魔しないように取り付ける。そして、センサ前方はプラスチックなどの電波を透過する物質（第２のカバー体４）で覆うことにより、センサ１を外部からの不要な電波の影響を受けることなく、かつ外乱の影響も抑えることができるようになる。また、取り付ける筒の内側をホーン状とすることによって、筒の内側での反射の影響を抑えることができる。

また、図７のようにセンサ１を照明器具の奥など目立たない場所に配置することによって、センサ１を目立たなく取り付けることができる。

（実施例６）
センサ付照明器具を天井に取り付ける場合、例えば人感センサを用いて、ある一定範囲の検知を行い、人などのターゲットが通過した場合に光源ランプをONするような照明器具について考える。ターゲットの検知に用いるセンサはミリ波やマイクロ波などの電波の送受信により人体などの動作物体の検知を行うアクティブセンサとする。

図８（ａ）および（ｂ）に示すように、２灯型の蛍光灯照明器具６の中央にセンサ１を取り付ける場合、センサ１の周りに金属などの電波を透過しない材質でできた筒（第１のカバー体３）を、センサ１の検知エリア２を邪魔しないように取り付ける。そして、センサ前方はプラスチックなどの電波を透過する物質（第２のカバー体４）で覆うことにより、センサ１を外部からの不要な電波の影響を受けることなく、かつ外乱の影響も抑えることができるようになる。また、取り付ける筒の内側をホーン状とすることによって、筒の内側での反射の影響を抑えることができる。
（実施例７）

図９は、上述した本発明の実施例にかかるアクティブセンサ１の内部の概略の構成図であり、図１０は、本発明の実施例にかかる照明器具の制御フローチャートを示す。本実施例のアクティブセンサ１は、図９に示すように、反射型の非接触アクティブセンサとしてのミリ波センサ１０と演算部１４と出力部１５とから構成される。ミリ波センサ１０は、ミリ波を外部に向けて送信する送信部１１と、室内に存在する人等から反射されたミリ波を受信する受信部１２と、受信部が受信した信号を増幅する増幅部１３とから構成されている。

送信部１１は天井から下方の空間へ、例えば、図３に示したようにほぼ６０°の範囲（送信領域）に所定の周期でミリ波を送信する。受信部１２は入射したミリ波を電圧信号に変換して増幅部１３に出力するもので、その入射範囲（受信領域）は電波を透過しない材質で形成されたカバー等により送信部１１からの送信領域とほぼ同じ範囲に限定されている。そしてこのミリ波センサ１０は、送信領域と受信領域とが重なる範囲（検知エリア２）に存在する人等を良好に検知できるようになっている。

また、アクティブセンサ１の演算部１４は、Ａ／Ｄ変換機能を具備するマイクロコンピュータで構成されており、上記Ａ／Ｄ変換のサンプリング周波数をプログラムで変更することが可能である。このサンプリング周波数を前記送信部１１の送信周期と同調させ、前記増幅部１３から入力するアナログ電圧をデジタルのデータとして記憶部に時系列的に記憶させる。そして、このデータを統計的に演算処理して、その結果に基づき出力部１５に点灯又は消灯信号を出力し、出力部１５は、演算部１４からの信号に応じて、光源を点灯させる電源をオンオフするスイッチ７を制御するように構成されている。

以上の構成において、図１０に示すように、センサ送受信処理ルーチンにより送信部１１からミリ波を送信し、受信部１２で反射信号を受信し、増幅部１３により信号をアナログ信号データとして記憶する（ステップＳ１１）。そして、得られた受信信号レベルを統計値演算処理ルーチンにより平均値および分散を演算する（ステップＳ１２）。

次に、基準レベル設定処理ルーチンにより平均値および分散値をもとに人体無し状態の基準レベルを設定し（ステップＳ１３）、引き続き人体有無判定処理ルーチンにより現在の状態が人体有りか、無しかを判定する（ステップＳ１４）。そして、判定の結果により点灯制御処理ルーチンによりスイッチ７への出力信号を制御し光源のオンオフを制御する（ステップＳ１５）ことにより照明器具としての動作が行われる。

このように本実施形態のアクティブセンサ１および照明器具によれば、アクティブセンサ１の近傍であって、アクティブセンサ１の送信エリア２に被らない部分に電波を透過しない材質で構成された第１のカバー体３を設けたので、意図しない方向からの電波（自らが送信した電波に由来する反射波ではないもの）を遮蔽することができ、誤検知を低減することができる。

また、第１のカバー体に連接して電波を透過する物質４で第２のカバー体を設けることによってアクティブセンサ１自体が完全に被覆されることとなり、誤検知を引き起こす雨風の影響を低減することができる。

本発明は、雨風等の外乱に加えて意図しない方向からの電波を遮断し、これらによる誤検知を防止することができるアクティブセンサおよび照明器具として利用可能である。

本発明の実施例１のアクティブセンサの構成を示す図 本発明の実施例２のアクティブセンサの構成を示す図 本発明の実施例２のアクティブセンサの構成を示す図 本発明の実施例２のアクティブセンサの構成を示す図 本発明の実施例４のアクティブセンサの構成を示す図 本発明の実施例４のアクティブセンサの構成を示す図 本発明の実施例5のセンサ付照明器具の構成を示す図 本発明の実施例6のセンサ付照明器具の構成を示す図 本発明の実施例7のアクティブセンサの構成を示す図 本発明の実施例7のセンサ付照明器具の制御フローチャート図 従来のミリ波センサカバーのイメージ図

符号の説明

１ センサ
２ 検知エリア
３ 第１のカバー体
４ 第２のカバー体
５ 光源
６ 器具
７ スイッチ
１０ ミリ波センサ
１１ 送信部
１２ 受信部
１３ 増幅部
１４ 演算部
１５ 出力部

Claims (9)

1. 光源を点灯制御する照明器具であって、
   電波を送受信して人の存在を検知し、前記光源の出力制御を行い、指向性を有するセンサアンテナを有するアクティブセンサと、
   前記アクティブセンサの送信エリアに被らない部分に、電波を透過しない材質で形成され、前記アクティブセンサの側面近傍を取り囲むように設けられ、人の存在を検知する検知エリアに沿った形状である第１のカバー体と、
   前記第１のカバー体に蓋をするように、電波を透過する物質で形成された第２のカバー体と、
   を備えることを特徴とする照明器具。
2. 請求項１記載の照明器具であって、
   前記アクティブセンサは、電波を床面に放射するように天井に設けられ、
   前記第１のカバー体は、電波を透過しない金属で形成され、前記アクティブセンサの側面近傍を取り囲むように円筒状に設けられていることを特徴とする照明器具。
3. 請求項１記載の照明器具であって、
   前記アクティブセンサは、前記検知エリアを、床面を底面とした円錐形状に形成し、
   前記第１のカバー体は、前記検知エリアに沿ったホーン形状であることを特徴とする照明器具。
4. 請求項３記載の照明器具であって、
   前記第１のカバー体は、前記検知エリアに沿った丸みのある形状であることを特徴とする照明器具。
5. 請求項３または４記載の照明器具であって、
   ホーン形状に形成された前記第１のカバー体の開き角が、前記アクティブセンサの前記検知エリアに対する半値角にほぼ等しいことを特徴とする照明器具。
6. 請求項１記載の照明器具であって、
   前記第１のカバー体は、電波を吸収する材質により形成されることを特徴とする照明器具。
7. 請求項１記載の照明器具であって、
   前記第２のカバー体が、円筒状に形成されていることを特徴とする照明器具。
8. 請求項１記載の照明器具であって、
   前記アクティブセンサおよび前記第１のカバー体の全体を覆うように、電波を透過する物質で形成された第２のカバー体を有することを特徴とする照明器具。
9. 請求項７または８記載の照明器具であって、
   前記第２のカバー体は、プラスチックで形成されることを特徴とする照明器具。