JP6681590B2 - センサ制御装置、センサシステム及び負荷制御システム - Google Patents

Description

本発明は、センサ制御装置、センサシステム及び負荷制御システムに関し、特に、人の存在の有無を検知する人検知センサを制御するセンサ制御装置、及びそれを備えたセンサシステム及び負荷制御システムに関する。

従来、人の存在の有無を検知する人検知センサの検知結果に基づいて、制御対象の負荷機器を制御する負荷制御装置が利用されている。

この種の負荷制御装置としては、撮像素子を有する照明制御端末が知られている（たとえば、特許文献１を参照）。

特許文献１の照明制御端末は、撮像素子による撮像画像に基づいて人の有無を判別して、照明器具の調光を制御する。撮像素子は、複数の照明器具の照明範囲が含まれるように撮像範囲が設定されている。照明制御端末は、各照明器具の照明範囲に対応する形で、撮像画像を複数の領域に分割している。特許文献１の照明制御端末は、撮像画像中に入室者を検出した場合、入室者がいる分割領域に対応する照明器具に対して調光制御を行うことができる、としている。

また、負荷制御装置に利用可能な構成としては、人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、熱感知により作動する赤外線センサとを有する人体検知装置が知られている（たとえば、特許文献２を参照）。

特許文献２の人体検知装置では、人体検出センサの他に赤外線センサを設けることで、人体検出センサによる画像処理の遅れを、検出速度の速い赤外線センサで補完して、センサ性能を向上できる、としている。

特開２０１３−４３１１号公報 特開２００１−３２５６７７号公報

ところで、負荷制御装置は、より人の検知精度が高い構成が求められており、特許文献１の照明制御端末や特許文献２の人体検知装置の構成だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。

本発明の目的は、より人の検知精度が高いセンサ制御装置、センサシステム、及び負荷制御システムを提供することにある。

本発明の一態様のセンサ制御装置は、撮像した画像に基づいて第１検知範囲における人の存在の有無を検知する第１人検知センサと、赤外線に基づいて前記第１検知範囲の少なくとも一部と重複する第２検知範囲における人の存在の有無を検知する第２人検知センサとを制御するセンサ制御装置である。前記センサ制御装置は、前記第１人検知センサ及び前記第２人検知センサの検知結果に基づいて人の存在の有無を判断する第１判断モードと、前記第２人検知センサの検知結果に基づいて人の存在の有無を判断する第２判断モードとを有する判断部を備える。前記判断部は、前記第１判断モードにおいて、前記第１人検知センサ及び前記第２人検知センサが人の存在を検知したとき、人が存在すると判断し、前記第１人検知センサ及び前記第２人検知センサの少なくとも一方が人の存在を検知しなかったとき、人が存在しないと判断する。前記判断部は、前記第１判断モードにおいて、前記第１検知範囲の一定時間における明るさの変化を示す変化値が所定値以上である場合に前記第１判断モードでの人の存在の有無の判断を保留し、前記第１検知範囲の前記変化値が前記所定値未満の場合に人の存在の有無の判断を行う。前記判断部は、前記第１検知範囲の明るさが所定の明るさ未満の場合、前記第２判断モードに切り替える。
本発明の一態様のセンサシステムは、前記センサ制御装置と、前記第１人検知センサと、前記第２人検知センサとを備える。
本発明の一態様の負荷制御システムは、前記センサ制御装置と、前記センサ制御装置の判断結果に基づいて負荷を制御する制御部とを備える。
本発明の一態様の負荷制御システムは、前記センサ制御装置と、前記センサ制御装置の判断結果に基づいて負荷を制御する制御部と、前記制御部により制御される負荷とを備える。

本発明のセンサ制御装置、センサシステム、及び負荷制御システムは、より人の検知精度を高めることができる、という効果がある。

図１は、実施形態の負荷制御装置を示す斜視図である。 図２は、実施形態の負荷制御装置を示す分解斜視図である。 図３は、実施形態の負荷制御装置を示す正面図である。 図４は、実施形態の負荷制御装置を示すブロック図である。 図５は、実施形態の負荷制御装置における第１検知範囲および第２検知範囲を説明する斜視説明図である。 図６は、実施形態の負荷制御装置における判断部の動作を説明するタイミング図である。 図７は、実施形態の負荷制御装置を備えた負荷制御システムを示すブロック図である。

以下では、本実施形態の負荷制御装置１０を、図１ないし図６に基づいて説明する。本実施形態の負荷制御装置１０を備えた負荷制御システム３０については、図７に基づいて説明する。図中においては、同じ部材に対し、同じ符号を付して重複する説明を省略する。各図面が示す部材の大きさや位置関係は、説明を明確にするために誇張していることがある。以下の説明において、本実施形態を構成する各要素は、複数の要素を一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、一の部材の機能を複数の部材で分担して実現してもよい。

本実施形態の負荷制御装置１０は、図１および図２に示すように、筐体１と、蓋体２と、を備えている。筐体１は、底を有する筒状の外形形状をしている。蓋体２は、筐体１の開口１ａａを塞ぐように設けられている。蓋体２は、第１人検知センサ５と、複数の第２人検知センサ６とを備えている。第１人検知センサ５は、図３に示すように、正面視において、蓋体２の中央部に設けられている。複数の第２人検知センサ６は、正面視において、蓋体２の周部に沿って設けられている。筐体１と蓋体２とで囲まれた内部には、図４に示す判断部３と、通信部４とが収納されている。判断部３は、第１人検知センサ５からの第１センサ信号と、第２人検知センサ６からの第２センサ信号とに基づいて、人の存在の有無を判断する。通信部４は、判断部３の判断結果に基づいて、制御信号を出力する。第１人検知センサ５は、撮像素子５ａを備えている。撮像素子５ａは、図５に示す第１検知範囲１０ａａを撮像する。第１人検知センサ５は、撮像素子５ａが第１検知範囲１０ａａを撮像して生成した画像データに基づいて、第１検知範囲１０ａａにおける人の存在の有無を検知することができる。第２人検知センサ６は、赤外線センサ６ａを備えている。赤外線センサ６ａは、第２検知範囲１０ｂａの赤外線を検知する。第２人検知センサ６は、赤外線センサ６ａが検知した赤外線に基づいて、第２検知範囲１０ｂａにおける人の存在の有無を検知することができる。第１検知範囲１０ａａは、複数の第２人検知センサ６の第２検知範囲１０ｂａと重複している。判断部３は、第１判断モードと、第２判断モードと、を有している。判断部３は、第１判断モードにおいて、第１人検知センサ５からの第１センサ信号と第２人検知センサ６からの第２センサ信号との両方に基づき、人の存在の有無を判断する。判断部３は、第２判断モードにおいて、第２人検知センサ６からの第２センサ信号に基づいて、人の存在の有無を判断する。判断部３は、第１人検知センサ５が所定のタイミングで撮像して生成した画像データの明るさと、その後に撮像して生成する画像データの明るさとの変化値を算出する。判断部３は、第１判断モードにおいて、明るさの変化値が所定値以上である場合に人の存在の有無の判断を保留し、明るさの変化値が所定値未満の場合に人の存在の有無の判断を行う。

本実施形態の負荷制御装置１０は、判断部３が、第１判断モードにおいて、明るさの変化値が所定値以上である場合に人の存在の有無の判断を保留し、明るさの変化値が所定値未満の場合に人の存在の有無の判断を行うので、より人の検知精度を高めることができる。

最初に、負荷制御システム３０全体について簡単に説明する。

負荷制御システム３０は、図７に示すように、負荷制御装置１０と、スイッチ３１と、照明器具３２と、伝送ユニット３３と、電源トランス３５と、を備えている。負荷制御システム３０は、伝送線３０ａを介して、複数の負荷制御装置１０と、スイッチ３１と、複数の照明器具３２と、伝送ユニット３３と、が電気的に接続される。負荷制御システム３０は、電源線３０ｂを介して、電源トランス３５と負荷制御装置１０とが電気的に接続されている。

スイッチ３１は、照明器具３２の点灯、消灯や調光を制御できるように構成されている。スイッチ３１は、照明器具３２の点灯、消灯や調光を行う制御信号を、伝送ユニット３３を介して、多重伝送方式で伝送できるように構成されている。スイッチ３１は、制御信号を多重伝送方式で伝送することで、複数の照明器具３２のうち、所定の照明器具３２だけ点灯、消灯や調光の制御を行わせることができる。制御信号には、制御を行わせる照明器具３２を特定するアドレス情報と、照明器具３２を制御する制御情報とを含んでいる。言い換えれば、負荷制御システム３０では、多重伝送方式により、二線の伝送線３０ａで制御信号を伝送できるように構成されている。

照明器具３２は、リモートコントロールリレー３２ａと、リレー制御用ターミナルユニット３２ｂと、調光ターミナルユニット３２ｃと、を備えている。以下では、リモートコントロールリレー３２ａをリモコンリレー３２ａと称し、リレー制御用ターミナルユニット３２ｂを制御ユニット３２ｂと称し、調光ターミナルユニット３２ｃを調光ユニット３２ｃと称する。制御ユニット３２ｂは、伝送ユニット３３からの制御信号を受けてリモコンリレー３２ａを制御する。制御ユニット３２ｂは、制御ユニット３２ｂごとにアドレスが設定されている。制御ユニット３２ｂは、多重伝送された制御信号のうち、制御ユニット３２ｂ自体に予め設定されたアドレスと一致するアドレス情報を含んだ制御信号の内容に基づいて、リモコンリレー３２ａを制御する。リモコンリレー３２ａは、照明器具３２のオンとオフとを切り替えるための接点を備えている。リモコンリレー３２ａは、制御ユニット３２ｂからの指令に基づいて、照明器具３２のオンとオフとを切り替える。調光ユニット３２ｃは、調光ユニット３２ｃごとにアドレスが設定されている。調光ユニット３２ｃは、多重伝送された制御信号のうち、調光ユニット３２ｃ自体に予め設定されたアドレスと一致するアドレス情報を含んだ制御信号を取り出すことができる。調光ユニット３２ｃは、制御信号の内容に基づいて、照明器具３２の調光を制御する。照明器具３２は、リモコンリレー３２ａと、制御ユニット３２ｂと、調光ユニット３２ｃとを備えた通信機能付き照明器具として機能する。

伝送ユニット３３は、二線の伝送線３０ａで各種の制御信号を複数の照明器具３２に伝送できるように構成されている。伝送ユニット３３は、制御信号を伝送する伝送回路を備えている。伝送ユニット３３は、複数の負荷制御装置１０からの制御信号が混信しないように制御して、照明器具３２に伝送できるように構成されている。伝送ユニット３３は、たとえば、１台で２５６回路分の負荷機器を制御できるように構成されている。電源トランス３５は、たとえば、商用交流電源を所定の電力に変圧する変圧器を備えている。電源トランス３５は、負荷制御装置１０を駆動させるための電力を負荷制御装置１０に供給する。負荷制御システム３０では、複数の照明器具３２を制御する照明コントローラを備えていてもよい。照明コントローラは、負荷制御装置１０などと連動して照明器具３２の点灯制御を行う。

以下では、負荷制御システム３０における負荷制御装置１０の基本的動作について説明する。

負荷制御装置１０は、たとえば、照明器具３２が点灯している場合、第１人検知センサ５の第１センサ信号と、第２人検知センサ６の第２センサ信号とに基づいて、負荷制御装置１０の検知範囲に人が滞在していると判断すれば、照明器具３２の点灯を継続させる。負荷制御装置１０は、照明器具３２の点灯を継続させる場合、所定の照明器具３２の点灯を継続させる制御信号を通信部４から出力してもよいし、制御信号を出力しなくともよい。負荷制御装置１０は、第１センサ信号と、第２センサ信号との両方に基づいて、人が負荷制御装置１０の検知範囲から検知範囲の外に移動中であると判断部３が判断する場合、所定の照明器具３２を減光させる制御信号を通信部４から出力する。照明器具３２は、調光ユニット３２ｃ自体に予め設定されたアドレスと一致するアドレス情報を含んだ制御信号に基づいて、調光制御される。負荷制御装置１０は、人が負荷制御装置１０の検知範囲から検知範囲の外に移動中であると判断した場合、たとえば、所定の照明器具３２を１００％出力の点灯状態から５０％出力の点灯状態に減光させる。

負荷制御装置１０は、たとえば、第１人検知センサ５の第１センサ信号と、第２人検知センサ６の第２センサ信号とに基づいて、人が存在していないと判断すれば、所定の照明器具３２を消灯させる制御信号を通信部４から出力する。照明器具３２では、制御ユニット３２ｂ自体に予め設定されたアドレスと一致するアドレス情報を含んだ制御信号に基づいて、制御ユニット３２ｂがリモコンリレー３２ａを制御する。リモコンリレー３２ａは、制御ユニット３２ｂからの指令に基づいて、照明器具３２を消灯させる。本実施形態の負荷制御装置１０を備えた負荷制御システム３０では、負荷制御装置１０が制御する制御対象の負荷機器を、照明器具３２としている。制御対象は、照明器具３２だけに限られず、たとえば、換気扇、エアコンディショナなど種々の負荷機器が挙げられる。

以下では、負荷制御装置１０の具体的な構成について説明する。

負荷制御装置１０では、筐体１が、底板と、筒体１ｂとを備えている。筐体１は、底板と筒体１ｂとで、図２に示すように、有底円筒状の外形形状をしている。蓋体２は、底部２ａと、筒部２ｂとを備えている。蓋体２は、底部２ａと筒部２ｂとで、有底円筒状の外形形状をしている。負荷制御装置１０は、筐体１と蓋体２とを嵌め合わせた状態で、内部が空洞な箱体を構成している。負荷制御装置１０は、筐体１と蓋体２とが嵌め合わされた状態で、円柱状の外形形状をしている。筐体１は、正面視において、一対の貫通孔１ｃａを周部に沿って設けている。筐体１は、貫通孔１ｃａに挿通された第１螺子が蓋体２の螺子孔で螺子止め、されるように構成されている。筐体１は、たとえば、ユリア樹脂など電気絶縁性の樹脂材料により形成することができる。蓋体２は、たとえば、ユリア樹脂など電気絶縁性の樹脂材料により形成することができる。筐体１と蓋体２とは、同じ材料を用いて形成してもよいし、異なる材料を用いて形成してもよい。

蓋体２は、第１窓孔２ａａと、第２窓孔２ａｂと、を備えている。蓋体２は、底部２ａの中央部において、１つの第１窓孔２ａａを備えている。第１窓孔２ａａは、底部２ａの厚み方向に貫通している。第１窓孔２ａａの中心軸は、底部２ａにおける外底面２ｃａの垂線方向に沿っている。第１窓孔２ａａは、正面視が円形状の形状をしている。蓋体２は、第１窓孔２ａａの周部において、４つの第２窓孔２ａｂを備えている。第２窓孔２ａｂの中心軸は、底部２ａにおける外底面２ｃａの垂線から外方へ向かうように傾斜している。底部２ａの外底面２ｃａには、第２窓孔２ａｂの周部に外方に向かって拡がる窪部２ｄａが設けられている。蓋体２は、筒部２ｂの外周から外方に突出するフランジ部２ｃを底部２ａ側に備えている。

負荷制御装置１０は、蓋体２の外底面２ｃａを覆うプレート１２を備えている。プレート１２は、円形板状の外形形状をしている。プレート１２は、第１窓孔２ａａと対応する中央部に第１開口１２ａを備えている。プレート１２は、第２窓孔２ａｂと対応する周部に第２開口１２ｂを備えている。第２開口１２ｂの周りには、窪部２ｄａに対応する周部に凹所１２ｄａを有している。プレート１２は、負荷制御装置１０の化粧プレートを構成している。負荷制御装置１０は、プレート１２の第１開口１２ａから第１人検知センサ５が露出する。負荷制御装置１０は、プレート１２の第２開口１２ｂから第２人検知センサ６が露出する。

第１人検知センサ５は、撮像素子５ａに加え、レンズ部５ｂと、レンズホルダ５ｃと、カバープレート５ｄとを備えている。撮像素子５ａは、たとえば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどの固体撮像素子を利用することができる。撮像素子５ａは、画像データを取得できるように構成されている。レンズ部５ｂは、撮像素子５ａの前方に設けられている。レンズ部５ｂは、たとえば、光を集光するレンズと、撮像素子５ａとレンズとの距離を相対的に変位させる調整部とを備えた構成とすることができる。調整部は、レンズを保持する永久磁石と、永久磁石を可動させる電磁コイルとで構成できる。レンズ部５ｂは、コイルに流れる電流を調整することでレンズを可動させ、撮像素子５ａとの焦点を調整できる。レンズホルダ５ｃは、レンズ部５ｂを保持する。レンズホルダ５ｃは、環状の外形形状をしている。カバープレート５ｄは、環状のレンズホルダ５ｃの第３開口５ｃ１を塞ぐように設けられている。カバープレート５ｄは、レンズ部５ｂの前方に配置される。カバープレート５ｄは、透光性を有している。カバープレート５ｄは、外部から第１人検知センサ５の内部が視認しにくくなるように、着色されている。レンズホルダ５ｃは、平面視において、円環状の一部に表示部８を備えている。表示部８は、発光ダイオード８ａを有している。発光ダイオード８ａは、発光色や点灯状態によって、負荷制御装置１０の動作状態を表示することができるように構成されている。

第２人検知センサ６は、赤外線センサ６ａに加え、センサカバー６ｂを備えている。赤外線センサ６ａは、円柱状の外形形状をしている。赤外線センサ６ａは、軸方向に沿って３つの端子６ａ１を突出させている。センサカバー６ｂは、筒状部６ｂ１と、円蓋状部６ｂ２とを有している。筒状部６ｂ１は、円筒状の外形形状をしている。円蓋状部６ｂ２は、筒状部６ｂ１を覆っている。円蓋状部６ｂ２は、赤外線を集光するレンズを有している。センサカバー６ｂは、筒状部６ｂ１と、円蓋状部６ｂ２とが一体的に形成されている。センサカバー６ｂは、たとえば、ポリエチレン樹脂を用いて形成することができる。センサカバー６ｂは、赤外線センサ６ａの端子６ａ１と反対側を覆うように構成されている。第２人検知センサ６は、人から発せられる赤外線を、センサカバー６ｂを介して赤外線センサ６ａが検出する。第２人検知センサ６は、所定の視野角を確保するために、蓋体２の外底面２ｃａよりもセンサカバー６ｂを外部に突出させている。

第２人検知センサ６は、蓋体２を介して、第１回路基板１３ａに実装されている。図２では、説明の便宜上、第２人検知センサ６を第１回路基板１３ａに直接取り付けた図を示している。第１回路基板１３ａは、平面視において、円盤状の外形形状をしている。第１回路基板１３ａは、第１挿入孔１３ｂと、第２挿入孔１３ｃとを備えている。第１挿入孔１３ｂは、平面視において、円弧状に形成されている。第１挿入孔１３ｂは、センサカバー６ｂにおける筒状部６ｂ１の一部を収納できるように構成されている。赤外線センサ６ａは、赤外線センサ６ａの一部が第１回路基板１３ａに当接するように配置される。第２挿入孔１３ｃは、赤外線センサ６ａの端子６ａ１が挿入される。第１回路基板１３ａは、１つの第２人検知センサ６に対し、３つの第２挿入孔１３ｃを備えている。第２挿入孔１３ｃは、平面視において、楕円形状に形成されている。第２挿入孔１３ｃは、第１回路基板１３ａの第１面１３ａａに対し、端子６ａ１が傾斜して挿入される。赤外線センサ６ａは、第１回路基板１３ａの第１挿入孔１３ｂと第２挿入孔１３ｃとで、第１回路基板１３ａの第１面１３ａａに対して傾斜して実装される。赤外線センサ６ａは、平面視において、蓋体２の中央部から外周に向かうように、傾斜して実装される。

第１回路基板１３ａは、第１面１３ａａに、撮像素子５ａ、発光ダイオード８ａや赤外線センサ６ａの他、ＦＰＧＡ(field-programmable gate array)などの電子素子５ｊを実装している。第１回路基板１３ａは、第１面１３ａａと対向する第２面に、ＩＣ(Integrated Circuit)やマイクロコンピュータなど実装部品を実装している。第１回路基板１３ａは、所定形状の配線が形成されており、撮像素子５ａ、発光ダイオード８ａ、赤外線センサ６ａ、電子素子５ｊや各種の実装部品と電気的に接続できるように構成されている。負荷制御装置１０では、電子素子５ｊや実装部品を用いて、判断部３や通信部４が構成されている。第１回路基板１３ａは、螺子により、蓋体２に固定される。

第１回路基板１３ａは、第２回路基板１３ｆと電気的に接続される。第２回路基板１３ｆは、円盤状の外形形状をしている。第２回路基板１３ｆには、各種の電子部品１３ｅが実装されている。電子部品１３ｅは、たとえば、電解コンデンサ、フォトカプラ、サーミスタ、トランジスタ、バリスタやダイオードなどが挙げられる。第２回路基板１３ｆは、実装された各種の電子部品１３ｅを用いて、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成している。第２回路基板１３ｆは、第１回路基板１３ａに給電する電源回路を構成している。第２回路基板１３ｆは、第２螺子１３ｄにより、筐体１に固定される。第２回路基板１３ｆは、複数の端子部を備えている。負荷制御装置１０は、筐体１における蓋体２と反対側に複数の端子部が露出している。端子部は、負荷制御装置１０に給電する給電端子として機能させることができる。端子部は、通信部４からの制御信号を伝送する通信端子として機能させることができる。

負荷制御装置１０は、引締め螺子１０ｄと、挟み金具１０ｅとを備えている。引締め螺子１０ｄは、筐体１と蓋体２とに渡って設けられた溝部１０ｍに沿って設けられる。挟み金具１０ｅは、引締め螺子１０ｄに嵌め合いできるように構成されている。負荷制御装置１０は、図５に示すように、建築物の天井材３０ｃなどの施工面３０ｃａに取り付けられる。負荷制御装置１０は、天井材３０ｃに設けられた貫通口３０ｃｂに埋め込んで配置される。フランジ部２ｃは、負荷制御装置１０を天井材３０ｃの貫通口３０ｃｂに埋め込んだ状態で、施工面３０ｃａと当接できるように構成されている。負荷制御装置１０は、引締め螺子１０ｄと挟み金具１０ｅとを利用して、フランジ部２ｃと挟み金具１０ｅとで天井材３０ｃに取り付けることができる。負荷制御装置１０は、天井材３０ｃに取り付けることで、第１人検知センサ５や第２人検知センサ６が施工面３０ｃａ側から鉛直方向の下方を検知できるように配置される。

以下では、負荷制御装置１０の回路構成について、図４に基づき説明する。

負荷制御装置１０は、判断部３と通信部４と第１人検知センサ５と第２人検知センサ６とに加え、電源部７を備えている。電源部７は、第２回路基板１３ｆに形成されたＤＣ−ＤＣコンバータにより構成される。電源部７は、判断部３と通信部４と第１人検知センサ５と第２人検知センサ６とに電力を供給する。

判断部３は、制御部３ｓと、タイマ部３ｔとを備えている。判断部３は、第１人検知センサ５からの第１センサ信号と、第２人検知センサ６からの第２センサ信号と、が入力される。制御部３ｓは、第１センサ信号と第２センサ信号とに基づいて、照明器具３２の点灯、消灯もしくは調光を制御する制御信号を、通信部４から出力させるように構成されている。制御部３ｓは、たとえば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)などを用いたマイクロコンピュータにより構成できる。タイマ部３ｔは、時刻を計時する。通信部４は、判断部３からの指令に基づいて、各種の制御信号を出力する。通信部４は、制御信号を多重伝送方式で伝送できるように構成されている。

制御部３ｓは、第１センサ信号と第２センサ信号とに基づいて、人が存在しないと判断してからタイマ部３ｔで計時した所定の時間の経過後、照明器具３２を消灯させる制御信号を通信部４から出力させることができる。制御部３ｓは、タイマ部３ｔが計時中に、第１センサ信号および第２センサ信号に基づいて、人が存在していると判断した場合、タイマ部３ｔのカウントをリセットする。負荷制御装置１０は、タイマ部３ｔがリセット後に新たにカウントダウンを完了するまでの時間の間、照明器具３２の点灯を維持させることができる。

第１人検知センサ５は、撮像素子５ａに加え、画像処理部５ｅを備えている。画像処理部５ｅは、演算制御部５ｆと、第１記憶部５ｇと、第２記憶部５ｈと、を備えている。演算制御部５ｆは、撮像素子５ａが撮像して生成した画像データを、演算処理する。演算制御部５ｆは、ＦＰＧＡと、ＤＳＰ（DigitalSignal Processor）と、を用いて構成される。演算制御部５ｆは、ＤＳＰの代わりに、高度イメージプロセッサなどのデジタル画像処理を高速に処理することが可能な半導体素子を用いてもよい。

第１記憶部５ｇは、撮像素子５ａが撮像して生成した画像データを記憶する。第１記憶部５ｇは、データ量が多い画像データを記憶できるように大容量記憶装置を用いている。第１記憶部５ｇは、たとえば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの記憶容量が比較的に大きな揮発性メモリを用いることができる。第２記憶部５ｈは、天井材３０ｃ側から見た人の輪郭の形状データなどが予め記憶されている。人の輪郭の形状データは、人と人以外とを弁別する画像識別の処理を行うために用いられる。第２記憶部５ｈは、第１記憶部５ｇと別途に備えている。第２記憶部５ｈは、形状データが比較高速に転送できるように、ＳＤＲＡＭ（Synchronous DRAM）などの不揮発性メモリを用いている。

画像処理部５ｅは、撮像素子５ａが撮像して生成した画像データを一時的に第１記憶部５ｇに記憶させる。画像処理部５ｅは、第１記憶部５ｇに記憶された画像データを、適宜に演算制御部５ｆへ読み込む。画像処理部５ｅは、第２記憶部５ｈから適宜に人の輪郭の形状データを演算制御部５ｆへ読み込む。演算制御部５ｆでは、読み込まれた画像データに対し、画像差分処理を行う。画像差分処理では、背景差分として、撮像素子５ａで撮像された現在の画像データに基づく現在画像と、人が第１検知範囲１０ａａに侵入する前に予め撮像素子５ａで撮像された背景データに基づく背景画像とが比較される。背景データは、第１記憶部５ｇに記憶させてもよいし、第２記憶部５ｈに記憶させてもよい。演算制御部５ｆは、現在画像と背景画像とを比較して、画素ごとの差分を取った差分画像を生成する。画像差分処理は、背景差分だけに限られず、撮像素子５ａが読み込む時系列が異なる２つの画像データを比較した時間差分により、差分画像を生成してもよい。演算制御部５ｆは、現在画像と背景画像との差分を取って輝度値を２値化させた差分画像から差分画素の抽出処理が行わる。差分画素の抽出処理では、現在画像と背景画像との間で変化のない画素の輝度値が所定の閾値を下回る。差分画素の抽出処理では、人が存在する場合、現在画像と背景画像との間で変化が生じる。差分画素の抽出処理では、現在画像と背景画像との間で変化のある画素の輝度値が所定の閾値以上となる。

演算制御部５ｆは、差分画素の抽出処理を行った後、差分画素に対する認識処理を行う。認識処理では、抽出された差分画素の集団の輪郭の形状に対し、第２記憶部５ｈに予め記憶された人の輪郭の形状データとどれくらい一致するかを判断する形状のパターン認識による画像識別の処理を行う。演算制御部５ｆは、抽出した輪郭の形状と、予め記憶させた人の輪郭の形状データとの一致率を判断することで、抽出された輪郭の形状が人か、人に該当しないのかを判断することができる。演算制御部５ｆでは、たとえば、差分画素に対する認識処理として、SobelフィルタやPrewitフィルタなどを用いて輪郭の形状を抽出することができる。

演算制御部５ｆは、画像識別の処理により、人の存在が検知できれば、人の存在を示す第１センサ信号を出力する。第１人検知センサ５は、撮像素子５ａ側から画像データが出力されるたびに、画像データと背景画像とを比較することで人が存在しているか否かを適宜に検知することができる。負荷制御装置１０は、静止した状態の人が存在しているだけの状態であっても、人の存在の有無を検知することが可能となる。

第２人検知センサ６では、赤外線センサ６ａが、焦電素子６ｄと信号処理回路部６ｅとを備えている。焦電素子６ｄは、人から発せられる赤外線を検出する。信号処理回路部６ｅは、増幅回路６ｆと、帯域フィルタ６ｇと、比較回路６ｈと、出力回路６ｊとを備えている。増幅回路６ｆは、焦電素子６ｄからの信号を増幅する。帯域フィルタ６ｇは、増幅された信号のうち、雑音となる不要な周波数成分を除去する。比較回路６ｈは、不要な周波数成分を除去された信号が、予め設定された閾値を超えたか否かを弁別する。信号が予め設定した閾値を超えている場合、出力回路６ｊは、人の存在を示す第２センサ信号を出力する。すなわち、信号処理回路部６ｅは、焦電素子６ｄからの信号を増幅させて閾値と比較する。赤外線センサ６ａは、焦電素子６ｄからの信号が閾値よりも大きければ、端子６ａ１から第２センサ信号を判断部３に出力する。

負荷制御装置１０は、第１人検知センサ５からの第１検知信号と、第２人検知センサ６からの第２検知信号とに基づいて、人の存在の有無を判断し、複数の照明器具３２それぞれの点灯、消灯若しくは調光を個別に制御する。特に、負荷制御装置１０は、第１人検知センサ５が画像データの差分に基づいて人の存在の有無を検知しているため、第１検知範囲１０ａａにおける人の滞在、不在、移動を判別することができる。負荷制御装置１０は、人が第１検知範囲１０ａａを移動中の場合に照明器具３２を減光させ、人が第１検知範囲１０ａａに滞在している場合のみ照明器具３２を点灯させることができる。

第１人検知センサ５は、撮像素子５ａが撮像して生成した画像データに基づいて、人の存在の有無を検知する。第１人検知センサ５は、撮像素子５ａが画像データを取得できるように、第１検知範囲１０ａａが所定の明るさを有している必要がある。第２人検知センサ６は、人から放射された赤外線に基づいて、赤外線センサ６ａが人の存在の有無を検知しているため、明るさに関係なく人の存在の有無の検知を行うことができる。

負荷制御装置１０は、所定の時間間隔で、第１人検知センサ５が画像データを取得している。負荷制御装置１０は、第１人検知センサ５を利用して、周囲の明るさを検出することができる。第１人検知センサ５は、周囲の明るさとして、撮像素子５ａが撮像して生成した画像データ全体の平均値から照度を算出する。言い換えれば、第１人検知センサ５は、照度センサとしても機能している。判断部３は、第１人検知センサ５で検出した明るさが予め設定された所定の照度以上の場合、第１センサ信号と第２センサ信号とで人の存在の有無を判断する第１判断モードで動作する。予め設定する所定の照度の閾値としては、撮像素子５ａの撮像性能にもよるが、たとえば、２０ルクスとすることができる。照度の閾値は、たとえば、第２記憶部５ｈに記憶させておけばよい。

判断部３は、負荷制御装置１０の周囲の明るさが所定の照度未満の場合、第２人検知センサ６からの第２センサ信号だけに基づいて、人の存在の有無を判断する第２判断モードで動作する。判断部３は、第２判断モードの判断結果に基づいて、制御信号を通信部４から出力させる。負荷制御装置１０は、周囲の明るさにかかわらず、第１検知信号と第２検知信号とに基づいて人の存在の有無を判断し、制御信号を通信部４から出力することができる。

次に、本実施形態の負荷制御装置１０における第１検知範囲１０ａａおよび第２検知範囲１０ｂａについて簡単に説明する。

第１検知範囲１０ａａは、たとえば、図５に示すように、第１人検知センサ５を頂点とする四角錐形に形成される。第２検知範囲１０ｂａは、第２人検知センサ６を頂点とする斜円錐形に形成される。図５では、４つの第２人検知センサ６のうち、１つの第２人検知センサ６が検知する第２検知範囲１０ｂａを例示している。第１人検知センサ５は、床面において、第１検知範囲１０ａａが矩形状に形成される。第２人検知センサ６は、第１人検知センサ５の第１検知範囲１０ａａと重複するように、床面において、第２検知範囲１０ｂａが楕円状に形成される。第１人検知センサ５と第２人検知センサ６とは、床面における第２検知範囲１０ｂａの長軸方向が、床面における第１検知範囲１０ａａの対角線に沿うように配置される。負荷制御装置１０は、床面において、４つの第２検知範囲１０ｂａ全体が、第１検知範囲１０ａａを含むように配置される。

第１人検知センサ５は、第１検知範囲１０ａａを分割した複数の分割領域ごとに、人の存在の有無を検知する検知機能のオンとオフとを切り替えることができるように構成することができる。負荷制御装置１０では、たとえば、柱が存在するなど設置場所によって、人の存在を検知することが不要な特定の分割領域の検知機能を予めオフとすることができる。第１人検知センサ５は、分割領域を第２記憶部５ｈに記憶させることができる。負荷制御装置１０は、リモートコントロール装置を用いて、外部から適宜に分割領域を設定する構成としてもよい。

複数の分割領域それぞれは、複数の第２人検知センサ６のいずれか１つの第２検知範囲１０ｂａと重複している。負荷制御装置１０は、分割領域ごとに検知機能のオンとオフとを制御する場合、複数の第２人検知センサ６のいずれかの第２検知範囲１０ｂａと重畳する分割領域における検知機能がオンやオフとなる。負荷制御装置１０は、１つの分割領域の検知機能をオフにすると、オフとした分割領域に人が存在していても人の検知を行わない。

負荷制御装置１０は、検知機能がオフとされた分割領域と重畳する第２検知範囲１０ｂａとが重なっている場合、第１人検知センサ５は人の存在の有無を検知しないが、第２人検知センサ６が人の存在の有無を検知する。負荷制御装置１０は、周囲が明るい場合、第１判断モードとして、第１センサ信号と、第２センサ信号との論理積で、人の存在の有無を判断する。判断部３は、周囲の明るさが所定の照度以上の場合、第１センサ信号と、第２センサ信号との論理積の信号処理を行うことで、人の存在の有無を判断する。判断部３は、第２人検知センサ６が第１人検知センサ５の検知機能をオフとした分割領域で人の存在を検知しても、人が存在すると判断することはない。

負荷制御装置１０は、周囲が暗い場合、第２判断モードとして、第２人検知センサ６からの第２センサ信号だけに基づいて、人の存在の有無を判断する。負荷制御装置１０は、分割領域の設定時に、第１人検知センサ５の分割領域における検知機能のオンとオフに応じて、制御部３ｓで、自動的に重複する第２検知範囲１０ｂａを検知する第２人検知センサ６をオンとオフに制御している。負荷制御装置１０は、制御部３ｓが所定の分割領域１０ａｂにおける検知機能をオフに設定すれば、オフとなった分割領域に対応する第２人検知センサ６の機能をオフに制御することができる。負荷制御装置１０は、制御部３ｓが所定の分割領域における検知機能をオフに設定すれば、オフとなった分割領域に対応する第２人検知センサ６からの第２センサ信号を無効とすることで、第２人検知センサ６をオフとしてもよい。したがって、第２人検知センサ６をオンとオフに制御するとは、第２人検知センサ６への給電を制御することで行ってもよいし、判断部３が第２人検知センサ６からの第２センサ信号を有効や無効とすることで行ってもよい。

次に、負荷制御装置１０の判断部３の動作について説明する。

負荷制御装置１０は、撮像素子５ａを用いて照度を検出することで周囲の明るさを検知し、判断部３が自動的に第１判断モードと第２判断モードとを相互に切り替える。

ところで、負荷制御装置１０は、第１人検知センサ５が露光調整して所定の画像データを取得している。露光調整は、たとえば、レンズ部５ｂのレンズを可動させて調整することができる。第１人検知センサ５は、露光調整に多少の時間がかかる。負荷制御装置１０は、たとえば、照明器具３２が点灯され周辺の明るさが急変する場合、第１人検知センサ５の露光調整が完了するまでの間、正確な画像データを取得することができない場合がある。第１人検知センサ５は、正確な露光調整ができなければ、露光過剰や露光不足が生じて、人の存在の有無の誤検知を生じる虞がある。本実施形態の負荷制御装置１０では、判断部３は、第１判断モードにおいて、画像データの明るさの変化値が所定値以上の場合に人の存在の有無の判断を保留し、画像データの明るさの変化値が所定値未満の場合に人の存在の有無の判断を行う。

図６では、負荷制御装置１０の判断部３が人の存在の有無を判断する判断機能のオンとオフとを時系列で例示している。負荷制御装置１０は、たとえば、時刻ｔ_１で照明器具３２が点灯され、周囲が明るくなり第１判断モードとなった場合、画像データの明るさの変化値が所定値以上となる。画像データの明るさの変化値は、第１人検知センサ５が所定のタイミングで撮像して生成した画像データの照度と、次のタイミングで撮像して生成した画像データの照度との時間微分から算出することができる。画像データの明るさの変化値は、演算制御部５ｆで演算処理して算出することができる。演算制御部５ｆは、予め第２記憶部５ｈに記憶させている明るさの変化値の大きさを判別する所定値に基づいて、明るさの変化値の大小を判断する。判断部３は、画像データの明るさの変化値が所定値以上の場合、人の存在の有無の判断を時刻ｔ_２まで保留する。判断部３は、周囲の明るさが急激に変化する状態では、第１人検知センサ５からの第１検知信号を無効とすればよい。判断部３は、時刻ｔ_２の経過後、第１センサ信号と第２センサ信号に基づいて、人の存在の有無の判断を行う。

次に、時刻ｔ_３で照明器具３２が消灯され、周囲が暗くなるが第１判断モードの場合、画像データの明るさの変化値が所定値以上の場合がある。判断部３は、画像データの明るさの変化値が所定値以上の場合、人の存在の有無の判断を時刻ｔ_４まで保留する。判断部３は、時刻ｔ_４の経過後、第１センサ信号と第２センサ信号に基づいて、人の存在の有無の判断を行う。

次に、負荷制御装置１０は、時刻ｔ_１と同様に時刻ｔ_５で照明器具３２が点灯され、周囲が明るくなり第１判断モードにおいて、画像データの明るさの変化値が所定値以上の場合、人の存在の有無の判断を時刻ｔ_６まで保留する。判断部３は、時刻ｔ_６の経過後、第１センサ信号と第２センサ信号に基づいて、人の存在の有無の判断を行う。

次に、負荷制御装置１０は、たとえば、時刻ｔ_７で照明器具３２が消灯され、周囲が暗くなり第２判断モードとなる場合、画像データの明るさの変化値が所定値以上の場合でも、第２人検知センサ６からの第２センサ信号だけで、人の存在の有無の判断を行う。

負荷制御装置１０は、周囲の照度変化が急激に生じた明るさの変化値が所定値以上である場合に人の存在の有無の判断を保留し、明るさの変化値が所定値未満の場合に人の存在の有無の判断を行うので、より人の検知精度を高めることができる。

１ 筐体
１ａａ 開口
２ 蓋体
３ 判断部
４ 通信部
５ 第１人検知センサ
５ａ 撮像素子
６ 第２人検知センサ
６ａ 赤外線センサ
１０ 負荷制御装置

Claims (7)

1. 撮像した画像に基づいて第１検知範囲における人の存在の有無を検知する第１人検知センサと、赤外線に基づいて前記第１検知範囲の少なくとも一部と重複する第２検知範囲における人の存在の有無を検知する第２人検知センサとを制御するセンサ制御装置であって、
   前記第１人検知センサ及び前記第２人検知センサの検知結果に基づいて人の存在の有無を判断する第１判断モードと、前記第２人検知センサの検知結果に基づいて人の存在の有無を判断する第２判断モードとを有する判断部を備え、
   前記判断部は、前記第１判断モードにおいて、前記第１人検知センサ及び前記第２人検知センサが人の存在を検知したとき、人が存在すると判断し、前記第１人検知センサ及び前記第２人検知センサの少なくとも一方が人の存在を検知しなかったとき、人が存在しないと判断し、
   前記判断部は、前記第１判断モードにおいて、前記第１検知範囲の一定時間における明るさの変化を示す変化値が所定値以上である場合に前記第１判断モードでの人の存在の有無の判断を保留し、前記第１検知範囲の前記変化値が前記所定値未満の場合に人の存在の有無の判断を行い、
   前記判断部は、前記第１検知範囲の明るさが所定の明るさ未満の場合、前記第２判断モードに切り替える、
   センサ制御装置。
2. 前記判断部は、前記第２判断モードにおいて、前記第２人検知センサが人の存在を検知したとき、人が存在すると判断し、前記第２人検知センサが人の存在を検知しなかったとき、人が存在しないと判断する、
   請求項１に記載のセンサ制御装置。
3. 前記判断部は、人の存在の有無の判断を保留したときから所定期間経過後に、前記第１判断モードにより人の存在の有無の判断を行う、
   請求項１又は２に記載のセンサ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ制御装置と、
   前記第１人検知センサと、
   前記第２人検知センサと
   を備える、
   センサシステム。
5. 前記第１人検知センサの周囲に複数の前記第２人検知センサが配置されている、
   請求項４に記載のセンサシステム。
6. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ制御装置と、
   前記センサ制御装置の判断結果に基づいて負荷を制御する制御部と
   を備える、
   負荷制御システム。
7. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ制御装置と、
   前記センサ制御装置の判断結果に基づいて負荷を制御する制御部と、
   前記制御部により制御される負荷と
   を備える、
   負荷制御システム。

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