JP6958160B2

JP6958160B2 - センサユニット、及び制御システム

Info

Publication number: JP6958160B2
Application number: JP2017179087A
Authority: JP
Inventors: 久山本; 博樹久保
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2037-09-19
Also published as: JP2019053961A

Description

本発明の実施形態は、画像センサと人感センサを備えたセンサユニット及び制御システムに関する。

従来、制御装置と、照明器具と、検知エリア内の人の存否を検出する画像センサを備え、画像センサの検出結果に応じて照明器具の点灯状態が制御される照明制御システムが知られている。画像センサ装置は固体撮像素子を有する画像センサおよびこの画像センサが撮像した画像から人の存否を判断する制御部などを有して構成され、人のわずかな動きから人の存否を検出することが可能であることから、近年この撮像素子を用いた画像センサがたとえばオフィスの照明において用いられるようになってきた。

しかしながら、上記の画像センサで人の存否を検出するには周囲環境にある程度の明るさ必要であり、明るさが低い環境では画像センサの検知精度が低下し、特に暗闇では人の検知が困難である問題がある。

特開２０１５−１５５８１５号公報

本発明が解決しようとする課題は、周囲環境に適した検出手段を有するセンサユニットおよび制御システムを提供する。

実施形態のセンサユニットは、検知範囲を分割可能であり、撮像した検知範囲の画像データにより分割した検知範囲毎に人の存否を検知する１つの画像センサと、画像センサの検知範囲と重複した検知範囲の熱源の変化により人の存在を検知する１つの人感センサと、画像データの画素で検出した明るさに関する値と、閾値とを比較し、検出した明るさが閾値以下の場合に人感センサにより人の存否を判断し、検出した検知範囲の明るさが閾値以上の場合に画像センサにより人の存否を判断する制御部とを備える。

本発明によれば、周囲環境に適した検出手段を有するセンサユニットおよび制御システムを提供することが期待できる。

実施形態の制御システムの構成を示す図である実施形態のセンサユニットの構成を示す図である。同上の画像センサと制御部の出力信号と時間の関係を示す図である。同上のセンサユニットの検知範囲の一例を示す平面図である。同上のセンサユニットの動作の一例を示すフローチャートである。同上の制御システムの動作の一例を示すシーケンス図である。同上の制御システムの動作の一例を示すシーケンス図である。

以下、実施形態を図面を参照して説明する。

実施形態の制御システム１０００は、ビルディングなどの建物に設けられるものであり、図１に示すように、制御システム１０００は、センサユニット１００と、照明器具４０と、制御装置５０と、を具備する。センサユニット１００および照明器具４０は、たとえば天井面に設けられており、それぞれ伝送線５を介して制御装置５０に接続されている。そして、センサユニット１００、照明器具４０および制御装置５０には、それぞれ図示しない電源線が接続されて交流電源が供給可能に構成されている。

センサユニット１００は、床面上の検知範囲内での人の存否を検出するものであり、人の存否の検知信号を伝送線５を介して制御装置５０に送信するように形成されている。センサユニット１００の構成については後述する。

制御装置５０は、センサユニット１００から送信される検知信号に応じて照明器具４０の点灯状態を制御する制御信号を伝送線５を介して照明器具４０へ出力するように形成されている。センサユニット１００から送信された検知信号が人の存在を示す存在信号であるときには、照明器具４０を点灯させる点灯制御信号を出力し、検知信号が人の不在を示す不在信号であるときには、照明器具４０を消灯または調光させる消灯制御信号を出力する。

照明器具４０は、図示しない光源およびこの光源の点灯状態を制御する電源装置を備えている。光源は、たとえばＬＥＤで構成される。照明器具４０は制御装置５０から送信された制御信号が点灯制御信号のときに光源を点灯させ、消灯制御信号のときに光源を消灯または調光させる。照明器具４０は、センサユニット１００の近くに設けられており、センサユニット１００が検出する人の存否に応じて光源の点灯状態が制御される。

次にセンサユニット１００の構成について説明する。

図２はセンサユニット１００の構成を示す図である。図２に示すように、センサユニット１００は、人感センサ１０と、画像センサ２０と、制御部３０と、を具備する。

人感センサ１０は床面上の検知範囲の熱源の変化を検知する図示しない熱感素子を有して構成される。熱感素子は熱源の変化を検知するため暗闇でも人の存否を検知することができる。人感センサ１０は、検知範囲の熱源の変化を観察し熱源に変化がない場合は人が存在していないと判断し不在信号を制御部３０に送信する。一方、熱源に変化がある場合は人が存在していると判断し在信号を制御部３０に送信する。

画像センサ２０は、床面上の検知範囲を撮像する図示しない撮像素子を有して形成されている。撮像素子は、検知範囲のわずかな動きであっても撮像することができる。画像センサ２０は、時間毎に検知範囲を撮像し、撮像した画像データを制御部３０へ送信する。

制御部３０は、ＣＰＵ（中央処理装置）と記憶部を有し、記憶部には予め定められた明るさの閾値が記憶されている。また、制御部３０は、画像センサ２０から取得した画像データを解析し、画像データの画素から検知範囲の明るさを検出する機能を有する。具体的には画像データから検知範囲の照度値を検出する。制御部３０は画像データを取得すると、画像データの画素から検知範囲の明るさを検出するとともに、この検出された明るさと記憶部に記憶されている明るさの閾値とを比較する。この明るさの閾値とは、人が感じる明るさや人が作業に必要な明るさとは異なり、画像センサ２０が人の存否を検出可能な最低限の明るさのことである。画像センサ２０は、撮像した画像データから人の存否を判断するため、検知範囲が暗いと検出精度が低下する。そのため、検知範囲の明るさが少なくとも２０〜３０ｌｘほど必要である。たとえば明るさの閾値を３０ｌｘに設定することにより、画像データで検知した明るさが３０ｌｘ以上の場合に画像センサ２０で人の存否を判断する。また、この明るさの閾値は変更することが可能であり設置場所により閾値の設定値を変更してもよい。

比較の結果、画像データの画素で検出した明るさが閾値以上であった場合、制御部３０は時間毎に撮像された画像データの差分を解析し人の存否を判断する。ここで、画像データに差分がなければ人は不在であると判断し、不在を示す検知信号を伝送線５に出力する。また、差分があれば人が存在していると判断し、在を示す検知信号を伝送線５に出力する。

一方、画像データの画素で検出した明るさが閾値以下であった場合、制御部３０は人感センサ１０から取得した人の在信号および不在信号から人の存否を判断し、検知信号を伝送線５に出力する。

また、制御部３０は、検知範囲で人の存在を検知している状態から、人が動作を停止もしくは検知エリアから退出した場合、不在を示す検知信号を出力するまでに所定の保持時間を有する。図３は、画像センサと制御部の出力信号と時間の関係を示す。図３に示すように、たとえば人が検知範囲に時間t1〜t2まで滞在し時間t2以降に退出した場合、画像センサ２０は時間ｔ1〜ｔ2に在信号を制御部３０に送信し、時間t2以降は不在信号を送信する。一方、制御装置３０は画像センサ２０から在信号を受信した時間ｔ1〜ｔ2に検知信号を制御装置５０に送信し、不在信号を受信した時間t2から保持時間（以降、第１の保持時間と称する）t3まで在を示す検知信号を制御装置５０に送信し、時間t3以降に不在を示す検知信号を送信する。このように制御部３０は、人が存在している状態から不在になった場合、画像センサ２０が不在と判断した第１の保持時間経過後に不在を示す検知信号を出力する。これにより、検知エリアで人が動作を停止して不在と検出した場合でも照明装置が瞬時に消灯することを防ぐことができる。

また、制御部３０は、人感センサ１０から在信号を受信した後に、画像センサ２０から不在信号を受信した場合、第１の保持時間と異なる第２の保持時間後に不在を示す検知信号を制御装置５０に出力する機能を有する。

図４は、センサユニット１００の検知範囲の一例を示す平面図である。図４はたとえばオフィスの天井に設置されたセンサユニット１００の検知範囲を示している。人感センサ１０の検知範囲は斜線で示した範囲であり、画像センサ２０の検知範囲は点線で示した範囲である。図４に示すように画像センサ２０は検知範囲を分割することが可能であり、検知範囲がＡ〜Ｄの4つのエリアに分割されている。このように、画像センサ２０の検知範囲を分割することで、Ａエリアで人の存在を検知した場合、点灯が不要なＢ〜Ｄエリアの照明器具４０を消灯したままＡエリアに対応した照明器具４０のみを点灯することができる。また、人感センサ１０の検知範囲は画像センサ２０の検知範囲と重複しておりＡ〜Ｄエリアの明るさが低い場合でも人感センサ１０により人の存否を検知できる。

また、センサユニット１００は、検知範囲Ａ〜Ｄエリアの内３エリアが消灯している場合でも、１つのエリアの照明器具４０が点灯していれば、３エリアの検知範囲の明るさは閾値以上の明るさになるように設定しておくことで、１つのエリアに対応した照明器具４０が点灯することにより常に画像センサ２０で人の存否を判断することができる。

このように、検知範囲が分割可能な１つの画像センサ２０と、画像センサと検知範囲が重複した１つの人感センサ１０を備えることにより暗闇でも人の存否を判断できるだけでなく、1台のセンサユニット１００で検知範囲を複数に分割し、分割された検知範囲毎に人の存否を判断することができる。

次に、センサユニット１００の動作を説明する。

図５はセンサユニット１００の動作を示すフローチャートである。

図５に示すように、画像センサ２０は検知範囲の画像データを撮像し、制御部３０へ送信する（Ｓ１）。画像センサ２０から画像データを受信した制御部３０は、画像データを解析し検知範囲の明るさを検出する（Ｓ２）。制御部３０は、検出した検知範囲の明るさと記憶部に記憶した明るさの閾値とを比較する（Ｓ３）。比較した結果、検出した明るさが閾値以上である場合、制御部３０は、画像データの差分により人の存否を判断する（Ｓ４）。Ｓ４で人の存在が検知された場合、人の在を示す検知信号を伝送線５に出力する（Ｓ５）。一方、Ｓ４で人の存在が検知されなかった場合は不在を示す検知信号を伝送線５に出力する（Ｓ６）。

また、Ｓ３において検出した明るさが閾値以下であった場合、制御部３０は、人感センサ１０により人の存否を判断する（Ｓ７）。Ｓ７で人感センサ１０が人の存在を検知した場合、人の在を示す検知信号を伝送線５に出力する（Ｓ８）。一方、Ｓ７で人の存在が検知されなかった場合は不在を示す検知信号を伝送線５に出力する（Ｓ９）。

このように、センサユニット１００は検知範囲が閾値よりも明るい場合は、人のわずかな動きでも検知できる画像センサ２０を用いて人の存否を判断し、検知範囲が閾値よりも暗い場合は、暗闇でも検知可能な人感センサ１０を用いて人の存否を判断する。つまり、周囲環境に適した検出手段により人の存否を判断することができる。

次に、制御システム１０００の動作をシーケンスにより示す。

図６は、検知範囲の明るさが閾値以上のときに、たとえば図４に示す検知範囲のＡエリアに人が侵入し、滞在後に退出した場合の動作を示す。

図５に示すように、Ａエリアに人が侵入するとセンサユニット１００は、画像センサ２０が撮像した画像データから検知範囲のＡエリアで人の存在を検知する（Ｓ１）。センサユニット１００はＡエリアに人が存在していることを示す検知信号を制御装置５０へ送信するとともに、Ｂ〜Ｄエリアでは人を検知していないためＢ〜Ｄエリアは不在であることを示す検知信号を制御装置５０へ送信する（Ｓ２）。次に、センサユニット１００から検知信号を受信した制御装置５０は、Ａエリアに対応した照明器具４０へ点灯信号を送信し、Ｂ〜Ｄエリアに対応した照明器具４０へ消灯信号を送信する（Ｓ３）。この点灯信号を受信した照明器具４０はＡエリアに対応した照明器具４０を点灯し、Ｂ〜Ｄエリアの照明器具４０は消灯する（Ｓ４）。Ｓ４以降に人がＡエリアから退出した場合、画像センサ１０は不在信号を制御部３０に送信し、制御部３０は第１の保持時間経過後に不在を示す検知信号を制御装置５０へ送信する（Ｓ５）。制御装置５０はＡエリアに対応した照明器具４０へ消灯信号を送信する（Ｓ６）。この消灯信号を受信したＡエリアの照明器具４０は消灯する（Ｓ７）。

図７は、検知範囲の明るさは閾値以下のときに、たとえば図４に示す検知範囲のＡエリアに人が侵入し、滞在後に退出した場合の制御システム１０００の動作である。

図７に示すように画像センサ２０が撮像した画像データの画素で検出した明るさが閾値以下であった場合、センサユニット１００は人感センサ１０により人の存否を判断する（Ｓ１）。ここで検知範囲に人が存在していると判断すると、人の在を示す検知信号を伝送線５を介して制御装置５０へ送信する（Ｓ２）。センサユニット１００から検知信号を受信した制御装置５０は、照明器具４０に点灯信号を送信する。ここで、人感センサ１０の検知範囲は図４に示す斜線部であるためＡ〜Ｄエリアの照明器具４０に対し点灯信号が送信される（Ｓ３）。この点灯信号を受信したＡ〜Ｄの照明器具４０は点灯する（Ｓ４）。Ｓ３でＡ〜Ｄエリアの照明器具４０が点灯することにより検知範囲の明るさが閾値以上となるため、センサユニット１００は、画像センサ２０により撮像した画像データからＡエリアでの人の存在を検知し、Ｂ〜Ｄエリアでの人の不在を検知する（Ｓ５）。センサユニット１００は、Ａエリアでの人の在を示す検知信号を制御装置５０へ送信する（Ｓ６）。制御装置５０はＡエリアに対応した照明装置４０に点灯信号を送信する（Ｓ７）。一方、Ｓ４において不在信号を受信したセンサユニット１００は、第１の保持時間とは異なる第２の保持時間経過後に不在を示す検知信号を制御装置５０へ送信する（Ｓ８）。不在を示す検知信号を受信した制御装置５０は、Ｂ〜Ｄエリアに対応した照明器具４０へ消灯信号を送信する（Ｓ９）。この消灯信号を受信したＢ〜Ｄエリアに対応した照明器具４０は消灯する（Ｓ１０）。Ｓ１０以降に人がＡエリアから退出した場合、画像センサ１０でＡ〜Ｄエリアの人の存否を検知しし図６のＳ５〜Ｓ７と同じ動作を行う（Ｓ１１）。

このように、制御システム１０００は、周囲環境に適したセンサで人の存否を判断することができるだけでなく、分割した検知エリアに対応した照明器具４０を個別に制御することができる。また、センサユニット１００は、人感センサ１０で人の在を判断した後に、画像センサ２０で人の不在を判断した場合、たとえば第１の保持時間よりも短い第２の保持時間経過後に不在信号を示す検知信号を外部へ送信することにより、人が不在であるエリアの照明器具４０を短い時間で消灯することができる。これにより、暗闇で人感センサ１０が人の存在を検知し全エリアの照明器具４０が点灯後に、画像センサ２０で人の不在エリアの照明器具４０を短い時間で消灯することができる。このように、本実施形態では検知範囲の明るさが閾値以下の状態で人感センサ１０が人を検知した場合は、画像センサ２０の検知範囲全体の明るさを確保することができ、たとえば分割した検知範囲間の人の移動に伴って分割した検知範囲の点消灯が繰り返されるという不具合が軽減される。また、人感センサ１０の検知結果に基づいて照明器具４０を制御した後に、画像センサ２０によって人の在、不在を検知する場合には保持時間を変更することができるため、たとえば保持時間を短くする場合には人が存在する分割した一つの検知範囲のみ点灯を継続し、人が不在の分割した他の検知範囲に対応する照明器具４０は短い時間で消灯させることができ、省電力化することができる。一方、人感センサ１０の検知結果に基づいて照明器具４０を制御した後に、画像センサ２０によって人の在、不在を検知する場合に保持時間は長くしても良く、この場合には人が画像センサ２０の分割した検知範囲領域間で移動することを想定する場合には点消灯が繰り返されることを抑制することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００センサユニット
１０人感センサ
２０画像センサ
３０制御部
４０照明器具
５０制御装置
１０００制御システム

Claims

検知範囲を分割可能であり、撮像した検知範囲の画像データにより分割した検知範囲毎に人の存否を検知する１つの画像センサと；
前記画像センサの検知範囲と重複した検知範囲の熱源の変化により人の存在を検知する１つの人感センサと；
前記画像データの画素で検出した明るさに関する値と、閾値とを比較し、前記検出した明るさに関する値が前記閾値以下の場合に前記人感センサにより人の存否を判断し、前記検出した明るさに関する値が前記閾値以上の場合に前記人感センサによる検知結果に従わず前記画像センサによる検知結果のみに従い人の存否を判断する制御部と；
を具備し、
前記制御部は、
前記画像センサで人の在を判断した後に前記画像センサで人の不在を判断した場合、第１の保持時間経過後に不在信号を示す検知信号を外部へ送信し、
前記人感センサで人の在を判断した後に前記画像センサで人の不在を判断した場合、前記第１の保持時間よりも短い第２の保持時間経過後に不在信号を示す検知信号を外部へ送信することを特徴とするセンサユニット。
請求項１に記載のセンサユニットと；
前記センサユニットと通信可能に接続され、前記センサユニットから人の存否を示す検知信号を収集する制御装置と；
前記制御装置と通信可能に接続され、前記制御装置により点灯状態を制御させる複数の照明器具と；
を具備し、
前記複数の照明器具は、前記画像センサの分割した検知範囲毎に設置され、前記画像センサの検知結果に基づいてそれぞれ制御されることを特徴とする制御システム。