JP7415730B2 - センサー付照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、センサー付照明装置に関する。

従来、マイクロ波センサーを用いて人物の存・不在を検知して照明の点灯状態を変化させるマイクロ波センサー付照明が知られている。

マイクロ波センサーは、人感センサーとして一般的な赤外線センサーと比較して、検知範囲が広い、環境影響を受けにくいなどの利点を有する。

特開２０１２－２５６５１０号公報

しかし、その反面、マイクロ波センサーは、建築部材によっては、検知範囲が壁を通り越えて広がり、壁の向こうの人物の移動を不必要にとらえてしまうこともある。これは、マイクロ波センサー付照明の誤動作の原因となる。

このような誤動作の発生が少なく動作するセンサー付照明装置の開発が望まれている。

実施形態に係るセンサー付照明装置は、照明光を放射する照明部と、物体の動きを検知するセンサー部と、前記センサー部の検知結果に応じて前記照明部を制御するコントロール部とを備える。前記センサー部は、マイクロ波を発信するとともに、物体によって反射されたマイクロ波を受信する。前記センサー部は、発信するマイクロ波の発信強度を変更することが可能である。前記コントロール部は、前記センサー部の検知範囲を設定する設定モードを有し、前記設定モードにおいて、前記センサー部の発信強度を変化させ、前記センサー部によって受信されたマイクロ波の受信強度に基づいて、前記センサー部が発信するマイクロ波の発信強度を設定する。

実施形態によると、誤動作の発生が少なく動作するセンサー付照明装置が提供される。

図１は、実施形態に係るセンサー付照明装置のブロック図である。 図２は、図１に示されたセンサー部から発信されるマイクロ波の発信強度に対する反射率のグラフである。 図３は、図１に示されたセンサー付照明装置の設置例を示す平面図であり、図２において反射率が増大する範囲内にある発信強度において発信されたマイクロ波の様子を示している。 図４は、図１に示されたセンサー付照明装置の設置例を示す平面図であり、図２において反射率が飽和し始める発信強度において発信されたマイクロ波の様子を示している。 図５は、図１に示されたセンサー付照明装置の設置例を示す平面図であり、図２において反射率が飽和した範囲内にある発信強度において発信されたマイクロ波の様子を示している。

実施形態のセンサー付照明装置１０は、照明光を放射する照明部２０と、物体の動きを検知するセンサー部３０と、前記センサー部３０の検知結果に応じて前記照明部２０を制御するコントロール部４０とを備える。前記センサー部３０は、マイクロ波を発信するとともに、物体によって反射されたマイクロ波を受信する。前記センサー部３０は、発信するマイクロ波の発信強度を変更することが可能である。前記コントロール部４０は、前記センサー部３０によって受信されたマイクロ波の受信強度に基づいて、前記センサー部３０が発信するマイクロ波の発信強度を設定する。

〈センサー付照明装置の構成〉
以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。図１は、実施形態に係るセンサー付照明装置のブロック図である。

図１に示されるように、センサー付照明装置１０は、照明光を放射する照明部２０と、物体の動きを検知するセンサー部３０と、照明部２０とセンサー部３０を制御するコントロール部４０と、マイクロ波の発信強度の設定の開始を指示するスイッチ部５０とを備える。

照明部２０は、照明光を生成する光源２２と、光源２２に電力を供給する電源２４とを有する。

光源２２は、たとえば、ＬＥＤアレイで構成される。電源２４は、施設電源から電力を受けて、光源２２に供給する電力を出力する。施設電源の電力は交流電圧であり、光源２２に供給する電力は直流電圧である。たとえば、施設電源は、１００ボルトの交流電圧を供給し、電源２４は、交流電圧を所定の直流電圧に変換して出力する。光源２２は、電源２４からの電力供給を受けて、照明光を発する。電源２４は、コントロール部４０から供給される点灯信号Ｓｉによって、オン／オフが制御される。

センサー部３０は、マイクロ波を発受信する発受信部３２と、発受信部３２を制御する制御部３４とを有する。

発受信部３２は、マイクロ波を発信するとともに、物体によって反射されたマイクロ波を受信する。発受信部３２は、発信するマイクロ波の発信強度を変更することが可能である。

制御部３４は、発受信部３２を制御する。たとえば、制御部３４は、発受信部３２が発信するマイクロ波の発信強度を制御する。制御部３４はまた、発受信部３２が受信したマイクロ波の受信信号を生成する。受信信号は、マイクロ波の受信強度と、マイクロ波の受信周波数を含む。

たとえば、制御部３４は、発受信部３２のオン／オフすなわちマイクロ波の発信／停止を制御する。または、制御部３４がマイクロ波の発信／停止を制御することなく、発受信部３２がマイクロ波を発信し続ける構成であってもよい。

たとえば、制御部３４は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などを含むハードウエア回路によって構成される。または、制御部３４は、プロセッサと、プロセッサに制御部３４の機能を実施させるプログラムを記憶したメモリとで構成されてもよい。

コントロール部４０は、センサー部３０に電力Ｐｓを供給するとともに、センサー部３０と通信信号Ｓｓによって通信する。コントロール部４０とセンサー部３０の間の通信は双方向通信である。通信信号Ｓｓは、マイクロ波の発信強度の設定値、マイクロ波の発信強度の指定値、マイクロ波の受信強度、マイクロ波の受信周波数の信号を含む。また、通信信号Ｓｓは、マイクロ波の発信／停止の指示の信号を含んでもよい。

また、コントロール部４０は、センサー部３０からの通信信号Ｓｓに基づいて、一定時間のあいだ、点灯信号Ｓｉを照明部２０へ供給する。照明部２０は、点灯信号Ｓｉが供給される間、電源２４がオンになり、光源２２は照明光を放射する。

コントロール部４０は、マイクロ波の発信強度の設定と点灯信号Ｓｉの生成をおこなう制御部４２と、マイクロ波の発信強度の設定値を記憶するメモリ４４と、制御部４２とメモリ４４に電力を供給する電源４６とを有する。

電源４６は、施設電源から電力を受けて、制御部４２とメモリ４４に供給する電力を出力する。制御部４２とメモリ４４に供給する電力は直流電圧である。たとえば、電源４６は、５ボルトの直流電圧を出力する。

制御部４２は、必要時、マイクロ波の受信強度に基づいて、マイクロ波の発信強度を設定する。また、制御部４２は、マイクロ波の受信周波数に基づいて、点灯信号Ｓｉを生成する。

たとえば、制御部４２は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などを含むハードウエア回路によって構成される。または、制御部４２は、プロセッサと、プロセッサに制御部４２の機能を実施させるプログラムを記憶したメモリとで構成されてもよい。

メモリ４４は、制御部４２によって設定されたマイクロ波の発信強度の設定値を記憶する。制御部４２は、必要時、マイクロ波の発信強度の設定値をメモリ４４から読み出してセンサー部３０へ送信する。

スイッチ部５０は、設置者の操作に応じて、マイクロ波の発信強度の設定の開始信号をコントロール部４０へ送信する。コントロール部４０は、マイクロ波の発信強度の設定の開始信号を受けて設定モードに入り、マイクロ波の発信強度の設定を開始する。たとえば、スイッチ部５０は、物理的なスイッチで構成される。または、スイッチ部５０は、ＩＲリモコンで構成されてもよい。あるいは、最初の電源投入時に、コントロール部４０がマイクロ波の発信強度の設定を開始してもよい。この場合、スイッチ部５０は省略されてもよいし、スイッチ部５０を有していてもよい。

〈マイクロ波の発信強度の設定〉
センサー付照明装置１０は、ビルディングなどの建築物に設置される。図３～図５は、センサー付照明装置１０の設置例を示す平面図である。

この設置例では、図３～図５に示されるように、センサー付照明装置１０は、階段８４が置かれた階段室の踊り場の壁に設置される。階段８４は、躯体８４と壁９０とドア８６によって取り囲まれ、ドア８６と壁９０によって通路８２と隔てられている。たとえば、躯体８４はコンクリート製であり、壁９０は、木製であり、ドア８６は金属製である。コンクリート製の躯体８４はマイクロ波を通さないが、木製の壁９０はマイクロ波を通しやすく、金属製のドア８６はマイクロ波を通しにくい。

以下、図３～図５の設置例を参考にして、マイクロ波の発信強度の設定について説明する。

センサー付照明装置１０の設置者は、設置終了後、建築物に含まれない余計な物体が存在しないことを確認したうえで、スイッチ部５０を操作して、マイクロ波の発信強度の設定を指示する。これを受けて、スイッチ部５０は、マイクロ波の発信強度の設定の開始信号をコントロール部４０へ送信する。

開始信号の受信に応じて、コントロール部４０は、マイクロ波の発信強度の設定モードに入り、マイクロ波の発信強度の設定を開始する。設定モードでは、制御部４２は、マイクロ波の発信の指示と発信強度の指定値の信号を生成し、これをコントロール部４０がセンサー部３０へ送信する。これを受けて、センサー部３０では、制御部３４は、発受信部３２が指定値の発信強度でマイクロ波を発信するように、発受信部３２を制御する。ここでは、発信強度の指定値は、センサー部３０が発信し得るマイクロ波の発信強度の最小値である。

さらに、制御部４２は、マイクロ波の発信強度の指定値を最小値から最大値まで経時的に変化させる信号を生成し、これをコントロール部４０がセンサー部３０へ送信する。これを受けて、センサー部３０では、制御部３４は、発受信部３２の発信するマイクロ波の発信強度が経時的に最小値から最大値まで変化するように、発受信部３２を制御する。

また、制御部３４は、発受信部３２が受信したマイクロ波の受信強度を含む受信信号を生成し、これをセンサー部３０がコントロール部４０へ送信する。

コントロール部４０は、マイクロ波の発信強度の指定値と、受信信号に含まれるマイクロ波の受信強度に基づいて、反射率を演算する。ここで、反射率は、マイクロ波の発信強度に対するマイクロ波の受信強度の比である。すなわち、マイクロ波の発信強度をＩ_ｏｕｔ、マイクロ波の受信強度をＩ_ｉｎとすると、反射率は、Ｉ_ｉｎ／Ｉ_ｏｕｔで表される。

図２は、センサー部３０から発信されるマイクロ波の発信強度に対する反射率のグラフである。図２に示されるように、反射率は、発信強度が増大するにつれて、最初のうちは増大するが、途中からは一定になる。以下では、一定になることを、便宜上、飽和すると称する。言い換えると発信強度の変化に対する反射率の変化が所定値未満になることを反射率の比が飽和するという。発信強度とその反射強度とのデータから求められる反射率のデータは複数回測定した結果の平均値を用いても良い。

図３は、反射率が増大する範囲内にある発信強度たとえばＩ_１において発信されたマイクロ波の様子を示している。図３に示される状態では、マイクロ波が届く範囲は、センサー付照明装置１０の近くに限られている。このため、マイクロ波を用いて人物の存・不在や物体の動きを検知できる範囲（マイクロ波による検知範囲）は相当に狭い。このことは、たとえば、人物が階段８４に侵入したにもかかわらず、センサー付照明装置１０が点灯しないといった誤動作を引き起こす要因となる。

図５は、反射率が飽和した範囲内にある発信強度たとえばＩ_３において発信されたマイクロ波の様子を示している。図５に示される状態では、マイクロ波が届く範囲は、壁９０とドア８６を超えて、通路８２を横切って広がっている。このため、マイクロ波を用いて人物の存・不在や物体の動きを検知できる範囲は相当に広い。これは、通路８２を通る人物を誤って検知してしまい、人物が階段８４に侵入して来ていないもかかわらず、センサー付照明装置１０が点灯してしまうといった誤動作を引き起こす要因となる。

図４は、反射率が飽和し始める発信強度Ｉ_２において発信されたマイクロ波の様子を示している。図４に示される状態では、マイクロ波が届く範囲は、壁９０とドア８６を超えて広がっているが、金属製のドア８６はマイクロ波を通しにくく、ドア８６が閉まった状態では、通路８２へのはみ出しはわずかである。このため、マイクロ波を用いて人物の存・不在や物体の動きを検知できる範囲は広すぎず狭すぎず適切な範囲であると言える。たとえば、階段８４に侵入した人物は確実に検知するが、通路８２を通る人物はほとんど検知しない。このときのマイクロ波の発信強度は適切であると言ってよい。

以上の状況を踏まえ、コントロール部４０は、反射率が飽和し始める発信強度Ｉ_２を、センサー部３０のマイクロ波の発信強度に設定する。コントロール部４０はまた、発信強度の設定値をメモリ４４に記憶させる。設定する発信強度は、厳密に反射率が飽和し始める発信強度Ｉ_２である必要はなく、発信強度Ｉ_２の近くの許容範囲内の値であってもよい。マイクロ波の発信強度の設定後、コントロール部４０による制御のもと、センサー部３０は設定値の発信強度でマイクロ波を発信する。

〈監視動作と点灯制御〉
その後、センサー付照明装置１０は、通常動作、すなわち、センサー部３０による監視動作と照明部２０の点灯制御に入る。

センサー部３０は、コントロール部４０による制御のもと、前述したように設定された設定値の発信強度でマイクロ波を発信する。

たとえば、コントロール部４０は、センサー部３０がマイクロ波を常に発信するように、センサー部３０を制御する。

または、コントロール部４０は、センサー部３０がマイクロ波を間欠的に発信するように、センサー部３０を制御してもよい。この場合、たとえば、コントロール部４０は、マイクロ波の２秒間の発信とそれに続くマイクロ波の１秒間の停止の指示信号を含む通信信号Ｓｓをセンサー部３０へ送信する。たとえば、指示信号は、マイクロ波の初回の発信信号に続く、２秒後の発信停止信号と１秒後の発信停止信号の繰り返しであってよい。これを受けて、センサー部３０では、制御部３４が、発受信部３２を２秒間オンにしたのち１秒間オフにする動作を繰り返す。このような間欠的な発信においては、発受信部３２の運転が間欠的に停止されるため、省電力に有効であるとともに、発受信部３２の動作負荷が減り、発受信部３２の長寿命化に有効である。

制御部３４はまた、発受信部３２が受信したマイクロ波の受信周波数を含む通信信号Ｓｓをコントロール部４０へ送信する。コントロール部４０において、制御部４２は、マイクロ波の受信周波数を監視する。

階段８４への人物の侵入やドア８６の開閉がない限り、マイクロ波の受信周波数は、多少のゆらぎや変動はあるものの、ほぼ一定である。以下では、この多少のゆらぎや変動を、便宜上、消灯時のゆらぎや変動と称する。これに対して、階段８４への人物の侵入やドア８６の開閉があると、ドップラー効果によって、マイクロ波の受信周波数は、消灯時のゆらぎや変動の幅を大きく超えて変化する。

コントロール部４０は、階段８４への人物の侵入やドア８６の開閉がないときのマイクロ波の受信周波数をメモリ４４に記憶している。このときのマイクロ波の受信周波数を、便宜上、マイクロ波の基準受信周波数と称する。たとえば、制御部４２は、センサー付照明装置１０の設置時に、マイクロ波の基準受信周波数をメモリ４４に記憶させる。また、制御部４２は、照明部２０の消灯時に、適宜、メモリ４４に記憶されているマイクロ波の基準受信周波数を更新してもよい。

制御部４２は、センサー部３０から送信されて来るマイクロ波の受信周波数と、メモリ４４に記憶されているマイクロ波の基準受信周波数との差分を演算する。制御部４２はまた、この差分が、消灯時のゆらぎや変動の幅よりも大きい所定のしきい値よりも大きいか否かを判断する。

差分がしきい値よりも小さい場合は、制御部４２は、これまでの動作を維持する。

反対に、差分がしきい値よりも大きい場合は、制御部４２は、一定時間のあいだ、点灯信号Ｓｉを生成し、これをコントロール部４０が照明部２０へ供給する。照明部２０は、点灯信号Ｓｉが供給される間、電源２４がオンになり、光源２２は照明光を放射する。つまり、コントロール部４０は、照明部２０が一定時間のあいだ点灯するように、照明部２０を制御する。

これは、人物やドア８６等の動きをセンサー部３０が検知し、これに応じてコントロール部４０が照明部２０を点灯させた動作といってよい。照明部２０が点灯している一定時間が経過する間に、センサー部３０が人物やドア８６等の動きを再び検知すれば、その都度、照明部２０が点灯している時間は一定時間ずつ延長される。

前述したように、マイクロ波を用いて人物の存・不在や物体の動きを検知できる範囲が適切な範囲になるように、マイクロ波の発信強度が設定されている。このため、センサー付照明装置１０は、誤動作の発生が少なく動作する。

これに加えて、コントロール部４０は、照明部２０が点灯しているあいだ、センサー部３０によるマイクロ波の発信を一時的に停止するように、センサー部３０を制御してもよい。たとえば、制御部４２は、点灯信号Ｓｉの供給開始に遅れて、マイクロ波の発信を停止させるとともに所定時間の経過後に再びマイクロ波を発信させる指示信号を生成する。たとえば、指示信号は、マイクロ波の発信停止信号と、その所定時間後のマイクロ波の発信信号とであってよい。コントロール部４０は、この指示信号を含む通信信号Ｓｓをセンサー部３０へ送信する。

これを受けて、センサー部３０では、制御部３４が、発受信部３２が所定時間のあいだマイクロ波の発信を停止し、その後、発受信部３２が設定値の発信強度でマイクロ波を再び発信するように、発受信部３２を制御する。

点灯信号Ｓｉの供給開始に遅れてマイクロ波の発信が停止されるまでの時間と、再びマイクロ波が発信されるまでの時間との合計は、照明部２０が点灯しているあいだの時間よりも短い。これは、マイクロ波による検知範囲内に人物が存在し続けていた場合に、瞬間的にでも照明が消えることを避けるためである。

仮に、照明部２０が点灯している一定時間の経過後にマイクロ波の発信が再開されるならば、すぐ直後に照明部２０は点灯されるが、一瞬ではあるが照明部２０が消灯してしまう。これは、センサー付照明装置１０の好ましい動作ではない。

このように、照明部２０が点灯している間はセンサー部３０によるマイクロ波の発信を停止することは、発受信部３２の運転を間欠的に停止するため、センサー部３０が人物等の動きを検知した後もマイクロ波を発信し続ける構成に比べて、省電力に貢献するとともに、発受信部３２の動作負荷の軽減、発受信部３２の長寿命化に貢献する。

また、センサー付照明装置１０の設置後にセンサー部３０が常にマイクロ波を発信し続ける構成に比べて、発受信部３２の動作負荷の軽減、発受信部３２の長寿命化に大いに貢献する。

以上に述べたように、実施形態のセンサー付照明装置１０は、マイクロ波による検知範囲が適切な範囲になるようにマイクロ波の発信強度が設定されているため、誤動作の発生が少なく動作する。

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。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。実施形態は、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。

例えば、上述した実施形態は、コントロール部４０内の制御部４２が反射率を演算する構成であるが、これに限らず、センサー部３０内の制御部３４が反射率を演算する構成であってもよい。

また、照明部２０の点灯の間のセンサー部３０のマイクロ波の発信の休止に関して、コントロール部４０がマイクロ波の発信の停止と再開のタイミングを指示する構成であるが、コントロール部４０はマイクロ波の発信の停止のタイミングだけを指示し、発信の停止の指示を受けたセンサー部３０が所定時間の経過後にマイクロ波の発信を再開する構成であってもよい。これは、制御部４２と制御部３４が受け持つ処理の分担を変更することで実施される。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 照明光を放射する照明部と；
物体の動きを検知するセンサー部と；
前記センサー部の検知結果に応じて前記照明部を制御するコントロール部と；
を備えるセンサー付照明装置であって、
前記センサー部は、マイクロ波を発信するとともに、物体によって反射されたマイクロ波を受信し、発信するマイクロ波の発信強度を変更することが可能であり、
前記コントロール部は、前記センサー部によって受信されたマイクロ波の受信強度に基づいて、前記センサー部が発信するマイクロ波の発信強度を設定する、センサー付照明装置。
［２］ 前記コントロール部は、前記センサー部が発信するマイクロ波の発信強度を変化させるとともに、マイクロ波の発信強度に対するマイクロ波の受信強度の比を算出し、前記比が飽和し始めるときに前記センサー部が発信したマイクロ波の発信強度を前記センサー部が発信するマイクロ波の発信強度に設定する、［１］に記載のセンサー付照明装置。
［３］ 前記コントロール部は、前記センサー部の検知結果に応じて前記照明部が一定時間のあいだ点灯するように、前記照明部を制御するとともに、その一定時間のあいだ、前記センサー部がマイクロ波の発信を一時的に停止するように、前記センサー部を制御する、［１］または［２］に記載のセンサー付照明装置。

１０…センサー付照明装置、２０…照明部、２２…光源、２４…電源、３０…センサー部、３２…発受信部、３４…制御部、４０…コントロール部、４２…制御部、４４…メモリ、４６…電源、５０…スイッチ部、８２…通路、８４…階段、８６…ドア、８８…壁、９０…壁。

Claims (3)

1. 照明光を放射する照明部と；
   物体の動きを検知するセンサー部と；
   前記センサー部の検知結果に応じて前記照明部を制御するコントロール部と；
   を備えるセンサー付照明装置であって、
   前記センサー部は、マイクロ波を発信するとともに、物体によって反射されたマイクロ波を受信し、発信するマイクロ波の発信強度を変更することが可能であり、
   前記コントロール部は、前記センサー部の検知範囲を設定する設定モードを有し、前記設定モードにおいて、前記センサー部の発信強度を変化させ、前記センサー部によって受信されたマイクロ波の受信強度に基づいて、前記センサー部が発信するマイクロ波の発信強度を設定する、センサー付照明装置。
2. 前記コントロール部は、前記センサー部が発信するマイクロ波の発信強度を変化させるとともに、マイクロ波の発信強度に対するマイクロ波の受信強度の比を算出し、前記比が飽和し始めるときに前記センサー部が発信したマイクロ波の発信強度を前記センサー部が発信するマイクロ波の発信強度に設定する、請求項１に記載のセンサー付照明装置。
3. 前記コントロール部は、前記センサー部の検知結果に応じて前記照明部が一定時間のあいだ点灯するように、前記照明部を制御するとともに、その一定時間のあいだ、前記センサー部がマイクロ波の発信を一時的に停止するように、前記センサー部を制御する、請求項１または２に記載のセンサー付照明装置。