JPH09236672A - 物体検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な構成にて信頼性の高い物体検知を可能
とする。 【解決手段】超音波センサ１の検知範囲Ａを内包する検
知範囲Ｂを有する焦電型赤外線センサ２の人体検知出力
の後に超音波センサ１による人体検知を行うため、静止
した人体検知には不向きという焦電型赤外線センサ２、
人体か、物品か判別できないという超音波センサ１のそ
れぞれの欠点を補った人体検知が行える。また、体が存
在しない場合に超音波センサ１の出力状態を示す情報と
ＲＡＭ３の情報とが相違する場合にＲＡＭ１の情報を更
新するので、検知範囲Ａ内の物品の配置が変わっても正
確な検知が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は物体検知装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】現在、各種のセンサを用いて室内等にお
ける人の存在を判定し、これに基づいて室内に人が存在
するときに照明等の室内設備作動させる装置がある。

【０００３】このような装置においては、焦電型赤外線
センサを用いた物体検知装置を用いるものがある。焦電
型赤外線センサは、周知のとおり、検知範囲内の人体の
進入または検知範囲内での人体の動作により生ずる検知
範囲内の熱移動を赤外線変化として検知するものであ
る。このため、そのままでは静止状態の人体を検知する
ことはできないため、チョッパによって赤外線受光部の
前を断続的に遮り、赤外線変化を積極的に起こすことに
よって静止状態の人体等を検知可能としている。

【０００４】また、超音波センサを用いた物体検知装置
もある。これは、検知範囲内を超音波によりスキャン
し、所定の状態と異なる状態を検出したときに物体の存
在を検出するものである。このため、検知範囲において
人体が静止状態にあっても不具合無く検知することが可
能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焦電型
赤外線センサを用いたものでは、チョッパを用いたもの
であっても、検知範囲内またはチョッパの温度状態によ
っては、受光面に入射する赤外線変化幅が変動し、例え
ば、人体の余熱を検知したり、静止状態の人体を検知で
きなくなったりと、動作が不安定となる。すなわち、上
記のような照明装置を制御する場合では、人体が静止す
ると誤動作により照明が消灯することとなる。また、チ
ョッパを常時駆動させるため、消費電力の増加を招く。

【０００６】また、超音波センサを用いたものでは、検
知範囲内にある物体が人体であるか否か判定することが
できない。このため、検知範囲内の設備の配置を変えた
場合でも検知出力を生じる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解消するた
めに、本発明では、第１の検知範囲を有する超音波セン
サと、第１の検知範囲を内包する第２の検知範囲を有す
る焦電型赤外線センサとを設け、これら超音波センサお
よび焦電型赤外線センサの出力に基づいて人体等の物体
の検知を行う。このため、静止状態にある物体を検知で
きないという焦電型赤外線センサの欠点は超音波センサ
を用いることで解消できる。

【０００８】また、第１の検知範囲内に人体等の物体が
存在しない状態における超音波センサの出力状態を表す
情報を記憶手段に記憶し、この情報と超音波センサの出
力とを比較して第１の検知範囲内における物体の存在を
判定する。これとともに、各センサの出力に基づいて物
体が第１の検知範囲に存在しないと判定した状態におい
て、上記超音波出力に基づく第１の検知範囲内の状態を
表す情報と上記記憶手段に記憶されている情報とを比較
して両者に相違があるときに上記記憶手段の情報を更新
する。このため、超音波センサの検知対象の特定が難し
いことによる不具合を解消することができる。例えば、
第１の検知範囲内に検知対象としての上記物体以外の物
体が置かれても、第１の検知範囲内における物体の存在
の有無の判定は、検知対象外の物体をバックグラウンド
として含んだ記憶手段内の新たな情報に基づいて行うの
で、常に検知対象としての物体のみに対して判定が行わ
れる。

【０００９】また、第１の検知範囲内における物体の存
在を判定する際、超音波センサによる観測を行う都度、
第１の検知範囲の状態を表す情報を前回の観測の際の当
該情報と比較して両者の相違を判定し、かつ、記憶手段
の情報と超音波センサの上記情報とを比較して両者の相
違を判定して上記物体の存在を判定する。これにより、
超音波センサのみでも上記物体を動的に捕らえることを
可能とし、物体検知精度を上げる。

【００１０】また、第１の検知範囲内の状態を表す情報
を、超音波センサの複数回の検知動作分の平均から得る
ことにより、不安定な反射を示す物体からの反射波が上
記情報に与えるノイズを抑える。

【００１１】

【発明の実施の形態】第１の検知範囲を有する超音波セ
ンサと、第１の検知範囲を内包する第２の検知範囲を有
する焦電型赤外線センサと、人体等の物体が第１の検知
範囲に存在しない状態における超音波センサの出力状態
を表す情報を記憶する記憶手段と、上記赤外線センサお
よび上記超音波センサからの上記物体の検知出力に応答
して負荷の制御出力を発生する第１の制御手段と、上記
第１の制御手段からの上記制御出力が停止している状態
において、上記超音波センサの出力に基づく第１の検知
範囲内の状態を表す情報と上記記憶手段に記憶されてい
る情報とを比較して両者に相違があるときに上記記憶手
段の情報を更新する第２の制御手段とを具備する物体検
知装置を構成する。

【００１２】上記第１の制御回路は、上記赤外線センサ
の検知出力に応答して上記制御出力を一定時間発すると
ともに、上記赤外線センサの出力が途絶えるとともに上
記制御出力が発生している間上記超音波センサを作動さ
せ、上記記憶手段の情報と上記超音波センサの検知出力
とを比較して第１の検知範囲内における上記物体の存在
を判定し、この判定出力と上記赤外線センサの検知出力
に応答して上記制御出力をリトリガブルに発生させ、上
記赤外線センサの検知出力が所定時間以上途絶えた場合
には上記制御出力を停止させることが好ましい。

【００１３】上記第１の制御手段は、上記赤外線センサ
の検知出力に応答して上記制御出力を一定時間発すると
ともに、上記赤外線センサの出力が途絶えるとともに上
記制御出力が発生している間上記超音波センサを作動さ
せ、超音波センサにより第１の検知範囲を繰り返し観測
し、観測の都度現在の観測により得られた第１の検知範
囲内の状態を表す情報とその前の観測により得られた当
該情報とを比較して相違を判定して第１の判定出力を発
生し、この第１の判定出力または上記赤外線センサの検
知出力に応答して上記制御出力をリトリガブルに発生さ
せ、所定時間以上上記判定出力または検知出力がない場
合には上記制御出力を停止させ、また、上記記憶手段の
情報と上記超音波センサの出力とを比較し両者の相違を
判定して第２の判定出力を発生し、第２の判定出力が特
定時間以上発生しないおりには第１の検知範囲内におい
て上記物体が存在しないと判定して上記制御出力を停止
させることも好ましい。

【００１４】ここで、第１の検知範囲内の状態を表す上
記情報は、超音波センサの複数回の検知動作分の出力の
平均から得ることも好ましい。

【００１５】

【実施例】次に本発明の一実施例の物体検知装置につい
て説明する。本例はトイレに設置する物体検知装置に関
するものであり、トイレ内の人の存在、不在に応じて照
明装置、換気装置を制御するものである。図１は本例の
構成を示す説明図である。

【００１６】同図ａにおいて、１は超音波センサであ
り、図示しないが、超音波信号を送信する送信部と検知
範囲の物体にて反射された反射波を受信する受信部とを
備える。また、超音波センサ１は図１ｂに示すようにト
イレの天井に設置して通常人が静止するであろう位置、
例えば便座に対応した検知範囲Ａを有する。ここでは、
床面から２．４ｍの天井に設置されており、天井から
１．９ｍ下までの便座外周を含む範囲を検知範囲Ａとし
てある。

【００１７】２は焦電型赤外線センサであり、検知範囲
Ａを内包する検知範囲Ｂを有し、検知範囲Ｂ内の人体を
赤外線変化として検知する。ここで、焦電型赤外線セン
サ２は超音波センサ１と並んで配置され、検知範囲Ｂは
トイレの床面をほぼ覆うものとしてある。図示しないが
焦電型赤外線センサ２はその受光面をフレネルレンズま
たは複数の異なる面からなるフードで覆う等して検知範
囲Ｂを複数のエリアに分割しており、これらの各エリア
を人が通過する毎に検知出力を発するように構成してあ
る。このため、検知範囲Ｂ内で人が動く間検知出力を発
生する。

【００１８】３は記憶手段としてのＲＡＭであり、人体
等の物体が検知範囲Ａに存在しない状態における超音波
センサ１の出力状態を表す情報を記憶する。

【００１９】４は制御回路であり、焦電型赤外線センサ
２および超音波センサ１からの物体の検知出力に応答し
て後述する照明装置、換気装置の制御出力を発生する第
１の制御部４０を備える。これとともに、上記制御出力
が停止している状態において、超音波センサ１の出力に
基づく検知範囲Ａ内の状態を表す情報とＲＡＭ３に記憶
されている情報とを比較して両者に相違があるときにＲ
ＡＭ３の情報を更新する第２の制御部４１を備える。第
１、第２の制御部４０、４１はソフト処理に置換え可能
である。

【００２０】５、６はそれぞれ照明装置、換気装置であ
り、上記制御出力に応答するリレー回路５０、６０の閉
成により、交流電源７からの電力供給を受けて作動す
る。

【００２１】８は電源回路であり、交流電源７から直流
電源電圧を発生し、照明装置５、換気装置６を除くすべ
ての回路要素に供給する。

【００２２】９は動作設定回路であり、後述するフラグ
の保持時間を設定したり、各センサの感度調整等を行
う。

【００２３】次に本例の動作について説明する。

【００２４】まず、超音波センサ１を用いた人体検知に
ついて述べる。この検知方法は、検知範囲Ａにおいて人
体が不在の状態と存在する状態との超音波センサ１の受
信信号の相違を検知してこれを人体の検知出力とするも
のである。まず、人体が検知範囲Ａに存在しない状態に
おける超音波センサの出力状態を表す情報をＲＡＭ３に
記憶する。ここでは、超音波信号を送信し、検知範囲内
の物体から反射された超音波信号の受信パターンを、超
音波の送信開始を時間軸の原点として各タイミング毎の
パルスハイトをＲＡＭ３に納める。なお、原点は適宜に
オフセット可能である。超音波センサ１と反射物との位
置関係はこの超音波信号の受信タイミングにより決定で
きる。例えば、超音波センサ１から０．１ｍの位置に反
射物があれば、送信開始から０．５８８ｍＳ程で反射波
が受信される。すなわち、検知範囲Ａにおける反射物の
位置関係により受信パターンが定まり、ＲＡＭ３はこの
パターンを記憶する。例えば図２のＡでは、超音波セン
サ１から０．４５ｍおよび０．７５ｍ付近に反射物が存
在していることがわかる。なお、便宜上、同図において
スケールａにおいては超音波信号の送信タイミングを原
点にとった時間軸上のタイミング（ｍｓ）を上に示し、
反射波の受信タイミングに対応した反射物までの距離
（ｍ）を下に示してある。この状態において、身長１．
７０ｍの人が超音波センサ１の下で静止すると超音波セ
ンサ１からは図２のＢに示すようなパターンが得られ
る。制御回路４では、第１の制御部４０の制御に従いＲ
ＡＭ３を読み、ＲＡＭ３に記憶された図２のＡのパター
ンと、超音波センサ１から出力される図２のＢのパター
ンとを比較し、これらのパターンの相違が所定の許容範
囲を越えたときに検知範囲Ａ内に人体が存在すると判定
する。以上の動作により検知範囲Ａ内の人体検知が行わ
れる。なお、制御回路４ではこの判定の誤差を少なくす
るために超音波信号を数回受信してこれらの論理積を取
って得られる受信パターンとＲＡＭ３の受信パターンと
を比較処理するようにしてある。また、ＲＡＭ３の内容
は後述するように検知範囲Ａの状態に応じて更新され
る。

【００２５】次に本例の全体の動作について図３のフロ
ーチャートおよび図４のタイミングチャートを参照しな
がら説明する。

【００２６】まず、トイレに人がいない状態から、人が
トイレに入室し、検知範囲Ｂ、検知範囲Ａに順次移動し
た場合について述べる。

【００２７】焦電型赤外線センサ２は常時作動してお
り、制御回路４は検知出力の有無を判定している（ステ
ップａ）。ここで、人がトイレに入室して検知範囲Ｂに
入ると、図４のＡのハイレベルに示すように焦電型赤外
線センサ２から検知出力が発生する。これを受けた制御
回路４は、図４のＢのハイレベルに示すように人体検知
中を示すフラグをオンとする（ステップｂ）。このフラ
グは所定の期間保持される。つまりこの期間は、人体が
静止したり、また、人体が動いているにもかかわらず人
体の予熱等により赤外線変化が僅かになるなどし、人体
が検知範囲Ｂ内に人が存在するにもかかわらず焦電型赤
外線センサからの検知出力が途絶えた場合に、早計に人
体が検知範囲Ｂから離れたと判定しないようにするため
のものであり、焦電型赤外線センサ２の次の検知出力が
発生するまで待機させるものである。この期間は適宜に
設定可能であり、ここでは１分程度に設定する。なお、
検知範囲Ｂを検知範囲Ａを内包するように定めたのは、
超音波センサ１を用いた人体検知では人体とそれ以外の
物体（以下、物品）との判別が難しいからである。すな
わち、焦電型赤外線センサ１により選択的に人体を検知
した後、超音波センサ１を用いるようにしたので、超音
波センサ１の出力により検知されるものが人体である可
能性が高くなり、誤動作の可能性を低くできるのであ
る。さて、焦電型赤外線センサ２の検知出力とともに上
記フラグがオンとなると、制御回路４は制御信号を発生
し、この制御信号によりリレー回路５０、６０を閉成さ
せて照明装置５０、換気装置６０を作動させる（ステッ
プｃ）。次に再びステップａ以降の動作を繰り返し行
う。この間、上記フラグはリトリガブルにオンとされ
る。

【００２８】ここで、人が検知範囲Ｂ内で静止する等し
て焦電型赤外線センサ２の検知出力が途絶えた場合、超
音波センサ１による人体検知が次のように行われる。ま
ず、ステップａにより人体が検知されないと判定された
ことを受けて上記フラグがオンであるか否か判定する
（ステップｄ）。ここではフラグがオンであるので図４
のＣのハイレベルに示すように超音波センサ１を作動さ
せて、上述したようにＲＡＭ３の内容と超音波センサ１
の出力とに基づいて検知範囲Ａ内に人体が存在するか否
か判定する（ステップｅ）。ここで、超音波センサ１よ
り人体が検知されない場合、すなわち、人がまだ検知範
囲Ｂにいる等の場合、フラグをオンに保持する期間が終
了したか否か判定する（ステップｆ）。すなわち、検知
範囲Ａに人体が存在せず、しかも所定時間以上焦電型赤
外線センサ２から検知出力が発生されない場合は人が検
知範囲Ｂの外、すなわち、トイレから退室したと判定す
るためである。ここで、上記期間は終了していないとす
ると、再びステップａの動作を繰り返す。例えば、人が
検知範囲Ｂから検知範囲Ａに向かい移動する間、以上の
動作が繰り返され、フラグは焦電型赤外線センサ２から
検知出力が生じる度に更新され、焦電型赤外線センサ２
の検知出力が途絶える度に超音波センサ１が作動され
る。

【００２９】ここで、人が検知範囲Ａ内に入って静止す
ると、焦電型赤外線センサ２からの検知出力が途絶え、
超音波センサ１が作動され、人体を検知する（ステップ
ｅ）。図４のＤのインパルスｄのように検知される。こ
の検知に対しても上記フラグはリトリガブルにオンされ
る。次に前回の焦電型赤外線センサ２の検知出力から２
分以上経過したか否、すなわち、超音波センサ１のみに
より２分以上人体を検知したか判定する（ステップ
ｇ）。この２分という期間は次のような理由で設けられ
ている。つまり、検知している物体が人であるか物品で
あるか判定するための期間である。すなわち、人を検知
しているのであれば、２分間の間には何らかの動作を行
い、それにともなって焦電型赤外線センサ２から検知出
力が生じるものと仮定し、もし２分以上、超音波センサ
２のみにより人体を検知したとされる場合では、人体以
外の物品を検知しているものと判定する。これにより、
人体以外の物品により人体を検知したとされることを避
けるためのものである。ここでこの期間は２分に限らず
適宜に決定可能である。ステップｇにて２分以上経過し
ていないと判定されるとステップａ以降の動作が繰り返
し行われる。

【００３０】次に人がトイレから退室する場合、すなわ
ち、検知範囲Ａ、Ｂから人がいなくなる場合について述
べる。

【００３１】まず、検知範囲Ａで静止した状態の人がこ
こから離れると、その動作により焦電型赤外線センサ２
の検知出力が発生（ステップａ）する。ここで、人が検
知範囲Ｂからも離れると焦電型赤外線センサ２の出力は
途絶える。これを受けて上記フラグがオンであることを
確認し（ステップｄ）、超音波センサ２を作動させ、検
知範囲Ａ内に人体がないことを確認する（ステップ
ｅ）。次に上記フラグをオンに保持する期間が終了した
か判定する（ステップｆ）。この動作を繰り返し行い、
ステップｆにて上記フラグをオンに保持する期間が終了
すると上記制御信号の発生を停止し、リレー回路５０、
６０を開成させて照明装置５０、換気装置６０の動作を
停止させる（ステップｈ）。これととともに、上記フラ
グはオフとされる（ステップｉ）。なお、人が検知範囲
Ａを離れる際でも、人体の予熱等によって焦電型赤外線
センサ２から検知出力が発生しない場合があるが、この
ような場合であってもステップａ、ｄ、ｅ、ｆの動作を
繰り返すことにより、人がトイレから退室したことを正
しく判定できる。

【００３２】次に人がトイレから退出した後の動作につ
いて述べる。

【００３３】この場合、ステップａにおいて焦電型赤外
線センサ２からの検知出力が無いことを確認し、ステッ
プｄにおいて上記フラグのオフを確認する。次に人体検
知がなされていない期間が３分以上となったか否か確認
する（ステップｊ）。ここで３分以上経過していない場
合は再びステップａからの動作を繰り返し行う。ここ
で、３分以上経過していると判定された場合は、超音波
センサ１を作動させ、この出力に基づく検知範囲Ａ内の
状態を表す情報とＲＡＭ３に記憶されている情報とを比
較して両者に相違があるときにはＲＡＭ３の情報を更新
する（ステップｋ）。すなわち、このときの超音波セン
サ１の出力を表す情報を人体等の物体が第１の検知範囲
に存在しない状態における超音波センサの出力状態を表
す情報としてＲＡＭ３に記憶するのである。ステップｋ
の動作を終了すると再びステップａ以降の動作を繰り返
し行い、人が再びトイレに入室するか否か判定するので
ある。ここで、ＲＡＭ３の内容を更新する理由は次の通
りである。すなわち、超音波センサ１による人体検知
は、超音波センサ１の出力に基づく検知範囲Ａ内の状態
を表す情報と、ＲＡＭ３に記憶されている情報とを比較
することにより行われている。このため、例えば、人が
トイレに何らかの物品を残して退室すると、物品の存在
によって超音波センサ１の出力状態を示す情報がＲＡＭ
３の情報と異なり、人体が存在すると判定してしまうと
いう誤動作が起こる場合がある。この誤動作は超音波セ
ンサでは人体と物品とを判別できないことに起因する。
本例では、例えば、トイレに入った人が検知範囲Ａ内に
何らかの物品を残したり、検知範囲Ａ内の物品の配置を
変更しても、ＲＡＭ３の情報は、上記ステップｋの動作
により残された物品等をバックグラウンドとして含んだ
新たな情報に更新されるのである。このため、検知範囲
Ａ内における人体の存在の有無の判定はこの新たな情報
に基づいて行われるため、常に人体のみに対して判定が
行うことができ、上記誤動作を避けることができる。な
お、上述したように超音波センサ１のみによって一定時
間人体の検知が行われた場合、上記フラグをオフとする
ようにして人体と物品との判別を行うことも有効ではあ
るが、この対処は、物品が持ち込まれた時のみに有効な
手段である。すなわち、一度物品が残されると次回から
は、超音波センサ１が作動されるだけで、物品を人体と
して謝って検知してしまうこととなる。この点において
もＲＡＭ３の情報を更新することは効果的である。

【００３４】上記実施例ではトイレの照明装置、換気装
置を制御するものについて述べたが、本発明はこれに限
るものではなく、病院のベッドの人体検知装置等に応用
することができる。この他超音波センサを用いているた
め、検出対象の大小判定も可能であるため、物流管理用
の物体検知装置としても応用可能である。

【００３５】次に本発明の他の実施例について説明す
る。本例は、第１の検知範囲内における物体の存在を判
定する際、超音波センサによる観測を行う都度、第１の
検知範囲の状態を表す情報を前回の観測の際の当該情報
と比較して両者の相違を判定し、かつ、記憶手段の情報
と超音波センサの上記情報とを比較して両者の相違を判
定して上記物体の存在を判定することにより、超音波セ
ンサのみでも上記物体を動的に捕らえることを可能と
し、物体検出精度を上げるものである。また、第１の検
知範囲内の状態を表す上記情報を超音波センサの複数回
検知動作分の出力の平均から得ることにより、不安定な
反射を示す物体からの反射波が上記情報に与える影響を
抑えるものでもある。特に上記記憶手段に記憶された情
報はバックグラウンドとして安定したものが得られる。

【００３６】本例の構成は図５に示すとおりである。同
図において、図１における番号と同じ番号にて示したも
のは同じ構成要素を示してある。１０は制御回路であ
り、第１の制御手段としての第１の制御部１１と第２の
制御手段としての第２制御部１２を備える。すなわち、
図１に示した物体検知装置において制御回路４に代わり
制御回路１０を設けたものであり、その他の構成要素は
同じものであり、また、設置場所、各センサの検知範囲
も同じものとする。

【００３７】次に本例の動作について、図６、７のタイ
ミングチャートおよび図８のフローチャートを参照しな
がら説明する。

【００３８】まず、検知範囲Ａ、Ｂに人がいないものと
して述べる。まず、この人のいない状態において超音波
センサ１の出力状態を表す信号を記憶する（ステップａ
２）。ここでは、超音波センサ１により検知範囲Ａを複
数回、例えば、１００回検知動作する。ここで、検知動
作の時間間隔は３０ｍｓである。第２の制御部１２は各
回の検知動作における超音波信号の受信パターンを平均
して得られたパターンを超音波センサ１の出力状態を表
す信号としてＲＡＭ３に記憶する。このため、検知範囲
Ａ内に不安定な反射を示す物体が存在した場合でも、受
信パターンに含まれるそのような不安定な反射波は相殺
され、ＲＡＭ３に記憶された信号は安定したものとな
る。ここでは、例えば図６のＡに示すようなパターンが
記憶される。なお、この処理に要される検知動作回数は
上述のものに限るものではない。なお、ステップａ２の
処理については、ここでは初期設定の際検知範囲Ａ、Ｂ
に人がいないとして行われるが、後述するように上述の
実施例と同様に超音波センサ１、焦電型赤外線センサ２
を用いて検知範囲に人がいないとされたおりにも同様の
処理が行われる。

【００３９】次に人がトイレに入室し、検知範囲Ｂ、検
知範囲Ａに順次移動した場合について述べる。

【００４０】焦電型赤外線センサ２は常時作動してお
り、制御回路４（第１の制御部１１）は検知出力の有無
を判定している（ステップｂ２）。ここで、人がトイレ
に入室して検知範囲Ｂに入ると、図７のＡのハイレベル
に示すように焦電型赤外線センサ２から検知出力が発生
する。これを受けた制御回路１０は、図７のＢのハイレ
ベルに示すように人体検知中を示すフラグをオンとする
（ステップｃ２）。このフラグは上記実施例と同様に所
定の期間保持される。ここでは２分程度に設定する。さ
て、焦電型赤外線センサ２の検知出力とともに上記フラ
グがオンとなると、制御回路１０は制御信号を発生し、
この制御信号によりリレー回路５０、６０を閉成させて
照明装置５０、換気装置６０を作動させる（ステップｄ
２）。次に再びステップｂ２以降の動作を繰り返し行
う。この間、上記フラグはリトリガブルにオンとされ
る。

【００４１】ここで、人が検知範囲Ｂ内で静止する等し
て焦電型赤外線センサ２の検知出力が途絶えた場合、超
音波センサ１による人体検知が次のように行われる。ま
ず、ステップｂ２により人体が検知されないと判定され
たことを受けて上記フラグがオンであるか否か判定する
（ステップｅ２）。ここではフラグがオンであるので、
検知範囲Ａを超音波センサ１により観測する。すなわ
ち、図７のＣのハイレベルに示すように超音波センサ１
を作動させる。詳しくは後述するが、ここで、超音波セ
ンサ１を繰り返し検知動作させ、得られる受信パターン
を平均して検知範囲Ａの状態を表す情報とする。次に、
第１の制御部１１は、ここで得られた情報を前回の観測
で得られた情報と比較する（ステップｆ２）。ここで、
両者に相違があれば、判定出力を発生し、超音波センサ
１により人体検知時間の計時を開始する（ステップｇ
２）。なお、ここでは１回目の観測であって前回の情報
はないとすると判定出力は発生しない。なお、初期値と
比較して判定出力を生じるようにしても良い。次に、第
１の制御部１１は現在の検知範囲Ａの状態を表す情報を
図示しないＲＡＭに記憶する（ステップｈ２）。次に、
現在の検知範囲Ａの状態を表す情報と、ＲＡＭ３に記憶
した情報とを比較する（ステップｉ２）。ここでは、人
体検知範囲Ｂ内にとどまっていて検知範囲Ａに人がいな
いので両者の相違がなく、検知範囲Ａから人が離れたと
して、フラグをオンに保持する期間が終了したか否か判
定する（ステップｊ２）。検知範囲Ａに人がいないとさ
れた場合では、フラグをオンに保持する保持期間（２
分）はリレー回路５０、６０を無条件に保持する期間で
あり、例えば、ステップｉ２の処理の際、相違無しでセ
ットされ、相違有りでリセットされる図示しない計時回
路により計時されるものであり、この場合では計時中に
ステップｉ２の処理で再び相違無しとされてもリトリガ
されない。ここでは保持期間が終了していないので、ス
テップｂ２以降の処理が繰り返される。

【００４２】ここで、人が検知範囲Ａ内で静止する等し
て焦電型赤外線センサ２の検知出力が途絶えた場合、超
音波センサ１による人体検知が次のように行われる。ま
ず、ステップｂ２により人体が検知されないと判定され
たことを受けて上記フラグがオンであるか否か判定する
（ステップｅ２）。ここではフラグがオンであるので、
検知範囲Ａを超音波センサ１により観測する。すなわ
ち、図７のＣのハイレベルに示すように超音波センサ１
を作動させる。ここで、超音波センサ１を繰り返し検知
動作させ、得られる受信パターンを平均して検知範囲Ａ
の状態を表す情報とする。ここでの検知動作回数は、動
作中の人体等からの反射波を過度の平均処理により相殺
しないように、ＲＡＭ３に記憶した情報を得た際のもの
より少なく設定する。ここでは２０回としてある。ま
た、検知動作の時間間隔は３０ｍｓである。次に、第１
の制御部１１は、ここで得られた情報を前回の観測で得
られた情報と比較する（ステップｆ２）。ここで、前回
の観測で図６のＢに示すようなパターンに対応する情報
が得られ、今回の観測で図６のＣに示すようなパターン
に対応する情報が得られたとすると、両者の所定の許容
範囲を越える相違があると判定される。このように両者
の相違が判定されると、図７のＤのハイレベルに示すよ
うに判定出力を発生し、超音波センサ１による人体検知
時間（ここでは２分）の計時をリトリガする（ステップ
ｇ２）。すなわち、人が動いていれば前回と違った情報
が観測されるため、人体とバックグラウンドの物体とを
区別してその存在を判定する。そして、観測された情報
が相違する場合は検知範囲Ａ内に人がいるとして所定時
間、２分の計時を開始する。これにより、実質的に上記
フラグをリトリガする。次に、第１の制御部１１は現在
の検知範囲Ａの状態を表す情報を図示しないＲＡＭに記
憶する（ステップｈ２）。すなわち、現在の検知範囲Ａ
の状態を表す情報は次回の観測まで保存され、次回の情
報と比較されるのである。

【００４３】さらに、現在の検知範囲Ａの状態を表す情
報と、ＲＡＭ３に記憶した情報とを比較する（ステップ
ｉ２）。ここでは人が検知範囲Ａにおり両者が相違し、
図７のＥのハイレベルに示すような判定出力が生じる。
これを受けて超音波センサ１による人体検知時間の計時
を開始してから２分間が経過したか否か判定し（ステッ
プｋ２）、経過していなければ再びステップｂ２からの
処理を繰り返し行う。これにより、焦電型赤外線センサ
２から検知出力が生じない間、超音波センサ１により検
知範囲Ａを繰り返し観測し、その都度現在の検知範囲Ａ
内の状態を表す情報と前回のそれとを比較して人体を動
的にとらえる。そのうえで、現在の検知範囲Ａ内の状態
を表す情報とＲＡＭ３の情報とを比較して人体を静的に
もとらえる。このため、正確な人体検知が可能となり、
超音波センサ２のみによる人体検知時間を実質的に、上
述の理由で設けられた所定の人体検知時間以上に延ばす
ことができる。図７では２分以上超音波センサ１のみで
人体検知が行われた場合を示している。なお、ステップ
ｆ２の処理により相違無しと判定された際には２分の計
時はリトリガされない。すなわち、２分以上、焦電型赤
外線センサ２にも検知されず、超音波センサ１にも静止
したものとしかとらえられないものについては人体以外
のものとみなすのである。

【００４４】ここで、次に人がトイレから退室する場
合、すなわち、検知範囲Ａ、Ｂから人がいなくなる場合
について述べる。

【００４５】まず、検知範囲Ａで静止した人がここから
離れると、通常、その動作により焦電型赤外線センサ２
の検知出力が発生（ステップｂ２）する。ここで、人が
検知範囲Ｂからも離れると焦電型赤外線センサ２の出力
は途絶える。これを受けて上記フラグがオンであること
を確認し（ステップｅ２）、超音波センサ２を作動させ
ることとなる。また、何らかの事情で焦電型赤外線セン
サ１の検知出力がない場合でも同様に以下のように超音
波センサ１の観測に基づいて人体検知動作は続けられ
る。超音波センサ１により検知範囲Ａを観測して得られ
た情報を前回のものと比較する（ステップｆ２）。ここ
では両者が相違し、判定出力が発生するとともに超音波
センサ１のみによる人体検知時間の計時を開始する（ス
テップｇ２）。次に現在の検知範囲Ａを観測して得られ
た情報が記憶される（ステップｈ２）。次にこの情報と
ＲＡＭ３の情報とを比較する（ステップｉ２）。ここで
は検知範囲Ａに人がいないため両者の相違は許容範囲に
おさまり、相違なしと判定され、次に上記フラグをオン
に保持する期間が終了したか判定する（ステップｊ
２）。この動作を繰り返し行い、ステップｊ２にて上記
フラグをオンに保持する期間が終了すると上記制御信号
の発生を停止し、リレー回路５０、６０を開成させて照
明装置５０、換気装置６０の動作を停止させる（ステッ
プｌ２）。これととともに、上記フラグはオフとされる
（ステップｍ２）。なお、ステップｉ２の処理において
相違有りとされた場合でも、ステップｇ２の処理におい
て２分以上トリガがかからない場合にはフラグはオフと
なる。

【００４６】次に人がトイレから退出した後の動作につ
いて述べる。

【００４７】この場合、ステップｂ２において焦電型赤
外線センサ２からの検知出力が無いことを確認し、ステ
ップｅ２において上記フラグのオフを確認する。次に人
体検知がなされていない期間が３分以上となったか否か
確認する（ステップｎ２）。ここで３分以上経過してい
ない場合は再びステップｂ２からの動作を繰り返し行
う。ここで、３分以上経過していると判定された場合
は、超音波センサ１を作動させ、ステップａ２の処理と
同様、１００回の検知動作により得られた受信パターン
を平均し、現在の検知範囲Ａ内の状態を表す情報を得
る。そしてこの情報とＲＡＭ３に記憶されている情報と
を比較して両者に相違があるときにはＲＡＭ３の情報を
更新する（ステップｏ２）。すなわち、このときの超音
波センサ１の出力を表す情報を人体等の物体が第１の検
知範囲に存在しない状態における超音波センサの出力状
態を表す情報としてＲＡＭ３に記憶するのである。ステ
ップｏ２の動作を終了すると再びステップｂ２以降の動
作を繰り返し行い、人が再びトイレに入室するか否か判
定するのである。

【００４８】以上のように本例では、超音波センサ１に
おいても人体を動的にとらえるようにしたので、人体検
知がより正確になる。また、超音波センサ１による人体
検知において、バックグラウンド、人体それぞれに対応
した所定の検知動作回数分の受信パターンを平均して検
知範囲Ａ内の状態を表す情報とすることによって、さら
に人体検知を正確なものにしている。

【００４９】

【発明の効果】本発明では、静止状態にある物体を検知
できないという焦電型赤外線センサの欠点を超音波セン
サを用いることで解消できる。このため、焦電型赤外線
センサにチョッパ等が不要であり、その駆動に要する消
費電力が不要となり経済性が向上する。また駆動部がな
いため、信頼性が向上する。

【００５０】また、焦電型赤外線センサにより、検出対
象としての物体をその物体から発せられる赤外線によっ
て検知した後に超音波センサを用いた検知を行う。この
ため、ある程度検出対象としての物体が特定したうえで
超音波センサを用いた物体検知を行うこととなり、超音
波センサによる検知の信頼性が向上する。

【００５１】また、各センサの出力に基づいて物体が第
１の検知範囲に存在しないと判定した状態において、上
記超音波出力に基づく第１の検知範囲内の状態を表す情
報と上記記憶手段に記憶されている情報とを比較して両
者に相違があるときに上記記憶手段の情報を更新する。
このため、第１の検知範囲内に検知対象としての上記物
体以外の物体が置かれてたり、第１の検知範囲内の物体
の配置が変わっても、第１の検知範囲内における物体の
存在の有無の判定は、検知対象外の物体をバックグラウ
ンドとして含んだ新たな情報に基づいて行うので、常に
検知対象としての物体のみに対して判定が行われる。

【００５２】第１の検知範囲内における物体の存在を判
定する際、超音波センサによる観測を行う都度、第１の
検知範囲の状態を表す情報を前回の観測の際の当該情報
と比較して両者の相違を判定し、かつ、記憶手段の情報
と超音波センサの上記情報とを比較して両者の相違を判
定して上記物体の存在を判定することにより、超音波セ
ンサのみでも上記物体を動的に捕らえることが可能とな
る。ひいては、物体検知精度を上げるものである。ま
た、第１の検知範囲内の状態を表す上記情報を超音波セ
ンサの複数回検知動作分の出力の平均から得ることによ
り、不安定な反射を示す物体からの反射波が上記情報に
与える影響を抑えるものでもある。特に上記記憶手段に
記憶された情報ではバックグラウンドとして安定なもの
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の物体検知装置の構成を説明
するための説明図。

【図２】図１の動作説明のためのタイミングチャート。

【図３】図１の動作説明のためのフローチャート。

【図４】図１の動作説明のためのタイミングチャート。

【図５】本発明の他の物体検知装置の構成を説明するた
めの説明図。

【図６】図５の動作説明のためのタイミングチャート。

【図７】図５の動作説明のためのタイミングチャート。

【図８】図５の動作説明のためのフローチャート。

【符号の説明】

１ 超音波センサ ２ 焦電型赤外線センサ ３ ＲＡＭ（記憶手段） ４０ 第１の制御部（第１の制御手段） ４１ 第２の制御部（第２の制御手段） ５ 照明装置（負荷） ６ 換気装置（負荷） １１ 第１の制御部（第１の制御手段） １２ 第２の制御部（第２の制御手段）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｖ 1/00 Ｇ０８Ｂ 13/191 8/12 Ｅ０３Ｄ 5/10 Ｇ０８Ｂ 13/191 Ｇ０１Ｓ 17/02 Ｚ // Ｅ０３Ｄ 5/10 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｊ (72)発明者 田村 久良 東京都墨田区太平四丁目１番１号 株式会 社精工舎内 (72)発明者 川野 勝利 東京都墨田区太平四丁目１番１号 株式会 社精工舎内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の検知範囲を有する超音波センサ
   と、 第１の検知範囲を内包する第２の検知範囲を有する焦電
   型赤外線センサと、 人体等の物体が第１の検知範囲に存在しない状態におけ
   る超音波センサの出力状態を表す情報を記憶する記憶手
   段と、 上記赤外線センサおよび上記超音波センサからの上記物
   体の検知出力に応答して負荷の制御出力を発生する第１
   の制御手段と、 上記第１の制御手段からの上記制御出力が停止している
   状態において、上記超音波出力に基づく第１の検知範囲
   内の状態を表す情報と上記記憶手段に記憶されている情
   報とを比較して両者に相違があるときに上記記憶手段の
   情報を更新する第２の制御手段とを具備することを特徴
   とする物体検知装置。
2. 【請求項２】 上記第１の制御手段は、上記赤外線セン
   サの検知出力に応答して上記制御出力を一定時間発する
   とともに、上記赤外線センサの出力が途絶えるとともに
   上記制御出力が発生している間上記超音波センサを作動
   させ、上記記憶手段の情報と上記超音波センサの検知出
   力とを比較して第１の検知範囲内における上記物体の存
   在を判定し、この判定出力と上記赤外線センサの検知出
   力に応答して上記制御出力をリトリガブルに発生させ、
   上記赤外線センサの検知出力が所定時間以上途絶えた場
   合には上記制御出力を停止させることを特徴とする請求
   項１記載の物体検知装置。
3. 【請求項３】 上記第１の制御手段は、上記赤外線セン
   サの検知出力に応答して上記制御出力を一定時間発する
   とともに、上記赤外線センサの出力が途絶えるとともに
   上記制御出力が発生している間上記超音波センサを作動
   させ、超音波センサにより第１の検知範囲を繰り返し観
   測し、観測の都度現在の観測により得られた第１の検知
   範囲内の状態を表す情報とその前の観測により得られた
   当該情報とを比較して相違を判定して第１の判定出力を
   発生し、この第１の判定出力または上記赤外線センサの
   検知出力に応答して上記制御出力をリトリガブルに発生
   させ、所定時間以上上記判定出力または検知出力がない
   場合には上記制御出力を停止させ、また、上記記憶手段
   の情報と上記超音波センサの出力とを比較し両者の相違
   を判定して第２の判定出力を発生し、第２の判定出力が
   特定時間以上発生しないおりには第１の検知範囲内にお
   いて上記物体が存在しないと判定して上記制御出力を停
   止させることを特徴とする請求項１記載の物体検知装
   置。
4. 【請求項４】 第１の検知範囲内の状態を表す上記情報
   は、超音波センサの複数回の検知動作分の出力の平均か
   ら得ることを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。