(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサに入射する人体等からの熱量の変化を検知する検知装置と、負荷の出力を制御する負荷出力制御装置と、検知装置からの検知信号に応じて負荷への出力量を調整するＣＰＵ装置からなるセンサ付きの負荷制御装置において、負荷の出力を低下させる方向に制御する際に検知装置により検知される熱量の変化量が、人体を熱源として検知した場合の変化量以下となるように、検知装置内部の増幅器のゲインを負荷が高出力状態から低出力状態になるまでの間、一時的に低下させることを特徴とするセンサ付き負荷制御装置。
【請求項２】
センサに入射する人体等からの熱量の変化を検知する検知装置と、負荷の出力を制御する負荷出力制御装置と、検知装置からの検知信号に応じて負荷への出力量を調整するＣＰＵ装置からなるセンサ付きの負荷制御装置において、負荷の出力を低下させる方向に制御する際に検知装置により検知される熱量の変化量が、人体を熱源として検知した場合の変化量以下となるように、負荷が高出力状態から低出力状態になるまでの間、一時的に検知装置内部の増幅器の中心周波数を低域側又は高域側のうち増幅器の出力の変化量が小さくなる側へシフトすることを特徴とするセンサ付き負荷制御装置。
【請求項３】
センサに入射する人体等からの熱量の変化を検知する検知装置と、負荷の出力を制御する負荷出力制御装置と、検知装置からの検知信号に応じて負荷への出力量を調整するＣＰＵ装置からなるセンサ付きの負荷制御装置において、負荷の出力を低下させる方向に制御する際に検知装置により検知される熱量の変化量が、人体を熱源として検知した場合の変化量以上となったことを検知するための検知装置内部のウィンドコンパレータの検知幅を負荷が高出力状態から低出力状態になるまでの間、一時的に広くすることを特徴とするセンサ付き負荷制御装置。
【請求項４】
センサに入射する人体等からの熱量の変化を検知する検知装置と、負荷の出力を制御する負荷出力制御装置と、検知装置からの検知信号に応じて負荷への出力量を調整するＣＰＵ装置からなるセンサ付きの負荷制御装置において、負荷の出力を低下させる方向に制御する際に検知装置により検知される熱量の変化量が、人体を熱源として検知した場合の変化量以下となるように、負荷が高出力状態から低出力状態になるまでの間、検知装置の近傍又は周囲を熱量の一部を遮断する部材で一時的に囲むことにより検出感度を低下させることを特徴とするセンサ付き負荷制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体検知装置とその検知信号によって負荷を制御する装置に関するものであって、人体検知センサ付きの照明器具を主な対象とするが、負荷を制御することによって熱量変化を伴う装置（例えば、冷暖房器具等）も対象に含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような人体検知装置付きの負荷制御装置は、図１５のような構成を有している（松下電工（株）熱線式検知器、熱線スイッチのカタログ参照）。図中、人体検知装置１は熱線スイッチ等であり、人体からの熱線を感知してスイッチを動作させるものである。負荷出力制御装置２は、負荷３が光源である場合には、トライアック等の電力付勢装置や蛍光灯用インバータ回路等などで構成される。負荷３は、光源等の熱量の変化を伴うものである。
【０００３】
ここで、人体検知装置１の原理について、図１６に回路図を示し説明する。本発明で対象とする人体検知装置は、人間の体温が３６℃程度とすると、人体から１０μｍ位の波長の赤外線が放射されるのを焦電効果の発生により検出するタイプのセンサ装置である（例えば、特開平２−６７９３３号参照）。焦電素子１１は赤外線量の変化のみに反応する微分型のセンサで、その出力電圧は微弱であるため、一旦、交流結合型の増幅器１２で信号を増幅し、赤外線の変化量が一定量を越えたかどうかを判断するために、ウィンドコンパレータ１３によって反応の有無を検出し、人体検知の有無としているものである。
【０００４】
図１６の増幅器１２の回路構成について説明する。焦電素子１１の出力信号は微弱であり、変化分を検出するために、抵抗Ｒ1 に得られた電圧をオペアンプＯＰ１とＯＰ２の２段増幅により増幅する。増幅器１２の特性は、インピーダンス要素Ｚｓ1 ，Ｚｓ2 とＺｆ1 ，Ｚｆ2 により決まる。インピーダンス要素ＺｓはコンデンサＣと抵抗Ｒの直列回路、インピーダンス要素ＺｆはコンデンサＣと抵抗Ｒの並列回路である。人の動きは通常０．３〜１．０ｍ／ｓｅｃであり、速くても２．０ｍ／ｓｅｃである。したがって、増幅器の周波数特性は素子の構造やレンズの形状にもよるが、およそ１Ｈｚを中心周波数として設計することが多い。したがって、図１７に示すように、Ｚｆ1 ・Ｚｆ2 ／Ｚｓ1 ・／Ｚｓ2 で得られる周波数−ゲイン特性となるように、回路定数を設計している。
【０００５】
検出される信号は、通常、オフセット電圧Ｖｏｆを中心として増幅される。人を検知すると、オフセット電圧Ｖｏｆを中心に上下に振れた増幅出力が得られる。これをオフセット電圧Ｖｏｆより±Ｖｔｈシフトした電圧をスレショルド電圧Ｖｔｈ1 （＝Ｖｏｆ−Ｖｔｈ）、Ｖｔｈ2 （＝Ｖｏｆ＋Ｖｔｈ）とし、この電圧より上（＞Ｖｔｈ2 ）もしくは下（＜Ｖｔｈ1 ）になったことで、人体検知の有無を判定している。なお、コンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２の出力は、抵抗Ｒ2 によりＨレベルにプルアップされたオープンコレクタ出力となっており、コンパレータＣＭＰ１又はＣＭＰ２が動作すると、図１８に示すように、出力端子はＬレベルとなる。
【０００６】
センサの感度は、インピーダンス要素ＺｆやＺｓの値を変化させて、ゲインを上げ下げする。また、中心周波数ｆ0 が想定する対象の動きと同じ周波数になるようにする。さらに、スレショルド電圧Ｖｔｈを上げ下げすることによっても、センサの感度を変化させることができる。
【０００７】
次に、負荷出力制御装置２の一例として、代表的な調光回路を図１９に示し説明する。ここでは、負荷３として白熱灯を、また、制御装置としてトライアックＱを用いる例を示す。商用電源ＡＣをダイオードブリッジＤＢにより全波整流し、ダイオードＤとコンデンサＣ１，Ｃ２及び電源レギュレータ２１により直流電圧を得てＣＰＵ装置４に供給する。また、ダイオードブリッジＤＢの出力から電源同期回路２２により電源周波数に同期したゼロクロス信号を作成する。このゼロクロス信号に同期して、ＣＰＵ装置４の内部のタイマＴ１に調光量に相応するカウント値をセットし、所望の位相角の位置で割り込みを発生するようにする。この割り込みのタイミングでトライアックＱのゲートをＯＮすれば、いわゆる位相制御方式により調光が可能となる。
【０００８】
これをフローチャートで示すと、図２０〜図２３のようになる。図２０は通常のＣＰＵ処理であり、電源投入から初期処理を行った後、タイマＴ２を起動し、一定時間毎に人体検知入力チェック、光源の制御処理、その他の処理といった、各処理を行うものである。人体検知等により点灯することや、時間経過後に消灯する主たる処理をこのループで実行している。
【０００９】
図２１は電源同期信号（ゼロクロス信号）による割り込みで、トライアックのゲートをＯＮ／ＯＦＦすることで点灯もしくは消灯するか、あるいは、調光するために所望の位相角でタイマＴ１の割り込みを発生させるための処理を行う。１００％点灯であれば、トライアックのゲートをＯＮにしてタイマＴ１の割り込みの処理はしない。１００％点灯でなければ、トライアックのゲートをＯＦＦにして、消灯か否かを判定する。消灯であれば、タイマＴ１の割り込みの処理はしない。消灯でなければ、タイマＴ１に位相角データをセットし、タイマＴ１を起動する。タイマＴ１がタイムアップすると、タイマＴ１による割り込みが発生する。
【００１０】
図２２はタイマＴ１の割り込みであり、この割り込みが発生すると、トライアックのゲートをＯＮにして、元の処理に戻る。これにより、電源同期信号（ゼロクロス信号）から所定の位相角でトライアックのゲートがＯＮになり、位相制御による調光が可能となる。
【００１１】
フェードを行うためには、位相角を変更する必要があるので、図２０の初期処理で起動された定期的なタイマＴ２の割り込みで位相角を調整する処理を行う。そのためのタイマＴ２の割り込み処理を図２３に示す。調光中であれば、フェードイン、フェードアウトのいずれかに応じて位相角データの更新を行う。フェードインを開始すると、調光中の処理となり、徐々に導通する量が大となるように位相角データを更新する。フェードが目標値（ここでは１００％）に達すると、フェード完了として、その状態を維持する処理を加える。逆に、センサの反応がなくなり、消灯するタイミングが来ると、フェードアウト側の処理を行うのである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、人体検知装置の原理は、入射する熱量の変化を検出するものであるから、負荷の出力制御による熱量の変化が大きければ必ず検知してしまう。例えば、装置の近傍に壁があって、そこからの反射として入射してくる熱量や直接に入射してくる場合がある。そのため、従来は特開平２−１２３６１０号のように、器具本体の光源の照射方向と人体検知方向を分離した方向に取り付ける等の器具構造上の工夫や制約の必要があった。あるいは、負荷をＯＦＦした後、１〜２秒間程度は人体検知センサの働かないマスク時間を設けて、誤動作を防止していた。しかしながら、たとえ２秒でも、反応しない時間があると、すぐさま反応しないので、人間に不快感や不信感を与えることになり、望ましくない。本発明は、このような不都合を取り除くものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図１５に示すように、センサに入射する人体等からの熱量の変化を検知する検知装置１と、負荷３の出力を制御する負荷出力制御装置２と、検知装置１からの検知信号に応じて負荷３への出力量を調整するＣＰＵ装置４からなるセンサ付きの負荷制御装置において、負荷３の出力を低下させる方向に制御する際に検知装置１により検知される熱量の変化量が、人体を熱源として検知した場合の変化量以下となるように、検知装置１内部の増幅器のゲインを負荷３が高出力状態から低出力状態になるまでの間、一時的に低下させることを特徴とするものである。また、負荷が高出力状態から低出力状態になるまでの間、一時的に検知装置内部の増幅器の中心周波数を増幅器の出力の変化量が小さくなる側へシフトさせたり、検知装置内部のウィンドコンパレータの検知幅を一時的に広くしたり、あるいは、検知装置の近傍又は周囲を熱量の一部を遮断する部材で一時的に囲むようにしても良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の前提となる人体検知センサの誤動作防止のための技術について説明する。例えば、検知装置の増幅器の中心周波数をｆ0 とすると、フェードアウトするときのフェード時間Ｔｆとの関係をＴｆ≫１／ｆ0 （又はｆ0 ≫１／Ｔｆ）とするものである。通常、光源と検知装置の検知方向が直接相対することは無いが、器具形状や周囲に平坦でないような壁がある場合等を想定すると、間接的に光源からの熱量の変化の影響が加わると予想される。もともと、増幅器のゲインは、中心周波数ｆ0 を中心にしているため、この周波数を少しでも外れるとゲインは小さくなり、熱量の変化が中心周波数ｆ0 よりずれていれば、誤動作の可能性は低くなる。したがって、フェードアウトする時間Ｔｆ（フェードインはセンサの反応によって生じるので無視して考えられる）の逆数が比較する周波数と見なせるものであり、上記関係：Ｔｆ≫１／ｆ0 を保てば、誤動作の可能性が減る。
【００１５】
これを実現するには、従来の図２３のタイマＴ２の割り込みの動作フローにおいて、フェードアウト時の位相角データの更新頻度を更に少なくすれば良い。これを図１に示す。このフローでは、遅延カウントのための変数Ｃに１を加算して、遅延カウントの値Ｃが所定値Ｃｏに達していれば、Ｃ＝０として遅延カウントをクリアし、位相角データを更新する。遅延カウントの値Ｃが所定値Ｃｏに達していなければ、位相角データの更新は行わない。これにより、フェードアウト時には、フェードイン時に比べて位相角データの更新頻度が少なくなるので、その調光出力は図２のような変化を示す。また、このような直線的なフェードアウトでなく、図３のような下に凸となる指数関数的になだらかに減少させ、変化成分を少なくすることによっても同様の効果が得られる。この場合は、フェードアウト時の位相角データを予めテーブルとして持ち、これを参照してデータを更新するのみで良い。
【００１６】
次に、図４の例は、フェードアウト時に光出力を多段階に落として行くものであり、フェードアウト時の出力制御を、十分安定とみなせる時間Ｔｓとフェード時間Ｔｆとに分ける。図４は２段の場合を例示している。十分安定とみなせる時間Ｔｓはフェード時間Ｔｆ1 ，Ｔｆ2 に対して十分大きな時間（Ｔｓ≫Ｔｆ1 ，Ｔｓ≫Ｔｆ2 ）とすれば、中間の調光レベルまで落とすことで、熱量変化が少なくなるので、フェード時間Ｔｆを長くすることと同様の効果が得られる。これを実現する際は、フェード完了処理を途中段階の処理とし、中間の目標値までフェードした後は、一旦フェードを中止し、十分安定とみなせる時間Ｔｓの経過を待ってから次の目標値までフェードさせれば良いので、フローによる説明は省く。これを応用して３段以上の多段にすることも可能である。
【００１７】
図５は光源の出力を徐々に減衰させた場合の検知装置の増幅器の出力を示している。また、比較例として、図６は光源の出力をフェード無しにいきなり落とした場合の検知装置の増幅器の出力を示している。各図において、ａは検知装置の増幅器の出力、ｂは光源の出力である。図５と図６を比較すると明らかなように、フェードを組み合わせることにより、検知装置の増幅器の出力の揺れは少ないのに対して、フェードが無いときは、光源の消灯後、少しおいて大きな変化を示している。
【００１８】
図７は他の実施例の動作を示すタイムチャートである。この実施例はフェードアウトするタイミングで、増幅器の感度を調整するものである。通常はＧＡ1 のゲインでもって増幅しているが、フェードアウトを開始する少し前からフェードが完了して一定時間経つまでゲインをＧＡ2 まで下げる。これは図８に示すような増幅回路の一部をマイクロコンピュータからの出力信号によりスイッチＳＷ１で切り替えることによりインピーダンスを変えて増幅率を抑えれば良い。例えば、Ｚｆ21は純抵抗であれば、Ｚｆ2 と並列にした分だけ、ゲインが落ちることとなる。これは一例を示したもので、インピーダンスを変える位置ならば、１段目や２段目のＺｓやＺｆのいずれでも良い。この方式は、増幅器のゲインを０とはしないので、感度は悪くなるが、全く人感機能を失うわけではないので、実用的である。
【００１９】
また、図８の実施例とほぼ同様の手段で、Ｚｓ又はＺｆのインピーダンスを変えることによって、ゲインをそのまま下げるのではなく、ゲインの中心周波数ｆ0 を非常に高くするか、非常に低くすることによっても同様の効果が得られる。
【００２０】
図９の実施例は、図７のタイミングチャートに示した動作と同様な動作を別の手段で実現するものである。この実施例は、増幅器のゲインを下げるのではなく、スレショルド電圧を変更してウィンドコンパレータのウィンドを大きくするものである。すなわち、通常はＶｔｈ1 とＶｔｈ2 のスレショルド電圧を使うが、フェードアウトを開始する少し前からフェードが完了して一定時間経つまで、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をマイクロコンピュータからの出力信号により切り替えて、Ｖｔｈ1 より低いレベルのＶｔｈ11、Ｖｔｈ2 より高いレベルのＶｔｈ21をコンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２に基準電圧として与えるものである。これによって、増幅器のゲインを下げるのと同様の効果が得られる。
【００２１】
ところで、照明器具がリモコンによって光源の強制的なＯＮ／ＯＦＦ、又はセンサモードへの切り替えが可能なセンサ付きの照明器具であるとすると、これまでと同様なことがリモコンで光源をＯＦＦしようとしたときにも発生する。ここで云うＯＦＦは、光源の強制的なＯＦＦでなく、強制的なＯＮ／ＯＦＦを止めて、通常のセンサモードに戻したことを示す。遠方より、リモコンによりセンサモードとすれば、人の反応は無いので、一定時間後、フェードアウトするが、このとき、誤検知する可能性が無いわけではない。この場合、リモコンで操作することによって、センサモードとなっているので、図１０のタイミングチャートに示すように、リモコン操作後の一定期間、増幅器のゲインを下げるものである。こうすれば、不用意に人感センサが反応せず、消灯するのを早く確認できる効果を生じる。増幅器のゲインを下げるための手段は図８と同じであるので、説明は省略する。
【００２２】
以上は自身の照明を制御するリモコンを対象として書いたが、外部の例えばエアコン制御のリモコン信号によって感度を変えて、エアコンからの熱量の変化が激しいことによる誤検知を防止するように応用することもできる。
【００２３】
また、リモコン信号のような外部信号をトリガとして人感センサの感度を変化させるのではなく、内部の信号を用いても良い。人感センサは、多くの場合、焦電素子の近傍にＣｄＳ等の明るさセンサを持っている。これは、周囲が暗い時にしか人感センサを働かせないようにして、周囲が明るい時には点灯しない等の制御をするためである。照明をＯＦＦするときは、回りの照度も大きく変化するので、この照度変化を検出し、これをトリガとして、人感センサの感度を下げるものである。そのタイミングチャートを図１１に示す。増幅器のゲインを下げるための手段は図８とほぼ同じである。また、ＣｄＳの抵抗変化はマイクロコンピュータに内蔵されたＡ／Ｄ変換器で検出すれば良く、これによって、以前と大幅な変化があることの判断はできる。このように、内部の明るさセンサを利用することにより、自身の制御の場合だけでなく、近くの器具がＯＮ／ＯＦＦされた場合の誤動作も少なくできる。
【００２４】
また、図１２及び図１３に示すように、熱的に検知装置と光源を引き離すようにしても構わない。この実施例では、照明器具７の内部で、光源３とセンサ１の間に、熱の透過率を減衰させるような板６をモーター等の可動手段によって上／下させるものである。図中、５はセンサ１を支持するアームである。減衰板６を置くと、検知エリアが狭くなるので、通常は図１２のように低くしておき、消灯前には図１３のように徐々に減衰板６を高くし、熱量の変化を防止する。なお、同様のことは、図１４に示すように、光源３をセンサ１から遠くすることでも実現できる。また、光源の照射方向をセンサと逆方向へ寝かすなどの手段によっても同様の効果を得ることができる。
【００２５】
以上の説明では、負荷として光源を対象としてきたが、エアコン等のように、出力を制御したときに熱量の変化を伴うものであれば、同様のことが言える。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１〜４の発明によれば、負荷の出力を低下させる方向に制御する際に、負荷の出力制御による熱量の変化を人体の存在として誤検知することを防止できると共に、人体検知センサが全く働かない時間は無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の前提となる比較例１の動作を示すフローチャートである。
【図２】  本発明の前提となる比較例１の直線的フェードを示す動作説明図である。
【図３】  本発明の前提となる比較例１の指数関数的フェードを示す動作説明図である。
【図４】  本発明の前提となる比較例２の段階的フェードを示す動作説明図である。
【図５】  本発明の前提となる比較例１又は２における光源出力の変化と検知装置の増幅器の出力波形を示す波形図である。
【図６】  従来例における光源出力の変化と検知装置の増幅器の出力波形を示す波形図である。
【図７】  本発明の第１実施例における増幅器のゲイン制御を示す動作説明図である。
【図８】  本発明の第１実施例における増幅器のゲイン制御のための回路図である。
【図９】  本発明の第２実施例におけるウィンドコンパレータの基準値切り替えのための回路図である。
【図１０】  本発明に対する比較例３のリモコン信号による増幅器のゲイン制御を示す動作説明図である。
【図１１】  本発明に対する比較例４の明るさセンサによる増幅器のゲイン制御を示す動作説明図である。
【図１２】  本発明の第３実施例の減衰板を備える照明器具の概略構成図である。
【図１３】  本発明の第３実施例の減衰板を備える照明器具の動作説明図である。
【図１４】  本発明の第３実施例に対する比較例の動作説明図である。
【図１５】  従来の一般的なセンサ付き負荷制御装置のブロック回路図である。
【図１６】  従来例における人体検知装置の回路図である。
【図１７】  従来例における人体検知装置の増幅器の周波数特性図である。
【図１８】  従来例における人体検知装置のコンパレータの動作説明図である。
【図１９】  従来例における負荷出力制御装置の回路図である。
【図２０】  従来例におけるＣＰＵ装置の通常の処理を示すフローチャートである。
【図２１】  従来例におけるＣＰＵ装置の電源同期処理を示すフローチャートである。
【図２２】  従来例におけるＣＰＵ装置の第１のタイマ割り込み処理を示すフローチャートである。
【図２３】  従来例におけるＣＰＵ装置の第２のタイマ割り込み処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    人体検知装置
２    負荷出力制御装置
３    負荷
４    ＣＰＵ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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