(57)【要約】【課題】サーモパイルを用いた人検知センサが、発熱体の影響によって人を検出できないあるいは発熱体を間違って人と判断する誤動作を防止し、人検知センサの検知性能を向上させること。【解決手段】複数個のサーモパイル素子がマトリックス状に配設された多素子型サーモパイルを備えた人検知センサにおいて、演算処理部は、サーモパイル素子が設定値以上の高温物体を示す信号を出力するとき、マスキングして当該サーモパイル素子の出力を無効化する一方、サーモパイル素子が設定値以上の高温を発生する物体を示す信号を出力しないとき、マスキングしないで当該サーモパイル素子の出力を有効化し、複数個のサーモパイル素子のうち、マスキングされたサーモパイル素子が所定数以下であるとき当該対象エリアの人検知信号の出力を許容し、マスキングされたサーモパイル素子が所定数を超えるとき当該対象エリアの人検知信号の出力を停止する人検知センサ。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の広さを有する対象エリアを複数領域に分割したピクセル毎の温度を同時に検知するため各ピクセルに対応させて複数個のサーモパイル素子がマトリックス状に配設された多素子型サーモパイルを備えた赤外線検出部、該赤外線検出部から入力された信号の処理を行う信号処理部、該信号処理部から入力された信号をデータ処理して前記対象エリア内に人が存在するか否か判定する演算処理部、及び、外部機器との情報の送受信を行う入出力部から構成された人検知センサにおいて、
前記演算処理部は、
前記信号処理部が、前記ピクセル内に設定値以上の高温を発生する物体が存在することを示す信号を出力するとき、マスキングして当該ピクセルに対応するサーモパイル素子の出力を無効化する一方、前記ピクセル内に設定値以上の高温を発生する物体が存在することを示す信号を出力しないとき、マスキングしないで当該ピクセルに対応するサーモパイル素子の出力を有効化し、
前記複数個のサーモパイル素子のうち、マスキングされたサーモパイル素子が所定数以下であるとき、当該対象エリアの人検知信号の出力を許容する人検知信号出力状態とし、マスキングされたサーモパイル素子が所定数を超えるとき、当該対象エリアの人検知信号の出力を停止する人検知信号出力停止状態とする、
ものであることを特徴とする人検知センサ。
【請求項２】
前記演算処理部は、設定値以上の高温を発生する物体が定置されているピクセルに対応するサーモパイル素子を特定する信号が入力手段から入力されたとき、当該サーモパイル素子についてマスキングして、当該サーモパイル素子の出力を予め無効化しておくことを特徴とする請求項１に記載された人検知センサ。
【請求項３】
前記演算処理部は、前記入力手段から入力されてマスキングされたサーモパイル素子については、再度前記入力手段から特定を解除する信号が入力されない限りマスキング解除しないことを特徴とする請求項２に記載された人検知センサ。
【請求項４】
前記演算処理部は、前記信号処理部が新たに前記ピクセル内に設定値以上の高温を発生する物体が存在することを示す信号を出力しなくなったとき、人検知センサが人の存在を検知しないことを条件として、該当するピクセルに対応するサーモパイル素子をマスキング解除することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された人検知センサ。
【請求項５】
前記演算処理部は、人検知センサが人の存在を検知しないことを条件として、前記人検知信号出力停止状態から前記人検知信号出力状態に移行することを特徴とする請求項１に記載された人検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフィス、病院、博物館、工場等の大きな空間に設置される、人の進入／滞在／退去／不在を検知する人検知センサに関し、さらに詳しくは、人体の温度に近い定置された物体や高温・常温の間で変化する物体や移動する高温の物体が与える悪影響を自動的に除去する人検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のサーモパイルを用いた人検知センサやシステム（特許文献１、特許文献２参照）では、サーモパイルが取得する検出範囲内の温度情報を用いて、人が検知エリアに進入する前の温度を基準として、人がその検知エリア内に進入した後の温度上昇量、すなわち温度検出値の時間的な差異、から人の滞在／不在を判定するため、オフィスのFAXやプリンターが印刷物を出力した際の発熱量とその動きは人の温度と動きに近似していることから、人が存在すると誤まって判定することが多い。
【０００３】
また、工場の生産・製造機器など、人体の表面温度以上の高温発熱体が検知エリア内に存在している場合は、そのエリア内に人が進入したとき、逆に検出温度が低下することになり、人が退去したと間違って判断する可能性がある。
さらに、工場の生産物などの高温発熱体が検知エリア内に持ち運ばれた上、人のみが退去した場合においても、検出熱量の増加により人が滞在していると誤判定を起こす可能性がある（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
さらにまた、サーモパイルを用いた人検知センサあるいは焦電型人感センサの検知エリアを調整したり、検知エリアを除外する方法としては、センサ部を可動式として検知方向を調整する方法（図６参照）やマスク用カバー（図７参照）や遮蔽シールを貼り付ける方法などがある。
しかしながら、これら方法はいずれも手作業によるものであるため、オフィス等において新規に机、事務機器等のレイアウトが決定され、あるいはそれらのレイアウト変更がなされた場合には、検知エリア調整や除外エリア変更のための作業が容易ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５６０４５号公報
【特許文献２】特許第３４５１２３８号公報
【特許文献３】特許第３８０５１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した種々の課題を解決するために創作されたもので、サーモパイルを用いた人検知センサに新規の機能を追加して、人検知センサの検出性能向上に寄与しようとするものであり、工場の生産・製造機械や生産ラインを流れる製造物品、オフィスのFAX・プリンター、持ち運びが可能な暖房器具等発熱体がある環境下において、サーモパイルを用いた人検知センサが、それら発熱体の影響によって人を検出できない、あるいは発熱体を間違って人と判断する誤動作を防止し、人検知センサの検知性能を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、所定の広さを有する対象エリアを複数領域に分割したピクセル毎の温度を同時に検知するため各ピクセルに対応させて複数個のサーモパイル素子がマトリックス状に配設された多素子型サーモパイルを備えた赤外線検出部、該赤外線検出部から入力された信号の処理を行う信号処理部、該信号処理部から入力された信号をデータ処理して前記対象エリア内に人が存在するか否か判定する演算処理部、及び、外部機器との情報の送受信を行う入出力部から構成された人検知センサにおいて、前記演算処理部は、前記信号処理部が、前記ピクセル内に設定値以上の高温を発生する物体が存在することを示す信号を出力するとき、マスキングして当該ピクセルに対応するサーモパイル素子の出力を無効化する一方、前記ピクセル内に設定値以上の高温を発生する物体が存在することを示す信号を出力しないとき、マスキングしないで当該ピクセルに対応するサーモパイル素子の出力を有効化し、前記複数個のサーモパイル素子のうち、マスキングされたサーモパイル素子が所定数以下であるとき、当該対象エリアの人検知信号の出力を許容する人検知信号出力状態とし、マスキングされたサーモパイル素子が所定数を超えるとき、当該対象エリアの人検知信号の出力を停止する人検知信号出力停止状態とするものとした。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記演算処理部は、設定値以上の高温を発生する物体が定置されているピクセルに対応するサーモパイル素子を特定する信号が入力手段から入力されたとき、当該サーモパイル素子についてマスキングして、当該サーモパイル素子の出力を予め無効化しておくことを特徴としている。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記演算処理部は、前記入力手段から入力されてマスキングされたサーモパイル素子については、再度前記入力手段から特定を解除する信号が入力されない限りマスキング解除しないことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記演算処理部は、前記信号処理部が新たに前記ピクセル内に設定値以上の高温を発生する物体が存在することを示す信号を出力しなくなったとき、人検知センサが人の存在を検知しないことを条件として、該当するピクセルに対応するサーモパイル素子をマスキング解除することを特徴としている。
【００１１】
請求項５に係る発明は、前記演算処理部は、人検知センサが人の存在を検知しないことを条件として、前記人検知信号出力停止状態から前記人検知信号出力状態に移行することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、サーモパイルを用いた人検知センサに、設定値以上の高温を発生する物体が存在するピクセルに対応するサーモパイル素子の出力を無効化する一方、逆の場合のピクセルに対応するサーモパイル素子の出力を有効化するという、新規の機能を追加して、人検知センサの検出性能を向上させることができる。
【００１３】
加えて、複数個のサーモパイル素子のうち、マスキングされたサーモパイル素子が所定数を超えるとき、当該対象エリアの人検知信号の出力を停止し、マスキングされたサーモパイル素子が所定数以下であるとき、当該対象エリアの人検知信号の出力を許容することによって、工場の生産・製造機械や生産ラインを流れる製造物品、オフィスのFAX・プリンター、持ち運びが可能な暖房器具等発熱体がある環境下において、サーモパイルを用いた人検知センサが、それら発熱体の影響によって人を検出できない、あるいは発熱体を間違って人と判断する誤動作を防止することができる。
【００１４】
さらに、オフィス等において新規に机、事務機器等のレイアウトが決定され、あるいはそれらのレイアウト変更がなされた場合には、検知エリア調整や除外エリア変更のための作業をコンピュータからの入力により容易に行うことができ、再設定のための作業を著しく軽減できる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、サーモパイル素子の出力を予め個々に無効化するマスク処理を施しておくことができるから、対象エリア内に設定値以上の高温を発生する物体が定置されている場合でもその影響を完全に除去して誤判定をすることを防止することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、入力手段から入力されてマスキングされたサーモパイル素子については、再度入力手段からマスク解除されない限りマスキング解除しないので、設定したピクセルの有効・無効範囲を正しく維持することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、新たにピクセル内に設定値以上の高温を発生する物体が存在しなくなったときのマスキング解除が、人検知センサが人の存在を検知していないことを条件としているので、人による影響を完全に除去してマスキング解除を正確に実行することができる。
【００１８】
請求項５に係る発明によれば、マスキングされたサーモパイル素子が新たに所定数以下となったときにおける、対象エリアの人検知信号の出力の禁止から許容への変更が、人検知センサが人の存在を検知しないことを条件としているから、人による影響を完全に除去して正確に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の人検知センサの機能ブロック図である。
【図２】本発明の人検知センサのサーモパイルと所定の広さを有する対象エリアを複数領域に分割したピクセルとの関係を示す機能展開図である。
【図３】本発明の４つの集積人検知センサのそれぞれのサーモパイル素子が、対象エリアを全体で６４分割された対応するピクセルを検知している状態を示す検知動作概観図である。
【図４】不在状態、進入状態、滞在状態、人体動作検知状態及び退去状態の間で状態遷移する態様を示す状態遷移図である。
【図５】本発明の人検知センサの演算処理部の人検知信号出力状態から人検知信号出力停止状態に移行しさらに人検知信号出力状態に循環的に移行する動作手順を示すフロー図である。
【図６】センサ部を可動式として検知エリアを調整・制限する、従来のサーモパイルを用いた人検知センサあるいは焦電型人感センサの模式図である。
【図７】マスク用カバーや遮蔽シールを貼り付けて検知エリアを調整・制限する、従来のサーモパイルを用いた人検知センサあるいは焦電型人感センサの模式図である。
【実施例】
【００２０】
先ず、図１乃至図２を参照して、本発明の人検知センサの実施例のシステム構成とその機能について説明する。
≪システム構成≫
この人検知センサは、複数の素子、この実施例では１６素子を備える多素子型のサーモパイルにより構成される赤外線検出部と、防塵用のカバーや筐体の表面温度あるいはセンサ設置場所周辺の空気温度を計測する補正用温度センサと、それらアナログ信号の処理を行う信号処理部と、処理された信号を取り込みオフィス向け人検知アルゴリズムによるデータ解析により人検知信号や熱源判別信号（ＯＡ機器判別信号）などの情報を演算判定する演算処理部（ＣＰＵ）と、外部機器との情報の送受信を行う入出力部とから構成される。
なお、赤外線検出部のサーモパイル素子数は８個であっても２４個であっても構わない。要は求められる人検知精度、コスト等に基づいて必要に応じて決定すればよい。
【００２１】
図２、図３を参照して、本実施例の赤外線検出部は、１６素子のサーモパイルアレイ丸数字１〜１６から構成されている。
よって、各素子丸数字１〜１６には対応する１６の単位検知対象エリア（図３では６４ピクセルが示されているから、その１／４の広さが単位検知対象エリアである。）から検出信号が入力されているが、これら１６の単位検知対象エリア、すなわち１６ピクセルからの検出信号から総合的に判断して各人検知センサの滞在・不在の検出信号を生成している。
なお、検出信号の出力レベルは、温度が高く赤外線が多いほど低下する。
【００２２】
信号処理部は、このサーモパイルアレイの各素子丸数字１〜１６が検出した信号を、ハードウェアフィルタでフィルタリングし、図１に示した補正用温度センサからの信号を受けて各素子の検出値を補正し、出力レベルの調整をするものである。
この補正用温度センサからの信号を受けて各素子の検出値を補正する処理は、演算処理部においても実行可能である。
よって、以降の明細書においては、演算処理部において補正処理を行うものとして記載している。
【００２３】
≪システムの基本的機能≫
本発明の人検知センサは、進入状態と退去状態を検知するのみならず、静止した滞在状態をも検知し続けることができるものである。
この結果、検知エリア内で人が長い間全く動かないで完全に静止状態を続けていても、滞在していると判断することができる。
本発明の人検知センサは、図４に示すように、不在状態／進入状態／滞在状態／人体動作検知状態／退去状態の間で状態遷移するものである。
【００２４】
ここで、各状態の意味するところと各状態からの遷移の態様について説明する。
不在状態とは、検知エリア内に人体が存在しない状態を意味し、退去状態より移行し、進入状態に移行する。
進入状態とは、不在状態から検知エリア内に人体が進入した状態を意味し、不在状態より移行し、滞在状態または不在状態に移行する。
滞在状態とは、検知エリア内に人体が滞在し、静止または大きな動きのない状態を意味し、進入状態／退去状態／人体動作検知状態より移行し、人体動作検知状態へ移行する。
人体動作検知状態とは、上記滞在状態にあり、かつ、人体が動いている状態を意味し、滞在状態より移行し、退去状態または滞在状態へ移行する。
退去状態とは、滞在状態にあった人体が検知エリアから退去した状態を意味し、人体動作検知状態から移行し、滞在状態または不在状態へ移行する。
【００２５】
以上の状態遷移の態様から理解できるように、滞在状態から直接不在状態へ状態遷移することはない。
滞在状態から不在状態へ状態遷移するためには、図４に示すように、人体動作検知状態、退去状態の状態遷移を経て、初めて不在状態と判定し遷移する。
このため、検知エリア内で人が長い間全く動かない完全静止状態を続けていても、滞在していると判断する、換言すれば不在とは判断しないことができる。
この点において、焦電型赤外線センサが一定時間静止していると、滞在状態を判定できないものと著しく異なり、誤判断することはない。
【００２６】
なお、基本アルゴリズムである人体の状態判別方法の内容については、本発明の要旨外であるので詳細な説明を省略し、特開２０１０−２５６０４５号公報の記載に委ねることとする。
【００２７】
図３を参照して本実施例の人検知センサについて詳細に説明する。
本実施例は、１つの機器に４つの人検知センサを集積して、機器の取付作業を簡素化し施工コストを節減するものである。図３に示される４つの黒い丸は個々の人検知センサを示している。
上記したようにこの実施例では、所定の広さを有する大きな矩形の対象エリアは、小さく分割された単位のピクセルである複数領域に６４分割されている。
因みに、本実施例においては３．６ｍ平方を大きな矩形の対象エリアとしている。
【００２８】
したがって各人検知センサは、１６ピクセル（１．８ｍ平方）を対象としてそれぞれ分担して人を検知している。
そして、この人検知センサは、対象エリアを複数領域に分割したピクセル毎の温度を同時に検知するために、各ピクセルに対応させて複数個、この実施例では１６個、のサーモパイル素子がマトリックス状に配設された多素子型サーモパイルである。
【００２９】
≪システムのマスキング機能≫
人検知センサは、図３に示される高温発熱部が、オフィスのＦＡＸ・プリンターのようにある一定期間定置されるものであり、それらから排出される紙の温度が高く動きがあるものである場合には、人が動いていると認識して人が存在していると誤まって判断する恐れがある。
このため、これらが設置されているピクセルに対応するサーモパイル素子を特定する信号が入力手段から入力されたとき、人検知センサの演算処理部は、当該サーモパイル素子の出力を予め無効化するマスキングをするものである。
【００３０】
また、この人検知センサは、図３に示されるように、ある人検知センサが分担して検知する１６ピクセルの中に高温発熱体、例えば工場の生産・製造機械や生産ラインを流れる製造物品や持ち運びが可能な暖房器具等、が人体より高い熱を発していることを検知したときは、該当するピクセルに対応するサーモパイル素子の出力を無効化するマスキングを自動的に施すものである。
【００３１】
これらの手動および／または自動処理によって高温発熱体の影響を完全に除去して、人による熱変化のみを検知して人の存在・不在を正確に判断するものである。
なお、上述した入力手段から入力されてマスキングされたサーモパイル素子については、再度入力手段からマスキング解除されない限りその出力は有効とされないようにしてある。
【００３２】
図５のフローチャートを参照して、本実施例の人検知センサの演算処理部の人検知信号出力状態から人検知信号出力停止状態に移行しさらに人検知信号出力状態に循環的に移行する動作手順について説明する。
【００３３】
先ず、人検知信号出力状態について説明する。
ＣＰＵは、入力手段から入力されて予めマスキングされたサーモパイル素子については、人検知判定の根拠とはしない除外処理を行う（ステップ１０１）。
図１のサーモパイル素子からの信号に基づいて、ＣＰＵは図４の滞在状態か不在状態か判断し（ステップ１０２）、その結果滞在するか不在であるかの人検知信号を出力する（ステップ１０３）。
【００３４】
次いで、ＣＰＵは各サーモパイル素子について新たに高温を検知することとなったか、すなわち新たに高温部になったピクセルを検出したか否かを判断する（ステップ１０４）。ここで高温信号とは、人から発せられる熱よりも高い温度（本実施例では３６℃に設定）を意味している。
この判断がＹＥＳのときは該当するピクセルに対応する素子にマスキングしたうえで（ステップ１０５）、あるいはこの判断がＮＯのときは直ちに、次のステップ１０６に進んでステップ１０３の出力が不在か否か判断する。
【００３５】
この判断結果が不在であることを条件として、新たに高温部ではなくなったピクセルを検出したか否かを判断し（ステップ１０７）、そのようなピクセルを検出したときは、該当するピクセルに対応する素子の出力を有効化するためマスキング解除する（ステップ１０８）。
【００３６】
ステップ１０６とステップ１０７の判断がＮＯのときあるいはステップ１０８のマスキング解除後に、マスキングした素子数（除外したピクセル数）をカウントして、その数が所定数を超えたか否か判断する（ステップ１０９）。
【００３７】
対象エリア内のマスキングした素子数が所定数を超えない限りステップ１０２にリターンして、ステップ１０２からステップ１０９に至る無限ループを実行する。
このように、マスキングしたサーモパイル素子数が所定数を超えるまでは、人検知信号出力状態を維持して、対象エリアにおける人検知センサの出力を有効にし続ける。
【００３８】
逆に対象エリア内のマスキングした素子数が所定数を超えたときは、人検知信号の正確性を維持することが困難となるため、ステップ１１０において当該対象エリアの人検知信号の出力を停止したのちに、次のステップ１１１において高温検出人検知信号を出力する。
これにより、図５右側の人検知信号出力停止状態に移行する。
【００３９】
次いで、人検知信号出力停止状態について説明する。
ＣＰＵは図４の滞在状態か不在状態かの判断を行う（ステップ２０１）。
【００４０】
次いで、ＣＰＵはサーモパイル素子が新たに高温を検知することとなったか、すなわち新たに高温部になったピクセルを検出したか否かを判断する（ステップ２０２）。
この判断かＹＥＳのときは該当するピクセルに対応する素子をマスキングしたうえで（ステップ２０３）、あるいはこの判断がＮＯのときは直ちに、次のステップ２０４に進む。
【００４１】
ステップ２０４では、新たに高温部ではなくなったピクセルを検出したか否かを判断し、そのようなピクセルを検出したときは、該当するピクセルに対応する素子についてマスキング解除して、素子の出力を有効化する（ステップ２０５）。
【００４２】
マスキング解除後および新たに高温部ではなくなったピクセルを検出しないときは、対象エリア内のマスキングした素子数（除外したピクセル数）をカウントして、その数が所定数以下であるか否か判断する（ステップ２０６）。
【００４３】
所定数以下でないとき、あるいは所定数以下であったとしても次のステップ２０７の判断で人が存在するときは、ステップ２０１にリターンする。
つまり、マスキングした素子数が所定数以下とならない限りステップ２０１にリターンして、ステップ２０１からステップ２０７に至る無限ループを実行する。
このように、対象エリア内のマスキングしたサーモパイル素子数が所定数以下となるまでは、人検知信号出力停止状態を維持して人検知センサの出力を停止し続ける。
【００４４】
ステップ２０６の判断の結果、マスキングした素子数が所定数以下であったときは、当該対象エリアには人が存在しないことを条件として（ステップ２０７）、高温検出信号の出力を停止して（ステップ２０８）、人検知信号の出力を再開する（ステップ２０９）。
これにより、人検知信号出力状態に戻り、対象エリア内のマスキングした素子数が所定数を超えるまでステップ１０２からステップ１０９に至る無限ループを実行して、人検知信号出力状態を維持して、対象エリアにおける人検知センサの出力を続行する。
【００４５】
再び対象エリア内のマスキングした素子数が所定数を超えたときは、高温検出人検知信号を出力して、上述した人検知信号出力停止状態に移行する。
【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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