(57)【要約】【課題】安価な構成で、人の在／不在を正確に検知する。【解決手段】焦電素子１に周期的に所定の信号を印加する信号印加手段２と、信号印加手段２による信号に対する焦電素子１からの出力信号を検出する出力信号検出手段３と、出力信号検出手段３により検出された出力信号に基づいて、人の在／不在を判定する在／不在判定手段４とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電素子を用いた人検知装置において、
前記焦電素子に周期的に所定の信号を印加する信号印加手段と、
前記信号印加手段により印加された信号に対する前記焦電素子からの出力信号を検出する出力信号検出手段と、
前記出力信号検出手段により検出された出力信号に基づいて、人の在／不在を判定する在／不在判定手段と
を備えたことを特徴とする人検知装置。
【請求項２】
前記在／不在判定手段は、前記出力信号が所定の閾値より大きい場合には人がいると判定し、前記閾値より小さい場合には人がいないと判定する
ことを特徴とする請求項１記載の人検知装置。
【請求項３】
前記信号印加手段が印加する信号は、矩形波、正弦波、鋸歯状波またはそれらを組み合わせた波形である
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の人検知装置。
【請求項４】
焦電素子を用いた人検知方法において、
前記焦電素子に周期的に所定の信号を印加する信号印加ステップと、
前記信号印加ステップにおいて印加した信号に対する前記焦電素子からの出力信号を検出する出力信号検出ステップと、
前記出力信号検出ステップにおいて検出した出力信号に基づいて、人の在／不在を判定する在／不在判定ステップと
を有することを特徴とする人検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人の在／不在を正確に検知可能な人検知装置および人検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止のためのＣＯ２排出量低減、そのための改正省エネ法施行や都条例の強化、さらには３．１１以降の電力不足を受けての電力使用量低減と、省エネに向けての社会的な要求が非常に強まっている。これに伴い、オフィスビルのエネルギ使用量についても削減が強く望まれている。しかし、オフィス環境を犠牲にする我慢の省エネでは、業務効率の低下やそれに伴う勤務時間の延長が生じる恐れがあり、省エネとしても意味がない。そのため、オフィスの快適作業環境を維持した状態での省エネが必要になる。
この省エネを実現するための方法として最も分かりやすいのが、人のいない場所の照明や空調などを停止することである。ここで、ＬＡＮに接続されたＰＣやスマートフォンを含めた携帯などの各種デバイスから照明の点灯や空調の起動などを手軽に行うことができる条件は整いつつある。しかしながら、人のいない場所の照明を消灯したり空調を停止することは意識啓蒙だけでは難しく、人の不在を速やかに検知できる技術が望まれている。
【０００３】
従来の人検知装置としては、焦電素子を用いたものが普及している（例えば特許文献１参照）。これは、人が発する熱（赤外線）の変化を検知するものであり、人の動きを検知することができるため、防犯用の侵入検知に都合がよい。しかしながら、焦電素子を用いた人検知装置では、人が動かない場合には当該人を検知することができない。よって、人の在／不在を正確に検知することはできないという課題がある。
【０００４】
また、防犯以外の例えば照明の制御において、タイマーを併用して、人を検知した後に一定時間以内に動きがない場合には不在と判断するロジックが使われることがある。しかしながら、この場合においても、人が動かない状況と不在の状況とを区別することができない。そのため、人がいるにもかかわらず不在と判断し、照明を消してしまう恐れがある。
なお、焦電素子を用いて温度を計測する方式に対して、機械的な光学チョッパーを併用する手法がある。しかしながらこの場合には、装置が大きく価格も高額となり、手軽に使えるものではない。
【０００５】
一方、最近の家庭用空調機やＴＶなどにおいて、省エネのため、人が不在の場所を空調しないようにする制御や、人が不在の場合にＴＶを消したりする制御が行われている。この場合には、人検知として、カメラの画像解析やサーモパイルと呼ばれるセンサを用いている。サーモパイルでは、焦電素子のような温度変化検知ではなく、温度計測を行うため、人の在／不在を適切に検知することができる。よって、このサーモパイルをオフィスビルにおける人検知装置に適用することが考えられる。しかしながら、焦電素子の代わりにサーモパイルを用いた人検知装置では、コストが増大するため、一般的には普及していないという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１４７８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、オフィスビルにおいて人の在／不在を検知して省電力化を図ることが要求されているが、従来の焦電素子を用いた人検知装置では、人がいるにもかかわらず照明を消灯してしまう場合があり、クレームの元となることが多いという課題がある。また、光学チョッパーを併用した場合や、焦電素子の代わりにサーモパイルを用いた場合では、コストが増大するという課題がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、安価な構成で、人の在／不在を正確に検知することができる人検知装置および人検知方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る人検知装置は、焦電素子に周期的に所定の信号を印加する信号印加手段と、信号印加手段により印加された信号に対する焦電素子からの出力信号を検出する出力信号検出手段と、出力信号検出手段により検出された出力信号に基づいて、人の在／不在を判定する在／不在判定手段とを備えたものである。
【００１０】
また、この発明に係る人検知方法は、焦電素子に周期的に所定の信号を印加する信号印加ステップと、信号印加ステップにおいて印加した信号に対する焦電素子からの出力信号を検出する出力信号検出ステップと、出力信号検出ステップにおいて検出した出力信号に基づいて、人の在／不在を判定する在／不在判定ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、上記のように構成したので、安価な構成で、人の在／不在を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る人検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１における焦電素子に対する赤外線入射／遮断による分極変化を示す図である。
【図３】従来の人検知装置に使用している焦電素子に対する赤外線入射／遮断による出力信号の変化を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における焦電素子の等価回路を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１における焦電素子に周期的に矩形波を印加した場合の応答波形を自然分極時と分極減少時で比較した図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る人検知装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る人検知装置の構成を示す図である。
人検知装置は、図１に示すように、焦電素子１、信号印加手段２、出力信号検出手段３、人在／不在判定手段４および出力手段５から構成されている。
【００１４】
焦電素子１は、入射された赤外線の変化量に応じた電圧を発生するものである。
信号印加手段２は、焦電素子１に対して周期的に所定の信号を印加するものである。なお以下では、信号印加手段２が印加する信号として矩形波を用いた場合について示す。
【００１５】
出力信号検出手段３は、信号印加手段２により印加された信号（Ｖｉｎ）に対する焦電素子１からの出力信号（Ｖｏｕｔ）を検出するものである。
【００１６】
人在／不在判定手段４は、出力信号検出手段３により検出された出力信号に基づいて、人の在／不在を判定するものである。ここで、人在／不在判定手段４は、出力信号が所定の閾値より大きい場合には人がいると判定し、閾値より小さい場合には人がいないと判定する。
【００１７】
出力手段５は、人在／不在判定手段４による判定結果に基づいて、各種機器（例えば照明や空調機など）の制御を行うものである。ここで、制御例としては、人が不在である場合に、照明のＯＦＦや空調機の停止を行うことなどが挙げられる。
【００１８】
次に、焦電素子１の動作について、図２，３を参照しながら説明する。図２はこの発明の実施の形態１における焦電素子１に対する赤外線入射／遮断による分極変化を示す図であり、図３は従来の人検知装置に使用している出力信号の変化を示す図である。
焦電素子１は、図２（ａ）に示すように、平常時（赤外線が入射していない状態）では、素子内部が自然分極し、また、分極している電荷とは反対の極性の電荷（浮遊電荷）が、表面の電極に吸着した状態となっている。この場合、見かけ上、素子内部で分極している電荷と電極に吸着している電荷とにより電荷が打ち消しあうため、図３（ａ）に示すように、電極間に電位差は発生しない。
【００１９】
一方、図２（ｂ）に示すように、焦電素子１に赤外線が入射すると、素子内部の温度上昇により分極が減少する。また、分極の減少に伴い、電極に吸着している電荷が当該電極から離れる。この際、素子内部の分極変化に対して浮遊電荷の離脱応答が遅いため、図３（ｂ）に示すように、電極間に一時的に電位差が発生する。
【００２０】
その後、図２（ｃ）に示すように、赤外線の入射が継続されると、素子内部の減少した分極と電極に吸着している電荷とが一致し、安定した状態となる。そのため、見かけ上、素子内部で分極している電荷と電極に吸着している電荷とにより電荷が打ち消しあい、図３（ｃ）に示すように、電極間の電位差はなくなる。
【００２１】
一方、図２（ｄ）に示すように、焦電素子１に対する赤外線の入射が遮断されると、素子内部の分極が平常時の状態に戻る。また、分極の増大に伴い、浮遊電荷の電極への吸着が生じる。この際、素子内部の分極変化に対して浮遊電荷の吸着応答が遅いため、図３（ｄ）に示すように、電極間に一時的に電位差が発生する。なお、この場合には、図３（ｂ）とは逆方向の電位となる。
【００２２】
その後、図２（ｅ）に示すように、赤外線の遮断が継続されると、素子内部の分極と電極に吸着している電荷とが一致し、安定した状態となる。そのため、見かけ上、素子内部で分極している電荷と電極に吸着している電荷とにより電荷が打ち消しあい、図３（ｅ）に示すように、電極間の電位差はなくなる。
【００２３】
このように、焦電素子１に対する赤外線の入射有無により、素子内部の分極が変化する。すなわち、焦電素子１の検知領域に人がいない場合には、焦電素子１には赤外線が入射されないため、素子内部は自然分極した状態となる（図２（ａ））。一方、検知領域に人がいる場合には、焦電素子１には当該人が発した熱（赤外線）が入射されるため、素子内部の分極が減少した状態となる（図２（ｃ））。したがって、この分極の違いを検知することで、人が動いていない状態であっても当該人を検知することができ、人の在／不在を正確に検知することができる。
【００２４】
次に、焦電素子１の等価回路を図４に示す。
図４に示すように、焦電素子１の等価回路はＲＣ並列回路で表すことができる。そして、この焦電素子１を用いて人検知を行う場合、従来では、等価回路の抵抗Ｒの両端にて、人が発する熱（赤外線）に伴って生じる電圧を計測することで実施している。なお、実際には、等価回路にオペアンプが接続される。
それに対して、本発明では、焦電素子１の内部の分極の違いを検知するため、焦電素子１に対して周期的に信号（矩形波）を印加し、その際の応答波形（出力信号）を監視する。
【００２５】
図５はこの発明の実施の形態１における焦電素子１に周期的に矩形波を印加した場合の応答波形を自然分極時と分極減少時で比較した図である。
図５（ａ）に示すように、赤外線の入射がなく焦電素子１の内部が自然分極している場合には、焦電素子１の等価回路におけるコンデンサＣは容量が大きい状態であり、帯電に時間がかかるため、印加された信号に対する応答が遅くなる。そのため、焦電素子１からの出力信号は、印加された信号の幅が短い場合には、その波形が小さくなる（閾値より小さくなる）。
【００２６】
一方、図５（ｂ）に示すように、赤外線が入射されて焦電素子１の内部の分極が減少している場合には、焦電素子１の等価回路におけるコンデンサＣは容量が小さい状態であり、少ない時間で帯電するため、印加された信号に対する応答が早くなる。そのため、焦電素子１からの出力信号は、印加された信号に近似した波形となる（閾値より大きくなる）。
【００２７】
以上から、周期的に印加した信号に対する応答波形（出力信号）を監視することで、焦電素子１の内部の分極の違いを検知することができ、人の在／不在を正確に検知することができる。なお、閾値は、印加する信号の種別やその幅等に応じて適宜変更される。
また、入力信号と出力信号の違いの検出は、本発明の本質的な問題ではないため詳細は記述していないが、方式としては複数の方式が考えられる。
【００２８】
次に、上記のように構成された人検知装置の動作について、図６を参照しながら説明する。
人検知装置の動作では、図６に示すように、まず、信号印加手段２は、焦電素子１に対して周期的に所定の信号（矩形波）を印加する（ステップＳＴ１、信号印加ステップ）。
【００２９】
次いで、出力信号検出手段３は、信号印加手段２により印加された信号（Ｖｉｎ）に対する焦電素子１からの出力信号（Ｖｏｕｔ）を検出する（ステップＳＴ２、出力信号検出ステップ）。
【００３０】
次いで、人在／不在判定手段４は、出力信号検出手段３により検出された出力信号に基づいて、人の在／不在を判定する（ステップＳＴ３、人在／不在判定ステップ）。ここで、人在／不在判定手段４は、出力信号が所定の閾値より小さい場合には、焦電素子１の内部が自然分極している状態であり、人がいないと判定する。一方、出力信号が閾値より大きい場合には、焦電素子１の内部の分極が減少している状態であり、人がいると判定する。
【００３１】
次いで、出力手段５は、人在／不在判定手段４により判定結果に基づいて、各種機器の制御を行う（ステップＳＴ４、出力ステップ）。ここで、出力手段５は、人在／不在判定手段４により人がいない状態であると判定された場合には、例えば照明をＯＦＦにしたり、空調機を停止したりする。
【００３２】
以上のように、この実施の形態１によれば、焦電素子１に周期的に所定の信号を印加し、その際の出力波形を監視するように構成したので、人が発する熱（赤外線）に伴う焦電素子１の内部の分極の違いを検知することで、人が動いていない状況と不在の状況とを区別することができるため、安価な構成で、人の在／不在を正確に検知することができる。
【００３３】
なお、実施の形態１では、焦電素子１に印加する周期的な信号として、矩形波を与える場合について示したが、これに限るものではなく、正弦波や鋸歯状波、またはそれらを組み合わせた波形などであっても構わない。この場合、それぞれの信号波形に応じて自然分極時と分極減少時の応答波形が異なるので、その差異を検出する方式をそれぞれに準備することで対応できる。
【００３４】
また、焦電素子１では、従来と同様に、赤外線入射時に電位差が発生するため、この信号を検知して、周期的な信号の印加に対する応答信号の検知と併用するようにしてもよい。これにより、人が入ってきた際の応答の遅れを防止することができる。
【００３５】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  焦電素子
２  信号印加手段
３  出力信号検出手段
４  人在／不在判定手段
５  出力手段
【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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