(57)【要約】【課題】見守り対象人物の動きを瞬時に把握するために、周波数応答の早い赤外線検出システムを提供する。【解決手段】本発明においては、センサの周波数応答を高める為に、パッシブ型赤外線センサの量子型赤外線センサを採用した。さらに、赤外線検出エリアの走査機構にＭＥＭＳミラーを使い、赤外線検出エリアを小さな機構でかつ、少ない消費電力で走査することが可能になった。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の量子型赤外線センサが所定の間隔で取り付けられた支持体と、
前記量子型赤外線センサの検出エリアを走査するＭＥＭＳミラーと、
前記ＭＥＭＳミラーの走査角度を制御する制御手段と、
前記量子型赤外線センサで検出されたデータを送信する送信手段と、
前記送信手段から受信したデータをもとに検出対象の姿勢を判別する加工手段と、
からなることを特徴とする赤外線検出システム。
【請求項２】
複数の量子型赤外線センサが所定の間隔で取り付けられた支持体と、
前記量子型赤外線センサの検出エリアを走査するＭＥＭＳミラーと、
前記ＭＥＭＳミラーの走査角度を制御する制御手段と、
前記量子型赤外線センサで検出された見守り対象人物に関するデータを送信する送信手段と、
前記送信手段から受信したデータをもとに前記見守り対象人物の姿勢を判別し、判別結果により、前記見守り対象人物の姿勢が一定時間以上変化しない場合に、警報を発する加工手段と、
からなることを特徴とする赤外線検出システム。
【請求項３】
前記複数の量子型赤外線センサは、Ｚ軸方向に所定の間隔で前記支持体に取り付けられ、
前記量子型赤外線センサの受光方向は、ＸＹ平面で同じ方向を向いており、
前記走査手段は、前記量子型赤外線センサの検出エリアを、ＸＹ平面で任意の角度で捜査を繰り返すことを特徴とする請求項１又は２に記載の赤外線検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、見守り対象人物などの動き、姿勢を検出しその結果から安否情報を外部に連絡する検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
検出システムに用いられる赤外線人感センサには、大きく、アクティブ型赤外線センサとパッシブ型赤外線センサの２種類がある。
【０００３】
アクティブ型赤外線センサは、赤外線ビームを被写体に照射し、そのビームを反射したり、遮ったりした物体を検出する方式（受光される赤外線の量の変化を調べる方式）を取っている。センサの構成としては、赤外線照射用の発光素子と、反射したビームを受光する受光素子が必要となる。受光素子としては、焦電形赤外線素子が多く用いられている。赤外光の波長帯域は、近赤外線を用いており、可視光線と遠赤外線の中間の性質を持っていて、分解能が高く、より小さな物体を高速で検出できるようになっている。玄関ドアの前、庭、勝手口などに多く用いられている。
【０００４】
一方、パッシブ型赤外線センサは、人体表面から放出する赤外線を受信し、温度の差により人体を検出できる（背景と人体の赤外線エネルギーの差を検出する）。構成としては、赤外光を受光する受光素子だけで成立する。パッシブ型赤外線センサ自体は赤外線を発射しない。受光素子としては、強誘電体セラミックス素子などが多く用いられる。赤外光の波長帯域は、遠赤外線が用いられ、熱線とも呼ばれる。赤外線ストーブ・赤外線コタツなどで使われている赤外線で、分解能が低く、あまり小さな物体は検出できない。室内、廊下の人感センサとして多く用いられる。
【０００５】
そして従来の非接触の検出システムは、上記のような赤外線センサからなる人感センサや赤外線カメラ、などを用いるのが一般的であった（例えば、特許文献１を参照）。従来の赤外線カメラの場合、プライバシーの問題上、導入には問題があった。また、従来の赤外線センサは、焦電型赤外線センサが用いられることが多く、時間的分解能が遅く、対象となる人間の動きを正確に把握することが難しかった（例えば、特許文献２を参照）。
また赤外線センサの検出エリアの走査手段に関しては、機械的機構が大きくなり、小型化が難しく、消費電力も大きかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１５６６９７号公報
【特許文献２】特開２００７−０５８４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、見守りの対象人物の動きを瞬時に把握するために、周波数応答の高い検出システムを導入することを目的とする。
また、システムの小型化を図る為に走査機構と赤外線センサをモジュール化させ、更に省電力化を実現化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては、センサの周波数応答を高める為に、パッシブ型赤外線センサである量子型赤外線センサを人感センサとして採用した。さらに、走査機構にＭＥＭＳミラーを用い、赤外線検出エリアを小さな駆動機構でかつ、少ない消費電力で走査することを可能とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、消費電力が小さく、コンパクトな駆動機構の検出システムが実現でき、さらに量子型赤外線センサを用いることで、見守り対象人物の動きと直立、転倒の状態を瞬時に把握することができる。これにより見守り対象人物の異常を速やかにその家族や警備会社に警告することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例におけるシステム全体の構成図を示した図である。
【図２】見守りの対象となる人物が転倒しているときの、本発明の実施例におけるシステム全体の構成図を示した図である。
【図３】本発明の赤外線人感センサをZ軸方向から示した図である。
【図４】部屋の２箇所にセンサをおいた時、本発明の赤外線人感センサをZ軸方向から示した図である。
【図５】本発明に用いられる量子型赤外線センサの断面図である。
【図６】本発明に用いられるＭＥＭＳミラーを表す図である。
【図７】ＭＥＭＳミラーと量子型赤外線センサを用いた時の本発明の赤外線人感センサをZ軸方向から示した図である。
【図８】走査角度範囲がθ、測定するポイントが５つの時、本発明の赤外線人感センサをZ軸方向から示した図である。
【図９】走査角度と駆動コイルに流す電流値のデータテーブルである。
【図１０】送信手段４でのデータを送信する時のデータパケットの内容である。
【図１１】加工手段５での加工後のデータフォーマットである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例】
【００１２】
図１、図２は、本発明の実施例に関わる赤外線検出システムの構成の概略を示している。
図１に示す支持体２は床面に対して垂直に設置されている。更に、量子型の赤外線センサ１が３つ等間隔に支持体に設置されていて、赤外線検出エリア６が、床面に対して水平方向に同じ方向に向くように設置されている。複数の赤外線センサ１が設置されているので、見守り対象人物７が直立しているのか、転倒しているのかを、識別することが可能である。例えば、図１のように見守り対象人物７が直立していれば、３つの赤外線センサ１が熱源を感知するので、直立していると認識する。一方、図２のように見守り対象人物７が転倒している状態だと下から一つ目の赤外線センサしか熱源を検知しないので、転倒と認識する。赤外線センサ１の支持体に対する設置位置と設置数は、見守り対象人物７の転倒と直立が識別できる位置に設置されていれば問題なく、図１のような等間隔であることに限らない。また見守り対象人物７の身長によって高さを調整することが望ましい。
【００１３】
次に図３は、赤外線検出システムの赤外線人感センサを上から見た図である。支持体２に設置された量子型の赤外線センサ１の赤外線検出エリア６は床面に対して任意の角度θの間を水平に走査するようになっている。見守り対象人物７が、赤外線検出エリア６に入ると赤外線センサ１が見守り対象人物７の熱源を検知することになっている。尚、部屋が広い時は、図４のように二箇所以上に赤外線人感センサをおいても構わない。
【００１４】
次に図５と図６を用いて、本実施例の赤外線センサ１で採用している量子型赤外線センサと、赤外線走査手段８に採用しているＭＥＭＳミラーについて説明する。
【００１５】
図５は、量子型赤外線センサの断面図であり、受光部１１の上面に光学フィルタ１０を積層している。光学フィルタ１０は、波長５μｍ以上の赤外線を遮断するロングパスフィルタになっている。人感センサに用いる場合、波長約３μｍ〜８μｍの赤外線だけを検出できる事が望ましい。この波長領域ならば、赤外線センサは、太陽光の影響をうけないで、人体から発する赤外線のみを検出することが可能になる。更に入射光の指向性を高める為に、視野制限体１２を設けることが望ましい。本実施例では、赤外線センサ１に、光起電力効果を利用した量子型赤外線センサを採用している。ＩｎＳｂ薄膜からフォトダイオードを作製して、これを太陽電池モードで駆動することによって、高感度、高速応答の赤外線センサが実現でき、無バイアスで赤外線を検出できる。またフォトトランジスタを利用したタイプや、光電効果を利用したＣｄＳセルタイプ、光電子放出効果を利用した光電子倍増管タイプの量子型赤外線センサであっても、約５〜８μｍの波長領域の赤外線が検出できれば問題ない。
【００１６】
図６は本実施例で、赤外線検出エリアの走査機構に使われているＭＥＭＳミラーを示す図である。トーションバー１５に直交する方向に、磁束密度Ｂの磁界を印加するように、永久磁石１７を左右に設置する。駆動コイル１６に電流Ｉを流すとローレンツ力Ｆによる回転トルクが発生して、トーションバー１５の復元力と釣り合う角度までミラーを傾けることが可能になる。ローレンツ力Ｆは、コイルに流す電流Ｉと印加される磁束密度Ｂの積に比例するので、電流Ｉの大きさを変化させることで、ローレンツ力Ｆを変化させ、ミラーの傾きを任意に変えることが出来る。もし、図６とは逆の方向に電流Ｉを駆動コイル１６に流した場合、ミラー１４は逆の方向のローレンツ力がかかり、逆の方向に傾くことになる。このことから、電流値切り替え手段２２によって、駆動コイルに流す電流を制御し、ミラー角度を任意の角度に設定することが出来るようになっている。本実施例では、コイル式のＭＥＭＳミラーを採用したが、静電容量方式や圧電素子方式等のＭＥＭＳミラーでも問題ない。
【００１７】
次に量子型赤外線センサとＭＥＭＳミラー９を本実施例に用いたものを、図７を用いて説明する。図７は、赤外線検出システムの赤外線人感センサを上から見た図である。赤外線検出エリア６は、ＭＥＭＳミラー９の角度により任意の角度に調整できる。ＸＹ平面に対して平行に赤外線検出エリア６を部屋の中で走査することで、広範囲の領域で見守り対象人物７の検出が可能になる。見守り対象人物７が、赤外線検出エリア６に入っている場合、赤外線センサ１に見守り対象人物７からの赤外光が入射するので見守り対象人物７を検出することが可能になる。
【００１８】
次に制御手段３について図８を用いて、説明する。本実施例において、赤外線センサ１は、支持体２に３個、取り付けられていて、赤外線検出エリア６は、時計回りに０度からθの範囲で走査する様に設定してある。赤外線エリア６の走査する角度は、ＭＥＭＳミラー９の角度によって決まる。ＭＥＭＳミラー９の角度は、駆動コイル１６に流す電流によって決まるので、図９に示すような駆動コイル１６に流す電流と赤外線エリア６の角度とのデータテーブルを準備する必要がある。制御手段３は、このデータテーブルを基に電流値切り替え手段２２を介して、電流を駆動コイル１６に流すことになる。
【００１９】
本実施例では、時計の振り子のように赤外線検出エリアを走査するように設定している。走査範囲０〜θでｎ回、赤外線センサ１のデータを取るとすると、走査する角度範囲θを（ｎ−１）等分して、時計回りの場合には、０ｘθ／ｎ、１ｘθ／ｎ、２ｘθ／ｎ、・・・、（ｎ−１）ｘθ／ｎ、反時計回りの場合には、（ｎ−２）ｘθ／ｎ、（ｎ−３）ｘθ／ｎ、・・・、２ｘθ／ｎ、１ｘθ／ｎ、の様に、時計回り、反時計回りという順番で測定を繰り返し、それぞれの指定の角度で赤外線センサ１のデータを取得するように設定する。
【００２０】
図８においては、説明を簡略化するために、ｎ＝５の時、それぞれのデータ取得ポイントで赤外線検出エリア６が走査する図を表している。すなわち、０ｘθ／４、１ｘθ／４、２ｘθ／４、３ｘθ／４、４ｘθ／４の角度で３つの赤外線センサ１のデータを取得している。データを取得する回数ｎは部屋の大きさによって調整するようすることが望ましい。
【００２１】
次にＭＥＭＳミラー９を走査する周波数について説明する。ＭＥＭＳミラー９を走査させる速度は、量子型赤外線センサのサンプリング周波数ｆｓに制限される。サンプリング定理により信号周波数ｆｏ、量子型赤外線センサのサンプリング周波数をｆｓとしたとき、
ｆｏ＞ｆｓ／２
の条件を満足しなければいけない。
【００２２】
よって、ＭＥＭＳミラー９を０〜θ〜０まで走査する周波数をｆM、、走査角度０〜θ〜０の範囲で測定する回数をｍ、更に量子型赤外線センサの、サンプリング周波数をｆｓとすると、
ｍ・ｆM ＞２／ｆｓ
となる。これを変形して、
ｆｓ＞２／（ｆM・ｍ）
となる。よって量子型赤外線センサのサンプリング周波数の最大値を超えないように、走査する周波数をｆMと走査回数ｍを設定しなければいけない。
【００２３】
次に送信手段４について説明する。先ほど説明したようにそれぞれの測定ポイントでのデータは、図１０で示すようなパケットの状態で、加工手段５にデータ送信する。送信手段４は、無線形式、有線形式を問わない。
【００２４】
次に加工手段５について図１１を参照して説明する。加工手段５においては、送信手段４から受け取ったパケットを図１１のように測定角度毎に時系列でデータを比較できるようする。更に３つの赤外線センサのデータから直立、転倒、中腰などの見守り対象人物７の姿勢を判別し図１１のような加工データを作成する。
【００２５】
加工データより転倒を検知してから、ある一定時間の間、例えば１０分程度、見守り対象人物７の姿勢データが全く変わらなかったら、異常ありと判断して、見守り対象人物７と連絡を取るようにすると良い。例えば、支持体にブザー等の報知手段を設けておき、これを鳴らすことなどが考えられる。もし、所定時間が過ぎても見守り対象人物７の姿勢に変化がない場合、警備会社または見守り対象人物７の家族へ無線手段等を用いて警報を発信するようすることが望ましい。
【符号の説明】
【００２６】
１  赤外線センサ
２  支持体
３  制御手段
４  送信手段
５  加工手段
６  赤外線検出エリア
７  見守り対象人物
８  赤外線走査手段
９  ＭＥＭＳミラー
１０  光学フィルタ
１１  受光部
１２  視野制限体
１４  ミラー
１５  トーションバー
１６  駆動コイル
１７  永久磁石
１８  可動部
１９  ベース基板
２０  ミラー基板
２１  赤外光
２２  電流値切り替え手段
【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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【図７】
2013195374.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013195374.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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