監視装置及び照明システム

【課題】簡単な構成により適切に対象監視処理を行う。
【解決手段】遠赤外領域に感度を有する複数の第１のセンサセルが並べられて構成された第１のセンサ群２０と；第１のセンサ群２０に近接して設けられると共に、第１のセンサ群２０と略同一製造工程において製造され、遠赤外領域に感度を有しない複数の第２のセンサセルが並べられて構成された第２のセンサ群３０と；第１のセンサセルの各出力信号と第２のセンサセルの各出力信号とを１対１に対応させて複数の差分信号を得る差分信号取得手段４０と；複数の差分信号から最大値信号を求める最大値検出手段５０とを具備する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、赤外線イメージセンサを用いた監視装置及びこれを用いた照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、赤外線イメージセンサが実用的に使用されるようになり、各種の監視に応用されている。例えば、複数のセンサセルから得られる熱画像信号を２値化し、フレーム間差分とラベリングにより人体を検出するものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記のように、赤外線イメージセンサを用いた従来の監視装置においては、プロセッサを用いた複雑で多量のデータ処理を行う必要があり、高速で高価なプロセッサが用いられ、装置全体のコストも高くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−４２９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記のような赤外線イメージセンサを用いた監視装置の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成により適切に対象監視処理を行うことが可能な監視装置を提供することである。また、他の目的は、この監視装置を用いた照明システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る監視装置は、遠赤外領域に感度を有する複数の第１のセンサセルが並べられて構成された第１のセンサ群と；第１のセンサ群に近接して設けられると共に、遠赤外領域に感度を有しない複数の第２のセンサセルが並べられて構成された第２のセンサ群と；第１のセンサセルの各出力信号と第２のセンサセルの各出力信号とを１対１に対応させて複数の差分信号を得る差分信号取得手段と；複数の差分信号から最大値信号を求める最大値検出手段とを具備し、最大値信号を用いて検出対象を監視することを特徴とする。
【０００７】
複数のセンサセルは、直線状に並べられるか、マトリックス状に並べられるか、蜂の巣のごときハニカム構造状に並べられる。差分信号取得手段は、差動増幅器によって得ることができる。最大値検出手段は、論理ゲート回路によって作成した回路とすることができる。差動増幅器や論理ゲート回路は、第１のセンサ群や第２のセンサ群と共にＣＭＯＳの１デバイスとして作成しても良い。
【０００８】
本発明に係る監視装置は、最大値信号と閾値の比較に基づき検出対象の有無を判定する判定手段を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る監視装置は、第１のセンサ群と第２のセンサ群と差分信号取得手段と最大値検出手段とにより構成される回路ブロックが、同一のデバイスに１または複数ブロック配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る照明システムは、照明負荷と；請求項１乃至３のいずれか１項に記載の監視装置と；監視装置の出力に応じて照明負荷の照明制御を行う制御部とを具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る監視装置によれば、第１のセンサセルの各出力信号と第２のセンサセルの各出力信号とにより得た複数の差分信号から最大値信号を求め、最大値信号を用いて検出対象を監視するので、フレーム間差分やラベリングなどの複雑な処理を高速で行うプロセッサが不要であり、安価で適切に監視を行うことが可能である。
【００１２】
本発明に係る監視装置によれば、最大値信号と閾値の比較に基づき検出対象の有無を判定するので、簡単な構成により監視を行うことが可能である。
【００１３】
本発明に係る監視装置によれば、第１のセンサ群と第２のセンサ群と差分信号取得手段と最大値検出手段とにより構成される回路ブロックが、同一のデバイスに１または複数ブロック配置されているので、複数のデバイスを配線して回路構成するする必要がなく、製造を容易に行うことができる。
【００１４】
本発明に係る照明システムによれば、監視装置の出力に応じて照明負荷の照明制御を行うので、簡単な構成によって照明制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る監視装置の第１の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明に係る監視装置の要部を示す構成図。
【図３】本発明に係る監視装置の第１の実施形態における要部を示す回路図。
【図４】本発明に係る監視装置の第１の実施形態における要部を示す回路図。
【図５】本発明に係る監視装置の第１の実施形態における変形例を示す構成図。
【図６】本発明に係る監視装置の第１の実施形態における要部を示す構成図。
【図７】図６に示した回路による動作を説明する信号レベルの一例を示す図。
【図８】図６に示した回路による最終出力動作を説明する信号レベルの一例を示す図。
【図９】本発明に係る監視装置の第１の実施形態における要部を示す構成図。
【図１０】本発明に係る監視装置の第２の実施形態を示す構成図。
【図１１】本発明に係る照明システムにおける実施形態を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下添付図面を参照して、本発明に係る監視装置及び照明システムの実施例を説明する。各図において同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１に、本発明の実施形態に係る監視装置の構成図を示す。監視装置１０は、第１のセンサ群２０、第２のセンサ群３０、差分信号取得手段４０、最大値検出手段５０及び処理部６０を備える。第１のセンサ群２０、第２のセンサ群３０、差分信号取得手段４０及び最大値検出手段５０は、１つのデバイス（ダイ）１に配置されてＣＭＯＳにより作成されている。
【００１７】
第１のセンサ群２０は、図２に示されるように、遠赤外領域に感度を有する複数の第１のセンサセル１ＰＤがマトリックス状に並べられて構成されたものである。また、第２のセンサ群３０は、図２に示されるように、第１のセンサ群２０に近接して設けられると共に、第１のセンサ群２０と略同一製造工程において製造され、遠赤外領域に感度を有しない複数の第２のセンサセル２ＰＤがマトリックス状に並べられて構成されたものである。
【００１８】
このため、複数の第１のセンサセル１ＰＤが監視方向の人など温度に対応する信号を出力するのに対し、複数の第２のセンサセル２ＰＤは、監視方向の遠赤外領域を除く温度に対応した信号を出力する。第１のセンサセル１ＰＤの数と第２のセンサセル２ＰＤの数は同数ｎ（整数）である。
【００１９】
差分信号取得手段４０は、図１に示すようにｎ個の差動増幅器４１−１〜４１−ｎにより構成される。差動増幅器４１−１は、第１のセンサ群２０の第１番目のセンサセル１ＰＤの出力信号と第２のセンサ群３０の第１番目のセンサセル２ＰＤの出力信号との差分信号diff1を出力し、差動増幅器４１−２は、第１のセンサ群２０の第２番目のセンサセル１ＰＤの出力信号と第２のセンサ群３０の第２番目のセンサセル２ＰＤの出力信号との差分信号diff2を出力し、・・・（中略）・・・、差動増幅器４１−ｎは、第１のセンサ群２０の第ｎ番目のセンサセル１ＰＤの出力信号と第２のセンサ群３０の第ｎ番目のセンサセル２ＰＤの出力信号との差分信号diffnを出力する。
【００２０】
最大値検出手段５０は、図３に示すようなダイオードＤ１〜Ｄｎにより構成することができ、ダイオードＤ１〜Ｄｎのカソード側をワイヤードオア接続して、接続点をコンデンサＣmの一方の端子に接続している。コンデンサＣmの他方の端子は接地されている。
【００２１】
最大値検出手段５０は、図３に示すダイオードＤ１〜Ｄｎに代えて図４に示すように、ドレインとソースを接続したＭＯＳトランジスタ（ＦＥＴ）Ｔ１〜Ｔｎより構成することができる。ドレインとソースを接続したＭＯＳトランジスタ（ＦＥＴ）は、ダイオードと同じ機能を有する。更に、最大値検出手段５０は、図５に示すように論理ゲート回路５１により構成することができる。この図５においては、差分信号取得手段４０から出力された２信号ずつの組をオアゲートＯＲ１〜ＯＲｍに入力し、オアゲートＯＲ１〜ＯＲｍの出力信号を最終段のオアゲートＯＲfに入力して構成している。また、差分信号が８である例に対応する図６においては、２入力のオアゲートＯＲ2inのみを７個用いて、初段では差分信号を２信号ずつ組み合わせて４出力を得るようにし、次に４出力を２信号ずつ組み合わせて２出力を得るようにし、最終段において残った２出力を１出力とするように構成している。
【００２２】
以上の通りに構成されたデバイス１による動作では、差分信号が図６のように８信号であるとすると、第１のセンサ群２０からの出力が例えば図７に示すように８個の第１のセンサセル１ＰＤ1〜１ＰＤ8毎に遠赤外領域のエネルギーに応じて得られ、第２のセンサ群３０の８個の第２のセンサセル２ＰＤ1〜１ＰＤ8の出力は室温対応の同じ値Ｖ_REF となる。
【００２３】
従って、８信号の差分信号diff1〜diff8は、第１のセンサセル１ＰＤ1〜１ＰＤ8毎のレベルからＶ_REFを引いた値となる。図６のオアゲートＯＲ2inの閾値がＶ_THとであるとすると、８信号の差分信号diff1〜diff8は、オアゲートＯＲ2inによる最大値検出手段５０において、閾値Ｖ_THを超える値を有する第１のセンサセル１ＰＤ1、１ＰＤ4による差分信号に対応する信号がＨレベルとなる。
【００２４】
図１の処理部６０は、最大値信号を用いて検出対象を監視するものであり、図５、図６のように論理ゲート回路を用いた構成では、最終的にＨレベルとなった場合に第１のセンサ群２０からの出力レベルを超えた熱源があると判定する。即ち、論理ゲート回路は処理部６０としての機能を備える。
【００２５】
これに対し、論理ゲート回路を用いない処理部６０としては図９に示すように、最大値信号と閾値の比較に基づき検出対象の有無を判定する判定手段としての比較器７０を用いることができる。このような構成を採用する場合には、閾値としての判定基準信号Ｖ1と比較が行われ、これを超える場合に出力信号が比較器７０から出力される。
【００２６】
図１０は、第２の実施形態に係る監視装置１０Ａの構成図である。この監視装置１０Ａでは、第１のセンサ群２０と第２のセンサ群３０と差分信号取得手段４０と最大値検出手段５０とにより構成される回路ブロックが、同一のデバイス１Ａに複数（４）ブロック配置されている。或いは、図１のデバイス１における第１のセンサ群２０と第２のセンサ群３０を４分割し、それぞれに差分信号取得手段４０と最大値検出手段５０を接続して構成した考えることもできる。
【００２７】
このように構成された監視装置１０Ａでは、４つの最大値検出手段５０−１〜５０−４の出力を処理部６０Ａにより処理して監視を行う。斯くして本実施形態によって、監視装置１０Ａの監視方向を複数ブロックに分けて、それぞれのブロックに所定以上の熱源が存在することを監視することができる。
【００２８】
図１１には、上記の通り様々に示した監視装置１０（１０Ａ）を用いて構成した照明システムの構成が示されている。即ち、蛍光ランプやＬＥＤランプ等の照明負荷５と、照明器具等に設けられた制御部６と、監視装置４により照明システムが構成される。監視装置１０は、照明器具と共に或いは別に天井などに設けられる。
【００２９】
制御部６は電源７から電力を得ると共に、監視装置１０から監視対象である熱源の有無を示す監視結果の信号を受けて、照明負荷５の点灯や消灯或いは調光制御などの照明制御を行う。この照明システムによって、監視対象である熱源を人とすると、人がいない場合に照明を消灯或いは減光することができ、エネルギーの無駄な消費を無くすことができる。
【符号の説明】
【００３０】
１ＰＤ、２ＰＤセンサセル１、１Ａデバイス
４監視装置５照明負荷
６制御部７電源
１０、１０Ａ監視装置２０第１のセンサ群
３０第２のセンサ群４０差分信号取得手段
４１差動増幅器５０最大値検出手段
５１論理ゲート回路６０、６０Ａ処理部
７０比較器

【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠赤外領域に感度を有する複数の第１のセンサセルが並べられて構成された第１のセンサ群と；
第１のセンサ群に近接して設けられると共に、遠赤外領域に感度を有しない複数の第２のセンサセルが並べられて構成された第２のセンサ群と；
第１のセンサセルの各出力信号と第２のセンサセルの各出力信号とを１対１に対応させて複数の差分信号を得る差分信号取得手段と；
複数の差分信号から最大値信号を求める最大値検出手段と
を具備し、最大値信号を用いて検出対象を監視することを特徴とする監視装置。
【請求項２】
最大値信号と閾値の比較に基づき検出対象の有無を判定する判定手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項３】
第１のセンサ群と第２のセンサ群と差分信号取得手段と最大値検出手段とにより構成される回路ブロックが、同一のデバイスに１または複数ブロック配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の監視装置。
【請求項４】
照明負荷と；
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の監視装置と；
監視装置の出力に応じて照明負荷の照明制御を行う制御部と
を具備する照明システム。

【図１】