JP2018044919A - 物体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成の複雑化及び大型化を抑制しつつ、霧、雨、雪などの悪条件下でも、検知エリアに進入者が入ったことを検知できる物体検知装置を提供すること。【解決手段】物体検知装置１００は、進入者１１からの反射光に基づいて進入者１１の方向及び進入者１１までの距離を検知する第１検知部１２１と、検知エリア２０を囲むように設けられたリフレクター１０からの反射光に基づいて進入者１１の有無の検知を行う第２検知部１２２と、を有する。これにより、霧などの大気中の浮遊物の影響により第１検知部１２１によって進入者１１を検知できなかった場合でも、第２検知部１２２によって進入者１１を検知できるので、霧、雨、雪などの悪条件下でも、検知エリア２０に進入者１１が入ったことを検知できるようになる。【選択図】図１

Description

本発明は、光を用いて物体を検知する物体検知装置に関する。

近年、防犯、セキュリティーの観点から所定のエリアへの進入者（侵入者といってもよい）を検知したいという要望がますます強くなっている。

このような検知エリアへの進入者を検知する物体検知装置として、ＴＯＦ（Time of Flight）方式を用いたものである。ＴＯＦ方式は、半導体レーザーやＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光部によって物体に光を照射し、距離が変わることにより反射光が戻ってくる時間を物理量としてとらえることで、距離を測定するものである。

ところで、ＴＯＦ方式を使用した物体検知装置（レーザレーダー）は、霧、雨、雪（以下、説明を簡単化するためにこれらの大気中の浮遊粒子をまとめて「霧」と呼ぶ）が発生した場合、霧によって光が反射散乱することにより、霧自身を検知するような光量が受光部に戻ってきてしまう。この結果、近距離で霧を検知してしまうとともに、遠方の物体からの反射光の受光量が少なくなり、目的とする進入者を検知できなくなるおそれがある。

霧による影響の少ない物体検知装置として、特許文献１に記載されているように、ミリ波レーダーを用いたものある。

特開２０００−１２１７３０号公報

ところが、ミリ波レーダーは、車両等の電波を反射し易い物体の検知には優れているが、人物のように電波を吸収し易い物体の検知に向かず、その結果、進入者を検知できないおそれがある。また、ＴＯＦ方式のレーザーレーダーとミリ波レーダーの両方を用いると、装置構成が複雑化及び大型化する欠点もある。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、装置構成の複雑化及び大型化を抑制しつつ、霧、雨、雪などの悪条件下でも、検知エリアに進入者が入ったことを検知できる物体検知装置を提供する。

本発明の物体検知装置の一つの態様は、
発光部と、
前記発光部から出射された光の反射光を受光する受光部と、
前記受光部により得られた、検知エリア内に進入した進入物からの反射光に基づいて、前記進入物の方向及び前記進入物までの距離を検知する第１検知部と、
前記受光部により得られた、前記発光部の光の出射位置と前記検知エリアを挟むように設けられたリフレクターからの反射光に基づいて、前記進入物の有無の検知を行う第２検知部と、
を具備する。

本発明によれば、第１検知部による検知が困難な大気状況下においては第２検知部による検知を行うことで進入者を検知できるので、装置構成の複雑化及び大型化を抑制しつつ、霧、雨、雪などの悪条件下でも、検知エリアに進入者が入ったことを検知できるようになる。

実施の形態に係る物体検知装置の基本構成を示す概略図 リフレクターの取り付け状態を示す図 物体検知装置の動作例を示すフローチャート 第１検知部のみを用いて進入者検知を行おうとした場合の輝度値（受光光量）の様子を示す図 霧発生状況下において、第２検知部によって用いられる輝度値（受光光量）の様子を示す図 図６Ａは検知エリアに進入者が存在しない場合のリフレクターからの反射光の様子を示す図、図６Ｂは検知エリアに進入者が存在する場合のリフレクターからの反射光の様子を示す図 複数台のレーザーレーダーを用いた場合の説明に供する図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る物体検知装置１００の基本構成を示す概略図である。

物体検知装置１００は、レーザーレーダー１１０と、レーザーレーダー１１０によって受光された光に基づいて物体を検知する検知部１２０と、レーザーレーダー１１０によって受光された光の光量を記憶する記憶部１３０と、大気の状態を示す情報を取得する大気情報取得部１４０と、を有する。

また、物体検知装置１００の検知エリア２０を囲むようにリフレクター１０が設けられている。換言すれば、物体検知装置１００の検知エリア２０は、レーザーレーダー１１０のスキャン領域とリフレクター１０によって囲まれた範囲である。リフレクター１０は、図２に示したように、フェンスや壁に取り付けられた反射テープであり得る。例えば物体検知装置１００から１００ｍ離れたエリアまでを検知エリアとしたい場合には、物体検知装置１００（レーザーレーダー１１０）から１００ｍ離れた位置にリフレクター１０を設ければよい。なお、リフレクター１０は反射テープに限らず、例えばガラスビーズなどでもよい。リフレクター１０としては、要はレーザーレーダー１１０からの光をレーザーレーダー１１０の方向に反射できる高反射体を用いればよい。

レーザーレーダー１１０の構成は既知の構成なのでここでは簡単に説明する。すなわち、レーザーレーダー１１０は、発光部１１１から出射したレーザー光を可動ミラー（図示せず）で反射させることにより、検知エリア２０をスキャンする。受光部１１２は、進入者１１及びリフレクター１０によって反射された光を受光し、電気信号に変換して受光光量信号として出力する。発光部１１１の発光動作、受光部１１２の受光動作、及び可動ミラー（図示せず）の回転動作は、コントローラ１１３によって制御される。レーザーレーダー１１０は、発光部１１１を直接アクチュエータなどで回転させる、又は、光を広げ、
受光系の受光センサを２次元アレイセンサにしてもよい。

受光部１１２から出力された受光光量信号は、検知部１２０及び記憶部１３０に入力される。

検知部１２０は、第１検知部１２１及び第２検知部１２２を有する。

第１検知部１２１は、検知エリア２０内に進入した進入者１１からの反射光の光量に基づいて、進入者１１の方向及び進入者１１までの距離を検知する。具体的には、第１検知部１２１は、レーザーレーダー１１０のコントローラ１１３から発光部１１１を発光させた時刻の情報を入力し、発光時刻と受光時刻との差から進入者１１までの距離を算出する。つまり、第１検知部１２１は、ＴＯＦ方式により進入者１１の位置を検知する。

これに対して、第２検知部１２２は、リフレクター１０からの反射光の光量に基づいて、進入者１１の有無の検知を行う。具体的に説明する。記憶部１３０には、予め進入者１１が存在しない状態でのリフレクター１０からの反射光量のデフォルト値が記憶されており、第２検知部１２２は、このデフォルト値と現在のリフレクター１０からの受光光量とを比較することで、進入者１１の有無の検知を行う。この検知の仕方については後述する。

検知部１２０は、大気情報取得部１４０で取得した大気情報に基づいて、第１検知部１２１による検知を行うか、或いは第２検知部１２２による検知を行うかを切り換える。大気情報取得部１４０は、第１検知部１２１の検知に悪影響を及ぼすような大気中の浮遊物（霧、雨、雪、エアロゾルなど）の発生状況を取得する。実際には、大気情報取得部１４０は、気象庁などの外部からの気象情報や、視程計などの測定器によって上記発生状況を取得してもよく、レーザーレーダー１１０からの受光光量信号に基づいて上記発生状況を取得してもよい。例えばリフレクター１０からの反射光量を、大気中の浮遊物が無い場合の反射光量と比較することにより、上記発生状況を取得することができる。

検知部１２０は、大気情報取得部１４０によって取得された大気中の浮遊物濃度が所定の閾値未満の場合には、第１検知部１２１による検知を行い、浮遊物濃度が所定の閾値以上の場合には第２検知部１２２による検知を行う。

図３は、物体検知装置１００の動作例を示すフローチャートである。進入者１１の検知に先立って、ステップＳ１０１において、記憶部１３０に、進入者１１が存在しない状態での、リフレクター１０までの距離（つまり発光時刻と受光時刻との差）と、リフレクター１０の輝度（つまり反射光量）とが記憶される。続く、ステップＳ１０２において、物体検知装置１００による検知エリア２０内の３Ｄ空間の進入者検知が開始される。ステップＳ１０３では、大気情報取得部１４０によって大気中の浮遊物の発生状況を取得される。図の例では、大気情報取得部１４０によって霧が発生しているか否かが取得される。そして、霧が発生していない場合には、ステップＳ１０４に移って、第１検知部１２１による３Ｄの進入者検知が行われる。一方、霧が発生している場合には、ステップＳ１０５に移って、第２検知部１２２による２Ｄの進入者検知が行われる。第１検知部１２１による３Ｄの進入者検知では進入者の方向及び距離を求めることができ、第２検知部１２２による２Ｄの進入者検知では進入者の方向を求めることができる。

図４は、参考として、第１検知部１２１のみを用いて進入者検知を行おうとした場合の輝度値（受光光量）の様子を示したものである。実線は霧が無い場合の輝度値を示し、破線は霧が有る場合の輝度値を示す。霧が無い場合には、進入者の位置（距離）で進入者からの反射光に起因する輝度値のピークが現れるので、進入者の位置（距離及び方向）を検知することができる。これに対して、霧が有る場合には、短い距離で霧による反射ノイズに起因する輝度値のピークが現れる一方で、進入者の位置（距離及び方向）では進入者からの反射光の輝度が霧によって低下される。この結果、進入者からの反射光の輝度が検知閾値を下回り、進入者を検知できなくなる。

図５は、霧発生状況下において、第２検知部１２２によって用いられる輝度値（受光光量）の様子を示したものである。実線は進入者が存在する場合の輝度値を示し、破線は進入者が存在しない場合の輝度値を示す。進入者が存在しない場合には、フェンス（リフレクター１０）の位置（距離）においてリフレクター１０の反射光に起因する輝度値のピークが現れる。これに対して、進入者が存在する場合には、リフレクター１０へ向かう光及び又はリフレクター１０からの反射光が進入者１１によって遮られるため、フェンス（リフレクター１０）の位置（距離）におけるリフレクター１０の反射光の光量が低下する。第２検知部１２２は、リフレクター１０の距離に対応する反射光量が所定の閾値以下となったときに、進入者が存在すると判断する。図６は、検知エリア２０に進入者１１が存在しない場合のリフレクター１０からの反射光の様子（図６Ａ）、及び、検知エリア２０に進入者１１が存在する場合のリフレクター１０からの反射光の様子（図６Ｂ）を示す。図６Ｂから、進入者１１が存在すると、進入者１１によってリフレクター１０へ向かう光及び又はリフレクター１０からの反射光が遮られるので、リフレクター１０からの反射光量が少なくなることが分かる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、進入者１１からの反射光に基づいて進入者１１の方向及び進入者１１までの距離を検知する第１検知部１２１と、検知エリア２０を囲むように設けられたリフレクター１０からの反射光に基づいて進入者１１の有無の検知を行う第２検知部１２２と、を設けたことにより、霧などの大気中の浮遊物の影響により第１検知部１２１によって進入者１１を検知できなかった場合でも、第２検知部１２２によって進入者１１を検知できるので、霧、雨、雪などの悪条件下でも、検知エリア２０に進入者１１が入ったことを検知できるようになる。

特に、霧などが発生していない場合では第１検知部１２１と第２検知部１２２を同時に処理してもよい。第１検知部１２１は、遠方は測定できないが進入者１１の距離を測定可能であり、第２検知部１２２は進入者１１の距離は測定できないが、リフレクター１０を利用して遠方まで測定可能となり検知エリア２０を拡大可能である。

また、実際上、物体検知装置１００の第１検知部１２１及び第２検知部１２２はソフトウェアでも実現することが可能である。よって、本実施の形態の物体検知装置１００は、ハードウェア上は、現行のレーザーレーダーのシステムにリフレクター１０を追加するだけで実現でき、レーザーレーダー本体の構成を変更することなく実現できる。この結果、装置構成の複雑化及び大型化を抑制しつつ、上述の効果を得ることができる。本実施の形態によれば、天候の影響を受けにくい、進入者検知を実現できる。

なお、上述の実施の形態では、第２検知部１２２によって、進入者１１の有無と進入者の方向とを検出するようになっているが、図７に示すように、複数台のレーザーレーダーＬＲ１、ＬＲ２を用いるようにすれば、第２検知部１２２によって進入者１１までの距離を検出することも可能である。つまり、第１のレーザーレーダーＬＲ１によって検出された進入者の方向と、第２のレーザーレーダーＬＲ２によって検出された進入者の方向と、第１及び第２のレーザーレーダーＬＲ１、ＬＲ２の間の距離と、から幾何学計算を行うことにより、進入者１１までの距離を求めることができる。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

本発明は、例えば検知エリアへの進入者を検知する物体検知装置に適用し得る。

１０ リフレクター
１１ 進入者
２０ 検知エリア
１００ 物体検知装置
１１０ レーザーレーダー
１１１ 発光部
１１２ 受光部
１１３ コントローラ
１２０ 検知部
１２１ 第１検知部
１２２ 第２検知部
１３０ 記憶部
１４０ 大気情報取得部

Claims (4)

1. 発光部と、
   前記発光部から出射された光の反射光を受光する受光部と、
   前記受光部により得られた、検知エリア内に進入した進入物からの反射光に基づいて、前記進入物の方向及び前記進入物までの距離を検知する第１検知部と、
   前記受光部により得られた、前記発光部の光の出射位置と前記検知エリアを挟むように設けられたリフレクターからの反射光に基づいて、前記進入物の有無の検知を行う第２検知部と、
   を具備する物体検知装置。
2. 大気中の浮遊物の発生状況に基づいて、前記第１検知部による検知を行うか、或いは、前記第２検知部による検知を行うかを切り換える、
   請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記第２検知部は、前記リフレクターからの反射光の光量が閾値以下となった場合に、進入物が有ると判断する、
   請求項１又は請求項２に記載の物体検知装置。
4. 異なる位置に設けられた複数のレーザーレーダーと、
   前記複数のレーザーレーダーの受光部により得られた、前記複数レーザーレーダーの発光部の光の出射位置と検知エリアを挟むように設けられたリフレクターからの反射光に基づいて、前記検知アリア内に進入した進入物の有無と、前記進入物の方向と、前記進入物までの距離を検知する検知部と、
   を具備する物体検知装置。

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