JP3867805B2

JP3867805B2 - 防犯センサ

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Publication number: JP3867805B2
Application number: JP2005113326A
Authority: JP
Inventors: 正敏辻
Original assignee: Optex Co Ltd
Current assignee: Optex Co Ltd
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2007-01-17
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Also published as: EP1873553A1; WO2006109771A1; US20090051529A1; JP2006292537A

Description

本発明は、マイクロウエーブセンサを内蔵する防犯センサに関し、特に、近距離領域における誤報の発生を極力回避して信頼性を向上させた防犯センサに関する。

従来、防犯装置の一つとして、マイクロ波を検知エリアに向けて送信し、検知エリア内に人体（侵入者）が存在する場合には、その人体からの反射波（ドップラー効果によって変調したマイクロ波）を受信して人体を検知するマイクロウエーブセンサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

さらに、マイクロウエーブセンサの１タイプとして、周波数の異なる複数のマイクロ波を利用して検知エリア内に存在する人体などの検知対象物体までの距離を計測するようにしたものも提案されている。この種のセンサは、例えば周波数の異なる２種類のマイクロ波を検知エリアに向けて送信し、それぞれの反射波に基づく２つのＩＦ信号の位相差を検出するようになっている。この位相差は、検知対象物体までの距離に相関があり、検知対象物体までの距離が大きいほど位相差も大きくなる傾向がある。つまり、この位相差を求めることにより検知対象物体までの距離を計測することが可能である。また、この位相差の時間的な変化を認識することにより検知エリア内の検知対象物体が移動しているか否かを判定することも可能である。これにより、例えば検知エリア内で移動している検知対象物体のみを識別することが可能になる。

例えば、周波数の異なる２種類のマイクロ波の反射波に基づくＩＦ出力信号が図２（ａ）および（ｂ）に示すような正弦波ＩＦｏｕｔ１、ＩＦｏｕｔ２（検知対象物体までの距離に応じた位相差を有している）である場合、これらのＩＦ信号出力を波形整形して得られる矩形波Ｗ１、Ｗ２は、それぞれ図３（ａ）および（ｂ）に示すようになる。そして、これらの矩形波Ｗ１、Ｗ２の位相差Δφ（図中における矩形波の立ち上がり部分の時間差Δｔから換算）を検出することによって検知対象物体までの距離を計測することが可能になる。また、この矩形波Ｗ１、Ｗ２の位相差の時間的な変化を認識することにより、検知エリア内の検知対象物体の移動（センサに近づいているのか遠ざかっているのか）を認識することが可能である。

ところで、この種のセンサを防犯用センサとして使用し、上記位相差の時間的な変化を認識して、検知エリア内で移動している検知対象物体のみを認識するようにした場合、次のような問題点があった。

つまり、この種のセンサを屋外に設置した場合に、風による草木などの揺れによって上記矩形波Ｗ１、Ｗ２に位相差が生じ、これによって草木などを検知対象物体であると誤検知して誤報を発してしまう可能性がある。同様に、この種のセンサを屋内に設置した場合に、換気用のファンの回転動作や、風によるブラインドやカーテンの揺れ、あるいはマイクロウエーブセンサ自体の振動などによっても上記矩形波Ｗ１、Ｗ２に位相差が生じ、この場合にも人体以外の物体を検知対象物体であると誤検知して誤報を発してしまう可能性がある。

そこで、本発明の発明者は、人体などの検知対象物体とそうでない物体（草木やファン等）との判別を正確に行って誤報を回避する技術について既に提案している（特許文献２参照。）。

この提案は、各反射波に基づいて検知エリア内に存在する物体までの相対距離の単位時間当たりの変化量を計測し、その変化量が所定の閾値以上であるときにのみ、その物体を検知対象物体であると判定するものである。つまり、風によって揺れている草木や回転しているファン等は移動距離が僅かであるのに対し、人体などの検知対象物体では移動距離が大きくなるので、その差を認識することで検知対象物体であるか否かを的確に判定するようにしている。なお、以下の説明では、このような誤報防止対策を「草木対策」、上記の閾値を「草木対策レベル」と記すこととする。
特開平７−３７１７６号公報特開２００３−２０７４６２号公報

しかし、遠距離の侵入者まで検知可能としている遠距離用のマイクロウエーブセンサでは、その検知感度が高く設定されているため、特に近距離領域に存在する草木などによって影響を受けやすかった。また、マイクロウエーブセンサに接近する昆虫などの影響によっても誤報が発生することがあった。

従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、風による草木などの揺れやマイクロウエーブセンサ自体の振動、あるいはマイクロウエーブセンサに接近する昆虫などの影響によって内蔵するマイクロウエーブセンサが影響を受けて誤報が発生することを極力回避し、動作の信頼性を高めることが可能な防犯センサを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の防犯センサは、検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する検知対象物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波に基づいてこの検知エリア内の検知対象物体の有無を示す反射波検知信号を出力するとともに、その検知対象物体までの距離に対応する検知対象物体距離情報を出力するマイクロウエーブセンサと、このマイクロウエーブセンサから出力される前記検知対象物体距離情報に基づいて、前記検知対象物体までの距離が所定距離以上か否かを判定する距離判定手段と、この距離判定手段が前記検知対象物体までの距離は前記所定距離以上であると判定している場合であって、さらに前記反射波検知信号が検知対象物体の存在を示しているときのみ警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴とする。

ここで、前記所定距離は、前記マイクロウエーブセンサによって形成される検知エリアがいずれの方向においても一定幅以上存在するように定める必要がある。

このような構成の防犯センサによれば、前記検知対象物体までの距離が前記所定距離未満である場合には、前記警告信号は出力されない。これにより、近距離領域における誤報などを極力回避して、動作の信頼性を高めることが可能となる。

あるいは、本発明の防犯センサは、検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する検知対象物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波に基づいて、その検知対象物体までの距離に対応する検知対象物体距離情報を出力するマイクロウエーブセンサと、このマイクロウエーブセンサから出力される前記検知対象物体距離情報に基づいて、前記検知対象物体までの距離が所定距離以上か否かを判定する距離判定手段と、前記マイクロウエーブセンサから出力される前記検知対象物体距離情報に基づいて、前記検知対象物体までの距離の単位時間当たりの変化量を計測し、その変化量が所定量以上であるか否かを判定する距離変化量判定手段と、前記距離判定手段が前記検知対象物体までの距離は前記所定距離以上であると判定している場合であって、さらに前記距離変化量判定手段が前記変化量を前記所定量以上と判定しているときのみ警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴としてもよい。

このような構成の防犯センサによれば、前記検知対象物体までの距離が前記所定距離未満である場合や、前記検知対象物体までの距離の単位時間当たりの変化量が前記所定量未満である場合には、前記警告信号は出力されない。これにより、近距離領域における誤報などを極力回避して、動作の信頼性を高めることが可能となる。

あるいは、本発明の防犯センサは、検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する検知対象物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波に基づいてこの検知エリア内の検知対象物体の有無を示す反射波検知信号を出力するとともに、その検知対象物体までの距離に対応する検知対象物体距離情報を出力するマイクロウエーブセンサと、このマイクロウエーブセンサから出力される前記検知対象物体距離情報に基づいて、前記検知対象物体までの距離が所定距離以上か否かを判定する距離判定手段と、前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて前記検知エリア内の検知対象物体の有無を示す赤外線検知信号を出力する受動型赤外線センサと、前記距離判定手段が前記検知対象物体までの距離は前記所定距離以上であると判定している場合は、前記反射波検知信号および前記赤外線検知信号がともに検知対象物体の存在を示しているときのみ警告信号を出力するとともに、前記距離判定手段が前記検知対象物体までの距離は前記所定距離未満であると判定している場合は、前記赤外線検知信号が検知対象物体の存在を示しているときに前記警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴としてもよい。

このような構成の防犯センサによれば、前記検知対象物体までの距離が前記所定距離以上である場合には、前記マイクロウエーブセンサおよび前記受動型赤外線センサがともに検知対象物体を検知しているときのみ前記警告信号を出力することで、より確実な検知を行うことができる。また、前記検知対象物体までの距離が前記所定距離未満である場合にも、前記受動型赤外線センサのみによる検知を行う。これにより、誤報などを極力回避しつつ、マスキングなどの妨害行為に対してもより確実な検知や防止が可能となる。

あるいは、本発明の防犯センサは、第１検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この第１検知エリア内に存在する検知対象物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波に基づいてこの第１検知エリア内の検知対象物体の有無を示す第１反射波検知信号を出力するとともに、その検知対象物体までの距離に対応する検知対象物体距離情報を出力する第１マイクロウエーブセンサと、この第１マイクロウエーブセンサから出力される前記検知対象物体距離情報に基づいて、前記検知対象物体までの距離が所定距離以上か否かを判定する距離判定手段と、前記第１検知エリアよりも近距離側に設定される第２検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この第２検知エリア内に存在する検知対象物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波に基づいてこの第２検知エリア内の検知対象物体の有無を示す第２反射波検知信号を出力する第２マイクロウエーブセンサと、前記距離判定手段が前記検知対象物体までの距離は前記所定距離以上であると判定している場合は、前記第１反射波検知信号が検知対象物体の存在を示しているときのみ警告信号を出力するとともに、前記第２反射波検知信号が検知対象物体の存在を示している場合は、前記距離判定手段の判定結果に関わらず前記警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴としてもよい。

このような構成の防犯センサによれば、遠距離用の前記第１マイクロウエーブセンサと近距離用の前記第２マイクロウエーブセンサをそれぞれ適切な設定として組み合わせることにより、誤報などを極力回避しつつ、マスキングなどの妨害行為に対してもより確実な検知や防止が可能となる。

本発明の防犯センサによれば、誤報などを極力回避しつつ、マスキングなどの妨害行為に対してもより確実な検知や防止が可能となり、動作の信頼性を高めることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る防犯センサ１００の回路構成の概略図である。図２は、２周波数タイプのマイクロウエーブセンサ１におけるＩＦ出力信号の波形図であり、（ａ）が一方のＩＦｏｕｔ１を示し、（ｂ）が他方のＩＦｏｕｔ２を示す。図３は、これらのＩＦ出力信号を波形整形して得られる矩形波の波形図であり、（ａ）が一方の矩形波Ｗ１を示し、（ｂ）が他方の矩形波Ｗ２を示す。

図１に示すように、この防犯センサ１００は、ＲＦモジュール２および信号処理部３を有するマイクロウエーブセンサ１と、このマイクロウエーブセンサ１からの出力に基づいて警告信号Ｄｏｕｔ１の出力を制御する出力制御回路１０１とを備えている。

ＲＦモジュール２は、マイクロ波を発振する発振器２１と、この発振器２１から発振されるマイクロ波の周波数を切り換えるための変調器２２と、発振器２１から発振されたマイクロ波を検知エリアに向けて送信する送信アンテナ２３と、人体などの物体によって反射されたマイクロ波の反射波を受信する受信アンテナ２４と、この受信されたマイクロ波と発振器２１の電圧波形とをミキシングして出力するミキサ２５とを備えている。つまり、送信アンテナ２３から検知エリアに向けて送信されたマイクロ波は、検知エリア内に物体が存在する場合、ドップラー効果によりその物体からの反射波の周波数が変調されて受信アンテナ２４に受信される。この受信された反射波はミキサ２５によって発振器２１の電圧波形とミキシングされた後、ＲＦモジュール２の出力側２ａからＩＦ出力信号（ＩＦｏｕｔ０）として信号処理部３に出力されるようになっている。

一方、信号処理部３は、送信アンテナ２３から送信する各周波数のマイクロ波毎に対応して、ＩＦアンプ３４およびコンパレータ３６を有する第１出力ラインＬ１と、ＩＦアンプ３５およびコンパレータ３７を有する第２出力ラインＬ２と、コンパレータ３６、３７の基準電圧となる電源３３とを備えている。さらに、ＲＦモジュール２が２種類のマイクロ波を発振するための電源３１、３２が備えられ、コンパレータ３６、３７の出力側には距離認識手段４１、物体判定手段４２が設けられている。なお、これらの各手段については後述する。

ＩＦアンプ３４、３５は、第１スイッチＳＷ１を介してＲＦモジュール２の出力側２ａに接続されている。この第１スイッチＳＷ１は、上記２種類のマイクロ波のうち一方が送信アンテナ２３から送信されている場合には第１出力ラインＬ１に接続し、他方のマイクロ波が送信アンテナ２３から送信されている場合には第２出力ラインＬ２に接続するように切り換えられる。つまり、一方のマイクロ波の送信時に物体によって反射された反射波に係るＩＦ出力信号は第１出力ラインＬ１に出力され、他方のマイクロ波の送信時にその物体によって反射された反射波に係るＩＦ出力信号は第２出力ラインＬ２に出力される構成となっている。

また、電源３１、３２は、上記第１スイッチＳＷ１に連動する第２スイッチＳＷ２を介してＲＦモジュール２の入力側２ｂに接続されている。この第２スイッチＳＷ２も、２種類のマイクロ波のうちいずれのマイクロ波を送信アンテナ２３から送信するかによって、電源３１、３２に対する接続状態が切り換わるようになっている。つまり、この第２スイッチＳＷ２が一方の電源３１に接続している状態と他方の電源３２に接続している状態とで、変調器２２がマイクロ波の周波数を切り換え、これによって送信アンテナ２３から送信されるマイクロ波の周波数が切り換えられる構成となっている。

このようにして、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の切り換え動作に伴い、２つの処理動作（第１処理動作および第２処理動作）が所定時間間隔（例えば数ｍｓｅｃ間隔）をもって切り換えられるようになっている。ここで、第１処理動作とは、一方の周波数のマイクロ波が送信アンテナ２３から検知エリアに向けて送信され、その反射波に基づくＩＦ出力信号が信号処理部３の第１出力ラインＬ１に出力されてこの第１出力ラインＬ１において信号処理が行われる動作である。第２処理動作とは、他方の周波数のマイクロ波が送信アンテナ２３から検知エリアに向けて送信され、その反射波に基づくＩＦ出力信号が信号処理部３の第２出力ラインＬ２に出力されてこの第２出力ラインＬ２において信号処理が行われる動作である。そして、第１処理動作では、ＲＦモジュール２から出力されたＩＦ出力信号がＩＦアンプ３４によって増幅され、このＩＦアンプ３４からの出力（ＩＦｏｕｔ１）がコンパレータ３６によって矩形波Ｗ１に成形された後に距離認識手段４１に出力される。同様に、第２処理動作では、ＲＦモジュール２から出力されたＩＦ出力信号がＩＦアンプ３５によって増幅され、このＩＦアンプ３５からの出力（ＩＦｏｕｔ２）がコンパレータ３７によって矩形波Ｗ２に成形された後に距離認識手段４１に出力されるようになっている。

なお、検知エリア内に物体が存在していない場合には、送信アンテナ２３から送信されたマイクロ波の周波数と受信アンテナ２４に受信されたマイクロ波の周波数は等しいため、ＩＦアンプ３４、３５からの出力信号におけるＩＦ周波数は「０」となり、コンパレータ３６、３７からは信号が出力されない。これに対し、検知エリア内に物体が存在する場合には、送信アンテナ２３から送信されたマイクロ波の周波数に対して、受信アンテナ２４に受信されたマイクロ波は変調されて周波数が異なっているため、コンパレータ３６、３７の出力信号波形には変化が生じ、矩形波Ｗ１および矩形波Ｗ２が距離認識手段４１に出力されるようになっている。

距離認識手段４１は、コンパレータ３６、３７からの出力信号波形を受け、これらの出力信号波形に基づいて検知エリア内に存在する物体までの相対距離を求める。つまり、検知エリア内に存在する物体からの各マイクロ波の反射波の位相差に基づいてその物体までの相対距離を計測するよう構成されている。上述したように、２つのＩＦ出力信号（ＩＦｏｕｔ１、ＩＦｏｕｔ２）の位相差は、物体までの距離に相関があり、その物体までの距離が大きいほど位相差も大きくなる傾向がある。したがって、例えば、物体までの距離と位相差の関係のデータを予め記憶させておけば、位相差からそのデータに基づいてその物体までの距離を求めることができる。そして、このようにして求めた距離情報は物体判定手段４２へ出力される。

距離認識手段４１は、さらに、上述のようにして求めた物体までの距離を電圧Ｖｄに変換して出力するように構成されている。ここで、この電圧Ｖｄは、距離が大きくなるほど電圧が高くなるように変換されるものとする。

物体判定手段４２は、距離認識手段４１の出力を受けて、物体までの相対距離の単位時間当たりの変化量を計測してその物体の単位時間当たりの移動距離を求めるとともに、その結果に基づいて人体などの検知対象物体であるか否かの判定を行うように構成されている。すなわち、物体までの相対距離に応じて予め設定されている閾値に比べて上記変化量（物体の移動距離）が小さいときは、その物体は、例えば、風によって揺れている草木などであって人体などの検知対象物体ではないと判定し、物体判定手段４２から出力される物体検知信号Ｓ１はローレベルとなる。一方、上記変化量が閾値より大きいときは、その物体は検知対象物体であると判定し、物体検知信号Ｓ１はハイレベルとなる。

また、出力制御回路１０１は、コンパレータ１０２、電源１０３、およびＡＮＤゲート１０４によって構成されている。

コンパレータ１０２の非反転入力端子には、距離認識手段４１から出力される電圧Ｖｄが入力するように接続されており、コンパレータ１０２の反転入力端子には所定の距離ｄ１に対応する基準電圧となる電源１０３が接続されている。これにより、物体までの距離が距離ｄ１以上であるときは、コンパレータ１０２からの出力信号Ｓ１０２はハイレベルとなり、物体までの距離が距離ｄ１未満であるときは、出力信号Ｓ１０２はローレベルとなる。

ＡＮＤゲート１０４が有する２つの入力端子には、物体検知信号Ｓ１および出力信号Ｓ１０２がそれぞれ接続されている。ここで、ＡＮＤゲート１０４の出力形式はオープンドレインあるいはオープンコレクタであるものとする。これにより、物体検知信号Ｓ１および出力信号Ｓ１０２がともにハイレベルの場合は、ＡＮＤゲート１０４の警告信号Ｄｏｕｔ１としての出力がＯＮとなり、それ以外の場合は警告信号Ｄｏｕｔ１としての出力がオープンとなる。なお、ＡＮＤゲート１０４の出力形式はこれに限るものではなく、例えば、接続先などに応じて出力形式を変更してもよい。

以上のような構成によれば、物体までの距離が距離ｄ１以上であるときは出力信号Ｓ１０２がハイレベルとなるので、警告信号Ｄｏｕｔ１の出力には物体検知信号Ｓ１の出力状態がそのまま反映される。一方、物体までの距離が距離ｄ１未満であるときは、出力信号Ｓ１０２がローレベルとなるので、警告信号Ｄｏｕｔ１の出力は物体検知信号Ｓ１の出力状態に関わらずオープンのままとなる。すなわち、物体までの距離が距離ｄ１未満であるときは、マイクロウエーブセンサ１が例え検知対象物体を検知しても警告信号Ｄｏｕｔ１の出力をＯＮとはしない。このようにすることで、中〜遠距離領域における侵入者検知機能をそのまま確保しつつ、近距離領域における誤報などを極力回避することが可能となる。

図４は、本発明の第１実施形態に係る防犯センサ１００によって形成される検知エリアＡ１００の概略説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、防犯センサ１００は、壁面５１などにおいて地面５０から一定の高さの位置に設置される。その検知エリアＡ１００は、側面視では、設置場所から離れた位置を斜め下に見下ろす方向から設置位置のほぼ直下方向の範囲でほぼ直角三角形状に形成され、平面視では、楕円形に類似した形状に形成される。

ただし、上述したように、物体までの距離が距離ｄ１未満であるときは、防犯センサ１００が例え検知対象物体を検知しても警告信号Ｄｏｕｔ１の出力をＯＮとはしないので、防犯センサ１００から距離ｄ１の範囲内の近距離エリアＡ１００ｎでは物体の検知は行わないことになる。したがって、検知エリアＡ１００として実質的に有効な範囲は図中に斜線部で示した部分となる。

なお、防犯センサ１００から距離ｄ１の範囲内の近距離エリアＡ１００ｎでは物体の検知を一切行わないようにした場合、防犯センサ１００に対するマスキングなどの妨害行為がなされてもそのことを認識できず、失報につながるおそれも想定され得る。しかし、防犯センサ１００に対する妨害行為を行うには、その前提として防犯センサ１００に外部から接近する必要がある。したがって、侵入者５２が検知エリアＡ１００内に侵入した後、近距離エリアＡ１００ｎ内に入る前の段階で検知して警告することが可能であり、妨害行為がなされること自体を防止できるので、妨害行為による失報の問題は通常発生しないと考えられる。

ただし、距離ｄ１をあまり大きくして近距離エリアＡ１００ｎが広がりすぎると、図４（ｂ）では壁面５１まで達している検知エリアＡ１００が壁面５１まで達しなくなり、侵入者５２が壁面５１に沿って侵入することを検知できなくなる可能性もあるため、この点に留意して距離ｄ１を適切な値に設定する必要がある。

＜第２実施形態＞
マイクロウエーブセンサに受動型赤外線センサ（ＰＩＲセンサ）を組み合わせることにより、中〜遠距離領域ではマイクロウエーブセンサおよび受動型赤外線センサがともに物体を検知したときのみ警告信号を出力するとともに、近距離領域でも受動型赤外線センサが物体を検知したときには警告信号を出力するように構成した防犯センサを第２実施形態として以下に説明する。なお、次に述べる点以外は第１実施形態と同様であるので、同じ構成部材には同じ参照符号を付すこととし、主として相違点について説明する。

図５は、本発明の第２実施形態に係る防犯センサ２００の回路構成の概略図である。この図に示すように、この防犯センサ２００は、上述したマイクロウエーブセンサ１と、検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて検知対象物体の有無を示す赤外線検知信号Ｓ６（検知対象物体が存在するときはハイレベル、存在しないときはローレベル）を出力する受動型赤外線センサ６と、これらのマイクロウエーブセンサ１および受動型赤外線センサ６からの出力に基づいて警告信号Ｄｏｕｔ２の出力を制御する出力制御回路２０１とを備えている。

この出力制御回路２０１は、コンパレータ２０２、電源２０３、インバータ２０４、３入力のＡＮＤゲート２０５、２入力のＡＮＤゲート２０６、および２入力のＯＲゲート２０７によって構成されている。

コンパレータ２０２の非反転入力端子には、マイクロウエーブセンサ１から出力される電圧Ｖｄが入力するように接続されており、コンパレータ２０２の反転入力端子には所定の距離ｄ１に対応する基準電圧となる電源２０３が接続されている。これにより、物体までの距離が距離ｄ１以上であるときは、コンパレータ２０２からの出力信号Ｓ２０２はハイレベルとなり、物体までの距離が距離ｄ１未満であるときは、出力信号Ｓ２０２はローレベルとなる。

ＡＮＤゲート２０５が有する３つの入力端子には、マイクロウエーブセンサ１から出力される物体検知信号Ｓ１、出力信号Ｓ２０２、および受動型赤外線センサ６から出力される赤外線検知信号Ｓ６がそれぞれ接続されている。また、ＡＮＤゲート２０６が有する２つの入力端子には、出力信号Ｓ２０２がインバータ２０４によって反転された出力信号および受動型赤外線センサ６から出力される赤外線検知信号Ｓ６がそれぞれ接続されている。さらに、ＯＲゲート２０７が有する２つの入力端子には、ＡＮＤゲート２０５の出力信号Ｓ２０５およびＡＮＤゲート２０６の出力信号Ｓ２０６がそれぞれ接続されている。ここで、ＯＲゲート２０７の出力形式はオープンドレインあるいはオープンコレクタであるものとする。ただし、ＯＲゲート２０７の出力形式はこれに限るものではなく、例えば、接続先などに応じて出力形式を変更してもよい。

このようにすることで、物体までの距離が距離ｄ１以上である場合は、出力信号Ｓ２０２がハイレベルになるとともにインバータ２０４の出力はローレベルとなる。そのため、ＡＮＤゲート２０５の出力信号Ｓ２０５は、物体検知信号Ｓ１および赤外線検知信号Ｓ６がともにハイレベルのときのみハイレベルとなり、それ以外のときはローレベルとなる。ＡＮＤゲート２０６の出力信号Ｓ２０６は常にローレベルである。したがって、ＯＲゲート２０７の警告信号Ｄｏｕｔ２としての出力には出力信号Ｓ２０５の出力状態がそのまま反映される。

一方、物体までの距離が距離ｄ１未満である場合は、出力信号Ｓ２０２がローレベルになるとともにインバータ２０４の出力はハイレベルとなる。そのため、ＡＮＤゲート２０５の出力信号Ｓ２０５は常にローレベルである。ＡＮＤゲート２０６の出力信号Ｓ２０６には赤外線検知信号Ｓ６の出力状態がそのまま反映される。したがって、ＯＲゲート２０７の警告信号Ｄｏｕｔ２としての出力には出力信号Ｓ２０６の出力状態がそのまま反映され、これはすなわち、赤外線検知信号Ｓ６の出力状態が反映されることに等しい。

以上のような第２実施形態の構成によれば、中〜遠距離領域においては、マイクロウエーブセンサ１および受動型赤外線センサ６によるいわゆるＡＮＤ検知によって検知対象物体をより確実に検知するとともに、近距離領域においては、受動型赤外線センサ６のみによる検知を行うことで、誤報などを極力回避しつつ、マスキングなどの妨害行為に対してもより確実な検知や防止が可能となる。

なお、防犯センサ２００によって形成される検知エリアは、第１実施形態に係る防犯センサ１００の検知エリアＡ１００（図４（ａ）および（ｂ）参照）とほぼ同様であるが、防犯センサから距離ｄ１の範囲内の近距離エリアＡ１００ｎにおいても受動型赤外線センサ６による検知が行われる。

＜第３実施形態＞
遠距離用のマイクロウエーブセンサに加えて、近距離用に別のマイクロウエーブセンサを組み合わせて構成した防犯センサを第３実施形態として以下に説明する。なお、次に述べる点以外は第１実施形態と同様であるので、同じ構成部材には同じ参照符号を付すこととし、主として相違点について説明する。

図６は、本発明の第３実施形態に係る防犯センサ３００の回路構成の概略図である。図７は、この防犯センサ３００によって形成される検知エリアの概略説明図（側面図）である。

これらの図に示すように、この防犯センサ３００は、遠距離用の検知エリアＡ１ａを形成するマイクロウエーブセンサ１ａと、この検知エリアＡ１ａよりも防犯センサ３００に近い側に検知エリアＡ１ｂを形成する近距離用のマイクロウエーブセンサ１ｂと、これらのマイクロウエーブセンサ１ａおよびマイクロウエーブセンサ１ｂからの出力に基づいて警告信号Ｄｏｕｔ３の出力を制御する出力制御回路３０１とを備えている。

ここで、マイクロウエーブセンサ１ａおよびマイクロウエーブセンサ１ｂの構成などは第１実施形態で説明したマイクロウエーブセンサ１とほぼ同様である。ただし、図７に示すように、マイクロウエーブセンサ１ａによる検知エリアＡ１ａの形成範囲は、設置位置のほぼ直下方向には及ばないように少し制限しておく。物体の検知距離制限の閾値については、第１実施形態で設定した距離ｄ１よりも大きくしてもよい。近距離領域の物体やマスキングなどの妨害行為は近距離用のマイクロウエーブセンサ１ｂによって確実に検知されるため、専ら誤報発生の防止の観点を考慮すればよいからである。また、マイクロウエーブセンサ１ｂによる検知エリアＡ１ｂは、設置場所に比較的近い位置を斜め下に見下ろす方向から設置位置のほぼ直下方向の範囲とする。さらに、マイクロウエーブセンサ１ｂでは遠距離の物体を検知する必要はないので、その検知感度は遠距離用の設定よりも低くしておく。なお、マイクロウエーブセンサ１ａからの出力信号については、物体検知信号Ｓ１ａおよび電圧Ｖｄａが使用されるが、マイクロウエーブセンサ１ｂからの出力信号については、物体検知信号Ｓ１ｂのみが使用される。

出力制御回路３０１は、コンパレータ３０２、電源３０３、２入力のＡＮＤゲート３０４、および２入力のＯＲゲート３０５によって構成されている。

コンパレータ３０２の非反転入力端子には、マイクロウエーブセンサ１ａから出力される電圧Ｖｄａが入力するように接続されており、コンパレータ３０２の反転入力端子には所定の距離ｄ２に対応する基準電圧となる電源２０３が接続されている。これにより、物体までの距離が距離ｄ２以上であるときは、コンパレータ３０２からの出力信号Ｓ３０２はハイレベルとなり、物体までの距離が距離ｄ２未満であるときは、出力信号Ｓ３０２はローレベルとなる。

ＡＮＤゲート３０４が有する２つの入力端子には、マイクロウエーブセンサ１ａから出力される物体検知信号Ｓ１ａおよび出力信号Ｓ３０２がそれぞれ接続されている。また、ＯＲゲート３０５が有する２つの入力端子には、ＡＮＤゲート３０４の出力信号Ｓ３０４およびマイクロウエーブセンサ１ｂから出力される物体検知信号Ｓ１ｂがそれぞれ接続されている。ここで、ＯＲゲート３０５の出力形式はオープンドレインあるいはオープンコレクタであるものとする。ただし、ＯＲゲート３０５の出力形式はこれに限るものではなく、例えば、接続先などに応じて出力形式を変更してもよい。

このようにすることで、物体までの距離が距離ｄ２以上であるときは出力信号Ｓ３０２がハイレベルとなるので、ＡＮＤゲート３０４の出力信号Ｓ３０４には物体検知信号Ｓ１ａの出力状態がそのまま反映され、物体検知信号Ｓ１ａもハイレベルであれば、ＯＲゲート３０５の警告信号Ｄｏｕｔ３としての出力がＯＮとなる。また、物体検知信号Ｓ１ｂがハイレベルであれば、物体検知信号Ｓ１ａや電圧Ｖｄａの出力に関わらず、ＯＲゲート３０５の警告信号Ｄｏｕｔ３としての出力がＯＮとなる。

防犯センサ３００によって形成される検知エリアは、図７に示すように、遠距離用のマイクロウエーブセンサ１ａによる検知エリアＡ１ａから防犯センサ３００から距離ｄ２の範囲内の近距離エリアＡ１ａｎを除外した領域と、近距離用のマイクロウエーブセンサ１ｂによる検知エリアＡ１ｂを合わせた領域となる。

以上のような第３実施形態の構成によれば、遠距離用のマイクロウエーブセンサと近距離用のマイクロウエーブセンサをそれぞれ適切な設定として組み合わせることにより、誤報などを極力回避しつつ、マスキングなどの妨害行為に対してもより確実な検知や防止が可能となる。

＜第４実施形態＞
第１実施形態のマイクロウエーブセンサ１の一部の回路と出力制御回路１０１とを機器組込用のワンチップマイコンのソフトウェア処理に置き換えるとともに、さらに上述した「草木対策」を併用するように構成した防犯センサを第４実施形態として以下に説明する。なお、次に述べる点以外は第１実施形態と同様であるので、同じ構成部材には同じ参照符号を付すこととし、主として相違点について説明する。

図８は、本発明の第４実施形態に係る防犯センサ４００の回路構成の概略図である。この図に示すように、ＲＦモジュール２については第１実施形態と同一であり、信号処理部３についてはＩＦアンプ３４およびＩＦアンプ３５までは第１実施形態と共通している。第１実施形態におけるコンパレータ３６およびコンパレータ３７以降と出力制御回路１０１による各種信号処理や演算と同等の機能が、この第４実施形態ではすべてワンチップマイコン４０１のソフトウェアで実現されている。なお、この防犯センサ４００によって形成される検知エリアは、第１実施形態の防犯センサ１００による検知エリアＡ１００（図４（ａ）および（ｂ）参照）と同様となる。

ワンチップマイコン４０１は入力ポート、Ａ／Ｄ入力ポート、および出力ポートを有している。ＩＦアンプ３４からの出力（ＩＦｏｕｔ１）およびＩＦアンプ３５からの出力（ＩＦｏｕｔ２）はそれぞれＡ／Ｄ入力ポートに接続されている。出力ポートから出力される警告信号Ｄｏｕｔ４は、検知対象物体が検知されたときにＯＮとなる。

また、防犯センサ４００は、上述の「草木対策」の実行・非実行を外部から切り換え可能とするため、草木対策スイッチＳＷ３を備えており、この草木対策スイッチＳＷ３がワンチップマイコン４０１の入力ポートに接続されている。ここで、草木対策スイッチＳＷ３としては、例えば、ディップスイッチやジャンパスイッチなどが挙げられ、防犯センサ４００設置時などにカバーを開いて操作できるようにしてもよいが、このような構成に限るものではない。

図９は、本発明の第４実施形態に係る防犯センサ４００のワンチップマイコン４０１で行われる概略処理のフローチャートである。

この図９に示すように、処理の最初で警告信号Ｄｏｕｔ４がＯＦＦに初期化される（ステップＳＴ１０１）。次に、ＩＦｏｕｔ１およびＩＦｏｕｔ２の位相差が検出される（ステップＳＴ１０２）。そして、位相差の有無の判別が行われ（ステップＳＴ１０３）、位相差が検出されれば次のステップＳＴ１０４に進み、そうでなければステップＳＴ１０１に戻る。

次に、草木対策スイッチＳＷ３の状態が検出され（ステップＳＴ１０４）、草木対策スイッチＳＷ３がＯＮであれば、「草木対策」を実施するとともに近距離領域での検知対象物体の検知を禁止するためにステップＳＴ１０５へ進む。草木対策スイッチＳＷ３がＯＦＦであれば、「草木対策」や近距離領域での検知対象物体の検知禁止などは行わないため、ステップＳＴ１０９へ進んで警告信号Ｄｏｕｔ４をＯＮにした後に処理を終了する。

草木対策スイッチＳＷ３がＯＮであるときは、検出された位相差を防犯センサ４００からの相対距離に変換する演算が行われる（ステップＳＴ１０５）。そして、その演算で求められた相対距離が所定の距離ｄ１と比較され（ステップＳＴ１０６）、距離ｄ１以上のときは次のステップＳＴ１０７に進み、距離ｄ１未満のときは誤報の可能性が高いためステップＳＴ１０１に戻る。

相対距離が距離ｄ１以上であるときは、「草木対策」を実施するために相対距離の単位時間当たりの変化量を計測する（ステップＳＴ１０７）。そして、計測された相対距離の単位時間当たりの変化量が所定量以上であるか否かの判別が行われ（ステップＳＴ１０８）、所定量以上のときは次のステップＳＴ１０９に進んで警告信号Ｄｏｕｔ４をＯＮにした後に処理を終了する。所定量以下だったときは、草木などの影響である可能性が高いため、ステップＳＴ１０１に戻る。

以上のような第４実施形態の構成によれば、草木対策スイッチＳＷ３によって「草木対策」を実施するように設定した場合、風によって揺れている草木や回転しているファン等による影響を極力受けないようにすることに加えて、さらに近距離領域の物体を検知対象物体としては検知しないようにできる。これにより、中〜遠距離領域における侵入者検知機能をそのまま確保しつつ、近距離領域における誤報などを極力回避することが可能となり、防犯センサとしての動作の信頼性を一層高めることができる。また、草木対策スイッチＳＷ３の切り替えによってこのような処理を行わないようにすることもできるので、設置場所や状況に合わせて最適な警戒動作を行うことが可能となる。

＜その他の実施形態＞
本発明の適用は、周波数の異なる２種類のマイクロ波を利用して検知対象物体を判定するようにしたマイクロウエーブセンサに限るものではなく、周波数の異なる３種類以上のマイクロ波を利用して検知対象物体を判定するようにしたマイクロウエーブセンサに適用してもよい。第２実施形態では、マイクロウエーブセンサと受動型赤外線センサとを組み合わせたが、検出対象との相対距離を検出するようなタイプのセンサ、例えば、超音波センサなどを代わりに使用することも可能である。

また、上述の各マイクロウエーブセンサ内の回路の一部、および各出力制御回路などは、例えば、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などによっても容易に実現することができる。

なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

本発明の第１実施形態に係る防犯センサの回路構成の概略図である。２周波数タイプのマイクロウエーブセンサにおけるＩＦ出力信号の波形図であり、（ａ）が一方のＩＦｏｕｔ１を示し、（ｂ）が他方のＩＦｏｕｔ２を示す。図２のＩＦ出力信号を波形整形して得られる矩形波の波形図であり、（ａ）が一方の矩形波Ｗ１を示し、（ｂ）が他方の矩形波Ｗ２を示す。本発明の第１実施形態に係る防犯センサによって形成される検知エリアの概略説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。本発明の第２実施形態に係る防犯センサの回路構成の概略図である。本発明の第３実施形態に係る防犯センサの回路構成の概略図である。本発明の第３実施形態に係る防犯センサによって形成される検知エリアの概略説明図（側面図）である。本発明の第４実施形態に係る防犯センサの回路構成の概略図である。本発明の第４実施形態に係る防犯センサのワンチップマイコンで行われる概略処理のフローチャートである。

符号の説明

１マイクロウエーブセンサ
２ＲＦモジュール
２１発振器
２２変調器
２３送信アンテナ
２４受信アンテナ
２５ミキサ
３信号処理部
３１電源
３２電源
３３電源
３４ＩＦアンプ
３５ＩＦアンプ
３６コンパレータ
３７コンパレータ
４１距離認識手段
４２物体判定手段
５０地面
５１壁面
５２侵入者
１００防犯センサ（第１実施形態）
１０１出力制御回路
１０２コンパレータ
１０３電源
１０４ＡＮＤゲート（２入力）
２００防犯センサ（第２実施形態）
２０１出力制御回路
２０２コンパレータ
２０３電源
２０４インバータ
２０５ＡＮＤゲート（３入力）
２０６ＡＮＤゲート（２入力）
２０７ＯＲゲート（２入力）
３００防犯センサ（第３実施形態）
３０１出力制御回路
３０２コンパレータ
３０３電源
３０４ＡＮＤゲート（２入力）
３０５ＯＲゲート（２入力）
４００防犯センサ（第４実施形態）
４０１ワンチップマイコン

Claims

検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する検知対象物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波に基づいてこの検知エリア内の検知対象物体の有無を示す反射波検知信号を出力するとともに、その検知対象物体までの距離に対応する検知対象物体距離情報を出力するマイクロウエーブセンサと、
このマイクロウエーブセンサから出力される前記検知対象物体距離情報に基づいて、前記検知対象物体までの距離が所定距離以上か否かを判定する距離判定手段と、
前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて前記検知エリア内の検知対象物体の有無を示す赤外線検知信号を出力する受動型赤外線センサと、
前記距離判定手段が前記検知対象物体までの距離は前記所定距離以上であると判定している場合は、前記反射波検知信号および前記赤外線検知信号がともに検知対象物体の存在を示しているときのみ警告信号を出力するとともに、前記距離判定手段が前記検知対象物体までの距離は前記所定距離未満であると判定している場合は、前記赤外線検知信号が検知対象物体の存在を示しているときに前記警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴とする防犯センサ。
設置位置の直下方向を含まないように設定される第１検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この第１検知エリア内に存在する検知対象物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波に基づいて、その検知対象物体までの距離に対応する第１検知対象物体距離情報を出力する第１マイクロウエーブセンサと、
この第１マイクロウエーブセンサから出力される前記第１検知対象物体距離情報に基づいて、前記検知対象物体までの距離が所定距離以上か否かを判定する第１距離判定手段と、
前記第１マイクロウエーブセンサから出力される前記第１検知対象物体距離情報に基づいて、前記検知対象物体までの距離の単位時間当たりの変化量を第１変化量として計測し、その第１変化量が所定量以上であるか否かを判定する第１距離変化量判定手段と、
前記第１検知エリアよりも近距離側に設置位置の直下方向を含むように設定される第２検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この第２検知エリア内に存在する検知対象物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波に基づいて、その検知対象物体までの距離に対応する第２検知対象物体距離情報を出力するとともに、前記第１マイクロウエーブセンサよりも検知感度が低く設定されている第２マイクロウエーブセンサと、
この第２マイクロウエーブセンサから出力される前記第２検知対象物体距離情報に基づいて、前記検知対象物体までの距離の単位時間当たりの変化量を第２変化量として計測し、その第２変化量が所定量以上であるか否かを判定する第２距離変化量判定手段と、
前記第１距離変化量判定手段が前記第１変化量を前記所定量以上であると判定している場合は、前記第１距離判定手段が前記検知対象物体までの距離は前記所定距離以上であると判定しているときのみ警告信号を出力するとともに、前記第２距離変化量判定手段が前記第２変化量を前記所定量以上と判定している場合にも前記警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴とする防犯センサ。