JP4182499B2 - 移動物体検知装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、検知素子を配列したセンサを使用して互いに縦方向に並んだ検知ゾーンを形成し、検知ゾーン内の人間等の移動物体を検出するための検知装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、このような移動物体検知装置は、例えば図5に示すように構成されている。
図5において、移動物体検知装置1は、遠距離及び近距離に向けてそれぞれ検知範囲2,3を備えると共に、各検知範囲2,3は、それぞれ縦方向に並んだ二つの個々の検知ゾーン2a及び2bと、3a及び3bとを有している。
ここで、移動物体検知装置1は、各検知範囲2または3において、双方の検知ゾーン2a及び2bまたは3a及び3bを移動物体が同時に横切ったときにのみ、警報を出力し、何れか一方の検知ゾーン2a,3aまたは2b,3bのみを移動物体が横切ったときには、警報を出力しないように構成されている。
【0003】
このような構成の移動物体検知装置1によれば、各検知範囲2または3内に人間が侵入した場合に、例えば図5に示すように、検知範囲2内に人間が侵入した場合には、各検知範囲2または3において、双方の検知ゾーン2a及び2bまたは3a及び3bを人間4が同時に横切ることになることから、人間の侵入が検知され、警報が出力される。
【0004】
これに対して、各検知範囲2または3内に例えばネズミ等の小動物5が侵入した場合には、小動物5自体が小さいことから、各検知範囲2または3において双方の検知ゾーン2a及び2bまたは3a及び3bを小動物5が同時に横切ることはない。従って、この場合、何れか一方の検知ゾーン2a,3aまたは2b,3bのみを小動物5が横切ることになるため、警報が出力されない。このようにして、移動物体検知装置1においては、小動物による誤警報が防止され得るようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の移動物体検知装置1においては、各検知ゾーン2a,2b及び3a,3bは、それぞれ分割光学系により分割されていることから、この分割光学系の収差によって、各検知ゾーン2a,2b及び3a,3bは、ボケ及び歪みが発生することになる。従って、各検知ゾーン2a,2b及び3a,3bは、図5に示すようにはっきり分離しておらず、境界が拡がって互いにオーバーラップすることがある。
このため、このオーバーラップ部分に、小動物5が侵入すると、双方の検知ゾーン2a,2bまたは3a,3bが共に移動物体を検知することになり、警報が出力されてしまうという、誤動作が発生することになると共に、例えば犬・猫等の比較的大きい動物が侵入した場合には、上記オーバーラップ部分がなくても、誤動作が発生してしまうという解決すべき課題があった。
【0006】
これに対して、例えば縦方向に並んだ3個以上の検知ゾーンを備え、検知ゾーンの過半数がほぼ同時に移動物体を検知した場合に、警報を出力するようにしたものも提案されているが、3個の検知ゾーンの場合には、2個の検知ゾーンが同時に移動物体を検知したときに警報が出力されることから、前述した小動物による隣接した検知ゾーンの同時検知による誤動作を防止することはできない。
また、3個の検知ゾーンがほぼ同時に移動物体を検知したときに警報を出力するようにした場合でも、3個の検知ゾーンにおける検知素子の信号レベルの差を比較していないことから、検知ゾーンのオーバーラップ部分による信号レベルがトリガレベルを越えたときに検知したと判断される。従って、例えば冬季等の温度差があるとき等には、小動物であっても、3個の互いに隣接する検知ゾーンで同時に検知することがあり、同様に小動物による誤動作を防止することはできない。
【0007】
本発明は、以上の点に鑑み、小動物による誤動作が確実に防止され得るようにした、移動物体検知装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の移動物体検知装置は、一以上の検知範囲内で移動物体を検知する移動物体検知装置において、各検知範囲を構成する第1乃至第3の検知ゾーンに対応して縦方向に順に配置される第1乃至第3の検知素子と、第1乃至第3の検知素子から出力された出力信号に基づいて閾値との比較及び信号レベル判断を行うCPUと、を備え、CPUは、第1乃至第3の検知素子の何れの出力信号も閾値を超え、かつ第1乃至第3の検知素子のうち一つの出力信号だけがそれ以外の検知素子の出力信号よりも低い場合に警報信号を出力することを特徴とする。
さらに、CPUは、第1乃至第3の検知素子の何れの出力信号も閾値を超え、かつ第1の検知素子の出力信号が第2の検知素子及び第3の検知素子の各出力信号よりも高い場合、又は、第1乃至第3の検知素子の何れの出力信号も閾値を超え、かつ第3の検知素子の出力信号が第1の検知素子及び第2の検知素子の各出力信号よりも高い場合、に警報信号を出力する。
特に、CPUは、第1の検知素子及び第3の検知素子の各出力信号が閾値を超え、かつ第2の検知素子の出力信号が閾値を超えていない場合、第1の検知素子及び第2の検知素子の各出力信号が閾値を超え、第3の検知素子の出力信号が閾値を超えずノイズレベルより大きい場合、又は、第2の検知素子及び第3の検知素子の各出力信号が閾値を超え、第1の検知素子の出力信号が閾値を超えずノイズレベルより大きい場合、に警報信号を出力する。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1は本発明による検知装置の一実施形態を示している。
図1において、移動物体検知装置10は受動型赤外線センサであって、複数個(図示の場合、3個)の検知素子11a,11b,11cを有する検知部11と、各検知素子11a,11b,11cからの出力信号をそれぞれ増幅するアンプ回路12と、各アンプ回路12からの信号が入力されるA/Dコンバータ13と、スイッチング回路14と、CPU15と、警報回路16と、から構成されている。
【0018】
上記検知部11は、例えば焦電素子,サーモパイル,サーミスタボロメータ等の赤外線を検出する検知素子を複数個有するものであって、本実施形態では各検知素子11a,11b,11cが縦方向に並んで、さらに光学系20の焦点位置に配設されている。
この光学系20は、図示の場合、凹面鏡,フレネルレンズ等が使用され、移動物体検知装置10の検知視野や検知ゾーン数そして検知距離によって、分割数や焦点距離が決定されている。
【0019】
アンプ回路12は、各検知素子11a,11b,11c毎にそれぞれ1個設けられており、各検知素子11a,11b,11cからの微弱な出力信号をそれぞれ増幅するものである。
A/Dコンバータ13は、アナログ信号をデジタル信号に変換するものであり、各アンプ回路12からの出力信号をそれぞれA/D変換して出力する。
スイッチング回路14は、A/Dコンバータ13によりA/D変換された各検知素子11a,11b,11cからの出力信号を時分割処理して、一つの信号線により送出するものである。尚、上記A/Dコンバータ13及びスイッチング回路14は、後述するCPU15としてA/Dコンバータ内蔵のCPUを使用する場合には省略してもよい。
CPU15は、各検知素子11a,11b,11cからのデジタル化された出力信号に基づいて、しきい値判断手段及び信号レベル判定手段として、しきい値との比較や信号レベルの判断を行うものである。
警報回路16は、CPU15からの制御信号(警報信号)に基づいて、警報を外部に対して表示あるいは報知するものである。
【0020】
ここで、検知部11及び光学系20による検知ゾーンは、例えば図2に示すように画成されることになる。
即ち、4分割された光学系20によって、垂直方向に4分割された検知範囲21,22,23,24が構成されると共に、検知範囲21乃至24に関して、図2に示すように、それぞれ各検知素子11a,11b,11cにより、検知範囲21に対して検知ゾーン21a,21b,21cが、検知範囲22に対して検知ゾーン22a,22b,22cが、検知範囲23に対して検知ゾーン23a,23b,23cが、検知範囲24に対して検知ゾーン24a,24b,24cが、構成されるようになっている。
【0021】
尚、検知部11の3つの検知素子のうち、第一の検知素子11aには、検知ゾーン21a,22a,23a,24aが関連付けられている。また第二の検知素子11bには、検知ゾーン21b,22b,23b,24bが関連付けられ、さらに第三の検知素子11cには、検知ゾーン21c,22c,23c,24cが関連付けられている。
ここで、上記検知範囲21は、遠距離の検知を行うようになっており、最長距離にて検知すべき人間の背丈より小さくなるように、また検知範囲22乃至24は近距離の検知を行うようになっており、検知すべきでない小動物より大きくなるように、各検知素子11a,11b,11cの大きさ及び間隔と光学系20の焦点距離が適宜に選定されている。
【0022】
ここで、上記CPU15は各検知素子11a,11b,11cからの出力信号レベルに基づいて以下のように人間等の侵入を検知し、警報信号を出力するようになっている。即ち、3個の検知素子11a,11b,11cのうち、2個以下の検知素子の出力信号レベルがしきい値を越えた場合には、CPU15は警報信号を出力しない。
また、3個の検知素子の出力信号レベルがしきい値を越えた場合には、各検知素子11a,11b,11cの出力信号レベルを判断して、以下のように判定を行う。
先ず、3個の検知素子の出力信号レベルがほぼ同じである場合、そして1個の検知素子の出力信号レベルのみが低い場合、例えば他の検知素子の出力信号レベルの1/3以下である場合には、CPU15は警報信号を出力する。
【0023】
これに対して、2個の検知素子の出力信号レベルが低い場合には、中央の検知ゾーン21b,22b,23b,24bに対応する検知素子11bの出力信号レベルのみが高いときに、CPU15は警報信号を出力しないが、他の検知素子11a,11cの出力信号レベルのみが高いときには、CPU15は警報信号を出力するようになっている。
【0024】
本発明による移動物体検知装置10は以上のように構成されており、先ず人間の侵入を検知する場合には、以下のように動作する。
即ち、図2及び図3に示すように、遠距離から人間Pが接近してくる場合、位置Aから位置Jまでは、人間Pは各検知範囲21,22,23,24に関してそれぞれ3つの検知ゾーンを横切ることになるので、各検知素子11a,11b,11cの出力信号波形は、図3(A)に示すようにほぼ同時に出力されることになり、その出力信号レベルも比較的大きく、且つ、各出力信号レベルの差は比較的小さい。
ここで、図2に示すように位置Aにおいては、人間Pは、検知ゾーン21a,21b,21cを横切ることになり、また例えば位置Cにおいては、人間Pは検知ゾーン21a,21b,21cと検知ゾーン22a,22bを横切ることになる。
このようにして、位置AからJの各位置においては、人間Pが横切る検知ゾーンに対応する検知素子11a,11b,11cの出力信号が互いに加算されることにより、位置Aにおける出力信号とほぼ同じ信号が得られることになる。
【0025】
これに対して、位置Kにて小動物Qが横切った場合には、検知範囲24の中央の検知ゾーン24bに関して、第二の検知素子11bから比較的大きい信号レベルの信号が出力されると共に、その両側の検知ゾーン24a,24cに関して、第一及び第三の検知素子11a,11cからは比較的小さい信号レベルの信号が出力されることになる。
これは、分割光学系の収差により、検知ゾーン24a,24b,24cがボケて歪むことにより、互いにオーバーラップした検知ゾーン24a,24b,24cを構成したことによるものである。
この互いにオーバーラップした検知ゾーンの感度は、光軸から離れるに従って低くなるが、十分な温度差があれば、赤外線の検知が可能であることから、第一及び第三の検知素子11a,11cからもレベルの低い信号が出力されることになる。
【0026】
この第一及び第三の検知素子11a,11cからの信号は、夏季のように床面の温度が高い場合には、CPU15の判断基準となるしきい値を越えることはないが、冬季のように床面の温度が低い場合には、しきい値を越えてしまうことがある。従って、CPU15は、第二の検知素子11bの信号レベルと第一及び第三の検知素子11a,11cの信号レベルとを比較し、第二の検知素子11bの信号レベルに対して第一及び第三の検知素子11a,11cの信号レベルが十分低い、例えば第二の検知素子11bの信号レベルの1/3以下であるときには、小動物Qの検知であると判断して警報信号を出力しないようになっている。
【0027】
また、図2に示すように、位置Lにて小動物Qが横切った場合には、図3(C)に示すように、検知範囲23の検知ゾーン23b,23cに関して、検知素子11b,11cから比較的大きい信号レベルの信号が出力されると共に、検知ゾーン23aに関して、検知素子11aから信号が出力されない。
従って、CPU15は、二つの検知素子11b,11cの信号レベルのみがしきい値を越えているので、小動物の検知であるとして警報信号を出力しない。
尚、小動物Qが検知ゾーン23a,23bにまたがって横切った場合も同様である。
【0028】
このようにして、人間P等の背丈が大きい物体が移動した場合には、3個の検知素子11a,11b,11cの出力信号レベルが比較的大きく、且つ、各信号レベルの差が小さく、また小動物等の背丈の低い物体が移動した場合には、3個の検知素子11a,11b,11cの出力信号レベルの差が大きくなることを利用して人間や小動物等の移動物体を検出する。
すなわち、CPU15は、3個の各検知素子11a,11b,11cのうち、2個の検知素子のみが物体を検知したとき警報信号を出力しない。さらに、図4に示すように、3個の検知素子11a,11b,11cがしきい値を超えて物体を検出するものの、中央の検知素子11bの出力信号レベルv2が大きく、且つ、両側の検知素子11a,11cの出力信号レベルv1,v3が低いとき、例えば信号レベル比が1/3以下であるときには、CPU15は警報信号を出力しないが、信号レベル比が1/3以上であれば警報信号を出力する。
かくして、移動物体検知装置10によれば、人間Pを確実に検知し得ると共に、小動物Qの検知を防止することが可能になる。
【0029】
ところで、上記移動物体検知装置10においては、検出すべき人間Pとして背丈の高い大人を想定しており、背丈の低い子供P2 の場合には、特に遠距離検知範囲21において、侵入を検知できないことがある。
このため、上記CPU15は以下のように侵入する移動物体の判定を行うように構成されていてもよい。即ち、3個の検知素子のうち1個の検知素子の出力信号レベルがしきい値を越えた場合には、CPU15は警報信号を出力しない。
【0030】
また、3個の検知素子の出力信号レベルがしきい値を越えた場合には、CPU15は無条件で警報信号を出力してもよく、また前述の場合と同様に、各検知素子11a,11b,11cの出力信号レベルを判断して、以下のように判定を行うようにしてもよい。
先ず、3個の検知素子の出力信号レベルがほぼ同じである場合、そして1個の検知素子の出力信号レベルのみが低い場合、例えば他の検知素子の出力信号レベルの1/3以下である場合には、CPU15は警報信号を出力する。
これに対して、2個の検知素子の出力信号レベルが低い場合には、中央の検知ゾーン21b,22b,23b,24bに対応する検知素子11bの出力信号レベルのみが高いときに、CPU15は警報信号を出力しないが、他の検知素子11a,11cの出力信号レベルのみが高いときには、CPU15は警報信号を出力するようになっている。
【0031】
次に、3個のうちの2個の検知素子の出力信号レベルがしきい値を越えた場合には、CPU15は各検知素子11a,11b,11cの出力信号レベルを判断して、以下のように判定を行う。
先ず、しきい値を越えない検知素子が中央の検知ゾーン21bに対応する検知素子11bである場合には、CPU15は、何らかの原因により中央の検知素子の出力信号レベルが低くなったものと判断して警報信号を出力する。
また、しきい値を越えない検知素子が、上下の検知ゾーン21a,21cに対応する検知素子11a,11cである場合には、CPU15は、当該検知素子11aまたは11cの信号レベルをノイズレベルと比較して、ノイズレベルより大きい場合には警報信号を出力するようになっている。
【0032】
このような構成によれば、背丈の低い子供P2 が、図2に示すように、位置Aを横切る場合には、子供P2 が、検知範囲21に関して、検知ゾーン21b,21cを横切ることにより、検知素子11b,11cの出力信号レベルがしきい値を越えて高くなると共に、検知ゾーン21aについては、検知素子11aの出力信号レベルは、オーバーラップによって、ノイズレベルより大きくなるので、CPU15は、子供P2 の侵入と判断して警報信号を出力することになる。
ここで、位置Aを小動物Qが横切った場合には、検知ゾーン21cのみを横切ることにより、検知素子11cの出力信号レベルが大きくなると共に、検知ゾーン21bについて、検知素子11bの出力信号レベルはオーバーラップによって高くなるが、検知ゾーン21aまでオーバーラップの影響が及ばないことから、検知素子11aの出力信号レベルはノイズレベルにとどまることになり、CPU15は警報信号を出力しない。
【0033】
かくして、この場合には小動物Qによる誤動作が防止され得ると共に、背丈の低い子供P2 の侵入も検知可能になる。
【0034】
上記実施形態においては、検知部11として、3個の検知素子11a,11b,11cを備える場合について説明したが、これに限らず、検知ゾーンをさらに細分割し互いに縦方向に並んで配設された検知ゾーンを有する4個以上の検知素子を備える移動物体検知装置に対して本発明を適用し得ることは明らかである。その場合、人間の背丈と小動物の大きさを考慮し、誤動作し易いパターンについて出力信号レベルの判定が行われることにより、子供を含む人間の確実な検知と小動物による誤動作の防止が可能になる。
【0035】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、人間が侵入した場合には、複数個の検知素子による検知ゾーンのうち、例えば2個または3個の検知ゾーンを人間が横切った場合には横切った検知ゾーンに対応する検知素子からの出力信号レベルが高くなってしきい値を越えることにより、これらの検知素子に対応するしきい値判断手段から検知信号が出力される。
これにより、信号レベル判定手段は、これらの検知素子の出力信号レベルを判定することによって、人間が侵入したとして警報信号を出力することになる。これに対して、例えばネズミ等の小動物が侵入した場合には、2個または3個の検知素子の出力信号レベルがしきい値を越えたとしても、これらの検知素子の出力信号レベルがすべて高くはならないことから、このような場合には、信号レベル判定手段が警報信号を出力しない。かくして、小動物の侵入による誤動作が防止されることになる。
3個の検知素子が設けられており、2個の検知素子に関してしきい値判断手段から検知信号が出力されたときのみ、信号レベル判定手段が、各検知素子の出力信号レベルの判断を行うと共に、3個の検知素子に関してしきい値判断手段から検知信号が出力されたとき、信号レベル判定手段が、警報信号を出力するようになっている場合には、背丈の低い子供が侵入した場合でも、確実に検知が行われる。
上記信号レベル判定手段が、2個の検知素子に関してしきい値判断手段から検知信号が出力された場合に、中央の検知素子に関してしきい値判断手段から検知信号が出力されないとき、さらに中央の検知素子に関してしきい値判断手段から検知信号が出力されたときであって中央以外の検知素子の出力信号レベルがノイズレベルより大きいとき警報信号を出力するようになっている場合には、特に遠距離の検知ゾーンにおいて、しきい値より低い出力信号レベルの検知素子について、出力信号レベルがノイズレベルより大きいとき、背丈の低い子供の侵入であると判断して警報信号が出力される。これにより、子供の侵入が確実に検知されることになる。
3個の検知素子が設けられており、3個の検知素子に関してしきい値判断手段から検知信号が出力されたときのみ、信号レベル判定手段が、各検知素子の出力信号レベルの判断を行うようになっている場合には、1個または2個の検知素子のみにより検知が行われた場合を除くことにより、より確実に小動物による誤動作が排除される。
上記信号レベル判定手段が、1個の検知素子の出力信号レベルが低いとき、警報信号を出力するようになっている場合には、3個の検知素子により検知が行われた場合でも、2個または3個の検知素子の出力信号レベルが高いときには、人間の侵入であると判断して警報信号を出力する。
上記信号レベル判定手段が、2個の検知素子の出力信号レベルが低い場合に、中央以外の検知素子の出力信号レベルが高いとき、警報信号を出力するようになっている場合には、中央の検知素子のみの信号が高いときには、小動物の検知であると判断して警報信号を出力しないが、それ以外の検知素子の出力信号レベルが高いときには、人間の侵入であると判断して警報信号を出力する。
上記信号レベル判定手段が、検知素子の出力信号レベルが他の検知素子の出力信号レベルの1/3以下であるとき、信号レベルが低いと判断する場合には、検知ゾーンのオーバーラップによる本来隣接した検知ゾーンでの検知によるものであるとして、誤動作が排除され得るようになっている。
【0036】
かくして、本発明によれば、小動物による誤動作が確実に防止され得るようにした、極めて優れた移動物体検知装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による移動物体検知装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図2】図1の移動物体検知装置の設置時における検知範囲を示す概略側面図である。
【図3】図1の移動物体検知装置の設置時における各検知素子の出力信号波形のグラフであって、(A)は各位置A乃至Jにおける人間の検知時,(B)は位置Kにおける小動物の検知時、(C)は位置Lにおける小動物の検知時を示す。
【図4】図1の移動物体検知装置の設置時における小動物検知時の各検知素子の出力信号波形のレベルを詳細に示すグラフである。
【図5】従来の移動物体検知装置の一例の設置時における検知範囲を示す概略側面図である。
【符号の説明】
10 移動物体検知装置
11 検知部
12 アンプ部
13 A/Dコンバータ
14 スイッチング回路
15 CPU
16 警報回路
20 光学系
21,22,23,24 検知範囲
21a,21b,21c,22a,22b,22c,23a,23b,23c,24a,24b,24c 検知ゾーン
Claims (3)
- 一以上の検知範囲内で移動物体を検知する移動物体検知装置において、
各検知範囲を構成する第1乃至第3の検知ゾーンに対応して縦方向に順に配置される第1乃至第3の検知素子と、該第1乃至第3の検知素子から出力された出力信号に基づいて閾値との比較及び信号レベル判断を行うCPUと、を備え、
上記CPUは、上記第1乃至第3の検知素子の何れの出力信号も閾値を超え、かつ該第1乃至第3の検知素子のうち一つの出力信号だけがそれ以外の検知素子の出力信号よりも低い場合、警報信号を出力することを特徴とする、移動物体検知装置。 - 前記CPUは、
前記第1乃至第3の検知素子の何れの出力信号も閾値を超え、かつ前記第1の検知素子の出力信号が前記第2の検知素子及び前記第3の検知素子の各出力信号よりも高い場合、又は、
前記第1乃至第3の検知素子の何れの出力信号も閾値を超え、かつ前記第3の検知素子の出力信号が前記第1の検知素子及び前記第2の検知素子の各出力信号よりも高い場合、
警報信号を出力することを特徴とする、請求項1に記載の移動物体検知装置。 - 前記CPUは、
前記第1の検知素子及び前記第3の検知素子の各出力信号が閾値を超え、かつ前記第2の検知素子の出力信号が閾値を超えていない場合、
前記第1の検知素子及び前記第2の検知素子の各出力信号が閾値を超え、前記第3の検知素子の出力信号が閾値を超えずノイズレベルより大きい場合、又は、
前記第2の検知素子及び前記第3の検知素子の各出力信号が閾値を超え、前記第1の検知素子の出力信号が閾値を超えずノイズレベルより大きい場合、
警報信号を出力することを特徴とする、請求項1又は2に記載の移動物体検知装置。
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