JP4328887B2

JP4328887B2 - 移動物体検出装置

Info

Publication number: JP4328887B2
Application number: JP19032299A
Authority: JP
Inventors: 興一入山
Original assignee: 竹中エンジニアリング株式会社
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2019-07-05
Also published as: JP2001021667A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二つの検出ユニットを備え、それらから別々に得られる２系統の検出信号を処理し、移動物体の存在を検出する移動物体検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所定の空間内を移動する人間を検出する移動物体検出装置として、物体から放射される赤外線を検出する受動型赤外線検出装置が多用されている。この装置は、一つの焦電型赤外線検出素子に、凹面鏡やフレネルレンズ等の光学系により複数の方向からの赤外線エネルギーを集束し、その焦電型赤外線検出素子から得られる検出信号をもとに、移動物体の存在の有無を判定するものである。
従来より、広い範囲を一台の装置によりカバーするために、複数の焦電型赤外線検出素子、光学系及び信号処理系統を備えたものも実用化されている。焦電型赤外線検出素子と光学系及び信号処理系統を一つの検出ユニットととらえたとき、そのような検出ユニットを複数個内蔵した移動物体検出装置は存在していたが、それらの検出ユニットがカバーする検知範囲は、装置全体の検知範囲を拡大するという目的から、相互に重複しない形態を基本としており、それぞれの検出ユニットから得られる検出信号が所定の検知レベルを超えるかどうかを個々に判定して、どれかひとつでも所定の検知レベルを超えた検出ユニットがあれば、ただちに移動物体有りという検知信号を出力するよう構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
検出ユニットは、移動物体検出装置内で予め固定されていて、検知範囲の調整が不可能となっているか、検出ユニットの方向調整機能があったとしても、それぞれの検出ユニットの検知範囲内での微調整を行うものであり、各検出ユニットの検知範囲が重複する形となるような範囲までの方向調整機能を有するものはなかった。
【０００４】
このような従来の移動物体検出装置において、装置全体の検知範囲を小さくするために、複数個内蔵している検出ユニットのうち、不必要な検知範囲をカバーする検出ユニット自体を作動しないようにするという処理や、個々の検出ユニットを構成する光学系のうち、不必要な検知範囲に関係している一部の光学系をマスクするといった処理が必要となっていた。前者の処理の場合には、検出ユニット単位の大ざっぱな検知範囲の変更しかできないという問題があり、後者の処理の場合には、複数の光学系のうち特定の部分のみマスキングするといった細かい作業が要求され、正確な検知範囲の変更が難しいという問題があった。
【０００５】
また、検出ユニット全体を回転させ検出ユニットごとの検知エリアが相互に重なり合うようにすると、装置全体の検知範囲の変更は実現されるが、それぞれの検出ユニットごとの移動物体検出感度が異なる場合には、重なり合った部分の感度が、高い感度を有する検出ユニットの感度になってしまうという不都合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、これらの課題を解決するために、複数の検出ユニットより、構成される検出装置において、個々の検出ユニットから出力される信号に、別の検出ユニットから出力された信号に一定の係数を掛けたものを加え、その結果が所定のレベルを超えたかどうかを判断する判定部を備え、相互に重複しない検知エリア内であっても、相互に重なり合った検知エリア内であっても、検知エリア内を移動する人間を適正な感度で検出するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の移動物体検出装置と、その検知エリアを示したものであり、壁面に固定された移動物体検出装置に内蔵された検出ユニット１０及びその検知エリアＡ、検出ユニット２０及びその検知エリアＢを示した平面図である。検知エリアＡまたは検知エリアＢの中を人間Ｈが歩行すると、検知ユニットを構成する検出器がそれを検出して、移動物体有りという判定結果（検知信号）を出力する。
図１では、二つの検知エリアは重なることのない状態にて固定されており、検知エリアＡがカバーする範囲と検知エリアＢがカバーする範囲との和が、この移動物体検出装置全体の検知エリアを形成している。
【０００８】
図２は、検出ユニット１０と検出ユニット２０の方向を変更し、それぞれのユニットの検知エリアが一部重なり合う形とした移動物体検出装置を示した図である。図２の中のＣで示された検知エリアが重なり合った部分の中を、人間が歩行すると、検出ユニット１０と検出ユニット２０は共に検出信号を出力し、それぞれの信号処理部が同時に信号処理を行う。この場合の移動物体検出装置の検知範囲は、図１の状態と比較すると、重なり合った部分Ｃの面積分だけ小さくなっている。
検出ユニットは任意の方向（図中では上下方向）に回転させた後に、その状態にて固定される支持機構に取り付けられている。検知エリアＡと検知エリアＢが同じ大きさであれば、両検知エリアが完全に重なり合う状態となるまで、両検出ユニットを回転させることにより、移動物体検出装置の検知範囲を半分まで小さくすることができる。
【０００９】
図３は、本発明の移動物体検出装置の構成を示したブロック図である。検出器１１は、検知エリアＡの中を移動する物体の動きを検出し、その信号を信号処理部１２へ送る。信号処理部１２は、この信号を増幅し、検知エリア内を移動する物体の動きに応じた所定レベルのアナログ信号に加工する。こうして得られたアナログ信号ａは判定部３０へ送られる。
検出器２１は、検知エリアＢの中を移動する物体の動きを検出し、その信号を信号処理部２２へ送る。信号処理部２２は、この信号を増幅し、検知エリア内を移動する物体の動きに応じた所定レベルのアナログ信号に加工する。こうして得られたアナログ信号ｂは判定部３０へ送られる。
検出器１１と信号処理部１２は検出ユニット１０を、検出器２１と信号処理部２２は、検出ユニット２０を構成しており、これらの検出ユニットは、任意の方向に回転させた後に、その状態にて固定される支持機構（図示省略）によって支持されている。この支持機構の回転動作にともない検知エリアＡと検知エリアＢの方向の変更が行われる。
【００１０】
尚、この検知エリアの方向変更は、検出ユニット１０及び検出ユニット２０の、それぞれのユニット全体の回転によらなくても、検知エリアの方向を決定する部分、例えば受動型赤外線検出装置の光学系と焦電型赤外線検出素子とからなる光学系ユニットの部分のみの回転によっても実現される。
判定部３０に入力された信号ａ及び信号ｂは、２通りの演算処理がなされ、その結果が基準値Ｘ以上となったとき、または、基準値Ｙ以上となったときに検知信号を出力する。判定部３０から出力される検知信号は、出力部（図示省略）を経て移動物体検出装置の外部へ出力される。
【００１１】
演算処理は、具体的には信号ａと、信号ｂに定数αを掛けたものとの和の絶対値を算出し、その値が基準値Ｘ以上となったかどうかを判断すものと、信号ｂと、信号ａに定数βを掛けたものとの和の絶対値を算出し、その値が基準値Ｙ以上となったかどうかを判断するものとの２通りの処理となっている。この演算処理の中で定数α、βを、ともに０とすると、信号ａの絶対値がＸ以上となったとき、または、信号ｂの絶対値がＹ以上となったときに、判定部が検知信号を出力することになる。これは、従来の二つの検出ユニットを備えた移動物体検出装置そのものである。検知エリアＡと、検知エリアＢの重なり合った部分（図中Ｃで示す部分）にひとりの人間が入ると、信号ａ、信号ｂが同時に発生し、前述の条件に従い検知信号が出力される。このとき、検出ユニット１０の方が高い感度を有しているとすると、信号ａの絶対値がＸ以上になることを受けて検知信号が出力され、Ｃで示された範囲の検知エリアの感度は、検知エリアＡと同じということになる。
【００１２】
定数α、βを、ともに１とすると、信号ａと信号ｂの和の絶対値が、Ｘ以上となるか、または、Ｙ以上となったときに、判定部３０が検知信号を出力することになる。Ｃで示す部分にひとりの人間が入ると、信号ａと信号ｂが同じ移動物体の動きに対して同じ極性の信号となって出力されるような検出ユニットである場合には、演算結果は、検知エリアＡあるいは検知エリアＢだけにひとりの人間が入ったときよりも大きくなるので、Ｃで示した部分の感度は高くなることになる。信号ａと信号ｂが同じ移動物体の動きに対して逆極性の信号となって出力されるような検出ユニットである場合には、演算結果は、検知エリアＡあるいは検知エリアＢだけにひとりの人間が入ったときよりも小さくなるので、Ｃで示した部分の感度は低くなることになる。
このように定数α、定数βを適当な値に設定することにより、検知エリアＡと検知エリアＢとが重なり合った部分Ｃの感度を任意に設定することができる。このαとβの値は、移動物体検出装置として最初から固定しておいてもよいが、この装置を設置する場所に合わせて後から変更できるようにしてもよい。
【００１３】
図４は、本発明を受動型赤外線検出装置において実施したときの検知エリアを示した図である。この図は、天井面に受動型赤外線検出装置を取り付けたときの側面図である。受動型赤外線検出装置は、検出器として焦電型赤外線検出素子を用いており、この検出素子に反射鏡やレンズ等の光学系を介して複数の方向からの赤外線エネルギーを集束させ、この赤外線エネルギー変化量に応じた電気信号をこの検出素子から出力させるようになっている。この信号を増幅し、所定のレベルを越えたかどうかを比較し、その結果に基づき移動物体有りという判定をおこなうものである。光学系の形を適宜設計することにより、扇形の広がりを備えた検知エリアや、長距離をカーテン状にカバーする検知エリア等が実現される。
【００１４】
図４は、カーテン状の検知エリアを有するいわゆる面警戒タイプの受動型赤外線検出装置を示した図である。
受動型赤外線検出装置の内部構成を図３のブロック図に対応させて説明すると、検知エリアＡを備えた検出ユニット１０と、検知エリアＢを備えた検出ユニット２０とはそれぞれ、焦電型赤外線検出素子１１，２１と、信号処理部１２，２２を備えており、二つの検出ユニットからは信号ａと信号ｂが出力される。
検出ユニット１０は、回転機構（図示省略）によって支持されており、図４（イ）に示す状態から図４（ロ）に示す状態まで、その検知エリアＡの方向を変更させることができるようになっている。また、その間の任意の方向において固定することができるようにもなっている。
【００１５】
図４（イ）に示す検知エリアＡのみを、人間Ｈが横切る（図面上手前から奧に移動する）と、検出ユニット１０から信号ａが出力され、検知エリアＢのみを人間が横切ると、検出ユニット２０から信号ｂが出力される。このときの信号出力ａ及びｂは同レベルの信号として生じるようにしてあり、受動型赤外線検出装置全体の検知エリアにおける人間を検出するための感度は、ほぼ一定となるように設定しておく。
図４（イ）に示す検知エリアＡのみ、または検知エリアＢのみをネズミ等の小動物Ｎが横切ると、人間が横切ったときと同じように信号ａ及び信号ｂは出力されるが、人間Ｈと比較して充分に小さなレベルとなるように信号処理を行わせて、たとえ小動物が大きなエネルギー変化を生じさせるような体温をもったものであっても、信号レベルとしては大きくならないようにしておく。
このような二つの検出ユニットを備えた受動型赤外線検出装置の中の一方の検出ユニット（検出ユニット１０）を下方へ回転させて（図面上、反時計まわりに回転させて）、検知エリアＡを図４（ロ）の状態まで変化させると、装置全体の検知範囲は、検知エリアＢの大きさとほぼ同じ大きさまで小さくなる。
【００１６】
判定部３０では、信号ａと、信号ｂに定数αを掛けた値との和の絶対値がＸ以上となったとき、または、ｂの絶対値がＹ以上となったときに、移動物体有りという判断を行う。この演算によれば、図４（ロ）に示す状態において、人間Ｈは、検知エリアＢから得られる信号ｂにより移動物体有りという判定が行われる。このとき同時に発生する信号ａは、図４（イ）の状態において横切る人間よりも検知エリアＡに対する人間Ｈの占める割合が増加するため、大きくなる。それと同様の理由により小動物Ｎが横切ったときの信号ａも、同じ割合で大きくなる。ここで、従来の検出装置の様に信号ａの絶対値がＸ以上であることを受けて検知出力を出してしまうと、小動物Ｎが横切ったときの信号が大きくなってしまうので、信号ａの絶対値がＸを越えてしまうことになる。そうなると、図４（ロ）の状態における人間と小動物の識別能力が低下する事になってしまうが、それを回避するために、前記演算を行わせ、その結果が、Ｘ以上とならない限り、移動物体有りという判定が行われないようにした。図４（ロ）の検知エリアＡと検知エリアＢの重なり合った部分をひとりの人間が横切ったときに信号ａと信号ｂが同じ極性の信号となるような条件のもとで、定数αをマイナスの適当な値（例えば−０．５）にすると、演算結果はａの絶対値よりも小さくなる。このように、もともと遠くの移動物体を検出するように設計された第１の検出ユニット１０を、近くを警戒するように変更したことにより生ずる、不必要な感度上昇を、第２の検出ユニットから得られる信号ｂの大きさに応じて自動的に抑えることができるので、小動物を誤って検出してしまうということがなくなる。
【００１７】
以上は、受動型赤外線検出装置について説明したものであるが、検出ユニットとしては、空間内を移動する物体の大きさやスピードに応じたアナログ信号出力を得ることができるもの、例えば、超音波やマイクロ波のドップラー効果を利用した検出ユニットであってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、二つの検出ユニットの検知範囲のうち、重なりあった部分の感度を適切な値に設定することができるので、移動物体検出装置の検知範囲の調整が、感度の高い検出ユニットによって支配されることのない形で実現させることが可能となった。また、検出ユニットから得られる２系統のアナログ信号のみを演算することによって移動物体の有無を判定する方式であるため、検知エリアの方向を検出する手段は備える必要がなく、検出ユニットの設定角度検出手段やそこから得られる信号の処理といった付帯機能は、一切不要となった。
検知範囲の大きさは、二つの検出ユニットの検知エリアの大きさの和から一方の検知エリアの大きさまで無段階に設定可能となり、個々の検出ユニットの一部の光学系をマスクするといった細かい設定作業をしなくても、検出ユニットの回転という簡単な操作で任意の大きさの検知範囲を得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動物体検出装置と、その検知エリアを示した図である。
【図２】検出ユニット１０と検出ユニット２０の方向を変更し、それぞれのユニットの検知エリアが一部重なり合う形とした移動物体検出装置を示した図である。
【図３】本発明の移動物体検出装置の構成を示したブロック図である。
【図４】本発明を受動型赤外線検出装置において実施したときの検知エリアを示した図である。

Claims

検知エリアＡ内を移動する物体の動きを検出する検出器１１と、その検出器からの出力信号を処理する信号処理部１２とで構成される検出ユニット１０と、検知エリアＢ内を移動する物体の動きを検出する検出器２１と、その検出器からの出力信号を処理する信号処理部２２とで構成される検出ユニット２０とを備えた移動物体検出装置において、前記二つの検出ユニットは、その一方または両方が、任意の方向に回転させた後にその状態にて固定される支持機構によって支持され、信号処理部２２から出力されるアナログ信号ｂをα倍（但し、αは定数）した信号と、信号処理部１２から出力されるアナログ信号ａとの和の絶対値が所定の値Ｘ以上になったとき、または、信号処理部１２から出力されるアナログ信号ａをβ倍（但しβは定数）した信号と、信号処理部２２から出力されるアナログ信号ｂとの和の絶対値が所定の値Ｙ以上になったときに移動物体有りという判断を行う判定部３０を備えたことを特徴とする移動物体検出装置。
前記定数α及び定数βの値を変更するための判定条件設定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動物体検出装置。
前記検出器１１及び検出器２１は、物体が発する赤外線を検出する焦電型赤外線検出器であり、前記判定部３０は、信号処理部２２から出力されるアナログ信号ｂをα倍（但し、αは定数）した信号と、信号処理部１２から出力されるアナログ信号ａとの和の絶対値が所定の値Ｘ以上になったとき、または、信号処理部２２から出力されるアナログ信号ｂの絶対値が所定の値Ｙ以上になったときに移動物体有りという判断を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動物体検出装置。