JP5097452B2 - 感度切替型の侵入検知システム - Google Patents

Description

本発明は、一般住宅や工場などの建物の内外における検知エリア内で、不法侵入者を検知する侵入検知システムに関する。

従来から、一般住宅や工場などにおける検知エリア内で、受動型赤外線（ＰＩＲ）センサによって不法侵入者を検知する侵入検知装置が知られている。ところで、夏季における真夏日のように気温が高いために、人体と周囲温度との温度差が小さい場合には、不法侵入者を検知しにくい。このため、侵入検知装置の検知感度を上げることとなるが、そうすると、小動物や風による草木の揺れ、遠方の人体や物体などを検知してしまう誤動作が生じやすい。

一方、人体と小動物の誤動作を防止するために、近方と遠方を検知する２つの検知エリアを設けて、小動物と人体の高さが異なることから、両検知エリアでともに物体を検知したとき、これを人体と判断して、警報を発することも知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００５−２２１４５５号公報

しかし、単に近方検知エリアと遠方検知エリアを設けても、前記した人体と周囲温度の温度差が小さい場合には、依然として不法侵入者を検知しにくい。両検知センサの検知感度を上げると、同様に遠方の人体や物体を検知するなど誤動作が生じやすい。

本発明は、前記の問題点を解決して、人体のような物体を検知しにくい環境下でも確実に人体を検知して、誤動作を防止できる感度切替型の侵入検知システムを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明にかかる感度切替型の侵入検知システムは、屋外の警戒対象領域内のメイン検知エリア内の物体を検知する受動型の赤外線検知器からなるメイン検知手段と、前記メイン検知エリアの周辺または内側に設定したサブ検知エリア内の物体を検知する受動型の赤外線検知器からなるサブ検知手段と、サブ検知手段の検知感度は、メイン検知手段の検知感度よりも高く設定してあり、サブ検知手段での検知によりメイン検知手段の検知感度を向上させる感度向上手段と、サブ検知手段からの検知信号単独では、物体か否かの判定を行なうことなく、検知感度を向上させたメイン検知手段からの検知信号を用いて、物体か否かを判定する判定手段と、を備えている。

この構成によれば、サブ検知手段によるサブ検知エリアにおける検知によりメイン検知手段の検知感度を向上させるので、警戒対象領域であるメイン検知エリアで検知する必要があるときのみ、メイン検知手段の検知感度を上げることにより、人体のような物体を検知しにくい環境下でも確実に人体を検知して、誤動作を防止できる。

好ましくは、さらに、前記メイン検知手段の向上させた検知感度を所定時間保持する感度向上保持手段を備えている。例えば、検知感度向上の保持時間を短く設定することによって、メイン検知エリアでの小動物による誤動作を防止できる。

好ましくは、前記感度向上手段が、前記メイン検知手段からの物体の検知信号を増幅する増幅器と、その増幅率を大きくする増幅率切替回路とを有する。または、前記感度向上手段が、前記メイン検知手段からの物体の検知信号を処理する信号処理回路における判定しきい値を低くするしきい値変更手段からなる。このような構成によれば、簡単な構成でメイン検知手段の検知感度を向上できる。

好ましくは、前記感度向上手段が、前記メイン検知手段からの物体の検知信号を増幅する増幅率の異なる２つの増幅器と、両増幅器からの出力信号を選択する信号選択回路とを有する。または、前記感度向上手段が、前記メイン検知手段からの物体の検知信号を増幅する増幅率の異なる２つの増幅器と、これを切り替える増幅器切替回路とを有する。このような構成によれば、同様に簡単な構成でメイン検知手段の検知感度を向上できる。

また好ましくは、前記感度向上手段が、前記サブ検知手段で物体を検知したときに出力される検知信号を保持する信号保持回路と、前記サブ検知手段で物体を検知したのち前記メイン検知手段で物体を検知したとき、前記メイン検知手段からの物体の検知信号と、前記サブ検知手段からの前記保持された検知信号とを演算して得た信号を出力する信号演算回路とを有する。または、前記感度向上手段が、前記メイン検知手段からの物体の検知信号の信号処理を、それぞれ検知感度を異ならせて行う２つの感度処理回路と、これを切り替える感度切替回路とを有する。このような構成によれば、同様に簡単な構成でメイン検知手段の検知感度を向上できる。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る感度切替型の侵入検知システムの設置状態の光学的構成を模式的に示す側面図である。本システムは、主として、一般住宅や工場のような建物の外壁面Ｗなどに取り付けられるセンサユニットＵを有する。このセンサユニットＵは、建物の屋外における警戒対象領域内のメイン検知エリアＡ１〜Ａ４内の物体を検知する受動型の赤外線検知器（ＰＩＲセンサ）からなるメイン検知手段１と、前記メイン検知エリアＡ１〜Ａ４の周辺（外方）、すなわち、センサユニットＵから遠方に設定したサブ検知エリアＡ５内の物体を検知するサブ検知手段２とを備えている。この例では、サブ検知手段２も受動型の赤外線検知器（ＰＩＲセンサ）からなる。本装置は、メイン検知エリアＡ１〜Ａ４内に不法に入る侵入者（人体）を検知すると、侵入検知（センサ）信号を出力して、警報回路１５（図３）から警報を発する。

図１のメイン検知手段１およびサブ検知手段２は、それぞれ焦電素子Ａ、Ｂ（図３）のような検出素子と、各焦電素子Ａ、Ｂに入射する赤外線量に応じた電圧レベルを持つ検知信号を出力する検知処理部（図示せず）とを有しており、ケース４１の中に焦電素子Ａ、Ｂを収納している。焦電素子Ａは、その前方に位置してケース４１に取り付けられたフレネルレンズのような光学系５１により、メイン検知エリアＡ１〜Ａ４を設定している。焦電素子Ｂは、光学系５１と同様の光学系５２により、サブ検知エリアＡ５を設定している。各検知エリアＡ１〜Ａ５において人体Ｈなどから放射される赤外線エネルギは、光学系５１、５２により集光されて対応する検出素子Ａ、Ｂに入射され、人体Ｈが検知される。なお、ここでの人体Ｈは検知エリアＡ１〜Ａ５内への侵入者である。

本システムは、上記したとおり、この例では、メイン検知エリアＡ１〜Ａ４の周辺（遠方）のエリアにサブ検知エリアＡ５が設けられている。これとともに、図２における本システムを上方から見た平面図に示すように、各検知エリアＡ１〜Ａ５は所定の幅を有し、隣接検知エリアＡ１〜Ａ５と幅方向にそれぞれ離間した状態で放射状に延びており、サブ検知エリアＡ５はメイン検知エリアＡ１〜Ａ４よりも外方に長く延び、かつメイン検知エリアＡ１〜Ａ４とエリアが重なっている。

図３は、前記侵入検知システムの電気系のブロック構成図である。
本システムは、前記したメイン検知手段１およびサブ検知手段２のほかに、メイン検知手段１からの物体の検知信号を増幅するものであって、切替信号により複数段の増幅率に設定できる可変型の増幅器（アンプ）３、サブ検知手段２からの物体の検知信号を増幅する増幅器（アンプ）４を備えている。前記増幅率可変型の増幅器３は、周波数特性を変更するもの、つまり、低域側のみ、または高域側のみの増幅率を大きくして、人体の検知感度を向上させるものも含む。各アンプ３、４からの出力信号はＣＰＵ５に入力する。ＣＰＵ５は、各アンプ３、４からの検知信号をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ６、７、および信号処理回路８を備えている。

前記信号処理回路８は、サブ検知手段２によるサブ検知エリアＡ５における検知信号の大きさによって物体を検知する検出回路１３、増幅率切替回路９、判定手段１１および感度向上保持手段１２を備えている。増幅率切替回路９は、サブ検知手段２からの物体の検知信号の入力に基づいて、前記可変型アンプ３の増幅率の大きい設定に切り替えるように、切替信号を出力する。サブ検知エリアＡ５における検知信号によって、物体がメイン検知エリアＡ１〜Ａ４に近づく可能性があると考えられる。この可変型アンプ３と増幅率切替回路９によって、サブ検知手段２での検知によりメイン検知手段１の検知感度を向上させる感度向上手段１０を構成する。

判定手段１１は、メイン検知手段１からの検知信号について、予め設定された人体検知レベルである判定しきい値に基づいて、人体Ｈの検知信号か否かを判定する。感度向上保持手段１２は、感度向上手段１０により向上させたメイン検知手段１の検知感度を所定時間保持する。通常、前記判定手段１１により、小動物Ｍによる誤動作を防止するが、メイン検知手段１の向上させた検知感度を保持することにより、誤動作をより確実に防止できる。すなわち、サブ検知エリアＡ５からメイン検知エリアＡ１〜Ａ４への物体の移動に際して、人体Ｈは小動物Ｍに比べて背が高いので、サブ検知エリアＡ５とメイン検知エリアＡ１〜Ａ４に同時にかかる時間が長く、サブ検知エリアＡ５にかかっている間、メイン検知手段１の検知感度が向上された状態を続けるから、感度向上の保持時間を短くしても人体Ｈを検知できる。これに対して、小動物Ｍは背が低いので、サブ検知エリアＡ５にかからなくなってから、メイン検知エリアＡ１〜Ａ４にかかることになるため、この保持時間を短くすると、メイン検知エリアＡ１〜Ａ４で小動物Ｍを検知しなくなる。こうして、メイン検知エリアＡ１〜Ａ４において、向上させた検知感度の保持時間を所定の短い時間に設定することによって、人体Ｈと小動物Ｍとの移動態様の違いにより、小動物Ｍによる誤動作をより確実に防止できる。

本発明では、サブ検知手段２で物体を確実に検知するように、予めメイン検知手段１よりもサブ検知手段２の検知感度を高くしているが、こうしても、サブ検知手段２で物体を検知しても警報が出ず、誤動作が生じない。サブ検知手段２での検知によってメイン検知手段１の検知感度を向上させるので、警戒対象領域であるメイン検知エリアＡ１〜Ａ４で人体Ｈを検知する必要があるときのみ、メイン検知手段１の検知感度を上げることにより、人体Ｈと周囲温度との温度差が小さいなどのような人体Ｈを検知しにくい環境下でも確実に人体Ｈを検知して、誤動作を防止できる。

前記感度向上手段１０により検知感度を向上したメイン検知手段１から入力されて、前記判定手段１１により判定された人体Ｈの検知信号が、センサ信号出力部１４に入力されて、侵入検知（センサ）信号を出力する。警報回路１５はこの信号を受けて警報を出力する。

このように、本発明では、サブ検知手段２によるサブ検知エリアＡ５における検知によりメイン検知手段１の検知感度を向上させるので、警戒対象領域であるメイン検知エリアＡ１〜Ａ４で検知する必要があるときのみ、メイン検知手段１の検知感度を上げることにより、人体Ｈを検知しにくい環境下でも確実に人体Ｈを検知して、誤動作を防止できる。

なお、この実施形態では、感度向上手段１０が、メイン検知手段１の可変増幅器３の増幅率を増幅率切替回路９により大きくして検知感度を向上させているが、それに代えて、ＣＰＵ５の信号処理回路８における判定手段１１の人体検知レベルを設定する判定しきい値を、しきい値変更手段１９により低くし、メイン検知手段１の検知感度を向上させるようにしてもよい。

なお、この実施形態では、メイン検知手段１の向上させた検知感度を所定時間保持する感度向上保持手段１２を有するが、必要に応じて省略してもよい。

つぎに、第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、前記感度向上手段１０の構成が第１実施形態と異なる。すなわち、図４に示すように、第２実施形態の感度向上手段１０Ａは、メイン検知手段１からの物体の検知信号を増幅する増幅率の異なる２つの第１増幅器（アンプ）２１および第２増幅器（アンプ）２２と、両増幅器２１、２２からの出力信号を選択する信号選択回路２０とを有する。その他の構成は第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、第１アンプ２１に比べて第２アンプ２２の増幅率が大きく設定されており、これによって第２アンプ２２は第１アンプ２１よりも検知感度が大きく設定されている。サブ検知手段２の物体の検知により、信号選択回路２０で第２アンプ２２からの出力信号が選択されて、メイン検知手段１の検知感度が向上する。したがって、簡単な構成でメイン検知手段１の検知感度を向上できる。

つぎに、第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、前記感度向上手段１０の構成が第１実施形態と異なる。すなわち、図５に示すように、第３実施形態の感度向上手段１０Ｂは、メイン検知手段１からの物体の検知信号を増幅する増幅率の異なる２つの第１増幅器（アンプ）２１および第２増幅器（アンプ）２２と、スイッチ部２３と、これを切り替える増幅器切替回路２４とを有する。その他の構成は第１実施形態と同様である。

第３実施形態では、第２実施形態と同様に、第１アンプ２１に比べて第２アンプ２２の増幅率が大きく設定されており、サブ検知手段２の物体の検知により、増幅器切替回路２４でスイッチ部２３を介して第２アンプ２２に切り替えられて、メイン検知手段１の検知感度が向上する。したがって、簡単な構成でメイン検知手段１の検知感度を向上できる。前記第２および第３実施形態において、第２アンプ２２は第１アンプ２１と周波数特性が異なるもの、つまり低域側のみ、または高域側のみの増幅率が第1アンプ２１よりも大きいものでもよい。

つぎに、第４実施形態について説明する。この第４実施形態は、前記感度向上手段１０の構成が第１実施形態と異なる。すなわち、図６に示すように、第３実施形態の感度向上手段１０Ｃは、サブ検知手段２から出力される物体の検知信号を保持する信号保持回路３５と、サブ検知手段２で物体を検知したのちメイン検知手段１で物体（人体Ｈ）を検知したとき、メイン検知手段１からの物体の検知信号と、サブ検知手段２からの前記保持された検知信号とを例えば加算または乗算のような演算をさせて得た信号を出力する信号演算回路（論理演算回路）３８とを有する。前記信号保持回路３５は、サブ検知手段２の物体の検知によって、当該検知信号を補正値として記憶する補正値記憶部３６と、この補正値を一定時間保持させるタイマである演算保持部３７からなる。その他の構成は第１実施形態と同様である。

第４実施形態は、サブ検知手段２で物体を検知したのちメイン検知手段１で物体を検知したとき、メイン検知手段１からの物体の検知信号に、サブ検知手段２からの物体を検知したときに出力されて保持された検知信号を演算するので、メイン検知手段１からの物体の検知信号を大きくすることができ、メイン検知手段１の検知感度が向上する。したがって、簡単な構成でメイン検知手段１の検知感度を向上できる。

つぎに、第５実施形態について説明する。この第５実施形態は、前記感度向上手段１０の構成が第４実施形態と異なる。すなわち、図７に示すように、第５実施形態の感度向上手段１０Ｄは、メイン検知手段１からの物体（人体Ｈ）の検知信号の信号処理を、それぞれ検知感度を異ならせて行う２つの感度処理回路４１、４２を有する。この２つの感度処理回路は、例えば信号のパルスカウントを少なくすることや信号処理時間を短縮するなどによって検知感度が大きくなるように検知信号を処理する第１の感度処理回路（感度アップロジック）４１と、通常の検知感度で検知信号を処理する第２の感度処理回路（通常ロジック）４２とからなる。また、感度向上手段１０Ｄは、サブ検知手段２の物体の検知により、２つの感度処理回路４１、４２を切り替える感度切替回路４３を有する。サブ検知手段２で物体を検知したとき、第１の感度処理回路４１に切り替えられ、物体を検知しないときには、第２の感度処理回路４２に切り替えられる。その他の構成は第４実施形態と同様である。前記第1の感度処理回路４１は、検知信号の全周波数領域について感度を大きくしたものに限られず、低域側のみ、または高域側のみの感度を大きくしたものでもよい。

第５実施形態は、サブ検知手段２で物体を検知したとき、メイン検知手段１から出力される物体の検知信号の信号処理が検知感度を大きく行うように切り替えられるので、メイン検知手段１の検知感度が向上する。したがって、簡単な構成でメイン検知手段１の検知感度を向上できる。

つぎに、第６実施形態について説明する。この第６実施形態は、第１実施形態のサブ検知エリアＡ５がメイン検知エリアＡ１〜Ａ４の周辺（外方）に設定されているのと異なり、図８に示すように、サブ検知エリアＡ５がメイン検知エリアＡ１〜Ａ４の内側に設定されている。その他の構成は第１実施形態と同様である。

第６実施形態では、サブ検知手段２の焦点距離を変えることにより、サブ検知エリアＡ５とメイン検知エリアＡ１〜Ａ４とで検知特性を変える。すなわち、人体Ｈの高さが小動物Ｍよりも高いことから、サブ検知手段２との距離が近い当該人体Ｈに対してはサブ検知エリアＡ５で検知するようにし、小動物Ｍの高さが低いことからサブ検知手段２との距離が遠い当該小動物Ｍに対してはサブ検知エリアＡ５で検知しないようにする。これにより、小動物Ｍに対しては、サブ検知エリアＡ５で検知されないことからメイン検知エリアＡ１〜Ａ４の検知感度が向上されず、メイン検知エリアＡ１〜Ａ４で検知されにくくなる一方、人体Ｈに対しては確実に検知できるため、誤動作を防止できる。

なお、前記各実施形態では、サブ検知手段２として、受動型の赤外線検知器（ＰＩＲセンサ）を用いている。

本発明の第１実施形態に係る感度切替型の侵入検知システムの設置状態の光学的構成を模式的に示す側面図である。 図１のシステムを上方から見た平面図である。 同実施形態に係る感度切替型の侵入検知システムの電気回路を示すブロック図である。 第２実施形態の感度切替型の侵入検知システムの電気回路を示すブロック図である。 第３実施形態の感度切替型の侵入検知システムの電気回路を示すブロック図である。 第４実施形態の感度切替型の侵入検知システムの電気回路を示すブロック図である。 第５実施形態の感度切替型の侵入検知システムの電気回路を示すブロック図である。 第６実施形態に係る感度切替型の侵入検知システムの設置状態の光学的構成を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１：メイン検知手段
２：サブ検知手段
３：増幅器（可変型アンプ）
８：信号処理回路
９：増幅率切替回路
１０：感度向上手段
１２：感度向上保持手段
２０：信号選択回路
２４：増幅器切替回路
３５：信号保持回路
３８：信号演算回路
４１、４２：感度処理回路
４３：感度切替回路
Ａ１〜Ａ４：メイン検知エリア
Ａ５：サブ検知エリア
Ｈ：人体
Ｍ：小動物

Claims (8)

1. 屋外の警戒対象領域内のメイン検知エリア内の物体を検知する受動型の赤外線検知器からなるメイン検知手段と、
   前記メイン検知エリアの周辺または内側に設定したサブ検知エリア内の物体を検知する
   受動型の赤外線検知器からなるサブ検知手段と、
   サブ検知手段の検知感度は、メイン検知手段の検知感度よりも高く設定してあり、サブ検知手段での検知によりメイン検知手段の検知感度を向上させる感度向上手段と、
   サブ検知手段からの検知信号単独では、物体か否かの判定を行なうことなく、検知感度を向上させたメイン検知手段からの検知信号を用いて、物体か否かを判定する判定手段と、を備えた感度切替型の侵入検知システム。
2. 請求項１において、さらに、
   前記メイン検知手段の向上させた検知感度を所定時間保持する感度向上保持手段を備えた、感度切替型の侵入検知システム。
3. 請求項１において、
   前記感度向上手段が、前記メイン検知手段からの物体の検知信号を増幅する増幅器と、その増幅率を大きくする増幅率切替回路とを有する、感度切替型の侵入検知システム。
4. 請求項１において、
   前記感度向上手段が、前記メイン検知手段からの物体の検知信号を処理する信号処理回路における判定しきい値を低くするしきい値変更手段からなる、感度切替型の侵入検知システム。
5. 請求項１において、
   前記感度向上手段が、前記メイン検知手段からの物体の検知信号を増幅する増幅率の異なる２つの増幅器と、両増幅器からの出力信号を選択する信号選択回路とを有する、感度切替型の侵入検知システム。
6. 請求項１において、
   前記感度向上手段が、前記メイン検知手段からの物体の検知信号を増幅する増幅率の異なる２つの増幅器と、これを切り替える増幅器切替回路とを有する、感度切替型の侵入検知システム。
7. 請求項１において、
   前記感度向上手段が、前記サブ検知手段で物体を検知したときに出力される検知信号を保持する信号保持回路と、前記サブ検知手段で物体を検知したのち前記メイン検知手段で物体を検知したとき、前記メイン検知手段からの物体の検知信号と、前記サブ検知手段からの前記保持された検知信号とを演算して得た信号を出力する信号演算回路とを有する、感度切替型の侵入検知システム。
8. 請求項１において、
   前記感度向上手段が、前記メイン検知手段からの物体の検知信号の信号処理を、それぞれ検知感度を異ならせて行う２つの感度処理回路と、これを切り替える感度切替回路とを有する、感度切替型の侵入検知システム。

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