JP6424341B2 - 音響再生装置および音響再生システム - Google Patents

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Description

本開示は音響再生装置および音響再生システムに関する。特に、センサなどの検知装置により検知された情報に基づき特定の方向に音声を出力できる音響再生装置および音響再生システムに関する。
特許文献1には、家屋や商店といった建物に赤外線センサなどの検知装置を配置し、検知装置が監視サーバを配置した監視区域内への侵入者を検知したときには侵入者に対して威嚇を行う装置が記載されている。特許文献1は、威嚇機器として、警報ランプ、音声警報スピーカ、およびスプレー噴射機を開示する。
この音声警報スピーカにより、このセキュリティ装置は、監視エリア内の侵入者に対し、警報を伝えることができる。
特開2004−258937号公報
本開示の音響再生装置の一態様は、検知区域における物体を検知する検知装置と、音声を出力することができる超指向性スピーカと、を有し、前記超指向性スピーカは、前記検知区域に対して指向性が設定され、前記検知装置が前記検知区域内で前記物体を検知すると、前記超指向性スピーカは前記検知区域に向けて前記音声を出力する。
本開示の音響再生システムの一態様は、検知区域における物体を検知する検知部と、音声を出力することができる超指向性スピーカを有する音声出力部と、前記検知部および前記音声出力部を制御する制御部と、を有し、前記超指向性スピーカは、前記検知区域に対して指向性が設定され、前記検知部が前記物体を検知すると、前記検知部から前記制御部に信号が入力され、前記制御部は、前記信号に応じて音を出力するように前記超指向性スピーカを制御する。
本開示の音響再生システムの別の一態様は、検知区域における物体を検知する検知部と、音声を出力することができる超指向性スピーカと、前記検知部および前記超指向性スピーカを制御する制御部と、を有し、前記検知部で検出された信号に基づき前記制御部が前記検知区域における状況を判断し、特定の状況において、前記制御部は前記超指向性スピーカに第1の信号を出力し、前記第1の信号に応じて、前記超指向性スピーカは音を出力する。
実施の形態1におけるセキュリティ装置を監視区域に取り付けた状態を示す斜視図 実施の形態2におけるセキュリティシステムを示す概略図 実施の形態1における超指向性スピーカに用いられる超音波アクチュエータの一例を示す斜視図 実施の形態1における超指向性スピーカの一例を示す斜視図 実施の形態1における超指向性スピーカの他の例を示す平面図 超指向性スピーカの指向特性図 通常のスピーカの指向特性図 実施の形態2におけるセキュリティシステムの構成を示すブロック図 実施の形態2におけるセキュリティシステムを説明するフローチャート 実施の形態2におけるセキュリティシステムの通常音声モードの指向性を示す概念図 実施の形態2におけるセキュリティシステムの追いかけ音声モードの指向性を示す概念図 実施の形態2におけるセキュリティシステムの超音波距離計の構成を示す概念図 実施の形態2におけるセキュリティシステムの超音波距離計の動作を示す概念図 本開示セキュリティシステムの第1の変形例を示すブロック図 本開示のセキュリティシステムの第2の変形例を示すブロック図 本開示のセキュリティシステムの第3の変形例を示すブロック図 本開示のセキュリティシステムの第4の変形例を示すブロック図 本開示のセキュリティシステムの第5の変形例を示すブロック図 本開示のセキュリティシステムの構成を示す図 本開示のセキュリティシステムの構成を示す図 本開示のセキュリティシステムの構成を示す図 本開示のセキュリティシステムの構成を示す図 人の感情を円環状に配置させた図 実施の形態3におけるセキュリティシステムを示す概略図 実施の形態3におけるセキュリティシステムを説明するフローチャート
本開示にかかる音響再生装置および音響再生システムについて説明する。本実施の形態では、音響再生装置としてセキュリティ装置1を用いて説明する。また、音響再生システムとしてセキュリティシステム100を用いて説明する。
(実施の形態1)
以下、実施の形態1にかかるセキュリティ装置1の概要について、図1および図2を用いて説明する。図1は、実施の形態1におけるセキュリティ装置100を監視区域2に取り付けた状態を示す斜視図である。図2は、実施の形態1におけるセキュリティシステム100の概要を示す概略構成図である。
なお、本実施の形態では、セキュリティ装置1と制御ユニット7をまとめてセキュリティシステムと称する。
図1に示すとおり、セキュリティ装置1は、例えば、外部からの被害を受け易い家屋の外部に設けられたベランダやウッドデッキなどの監視区域2が監視できるように設置される。ベランダやウッドデッキなどは、侵入者(または侵入物)による防犯上の被害または、カラスやスズメなどによる鳥獣被害を受けやすい。図2に示すとおり、セキュリティ装置1は、赤外線センサなどの検知装置3と、指向性を有する音声出力機器4と、監視カメラ5とを有する。セキュリティ装置1は、例えば、検知装置3で捉えた対象物に反応して光を放つ警報ランプ、または、監視区域2内の対象物の音を集音するマイクZ、または、他の防犯装置を、更に有しても良い。本実施の形態では、セキュリティ装置1が監視カメラ5およびマイクZを有する例を用いて説明する。セキュリティ装置1が監視カメラ5またはマイクZを有することで、検知精度や防犯性等を更に高めることができる。なお、監視カメラ5やマイクZを必ず設ける必要はなく、セキュリティ装置1が監視カメラ5およびマイクZを有してなくても良い。
セキュリティ装置1は、屋内6に設置される制御ユニット7に接続される。制御ユニット7には、検知装置3、監視カメラ5および音声出力機器4を制御する制御部8を有する。制御部8は、検知装置3からの所定の信号に基づいて、音声出力機器4より監視区域2に対して指向性のある音を出力させることができる。なお、本実施の形態では検知区域として監視区域2を用いて説明する。音声出力機器4としては、指向性のあるスピーカ(特に、超指向性スピーカ)を用いることが好ましい。さらに指向性のあるスピーカとしては、超音波帯域の信号を搬送波として可聴帯域の信号を変調して放射し、特定の空間範囲で可聴帯域の音波が再生可能な超音波式の超指向性スピーカ(またはパラメトリックスピーカと呼ばれる)を用いることができる。超音波式の超指向性スピーカとは、可聴音の音圧が、スピーカ部の設置位置から音軸方向に所定の距離でピークを有する特性を持ち、かつ超音波を搬送波として用いるものである。音声出力機器4として、超指向性スピーカを用いることにより、搬送波である超音波の伝播特性により、高い指向性を持って警告音を主に監視区域2内に伝播することができる。よって、監視区域2内という特定のエリアに侵入してきた物体に対して選択的に警告音を伝播させることができる。なお、本開示では、物体を『侵入者』、『侵入物』、『侵入対象』、『対象物』、『検知対象』、『不審者』など、様々な表現を用いて説明している。
また、音声出力機器4として超指向性スピーカを用いることによって、監視区域2内では監視区域2の外側よりも大きな音声を放出できる。音声出力機器4として超指向性スピーカを用いることで、監視区域2外ではほとんど音声は聞こえない。超指向性スピーカの設定によっては、遥かに小さな音量の音声だけが聞こえる場合がある。なお、本実施の形態では、図1に点線で示す空間が、監視区域2である。
超音波式の超指向性スピーカから生成される超音波の搬送波は、圧電体からなる超音波振動子に特定の周波数の交流を流すことにより発生させることができる。なお、実施の形態1では、音声出力機器4として用いられる具体例として、超音波式の超指向性スピーカを例に挙げたが、指向性をもったスピーカであれば超音波を用いない他の方式のものを用いてもよく、例えば指向性を有する平板式のスピーカなどを用いることができる。
音声出力機器4として、超音波式の超指向性スピーカを用いる場合について、図3、図4、および図5を用いて以下、詳細に説明する。図3は、実施の形態1における超指向性スピーカに用いる超音波アクチュエータ301の一例を示す斜視図である。図4は、実施の形態1において超音波アクチュエータ301をアレイ状に面配置して構成した超指向性スピーカの一例を示している。なお、図4では、アクチュエータ・アレイ401の構成を分かり易くするために、カバー403の一部を破断している。図5は、実施の形態1において超音波アクチュエータをアレイ状に横長配置して構成した超指向性スピーカ404の例を示している。
図3において、超音波アクチュエータ301は、基台302上に設けた給電用の支持柱303を複数有する。支持柱303は、裏面に圧電素子304が配置された振動板305を支持する。さらに支持柱303は、圧電素子304に電力を供給する。振動板305上に、コーン306が配置される。パワーアンプ(図示せず)から送られる信号により超音波アクチュエータ301内に設けられた圧電素子304が振動することで、空気等の媒体にその信号に応じた音波を放射する。放射される音波は搬送波信号の周波数を有し、可聴帯域の最高周波数より高い周波数を有する超音波である。可聴帯域は概ね20Hz〜20kHzである。搬送信号の周波数は20kHzより高い超音波帯域の周波数を有する超音波である。
図4においては、アクチュエータ・アレイ401は、基板402上に複数の超音波アクチュエータ301が並列に配置されているアレイ構造を有している。アクチュエータ・アレイ401は、カバー403により覆われている。圧電素子304やコーン306などの微細な部分を外部の力から保護することができる。なお、図4に示す実施の形態では、超音波アクチュエータ301が平面状に複数配置されているが、この配置方法に限定されない。アクチュエータ・アレイ401については、超音波アクチュエータ301が円形、楕円、多角形状など、任意の形状に配置されてもよい。
<横長型の超指向性スピーカ404について>
ここで、図5を用いて横長型の超指向性スピーカ404について説明する。
図5に示すように、横長型の超指向性スピーカ404では、超音波アクチュエータ301を直線状に複数配置されている。図5に示すような横長型の超指向性スピーカ404では、指向性は横方向(図5に矢印501で示す)に狭く、縦方向(図5では矢印502の方向)に拡がる。超指向性スピーカ404が示す指向性の概念を領域M1として図5に示す。
一方、図示しないが、超音波アクチュエータ301が円形に並べられた場合、指向性も円形に尖鋭するように拡がる。超音波アクチュエータ301が円形に並べられた場合、超音波アクチュエータ301が示す指向性の領域の概念を領域M2として図5に示す。
図1に示すように、上方から床面に向けて、監視区域2内に、セキュリティ装置1から音声が放出される場合について説明する。このような実施の形態では、図5を用いて説明した横長型の超指向性スピーカ404を音声出力機器4として用いることが好ましい。図3に示すような横長形状に超音波アクチュエータ301を並べた超指向性スピーカ404を用いることによって、縦方向(矢印502)に拡がった音声を出力することができる。横長型の超指向性スピーカ404は、侵入してきた物体に対して、的を絞って的確にとらえることができる。よって、円形形状に超音波アクチュエータ301を並べた超指向性スピーカより横長型の超指向性スピーカ404の方が好ましい。なお、周りの環境や設置条件によっては、円形形状に超音波アクチュエータ301を並べた超指向性スピーカ404を用いる方が好ましい場合がある。
<超指向性スピーカ404の指向性について>
ここで、超指向性スピーカ404の指向性について説明する。超音波アクチュエータ301を用いた超音波式の超指向性スピーカ404が可聴音成分を超音波に重畳して放射すると、空気の弾性特性の非線形性の影響を受ける。よって、超音波に重畳されて放射される可聴音成分が空気中を進むにつれて、搬送波である超音波の波形が歪むとともに、周波数の高い超音波成分から減衰する。このため、超音波が空気中を進むにつれて、超音波に重畳されている可聴音成分が再生されてくる。一般に音波の周波数が高いほど音軸から拡がることなく伝播するので、放射角は小さくなり指向性は高くなる。可聴音よりも周波数の高い超音波を搬送波として用いることで伝播に指向性を与え、空気の非線形特性の影響を受けて超音波の伝播の過程で可聴音成分が再生されることにより、所定の放射角の範囲に選択的に音声を伝播させることができる。ここで、超指向性スピーカにおける可聴音の音圧がピークを持つ前記所定の距離のことを、以下、『音圧ピーク距離』と呼ぶ。なお、『音圧ピーク距離』は、誤差を含んでいる。
図6Aは、本実施の形態で用いる超音波式の超指向性スピーカの可聴音(500Hz、1kHz、2kHz)の指向特性を示す図である。図6Bは、通常のスピーカの可聴音(500Hz、1kHz、2kHz)の指向特性を示す図ある。図6Aおよび図6Bの横軸は指向性スピーカの音軸からの放射角(度)であり、縦軸は可聴音の音圧(dB)を表している。図6Aに示すように、500Hz(実線)、1kHz(破線)、および2kHz(一点鎖線)のどの可聴音の周波数においても、指向性スピーカの音圧は、音波を放射する音軸(放射角=0度)上がピークとなり、放射角度が音軸上から±10度辺りではそれぞれの周波数の音圧は約20dBも低くなる。音軸からの放射角が±30度の位置では25dB以上小さくなる。音軸からの放射角が更に拡がると音圧は低レベルで推移し、±50度の位置では45度付近よりも若干大きな音圧となるものの、音軸付近の音圧と比べて十分小さい。したがって、超指向性スピーカの指向性を示す放射角は、0度〜±50度の範囲で設定することが効果的であり、より好ましくは、0度〜±30度の範囲で設定することが効果的であり、さらにより好ましくは、0度〜±10度の範囲で設定することが効果的である。
これに対し、図6Bに示すように、通常のスピーカの音圧は、音軸からの放射角が50度程度まで大きく変化せず、50度以上で緩やかに低下する特性となる。
このように、超指向性スピーカは、通常のスピーカに比べて高い指向性を有する。例えば、超指向性スピーカから超指向性スピーカの可聴音を聞く聴取者までの音声ピーク距離が1mであるとすると、超指向性スピーカから放射される超音波の音軸の角度が10度ずれると、その聴取者の位置では約0.17mのずれとなる。
監視区域2内における検知装置3(本実施の形態では超指向性スピーカ404)の検知するエリアをエリアL1、音声出力機器4として用いた超指向性スピーカ404から放出される音声が到達するエリアをエリアL2と定義する。監視区域2(検知区域)におけるエリアL1とエリアL2の面積比が、L1≧L2となるように、超指向性スピーカ404が設定されている。本実施の形態では、超指向性スピーカ404が検知装置3と音声出力聞き4としての機能を兼ね備えている。よって、超指向性スピーカ404の取り付け位置を設定し、指向角度を制御することにより、検知装置3の検知エリアに侵入してきた対象に対して、指向性のある音声を出力することができる。
つまり、従来の検知装置(例えば、特許文献1)では、検知装置が検知した情報に基づき通常のスピーカ等の音声出力部によって侵入者に対して所定の警報を出すに留まり、スピーカの音の搬送路については考慮されていない。したがって、セキュリティ装置が設置された監視エリアの近隣の住民に対する音漏れや騒音について適切に制御できない場合がある。
一方、本開示の音響再生装置(セキュリティ装置1)では、監視区域2(検知区域)の近隣の住民に対する音漏れや騒音について適切に制御し音声を所定のターゲットに絞って出力することができる。
(実施の形態2)
次に、本開示の音響再生システムについて、セキュリティシステム100を用いて以下説明する。
<セキュリティシステム100の構成>
図2において、音声出力機器4として超指向性スピーカ404を用いた場合、音声出力機器4は、モータを内蔵した駆動部4aと機械的に接続される。さらに音声出力機器4は、駆動部4aを介して筐体(図示せず)に取り付けられている。駆動部4aは、制御部8と電気的に接続されモータによる回転動作が可能となる。音声出力機器4は、制御部8からの制御信号に応じて、駆動部4aを固定点として上下方向、および左右方向に動かすことができる。したがって、超指向性スピーカ404(音声出力機器4)が放射する音波の方向、すなわち、音軸の方向を、駆動部4aの駆動可能範囲において任意に変えることができ、特定の対象物(検知した物体)に音声を放出させることができる。音声には、メッセージ音、警告音、音楽など様々な種類の音が含まれる。
また、本実施の形態の駆動部4aは、モータにより回転運動もしくは、回動運動をすることが可能である。音声出力機器4が、リニアモータ等の直線運動や、ソレノイドなどの往復運動を行わせることができる駆動部材(図示せず)を内蔵していても良い。
なお、以下の本実施の形態の説明では、超指向性スピーカ404と駆動部4aを合わせて音声出力機器4として説明する。また、以下の説明で、『超指向性スピーカの方向』と『音軸の方向』は同じことを意味する。
図2において、制御ユニット7としては、好ましくは、コンピュータ等の情報処理装置あるいは、端末装置が用いることができる。たとえば、制御ユニット7として、ラップトップパソコン、ノートブック型のパソコンあるいは、スマートフォンなどの通信端末装置が用いられる。後述するとおり、制御ユニット7には予め、ROMまたはROMなどのメモリが設けられている。ROMは、制御ユニット7の基本的な動作を司るOSなどが記録されている。RAMには、セキュリティ装置1として動作させるためのアプリケーションソフト等が一時的に格納されている。アプリケーションソフトを制御ユニット7に導入する場合には、図示していない、光媒体、メモリカード等を装着してアプリケーションソフトをインストールしたり、あるいは、後述するインターネットなどの通信網に接続して、他のサーバなどからソフトをインストールしたりする方法がある。制御ユニット7は、検知装置3からの情報を受け取る情報受け取り部と、侵入する物体(侵入者または侵入物)を検出したことを記憶する記憶する記憶部(上記RAMと兼用可能)と、登録されている監視モードの種類に応じて音声出力機器4から出力する音声の種類を選択する選択部と、を有する。監視モードの種類の例としては、監視区域内の侵入者を監視するために通常行われる通常監視モード、鳥獣など人以外の動物などに対する監視を行う鳥獣監視モード、セキュリティシステムの点検を行うためのテストモードなど様々なモードが考えられる。
<セキュリティシステム100の動作>
セキュリティシステム100の動作の一例について図2を用いて説明する。なお、本実施の形態では、『検知区域』を『監視区域2』として説明する。検知装置3内に設けられた、赤外線センサ3aまたは、超音波センサなどによって、監視区域2内の状態を常時監視している。監視状態の時、検知装置3は検知信号を制御ユニット7に間歇的にあるいは連続的に送信する。本実施の形態では、検知装置3に赤外線センサ3aが設けられている場合を例に説明する。監視状態の時、監視区域2内に検知対象が進入すると、赤外線センサ3aは、人の体温を感知する。すると、赤外線センサ3aから送出される電気信号の波形が、人がいないときの通常信号の波形と異なる。制御ユニット7は、赤外線センサ3aから送出される電気信号の波形の異常を検出することで、監視区域2内に異常が生じたと認識する。
また、赤外線センサ3aの代わりに、超音波センサ(図示せず)を検知装置3に設けた場合、超音波センサは他の装置などからの超音波の反射波を捕らえて、その反射波を電気信号に変換する。監視区域2内に不審体(または不審物)が進入すると、検知対象の進入により、超音波の反射波が乱れ、超音波センサが送出する信号の波形が、検知対象の侵入する前とは異なってくる。制御ユニット7は、この超音波センサから送出される電気信号の波形の異常を検出することで、監視区域2内に異常が生じたと認識する。
なお、本実施の形態では、検知装置3に用いられるセンサに、赤外線センサ3aを用いたが、上述の通り、超音波センサを用いてもよい。
さらに、検知精度を向上させるために、たとえば赤外線センサ3aと超音波センサを同時に搭載してもよい。すなわち、異なるセンサを複数種類、検知装置3に搭載することで、検知精度を向上させることができる。
制御ユニット7は検知装置3からの検知信号に基づいて、通常と異なる状態であると判断した場合、音声出力機器4に音を放出させる旨の放出信号を送信し、音声出力機器4は、その放出信号に基づいて、超指向性スピーカ404などの音声出力部により、監視区域2内に向けて音を放出する。
検知装置3から出力される検知信号により、制御ユニット7が正常状態に戻ったと判断した場合、制御ユニット7は音声出力機器4に対して、停止信号を送出する。そして、音声出力機器4は、停止信号を受信すると、超指向性スピーカ404からの音の送出を停止させる。
別の実施の形態としては、制御ユニット7が音声出力機器4に放出信号を送出した後に、制御ユニット7に設けられた表示装置(図示せず)または制御ユニット7に接続された表示装置(図示せず)に、制御ユニット7が監視区域2内の異常を示す表示を表示させる。さらに表示装置に表示を行わせるとともに、警報音を出力するブザー(図示せず)などを設け、屋内6の使用者に知らせることもできる。
使用者は、表示装置の表示やあるいは警告音によって、監視区域2内の状況などを確認し、音声出力機器4からの音の放出をストップさせてよい状況だと判断したら、制御ユニット7に直接設けられたスイッチ(図示せず)などを使用者が操作する。スイッチなどの操作を検知した制御ユニット7は、音声出力機器4に対して、停止信号を送出する。音声出力機器4は、前述の停止信号を受信すると、超指向性スピーカ404が音を送出するのを停止させる。
本実施の形態では、監視カメラ5が設けられているので、さらに監視区域2内の検出対象の検出精度を向上させることができる。さらには、監視カメラ5により監視区域2を撮影することができるので、後にその撮影した画像を使用者などが解析することができるので、利便性が向上する。
以下、検知精度向上の実施の形態について説明する。監視カメラ5で撮影された画像は、たとえば、監視カメラ5内で画像圧縮などの処理を施される。その後、画像圧縮などの処理が施された画像は、データの形式の画像信号に変換され制御ユニット7に送信される。ここで、検知装置3からの検知信号にて、制御ユニット7が異常と判断する場合、制御ユニット7は内部にインストールされた画像解析ソフトにより、監視区域2内の状況を判断する。すなわち、検知装置3からの検知信号にて制御ユニット7が異常と判断しても、制御ユニット7で行われる画像解析ソフトによる分析の結果、検知信号の異常の原因に危険性が無いと判断させると、音声出力機器4に放出信号は送出しない。危険性が無いと判断される異常の原因としては、例えば、さほど害の無い小動物が挙げられる。
また、制御ユニット7で行われる画像解析ソフトによる分析の結果、検知信号の異常の原因が、不審者などの場合、制御ユニット7は、直ちに音声出力機器4に放出信号を送信する。そして、監視区域2内を主として音声出力機器4は音を放出する。
上記実施の形態では、常時、監視カメラ5は、画像撮影を行っており、画像信号を制御ユニット7に送信しているので、制御ユニット7に信号処理などの負担を強いることになる。よって、制御ユニット7の高速化が妨げられることがある。
この不具合を解決するために、通常状態では、監視カメラ5は画像撮影を行わない状態としておく。制御ユニット7は検知信号によって、異常を検知した時に初めて、監視カメラ5に信号を送信し、監視カメラ5が画像撮影を始めるように指示を出す。
監視カメラ5は、制御ユニット7からの指示により画像撮影を開始し、データ処理などを行い、制御ユニット7に画像信号を送信する。制御ユニット7は、前述の画像解析ソフトなどによって画像を解析し、緊急性が無ければ、音声出力機器4には放出信号は出さない。一方、制御ユニット7は、前述の画像解析ソフトなどによって画像を解析し、緊急性があれば、音声出力機器4に放出信号を送信し、音声出力機器4は監視区域2内を主として音声を放出する。
また、音声出力機器4に駆動部4aを設けることで音声出力機器4が移動可能になるのと同様に、監視カメラ5に駆動部5aを設けることで監視カメラ5が移動可能になる。監視カメラ5を移動可能にすることで、所望の撮影場所を的確に撮影することが可能となる。これにより、制御ユニット7はより的確に検知精度を向上させることができる。すなわち、検知装置3からの検知信号により、異常と判断した場合、制御ユニット7は、画像解析をより精度よく行うために、以下の制御を行う。検知対象と思われる部分をより正確に認識するために、制御ユニット7は駆動部5aに駆動信号を送出する。そして、駆動部5aが駆動信号を受信すると、制御ユニット7は、検知対象が画像の中央に位置するように駆動部5aを制御する。以上のような構成により、制御ユニット7は、より精度よく検知対象の解析を行うことができる。
また、本実施の形態では、付属的にマイクZを設けていることで、検知装置3から送出される検知信号において、制御ユニット7が異常と判断した場合に、マイクZを駆動して、監視区域2内の音を集音する。マイクZからの集音信号に基づいて、制御ユニット7は人の移動の際に生じる音なのか、人の話し声か等を解析し、検知装置3からの情報およびマイクZからの情報で監視区域2内に検知対象が入ったか否かを判断する。制御ユニット7は、マイクZからの情報に基づく判断結果に従って、音声出力機器4へ放出信号を出力可能かどうかを判断する。
また、マイクZを設けたことによって、監視区域2内の音を常時録音することもできる。よって、防犯上の利便性を向上させることができる。
次に、利便性について説明する。
本実施の形態のように、監視カメラ5を設けることで、少なくとも監視区域2内の状況を常時録画することができる。制御ユニット7が検知信号からの異常を検出した前後の画像を、後に、制御ユニット7に接続された表示装置(図示せず)を通して観測できるので、検知対象の容姿などをある程度の精度を持って、確認することができる。
制御ユニット7はさらにインターネット等の通信網9を介して外部のセンターサーバ10に接続される。検知装置3により検知された侵入者などの検知対象等の情報は、制御ユニット7からセンターサーバ10に送信される。センターサーバ10は、通信網9を介して他の監視区域を監視するセキュリティ装置1以外のセキュリティ装置に接続されているとともに、警備会社や警察署・消防署など様々な外部機関11に接続されている。
センターサーバ10は一般的にセキュリティ装置1を管理する管理会社が運用している。よって、管理会社がセキュリティ装置1の動作の不具合や、故障状況を把握することができ、使用者に対して修理などを要望することができる。また、セキュリティ装置1を駆動する既存のアプリケーションソフトのバージョンアップや、新規のアプリケーションソフトの導入などが必要な場合が生じる。この場合、センターサーバ10から制御ユニット7への通知がなされる。通知がなされた制御ユニット7は、既存アプリケーションソフトのバージョンアップまたは新規アプリケーションソフトの導入の必要性を判断する。制御ユニット7が、既存アプリケーションソフトのバージョンアップまたは新規アプリケーションソフトの導入が必要と判断した場合には、自動でバージョンアップや新規のアプリケーションの導入を、センターサーバ10と制御ユニット7の間で、通信網9を介して行うことができる。使用者に手間をかけさせること無く、常に良好な状態でセキュリティ装置1を使用することができる。
なお、本実施の形態では、制御ユニット7は、通信網9を介してセンターサーバ10と接続されているが、通信網9に接続せず、スタンドアローンタイプで使用することもできる。スタンドアローンタイプで使用する際には、アプリケーションソフトのバージョンアップなどは、後述するメモリカードなどを使用して行われる。
また、本実施の形態では、制御ユニット7には、商用電源が接続されている。検知装置3、音声出力機器4、駆動部4a、監視カメラ5、駆動部5a、マイクZにはそれぞれ制御ユニット7から、図示していない電線を介して、電力が共有されている。また、制御ユニット7には、図示していないデータ通信線が設けられており、制御ユニット7は、このデータ通信線を介して、検知装置3、音声出力機器4、駆動部4a、監視カメラ5、駆動部5a、マイクZとデータの送受信を行っている。
具体的には、検知装置3、音声出力機器4、駆動部4a、監視カメラ5、駆動部5a、マイクZを含むセキュリティ装置1と制御ユニット7の間には、一つの電力を供給する電線と、一つのデータ通信線の合計2本が接続され、セキュリティ装置1内で、枝分かれさせて、各部への電力供給やデータ信号の送受信が行われている。
また、他の例としては、電力線通信技術を用いて、制御ユニット7とセキュリティ装置1の間を接続することで、一本の線で電力の供給とデータ信号の送受信を行うことができる。この際に、制御ユニット7とセキュリティ装置1には、それぞれ、電力線通信モジュールを用いることが必要となる。
本実施の形態にかかるセキュリティシステム100の電気的構成について、図7を用いて説明する。図7は、セキュリティシステム100の構成を示すブロック図である。セキュリティシステム100は、赤外線センサまたは超音波センサ等の各種センサにより構成される検知部110(図2の検知装置3に相当)、超指向性スピーカなどにより構成される音声出力部120(図2の音声出力機器4に相当)、集音マイクなどにより構成される集音部130(図2のマイクZに相当)を有する。検知部110により検知された対象物の情報・所望の範囲に発生する変化を制御部140(図2の制御部8に相当)にて処理する。なお、音声出力部120には、図2に示す駆動部4aを駆動する機能も有している。
カメラ部150は、ズームレンズ等からなる光学系と、光を電気信号に変換するCCDイメージセンサーなど構成され、被写体像を撮像して、映像データを生成する。
画像処理部160は、カメラ部150で生成された映像データに対して各種の処理を施す。カメラ部150と画像処理部160は図2に示す監視カメラ5に含まれる。さらに監視カメラ5を駆動させる駆動部5aの制御も行う。画像処理部160は、液晶モニタ190に表示するための映像データを生成したり、または、メモリカード220に格納するための映像データを生成したりする。また、画像処理部160は、カメラ部150で生成された映像データに対して、H.264規格やMPEG2規格に準拠した圧縮形式等により映像データを圧縮する。また、画像処理部160は、圧縮済みの映像データを復号する。画像処理部160は、DSP(digital signal processor)またはマイコンなどで実現可能である。
制御部140(図2の制御部8に相当)は、全体を制御する制御部である。制御部140は、半導体素子などで実現可能である。制御部140は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。制御部140は、マイコンなどで実現できる。
メモリ170は、画像処理部160および制御部140のワークメモリとして機能する。メモリ170は、例えば、DRAM、強誘電体メモリなどで実現できる。
液晶モニタ190には、カメラ部150および画像処理部160で生成した映像データに基づいた映像を表示させたり、または、メモリカード220から読み出した映像データに基づいた映像を表示させることができる。この時、映像を液晶モニタ190に表示する際には、制御部140が各映像データを制御し、液晶モニタ190に表示させる。本実施の形態では、液晶モニタ190を表示部として用いたが、有機ELディスプレーや無機ELディスプレーあるいは、LEDを多数配置したLEDディスプレーを用いても良い。液晶モニタ190は、図2には示してないが、制御ユニット7に一体に設けられる、または、信号線などで制御ユニット7に接続されることになる。
内部メモリ200は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどで構成される。内部メモリ200は、セキュリティシステム100全体を制御するための制御プログラム等を格納する。この時、内部メモリ200は、2つの領域、すなわち制御部140の基本動作を実現するOS等を記録したROMと、アプリケーションソフト等を記録するRAMの2つの領域で構成しても良い。
カードスロット210は、メモリカード220を着脱可能である。カードスロット210は、機械的および電気的にメモリカード220と接続可能である。メモリカード220は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどを内部に含み、データを格納可能である。メモリカード220には、前述のとおり、画像処理部160で生成された画像データを記録したり、内部メモリ200の中のRAM部分に記録されたアプリケーションソフトをバージョンアップしたり、または、新規アプリケーションソフトを導入する、場合などにも用いることができる。
ズームレバー230は、使用者からズーム倍率の変更指示を受け付ける部材である。操作部材240は、使用者から操作を受け付ける部材である。操作部材240には、キーボードやタッチパネル、マウスなどが好適に用いられる。
また、通信部180は、図2に示す通信網9と制御ユニット7とのデータ通信を実現するインターフェースとして用いられたり、または、図1に示すセキュリティ装置1と制御ユニット7とのデータ通信を行うインターフェースとして用いられたりする。通信部180は、本実施の形態では、一つの通信部180として記載したが、上述のように、通信網9との通信部180とセキュリティ装置1との通信部を別々に設けても良い。
さらに通信部180は、有線通信や無線通信など状況に応じて使い分けることができる。たとえば、図2に示す屋内6に、インターネット等の通信網9のインフラがある場合には、通信網9と通信部180は有線で接続して通信を行い、セキュリティ装置1は外部にあるので、セキュリティ装置1と通信部180とは、無線通信で接続して通信を行う。セキュリティ装置1と通信部180とが無線通信で通信を行う場合には、通信部180とセキュリティ装置1のそれぞれに、無線通信モジュールを設ける必要がある。
以下、図2に示す制御ユニット7と図7に示す各部の関係について説明する。
基本的に制御ユニット7としては、ノートブック型のパソコンを用いることが多いので、制御ユニット7が、制御部140、メモリ170、通信部180、液晶モニタ190、内部メモリ200、カードスロット210、操作部材240を含むことが多い。
制御ユニット7は、少なくとも制御部140を含んでいれば良く、その他の部分を制御ユニット7に含ませるかどうかについて、セキュリティシステムのおかれる環境や、制御ユニット7として用いる機器に応じて適宜変更することができる。
<セキュリティシステム100の基本動作>
セキュリティシステム100の基本動作の一例について図7および図8を用いて説明する。図8は、セキュリティシステム100の基本動作を説明するためのフローチャートである。
セキュリティシステム100は、まず、使用者によって、操作部材240からシステムを起動させる指示が入力される。すると、制御部140は、各部のチェックを行い、各部が正常に動作していることを確認する。この時、制御部140は、液晶モニタ190に通常の監視体制であることを表示させる。また、各部のどこかに異常がある場合には、制御部140は液晶モニタ190に異常がある箇所等を表示したり、または、システムが起動できない旨を表示させたりする。システムが正常に動作している場合には、制御部140は、カメラ部150および画像処理部160に指示信号を出して、映像データの取得を開始させる(S100)。映像データの取得を開始すると、制御部140は、侵入対象が監視区域2内にあるか否かを判断する(S110)。具体的には、制御部140は、侵入対象が監視区域2内に侵入しているか否かを検知部110から送られてくる検知信号によって判断する。
検知部110から送られてくる検知信号を基に、侵入対象が監視区域2内にあると制御部140が判断すると、制御部140は、取得している最中の映像データをメモリ170へ記録する動作を開始する。(S120)。具体的には、カメラ部150で取得した映像信号を基に、画像処理部160で映像データを生成し、その生成した画像データを圧縮する。その圧縮された画像データを制御部140は、メモリ170へ記録する。
映像データのメモリ170への記録を開始すると、制御部140は、制御部140自身が持つタイマーなどを用いて、一定時間が経過したか否かを判断する(S130)。基本的には、この一定時間は、予め決められた時間もしくは、操作部材240から使用者が任意に入力された時間で決定される。一定時間は、30秒から5分の間で決定されることが好ましい。本実施の形態では、この一定時間を3分として説明する。ステップS130にて、一定時間の3分が経過していない場合には、ステップS110に戻る。検知部110からの検知信号で、対象が監視区域2内にいると制御部140が判断すると、継続して画像データをメモリ170に記録(S120)し、ステップS130にて一定の時間が経過したか否かを判断する。ここで、ステップS110にて、制御部140が、対象が監視区域2内にないと判断した場合には、ステップS170にて、制御部140は、メモリ170が画像データの記録を停止するように制御する。
ステップS130で一定時間の3分が経過した後には、監視区域2の状況としては、監視区域2内に不審体が進入したと判断できるので、制御部140は、音声出力部120に放出信号を送出し、指向性スピーカによる警告音の出力を行う(S140)。
指向性スピーカによる警告音の出力を行ったのち、侵入対象が監視区域2内にあるか否かを判断する(S150)。具体的には、制御部140は、侵入対象が監視区域2内に侵入しているか否かを検知部110から送出されてくる検知信号を基に判断する。ステップS150にて、制御部140は検知部110からの検知信号を基にして、監視区域2内に対象がある旨の判断をした場合には、ステップS140に戻り、継続して、指向性スピーカから警告音を放出させる。
また、ステップS150において、制御部140は検知部110からの検知信号を基にして、監視区域2内に対象がない旨の判断をした場合には、制御部140は音声出力部120に対して警告音をストップさせる旨の信号を送出し、指向性スピーカから警告音を放出するのをストップさせる。さらに、制御部140は、カメラ部150および画像処理部160で生成された圧縮された映像データをメモリ170に記録させるのを停止させる。(S160)。その後に、ステップS110に戻り、対象が監視区域2内に存在するかどうかを判断する待機状態となる。
ステップS130にて、未だに一定時間が経過していない状態で、ステップS110に戻った際に、検知部110から送られてくる検知信号を基に、監視区域2内に検知対象が進入していないという状況であると制御部140が判断すると、S170にて、メモリ170への画像データの記録を中止する。その後に、再度、対象が監視区域2に進入しているかどうかを判断する待機状態となる。
以上の一例のように、監視区域2内に検知対象が進入したときに初めて、カメラ部にて撮影した画像データをメモリ170に記録することができるので、メモリ170が必要とする記憶容量を抑えることができる。よって、セキュリティシステム100は小さい記憶容量のメモリ170で構成することができる。
また、制御部140は、システムの電源をOFFする際には、メモリ170に記憶されている画像データの有無を検出するとともに、メモリカード220がカードスロット210に挿入されているかを検査する。制御部140は、メモリ170に画像データが記録されており、メモリカード220が挿入された状態であれば、メモリ170中の画像データをメモリカード220にコピーするとともに、メモリ170内の画像データを消去する。このような構成においては、メモリ170は定期的にリフレッシュされて、セキュリティシステムの動作中にメモリ170がオーバーフローすることを防止できる。
本実施の形態では、電源OFFの際に、メモリ170のコピーを行ったが、制御部140が持つタイマーを用いて、たとえば24時間ごとにメモリ170中の画像データをメモリカード220にコピーすることもできる。
以上のように本実施の形態におけるセキュリティシステムは、少なくとも一定の監視区域2に侵入する対象を検出する検知装置3と、指向性を有する音声出力機器4と、を有する。音声出力機器4は、検知装置3が侵入対象を検出したときに、監視区域2に対して予め設定された音声を出力する。このとき、音声出力機器4として、超音波式の超指向性スピーカ等の指向性が極めて高いスピーカを用いるため検知装置3が検知した情報に基づき、侵入者や小動物などの不審体に対してピンポイントで警報を出すことができ、セキュリティシステムが設置されたエリアの近隣の住民に対する音漏れや騒音について適切に制御できる。よって、警報の音による、騒音問題などの発生を防止できる。同時に、セキュリティシステム100を導入した家屋については、従来と同等のセキュリティを提供することができる。また、監視カメラ5を追加させることで、監視カメラ5と検知装置3との組み合わせによって、検知精度を向上させることができる。よって、誤動作が極めてすくなく正確なセキュリティシステムを提供できる。
次に本開示にかかるセキュリティシステムの音声出力機器4に用いられる超指向性スピーカの他の実施の形態について、図9A、図9Bを用いて説明する。
図9Aは、本開示の一実施の形態におけるセキュリティシステム100に用いられる超指向性スピーカ404の通常音声モードの指向性を示す概念図である。図9Bは、本開示の一実施の形態におけるセキュリティシステム100に用いられる超指向性スピーカ404の追いかけ音声モードの指向性を示す概念図である。実施の形態1で説明したセキュリティシステム100と同一構成の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図9Aは、超指向性スピーカ404が通常音声モードに設定された場合を示す。超音波アクチュエータ301が直線状に複数配置されている。そして、それぞれの超音波アクチュエータ301が同一の時間に可聴帯域の信号を、超音波帯域の信号を搬送波として変調して放射する。すると、図9Aに矢印で示す方向に指向性を伴った音声を超指向性スピーカ404は放射する。この場合、図5を用いて説明したとおり、超音波アクチュエータ301の指向性は横方向(図5では矢印501の方向)に狭く、縦方向(図5では矢印502の方向)に拡がる。
図9Bは、超指向性スピーカ404が追いかけ音声モードに設定された場合を示す。すなわち、超音波アクチュエータ301が直線状に複数配置されている。そして、それぞれの超音波アクチュエータ301が徐々に時間差を設けて異なる時間に可聴帯域の信号を、超音波帯域の信号を搬送波として変調して放射する。すると、図9Bに矢印で示す方向に指向性を伴った音声を超指向性スピーカ404は放射する。時間差を設けることにより、指向性の向きを変動させることができる(この機能を「追いかけ音声機能」と呼ぶ)。
音声出力機器4の指向性の向きを変動させることが可能になると、実施の形態1において超指向性スピーカ404を搭載した音声出力機器4を駆動させるためのモータを内蔵した駆動部4aが不要となる。または、駆動部4aの機械的な動きとあわせて超音波アクチュエータ301が徐々に時間差を設けて異なる時間に可聴帯域の信号を放射できるようにすると、複雑な指向性の動きを持つことが可能となる。さらに、検知装置3がとらえた監視区域2内の対象物の動きに合わせて、追いかけ音声機能により、対象物に警告音を出力することができるようになると、対象物に対してより動的な警告を与えることができる。
また、上記実施の形態1では、検知装置3を別途設けて、監視区域2内の検知対象の検出を行った。しかし下記に示すとおり、音声出力機器4に用いられる超指向性スピーカから出力される超音波を用いて、検知装置3の役割を担わせ、検知装置3を省略することもできる。図10は、本開示の一実施の形態におけるセキュリティシステム100の超音波距離計の構成を示す概念図である。図11は、本開示の実施の形態におけるセキュリティシステム100の超音波距離計の動作を示す概念図である。実施の形態2で説明したセキュリティシステム100と同一構成の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。このセキュリティシステムは、超音波アクチュエータ301が検知装置3を兼ねる点で、上記実施の形態におけるセキュリティシステムと異なる。
図10において、セキュリティ装置1(図2参照)は、超音波アクチュエータ301のうち、特定の超音波アクチュエータを発信器1001として設定し別の超音波アクチュエータを受信器1002として設定する。発信器1001は、可聴波をのせずにバースト波BSのみを監視区域2に向けて出力させる。発信器1001から発信したバースト波BSは、監視区域2内に対象物1003が存在する場合に、バースト波BSが対象物1003に反射し、受信器1002により受信される。
図11において、制御ユニット7(図2に図示)は、発信器1001が出力したバースト波BSの発信時間1101と、受信器1002が受信したバースト波BSの受信時間1102の差Δtにより、超音波アクチュエータ301から対象物1003の距離を割り出す。なお、図11において、『T』は発信器1001から発信したバースト波BSを示しており、『R』は受信器1002が受信するバースト波BSを示している。
本実施の形態にかかるセキュリティシステム100は、赤外線センサなどの検知装置3が不要となり、音声出力機器4に用いられる超指向性スピーカ404が検知装置3として機能する。対象物1003をバースト波BSにより検知した超指向性スピーカ404は、直接、対象物1003に警告音などをより精度高くピンポイントで出すことができる。
セキュリティシステム100が設置されたエリアの近隣の住民に対する音漏れや騒音について適切に制御できる。さらに、検知装置3を別途用いなくてもよいので、コスト的に有利にもなる。
なお、発信器1001から発信されたバースト波BSは超音波であり、その周波数は音声出力機器4として可聴波を搬送するときの超音波の周波数と異ならせてもよい。これにより、双方の周波数の干渉を防ぎ、搬送機能と検知機能とを独立させる効果を有する。
つまり、ここでは、超指向性スピーカ404が、検知部(検知装置3)の機能を有する。そして、超指向性スピーカ404がスピーカとして機能する時に可聴波を搬送する超音波の周波数F1と、超指向性スピーカ404が検知部(検知装置3)として機能する時に対象物103を検知する超音波の周波数F2と、を異ならせる(すなわち、周波数F1≠周波数F2とする)。これにより、周波数F2と周波数F1が互いに干渉することを防ぐことができる。よって超指向性スピーカ404から出力される音声へのノイズ混入を抑制するとともに、検知部(検知装置3)の検知精度の劣化を抑制することができる。なお、周波数F2を周波数F1よりも小さくすると、周波数F2は可聴周波数帯域に近付き、不快音が発生する原因となる。よって、周波数F2>周波数F1とすることが望ましい。
次に、セキュリティシステム100の様々な形態について説明する。図12から図16は、本開示のセキュリティシステムの変形例におけるセキュリティシステム100を示したブロック図である。
<セキュリティシステム100の第1の変形例>
図12に示すセキュリティシステム100は、監視区域2が比較的広い面積の場合または、監視区域2内に壁などの障害物が存在する場合に有効である。図12に示す変形例では、検知装置3は8個設けられ、音声出力機器4は1個設けられている。このように検知装置3を多数配置することで、監視区域2内の隅々まで、検知対象の侵入などをより正確把握することができ、防犯性を高めることができる。すなわち、監視区域2の面積が広い場合、または、監視区域2内に障害物が存在する場合であっても、比較的隅々まで、検知対象の侵入を検知することができる。よって、監視する範囲の死角を低減できる。
以下、セキュリティシステム100の第1の変形例の動作について説明する。なお、詳細な動作については、図1から図11までで説明した通りなので、概略を説明する。複数の検知装置3で監視区域2内の不審体が進入してきたことを感知すると、制御ユニット7は音声出力機器4から監視区域2内に音声を出力させる。監視カメラ5またはマイクZを用いて、検知対象のさらなる正確な情報を入手する。なお、監視カメラ5やマイクZは、オプションで設ける部材であるので、必須ではない。制御ユニット7と各部材(音声出力機器4や検知装置3等)は、図12に示すようにケーブルKで直列に接続されている。ケーブルKは、電力や信号が通る有線である。このようにケーブルKで制御ユニット7と各部材を接続していることで、各部材と制御ユニット7の間の信号の授受が確実となり、安定した動作を実現できる。なお、本変形例では、制御ユニット7と各部材(検知装置3および音声出力機器4)とは直列に接続されている。しかしながら、制御ユニット7に各部材のそれぞれが並列に接続されていても良い。また、本実施の形態では、ケーブルKを用いて有線で接続したが、各部材と制御ユニット7を無線通信で接続しても良い。無線通信で接続する場合、各部材には、それぞれ無線通信モジュールが必要となる。この場合、音声出力機器4または検知装置3を配置する際に、ケーブルKが不要となるので、自由度が格段に向上する。また、無線通信で制御ユニット7を接続する場合には、制御ユニット7を構成する各部材には、蓄電池(図示せず)を搭載する必要がある。なお、本実施の形態では、各部材に蓄電池を用いた構成とした。しかしながら、音声出力機器4は大電力を必要とするので、音声出力機器4に蓄電池を設けるより、商用電源を接続する方が好ましい。
<セキュリティシステム100の第2の変形例>
次に図13を用いて、セキュリティシステム100の第2の変形例について説明する。図13に示すセキュリティシステム100では、検知装置3が1個設けられ、音声出力機器4が8個設けられている。基本構造は図12と同じなので詳細な説明は省略する。図13に示す構造であれば、検知装置3で検知対象を検知すると、監視区域2内の隅々まで音声出力機器4は音声Pを放出させることができる。その結果、検知対象が人の場合には、確実に不審者に対して、有効な警告を行うことができる。
<セキュリティシステム100の第3の変形例>
次に図14を用いて、セキュリティシステム100の第3の変形例について説明する。
図14に示すセキュリティシステム100では、検知装置3が4個設けられ、音声出力機器4が4個設けられている。基本構造は図12と同じなので詳細な説明は省略する。図14に示す構造であれば、複数の検知装置3で検知対象を検知することができて、検知精度を向上させることができる。更には、監視区域2内の隅々まで音声出力機器4は音声Pを放出させることができる。その結果、検知対象が人の場合には、確実に不審者に対して、有効な警告を行うことができる。
<セキュリティシステム100の第4の変形例>
次に図15を用いて、セキュリティシステム100の第4の変形例について説明する。
図15は図14に示すセキュリティシステム100の更なる変形例である。図14に示すセキュリティシステム100では、複数の検知装置3のそれぞれが対向するように配置されており、複数の音声出力機器4のそれぞれのが対向するように配置されていた。一方、図15に示すセキュリティシステム100では、検知装置3と音声出力機器4とが対向するように配置されている。図15に示す構成では、監視区域2において、壁などの障害物があったとしても、より確実な検知対象の検知および音声Pの放出を実現できる。
<セキュリティシステム100の第5の変形例>
次に図16を用いて、セキュリティシステム100の第5の変形例について説明する。
図16に示すセキュリティシステム100では、検知装置3は設けずに、超音波スピーカで監視区域2内の検知対象を検知できるようにしている。つまり、音声出力機器4(超指向性スピーカ)が、検知装置として機能している。音声出力機器4を複数設けることで、検知装置3を省略でき、構成が簡単になる。
以上のように、様々な環境に応じて図12から図16に示すセキュリティシステム100のいずれかを構築することで、広範囲の監視区域2をカバーできる。また、図12から図16に示すセキュリティシステム100のいずれかを構築することで、壁や植木等の障害物が存在していたとしても、確実な検知対象の検知や、音声Pの放出を実現できる。
図12に示したように図13から図16に示したセキュリティシステム100においても、制御ユニット7と各部材間、あるいは各部材間をケーブルKで連結することで、信号の授受や各部への電力の供給が行える。さらに、制御ユニット7と各部材に無線通信モジュールを搭載させることで、制御ユニット7と各部材間を無線通信で結ぶことで、セキュリティシステム100の設置の自由度を向上させることができる。
<セキュリティシステム100の各部の構成>
次に図17から図19を用いて、セキュリティシステム100の各部の構成について説明する。図17は本実施の形態におけるセキュリティシステム100を示す図である。上述したセキュリティシステム100では、制御ユニット7、音声出力機器4、検知装置3はそれぞれ別体で構成した例を用いて説明していた。しかしながら、図17においては、筐体700(第1の部材)は、内部に制御ユニット7および検知装置3(図17には図示せず)を収納し、検知窓701を有する。検知窓701は、検知装置3の検知窓である。検知窓701は、検知装置3のセンサが赤外線センサである場合には、透明な部材で塞がれている。検知窓701には、監視区域2の監視範囲を規制するために、図示していない筒状の部材を検知窓701に装着することで、検知範囲を規制することができる。図17に示す本実施の形態では、検知窓701の外形は四角形なので、断面が四角形状の筒状体を検知窓701の外側に溶接などで接合することで、検知範囲の規制が実現できる。この時、筒状体の長さを変更することによって検知範囲を規制でき、所望の監視区域2を確実に検知することができる。また、筐体702は内部に音声出力機器4(図17には図示せず)が収納されており、放出窓703を有する。放出窓703は、音声(警告音等)が放出される放出窓である。このように制御ユニット7および音声出力機器4を筐体700に、検知装置3を別の筐体702に収納することによって、監視区域2の状態や監視する環境に応じて、セキュリティシステム100の配置の自由度を増すことができる。
また、同様に図18は、セキュリティシステム100の各部の別の構成を示す図である。図18では、筐体704(第2の部材)は、内部に音声出力機器4(図18には図示せず)および検知装置3(図18には図示せず)を収納している。また、筐体704は、検知窓705および放出窓706を有する。検知窓705は検知装置3の検知窓であり、放出窓706は音声(警告音等)が放出される放出窓である。一方、筐体707には、制御ユニット7が収納されている。このように制御ユニット7を筐体707に、音声出力機器4および検知装置3を別の筐体704に収納することによって、通常、屋外に配置されることの多い、検知装置3および音声出力機器4が収納されている筐体704に防塵、耐湿等の特性を持たせることができる。筐体704に防塵、耐湿等の特性を持たせることにより、検知装置3および音声出力機器4の耐環境性を持たせることができる。
さらに、図19は、セキュリティシステム100の各部の更に別の構成を示す図である。図19では、筐体708(第3の部材)は内部に音声出力機器4(図19には図示せず)、検知装置3(図19には図示せず)、制御ユニット7を収納しており、検知窓709、放出窓710を有する。検知窓709は検知装置3の検知窓であり、放出窓710は音声(警告音等)が放出される放出窓である。このように制御ユニット7、音声出力機器4、検知装置3を一つの筐体708で収納することによって、システム全体を小型化することできる。更には、ケーブルK等を引き回さなくても良いので、システムの設置が非常に容易になる。
このように、図17から図19に示す構成のセキュリティシステム100は、監視区域2の様々な状態に応じて適宜採用されることで、設置の自由度などが飛躍的に向上し、設置作業やその後のメンテナンスなども非常に簡単になる。
ここで、図17から図19を用いて説明したセキュリティシステム100の通信の仕方の様々な例について簡単に説明する。
図17に示すように、セキュリティシステム100(音響再生システム)は、検知装置3および制御ユニット7が取り付けられる筐体700(第1の部材)を有する。そして、筐体700が通信部を有し、音声出力機器4が通信部を有する。筐体700の通信部と音声出力機器4の通信部との間を無線または有線で通信しても良い。
別の通信の仕方としては、図18に示すように、セキュリティシステム100(音響再生システム)は、検知装置3および音声出力機器4を取り付けた筐体704(第2の部材)を有する。そして、筐体704が通信部を有し、音声出力機器4が通信部を有する。筐体704の通信部と音声出力機器4の通信部との間を無線または有線で通信しても良い。
なお、図19に示すように、セキュリティシステム100(音響再生システム)は、前記検知部と、前記音声出力部と、前記制御部と、を取り付けた筐体708(第3の部材)を更に備えていてもよい。
なお、上記実施の形態では、第1〜第3の部材として筐体を用いて説明したが、筐体に限定されるものではなく、一体に形成できるものであれば、筐体に限定されない。
<液晶モニタを有するセキュリティシステム>
図20は本開示の一実施の形態におけるセキュリティシステム100を示す図であり、筐体711の内部に制御ユニット7が収納されている。制御ユニット7により制御される液晶モニタ712が筐体711の表面に取り付けられている。液晶モニタ712は図7に示す液晶モニタ190と同等のものである。スイッチ713はセキュリティシステム100のメインスイッチで、スイッチ713をオン、オフすることにより、セキュリティシステム100の起動を制御している。本実施の形態では、液晶モニタ712にはタッチパネルが設けられており、液晶モニタ712の表面に指などを接触することで、所望の情報を入力することができる。なお、図20の右側に、液晶モニタ712を拡大した図を示している。
スイッチ713を押下すると、制御ユニット7はシステム全体のチェックを始め、同時に、制御ユニット7は液晶モニタ712に情報を映し出す制御を行う。図20において、液晶モニタ712の表示部714には、監視カメラ5(図2参照)で撮影された映像などが映し出される。操作部715で制御ユニット7は操作できる。システム全体が不良な状態のときに、操作部715およびリセット部716を操作することで、システム全体をリセットできる。また、音声出力機器4から放出されている音声を使用者が任意に止めたい場合は、リセット部716を操作する。
表示部717には、システム全体の状況が表示される。液晶モニタ712の右下の表示部718には、状況マークが表示される。例えば、表示部718に表示される状況マークが「○」の場合は、システムが良好なことを示す。状況マークが「△」の場合は、システムの一部に軽微な不具合があることを示す。状況マークが「×」の場合には、システムが動作できない状態であることを示す。
表示部719の隣には、液晶モニタ712の明るさを示す輝度が表示される。表示部720の隣には、音声出力機器4に設けられから放出される音量の度合いを示す音量が表示される。
音量または輝度数値を変更したい場合は次のような操作を行う。まず、音量を変更したい場合について説明する。変更したい項目(ここでは音量)に対応する表示部720をタッチする。その後、操作部715を操作することで、表示部720の隣に表示される音量の数値を変更する。輝度を変更したい場合は、表示部719をタッチする。その後、操作部715を操作することで、表示部719の隣に表示される輝度の数値を変更する。
また、表示部714に表示されている画像をスクロールさせたい場合は、まずは表示部714をタッチする。その後、操作部715を操作する。操作部715の動作を制御ユニット7が認識し、制御ユニット7は操作部715の押された箇所に応じて駆動部5aを動作させ監視カメラ5を移動させる。
このように、液晶モニタ712に様々な機能を表示させ、しかも液晶モニタ712にタッチパネルの機能を持たせることで、システム全体の操作性を格段に向上させることができる。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3について図7を用いて説明する。
実施の形態3では、図7における検知部110が顔検知部とする。顔検知とは、CPUがプログラムを実行することにより実現される機能である。撮像部の撮像範囲に対象(侵入者)が入ってきた場合、侵入者の顔を検知することができる。具体的には、システムの一部として記憶部が設けられており、人の顔を認識するための複数の顔モデルデータが予め記憶部に記憶されている。これらの顔モデルデータは、顔の向きや、目、鼻、口の形状、大きさ、位置等、複数用意する。検知部110は、顔モデルデータと、撮像部から逐次送られてくる画像データとをマッチングすることにより、画像データの中に顔モデルデータと類似度が高い部分が存在するか否かを判定する。そして、類似度が高い部分が存在した場合に、撮像部の撮像範囲に対象の顔が存在していると判定する。
検知部110は、属性判定部(図示せず)と、顔動作検知部(図示せず)とを有する。属性判定部は、撮像範囲に検知された顔から、その顔を有する顧客の属性を判定する。属性には、年代と性別の少なくとも一方が含まれる。なお、属性には、属性判定部は顔以外に、体型や体動を用いて年代や性別等の属性を推定してもよい。
年代および性別の推定方法としては、予め年代および性別を推定するためのパターンマッチング用データをメモリ170に記憶しておく。そして、属性判定部は顔の画像データとそのパターンマッチング用データとを照合することにより、性別や年代によって特徴が現れる部位(例えば、目、鼻、口、眉、耳、骨格、首)の形状、目じりや首筋、口元の近辺に発生している皺の有無、髪型や化粧の状態等を判定して、年代および性別を推定する。
検知部110は、カメラ部150により撮像され生成される複数の画像データを時系列的に解析し、顧客の顔の位置の変化から顧客の顔の動きを検知する。例えば、顧客の顔が一定時間内に正面向きから横向き、その後に正面向きに変わる動きが検知された場合には、顔を横方向に振る動作をしたことを検知することができる。
検知部110は、CPUがプログラムを実行することにより実現される機能であり、メモリ170により生成された画像データに基づいて、撮像範囲に検知された顧客の視線方向を検知する。視線方向の検知方法としては、任意の公知の手法を用いることができる。
例えば、画像データから三次元顔画像モデルを作成し、予め記憶しておいた三次元顔モデルデータと照合することにより顔の方向を求め、さらに画像データのうちの眼球部分に当たる領域の黒目と白目の位置関係から眼球の方向を求める。この顔の方向と眼球の方向から、視線の方向を検知することができる。
このように、進入者の属性を判断して特に不法侵入者と考えられる進入者を特定し、音声出力部である超指向性スピーカから警告音を出すことにより、より選択的に不法侵入者に対して効果的に警告を行うことができる。
例えば、属性が「大人の男性」、「大人の女性」、「子供」の3種類に分類されるとする。ここで、図23のフローチャートを用いて動作を説明する。なお、図8と同様の動作については同じ符号を付して説明を省略する。
図23に示すステップS131では、分類された属性に応じて、音声が選択される。例えば、属性が「大人の男性」と判断された場合は、ステップS141に進み、音声1(ここでは、厳しい警告音)が出力される。その後のフローは、図8のフローと同様であるので、ここでは説明を省略する。属性が「大人の女性」と判断された場合は、ステップS142に進み、音声2(音声1よりは易しい警告音)が出力される。更に、属性が「子供」と判断された場合は、ステップS143に進み、音声3(優しい音声)が出力される。その他の動作については、図8と同様であるのでここでは説明を省略する。
なお、音声の代わりに、メッセージや音楽を流してもよい。例えば、子供が侵入したと判断された場合は、優しい声で「敷地から出てください」と、流すなど、音声の設定は様々に可能である。
このように属性に応じて、超指向性スピーカ404で出力する音声の種類を変えることができる。
なお、図8のステップS140が、本実施の形態のステップS141、ステップS142または、ステップS143に相当する。図8のステップS150が、本実施の形態のステップS151、ステップS152または、ステップS153に相当する。図8のステップS160が、本実施の形態のステップS161、ステップS162または、ステップS163に相当する。
ステップS161では記録を停止すると同時に、音声1を出力するのを停止してもよい。S162、S163についてもS161と同様に音声2または音声3を出力するのを停止させてもよい。設定は本実施形態に限定されず様々に可能である。
(実施の形態3の変形例)
次に、感情を検知し、検知した感情に応じて、音声の種類を選択する場合について図21および図22を用いて説明する。
人は、喜び又は驚きというようなさまざまな感情を抱く。図21は、人が抱くさまざまな感情を、覚醒の度合いである覚醒感(Arousal Level)と、快適さの度合いである快適感(Valence Level)とを2軸とする平面に配置したものである。図21に示すように、人が抱くさまざまな感情は、この平面において円環状に配置され得ることが知られている。
これらの感情を検知するために、検知部110は、例えば、顔の画像から読み取れる情報(口や目、眉毛などの位置や形)、音声、言語表現、身振り(ジェスチャ)の少なくとも1つをデータとして用いる。これらの非生理学データは、例えば、カメラ、マイク、TOF(Time−of−Flight)センサ、ミリ波センサ、ミリ波レーダ、歩行センサの少なくとも1つから得られる。推定部600は、覚醒成分算出部601と、快適成分算出部602とを有する。覚醒成分算出部601は、検知部110が取得したデータに基づいて、侵入者の覚醒の度合いを示す覚醒感(図21参照)を算出する処理部である。より具体的には、覚醒成分算出部601は、検知部110が取得したデータに基づいて覚醒感を算出する。覚醒成分算出部601は、様々なデータについての基準値となるパラメータを保有しており、検知部110が取得したデータを基準値と比較することで覚醒感を算出する。
快適成分算出部602は、検知部110が取得したデータに基づいて、侵入者の快適さの度合いを示す快適感(図21参照)を算出する処理部である。より具体的には、快適成分算出部602は、検知部110が取得したデータに基づいて快適感を算出する。快適成分算出部602は、それぞれのデータについての基準値となるパラメータを保有しており、検知部110が取得したデータを基準値と比較することで快適感を算出する。
感情推定部603は、覚醒成分算出部601が算出した覚醒感と、快適成分算出部602が算出した快適感とから侵入者の感情を推定する処理部である。感情推定部603は、例えば、人の覚醒感と快適感との所定の対応付け(例えば図21に示すラッセル円環モデル)を予めメモリに保有している。感情推定部603は、覚醒成分算出部601が算出した覚醒感と、快適成分算出部602が算出した快適感とを取得し、取得した覚醒感及び快適感に、上記所定の対応付けにより対付けられている感情を選択することで、侵入者の感情を推定する。
所定の対応付けとしてラッセル円環モデルを用いる場合、感情推定部603は、覚醒感を縦軸とし、快適感を横軸とした平面上に、取得した覚醒感及び快適感に対応する点をプロットし、ラッセル円環モデルにおいてその点に割り当てられている感情を、侵入者の感情として推定する。
感情推定部603は、覚醒感と快適感とに基づいて感情を推定する際の基準となるパラメータを保有している。パラメータは、例えば、覚醒感と快適感とのどちらに比重を置くかを示す割合を示す基準値である。感情推定部603は、覚醒感と快適感とに基づいて、パラメータを基準として侵入者の感情を推定する。
ここで、図22に示すように、恐れ(Fear)や怒り(Angry)、イライラ(irritated)といったラッセル円環モデルの左上の象限に位置する感情を持つ侵入者を特に不法侵入者と判断し、図23に示すフロー図では、ステップ131で音声1(侵入者に対する警告音)を選択し、ステップ141に進む。ステップ141では、音声出力部120である超指向性スピーカ404から警告音を出す。図21のラッセル円環モデルの右側の象限に位置する感情を持つ侵入者は、不法侵入者と判断されず、例えば、ステップ142に進み、音声2(軽快なメロディー)を流すことができる。
以上のことにより、より選択的に不法侵入者に対して効果的に警告を行うことができる。
次に、図21に示すラッセル円環モデルに基づいて、侵入者をどのように判断し、判断結果に基づいて、どのような音を出力させるかの一例を説明する。
図21に示すラッセル円環モデルで、左上の象限に位置する感情が検出された場合、不審者とみなし、右上の象限に位置する感情が検出された場合、お客さんとみなし、下の象限に位置する感情が検出された場合は、住人とみなす。例えば、侵入者が不審者とみなされた場合、大きな警告音を出力させる。侵入者がお客さんとみなされた場合は、メロディーを流す。そして、侵入者が住居人であるとみなされた場合は、音を流さない。
また、侵入者が住居人であることを判断するために、事前に住居人の画像を記憶しておき、画像認識により判断するやり方を併用することも可能である。
なお、上記実施の形態では、音響再生装置としてセキュリティ装置を用いて説明し、音響再生システムとしてセキュリティシステムを用いて説明したが、本開示にかかる音響再生装置または音響再生システムは、セキュリティ装置またはセキュリティシステムに限定されるものではない。物体を検知し、検知結果に応じて、音を出力させる必要がある装置またはシステムであれば、使用用途はセキュリティ装置またはセキュリティシステムに限定されるものではない。
なお、本開示では、物体として、人または動物を例に説明したが、それらに限定されない。物体には、石、バイク、自動車など様々なものが含まれる。ただし、物体には、光や音声などの無体物は含まれない。
本開示は、監視区内の対象物に警報などをピンポイントで出すことができ、近隣の住民に対する音漏れや騒音について適切に制御でき、個別住宅、集合家屋、商業施設などのセキュリティ装置などに用いられる音響再生装置として有用である。
1 セキュリティ装置(音響再生装置)
2 監視区域(検知区域)
3 検知装置
3a 赤外線センサ
4 音声出力機器
4a 駆動部
5 監視カメラ
5a 駆動部
6 屋内
7 制御ユニット
8 制御部
9 通信網
10 センターサーバ
11 外部機関
100 セキュリティシステム(音響再生システム)
110 検知部
120 音声出力部
140 制御部
150 カメラ部
160 画像処理部
170 メモリ
180 通信部
190 液晶モニタ
200 内部メモリ
210 カードスロット
220 メモリカード
230 ズームレバー
240 操作部材
301 超音波アクチュエータ
302 基台
303 支持柱
304 圧電素子
305 振動板
306 コーン
401 アクチュエータ・アレイ
402 基板
403 カバー
404 超指向性スピーカ
501,502 矢印
600 推定部
601 覚醒成分算出部
602 快適成分算出部
603 感情推定部
700,702,704,707,708,711 筐体(部材)
701,705,709 検知窓
703,706,710 放出窓
712 液晶モニタ
713 スイッチ
714,717,718,719,720 表示部
715 操作部
716 リセット部
1001 発信器
1002 受信器
1003 対象物
1101 発信時間
1102 受信時間
BS バースト波
K ケーブル
L1,L2 検知エリア
P 音声
Z マイク

Claims (10)

  1. 検知区域における物体を検知する検知部と、
    音声を出力することができる超指向性スピーカと、
    前記検知部および前記超指向性スピーカを制御する制御部と、
    前記物体の感情を推定する感情推定部と、
    を備え、
    前記検知部で検出された信号に基づき前記制御部が前記検知区域における状況を判断し、
    特定の状況において、前記制御部は前記超指向性スピーカに第1の信号を出力し、
    前記超指向性スピーカは、前記第1の信号に応じた音声を出力し、
    前記感情推定部は、前記検知部が取得した情報に基づいて、前記検知区域で検知された物体の感情を推定し、
    前記超指向性スピーカは、前記感情推定部で推定された前記感情に応じた音声を出力し、
    前記超指向性スピーカは、超音波アクチュエータを有し、
    前記超音波アクチュエータは圧電素子を有する、
    音響再生システム。
  2. 前記超指向性スピーカは、超音波方式である、
    請求項1に記載の音響再生システム。
  3. 前記超指向性スピーカの前記検知区域に対する指向性の放射角度は、任意に設定可能である、
    請求項1に記載の音響再生システム。
  4. 前記超指向性スピーカの放射角度が0度〜±30度に設定されている、
    請求項1に記載の音響再生システム。
  5. 第1の筐体及び第2の筐体を更に備え、
    前記検知部は、前記第1の筐体内に配置され
    前記超指向性スピーカは、前記第2の筐体内に配置されている
    請求項1に記載の音響再生システム。
  6. 検知区域における物体を検知する検知部と、
    音声を出力することができる超指向性スピーカと、
    前記検知部および前記超指向性スピーカを制御する制御部と、
    前記物体の感情を推定する感情推定部と、
    前記検知部が取得した情報に基づいて覚醒の度合いである覚醒感を算出する覚醒成分算出部と、
    前記検知部が取得した情報に基づいて人の快適さの度合いである快適感を算出する快適成分算出部と、
    を備え、
    前記検知部で検出された信号に基づき前記制御部が前記検知区域における状況を判断し、
    特定の状況において、前記制御部は前記超指向性スピーカに第1の信号を出力し、
    前記超指向性スピーカは、前記第1の信号に応じた音声を出力し、
    前記感情推定部は、前記覚醒感および前記快適感から前記検知区域で検知された物体の感情を推定し、
    前記超指向性スピーカは、前記感情推定部で推定された前記感情に応じた音声を出力する、
    響再生システム。
  7. 検知区域における物体を検知する検知部と、
    音声を出力することができる超指向性スピーカと、
    前記検知部および前記超指向性スピーカを制御する制御部と、
    前記物体の感情を推定する感情推定部と、
    を備え、
    前記検知部で検出された信号に基づき前記制御部が前記検知区域における状況を判断し、
    特定の状況において、前記制御部は前記超指向性スピーカに第1の信号を出力し、
    前記超指向性スピーカは、前記第1の信号に応じた音声を出力し、
    前記感情推定部は、前記検知部が取得した情報に基づいて、前記検知区域で検知された物体の感情を推定し、
    前記超指向性スピーカは、前記感情推定部で推定された前記感情に応じた音声を出力し、
    前記超指向性スピーカから出力される前記音声の音軸の向きを変更することができる駆動部を更に備え、
    前記検知部が検知した前記物体の位置情報に基づいて、前記駆動部は、前記超指向性スピーカから出力される前記音声の前記音軸を前記物体に向くよう前記超指向性スピーカを制御する、
    響再生システム。
  8. 検知区域における物体を検知する検知部と、
    音声を出力することができる超指向性スピーカと、
    前記検知部および前記超指向性スピーカを制御する制御部と、
    前記物体の感情を推定する感情推定部と、
    を備え、
    前記検知部で検出された信号に基づき前記制御部が前記検知区域における状況を判断し、
    特定の状況において、前記制御部は前記超指向性スピーカに第1の信号を出力し、
    前記超指向性スピーカは、前記第1の信号に応じた音声を出力し、
    前記感情推定部は、前記検知部が取得した情報に基づいて、前記検知区域で検知された物体の感情を推定し、
    前記超指向性スピーカは、前記感情推定部で推定された前記感情に応じた音声を出力し、
    前記検知区域における前記検知部の検知エリアの面積をL1、
    前記検知区域における前記超指向性スピーカから音声が到達するエリアの面積をL2、
    とし、
    L1≧L2となるように前記検知部および前記超指向性スピーカが設定されている、
    響再生システム。
  9. 検知区域における物体を検知する検知部と、
    音声を出力することができる超指向性スピーカと、
    前記検知部および前記超指向性スピーカを制御する制御部と、
    前記物体の感情を推定する感情推定部と、
    を備え、
    前記検知部で検出された信号に基づき前記制御部が前記検知区域における状況を判断し、
    特定の状況において、前記制御部は前記超指向性スピーカに第1の信号を出力し、
    前記超指向性スピーカは、前記第1の信号に応じた音声を出力し、
    前記感情推定部は、前記検知部が取得した情報に基づいて、前記検知区域で検知された物体の感情を推定し、
    前記超指向性スピーカは、前記感情推定部で推定された前記感情に応じた音声を出力し、
    前記超指向性スピーカが、前記検知部として機能する
    響再生システム。
  10. 検知区域における物体を検知する検知部と、
    音声を出力することができる超指向性スピーカと、
    前記検知部および前記超指向性スピーカを制御する制御部と、
    前記物体の感情を推定する感情推定部と、
    を備え、
    前記検知部で検出された信号に基づき前記制御部が前記検知区域における状況を判断し、
    特定の状況において、前記制御部は前記超指向性スピーカに第1の信号を出力し、
    前記超指向性スピーカは、前記第1の信号に応じた音声を出力し、
    前記感情推定部は、前記検知部が取得した情報に基づいて、前記検知区域で検知された物体の感情を推定し、
    前記超指向性スピーカは、前記感情推定部で推定された前記感情に応じた音声を出力すし、
    筐体を更に備え、
    前記検知部および前記超指向性スピーカは前記筐体内に配置されている
    響再生システム。
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