JPH09101367A - 空中移動物体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置の自由度および検出精度が高い空中移動
物体検出装置を提供する。 【解決手段】 空中の所定領域と他の領域と区切る境界
２に対応して、特定の波長のビーム光１を投射するビー
ム光投射部３と、該物体４からの反射光５を受光して、
前記特定波長の光のみを検出する光検出部６と、前記光
検出部６の検出信号に基づき、前記物体４が前記境界２
を通過したか否かを判定する通過判定部７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空中を移動する物
体が、例えば基準の枠の内部を等の所定領域を通過した
か否かを判別するための空中移動物体検出装置に関し、
一般的な素子を用いてもその組み合わせにより位置精度
が非常に向上するものである。

【０００２】

【従来の技術】移動する物体が特定の枠内を通過したか
否かを検出する装置は、従来から種々に利用されてお
り、次の２通りのものがある。

【０００３】その１つは、図４に示すような、門型の光
センサ装置がある。このセンサ装置においては、ドアや
門などの枠の一方側に複数の光ビームａ１を発する複数
の発光素子が配列された投射装置ａを設けると共に、そ
の発光装置ａに対応させた他方側に前記光ビームａ１を
検出する受光検出装置ｂを設けたものである。そして、
前記枠内に平行な複数の光ビームａ１を予め通してお
き、受光装置ｂが光を検出しないときに前記枠内に光ビ
ームａ１を遮る物体があること、すなわち、前記枠内を
通過する物体ｃ例えば来客があったことを検出するもの
である。この種の光センサ装置は、例えば商店の入り口
に設置して前記来客などを感知することに用いられてい
る。また、クリーンルーム等において、微小なビームが
埃によりオン／オフすることを用いて、埃の量をカウン
トすることにも使用されている。

【０００４】また他の１つは、図５に示すような、ドア
前の来客の検知や自動ドアの開閉制御等に利用されてい
る、赤外線発光素子ｄと受光素子ｅを一体に備えたドア
用センサ装置である。このドア用センサ装置において
は、赤外線発光素子ｄから赤外線投下光ｄ１を照射して
来客ｆからの反射光ｅ１を感知して、ドアｇの前に来客
ｆがあったことを検出しあるいはその来客ｆに応じてド
アｇの開閉を自動的に行おうとするものである。このド
ア用センサ装置においては、漠然と「居る」、「居な
い」程度の判定ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記門
型の光センサ装置では、一方側に投射装置ａを設け、か
つ、他方側に受光装置ｂを設けて、それらの間に光ビー
ムｃを通すので、投射装置ａと受光装置ｂとを隔離して
設置しなければならないために装置構成が大掛かりにな
り、しかも、設置の自由度がない構造になるという問題
点があった。

【０００６】また、前記ドア用センサ装置では、幅広に
投射しているため、好ましい検出精度が得られず、漠然
とした判定しかできないという問題点があった。なお、
野球の試合でのストライク／ボールの判定やテニスの試
合でのイン／アウト、イン／フォールトの判定のよう
に、空中に基準の領域を仮想してその領域内を物体が通
過したか否かを判定する際に、当該領域と他の領域との
境界上をボール等の空中移動物体が通過したか否かを判
定することについては、目視のみによっては判定に個人
差が出る等して、正確を記し難いときがある。そのた
め、目視によらずに正確に判定できる技術が必要とされ
ているが、従来はそのような技術はなかった。

【０００７】本発明は、前記問題点を解消するためにな
されたものであって、設置の自由度および検出精度の高
い空中移動物体検出装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、次の構成を有する。請求項１の発明は、空中
の移動物体を検出する装置において、空中の所定領域を
他の領域と区切る境界に対応して、特定の波長のビーム
光を投射するビーム光投射手段と、前記物体に前記ビー
ム光が当たったときの前記物体からの反射光を受光し
て、前記特定波長の反射光のみを検出する光検出手段
と、前記光検出手段の出力信号に基づき、前記物体が前
記境界上を通過したか否かを判定する通過判定手段とを
備えることを特徴とする空中移動物体検出装置の構成を
有する。

【０００９】請求項２の発明は、前記境界は直線状であ
り、前記ビーム光は境界に沿う方向の幅を持つスリット
光であることを特徴とする請求項１に記載の空中移動物
体検出装置の構成を有する。

【００１０】請求項３の発明は、前記光検出手段は、特
定波長の反射光のみを透過する光学フィルタが光入射側
に設けられていているものであることを特徴とする請求
項１または２に記載の空中移動物体検出装置の構成を有
する。

【００１１】請求項４の発明は、前記通過判定手段は、
前記物体からの反射光が受光されない状態における前記
光検出手段の第１の検出信号と、前記物体からの反射光
が受光された状態での前記光検出手段の第２の検出信号
とを比較して、前記物体が前記境界上を通過したか否か
を判定するものであることを特徴とする請求項１ないし
３のうちのいずれか１つに記載の空中移動物体検出装置
の構成を有する。

【００１２】発明者は、光を物体に向けて投射して空中
の移動物体を検出するのに、赤外光のような投射範囲の
広がる光を用いるのではなく、レーザ光等のビーム光を
用いることとし、しかも、ビーム光は特定の波長のもの
として、光検出手段への他の光の影響を除去して検出精
度を上げることを考えて、本発明をなしたものである。

【００１３】前記請求項１の発明によれば、空中の所定
領域を他の領域と区切る境界に対応して、ビーム光投射
手段から特定の波長のビーム光を投射しており、前記境
界上を物体が通過した際には、前記物体は前記ビーム光
を反射し、また、通過しなかったならば前記物体はビー
ム光を反射しない。この反射光の検出で境界上での物体
通過の有無を検出できる。また、ビーム光は、収束して
いるものなので物体が前記境界上を通過したか否かの、
際どい判定を精度良く可能にする。

【００１４】また、前記境界を物体が通過したときに、
光検出手段は、物体からの反射光を受光して、前記反射
光のうちの特定波長の反射光のみを検出する。したがっ
て、物体の検出を前記特定波長以外の該他の光（例え
ば、照明光や環境光などの外乱光）の影響を受けずにで
きるので、高精度の検出ができる。

【００１５】なお、前記ビーム光はスポット光であって
もスリット光であってもよいが、請求項２に発明のよう
に、これを境界に沿う方向に幅を持つスリット光にすれ
ば、ビーム光の物体に当たる面積を広くでき物体から十
分な反射光を得られるので、さらに、検出精度が上が
る。また、ビーム光投射手段がスポット光を発光する場
合に比較しての発光光量が少なくて済むので投射手段を
発光能力の低いものにすることができ、また光検出手段
の検出素子の感度を低くしても装置の物体検出精度自体
は確保できるので、安価かつ簡単な構成にできる。

【００１６】また、請求項３の発明によれば、受光光量
検出手段には、特定波長光の反射光のみを透過する光学
フィルタを光入射側に設けているので、簡単な構成で特
定波長光のみを他の光とは区別して透過でき、したがっ
て、検出精度を確保しつつ全体構成が簡単かつ安価にな
る。

【００１７】また、請求項４の発明によれば、通過判定
手段は、前記物体からの反射光が受光されない状態にお
ける前記光検出手段の第１の検出信号と、前記物体から
の反射光の受光された状態での前記光検出手段の第２の
検出信号とを比較して、前記物体が前記境界上を通過し
たか否かを判定するものであるので、物体からの反射光
が受光されない状態での外乱光あるいはノイズの成分と
の比較の上で通過を判定することができる。したがっ
て、判定に外乱光あるいはノイズの成分の介在する余地
を無くして反射光の信号のみで判定でき、検出精度をよ
り一層向上することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施の形態を詳細に説明する。図１は実施の形態に
係る空中移動物体検出装置の構成説明図、図２、図３は
使用例の説明図ある。

【００１９】この空中移動物体検出装置は、空中の移動
物体を検出する装置であって、空中の所定領域を他の領
域と区切る境界（線、面のいずれでもよい）上を物体が
通過したか否かを検出するものである。また、前記空中
物体検出装置は、特定の波長のレーザ光からなる指向性
のあるビーム光１を、空中の所定領域を他の領域と区切
る境界２に一致させて（対応の一例）、投射するビーム
光投射部３と、前記境界近傍を通過する物体４に前記ビ
ーム光１が当たったときの前記物体４からの反射光５を
受光して、前記特定波長の反射光５を他の光とは区別し
て検出する光検出部６と、前記光検出部６の信号出力に
基づき、前記物体４が前記境界２上を通過したか否かを
判定する通過判定部７と、判定結果をランプ等で表示す
る表示部８とを備える。

【００２０】前記境界２は例えば、野球においてはホー
ムベース上のストライク・ボールの判定に際してストラ
イクコースの左右の端部が前記境界２になる。具体的な
例は図２により後述する。また、テニスのフォールトや
アウトの判定において、テニスのサービスラインやサイ
ドラインの直上になる。具体的な例は図２により後述す
る。

【００２１】前記ビーム光投射部３は、全体が概略筒状
で内部に光源として例えば半導体レーザ発光器からなる
ものを有していて、ビーム光１の出射端に物体４の通過
方向に沿うスリット３ａが設けられていて、このスリッ
ト３ａを通してビーム光１を、駆動電源前記物体の通過
コース（通過方向）にほぼ沿う向きに幅を持つスリット
光として照射するものである。また、前記ビーム光投射
部３は、光源からの光をレンズで扇状に広げてその光を
スリット３ａで前記通過方向にほぼ沿う幅を有しかつ厚
みのないスリット光とする。

【００２２】なお、前記ビーム光１は、前記スリット光
でなくてもスポット光でもよい。また、前記ビーム光投
射部３は、電源部３ｂからの電源の供給を受けている。

【００２３】前記光検出部６は、受光された反射光から
特定波長光のみを検出するために、当該特定波長光のみ
を透過する光学フィルタ６ａが光入射側に設けられてい
る。図１の実施形態では光検出部６が物体４の通過コー
スに沿って２つ設けられているが、検出精度を上げる点
からそれ以上に設置個数を増やしてもよい。

【００２４】通過判定部７は、予め、前記物体からの反
射光が受光されない状態での前記光検出部６の第１の検
出光（これはノイズＮになる）を求めておき、前記通過
判定部７は、前記第１の検出光と前記物体４からの反射
光の受光された状態での前記光検出部６の第２の検出光
（これはシグナルＳになる）とを比較して（Ｓ／Ｎ）、
前記物体４が前記境界２上を通過したか否かを判定する
ものである。また、通過判定部７の判定結果は、例えば
パイロットランプなどの適宜の表示部８に表示する。

【００２５】上記の空中移動物体検出装置においては、
境界２を物体４が通過したか否かを検出する際に、ビー
ム光投射部３から特定の波長のビーム光１を前記境界２
上に一致するように投射し境界２を物体４が通過した際
の物体４からの反射光を受光することで、通過判定手部
７より物体４が境界２上を通過したか否かの、際どい判
定が精度良く可能になる。

【００２６】また、前記境界２を物体が通過したとき
に、光検出部６で、前記特定波長の光だけを他の光から
区別して受光し該受光光を検出するので、前記ビーム光
以外の光を前記反射光５と誤って検出することがなく、
精度の良い反射光の光検出ができる。なお、ビーム光投
射部３と光検出部６を一体にすれば、より取り扱いや設
置がし易いが、もちろん別体にしても良い。

【００２７】ここで、前記実施形態の空中移動物体検出
装置を野球への使用例を図２に、テニスへの使用例を図
３にそれぞれ示す。図２により、野球のストライク／ボ
ールの判定に前記通過物体検出装置を使用した場合を説
明する。野球においてはホームベース９上のストライク
／ボールの判定に際してホームベース９の直上空間が所
定領域とし、それ以外の空間が他の領域として、それら
の領域の境界２がストライクコースの左右の限界にな
り、その境界２に沿ってビーム光１を投射して、ピッチ
ャーの投げたボール４ａ（物品の一例）がその境界２上
を通過するか否かでストライク／ボールの判定をする。

【００２８】この場合には、図２の（ａ）に示すよう
に、前記ビーム光投射部３をホームベース９の左右辺部
９ｒ、９ｌに設置して、かつ、ホームベース９の他の部
分には、光検出部６を設ける。前記ビーム光投射部３の
発するビーム光１はちょうどストライクコースであるホ
ームベース９の左右端を直上に延ばした境界２、２に一
致させて通している。なお、ビーム光１は幅方向がホー
ムベース左右辺に沿い、かつ、投射方向が上向きにす
る。そして、ビーム光１はある程度の厚み（スリットの
厚さ）が考えられるので、境界２、２に接しかつ厚みの
部分はストライクコース内側に位置させる。

【００２９】物体４である球４ａがストライクコースの
ほぼ中央位置を通るとき、および、ストライクコースか
ら離れた点（ボールコース）を通るときには審判員の黙
視により、容易に判別できる。しかし、ホームベース上
の左右端ぎりぎり一杯のストライクかボールか、際どい
コースに来たときには判断しにくい。

【００３０】そこで、前記ビーム光１は、ストライクコ
ースの左右端に一致させて通しているので、投手の投げ
た球４ａがこのビーム光１を横切ったときには反射光５
が生じて光検出部６に反射光のあったことを検出する。
このときには前記ストライクコースをボール４ａが通過
したのでストライクと正確に判定する。また、光検出部
６に反射光が検出されなかったら、外側を通ったと目視
されたことを条件にボールと判定する。

【００３１】なお、上下のコースについては、図２の
（ｂ）に示すように、スポットビーム発光部１０と検出
部１１を用意して、該発光部１０からのスポットビーム
１２ｕ、１２ｄがストライクコースの上縁および下縁に
一致するように設置する。球４ａがストライクコースの
上限あるいは下限に来たときに検出部１１でスポットビ
ーム１２ｕ、１２ｄが遮られたことを検出すれば球４ａ
がストライクコースに入ったと判定できる。もちろん前
記空中移動物体検出装置で、このストライクコースの上
下の判定に用いても良い。

【００３２】図３に示すように、テニスにおいて、サイ
ドラインのイン／アウトの判定に使用するのに、テニス
コート１３のサイドライン１４の直上面を境界２とす
る。すなわち、コート面の直上空間を所定の領域とし、
その外側のコート以外の面の直上空間を他の領域として
それら領域同士の境界２がサイドライン１４を直上に延
ばした面になる。その面に沿って、サイドライン１４方
向に前記ビーム光１を投射して、相手の打ったボール４
ａが前記サイドライン１４上を通過したか否かを判定す
る。審判員は相手の打ったボールがサイドライン１４を
割ったか否かの判定を目視のみに比較してきわめて精度
良くできる。なお、符号１７はネットである。なお、図
３ではビーム光投射部３をサイドライン１４に対して１
つ設置しているが、必要な範囲にビーム光を投射してボ
ール４ａを検出できるように設置数は１または複数にす
ることができる。

【００３３】本発明の空中通過物体検出装置は、空中の
所定領域を他の領域と区切る境界に物体が通過したか否
かを検出するものであれば、前記野球のストライク／ボ
ール判定やテニスのサービスの判定以外にも、野球の左
右両翼のホームランの判定ができる。つまり、ポールに
取り付けた網にボールが当たるか否かで判定しており、
ポールのさらに上を通るボールは判断できないが、前記
空中物体検出装置を用いてポールに沿って上に向けてビ
ーム光を投射すれば判定ができる。また、図３に併せて
示すように、テニスではサービスライン１５やベースラ
イン１６をボールが抜けたか否かを前記サイドライン１
４の場合と同様に判定できる。さらに、サッカーのゴー
ルにボールが入ったか否かの判定も同様にできる。

【００３４】また、スポーツ以外の分野でも利用でき、
航空機、自動車、鉄道の安全管理に利用できるものであ
る。例えば、人が良く密集する場所での、特に危険な箇
所の周囲に前記ビーム光を投射すれば、その箇所に人が
接近したときにアラームを鳴らすことができる。また、
荷物のトラック輸送において、荷の周囲に前記ビーム光
を投射すれば、荷崩れがどうかの判断ができる。さら
に、飛行機が空港で待機している場合に、他の飛行機や
バス等に接近させないため危険領域に前記ビーム光を投
射してアラームを鳴らすことができる。

【００３５】また、建造物についても利用できる。例え
ば橋脚に沿って前記ビーム光を投射すれば、橋脚の歪み
が基準以上になっているか否かをチェックできる。ま
た、歴史的建造物等の異常な変形等も同様に検知して、
アラームを鳴らすこともできる。

【００３６】なお、前記実施の形態においては、扇形に
２次元的広がりのあるビーム光を例示したが、本発明の
ビーム光はこれに限定されず、線状のビーム光を複数配
列して境界を埋めてもまた該線状ビーム光をスキャンす
る等いずれの方法でもよい。また、本発明に係る境界は
空中に仮想されるものに限定されず、具体的な枠（例え
ばドアやゲート）内を物体が移動したか否かを検出する
のに用いることもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、次
の効果を奏する。請求項１の発明によれば、物体が境界
を通過したか否かの、際どい判定が精度良く判定可能に
なる。したがって、ある領域の境界に対応してビーム光
を照射するだけで、移動する物体が境界内からはみ出し
て通過したか否かを精度良く検出することができる。ボ
ールゲームの判定例えば、野球のストライク／ボール、
テニスのフォールトなどの判定、あるいは公共的な乗り
物、例えば航空機、自動車、鉄道の安全管理に極めて有
用である。また、請求項２の発明によれば、ビーム光投
射手段がスポット光を発光する場合に比較しての発光光
が少なくて済み発光能力の低い安価かつ簡単な構成にで
きる。また、請求項３の発明によれば、簡単な構成で特
定波長光のみ透過するため、全体構成も簡単かつ安価で
しかも外部光の外乱を受けにくく感度のよい検出ができ
る。また、請求項４の発明によれば、判定に外乱光ある
いはノイズの成分の介在する余地をなくして反射光の信
号のみで判定できるので、検出精度がより一層向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る空中移動物体検出装
置の構成説明図である。

【図２】図１の空中移動物体検出装置を野球の判定のた
めに配置する例の説明図であって、（ａ）は左右端のコ
ース検出状態説明図、（ｂ）は上下端のコース検出状態
説明図である。

【図３】図１の空中移動物体検出装置をテニスの判定の
ために配置する例の説明図である。

【図４】従来の通過物体検出装置の例の説明図である。

【図５】従来の通過物体検出装置の他の例の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ ビーム光 ２ 境界 ３ ビーム光投射部 ３ａ スリット ４ 物体 ４ａ ボール ５ 反射光 ６ 光検出部 ７ 通過判定部 ８ 表示部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空中の移動物体を検出する装置におい
   て、 空中の所定領域を他の領域と区切る境界に対応して、特
   定の波長のビーム光を投射するビーム光投射手段と、 前記物体に前記ビーム光が当たったときの前記物体から
   の反射光を受光して、前記特定波長の反射光のみを検出
   する光検出手段と、 前記光検出手段の出力信号に基づき、前記物体が前記境
   界上を通過したか否かを判定する通過判定手段とを備え
   ることを特徴とする空中移動物体検出装置。
2. 【請求項２】 前記境界は直線状であり、前記ビーム光
   は境界に沿う方向の幅を持つスリット光であることを特
   徴とする請求項１に記載の空中移動物体検出装置。
3. 【請求項３】 前記光検出手段は、特定波長の反射光の
   みを透過する光学フィルタが光入射側に設けられていて
   いるものであることを特徴とする請求項１または２に記
   載の空中移動物体検出装置。
4. 【請求項４】 前記通過判定手段は、前記物体からの反
   射光が受光されない状態における前記光検出手段の第１
   の検出信号と、前記物体からの反射光が受光された状態
   での前記光検出手段の第２の検出信号とを比較して、前
   記物体が前記境界上を通過したか否かを判定するもので
   あることを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれ
   か１つに記載の空中移動物体検出装置。