JPH09138280A - 監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用者が任意の場所に、任意の監視領域を簡
単に設定できる監視装置を提供する。 【解決手段】 電磁波を射出して被検出物体から反射さ
れた電磁波を受信することにより、被検出物体までの距
離を測定する測距手段と、電磁波を射出する方向を変更
する走査手段と、測距手段と走査手段から出力される信
号を受信するとともに、測距手段が被検出物体を検出し
て該検出物までの距離を測定したときの測定値と、その
ときの電磁波の射出方向とに基づいて、該射出方向に対
応して予め設定された監視領域内に被検出物体があるか
否かを判定する判定手段と、判定手段によって被検出物
体が前記監視領域内にあると判定されたときに警告を発
する警告手段とを有する監視装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の領域への人
間等の侵入を監視する装置に関し、特に鉄道の軌道内等
の立ち入り危険区域に対する物体や人間の侵入を監視
し、侵入による危険を警告する装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、人間や物体が所定の領域内に侵入
することを監視する装置としては、レーザ光源と受光器
とを対向して配置するようなものが知られている。これ
は、レーザ光源から照射されるレーザ光を常に受光器に
受光させておくもので、受光器はレーザ光を受光してい
るときはハイレベル信号、受光していないときはローレ
ベル信号を出力する。人間等がそのレーザ光が照射され
ている部分を横切ったとき、受光器にはレーザ光が一時
的に達しなくなるため、受光器からはローレベル信号が
出力され、制御系がこのローレベル信号を受信したとき
に例えばブザー等の警告音を発する警告装置を作動させ
る。

【０００３】また、テレビカメラを用いて常時所定のエ
リアを撮像し、そのエリア内に侵入する人間等の移動物
体を画像処理にて検出して監視、警告するような装置も
知られている。これらの装置は一般的に建物内の所定の
場所に設置して、建物内のある区域に人間が侵入しない
ように監視するという警備用に使用されるものが多く、
通常ある場所に据え付けて使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年では室内ではな
く、室外で簡単に使用できる監視装置が望まれている。
特に道路や建物の工事現場、危険が伴う作業現場等にお
いては、人間が作業する場所に隣接して危険な領域があ
ることが多く、その領域も工事の進行等に伴って変更さ
れるため、うっかり作業者がその領域に侵入してしまう
こともある。

【０００５】具体的には、例えば列車が走行している軌
道の近辺で作業を行う場合、列車接近時に建設用機械や
人間等が軌道の建築限界内（列車が通過する際に列車に
接触する危険がある領域）に侵入していると、列車と接
触して大きな事故につながる危険がある。通常は見張り
員が作業を監視して、列車接近時に建築限界内に侵入し
ている作業者に対して危険を報知していた。しかし、こ
のような人間の目による判断では、長時間の監視による
疲労で見間違いや見落とし等が起こり得る。

【０００６】このような室外での監視装置に上述した従
来の装置を用いたとしても、工事する場所や危険領域、
さらに危険な領域の範囲がその時々で変更することが多
いため、そのような変更に伴って光源と受光器、または
テレビカメラとを正確に設置しなければならず、その設
置作業も煩わしい。本発明は上述の問題に鑑みてなされ
たもので、使用者が任意の場所に、任意の監視領域を簡
単に設定できる監視装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の如き従来の問題を
解決するため、請求項１記載の本発明は、電磁波を射出
して被検出物体からの反射された電磁波を受信すること
により、被検出物体までの距離を算出する測距手段と、
電磁波を射出する方向を変更する走査手段と、測距手段
と走査手段から出力される信号を受信するとともに、前
記測距手段が被検出物を検出して該検出物までの距離を
測定したときの測定値と、そのときの電磁波の射出方向
とに基づいて、該射出方向に対応して予め設定された監
視領域内に被検出物体があるか否かを判定する判定手段
と、判定手段によって被検出物体が監視領域内にあると
判定されたときに警告を発する警告手段とを有すること
を特徴とする監視装置である。

【０００８】本発明によれば、電磁波を所定の領域に対
して走査するとともに、電磁波の射出方向（走査手段に
よる走査方向）に応じて予め監視領域が設定されてい
る。すなわち、電磁波が射出される領域内に監視領域が
予め設定されている。そして被検出物体がその監視領域
内にあるか否かは、測距手段が算出した距離が電磁波の
射出方向における監視領域内であるか否かによって決め
られる。従って、簡単な構成によって精度良く被検出物
体が所定の監視領域内に在るか否かを判定することがで
きる。

【０００９】また、請求項２記載の本発明は、電磁波が
走査手段を介して射出される領域内の任意の領域を監視
領域として指定する指定手段を有することを特徴とする
ものである。これは、監視装置の使用者が任意に監視領
域を設定することができるものであるため、例えば作業
現場における危険領域が変更しても、それ応じて簡単に
監視領域を変更することができ、使い勝手が良い。

【００１０】請求項３記載の本発明は、測距手段は、光
源と、被検出物体からの反射光を受光する受光手段と、
被検出物体を検出する光が光源から発光されてから受光
手段によって受光されるまでの時間間隔を測定する測定
手段とを有することを特徴とするものである。これは、
電磁波として光を用い、光を射出してから受光するまで
の時間間隔を測定して被検出物体までの距離を測定する
ものであるため、簡単な構成で精度良く被検出物体まで
の距離を測定することができる。

【００１１】請求項４記載の本発明は、光源は所定のパ
ルスでレーザ光を射出するレーザ光源であり、走査手段
は所定の方向にレーザ光を走査する振動ミラーであり、
レーザ光源は振動ミラーによって走査される方向に長く
延びた形状のレーザ光を射出することを特徴とするもの
である。レーザ光が走査方向に長く延びた形状、すなわ
ち、例えば走査方向を長手方向とする矩形状（楕円状出
もよい）であるため、一回の検出において走査方向にあ
る程度の範囲をもって検出することができるものであ
る。従って、走査方向における検出点数を少なくするこ
とができ、さらに走査速度を上げることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。本実施形態においては監視装置として鉄道の軌道
近辺で作業を行う際の鉄道建築限界内への侵入を監視す
る装置に適用した場合を示す。図１は鉄道線路長手方向
に垂直な方向から監視装置を見たときの図であり、本実
施形態の監視装置の概略的な構成を示す図である。図２
は鉄道線路長手方向に平行な方向からみたときの図であ
る。

【００１３】図２に示すように、通常鉄道線路１１には
走行車両と侵入物との接触を避けるために建築限界１２
が設定さている。つまりこの建築限界外にある物体は線
路１１を走行してくる車両と接触しないことを保証する
ものであり、鉄道の軌道近辺で作業を行う際には、作業
機械１５、及び人間１７がこの建築限界内に侵入しない
ことが安全確保の点から極めて重要である。

【００１４】図１において、監視装置１は送受光部２よ
り極めて短い時間幅のパルス光を繰り返し放射する。送
受光部２からのレーザ光はビームスキャン部３によって
その射出方向がＬＢ１からＬＢ２の間で２次元的に繰り
返し走査される。レーザビームが走査される領域内に
は、予め監視領域１３が設定されている。この監視領域
１３の設定については後で詳述に述べる。

【００１５】ビームＬＢ１とＬＢ２との間の走査範囲内
に存在する物体１６からの反射光は、再びビームスキャ
ン部３を介して送受光部２によって受光される。物体か
らの反射光は物体がレーザビームの走査範囲内に存在す
るものであれば、監視領域１３の内外に問わず必ず送受
光部２にもどってくる。送受光部２は反射光を受光する
と、検出信号を距離測定部４に出力する。距離測定部４
は送受光部２がレーザ光を射出したから反射光を受光す
るまでの時間を測定し、レーザ光を射出した方向におけ
る被検出物体と監視装置との間の距離を算出する。距離
測定部によって求められた距離は主制御系５に出力され
る。主制御系５は物体１６を検出したときの距離測定部
からの信号とビームスキャン部３からの信号に基づい
て、物体１６が前述の監視領域内にあるか否かを判定
し、物体１６が監視領域内に存在すると判定したとき、
警告装置である警報ブザー６に警報を発するための信号
を出力する。

【００１６】図３は監視装置の構成をさらに詳しく説明
するためのブロック図である。図３に示すように、送受
光部２はレーザ光源３１、受光アンプ部３２、送受信光
学系３３から構成されており、ビームスキャン部３は振
動ミラー３４、駆動部３５、モニタ部３６から構成さ
れ、距離測定部４は信号制御部３７、測定部３８から構
成されている。

【００１７】レーザ光源３１は信号制御部３７からの信
号に基づいてレーザ光を射出する。レーザ光源から射出
されたさレーザ光は送受信光学系３３を介して振動ミラ
ー３４によって所定角度範囲で走査される。駆動部３５
は振動ミラー３４を駆動し、さらにモニタ部３６は振動
ミラーの角度（スキャン角度）をモニタして、主制御系
５にその角度を出力する。

【００１８】外部からの反射光は再び振動ミラー３４、
送受信光学系３３を介して受光アンプ部３２によって受
光される。受光アンプ部３２からの検出信号は信号制御
部３７に出力される。測定部３８は信号制御部３７がレ
ーザ光源３１に対してレーザ光の発光を指令する信号を
出力してから受光アンブ部３２が反射光を受光するまで
の時間間隔を測定し、監視装置１から検出物体までの距
離を算出して主制御系５に出力する。

【００１９】主制御系５は信号制御部３７、駆動部３５
を介してレーザ光の発信、及び振動ミラーの駆動を制御
するとともに、監視装置１から検出物体までの距離、及
びその物体を検出したときの振動ミラーの角度に基づい
て、検出物体が監視領域内にあるか否かを判定する。検
出物体が監視領域内にあると判定したときは、警報ブザ
ー６に対して警報を発するための信号を出力する。この
警報によって作業者は監視領域に侵入したこと、すなわ
ち建築限界１２内に侵入したことを確認することができ
る。

【００２０】主制御系５には予め振動ミラーの角度に対
応して、検出物体までの距離の上限値、下限値を関数テ
ーブルとしてメモリされており、検出した距離がその上
限値と下限値との間にある場合は、検出した物体が監視
領域内に存在すると判断する。この範囲は予め設定して
おいてもよいが、例えば作業現場に行ってから指定手段
である入力装置３９により監視領域を設定しても良い。
このとき、入力装置３９には例えば図１に示す監視装置
１からの水平方向における距離の下限値ｌ１、上限値ｌ
２、高さの上限値ｈ１を入力するようにし、主制御系５
がこれらの値から自動的に振動ミラーの角度に対応し
た、検出物体までの距離の上限値、下限値の関数テーブ
ルを求め、記憶する。このことにより簡単な入力によっ
て監視領域を設定することができる。さらに、具体的な
距離の値が分からない場合は、設定したい監視領域の複
数の頂点にミラー等の基準となる物体を配置し、監視装
置によってこれらを読み取ることより、監視領域を自動
的に設定するような構成でも良い。また、数値の入力
と、基準となる物体の読み取りとの両者を複合して設定
するようにしても良い。設定する監視領域は図１に示す
ように矩形に限らず、不規則な形であっても良い。

【００２１】また、監視領域はレーザ光が射出される領
域内になければならないため、先に監視領域を設定し、
その設定した監視領域全体をカバーできるように主制御
系５が振動ミラーの走査角度を設定するようにしても良
い。さらに監視装置による監視は作業中常時行うように
しても良いが、例えば列車の接近を検知する検知器３０
からの検知信号に基づいて、監視装置を作動させるよう
にしても良い。この検知器３０例えば作業場所から数キ
ロ離れた場所に配置された列車の通過を検出するセンサ
である。

【００２２】次にレーザ光の形状について図４を用いて
説明する。レーザ光ＬＢの断面形状は図４示すように走
査方向に延びた矩形状であることが望ましい。レーザ光
の走査方向における幅が小さいと、一回（１つのパルス
光）で測定される領域が小さくなる。測定点数があまり
に多いと一度の走査における測定時間が長くなってしま
い、瞬間に監視領域を通過する物体を検出することが出
来なくなり、緊急の危険に対する監視が出来なくなる。

【００２３】本実施形態によれば、監視装置として１つ
のユニットにまとめることができるため、可搬型の装置
として作業現場に容易に持ち運べるととにも、現場での
設置も容易で、作業の邪魔にもならない。また、使用者
が監視領域を任意に設定できるため、操作性がよい。次
に、上述の実施形態の監視装置を縦置きではなく横置き
にした例を図５に示す。監視装置の構成としては上述し
たものと全く同じである。図５は線路の真上から踏切を
みたときの平面図である。上り下りの線路５１、５２に
直交して道路５３があり、この交差部分に一対の踏切装
置５４が設置されている。踏切内においても上述と同様
な建築限界５５がある。監視装置１は上下線間、または
上下線路外側の建築限界外に設置する。設置する高さは
地表から約１ｍとし、レーザ光を射出する領域を水平な
方向に設定する。監視領域はこの水平面内における線路
と道路との交差部分に設定する。監視装置は例えば踏切
による道路の遮断と同時に作動させるようにすれば良
い。踏切による道路の遮断後、この監視領域内に自動車
又は人間等の侵入物体が検知されると、侵入者に対して
警報をならしたり、接近してくる車両に対し信号装置を
介して危険を知らせる信号を発するようにすればよい。
また、監視領域内に既設の構造物がある場合は、予めそ
の位置を主制御系に記憶させておき、監視対象物と区別
するようにしておけば良い。

【００２４】上述した実施形態における監視装置は、１
つのパルス光の発振から検出物体の反射光の受信までの
時間に基づいて、検出物体までの距離を算出したが、本
発明は必ずしもこれに限るものではない。例えば変調光
の位相測定に基づく方法、超音波を使用した方法、マイ
クロ波等の電波を使用した方法等各種の方法が考えられ
る。また走査手段についても振動ミラーの他に回転ミラ
ー、ＡＯＤ等を使用した光走査が考えられる。また送受
光部自体を機械的に回転させてレーザ光を走査しても良
い。また、２次元走査のみならず３次元的にレーザ光を
走査させることにより、平面ではなく空間的（３次元
的）な監視が可能となる。

【００２５】本発明による監視装置は鉄道の軌道近くで
の使用の他に、駅のプラットホームでの使用や、建築現
場や土木作業現場等、室内での監視等、様々な場所に使
用することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のような本発明の監視装置によれ
ば、被検出物体がその監視領域内にあるか否かは、測距
手段が算出した距離が電磁波の射出方向における監視領
域内であるか否かによって決められるため、簡単な構成
によって精度良く被検出物体が所定の監視領域内に在る
か否かを判定することができる。

【００２７】また、使用者が任意の場所に、任意の監視
領域を簡単に設定することができるため、操作性が非常
に良い。また、監視現場への設置が簡単であり、様々な
場所に設置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略的な構成を示す図である。

【図２】建築限界と、その近辺で作業する作業者と、監
視装置との位置関係を示す図である。

【図３】監視装置の内部の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】レーザビームの形状を説明する図である。

【図５】本発明の監視装置を踏切内の監視に用いたとき
の上面図である。

【符号の説明】

１・・・監視装置 ２・・・送受光部 ３・・・ビームスキャン部 ４・・・距離測定部 ５・・・主制御系 ６・・・警告装置 １２・・・建築限界 １３・・・監視領域 ３９・・・入力装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁波を射出して被検出物体から反射され
   た電磁波を受信することにより、前記被検出物体までの
   距離を測定する測距手段と、 前記電磁波を射出する方向を変更する走査手段と、 前記測距手段と前記走査手段から出力される信号を受信
   するとともに、前記測距手段が被検出物体を検出して該
   検出物までの距離を測定したときの測定値と、そのとき
   の前記電磁波の射出方向とに基づいて、該射出方向に対
   応して予め設定された監視領域内に前記被検出物体があ
   るか否かを判定する判定手段と、 前記判定手段によって前記被検出物体が前記監視領域内
   にあると判定されたときに警告を発する警告手段とを有
   することを特徴とする監視装置。
2. 【請求項２】前記電磁波が前記走査手段を介して射出さ
   れる領域内の任意の領域を前記監視領域として指定する
   指定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の監
   視装置。
3. 【請求項３】前記測距手段は、光源と、被検出物体から
   の反射光を受光する受光手段と、前記被検出物体を検出
   する光が前記光源から発光されてから前記受光手段によ
   って受光されるまでの時間間隔を測定する測定手段とを
   有することを特徴とする請求項１又は２に記載の監視装
   置。
4. 【請求項４】前記光源はレーザ光をパルス発振するレー
   ザ光源であり、 前記走査手段は所定の方向に前記レーザ光を走査する振
   動ミラーであり、 前記レーザ光源は前記振動ミラーによって走査される方
   向に長く延びた形状のレーザ光を射出することを特徴と
   する請求項３に記載の監視装置。