人体接近検出システム及び警護システム
【課題】保安塀に外部から接近した侵入者のみを精度よく検出する。
【解決手段】検知パネル１１と、検知パネル１１の保安区域内部側に近接配置した異方性制御パネル１２のセットを連接して保安塀１０を形成する。監視信号出力装置３１は、所定周波数の監視信号をインダクタ３１５を介して検知パネル１１に印加する。接近検出装置３２は、検知パネル１１の電位変動を検出し、検出した電位変動を表す検出信号中の監視信号のレベル変動に基づいて、検知パネル１１への人体の接近を検出する。監視信号の周波数は、検知パネル１１に人体が接近していないときの、インダクタ３１５への監視信号の出力点から接近検出装置３２の入力点までの間の周波数領域の伝達特性においてピークが表れる周波数と一致させる。
【解決手段】検知パネル１１と、検知パネル１１の保安区域内部側に近接配置した異方性制御パネル１２のセットを連接して保安塀１０を形成する。監視信号出力装置３１は、所定周波数の監視信号をインダクタ３１５を介して検知パネル１１に印加する。接近検出装置３２は、検知パネル１１の電位変動を検出し、検出した電位変動を表す検出信号中の監視信号のレベル変動に基づいて、検知パネル１１への人体の接近を検出する。監視信号の周波数は、検知パネル１１に人体が接近していないときの、インダクタ３１５への監視信号の出力点から接近検出装置３２の入力点までの間の周波数領域の伝達特性においてピークが表れる周波数と一致させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、保安区域の外周警護の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
保安区域への外部よりの接近を検知する技術としては、監視カメラで撮影した画像を画像処理して、侵入者の有無を検出する技術（たとえば、特許文献１）や、赤外線センサや超音波センサを用いて、侵入者の有無を検出する技術（たとえば、特許文献２）が知られている。
【０００３】
なお、本発明において行う信号検出に関する技術としては、本出願人が本願に先行する出願において開示した、コイルとコイルに軸方向に近接して配置した電極より構成されるコイルセンサを用いて交流信号を検出する交流信号検出装置が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９-２９４９７４号公報
【特許文献２】特開２０１０-０２６９１７号公報
【特許文献３】特開２００９-２１２６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記監視カメラや赤外線センサを侵入者の検知に用いた場合、霧や雨天時に検出感度が低下することが否めない。また、超音波センサを侵入者の検知に用いる技術によれば、風による枯れ葉の動きなどによって、侵入者の誤検出が生じやすい。
また、いずれの技術も、施設の塀の全周に渡って侵入者を検出するような用途に用いる場合に、真に塀に接近した侵入者のみを弁別して検知するように、侵入者を検出するエリアを狭域化することが困難である。
そこで、本出願人は、より精度よく人体の真なる接近を検出できるシステムとして、特許出願（特願2011-23795号）において、パネルと人体との容量性結合を利用したシステムを提示したところ、このようなシステムの現実用途の適用においては、単に人体の接近の検出を行えるのみならず、所望の方向側において接近した人体のみを、異方性をもって検出できることが重要となる。たとえば、塀や柵で囲まれた保安区域内部への不審者の侵入を検出する場合には、保安区域内側からの塀や柵への人体の接近は検出せずに、保安区域外側からの塀や柵への人体の接近のみを検出できるようにすることが好ましい。
【０００６】
そこで、本発明は、所望の方向からの人体の接近のみを、精度よく検出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題達成のために、本発明は、人体の接近を検出する人体接近検出システムに、接地されていない第１の導電体と、前記第１の導電体に近接配置した、当該第１の導電体と絶縁された第２の導電体と、信号出力装置と、信号検出装置とを設け、前記信号出力装置を、所定周波数の監視信号を出力する監視信号生成手段と、前記監視信号生成手段の出力と前記第１の導電体との間に直列に介挿されたインダクタとを含めてより構成し、前記信号検出装置を、前記第１の導電体に接続した入力を有し、前記第１の導電体の電位変動を表す検出信号を出力する信号センサと、前記信号センサが出力する検出信号中に表れる前記監視信号のレベルを監視し、当該監視信号のレベルの変化に基づいて、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出する接近検出手段とをふくめて構成すると共に、前記第２の導電体を、前記接近検出手段による前記人体の接近の検出の感度に、人体の前記第１の導電体に対する方向についての異方性を与えるように配置したものである。
【０００８】
以上のような人体接近検出システムによれば、第１の導電体と、当該第１の導電体の前記第２の導電体が配置されていない方向側に接近した人体との容量性結合による、前記インダクタの前記第１の導電体側端と大地とのキャパシタンスの変化に伴う前記監視信号生成手段の出力と前記信号センサの入力との間の周波数領域の伝達特性の変化に従って生じる監視信号の周波数に対するゲインの変化に応じて表れる信号センサが出力する検出信号中に表れる前記監視信号のレベルの変化を利用して、前記第１の導電体の前記第２の導電体が配置されていない方向側への人体の接近を検出することができる。一方で、前記第２の導電体を間に挟むように前記第１の導電体に接近した人体と、当該第１の導電体との間には、容量性結合が発生しないので、人体の接近の検出の感度に異方性が生じ、当該第１の導電体の前記第２の導電体が配置されていない方向側に接近した人体のみを検出できるようになる。
【０００９】
よって、本発明によれば、所望の方向からの人体の接近のみを、精度よく検出することができるようになる。
ここで、このような人体接近検出システムは、前記接近検出手段は、前記監視信号のレベルが所定の値よりも小さくなったときに、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出するように構成すると共に、前記インダクタのインダクタンスと、前記インダクタの前記第１の導電体側端と大地との間の前記第１の導電体と前記第２の導電体とを介したキャパシタンスとより定まる、前記第１の導電体に人体が接近していないときの、前記監視信号生成手段の出力と前記信号センサの入力との間の周波数領域の伝達特性においてピークが現れる周波数に、前記監視信号の前記所定周波数を一致もしくは近接させるようにしてもよい。
【００１０】
また、このような人体接近検出システムは、前記接近検出手段において、前記監視信号のレベルが所定の値よりも小さくなったときに、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出すると共に、前記インダクタのインダクタンスをＬとし、前記インダクタの前記第１の導電体側端と大地との間の前記第１の導電体と第２の導電体とを介したキャパシタンスをＣとして、前記監視信号の前記所定周波数を、1/｛2π（Ｌ×Ｃ）1/2｝と一致もしくは近接させるようにしてもよい。
【００１１】
また、以上のような人体接近検出システムは、前記監視信号生成手段において、前記所定周波数の信号を、所定のデータ信号で変調して前記監視信号として生成し、前記接近検出手段において、前記信号センサが出力する検出信号中に表れる前記監視信号から前記データ信号を復調し、復調したデータ信号のレベルを前記監視信号のレベルを表すものとして用いて、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出するように構成してもよい。
【００１２】
また、以上のような人体接近検出システムは、前記信号センサを、コイルと、当該信号センサの入力に接続され、かつ、前記コイルの中央穴に近接させて配置された電極と、前記コイルの出力に基づいて、前記検出信号を出力する検出信号出力手段とより構成するようにしてもよい。
【００１３】
また、前記課題達成のために、本発明は、以上のような人体接近検出システムを用いて、保安区域内部を外部より遮断する構造物への人体の接近を検出する警護システムも提供する。ここで、この警護システムにおいて、前記第１の導電体と前記第２の導電体は、前記第２の導電体が前記保安区域内部を前記第１の導電体に対して遮蔽するように前記構造物に組み込まれるものである。また、この警護システムにおいては、前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とを並行に配置されたパネル状の二枚の導電体とし、前記構造物を、柵、フェンス、建造物の壁、建造物の窓、または、扉とするようにしてもよい。
【００１４】
また、前記課題達成のために、本発明は、以上のような人体接近検出システムを用いて、保安区域内部を外部より遮断する塀への人体の接近を検出する警護システムも提供する。ここで、この警護システムにおいて、前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とは並行に配置されたパネル状の二枚の導電体であり、前記塀は、前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とのセットを、前記第２の導電体が前記保安区域内部を前記第１の導電体に対して遮蔽する配置で、複数セット連設して形成されているものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば所望の方向からの人体の接近のみを、精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る警護システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る監視装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る監視信号出力装置のアンプ出力から接近検出装置までの間の等価回路を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る接近検出の原理を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る信号センサの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る交流センサの構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る警護システムの応用例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る人体接近検出技術の応用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る警護システムの実施形態について説明する。
本実施形態に係る警護システムは、たとえば、図１ａに示すように、工場、研究施設、発電所、軍事施設等である保安区域１００を内部に囲む保安塀１０への、人体の接近を検出するものである。
ここで、保安塀１０は、図１ｂに示すように、検知パネル１１と、検知パネル１１に近接させて検知パネル１１と並行配置した異方性制御パネル１２とのセットを、複数セット、保安区域１００を内部に囲むように並べて支柱２を用いて固定することにより形成されている。
【００１８】
ここで、検知パネル１１は、金属製等の導電性を有する金網やネットフェンスなどのパネルであり、図１ｃ１の斜視図、図１ｃ２の側面図、図１ｃ３の上面図に示すように、検知パネル１１と大地、及び、各検知パネル１１同士が相互に絶縁されるように、絶縁性の連結部材２１を介して支柱２に固定されている。一方、異方性制御パネル１２は、金属板等の導電性を有するパネルであり、検知パネル１１と並行に配置されるように、検知パネル１１よりも保安区域１００内部方向側において支柱２に固定されている。また、異方性制御パネル１２は、直接または支柱２を介して大地に接地されている。
【００１９】
さて、図１ｂに示すように、本警護システムは、検知パネル毎に設けた監視装置３と、各監視装置３に接続した警報装置４とを含んで構成される。
図２に、監視装置３の構成を示す。
図示するように、監視装置３は、監視信号出力装置３１と、接近検出装置３２とより構成される。
そして、監視信号出力装置３１は、所定周波数（たとえば、10Hz)の矩形波であるデータ信号を出力するデータ出力部３１１、所定周波数Ftx（たとえば、2MHz)のキャリア信号を出力するキャリア発振器３１２、データ信号でキャリア信号をＡＳＫ変調する変調器３１３、インダクタンスＬのコイル等のインダクタ３１５、変調器３１３が変調した変調信号を増幅し、監視信号としてインダクタ３１５を介して検知パネル１１に印加するアンプ３１４とを有している。
【００２０】
また、接近検出装置３２は、検知パネル１１の電位変動を検出し検出信号として出力する信号センサ３２１、信号センサ３２１が出力する検出信号を上述したキャリア信号の周波数FtxでＡＳＫ復調し復調したデータ信号を受信信号として出力する復調器３２２、復調器３２２が出力した受信信号のレベルの所定しきい値以下への低下を検出する信号異常検出部３２３、信号異常検出部３２３が受信信号のレベルの所定しきい値以下への低下を検出したときに検知パネル１１への人体の接近を表す接近検出信号を警報装置４に送信する接近通知部３２４とを有している。
【００２１】
さて、ここで、図２の、監視信号出力装置３１のアンプ３１４の出力RefTから、接近検出装置３２の入力RefRまでの間（図２、２００で示した部分）の伝達の周波数応答特性、すなわち、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性について説明する。
いま、図３ａ１に示すように、検知パネル１１に人体が接近していない場合、インダクタ３１５の出力側（接近検出装置側）端に、インダクタ３１５の出力と大地との間の検知パネル１１を介したキャパシタンスCfと、インダクタ３１５の出力と大地との間の異方性制御パネル１２を介したキャパシタンスCsが存在している状態となる。したがって、出力RefTから入力RefRまでの間の伝達関数は、図３ａ２で示す等価回路で示すことができ、この場合、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、インダクタ３１５のインダクタンスＬとキャパシタンスCf+CsによるＬＣフィルタの周波数応答特性と同等となる。
【００２２】
よって、検知パネル１１に人体が接近していない場合の出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、図４ａの４０１に示すように、ＬＣフィルタの共振周波数
Ｆ（ｆ）=1/[2π｛Ｌ×(Cf+Cs)｝1/2]
にピークを持つものとなる。
【００２３】
一方、図３ｂ１に示すように、検知パネル１１の異方性制御パネル１２が配置されていない側、すなわち、保安区域１００の外部方向側に人体２００が接近した場合、検知パネル１１と人体が容量結合し、インダクタ３１５の出力側（接近検出装置側）端に、インダクタ３１５の出力と大地との間の検知パネル１１を介したキャパシタンスCfとインダクタ３１５の出力と大地との間の異方性制御パネル１２を介したキャパシタンスCsとに加え、インダクタ３１５の出力と大地との間の人体を介したキャパシタンスChが存在している状態となる。したがって、出力RefTから入力RefRまでの間の伝達関数は、図３ｂ２で示す等価回路で示すことができ、この場合、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、インダクタ３１５のインダクタンスＬとキャパシタンスCf+Cs+ChによるＬＣフィルタの周波数応答特性と同等となる。
【００２４】
よって、検知パネル１１に人体が接近している場合の、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、図４ａの４０２に示すように、ＬＣフィルタの共振周波数
Ｆ（ｆ+ｈ）=1/[2π｛Ｌ×（Cf+Cs+Ch）｝1/2]
にピークを持つものとなる。
【００２５】
次に、図３ｃ１に示すように、検知パネル１１の異方性制御パネル１２が配置されている側、すなわち、保安区域１００の内部方向側に、間に異方性制御パネル１２が介在した形態で人体２００が接近した場合、検知パネル１１と人体とが直接容量結合することはなく、インダクタ３１５の出力側（接近検出装置側）端に、インダクタ３１５の出力と大地との間の検知パネル１１を介したキャパシタンスCfとインダクタ３１５の出力と大地との間の異方性制御パネル１２を介したキャパシタンスCsのみが存在している状態となる。
【００２６】
したがって、出力RefTから入力RefRまでの間の伝達関数は、図３ｃ２で示す等価回路で示すことができ、この場合、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、インダクタ３１５のインダクタンスＬとキャパシタンスCf+CsによるＬＣフィルタの周波数応答特性と同等となる。
【００２７】
よって、検知パネル１１に間に異方性制御パネル１２が介在した形態で人体２００が接近した場合、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、検知パネル１１に人体が接近していない場合と同様となり、図４ａの４０１に示すように、ＬＣフィルタの共振周波数
Ｆ（ｆ）=1/[2π{Ｌ×(Cf+Cs)}1/2]
にピークを持つものとなる。
【００２８】
さて、本実施形態では、キャリア発振器３１２で生成するキャリア信号の周波数Ftxが、図４ａの人体が検知パネル１１に接近していないときの周波数応答特性４０１におけるピークの周波数Ｆ（ｆ）に一致、または、ほぼ一致するように、周波数Ftxとインダクタ３１５とインダクタンスＬを設定する。
【００２９】
ここで、図４ａに示されるように、人体が検知パネル１１に接近していないときの周波数応答特性４０１におけるピークの周波数Ｆ（ｆ）近傍におけるゲインは、人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０２におけるゲイン４１２の方が、人体が検知パネル１１に接近していないとき及び人体が異方性制御パネル１２が配置されている側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０１におけるゲイン４１１よりも小さくなる。よって、キャリア信号の周波数Ftxが周波数Ｆ（ｆ）に一致、または、ほぼ一致する場合、監視信号のゲインも人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側から検知パネル１１に接近しているときの方が、人体が検知パネル１１に接近していないとき及び人体が異方性制御パネル１２が配置されている側から検知パネル１１に接近しているときよりも小さくなる。
【００３０】
したがって、キャリア信号の周波数Ftxを人体が検知パネル１１に接近していないときの周波数応答特性４０１におけるピークの周波数Ｆ（ｆ）に一致、または、ほぼ一致するようにすると、侵入者の人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側、すなわち、保安区域外部側から検知パネル１１へ接近するのに伴い、検知パネル１１と侵入者の身体の容量結合が強まり、周波数応答特性が図４ａの４０１から４０２のように変化して監視信号のゲインが徐々に低下し、これにより、信号センサ３２１の出力する検出信号中の監視信号の振幅レベルは徐々に低下し、監視信号を復調したデータ信号のレベルも徐々に低下することとなる。
【００３１】
一方、侵入者の人体が異方性制御パネル１２が配置されている側、すなわち、保安区域内部側から検知パネル１１へ接近した場合には、周波数応答特性は図４ａの４０１のまま維持されるので、監視信号やデータ信号のレベルは、そのまま維持される。
したがって、上述のように信号異常検出部３２３において、データ信号のレベルが、適当なしきい値レベルよりも小さくなったことを検出することにより、検知パネル１１への保安区域内部側からの人体の接近は検出せずに、検知パネル１１への侵入者の保安区域外部側からのみの接近を検出することができる。
【００３２】
ここで、保安区域外部側の侵入者と検知パネル１１との距離が大きくなるにつれて、検知パネル１１と侵入者の身体との容量結合の大きさは急速に弱まり、周波数応答特性は図４ａの人体が検知パネル１１に接近していないときの周波数応答特性４０１に復帰するので、このような構成によれば、保安壁に真に接近した侵入者のみを、精度よく検出することができることになる。
【００３３】
さて、図１に戻り、警報装置４は、監視装置３の信号異常検出部３２３から接近検出信号を受信したならば、接近検出信号を出力した監視装置３に対応する保安塀１０を位置を識別可能な形態で、所定の警報出力を行う。
さて、次に、監視装置３の接近検出装置３２の信号センサ３２１としては、たとえば、上述した特許文献３で示した交流信号検出装置を用いることができる。
図５に、特許文献３で示した交流信号検出装置を用いた場合の、信号センサ３２１の構成を示す。
図５に示すように、信号センサ３２１は、コイル５１１と、コイル５１１に近接させて配置した第１電極５１２と、コイル５１１に近接させて配置した第２電極５１３とより構成される交流センサ５１０を備えている。ここで、第１電極５１２と第２電極５１３は、コイル５１１の軸方向について相互に反対側に、間にコイル５１１を挟み込むように配置されている。そして、第１電極５１２の入力INに、検知パネル１１が接続され、検知パネル１１の電圧が印加される。
【００３４】
また、信号センサ３２１は、ＦＥＴ５２１と抵抗５２２と抵抗５２３と周波数特性調整用のコンデンサ５２４とより構成される反転増幅回路５２０を備え、コイル５１１の一端がＦＥＴ５２１のゲートに接続され、コイル５１１の他端が接地されている。そして、ＦＥＴ５２１は、ゲート電圧であるコイル５１１の誘起電圧に応じてＦＥＴ５２１のソース-ドレイン電流の大きさを変化させ、抵抗５２２、抵抗５２３は、ＦＥＴ５２１のソース-ドレイン電流の大きさを、大小が反転（位相反転）した電圧に変換し、反転増幅回路５２０の出力とする。そして、コンデンサ５３１で反転増幅回路５２０の出力の交流成分が抽出され、信号センサ３２１から復調器３２２への出力OUTとなる。
【００３５】
また、この反転増幅回路５２０の出力電圧は、抵抗５４１、低キャパシタンスのコンデンサ５４２を介して、第２電極５１３に印可される。
また、この他、信号センサ３２１は、コイル５１１の共振周波数を設定するためのコンデンサ５５１や、不要周波数成分を減衰するためのコイル５５２なども備えている。
このような信号センサ３２１の構成によれば、接近検出装置３２の入力RefRから第１電極５１２に検知パネル１１の電圧が印加されると、当該電圧の変動であるところの交流信号によって第１電極５１２から発生する、コイル５１１の軸方向にコイル５１１を貫く磁束に変化が発生する。
【００３６】
一方で、コイル５１１を貫く磁束に変化が生じると、コイル５１１の誘起電圧による交流信号が反転増幅回路５２０に入力され、入力された交流信号は反転増幅回路５２０で反転増幅された上で抵抗５４１、コンデンサ５４２を介して第２電極５１３に帰還される。
そして、当該第２電極５１３に帰還された交流信号によって第２電極５１３から発生するコイル５１１の軸方向にコイル５１１を貫く磁束の変化も発生する。
そして、コイル５１１を貫く磁束の変化は、第１電極５１２から発生する磁束の磁束変化と第２電極５１３から発生する磁束の磁束変化によってもたらさせることになる。そこで、抵抗５４１の抵抗値やコンデンサ５４２の容量は、第２電極５１３に帰還する交流信号の位相が、コイル５１１に生じる誘起電圧が最大となる位相となるように設定する。
【００３７】
ただし、第２電極５１３、抵抗５４１、コンデンサ５４２は、これを設けないようにしてもよい。
さて、ここで、このような信号センサ３２１の全体は、プリント基板を用いて実現したり、集積回路として実現することができる。
また、信号センサ３２１の交流センサ５１０は、図６ａに示すように、フェライト製のコアを有するコイル５１１と、コアの上面に固定した銅性の第１電極５１２と、コアの下面に固定した銅性の第２電極５１３と、第１電極５１２や第２電極５１３を封止する周囲空間よりも透磁率の大きな封止体４０１とより構成することができる。なお、封止体４０１としては、磁性粉末を混合したエポキシ樹脂などを用いることができる。
【００３８】
また、このような交流センサ５１０は、プリント基板や半導体基板の導体パターンとして形成することもできる。
すなわち、プリント基板の導体パターンとして、信号センサ３２１を形成する場合には、たとえば、次のように交流センサ５１０を形成する。
すなわち、図６ｂ１に示すようなプリント基板６００の層構造を、図６ｂ２に示すようにプリント基板６００を板状またはフィルム状の基材６０１の上に、第１パターン層６０２、第１絶縁層６０３、第２パターン層６０４、第１絶縁層６０５、第３パターン層６０６を当該順序で積層したものとする。
【００３９】
そして、図６ｂ３に示すように、第１パターン層６０２に設けた導電体パターンにより第２電極５１３を形成し、第２パターン層６０４に設けた渦巻き形状を有する導電体パターンによってコイル５１１を形成し、第３パターン層６０６に設けた導電体パターンにより第１電極５１２を形成する。
【００４０】
ここで、第１電極５１２、第２電極５１３の導電体パターンは、図６ｂ４にプリント基盤を鉛直方向から見た配置を示すように、コイル５１１のパターンを覆うように形成する。
なお、交流センサ５１０において、第１電極５１２、第２電極５１３の導電体パターンは、必ずしも、コイル５１１のパターンの全てを覆うように形成しなくてもよく、コイル５１１のパターンの一部のみを覆うように形成してもよいし、コイル５１１のパターンの中央部分を除く部分を覆うように形成してもよい。
【００４１】
なお、図６ｂには、プリント基板を用いて交流センサ５１０を形成する場合について説明したが、交流センサ５１０は、半導体基板上にも、同様に形成することができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
ここで、図４ｂに示すように、キャリア発振器３１２で生成するキャリア信号の周波数Ftxが、人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０２におけるピークの周波数Ｆ（ｆ+ｈ）に一致、または、ほぼ一致するように、周波数Ftxのインダクタ３１５とインダクタンスＬを設定すれば、当該周波数Ｆ（ｆ+ｈ）近傍におけるゲインは、人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０２におけるゲイン４２２の方が、人体が検知パネル１１に接近していないとき、及び、人体が異方性制御パネル１２が配置されている側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０１におけるゲイン４２１の方よりも大きくなる。よって、この場合は、侵入者の異方性制御パネル１２が配置されていない側からの検知パネル１１への接近に伴い、検知パネル１１と侵入者の身体が容量結合して、周波数領域の伝達関数が図４ａの４０１から４０２のように変化して監視信号のゲインが徐々に増大し、これにより、信号センサ３２１の出力する検出信号中の監視信号の振幅レベルは徐々に増大し、監視信号を復調したデータ信号のレベルも徐々に増大することとなる。
【００４２】
そこで、以上の実施形態においては、キャリア発振器３１２で生成するキャリア信号の周波数Ftxを、図４ａの人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０２におけるピークの周波数Ｆ（ｆ+ｈ）に一致、または、ほぼ一致するように設定し、信号異常検出部３２３において、データ信号のレベルが適当なしきい値レベルを超えたときに、検知パネル１１への侵入者の接近を検出するようにしてもよい。
【００４３】
また、以上の実施形態では、キャリア信号をデータ信号で変調した信号を監視信号として監視信号出力装置３１から検知パネル１１に出力し、接近検出装置３２において、検出信号を復調したデータ信号のレベルから人体の接近を検出したが、これは、監視信号出力装置３１からキャリア信号をそのまま監視信号として検知パネル１１に出力し、接近検出装置３２において、検出信号に含まれる監視信号のレベルから人体の接近を検出するようにしてもよい。
【００４４】
また、以上の実施形態では、検知パネル１１として金網やネットフェンスなどの格子を有するパネルを用いたが、これは図７ａ１に示す導電性の平板状のパネルや、図７ａ２に示すような導電性の平板状のパネルに多数の孔を設けたものなども用いることができる。
また、以上の実施形態における異方性制御パネル１２としては、金属板の他に、金網やネットフェンスなどの格子を有するパネルや、図７ａ２に示すような導電性の平板状のパネルに多数の孔を設けたものなども用いることができる。
また、図７ｂのｂ１に外観を、ｂ２、ｂ３、ｂ４にｂ１のＡ-Ａ線による断面を示すように、非導電性の板状の構造材１の内部または外面上に設けた導電性のパネルやネットやシートやフィルムの層として検知パネル１１や異方性制御パネル１２を構成するようにしてもよい。なお、図７ｂの場合は、構造材１を支柱２に固定することとなる。
【００４５】
また、以上の実施形態では、異方性制御パネル１２を、検知パネル１１の一面を遮蔽するように設けたが、これは人体を検知したい任意の方向に応じて、検知パネル１１の人体を検知したくない方向側を異方性制御パネル１２で遮蔽するように、異方性制御パネル１２の形状や検知パネル１１に対する配置を、たとえば、図７ｃ１-ｃ３の側面図や、ｄ１-ｄ３の上面図に示すように適宜設定するようにしてよい。
【００４６】
また、以上の実施形態は、図８ａに示すように異方性制御パネル１２を導電性の床８００に接地し、インダクタ３１５の出力と床８００との間の検知パネル１１を介したキャパシタンスを上述したCfとして用いるようにしてもよい。
また、以上の実施形態では、塀に接近する侵入者を検知する場合について示したが、本実施形態は、柵、フェンス、建造物の壁、建造物の窓、扉などの、保安区域を外部に対して遮断する任意の構造物への侵入者を検知する場合について同様に適用することができる。また、この場合には、これら構造物を構成する部材に、図７ｂに示したように検知パネル１１や異方性制御パネル１２を組み込んだり、検知パネル１１や異方性制御パネル１２自体を当該構造物として用いるようにしてもよい。なお、窓に適用する場合には、たとえば、窓ガラスを形成する透明板の内部に、金属細線の網や薄膜等の導電性の層を検知パネル１１や異方性制御パネル１２として設け、窓の透明性が損なわれないようにする。
また、本実施形態に係る、検知パネル１１と異方性制御パネル１２と監視装置３の組を人体接近検出装置として抜き出して、警護システム以外の、人体の接近を検出する任意のシステムにも同様に適用することができる。
【００４７】
すなわち、このような人体接近検出装置は、たとえば、図８ｂに示すような、自動車のドアロックシステムにおいて、ドアノブ付近に、検知パネル１１と異方性制御パネル１２のセットを検知パネル１１を外側として配置して、ドアノブに人体が接近することを検出するために適用することができる。なお、このドアロックシステムにおいて、ドアノブへの人体の接近は、ドアの開錠のためのリモコンキーとの通信のトリガ等として用いることができる。
【００４８】
また、このような人体接近検出装置は、たとえば、図８ｃ１に示すように、自動ドアシステムにおいて、ドア８１０に検知パネル１１と異方性制御パネル１２を内挿して、ドアの開動作を行うために、ドア８１０への人体の接近を検出するためなどにも適用することができる。また、この場合には、図８ｃ２に自動ドアシステムのドア８１０の正面図における断面線Ａ-Ａによる断面を図８ｃ３に示すように、ドア８１０内に、二枚の検知パネル１１を間に異方性制御パネル１２を挟む形態で設け、各検知パネル１１にそれぞれ監視装置３を接続すれば、ドア８１０の出入りのそれぞれについて、人体接近を検出し、出のみ人体接近に応じてドア８１０の開動作を行うようにしたり、入りのみ人体接近に応じてドア８１０の開動作を行うようにしたり、出入りの双方について人体接近に応じてドア８１０の開動作を行うようにしたりすることができる。
【００４９】
なお、このような人体接近検出装置に警報装置４を接続すれば、夜間などの自動ドアの施錠時には、人体接近検出装置を、ドア８１０への不審者接近を検出する警護システムとしても利用することができる。ここで、このように警護システムとしても利用する場合において、外部側からの人体の接近のみを検出する場合には、内側に配置した検知パネル１１による人体検出を停止するようにすればよい。
【００５０】
また、以上の実施形態における、検知パネル１１と異方性制御パネル１２の形状は必ずしもパネル状の形状でなくてもよい。すなわち、たとえば、検知パネル１１と異方性制御パネル１２として、図８ｄに示すような柱形状の部材を用いるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００５１】
２…支柱、３…監視装置、４…警報装置、１０…保安塀、１１…検知パネル、１２…異方性制御パネル、２１…連結部材、３１…監視信号出力装置、３２…接近検出装置、３１１…データ出力部、３１２…キャリア発振器、３１３…変調器、３１４…アンプ、３１５…インダクタ、３２１…信号センサ、３２２…復調器、３２３…信号異常検出部、３２４…接近通知部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、保安区域の外周警護の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
保安区域への外部よりの接近を検知する技術としては、監視カメラで撮影した画像を画像処理して、侵入者の有無を検出する技術（たとえば、特許文献１）や、赤外線センサや超音波センサを用いて、侵入者の有無を検出する技術（たとえば、特許文献２）が知られている。
【０００３】
なお、本発明において行う信号検出に関する技術としては、本出願人が本願に先行する出願において開示した、コイルとコイルに軸方向に近接して配置した電極より構成されるコイルセンサを用いて交流信号を検出する交流信号検出装置が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９-２９４９７４号公報
【特許文献２】特開２０１０-０２６９１７号公報
【特許文献３】特開２００９-２１２６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記監視カメラや赤外線センサを侵入者の検知に用いた場合、霧や雨天時に検出感度が低下することが否めない。また、超音波センサを侵入者の検知に用いる技術によれば、風による枯れ葉の動きなどによって、侵入者の誤検出が生じやすい。
また、いずれの技術も、施設の塀の全周に渡って侵入者を検出するような用途に用いる場合に、真に塀に接近した侵入者のみを弁別して検知するように、侵入者を検出するエリアを狭域化することが困難である。
そこで、本出願人は、より精度よく人体の真なる接近を検出できるシステムとして、特許出願（特願2011-23795号）において、パネルと人体との容量性結合を利用したシステムを提示したところ、このようなシステムの現実用途の適用においては、単に人体の接近の検出を行えるのみならず、所望の方向側において接近した人体のみを、異方性をもって検出できることが重要となる。たとえば、塀や柵で囲まれた保安区域内部への不審者の侵入を検出する場合には、保安区域内側からの塀や柵への人体の接近は検出せずに、保安区域外側からの塀や柵への人体の接近のみを検出できるようにすることが好ましい。
【０００６】
そこで、本発明は、所望の方向からの人体の接近のみを、精度よく検出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題達成のために、本発明は、人体の接近を検出する人体接近検出システムに、接地されていない第１の導電体と、前記第１の導電体に近接配置した、当該第１の導電体と絶縁された第２の導電体と、信号出力装置と、信号検出装置とを設け、前記信号出力装置を、所定周波数の監視信号を出力する監視信号生成手段と、前記監視信号生成手段の出力と前記第１の導電体との間に直列に介挿されたインダクタとを含めてより構成し、前記信号検出装置を、前記第１の導電体に接続した入力を有し、前記第１の導電体の電位変動を表す検出信号を出力する信号センサと、前記信号センサが出力する検出信号中に表れる前記監視信号のレベルを監視し、当該監視信号のレベルの変化に基づいて、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出する接近検出手段とをふくめて構成すると共に、前記第２の導電体を、前記接近検出手段による前記人体の接近の検出の感度に、人体の前記第１の導電体に対する方向についての異方性を与えるように配置したものである。
【０００８】
以上のような人体接近検出システムによれば、第１の導電体と、当該第１の導電体の前記第２の導電体が配置されていない方向側に接近した人体との容量性結合による、前記インダクタの前記第１の導電体側端と大地とのキャパシタンスの変化に伴う前記監視信号生成手段の出力と前記信号センサの入力との間の周波数領域の伝達特性の変化に従って生じる監視信号の周波数に対するゲインの変化に応じて表れる信号センサが出力する検出信号中に表れる前記監視信号のレベルの変化を利用して、前記第１の導電体の前記第２の導電体が配置されていない方向側への人体の接近を検出することができる。一方で、前記第２の導電体を間に挟むように前記第１の導電体に接近した人体と、当該第１の導電体との間には、容量性結合が発生しないので、人体の接近の検出の感度に異方性が生じ、当該第１の導電体の前記第２の導電体が配置されていない方向側に接近した人体のみを検出できるようになる。
【０００９】
よって、本発明によれば、所望の方向からの人体の接近のみを、精度よく検出することができるようになる。
ここで、このような人体接近検出システムは、前記接近検出手段は、前記監視信号のレベルが所定の値よりも小さくなったときに、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出するように構成すると共に、前記インダクタのインダクタンスと、前記インダクタの前記第１の導電体側端と大地との間の前記第１の導電体と前記第２の導電体とを介したキャパシタンスとより定まる、前記第１の導電体に人体が接近していないときの、前記監視信号生成手段の出力と前記信号センサの入力との間の周波数領域の伝達特性においてピークが現れる周波数に、前記監視信号の前記所定周波数を一致もしくは近接させるようにしてもよい。
【００１０】
また、このような人体接近検出システムは、前記接近検出手段において、前記監視信号のレベルが所定の値よりも小さくなったときに、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出すると共に、前記インダクタのインダクタンスをＬとし、前記インダクタの前記第１の導電体側端と大地との間の前記第１の導電体と第２の導電体とを介したキャパシタンスをＣとして、前記監視信号の前記所定周波数を、1/｛2π（Ｌ×Ｃ）1/2｝と一致もしくは近接させるようにしてもよい。
【００１１】
また、以上のような人体接近検出システムは、前記監視信号生成手段において、前記所定周波数の信号を、所定のデータ信号で変調して前記監視信号として生成し、前記接近検出手段において、前記信号センサが出力する検出信号中に表れる前記監視信号から前記データ信号を復調し、復調したデータ信号のレベルを前記監視信号のレベルを表すものとして用いて、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出するように構成してもよい。
【００１２】
また、以上のような人体接近検出システムは、前記信号センサを、コイルと、当該信号センサの入力に接続され、かつ、前記コイルの中央穴に近接させて配置された電極と、前記コイルの出力に基づいて、前記検出信号を出力する検出信号出力手段とより構成するようにしてもよい。
【００１３】
また、前記課題達成のために、本発明は、以上のような人体接近検出システムを用いて、保安区域内部を外部より遮断する構造物への人体の接近を検出する警護システムも提供する。ここで、この警護システムにおいて、前記第１の導電体と前記第２の導電体は、前記第２の導電体が前記保安区域内部を前記第１の導電体に対して遮蔽するように前記構造物に組み込まれるものである。また、この警護システムにおいては、前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とを並行に配置されたパネル状の二枚の導電体とし、前記構造物を、柵、フェンス、建造物の壁、建造物の窓、または、扉とするようにしてもよい。
【００１４】
また、前記課題達成のために、本発明は、以上のような人体接近検出システムを用いて、保安区域内部を外部より遮断する塀への人体の接近を検出する警護システムも提供する。ここで、この警護システムにおいて、前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とは並行に配置されたパネル状の二枚の導電体であり、前記塀は、前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とのセットを、前記第２の導電体が前記保安区域内部を前記第１の導電体に対して遮蔽する配置で、複数セット連設して形成されているものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば所望の方向からの人体の接近のみを、精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る警護システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る監視装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る監視信号出力装置のアンプ出力から接近検出装置までの間の等価回路を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る接近検出の原理を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る信号センサの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る交流センサの構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る警護システムの応用例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る人体接近検出技術の応用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る警護システムの実施形態について説明する。
本実施形態に係る警護システムは、たとえば、図１ａに示すように、工場、研究施設、発電所、軍事施設等である保安区域１００を内部に囲む保安塀１０への、人体の接近を検出するものである。
ここで、保安塀１０は、図１ｂに示すように、検知パネル１１と、検知パネル１１に近接させて検知パネル１１と並行配置した異方性制御パネル１２とのセットを、複数セット、保安区域１００を内部に囲むように並べて支柱２を用いて固定することにより形成されている。
【００１８】
ここで、検知パネル１１は、金属製等の導電性を有する金網やネットフェンスなどのパネルであり、図１ｃ１の斜視図、図１ｃ２の側面図、図１ｃ３の上面図に示すように、検知パネル１１と大地、及び、各検知パネル１１同士が相互に絶縁されるように、絶縁性の連結部材２１を介して支柱２に固定されている。一方、異方性制御パネル１２は、金属板等の導電性を有するパネルであり、検知パネル１１と並行に配置されるように、検知パネル１１よりも保安区域１００内部方向側において支柱２に固定されている。また、異方性制御パネル１２は、直接または支柱２を介して大地に接地されている。
【００１９】
さて、図１ｂに示すように、本警護システムは、検知パネル毎に設けた監視装置３と、各監視装置３に接続した警報装置４とを含んで構成される。
図２に、監視装置３の構成を示す。
図示するように、監視装置３は、監視信号出力装置３１と、接近検出装置３２とより構成される。
そして、監視信号出力装置３１は、所定周波数（たとえば、10Hz)の矩形波であるデータ信号を出力するデータ出力部３１１、所定周波数Ftx（たとえば、2MHz)のキャリア信号を出力するキャリア発振器３１２、データ信号でキャリア信号をＡＳＫ変調する変調器３１３、インダクタンスＬのコイル等のインダクタ３１５、変調器３１３が変調した変調信号を増幅し、監視信号としてインダクタ３１５を介して検知パネル１１に印加するアンプ３１４とを有している。
【００２０】
また、接近検出装置３２は、検知パネル１１の電位変動を検出し検出信号として出力する信号センサ３２１、信号センサ３２１が出力する検出信号を上述したキャリア信号の周波数FtxでＡＳＫ復調し復調したデータ信号を受信信号として出力する復調器３２２、復調器３２２が出力した受信信号のレベルの所定しきい値以下への低下を検出する信号異常検出部３２３、信号異常検出部３２３が受信信号のレベルの所定しきい値以下への低下を検出したときに検知パネル１１への人体の接近を表す接近検出信号を警報装置４に送信する接近通知部３２４とを有している。
【００２１】
さて、ここで、図２の、監視信号出力装置３１のアンプ３１４の出力RefTから、接近検出装置３２の入力RefRまでの間（図２、２００で示した部分）の伝達の周波数応答特性、すなわち、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性について説明する。
いま、図３ａ１に示すように、検知パネル１１に人体が接近していない場合、インダクタ３１５の出力側（接近検出装置側）端に、インダクタ３１５の出力と大地との間の検知パネル１１を介したキャパシタンスCfと、インダクタ３１５の出力と大地との間の異方性制御パネル１２を介したキャパシタンスCsが存在している状態となる。したがって、出力RefTから入力RefRまでの間の伝達関数は、図３ａ２で示す等価回路で示すことができ、この場合、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、インダクタ３１５のインダクタンスＬとキャパシタンスCf+CsによるＬＣフィルタの周波数応答特性と同等となる。
【００２２】
よって、検知パネル１１に人体が接近していない場合の出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、図４ａの４０１に示すように、ＬＣフィルタの共振周波数
Ｆ（ｆ）=1/[2π｛Ｌ×(Cf+Cs)｝1/2]
にピークを持つものとなる。
【００２３】
一方、図３ｂ１に示すように、検知パネル１１の異方性制御パネル１２が配置されていない側、すなわち、保安区域１００の外部方向側に人体２００が接近した場合、検知パネル１１と人体が容量結合し、インダクタ３１５の出力側（接近検出装置側）端に、インダクタ３１５の出力と大地との間の検知パネル１１を介したキャパシタンスCfとインダクタ３１５の出力と大地との間の異方性制御パネル１２を介したキャパシタンスCsとに加え、インダクタ３１５の出力と大地との間の人体を介したキャパシタンスChが存在している状態となる。したがって、出力RefTから入力RefRまでの間の伝達関数は、図３ｂ２で示す等価回路で示すことができ、この場合、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、インダクタ３１５のインダクタンスＬとキャパシタンスCf+Cs+ChによるＬＣフィルタの周波数応答特性と同等となる。
【００２４】
よって、検知パネル１１に人体が接近している場合の、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、図４ａの４０２に示すように、ＬＣフィルタの共振周波数
Ｆ（ｆ+ｈ）=1/[2π｛Ｌ×（Cf+Cs+Ch）｝1/2]
にピークを持つものとなる。
【００２５】
次に、図３ｃ１に示すように、検知パネル１１の異方性制御パネル１２が配置されている側、すなわち、保安区域１００の内部方向側に、間に異方性制御パネル１２が介在した形態で人体２００が接近した場合、検知パネル１１と人体とが直接容量結合することはなく、インダクタ３１５の出力側（接近検出装置側）端に、インダクタ３１５の出力と大地との間の検知パネル１１を介したキャパシタンスCfとインダクタ３１５の出力と大地との間の異方性制御パネル１２を介したキャパシタンスCsのみが存在している状態となる。
【００２６】
したがって、出力RefTから入力RefRまでの間の伝達関数は、図３ｃ２で示す等価回路で示すことができ、この場合、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、インダクタ３１５のインダクタンスＬとキャパシタンスCf+CsによるＬＣフィルタの周波数応答特性と同等となる。
【００２７】
よって、検知パネル１１に間に異方性制御パネル１２が介在した形態で人体２００が接近した場合、出力RefTから入力RefRまでの間の周波数領域の伝達特性（周波数応答特性）は、検知パネル１１に人体が接近していない場合と同様となり、図４ａの４０１に示すように、ＬＣフィルタの共振周波数
Ｆ（ｆ）=1/[2π{Ｌ×(Cf+Cs)}1/2]
にピークを持つものとなる。
【００２８】
さて、本実施形態では、キャリア発振器３１２で生成するキャリア信号の周波数Ftxが、図４ａの人体が検知パネル１１に接近していないときの周波数応答特性４０１におけるピークの周波数Ｆ（ｆ）に一致、または、ほぼ一致するように、周波数Ftxとインダクタ３１５とインダクタンスＬを設定する。
【００２９】
ここで、図４ａに示されるように、人体が検知パネル１１に接近していないときの周波数応答特性４０１におけるピークの周波数Ｆ（ｆ）近傍におけるゲインは、人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０２におけるゲイン４１２の方が、人体が検知パネル１１に接近していないとき及び人体が異方性制御パネル１２が配置されている側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０１におけるゲイン４１１よりも小さくなる。よって、キャリア信号の周波数Ftxが周波数Ｆ（ｆ）に一致、または、ほぼ一致する場合、監視信号のゲインも人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側から検知パネル１１に接近しているときの方が、人体が検知パネル１１に接近していないとき及び人体が異方性制御パネル１２が配置されている側から検知パネル１１に接近しているときよりも小さくなる。
【００３０】
したがって、キャリア信号の周波数Ftxを人体が検知パネル１１に接近していないときの周波数応答特性４０１におけるピークの周波数Ｆ（ｆ）に一致、または、ほぼ一致するようにすると、侵入者の人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側、すなわち、保安区域外部側から検知パネル１１へ接近するのに伴い、検知パネル１１と侵入者の身体の容量結合が強まり、周波数応答特性が図４ａの４０１から４０２のように変化して監視信号のゲインが徐々に低下し、これにより、信号センサ３２１の出力する検出信号中の監視信号の振幅レベルは徐々に低下し、監視信号を復調したデータ信号のレベルも徐々に低下することとなる。
【００３１】
一方、侵入者の人体が異方性制御パネル１２が配置されている側、すなわち、保安区域内部側から検知パネル１１へ接近した場合には、周波数応答特性は図４ａの４０１のまま維持されるので、監視信号やデータ信号のレベルは、そのまま維持される。
したがって、上述のように信号異常検出部３２３において、データ信号のレベルが、適当なしきい値レベルよりも小さくなったことを検出することにより、検知パネル１１への保安区域内部側からの人体の接近は検出せずに、検知パネル１１への侵入者の保安区域外部側からのみの接近を検出することができる。
【００３２】
ここで、保安区域外部側の侵入者と検知パネル１１との距離が大きくなるにつれて、検知パネル１１と侵入者の身体との容量結合の大きさは急速に弱まり、周波数応答特性は図４ａの人体が検知パネル１１に接近していないときの周波数応答特性４０１に復帰するので、このような構成によれば、保安壁に真に接近した侵入者のみを、精度よく検出することができることになる。
【００３３】
さて、図１に戻り、警報装置４は、監視装置３の信号異常検出部３２３から接近検出信号を受信したならば、接近検出信号を出力した監視装置３に対応する保安塀１０を位置を識別可能な形態で、所定の警報出力を行う。
さて、次に、監視装置３の接近検出装置３２の信号センサ３２１としては、たとえば、上述した特許文献３で示した交流信号検出装置を用いることができる。
図５に、特許文献３で示した交流信号検出装置を用いた場合の、信号センサ３２１の構成を示す。
図５に示すように、信号センサ３２１は、コイル５１１と、コイル５１１に近接させて配置した第１電極５１２と、コイル５１１に近接させて配置した第２電極５１３とより構成される交流センサ５１０を備えている。ここで、第１電極５１２と第２電極５１３は、コイル５１１の軸方向について相互に反対側に、間にコイル５１１を挟み込むように配置されている。そして、第１電極５１２の入力INに、検知パネル１１が接続され、検知パネル１１の電圧が印加される。
【００３４】
また、信号センサ３２１は、ＦＥＴ５２１と抵抗５２２と抵抗５２３と周波数特性調整用のコンデンサ５２４とより構成される反転増幅回路５２０を備え、コイル５１１の一端がＦＥＴ５２１のゲートに接続され、コイル５１１の他端が接地されている。そして、ＦＥＴ５２１は、ゲート電圧であるコイル５１１の誘起電圧に応じてＦＥＴ５２１のソース-ドレイン電流の大きさを変化させ、抵抗５２２、抵抗５２３は、ＦＥＴ５２１のソース-ドレイン電流の大きさを、大小が反転（位相反転）した電圧に変換し、反転増幅回路５２０の出力とする。そして、コンデンサ５３１で反転増幅回路５２０の出力の交流成分が抽出され、信号センサ３２１から復調器３２２への出力OUTとなる。
【００３５】
また、この反転増幅回路５２０の出力電圧は、抵抗５４１、低キャパシタンスのコンデンサ５４２を介して、第２電極５１３に印可される。
また、この他、信号センサ３２１は、コイル５１１の共振周波数を設定するためのコンデンサ５５１や、不要周波数成分を減衰するためのコイル５５２なども備えている。
このような信号センサ３２１の構成によれば、接近検出装置３２の入力RefRから第１電極５１２に検知パネル１１の電圧が印加されると、当該電圧の変動であるところの交流信号によって第１電極５１２から発生する、コイル５１１の軸方向にコイル５１１を貫く磁束に変化が発生する。
【００３６】
一方で、コイル５１１を貫く磁束に変化が生じると、コイル５１１の誘起電圧による交流信号が反転増幅回路５２０に入力され、入力された交流信号は反転増幅回路５２０で反転増幅された上で抵抗５４１、コンデンサ５４２を介して第２電極５１３に帰還される。
そして、当該第２電極５１３に帰還された交流信号によって第２電極５１３から発生するコイル５１１の軸方向にコイル５１１を貫く磁束の変化も発生する。
そして、コイル５１１を貫く磁束の変化は、第１電極５１２から発生する磁束の磁束変化と第２電極５１３から発生する磁束の磁束変化によってもたらさせることになる。そこで、抵抗５４１の抵抗値やコンデンサ５４２の容量は、第２電極５１３に帰還する交流信号の位相が、コイル５１１に生じる誘起電圧が最大となる位相となるように設定する。
【００３７】
ただし、第２電極５１３、抵抗５４１、コンデンサ５４２は、これを設けないようにしてもよい。
さて、ここで、このような信号センサ３２１の全体は、プリント基板を用いて実現したり、集積回路として実現することができる。
また、信号センサ３２１の交流センサ５１０は、図６ａに示すように、フェライト製のコアを有するコイル５１１と、コアの上面に固定した銅性の第１電極５１２と、コアの下面に固定した銅性の第２電極５１３と、第１電極５１２や第２電極５１３を封止する周囲空間よりも透磁率の大きな封止体４０１とより構成することができる。なお、封止体４０１としては、磁性粉末を混合したエポキシ樹脂などを用いることができる。
【００３８】
また、このような交流センサ５１０は、プリント基板や半導体基板の導体パターンとして形成することもできる。
すなわち、プリント基板の導体パターンとして、信号センサ３２１を形成する場合には、たとえば、次のように交流センサ５１０を形成する。
すなわち、図６ｂ１に示すようなプリント基板６００の層構造を、図６ｂ２に示すようにプリント基板６００を板状またはフィルム状の基材６０１の上に、第１パターン層６０２、第１絶縁層６０３、第２パターン層６０４、第１絶縁層６０５、第３パターン層６０６を当該順序で積層したものとする。
【００３９】
そして、図６ｂ３に示すように、第１パターン層６０２に設けた導電体パターンにより第２電極５１３を形成し、第２パターン層６０４に設けた渦巻き形状を有する導電体パターンによってコイル５１１を形成し、第３パターン層６０６に設けた導電体パターンにより第１電極５１２を形成する。
【００４０】
ここで、第１電極５１２、第２電極５１３の導電体パターンは、図６ｂ４にプリント基盤を鉛直方向から見た配置を示すように、コイル５１１のパターンを覆うように形成する。
なお、交流センサ５１０において、第１電極５１２、第２電極５１３の導電体パターンは、必ずしも、コイル５１１のパターンの全てを覆うように形成しなくてもよく、コイル５１１のパターンの一部のみを覆うように形成してもよいし、コイル５１１のパターンの中央部分を除く部分を覆うように形成してもよい。
【００４１】
なお、図６ｂには、プリント基板を用いて交流センサ５１０を形成する場合について説明したが、交流センサ５１０は、半導体基板上にも、同様に形成することができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
ここで、図４ｂに示すように、キャリア発振器３１２で生成するキャリア信号の周波数Ftxが、人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０２におけるピークの周波数Ｆ（ｆ+ｈ）に一致、または、ほぼ一致するように、周波数Ftxのインダクタ３１５とインダクタンスＬを設定すれば、当該周波数Ｆ（ｆ+ｈ）近傍におけるゲインは、人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０２におけるゲイン４２２の方が、人体が検知パネル１１に接近していないとき、及び、人体が異方性制御パネル１２が配置されている側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０１におけるゲイン４２１の方よりも大きくなる。よって、この場合は、侵入者の異方性制御パネル１２が配置されていない側からの検知パネル１１への接近に伴い、検知パネル１１と侵入者の身体が容量結合して、周波数領域の伝達関数が図４ａの４０１から４０２のように変化して監視信号のゲインが徐々に増大し、これにより、信号センサ３２１の出力する検出信号中の監視信号の振幅レベルは徐々に増大し、監視信号を復調したデータ信号のレベルも徐々に増大することとなる。
【００４２】
そこで、以上の実施形態においては、キャリア発振器３１２で生成するキャリア信号の周波数Ftxを、図４ａの人体が異方性制御パネル１２が配置されていない側から検知パネル１１に接近しているときの周波数応答特性４０２におけるピークの周波数Ｆ（ｆ+ｈ）に一致、または、ほぼ一致するように設定し、信号異常検出部３２３において、データ信号のレベルが適当なしきい値レベルを超えたときに、検知パネル１１への侵入者の接近を検出するようにしてもよい。
【００４３】
また、以上の実施形態では、キャリア信号をデータ信号で変調した信号を監視信号として監視信号出力装置３１から検知パネル１１に出力し、接近検出装置３２において、検出信号を復調したデータ信号のレベルから人体の接近を検出したが、これは、監視信号出力装置３１からキャリア信号をそのまま監視信号として検知パネル１１に出力し、接近検出装置３２において、検出信号に含まれる監視信号のレベルから人体の接近を検出するようにしてもよい。
【００４４】
また、以上の実施形態では、検知パネル１１として金網やネットフェンスなどの格子を有するパネルを用いたが、これは図７ａ１に示す導電性の平板状のパネルや、図７ａ２に示すような導電性の平板状のパネルに多数の孔を設けたものなども用いることができる。
また、以上の実施形態における異方性制御パネル１２としては、金属板の他に、金網やネットフェンスなどの格子を有するパネルや、図７ａ２に示すような導電性の平板状のパネルに多数の孔を設けたものなども用いることができる。
また、図７ｂのｂ１に外観を、ｂ２、ｂ３、ｂ４にｂ１のＡ-Ａ線による断面を示すように、非導電性の板状の構造材１の内部または外面上に設けた導電性のパネルやネットやシートやフィルムの層として検知パネル１１や異方性制御パネル１２を構成するようにしてもよい。なお、図７ｂの場合は、構造材１を支柱２に固定することとなる。
【００４５】
また、以上の実施形態では、異方性制御パネル１２を、検知パネル１１の一面を遮蔽するように設けたが、これは人体を検知したい任意の方向に応じて、検知パネル１１の人体を検知したくない方向側を異方性制御パネル１２で遮蔽するように、異方性制御パネル１２の形状や検知パネル１１に対する配置を、たとえば、図７ｃ１-ｃ３の側面図や、ｄ１-ｄ３の上面図に示すように適宜設定するようにしてよい。
【００４６】
また、以上の実施形態は、図８ａに示すように異方性制御パネル１２を導電性の床８００に接地し、インダクタ３１５の出力と床８００との間の検知パネル１１を介したキャパシタンスを上述したCfとして用いるようにしてもよい。
また、以上の実施形態では、塀に接近する侵入者を検知する場合について示したが、本実施形態は、柵、フェンス、建造物の壁、建造物の窓、扉などの、保安区域を外部に対して遮断する任意の構造物への侵入者を検知する場合について同様に適用することができる。また、この場合には、これら構造物を構成する部材に、図７ｂに示したように検知パネル１１や異方性制御パネル１２を組み込んだり、検知パネル１１や異方性制御パネル１２自体を当該構造物として用いるようにしてもよい。なお、窓に適用する場合には、たとえば、窓ガラスを形成する透明板の内部に、金属細線の網や薄膜等の導電性の層を検知パネル１１や異方性制御パネル１２として設け、窓の透明性が損なわれないようにする。
また、本実施形態に係る、検知パネル１１と異方性制御パネル１２と監視装置３の組を人体接近検出装置として抜き出して、警護システム以外の、人体の接近を検出する任意のシステムにも同様に適用することができる。
【００４７】
すなわち、このような人体接近検出装置は、たとえば、図８ｂに示すような、自動車のドアロックシステムにおいて、ドアノブ付近に、検知パネル１１と異方性制御パネル１２のセットを検知パネル１１を外側として配置して、ドアノブに人体が接近することを検出するために適用することができる。なお、このドアロックシステムにおいて、ドアノブへの人体の接近は、ドアの開錠のためのリモコンキーとの通信のトリガ等として用いることができる。
【００４８】
また、このような人体接近検出装置は、たとえば、図８ｃ１に示すように、自動ドアシステムにおいて、ドア８１０に検知パネル１１と異方性制御パネル１２を内挿して、ドアの開動作を行うために、ドア８１０への人体の接近を検出するためなどにも適用することができる。また、この場合には、図８ｃ２に自動ドアシステムのドア８１０の正面図における断面線Ａ-Ａによる断面を図８ｃ３に示すように、ドア８１０内に、二枚の検知パネル１１を間に異方性制御パネル１２を挟む形態で設け、各検知パネル１１にそれぞれ監視装置３を接続すれば、ドア８１０の出入りのそれぞれについて、人体接近を検出し、出のみ人体接近に応じてドア８１０の開動作を行うようにしたり、入りのみ人体接近に応じてドア８１０の開動作を行うようにしたり、出入りの双方について人体接近に応じてドア８１０の開動作を行うようにしたりすることができる。
【００４９】
なお、このような人体接近検出装置に警報装置４を接続すれば、夜間などの自動ドアの施錠時には、人体接近検出装置を、ドア８１０への不審者接近を検出する警護システムとしても利用することができる。ここで、このように警護システムとしても利用する場合において、外部側からの人体の接近のみを検出する場合には、内側に配置した検知パネル１１による人体検出を停止するようにすればよい。
【００５０】
また、以上の実施形態における、検知パネル１１と異方性制御パネル１２の形状は必ずしもパネル状の形状でなくてもよい。すなわち、たとえば、検知パネル１１と異方性制御パネル１２として、図８ｄに示すような柱形状の部材を用いるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００５１】
２…支柱、３…監視装置、４…警報装置、１０…保安塀、１１…検知パネル、１２…異方性制御パネル、２１…連結部材、３１…監視信号出力装置、３２…接近検出装置、３１１…データ出力部、３１２…キャリア発振器、３１３…変調器、３１４…アンプ、３１５…インダクタ、３２１…信号センサ、３２２…復調器、３２３…信号異常検出部、３２４…接近通知部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の接近を検出する人体接近検出システムであって、
接地されていない第１の導電体と、
前記第１の導電体に近接配置した、当該第１の導電体と絶縁された第２の導電体と、
信号出力装置と、
信号検出装置とを有し、
前記信号出力装置は、
所定周波数の監視信号を出力する監視信号生成手段と、
前記監視信号生成手段の出力と前記第１の導電体との間に直列に介挿されたインダクタとを有し、
前記信号検出装置は、
前記第１の導電体に接続した入力を有し、前記第１の導電体の電位変動を表す検出信号を出力する信号センサと、
前記信号センサが出力する検出信号中に表れる前記監視信号のレベルを監視し、当該監視信号のレベルの変化に基づいて、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出する接近検出手段とを有し、
前記第２の導電体は、前記接近検出手段による前記人体の接近の検出の感度に、人体の前記第１の導電体に対する方向についての異方性を与えるように配置されていることを特徴とする人体接近検出システム。
【請求項２】
請求項１記載の人体接近検出システムであって、
前記接近検出手段は、前記監視信号のレベルが所定の値よりも小さくなったときに、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出し、
前記インダクタのインダクタンスと、前記インダクタの前記第１の導電体側端と大地との間の前記第１の導電体と前記第２の導電体とを介したキャパシタンスとより定まる、前記第１の導電体に人体が接近していないときの、前記監視信号生成手段の出力と前記信号センサの入力との間の周波数領域の伝達特性においてピークが現れる周波数は、前記監視信号の前記所定周波数と一致もしくは近接していることを特徴とする人体接近検出システム。
【請求項３】
請求項１記載の人体接近検出システムであって、
前記接近検出手段は、前記監視信号のレベルが所定の値よりも小さくなったときに、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出し、
前記インダクタのインダクタンスをＬとし、前記インダクタの前記第１の導電体側端と大地との間の前記第１の導電体と第２の導電体とを介したキャパシタンスをＣとして、前記監視信号の前記所定周波数は、1/｛2π（Ｌ×Ｃ）1/2｝と一致もしくは近接していることを特徴とする人体接近検出システム。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の人体接近検出システムであって、
前記監視信号生成手段は、前記所定周波数の信号を、所定のデータ信号で変調して前記監視信号として生成し、
前記接近検出手段は、前記信号センサが出力する検出信号中に表れる前記監視信号から前記データ信号を復調し、復調したデータ信号のレベルを前記監視信号のレベルを表すものとして用いて、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出することを特徴とする人体接近検出システム。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の人体接近検出システムであって、
前記信号センサは、
コイルと、
当該信号センサの入力に接続され、かつ、前記コイルの中央穴に近接させて配置された電極と、
前記コイルの出力に基づいて、前記検出信号を出力する検出信号出力手段とを有することを特徴とする人体接近検出システム。
【請求項６】
保安区域内部を外部より遮断する構造物への人体の接近を検出する警護システムであって、
請求項１、２、３、４または５記載の人体接近検出システムを備え、
前記第１の導電体と前記第２の導電体とは、前記第２の導電体が前記保安区域内部を前記第１の導電体に対して遮蔽するように、前記構造物に組み込まれていることを特徴とする警護システム。
【請求項７】
請求項６記載の警護システムであって、
前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とは並行に配置されたパネル状の二枚の導電体であり、
前記構造物は、柵、フェンス、建造物の壁、建造物の窓、または、扉であることを特徴とする警護システム。
【請求項８】
保安区域内部を外部より遮断する塀への人体の接近を検出する警護システムであって、
請求項１、２、３、４または５記載の人体接近検出システムを複数備え、
前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とは、並行に配置されたパネル状の二枚の導電体であり、
前記塀は、前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とのセットを、前記第２の導電体が前記保安区域内部を前記第１の導電体に対して遮蔽する配置で、複数セット連設して形成されていることを特徴とする警護システム。
【請求項１】
人体の接近を検出する人体接近検出システムであって、
接地されていない第１の導電体と、
前記第１の導電体に近接配置した、当該第１の導電体と絶縁された第２の導電体と、
信号出力装置と、
信号検出装置とを有し、
前記信号出力装置は、
所定周波数の監視信号を出力する監視信号生成手段と、
前記監視信号生成手段の出力と前記第１の導電体との間に直列に介挿されたインダクタとを有し、
前記信号検出装置は、
前記第１の導電体に接続した入力を有し、前記第１の導電体の電位変動を表す検出信号を出力する信号センサと、
前記信号センサが出力する検出信号中に表れる前記監視信号のレベルを監視し、当該監視信号のレベルの変化に基づいて、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出する接近検出手段とを有し、
前記第２の導電体は、前記接近検出手段による前記人体の接近の検出の感度に、人体の前記第１の導電体に対する方向についての異方性を与えるように配置されていることを特徴とする人体接近検出システム。
【請求項２】
請求項１記載の人体接近検出システムであって、
前記接近検出手段は、前記監視信号のレベルが所定の値よりも小さくなったときに、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出し、
前記インダクタのインダクタンスと、前記インダクタの前記第１の導電体側端と大地との間の前記第１の導電体と前記第２の導電体とを介したキャパシタンスとより定まる、前記第１の導電体に人体が接近していないときの、前記監視信号生成手段の出力と前記信号センサの入力との間の周波数領域の伝達特性においてピークが現れる周波数は、前記監視信号の前記所定周波数と一致もしくは近接していることを特徴とする人体接近検出システム。
【請求項３】
請求項１記載の人体接近検出システムであって、
前記接近検出手段は、前記監視信号のレベルが所定の値よりも小さくなったときに、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出し、
前記インダクタのインダクタンスをＬとし、前記インダクタの前記第１の導電体側端と大地との間の前記第１の導電体と第２の導電体とを介したキャパシタンスをＣとして、前記監視信号の前記所定周波数は、1/｛2π（Ｌ×Ｃ）1/2｝と一致もしくは近接していることを特徴とする人体接近検出システム。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の人体接近検出システムであって、
前記監視信号生成手段は、前記所定周波数の信号を、所定のデータ信号で変調して前記監視信号として生成し、
前記接近検出手段は、前記信号センサが出力する検出信号中に表れる前記監視信号から前記データ信号を復調し、復調したデータ信号のレベルを前記監視信号のレベルを表すものとして用いて、前記第１の導電体への前記人体の接近を検出することを特徴とする人体接近検出システム。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の人体接近検出システムであって、
前記信号センサは、
コイルと、
当該信号センサの入力に接続され、かつ、前記コイルの中央穴に近接させて配置された電極と、
前記コイルの出力に基づいて、前記検出信号を出力する検出信号出力手段とを有することを特徴とする人体接近検出システム。
【請求項６】
保安区域内部を外部より遮断する構造物への人体の接近を検出する警護システムであって、
請求項１、２、３、４または５記載の人体接近検出システムを備え、
前記第１の導電体と前記第２の導電体とは、前記第２の導電体が前記保安区域内部を前記第１の導電体に対して遮蔽するように、前記構造物に組み込まれていることを特徴とする警護システム。
【請求項７】
請求項６記載の警護システムであって、
前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とは並行に配置されたパネル状の二枚の導電体であり、
前記構造物は、柵、フェンス、建造物の壁、建造物の窓、または、扉であることを特徴とする警護システム。
【請求項８】
保安区域内部を外部より遮断する塀への人体の接近を検出する警護システムであって、
請求項１、２、３、４または５記載の人体接近検出システムを複数備え、
前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とは、並行に配置されたパネル状の二枚の導電体であり、
前記塀は、前記人体検出システムの前記第１の導電体と前記第２の導電体とのセットを、前記第２の導電体が前記保安区域内部を前記第１の導電体に対して遮蔽する配置で、複数セット連設して形成されていることを特徴とする警護システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３９４７（Ｐ２０１３−３９４７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６１１６（Ｐ２０１１−１３６１１６）
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（５０４２５６７７４）株式会社カイザーテクノロジー (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（５０４２５６７７４）株式会社カイザーテクノロジー (17)
【Ｆターム（参考）】
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