接触検出装置
【課題】小さな可動で接触者を検出でき、かつ、誤検知の少ない検知精度の高い接触検出装置を提供する。
【解決手段】接触検出装置は、感圧手段１４と、感圧手段１４の出力電圧を基に演算を行い演算結果を出力する演算手段１５２を有する接触検出装置である。感圧手段１４は、壁状構造体の上面あるいは手すり１２等の、接触者が接触する可能性のある部位に装着したものである。感圧手段１４は装着部１３ａと可動部１３ｂとに収納され、接触時には可動部が撓んで感圧手段１４が変形して電圧を出力する。感圧手段１４の出力信号を演算処理して誤検知をなくす。
【解決手段】接触検出装置は、感圧手段１４と、感圧手段１４の出力電圧を基に演算を行い演算結果を出力する演算手段１５２を有する接触検出装置である。感圧手段１４は、壁状構造体の上面あるいは手すり１２等の、接触者が接触する可能性のある部位に装着したものである。感圧手段１４は装着部１３ａと可動部１３ｂとに収納され、接触時には可動部が撓んで感圧手段１４が変形して電圧を出力する。感圧手段１４の出力信号を演算処理して誤検知をなくす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触または押圧を受けてこれを検出する接触検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の接触検知装置は、感圧センサを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１９は特許文献１に記載された従来の侵入検出装置の断面図である。図１９はフェンス１の断面図で、フェンス１の上面部８の家屋側角縁に沿って形成された切り欠き部９に感圧センサ１０が配設してある。
【０００４】
上記構成により、フェンス１を乗り越えて侵入者が侵入しようとして、身体の一部が感圧センサ１０に接触して押圧すると感圧センサ１０が押圧を検出することに基づき侵入判定を行い、警報装置から警報を発生させたり、外部への通報を行うといったような防犯動作を行う。
【０００５】
また、特許文献２に記載の装置は、フェンスの笠木にベース材を取り付け、ベース材の上面には押圧によって上下動自在にカバー材を取り付け、ベース材とカバー材の間にスイッチと付勢部材を取り付け、カバー材が押下されることで、スイッチが入り侵入を検知する。段落「００１２」にあるように、スイッチは所定の間隔で設けてあり、カバー材にスイッチの上接点を、また、付勢部材台にスイッチの下接点を設けて、カバー材が押圧移動するとスイッチの上下の接点が接触してスイッチが入る構成である。これは、機械的スイッチで、侵入を検知するためには付勢部材の弾性力に応じて一定以上の荷重で押圧されること、押圧にスイッチの上下接点が接触するために一定距離以上のストロークが必要である。
【特許文献１】特開２００２−１５３８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２５３９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、感圧センサとして接点式のスイッチを使用しており、侵入者の体重または押圧する勢いを含めた加重が一定値を超えた場合に接点が閉じる（または開く）ことで判定するため、例えば感圧センサをバルコニーに設置した場合、人がバルコニー手摺りに寄りかかった時、雨や風等による振動、猫や鳥などの小動物が侵入検出装置に勢いよく乗った時、布団を干した時、傘などで侵入検出装置をたたいた場合など、本来検出したくない場合であっても、加重が一定値を超えたとき、スイッチ接点が反転し、誤検知するという課題があった。
【０００７】
また、前記従来の構成では、スイッチ接点を開または閉するために手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて大きくストロークをもって可動すると、侵入者が気づき易いため侵入検出としては好ましくなかった。また、使用者が寄りかかった場合など、特にバルコニーなどの高い位置にある時は不安感を与えることがあった。
【０００８】
また、前記従来の構成では、上方向からの接触や押圧は検出が可能であるが、横方向や斜め方向からの接触や押圧は検出しにくい構成となっており、これを多方面からの接触や押圧に対して検知可能な構成とすると、さらにいろいろな事象を接触有りと検知してしまい、排除すべき事象まで接触検知してしまうことなる。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、多方面からの接触や押圧を確実に検出し、詳細に判別できて、目的に応じて判別することで誤検知を少なくし、精度の高い侵入検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の接触検知装置は、接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い前記侵入者の侵入を判定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号から前記出力信号の周期性の有無を判定することを特徴としたものである。これにより、周期性のある接触信号を抽出して、接触状態を詳細に判別して、検知すべき事象を精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明の接触検知装置では、接触や押圧を確実に検出し、詳細に判別できて、目的に応じて判定出力することで誤検知を少なくし、精度の高い接触検出装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い前記侵入者の侵入を判定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号から前記出力信号の周期性の有無を判定することを特徴とした侵入検出装置としたものである。
【００１２】
これにより、周期性のある接触信号を抽出して、これを基に判定するので接触状態を詳細に判別することができる。
【００１３】
第２の発明は、演算手段は、前記感圧手段の出力信号を積算する積算手段を有し、前記積算手段による積算開始後に、前記感圧手段の出力信号から前記出力信号の周期性の有無を判定することを特徴としたものである。そして、前記積算手段による積算開始後に、前記感圧手段の出力信号がら周期性の有無を判定することで、接触以外の例えば風等による感圧手段の出力信号を周期性の有無で判別することができる。
【００１４】
第３の発明は、演算手段は、初期判定閾値を記憶し、感圧手段の出力信号が前記初期判定閾値を超えると積算手段の積算を開始するものである。これにより、接触または押圧の判定のための各種演算を開始するための電圧レベルの閾値が明確になり、ここを起点に演算を行うことで安定した判定を行うことができる。
【００１５】
第４の発明は、演算手段による周期性の有無の判定は、感圧手段の出力信号の変化量に基づいて判定することによって、出力信号のレベルと、時間によって確実に周期性のある信号か否かを判定することが可能となる。
【００１６】
第５の発明は、演算手段は、感圧手段の出力信号の積算値が予め記憶された閾値を超えると接触を検知するものとした。これにより、演算手段は周期性の有無を加味したうえで接触の判定を行い、判定精度が向上する。
【００１７】
第６の発明は、初期判定閾値を調整する調整手段を有することで、設置状況や使用者の用途によって判定閾値を調整することができるので利便性の高い侵入検出装置を実現できる。
【００１８】
第７の発明は、感圧手段の出力電圧は検出手段を介して演算手段に出力するものとした
。すなわち感圧手段からの出力信号を検出手段によって所定の濾波特性で濾波することや、所定の増幅度で増幅するなどを行う。これにより、感圧手段の出力が微小な電圧であっても増幅して伝達することや、取り付け場所の条件や、気象条件、使用者の必要に応じて濾波の特性や増幅、電圧レベルの微調整を行い、適切な信号レベルで接触、または押圧の検出の演算を行うことができる。
【００１９】
第８の発明は、感圧手段として可撓性をもつケーブル状の圧電センサを使用した侵入検出装置となる。これにより、加重ではなく、圧電センサが接触または押圧に伴って変位を受けて撓むことにより発生する電圧レベルに基づき判定を行うものである。従来の２点接触式のスイッチでないので、設置性がよい。
【００２０】
第９の発明は、感圧手段は、壁状構造体に、侵入者の接触または押圧により変形するように配設されたものである。これにより、侵入者が壁状構造体、例えば、住居の敷地の外周に設けられた塀、柵やフェンス、バルコニーの腰壁、手すりなどの上面またはその近傍で、人が接触しうる部位に装着することが考えられる。これにより塀や柵、フェンス、テラスやバルコニーの手すりなど、住居内部に侵入する手前での侵入の際に生じる接触を検知して精度の高い侵入検出が可能となる。
【００２１】
第１０の発明は、第１から第９のいずれかの発明の接触検出装置が有する機能の少なくとも一部をコンピュータにより実行するためのプログラムとしている。そして、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の侵入検出装置の少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における接触検出装置を壁状構造体に取り付け侵入検出装置を構成した場合について説明する。図１（ａ）は、接触検出装置を設置した壁状構造体の構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ位置における断面図である。図１（ａ）において、１１は住居のベランダやバルコニーのフェンスや、塀や、敷地を囲うフェンスなどの壁状構造体で、１２は壁状構造体１１の上部に設置された手すりである。手すり１２はなくても良い。１３ａは装着部、１３ｂは可動部で金属や樹脂や木で構成しており、装着部１３ａは手すり１２に取り付けられている。手すり１２がない場合は壁状構造体１１に取り付ける。可動部が塀やフェンスなどの上端部になるよう取り付ければよい。装着部１３ａは１個とは限らず、壁状構造体１１または手すり１２に取り付けし易いように複数種類の部品を並べたり、あるいは重ねる形態としてもよく、前記上端に安定して取り付けられればよい。ここでは装着部１３ａは１種類とする。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、１４は圧電センサ（感圧手段）で装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した場所に収納されている。圧電センサ１４は感圧手段としての可撓性を有したケーブル状である。また、１６は支持手段で、圧電センサ１４は圧電センサ１４より柔らかい弾性体からなる支持手段１６により支持されている。支持手段１６はなくてもよい。ここでは圧電センサ１４は支持手段１６の一部にスリットを設け、スリットから支持手段１６内にはめ込んで支持する構成としている。本実施の形態では弾性体として、ＥＰＤＭや熱可塑性エラストマーのような合成樹脂の発泡体を用い、圧縮率（単位変位をもたらす荷重値）が圧電センサ１４よりも小さくなるよう硬度、発泡率等を選択している。尚、圧電センサ１４と支持手段１６の近傍、あるいは隣接して非線形撓み部１７と押圧部材１８
を設けている。これにより圧電センサ１４が変形しやすくする構成としている。圧電センサ１４、支持手段１６、押圧部材１８の近傍の構成については詳細を後述する。尚、配設構成は図１（ｂ）に限定するものではない。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、１５は制御ユニットで、圧電センサ１４の端部に配設されている。また１９は通信ケーブルで、図示しないが制御ユニット１５内にある通信手段からの信号を外部に伝達する。通信手段はケーブル１９を有さない無線通信でもよい。
【００２６】
図２（ａ）は圧電センサ１４と制御ユニット１５の構成図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ位置における断面図を示すものである。図２（ａ）において、圧電センサ１４は後述する電極の断線・ショート検出用の抵抗体が内蔵された先端部１４１を備えている。図２（ｂ）において、圧電センサ１４は導体からなる中心電極１４２、圧電体層１４３、導体からなる外側電極１４４、弾性体からなる被覆層１４５を備えている。圧電体層１４３はポリフッ化ビニリデン等の樹脂系の高分子圧電体を用いることも考えられるが、耐熱温度が上限で８０℃程度であり、侵入検出装置は屋外使用が主であって、特に夏季には直射日光により壁状構造体１１の表面温度が時には１００℃近くの高温になることから、高分子圧電体を用いることは好ましくない。圧電体層１４３としては特定の樹脂基材中に圧電セラミックスの粉体を混合した複合圧電体を用いると１００℃以上の高温耐久性を有することができ、このような複合圧電体を使用することが好ましい。
【００２７】
図３は、本発明の第１の実施の形態における侵入検出装置の図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当するの断面図の詳細図で、図４（ａ）と（ｂ）は図３のＣ−Ｃ断面図である。まず、図３と図４（ａ）を用いて第１の実施の形態における侵入検出装置について説明する。図３と図４（ａ）において、１２は壁状構造物の手すり、１３ａは装着部、１３ｂは可動部で金属、樹脂、木等で構成している。装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した空間には圧電センサ１４と支持手段１６を収納している。装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した空間は、屋外に設置される条件を考慮すると密閉が好ましいが、ごみや水滴の侵入を防げられるような構成であれば必ずしも密閉でなくても良い。装着部１３ａと可動部１３ｂはコの字状に内側に折り曲げた形状をしており、装着部１３ａが可動部１３ｂに一部覆われるようにして重ね合わせ、コの字状の両側端部の一部で互いに勘合している。図３に示すような勘合にすることで、可動部１３ｂの可動を規制し、確実な可動を実現している。上からの押圧Ｆがかかっても、可動部１３ｂの稼動する距離は一定であり、圧電センサ１４にかかる押圧は一定にすることが可能となる。また、勘合部は図３のような構成に限らず、一定の可動が実現できる構成とすればよい。２０と２１は固定手段で装着部１３ａを手すりに固定している。固定の方法はここではねじ止めとしているが、ひも状の締結部品を使用した方法や、ビスとナットを使用した方法や、接着や、勘合による固定でもよい。
【００２８】
非線形撓み部１７は固体や中空やバネなどを用いた、押圧に対して撓む変形量が非線形となる機構または材料などで構成したもので、ここでは所定の圧力に対して支持手段１６よりも変形しやすくなっている。そして、支持手段１６の内部に内包されるかまたは別部品で支持手段１６に隣接して構成している。押圧部材１８は金属や樹脂や木で構成しており、支持手段１６よりも変形しにくい材料または機構となっている。押圧部材１８はを支持手段１６を介して圧電センサ１４に力が加わる位置に設けている。すなわち、侵入者が可動部１３ｂを押したとき、その力により押圧部材１８が押され、押圧部材１８が支持手段１６と圧電センサ１４を撓ませる。このとき支持手段１６と圧電センサ１４は支持手段１６よりも変形しやすい非線形撓み部１７を押すことになり、支持手段１６を押すよりも変形しやすい機構となっている。以上のように圧電センサ１４が撓むことにより、侵入者を検出できる。また、図４（ａ）に示すように、押圧部材１８は支持手段１６と圧電センサ１４に圧力が加わりやすいようにここではＲ面をもった構成としている。これは鋭角または鈍角をもった構成としても良い。もちろん平面でも良い。また、押圧部材１８は間隔
をあけて配置している。これにより、侵入者に押された近傍の支持手段１６と圧電センサ１４のみが他と比較して局所的に撓むため確実に電圧出力して検出が更に容易になる。尚、非線形撓み部１７、押圧部材１８は無くても良い。
【００２９】
図５は本発明の第１の実施の形態における侵入検出装置のブロック図である。図５において、制御ユニット１５は、検出手段１５１、演算手段１５２、報知部３０で構成されている。報知部３０は、例えば他への通信を行う通信手段や威嚇のための音や光や表示を行う威嚇手段を有している。ここでは通信手段や威嚇手段は図示していない。検出手段１５１は、圧電センサ１４からの出力信号を所定の濾波特性で濾波するフィルタ部１５１１と、所定の増幅度で増幅を行うアンプ部１５１２と、フィルタの特性や増幅率を変更できる検知レベル調整手段１５１３を備えている。フィルタ部１５１１の濾波特性としては、侵入者の手の接触時の周波数は１０Ｈｚ以下であり、特に３〜８Ｈｚの範囲が多く、降雨による振動は１０Ｈｚ以上、風による振動は１Ｈｚ以下が多いので、濾波特性としては例えば、３〜８Ｈｚの信号成分を通過させるバンドパスフィルタとする。演算手段１５２は、メモリ手段１５２１、タイマ手段１５２２、初期比較部１５２３、クリア比較部１５２４、調整手段１５２５、電圧積算手段１５２６、侵入判定部１５２７を備えている。
【００３０】
以上のように構成された侵入検出装置について、以下その動作、作用について図６を用いて説明する。図６は、侵入者が壁状構造体１１を乗り越えて侵入する際に、体を持ち上げるため壁状構造体１１上部に手をかけ、侵入者が侵入した時の圧電センサ１４の出力電圧をフィルタ部１５１１、アンプ１５１２を通して出力された信号Ｖと、電圧積算手段１５２６で、検出手段１５１からの出力信号Ｖを積算した値と、積算した値が侵入を判定する閾値を越えた場合に、侵入判定部１５２７から報知部３０に出力される出力信号Ｊの経時変化を示す特性図である。まず、侵入者が壁状構造体１１の手すり１２に取り付けた可動部１３ｂに手をかけると、手指による押圧で可動部が撓み、その変形が圧電センサ１４及び支持手段１６に印加される。支持手段１６は圧電センサ１４より柔軟性を有しているので、指の接触による押圧により支持手段１６が圧縮されて、圧電センサ１４も容易に変形する。図６の時刻Ｔ０で圧電センサ１４の変形が開始し、圧電センサ１４からは圧電効果により圧電センサ１４の変形の加速度に応じた信号が出力される。
【００３１】
従来の構成では、手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて大きくストロークをもって可動すると、侵入者が気づき易いため侵入検出としては好ましくなかった。また、侵入者でない使用者が寄りかかった場合は、特にバルコニーなどの高い位置にある場合などは不安感を与えることがあったが、本実施の形態１の侵入検出装置の構成は小さなストロークでも確実に感圧手段が検出できる構成としており、侵入者にも気付かれにくく、使用者に安心感を与えることができる。
【００３２】
圧電センサ１４の出力信号は、フィルタ部１５１１により手の接触時の周波数帯域である３〜８Ｈｚの信号を通過させ、他の周波数帯の信号は除去される。手の接触時には、Ｖに基準電位Ｖ０より大きな信号成分が現れる。この際、仮に圧電センサ１４を壁状構造体１１の手すり１２の上部に取り付けた構成であれば、手の接触の際の圧電センサ１４の変形はわずかであるが、本実施の形態の場合は支持手段１６が圧電センサ１４よりも柔軟性を有した弾性体からなり、接触の際に支持手段１６が容易に圧縮されるので、可動部１３ｂが下向きにスライド可動したり、可動部１３ｂの受圧面が撓む構成となり、圧電センサ１４の変形量が増大する。さらに、非線形撓み部１７を支持手段１６よりも変形しやすい材料や構成とし、押圧部材１８を支持手段１６よりも変形しにくい材料や構成とすることで、手の押圧を押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達して、圧電センサ１４はその変位を受けて撓む。また非線形撓み部１７は押圧を受けて変形し、可動部１３ｂのスライド可動が増し、圧電センサ１４の撓みによる変化量が増大する。手が可動部１３ｂを押圧したとき、押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達し、圧電センサ１４が撓み、また非線形撓み部
１７が撓みの進行を加速する状況を図４（ｂ）に示している。このように圧電センサ１４は大きな変形量が得られ、変形量の２次微分値である加速度も大きくなり、結果として圧電センサ１４の出力信号も大きくなる。
【００３３】
初期比較部１５２３は電圧積算手段１５２６が積算を行っていない場合に圧電センサ１４からの出力電圧ＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０（初期判定閾値）を超えると、これは体の一部が接触したと判定して、電圧積算手段１５２６は、｜Ｖ−Ｖ０｜の値を積算していく。図６の時刻ｔ０で積算を開始し、積算値が侵入判定閾値（Ｉ）をこえた場合、侵入判定部１５２７は時刻ｔ１で判定出力としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのパルス信号を出力する。このようにフィルタ部１５１１で検出した電圧は、アンプ１５１２で増幅され検出手段１５１から演算手段１５２へ伝達される。
【００３４】
また、クリア判定領域について図７−１（ａ）を用いて説明する。図７−１（ａ）において斜線で示している部分がクリア判定領域である。本実施の形態では、圧電センサの信号はＶ０を中心とした双極性の出力を示すもので、圧電センサが笠木のカバー材が人の接触によって生じた変位に連動して変形すると＋方向の信号を出力する（Ｔ０）。この出力がＤ０を超えると積算手段で積算を開始する（ｔ０）。積算開始後に圧電センサ１４からの出力信号が、所定時間（Δｔ1）クリア判定領域内にとどまった場合に、積算値をクリアする構成としている。なお、所定時間（Δｔ１）を経過せずに、クリア判定領域から逸脱した場合は、積算を継続する。これにより、ノイズ等を判別することができ、誤検知をなくすことが可能となる。一旦積算値をクリアした場合は、ｔ２でＤ０（初期判定閾値）を超えるするまでは、積算手段による積算を行わない。そしてＤ０（初期判定閾値）を超えた時点で積算手段による積算を開始し、その後のΔｔ２時間は出力信号がクリア判定領域に再び滞留するが所定時間以上の経過ではないので、そのまま積算手段による積算は継続されている。この積算値が侵入判定閾値Ｉを越えると判定手段により侵入を判定する。
【００３５】
なお、クリア判定領域Ｖｃは、圧電センサ１４の出力信号レベルや、積算値をクリアする時等の条件に応じて決定すればよい。例えば、出力信号がＶ０を中心として出力する場合、図７−２（ｂ）のように、クリア判定領域を所定の値から所定の値までの領域Ｖｃとして設定すれば、出力の極端に大きい信号と、極端に小さい信号を除去することが可能である。また、図７−２（ｃ）のように、クリア判定領域を０から所定の値までの領域を除く領域Ｖｃを設定した場合は、基準電圧Ｖ０に対して片方向だけの出力信号を除去することが可能である。また、図７−３（ｄ）に示すような出力信号が演算手段へ入力される場合、例えば本実施の形態の出力信号を整流した場合等は、クリア判定領域Ｖｃを０から所定の値に設定することにより、より微小な信号は除去することが可能となる。また、クリア判定領域Ｖｃを図７−３（ｅ）に示す領域に設定することで、出力の大きい信号を除去することが可能となる。さらに、図７−３（ｆ）に示すように、圧電センサ１４のアナログ信号をデジタル信号に変換した値、または、その他のセンサや接点式スイッチ等のデジタル出力に対してもクリア判定領域Ｖｃを上記の各種設定のようにして、積算値をクリアしたり、積算を行わないようにして、詳細に接触状況を判別することが可能となる。
【００３６】
演算手段１５２とその周辺での動きを図８を用いて説明する。圧電センサ１４で発生した電位は検出手段１５１のフィルタ部１５１１と、アンプ１５１２を介して演算手段１５２に伝達される。演算手段１５２内では、メモリ手段１５２１に初期判定閾値と、クリア判定領域と、侵入検出の閾値を記憶している。初期比較部１５２３で演算手段１５２の入力電圧と初期判定閾値を比較し、初期判定領域に入っているかを判定する（ＳＴＥＰ１）。判定の結果、初期判定閾値を越えて初期判定領域に入っていれば、次のステップへ移行する（ＳＴＥＰ２）。初期比較部１５２３での比較はタイマ手段１５２２で計時したタイミングで行う。これにより比較の取りこぼしなどがなくなる。前記したように（ＳＴＥＰ２）で、初期判定領域に入っていると判定した場合、タイマ手段１５２２は第１の計時を
開始し、電圧積算手段１５２６は演算手段１５２の入力電圧の積算を開始する（ＳＴＥＰ３）。この手前までは、侵入検出の演算開始の起点を決定するもので、この時点から侵入検出の演算を行うことになる。次に第１の計時を開始してから所定時間経過したかを判定する（ＳＴＥＰ４）。ここで、所定の時間が経過した場合は、計時を停止し、電圧積算値もクリアする（ＳＴＥＰ５）。（ＳＴＥＰ４）で所定の時間経過していない場合は、積算値が侵入を判定する閾値を超えていないかを侵入判定部１５２７で比較し、閾値を超えていた場合は侵入を検知したとして報知部３０へ判定結果を出力する。尚、報知部３０では判定結果をうけて、一定時間アラーム音と光を発生させて侵入者を威嚇する。ここでの威嚇はこの方式でなくともよい。また、並行して、通信手段により侵入者の侵入があったことを屋内の警報端末や外部電話、警備会社、警察等、適宜必要な箇所へ通報する（ＳＴＥＰ６）。（ＳＴＥＰ６）で、積算値が警報発生の閾値を超えていない場合は、演算手段１５２の入力電圧が、クリア判定領域に入っているかをクリア比較部１５２４で判定する（ＳＴＥＰ７）。入っていなければ、（ＳＴＥＰ４）に遷移する。（ＳＴＥＰ７）でクリア判定領域に入ると、計時手段１５２２で第２の計時を開始する（ＳＴＥＰ８）。次に、検出手段１５１の出力電圧が、クリア判定領域外にでた場合は、第２の計時を停止し、（ＳＴＥＰ４）に遷移する（ＳＥＴＰ１０）。（ＳＴＥＰ９）でクリア判定領域にとどまったまま、第２の計時開始から、所定の時間が経過した場合は、電圧積算手段１５２６で積算されていた積算値をクリアする（ＳＴＥＰ１１）。すなわち、ここで、出力信号の積算を開始した時点で生じた感圧手段の大きな出力は、侵入者の侵入行動によって生じた接触または押圧ではなく、小動物の飛び乗りなどの事象によって生じたものであったことが判別できるものである。
【００３７】
なお、本実施の形態では、出力信号がクリア判定領域にとどまったまま所定の時間が経過した場合に、積算値をクリアしていたが、クリア判定領域にはいった時に、積算値をクリアする構成としてもよい。また、クリア判定領域内にとどまった場合に計時を行い、計時した累積時間が所定時間以上であれば、積算値をクリアする構成としてもよい。また、クリア判定領域内にとどまったまま所定の時間が経過した場合に、積算を停止し（積算値はクリアしない）、再度クリア判定領域を逸脱した時に、積算を開始して積算値を累積する構成としてもよい。
【００３８】
なお、本実施の形態では、圧電センサからのアナログ出力信号で演算を行う構成で説明したが、他の接点式のスイッチを用いた場合でも、本実施の形態の演算処理を用いて判別が可能である。
【００３９】
また、検知レベル調整部１５１３により、検知手段１５１の検知レベルが調整可能である。また、調整手段１５２５により、メモリ手段１５２１に記憶した各種判定のための閾値や、タイマ手段１５２２による第１、第２の計時時間を変更できるようになっている。侵入検出装置の設置現場の状況や検知対象に合わせて、各種判定閾値やタイマ手段１５２２による計時時間の最適化ができる。例えばマイクロコンピュータなどが判定を行う構成とすれば、マイコンプログラムで判定領域の値や電圧比較サイクルすなわち計時時間の調節を行うようにすれば、任意に変更可能で、有用な展開が期待できる侵入検出装置を実現できる。
【００４０】
また、本実施の形態では侵入検知を目的とした装置としたので、侵入検知を結果として出力する構成としたが、接触検出装置として構成し、小動物の飛び乗りなどの本発明の演算処理で検出可能な事象を検出する必要のある場合などは、その接触状態が生起したことが判定できる。（ＳＴＥＰ１１）で判定結果を出力できるようにして、侵入に加え、寄りかかりについても結果を出力する、すなわち複数の結果を出力する構成としてもよい。
【００４１】
さらに、第１の計時中に侵入を判定するの閾値と積算値を比較しながら、並行して第２
の計時中にクリア判定領域に入ったかどうかを判定するというように、２重の判定を行っている点に特徴がある。この計時して各判定を行う所定時間を調整して、開始、終了のタイミングを異ならせることもできるもので、適宜、検知目的に合わせて設定する。このように、複数の判定領域と、計時時間を組み合わせることで、検知したくない場合の小動物の飛び乗り等は、報知を行わないようにできるなど、きめ細かく報知することが可能となり、侵入検出装置としての利便性が高まり、装置の演算処理にかかる負担も軽減できる。
【００４２】
（実施の形態２）
図９は実施の形態２における接触検出装置を侵入検出装置として構成した場合のブロック図である。本実施の形態においては、実施の形態１と演算手段での処理を行う構成が異なり、主としてこの部分に関連する構成、動作について説明して、他は実施の形態１と同様であるので、同じ符号を用いて説明する。図９において、制御ユニット１５は、検出手段１５１、演算手段１５３、報知部３０で構成されている。報知部３０は、例えば他への通信行う通信手段や威嚇のための音や光や表示を行う威嚇手段を有している。ここでは通信手段や威嚇手段は図示していない。検出手段１５１は、圧電センサ１４からの出力信号を所定の濾波特性で濾波するフィルタ部１５１１と、所定の増幅度で増幅を行うアンプ部１５１２と、フィルタの特性や増幅率を変更できる検知レベル調整手段１５１３を備えている。フィルタ部１５１１の濾波特性としては、侵入者の手の接触時の周波数は１０Ｈｚ以下であり、特に３〜８Ｈｚの範囲が多く、降雨による振動は１０Ｈｚ以上、風による振動は１Ｈｚ以下が多いので、濾波特性としては例えば、３〜８Ｈｚの信号成分を通過させるバンドパスフィルタとする。演算手段１５３は、メモリ手段１５３１、タイマ手段１５３２、初期比較部１５３３、調整手段１５３５、電圧積算手段１５３６、侵入判定部１５３７、ピーク値比較部１５３８を備えている。
【００４３】
以上のように構成された侵入検出装置について、以下その動作、作用について図１０を用いて説明する。図１０において、侵入者が壁状構造体１１を乗り越えて侵入する際に、体を持ち上げるため壁状構造体１１上部に手をかけ、侵入者が侵入した時の圧電センサ１４の出力電圧をフィルタ部１５１１、アンプ１５１２を通して出力された信号Ｖを上部に、下部には電圧積算手段１５３６で、検出手段１５１からの出力信号Ｖを積算した値の経時変化の特性図を示した。
【００４４】
Ｔ０のタイミングで手をかけたとすると、そこで手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて変位し、圧電センサがそれに連動して変形して、ｔ３においてＡのようなピークをもつ信号が出力される。積算手段ではＤ０を超えたｔ０より積算を開始していく。積算値が侵入判定閾値Ｉを越えると判定手段で侵入を判定する。
【００４５】
まず、侵入者が壁状構造体１１の手すり１２に取り付けた可動部１３ｂに手をかけると、手指による押圧で可動部が撓み、その変形が圧電センサ１４及び支持手段１６に印加される。支持手段１６は圧電センサ１４より柔軟性を有しているので、指の接触による押圧により支持手段１６が圧縮されて、圧電センサ１４も容易に変形する。そして、圧電センサ１４からは圧電効果により圧電センサ１４の変形の加速度に応じた信号が出力される。
【００４６】
従来の構成では、手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて大きくストロークをもって可動すると、侵入者が気づき易いため侵入検出としては好ましくなかった。また、侵入者でない使用者が寄りかかった場合は、特にバルコニーなどの高い位置にある場合などは不安感を与えることがあったが、本実施の形態１の侵入検出装置の構成は小さなストロークでも確実に感圧手段が検出できる構成としており、侵入者にも気付かれにくく、使用者に安心感を与えることができる。
【００４７】
圧電センサ１４の出力信号は、フィルタ部１５１１により手の接触時の周波数帯域であ
る３〜８Ｈｚの信号を通過させ、他の周波数帯の信号は除去される。図１０にはアンプ部１５１２の出力信号Ｖを示している。手の接触時には、Ｖに基準電位Ｖ０より大きな信号成分が現れる。この際、仮に圧電センサ１４を壁状構造体１１の手すり１２の上部に取り付けた構成であれば、手の接触の際の圧電センサ１４の変形はわずかであるが、本実施の形態の場合は支持手段１６が圧電センサ１４よりも柔軟性を有した弾性体からなり、接触の際に支持手段１６が容易に圧縮されるので、可動部１３ｂが下向きにスライド可動したり、可動部１３ｂの受圧面可が撓む構成となり、圧電センサ１４の変形量が増大する。さらに、非線形撓み部１７を支持手段１６よりも変形しやすい材料や構成とし、押圧部材１８を支持手段１６よりも変形しにくい材料や構成とすることで、手の押圧を押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達して、圧電センサ１４はその変位を受けて撓む。また非線形撓み部１７は押圧を受けて変形し、可動部１３ｂのスライド可動が増し、圧電センサ１４の撓みによる変化量が増大する。手が可動部１３ｂを押したとき、押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達し、圧電センサ１４が撓み、また非線形撓み部１７が撓みの進行を加速する状況を図４（ｂ）に示している。このように圧電センサ１４は大きな変形量が得られ、変形量の２次微分値である加速度も大きくなり、結果として圧電センサ１４の出力信号も大きくなる。
【００４８】
初期比較部１５３３は圧電センサ１４からの出力電圧ＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０（初期判定閾値）を超えていれば初期判定領域に入り、体の一部が接触したと判定し、電圧積算手段１５３６出力信号の積算を開始する。そして、電圧積算手段１５３６は、｜Ｖ−Ｖ０｜の値を積算していく。詳細な説明は後述するが、周期性のある接触や振動を検出するために、ピーク値Ａからピーク値Ｂまでの単位時間あたりの変化量と、ピーク値Ｃからピーク値Ｄまでの単位時間あたりの変化量を算出し、前者と後者の変化量が同一である場合に、積算値をクリアすることで、風や雨等の周期性のある接触や振動を判定することが可能となり、誤検知をなくすことが可能となる。
【００４９】
また、演算手段１５３とその周辺での動きを図１０、図１１を用いて説明する。図１１に記載のＰ、Ｑは図１０で示しているＡ、Ｂ、Ｃ・・・等と随時対応していく。圧電センサ１４で発生した電位は検出手段１５１のフィルタ部１５１１と、アンプ１５１２を介して演算手段１５３に伝達される。演算手段１５３内では、メモリ手段１５３１に初期判定領域と、警報発生の閾値を記憶している。初期比較部１５３３で演算手段１５３の入力電圧と初期判定領域に入っているかを判定する（ＳＴＥＰ１）。判定の結果、初期判定領域に入っていれば、次のステップへ移行する（ＳＴＥＰ２）。初期比較部１５３３での比較はタイマ手段１５３２で計時したタイミングで行う。これにより比較の取りこぼしなどがなくなる。
【００５０】
前記したように（ＳＴＥＰ２）で、初期判定領域に入っていると判定した場合、タイマ手段１５３２は第１の計時を開始し、電圧積算手段１５３６は演算手段１５３の入力電圧の積算を開始する（ＳＴＥＰ３）。この手前までは、侵入検出の演算開始の起点を決定するもので、この時点から侵入検出の演算を行うことになる。次に第１の計時を開始してから所定の時間経過したかを判定する（ＳＴＥＰ４）。ここで、所定の時間が経過した場合は、計時を停止し、電圧積算値もクリアする。なお後述する比較用データがあれば、比較用データもクリアする（ＳＴＥＰ５）。（ＳＴＥＰ４）で所定の時間経過していない場合は、閾値を超えていないかを侵入判定部１５３７で判定し、閾値を超えていた場合は侵入を検知したことを検出して報知部３０へ判定結果を出力する。尚、報知部３０では威嚇手段から一定時間アラーム音や光を発生させて侵入者を威嚇する。また、並行して、通信手段により侵入者の侵入があったことを屋内の警報端末や外部電話、警備会社、警察等、適宜必要な箇所へ通報する（ＳＴＥＰ６）。（ＳＴＥＰ６）で、積算値が警報発生の閾値を超えていない場合は、演算手段１５３の入力電圧をメモリ手段１５３１で記憶していき、図１０に示すピーク値Ａが検出できたか否かを判定する。本実施の形態では、ピーク値は
それぞれＶ０を基準としている。図１１ではピーク値Ａが検出されるまでループしているがこの間に、第１の計時が所定の時間経過したら（ＳＴＥＰ５）へ、積算値が侵入検知の閾値以上になれば、侵入を検知したことを検出して報知部３０へ判定結果を出力する（ＳＴＥＰ７）。（ＳＴＥＰ７）以降の動作についても、第１の計時が所定の時間経過したら（ＳＴＥＰ５）へ、積算値が侵入検知の閾値以上になれば、侵入を検知したことを検出して報知部３０へ判定結果を出力する。そして、ピーク値Ａを検出した場合、第２の計時を開始する（ＳＴＥＰ８）。次に、図１０に示すピーク値Ｂが検出できたか否かを判定する（ＳＴＥＰ９）。そして第２の計時を停止する（ＳＴＥＰ１０）。次にピーク値Ａ、ピーク値Ｂ、第２の計時の各値（ｔ２、ｔ３）からピーク値比較部１５３８で、ピーク値Ａからピーク値Ｂまでの単位時間あたりの変化量であるデータＡＢを演算し、比較用データがあればデータＡＢと比較を行う（ＳＴＥＰ１１）。比較用データの詳細については、後述するが、ここでは比較用データがなかったとして、（ＳＴＥＰ１２）へ遷移する。ＳＴＥＰ１２ではデータＡＢと比較用データとが同一であるかを判定する。ここでは、データＡＢと比較用データが同一ではない（比較用データが存在しない）ため、データＡＢを比較用データとする（ＳＴＥＰ１３）。そして、クリアカウント（Ｎ）をリセットする（ＳＴＥＰ１４）。これ以降、データＡＢは比較用データとして使用する。同様にして、図１０のピーク値Ｃとピーク値Ｄを検出していき、データＣＤを算出する。そしてデータＣＤと比較用データ（データＡＢ）とを比較する（ＳＴＥＰ１２）。ここで同一ではないと判定した場合は、（ＳＴＥＰ１３）へ遷移する。なお、本実施の形態では、比較用データはデータＡＢを更新せずに使用しているが、データＡＢからデータＣＤに変更するなど、順次更新してもよい。また、比較用データをあらかじめ所定の値に設定しておいてもよい。
【００５１】
また、（ＳＴＥＰ１２）で同一であると判定した場合、クリアカウント（Ｎ）＋１を行う（ＳＴＥＰ１５）。ここで、同一の判定は、データＣＤが比較用データ（データＡＢ）の±何％以内であれば、同一とみなす方法や、単位時間あたりの出力信号の変化率が、±何ｍＶ以内であれば同一とみなす方法等がある。ただし、同一とみなす判定についてはこれに限定するものではない。
【００５２】
そして、クリアカウント（Ｎ）が所定の回数（Ｘ）であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ１６）。また、本実施の形態では、ピーク値からピーク値までの単位時間あたりの変化量を用いて、同一か否かを判定しているが、ピーク値を等間隔で検出した場合に周期性があると判定してもよい。なお、本実施の形態では、圧電センサからのアナログ出力信号で演算を行う構成で説明したが、他の接点式のスイッチを用いた場合でも、本実施の形態の演算処理を用いて判別が可能である。
【００５３】
ここで、クリアカウント（Ｎ）が所定の回数（Ｘ）であった場合、すなわち、このＸは、周期性のある接触現象が生じて圧電センサからの信号出力が周期的に発生し、その周期的な信号の発生回数をカウントして、その周期性信号が継続して発生しているものであるかどうかを判定するものである。この回数が多いほど周期性の判定の継続が長いことを示す。そして、電圧積算手段１５３６で積算されていた積算値をクリアする（ＳＴＥＰ１７）。すなわち、ここで、出力信号の積算を開始した時点で生じた感圧手段の大きな出力は、侵入者の侵入行動によって生じた接触または押圧ではなく、風等による振動などの事象によって生じたものであったことが判別できるものである。
【００５４】
なお、本実施の形態では、比較用データと算出したデータが同一と判定した場合にクリアカウント（Ｎ）をカウントアップし、同一でない場合はクリアカウント（Ｎ）をクリアしている。即ち同一判定が連続し、所定の回数（Ｘ）に到達した時に積算値をクリアするが、これは、必ずしも連続である必要はなく、同一判定のカウントを累積した回数で積算値をクリアしてもよい。なお、この積算値をクリアするための条件は、これに限定するものではない。
【００５５】
また、本実施の形態では、ピーク値ＡとＢより、データＡＢを算出し、ピーク値ＣとＤより求めたデータＣＤとの比較を行っていたが、ピーク値ＢとＣよりデータＢＣと算出し、ピーク値Ｄの次のピーク値をＥとして、データＤＥと比較してもよい。また、これらの比較方法を組み合わせて動作させてもよい。
【００５６】
なお、本実施の形態では、データＡＢは単位時間あたりの変化量を算出して、これをもとにデータＣＤと比較する構成としたが、これにかぎらず、他の演算値で、ピーク値の出現する周期性を判定できる値であればよい。
【００５７】
また、検知レベル調整部１５１３により、検知手段１５１の検知レベルが調整可能である。また、調整手段１５３５により、メモリ手段１５３１に記憶した各種判定領域の値や、所定の回数（Ｘ）、同一と判定するための判定の割合等を変更できるようになっている。侵入検出装置の設置現場の状況や検知対象に合わせて、各種判定閾値等の最適化ができる。例えばマイクロコンピュータなどが判定を行う構成とすれば、マイコンプログラムで判定領域の値や電圧比較サイクルすなわち計時時間の調節を行うようにすれば、任意に変更可能で、有用な展開が期待できる侵入検出装置を実現できる。
【００５８】
また、本実施の形態では侵入検知を目的とした構成としたので、侵入検知を結果として出力する構成としたが、他の接触検出装置の構成として、小動物の飛び乗りなどの本発明の演算処理にて検出可能な状況に準じた事象を検出する必要のある場合などは、その事象が生じたことを（ＳＴＥＰ１６）のタイミングで判定結果を出力するような構成としてもよい。
【００５９】
さらに、第１の計時中に侵入検知の閾値と積算値との比較を行いながら、並行してピーク値を算出して周期性を判定する点に特徴がある。この判定の所定の時間間隔は調整して変更可能で、開始、終了のタイミングを異ならせることもできるもので、適宜、検知目的に合わせて設定する。このように、複数の判定領域（閾値）と、計測時間を組み合わせることで、検知したくない場合の、風等の振動は、報知を行わないようにできるなど、きめ細かく報知することが可能となり、侵入検出装置としての利便性が高まる。
【００６０】
また、本実施の形態１と本実施の形態２を組み合わせて使用してもよく、組み合わせて使用することにより、小動物の寄りかかりや、風等の振動に対しても、細かな接触状況を判別可能となり、侵入検知について確実に誤検知を排除することが可能となる。
【００６１】
（実施の形態３）
図１２は本発明の実施の形態３における接触検出装置を侵入検出装置として構成した場合の図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。図３に示すように本実施の形態１、２の構成では上からの押圧に対して、最も圧電センサ１４が撓みやすい構成となっているが、上方からの押圧だけを検知する構成ではなく、図１２に示すように、あらゆる方向からの接触を検知するようにして、侵入者の多様な侵入行動に対して、確実に感圧手段を変形させられる構成とすることが侵入を検出する上では望ましい。ここでは押圧部材を可動部１３ｄの圧力や接触の力のかかる方向Ｆに対応してその接触面の裏側の面に複数設けている。ここでは、左右両側面、上面とその間の傾斜面とした。また、可動部１３ｄの装着部１３ｃとの勘合部１３ｅ、１３ｆは、可動部１３ｄが受圧方向と同様に可動な構成となるように、遊びを持たせた状態で勘合させている。これらは、支持手段１６の弾性による復元力と勘合部の勘合状態により、可動部の可動範囲が規制されており、変位を生じてももとの位置にもどるようになっている。そして、この可動範囲で可動部が変位して、押圧部材により変形をうけた感圧手段が変形して信号を出力する。しかしながら、このように、多方面からの接触を検知しやすい構成とすると、多方向からの接触でも検知可能とな
り、特に斜め方向からの接触等が考えられる荷重の小さな小動物の飛び乗り等で誤検知も起こりやすい構成となるが、本実施の形態１または、本実施の形態２の演算処理をすることによって、これらの侵入に類似した接触が起こりえる事象を排除し、侵入は確実に検知することが可能となる。
【００６２】
また、押圧部材の位置を特定することで、検出範囲を限定することも可能である。例えば、右側からの押圧や接触を検知する必要のない場合は、右側の押圧部材を取り外したり、押圧部材の形状を変えて、可動部１３ｄの右方向からの接触や圧力によって動かない構成としたり、支持手段１６に保持された圧電センサ１４が変形しないような構成とすればよい。さらに、図に示すように、勘合部１３ｅと１３ｆそれぞれの勘合の形状を変えて、右側からの押圧や接触では、可動部１３ｄが可動しないようにしてもよい。
【００６３】
（実施の形態４）
図１３は本発明の実施の形態３における侵入検出装置の図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。
【００６４】
支持手段２２はバネ等の弾性部材を使用している。なお、バネ等の弾性部材の形状は図１３では断面が略２の字の形状であるが、これに限定するものではなく、圧電センサ１４を固定し、可動部１３ｄが押圧されて変位しても、所定の位置に戻るように弾性を持たせた構成であればよい。本実施の形態の支持手段は、帯状の薄い金属板を折り曲げ、圧電センサ１４の周囲に密着して保持して、それとは別の位置で装着部と固定しているため、装着部１３ｃとの固定と、圧電センサ１４の保持とを一体構成としている。この時、支持手段２２は、圧電センサ１４が支持手段２２の内包でスライドしたり、回転したりしないようしっかりと保持している。また、図１４に弾性部材の形状断面が略２の字以外の形状例を示す。図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、弾性部材を使用した支持手段と、センサを保持するセンサ保持部材で構成されている。図１４（ａ）は、圧電センサ１４と弾性部材とが一体となった構成としているが、図１４（ｂ）、（ｃ）は、圧電センサ１４の保持と、弾性部材とを別体にして、センサ保持部分を弾性部材にはめ込んだり、接着する等して、固定する構成としている。なお、支持手段は金属でなくてもよく、センサをしっかり保持でき固定できるもので弾性を備えたものであればよい。そして、支持手段２２はケーブル状の圧電センサ１４に対して全長さ範囲で固定するのではなく、所定の間隔をあけて部分的に支持するように設けたものである。図１３では、圧電センサ１４は支持手段２２の一部によってその周囲を固定して保持している。また、支持手段２２の上面と可動部１３ｄの接する部分で固定されており、多方面からの押圧や接触でも連動して圧電センサ１４を確実に変形させる構成となる。そのため、支持手段１９が実施の形態１、２に設けた押圧部材としての効果も兼ねている。また、弾性支持手段２２の上面と、可動部１３ｄが固定されていなくても、可動部１３ｄ自体の荷重がかかり、装着部１３ｃとの勘合部とである程度固定できるような構成とすれは、上方からの押圧や接触は充分検知が可能である。
【００６５】
また、図１５のような構成としても同様の効果が得られる。これは、支持手段２２と可動部１３ｃが固定されていなくても、可動部材２３ａ、２３ｂを可動部１３ｄに設けて、上方以外の押圧や接触でも、圧電センサ１４を変形させることができる。可動部材２３ａ、２３ｂは可動部１３ｄからリブを立て、支持手段２２の接触位置を断面図の左右から固定するように設けた。これは必ずしも可動部に設けなくとも、支持手段の形状を変えて可動部との位置を固定するような構成でもよい。
【００６６】
また、図１６のような構成とすると、支持手段２４は、圧電センサ１４を支持する部分から放射状に柱状支持部材２４ａ〜２４ｅを延出させ、可動部１３ｄの各接触面の形状に沿った形の面を支持して可動部１３ｃの動きと連動可能な構成となっており、多方面からの押圧や、接触でも検出可能となる。以上のような構成とすることで、少ない部品で、形
状を保持しつつ、最小限の可動で、必要な変形が生じ、圧電センサ１４から出力信号が発生させることが可能となる。また、装着部１３ｃと可動部１３ｄとの勘合構造によって、可動部１３ｄの可動範囲を規制し、位置決めしているので変位し過ぎない構成としている。なお、これらの実施の形態では可動部１３ｄの接触面はＲ形状となるようにしてもよい。
【００６７】
なお、上記各実施の形態以外に、接触検出装置として、図１７ように、自動車などの移動体の開閉部の挟み込み検知装置の構成として使用する場合や、図１８のようにドアハンドルの接触検出装置として使用する場合や、自動車への侵入検知として使用する場合、生体の監視装置として使用する場合などに利用することも可能である。
【００６８】
図１７（ａ）は自動車のスライドドアと、窓を示した図であり、図１７（ｂ）と図１７（ｃ）は図１７（ａ）のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’断面図である。スライドドアや、ウインドウのドア、窓、またはそれらの枠体の厚みをもった端面に装着して接触面を挟み込み検知部に設けて接触検出装置として配設している。ここでは実際に接触した場合の接触感、挟み込みが生じた場合を考慮し、可動部４９を発泡部材やゴムなどのなど柔らかい部材で構成してもよい。図１７（ｂ）、（ｃ）の本実施の形態の構成にすることで、車内側、開閉方向側、車外側を含めた多方向の押圧や接触詳細な状況を検出することができ、より精度よく、かつより迅速に挟み込みを検出することが可能となる。また、支持手段４６は所定の間隔で圧電センサ１４を支持しており、可撓性のあるケーブル状の圧電センサを用いており、長尺なスライドドアの端部に組み込み際にも、ドア形状に合わせて作業が容易であり、支持手段４６の位置を所定の間隔で設けたり、適宜間隔を広めたり狭めたりして形状に合わせて部分的に支持することが可能で、ドアの形状の多様性にも対応できて、配設自由度が向上する。また、小さな振動を排除して検出するなど、本来検出したくない出力を排除して、確実な検出を行うことができる。
【００６９】
図１８（ａ）は自動車のドアハンドルを示した図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図１８（ｃ）は図１８（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。ここでは、ドアハンドルの把持部の裏側に可動部１３ｃの接触部を設けた構成とした。図１８（ｃ）の本実施の形態の構成にすることで、把持する人体の手の形状やかかりかたが多様であったとしても、多方向の押圧や接触を検出することができ、より精度よく、かつより迅速に押圧または接触を検出することが可能となる。また、図１８（ｂ）では、ドアハンドルを握った場合に、押圧や接触を検出しているが、ドアハンドルの車体外側方向に可動部１３ｃの接触部を設けて設置すれば、ドアハンドル表面に触れるだけで、検出することも可能となる。また、小さな振動を排除して検出するなど、本来検出したくない出力を排除して、確実な検出を行うことができる。
【００７０】
また、監視対象者や監視対象物を監視領域の隔壁に本発明の接触検出装置を設けて、この接触状況をモニタして監視を行う監視装置を構成することも可能である。壁部の上端面に設置するほか、監視領域内側面に設ける構成として、監視対象者もしくは監視対象物の壁部への接触状況を詳細にモニタすることができる。そして、人の動きとそれ以外を区別するなど、本来検出したくない出力を排除して、確実な検出を行うことができる。
【００７１】
また、無人輸送車や掃除ロボット等の移動体のバンパー部分等に本発明の接触検出装置を設け、この接触状況をモニタすることで、壁や人等の接触検知を行う構成とすることも可能である。これは、無人輸送車や掃除ロボット等が接触検知を行うと、無人輸送車等の場合は、逆方向に移動したり、移動停止するように制御することで、安全性の向上が図れたり、掃除ロボットの場合は、壁等に沿って、掃除を行うように制御したりすることが可能となる。また、壁面と人とを区別するなど、本来検出したくない出力を排除して、確実な検出を行うことができる。
【００７２】
特に実施の形態３，４の構成などであれば、設置場所に応じた配設が可能で、かつ多様な接触状態を検出し得る構成である上、実施の形態１，２構成の演算処理の両方を並行して行い判定する構成とすることで、各種多様な接触事象を判別することが可能である。そして、各種用途に応じた設定をすることで、利便性の高い接触検出装置とすることができる。なお、それぞれの実施の形態を組み合わせた構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明にかかる接触検出装置は、小さな可動で接触または押圧を検出でき、かつ、多方面からの押圧または、接触が検知でき、更に誤検知の少ない、すなわち検出したくない条件では検出しない接触検出装置を提供することができる。加えて、住居や工場、鉄道、空港等の屋外の敷地に敷設される多様な形状の壁状構造体に設置して活用できるとともに、例えば、屋内の比較的小さな構成物である机の引出しやドアの取手の裏側などに配設することも可能で、引出しやドアを不正に開けようとした際に警報を発生して通報したり、威嚇したりして不正使用を知らせる等のセキュリティシステムとしても適用できる。また、反応する部分と反応するためのストロークを十分に確保でき、確実に固定でき、多種の形状にも対応できる接触検出装置をとしても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態における接触検出装置を侵入検出装置として構成し設置した壁状構造体の構成図（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ位置における断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における圧電センサ１４と制御ユニット１５の構成図（ｂ）図２（ａ）のＢ−Ｂ位置における断面図
【図３】本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の輪切り方向の断面図
【図４（ａ）】本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の長手方向の断面図
【図４（ｂ）】本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の長手方向で侵入者が押した状態の断面図
【図５】本発明の実施の形態１における侵入検出装置のブロック図
【図６】本発明の実施の形態１における侵入検出装置で、侵入者が侵入した時の出力信号Ｖと、積算手段の積算値と、侵入判定部の出力信号Ｊの経時変化を示す特性図
【図７−１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図
【図７−２】（ｂ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図
【図７−３】（ｄ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図（ｅ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図（ｆ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図
【図８】本発明の実施の形態１における演算手段のフロー図
【図９】本発明の実施の形態２における侵入検出装置のブロック図
【図１０】本発明の実施の形態２における侵入検出装置で、侵入者が侵入した時の出力信号Ｖと、電圧積算手段の積算値の経時変化を示す特性図
【図１１】本発明の実施の形態２における演算手段のフロー図
【図１２】本発明の実施の形態３の接触検出装置の断面図
【図１３】本発明の実施の形態４の接触検出装置の第１の断面図
【図１４】本発明の実施の形態４における他の支持手段の例を示す断面図
【図１５】本発明の実施の形態４における第２の断面図
【図１６】本発明の実施の形態４における第３の断面図
【図１７】（ａ）本発明の実施の形態４における自動車のスライドドアと、窓を示した図（ｂ）図１７（ａ）のＡ−Ａ’位置における断面図（ｃ）図１７（ａ）のＢ−Ｂ’位置における断面図
【図１８】（ａ）本発明の実施の形態４におけるドアハンドルを示した図（ｂ）図１８（ａ）のＡ−Ａ位置における断面図（ｃ）図１８（ｂ）のＢ−Ｂ位置における断面図
【図１９】従来の他の侵入検出装置の断面図
【符号の説明】
【００７５】
１１ フェンス（壁状構造体）
１２ 手すり
１３ａ 装着部
１３ｂ、１３ｃ 可動部
１４ 圧電センサ（感圧手段）
１５ 制御ユニット
１６、２２、２４、２５、２６、２７ 支持手段
１７ 非線形撓み部
１８ 押圧部材
２３ 可動部材
３０ 報知部
１５１ 検出手段
１５２、１５３演算手段
１５２１、１５３１ メモリ手段
１５２２、１５３２ タイマ手段
１５２３、１５３３ 初期比較部
１５２４ クリア比較部
１５２５、１５３５ 調整手段
１５２６、１５３６ 電圧積算手段
１５２７、１５３７ 侵入判定部
１５３８ ピーク値比較部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触または押圧を受けてこれを検出する接触検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の接触検知装置は、感圧センサを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１９は特許文献１に記載された従来の侵入検出装置の断面図である。図１９はフェンス１の断面図で、フェンス１の上面部８の家屋側角縁に沿って形成された切り欠き部９に感圧センサ１０が配設してある。
【０００４】
上記構成により、フェンス１を乗り越えて侵入者が侵入しようとして、身体の一部が感圧センサ１０に接触して押圧すると感圧センサ１０が押圧を検出することに基づき侵入判定を行い、警報装置から警報を発生させたり、外部への通報を行うといったような防犯動作を行う。
【０００５】
また、特許文献２に記載の装置は、フェンスの笠木にベース材を取り付け、ベース材の上面には押圧によって上下動自在にカバー材を取り付け、ベース材とカバー材の間にスイッチと付勢部材を取り付け、カバー材が押下されることで、スイッチが入り侵入を検知する。段落「００１２」にあるように、スイッチは所定の間隔で設けてあり、カバー材にスイッチの上接点を、また、付勢部材台にスイッチの下接点を設けて、カバー材が押圧移動するとスイッチの上下の接点が接触してスイッチが入る構成である。これは、機械的スイッチで、侵入を検知するためには付勢部材の弾性力に応じて一定以上の荷重で押圧されること、押圧にスイッチの上下接点が接触するために一定距離以上のストロークが必要である。
【特許文献１】特開２００２−１５３８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２５３９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、感圧センサとして接点式のスイッチを使用しており、侵入者の体重または押圧する勢いを含めた加重が一定値を超えた場合に接点が閉じる（または開く）ことで判定するため、例えば感圧センサをバルコニーに設置した場合、人がバルコニー手摺りに寄りかかった時、雨や風等による振動、猫や鳥などの小動物が侵入検出装置に勢いよく乗った時、布団を干した時、傘などで侵入検出装置をたたいた場合など、本来検出したくない場合であっても、加重が一定値を超えたとき、スイッチ接点が反転し、誤検知するという課題があった。
【０００７】
また、前記従来の構成では、スイッチ接点を開または閉するために手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて大きくストロークをもって可動すると、侵入者が気づき易いため侵入検出としては好ましくなかった。また、使用者が寄りかかった場合など、特にバルコニーなどの高い位置にある時は不安感を与えることがあった。
【０００８】
また、前記従来の構成では、上方向からの接触や押圧は検出が可能であるが、横方向や斜め方向からの接触や押圧は検出しにくい構成となっており、これを多方面からの接触や押圧に対して検知可能な構成とすると、さらにいろいろな事象を接触有りと検知してしまい、排除すべき事象まで接触検知してしまうことなる。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、多方面からの接触や押圧を確実に検出し、詳細に判別できて、目的に応じて判別することで誤検知を少なくし、精度の高い侵入検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の接触検知装置は、接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い前記侵入者の侵入を判定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号から前記出力信号の周期性の有無を判定することを特徴としたものである。これにより、周期性のある接触信号を抽出して、接触状態を詳細に判別して、検知すべき事象を精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明の接触検知装置では、接触や押圧を確実に検出し、詳細に判別できて、目的に応じて判定出力することで誤検知を少なくし、精度の高い接触検出装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い前記侵入者の侵入を判定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号から前記出力信号の周期性の有無を判定することを特徴とした侵入検出装置としたものである。
【００１２】
これにより、周期性のある接触信号を抽出して、これを基に判定するので接触状態を詳細に判別することができる。
【００１３】
第２の発明は、演算手段は、前記感圧手段の出力信号を積算する積算手段を有し、前記積算手段による積算開始後に、前記感圧手段の出力信号から前記出力信号の周期性の有無を判定することを特徴としたものである。そして、前記積算手段による積算開始後に、前記感圧手段の出力信号がら周期性の有無を判定することで、接触以外の例えば風等による感圧手段の出力信号を周期性の有無で判別することができる。
【００１４】
第３の発明は、演算手段は、初期判定閾値を記憶し、感圧手段の出力信号が前記初期判定閾値を超えると積算手段の積算を開始するものである。これにより、接触または押圧の判定のための各種演算を開始するための電圧レベルの閾値が明確になり、ここを起点に演算を行うことで安定した判定を行うことができる。
【００１５】
第４の発明は、演算手段による周期性の有無の判定は、感圧手段の出力信号の変化量に基づいて判定することによって、出力信号のレベルと、時間によって確実に周期性のある信号か否かを判定することが可能となる。
【００１６】
第５の発明は、演算手段は、感圧手段の出力信号の積算値が予め記憶された閾値を超えると接触を検知するものとした。これにより、演算手段は周期性の有無を加味したうえで接触の判定を行い、判定精度が向上する。
【００１７】
第６の発明は、初期判定閾値を調整する調整手段を有することで、設置状況や使用者の用途によって判定閾値を調整することができるので利便性の高い侵入検出装置を実現できる。
【００１８】
第７の発明は、感圧手段の出力電圧は検出手段を介して演算手段に出力するものとした
。すなわち感圧手段からの出力信号を検出手段によって所定の濾波特性で濾波することや、所定の増幅度で増幅するなどを行う。これにより、感圧手段の出力が微小な電圧であっても増幅して伝達することや、取り付け場所の条件や、気象条件、使用者の必要に応じて濾波の特性や増幅、電圧レベルの微調整を行い、適切な信号レベルで接触、または押圧の検出の演算を行うことができる。
【００１９】
第８の発明は、感圧手段として可撓性をもつケーブル状の圧電センサを使用した侵入検出装置となる。これにより、加重ではなく、圧電センサが接触または押圧に伴って変位を受けて撓むことにより発生する電圧レベルに基づき判定を行うものである。従来の２点接触式のスイッチでないので、設置性がよい。
【００２０】
第９の発明は、感圧手段は、壁状構造体に、侵入者の接触または押圧により変形するように配設されたものである。これにより、侵入者が壁状構造体、例えば、住居の敷地の外周に設けられた塀、柵やフェンス、バルコニーの腰壁、手すりなどの上面またはその近傍で、人が接触しうる部位に装着することが考えられる。これにより塀や柵、フェンス、テラスやバルコニーの手すりなど、住居内部に侵入する手前での侵入の際に生じる接触を検知して精度の高い侵入検出が可能となる。
【００２１】
第１０の発明は、第１から第９のいずれかの発明の接触検出装置が有する機能の少なくとも一部をコンピュータにより実行するためのプログラムとしている。そして、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の侵入検出装置の少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における接触検出装置を壁状構造体に取り付け侵入検出装置を構成した場合について説明する。図１（ａ）は、接触検出装置を設置した壁状構造体の構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ位置における断面図である。図１（ａ）において、１１は住居のベランダやバルコニーのフェンスや、塀や、敷地を囲うフェンスなどの壁状構造体で、１２は壁状構造体１１の上部に設置された手すりである。手すり１２はなくても良い。１３ａは装着部、１３ｂは可動部で金属や樹脂や木で構成しており、装着部１３ａは手すり１２に取り付けられている。手すり１２がない場合は壁状構造体１１に取り付ける。可動部が塀やフェンスなどの上端部になるよう取り付ければよい。装着部１３ａは１個とは限らず、壁状構造体１１または手すり１２に取り付けし易いように複数種類の部品を並べたり、あるいは重ねる形態としてもよく、前記上端に安定して取り付けられればよい。ここでは装着部１３ａは１種類とする。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、１４は圧電センサ（感圧手段）で装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した場所に収納されている。圧電センサ１４は感圧手段としての可撓性を有したケーブル状である。また、１６は支持手段で、圧電センサ１４は圧電センサ１４より柔らかい弾性体からなる支持手段１６により支持されている。支持手段１６はなくてもよい。ここでは圧電センサ１４は支持手段１６の一部にスリットを設け、スリットから支持手段１６内にはめ込んで支持する構成としている。本実施の形態では弾性体として、ＥＰＤＭや熱可塑性エラストマーのような合成樹脂の発泡体を用い、圧縮率（単位変位をもたらす荷重値）が圧電センサ１４よりも小さくなるよう硬度、発泡率等を選択している。尚、圧電センサ１４と支持手段１６の近傍、あるいは隣接して非線形撓み部１７と押圧部材１８
を設けている。これにより圧電センサ１４が変形しやすくする構成としている。圧電センサ１４、支持手段１６、押圧部材１８の近傍の構成については詳細を後述する。尚、配設構成は図１（ｂ）に限定するものではない。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、１５は制御ユニットで、圧電センサ１４の端部に配設されている。また１９は通信ケーブルで、図示しないが制御ユニット１５内にある通信手段からの信号を外部に伝達する。通信手段はケーブル１９を有さない無線通信でもよい。
【００２６】
図２（ａ）は圧電センサ１４と制御ユニット１５の構成図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ位置における断面図を示すものである。図２（ａ）において、圧電センサ１４は後述する電極の断線・ショート検出用の抵抗体が内蔵された先端部１４１を備えている。図２（ｂ）において、圧電センサ１４は導体からなる中心電極１４２、圧電体層１４３、導体からなる外側電極１４４、弾性体からなる被覆層１４５を備えている。圧電体層１４３はポリフッ化ビニリデン等の樹脂系の高分子圧電体を用いることも考えられるが、耐熱温度が上限で８０℃程度であり、侵入検出装置は屋外使用が主であって、特に夏季には直射日光により壁状構造体１１の表面温度が時には１００℃近くの高温になることから、高分子圧電体を用いることは好ましくない。圧電体層１４３としては特定の樹脂基材中に圧電セラミックスの粉体を混合した複合圧電体を用いると１００℃以上の高温耐久性を有することができ、このような複合圧電体を使用することが好ましい。
【００２７】
図３は、本発明の第１の実施の形態における侵入検出装置の図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当するの断面図の詳細図で、図４（ａ）と（ｂ）は図３のＣ−Ｃ断面図である。まず、図３と図４（ａ）を用いて第１の実施の形態における侵入検出装置について説明する。図３と図４（ａ）において、１２は壁状構造物の手すり、１３ａは装着部、１３ｂは可動部で金属、樹脂、木等で構成している。装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した空間には圧電センサ１４と支持手段１６を収納している。装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した空間は、屋外に設置される条件を考慮すると密閉が好ましいが、ごみや水滴の侵入を防げられるような構成であれば必ずしも密閉でなくても良い。装着部１３ａと可動部１３ｂはコの字状に内側に折り曲げた形状をしており、装着部１３ａが可動部１３ｂに一部覆われるようにして重ね合わせ、コの字状の両側端部の一部で互いに勘合している。図３に示すような勘合にすることで、可動部１３ｂの可動を規制し、確実な可動を実現している。上からの押圧Ｆがかかっても、可動部１３ｂの稼動する距離は一定であり、圧電センサ１４にかかる押圧は一定にすることが可能となる。また、勘合部は図３のような構成に限らず、一定の可動が実現できる構成とすればよい。２０と２１は固定手段で装着部１３ａを手すりに固定している。固定の方法はここではねじ止めとしているが、ひも状の締結部品を使用した方法や、ビスとナットを使用した方法や、接着や、勘合による固定でもよい。
【００２８】
非線形撓み部１７は固体や中空やバネなどを用いた、押圧に対して撓む変形量が非線形となる機構または材料などで構成したもので、ここでは所定の圧力に対して支持手段１６よりも変形しやすくなっている。そして、支持手段１６の内部に内包されるかまたは別部品で支持手段１６に隣接して構成している。押圧部材１８は金属や樹脂や木で構成しており、支持手段１６よりも変形しにくい材料または機構となっている。押圧部材１８はを支持手段１６を介して圧電センサ１４に力が加わる位置に設けている。すなわち、侵入者が可動部１３ｂを押したとき、その力により押圧部材１８が押され、押圧部材１８が支持手段１６と圧電センサ１４を撓ませる。このとき支持手段１６と圧電センサ１４は支持手段１６よりも変形しやすい非線形撓み部１７を押すことになり、支持手段１６を押すよりも変形しやすい機構となっている。以上のように圧電センサ１４が撓むことにより、侵入者を検出できる。また、図４（ａ）に示すように、押圧部材１８は支持手段１６と圧電センサ１４に圧力が加わりやすいようにここではＲ面をもった構成としている。これは鋭角または鈍角をもった構成としても良い。もちろん平面でも良い。また、押圧部材１８は間隔
をあけて配置している。これにより、侵入者に押された近傍の支持手段１６と圧電センサ１４のみが他と比較して局所的に撓むため確実に電圧出力して検出が更に容易になる。尚、非線形撓み部１７、押圧部材１８は無くても良い。
【００２９】
図５は本発明の第１の実施の形態における侵入検出装置のブロック図である。図５において、制御ユニット１５は、検出手段１５１、演算手段１５２、報知部３０で構成されている。報知部３０は、例えば他への通信を行う通信手段や威嚇のための音や光や表示を行う威嚇手段を有している。ここでは通信手段や威嚇手段は図示していない。検出手段１５１は、圧電センサ１４からの出力信号を所定の濾波特性で濾波するフィルタ部１５１１と、所定の増幅度で増幅を行うアンプ部１５１２と、フィルタの特性や増幅率を変更できる検知レベル調整手段１５１３を備えている。フィルタ部１５１１の濾波特性としては、侵入者の手の接触時の周波数は１０Ｈｚ以下であり、特に３〜８Ｈｚの範囲が多く、降雨による振動は１０Ｈｚ以上、風による振動は１Ｈｚ以下が多いので、濾波特性としては例えば、３〜８Ｈｚの信号成分を通過させるバンドパスフィルタとする。演算手段１５２は、メモリ手段１５２１、タイマ手段１５２２、初期比較部１５２３、クリア比較部１５２４、調整手段１５２５、電圧積算手段１５２６、侵入判定部１５２７を備えている。
【００３０】
以上のように構成された侵入検出装置について、以下その動作、作用について図６を用いて説明する。図６は、侵入者が壁状構造体１１を乗り越えて侵入する際に、体を持ち上げるため壁状構造体１１上部に手をかけ、侵入者が侵入した時の圧電センサ１４の出力電圧をフィルタ部１５１１、アンプ１５１２を通して出力された信号Ｖと、電圧積算手段１５２６で、検出手段１５１からの出力信号Ｖを積算した値と、積算した値が侵入を判定する閾値を越えた場合に、侵入判定部１５２７から報知部３０に出力される出力信号Ｊの経時変化を示す特性図である。まず、侵入者が壁状構造体１１の手すり１２に取り付けた可動部１３ｂに手をかけると、手指による押圧で可動部が撓み、その変形が圧電センサ１４及び支持手段１６に印加される。支持手段１６は圧電センサ１４より柔軟性を有しているので、指の接触による押圧により支持手段１６が圧縮されて、圧電センサ１４も容易に変形する。図６の時刻Ｔ０で圧電センサ１４の変形が開始し、圧電センサ１４からは圧電効果により圧電センサ１４の変形の加速度に応じた信号が出力される。
【００３１】
従来の構成では、手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて大きくストロークをもって可動すると、侵入者が気づき易いため侵入検出としては好ましくなかった。また、侵入者でない使用者が寄りかかった場合は、特にバルコニーなどの高い位置にある場合などは不安感を与えることがあったが、本実施の形態１の侵入検出装置の構成は小さなストロークでも確実に感圧手段が検出できる構成としており、侵入者にも気付かれにくく、使用者に安心感を与えることができる。
【００３２】
圧電センサ１４の出力信号は、フィルタ部１５１１により手の接触時の周波数帯域である３〜８Ｈｚの信号を通過させ、他の周波数帯の信号は除去される。手の接触時には、Ｖに基準電位Ｖ０より大きな信号成分が現れる。この際、仮に圧電センサ１４を壁状構造体１１の手すり１２の上部に取り付けた構成であれば、手の接触の際の圧電センサ１４の変形はわずかであるが、本実施の形態の場合は支持手段１６が圧電センサ１４よりも柔軟性を有した弾性体からなり、接触の際に支持手段１６が容易に圧縮されるので、可動部１３ｂが下向きにスライド可動したり、可動部１３ｂの受圧面が撓む構成となり、圧電センサ１４の変形量が増大する。さらに、非線形撓み部１７を支持手段１６よりも変形しやすい材料や構成とし、押圧部材１８を支持手段１６よりも変形しにくい材料や構成とすることで、手の押圧を押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達して、圧電センサ１４はその変位を受けて撓む。また非線形撓み部１７は押圧を受けて変形し、可動部１３ｂのスライド可動が増し、圧電センサ１４の撓みによる変化量が増大する。手が可動部１３ｂを押圧したとき、押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達し、圧電センサ１４が撓み、また非線形撓み部
１７が撓みの進行を加速する状況を図４（ｂ）に示している。このように圧電センサ１４は大きな変形量が得られ、変形量の２次微分値である加速度も大きくなり、結果として圧電センサ１４の出力信号も大きくなる。
【００３３】
初期比較部１５２３は電圧積算手段１５２６が積算を行っていない場合に圧電センサ１４からの出力電圧ＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０（初期判定閾値）を超えると、これは体の一部が接触したと判定して、電圧積算手段１５２６は、｜Ｖ−Ｖ０｜の値を積算していく。図６の時刻ｔ０で積算を開始し、積算値が侵入判定閾値（Ｉ）をこえた場合、侵入判定部１５２７は時刻ｔ１で判定出力としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのパルス信号を出力する。このようにフィルタ部１５１１で検出した電圧は、アンプ１５１２で増幅され検出手段１５１から演算手段１５２へ伝達される。
【００３４】
また、クリア判定領域について図７−１（ａ）を用いて説明する。図７−１（ａ）において斜線で示している部分がクリア判定領域である。本実施の形態では、圧電センサの信号はＶ０を中心とした双極性の出力を示すもので、圧電センサが笠木のカバー材が人の接触によって生じた変位に連動して変形すると＋方向の信号を出力する（Ｔ０）。この出力がＤ０を超えると積算手段で積算を開始する（ｔ０）。積算開始後に圧電センサ１４からの出力信号が、所定時間（Δｔ1）クリア判定領域内にとどまった場合に、積算値をクリアする構成としている。なお、所定時間（Δｔ１）を経過せずに、クリア判定領域から逸脱した場合は、積算を継続する。これにより、ノイズ等を判別することができ、誤検知をなくすことが可能となる。一旦積算値をクリアした場合は、ｔ２でＤ０（初期判定閾値）を超えるするまでは、積算手段による積算を行わない。そしてＤ０（初期判定閾値）を超えた時点で積算手段による積算を開始し、その後のΔｔ２時間は出力信号がクリア判定領域に再び滞留するが所定時間以上の経過ではないので、そのまま積算手段による積算は継続されている。この積算値が侵入判定閾値Ｉを越えると判定手段により侵入を判定する。
【００３５】
なお、クリア判定領域Ｖｃは、圧電センサ１４の出力信号レベルや、積算値をクリアする時等の条件に応じて決定すればよい。例えば、出力信号がＶ０を中心として出力する場合、図７−２（ｂ）のように、クリア判定領域を所定の値から所定の値までの領域Ｖｃとして設定すれば、出力の極端に大きい信号と、極端に小さい信号を除去することが可能である。また、図７−２（ｃ）のように、クリア判定領域を０から所定の値までの領域を除く領域Ｖｃを設定した場合は、基準電圧Ｖ０に対して片方向だけの出力信号を除去することが可能である。また、図７−３（ｄ）に示すような出力信号が演算手段へ入力される場合、例えば本実施の形態の出力信号を整流した場合等は、クリア判定領域Ｖｃを０から所定の値に設定することにより、より微小な信号は除去することが可能となる。また、クリア判定領域Ｖｃを図７−３（ｅ）に示す領域に設定することで、出力の大きい信号を除去することが可能となる。さらに、図７−３（ｆ）に示すように、圧電センサ１４のアナログ信号をデジタル信号に変換した値、または、その他のセンサや接点式スイッチ等のデジタル出力に対してもクリア判定領域Ｖｃを上記の各種設定のようにして、積算値をクリアしたり、積算を行わないようにして、詳細に接触状況を判別することが可能となる。
【００３６】
演算手段１５２とその周辺での動きを図８を用いて説明する。圧電センサ１４で発生した電位は検出手段１５１のフィルタ部１５１１と、アンプ１５１２を介して演算手段１５２に伝達される。演算手段１５２内では、メモリ手段１５２１に初期判定閾値と、クリア判定領域と、侵入検出の閾値を記憶している。初期比較部１５２３で演算手段１５２の入力電圧と初期判定閾値を比較し、初期判定領域に入っているかを判定する（ＳＴＥＰ１）。判定の結果、初期判定閾値を越えて初期判定領域に入っていれば、次のステップへ移行する（ＳＴＥＰ２）。初期比較部１５２３での比較はタイマ手段１５２２で計時したタイミングで行う。これにより比較の取りこぼしなどがなくなる。前記したように（ＳＴＥＰ２）で、初期判定領域に入っていると判定した場合、タイマ手段１５２２は第１の計時を
開始し、電圧積算手段１５２６は演算手段１５２の入力電圧の積算を開始する（ＳＴＥＰ３）。この手前までは、侵入検出の演算開始の起点を決定するもので、この時点から侵入検出の演算を行うことになる。次に第１の計時を開始してから所定時間経過したかを判定する（ＳＴＥＰ４）。ここで、所定の時間が経過した場合は、計時を停止し、電圧積算値もクリアする（ＳＴＥＰ５）。（ＳＴＥＰ４）で所定の時間経過していない場合は、積算値が侵入を判定する閾値を超えていないかを侵入判定部１５２７で比較し、閾値を超えていた場合は侵入を検知したとして報知部３０へ判定結果を出力する。尚、報知部３０では判定結果をうけて、一定時間アラーム音と光を発生させて侵入者を威嚇する。ここでの威嚇はこの方式でなくともよい。また、並行して、通信手段により侵入者の侵入があったことを屋内の警報端末や外部電話、警備会社、警察等、適宜必要な箇所へ通報する（ＳＴＥＰ６）。（ＳＴＥＰ６）で、積算値が警報発生の閾値を超えていない場合は、演算手段１５２の入力電圧が、クリア判定領域に入っているかをクリア比較部１５２４で判定する（ＳＴＥＰ７）。入っていなければ、（ＳＴＥＰ４）に遷移する。（ＳＴＥＰ７）でクリア判定領域に入ると、計時手段１５２２で第２の計時を開始する（ＳＴＥＰ８）。次に、検出手段１５１の出力電圧が、クリア判定領域外にでた場合は、第２の計時を停止し、（ＳＴＥＰ４）に遷移する（ＳＥＴＰ１０）。（ＳＴＥＰ９）でクリア判定領域にとどまったまま、第２の計時開始から、所定の時間が経過した場合は、電圧積算手段１５２６で積算されていた積算値をクリアする（ＳＴＥＰ１１）。すなわち、ここで、出力信号の積算を開始した時点で生じた感圧手段の大きな出力は、侵入者の侵入行動によって生じた接触または押圧ではなく、小動物の飛び乗りなどの事象によって生じたものであったことが判別できるものである。
【００３７】
なお、本実施の形態では、出力信号がクリア判定領域にとどまったまま所定の時間が経過した場合に、積算値をクリアしていたが、クリア判定領域にはいった時に、積算値をクリアする構成としてもよい。また、クリア判定領域内にとどまった場合に計時を行い、計時した累積時間が所定時間以上であれば、積算値をクリアする構成としてもよい。また、クリア判定領域内にとどまったまま所定の時間が経過した場合に、積算を停止し（積算値はクリアしない）、再度クリア判定領域を逸脱した時に、積算を開始して積算値を累積する構成としてもよい。
【００３８】
なお、本実施の形態では、圧電センサからのアナログ出力信号で演算を行う構成で説明したが、他の接点式のスイッチを用いた場合でも、本実施の形態の演算処理を用いて判別が可能である。
【００３９】
また、検知レベル調整部１５１３により、検知手段１５１の検知レベルが調整可能である。また、調整手段１５２５により、メモリ手段１５２１に記憶した各種判定のための閾値や、タイマ手段１５２２による第１、第２の計時時間を変更できるようになっている。侵入検出装置の設置現場の状況や検知対象に合わせて、各種判定閾値やタイマ手段１５２２による計時時間の最適化ができる。例えばマイクロコンピュータなどが判定を行う構成とすれば、マイコンプログラムで判定領域の値や電圧比較サイクルすなわち計時時間の調節を行うようにすれば、任意に変更可能で、有用な展開が期待できる侵入検出装置を実現できる。
【００４０】
また、本実施の形態では侵入検知を目的とした装置としたので、侵入検知を結果として出力する構成としたが、接触検出装置として構成し、小動物の飛び乗りなどの本発明の演算処理で検出可能な事象を検出する必要のある場合などは、その接触状態が生起したことが判定できる。（ＳＴＥＰ１１）で判定結果を出力できるようにして、侵入に加え、寄りかかりについても結果を出力する、すなわち複数の結果を出力する構成としてもよい。
【００４１】
さらに、第１の計時中に侵入を判定するの閾値と積算値を比較しながら、並行して第２
の計時中にクリア判定領域に入ったかどうかを判定するというように、２重の判定を行っている点に特徴がある。この計時して各判定を行う所定時間を調整して、開始、終了のタイミングを異ならせることもできるもので、適宜、検知目的に合わせて設定する。このように、複数の判定領域と、計時時間を組み合わせることで、検知したくない場合の小動物の飛び乗り等は、報知を行わないようにできるなど、きめ細かく報知することが可能となり、侵入検出装置としての利便性が高まり、装置の演算処理にかかる負担も軽減できる。
【００４２】
（実施の形態２）
図９は実施の形態２における接触検出装置を侵入検出装置として構成した場合のブロック図である。本実施の形態においては、実施の形態１と演算手段での処理を行う構成が異なり、主としてこの部分に関連する構成、動作について説明して、他は実施の形態１と同様であるので、同じ符号を用いて説明する。図９において、制御ユニット１５は、検出手段１５１、演算手段１５３、報知部３０で構成されている。報知部３０は、例えば他への通信行う通信手段や威嚇のための音や光や表示を行う威嚇手段を有している。ここでは通信手段や威嚇手段は図示していない。検出手段１５１は、圧電センサ１４からの出力信号を所定の濾波特性で濾波するフィルタ部１５１１と、所定の増幅度で増幅を行うアンプ部１５１２と、フィルタの特性や増幅率を変更できる検知レベル調整手段１５１３を備えている。フィルタ部１５１１の濾波特性としては、侵入者の手の接触時の周波数は１０Ｈｚ以下であり、特に３〜８Ｈｚの範囲が多く、降雨による振動は１０Ｈｚ以上、風による振動は１Ｈｚ以下が多いので、濾波特性としては例えば、３〜８Ｈｚの信号成分を通過させるバンドパスフィルタとする。演算手段１５３は、メモリ手段１５３１、タイマ手段１５３２、初期比較部１５３３、調整手段１５３５、電圧積算手段１５３６、侵入判定部１５３７、ピーク値比較部１５３８を備えている。
【００４３】
以上のように構成された侵入検出装置について、以下その動作、作用について図１０を用いて説明する。図１０において、侵入者が壁状構造体１１を乗り越えて侵入する際に、体を持ち上げるため壁状構造体１１上部に手をかけ、侵入者が侵入した時の圧電センサ１４の出力電圧をフィルタ部１５１１、アンプ１５１２を通して出力された信号Ｖを上部に、下部には電圧積算手段１５３６で、検出手段１５１からの出力信号Ｖを積算した値の経時変化の特性図を示した。
【００４４】
Ｔ０のタイミングで手をかけたとすると、そこで手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて変位し、圧電センサがそれに連動して変形して、ｔ３においてＡのようなピークをもつ信号が出力される。積算手段ではＤ０を超えたｔ０より積算を開始していく。積算値が侵入判定閾値Ｉを越えると判定手段で侵入を判定する。
【００４５】
まず、侵入者が壁状構造体１１の手すり１２に取り付けた可動部１３ｂに手をかけると、手指による押圧で可動部が撓み、その変形が圧電センサ１４及び支持手段１６に印加される。支持手段１６は圧電センサ１４より柔軟性を有しているので、指の接触による押圧により支持手段１６が圧縮されて、圧電センサ１４も容易に変形する。そして、圧電センサ１４からは圧電効果により圧電センサ１４の変形の加速度に応じた信号が出力される。
【００４６】
従来の構成では、手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて大きくストロークをもって可動すると、侵入者が気づき易いため侵入検出としては好ましくなかった。また、侵入者でない使用者が寄りかかった場合は、特にバルコニーなどの高い位置にある場合などは不安感を与えることがあったが、本実施の形態１の侵入検出装置の構成は小さなストロークでも確実に感圧手段が検出できる構成としており、侵入者にも気付かれにくく、使用者に安心感を与えることができる。
【００４７】
圧電センサ１４の出力信号は、フィルタ部１５１１により手の接触時の周波数帯域であ
る３〜８Ｈｚの信号を通過させ、他の周波数帯の信号は除去される。図１０にはアンプ部１５１２の出力信号Ｖを示している。手の接触時には、Ｖに基準電位Ｖ０より大きな信号成分が現れる。この際、仮に圧電センサ１４を壁状構造体１１の手すり１２の上部に取り付けた構成であれば、手の接触の際の圧電センサ１４の変形はわずかであるが、本実施の形態の場合は支持手段１６が圧電センサ１４よりも柔軟性を有した弾性体からなり、接触の際に支持手段１６が容易に圧縮されるので、可動部１３ｂが下向きにスライド可動したり、可動部１３ｂの受圧面可が撓む構成となり、圧電センサ１４の変形量が増大する。さらに、非線形撓み部１７を支持手段１６よりも変形しやすい材料や構成とし、押圧部材１８を支持手段１６よりも変形しにくい材料や構成とすることで、手の押圧を押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達して、圧電センサ１４はその変位を受けて撓む。また非線形撓み部１７は押圧を受けて変形し、可動部１３ｂのスライド可動が増し、圧電センサ１４の撓みによる変化量が増大する。手が可動部１３ｂを押したとき、押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達し、圧電センサ１４が撓み、また非線形撓み部１７が撓みの進行を加速する状況を図４（ｂ）に示している。このように圧電センサ１４は大きな変形量が得られ、変形量の２次微分値である加速度も大きくなり、結果として圧電センサ１４の出力信号も大きくなる。
【００４８】
初期比較部１５３３は圧電センサ１４からの出力電圧ＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０（初期判定閾値）を超えていれば初期判定領域に入り、体の一部が接触したと判定し、電圧積算手段１５３６出力信号の積算を開始する。そして、電圧積算手段１５３６は、｜Ｖ−Ｖ０｜の値を積算していく。詳細な説明は後述するが、周期性のある接触や振動を検出するために、ピーク値Ａからピーク値Ｂまでの単位時間あたりの変化量と、ピーク値Ｃからピーク値Ｄまでの単位時間あたりの変化量を算出し、前者と後者の変化量が同一である場合に、積算値をクリアすることで、風や雨等の周期性のある接触や振動を判定することが可能となり、誤検知をなくすことが可能となる。
【００４９】
また、演算手段１５３とその周辺での動きを図１０、図１１を用いて説明する。図１１に記載のＰ、Ｑは図１０で示しているＡ、Ｂ、Ｃ・・・等と随時対応していく。圧電センサ１４で発生した電位は検出手段１５１のフィルタ部１５１１と、アンプ１５１２を介して演算手段１５３に伝達される。演算手段１５３内では、メモリ手段１５３１に初期判定領域と、警報発生の閾値を記憶している。初期比較部１５３３で演算手段１５３の入力電圧と初期判定領域に入っているかを判定する（ＳＴＥＰ１）。判定の結果、初期判定領域に入っていれば、次のステップへ移行する（ＳＴＥＰ２）。初期比較部１５３３での比較はタイマ手段１５３２で計時したタイミングで行う。これにより比較の取りこぼしなどがなくなる。
【００５０】
前記したように（ＳＴＥＰ２）で、初期判定領域に入っていると判定した場合、タイマ手段１５３２は第１の計時を開始し、電圧積算手段１５３６は演算手段１５３の入力電圧の積算を開始する（ＳＴＥＰ３）。この手前までは、侵入検出の演算開始の起点を決定するもので、この時点から侵入検出の演算を行うことになる。次に第１の計時を開始してから所定の時間経過したかを判定する（ＳＴＥＰ４）。ここで、所定の時間が経過した場合は、計時を停止し、電圧積算値もクリアする。なお後述する比較用データがあれば、比較用データもクリアする（ＳＴＥＰ５）。（ＳＴＥＰ４）で所定の時間経過していない場合は、閾値を超えていないかを侵入判定部１５３７で判定し、閾値を超えていた場合は侵入を検知したことを検出して報知部３０へ判定結果を出力する。尚、報知部３０では威嚇手段から一定時間アラーム音や光を発生させて侵入者を威嚇する。また、並行して、通信手段により侵入者の侵入があったことを屋内の警報端末や外部電話、警備会社、警察等、適宜必要な箇所へ通報する（ＳＴＥＰ６）。（ＳＴＥＰ６）で、積算値が警報発生の閾値を超えていない場合は、演算手段１５３の入力電圧をメモリ手段１５３１で記憶していき、図１０に示すピーク値Ａが検出できたか否かを判定する。本実施の形態では、ピーク値は
それぞれＶ０を基準としている。図１１ではピーク値Ａが検出されるまでループしているがこの間に、第１の計時が所定の時間経過したら（ＳＴＥＰ５）へ、積算値が侵入検知の閾値以上になれば、侵入を検知したことを検出して報知部３０へ判定結果を出力する（ＳＴＥＰ７）。（ＳＴＥＰ７）以降の動作についても、第１の計時が所定の時間経過したら（ＳＴＥＰ５）へ、積算値が侵入検知の閾値以上になれば、侵入を検知したことを検出して報知部３０へ判定結果を出力する。そして、ピーク値Ａを検出した場合、第２の計時を開始する（ＳＴＥＰ８）。次に、図１０に示すピーク値Ｂが検出できたか否かを判定する（ＳＴＥＰ９）。そして第２の計時を停止する（ＳＴＥＰ１０）。次にピーク値Ａ、ピーク値Ｂ、第２の計時の各値（ｔ２、ｔ３）からピーク値比較部１５３８で、ピーク値Ａからピーク値Ｂまでの単位時間あたりの変化量であるデータＡＢを演算し、比較用データがあればデータＡＢと比較を行う（ＳＴＥＰ１１）。比較用データの詳細については、後述するが、ここでは比較用データがなかったとして、（ＳＴＥＰ１２）へ遷移する。ＳＴＥＰ１２ではデータＡＢと比較用データとが同一であるかを判定する。ここでは、データＡＢと比較用データが同一ではない（比較用データが存在しない）ため、データＡＢを比較用データとする（ＳＴＥＰ１３）。そして、クリアカウント（Ｎ）をリセットする（ＳＴＥＰ１４）。これ以降、データＡＢは比較用データとして使用する。同様にして、図１０のピーク値Ｃとピーク値Ｄを検出していき、データＣＤを算出する。そしてデータＣＤと比較用データ（データＡＢ）とを比較する（ＳＴＥＰ１２）。ここで同一ではないと判定した場合は、（ＳＴＥＰ１３）へ遷移する。なお、本実施の形態では、比較用データはデータＡＢを更新せずに使用しているが、データＡＢからデータＣＤに変更するなど、順次更新してもよい。また、比較用データをあらかじめ所定の値に設定しておいてもよい。
【００５１】
また、（ＳＴＥＰ１２）で同一であると判定した場合、クリアカウント（Ｎ）＋１を行う（ＳＴＥＰ１５）。ここで、同一の判定は、データＣＤが比較用データ（データＡＢ）の±何％以内であれば、同一とみなす方法や、単位時間あたりの出力信号の変化率が、±何ｍＶ以内であれば同一とみなす方法等がある。ただし、同一とみなす判定についてはこれに限定するものではない。
【００５２】
そして、クリアカウント（Ｎ）が所定の回数（Ｘ）であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ１６）。また、本実施の形態では、ピーク値からピーク値までの単位時間あたりの変化量を用いて、同一か否かを判定しているが、ピーク値を等間隔で検出した場合に周期性があると判定してもよい。なお、本実施の形態では、圧電センサからのアナログ出力信号で演算を行う構成で説明したが、他の接点式のスイッチを用いた場合でも、本実施の形態の演算処理を用いて判別が可能である。
【００５３】
ここで、クリアカウント（Ｎ）が所定の回数（Ｘ）であった場合、すなわち、このＸは、周期性のある接触現象が生じて圧電センサからの信号出力が周期的に発生し、その周期的な信号の発生回数をカウントして、その周期性信号が継続して発生しているものであるかどうかを判定するものである。この回数が多いほど周期性の判定の継続が長いことを示す。そして、電圧積算手段１５３６で積算されていた積算値をクリアする（ＳＴＥＰ１７）。すなわち、ここで、出力信号の積算を開始した時点で生じた感圧手段の大きな出力は、侵入者の侵入行動によって生じた接触または押圧ではなく、風等による振動などの事象によって生じたものであったことが判別できるものである。
【００５４】
なお、本実施の形態では、比較用データと算出したデータが同一と判定した場合にクリアカウント（Ｎ）をカウントアップし、同一でない場合はクリアカウント（Ｎ）をクリアしている。即ち同一判定が連続し、所定の回数（Ｘ）に到達した時に積算値をクリアするが、これは、必ずしも連続である必要はなく、同一判定のカウントを累積した回数で積算値をクリアしてもよい。なお、この積算値をクリアするための条件は、これに限定するものではない。
【００５５】
また、本実施の形態では、ピーク値ＡとＢより、データＡＢを算出し、ピーク値ＣとＤより求めたデータＣＤとの比較を行っていたが、ピーク値ＢとＣよりデータＢＣと算出し、ピーク値Ｄの次のピーク値をＥとして、データＤＥと比較してもよい。また、これらの比較方法を組み合わせて動作させてもよい。
【００５６】
なお、本実施の形態では、データＡＢは単位時間あたりの変化量を算出して、これをもとにデータＣＤと比較する構成としたが、これにかぎらず、他の演算値で、ピーク値の出現する周期性を判定できる値であればよい。
【００５７】
また、検知レベル調整部１５１３により、検知手段１５１の検知レベルが調整可能である。また、調整手段１５３５により、メモリ手段１５３１に記憶した各種判定領域の値や、所定の回数（Ｘ）、同一と判定するための判定の割合等を変更できるようになっている。侵入検出装置の設置現場の状況や検知対象に合わせて、各種判定閾値等の最適化ができる。例えばマイクロコンピュータなどが判定を行う構成とすれば、マイコンプログラムで判定領域の値や電圧比較サイクルすなわち計時時間の調節を行うようにすれば、任意に変更可能で、有用な展開が期待できる侵入検出装置を実現できる。
【００５８】
また、本実施の形態では侵入検知を目的とした構成としたので、侵入検知を結果として出力する構成としたが、他の接触検出装置の構成として、小動物の飛び乗りなどの本発明の演算処理にて検出可能な状況に準じた事象を検出する必要のある場合などは、その事象が生じたことを（ＳＴＥＰ１６）のタイミングで判定結果を出力するような構成としてもよい。
【００５９】
さらに、第１の計時中に侵入検知の閾値と積算値との比較を行いながら、並行してピーク値を算出して周期性を判定する点に特徴がある。この判定の所定の時間間隔は調整して変更可能で、開始、終了のタイミングを異ならせることもできるもので、適宜、検知目的に合わせて設定する。このように、複数の判定領域（閾値）と、計測時間を組み合わせることで、検知したくない場合の、風等の振動は、報知を行わないようにできるなど、きめ細かく報知することが可能となり、侵入検出装置としての利便性が高まる。
【００６０】
また、本実施の形態１と本実施の形態２を組み合わせて使用してもよく、組み合わせて使用することにより、小動物の寄りかかりや、風等の振動に対しても、細かな接触状況を判別可能となり、侵入検知について確実に誤検知を排除することが可能となる。
【００６１】
（実施の形態３）
図１２は本発明の実施の形態３における接触検出装置を侵入検出装置として構成した場合の図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。図３に示すように本実施の形態１、２の構成では上からの押圧に対して、最も圧電センサ１４が撓みやすい構成となっているが、上方からの押圧だけを検知する構成ではなく、図１２に示すように、あらゆる方向からの接触を検知するようにして、侵入者の多様な侵入行動に対して、確実に感圧手段を変形させられる構成とすることが侵入を検出する上では望ましい。ここでは押圧部材を可動部１３ｄの圧力や接触の力のかかる方向Ｆに対応してその接触面の裏側の面に複数設けている。ここでは、左右両側面、上面とその間の傾斜面とした。また、可動部１３ｄの装着部１３ｃとの勘合部１３ｅ、１３ｆは、可動部１３ｄが受圧方向と同様に可動な構成となるように、遊びを持たせた状態で勘合させている。これらは、支持手段１６の弾性による復元力と勘合部の勘合状態により、可動部の可動範囲が規制されており、変位を生じてももとの位置にもどるようになっている。そして、この可動範囲で可動部が変位して、押圧部材により変形をうけた感圧手段が変形して信号を出力する。しかしながら、このように、多方面からの接触を検知しやすい構成とすると、多方向からの接触でも検知可能とな
り、特に斜め方向からの接触等が考えられる荷重の小さな小動物の飛び乗り等で誤検知も起こりやすい構成となるが、本実施の形態１または、本実施の形態２の演算処理をすることによって、これらの侵入に類似した接触が起こりえる事象を排除し、侵入は確実に検知することが可能となる。
【００６２】
また、押圧部材の位置を特定することで、検出範囲を限定することも可能である。例えば、右側からの押圧や接触を検知する必要のない場合は、右側の押圧部材を取り外したり、押圧部材の形状を変えて、可動部１３ｄの右方向からの接触や圧力によって動かない構成としたり、支持手段１６に保持された圧電センサ１４が変形しないような構成とすればよい。さらに、図に示すように、勘合部１３ｅと１３ｆそれぞれの勘合の形状を変えて、右側からの押圧や接触では、可動部１３ｄが可動しないようにしてもよい。
【００６３】
（実施の形態４）
図１３は本発明の実施の形態３における侵入検出装置の図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。
【００６４】
支持手段２２はバネ等の弾性部材を使用している。なお、バネ等の弾性部材の形状は図１３では断面が略２の字の形状であるが、これに限定するものではなく、圧電センサ１４を固定し、可動部１３ｄが押圧されて変位しても、所定の位置に戻るように弾性を持たせた構成であればよい。本実施の形態の支持手段は、帯状の薄い金属板を折り曲げ、圧電センサ１４の周囲に密着して保持して、それとは別の位置で装着部と固定しているため、装着部１３ｃとの固定と、圧電センサ１４の保持とを一体構成としている。この時、支持手段２２は、圧電センサ１４が支持手段２２の内包でスライドしたり、回転したりしないようしっかりと保持している。また、図１４に弾性部材の形状断面が略２の字以外の形状例を示す。図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、弾性部材を使用した支持手段と、センサを保持するセンサ保持部材で構成されている。図１４（ａ）は、圧電センサ１４と弾性部材とが一体となった構成としているが、図１４（ｂ）、（ｃ）は、圧電センサ１４の保持と、弾性部材とを別体にして、センサ保持部分を弾性部材にはめ込んだり、接着する等して、固定する構成としている。なお、支持手段は金属でなくてもよく、センサをしっかり保持でき固定できるもので弾性を備えたものであればよい。そして、支持手段２２はケーブル状の圧電センサ１４に対して全長さ範囲で固定するのではなく、所定の間隔をあけて部分的に支持するように設けたものである。図１３では、圧電センサ１４は支持手段２２の一部によってその周囲を固定して保持している。また、支持手段２２の上面と可動部１３ｄの接する部分で固定されており、多方面からの押圧や接触でも連動して圧電センサ１４を確実に変形させる構成となる。そのため、支持手段１９が実施の形態１、２に設けた押圧部材としての効果も兼ねている。また、弾性支持手段２２の上面と、可動部１３ｄが固定されていなくても、可動部１３ｄ自体の荷重がかかり、装着部１３ｃとの勘合部とである程度固定できるような構成とすれは、上方からの押圧や接触は充分検知が可能である。
【００６５】
また、図１５のような構成としても同様の効果が得られる。これは、支持手段２２と可動部１３ｃが固定されていなくても、可動部材２３ａ、２３ｂを可動部１３ｄに設けて、上方以外の押圧や接触でも、圧電センサ１４を変形させることができる。可動部材２３ａ、２３ｂは可動部１３ｄからリブを立て、支持手段２２の接触位置を断面図の左右から固定するように設けた。これは必ずしも可動部に設けなくとも、支持手段の形状を変えて可動部との位置を固定するような構成でもよい。
【００６６】
また、図１６のような構成とすると、支持手段２４は、圧電センサ１４を支持する部分から放射状に柱状支持部材２４ａ〜２４ｅを延出させ、可動部１３ｄの各接触面の形状に沿った形の面を支持して可動部１３ｃの動きと連動可能な構成となっており、多方面からの押圧や、接触でも検出可能となる。以上のような構成とすることで、少ない部品で、形
状を保持しつつ、最小限の可動で、必要な変形が生じ、圧電センサ１４から出力信号が発生させることが可能となる。また、装着部１３ｃと可動部１３ｄとの勘合構造によって、可動部１３ｄの可動範囲を規制し、位置決めしているので変位し過ぎない構成としている。なお、これらの実施の形態では可動部１３ｄの接触面はＲ形状となるようにしてもよい。
【００６７】
なお、上記各実施の形態以外に、接触検出装置として、図１７ように、自動車などの移動体の開閉部の挟み込み検知装置の構成として使用する場合や、図１８のようにドアハンドルの接触検出装置として使用する場合や、自動車への侵入検知として使用する場合、生体の監視装置として使用する場合などに利用することも可能である。
【００６８】
図１７（ａ）は自動車のスライドドアと、窓を示した図であり、図１７（ｂ）と図１７（ｃ）は図１７（ａ）のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’断面図である。スライドドアや、ウインドウのドア、窓、またはそれらの枠体の厚みをもった端面に装着して接触面を挟み込み検知部に設けて接触検出装置として配設している。ここでは実際に接触した場合の接触感、挟み込みが生じた場合を考慮し、可動部４９を発泡部材やゴムなどのなど柔らかい部材で構成してもよい。図１７（ｂ）、（ｃ）の本実施の形態の構成にすることで、車内側、開閉方向側、車外側を含めた多方向の押圧や接触詳細な状況を検出することができ、より精度よく、かつより迅速に挟み込みを検出することが可能となる。また、支持手段４６は所定の間隔で圧電センサ１４を支持しており、可撓性のあるケーブル状の圧電センサを用いており、長尺なスライドドアの端部に組み込み際にも、ドア形状に合わせて作業が容易であり、支持手段４６の位置を所定の間隔で設けたり、適宜間隔を広めたり狭めたりして形状に合わせて部分的に支持することが可能で、ドアの形状の多様性にも対応できて、配設自由度が向上する。また、小さな振動を排除して検出するなど、本来検出したくない出力を排除して、確実な検出を行うことができる。
【００６９】
図１８（ａ）は自動車のドアハンドルを示した図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図１８（ｃ）は図１８（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。ここでは、ドアハンドルの把持部の裏側に可動部１３ｃの接触部を設けた構成とした。図１８（ｃ）の本実施の形態の構成にすることで、把持する人体の手の形状やかかりかたが多様であったとしても、多方向の押圧や接触を検出することができ、より精度よく、かつより迅速に押圧または接触を検出することが可能となる。また、図１８（ｂ）では、ドアハンドルを握った場合に、押圧や接触を検出しているが、ドアハンドルの車体外側方向に可動部１３ｃの接触部を設けて設置すれば、ドアハンドル表面に触れるだけで、検出することも可能となる。また、小さな振動を排除して検出するなど、本来検出したくない出力を排除して、確実な検出を行うことができる。
【００７０】
また、監視対象者や監視対象物を監視領域の隔壁に本発明の接触検出装置を設けて、この接触状況をモニタして監視を行う監視装置を構成することも可能である。壁部の上端面に設置するほか、監視領域内側面に設ける構成として、監視対象者もしくは監視対象物の壁部への接触状況を詳細にモニタすることができる。そして、人の動きとそれ以外を区別するなど、本来検出したくない出力を排除して、確実な検出を行うことができる。
【００７１】
また、無人輸送車や掃除ロボット等の移動体のバンパー部分等に本発明の接触検出装置を設け、この接触状況をモニタすることで、壁や人等の接触検知を行う構成とすることも可能である。これは、無人輸送車や掃除ロボット等が接触検知を行うと、無人輸送車等の場合は、逆方向に移動したり、移動停止するように制御することで、安全性の向上が図れたり、掃除ロボットの場合は、壁等に沿って、掃除を行うように制御したりすることが可能となる。また、壁面と人とを区別するなど、本来検出したくない出力を排除して、確実な検出を行うことができる。
【００７２】
特に実施の形態３，４の構成などであれば、設置場所に応じた配設が可能で、かつ多様な接触状態を検出し得る構成である上、実施の形態１，２構成の演算処理の両方を並行して行い判定する構成とすることで、各種多様な接触事象を判別することが可能である。そして、各種用途に応じた設定をすることで、利便性の高い接触検出装置とすることができる。なお、それぞれの実施の形態を組み合わせた構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明にかかる接触検出装置は、小さな可動で接触または押圧を検出でき、かつ、多方面からの押圧または、接触が検知でき、更に誤検知の少ない、すなわち検出したくない条件では検出しない接触検出装置を提供することができる。加えて、住居や工場、鉄道、空港等の屋外の敷地に敷設される多様な形状の壁状構造体に設置して活用できるとともに、例えば、屋内の比較的小さな構成物である机の引出しやドアの取手の裏側などに配設することも可能で、引出しやドアを不正に開けようとした際に警報を発生して通報したり、威嚇したりして不正使用を知らせる等のセキュリティシステムとしても適用できる。また、反応する部分と反応するためのストロークを十分に確保でき、確実に固定でき、多種の形状にも対応できる接触検出装置をとしても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態における接触検出装置を侵入検出装置として構成し設置した壁状構造体の構成図（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ位置における断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における圧電センサ１４と制御ユニット１５の構成図（ｂ）図２（ａ）のＢ−Ｂ位置における断面図
【図３】本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の輪切り方向の断面図
【図４（ａ）】本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の長手方向の断面図
【図４（ｂ）】本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の長手方向で侵入者が押した状態の断面図
【図５】本発明の実施の形態１における侵入検出装置のブロック図
【図６】本発明の実施の形態１における侵入検出装置で、侵入者が侵入した時の出力信号Ｖと、積算手段の積算値と、侵入判定部の出力信号Ｊの経時変化を示す特性図
【図７−１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図
【図７−２】（ｂ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図（ｃ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図
【図７−３】（ｄ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図（ｅ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図（ｆ）本発明の実施の形態１におけるクリア判定領域の範囲例を示す図
【図８】本発明の実施の形態１における演算手段のフロー図
【図９】本発明の実施の形態２における侵入検出装置のブロック図
【図１０】本発明の実施の形態２における侵入検出装置で、侵入者が侵入した時の出力信号Ｖと、電圧積算手段の積算値の経時変化を示す特性図
【図１１】本発明の実施の形態２における演算手段のフロー図
【図１２】本発明の実施の形態３の接触検出装置の断面図
【図１３】本発明の実施の形態４の接触検出装置の第１の断面図
【図１４】本発明の実施の形態４における他の支持手段の例を示す断面図
【図１５】本発明の実施の形態４における第２の断面図
【図１６】本発明の実施の形態４における第３の断面図
【図１７】（ａ）本発明の実施の形態４における自動車のスライドドアと、窓を示した図（ｂ）図１７（ａ）のＡ−Ａ’位置における断面図（ｃ）図１７（ａ）のＢ−Ｂ’位置における断面図
【図１８】（ａ）本発明の実施の形態４におけるドアハンドルを示した図（ｂ）図１８（ａ）のＡ−Ａ位置における断面図（ｃ）図１８（ｂ）のＢ−Ｂ位置における断面図
【図１９】従来の他の侵入検出装置の断面図
【符号の説明】
【００７５】
１１ フェンス（壁状構造体）
１２ 手すり
１３ａ 装着部
１３ｂ、１３ｃ 可動部
１４ 圧電センサ（感圧手段）
１５ 制御ユニット
１６、２２、２４、２５、２６、２７ 支持手段
１７ 非線形撓み部
１８ 押圧部材
２３ 可動部材
３０ 報知部
１５１ 検出手段
１５２、１５３演算手段
１５２１、１５３１ メモリ手段
１５２２、１５３２ タイマ手段
１５２３、１５３３ 初期比較部
１５２４ クリア比較部
１５２５、１５３５ 調整手段
１５２６、１５３６ 電圧積算手段
１５２７、１５３７ 侵入判定部
１５３８ ピーク値比較部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い接触または押圧を判定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号から前記出力信号の周期性の有無を判定することを特徴とした接触検出装置。
【請求項２】
演算手段は、前記感圧手段の出力信号を積算する積算手段を有し、前記積算手段による積算開始後に、前記感圧手段の出力信号から前記出力信号の周期性の有無を判定することを特徴とした請求項１記載の接触検出装置。
【請求項３】
演算手段は、初期判定閾値を記憶し、感圧手段の出力信号が前記初期判定閾値を超えると積算手段の積算を開始する請求項１または２記載の接触検出装置。
【請求項４】
演算手段による周期性の有無の判定は、感圧手段の出力信号の変化量に基づいて判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項５】
演算手段は、感圧手段の出力信号の積算値が予め記憶された閾値を超えると接触を検知する請求項１から４のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項６】
初期判定閾値を調整する調整手段を有する請求項１から５のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項７】
感圧手段の出力信号の検出レベルを調節する検出手段を有し、前記感圧手段の信号は前記検出手段を介して演算手段に出力する請求項１から６のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項８】
感圧手段として可撓性をもつケーブル状の圧電センサを使用した請求項１から７のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項９】
感圧手段は、壁状構造体に配設された請求項１から８のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項記載の接触検出装置の機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１】
接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い接触または押圧を判定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号から前記出力信号の周期性の有無を判定することを特徴とした接触検出装置。
【請求項２】
演算手段は、前記感圧手段の出力信号を積算する積算手段を有し、前記積算手段による積算開始後に、前記感圧手段の出力信号から前記出力信号の周期性の有無を判定することを特徴とした請求項１記載の接触検出装置。
【請求項３】
演算手段は、初期判定閾値を記憶し、感圧手段の出力信号が前記初期判定閾値を超えると積算手段の積算を開始する請求項１または２記載の接触検出装置。
【請求項４】
演算手段による周期性の有無の判定は、感圧手段の出力信号の変化量に基づいて判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項５】
演算手段は、感圧手段の出力信号の積算値が予め記憶された閾値を超えると接触を検知する請求項１から４のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項６】
初期判定閾値を調整する調整手段を有する請求項１から５のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項７】
感圧手段の出力信号の検出レベルを調節する検出手段を有し、前記感圧手段の信号は前記検出手段を介して演算手段に出力する請求項１から６のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項８】
感圧手段として可撓性をもつケーブル状の圧電センサを使用した請求項１から７のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項９】
感圧手段は、壁状構造体に配設された請求項１から８のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項記載の接触検出装置の機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図７−３】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図７−３】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−１４１０３２（Ｐ２００７−１４１０３２Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３５５０６（Ｐ２００５−３３５５０６）
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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