防犯センサ
【課題】検知対象物体の移動方向や位置に関わらず常に的確な検知を行うことができる信頼性の高い防犯センサを提供する。
【解決手段】検知エリアに向けてマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する物体からの反射波を受信して、その物体までの距離に対応する距離情報を出力するとともに、その物体の方向情報を出力するマイクロウエーブセンサ３２０と、これによって得られる２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて前記物体の移動パターンを認識し、その移動パターンに基づいて前記検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する検知対象物体存在判別手段３３２と、この検知対象物体存在判別手段によって検知対象物体が存在していると判別された場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段３３３とを備える。
【解決手段】検知エリアに向けてマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する物体からの反射波を受信して、その物体までの距離に対応する距離情報を出力するとともに、その物体の方向情報を出力するマイクロウエーブセンサ３２０と、これによって得られる２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて前記物体の移動パターンを認識し、その移動パターンに基づいて前記検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する検知対象物体存在判別手段３３２と、この検知対象物体存在判別手段によって検知対象物体が存在していると判別された場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段３３３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロウエーブセンサを内蔵する防犯センサに関し、特に、誤報の発生を極力回避して信頼性を向上させた防犯センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、防犯装置の一つとして、マイクロ波を検知エリアに向けて送信し、検知エリア内に人体（侵入者）が存在する場合には、その人体からの反射波（ドップラー効果によって変調したマイクロ波）を受信して人体を検知するマイクロウエーブセンサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
さらに、マイクロウエーブセンサの１タイプとして、周波数の異なる複数のマイクロ波を利用して検知エリア内に存在する人体などの検知対象物体までの距離を計測するようにしたものも提案されている。この種のセンサは、例えば周波数の異なる２種類のマイクロ波を検知エリアに向けて送信し、それぞれの反射波に基づく２つのＩＦ信号の位相差を検出するようになっている。この位相差は、検知対象物体までの距離に相関があり、検知対象物体までの距離が大きいほど位相差も大きくなる傾向がある。つまり、この位相差を求めることにより検知対象物体までの距離を計測することが可能である。また、この位相差の時間的な変化を認識することにより検知エリア内の検知対象物体が移動しているか否かを判定することも可能である。これにより、例えば検知エリア内で移動している検知対象物体のみを識別することが可能になる。
【０００４】
ところで、この種のセンサを防犯用センサとして使用し、上記位相差の時間的な変化を認識して、検知エリア内で移動している検知対象物体のみを認識するようにした場合、次のような問題点があった。例えば、屋外に設置した場合に、風による草木などの揺れによってその草木などを検知対象物体であると誤検知して誤報を発してしまう可能性がある。同様に、屋内に設置した場合には、換気用のファンの回転動作や、風によるブラインドやカーテンの揺れ、あるいはマイクロウエーブセンサ自体の振動などによっても人体以外の物体（非検知対象物体）を検知対象物体であると誤検知して誤報を発してしまう可能性があった。
【０００５】
そこで、本発明の発明者は、人体などの検知対象物体と人体以外の非検知対象物体との判別を正確に行って誤報を回避する技術について既に提案している（特許文献２参照。）。
【０００６】
この提案は、各反射波に基づいて検知エリア内に存在する物体までの相対距離の単位時間当たりの変化量を計測し、その変化量が所定の閾値以上であるときにのみ、その物体を検知対象物体であると判定するものである。つまり、風によって揺れている草木や回転しているファンなどは移動距離が僅かであるのに対し、人体などの検知対象物体では移動距離が大きくなるので、その差を認識することで検知対象物体であるか否かを的確に判定するようにしている。なお、以下の説明では、このような誤報防止対策を「草木対策」、上記の閾値を「草木対策レベル」と記すこととする。
【特許文献１】特開平７−３７１７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述のようなマイクロウエーブセンサでは、送受信アンテナとして比較的指向性の広いものをその送受信方向を固定して使用しているため、本来の検知対象物体である侵入者などを必ずしも正確に検知できない可能性があった。例えば、雨、昆虫などの接近、設置場所やマイクロウエーブセンサ自体の振動などによって影響を受け、誤報などを生じる場合があった。
【０００８】
また、上述の「草木対策」を施した場合、検知対象物体がマイクロウエーブセンサに正対する方向とは直交する方向に移動すると、検知対象物体までの距離が大きく変化しないことがあり、検知対象物体の検知ができないいわゆる「失報」を生じることもあった。特に、窓際やフェンス際などの警戒を行う場合に、設置方向によってこれが軽視できない問題になることもあった。
【０００９】
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、検知対象物体の移動方向や位置に関わらず常に的確な検知を行うことができる信頼性の高い防犯センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の防犯センサは、検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波を受信して、その物体までの距離に対応する距離情報を出力するマイクロウエーブセンサと、このマイクロウエーブセンサによる前記複数のマイクロ波の送受信方向を所定角度範囲内で変更可能な方向可変アンテナ装置と、この方向可変アンテナ装置に対して前記送受信方向の前記所定角度範囲内にわたる走査を指示するとともにその走査中に前記距離情報を監視することにより、物体が存在する方向情報とその物体までの距離情報とからなる２次元物体位置情報を求める走査測定手段と、この走査測定手段によって求められる前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて前記物体の移動パターンを認識し、その移動パターンに基づいて前記検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する検知対象物体存在判別手段と、この検知対象物体存在判別手段によって検知対象物体が存在していると判別された場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記方向可変アンテナ装置としては、例えばフェイズドアレーアンテナが挙げられるが、これに限るものではない。また、前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められる前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であれば、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。
【００１２】
このような構成の防犯センサによれば、侵入者の移動方向に関わらず常に的確な検知が可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００１３】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。さらに、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて得られる移動速度が所定速度範囲内であることをこの判別条件に加えてもよい。
【００１４】
このような構成の防犯センサによれば、誤報をさらに抑制して防犯センサとしての信頼性を一層高めることができる。
【００１５】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を中心とする第１の所定幅の領域を前記物体が横切ったと認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。なお、前記第１の所定幅は可変としてもよいし、この防犯センサからの距離に応じて可変としてもよい。
【００１６】
このような構成の防犯センサによれば、この防犯センサに対向する方向とは直交する方向の動きについても的確な検知が可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００１７】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を含む第２の所定幅の領域を前記物体が横切り、かつ、前記物体がその後の所定時間以上もこの領域境界近傍に留まっていると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。なお、前記第２の所定幅は可変としてもよい。
【００１８】
このような構成の防犯センサによれば、侵入者の典型的な挙動に基づいて検知を行うことができるので、例えば、小動物などが偶発的に接近したことによる誤報などを極力防止することが可能になる。
【００１９】
また、前記防犯センサにおいて、さらに、前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて前記検知エリア内の検知対象物体の存在を示す赤外線検知信号を出力する受動型赤外線センサを備え、前記警告信号出力制御手段は、この受動型赤外線センサの有効な赤外線検知領域の位置情報を記憶しており、この情報および前記２次元物体位置情報に基づいて前記検知対象物体が前記赤外線検知領域の内部にあると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。
【００２０】
このような構成の防犯センサによれば、前記マイクロウエーブセンサの検知エリアと前記受動型赤外線センサの有効な赤外線検知領域とが完全には重なっていないことによる誤報や失報を生じる可能性を極力抑えて、コンビネーションセンサとしての信頼性を高めることが可能となる。
【００２１】
あるいは、本発明の防犯センサは、検知エリアに向けてマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する物体からの前記マイクロ波の反射波を受信して、その物体までの距離に対応する距離情報を出力するとともに、その物体の方向情報を出力するマイクロウエーブセンサと、このマイクロウエーブセンサから出力される前記距離情報および前記方向情報によって得られる２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて前記物体の移動パターンを認識し、その移動パターンに基づいて前記検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する検知対象物体存在判別手段と、この検知対象物体存在判別手段によって検知対象物体が存在していると判別された場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることことを特徴としてもよい。
【００２２】
ここで、前記マイクロウエーブセンサとしては、受信用に複数のアンテナを用いるモノパルス方式によってその物体の方向情報を出力するものが挙げられる。具体的には、例えば、受信用にビームの一部が重なり合う複数のアンテナを用いる振幅比較モノパルス方式によるものや、位相比較モノパルス方式によるものが挙げられる。なお、これらのモノパルス方式は、１つのビーム位置における１つのパルス（モノパルス）を処理するものである。
【００２３】
このような構成の防犯センサによれば、侵入者の移動方向および位置に関わらず常に的確な検知が可能となり、反射波の時間的変動や妨害波による影響なども受けにくく、誤報や失報を極力回避して防犯センサとしての信頼性をさらに高めることができる。
【００２４】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められる前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であれば、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。
【００２５】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。さらに、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて得られる移動速度が所定速度範囲内であることをこの判別条件に加えてもよい。
【００２６】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を中心とする第１の所定幅の領域を前記物体が横切ったと認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。なお、前記第１の所定幅は可変としてもよいし、この防犯センサからの距離に応じて可変としてもよい。
【００２７】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を含む第２の所定幅の領域を前記物体が横切り、かつ、前記物体がその後の所定時間以上もこの領域境界近傍に留まっていると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。なお、前記第２の所定幅は可変としてもよい。
【００２８】
また、前記防犯センサにおいて、さらに、前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて前記検知エリア内の検知対象物体の存在を示す赤外線検知信号を出力する受動型赤外線センサを備え、前記警告信号出力制御手段は、この受動型赤外線センサの有効な赤外線検知領域の位置情報を記憶しており、この情報および前記２次元物体位置情報に基づいて前記検知対象物体が前記赤外線検知領域の内部にあると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の防犯センサによれば、侵入者の移動方向や位置に関わらず常に的確な検知が可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００３１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る防犯センサ１００の概略構成を示すブロック図である。
【００３２】
この図１に示すように、防犯センサ１００は、マイクロ波の送受信方向を変更可能なフェイズドアレーアンテナ１１０と、このフェイズドアレーアンテナ１１０を使用して人体などの検知対象物体の検知を行うマイクロウエーブセンサ１２０と、これらを制御するワンチップマイコン１３０とを備えている。
【００３３】
フェイズドアレーアンテナ１１０は、同一方向を向けて等間隔に配置された複数のアンテナ素子１１１と、これらのアンテナ素子１１１間の信号伝達経路における移相量を所定範囲内で制御する移相制御回路１１２とを有している。なお、フェイズドアレーアンテナ１１０の指向性は狭くしておくことが望ましい。また、移相制御回路１１２は、移相量を連続的に変更することによりその送受信方向も連続的可変であるタイプとする。
【００３４】
マイクロウエーブセンサ１２０は、２つの異なる周波数のマイクロ波を送受信するタイプのもので、検知エリア内に対してフェイズドアレーアンテナ１１０からマイクロ波を送信する。送信されたマイクロ波は、検知エリア内に何らかの物体が存在すると反射され、反射されたマイクロ波の一部はフェイズドアレーアンテナ１１０の方向に戻って受信される。そして、マイクロウエーブセンサ１２０は、受信したそれぞれの反射波に基づく２つのＩＦ信号の位相差を検出し、この位相差に基づいて検知物体距離信号を出力するように構成されている。
【００３５】
ワンチップマイコン１３０は、走査測定部１３１と、検知対象物体存在判別部１３２と、警告出力制御部１３３とを有している。なお、これらはワンチップマイコン１３０の組み込みソフトウェアによって実現されているが、実現方法はソフトウェアに限るものではない。
【００３６】
走査測定部１３１は、移相制御回路１１２に対して移相量の制御を指示するとともにマイクロウエーブセンサ１２０から出力される検知物体距離信号をモニターして検知物体が存在する方向情報およびその検知物体までの距離情報を求める。これにより、その検知物体の２次元位置情報を、防犯センサ１００からの距離および方向で定まる極座標系で得ることができる。
【００３７】
検知対象物体存在判別部１３２は、検知物体の２次元位置情報を常時あるいは周期的にモニターしており、その時間的な変化に基づいて検知物体の移動パターンを認識し、その移動パターンから検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する。認識可能なパターンについては、予め複数のパターンを準備しておき、それらを自動的に切り換えられるようにしてもよい。あるいは、ワンチップマイコン１３０の入力ポートなどに接続したＤＩＰスイッチなどを設けて、手動で切り換えられるようにしてもよい。なお、具体例については後述する。
【００３８】
警告出力制御部１３３の警告信号Ｄｏｕｔ１の出力形式はオープンドレインあるいはオープンコレクタとする。警告信号Ｄｏｕｔ１の出力は、検知対象物体存在判別部１３２が検知対象物体が存在していると判別しているときにＯＮとなり、検知対象物体が存在していないと判別しているときにはオープンになるものとする。
【００３９】
図２は、防犯センサ１００によって検知対象物体が存在していることを判別する一の方法の説明図である。
【００４０】
この図２に示すように、例えば、ある時点における検知物体の位置Ｐ１が防犯センサ１００から距離ｄ１、方向角θ１であり、所定時間経過後のその検知物体の位置Ｐ２が防犯センサ１００から距離ｄ２、方向角θ２である場合を考える。なお、方向角の基準は防犯センサ１００の正面方向とし、向かって右側をプラス方向としておく。
【００４１】
このような場合の検知物体の所定時間内の移動距離Δｄは次式によって算出することができる。
【００４２】
【数１】
そして、この移動距離Δｄを予め定めておいた所定閾値と比較し、移動距離Δｄがその所定閾値以上であれば、検知エリア内に侵入者などの検知対象物体が存在していると判別する。このように、単位時間内に所定閾値以上移動した物体のみを侵入者などの検知対象物体として判別することで、例えば、屋外の風で揺れている草木などを誤って検知対象物体であると検知してしまうことを極力防止できる。
【００４３】
以上のような構成および判別方法を採用することで、侵入者の移動方向に関わらず常に的確な検知が可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００４４】
なお、移動距離Δｄだけでなく、所定時間経過中における検知物体の位置の変化が連続的であったか否かや、さらに、検知物体の位置の時間的変化に基づいて得られる（位置を時間で微分すればよい）移動速度が通常の侵入者として想定される所定の速度範囲内であるか否かも考慮に加えることで、誤報をさらに抑制して防犯センサとしての信頼性を一層高めることができる。
【００４５】
図３は、防犯センサ１００によって検知対象物体が存在していることを判別する別の方法の説明図であり、（ａ）はフェンス１１の内側に防犯センサ１００が設置された場合の上方から見た位置関係を示し、（ｂ）は侵入者１０の位置の時間的な変化の例を示すグラフである。
【００４６】
図３（ａ）に示すように、防犯センサ１００がフェンス１１などの内部を警戒対象とする場合には、防犯センサ１００の正面方向に形成される細長い楕円状の検知エリアＡ１００がフェンス１１の内側に沿うように設置される。
【００４７】
ここで、防犯センサ１００の正面方向をｙ軸、これに直交する方向をｘ軸、防犯センサ１００前面の中心を両軸の原点とする直交座標系を定義し、上述のように極座標系で得られた検知物体の２次元位置情報は検知対象物体存在判別部１３２でこの直交座標系に変換されるものとしておく。
【００４８】
この場合に、フェンス１１の外側から内側への侵入者１０があると、どのような侵入経路を辿るにせよ、検知エリアＡ１００を横切ることになる。このような侵入者１０を検知するには、検知物体の２次元位置情報のうちのｘ座標のみの時間的変化に着目して判別を行えばよい。
【００４９】
具体的には、例えば、図３（ｂ）に示すように、ｘ軸の原点を中心とする所定幅Ｗ１の範囲を設定し、この範囲を検知物体のｘ座標が所定時間内に通過したことが検出されたときに侵入者１０などの検知対象物体が存在していると判別すればよい。このことは、図３（ａ）では、防犯センサ１００正面方向の所定幅Ｗ１の領域Ｒ１を侵入者１０などが横切ったことに相当する。
【００５０】
なお、所定幅Ｗ１については、ワンチップマイコン１３０の入力ポートなどに接続したＤＩＰスイッチなどにより可変としてもよい。
【００５１】
以上のような構成および判別方法を採用することで、防犯センサ１００に対向する方向とは直交する方向の動きについても的確な検知が可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００５２】
図４は、防犯センサ１００によって検知対象物体が存在していることを判別するさらに別の方法の説明図であり、（ａ）は壁１２および窓１３の外側に防犯センサ１００が設置された場合の上方から見た位置関係を示し、（ｂ）は侵入者１０の位置の時間的な変化の例を示すグラフである。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、防犯センサ１００が壁１２および窓１３などの外部を警戒対象とする場合には、防犯センサ１００の正面方向に形成される細長い楕円状の検知エリアＡ１００が壁１２および窓１３の外側を覆うように設置される。
【００５４】
ここでも、図３の場合と同様に、防犯センサ１００の正面方向をｙ軸、これに直交する方向をｘ軸、防犯センサ１００前面の中心を両軸の原点とする直交座標系を定義し、上述のように極座標系で得られた検知物体の２次元位置情報は検知対象物体存在判別部１３２でこの直交座標系に変換されるものとしておく。
【００５５】
この場合、侵入者１０の典型的な挙動としては、まず窓１３に近づき、何らかの方法で窓１３をこじ開けてから建物内部に侵入することが考えられるが、窓１３をこじ開けるために必要な時間は侵入者１０がほぼ同じ位置に留まることになる。このため、図３を参照して説明した判別方法では、検知エリアＡ１００の設定位置などによって、侵入者１０を的確に検知できない可能性がある。
【００５６】
そこで、例えば、図４（ｂ）に示すように、ｘ軸の原点を含む所定幅Ｗ２の範囲を設定し（この範囲の中心は、防犯センサ１００正面よりも壁１２から離れる側に配置する）、この範囲を検知物体のｘ座標が所定時間内に通過した後、さらに一定時間Ｔ１以上、検知物体のｘ座標がこの範囲の上限近傍に留まっていることが検出されたときに侵入者１０などの検知対象物体が存在していると判別すればよい。このことは、図４（ａ）では、防犯センサ１００正面方向の所定幅Ｗ２の領域Ｒ２（その中心は防犯センサ１００正面よりも壁１２から離れる側に配置）を侵入者１０などが横切った後、侵入者１０が防犯センサ１００正面近傍または窓１３の前にしばらく留まっていることに相当する。
【００５７】
なお、所定幅Ｗ２や防犯センサ１００正面中心からのずれ量などについては、ワンチップマイコン１３０の入力ポートなどに接続したＤＩＰスイッチなどにより可変としてもよい。
【００５８】
以上のような構成および判別方法を採用することで、侵入者１０の典型的な挙動に基づいて検知を行うことができるので、例えば、小動物などが偶発的に接近したことによる誤報などを極力防止することが可能になる。
【００５９】
＜第１実施形態の変形例＞
上述の図３を参照して説明した判別方法では、防犯センサ１００正面方向の所定幅Ｗ１の領域Ｒ１を侵入者１０などが横切ったことを検出していた。しかし、防犯センサ１００に広域エリアを持たせたり、フェイズドアレーアンテナのアンテナ素子数が少ない場合には、検知エリアＡ１００全体の幅が広がることになる。
【００６０】
上述の所定幅Ｗ１もそれに応じて拡大すると、防犯センサ１００に極めて近い部分では、実際の検知エリアＡ１００の有効幅よりも所定幅Ｗ１の方が大きくなる。このとき、例え侵入者１０がここを横切ったとしても、検知エリアＡ１００外における検知物体の２次元位置情報は得られないため、結果として侵入者１０を検知できない失報が生じてしまうことになる。
【００６１】
かと言って、防犯センサ１００に極めて近い部分の検知エリアＡ１００の幅に合わせて所定幅Ｗ１を小さくすると、防犯センサ１００から離れたところでは、検知エリアＡ１００の有効幅よりも所定幅Ｗ１の方が遙かに小さくなり、逆に誤報を生じやすくなる。
【００６２】
そこで、第１実施形態の変形例に係る防犯センサ１００ａの構成として、検知エリアＡ１００ａの内部において侵入者１０を検知するために適切な幅を有する領域Ｒ１００ａを予め求めておき、防犯センサ１００ａからの距離に応じたその領域Ｒ１００ａの幅を検知対象物体存在判別部１３２に記憶させておく。例えば、図５に示すように、３箇所程度の距離における領域Ｒ１００ａの幅を記憶させ、中間距離では記憶されているこれらの幅に基づく補完演算などから領域Ｒ１００ａの幅を算出してもよい。また、もっと多くの距離における領域Ｒ１００ａの幅を記憶させてもよい。
【００６３】
そして、検知物体の２次元位置情報の時間的変化が、この領域Ｒ１００ａを横切ったことを示した場合に、侵入者１０などの検知対象物体が存在していると判別すればよい。
【００６４】
以上のような構成および判別方法を採用することで、侵入者の移動方向および位置に関わらず常に的確な検知が可能となり、誤報や失報を極力回避して防犯センサとしての信頼性をさらに高めることができる。
【００６５】
＜第２実施形態＞
マイクロウエーブセンサと受動型赤外線センサ（以下「ＰＩＲセンサ」と記す）を組み合わせていわゆるＡＮＤ検知を行うコンビネーションセンサを構成する場合、これらのセンサの有効な検知エリアが完全には重なっていないことによる誤報や失報を生じる可能性もあった。そこで、上述のようにマイクロウエーブセンサによる検知物体の２次元位置情報が得られることを利用して、このような誤報や失報が生じる可能性を極力抑えた構成を第２実施形態として以下で説明する。なお、上述の各実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付すこととし、説明は主として相違点について行う。
【００６６】
図６は、本発明の第２実施形態に係る防犯センサ２００の概略構成を示すブロック図である。図７は、この防犯センサ２００の検知エリアＡ２００の概略説明図である。
【００６７】
図６に示すように、この防犯センサ２００は、第１実施形態の各構成要素に加えて、検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて検知対象物体の有無を示す信号（例えば、検知対象物体が存在するときはハイレベル、存在しないときはローレベル）を出力するＰＩＲセンサ２４０を備えている。また、ワンチップマイコン２３０では、警告出力制御部２３３にＰＩＲセンサ２４０の出力が接続されており、警告信号Ｄｏｕｔ２の出力の制御にＰＩＲセンサ２４０の出力も考慮する点が異なっている。
【００６８】
さらに、検知対象物体存在判別部２３２には、ＰＩＲセンサ２４０の有効な検知エリアＡ２４０の領域情報が記憶されており、検知物体の２次元位置情報がこの検知エリアＡ２４０の内部であることを示しているときに限って検知対象物体が存在していると判別するようにしておく。
【００６９】
警告出力制御部２３３の警告信号Ｄｏｕｔ２の出力は、検知対象物体存在判別部２３２が検知対象物体が存在していると判別しており、かつ、ＰＩＲセンサ２４０の出力も検知対象物体が存在することを示すハイレベルであるときに、警告信号Ｄｏｕｔ２の出力をＯＮとする。
【００７０】
以上のような構成によれば、マイクロウエーブセンサ１２０の検知エリアＡ２００とＰＩＲセンサ２４０の検知エリアＡ２４０とが完全には重なっていないことによる誤報や失報を生じる可能性を極力抑えて、コンビネーションセンサとしての信頼性を高めることが可能となる。
【００７１】
＜第３実施形態＞
上述の各実施形態では、検知物体の方向を認識するためにフェイズドアレーアンテナを利用しているが、受信時刻の異なる複数のビーム位置の受信データを使用するため、検知物体からのマイクロ波の反射強度が時間的に変動する場合に誤差が生じたり、妨害波に対しても影響を受けやすいという問題もあった。
【００７２】
そこで、検知物体の方向情報（角度情報）を求める他の方法として、１つのビーム位置における１つのパルス（モノパルス）を処理することで角度情報が得られるモノパルス方式を採用したものを第３実施形態として以下で説明する。なお、上述の各実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付すこととし、説明は主として相違点について行う。
【００７３】
図８は、本発明の第３実施形態に係る防犯センサ３００の概略構成を示すブロック図である。
【００７４】
この図８に示すように、防犯センサ３００は、振幅比較モノパルス方式によって検知物体の方向情報を求めて（測角）出力するとともに、上述の各実施形態と同様に２つの異なる周波数のマイクロ波を送受信することでその検知物体までの距離情報を出力することが可能なマイクロウエーブセンサ３２０と、検知対象物体存在判別部３３２および警告出力制御部３３３を有するワンチップマイコン３３０とを備えている。
【００７５】
検知対象物体存在判別部３３２は、マイクロウエーブセンサ３２０から出力される検知物体の距離情報および方向情報を常時あるいは周期的にモニターすることで、その検知物体の２次元位置情報の時間的な変化に基づくその検知物体の移動パターンを認識し、その移動パターンから検知エリア内に侵入者などの検知対象物体が存在しているか否かを判別する。具体的には、上述の各実施形態と同様の判別を行えばよい。
【００７６】
警告出力制御部３３３の警告信号Ｄｏｕｔ３の出力形式はオープンドレインあるいはオープンコレクタとする。警告信号Ｄｏｕｔ３の出力は、検知対象物体存在判別部３３２が検知対象物体が存在していると判別しているときにＯＮとなり、検知対象物体が存在していないと判別しているときにはオープンになるものとする。
【００７７】
図９は、マイクロウエーブセンサ３２０の主要部の概略構成を示すブロック図である。
【００７８】
この図９に示すように、マイクロ波の受信用としては、アンテナビームの一部が互いに重なり合った２個のアンテナ３２１Ａ、３２１Ｂが１組として用いられる。その後段には、これらのアンテナ３２１Ａ、３２１Ｂの出力を合成して和信号（Σ）および差信号（Δ）を得るために、前置比較器３２３が置かれる。この前置比較器３２３の一方の出力には、ミキサー３２４ＡおよびＩＦアンプ３２６Ａが順に接続されるとともに、前置比較器３２３の他方の出力には、ミキサー３２４ＢおよびＩＦアンプ３２６Ｂが順に接続される。また、ミキサー３２４Ａ、３２４Ｂにはローカル発振器３２５が接続される。
【００７９】
このような構成により、ＩＦアンプ３２６Ａから和信号（Σ）が出力されるとともに、ＩＦアンプ３２６Ｂから差信号（Δ）が出力され、これらの出力が演算手段３２７に入力される。演算手段３２７はこれらの出力に基づいてアンテナ３２１Ａ、３２１Ｂの正面方向からのずれ量（角度誤差）を後述する原理に従って算出する。
【００８０】
一方、マイクロ波の送信用としては、１本のアンテナ３２１Ｃと発信器３２９とが変調器３２８を介して接続されている。この変調器３２８において、上述の各実施形態と同様に２つの異なる周波数のマイクロ波を送信するようにすれば、検知物体までの距離情報を得ることができる。なお、距離情報を得るための方法としては、他にもＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave:周波数変調連続波）方式や、パルス方式などが挙げられる。
【００８１】
図１０は、振幅比較モノパルス方式による角度誤差の検出原理であり、（ａ）は２個のアンテナのビームパターンを示すグラフ、（ｂ）は和信号および差信号を示すグラフ、（ｃ）は角度誤差を示すグラフである。
【００８２】
図１０（ａ）のように、アンテナビームの一部が互いに重なり合った２個のアンテナによって受信した信号からは、図１０（ｂ）に示すような和信号（Σ）および差信号（Δ）が得られる。そして、差信号（Δ）を和信号（Σ）で正規化、すなわち、「Δ／Σ」の
演算を行うことにより、図１０（ｃ）のようなＳ字状のグラフで表される角度誤差電圧εを求めることができる。なお、差信号（Δ）のみから角度誤差を求めようとすると、信号強度が目標の大きさや距離によって変化するために正確な測定ができなくなるので、正規化を行うことによってこのような問題を排除している。
【００８３】
以上のような構成により、侵入者の移動方向および位置に関わらず常に的確な検知が可能となり、反射波の時間的変動や妨害波による影響なども受けにくく、誤報や失報を極力回避して防犯センサとしての信頼性をさらに高めることができる。
【００８４】
＜第３実施形態の変形例＞
第３実施形態のマイクロウエーブセンサ３２０は振幅比較モノパルス方式を採用していたが、代わりに位相比較モノパルス方式を採用してもよい。その場合には、マイクロウエーブセンサ３２０の受信側の構成を以下のように変更する。
【００８５】
図１１は、本発明の第３実施形態の変形例に係る防犯センサのマイクロウエーブセンサの受信側の概略構成を示すブロック図である。
【００８６】
この図１１に示すように、距離ｄを隔てて配置されたアンテナ４２１Ａ、４２１Ｂの後段に、和信号（Σ）および差信号（Δ）を得るために前置比較器４２３が置かれる。この前置比較器４２３から出力される和信号（Σ）はそのまま演算手段４２７に入力され、差信号（Δ）は位相変位手段４４０を介して演算手段４２７に入力される。演算手段４２７はこれらの入力に基づいて角度誤差εを算出する。
【００８７】
ここで、アンテナ４２１Ａ、４２１Ｂの出力をそれぞれＡ、Ｂとし，おのおのの位相差をΨ、とすると
Ψ＝（２πｄζ）／λ
となる。なお、ζは角度α（アンテナの正面方向とは直交する方向と物体の方向のなす角度）の方向余弦ｃｏｓ（α）、λは送信波長である。
【００８８】
このとき、振幅比較モノパルス方式とほぼ同様に，前置比較器４２３でＡとＢの和信号（Σ）および差信号（Δ）が取られる。
【００８９】
Σ＝Ａ＋Ｂ＝２Ａｃｏｓ（Ψ/２）・ｅ-jΨ/2
Δ＝Ａ−Ｂ＝２ｊＡｓｉｎ（Ψ/２）・ｅ-jΨ/2
そして、差信号（Δ）はその位相が位相変位手段４４０によって９０度回転させられた後に演算手段４２７に入り、和信号（Σ）で除されることにより（正規化されることにより）、角度誤差εが算出される。
【００９０】
この角度誤差εはｔａｎ（Ψ/２）となり、アンテナビームの中央近傍ではほぼΨに比例した値となる。したがって、この角度誤差εによって、第３実施形態で採用していた振幅比較モノパルス方式と同様に、アンテナ正面方向からの目標のずれを検出することができる。
【００９１】
＜その他の実施形態＞
第１実施形態のフェイズドアレーアンテナ１１０、マイクロウエーブセンサ１２０、および走査測定部１３１は、第２実施形態ではマイクロウエーブセンサ３２０に相当している。これらはいずれも、検知物体についての距離情報および方向情報からなる２次元位置情報を出力することができるマイクロウエーブセンサと見ることもできる。
【００９２】
したがって、第１実施形態およびその変形例、第２実施形態などで説明した侵入者などの判別方法は、第３実施形態およびその変形例にも同様に適用が可能である。
【００９３】
なお、本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の各実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る防犯センサの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る防犯センサによって検知対象物体が存在していることを判別する一の方法の説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る防犯センサによって検知対象物体が存在していることを判別する別の方法の説明図であり、（ａ）はフェンスの内側に防犯センサが設置された場合の上方から見た位置関係を示し、（ｂ）は侵入者の位置の時間的な変化の例を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る防犯センサによって検知対象物体が存在していることを判別するさらに別の方法の説明図であり、（ａ）は壁および窓の外側に防犯センサが設置された場合の上方から見た位置関係を示し、（ｂ）は侵入者の位置の時間的な変化の例を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例に係る防犯センサの検知エリアの概略説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る防犯センサの概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る防犯センサの検知エリアの概略説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る防犯センサの概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る防犯センサが備えるマイクロウエーブセンサの主要部の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】振幅比較モノパルス方式による角度誤差の検出原理であり、（ａ）は２個のアンテナのビームパターンを示すグラフ、（ｂ）は和信号および差信号を示すグラフ、（ｃ）は角度誤差を示すグラフである。
【図１１】本発明の第３実施形態の変形例に係る防犯センサのマイクロウエーブセンサの受信側の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９５】
１００ 防犯センサ（第１実施形態）
１１０ フェイズドアレーアンテナ
１１１ アンテナ素子
１１２ 移相制御回路
１２０ マイクロウエーブセンサ
１３０ ワンチップマイコン
１３１ 走査測定部
１３２ 検知対象物体存在判別部
１３３ 警告出力制御部
１００ａ 防犯センサ（第１実施形態の変形例）
２００ 防犯センサ（第２実施形態）
２３０ ワンチップマイコン
２３２ 検知対象物体存在判別部
２３３ 警告出力制御部
２３３ ＰＩＲセンサ
３００ 防犯センサ（第３実施形態）
３２０ マイクロウエーブセンサ
３３０ ワンチップマイコン
３３２ 検知対象物体存在判別部
３３３ 警告出力制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロウエーブセンサを内蔵する防犯センサに関し、特に、誤報の発生を極力回避して信頼性を向上させた防犯センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、防犯装置の一つとして、マイクロ波を検知エリアに向けて送信し、検知エリア内に人体（侵入者）が存在する場合には、その人体からの反射波（ドップラー効果によって変調したマイクロ波）を受信して人体を検知するマイクロウエーブセンサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
さらに、マイクロウエーブセンサの１タイプとして、周波数の異なる複数のマイクロ波を利用して検知エリア内に存在する人体などの検知対象物体までの距離を計測するようにしたものも提案されている。この種のセンサは、例えば周波数の異なる２種類のマイクロ波を検知エリアに向けて送信し、それぞれの反射波に基づく２つのＩＦ信号の位相差を検出するようになっている。この位相差は、検知対象物体までの距離に相関があり、検知対象物体までの距離が大きいほど位相差も大きくなる傾向がある。つまり、この位相差を求めることにより検知対象物体までの距離を計測することが可能である。また、この位相差の時間的な変化を認識することにより検知エリア内の検知対象物体が移動しているか否かを判定することも可能である。これにより、例えば検知エリア内で移動している検知対象物体のみを識別することが可能になる。
【０００４】
ところで、この種のセンサを防犯用センサとして使用し、上記位相差の時間的な変化を認識して、検知エリア内で移動している検知対象物体のみを認識するようにした場合、次のような問題点があった。例えば、屋外に設置した場合に、風による草木などの揺れによってその草木などを検知対象物体であると誤検知して誤報を発してしまう可能性がある。同様に、屋内に設置した場合には、換気用のファンの回転動作や、風によるブラインドやカーテンの揺れ、あるいはマイクロウエーブセンサ自体の振動などによっても人体以外の物体（非検知対象物体）を検知対象物体であると誤検知して誤報を発してしまう可能性があった。
【０００５】
そこで、本発明の発明者は、人体などの検知対象物体と人体以外の非検知対象物体との判別を正確に行って誤報を回避する技術について既に提案している（特許文献２参照。）。
【０００６】
この提案は、各反射波に基づいて検知エリア内に存在する物体までの相対距離の単位時間当たりの変化量を計測し、その変化量が所定の閾値以上であるときにのみ、その物体を検知対象物体であると判定するものである。つまり、風によって揺れている草木や回転しているファンなどは移動距離が僅かであるのに対し、人体などの検知対象物体では移動距離が大きくなるので、その差を認識することで検知対象物体であるか否かを的確に判定するようにしている。なお、以下の説明では、このような誤報防止対策を「草木対策」、上記の閾値を「草木対策レベル」と記すこととする。
【特許文献１】特開平７−３７１７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述のようなマイクロウエーブセンサでは、送受信アンテナとして比較的指向性の広いものをその送受信方向を固定して使用しているため、本来の検知対象物体である侵入者などを必ずしも正確に検知できない可能性があった。例えば、雨、昆虫などの接近、設置場所やマイクロウエーブセンサ自体の振動などによって影響を受け、誤報などを生じる場合があった。
【０００８】
また、上述の「草木対策」を施した場合、検知対象物体がマイクロウエーブセンサに正対する方向とは直交する方向に移動すると、検知対象物体までの距離が大きく変化しないことがあり、検知対象物体の検知ができないいわゆる「失報」を生じることもあった。特に、窓際やフェンス際などの警戒を行う場合に、設置方向によってこれが軽視できない問題になることもあった。
【０００９】
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、検知対象物体の移動方向や位置に関わらず常に的確な検知を行うことができる信頼性の高い防犯センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の防犯センサは、検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波を受信して、その物体までの距離に対応する距離情報を出力するマイクロウエーブセンサと、このマイクロウエーブセンサによる前記複数のマイクロ波の送受信方向を所定角度範囲内で変更可能な方向可変アンテナ装置と、この方向可変アンテナ装置に対して前記送受信方向の前記所定角度範囲内にわたる走査を指示するとともにその走査中に前記距離情報を監視することにより、物体が存在する方向情報とその物体までの距離情報とからなる２次元物体位置情報を求める走査測定手段と、この走査測定手段によって求められる前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて前記物体の移動パターンを認識し、その移動パターンに基づいて前記検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する検知対象物体存在判別手段と、この検知対象物体存在判別手段によって検知対象物体が存在していると判別された場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記方向可変アンテナ装置としては、例えばフェイズドアレーアンテナが挙げられるが、これに限るものではない。また、前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められる前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であれば、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。
【００１２】
このような構成の防犯センサによれば、侵入者の移動方向に関わらず常に的確な検知が可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００１３】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。さらに、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて得られる移動速度が所定速度範囲内であることをこの判別条件に加えてもよい。
【００１４】
このような構成の防犯センサによれば、誤報をさらに抑制して防犯センサとしての信頼性を一層高めることができる。
【００１５】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を中心とする第１の所定幅の領域を前記物体が横切ったと認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。なお、前記第１の所定幅は可変としてもよいし、この防犯センサからの距離に応じて可変としてもよい。
【００１６】
このような構成の防犯センサによれば、この防犯センサに対向する方向とは直交する方向の動きについても的確な検知が可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００１７】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を含む第２の所定幅の領域を前記物体が横切り、かつ、前記物体がその後の所定時間以上もこの領域境界近傍に留まっていると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。なお、前記第２の所定幅は可変としてもよい。
【００１８】
このような構成の防犯センサによれば、侵入者の典型的な挙動に基づいて検知を行うことができるので、例えば、小動物などが偶発的に接近したことによる誤報などを極力防止することが可能になる。
【００１９】
また、前記防犯センサにおいて、さらに、前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて前記検知エリア内の検知対象物体の存在を示す赤外線検知信号を出力する受動型赤外線センサを備え、前記警告信号出力制御手段は、この受動型赤外線センサの有効な赤外線検知領域の位置情報を記憶しており、この情報および前記２次元物体位置情報に基づいて前記検知対象物体が前記赤外線検知領域の内部にあると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。
【００２０】
このような構成の防犯センサによれば、前記マイクロウエーブセンサの検知エリアと前記受動型赤外線センサの有効な赤外線検知領域とが完全には重なっていないことによる誤報や失報を生じる可能性を極力抑えて、コンビネーションセンサとしての信頼性を高めることが可能となる。
【００２１】
あるいは、本発明の防犯センサは、検知エリアに向けてマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する物体からの前記マイクロ波の反射波を受信して、その物体までの距離に対応する距離情報を出力するとともに、その物体の方向情報を出力するマイクロウエーブセンサと、このマイクロウエーブセンサから出力される前記距離情報および前記方向情報によって得られる２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて前記物体の移動パターンを認識し、その移動パターンに基づいて前記検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する検知対象物体存在判別手段と、この検知対象物体存在判別手段によって検知対象物体が存在していると判別された場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることことを特徴としてもよい。
【００２２】
ここで、前記マイクロウエーブセンサとしては、受信用に複数のアンテナを用いるモノパルス方式によってその物体の方向情報を出力するものが挙げられる。具体的には、例えば、受信用にビームの一部が重なり合う複数のアンテナを用いる振幅比較モノパルス方式によるものや、位相比較モノパルス方式によるものが挙げられる。なお、これらのモノパルス方式は、１つのビーム位置における１つのパルス（モノパルス）を処理するものである。
【００２３】
このような構成の防犯センサによれば、侵入者の移動方向および位置に関わらず常に的確な検知が可能となり、反射波の時間的変動や妨害波による影響なども受けにくく、誤報や失報を極力回避して防犯センサとしての信頼性をさらに高めることができる。
【００２４】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められる前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であれば、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。
【００２５】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。さらに、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて得られる移動速度が所定速度範囲内であることをこの判別条件に加えてもよい。
【００２６】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を中心とする第１の所定幅の領域を前記物体が横切ったと認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。なお、前記第１の所定幅は可変としてもよいし、この防犯センサからの距離に応じて可変としてもよい。
【００２７】
また、前記防犯センサにおいて、前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を含む第２の所定幅の領域を前記物体が横切り、かつ、前記物体がその後の所定時間以上もこの領域境界近傍に留まっていると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。なお、前記第２の所定幅は可変としてもよい。
【００２８】
また、前記防犯センサにおいて、さらに、前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて前記検知エリア内の検知対象物体の存在を示す赤外線検知信号を出力する受動型赤外線センサを備え、前記警告信号出力制御手段は、この受動型赤外線センサの有効な赤外線検知領域の位置情報を記憶しており、この情報および前記２次元物体位置情報に基づいて前記検知対象物体が前記赤外線検知領域の内部にあると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の防犯センサによれば、侵入者の移動方向や位置に関わらず常に的確な検知が可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００３１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る防犯センサ１００の概略構成を示すブロック図である。
【００３２】
この図１に示すように、防犯センサ１００は、マイクロ波の送受信方向を変更可能なフェイズドアレーアンテナ１１０と、このフェイズドアレーアンテナ１１０を使用して人体などの検知対象物体の検知を行うマイクロウエーブセンサ１２０と、これらを制御するワンチップマイコン１３０とを備えている。
【００３３】
フェイズドアレーアンテナ１１０は、同一方向を向けて等間隔に配置された複数のアンテナ素子１１１と、これらのアンテナ素子１１１間の信号伝達経路における移相量を所定範囲内で制御する移相制御回路１１２とを有している。なお、フェイズドアレーアンテナ１１０の指向性は狭くしておくことが望ましい。また、移相制御回路１１２は、移相量を連続的に変更することによりその送受信方向も連続的可変であるタイプとする。
【００３４】
マイクロウエーブセンサ１２０は、２つの異なる周波数のマイクロ波を送受信するタイプのもので、検知エリア内に対してフェイズドアレーアンテナ１１０からマイクロ波を送信する。送信されたマイクロ波は、検知エリア内に何らかの物体が存在すると反射され、反射されたマイクロ波の一部はフェイズドアレーアンテナ１１０の方向に戻って受信される。そして、マイクロウエーブセンサ１２０は、受信したそれぞれの反射波に基づく２つのＩＦ信号の位相差を検出し、この位相差に基づいて検知物体距離信号を出力するように構成されている。
【００３５】
ワンチップマイコン１３０は、走査測定部１３１と、検知対象物体存在判別部１３２と、警告出力制御部１３３とを有している。なお、これらはワンチップマイコン１３０の組み込みソフトウェアによって実現されているが、実現方法はソフトウェアに限るものではない。
【００３６】
走査測定部１３１は、移相制御回路１１２に対して移相量の制御を指示するとともにマイクロウエーブセンサ１２０から出力される検知物体距離信号をモニターして検知物体が存在する方向情報およびその検知物体までの距離情報を求める。これにより、その検知物体の２次元位置情報を、防犯センサ１００からの距離および方向で定まる極座標系で得ることができる。
【００３７】
検知対象物体存在判別部１３２は、検知物体の２次元位置情報を常時あるいは周期的にモニターしており、その時間的な変化に基づいて検知物体の移動パターンを認識し、その移動パターンから検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する。認識可能なパターンについては、予め複数のパターンを準備しておき、それらを自動的に切り換えられるようにしてもよい。あるいは、ワンチップマイコン１３０の入力ポートなどに接続したＤＩＰスイッチなどを設けて、手動で切り換えられるようにしてもよい。なお、具体例については後述する。
【００３８】
警告出力制御部１３３の警告信号Ｄｏｕｔ１の出力形式はオープンドレインあるいはオープンコレクタとする。警告信号Ｄｏｕｔ１の出力は、検知対象物体存在判別部１３２が検知対象物体が存在していると判別しているときにＯＮとなり、検知対象物体が存在していないと判別しているときにはオープンになるものとする。
【００３９】
図２は、防犯センサ１００によって検知対象物体が存在していることを判別する一の方法の説明図である。
【００４０】
この図２に示すように、例えば、ある時点における検知物体の位置Ｐ１が防犯センサ１００から距離ｄ１、方向角θ１であり、所定時間経過後のその検知物体の位置Ｐ２が防犯センサ１００から距離ｄ２、方向角θ２である場合を考える。なお、方向角の基準は防犯センサ１００の正面方向とし、向かって右側をプラス方向としておく。
【００４１】
このような場合の検知物体の所定時間内の移動距離Δｄは次式によって算出することができる。
【００４２】
【数１】
そして、この移動距離Δｄを予め定めておいた所定閾値と比較し、移動距離Δｄがその所定閾値以上であれば、検知エリア内に侵入者などの検知対象物体が存在していると判別する。このように、単位時間内に所定閾値以上移動した物体のみを侵入者などの検知対象物体として判別することで、例えば、屋外の風で揺れている草木などを誤って検知対象物体であると検知してしまうことを極力防止できる。
【００４３】
以上のような構成および判別方法を採用することで、侵入者の移動方向に関わらず常に的確な検知が可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００４４】
なお、移動距離Δｄだけでなく、所定時間経過中における検知物体の位置の変化が連続的であったか否かや、さらに、検知物体の位置の時間的変化に基づいて得られる（位置を時間で微分すればよい）移動速度が通常の侵入者として想定される所定の速度範囲内であるか否かも考慮に加えることで、誤報をさらに抑制して防犯センサとしての信頼性を一層高めることができる。
【００４５】
図３は、防犯センサ１００によって検知対象物体が存在していることを判別する別の方法の説明図であり、（ａ）はフェンス１１の内側に防犯センサ１００が設置された場合の上方から見た位置関係を示し、（ｂ）は侵入者１０の位置の時間的な変化の例を示すグラフである。
【００４６】
図３（ａ）に示すように、防犯センサ１００がフェンス１１などの内部を警戒対象とする場合には、防犯センサ１００の正面方向に形成される細長い楕円状の検知エリアＡ１００がフェンス１１の内側に沿うように設置される。
【００４７】
ここで、防犯センサ１００の正面方向をｙ軸、これに直交する方向をｘ軸、防犯センサ１００前面の中心を両軸の原点とする直交座標系を定義し、上述のように極座標系で得られた検知物体の２次元位置情報は検知対象物体存在判別部１３２でこの直交座標系に変換されるものとしておく。
【００４８】
この場合に、フェンス１１の外側から内側への侵入者１０があると、どのような侵入経路を辿るにせよ、検知エリアＡ１００を横切ることになる。このような侵入者１０を検知するには、検知物体の２次元位置情報のうちのｘ座標のみの時間的変化に着目して判別を行えばよい。
【００４９】
具体的には、例えば、図３（ｂ）に示すように、ｘ軸の原点を中心とする所定幅Ｗ１の範囲を設定し、この範囲を検知物体のｘ座標が所定時間内に通過したことが検出されたときに侵入者１０などの検知対象物体が存在していると判別すればよい。このことは、図３（ａ）では、防犯センサ１００正面方向の所定幅Ｗ１の領域Ｒ１を侵入者１０などが横切ったことに相当する。
【００５０】
なお、所定幅Ｗ１については、ワンチップマイコン１３０の入力ポートなどに接続したＤＩＰスイッチなどにより可変としてもよい。
【００５１】
以上のような構成および判別方法を採用することで、防犯センサ１００に対向する方向とは直交する方向の動きについても的確な検知が可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００５２】
図４は、防犯センサ１００によって検知対象物体が存在していることを判別するさらに別の方法の説明図であり、（ａ）は壁１２および窓１３の外側に防犯センサ１００が設置された場合の上方から見た位置関係を示し、（ｂ）は侵入者１０の位置の時間的な変化の例を示すグラフである。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、防犯センサ１００が壁１２および窓１３などの外部を警戒対象とする場合には、防犯センサ１００の正面方向に形成される細長い楕円状の検知エリアＡ１００が壁１２および窓１３の外側を覆うように設置される。
【００５４】
ここでも、図３の場合と同様に、防犯センサ１００の正面方向をｙ軸、これに直交する方向をｘ軸、防犯センサ１００前面の中心を両軸の原点とする直交座標系を定義し、上述のように極座標系で得られた検知物体の２次元位置情報は検知対象物体存在判別部１３２でこの直交座標系に変換されるものとしておく。
【００５５】
この場合、侵入者１０の典型的な挙動としては、まず窓１３に近づき、何らかの方法で窓１３をこじ開けてから建物内部に侵入することが考えられるが、窓１３をこじ開けるために必要な時間は侵入者１０がほぼ同じ位置に留まることになる。このため、図３を参照して説明した判別方法では、検知エリアＡ１００の設定位置などによって、侵入者１０を的確に検知できない可能性がある。
【００５６】
そこで、例えば、図４（ｂ）に示すように、ｘ軸の原点を含む所定幅Ｗ２の範囲を設定し（この範囲の中心は、防犯センサ１００正面よりも壁１２から離れる側に配置する）、この範囲を検知物体のｘ座標が所定時間内に通過した後、さらに一定時間Ｔ１以上、検知物体のｘ座標がこの範囲の上限近傍に留まっていることが検出されたときに侵入者１０などの検知対象物体が存在していると判別すればよい。このことは、図４（ａ）では、防犯センサ１００正面方向の所定幅Ｗ２の領域Ｒ２（その中心は防犯センサ１００正面よりも壁１２から離れる側に配置）を侵入者１０などが横切った後、侵入者１０が防犯センサ１００正面近傍または窓１３の前にしばらく留まっていることに相当する。
【００５７】
なお、所定幅Ｗ２や防犯センサ１００正面中心からのずれ量などについては、ワンチップマイコン１３０の入力ポートなどに接続したＤＩＰスイッチなどにより可変としてもよい。
【００５８】
以上のような構成および判別方法を採用することで、侵入者１０の典型的な挙動に基づいて検知を行うことができるので、例えば、小動物などが偶発的に接近したことによる誤報などを極力防止することが可能になる。
【００５９】
＜第１実施形態の変形例＞
上述の図３を参照して説明した判別方法では、防犯センサ１００正面方向の所定幅Ｗ１の領域Ｒ１を侵入者１０などが横切ったことを検出していた。しかし、防犯センサ１００に広域エリアを持たせたり、フェイズドアレーアンテナのアンテナ素子数が少ない場合には、検知エリアＡ１００全体の幅が広がることになる。
【００６０】
上述の所定幅Ｗ１もそれに応じて拡大すると、防犯センサ１００に極めて近い部分では、実際の検知エリアＡ１００の有効幅よりも所定幅Ｗ１の方が大きくなる。このとき、例え侵入者１０がここを横切ったとしても、検知エリアＡ１００外における検知物体の２次元位置情報は得られないため、結果として侵入者１０を検知できない失報が生じてしまうことになる。
【００６１】
かと言って、防犯センサ１００に極めて近い部分の検知エリアＡ１００の幅に合わせて所定幅Ｗ１を小さくすると、防犯センサ１００から離れたところでは、検知エリアＡ１００の有効幅よりも所定幅Ｗ１の方が遙かに小さくなり、逆に誤報を生じやすくなる。
【００６２】
そこで、第１実施形態の変形例に係る防犯センサ１００ａの構成として、検知エリアＡ１００ａの内部において侵入者１０を検知するために適切な幅を有する領域Ｒ１００ａを予め求めておき、防犯センサ１００ａからの距離に応じたその領域Ｒ１００ａの幅を検知対象物体存在判別部１３２に記憶させておく。例えば、図５に示すように、３箇所程度の距離における領域Ｒ１００ａの幅を記憶させ、中間距離では記憶されているこれらの幅に基づく補完演算などから領域Ｒ１００ａの幅を算出してもよい。また、もっと多くの距離における領域Ｒ１００ａの幅を記憶させてもよい。
【００６３】
そして、検知物体の２次元位置情報の時間的変化が、この領域Ｒ１００ａを横切ったことを示した場合に、侵入者１０などの検知対象物体が存在していると判別すればよい。
【００６４】
以上のような構成および判別方法を採用することで、侵入者の移動方向および位置に関わらず常に的確な検知が可能となり、誤報や失報を極力回避して防犯センサとしての信頼性をさらに高めることができる。
【００６５】
＜第２実施形態＞
マイクロウエーブセンサと受動型赤外線センサ（以下「ＰＩＲセンサ」と記す）を組み合わせていわゆるＡＮＤ検知を行うコンビネーションセンサを構成する場合、これらのセンサの有効な検知エリアが完全には重なっていないことによる誤報や失報を生じる可能性もあった。そこで、上述のようにマイクロウエーブセンサによる検知物体の２次元位置情報が得られることを利用して、このような誤報や失報が生じる可能性を極力抑えた構成を第２実施形態として以下で説明する。なお、上述の各実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付すこととし、説明は主として相違点について行う。
【００６６】
図６は、本発明の第２実施形態に係る防犯センサ２００の概略構成を示すブロック図である。図７は、この防犯センサ２００の検知エリアＡ２００の概略説明図である。
【００６７】
図６に示すように、この防犯センサ２００は、第１実施形態の各構成要素に加えて、検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて検知対象物体の有無を示す信号（例えば、検知対象物体が存在するときはハイレベル、存在しないときはローレベル）を出力するＰＩＲセンサ２４０を備えている。また、ワンチップマイコン２３０では、警告出力制御部２３３にＰＩＲセンサ２４０の出力が接続されており、警告信号Ｄｏｕｔ２の出力の制御にＰＩＲセンサ２４０の出力も考慮する点が異なっている。
【００６８】
さらに、検知対象物体存在判別部２３２には、ＰＩＲセンサ２４０の有効な検知エリアＡ２４０の領域情報が記憶されており、検知物体の２次元位置情報がこの検知エリアＡ２４０の内部であることを示しているときに限って検知対象物体が存在していると判別するようにしておく。
【００６９】
警告出力制御部２３３の警告信号Ｄｏｕｔ２の出力は、検知対象物体存在判別部２３２が検知対象物体が存在していると判別しており、かつ、ＰＩＲセンサ２４０の出力も検知対象物体が存在することを示すハイレベルであるときに、警告信号Ｄｏｕｔ２の出力をＯＮとする。
【００７０】
以上のような構成によれば、マイクロウエーブセンサ１２０の検知エリアＡ２００とＰＩＲセンサ２４０の検知エリアＡ２４０とが完全には重なっていないことによる誤報や失報を生じる可能性を極力抑えて、コンビネーションセンサとしての信頼性を高めることが可能となる。
【００７１】
＜第３実施形態＞
上述の各実施形態では、検知物体の方向を認識するためにフェイズドアレーアンテナを利用しているが、受信時刻の異なる複数のビーム位置の受信データを使用するため、検知物体からのマイクロ波の反射強度が時間的に変動する場合に誤差が生じたり、妨害波に対しても影響を受けやすいという問題もあった。
【００７２】
そこで、検知物体の方向情報（角度情報）を求める他の方法として、１つのビーム位置における１つのパルス（モノパルス）を処理することで角度情報が得られるモノパルス方式を採用したものを第３実施形態として以下で説明する。なお、上述の各実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付すこととし、説明は主として相違点について行う。
【００７３】
図８は、本発明の第３実施形態に係る防犯センサ３００の概略構成を示すブロック図である。
【００７４】
この図８に示すように、防犯センサ３００は、振幅比較モノパルス方式によって検知物体の方向情報を求めて（測角）出力するとともに、上述の各実施形態と同様に２つの異なる周波数のマイクロ波を送受信することでその検知物体までの距離情報を出力することが可能なマイクロウエーブセンサ３２０と、検知対象物体存在判別部３３２および警告出力制御部３３３を有するワンチップマイコン３３０とを備えている。
【００７５】
検知対象物体存在判別部３３２は、マイクロウエーブセンサ３２０から出力される検知物体の距離情報および方向情報を常時あるいは周期的にモニターすることで、その検知物体の２次元位置情報の時間的な変化に基づくその検知物体の移動パターンを認識し、その移動パターンから検知エリア内に侵入者などの検知対象物体が存在しているか否かを判別する。具体的には、上述の各実施形態と同様の判別を行えばよい。
【００７６】
警告出力制御部３３３の警告信号Ｄｏｕｔ３の出力形式はオープンドレインあるいはオープンコレクタとする。警告信号Ｄｏｕｔ３の出力は、検知対象物体存在判別部３３２が検知対象物体が存在していると判別しているときにＯＮとなり、検知対象物体が存在していないと判別しているときにはオープンになるものとする。
【００７７】
図９は、マイクロウエーブセンサ３２０の主要部の概略構成を示すブロック図である。
【００７８】
この図９に示すように、マイクロ波の受信用としては、アンテナビームの一部が互いに重なり合った２個のアンテナ３２１Ａ、３２１Ｂが１組として用いられる。その後段には、これらのアンテナ３２１Ａ、３２１Ｂの出力を合成して和信号（Σ）および差信号（Δ）を得るために、前置比較器３２３が置かれる。この前置比較器３２３の一方の出力には、ミキサー３２４ＡおよびＩＦアンプ３２６Ａが順に接続されるとともに、前置比較器３２３の他方の出力には、ミキサー３２４ＢおよびＩＦアンプ３２６Ｂが順に接続される。また、ミキサー３２４Ａ、３２４Ｂにはローカル発振器３２５が接続される。
【００７９】
このような構成により、ＩＦアンプ３２６Ａから和信号（Σ）が出力されるとともに、ＩＦアンプ３２６Ｂから差信号（Δ）が出力され、これらの出力が演算手段３２７に入力される。演算手段３２７はこれらの出力に基づいてアンテナ３２１Ａ、３２１Ｂの正面方向からのずれ量（角度誤差）を後述する原理に従って算出する。
【００８０】
一方、マイクロ波の送信用としては、１本のアンテナ３２１Ｃと発信器３２９とが変調器３２８を介して接続されている。この変調器３２８において、上述の各実施形態と同様に２つの異なる周波数のマイクロ波を送信するようにすれば、検知物体までの距離情報を得ることができる。なお、距離情報を得るための方法としては、他にもＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave:周波数変調連続波）方式や、パルス方式などが挙げられる。
【００８１】
図１０は、振幅比較モノパルス方式による角度誤差の検出原理であり、（ａ）は２個のアンテナのビームパターンを示すグラフ、（ｂ）は和信号および差信号を示すグラフ、（ｃ）は角度誤差を示すグラフである。
【００８２】
図１０（ａ）のように、アンテナビームの一部が互いに重なり合った２個のアンテナによって受信した信号からは、図１０（ｂ）に示すような和信号（Σ）および差信号（Δ）が得られる。そして、差信号（Δ）を和信号（Σ）で正規化、すなわち、「Δ／Σ」の
演算を行うことにより、図１０（ｃ）のようなＳ字状のグラフで表される角度誤差電圧εを求めることができる。なお、差信号（Δ）のみから角度誤差を求めようとすると、信号強度が目標の大きさや距離によって変化するために正確な測定ができなくなるので、正規化を行うことによってこのような問題を排除している。
【００８３】
以上のような構成により、侵入者の移動方向および位置に関わらず常に的確な検知が可能となり、反射波の時間的変動や妨害波による影響なども受けにくく、誤報や失報を極力回避して防犯センサとしての信頼性をさらに高めることができる。
【００８４】
＜第３実施形態の変形例＞
第３実施形態のマイクロウエーブセンサ３２０は振幅比較モノパルス方式を採用していたが、代わりに位相比較モノパルス方式を採用してもよい。その場合には、マイクロウエーブセンサ３２０の受信側の構成を以下のように変更する。
【００８５】
図１１は、本発明の第３実施形態の変形例に係る防犯センサのマイクロウエーブセンサの受信側の概略構成を示すブロック図である。
【００８６】
この図１１に示すように、距離ｄを隔てて配置されたアンテナ４２１Ａ、４２１Ｂの後段に、和信号（Σ）および差信号（Δ）を得るために前置比較器４２３が置かれる。この前置比較器４２３から出力される和信号（Σ）はそのまま演算手段４２７に入力され、差信号（Δ）は位相変位手段４４０を介して演算手段４２７に入力される。演算手段４２７はこれらの入力に基づいて角度誤差εを算出する。
【００８７】
ここで、アンテナ４２１Ａ、４２１Ｂの出力をそれぞれＡ、Ｂとし，おのおのの位相差をΨ、とすると
Ψ＝（２πｄζ）／λ
となる。なお、ζは角度α（アンテナの正面方向とは直交する方向と物体の方向のなす角度）の方向余弦ｃｏｓ（α）、λは送信波長である。
【００８８】
このとき、振幅比較モノパルス方式とほぼ同様に，前置比較器４２３でＡとＢの和信号（Σ）および差信号（Δ）が取られる。
【００８９】
Σ＝Ａ＋Ｂ＝２Ａｃｏｓ（Ψ/２）・ｅ-jΨ/2
Δ＝Ａ−Ｂ＝２ｊＡｓｉｎ（Ψ/２）・ｅ-jΨ/2
そして、差信号（Δ）はその位相が位相変位手段４４０によって９０度回転させられた後に演算手段４２７に入り、和信号（Σ）で除されることにより（正規化されることにより）、角度誤差εが算出される。
【００９０】
この角度誤差εはｔａｎ（Ψ/２）となり、アンテナビームの中央近傍ではほぼΨに比例した値となる。したがって、この角度誤差εによって、第３実施形態で採用していた振幅比較モノパルス方式と同様に、アンテナ正面方向からの目標のずれを検出することができる。
【００９１】
＜その他の実施形態＞
第１実施形態のフェイズドアレーアンテナ１１０、マイクロウエーブセンサ１２０、および走査測定部１３１は、第２実施形態ではマイクロウエーブセンサ３２０に相当している。これらはいずれも、検知物体についての距離情報および方向情報からなる２次元位置情報を出力することができるマイクロウエーブセンサと見ることもできる。
【００９２】
したがって、第１実施形態およびその変形例、第２実施形態などで説明した侵入者などの判別方法は、第３実施形態およびその変形例にも同様に適用が可能である。
【００９３】
なお、本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の各実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る防犯センサの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る防犯センサによって検知対象物体が存在していることを判別する一の方法の説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る防犯センサによって検知対象物体が存在していることを判別する別の方法の説明図であり、（ａ）はフェンスの内側に防犯センサが設置された場合の上方から見た位置関係を示し、（ｂ）は侵入者の位置の時間的な変化の例を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る防犯センサによって検知対象物体が存在していることを判別するさらに別の方法の説明図であり、（ａ）は壁および窓の外側に防犯センサが設置された場合の上方から見た位置関係を示し、（ｂ）は侵入者の位置の時間的な変化の例を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例に係る防犯センサの検知エリアの概略説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る防犯センサの概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る防犯センサの検知エリアの概略説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る防犯センサの概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る防犯センサが備えるマイクロウエーブセンサの主要部の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】振幅比較モノパルス方式による角度誤差の検出原理であり、（ａ）は２個のアンテナのビームパターンを示すグラフ、（ｂ）は和信号および差信号を示すグラフ、（ｃ）は角度誤差を示すグラフである。
【図１１】本発明の第３実施形態の変形例に係る防犯センサのマイクロウエーブセンサの受信側の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９５】
１００ 防犯センサ（第１実施形態）
１１０ フェイズドアレーアンテナ
１１１ アンテナ素子
１１２ 移相制御回路
１２０ マイクロウエーブセンサ
１３０ ワンチップマイコン
１３１ 走査測定部
１３２ 検知対象物体存在判別部
１３３ 警告出力制御部
１００ａ 防犯センサ（第１実施形態の変形例）
２００ 防犯センサ（第２実施形態）
２３０ ワンチップマイコン
２３２ 検知対象物体存在判別部
２３３ 警告出力制御部
２３３ ＰＩＲセンサ
３００ 防犯センサ（第３実施形態）
３２０ マイクロウエーブセンサ
３３０ ワンチップマイコン
３３２ 検知対象物体存在判別部
３３３ 警告出力制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波を受信して、その物体までの距離に対応する距離情報を出力するマイクロウエーブセンサと、
このマイクロウエーブセンサによる前記複数のマイクロ波の送受信方向を所定角度範囲内で変更可能な方向可変アンテナ装置と、
この方向可変アンテナ装置に対して前記送受信方向の前記所定角度範囲内にわたる走査を指示するとともにその走査中に前記距離情報を監視することにより、物体が存在する方向情報とその物体までの距離情報とからなる２次元物体位置情報を求める走査測定手段と、
この走査測定手段によって求められる前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて前記物体の移動パターンを認識し、その移動パターンに基づいて前記検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する検知対象物体存在判別手段と、
この検知対象物体存在判別手段によって検知対象物体が存在していると判別された場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴とする防犯センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められる前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であれば、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であり、さらに、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて得られる移動速度が所定速度範囲内であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を中心とする第１の所定幅の領域を前記物体が横切ったと認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の防犯センサにおいて、
前記第１の所定幅は可変であることを特徴とする防犯センサ。
【請求項７】
請求項５に記載の防犯センサにおいて、
前記第１の所定幅をこの防犯センサからの距離に応じて可変とすることを特徴とする防犯センサ。
【請求項８】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を含む第２の所定幅の領域を前記物体が横切り、かつ、前記物体がその後の所定時間以上もこの領域境界近傍に留まっていると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項９】
請求項８に記載の防犯センサにおいて、
前記第２の所定幅は可変であることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１０】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
さらに、前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて前記検知エリア内の検知対象物体の存在を示す赤外線検知信号を出力する受動型赤外線センサを備え、
前記警告信号出力制御手段は、この受動型赤外線センサの有効な赤外線検知領域の位置情報を記憶しており、この情報および前記２次元物体位置情報に基づいて前記検知対象物体が前記赤外線検知領域の内部にあると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記方向可変アンテナ装置はフェイズドアレーアンテナであることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１２】
検知エリアに向けてマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する物体からの前記マイクロ波の反射波を受信して、その物体までの距離に対応する距離情報を出力するとともに、その物体の方向情報を出力するマイクロウエーブセンサと、
このマイクロウエーブセンサから出力される前記距離情報および前記方向情報によって得られる２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて前記物体の移動パターンを認識し、その移動パターンに基づいて前記検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する検知対象物体存在判別手段と、
この検知対象物体存在判別手段によって検知対象物体が存在していると判別された場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の防犯センサにおいて、
前記マイクロウエーブセンサは、受信用に複数のアンテナを用いるモノパルス方式によってその物体の方向情報を出力することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の防犯センサにおいて、
前記マイクロウエーブセンサは、受信用にビームの一部が重なり合う複数のアンテナを用いる振幅比較モノパルス方式によってその物体の方向情報を出力することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１５】
請求項１３に記載の防犯センサにおいて、
前記マイクロウエーブセンサにおけるモノパルス方式は、位相比較モノパルス方式であることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１６】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められる前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であれば、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１７】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１８】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であり、さらに、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて得られる移動速度が所定速度範囲内であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１９】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を中心とする第１の所定幅の領域を前記物体が横切ったと認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の防犯センサにおいて、
前記第１の所定幅は可変であることを特徴とする防犯センサ。
【請求項２１】
請求項１９に記載の防犯センサにおいて、
前記第１の所定幅をこの防犯センサからの距離に応じて可変とすることを特徴とする防犯センサ。
【請求項２２】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を含む第２の所定幅の領域を前記物体が横切り、かつ、前記物体がその後の所定時間以上もこの領域境界近傍に留まっていると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項２３】
請求項２２に記載の防犯センサにおいて、
前記第２の所定幅は可変であることを特徴とする防犯センサ。
【請求項２４】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
さらに、前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて前記検知エリア内の検知対象物体の存在を示す赤外線検知信号を出力する受動型赤外線センサを備え、
前記警告信号出力制御手段は、この受動型赤外線センサの有効な赤外線検知領域の位置情報を記憶しており、この情報および前記２次元物体位置情報に基づいて前記検知対象物体が前記赤外線検知領域の内部にあると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１】
検知エリアに向けて周波数の異なる複数のマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する物体からの前記マイクロ波それぞれの反射波を受信して、その物体までの距離に対応する距離情報を出力するマイクロウエーブセンサと、
このマイクロウエーブセンサによる前記複数のマイクロ波の送受信方向を所定角度範囲内で変更可能な方向可変アンテナ装置と、
この方向可変アンテナ装置に対して前記送受信方向の前記所定角度範囲内にわたる走査を指示するとともにその走査中に前記距離情報を監視することにより、物体が存在する方向情報とその物体までの距離情報とからなる２次元物体位置情報を求める走査測定手段と、
この走査測定手段によって求められる前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて前記物体の移動パターンを認識し、その移動パターンに基づいて前記検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する検知対象物体存在判別手段と、
この検知対象物体存在判別手段によって検知対象物体が存在していると判別された場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴とする防犯センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められる前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であれば、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であり、さらに、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて得られる移動速度が所定速度範囲内であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を中心とする第１の所定幅の領域を前記物体が横切ったと認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の防犯センサにおいて、
前記第１の所定幅は可変であることを特徴とする防犯センサ。
【請求項７】
請求項５に記載の防犯センサにおいて、
前記第１の所定幅をこの防犯センサからの距離に応じて可変とすることを特徴とする防犯センサ。
【請求項８】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を含む第２の所定幅の領域を前記物体が横切り、かつ、前記物体がその後の所定時間以上もこの領域境界近傍に留まっていると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項９】
請求項８に記載の防犯センサにおいて、
前記第２の所定幅は可変であることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１０】
請求項１に記載の防犯センサにおいて、
さらに、前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて前記検知エリア内の検知対象物体の存在を示す赤外線検知信号を出力する受動型赤外線センサを備え、
前記警告信号出力制御手段は、この受動型赤外線センサの有効な赤外線検知領域の位置情報を記憶しており、この情報および前記２次元物体位置情報に基づいて前記検知対象物体が前記赤外線検知領域の内部にあると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記方向可変アンテナ装置はフェイズドアレーアンテナであることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１２】
検知エリアに向けてマイクロ波を送信し、この検知エリア内に存在する物体からの前記マイクロ波の反射波を受信して、その物体までの距離に対応する距離情報を出力するとともに、その物体の方向情報を出力するマイクロウエーブセンサと、
このマイクロウエーブセンサから出力される前記距離情報および前記方向情報によって得られる２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて前記物体の移動パターンを認識し、その移動パターンに基づいて前記検知エリア内に検知対象物体が存在しているか否かを判別する検知対象物体存在判別手段と、
この検知対象物体存在判別手段によって検知対象物体が存在していると判別された場合に警告信号を出力するように制御する警告信号出力制御手段とを備えることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の防犯センサにおいて、
前記マイクロウエーブセンサは、受信用に複数のアンテナを用いるモノパルス方式によってその物体の方向情報を出力することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の防犯センサにおいて、
前記マイクロウエーブセンサは、受信用にビームの一部が重なり合う複数のアンテナを用いる振幅比較モノパルス方式によってその物体の方向情報を出力することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１５】
請求項１３に記載の防犯センサにおいて、
前記マイクロウエーブセンサにおけるモノパルス方式は、位相比較モノパルス方式であることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１６】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められる前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であれば、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１７】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１８】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて求められた前記物体の単位時間移動距離が第１所定値以上であって、かつ、前記２次元物体位置情報の時間的な変化が連続的であり、さらに、前記２次元物体位置情報の時間的な変化に基づいて得られる移動速度が所定速度範囲内であった場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項１９】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を中心とする第１の所定幅の領域を前記物体が横切ったと認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の防犯センサにおいて、
前記第１の所定幅は可変であることを特徴とする防犯センサ。
【請求項２１】
請求項１９に記載の防犯センサにおいて、
前記第１の所定幅をこの防犯センサからの距離に応じて可変とすることを特徴とする防犯センサ。
【請求項２２】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
前記検知対象物体存在判別手段は、前記検知エリア内におけるこの防犯センサ正面を含む第２の所定幅の領域を前記物体が横切り、かつ、前記物体がその後の所定時間以上もこの領域境界近傍に留まっていると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【請求項２３】
請求項２２に記載の防犯センサにおいて、
前記第２の所定幅は可変であることを特徴とする防犯センサ。
【請求項２４】
請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の防犯センサにおいて、
さらに、前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差に基づいて前記検知エリア内の検知対象物体の存在を示す赤外線検知信号を出力する受動型赤外線センサを備え、
前記警告信号出力制御手段は、この受動型赤外線センサの有効な赤外線検知領域の位置情報を記憶しており、この情報および前記２次元物体位置情報に基づいて前記検知対象物体が前記赤外線検知領域の内部にあると認められる場合に、前記検知エリア内に検知対象物体が存在していると判別することを特徴とする防犯センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−４０８９５（Ｐ２００７−４０８９５Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２６８５５（Ｐ２００５−２２６８５５）
【出願日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【出願人】（０００１０３７３６）オプテックス株式会社 (116)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【出願人】（０００１０３７３６）オプテックス株式会社 (116)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]