防犯センサ
【課題】誤報の発生を極力防止して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、その物体の方向に対応する鉛直角情報を出力するマイクロウエーブセンサ１１０と、前記距離情報が、前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに応じて定められている所定距離範囲内である場合に、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検知対象物体存在判別手段１２０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１３０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、その物体の方向に対応する鉛直角情報を出力するマイクロウエーブセンサ１１０と、前記距離情報が、前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに応じて定められている所定距離範囲内である場合に、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検知対象物体存在判別手段１２０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１３０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（例えば、特許文献２参照。）。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。
【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】
【０００４】
しかし、上述のようなマイクロウエーブセンサを壁面などの比較的高い位置（例えば、地面から４ｍの高さ）に取り付けて、その位置から警戒対象とする領域を見下ろすようにした場合には、次のような誤報の要因が考えられた。
【０００５】
例えば、マイクロウエーブセンサの設置位置からほぼ水平方向であって、人体が存在することが通常は考えられない高さを飛ぶ鳥などを検知した場合や、実際には遠方の自動車などで反射されたマイクロ波を拾ってしまう場合である。また、地面を歩いたり這ったりしている小動物を検知した場合も同様である。
【０００６】
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、検知対象物体までの距離とその検知対象物体の高さを正確に認識することで、誤報の発生を極力防止して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】
【０００７】
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、その物体の方向に対応する鉛直角情報を出力するマイクロウエーブセンサと、前記距離情報が、前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに応じて定められている所定距離範囲内である場合に、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。
【０００８】
ここで、前記マイクロウエーブセンサに距離検知をさせるには、例えば、前記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、前記距離情報を求めるような構成が挙げられるが、これに限るものではない。
【０００９】
また、前記マイクロウエーブセンサに鉛直角検知をさせるには、例えば、前記マイクロ波の送受信方向の鉛直角を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を所定角度範囲内にわたって走査するよう指示するとともにその走査中に前記距離情報を監視して、その結果に基づいて前記鉛直角情報を求める走査測定手段とをさらに備える構成が挙げられる。その場合、前記鉛直角情報がとり得る範囲が複数区間に分割され、これらの複数区間毎に前記所定距離範囲が定められていてもよい。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。
【００１０】
また、前記マイクロウエーブセンサに鉛直角検知をさせる他の例としては、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前記鉛直角情報を求める構成が挙げられる。このモノパルス方式としては、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や、位相比較モノパルス方式などが挙げられる。なお、こ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。
【００１１】
このような構成の防犯センサによれば、空中を飛んでいる鳥などによる誤報などを極力防止することが可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００１２】
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、その物体の方向に対応する鉛直角情報を出力するマイクロウエーブセンサと、前記距離情報と前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに基づいて前記物体の高さ情報を求め、前記物体の高さ情報が所定高さ範囲内である場合に、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してもよい。
【００１３】
このような構成の防犯センサによれば、空中を飛んでいる鳥などによる誤報だけでなく、地面を歩いたり這ったりしている小動物などによる誤報なども極力防止することが可能となり、防犯センサとしての信頼性をより高めることができる。
【００１４】
また、上記防犯センサにおいて、設置状態における姿勢の傾斜を入力する傾斜入力手段をさらに備え、前記検知対象物体存在判別手段は、この傾斜入力手段によって入力される情報と前記距離情報と前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに基づいて前記物体の高さ情報を求めるようにしてもよい。
【００１５】
ここで、前記傾斜入力手段として、角度センサを内蔵させて自動的に傾斜を検知して入力するようにしてもよい。もしくは、スイッチやボリュームなどを接続してそれらの状態を手動で変更することにより入力するようにしてもよい。
【００１６】
このような構成の防犯センサによれば、空中を飛んでいる鳥などによる誤報だけでなく、地面を歩いたり這ったりしている小動物などによる誤報なども極力防止することが可能であり、また、設置姿勢によらず常に正確な検知が可能となるから、防犯センサとしての信頼性を一層高めることができる。
【００１７】
また、上記防犯センサにおいて、高さ範囲入力手段をさらに備え、前記検知対象物体存在判別手段は、この高さ範囲入力手段によって入力される情報に基づいて前記所定高さ範囲を定めるようにしてもよい。
【００１８】
ここで、前記高さ範囲入力手段としては、例えばＤＩＰスイッチが挙げられるが、これに限るものではない。
【００１９】
このような構成の防犯センサによれば、前記所定高さ範囲の変更が容易となり、目的や設置場所などに応じて適切な検知を行うことができるので、防犯センサとしての適用範囲を広げることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の防犯センサによれば、空中を飛んでいる鳥や地面を歩いたり這ったりしている小動物などによる誤報なども極力防止することが可能となり、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】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２２】
＜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。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の鉛直角を変更可能なフェイズドアレーアンテナ１１１を有するマイクロウエーブセンサ１１０と、このマイクロウエーブセンサ１１０からの出力に基づいて人体などの検知対象物体が検知エリア内に存在するか否かを判別する検知対象物体存在判別部１２０と、この検知対象物体存在判別部１２０による判別結果に基づいて警告信号の出力を制御する警告出力制御部１３０とを備えている。
【００２３】
フェイズドアレーアンテナ１１１は、同一方向に向けて上下に等間隔に配置された複数のアンテナ素子１１２と、これらのアンテナ素子１１２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１１３とを有している。なお、フェイズドアレーアンテナ１１１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１１３は、移相量を段階的に変更することによりマイクロ波の送受信方向（アンテナのビーム方向）を段階的に変更可能なタイプであるものとする。ここでは、送受信方向を約９０度の範囲内で４方向に変更可能としておくが、これはあくまでも例示に過ぎない。
【００２４】
マイクロウエーブセンサ１１０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１１１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１１１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１１０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した物体までの距離を求めるとともに、検知物体距離信号として出力する。
【００２５】
また、このマイクロウエーブセンサ１１０はさらに、移相制御回路１１３に対して移相量の制御を指示して走査を行うとともにその走査中に検知物体距離信号をモニターし、有効な検知物体距離信号が得られたときのマイクロ波の送受信方向（上記４方向のいずれかに相当）を求める走査測定部１１４を有している。そして、求められたその送受信方向を検知した物体の方向に対応する鉛直角信号として出力する。
【００２６】
検知対象物体存在判別部１２０には、マイクロウエーブセンサ１１０から出力される上記検知物体距離信号および上記鉛直角信号が入力されている。また、マイクロウエーブセンサ１１０が実際に設置されている高さに基づいて、上記鉛直角信号の４方向それぞれについて、侵入者が存在する場合に検出され得る距離範囲が設定されている（詳細は図２を参照して後述）。そして、上記検知物体距離信号が上記鉛直角信号に応じた距離範囲内にある場合に限って、検知エリア内に侵入者などが存在していると判別する。
【００２７】
警告出力制御部１３０は、検知対象物体存在判別部１２０の判別結果出力を受け、この判別結果出力に基づいて警告信号Ｄｏｕｔ１の出力を制御する。ここで、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。そして、警告信号Ｄｏｕｔ１の出力は、検知対象物体存在判別部１２０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。ただし、このような出力形式などに限るものではない。
【００２８】
なお、例えば、走査測定部１１４、検知対象物体存在判別部１２０、警告出力制御部１３０などはワンチップマイコンなどの組み込みソフトウェアによって実現できるが、このような実現方法に限るものではない。
【００２９】
図２は本発明の第１実施形態に係る防犯センサ１００の設置例を側面から示す図である。この図２に示すように、この防犯センサ１００の定格距離（有効な検知が可能な最大距離）は３０ｍであり、地面１２からの設置高さＨ０は４ｍとするが、これらの値に限るわけではない。
【００３０】
検知エリアは、フェイズドアレーアンテナ１１１によって送受信可能な４方向に対応する４つの小検知エリアＡ１〜Ａ４に分かれている。まず、小検知エリアＡ１は、防犯センサ１００の設置位置から水平方向に対してやや下向きに形成されている。小検知エリアＡ１の上側境界の位置はほぼ全体が設置高さＨ０にあり、下側境界先端の位置は定格距離において所定高さＨ１にある。ここで、所定高さＨ１には、通常の侵入者１０などが検知され得る高さの最大値を設定する。例えば、２．５ｍとしているが、この高さに限るものではない。
【００３１】
小検知エリアＡ２は小検知エリアＡ１の下側に隣接して形成され、定格距離において下側境界先端の位置がちょうど地面１２となる。小検知エリアＡ３は小検知エリアＡ２の下側に隣接して形成され、下側境界先端の位置は１０ｍ先の地面１２とする。そして、小検知エリアＡ４は小検知エリアＡ３の下側に隣接して形成され、下側境界先端の位置は約３ｍ先の地面１２とする。
【００３２】
このような場合に実際の侵入者１０などが検知されたときは、その侵入者１０までの距離は、防犯センサ１００からの水平距離が設置場所の直下から定格距離までの範囲内であり、その侵入者１０の高さは所定高さＨ１以下のはずである。また、小動物などのように高さがかなり低い物体を識別するために、所定高さＨ２（例えば０．５ｍ）を定義すれば、侵入者１０の高さは所定高さＨ２以上のはずである。すなわち、侵入者１０などは、防犯センサ１００からの水平距離が設置場所の直下から定格距離まででその高さの下限値が所定高さＨ２であってその高さの上限値が所定高さＨ１で定義される矩形領域Ｒ１内に存在するはずである。したがって、検知された物体が矩形領域Ｒ１外に存在する場合は実際の侵入者１０などとは考え難く、誤検知の可能性が高いので、警告信号Ｄｏｕｔ１の出力をＯＮにしないようにすればよい。
【００３３】
ただし、この防犯センサ１００の構成では、検知された物体の方向に対応する鉛直角については大まかに上記４方向のいずれなのかが分かるだけであり、距離情報を併せることにより検知された物体の２次元位置を正確に認識して、矩形領域Ｒ１の内外を直接的に判別できるわけではない。
【００３４】
そこで、それに代わる簡易的な判別方法として、小検知エリアＡ１〜Ａ４それぞれについて、侵入者１０が存在する場合に検出され得る距離範囲を予め設定しておき、検知物体距離信号がその距離範囲内にある場合に限って検知エリア内に侵入者１０などが存在していると判別するようにする。逆に言えば、検知物体距離信号がその距離範囲外であれば誤検知の可能性が高いと判断する。
【００３５】
なお、この検知物体距離信号は、厳密には防犯センサ１００の設置場所の直下点から侵入者１０の足下までの地面１２における水平方向の距離（図２の地面１２下部の目盛りの数値。以下「水平距離」と記す）ではなく、防犯センサ１００から侵入者１０までの斜め方向の距離に対応している。しかし、説明の簡略化のために、以下では水平距離の値で示すものとする。
【００３６】
まず、小検知エリアＡ１については、このような高さに侵入者１０が存在することは通常は想定できないので、検出され得る距離範囲は「なし」と設定する。
【００３７】
小検知エリアＡ２については、検出され得る最短距離は、この小検知エリアＡ２の下側境界と矩形領域Ｒ１の上側境界の交点付近までの距離と考えられ、約１２ｍである。検出され得る最長距離の方は定格距離によって実質的に制限されるため、この定格距離以上の距離が検出されることはない。そこで、検出され得る距離範囲としては「１２ｍ以上」のように下限値のみ設定すればよい。
【００３８】
小検知エリアＡ３については、検出され得る最短距離は、この小検知エリアＡ３の下側境界と矩形領域Ｒ１の上側境界の交点付近までの距離と考えられ、約４ｍである。検出され得る最長距離の方は、この小検知エリアＡ３の上側境界と矩形領域Ｒ１の下側境界の交点付近までの距離と考えられ、約２５ｍである。そこで、検出され得る距離範囲として「４〜２５ｍ」のように設定する。
【００３９】
小検知エリアＡ４については、検出され得る最短距離は、この小検知エリアＡ４の下側境界と矩形領域Ｒ１の上側境界の交点付近までの距離と考えられ、約２ｍである。検出され得る最長距離の方は、この小検知エリアＡ４の上側境界と矩形領域Ｒ１の下側境界の交点付近までの距離と考えられ、約８ｍである。そこで、検出され得る距離範囲として「２〜８ｍ」に設定する。
【００４０】
このような距離範囲の設定を行うことで、空中を飛んでいる鳥などによる誤報などを極力防止することが可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００４１】
＜第２実施形態＞
検知物体の鉛直角をより詳細に測定できれば、防犯センサを含む鉛直面に投影した検知物体の２次元位置を正確に特定できる。この場合には、高過ぎる位置にある物体だけでなく、低過ぎる位置にある物体も実際の侵入者ではないと判断して、警告を行わないようにすることが可能となる。そこで、検知物体の鉛直角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２実施形態として以下で説明する。なお、上述の第１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。
【００４２】
図３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。この図３に示すように、防犯センサ２００は、ビームの一部が互いに重なるように上下に並べられたアンテナ素子２１２、２１２を有するマイクロウエーブセンサ２１０と、このマイクロウエーブセンサ２１０からの出力に基づいて人体などの検知対象物体が検知エリア内に存在するか否かを判別する検知対象物体存在判別部２２０と、この検知対象物体存在判別部２２０による判別結果に基づいて警告信号の出力を制御する警告出力制御部１３０とを備えている。
【００４３】
マイクロウエーブセンサ２１０は、振幅比較モノパルス方式によって検知物体の鉛直角情報を求めて鉛直角信号として出力するとともに、第１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求めて検知物体距離信号として出力する。ただし、振幅比較モノパルス方式に限るものではなく、位相比較モノパルス方式を用いてもよい。
【００４４】
検知対象物体存在判別部２２０には、マイクロウエーブセンサ２１０から出力される上記検知物体距離信号および上記鉛直角信号が入力されている。第１実施形態とは異なり、鉛直角は高い分解能を有しているので、防犯センサ２００の設置高さＨ０も併せることで検知物体の２次元位置を計算によって求めることができる。そして、この２次元位置に基づいて検知エリア内の侵入者などの有無を判別する。
【００４５】
図４は本発明の第２実施形態に係る防犯センサ２００の設置例を側面から示す図である。この図４に示すように、この防犯センサ２００の定格距離および地面１２からの設置高さＨ０は第１実施形態と同様の値とするが、これらの値に限るわけではない。
【００４６】
実際の侵入者１０の２次元位置として考えられるのは、水平距離については防犯センサ２００の設置場所の直下点に対応する距離から定格距離までの範囲である。高さについても一定の範囲内であると考えられるが、その上限値として第１実施形態と同じ所定高さＨ１（例えば、２．５ｍ）を用いるとともに、その下限値も第１実施形態と同様に所定高さＨ２を用いる。所定高さＨ２の具体的な設定としては、例えば０．５ｍとすればよいが、この高さに限るものではない。
【００４７】
検知した物体が実際の侵入者１０であるか否かは、その２次元位置が、防犯センサ２００からの水平距離が設置場所の直下から定格距離まででその高さの下限値が所定高さＨ２であってその高さの上限値が所定高さＨ１で定義される矩形領域Ｒ１内であるか否かの判別に相当する。ただし、マイクロウエーブセンサ２１０が検知する距離は最大でも定格距離までであるから、結局、検知した物体の高さが所定高さＨ２〜所定高さＨ１の範囲内であるかのみを判別すれば足りることになる。
【００４８】
侵入者１０までの距離をｄ、鉛直角情報としての俯角（水平方向から下向きの角度）をθとすれば、侵入者１０の高さＨｔは次式で算出できる。
【００４９】
Ｈｔ ＝ Ｈ０ − ｄ・ｓｉｎθ ・・・ （１）
そこで、検知対象物体存在判別部２２０に上式にしたがった計算を行わせて高さＨｔを求めるとともに、その高さＨｔが次の条件式を満たすか否かを判定させればよい。
【００５０】
Ｈ２ ≦ Ｈｔ ≦ Ｈ１ ・・・ （２）
以上のような構成によれば、空中を飛んでいる鳥などによる誤報だけでなく、地面を歩いたり這ったりしている小動物などによる誤報なども極力防止することが可能となり、防犯センサとしての信頼性をより高めることができる。
【００５１】
＜第３実施形態＞
上述の第１実施形態や第２実施形態の防犯センサを、壁面などに設置するとともに、その設置位置のほぼ直下の位置からかなり遠くまでを見下ろすように監視するものであった。しかし、設置場所は壁面などに限るわけではなく、例えば、室内の天井などに設置することも考えられる。また、設置の際の防犯センサの姿勢も常に同じにできるとは限らない。そこで、このような点を考慮した防犯センサを第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。
【００５２】
図５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。この図５に示すように、防犯センサ３００は、マイクロ波の送受信方向の鉛直角を変更可能なフェイズドアレーアンテナ３１１を有するマイクロウエーブセンサ３１０と、設置姿勢が標準的な状態からどの程度傾斜しているかを検知する角度センサ３４０と、各種設定を手動で変更可能とするＤＩＰスイッチ３５０と、マイクロウエーブセンサ３１０、角度センサ３４０およびＤＩＰスイッチ３５０からの信号に基づいて人体などの検知対象物体が検知エリア内に存在するか否かを判別する検知対象物体存在判別部３２０と、この検知対象物体存在判別部３２０による判別結果に基づいて警告信号の出力を制御する警告出力制御部１３０とを備えている。
【００５３】
ここで、フェイズドアレーアンテナ３１１が有する移相制御回路３１３は、移相量を細かく変更可能なタイプであるものとし、マイクロウエーブセンサ３１０が有する走査測定部３１４はこれに対応して移相量を細かく制御可能とする。これにより、検知した物体の方向に対応する鉛直角信号は高い分解能が確保されることになる。
【００５４】
角度センサ３４０は傾斜センサとも呼ばれるもので、防犯センサ３００の設置姿勢が標準的な状態からどの程度傾斜しているかを検知する。例えば、水平方向もしくは真下方向に向けて設置されていたり、または斜め下方向に向けて設置されているときでも、これらの状態の識別が可能となる。
【００５５】
ＤＩＰスイッチ３５０では、検知した物体が実際の侵入者などであるか判別するための高さの上限値および下限値を手動で変更できるようにしている。なお、設定を変更できるようにする値はこれらに限るものではなく、例えば、設置高さなども入力できるようにしてもよい。
【００５６】
図６は侵入者などと小動物などとの高さの違いを説明する図である。この図６に示すように、侵入者としての人間の高さは例えば１．７ｍ程度、犬などの小動物の高さは例えば０．５ｍ程度である。したがって、これらを高さの違いで的確に識別するには、例えば、１ｍ以上の差が検知可能である必要がある。
【００５７】
図７はこの防犯センサ３００を天井１４に真下方向に向けて設置した例を示す図である。この図７に示すように、防犯センサ３００は正面方向Ｃ３００を中心としてその両側に約４５度ずつ、併せて約９０度の範囲の検知エリアＡ３００を形成する。
【００５８】
ここで、防犯センサ３００の設置高さＨ１０は例えば１０ｍとすれば、防犯センサ３００から正面方向Ｃ３００に沿った床面１３までの距離は同じ１０ｍであるが、検知エリアＡ３００の両側境界に沿った床面１３までの距離は１４．１ｍであり、４，１ｍもの差が生じている。すなわち、防犯センサ３００が検知した物体までの距離だけでは、その物体の高さを正確に判定することはできない。
【００５９】
そこで、侵入者１０を検知したときの鉛直角をθ（正面方向Ｃ３００を基準とし、図中で反時計回り方向をプラス側とする）を考慮に入れて侵入者１０の高さＨｔを正確に算出すればよい。侵入者１０までの距離をｄとすると、この高さＨｔは次式で算出できる。
【００６０】
Ｈｔ ＝ Ｈ１０ − ｄ・ｃｏｓθ ・・・ （３）
防犯センサ３００の検知動作としては、検知対象物体存在判別部３２０にまずＤＩＰスイッチ３５０の状態に応じて高さ判定の上限値Ｈ１１および下限値Ｈ１２を決定させ、次に上式にしたがった計算を行わせて高さＨｔを求めるとともに、その高さＨｔが次の条件式を満たすか否かを判定させればよい。
【００６１】
Ｈ１２ ≦ Ｈｔ ≦ Ｈ１１ ・・・ （４）
図８はこの防犯センサ３００を高い位置から斜め下方向に向けて設置した例を示す図である。この図８に示すように、防犯センサ３００は図７の設置状態に対して約４５度傾斜して設置されており、検知エリアＡ３００は、一方の境界が防犯センサ３００の設置場所からほぼ真下方向に位置するとともに他方の境界が防犯センサ３００の設置場所からほぼ水平方向に位置するように形成される。
【００６２】
この場合の防犯センサの設置高さをＨ１０、角度センサ３４０によって検知された図７の設置状態に対する傾斜をφ、侵入者１０を検知したときの鉛直角をθ（正面方向Ｃ３００を基準とし、図中で反時計回り方向をプラス側とする）、侵入者１０までの距離をｄとすると、侵入者１０の高さＨｔは次式で算出できる。なお、この図８では、θはマイナスの値であるから、（φ＋θ）はφのみより角度としては小さな値となる。
【００６３】
Ｈｔ ＝ Ｈ１０ − ｄ・ｃｏｓ（φ＋θ） ・・・ （５）
そして、上述した場合と同様に、この高さＨｔが次の条件式を満たすか否かを判定させればよい。
【００６４】
Ｈ１２ ≦ Ｈｔ ≦ Ｈ１１ ・・・ （６）
図９は、この防犯センサ３００の検知動作の概略を示すフローチャートである。
【００６５】
この図９に示すように、検知対象物体存在判別部３２０はまず、角度センサ３４０によって検知された防犯センサ３００の傾斜φを読み込むとともに、ＤＩＰスイッチ３５０の状態から検知した物体の高さ判定のための上限値Ｈ１１および下限値Ｈ１２を読み込む（ステップＳ１）。
【００６６】
次に、上述した式（５）にしたがって高さＨｔを計算する（ステップＳ２）。
【００６７】
そして、この高さＨｔを下限値Ｈ１２と比較し（ステップＳ３）、下限値Ｈ１２より大きければ、さらにこの高さＨｔを上限値Ｈ１１と比較し（ステップＳ４）、上限値Ｈ１１より小さければ、侵入者などの存在を警告する発報を行う（ステップＳ５）。高さＨｔが下限値Ｈ１２以下または上限値Ｈ１１以上であれば、ステップＳ１に戻って最初からの各ステップの処理を繰り返す。
【００６８】
以上のような構成によれば、空中を飛んでいる鳥などによる誤報だけでなく、地面を歩いたり這ったりしている小動物などによる誤報なども極力防止することが可能であり、また、設置姿勢によらず常に正確な検知が可能となるから、防犯センサとしての信頼性を一層高めることができる。
【００６９】
＜その他の実施形態＞
上述の第３実施形態の角度センサ３４０の代わりに、スイッチやボリュームを検知対象物体存在判別部３２０に接続するようにして、これらのスイッチやボリュームによって防犯センサ３００の設置状態の傾斜φを入力できるように構成してもよい。また、上記の各実施形態の構成要素を適宜組み合わせたり、一部を置換して構成してもよい。
【００７０】
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】
【００７１】
【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の設置例を側面から示す図である。
【図３】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４】本発明の第２実施形態に係る防犯センサの設置例を側面から示す図である。
【図５】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６】侵入者などと小動物などとの高さの違いを説明する図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る防犯センサを天井に真下方向に向けて設置した例を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る防犯センサを高い位置から斜め下方向に向けて設置した例を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る防犯センサの検知動作の概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１００ 防犯センサ（第１実施形態）
１１０ マイクロウエーブセンサ
１１１ フェイズドアレーアンテナ
１１２ アンテナ素子
１１３ 移相制御回路
１１４ 走査測定部
１２０ 検知対象物体存在判別部
１３０ 警告出力制御部
２００ 防犯センサ（第２実施形態）
２１０ マイクロウエーブセンサ
２１２ アンテナ素子
２２０ 検知対象物体存在判別部
３００ 防犯センサ（第３実施形態）
３１０ マイクロウエーブセンサ
３１１ フェイズドアレーアンテナ
３１３ 移相制御回路
３１４ 走査測定部
３２０ 検知対象物体存在判別部
３４０ 角度センサ
３５０ ＤＩＰスイッチ
【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（例えば、特許文献２参照。）。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。
【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】
【０００４】
しかし、上述のようなマイクロウエーブセンサを壁面などの比較的高い位置（例えば、地面から４ｍの高さ）に取り付けて、その位置から警戒対象とする領域を見下ろすようにした場合には、次のような誤報の要因が考えられた。
【０００５】
例えば、マイクロウエーブセンサの設置位置からほぼ水平方向であって、人体が存在することが通常は考えられない高さを飛ぶ鳥などを検知した場合や、実際には遠方の自動車などで反射されたマイクロ波を拾ってしまう場合である。また、地面を歩いたり這ったりしている小動物を検知した場合も同様である。
【０００６】
従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、検知対象物体までの距離とその検知対象物体の高さを正確に認識することで、誤報の発生を極力防止して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】
【０００７】
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、その物体の方向に対応する鉛直角情報を出力するマイクロウエーブセンサと、前記距離情報が、前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに応じて定められている所定距離範囲内である場合に、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。
【０００８】
ここで、前記マイクロウエーブセンサに距離検知をさせるには、例えば、前記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、前記距離情報を求めるような構成が挙げられるが、これに限るものではない。
【０００９】
また、前記マイクロウエーブセンサに鉛直角検知をさせるには、例えば、前記マイクロ波の送受信方向の鉛直角を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を所定角度範囲内にわたって走査するよう指示するとともにその走査中に前記距離情報を監視して、その結果に基づいて前記鉛直角情報を求める走査測定手段とをさらに備える構成が挙げられる。その場合、前記鉛直角情報がとり得る範囲が複数区間に分割され、これらの複数区間毎に前記所定距離範囲が定められていてもよい。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。
【００１０】
また、前記マイクロウエーブセンサに鉛直角検知をさせる他の例としては、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前記鉛直角情報を求める構成が挙げられる。このモノパルス方式としては、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や、位相比較モノパルス方式などが挙げられる。なお、こ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。
【００１１】
このような構成の防犯センサによれば、空中を飛んでいる鳥などによる誤報などを極力防止することが可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００１２】
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、その物体の方向に対応する鉛直角情報を出力するマイクロウエーブセンサと、前記距離情報と前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに基づいて前記物体の高さ情報を求め、前記物体の高さ情報が所定高さ範囲内である場合に、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してもよい。
【００１３】
このような構成の防犯センサによれば、空中を飛んでいる鳥などによる誤報だけでなく、地面を歩いたり這ったりしている小動物などによる誤報なども極力防止することが可能となり、防犯センサとしての信頼性をより高めることができる。
【００１４】
また、上記防犯センサにおいて、設置状態における姿勢の傾斜を入力する傾斜入力手段をさらに備え、前記検知対象物体存在判別手段は、この傾斜入力手段によって入力される情報と前記距離情報と前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに基づいて前記物体の高さ情報を求めるようにしてもよい。
【００１５】
ここで、前記傾斜入力手段として、角度センサを内蔵させて自動的に傾斜を検知して入力するようにしてもよい。もしくは、スイッチやボリュームなどを接続してそれらの状態を手動で変更することにより入力するようにしてもよい。
【００１６】
このような構成の防犯センサによれば、空中を飛んでいる鳥などによる誤報だけでなく、地面を歩いたり這ったりしている小動物などによる誤報なども極力防止することが可能であり、また、設置姿勢によらず常に正確な検知が可能となるから、防犯センサとしての信頼性を一層高めることができる。
【００１７】
また、上記防犯センサにおいて、高さ範囲入力手段をさらに備え、前記検知対象物体存在判別手段は、この高さ範囲入力手段によって入力される情報に基づいて前記所定高さ範囲を定めるようにしてもよい。
【００１８】
ここで、前記高さ範囲入力手段としては、例えばＤＩＰスイッチが挙げられるが、これに限るものではない。
【００１９】
このような構成の防犯センサによれば、前記所定高さ範囲の変更が容易となり、目的や設置場所などに応じて適切な検知を行うことができるので、防犯センサとしての適用範囲を広げることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の防犯センサによれば、空中を飛んでいる鳥や地面を歩いたり這ったりしている小動物などによる誤報なども極力防止することが可能となり、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】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２２】
＜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。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の鉛直角を変更可能なフェイズドアレーアンテナ１１１を有するマイクロウエーブセンサ１１０と、このマイクロウエーブセンサ１１０からの出力に基づいて人体などの検知対象物体が検知エリア内に存在するか否かを判別する検知対象物体存在判別部１２０と、この検知対象物体存在判別部１２０による判別結果に基づいて警告信号の出力を制御する警告出力制御部１３０とを備えている。
【００２３】
フェイズドアレーアンテナ１１１は、同一方向に向けて上下に等間隔に配置された複数のアンテナ素子１１２と、これらのアンテナ素子１１２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１１３とを有している。なお、フェイズドアレーアンテナ１１１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１１３は、移相量を段階的に変更することによりマイクロ波の送受信方向（アンテナのビーム方向）を段階的に変更可能なタイプであるものとする。ここでは、送受信方向を約９０度の範囲内で４方向に変更可能としておくが、これはあくまでも例示に過ぎない。
【００２４】
マイクロウエーブセンサ１１０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１１１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１１１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１１０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した物体までの距離を求めるとともに、検知物体距離信号として出力する。
【００２５】
また、このマイクロウエーブセンサ１１０はさらに、移相制御回路１１３に対して移相量の制御を指示して走査を行うとともにその走査中に検知物体距離信号をモニターし、有効な検知物体距離信号が得られたときのマイクロ波の送受信方向（上記４方向のいずれかに相当）を求める走査測定部１１４を有している。そして、求められたその送受信方向を検知した物体の方向に対応する鉛直角信号として出力する。
【００２６】
検知対象物体存在判別部１２０には、マイクロウエーブセンサ１１０から出力される上記検知物体距離信号および上記鉛直角信号が入力されている。また、マイクロウエーブセンサ１１０が実際に設置されている高さに基づいて、上記鉛直角信号の４方向それぞれについて、侵入者が存在する場合に検出され得る距離範囲が設定されている（詳細は図２を参照して後述）。そして、上記検知物体距離信号が上記鉛直角信号に応じた距離範囲内にある場合に限って、検知エリア内に侵入者などが存在していると判別する。
【００２７】
警告出力制御部１３０は、検知対象物体存在判別部１２０の判別結果出力を受け、この判別結果出力に基づいて警告信号Ｄｏｕｔ１の出力を制御する。ここで、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。そして、警告信号Ｄｏｕｔ１の出力は、検知対象物体存在判別部１２０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。ただし、このような出力形式などに限るものではない。
【００２８】
なお、例えば、走査測定部１１４、検知対象物体存在判別部１２０、警告出力制御部１３０などはワンチップマイコンなどの組み込みソフトウェアによって実現できるが、このような実現方法に限るものではない。
【００２９】
図２は本発明の第１実施形態に係る防犯センサ１００の設置例を側面から示す図である。この図２に示すように、この防犯センサ１００の定格距離（有効な検知が可能な最大距離）は３０ｍであり、地面１２からの設置高さＨ０は４ｍとするが、これらの値に限るわけではない。
【００３０】
検知エリアは、フェイズドアレーアンテナ１１１によって送受信可能な４方向に対応する４つの小検知エリアＡ１〜Ａ４に分かれている。まず、小検知エリアＡ１は、防犯センサ１００の設置位置から水平方向に対してやや下向きに形成されている。小検知エリアＡ１の上側境界の位置はほぼ全体が設置高さＨ０にあり、下側境界先端の位置は定格距離において所定高さＨ１にある。ここで、所定高さＨ１には、通常の侵入者１０などが検知され得る高さの最大値を設定する。例えば、２．５ｍとしているが、この高さに限るものではない。
【００３１】
小検知エリアＡ２は小検知エリアＡ１の下側に隣接して形成され、定格距離において下側境界先端の位置がちょうど地面１２となる。小検知エリアＡ３は小検知エリアＡ２の下側に隣接して形成され、下側境界先端の位置は１０ｍ先の地面１２とする。そして、小検知エリアＡ４は小検知エリアＡ３の下側に隣接して形成され、下側境界先端の位置は約３ｍ先の地面１２とする。
【００３２】
このような場合に実際の侵入者１０などが検知されたときは、その侵入者１０までの距離は、防犯センサ１００からの水平距離が設置場所の直下から定格距離までの範囲内であり、その侵入者１０の高さは所定高さＨ１以下のはずである。また、小動物などのように高さがかなり低い物体を識別するために、所定高さＨ２（例えば０．５ｍ）を定義すれば、侵入者１０の高さは所定高さＨ２以上のはずである。すなわち、侵入者１０などは、防犯センサ１００からの水平距離が設置場所の直下から定格距離まででその高さの下限値が所定高さＨ２であってその高さの上限値が所定高さＨ１で定義される矩形領域Ｒ１内に存在するはずである。したがって、検知された物体が矩形領域Ｒ１外に存在する場合は実際の侵入者１０などとは考え難く、誤検知の可能性が高いので、警告信号Ｄｏｕｔ１の出力をＯＮにしないようにすればよい。
【００３３】
ただし、この防犯センサ１００の構成では、検知された物体の方向に対応する鉛直角については大まかに上記４方向のいずれなのかが分かるだけであり、距離情報を併せることにより検知された物体の２次元位置を正確に認識して、矩形領域Ｒ１の内外を直接的に判別できるわけではない。
【００３４】
そこで、それに代わる簡易的な判別方法として、小検知エリアＡ１〜Ａ４それぞれについて、侵入者１０が存在する場合に検出され得る距離範囲を予め設定しておき、検知物体距離信号がその距離範囲内にある場合に限って検知エリア内に侵入者１０などが存在していると判別するようにする。逆に言えば、検知物体距離信号がその距離範囲外であれば誤検知の可能性が高いと判断する。
【００３５】
なお、この検知物体距離信号は、厳密には防犯センサ１００の設置場所の直下点から侵入者１０の足下までの地面１２における水平方向の距離（図２の地面１２下部の目盛りの数値。以下「水平距離」と記す）ではなく、防犯センサ１００から侵入者１０までの斜め方向の距離に対応している。しかし、説明の簡略化のために、以下では水平距離の値で示すものとする。
【００３６】
まず、小検知エリアＡ１については、このような高さに侵入者１０が存在することは通常は想定できないので、検出され得る距離範囲は「なし」と設定する。
【００３７】
小検知エリアＡ２については、検出され得る最短距離は、この小検知エリアＡ２の下側境界と矩形領域Ｒ１の上側境界の交点付近までの距離と考えられ、約１２ｍである。検出され得る最長距離の方は定格距離によって実質的に制限されるため、この定格距離以上の距離が検出されることはない。そこで、検出され得る距離範囲としては「１２ｍ以上」のように下限値のみ設定すればよい。
【００３８】
小検知エリアＡ３については、検出され得る最短距離は、この小検知エリアＡ３の下側境界と矩形領域Ｒ１の上側境界の交点付近までの距離と考えられ、約４ｍである。検出され得る最長距離の方は、この小検知エリアＡ３の上側境界と矩形領域Ｒ１の下側境界の交点付近までの距離と考えられ、約２５ｍである。そこで、検出され得る距離範囲として「４〜２５ｍ」のように設定する。
【００３９】
小検知エリアＡ４については、検出され得る最短距離は、この小検知エリアＡ４の下側境界と矩形領域Ｒ１の上側境界の交点付近までの距離と考えられ、約２ｍである。検出され得る最長距離の方は、この小検知エリアＡ４の上側境界と矩形領域Ｒ１の下側境界の交点付近までの距離と考えられ、約８ｍである。そこで、検出され得る距離範囲として「２〜８ｍ」に設定する。
【００４０】
このような距離範囲の設定を行うことで、空中を飛んでいる鳥などによる誤報などを極力防止することが可能となり、防犯センサとしての信頼性を高めることができる。
【００４１】
＜第２実施形態＞
検知物体の鉛直角をより詳細に測定できれば、防犯センサを含む鉛直面に投影した検知物体の２次元位置を正確に特定できる。この場合には、高過ぎる位置にある物体だけでなく、低過ぎる位置にある物体も実際の侵入者ではないと判断して、警告を行わないようにすることが可能となる。そこで、検知物体の鉛直角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２実施形態として以下で説明する。なお、上述の第１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。
【００４２】
図３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。この図３に示すように、防犯センサ２００は、ビームの一部が互いに重なるように上下に並べられたアンテナ素子２１２、２１２を有するマイクロウエーブセンサ２１０と、このマイクロウエーブセンサ２１０からの出力に基づいて人体などの検知対象物体が検知エリア内に存在するか否かを判別する検知対象物体存在判別部２２０と、この検知対象物体存在判別部２２０による判別結果に基づいて警告信号の出力を制御する警告出力制御部１３０とを備えている。
【００４３】
マイクロウエーブセンサ２１０は、振幅比較モノパルス方式によって検知物体の鉛直角情報を求めて鉛直角信号として出力するとともに、第１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求めて検知物体距離信号として出力する。ただし、振幅比較モノパルス方式に限るものではなく、位相比較モノパルス方式を用いてもよい。
【００４４】
検知対象物体存在判別部２２０には、マイクロウエーブセンサ２１０から出力される上記検知物体距離信号および上記鉛直角信号が入力されている。第１実施形態とは異なり、鉛直角は高い分解能を有しているので、防犯センサ２００の設置高さＨ０も併せることで検知物体の２次元位置を計算によって求めることができる。そして、この２次元位置に基づいて検知エリア内の侵入者などの有無を判別する。
【００４５】
図４は本発明の第２実施形態に係る防犯センサ２００の設置例を側面から示す図である。この図４に示すように、この防犯センサ２００の定格距離および地面１２からの設置高さＨ０は第１実施形態と同様の値とするが、これらの値に限るわけではない。
【００４６】
実際の侵入者１０の２次元位置として考えられるのは、水平距離については防犯センサ２００の設置場所の直下点に対応する距離から定格距離までの範囲である。高さについても一定の範囲内であると考えられるが、その上限値として第１実施形態と同じ所定高さＨ１（例えば、２．５ｍ）を用いるとともに、その下限値も第１実施形態と同様に所定高さＨ２を用いる。所定高さＨ２の具体的な設定としては、例えば０．５ｍとすればよいが、この高さに限るものではない。
【００４７】
検知した物体が実際の侵入者１０であるか否かは、その２次元位置が、防犯センサ２００からの水平距離が設置場所の直下から定格距離まででその高さの下限値が所定高さＨ２であってその高さの上限値が所定高さＨ１で定義される矩形領域Ｒ１内であるか否かの判別に相当する。ただし、マイクロウエーブセンサ２１０が検知する距離は最大でも定格距離までであるから、結局、検知した物体の高さが所定高さＨ２〜所定高さＨ１の範囲内であるかのみを判別すれば足りることになる。
【００４８】
侵入者１０までの距離をｄ、鉛直角情報としての俯角（水平方向から下向きの角度）をθとすれば、侵入者１０の高さＨｔは次式で算出できる。
【００４９】
Ｈｔ ＝ Ｈ０ − ｄ・ｓｉｎθ ・・・ （１）
そこで、検知対象物体存在判別部２２０に上式にしたがった計算を行わせて高さＨｔを求めるとともに、その高さＨｔが次の条件式を満たすか否かを判定させればよい。
【００５０】
Ｈ２ ≦ Ｈｔ ≦ Ｈ１ ・・・ （２）
以上のような構成によれば、空中を飛んでいる鳥などによる誤報だけでなく、地面を歩いたり這ったりしている小動物などによる誤報なども極力防止することが可能となり、防犯センサとしての信頼性をより高めることができる。
【００５１】
＜第３実施形態＞
上述の第１実施形態や第２実施形態の防犯センサを、壁面などに設置するとともに、その設置位置のほぼ直下の位置からかなり遠くまでを見下ろすように監視するものであった。しかし、設置場所は壁面などに限るわけではなく、例えば、室内の天井などに設置することも考えられる。また、設置の際の防犯センサの姿勢も常に同じにできるとは限らない。そこで、このような点を考慮した防犯センサを第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。
【００５２】
図５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。この図５に示すように、防犯センサ３００は、マイクロ波の送受信方向の鉛直角を変更可能なフェイズドアレーアンテナ３１１を有するマイクロウエーブセンサ３１０と、設置姿勢が標準的な状態からどの程度傾斜しているかを検知する角度センサ３４０と、各種設定を手動で変更可能とするＤＩＰスイッチ３５０と、マイクロウエーブセンサ３１０、角度センサ３４０およびＤＩＰスイッチ３５０からの信号に基づいて人体などの検知対象物体が検知エリア内に存在するか否かを判別する検知対象物体存在判別部３２０と、この検知対象物体存在判別部３２０による判別結果に基づいて警告信号の出力を制御する警告出力制御部１３０とを備えている。
【００５３】
ここで、フェイズドアレーアンテナ３１１が有する移相制御回路３１３は、移相量を細かく変更可能なタイプであるものとし、マイクロウエーブセンサ３１０が有する走査測定部３１４はこれに対応して移相量を細かく制御可能とする。これにより、検知した物体の方向に対応する鉛直角信号は高い分解能が確保されることになる。
【００５４】
角度センサ３４０は傾斜センサとも呼ばれるもので、防犯センサ３００の設置姿勢が標準的な状態からどの程度傾斜しているかを検知する。例えば、水平方向もしくは真下方向に向けて設置されていたり、または斜め下方向に向けて設置されているときでも、これらの状態の識別が可能となる。
【００５５】
ＤＩＰスイッチ３５０では、検知した物体が実際の侵入者などであるか判別するための高さの上限値および下限値を手動で変更できるようにしている。なお、設定を変更できるようにする値はこれらに限るものではなく、例えば、設置高さなども入力できるようにしてもよい。
【００５６】
図６は侵入者などと小動物などとの高さの違いを説明する図である。この図６に示すように、侵入者としての人間の高さは例えば１．７ｍ程度、犬などの小動物の高さは例えば０．５ｍ程度である。したがって、これらを高さの違いで的確に識別するには、例えば、１ｍ以上の差が検知可能である必要がある。
【００５７】
図７はこの防犯センサ３００を天井１４に真下方向に向けて設置した例を示す図である。この図７に示すように、防犯センサ３００は正面方向Ｃ３００を中心としてその両側に約４５度ずつ、併せて約９０度の範囲の検知エリアＡ３００を形成する。
【００５８】
ここで、防犯センサ３００の設置高さＨ１０は例えば１０ｍとすれば、防犯センサ３００から正面方向Ｃ３００に沿った床面１３までの距離は同じ１０ｍであるが、検知エリアＡ３００の両側境界に沿った床面１３までの距離は１４．１ｍであり、４，１ｍもの差が生じている。すなわち、防犯センサ３００が検知した物体までの距離だけでは、その物体の高さを正確に判定することはできない。
【００５９】
そこで、侵入者１０を検知したときの鉛直角をθ（正面方向Ｃ３００を基準とし、図中で反時計回り方向をプラス側とする）を考慮に入れて侵入者１０の高さＨｔを正確に算出すればよい。侵入者１０までの距離をｄとすると、この高さＨｔは次式で算出できる。
【００６０】
Ｈｔ ＝ Ｈ１０ − ｄ・ｃｏｓθ ・・・ （３）
防犯センサ３００の検知動作としては、検知対象物体存在判別部３２０にまずＤＩＰスイッチ３５０の状態に応じて高さ判定の上限値Ｈ１１および下限値Ｈ１２を決定させ、次に上式にしたがった計算を行わせて高さＨｔを求めるとともに、その高さＨｔが次の条件式を満たすか否かを判定させればよい。
【００６１】
Ｈ１２ ≦ Ｈｔ ≦ Ｈ１１ ・・・ （４）
図８はこの防犯センサ３００を高い位置から斜め下方向に向けて設置した例を示す図である。この図８に示すように、防犯センサ３００は図７の設置状態に対して約４５度傾斜して設置されており、検知エリアＡ３００は、一方の境界が防犯センサ３００の設置場所からほぼ真下方向に位置するとともに他方の境界が防犯センサ３００の設置場所からほぼ水平方向に位置するように形成される。
【００６２】
この場合の防犯センサの設置高さをＨ１０、角度センサ３４０によって検知された図７の設置状態に対する傾斜をφ、侵入者１０を検知したときの鉛直角をθ（正面方向Ｃ３００を基準とし、図中で反時計回り方向をプラス側とする）、侵入者１０までの距離をｄとすると、侵入者１０の高さＨｔは次式で算出できる。なお、この図８では、θはマイナスの値であるから、（φ＋θ）はφのみより角度としては小さな値となる。
【００６３】
Ｈｔ ＝ Ｈ１０ − ｄ・ｃｏｓ（φ＋θ） ・・・ （５）
そして、上述した場合と同様に、この高さＨｔが次の条件式を満たすか否かを判定させればよい。
【００６４】
Ｈ１２ ≦ Ｈｔ ≦ Ｈ１１ ・・・ （６）
図９は、この防犯センサ３００の検知動作の概略を示すフローチャートである。
【００６５】
この図９に示すように、検知対象物体存在判別部３２０はまず、角度センサ３４０によって検知された防犯センサ３００の傾斜φを読み込むとともに、ＤＩＰスイッチ３５０の状態から検知した物体の高さ判定のための上限値Ｈ１１および下限値Ｈ１２を読み込む（ステップＳ１）。
【００６６】
次に、上述した式（５）にしたがって高さＨｔを計算する（ステップＳ２）。
【００６７】
そして、この高さＨｔを下限値Ｈ１２と比較し（ステップＳ３）、下限値Ｈ１２より大きければ、さらにこの高さＨｔを上限値Ｈ１１と比較し（ステップＳ４）、上限値Ｈ１１より小さければ、侵入者などの存在を警告する発報を行う（ステップＳ５）。高さＨｔが下限値Ｈ１２以下または上限値Ｈ１１以上であれば、ステップＳ１に戻って最初からの各ステップの処理を繰り返す。
【００６８】
以上のような構成によれば、空中を飛んでいる鳥などによる誤報だけでなく、地面を歩いたり這ったりしている小動物などによる誤報なども極力防止することが可能であり、また、設置姿勢によらず常に正確な検知が可能となるから、防犯センサとしての信頼性を一層高めることができる。
【００６９】
＜その他の実施形態＞
上述の第３実施形態の角度センサ３４０の代わりに、スイッチやボリュームを検知対象物体存在判別部３２０に接続するようにして、これらのスイッチやボリュームによって防犯センサ３００の設置状態の傾斜φを入力できるように構成してもよい。また、上記の各実施形態の構成要素を適宜組み合わせたり、一部を置換して構成してもよい。
【００７０】
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】
【００７１】
【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の設置例を側面から示す図である。
【図３】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４】本発明の第２実施形態に係る防犯センサの設置例を側面から示す図である。
【図５】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６】侵入者などと小動物などとの高さの違いを説明する図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る防犯センサを天井に真下方向に向けて設置した例を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る防犯センサを高い位置から斜め下方向に向けて設置した例を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る防犯センサの検知動作の概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１００ 防犯センサ（第１実施形態）
１１０ マイクロウエーブセンサ
１１１ フェイズドアレーアンテナ
１１２ アンテナ素子
１１３ 移相制御回路
１１４ 走査測定部
１２０ 検知対象物体存在判別部
１３０ 警告出力制御部
２００ 防犯センサ（第２実施形態）
２１０ マイクロウエーブセンサ
２１２ アンテナ素子
２２０ 検知対象物体存在判別部
３００ 防犯センサ（第３実施形態）
３１０ マイクロウエーブセンサ
３１１ フェイズドアレーアンテナ
３１３ 移相制御回路
３１４ 走査測定部
３２０ 検知対象物体存在判別部
３４０ 角度センサ
３５０ ＤＩＰスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、その物体の方向に対応する鉛直角情報を出力するマイクロウエーブセンサと、
前記距離情報が、前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに応じて定められている所定距離範囲内である場合に、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、
前記マイクロウエーブセンサは、前記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、前記距離情報を求めることを特徴とする防犯センサ。
【請求項３】
請求項１または２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さらに、
前記マイクロ波の送受信方向の鉛直角を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を所定角度範囲内にわたって走査するよう指示するとともにその走査中に前記距離情報を監視して、その結果に基づいて前記鉛直角情報を求める走査測定手段と
を備えることを特徴とする防犯センサ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の防犯センサにおいて、
前記鉛直角情報がとり得る範囲が複数区間に分割され、これらの複数区間毎に前記所定距離範囲が定められていることを特徴とする防犯センサ。
【請求項５】
請求項１ないし４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６】
請求項１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前記鉛直角情報を求めることを特徴とする防犯センサ。
【請求項７】
請求項６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前記鉛直角情報を求めることを特徴とする防犯センサ。
【請求項８】
請求項６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９】
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、その物体の方向に対応する鉛直角情報を出力するマイクロウエーブセンサと、
前記距離情報と前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに基づいて前記物体の高さ情報を求め、前記物体の高さ情報が所定高さ範囲内である場合に、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１０】
請求項９に記載の防犯センサにおいて、
設置状態における姿勢の傾斜を入力する傾斜入力手段をさらに備え、
前記検知対象物体存在判別手段は、この傾斜入力手段によって入力される情報と前記距離情報と前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに基づいて前記物体の高さ情報を求めることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の防犯センサにおいて、
前記傾斜入力手段は角度センサであることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１２】
請求項１０に記載の防犯センサにおいて、
前記傾斜入力手段はスイッチであることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１３】
請求項１０に記載の防犯センサにおいて、
前記傾斜入力手段はボリュームであることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１４】
請求項９に記載の防犯センサにおいて、
高さ範囲入力手段をさらに備え、
前記検知対象物体存在判別手段は、この高さ範囲入力手段によって入力される情報に基づいて前記所定高さ範囲を定めることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の防犯センサにおいて、
前記高さ範囲入力手段はＤＩＰスイッチであ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、その物体の方向に対応する鉛直角情報を出力するマイクロウエーブセンサと、
前記距離情報が、前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに応じて定められている所定距離範囲内である場合に、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、
前記マイクロウエーブセンサは、前記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、前記距離情報を求めることを特徴とする防犯センサ。
【請求項３】
請求項１または２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さらに、
前記マイクロ波の送受信方向の鉛直角を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を所定角度範囲内にわたって走査するよう指示するとともにその走査中に前記距離情報を監視して、その結果に基づいて前記鉛直角情報を求める走査測定手段と
を備えることを特徴とする防犯センサ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の防犯センサにおいて、
前記鉛直角情報がとり得る範囲が複数区間に分割され、これらの複数区間毎に前記所定距離範囲が定められていることを特徴とする防犯センサ。
【請求項５】
請求項１ないし４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６】
請求項１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前記鉛直角情報を求めることを特徴とする防犯センサ。
【請求項７】
請求項６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前記鉛直角情報を求めることを特徴とする防犯センサ。
【請求項８】
請求項６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９】
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、その物体の方向に対応する鉛直角情報を出力するマイクロウエーブセンサと、
前記距離情報と前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに基づいて前記物体の高さ情報を求め、前記物体の高さ情報が所定高さ範囲内である場合に、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１０】
請求項９に記載の防犯センサにおいて、
設置状態における姿勢の傾斜を入力する傾斜入力手段をさらに備え、
前記検知対象物体存在判別手段は、この傾斜入力手段によって入力される情報と前記距離情報と前記鉛直角情報と設置されている位置の高さ情報とに基づいて前記物体の高さ情報を求めることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の防犯センサにおいて、
前記傾斜入力手段は角度センサであることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１２】
請求項１０に記載の防犯センサにおいて、
前記傾斜入力手段はスイッチであることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１３】
請求項１０に記載の防犯センサにおいて、
前記傾斜入力手段はボリュームであることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１４】
請求項９に記載の防犯センサにおいて、
高さ範囲入力手段をさらに備え、
前記検知対象物体存在判別手段は、この高さ範囲入力手段によって入力される情報に基づいて前記所定高さ範囲を定めることを特徴とする防犯センサ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の防犯センサにおいて、
前記高さ範囲入力手段はＤＩＰスイッチであ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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−７１６０５（Ｐ２００７−７１６０５Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５７０００（Ｐ２００５−２５７０００）
【出願日】平成１７年９月５日（２００５．９．５）
【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３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月５日（２００５．９．５）
【出願人】（０００１０３７３６）オプテックス株式会社 (116)
【Ｆターム（参考）】
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