特開 2023-140833 ゲートシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023140833

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】ゲートシステム

(51)【国際特許分類】

   G07B 15/00 20110101AFI20230928BHJP

【ＦＩ】

G07B15/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022046871

(22)【出願日】2022-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000004651

【氏名又は名称】日本信号株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000752

【氏名又は名称】弁理士法人朝日特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山村 和也

(72)【発明者】

【氏名】安藤 勝彦

(72)【発明者】

【氏名】小川 智久

【テーマコード（参考）】

3E127

【Ｆターム（参考）】

3E127AA02

3E127BA03

3E127CA02

3E127FA12

(57)【要約】

【課題】光反射型又は光透過型のセンサを用いる場合に比べて、通過する通行人を検出するゲートシステムを小型化する。
【解決手段】取得部１１１は、通行人ＰのＩＣカードから読取器７が読取った認証情報を取得する。取得部１１１は、取得した認証情報を通信回線５経由でサーバ装置６に送信し、認証を依頼する。取得部１１１は、通信回線５経由でサーバ装置６から認証結果を取得する。取得部１１１は、認証が成功した場合に、センサ電極２から準静電界の検知結果を取得する。解析部１１２は、取得部１１１がセンサ電極２から取得した準静電界のデータを解析する。照合部１１３は、解析部１１２の解析結果とパターンＤＢ１２１に予め記憶されているパターンとを照合し、準静電界のデータが示す物体の種類と位置とを特定する。指示部１１４は、照合部１１３における特定の結果に応じてドア３、及びスピーカ４に指示をする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゲートを通過する通行人からの準静電界を検出し、該準静電界の変化に基づいて、前記通行人を検出するゲートシステム。

【請求項2】

前記準静電界の変化のパターンの差に基づいて、前記通行人と、該通行人ではない前記ゲートを通過する物体とを区別する請求項１に記載のゲートシステム。

【請求項3】

前記準静電界の変化のパターンに基づいて、前記通行人と同時に前記ゲートを通過する他の通行人の有無を判定する請求項１又は２に記載のゲートシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゲートシステムの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

光反射型又は光透過型のセンサは、ゲートを通過する人物を検出する技術として用いられている。例えば、特許文献１は、レーダを用いた危険物検知器を左右両側に備えるとともに、反射型、又は透過型の検知センサにより構成される人間検知センサを通路内の複数箇所に設置し、各位置における人物の有無を検知する自動改札機を開示している（段落２３、３９、図１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１１４９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術は、光が遮られたことにより通路を通過中の人物（通行人という）がいることを検知するので、通路を横断する光路を設けなければならない。そのため、この技術は、光路を形成する一対の部品（照射部、センサ、反射板等）を通路の両側にそれぞれ分けて設置しなければならない。

【0005】

また、一対の部品からなる検知部は、一つに付きその位置での通行人の有無しか検知できない。したがって、通行人の位置の変化を知るためには、検知部を通路に沿って複数箇所に設置しなければならない。つまり、検知部を収容するゲートは、比較的長く形成する必要があった。

【0006】

本発明の目的の一つは、光反射型又は光透過型のセンサを用いる場合に比べて、通行人を検出するゲートシステムを小型化することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、ゲートを通過する通行人からの準静電界を検出し、該準静電界の変化に基づいて、前記通行人を検出するゲートシステム、を第１の態様として提供する。

【0008】

第１の態様のゲートシステムは、光反射型又は光透過型のセンサを用いる場合に比べて小さくすることができる。

【0009】

第１の態様のゲートシステムにおいて、前記準静電界の変化のパターンの差に基づいて、前記通行人と、該通行人ではない前記ゲートを通過する物体とを区別する、という構成が第２の態様として採用されてもよい。

【0010】

第２の態様のゲートシステムは、通行人と通行人でない物体とを区別する。

【0011】

第１又は第２の態様のゲートシステムにおいて、前記準静電界の変化のパターンに基づいて、前記通行人と同時に前記ゲートを通過する他の通行人の有無を判定する、という構成が第３の態様として採用されてもよい。

【0012】

第３の態様のゲートシステムは、一人の通行人とともにゲートを通過する他人の有無を判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係るゲートシステム９の構成の例を示す図。

【図2】制御装置１の構成の例を示す図。

【図3】センサ電極２の配置の例を示す図。

【図4】制御装置１の機能的構成の例を示す図。

【図5】通行人Ｐと、その付帯物Ｊとを示す例。

【図6】通行人Ｐと付帯物Ｊとを検知した結果の例を示す図。

【図7】二人の通行人Ｐ１、Ｐ２を示す例。

【図8】二人の通行人Ｐ１、Ｐ２のそれぞれから検知される準静電界の波形の例を示す図。

【図9】二人の通行人から検知される準静電界が合成された波形の例を示す図。

【図10】ゲートシステム９の動作の流れの例を示すフロー図。

【図11】開閉制御処理の動作の流れの例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜実施形態＞
＜ゲートシステムの構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るゲートシステム９の構成の例を示す図である。ゲートシステム９は、ゲートを通過しようとする通行人Ｐを検知するシステムである。また、このゲートシステム９は、ゲートに備えられたドアを開閉するとともに、不正な通過の検出と警告とを行うシステムである。このゲートシステム９は、制御装置１、センサ電極２、ドア３、スピーカ４、通信回線５、サーバ装置６、及び読取器７を有する。

【0015】

制御装置１は、センサ電極２が検知した準静電界の情報を取得して、これに基づいてドア３、スピーカ４等を制御する情報処理装置である。制御装置１は、例えば、コンピュータである。

【0016】

センサ電極２は、通路上の準静電界を検知する電極である。図１に示すセンサ電極２は、通路の下であってドア３が設けられている位置の近傍に設けられる。

【0017】

ドア３は、通路を遮る位置に設けられ、制御装置１の制御の下、通路を開閉するドアである。ドア３は通路を進行方向における上流と下流とに仕切り、上流から下流への入口となる。つまり、ドア３はゲートシステム９における「ゲート」である。

【0018】

スピーカ４は、制御装置１の制御の下、通路にいる通行人に向けて警報、警告等を示す音声を発するスピーカである。

【0019】

通信回線５は、無線又は有線により制御装置１とサーバ装置６とを通信可能に接続する回線である。通信回線５は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）のほか、ＷＡＮ（Wide Area Network）であってもよいし、インターネットであってもよいし、これらの組合せであってもよい。また、通信回線５は、公衆交換通信網（ＰＳＴＮ：Public Switched Telephone Networks）、サービス統合デジタル網（ＩＳＤＮ：Integrated Services Digital Network）等を含むものでもよい。

【0020】

サーバ装置６は、通信回線５経由で制御装置１から認証情報を受取って、通路を通過しようとする通行人Ｐを認証する装置である。サーバ装置６は、例えば、コンピュータである。

【0021】

読取器７は、通路を通過しようとする通行人ＰがかざすＩＣカードを読取って、その通行人Ｐの認証情報を取得するデバイスである。

【0022】

＜制御装置の構成＞
図２は、制御装置１の構成の例を示す図である。この制御装置１は、プロセッサ１１、メモリ１２、及びインタフェース１３を有する。

【0023】

メモリ１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ等を有し、オペレーティングシステム、各種のコンピュータプログラム（以下、単にプログラムという）、及びデータ等を記憶する。また、メモリ１２は、パターンＤＢ１２１を記憶する。

【0024】

パターンＤＢ１２１は、通行人、及び人以外の物体である付帯物等が通路を通過するときに検出される準静電界のパターンを、それぞれその物体の種類ごとに記憶するデータベースである。

【0025】

図２に示すプロセッサ１１は、メモリ１２からオペレーティングシステム、及びプログラムを読出して実行することにより制御装置１の各部を制御する。プロセッサ１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。また、プロセッサ１１は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）であってもよいし、ＦＰＧＡを含んでもよい。また、このプロセッサは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又は他のプログラマブル論理デバイスを有し、これらによって制御を行ってもよい。

【0026】

インタフェース１３は、有線又は無線により制御装置１を他の装置に通信可能に接続する通信回路である。インタフェース１３は、センサ電極２、ドア３、スピーカ４、通信回線５、及び読取器７にそれぞれ接続する。

【0027】

なお、制御装置１は、情報を利用者に表示する表示部を有してもよい。また、制御装置１は、利用者が制御装置１を操作するための操作部を有してもよい。この操作部は、例えば、受付けた操作に応じた信号をプロセッサに送る操作ボタン、キーボード、タッチパネル、マウス等を有してもよい。

【0028】

＜センサ電極の配置＞
図３は、センサ電極２の配置の例を示す図である。図３（ａ）には本発明に係るセンサ電極２の配置の例が示されている。図３（ｂ）には従来技術におけるセンサ８の配置の例が示されている。

【0029】

図３（ａ）に示す通り、センサ電極２は、ドア３の近傍で通路の下に埋め込まれている。なお、センサ電極２が設置される場所は、通路の中央に限らない。例えば、図３（ａ）に示す通り、ゲートシステム９は、通路脇にセンサ電極２ａを設置してもよい。

【0030】

図３（ａ）に示すセンサ電極２（又は、センサ電極２ａ）は、通路の面を介して伝達される準静電界を検知する。つまり、このセンサ電極２は、直線上を遮る物体を検知するのではなく、面に接する物体を検知する。

【0031】

そのため、センサ電極２は、一つのみであっても、通路の面に位置している通行人Ｐ等の物体を検知する。また、このセンサ電極２は、通路上に位置する通行人Ｐと自身との間に障害物が存在していても、その通行人Ｐが通路の面に接触していれば、その通行人Ｐを検知することができる。

【0032】

図３（ａ）において、センサ電極２が検知の対象とする通路の面は、その通路における進行方向の上流側である上流領域Ｒｕ、及びその下流側である下流領域Ｒｄのそれぞれを含む。

【0033】

一方、従来のセンサは、通路における進行方向のどの位置に通行人Ｐ等の物体が移動しているかを検知するために、複数組が必要である。図３（ｂ）には、従来のセンサの例が示されている。

【0034】

一つのセンサ８は、赤外光を照射する一つの照射部８ａと、その赤外光を受光する一つの受光部８ｂとを有する。このセンサ８は、照射部８ａと受光部８ｂとを結ぶ線上に物体が遮ったときに、物体が通過したことを検知するので、一組のセンサ８のみでは、その物体の進行方向における位置は検知されない。したがって、従来技術において、光反射型又は光透過型のセンサ８を用いる場合、このセンサ８は図３（ｂ）に示すように複数組が用いられる。

【0035】

＜制御装置の機能的構成＞
図４は、制御装置１の機能的構成の例を示す図である。図４において、制御装置１のインタフェース１３は省かれている。

【0036】

制御装置１のプロセッサ１１は、メモリ１２に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部１１１、解析部１１２、照合部１１３、及び指示部１１４として機能する。

【0037】

取得部１１１は、第１に、通行人ＰのＩＣカードから読取器７が読取った認証情報を取得する。第２に、取得部１１１は、取得した認証情報を通信回線５経由でサーバ装置６に送信し、認証を依頼する。第３に、取得部１１１は、通信回線５経由でサーバ装置６から認証結果を取得する。第４に、取得部１１１は、認証が成功した場合に、センサ電極２から準静電界の検知結果を取得する。

【0038】

解析部１１２は、取得部１１１がセンサ電極２から取得した準静電界のデータを解析する。例えば、解析部１１２は、準静電界の時系列データをフーリエ変換し、周波数成分に分解する。

【0039】

照合部１１３は、解析部１１２の解析結果とパターンＤＢ１２１に予め記憶されているパターンとを照合し、準静電界のデータが示す物体の種類と位置とを特定する。

【0040】

図５は、通行人Ｐと、その付帯物Ｊとを示す例である。通路を通過しようとする通行人Ｐは、図５に示すようなトロリーバッグ、台車等を付帯物Ｊとして付帯していることがある。この付帯物Ｊも通路に接して移動するため、センサ電極２は、付帯物Ｊを検知する。

【0041】

図６は、通行人Ｐと付帯物Ｊとを検知した結果の例を示す図である。図６の横軸は時間を示し、縦軸は準静電界の大きさを示す相対電圧を示す。図６の曲線Ｃｐは、通行人Ｐの相対電圧の経時変化を示す。図６の曲線Ｃｊは、付帯物Ｊの相対電圧の経時変化を示す。

【0042】

通行人Ｐは、左右の脚を交互に設置させて歩行するので、靴底と通路の接触、乖離による靴底への帯電と、靴底と通路が接触している間の靴底からの漏洩が周期的に発生し、相対電圧として検出される。靴底の接触と剥離が発生するため、通路への接地面積は時間によって比較的大きく変化する。したがって、図６に示す通り、通行人Ｐの相対電圧は、比較的、経時変化の大きい曲線Ｃｐを示す。

【0043】

一方、付帯物Ｊは、キャスター等を回転させることにより通路を移動している。そのため、たとえキャスター等が弾んで通路面から離れ、付帯物Ｊが跳ねたとしても、通路面と付帯物Ｊとの距離の変化は僅かである。つまり、付帯物Ｊは、通路への接地面積の変化が通行人Ｐに比べて小さい。

【0044】

また、付帯物Ｊは樹脂等で構成されることが多い。樹脂等の誘電率は一般に人体よりも小さい。つまり、付帯物Ｊは、検知される電位変動が通行人Ｐに比べて小さい。

【0045】

したがって、図６に示す通り、付帯物Ｊの相対電圧は、比較的、経時変化の小さい曲線Ｃｊを示す。曲線Ｃｐと曲線Ｃｊとは合成されたとしても、周波数成分が著しく異なるので分離することが可能である。つまり、ゲートシステム９によって、通行人Ｐとその付帯物Ｊとは区別される。したがって、このゲートシステム９は、準静電界の変化のパターンの差に基づいて、通行人と、通行人ではないゲートを通過する物体とを区別するゲートシステムの例である。

【0046】

図７は、二人の通行人Ｐ１、Ｐ２を示す例である。制御装置１が一人の通行人Ｐ１に対して通路の通過を許可しているときに、その通路を二人の通行人Ｐ１、Ｐ２が同時に通過することは、いわゆる「共連れ」と呼ばれ、不正行為である。

【0047】

複数の通行人が通路のドア３を同時に通過しようとすると、センサ電極２は、それら複数の通行人の準静電界の波形を重ね合わせて検知する。

【0048】

しかし、複数の通行人が全く同じタイミングで歩行動作をすることは極めて稀である。そのため、複数の通行人のそれぞれに由来する準静電界の波形は、一般に位相がずれる。

【0049】

図８は、二人の通行人Ｐ１、Ｐ２のそれぞれから検知される準静電界の波形の例を示す図である。通行人Ｐ１から検知される準静電界の波形は、図８に示す曲線Ｃ１である。一方、通行人Ｐ２から検知される準静電界の波形は、図８に示す曲線Ｃ２であり、曲線Ｃ１とずれている。

【0050】

図９は、二人の通行人から検知される準静電界が合成された波形の例を示す図である。図８に示す曲線Ｃ１、Ｃ２は、合成されると図９に示す曲線Ｃとなる。この曲線Ｃは、周波数解析をすると、曲線Ｃ１、Ｃ２の各成分に分離される。したがって、この曲線Ｃは、一人の通行人を示していない、と判断される。

【0051】

また、図９に示すこの曲線Ｃから分離された曲線Ｃ１、Ｃ２は、図６に示す曲線Ｃｊとも周波数成分が異なる。そのため、この曲線Ｃは、キャスター等を備えた物体を示しておらず、また、付帯物を付帯した一人の通行人を示してもいない、と判断される。

【0052】

ここで、準静電界の電位の大きさ（振幅）は、通行人とセンサ電極２との距離に依存する。曲線Ｃに基づいて、曲線Ｃ１、Ｃ２の各成分が分離され、その電位の大きさの差が閾値未満である場合、二人の通行人はほぼ同じ位置を歩行している、と判断される。

【0053】

その結果、制御装置１は、図９に示す曲線Ｃを観測すると、一人の通行人と同時に他の通行人がゲートを通過しようとしている、と判断する。つまり、この制御装置１を含むゲートシステム９は、準静電界の変化のパターンに基づいて、通行人と同時にゲートを通過する他の通行人の有無を判定する請求項１又は２に記載のゲートシステムの例である。

【0054】

このように、図４に示す照合部１１３は、解析部１１２の解析結果とパターンＤＢ１２１に記憶された周波数成分等のパターンとを照合することにより、通路を通過する物体の種類（人、物体）、及びそれらの位置を特定する。そして、照合部１１３は、同時にドア３を通過しようとする物体の組合せが一人の通行人Ｐと付帯物Ｊとであるか、複数の通行人Ｐ１、Ｐ２であるかを区別する。

【0055】

図４に示す指示部１１４は、照合部１１３における特定の結果に応じてドア３、及びスピーカ４に指示をする。

【0056】

＜ゲートシステムの動作＞
図１０は、ゲートシステム９の動作の流れの例を示すフロー図である。プロセッサ１１は、読取器７と通信して、読取器７がＩＣカード等を読取った内容を示す信号（読取り信号という）があるか否かを判断する（ステップＳ００１）。読取り信号がない、と判断する間（ステップＳ００１；ＮＯ）、プロセッサ１１は、このステップＳ００１を続ける。

【0057】

一方、読取り信号がある、と判断すると（ステップＳ００１；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、その読取り信号から通行人Ｐの認証情報を取得する（ステップＳ００２）。そして、プロセッサ１１は、取得した認証情報を通信回線５経由でサーバ装置６に送り、認証を依頼する（ステップＳ００３）。

【0058】

プロセッサ１１は、通信回線５経由でサーバ装置６から依頼した認証の結果を取得し、その認証が成功したか否かを判断する（ステップＳ００４）。認証が成功していない、と判断する場合（ステップＳ００４；ＮＯ）、プロセッサ１１は、スピーカ４を制御してこのスピーカ４に警告音を鳴動させて（ステップＳ００５）、処理を終了する。

【0059】

一方、認証が成功した、と判断する場合（ステップＳ００４；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、開閉制御処理（ステップＳ１００）を実行する。

【0060】

＜開閉制御処理の動作＞
図１１は、開閉制御処理の動作の流れの例を示す図である。プロセッサ１１は、ドア３を開き（ステップＳ１０１）、センサ電極２から取得した検知結果を監視し、準静電界の変化を検出する（ステップＳ１０２）。そして、プロセッサ１１は、この検出結果に基づいて、図３（ａ）に示した上流領域Ｐｕの人数を計測する（ステップＳ１０３）。つまり、このプロセッサ１１を有する制御装置１を含むゲートシステム９は、ゲートを通過する通行人からの準静電界を検出し、この準静電界の変化に基づいて、通行人を検出するゲートシステムの例である。

【0061】

次に、プロセッサ１１は、人がドア３を通過して下流領域Ｐｄへ移動したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。下流領域Ｐｄへ人が移動していない、と判断する間（ステップＳ１０４；ＮＯ）、プロセッサ１１は、この判断を継続する。

【0062】

一方、下流領域Ｐｄへ人が移動した、と判断する場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、準静電界の変化を検出する（ステップＳ１０５）。そして、プロセッサ１１は、下流領域Ｐｄに移動した人数を計測する（ステップＳ１０６）。

【0063】

この人数を計測したプロセッサ１１は、移動した人数が一人であるか否か判断する（ステップＳ１０７）。移動した人数が一人である、と判断する場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、ステップＳ１０８を行わずにドア３を閉める（ステップＳ１０９）。

【0064】

一方、移動した人数が一人でない、と判断する場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、プロセッサ１１は、スピーカ４を制御してこのスピーカ４に警告音を鳴動させる（ステップＳ１０８）。そして、プロセッサ１１は、処理をステップＳ１０９に進め、ドア３を閉める。なお、プロセッサ１１は、ステップＳ１０８においてスピーカ４に警告音を鳴動させることに代えて、又はこれに加えて、下流領域Ｐｄに移動した人数が一人でないことを示す情報を外部装置に出力してもよい。この外部装置は、例えば、通信回線５に接続されたコンピュータ等である。

【0065】

以上、説明した動作を行うことにより、ゲートシステム９は、光反射型又は光透過型のセンサを用いる場合に比べて小さい構成とすることができる。また、このゲートシステム９は、ゲートの両側にセンサを構成する部品をそれぞれ設置する必要がない。

【0066】

また、ゲートシステム９は、通路を通過しようとする通行人を監視して、監視結果に応じてドア３を制御することができる。また、ゲートシステム９は、不正行為である共連れを防止、又は警告することができる。

【0067】

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ及び配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。したがって、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

【0068】

＜変形例＞
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例は組み合わされてもよい。

【0069】

＜１＞
上述した実施形態において、ゲートシステム９は、読取器７を有していたが、これを有しなくてもよい。すなわち、ゲートシステム９は、通行人にＩＣカード等の通信機能付きの装置を所持させなくてもよい。

【0070】

また、ゲートシステム９は、読取器７に代えて、例えば、通行人の顔を撮影するカメラを有してもよい。この場合、ゲートシステム９は、撮影した画像が示す顔のパターンに基づいて通行人を認証してもよい。

【0071】

＜２＞
上述した実施形態において、制御装置１は、通信回線５経由でサーバ装置６に認証情報を送信し、通行人の認証をそのサーバ装置６に依頼していたが、この認証は制御装置１が行ってもよい。この場合、制御装置１のメモリ１２は、予め認証のためのデータを記憶していればよい。

【0072】

＜３＞
上述した実施形態において、ゲートシステム９は、通行人の認証を行っていたが、これを行わなくてもよい。この場合、ゲートシステム９は、サーバ装置６、ドア３を有しなくてもよい。この変形例におけるゲートシステム９は、例えば、常に開けているゲートを通過する通行人の人数の計測に用いられる。この場合、同時に通過しようとする複数の通行人を検出するため、ゲートシステム９は、この構成を有しない場合に比べて入場者数のカウントが正確である。

【符号の説明】

【0073】

１…制御装置、１１…プロセッサ、１１１…取得部、１１２…解析部、１１３…照合部、１１４…指示部、１２…メモリ、１２１…パターンＤＢ、１３…インタフェース、２、２ａ…センサ電極、３…ドア、４…スピーカ、５…通信回線、６…サーバ装置、７…読取器、８…センサ、８ａ…照射部、８ｂ…受光部、９…ゲートシステム、Ｃ、Ｃｐ、Ｃｊ、Ｃ１、Ｃ２…曲線、Ｊ…付帯物、Ｐ１…通行人、Ｐ２…通行人。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】