特許 7628734 レーザースキャンセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-03

(45)【発行日】2025-02-12

(54)【発明の名称】レーザースキャンセンサ

(51)【国際特許分類】

   G08B 13/181 20060101AFI20250204BHJP

   G01S 17/88 20060101ALI20250204BHJP

【ＦＩ】

G08B13/181

G01S17/88

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023572314

(86)(22)【出願日】2022-01-07

(86)【国際出願番号】 JP2022000368

(87)【国際公開番号】W WO2023132057

(87)【国際公開日】2023-07-13

【審査請求日】2024-06-05

(73)【特許権者】

【識別番号】317006258

【氏名又は名称】オプテックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】弁理士法人あーく事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤原 邦夫

【審査官】小原 一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１４０３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０５８４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１０１３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５２６３６９２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０２０－０５３９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１０９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１０１５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１０２５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０９３４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０６８３６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｂ １／００ － ３１／００

Ｇ０１Ｓ １７／００ － １７／９５

Ｈ０４Ｎ ７／１８

Ｈ０４Ｎ ５／２２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザー光を出射してその方向に存在する物体からの反射光が戻ってくるまでの時間からその物体までの距離を測定するレーザー距離計と、
このレーザー距離計による測定方向を変える走査機構部と、
この走査機構部によって測定方向を変えながら前記レーザー距離計による測定を周期的に行うことにより、検知エリアを形成するとともにその検知エリア内における前記測定方向毎の距離情報を時系列で取得する距離情報取得部と、
前記測定方向毎に基準となる距離情報を検知エリア情報として記憶するとともに、前記検知エリア内において実際に警戒する領域として設定される少なくとも１つの警戒エリアと各警戒エリアに対応して設定される判定エリアとを記憶する情報記憶部と、
前記距離情報取得部によって取得された距離情報から、検知対象物体に対応する可能性がある部分を抽出するとともに、そうして抽出された各抽出部分の時系列での移動状況に基づき、前記各抽出部分が前記検知対象物体であるか否かをそれぞれ判定する物体検知処理部と、
この物体検知処理部の判定結果に基づいて、前記警戒エリア及び前記判定エリア内に前記検知対象物体がそれぞれ存在するか否か、又は前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在するか否かを判定する物体検知エリア判定部と、
前記物体検知処理部及び前記物体検知エリア判定部の各判定結果に基づいて、前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在する場合に発報するか否かを制御する発報制御部と、
前記発報制御部による制御に応じて発報信号を出力する発報出力制御部と
を備えることを特徴とするレーザースキャンセンサ。

【請求項2】

請求項１に記載のレーザースキャンセンサにおいて、
前記発報制御部は、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在する場合には前記警戒エリア内にも前記検知対象物体が存在すれば発報するように制御し、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在しない場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在しても発報を抑制するように制御することを特徴とするレーザースキャンセンサ。

【請求項3】

請求項１に記載のレーザースキャンセンサにおいて、
前記発報制御部は、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在する場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在しても発報を抑制するように制御し、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在しない場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在すれば発報するように制御することを特徴とするレーザースキャンセンサ。

【請求項4】

請求項１に記載のレーザースキャンセンサにおいて、
前記情報記憶部には、前記発報制御部が第１制御モードと第２制御モードのいずれで制御を行うかが記憶可能とされており、
前記発報制御部は、
前記情報記憶部に前記第１制御モードと記憶されていれば、
前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在する場合には前記警戒エリア内にも前記検知対象物体が存在すれば発報するように制御し、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在しない場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在しても発報を抑制するように制御し、
前記情報記憶部に前記第２制御モードと記憶されていれば、
前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在する場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在しても発報を抑制するように制御し、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在しない場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在すれば発報するように制御することを特徴とするレーザースキャンセンサ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のレーザースキャンセンサにおいて、
前記発報制御部は、前記判定エリア内に存在していた前記検知対象物体が消失しても、予め定められた第１所定時間は前記検知対象物体が存在する状態を継続することを特徴とするレーザースキャンセンサ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のレーザースキャンセンサにおいて、
前記発報制御部は、前記警戒エリア内で前記検知対象物体が検知されても、予め定められた第２所定時間は発報を待機させることを特徴とするレーザースキャンセンサ。

【請求項7】

請求項２～６のいずれか１項に記載のレーザースキャンセンサにおいて、
さらに表示器を備え、
前記発報出力制御部は、前記発報制御部が発報を抑制する制御を行ったときは前記表示器による表示を行うことを特徴とするレーザースキャンセンサ。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載のレーザースキャンセンサにおいて、
前記発報出力制御部は、確定した前記警戒エリアの発報情報を外部へ通知することを特徴とするレーザースキャンセンサ。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載のレーザースキャンセンサにおいて、
さらに外部入力及び画像処理結果のいずれかを判定条件として選択できる操作部を備え、
前記発報制御部は、前記操作部によって選択された外部入力又は画像処理結果のいずれかの前記判定条件に応じて、前記判定条件に予め対応付けられた前記判定エリアにおける前記検知対象物体の存在に基づいて発報するか否かを制御することを特徴とするレーザースキャンセンサ。

【請求項10】

請求項１～８のいずれか１項に記載のレーザースキャンセンサにおいて、
さらに撮像器を備え、
前記発報制御部は、前記撮像器の取得画像の画像処理結果に基づいて検知した前記検知対象物体の前記取得画像中の位置から対応する前記距離情報を求め、前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在する場合に発報するか否かを制御することを特徴とするレーザースキャンセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建物の敷地内への侵入者などを検知するレーザースキャンセンサに関し、特に、関係者の往来が多い時間帯などに必要な警戒範囲の制限などを、手動操作、外部機器接続、又は時刻連動などではなく、より的確に行うことが可能なレーザースキャンセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーザー光を光源としたレーザー距離計を使用し、警戒エリア設定後に自動車などが進入して駐車されたり新たに無害な障害物が設置されたりした場合であっても、本来検知すべき侵入者を的確に検知可能なレーザースキャンセンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この「レーザースキャンセンサ」は、レーザー距離計１１０と、スキャン機構１２０と、距離データ取得部１３０と、設置状態情報と測定方向毎の検知エリア情報とを記憶するメモリ１６０と、取得された距離データから、前記検知エリア情報との比較によって判明する侵入または移動した物体のうちで人体に対応する可能性がある部分を抽出するとともに、そうして抽出された各抽出部分の時系列での移動状況に基づき、所定時間内の移動距離が所定距離内である前記抽出部分を除外した上で、残りの前記各抽出部分が人体であるか否かをそれぞれ判定する人体判定部１４０と、前記検知エリア情報を所定条件下で更新する検知エリア情報更新部と、警告出力制御部１５０とを備えることを特徴とするものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５２６３６９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図１９（ａ）及び（ｂ）は、従来のレーザースキャンセンサ９００によって形成される検知エリアＡ９００の概略説明図であって、（ａ）は深夜の警戒状況を例示し、（ｂ）は昼間の警戒状況を例示している。

【0006】

図１９（ａ）に示すように、関係者１０の往来がない深夜は検知エリアＡ９００の全域を警戒できる。しかし、関係者１０の往来が多い昼間は、図１９（ｂ）に示すように、出入口２０及びその周辺をマスク機能などで除外（物体検知機能を無効化）して警戒範囲を制限する必要がある。このための設定変更は、レーザースキャンセンサ９００に予め設けたＤＩＰスイッチなどの手動操作か有線又は無線接続した外部機器による通信などで行うか、又は時刻などに連動して自動的に行わせる必要があった。

【0007】

従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、手動操作や外部機器などを使用することなく、刻々と変化する状況に応じて警戒範囲を動的に設定又は有効／無効化を行うことが可能なレーザースキャン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】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明のレーザースキャンセンサは、レーザー光を出射してその方向に存在する物体からの反射光が戻ってくるまでの時間からその物体までの距離を測定するレーザー距離計と、このレーザー距離計による測定方向を変える走査機構部と、この走査機構部によって測定方向を変えながら前記レーザー距離計による測定を周期的に行うことにより、検知エリアを形成するとともにその検知エリア内における前記測定方向毎の距離情報を時系列で取得する距離情報取得部と、前記測定方向毎に基準となる距離情報を検知エリア情報として記憶するとともに、前記検知エリア内において実際に警戒する領域として設定される少なくとも１つの警戒エリアと各警戒エリアに対応して設定される判定エリアとを記憶する情報記憶部と、前記距離情報取得部によって取得された距離情報から、検知対象物体に対応する可能性がある部分を抽出するとともに、そうして抽出された各抽出部分の時系列での移動状況に基づき、前記各抽出部分が前記検知対象物体であるか否かをそれぞれ判定する物体検知処理部と、この物体検知処理部の判定結果に基づいて、前記警戒エリア及び前記判定エリア内に前記検知対象物体がそれぞれ存在するか否か、又は前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在するか否かを判定する物体検知エリア判定部と、前記物体検知処理部及び前記物体検知エリア判定部の各判定結果に基づいて、前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在する場合に発報するか否かを制御する発報制御部と、前記発報制御部による制御に応じて発報信号を出力する発報出力制御部とを備えることを特徴とする。

【0009】

このような構成のレーザースキャンセンサによれば、手動操作や外部機器などを使用することなく、刻々と変化する状況に応じて警戒範囲を動的に設定又は有効／無効化を行うことが可能になる。さらに、特定形状の物体のみを検知したり、特定方向に移動する物体のみを検知するなど、検知対象を識別することも可能になる。

【0010】

本発明のレーザースキャンセンサにおいて、前記発報制御部は、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在する場合には前記警戒エリア内にも前記検知対象物体が存在すれば発報するように制御し、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在しない場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在しても発報を抑制するように制御してもよい。又は、前記発報制御部は、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在する場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在しても発報を抑制するように制御し、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在しない場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在すれば発報するように制御してもよい。いずれの制御にするかは、設置場所や検知対象物体に応じて決定すればよい。

【0011】

このような構成のレーザースキャンセンサによれば、いずれの制御にするかを適切に選択することで設置場所や検知対象物体などに応じた適切な警戒を行うことができる。

【0012】

また、本発明のレーザースキャンセンサにおいて、前記情報記憶部には、前記発報制御部が第１制御モードと第２制御モードのいずれで制御を行うかが記憶可能とされており、前記発報制御部は、前記情報記憶部に前記第１制御モードと記憶されていれば、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在する場合には前記警戒エリア内にも前記検知対象物体が存在すれば発報するように制御し、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在しない場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在しても発報を抑制するように制御し、前記情報記憶部に前記第２制御モードと記憶されていれば、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在する場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在しても発報を抑制するように制御し、前記判定エリア内に前記検知対象物体が存在しない場合には前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在すれば発報するように制御することを特徴としてもよい。

【0013】

このような構成のレーザースキャンセンサによれば、前記情報記憶部の記憶を書き換えるだけで設置場所や検知対象物体などに応じた適切な警戒を行うことができる。

【0014】

また、本発明のレーザースキャンセンサにおいて、前記発報制御部は、前記判定エリア内に存在していた前記検知対象物体が消失しても、予め定められた第１所定時間は前記検知対象物体が存在する状態を継続してもよい。又は、前記発報制御部は、前記警戒エリア内で前記検知対象物体が検知されても、予め定められた第２所定時間は発報を待機させてもよい。

【0015】

このような構成のレーザースキャンセンサによれば、設置場所や検知対象物体などに応じたより適切な警戒を行うことができる。

【0016】

また、本発明のレーザースキャンセンサにおいて、さらに表示器を備え、前記発報出力制御部は、前記発報制御部が発報を抑制する制御を行ったときは前記表示器による表示を行ってもよい。又は、前記発報出力制御部は、確定した前記警戒エリアの発報情報を外部へ通知してもよい。

【0017】

また、本発明のレーザースキャンセンサにおいて、さらに外部入力及び画像処理結果のいずれかを選択できる操作部を備え、前記発報制御部は、前記操作部によって選択された外部入力又は画像処理結果のいずれかに応じて、予め対応付けた前記判定エリアにおける前記検知対象物体の存在として扱ってもよい。

【0018】

また、本発明のレーザースキャンセンサにおいて、さらに撮像器を備え、前記発報制御部は、前記撮像器の取得画像の画像処理結果に基づいて検知した前記検知対象物体の前記取得画像中の位置から対応する前記距離情報を求め、前記警戒エリア内に前記検知対象物体が存在する場合に発報するか否かを制御してもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明のレーザースキャンセンサによれば、手動操作や外部機器などを使用することなく、刻々と変化する状況に応じて警戒範囲を動的に設定又は有効／無効化を行うことが可能になる。さらに、特定形状の物体のみを検知したり、特定方向に移動する物体のみを検知するなど、検知対象を識別することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態に係るレーザースキャンセンサ１００の概略構成を示すブロック図である。

【図2】レーザースキャンセンサ１００によって形成される検知エリアＡ１００を示す概略平面図である。

【図3】レーザースキャンセンサ１００の検知エリアＡ１００内に形成される警戒エリアＢ１００及び判定エリアＣ１００を例示する概略説明図である。

【図4】（ａ）～（ｄ）はレーザースキャンセンサ１００の発報の有無を制御するアクションを設定する２つのモード、すなわち発報促進モード及び発報抑制モードにおける発報制御の説明図である。

【図5】レーザースキャンセンサ１００による警戒エリアＢ１００及び判定エリアＣ１００の物体検知状態を評価するタイミング設定を例示するタイムチャートである。

【図6】レーザースキャンセンサ１００の判定動作開始タイミングを調整するために設定する判定延長時間及び発報待機時間を説明するタイムチャートである。

【図7】トラック専用の駐車スペースなどでトラック１６とそれ以外の乗用車１７などを区別して検知する使用例の概略説明図である。

【図8】駐車場などにおける車上荒らしを検知する使用例の概略説明図である。

【図9】建物などの構内への侵入者１１を検知する使用例の概略説明図である。

【図10】建物などの構内への出入口で警備員監視下での侵入者１１を検知する使用例の概略説明図である。

【図11】レーザースキャンセンサ１００の全体処理を示すフローチャートである。

【図12】（ａ）は判定／警戒エリア発報情報更新サブルーチンを示すフローチャートであり、（ｂ）は判定延長時間処理サブルーチンを示すフローチャートであり、（ｃ）は発報待機時間処理サブルーチンを示すフローチャートであり、（ｄ）は判定処理サブルーチンを示すフローチャートである。

【図13】判定動作に関するフローチャートであって、（ａ）は常時処理サブルーチンを示すフローチャートであり、（ｂ）は発報待機時間中処理サブルーチンを示すフローチャートである。

【図14】アクションに関するフローチャートであって、（ａ）は促進処理サブルーチンを示すフローチャートであり、（ｂ）は抑制処理サブルーチンを示すフローチャートである。

【図15】発報出力サブルーチンを示すフローチャートである。

【図16】（ａ）は本発明の第２実施形態に係るレーザースキャンセンサ２００の正面図であり、（ｂ）は内蔵カメラ２０１による撮像範囲Ｒ２０１とレーザー照射範囲Ｒ２０２とを対比した概略平面図である。

【図17】（ａ）は水平設置時の内蔵カメラ２０１による取得画像を例示する概略図であり、（ｂ）は図１６（ｂ）におけるレーザー照射範囲Ｒ２０２内のステップ番号を例示する概略平面図である。

【図18】（ａ）は垂直設置されたレーザースキャンセンサ２００による侵入物体検知時のレーザースキャン画像の概略説明図であり、（ｂ）は内蔵カメラ２０１による取得画像を例示する概略図である。

【図19】（ａ）及び（ｂ）は、従来のレーザースキャンセンサ９００によって形成される検知エリアＡ９００の概略説明図であって、（ａ）は深夜の警戒状況を例示し、（ｂ）は昼間の警戒状況を例示している。

【発明を実施するための形態】

【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＞
１．１ レーザースキャンセンサ１００の概略構成
図１は本発明の第１実施形態に係るレーザースキャンセンサ１００の概略構成を示すブロック図である。図２はこのレーザースキャンセンサ１００によって形成される検知エリアＡ１００を示す概略平面図である。なお、図２では隣接する距離測定方向の間隔を実際の間隔よりも遙かに広く描画してあるが、あくまでも説明の便宜のためである。

【0023】

図１に示すように、レーザースキャンセンサ１００は、レーザー距離計１１０と、スキャン機構１２０と、距離データ取得部１３０と、物体検知処理部１３５と、物体検知エリア判定部１４０と、物体検知エリア発報制御部１４５と、発報出力制御部１５０と、メモリ１６０とを備えている。

【0024】

レーザー距離計１１０は、パルスレーザー光を出射し、その方向に存在する物体からの反射光が戻ってくるまでの微小な時間を精密に測定することによって、その物体までの距離を正確に測定する。レーザー距離計１１０におけるレーザー光の発光素子としては、例えば半導体レーザーダイオード（ＬＤ）などが挙げられる。受光素子としては、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などが挙げられる。発光素子の駆動制御や反射光が戻ってくるまでの時間測定などには専用のハードウェア回路などを設けることが望ましい。レーザー距離計の一般的な特徴としては、かなりの長距離まで精密な距離測定が可能であり、例えば、最大で数十ｍ、場合によってはそれより遙かに長距離であっても測定可能であるが、このレーザー距離計１１０では最大検知距離を３０ｍとしておく。

【0025】

スキャン機構１２０は、不図示のモータなどを内蔵することで回転可能としてあり、レーザー距離計１１０による距離の測定方向（角度）を変えられるようにレーザー距離計１１０の少なくとも一部と機械的に連結されている。例えば、レーザー距離計１１０のうちで光学系の部分のみを回転させるような構成が考えられるが、レーザー距離計１１０全体を回転させるような構成でもよいし、それ以外の構成でもかまわない。そして、スキャン機構１２０が一定速度で所定方向に回転することにより、それに連動してレーザー距離計１１０による距離の測定方向が変化する。

【0026】

距離データ取得部１３０は、スキャン機構１２０によって測定方向を変えながらレーザー距離計１１０による測定を周期的に繰り返すことによって、図２に示すような検知エリアＡ１００を形成するとともにその検知エリアＡ１００内における所定角度間隔の測定方向（「ステップ」ともいう）毎の距離データを所定時間毎に時系列で取得する。なお、距離データ取得部１３０の動作開始直後または一定時間経過後などに取得した測定方向毎の距離データを基準距離データとしてメモリ１６０に記憶させておく。

【0027】

例えば、スキャン機構１２０によるスキャン周期Ｔを５０ｍｓ（１秒間に２０回のスキャンを行う）、１回転の半分の１８０度の範囲でパルスレーザー光を発光して距離を測定するものとして、パルスレーザー光のパルス幅を１０ｎｓ、その発光周期を３４．７μｓとすれば、１８０度の範囲で７２０回の距離測定ができる。この場合の距離測定の角度間隔は０．２５度で、これは３０ｍ先でも図２に示すように約１３ｃｍに過ぎないから、検知エリアＡ１００内の空間分解能としてはかなり高い。そのため、距離データ取得部１３０によって取得される距離データに基づいて検知物体の位置、大きさ（幅）、形状などをかなり正確に識別して人体か否かなどの判定をすることが可能であり、検知エリアＡ１００内に複数の人体が存在する場合であってもそれらを個別に識別することも可能である。そして、そのような距離データがスキャン周期Ｔである５０ｍｓ毎に得られることになる。なお、ここに示した数値はあくまでも例示に過ぎない。

【0028】

図２では、レーザー距離計１１０を水平方向に設置するとともに、スキャン機構１２０によって地面と平行に測定方向を変えながらレーザー距離計１１０による測定を周期的に繰り返す場合を示しているが、このような設置状態に限らない。例えば、地面から一定高さの位置に真下または斜め下に向けてレーザー距離計１１０を設置してもよい。この場合、そのような設置状態の情報、具体的には設置高さや測距向きなどをメモリ１６０に記憶させておけば、それらも併せて参照することで対象物の高さも算出することができる。

【0029】

物体検知処理部１３５は、まず、距離データ取得部１３０によって取得された距離データを解析する。測定方向毎の距離データを、メモリ１６０に記憶されている対応する基準距離データと比較することで、距離データに変化があった測定方向にはなんらかの物体が侵入してきたか、または既に存在していた物体が移動した可能性があることが判明する。そして、距離データの各測定方向に基づいて２次元展開することによって、侵入または移動した物体の形状や範囲などから検知対象物体の形状に対応すると推測される部分を抽出する。

【0030】

距離データは距離データ取得部１３０によって時系列で取得されているので、次に、距離データ中に検知対象物体である可能性があると推測されて抽出された部分が、それ以降の距離データではどのように変化しているか、移動状況を把握する。移動の軌跡が著しく不連続であるときなどは検知対象物体ではない可能性が高いと判別できる。一方、完全に静止しているか、移動距離がごくわずかであるときは、少なくとも警戒すべき侵入者ではないと判別できる。さらに、移動方向なども考慮することによっても、警戒すべき侵入者であるのか、単に検知エリアＡ１００の境界付近を歩行している通行人なのかなどの判別をより的確に行うことができる。以上の判別結果などを総合して、警戒すべき人体などの検知対象物体が存在しているか否かを判定する。

【0031】

物体検知エリア判定部１４０は、物体検知処理部１３５による判定結果に基づいて、警戒エリアＢ１００（図３を参照して後述）及び判定エリアＣ１００（図３を参照して後述）内に検知対象物体１５がそれぞれ存在するか否かを判定する。あるいは、物体検知エリア判定部１４０は、物体検知処理部１３５による判定結果に基づいて、判定エリアＣ１００内に検知対象物体１５が存在するか否かだけを判定してもよい。複数の警戒エリアＢ１００が存在する場合は、それに応じて判定エリアＣ１００も存在するので、それぞれについて判定を行う。

【0032】

なお、判定エリアＣ１００内に検知対象物体１５が存在するか否かに限らず、例えばレーザースキャンセンサ１００に設けた外部入力端子を判定条件として使用するようにしてもよい。具体的には、警備員の操作で特定の警戒エリアを無効にする用途などに使用することができる。また、図１６～１８を参照して後述するように、内蔵カメラによる取得画像の画像処理結果を判定条件として使用することも考えられる。さらに、外部入力端子や内蔵カメラのいずれを使用するかを選択できるようにスイッチなどを設けてもよい。

【0033】

物体検知エリア発報制御部１４５は、物体検知処理部１３５及び物体検知エリア判定部１４０の各判定結果に基づいて、警戒エリアＢ１００内に検知対象物体１５が存在する場合に発報するか否かを制御する。具体的には、次のようなアクションを設定する２つのモードがある（図４（ａ）～（ｄ）を参照して後述）。

【0034】

［発報促進モード］
判定エリアＣ１００内に検知対象物体１５が存在する場合には警戒エリアＢ１００内にも検知対象物体１５が存在すれば発報するように制御し、判定エリアＣ１００内に検知対象物体１５が存在しない場合には警戒エリアＢ１００内に検知対象物体１５が存在しても発報を抑制するように制御する。

【0035】

［発報抑制モード］
判定エリアＣ１００内に検知対象物体１５が存在する場合には警戒エリアＢ１００内に検知対象物体１５が存在しても発報を抑制するように制御し、判定エリアＣ１００内に検知対象物体１５が存在しない場合には警戒エリアＢ１００内に検知対象物体１５が存在すれば発報するように制御する。

【0036】

これらのモードのいずれを適用するかを必要に応じて選択できることが好ましい。例えば、適用するモードをメモリ１６０に記憶するようにしておき、記憶されているモードに応じたモードに従った制御を行うようにしてもよい。

【0037】

また、例えば手動操作で特定の警戒エリアＢ１００を無効化したい場合、そのためのスイッチを設け、外部入力としてこの物体検知エリア発報制御部１４５に接続するようにしてもよい。

【0038】

発報出力制御部１５０は、物体検知エリア判定部１４０によって警戒エリアＢ１００に物体が存在していると判定された場合に発報信号を出力端子へ出力するか、又はＬＥＤによる表示を行ってもよい。あるいは、確定した警戒エリアＢ１００の発報情報を、イーサネットを介して外部へ通知するようにしてもよい。ただし、出力先や出力方法などはこれらに限らない。

【0039】

なお、距離データ取得部１３０、物体検知処理部１３５、物体検知エリア判定部１４０、物体検知エリア発報制御部１４５、発報出力制御部１５０、及びメモリ１６０などは、例えば、機器組み込み用のワンチップマイコンとそのソフトウェア処理によって構成することが好ましい。上述した各判別処理などは、パターンマッチングなどの手法によって実現できるので、比較的コストの安いワンチップマイコンを採用することもでき、レーザースキャンセンサ１００全体としてのコストダウンに貢献することができる。ただし、必ずしもワンチップマイコンを使用しなくてもよい。

【0040】

１．２ レーザースキャンセンサ１００の基本動作
図３はレーザースキャンセンサ１００の検知エリアＡ１００内に形成される警戒エリアＢ１００及び判定エリアＣ１００を例示する概略説明図である。

【0041】

ここで、警戒エリアＢ１００は、検知エリアＡ１００内で物体１５の侵入を実際に警戒したい領域として設定される。判定エリアＣ１００は、警戒エリアＢ１００内での物体検知を制御するために使用する領域として設定され、この判定エリアＣ１００自体で物体１５を検知したことだけでは発報させない。つまり、判定エリアＣ１００内での物体１５の検知結果に従って、警戒エリアＢ１００内で検知された物体１５により発報させたり、その逆に発報を抑制したりすることができる。

【0042】

図４（ａ）～（ｄ）はレーザースキャンセンサ１００の発報の有無を制御するアクションを設定する２つのモード、すなわち発報促進モード及び発報抑制モードにおける発報制御の説明図である。なお、設置時などに設置場所や設置対象などに応じてこれらの２つのモードのいずれかに設定するとともに、必要な１つ以上の警戒エリアＢ１００とそれぞれに応じた判定エリアＣ１００とを適切に設定しておく。

【0043】

［発報促進モード］
このモードでは、判定エリアＣ１００内で物体１５が検知されている場合、図４（ａ）に示すように警戒エリアＢ１００内でも物体１５を検知すると発報する。

【0044】

一方、図４（ｂ）に示すように判定エリアＣ１００内で物体１５が検知されていなければ、たとえ警戒エリアＢ１００内で物体１５を検知しても発報を抑制する。

【0045】

［発報抑制モード］
このモードでは、判定エリアＣ１００内で物体１５が検知されている場合、図４（ｃ）に示すように警戒エリアＢ１００内で物体１５を検知しても発報を抑制する。

【0046】

一方、図４（ｄ）に示すように判定エリアＣ１００内で物体１５が検知されていなければ、警戒エリアＢ１００内で物体１５を検知すると発報する。

【0047】

図５はレーザースキャンセンサ１００による警戒エリアＢ１００及び判定エリアＣ１００の物体検知状態を評価するタイミング設定を例示するタイムチャートである。なお、判定動作としては、判定を発報待機時間中にのみ行う動作と、常時行う動作とのいずれかに設定できるが、このタイムチャートは前者の動作に対応している。

【0048】

レーザースキャンセンサ１００は設置時などに予め設定されたアクション設定に従って、発報待機時間中のみ警戒エリアＢ１００及び判定エリアＣ１００の物体検知状態の評価を行う。図５の左側の波形に示すように、発報待機時間経過後、警戒エリアＢ１００の物体１５が消失するまで評価結果が保持され、発報信号出力が継続される。

【0049】

図５の中央の波形に示すように、発報待機時間中に警戒エリアＢ１００の物体１５が存在しなくなっても、発報待機時間中に発報条件が成立していれば、発報条件成立を知らせるために短時間発報することが好ましい。

【0050】

また、図５の右側の波形に示すように、判定エリアＣ１００で物体１５を検知していなければ、たとえ警戒エリアＢ１００で物体１５を検知しても、発報待機時間経過後にも判定エリアＣ１００で物体１５を検知しない状態が継続していれば、発報を抑制する。

【0051】

一方、警戒エリアＢ１００及び判定エリアＣ１００での物体検知状態の評価を常時行うように動作させる設定も可能である。

【0052】

図６はレーザースキャンセンサ１００の判定動作開始タイミングを調整するために設定する判定延長時間及び発報待機時間を説明するタイムチャートであり、図６（ａ）は判定延長時間を示し、（ｂ）は発報待機時間を示す。

【0053】

判定延長時間とは、図６（ａ）に示すように、判定エリアＣ１００で検知された物体１５が消失しても、判定エリアＣ１００の物体１５が存在する状態を継続する時間である。

【0054】

一方、発報待機時間とは、図６（ｂ）に示すように、警戒エリアＢ１００で物体１５が検知されても、警戒エリアＢ１００の発報を待機させる時間である。

【0055】

１．３ レーザースキャンセンサ１００の使用例
図７はトラック専用の駐車スペースなどでトラック１６とそれ以外の乗用車１７などを区別して検知する使用例の概略説明図である。

【0056】

この図７に示すように、レーザースキャンセンサ１００は駐車スペースの上方に下向きに設置されており、検知エリアＡ１００は垂直方向に形成されている。警戒エリアＢ１００は地面から所定の高さ（トラック１６の車高よりは低く、乗用車１７の車高よりは高い）まで矩形状に形成されるとともに、その上方に隣接して判定エリアＣ１００が矩形状に形成されている。

【0057】

設定項目毎の設定値は次のとおりである。

【0058】

アクション ：発報抑制
動作 ：発報待機時間中
判定条件 ：判定エリア
発報待機時間：２秒
判定延長時間：０秒
この使用例では、トラック専用の駐車スペースにトラック１６が侵入するとき、前方の低いキャビンが先に警戒エリアＢ１００に入り、後方の高い荷台が少し遅れて後から検知されるのを利用する。

【0059】

判定エリアＣ１００に届かない乗用車１７であれば発報し、判定エリアＣ１００に届くトラック１６であれば発報しない。

【0060】

図８は駐車場などにおける車上荒らしを検知する使用例の概略説明図である。

【0061】

この図８に示すように、レーザースキャンセンサ１００は駐車場の端に内向きに設置されており、検知エリアＡ１００は水平方向に形成されている。判定エリアＣ１００は車１７用の駐車スペースに対応して矩形状に形成されるとともに、それを取り囲むように警戒エリアＢ１００が形成されている。

【0062】

設定項目毎の設定値は次のとおりである。

【0063】

アクション ：発報促進
動作 ：発報待機時間中
判定条件 ：判定エリア
発報待機時間：３００秒（５分）
判定延長時間：０秒
この使用例では、判定エリアＣ１００に車１７が停車された状態で警戒エリアＢ１００に窃盗犯１１が侵入して、５分以上、車１７周辺に存在したら発報する。

【0064】

５分以内に窃盗犯１１がいなくなっても、警戒エリアＢ１００になんらかの物体１５が存在したことを知らせるために短時間発報する。

【0065】

判定エリアＣ１００に車１７が存在しない場合、５分以上、人１１が存在しても発報しない。

【0066】

図９は建物などの構内への侵入者１１を検知する使用例の概略説明図である。

【0067】

この図９に示すように、レーザースキャンセンサ１００は構内への通路の側壁２１に向けてその通路の反対側に設置されており、検知エリアＡ１００は水平方向に形成されている。警戒エリアＢ１００は通路の所定の長さの区間で矩形状に形成されるとともに、それに外部側（図中に太い矢印で示した構内方向とは反対側）から隣接して判定エリアＣ１００が矩形状に形成されている。なお、判定エリアＣ１００の方が警戒エリアＢ１００より通過時間が短くなるように、相対的に小さく形成されている。

【0068】

設定項目毎の設定値は次のとおりである。

【0069】

アクション ：発報促進
動作 ：常時
判定条件 ：判定エリア
発報待機時間：０秒
判定延長時間：５秒
この使用例では、構内に侵入（図中の太い矢印の方向）する人１１であれば発報し、構内から出ていく人１１であれば発報しない。

【0070】

図１０は建物などの構内への出入口で警備員監視下での侵入者１１を検知する使用例の概略説明図である。

【0071】

この図１０に示すように、図９と同様に、レーザースキャンセンサ１００は構内への通路の側壁２１に向けてその通路の反対側に設置されており、検知エリアＡ１００は水平方向に形成されている。警戒エリアＢ１００も同様に、通路の所定の長さの区間で矩形状に形成されている。一方、判定エリアＣ１００は、警戒エリアＢ１００の近傍で警備員１２の居場所に矩形状に形成されている。

【0072】

設定項目毎の設定値は次のとおりである。

【0073】

アクション ：発報抑制
動作 ：常時
判定条件 ：判定エリア
発報待機時間：５秒
判定延長時間：０秒
この使用例では、警備員１２が判定エリアＣ１００に立っているときは、人１１が警戒エリアＢ１００を通過しても発報しない。

【0074】

警備員１２が判定エリアＣ１００から離れた状態で、侵入者１１が警戒エリアＢ１００に侵入して５秒通過すると発報する。ただし、５秒以内に警備員１２が判定エリアＣ１００に戻ってきた場合は発報しない。

【0075】

１．４ レーザースキャンセンサ１００の処理フロー
図１１はレーザースキャンセンサ１００の全体処理を示すフローチャートである。

【0076】

この図１１に示すように、まず判定／警戒エリア物体有無情報記録を行い（ステップＳ１）、次に判定／警戒エリア発報情報更新サブルーチンを呼び出し（ステップＳ２）、最後に発報出力サブルーチンを呼び出して（ステップＳ３）、全体処理を終了する。

【0077】

図１２（ａ）は判定／警戒エリア発報情報更新サブルーチンを示すフローチャートであり、図１２（ｂ）は判定延長時間処理サブルーチンを示すフローチャートであり、図１２（ｃ）は発報待機時間処理サブルーチンを示すフローチャートであり、図１２（ｄ）は判定処理サブルーチンを示すフローチャートである。

【0078】

図１２（ａ）に示す判定／警戒エリア発報情報更新サブルーチンでは、まず判定延長時間処理サブルーチンを呼び出し（ステップＳ２１）、発報待機時間処理サブルーチンを呼び出し（ステップＳ２２）、判定処理サブルーチンを呼び出す（ステップＳ２３）。

【0079】

次に残警戒エリアなしかどうかを判定し（ステップＳ２４）、判定結果がＹＥＳであればそのままリターンし（ステップＳ２５）、判定結果がＮＯであればステップＳ２１に戻る。

【0080】

図１２（ｂ）に示す判定延長時間処理サブルーチンでは、まず判定エリアの物体が有→無に変化したかどうかを判定し（ステップＳ２１１）。判定結果がＹＥＳであれば判定延長時間計測を開始してから（ステップＳ２１２）ステップＳ２１３に進み、判定結果がＮＯであれば直接ステップＳ２１３に進む。

【0081】

次に、判定延長時間内かどうかを判定し（ステップＳ２１３）、判定結果がＹＥＳであれば判定エリア物体”有”上書を行ってから（ステップＳ２１４）リターンし（ステップＳ２１５）、判定結果がＮＯであれば直接ステップＳ２１５に進んでリターンする。

【0082】

図１２（ｃ）に示す発報待機時間処理サブルーチンでは、まず警戒エリアの物体が無→有に変化したかどうかを判定し（ステップＳ２２１）。判定結果がＹＥＳであれば発報待機時間計測を開始し（ステップＳ２２２）、発報待機中物体出現フラグを“無”に設定してから（ステップＳ２２３）、ステップＳ２２４に進み、判定結果がＮＯであれば直接ステップＳ２２４に進む。

【0083】

次に、発報待機時間内かどうかを判定し（ステップＳ２２４）、判定結果がＹＥＳであれば警戒エリア物体”無”上書を行ってから（ステップＳ２２５）ステップＳ２２６に進み、判定結果がＮＯであれば直接ステップＳ２２８に進んでリターンする。さらに、判定エリア物体が”有”かどうかを判定し（ステップＳ２２６）、判定結果がＹＥＳであれば発報待機中物体出現フラグを“有”に設定してから（ステップＳ２２７）リターンし（ステップＳ２２８）、判定結果がＮＯであれば直接ステップＳ２２８に進んでリターンする。

【0084】

図１２（ｄ）に示す判定処理サブルーチンでは、まず判定動作が“常時”かどうかを判定し（ステップＳ２３１）。判定結果がＹＥＳであれば常時処理サブルーチンを呼び出してから（ステップＳ２３２）リターンし（ステップＳ２３４）、判定結果がＮＯであれば発報待機時間中処理サブルーチンを呼び出してからリターンする（ステップＳ２３４）。

【0085】

図１３は判定動作に関するフローチャートであって、図１３（ａ）は常時処理サブルーチンを示すフローチャートであり、図１３（ｂ）は発報待機時間中処理サブルーチンを示すフローチャートである。

【0086】

図１３（ａ）に示す常時処理サブルーチンでは、まずアクションが“促進” かどうかを判定し（ステップＳ２３２１）。判定結果がＹＥＳであれば促進処理サブルーチンを呼び出してから（ステップＳ２３２２）ステップＳ２３２４に進み、判定結果がＮＯであれば抑制処理サブルーチンを呼び出してから（ステップＳ２３２３）ステップＳ２３２４に進む。

【0087】

次に、判定エリア発報フラグを“無”に設定してから（ステップＳ２３２４）、リターンする（ステップＳ２３２５）。

【0088】

図１３（ｂ）に示す発報待機時間中処理サブルーチンでは、まず発報待機時間内かどうかを判定し（ステップＳ２３３１）。判定結果がＹＥＳであれば直接ステップＳ２３２６に進み、判定結果がＮＯであれば判定エリア物体を発報待機中物体出現で上書きする（ステップＳ２３３２）。さらに、アクションが“促進”かどうかを判定し（ステップＳ２３３３）、判定結果がＹＥＳであれば促進処理サブルーチンを呼び出してから（ステップＳ２３３４）ステップＳ２３３６に進み、判定結果がＮＯであれば抑制処理サブルーチンを呼び出してから（ステップＳ２３３５）ステップＳ２３３６に進む。

【0089】

次に、判定エリア発報フラグを“無”に設定してから（ステップＳ２３３６）、リターンする（ステップＳ２３３７）。

【0090】

図１４はアクションに関するフローチャートであって、図１４（ａ）は促進処理サブルーチンを示すフローチャートであり、図１４（ｂ）は抑制処理サブルーチンを示すフローチャートである。

【0091】

図１４（ａ）に示す促進処理サブルーチンでは、まず警戒エリア物体が”有”かどうかを判定し（ステップＳ２３２２１）、判定結果がＹＥＳであればさらに判定エリア物体が”有”かどうかを判定し（ステップＳ２３２２２）、判定結果がＹＥＳであれば警戒エリア発報フラグを“有”に設定してから（ステップＳ２３２２３）、リターンする（ステップＳ２３２２５）。ステップＳ２３２２１又はステップＳ２３２２２のいずれかの判定結果がＮＯであれば警戒エリア発報フラグを“無”に設定してから（ステップＳ２３２２４）、リターンする（ステップＳ２３２２５）。

【0092】

図１４（ｂ）に示す抑制処理サブルーチンでは、まず警戒エリア物体が”有”かどうかを判定し（ステップＳ２３２３１）、判定結果がＮＯであれば直接ステップＳ２３２３３に進み、判定結果がＹＥＳであればさらに判定エリア物体が”有”かどうかを判定し（ステップＳ２３２３２）、判定結果がＹＥＳであれば警戒エリア発報フラグを“無”に設定してから（ステップＳ２３２３３）、リターンする（ステップＳ２３２３５）。ステップＳ２３２３２の判定結果がＮＯであれば警戒エリア発報フラグを“有”に設定してから（ステップＳ２３２３４）、リターンする（ステップＳ２３２３５）。

【0093】

図１５は発報出力サブルーチンを示すフローチャートである。

【0094】

この図１５に示す発報出力サブルーチンでは、まず警戒エリア発報フラグが”有”かどうかを判定し（ステップＳ３１）、判定結果がＹＥＳであれば警戒エリアの発報出力を行ってから（ステップＳ３２）ステップＳ３３に進み、判定結果がＮＯであれば直接ステップＳ３３に進む。

【0095】

次に残警戒エリアなしかどうかを判定し（ステップＳ３３）、判定結果がＹＥＳであればそのままリターンし（ステップＳ３４）、判定結果がＮＯであればステップＳ３１に戻る。

【0096】

以上で説明した第１実施形態の構成によれば、設置場所や検知対象物体などに応じて発報促進モード又は発報抑制モードのいずれかを選択するとともに、適切な警戒エリアＢ１００及び判定エリアＣ１００を設定することで、最適な警戒を行うことが可能となる。

【0097】

＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態のレーザースキャンセンサの対象検知性能を向上させて誤報を抑制するため、内蔵カメラによって取得される画像も組み合せるようにしたものを第２実施形態として以下で説明する。なお、第１実施形態と同一部材には同一の参照符号を付すようにして、主として相違点についての説明を行う。

【0098】

図１６（ａ）は本発明の第２実施形態に係るレーザースキャンセンサ２００の正面図であり、図１６（ｂ）は内蔵カメラ２０１による撮像範囲Ｒ２０１とレーザー照射範囲Ｒ２０２とを対比した概略平面図である。図１７（ａ）は水平設置時の内蔵カメラ２０１による取得画像を例示する概略図であり、図１７（ｂ）は図１６（ｂ）におけるレーザー照射範囲Ｒ２０２内のステップ番号を例示する概略平面図である。

【0099】

図１６（ａ）に示すように、レーザースキャンセンサ２００には正面のほぼ中央にレーザー照射／受光部２０２が設けられており、その上部近傍に内蔵カメラ２０１が配置されている。なお、内蔵カメラ２０１は、例えば第１実施形態における物体検知エリア発報制御部１４５に相当するユニットなどに接続すればよい。

【0100】

図１６（ｂ）に示すように、レーザー照射範囲Ｒ２０２は正面を中心に１８０度を超えるので、このレーザー照射範囲Ｒ２０２をすべてカバーするには、例えば内蔵カメラ２０１としては魚眼カメラを用いてもよいし、又は複数のカメラを内蔵してそれぞれの画像を組み合せるようにしてもよい。

【0101】

レーザー照射範囲Ｒ２０２の各ステップと撮像範囲Ｒ２０１の各画素との位置関係がわかるように、予めキャリブレーションしておく必要がある。例えば、図１７（ａ）に示した内蔵カメラ２０１による取得画像中のレーザー照射ラインＬ２０２が、図１７（ａ）に示すように右端でステップ２０、左端でステップ７４０に対応している場合、例えば次のようなステップ－画素テーブルをメモリ１６０に記憶してもよい。

【0102】

ステップ 画素
２０ １９１９
２１ １９１８
２２ １９１７
・・ ・・・・
図１８（ａ）は垂直設置されたレーザースキャンセンサ２００による侵入物体検知時のレーザースキャン画像の概略図であり、図１８（ｂ）は内蔵カメラ２０１による取得画像を例示する概略図である。

【0103】

図１８（ａ）に示すように、レーザースキャンセンサ２００の検知エリアＡ２００内には、レーザースキャンセンサ２００のほぼ直下位置に第１の警戒エリアＢ２００－１が形成されるとともに、端の方に第２の警戒エリアＢ２００－２が形成されている。レーザースキャンセンサ２００はまず内蔵カメラ２０１を用いて画像処理で移動体１５の検知を行う。レーザーステップとカメラ画素は上述したように予めキャリブレーションされているため、画像処理で検知された移動体１５のステップ数からどちらかの警戒エリアに属しているかを判定する。

【0104】

警戒エリアの判定条件として内蔵カメラ２０１による取得画像を割り当てることにより、レーザー距離計１１０による物体検知と内蔵カメラ２０１による移動体の検知を重ねて判定できるようになり、霧などによる誤報の防止ができる。なぜなら、例えば薄い霧でもレーザー光が反射して実在しない物体が検知されることがあるが、そういう場合に内蔵カメラ２０１の取得画像では霧は移動体１５として検知されないので、誤報を避けることができるからである。

【0105】

＜その他の実施形態＞
レーザースキャンセンサは、高さ方向も検知可能な３次元タイプを用いてもよい。さらに、第２実施形態の内蔵カメラ２０１もステレオカメラに代えて３次元画像を取得できるものとしてもよい。このようにすることで、より正確に検知対象物体をとらえて一層適切な警戒をすることが可能となる。

【0106】

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。

【符号の説明】

【0107】

１１ 窃盗犯、侵入者、人体、人
１２ 警備員
１５ 物体、移動体、検知対象物体
１６ トラック
１７ 乗用車
２０ 出入口
２１ 側壁
１００ レーザースキャンセンサ（第１実施形態）
Ａ１００ 検知エリア
Ｂ１００ 警戒エリア
Ｃ１００ 判定エリア
１１０ レーザー距離計
１２０ スキャン機構（走査機構部）
１３０ 距離データ取得部（距離情報取得部）
１３５ 物体検知処理部
１４０ 物体検知エリア判定部
１４５ 物体検知エリア発報制御部
１５０ 発報出力制御部
１６０ メモリ（情報記憶部）
２００ レーザースキャンセンサ（第２実施形態）
２０１ 内蔵カメラ（撮像器）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】