JPH02504440A

JPH02504440A - 侵入検出法

Info

Publication number: JPH02504440A
Application number: JP1506812A
Authority: JP
Inventors: ダンブロシア，ジョージ・チャールズ; ラッデン，クリストファー・アンソニー
Original assignee: イーストマン・コダック・カンパニー
Priority date: 1988-05-18
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1990-12-13
Also published as: EP0403588A1; WO1989011708A1; US4949074A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】侵　　入　　検　　出　　法技術分野本発明は空間内の物体の在在と位置を検出する侵入検出法に関し、特に、赤外線の放射ビームを視野に送出し、選択期間中に視野から反射されるビームの赤外＋Ｗ！装置からの距離を測定し、この距離を基準信号と比較し、検出距離が基準距離と所定の態様で異なる場合に出力信号を発生することにより、空間内の物体の位置を求めるアクティブな赤外線装置の作動方法１ｃ６する。

従来技術近年、区域や空間を監視し、許可されていない者がそのような区域や空間に立入ることを防止するため、侵入時に警報信号を発生する種々の形態の侵入検出装置が開発されてきた。混乱を生じさせ、時間を要し、高価につく誤警報が鳴らないようにしつつ、監視区域への侵入を確実に検知できる装置を得るために、種々の技術がこの種の侵入検知装置に応用されてきた。誤警報は環境の変化、風に飛ばされる破片、鳥やその他の小動物の侵入等によって引き起こされる。侵入検出装置に利用された従来の技術として、音波、超音波／音響検出器、光電式しゃ断ビーム装置、受動式赤外線検出器、ビデオ装量、レーダーもしくはマイクロ披裂を等がある。

米国特許第４．Ａ９９，５６４号、４．３８２，２９１号、４．２２９，８１１号、４．６３９．９０２号には音波、超音波の音響検出器が示される。これらの特許に開示される侵入検出装置は、音波あるいは超音波の音響信号を保護空間に送出する。音響信号は空間内の物体や空間の周囲を形成′￥石壁に反射され、音響受信器に受信される。この帰還信号はその空間に対する全反射エネルギーのパターンを表わす。受信した信号の変化によって保護空間の変化を検出できる。しかしながら、これらの装置は、方向や距離の点で、変化が起きたのが空間内のどこであるかを識別することはできない。即ち、これらの装置から得ることができる情報はそのような変化があったかどうかだけであり、したがって警＊員による検査の追認が必要である。更に、この種の装置のもう１つの制約として閉じた環境にしか使用できない点がある。

なぜなら、この種の装置は開いた環境で生じる自然発生音、例えば、風の音、雪の音その他の自然発生音によって誤警報を出してしまうからである。

米国特許第３．８７５，４０３号、４．２３９，９６１号、４．３１０，７５６号、４．３８４．２８０号、４．５１４，６２５号には光電式のしゃ断ビーム装置が示される。これらの特許の侵入検出装置は監視区域に光ビームを送出する。

区域の反対％で検出器が連続的なビームラ受１する。この光ビームが侵入者によってしゃ断されると警報が鳴る。この種の装置は検出器から侵入者までの距離に関する情報（ま与えない。更に、この種の装置の場合、保護区域の両端に２つのユニットを設置ヶなければならない。したがって、単一−ユニットの場合に比べ、設電が面倒になる。

米国特許第３，４７６，９４６号、３，４７６，９４７号、３．４７６，９４８号、３．４７５．６０８号には受動式の赤外線検出技術が示される。

この種の装置では、監視区域から受信器に入力される赤外線の内容の変化を監視し、変化が生じたときに警報信号を発生する。この方式は、赤外値域の内容が侵入者、即ち、監視区域に無断で＝ち入うた者によって影響を受けることを前提にしている。しかし、判明したところによれば、この種の赤外線検出器は太陽の変化や太陽をさえぎる雲の影響等によって生じる空間内の光の赤外領域の変化によって誤動作する。更に、この種の装置は距離や方向情報を与えないので警備員により、警報の真相を調べ直す必要がある。

米国特許第３．８２３．２６１号、３．９３２，７０３号、４．４０８．２２Ａ号には、監視区域を見るビデオカメラを利用するビデオ式侵入検出装置が示される。一般に、ビデオ信号はデジタル化され、メモリに記憶される。その後、ビデオ信号をメモリに記憶される基準信号と比較し、差があれば警報を鳴らす。これらの装置では、警報状態を判別するために、物体の距離の変化ではなくシーンの照度の変化を利用する。したがって、監視区域の照度を注意して調整し、周囲の照度の変化を受けないようにしなければ、このような変化によって誤警報が出てしまう。このため、この種の装量１；屋外には向かたい。更に、監視空間の画像分解能をある程度高くとる必要があり、記憶すべき画像データのために高価な大容量のコンピュータメモリな必要とする。

米国特許第４．１９ス５３７号にはレーダー等のマイクロ波技術を利用する装置が示される。この装置では、単一のマイクロ波信号源から監視区域にマイクロ波エネルギーを送出する。監視区域から反射した信号を受信器で受信し、それを基準信号と比較して侵入を検知する。この装置は侵入者の位置を正確に割り出すことができない。他のレーダー／マイクロ波装置によってこのような情報を得ることは可能であるが、そのコストは上述した装置や不発明の装置りで比べ、少なくとも一桁高いものとなろ。

したがって、安価で、感度がよく、しかも誤警報が少ない侵入検出法は保全産業にとって極めて魅力的である。

発明の開示したがって、本発明は、放射ビームを検出器から視野に向けて送出し、視野から反射された放射ビームを受信し、視野で反射されたビームの検出器からの距離を判別し、選択期間中に視野で反射されたビームの検出器からの距離を表わす信号を生成し、基土期間中に視野で反射されるビームの距離を表わす基準信号を記憶し、選択期間からの信号を基準信号と比較し、その信号が基土信号と所定の態様で異なる場合に出力信号を発生する工程を含む侵入検出法を提供する。

更に、本発明は、赤外線レーダーと、複数の検出器を含む赤外線を感知する検出手段と、視野で反射された反射ビームを、その反射ビームの検出器からの距離によって特定される検出器に偏向する反射ビーム偏向手段とを利用する侵入検出法を提供する。

更に、本発明は、複数の連続的なパルスの形式で複数の赤外線放射ビームを複数の視野に送出し、各視野から反射された各赤外線放射ビームの連続的なパルスの反射信号を受信し、各反射ビームを赤外線の放射に応答する光センサーの別々のアレーに集光させ、アレーに入力される赤外線の放射量に比例する信ビームのパルスの検巳器からの距離を云わす距離信号を生成し、基準期間中に視野の各部分で反射される各反射ビームの距離な夫々が表わす複数の基準信号を記憶し、選択期間からの各距離信号を各基準信号と比較し、選択距離信号が使定の態様で各基準信号と異なる場合に出力信号を生成する工程を含む侵入検出法を提供する。

不発明を実施するための種々の手段及び本発明のその他の特徴、利点は添附図面を参照して旺明される本発明の好ましい実施例についての以下の詳細な説明から明らかである。

図面の簡単な説明第１図は不発明の方法を実施するための侵入検出装置の好ましい実施例を示す図、笑２図は第１図の装置の回路構成図、第５図は本発明の方法な実施する装置の応用例を示す図、第４図は本発明の方法の変形例を実施する装置の応用例を示す図である。

発明を実施するための最良の態様本発明による侵入検出法を実施する装置を第１図に示す。この装置では、光ビームを監視区域である装置の視野に送出する。

そして、視野の周辺、例えば、壁、フニンス、床等に光スポットが照射され、イメージセンサ−により、視野の画像内の２ポ、トの位置が検出され、スポットまでの距離が判別される。

第１図を参照して侵入検出装置８の全体構成と動作を説明する。図示のように、光ビームを送出する手段として、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０がレンズ１２に関連して設けられ、これから、装置の視野に九ビームが送出、さｒＬる。好ましくは、ダイオ−）′１０は赤外線を出力する。詳８には、ダイオード１０は赤外放射の強い；ヒーレントだビームを出力する赤外線レーザーダイオードである。

（ビームを集光ある℃・は裏指向性の光源から８カする場合にはレンズ１２は不要である。）ビームは径路１４を迫って周壁１５のスポット０１を照射する。このシー−）に取り込まれる。レンズ１６あるいは、同様の偏向機能をもつミラー、ホロクラフ要素のような光偏向手段により、反射た信号を電子処理回路２０で分析して視野から反射したビームの検出装置からの距離を判別する。次に電子処理回路は検出装置から物体までの距離を表わす信号を生成する。第１図に例示するように、視野内の照射スポットの位置は光路１／ｉｖｃ沿う物体までの距離の関数である。侵入検出装置が距離り、ＩＫ位置する物体０．Ｋｉしては、その照射スポットのイメージはセンサーアレーの位置Ｓ１に入力される。これより近い距離Ｄ２にある物体Ｏ７に対して（１、そのスポットのイメージがセンサーアレーの位置Ｓ、に入力される。センサーアレーの出力を調べる利ボットの位置、したがって侵入検出装置から物幻での距離を聞別できる。次に、このようにして生成された距離信号は比較器（電子処理回路２０に内蔵、される）ＶＣ送られ、ここで、選択（現在の）距離信号がメモリに予め記憶された基準信号と比較される。比較器により、選択信号が基準信号と所定の態様で異なると判定されたときは警報信号が出力される。

第２図に侵入検出装置の電、子処理回路２０の詳細を示す。侵入検出装置全体の制御はシーケンサ／ドライバ回路１０２を介してプログラム動作のマイクロプロセ、す１００によって行われる。マイクロプロセ、す１００に１４クロック回路１［］４からマスタークロック信号が供給され、主電源ヌイ、チ１０６を介してノミ、テリ１０８のような電源から電力が供給される。侵入検出装置のイメージ検出部は光七ンサー１１０のアレイとＣＣＤシフトレジスタ１１１のような光センサーを１列にアドレッシングする手段とを備える直列走査式の線イメージセンサ−１８を動作させて光センサーに発生した光信号をシフトレジスタ１１１に並列に転送し、多相（例えば４相）のクロ、り信号φ１＋４でＣＯＤシフトレジスタから光信号を出力ダイオードに直列に送り出す。この４相りロック信号帽−１と転送信号Ｔ１はシーケンサ／ドライバ１０２から線上ンサーアレー１１０に供給されてＣＣＤシフトレジスタ１１つに出力を生じさせる。

ＣＣＤシフシフレスタの出力信号はサンプルホールド回路１１４でサンプルされてピーク検出回路１１５に送られる。ピーク検出回路１１５はイメージセンサ− １１Ｑからそれまで受は取った光信号より大きい信号を受は取る都度、パルスを発生する。

ピーク検出回路の出力はラッチ回路１１６に供給される。う。

チ回路１１６はデジタルカウンタ１１８の出力に接続される。

カウンタ１１８はリセット信号φＲと、Ａ相クロ、り信号φ、−４Ｋ関連する周波数のタイミング信号φ１を受ける。う、チ回路１つ乙の出力は１イクロプロセ、す１００の入力ポートに供給される。更に、ドライバ回路１０２は侵入検出装置のビーム形成部に設置すられるＬＥＤｉＯを駆動する。１イクロブロセ、す号に示されており、これらの特許な本件の参考文献とする。

以下、第１．第２．興６図を参照して、本発明の侵入検出装置の動作を説明する。第３図においてＬＥＤｌｏと光センサ−プレー１８を備えた侵入検出装置８が、例えば廊下１５２の端壁１５０に設置される。侵入検出装置は廊下１５２の長さ方向を向き、複数のドア１５６〜１５８のような出入口を介して反力の壁１５４と対向する。ＬＥＤｌ　０とレンズ１２ＩＣより、光ビーム２１４が視野、この場合、廊下１５２１／Ｃ溢って壁に投射され、そのスポットを照射する。視野からの反射光はレンズ１６を介してセンサーアレー１８１Ｃ取り込まれる。次に光センサーから発生した信号をフイクロプロセ、す１００で分析シ、初期の基準期間中にその距離信号を視野からの反射ビームの距離を示す基準距離信号としてＲＡＭ１２０に記憶する。その後、侵入検出装置の動作の際、シーケンサ／ドライバ１０２はＬＥＤｌｏを駆動する信号を発生して、赤外線の放射ビームを複数の連続的なパルスの形式で装置の視野に投射させる。対応する時間フレームにおける光センサーの出力に基づいてピーク検出回路つ１５の出力がマイクロプロセッサ１００に送られ、その信号に基づいて距離信号が生成される。選択期間中に得た各距離信号はＲＡＭ１２ＤＫ記憶された基準信号と比較される。選択した（現在の）距離信号がＲ，ＡＭ　１２０　Ｋ記憶される基撫信号と所定の態様で異なることが比較器で判別されると、信号が出カバ、フ、／警報装置１２２に送られ、何かによって侵入検出装置の距離信号が変化したことが表示される。例えば、ドア１５７から廊下１５２Ｖｃ侵入があると、侵入者の反射スポットがマイクロプロセ、すにより分析されて、侵入検出装置から反射スポットまでの距離が、装置から壁１５４までの距離ではなく装置からドア１５７までの距離であることが示される。この距離が基準距離と異なる限り、警報信号が装置１２２ＶＣ与えられる。本発明の侵入検出装置の利点は単に侵入があったこと以上の情報を提供できることである。部ち、どこで侵入が発生したかを表示できる。したがって、ドア１５７と１５８のみを監視したいのであれば、マイクロプロセッサの比較器をドア１５６からの侵入に相当する距離信号を無視するようにプログラムでき、そのような距離信号に対しては警報信号を装置１２２に与えないようにすることができる。

本発明の好ましい構成の具体例では、出力３０ミリワツト、パルス有効幅２５０マイクロ秒の赤外線レーザーダイオード（ＬＤ）を使用する。このレーザーダイオードの出力は約８３０　ｎｍにス又りトルのピークをもつ。送光レンズ１２は焦点距離が３６ミリメードル、透光率が０，９２でｆ値が１．０である。受光レンズ１６：＝送光レンズと同−構成である。受光した信号はレンズ１６により、例え（と２８素子のホトダイオード１８アレーに入力される。受光レンズには送光レンズから送光するのと１豆ぼ同じ帯塚の光を通す狭帯域フィルタを設けることができる。距離検出に特に適合させるため、イメージセンサ−は光センサーからの光信号に含まれる背景信号を除いて照射スポットによる光信号のみを残す手段を備えることができる。このイメージセンサ−は米国特許第４．４９０，０３７号に開示され、この手許を本件の参考文献とする。ＣＣＤシフトレジヌタ１１１１：各光センサーに付き２つのＣＣＤ画素を与えるのが好ましい。画素の一方は背景のみの測定期間中に発生した電荷を記憶し、他方の画素はＬＩ）の動作中である背景プラスＬＤ信号測定期間中に発生した電荷を記憶するのに用℃・る。

サンプルホールド回路１１４は信号プラス背景の電荷から背景の電荷を差し引いてレーザーダイオードから発生した赤外線のみを表わす出力信号を生成するように構成する。この構成は背景とＬＤ信号を一緒に取り扱う場合に比べ装置のＳＮ比を改善させる。赤外線信号のみをピーク検出回路１１５に送って距離信号を生成する。

案２実施例不発明の方法のもう１つの例を実施する装置は揖４図に示され、第６図と同様に廊下２５２の端壁２５０に設置した検出部２０８を備える。検出装置２０８（・１好ましい実施例で述べたＬＤＩＯと同様な少なくとも２つの赤外線ビームミッタ２１０゜２２０を有する。この実施例のエミ、りは装置から廊下２５２に溢って反対側の端壁２５ＡＫ連続的なパル２から成る赤外線放射ビームを投光する。

この実施例では放射ビームは装置から′４１ａの視野に送出される。詳細には、エミ、り２１０は赤外線ビーム３１４を対壁２５４に向けて投射し、エミ、り２２０は赤外線ビーム３つ６を端壁２５０と２５４の中間の廊下の床に投射する。

更に、この侵入検出装置２０８には各視野からの赤外線反射ビームの連続パルスを受信するように設けた１対の赤外線受光手段２１８と２２８を有する。各受光手段２１８゜２２８は対応するエミッタ２ＭＯ，２２０から所定の距離だけ離れて配置され、各々のエミ、り・受光手段の対が同じ視野をもち、他のエミ、り・受光手段対の視野とは異なる視野をもつように構成される。各受光手段は対応するエミ、りから出力されたビームのパルスが各々の視野で反射された、装置からの距離を表わす信号を発生する。したがって、各受光手段からの信号は上述したのと同様にして、各視野に対する基準信号と比較するためにマイクロプロセ、すに送られる。

第４図に例示するような装置は単一のエミ、り受光手段対ではカバーできない距離をもつ区域を監視するのに有効である。

例えば、廊下２５２が充分に長いと、遠端の壁に送出したビームはその壁で反射した光スポットをとらえ、近い場所から遠い場所までの間での反射の可能性をカバーできない。換言すると、遠い視野に合わせた効がエミ、り近くの信号を受信したとすると、戻りの信号をレンズ１６で光センサ−アレーの右端ｖｃ４で偏向させなげればならない。したがって、近い視野につ〜？ては視野Ｑ距離を仁ぐ設定した第２の≦ミーツータ受光対、で監視している。

多数のエミ、り受光手段対を含む装置のもう１つの応用例は視野の一領域が侵入に対する感度が他より萼くする状況に対してであり、放射ビームの重なりを利用してその特別な区域に対する侵入をより厳重にチェ、りすることができる。

変形例によれば、各エミッタ受光手段対を他のエミ、り受光対の視野とは異なる視野の監視に使用し１いる。更に別の変形例では、発効の視野を別の対の視野と部分的に重ならせる。

本発明の更に別の変形例によれば、マイクロプロセ、す１００の比較部において、同一の対からの信号及び隣接する視野をもつ対からの信号との間で比較で行う。

更に別の変形例では、ＲＡλ４１２０に記憶される基準信号を装置の動作中における過去の期間から選択した信号とする。場合によっては、過去の期間として前回の期間を選んで基準信号を連続的に更新し、複数の期間連続して、対から異なる距離信号が得られたときにのみ、警報信号を発生するようにしてもよい。

効果及び産業上の応用このように、本発明は監視区域への侵入を検出するだけでなく、侵入の発生した装置からの距離情報も与える侵入検出法を提供する。更に、本方法は従来の侵入検出装置でしばしば発生した誤１ｉ＠なしに侵入に対する所望の感度を有する。

更に、本発明はレーダ一方式の装置に匹敵する能力をもつ方法をレーダ一方式の装置よりはるかに低価格で実現する、更に、本発明は従来技術の侵入検出装置でしばしば問題となりだ、戸外という制御できない環境で使用可能チ侵入検出法を提供する。

ＦＩＧ、　ｊＦＩＧ、２国際調査報告国＠調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．検出装置から視野に対して放射ビームを送出して前記ビームの少なくとも一部が視野の少なくとも一部分で反射されるようにし、視野の前記部分で反射された前記ビームの反射信号を受信し、前記ビームが前記視野で反射された位置の前記検出装置からの距離を三角測量で判定し、選択期間中に前記ビームが前記視野で反射された位置の前記検出装置からの距離を表わす信号を生成し、基準期間中の前記視野からの前記ビームの反射距離を表わす基準信号を記憶し、前記選択期間中に得た前記信号を前記基準信号と比較し、前記信号が前記基準信号と異なる場合に出力信号を生成する工程を含む侵入検出法。
２．請求項１記載の侵入検出法において、赤外線放射ビームを生成する工程を含むこと。
３．請求項１記載の侵入検出法において過去の期間中に得た信号を前記基準信号として選択する工程を含むこと。
４．請求項３記載の侵入検出法において直前の期間中に得た信号を前記基準信号として選択する工程を含むこと。
５．請求項１記載の侵入検出法において受信したビームを複数の検出手段の１つに偏向させ、どの検出手段に偏向されたビームが入力されたかを検出することにより、前記ビームが前記視野で反射された位置の前記検出装置からの距離を判定する工程を含むこと。
６．請求項１記載の侵入検出法において前記視野の異なる部分に対して複数のビームを送出し、前記視野の異なる部分で反射された複数の反射ビームを受信し、各ビームか前記視野の異なる部分で反射された位置の前記検出装置からの距離を判定する工程を含むこと。
７．請求項６記載の侵入検出法において、各ビームを他のビームの視野と異なる視野に対して送出する工程を含むこと。
８．請求項６記載の侵入検出法πおいて、各ビームを他のビームの視野と部分的に重なる視野に対して送出する工程を含むこと。
９．請求項６記載の侵入検出法において、第１のビームから得た距離信号と隣接する視野で反射されたビームから得た距離信号を比較する工程を含むこと。
１０．複数の連続的なパルスの形式で複数の赤外線放射ビームを視野の異なる部分に対して送出して前記ビームが前記視野の異たる部分で反射されるようにし、前記視野の各部分で反射された前記各赤外線ビームの連続パルスの反射信号を受信し、各ビームの反射信号を赤外線の放射に応答する光センサーの異なるアレーに集め、光センサーのフレーに入射した赤外線放射の量に比例する光信号を生成し、選択期間中に前記ビームのパルスが前記視野の部分で反射された位置の検出装置からの距離を表わす距離信号を生成し、基準期間中に前記視野の各部分からのビームの反射距離を夫々表わす複数の基準信号を記憶し、選択期間中に得た前記距離信号の各々を前記各基準信号と比較し、選択距離信号が前記各基準信号と異なる場合に出力信号を生成する工程を含む侵入検出法。