JPS5931116B2 - 侵入物体検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は侵入物体検知装置に係り、とくに侵入物体の有
無だけでなく、その大きさをも検知できる侵入物体検知
装置に関する。

侵入物体あるいは通過物体を検知するものとしては、従
来から投光装置と受光装置とからなる光線式警報装置等
が用いられている。

しかし、このような光線式警報装置では侵入物体の有無
を検知することはできても、その大きさまで判別するこ
とは不可能であった。

ところで、近年開発された１次元受光ダイオードアレイ
（イメージセンサともいう）を用いることにより物体の
大きさを識別可能な侵入物体検知装置が考えられるよう
になってきた。

この１次元受光ダイオードアレイを用いた従来の侵入物
体検知装置を第１図に示す。

ここで、■次元受光ダイオードアレイは、数１０ミクロ
ンの受光ダイオードエレメントを数１０ミクロンのピッ
チで直線的に多数配列したものであって、高感； 度で
しかも高分解能という特長を有している。

実際には、受光ダイオードエレメントだけでなく、個々
の受光ダイオードエレメントの出力を直列パルスとして
取出す周辺回路と共に集積回路で形成して、ＩＣチップ
内に収納する構造となっている。

さて、第１図において、１次元受光ダイオードアレイ１
の前面にはレンズ系としての凸レンズ２が設けられてお
り、監視点より到来した光線が凸レンズ２を通過して１
次元受光ダイオードアレイ１上に結像するようになって
いる。

そこで、１次元□ 受光ダイオードアレイ１と凸レンズ
２との間の距離をＡ、凸レンズ２から監視点までの距離
をＢ、１次元受光ダイオードアレイ１の長さをＣ１監視
点における監視範囲をＤとすると、Ｄ−−Ｃなる関係が
ある。

仮りに、Ａ＝２０ｍｍ、Ｂ＝４０ｍ、Ｃ＝５ｍｍとすれ
ば、Ｄ＝１０ｍとなる。

一方、個個のダイオードエレメントの大きさをＥ、これ
による個別監視範囲をＦとすると、同様にＦ＝−Ｅ１
なる関係がある。

ここでＥ−５０μｍ（ミクロン）とし、上記Ａ、Ｂの値
をそのまま代入すると、Ｆ−１０ＣＩｒＬとなる。

すなわち、全体の監視範囲１０ｍに対して、個別監視範
囲は１０（ｍとなり、この個別監視範囲はレンズの収差
等を無視して考えれば相互に重り合うことはない。

従って、このような構成とすれば、比較的遠方の監視位
置における物体の侵入及びその大きさの検知が充分可能
となる。

しかしながら、第１図の装置では以下に述べるような欠
点を生ずる。

すなわち、建物の上から地表を監視するような場合の如
く、監視距離が一定の場合は支障がないが、監視距離が
一定しない場合、例えば建物の側方から建物に沿った範
囲を監視するような場合には、凸レンズ１の近傍に物体
が侵入したり、遠方に侵入したりすることが考えられ、
監視距離をあらかじめ予測しておくことが困難である。

したがって、物体の大きさが同一であっても１次元受光
ダイオードアレイ１上の像の大きさは異なり、遠方の物
体は大きくても小さく認識され、近接物体は小さくても
大きく認識される。

このように従来の構成では実際の物体の大きさを識別す
ることが不可能となる。

本発明は、上記の従来技術の欠点を除去し、監視距離が
一定しない場合であっても侵入物体の大きさを検知する
ことができる侵入物体検知装置を提供しようとするもの
である。

以下本発明に係る侵入物体検知装置の実施例を図面に従
って説明する。

第２図は、実施例の光学装置部分を示す。

この図においては、第１図の物体検知装置が対向するよ
うに２個設けられている。

すなわち、監視点はレンズ系としての凸レンズ２Ａを介
して１次元受光ダイオードアレイ１Ａ上に結像されると
ともに凸レンズ２Ｂを介して１次元受光ダイオードアレ
イ１Ｂ上に結像される。

今、仮りに物体３の高さ方向の大きさをＨとし凸レンズ
２Ａ 、２Ｂとその物体３との間の距離をＬｌ、Ｌ２と
し、凸しイズ２Ａ 、２Ｂの焦点距離をｆとすると、１
次元受光ダイオードアレイＩＡ。

１Ｂ上の像の大きさａ、ｂは凸レンズを用いた結像の公
式により以下のように表わせる。

また、 （但しり。

は凸レンズ２Ａ、２Ｂの設置間隔）以上の（１）、（２
）、（３）式により、Ｌｌ、Ｌ２を消去すると、 を得る。

この（４）式から判るように、あらかじめレンズの焦点
距離ならびに設置間隔を定めておけば１次元受光ダイオ
ードアレイＩＡ、１Ｂ上の像の大きさａ、ｂより物体の
大きさＨを知ることができる。

さらに、もう１つ考慮しなければならない点は、監視点
における背景と侵入物体との識別の問題である。

本実施例では、背景は時間的に変化せず、侵入物体は監
視点に存在していない状態から移動して侵入してくるこ
とに着目している。

第３図は、実施例の光電変換装置部分を示す。

この図において、１次元受光ダイオードアレイ１Ａのビ
デオ出力は、増幅器１０Ａで増幅された後スライサ１１
Ａに入力され、このスライサ１１Ａにより論理「１」又
は「０」を示す直列ディジタル信号に変換される。

このディジタル信号はメモリ１２Ａに加えられるととも
に、比較回路としてのエクスクルーシブオアゲー）１３
Ａの一端に加えられる。

これと同時にメモリ１２Ａに記憶されていたこの前のデ
ィジタル信号がエクスクル−シブオアゲート１３Ａの他
端に加えられる。

ここでエクスクル−シブオアゲート１３Ａでの比較は１
ビツト毎に順次行なわれる。

そしてエクスクル−シブオアゲート１３Ａの出力はカウ
ンタ１４Ａに加えられる。

なお、１次元受光ダイオードアレイ１Ａには、読み出し
開始用のスタート信号ＳＴと、クロックパルスＣＬとが
印加され、メモリ１２ＡにはクロックパルスＣＬが加え
られるようになっている。

一方、１次元受光ダイオードプレイ１Ｂに対しても１０
Ｂ乃至１４Ｂによる全く同一の回路が設けられている。

そして前記カウンタ１４Ａ及びカウンタ１４Ｂの出力は
、前述の（４）式の演算を行う演算装置１５に各々加え
られる。

ここで、１次元受光ダイオードアレイＩＡ、ＩＢのビデ
オ信号をディジタル信号に変換するのは、後段を簡便な
ディジタル回路で構成するためであり、メモリ１２Ａ、
１２Ｂで前回のディジタル信号を記憶しておき、今回の
ディジタル信号との比較を行なうのは、時間的に変化し
ない監視点の背景と時間的に変化する移動物体で表わさ
れる侵入物体とを識別するためである。

エクスクル−シブオアゲート回路１３Ａ、１３Ｂは、前
回の信号と今回の信号との不一致箇所（不一致ビット）
を検出するものである。

カウンタ１４Ａ、１４Ｂは、前回の信号と今回の信号と
の不一致箇所の個数（不一致ビット数）を計数するもの
であり、この個数は侵入物体の大きさに比例している。

スタート信号ＳＴが１次元受光ダイオードアレイ１Ａに
加えられると、１次元受光ダイオードアレイ１Ａは、そ
れを構成する個々の受光ダイオードエレメントの露光に
応じたビデオ信号をクロックパルスＣＬに従って順次１
個ずつ出力する。

この出力は、増幅器１０Ａで所定レベルにまで増幅され
た後、スライサ１１Ａに加えられる。

スライｆ１１Ａは一定のスレッショルドレベル以上の信
号を論理「１」、そのレベル未満のものを論理「０」で
表した直列ディジタル信号として、メモリ１２Ａに加え
る。

メモリ１２Ａはそのディジタル信号を一時記憶する。

このようにして、ある時刻における監視点の状態が「１
」 「０」・・・・・・のディジタル信号として記憶さ
れる。

次に再びスタート信号ＳＴが１次元受光ダイオードアレ
イ１Ａに加えられると、前回の監視点の状態を示すメモ
！Ｊ１２Ａの内容がクロック信号ＣＬに従って読み出さ
れエクスクル−シブオアゲート１３Ａに印加されると同
時に、スライサ１１Ａによりディジタル信号化された今
回の監視点の状態を示す信号がエクスクル−シブオアゲ
ート１３Ａに加えられ、１ビツト毎比較される。

−もしも第２図に示すように侵入物体が存在する場合に
は、前回の信号と、今回の信号とは物体の大きさに対応
して変化している筈であるから、このエクスクルーシブ
オアゲー）１３Ａにより両信号の差（不一致箇所）を検
出し、その不一致ビットの個数をカウンタ１４Ａで計数
すれば侵入物体の１次元受光ダイオードアレイ１Ａの大
きさを知ることができる。

例えば、１次元受光ダイオードアレイ１Ａを構成するダ
イオードエレメントのピッチが６０ミクロンであるとし
、カウンタ１４Ａの計数値が５０であれば、６０Ｘ５０
＝３０００ミクロンー３ｍｍが１次元受光ダイオードア
レイ１Ａの受光面上の侵入物体の大きさａとなる。

全く同様な動作により、カウンタ１４Ｂの計数値から１
次元受光ダイオードアレイ１Ｂの受光面上の侵入物体の
大きさｂを求めることができる。

演算装置１５はこれらのカウンタ１４Ａ、１４Ｂの計数
値を受けて受光面上の侵入物体の大きさａ、ｂを算出し
、さらに前記（４）式の演算を行って、侵入物体の実際
の大きさＨを示す信号ＳＨを出力する。

なお、上記第２図では］次元受光ダイオードアレイ上に
監視点を結像させるためのレンズ系として凸レンズを用
いたが、ズームレンズ等の組合せレンズを用いてもよく
、また凹面鏡を用いても同様の効果を得る。

斜上の様に、本発明によれば、監視距離が不定であり、
監視点の背景が複雑であっても、侵入物体の有無ととも
にその大きさを知ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の侵入物体検知装置を示す概略図、第２図
は本発明に係る侵入物体検知装置の実施例の光学装置部
分を示す概略図、第３図は実施例の光電変換装置部分を
示すブロック図である。 ＩＡ、ＩＢ・・・・・・１次元受光ダイオードアレイ、
２Ａ、２Ｂ−ｍ−・・・凸レンズ、１０Ａ、ＩＯＢ・・
−・・・増幅器、１１Ａ、１１Ｂ・・・・・−スライサ
、１２Ａ。 １２Ｂ・・°・・・メモリ、１３Ａ、１３Ｂ・−・・・
・エクスクル−シブオアゲート、１４Ａ、１４Ｂ・・・
・・・カウンタ、１５・・−・・・演算装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 相互に対向して設置されるレンズ系と、これらのレ
   ンズ系による監視点の結像を受ける１次元受光ダイオー
   ドアレイと、これらの受光ダイオードアレイの出力をデ
   ィジタル化する回路と、この回路によりディジタル化さ
   れた信号を記憶するメモリと、メモリに記憶されていた
   以前の監視点の状態を示すディジタル信号と現在の状態
   を示すディジタル信号とを比較し、かつ両信号に差異が
   生じた場合のみ出力する比較回路と、比較回路の出力を
   計数するカウンタと、各々の１次元受光ダイオードアレ
   イ上の侵入物体の大きさに対応する各各のカウンタ計数
   値を受けて、実際の侵入物体の大きさを算出する演算装
   置とを備えたことを特徴とする侵入物体検知装置。