(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、検知範囲画定体と、前記光ファイバに対して光を投受光することにより人体を検知する人体検知部とからなる人体検知装置であって、前記検知範囲画定体は、光ファイバを案内するとともに光ファイバを屈曲させる屈曲部と、検知範囲に加わった力を屈曲部に伝達する伝達部とを具備し、前記伝達部は梁構造であって、該梁は屈曲部に近づくほど厚さが増すことを特徴とした人体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、警備システム、自動ドアの制御などに利用される人体検知装置に関し、特に光ファイバを利用した人体検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバを利用した人体検知装置は、工場・家屋などに塀やフェンスをよじ登って侵入する者を検知する侵入検知装置が提案されている。従来の人体検知装置では、光ファイバを塀の上部に這わせておき、侵入者が塀をよじ登るときに塀の上部に手を掛けると、光ファイバにも手が掛かることとなる。光ファイバは侵入者の手によって押圧され屈曲し、内部に伝送されている光が減衰する。
【０００３】
そして、人体検知装置は、光ファイバ中を伝送している光の減衰量が所定値以上になれば、人体検知と判断していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光ファイバを利用した人体検知装置では、塀の上部やフェンスといった線状の検知範囲が求められる場所にしか適用できなかった。また、光ファイバを蛇行させて配設し検知範囲を面状に広げた場合は、検知範囲全体に光ファイバを行きわたらせる必要があり、広範囲の検知範囲を確保するには、光ファイバが大量に必要となる。更に、例え、大量の光ファイバを用いて広範囲の検知範囲を実現したとしても、人体の検知位置の判定には高度な信号処理が必要となり困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、人体検知装置の検知範囲の拡大を少ない光ファイバで実現するとともに、人体の検知位置を容易に特定できる人体検知装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
光ファイバ、検知範囲画定体、前記光ファイバに対して光を投受光することにより人体を検知する人体検知部からなる人体検知装置であって、前記検知範囲画定体は、光ファイバを案内するとともに光ファイバを屈曲させる屈曲部と、検知範囲に加わった力を屈曲部に伝達する伝達部とを具備し、前記伝達部は梁構造であって、該梁は屈曲部に近づくほど厚さが増すことを特徴とした人体検知装置を提供する。
【０００６】
このように構成された人体検知装置では、人が検知範囲に入るとその体重が検知範囲画定体の伝達部に加えられ、案内している光ファイバを屈曲部にて屈曲させる。光ファイバが屈曲すると、人体検知部から光ファイバに対して投受光している光の強度が屈曲していない状態に比べ変化するので、この変化量に基づき人体検知を判断する。
【０００７】
これにより、人体検知装置は、光ファイバを蛇行配置しなくても、検知範囲画定体によって光ファイバの周辺にまで検知範囲を拡大することができるのである。また、人体検知装置は、屈曲部に光ファイバの案内を設けているので、光ファイバがずれず安定して光ファイバを屈曲させることができる。
【０００８】
また、前記人体検知装置における伝達部を梁構造とし、更に梁が屈曲部に近づくほど屈曲部の厚さにが増して、屈曲部との接合部では屈曲部と梁の厚さが同じ厚さにした。これにより、伝達部の軽量化とおよび伝達部の耐久性を維持できる。
【０００９】
更に、前記屈曲部は、凸部を有する可動片と、凹部を有する支持片と、前記凸部と凹部との間に弾性体を配置している。そして、前記凸部および前記凹部に設けた案内にて光ファイバを把持し、通常時は光ファイバを屈曲しないよう弾性体にて保持する人体検知装置を提供する。凸部と凹部に光ファイバの案内を設けることにより、光ファイバが凸部および凹部からずれることなく、安定して光ファイバを屈曲させることができ、人体検知を安定させることができる。なお、凸部を支持片に凹部を可動片に設けても良い。
【００１０】
加えて、前述の検知範囲画定体を複数連結し、人体検知部には複数の検知範囲画定体の各々の位置情報を記憶させ、前記光ファイバからの戻り光の強度変化に基づき人体検知位置を特定する人体検知装置を提供する。そして、光ファイバの屈曲する箇所は、検知範囲画定体毎に一つとなり、光ファイバ全体として離散的に存在することとなる。従って、人体検知部では、検知範囲画定体ごとの離散的な検知位置の判定にて済むので、検知位置の測定を高精度に行なわなくてもよく、人体検知装置の高速化を図ることが可能となる。なお、検知範囲画定体を複数連結させることにより、更に広い検知範囲を実現できることはいうまでもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下、本発明に係る人体検知装置の実施例について図を基に説明する。
【００１２】
図１は人体検知装置の全体構成図を示している。人体検知装置は、光ファイバ２にパルス光を投光し、戻り光を受光することにより人体の存否を検知する人体検知部１と、人体検知部１から投光されるパルス光を伝送する光ファイバ２と、人が検知範囲内に侵入したときに加わる力を光ファイバ２に集中させる検知範囲画定体３とから構成されている。
【００１３】
人体検知部１は、パルス光を光ファイバ２へ半透鏡１２を介して投光する投光部１１と、投光部１１から投光したパルス光の光ファイバ２からの戻り光を半透鏡１２を介して受光する受光部１３と、投光してから検知範囲画定体３にて反射され受光部１３にて戻り光を受光するまでの時間と対応する各検知範囲画定体３の設置位置を各検知範囲画定体３毎に記憶している記憶部１４と、ＣＰＵおよび周辺回路からなり、人体検知部１全体を制御する制御部１５と、人体検知と判定すると警備装置やブザー等の外部へ出力する出力部１６を具備している。
【００１４】
図２を参照して、検知範囲画定体３の概略構造を説明する。検知範囲画定体３は、検知範囲に加わる人の体重等の力を屈曲部３２に伝達する伝達部３１と、伝達部３１から伝達された検知範囲に加わる力によって光ファイバ２を屈曲させる屈曲部３２から構成されている。そして、伝達部３１は、検知範囲の周縁を画定する枠３１２と、枠３１２および屈曲部３２とを連結する梁３１１から構成されている。梁３１１は、図に示すように屈曲部３２との接合部分では屈曲部３２の厚さと同じ厚さにし、枠３１２に近づくほど薄いいわゆるテーパー構造としている。また、枠３１２内の梁３１１が存在しない部分は、人の足より小さい大きさとし、人を確実に検知できるようにしている。なお、伝達部３１は、一枚の板にて形成してもよいが、重量と耐久性等との兼ね合いを考慮すると、梁構造とするのが望ましい。
【００１５】
屈曲部３２は、梁３１１に連結される可動片３２Ａと、平らな床に載置される支持片３２Ｂと、可動片３２Ａを支持片３２Ｂにて弾性力を介して支持させる弾性体３２３（図３）とから構成されている。
【００１６】
本実施例においては、枠３１２を正方形とし、各４つの角と屈曲部３２を４本の梁３１１にて連結しているが、これに限られるものではなく円状の枠としたり、梁構造とせず一枚の板としてもよい。
【００１７】
図３は、可動片３２Ａの構造を示している。可動片３２Ａは、梁３１１と連結されるケース体３２４と、ケース体３２４のほぼ中央に位置し光ファイバ２の案内３２１を有する凸部３２２とから構成されている。そして、伝達部３１に加わった力は、梁３１１からケース体３２４に伝達される。また、凸部３２２は、後述する支持片３２Ｂの凹部３２５よりやや小さい略半球形状をなしており、先端に前記の案内３２１を構成する溝を有している。
【００１８】
図４は、支持片３２Ｂの構造を示している。支持片３２Ｂは、光ファイバ２の案内３２１を有し床等の平らな面に載置されるケース体３２６と、ケース体３２６のほぼ中央部分に位置する凹部３２５から構成されている。凹部３２５は、可動片３２Ａの凸部３２２よりやや大きい略碗形状をなしており平面部には光ファイバを案内する溝状の案内３２１を有している。尚、本実施例では、可動片３２Ａに凸部３２２を、支持片３２Ｂに凹部３２５を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、逆に可動片３２Ａに凹部３２５を、支持片３２Ｂに凸部３２２を設けても同様の効果を得ることが出来る。また、本明細書中に使用している凹部とは、略碗形状に限られるものではなく、貫通孔として形成してもよい。
【００１９】
次に、図５を参照して、屈曲部３２の動作について説明する。屈曲部３２は、可動片３２Ａを弾性体３２３を介して支持片３２Ｂにて支持している。弾性体としては、ばねを用いている。なお、弾性体としては、ばねに限られるものではなく、ゴムや油圧シリンダなどどのようなものでも良い。また、屈曲部３２は、可動片３２Ａと支持片３２Ｂとが弾性体３２３の弾性力により分解するのを防ぐために、可動片３２Ａと支持片３２Ｂとをフックにて嵌め合せている。また、可動片３２Ａと支持片３２Ｂとの嵌合位置は、凸部３２２および凹部３２５に設けた案内３２１が一致するように予め定められている。そして、光ファイバ２は、可動片３２Ａと支持片３２Ｂの間に挿通され、その凸部及び凹部に設けられた案内３２１の溝内に案内されて把持される。
【００２０】
そして、人が検知範囲に存在しない通常状態（図５の上図）では、弾性体３２３の弾性力によってケース体３２４が押し上げられているので、光ファイバ２が凸部３２２および凹部３２５により屈曲されていない。
【００２１】
一方、人が検知範囲画定体の上にいる状態（図５の下図）では、人の体重が枠３１２及び梁３１１を介して可動片３２Ａに加わり、この加わった力が弾性力に比べ強くなるので、可動片３２Ａが下方に移動する。この結果、凸部３２２が凹部３２５に挿入され、案内３２１に把持されている光ファイバ２が屈曲する。
【００２２】
光ファイバ２はそのファイバ自体の直径により異なるが、本実施形態では、直径１３〜１５ｍｍの曲率で屈曲させると、人体検知に充分な反射光を生じることができる。
【００２３】
また、人が検知範囲画定体３から降りると、弾性体３２３の弾性力により、ケース体３２４が持ち上げられ、図５の上図の状態に復帰する。
【００２４】
なお、弾性体３２３であるばねの弾性力は、人が検知範囲画定体３に乗った時に加わる力より弱く、猫等の小動物が乗った時に加わる力より強いものが選択される。
【００２５】
ここで、梁３１１をテーパー構造としたことについて説明する。
【００２６】
屈曲部３２は、人体が上に乗ったときには、光ファイバーを所定の曲率まで曲げる必要があるので、凸部３２２及び凹部３２５は所定以上の高さが必要である。一方、伝達部３１を構成する枠３１２及び梁３１１は人体が乗っても容易に破断しない程度の強度があればよく、軽量化等を考慮すれば、厚さは薄い方が望ましい。従って、人体が上に乗って、支持片３２Ｂが可動片３２Ａ内に入り込んだ状態すなわち凸部３２２が凹部３２５に挿入された状態の厚み（可動片３２Ａの厚み、図２のＬ２）の方が伝達部３１の厚み（図３のＬ１）よりも厚くなる。従って、人が上に乗った状態においても、屈曲部３２と伝達部３１の接合部分には、段差が生じてしまう。段差が生じると、この接合部分に人体の体重等の圧力が集中すると破断しやすくなってしまう。そこで、枠３１２を耐久性を保持できる程度に薄くし、梁３１１は、枠３１２と可動片３２Ａの底部とを結んだ線より上の部分のみを有するテーパー構造とした。これにより、可動片３２Ａの底部と梁３１１の接合部分に段差がなくなり、人が乗っても接合部分で破断しにくくなる。
【００２７】
尚、光ファイバ２の人体検知部１側の反対側の端部は、切断処理をしており、光ファイバ２の透過光は数％の光が切断面で反射して戻り光になる以外は、大部分の光は光ファイバ２の外部に放射される。
【００２８】
次に、図６を参照して、人体検知装置の動作を説明する。今、所定の設定が全て行われて、人体検知装置が稼動状態にあり、図１に示すように、複数の検知範囲画定体３が設置されているとする。
【００２９】
人体検知部１の投光部１１からパルス光を半透鏡１２を介して光ファイバ２に投光する（ステップＳ１）。そして、投光したパルス光は、光ファイバ２の端部又は検知範囲画定体３の屈曲部３２にて生じる戻り光として半透鏡１２を介して受光部１３にて受光される（ステップＳ２）。この戻り光の受光強度を予め設定している所定値と比較する（ステップＳ３）。この所定値は、光ファイバ２が人体以上の重さにて検知範囲確定体２により屈曲して生じた反射光の受光強度に設定され、小動物の重さによる所定値以下の屈曲による反射光による誤検知を排除している。そして、ステップＳ３にて、受光強度が所定値より強いつまり人体検知と判断すると、ステップ４に進む。一方、受光強度が所定値より弱い場合は人体が存在しないと判断し、ステップＳ１に戻る。なお、光ファイバ２を屈曲させるのは、前述の検知範囲画定体３であり、図５を基に説明した動作である。
【００３０】
次に、複数の検知範囲確定体３のいずれに人が乗ったかを判断する動作について説明する。
【００３１】
ある検知範囲画定体３に人が乗ったときには、当該検知範囲確定体３の屈曲部３２にて光ファイバー２が屈曲する。光ファイバーは所定の曲率以上に屈曲すると、光ファイバー内部で人体検知部１から投光されたパルス光の一部を反射して、人体検知部１に戻す。
【００３２】
ステップＳ４では、パルス光を投光部１１より投光してから、受光部１３にて受光するまでの時間を算出し（ステップＳ４）、該算出した時間と、記憶部１４に記憶している検知範囲画定体３の設置位置と対応する時間と比較照合し、人体の検知位置を特定する（ステップＳ５）。
【００３３】
そして、ステップＳ６では、検知した検知範囲画定体３の位置情報を含む人体検知信号を、図示していないディスプレイ装置に出力し、ステップＳ１に戻る。ディスプレイ装置では、人体検知装置の設置されている場所のレイアウトに人体を検知した検知範囲画定体３の位置を重ねて表示するとより効果的である。そして、この表示を見た人が、検知場所に向かうなど適切な対応をとる。なお、人体の検知位置を知る必要がない場合等は、ステップＳ４、Ｓ５を省略し、ステップＳ３にて人体検知と判断するとブザー等に人体検知出力をするようにしても良く、この場合、光ファイバー２をループ状に設置し、光ファイバー２の一端から投光した光を他端で受光して、その受光量にて侵入者を検知する。
【００３４】
更に、本実施例では、人体検知位置の特定を屈曲部３２からの戻り光の投光から受光までの時間差にて判定したがこれに限るものではなく、各屈曲部３２毎に屈曲の度合いを異ならせて光の受光強度のみによって位置を特定するようにしてもよい。つまり、投光してから受光するまでの時間測定をしないでも位置を特定できるのである。
【００３５】
また、人体検知部１は、検知した検知範囲画定体３の設置位置に応じて、ステップＳ６にて出力をするか否かを判断するようにしてもよい。この場合、検知範囲画定体３を広範囲にわたって設置したままで、人体の検知が必要な箇所のみを監視できるので、設置場所のレイアウト変更や時間帯に応じた監視の要・不要の設定など種々の応用が可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、光ファイバを用いた人体検知装置において、検知範囲に加わる力を光ファイバに確実に集中させることにより、光ファイバを大量に使用することなく検知範囲を拡張できるようになる。また、伝達部を梁構造とし、梁が屈曲部に近づくほど厚さが増すようにすることにより、人体検知装置の軽量化と強度維持の両立を図ることができる。更に、光ファイバが屈曲する箇所は、検知範囲毎の一点に集中するので、光ファイバの屈曲する位置が離散的になり、高度な信号処理を行なわずに人体検知位置を特定できる。なお、人体検知装置は、光ファイバセンサであり火花が発生するおそれがないので、ガソリンスタンドや化学プラントのような火花が生じると危険である場所においても電気的な接点を持つスイッチの代わりとして安心して使用できる。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】人体検知装置の全体構成図
【図２】検知範囲画定体の概略構造図
【図３】可動片３２Ａの概略構造図
【図４】支持片３２Ｂの概略構造図
【図５】屈曲部の動作を説明する図
【図６】人体検知装置の動作フロー
【符号の説明】
１… 人体検知部
１１…投光部
１２…半透鏡
１３…受光部
１４…記憶部
１５…制御部
１６…出力部
２…光ファイバ
３…検知範囲画定体
３１…伝達部
３１１…梁
３１２…枠
３２…屈曲部
３２１…案内
３２２…凸部
３２３…弾性体
３２４…ケース体
３２５…凹部
３２６…ケース体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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