(57)【要約】【課題】（１）監視領域における侵入物体の存在を正確に検知する。（２）監視領域（レーザ光照射領域）に侵入物体が存在する場合に確実にレーザ光照射を停止することで、レーザ式積雪深計の信頼性を向上する。【解決手段】所定の監視領域から放射される赤外線放射量を検出すると共に当該赤外線放射量に応じた赤外線検出信号を出力する赤外線検出手段と、前記赤外線検出信号の時間的変化に基づいて前記監視領域における侵入物体の存在を判定する侵入判定手段とを具備する、という手段を採用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の監視領域から放射される赤外線放射量を検出すると共に当該赤外線放射量に応じた赤外線検出信号を出力する赤外線検出手段と、
前記赤外線検出信号の時間的変化に基づいて前記監視領域における侵入物体の存在を判定する侵入判定手段と
を具備することを特徴とする監視装置。
【請求項２】
侵入判定手段は、前記赤外線検出信号の現在値と基準値（監視領域に侵入物体が存在しない時の赤外線検出信号）とを比較して前記現在値が基準値より所定の閾値を超えて大きければ侵入物体が監視領域に存在していると判定し、また、前記現在値と基準値とが等しければ侵入物体は監視領域に存在していないと判定することを特徴とする請求項１記載の監視装置。
【請求項３】
前記監視領域の大気温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
侵入判定手段は、前記大気温度に基づいて前記赤外線検出信号を温度補正し、当該温度補正した赤外線検出信号に基づいて前記侵入物体の存在を判定することを特徴とする請求項１または２記載の監視装置。
【請求項４】
積雪表面に向かって照射したレーザ光と当該レーザ光が前記積雪表面で乱反射して受光されたレーザ光との位相差を測定し、当該位相差に基づいて積雪表面までの距離を算出することによって積雪量を計測するレーザ式積雪深計であって、
請求項１〜３いずれかに記載の監視装置を備え、前記侵入物体の存在の判定結果に基づいて侵入検知信号を出力する侵入監視手段と、
前記侵入検知信号に基づいて前記レーザ光の照射を停止する制御手段と
を具備することを特徴とするレーザ式積雪深計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視装置及びレーザ式積雪深計に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、レーザ式積雪深計とは、積雪表面に向かって照射したレーザ光と上記積雪表面で乱反射して受光されたレーザ光との位相差を測定し、当該位相差に基づいて積雪表面までの距離を算出することによって積雪量を計測するものである。このようなレーザ式積雪深計において、下記非特許文献１には、レーザ光照射領域に人等が侵入した場合に自動的にレーザ光照射を停止する技術が開示されている。この技術は、レーザ式積雪深計に赤外線センサを備えることによって、レーザ照射領域における赤外線放射量の変化から人等の侵入物体を検知し、その侵入検知結果に連動してレーザ光照射を一時的に停止させるものである。このようなレーザ光照射の停止時間はタイマで設定されており、その設定時間が経過すると再びレーザ光の照射を開始するようになっている。
【非特許文献１】http://www.yokogawa.co.jp/YDK/Products/Kankyo/index.htm#kisho
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術では、レーザ光照射の停止時間はタイマで設定されているため、レーザ光照射領域に侵入した人等が停止時間が経過してもなおレーザ光照射領域から離れていない場合、人等がレーザ光照射領域に存在しているにも関わらず、レーザ式積雪深計が再稼動するという問題があった。つまり、従来のレーザ式積雪深計では、レーザ光照射領域への人等の侵入は検知はしていたが、その後レーザ光照射領域内に留まっているのか、またはレーザ照射領域外へ移動したのかということまでは検知できなかった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とする。（１）監視領域における侵入物体の存在を正確に検知する。
（２）監視領域（レーザ光照射領域）に侵入物体が存在する場合に確実にレーザ光照射を停止することで、レーザ式積雪深計の信頼性を向上する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明では、監視装置に係わる第１の解決手段として、所定の監視領域から放射される赤外線放射量を検出すると共に当該赤外線放射量に応じた赤外線検出信号を出力する赤外線検出手段と、前記赤外線検出信号の時間的変化に基づいて前記監視領域における侵入物体の存在を判定する侵入判定手段とを具備する、という手段を採用する。
【０００６】
また、監視装置に係わる第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、侵入判定手段は、前記赤外線検出信号の現在値と基準値（監視領域に侵入物体が存在しない時の赤外線検出信号）とを比較して前記現在値が基準値より所定の閾値を超えて大きければ侵入物体が監視領域に存在していると判定し、また、前記現在値と基準値とが等しければ侵入物体は監視領域に存在していないと判定する、という手段を採用する。
【０００７】
また、監視装置に係わる第３の解決手段として、上記第１または２の解決手段において、前記監視領域内の大気温度を検出する温度検出手段をさらに備え、侵入判定手段は、前記大気温度に基づいて前記赤外線検出信号を温度補正し、当該温度補正した赤外線検出信号に基づいて前記侵入物体の存在を判定する、という手段を採用する。
【０００８】
一方、レーザ式積雪深計に係わる第１の解決手段として、積雪表面に向かって照射したレーザ光と当該レーザ光が前記積雪表面で乱反射して受光されたレーザ光との位相差を測定し、当該位相差に基づいて積雪表面までの距離を算出することによって積雪量を計測するレーザ式積雪深計であって、上記監視装置に係わる第１〜第３のいずれかに記載の解決手段を備え、前記侵入物体の存在の判定結果に基づいて侵入検知信号を出力する侵入監視手段と、前記侵入検知信号に基づいて前記レーザ光の照射を停止する制御手段とを具備する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の監視装置よれば、監視領域から放射される赤外線放射量に応じた赤外線検出信号の時間的変化、すなわち、前記赤外線検出信号の現在値と基準値（監視領域に侵入物体が存在しない時の赤外線検出信号）とを比較して前記現在値が基準値より所定の閾値を超えて大きければ侵入物体が監視領域に存在していると判定し、また、前記現在値と基準値とが等しければ侵入物体は監視領域に存在していないと判定するので、当該監視領域への人等の侵入のみならず、その後、上記人等の侵入物体が監視領域内に留まっているのか否かまで検知することができ、結果、監視領域における侵入物体の存在を正確に検知することが可能である。
【００１０】
また、レーザ式積雪深計に上記のような正確に侵入物体の存在を検知する監視装置を備えることで、人等の侵入物体が存在する場合に確実にレーザ光の照射を停止することができるため、レーザ式積雪深計の信頼性を向上することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係わるレーザ式積雪深計の構成ブロック図である。この図において、符号１は赤外線センサ、２はアンプ、３は温度センサ、４は侵入判定部、５は
制御・信号処理部、６はレーザ測定部である。上記構成要素の内、赤外線センサ１、アンプ２、温度センサ３及び侵入判定部４は侵入監視部Ｓを構成しており、図２に示すように、人等の侵入を検知する必要のある所定の監視領域Ａの近傍の高所に設置され、当該監視領域Ａへの人等の侵入を監視している。また、制御・信号処理部５及びレーザ測定部６は積雪量測定部Ｗを構成しており、図２のように上記侵入監視部Ｓの下方に設置され、レーザ光照射領域Ｒにレーザ光を照射することで当該レーザ光照射領域Ｒにおける積雪量を測定する。なお、上記監視領域Ａは、レーザ光照射領域Ｒを含む領域である。
【００１２】
赤外線センサ１は、例えば、サーモパイル型赤外線センサであり、監視領域Ａから放射される赤外線放射量に応じた熱起電力を発生するものである。すなわち、赤外線センサ１は、監視領域Ａから放射される赤外線放射量の絶対値を検出し、当該絶対値に応じた電圧信号をアンプ２へ出力する。上記赤外線センサ１から出力される電圧信号は非常に微弱であるため、アンプ２は、このような電圧信号を増幅して侵入判定部４に出力する。温度センサ３は、監視領域Ａの大気温度Ｔを検出し、当該大気温度Ｔに応じた電圧を温度信号として侵入判定部４に出力する。
【００１３】
侵入判定部４は、上記温度センサ３から入力された温度信号、すなわち大気温度Ｔに基づいて、アンプ２から入力された電圧信号を温度補正し、この温度補正した電圧信号の時間的変化を常にモニタすることによって監視領域Ａにおける人等の侵入物体の存在を判定する。この判定動作の詳細については後述するが、侵入判定部４は監視領域Ａに人等の侵入物体が存在していると判定すると、侵入検知信号を制御・信号処理部５に出力する。
【００１４】
制御・信号処理部５は、レーザ測定部６におけるレーザ光照射動作を制御するためのレーザ制御信号を出力すると共に、レーザ測定部６からレーザ光照射領域Ｒの積雪表面までの距離情報を取得し、当該距離情報に基づき積雪量を算出する。また、制御・信号処理部５は、侵入判定部４から侵入検知信号が入力されるとレーザ測定部６にレーザ光照射停止信号を出力する。
【００１５】
レーザ測定部６は、制御・信号処理部５から入力されるレーザ制御信号に基づいてレーザ光をレーザ光照射領域Ｒの積雪表面の所定箇所に向かって照射し、上記レーザ光と積雪表面で乱反射して受光されたレーザ光との位相差、すなわちレーザ光が照射されて受光されるまでの遅延時間を測定し、当該遅延時間を積雪表面までの距離情報として制御・信号処理部５に出力する。また、レーザ測定部６は、制御・信号処理部５からレーザ光照射停止信号が入力されるとレーザ光の照射を停止する。
【００１６】
次に、このように構成された本レーザ式積雪深計の動作について説明する。
【００１７】
まず、監視領域Ａに人等が存在しない場合、当該監視領域Ａから放射される赤外線放射量をＷ０とすると、赤外線センサ１は、赤外線放射量Ｗ０に応じた電圧信号（出力電圧値Ｖ０）を出力する。また、監視領域Ａに人等が侵入した場合、監視領域Ａから放射される赤外線には人等の侵入物体から放射される赤外線も含まれるため、赤外線放射量はＷ０からＷ１に増加し、この時、赤外線センサ１は、赤外線放射量Ｗ１に応じた電圧信号（出力電圧値Ｖ１）を出力する。このような、赤外線センサ１の出力電圧値Ｖの時間的変化は図３のようになり、人等の侵入時には出力電圧値Ｖに電圧変化量ΔＶ（＝Ｖ１−Ｖ０）が生じることになる。従って、上記電圧変化量ΔＶを検出することによって人等の侵入を検知することができる。
【００１８】
上記の説明を前提として、以下に侵入判定部４における侵入検知動作を図４のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明において、出力電圧値Ｖは、アンプ２によって増幅された値である。
【００１９】
侵入判定部４は、アンプ２から出力電圧値Ｖを取得すると（ステップＳ１）、温度センサ３から入力される温度信号、すなわち大気温度Ｔに基づき、上記出力電圧値Ｖを温度補正する（ステップＳ２）。
【００２０】
ここで、ステップＳ２の温度補正について詳細に説明する。赤外線センサ１から出力される出力電圧値Ｖと大気温度Ｔとの関係は図５（ａ）のようになる。図５（ａ）からわかるように、大気温度Ｔの上昇と共に出力電圧値Ｖも増加することになる。このように、大気温度Ｔの変化によって赤外線センサ１から出力される出力電圧値Ｖが変化してしまうため、当該出力電圧値Ｖを温度補正する必要がある。ここで、常温Ｔａにおける出力電圧値ＶをＶａとすると、大気温度Ｔの変化に関わらず出力電圧値Ｖを常温Ｔａにおける出力電圧値Ｖａ一定に保つためには、大気温度Ｔが常温Ｔａより低い場合は出力電圧値Ｖを大きくし、また、大気温度Ｔが常温Ｔａより高い場合は出力電圧値Ｖを小さくすれば良いことがわかる。
【００２１】
従って、常温Ｔａにおける出力電圧値Ｖａを基準として、温度補正係数ｋを予め求めておけば、当該温度補正係数ｋを赤外線センサ１の出力電圧値Ｖに乗算することによって
大気温度Ｔの変化に関わらず常温時の出力電圧値Ｖａに保つことができる。図５（ｂ）は、上記温度補正係数ｋと大気温度Ｔとの関係を示したものである。侵入判定部４は、図３（ｂ）のような温度補正係数ｋと大気温度Ｔとの関係を温度補正テーブルとして記憶しており、温度センサ３から入力される大気温度Ｔに応じた温度信号に基づいて上記温度補正テーブルから温度補正係数ｋを求め、アンプ２から入力される出力電圧値Ｖに当該温度補正係数ｋを乗算することで温度補正を行うのである。以下では、上記のように温度補正された出力電圧値をＶ１（＝ｋ・Ｖ）とする。
【００２２】
次に侵入判定部４は、上記出力電圧値Ｖ１と基準値Ｖ０との差である電圧変化量ΔＶ（＝Ｖ１−Ｖ０）を算出する（ステップＳ３）。この基準値Ｖ０とは、監視領域Ａに人等の侵入物体が存在しない場合の赤外線放射量Ｗ０に応じた出力電圧値Ｖ０であり、予め侵入判定部４に記憶されている。また、上記基準値Ｖ０も当然、常温に温度補正された値である。
【００２３】
続いて、侵入判定部４は、上記のように算出した電圧変化量ΔＶと所定の閾値ＶＳとを比較する（ステップＳ４）。この閾値ＶＳは、一人分の人体から放射される赤外線放射量に応じた出力電圧値に基づいて設定されている。すなわち、侵入判定部４は、電圧変化量ΔＶが閾値ＶＳより小さければ、監視領域Ｒへの人の侵入はないと判断してステップＳ１へ戻る。また、電圧変化量ΔＶが閾値ＶＳ以上の値であれば人の侵入と判断してステップＳ５の動作へ移行する。実際には、人体から放射される赤外線放射量と、動物から放射される赤外線放射量とはほとんど同じであるため、動物の侵入があった場合でもステップＳ５の動作へ移行することになる。このように、侵入判定部４は、人等の侵入を検知するまでステップＳ１〜Ｓ４の動作を繰り返すことによって、監視領域Ａへの人等の侵入を監視している。
【００２４】
侵入判定部４は、上記ステップＳ４によって人等の侵入を検知すると、制御・信号処理部５に侵入検知信号を出力する（ステップＳ５）。制御・信号処理部５は、上記侵入検知信号が入力されるとレーザ光照射停止信号をレーザ測定部６に出力し、当該レーザ測定部６は上記レーザ光照射停止信号に基づいてレーザ光の照射を停止する。
【００２５】
そして、侵入判定部４は引き続きアンプ２から出力電圧値Ｖを取得すると（ステップＳ６）、温度センサ３から入力される温度信号、すなわち大気温度Ｔに基づき、上記出力電圧値Ｖを温度補正する（ステップＳ７）。さらに、侵入判定部４は、温度補正した出力電圧値Ｖ１と基準値Ｖ０との比較を行う（ステップＳ８）。ここで、侵入判定部４は、出力電圧値Ｖ１が基準値Ｖ０より大きければステップＳ５の動作へ移行し、出力電圧値Ｖ１が基準値Ｖ０と等しければステップＳ９の動作へ移行する。
【００２６】
人等の侵入直後は、通常、出力電圧値Ｖ１は基準値Ｖ０より大きいので、侵入判定部４はステップＳ５の動作へ移行し、人等の侵入物体が監視領域Ａに未だ存在していると判定して侵入検知信号を出力し続ける。また、監視領域Ａに別の人等が侵入した場合でも、出力電圧値Ｖ１は基準値Ｖ０より大きいため、侵入判定部４はステップＳ５の動作へ移行して引き続き侵入検知信号を出力することになる。このように、侵入判定部４は、監視領域Ａに人等の侵入物体が存在している限りステップＳ５〜Ｓ８の動作を繰り返し、その期間レーザ光の照射は停止することになる。
【００２７】
一方、人等の侵入物体が監視領域Ａから外の領域へ離れた場合、監視領域Ａには侵入物体が存在しないので出力電圧値Ｖ１は基準値Ｖ０と等しくなる。この時、侵入判定部４はステップＳ８において、侵入物体は監視領域Ａに存在していないと判定し、ステップＳ９の動作へ移行する。
【００２８】
侵入判定部４は、上記のようにステップＳ８において人等の侵入物体は監視領域Ａに存在していないと判定すると、ある一定の時間（待機時間）、侵入検知信号を出力した後、当該侵入検知信号の出力を停止する（ステップＳ９）。ここで、人等の侵入物体が監視領域Ａから離れた後にすぐにまた監視領域Ａに侵入してしまう場合、再び照射されるレーザ光に晒される恐れがある。上記待機時間は、このような場合を想定して設定されているものである。そして、侵入判定部４は再びステップＳ１の動作へ戻る。
【００２９】
上記のように侵入判定部４は、ステップＳ１〜Ｓ９の動作を繰り返すことによって、常に監視領域Ａにおける赤外線放射量の時間的変化をモニタすることで人等の侵入及び存在を監視している。また、上記では説明していないが、人等の侵入物体が存在しない場合は、
制御・信号処理部５は、レーザ測定部６にレーザ制御信号を出力してレーザ光照射動作を制御し、レーザ測定部６から積雪表面までの距離情報を取得することで積雪量を算出している。
【００３０】
以上のように、本レーザ式積雪深計によれば、監視領域Ａから放射される赤外線放射量の時間的変化、すなわち当該赤外線放射量に応じた出力電圧値Ｖの変化量から監視領域Ａへの人等の侵入を判定し、上記出力電圧値Ｖを常時モニタすることで、その後、人等の侵入物体が監視領域Ａに留まっているのか否かまで検知することができ、結果、監視領域Ａにおける侵入物体の存在を正確に検知することが可能である。従って、人等の侵入物体が存在する場合に確実にレーザ光の照射を停止することができるため、レーザ式積雪深計の信頼性を向上することが可能である。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、本発明の監視装置は、レーザ式積雪深計に限らず、照明、空調、一般家電、防犯装置等のオン／オフ制御装置、または自動ドアの開閉制御装置として適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係わるレーザ式積雪深計の構成ブロック図である。
【図２】本実施形態におけるレーザ式積雪深計の設置外観図である。
【図３】本実施形態における侵入検知原理の説明図である。
【図４】本実施形態における侵入判定部４の動作フローチャート図である。
【図５】本実施形態における温度補正方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…赤外線センサ、２…アンプ、３…温度センサ、４…侵入判定部、５…制御・信号処理部、６…レーザ測定部
【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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