(57)【要約】【課題】開閉装置の動作時にその障害となるような物体だけを非接触で検出できるようにする。【解決手段】画像撮影手段は、開口部を開閉するように動作する開閉手段の少なくとも片側全面に渡る所定領域の画像を撮影する。検出手段は、画像撮影手段によって撮影された画像のそれぞれ撮影時間の異なる画像を比較することによって、所定領域に進入した物体を検出する。検出手段によって物体が検出された場合に開閉手段が閉鎖状態にある場合はその動作を停止させる。なお、開閉手段が自動ドアなどの場合には、物体の検出された時点で開動作を行う。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を開閉するように動作する開閉手段と、
前記開閉手段の少なくとも片側全面に渡る所定領域の画像を撮影する画像撮影手段と、
前記画像撮影手段によって撮影された画像に基づいて前記所定領域に進入した物体を検出する検出手段と
を備えたことを特徴とする開閉装置の物体検出システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記検出手段によって、前記物体が検出された場合に、前記開閉手段の動作を制限する手段を備えたことを特徴とする開閉装置の物体検出システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記検出手段は、前記画像撮影手段によって撮影された画像と予め撮影しておいた原画像とを比較することによって前記物体を検出することを特徴とする開閉装置の物体検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャッターカーテンなどのように閉動作時にその障害となるような物体を検出する開閉手段の物体検出システム又は自動ドアなどのように物体（人体を含む）などの検出に応じて自動的に開閉動作を行うような開閉手段の物体検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シャッターカーテンなどのような開閉装置は、住宅、ビル、工場、倉庫、車庫などの建物を含む構造物躯体の開口部に設置され、その開閉部材を移動させることによってその開口部を開放、閉鎖するものである。開閉装置は、開口部の上部から開閉部材であるシャッターカーテンを徐々に繰り出し下降させて開口部全体を閉鎖する。開閉部材の下側には座板スイッチが設けられている。この座板スイッチが開閉動作中に何らかの物体（障害物）に接触することによって検出信号を出力し、その検出信号に応じて制御装置は障害物の挟み込みなどを回避するために開閉部材自体の開閉動作を停止したり、回避動作を行なうように開閉部材の動作を制御する。
【０００３】
一方、自動ドアなどのような開閉装置は、ビルや店舗などの出入口に設置され、熱線スイッチや光線スイッチなどのセンサを備えたものがある。熱線スイッチは、遠赤外線を検知するものである。従って、人体が検知エリア内を移動すると、人体が放射する遠赤外線エネルギーの量と背景（床）が放射する量の差だけ変動するので、この変動を監視して、ドアの開閉を制御している。光線スイッチは、近赤外線の反射方式を利用して、人体はもちろん、台車などの物体も検知できるようにしたものである。最近では、マイコン搭載によって静止物体の検知が可能なものが開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
開閉装置に座板スイッチを設けた方式の場合、座板スイッチが直接物体に接触することによって初めて物体の存在が認識され、それに応じて回避動作が開始することになる。従って、座板スイッチ以外の部分が物体と接触している場合や座板スイッチと接触すること自体を回避する必要性が高い場合などには、座板スイッチでは対応することは困難であった。また、開閉装置に熱線スイッチや光線スイッチなどのセンサを設けた方式の場合、検知エリアが広いため、検知エリア内に壁・物・棚等の余分なものが存在すると、不安定な動作をすることがある。また、熱線スイッチの場合、人が検知エリアに侵入する以外に、検知エリアに車の排気ガスなどが掛かったりして検知エリア内の温度が変化することによって誤動作するおそれがある。光線スイッチの場合、感知エリア内にノレンや植木の影、虫や蜘蛛の巣などの動くものがあると、その動きを誤って検知するおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、開閉装置の動作時にその障害となるような物体だけを非接触で検出することのできる開閉装置の物体検出システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る開閉装置の物体検出システムは、開口部を開閉するように動作する開閉手段と、前記開閉手段の少なくとも片側全面に渡る所定領域の画像を撮影する画像撮影手段と、前記画像撮影手段によって撮影された画像に基づいて前記所定領域に進入した物体を検出する検出手段とを備えたものである。開閉手段は、ビル、住宅、工場、倉庫等の建物などの構造物における、出入口や窓部、あるいは内部の通路や空間などの開口部などを開閉移動するシャッターカーテンや自動ドアなどの開閉部材で構成される。開閉手段がシャッターカーテンの場合には、例えば、建物などの開口部の上部に収納され、まぐさなどを介してガイド手段に沿ってシャッターカーテンが下降し、開口部を閉鎖する。これ以外にも開閉手段が開口部の側部に収納され横引き方式で開閉移動したり、開口部の下部に収納され上昇方式で開閉移動したりするものもある。画像撮影手段は、開閉手段の少なくとも片側全面に渡る所定領域の画像を撮影することができるように取り付けられるものであり、撮影角度に応じて複数設けたり、開閉手段の前後両側に設けたりする。検出手段は、画像撮影手段によって撮影されたそれぞれ撮影時間の異なる画像を比較することによって、所定領域に物体が進入したことを検出する。これによって、非接触で所定領域に進入した物体だけを検出することができる。
【０００７】
請求項２に係る開閉装置の物体検出システムは、請求項１において、前記検出手段によって、前記物体が検出された場合に、前記開閉手段の動作を制限する手段を備えたものである。これは、検出手段によって物体が検出された場合に、例えば、開閉手段が閉動作中の場合にはその動作を停止するようにするなどのものである。なお、開閉手段が自動ドアなどの場合には、物体の検出された時点で開動作を行うようにする。
【０００８】
請求項３に係る開閉装置の物体検出システムは、請求項１において、前記検出手段は、前記画像撮影手段によって撮影された画像と予め撮影しておいた原画像とを比較することによって前記物体を検出するものである。これは、画像撮影手段によって撮影されたそれぞれ時間の異なる画像として、予め撮影しておいた原画像と時々刻々と撮影された画像とを用い、これらを比較することによって物体を検出するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る開閉装置の物体検出システムの好ましい実施の形態について説明する。この実施の形態では開閉装置として上下に開閉制御されるシャッター装置を例に説明する。図１は、本発明の開閉装置の物体検出システムを備えたシャッター装置の概略構成を示す図である。図２は図１のシャッター装置を左側から見た側面図である。
【００１０】
このシャッター装置は、建物などの構造物の開口部に設けられるものであり、基本的にシャッターケース１、シャッターカーテン２、ガイドレール３，４、巻取シャフト５、チェーン６、モータ７、シャッター開閉機制御装置８、操作スイッチ９及びゾーンセンサ１０から構成される。
【００１１】
ガイドレール３，４は、シャッターカーテン２の両端部に接するように建物の開口部の両端側に設けられ、まぐさ部１５から床面１６まで掛け渡された断面形状がコの字型の案内溝を有する金属製部材で構成されている。シャッターカーテン２は、このガイドレール３，４の各案内溝に沿って上昇下降し、開口部の開閉動作を行う。巻取りシャフト５は、シャッターケース１に回動可能に設けられ、シャッターカーテン２を巻き取ったり巻き戻したりする。チェーン６は、モータ７の回転軸に設けられた主動スプロケットと巻取りシャフト５の回転軸に設けられた従動スプロケットとを連結している。従って、モータ７の回転駆動力はチェーン６を介して巻取りシャフト５側に伝達され、モータ７が回転すると、チェーン６を介して巻取りシャフト５が回転し、シャッターカーテン２の開閉動作が制御されるようになっている。
【００１２】
シャッター開閉機制御装置８は、マイクロコンピュータ構成になっており、図示していない電源ラインを介して電力が供給されている。シャッター開閉機制御装置８は、操作スイッチ９上の各操作ボタンの操作状態に対応した制御信号に基づいてモータ７の回転を制御する。操作スイッチ９は、上昇用ボタン９Ａ、停止ボタン９Ｂ、下降ボタン９Ｃを有し、それぞれのボタンの操作状態に応じた制御信号をシャッター開閉機制御装置８に出力する。なお、無線リモコンなどでシャッター装置を開閉操作させる場合でも良い。
【００１３】
なお、図示していないが、シャーターケース１の内側であって、まぐさ部１５の開口部近傍すなわちシャッターカーテン２が昇降する部分に温度や煙などの感知器などが設けられ、その検出信号がシャッター開閉機制御装置８に送信され、自動でシャッターカーテン２の開閉動作を制御する場合もある。
【００１４】
ゾーンセンサ１０は、シャッターの昇降時における安全確保のために使用される障害物感知装置であり、シャッターケース１の片側端部に設けられる。ゾーンセンサ１０が障害物を感知した場合には、シャッター開閉制御装置８に信号を送り、アラーム音を発音してシャッター昇降を停止して危険防止を謀る。図３は、図１のゾーンセンサ１０の詳細構成を示す機能ブロック図である。ゾーンセンサ１０は、ＣＣＤセンサ部３０、電源部３１、制御ユニット３２、曇り止めヒータ３３及び画像処理ユニット３４から構成される。
【００１５】
ＣＣＤセンサ部３０は、夜間の暗視機能としての赤外線ＬＥＤユニットと、モノクロＮＴＳＣ信号を出力可能なＣＣＤカメラセンサを含んで構成される。赤外線ＬＥＤユニットは、図１及び図２の点線で示すようなセンシングエリア１０ａを照光できるだけの数量のＬＥＤで構成される。ＣＣＤカメラセンサの撮影角度は約９０度と広角度であり、取り込んだ画像にフレームを設定することを特徴とするによりセンシングエリア１０ａを限定し、フレーム内にある画像のみを比較演算するようになっている。ＣＣＤカメラセンサの取付位置の高さによってセンシングエリア１０ａの範囲が変わって来るので、取付高さに応じてフレーム設定位置の選択スイッチを設けることが好ましい。ＣＣＤカメラセンサは、障害物が人間であった場合に、その目や鼻まで認識する必要はなく、人間らしき物体が通過していることが認識することができる程度の解像度を有すればよい。従って、少量の降雪等に対しては反応することなくなるので、降雪等に反応して異常と認識することは極端に減少する。例えば、ＣＣＤカメラセンサは、１６０×１００ドット（１万〜１万５千画素）程度のもので、１６階調の画素信号を出力することができ、検出可能な障害物の大きさは、高さ６メートル程度の位置に取り付けた場合に、２０〜３０センチメートル位の物体を検出することができるもので構成される。
【００１６】
電源部３１は、スイッチング電源にて構成され、ＣＣＤセンサ部３０の赤外線ＬＥＤユニット及びＣＣＤカメラセンサ、曇り止めヒータ３３に約１２［Ｖ］程度、制御ユニット３２及び画像処理ユニット３４に約５［Ｖ］程度の電圧を供給することができるようになっている。制御ユニット３２は、シャッター開閉機制御装置８からの制御信号（Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｉｇｎａｌ）を入力することによって、画像処理ユニット３４の動作を制御したり、画像処理ユニット３４で処理された信号をシャッター開閉機制御装置８に出力したりする。すなわち、制御ユニット３２は、画像処理ユニット３４の比較画メモリ３４３に一時的に記憶されている画像をモニタ画像（Ｍｏｎｉｔｏｒ　Ｏｕｔ）として順次シャッター開閉機制御装置８に出力したり、画像処理ユニットの異常検出部３４５から異常検出信号を入力することによって、アラーム信号（Ａｌａｒｍ　Ｏｕｔ）をシャッター開閉機制御装置８に出力したり、各種の制御信号（Ｓｉｇｎａｌ　Ｏｕｔ）をシャッター開閉機制御装置８に出力したりする。なお、制御ユニット３２の具体的な動作例については後述する。曇り止めヒータ３３は、ＣＣＤセンサ部３０の光学系に発生する曇りを防止するためのヒータである。
【００１７】
画像処理ユニット３４は、ＣＣＤセンサ部３０のＣＣＤカラメセンサから出力されるアナログ信号を入力し、それに一連の画像処理を施すものであり、Ａ／Ｄ変換器３４１、比較原画メモリ３４２、比較画メモリ３４３、比較部３４４及び異常検出部３４５から構成される。Ａ／Ｄ変換器３４１は、ＣＣＤカメラセンサのアナログ信号をデジタル信号に変換して、比較画像メモリ３４２又は比較画メモリ３４３に出力する。比較原画メモリ３４２は、センシングエリア１０ａにおける基準となる画像を記憶するものであり、ゾーンセンサ１０の設置時点におけるセンシングエリア１０ａの画像をＣＣＤカメラセンサで撮影して記憶する。比較画メモリ３４３は、時々刻々と変化するセンシングエリア１０ａの撮影画像を記憶する。なお、比較画メモリ３４３に記憶されている画像は制御ユニット３２に随時出力され、モニタ画像（Ｍｏｎｉｔｏｒ　Ｏｕｔ）としてシャッター開閉機制御装置８に出力される。比較部３４４は、比較原画メモリ３４２に記憶されている原画象と、比較画メモリ３４３に記憶されている比較画とを比較処理して、両画像のうち相違する部分の面積を異常検出部３４５に出力する。異常検出部３４５は、比較部３４４から出力される相違部分の面積が所定のしきい値よりも大きい場合には、異常が検出されたものとして、異常検出信号を制御ユニット３２に出力する。なお、比較原画メモリ３４２及び比較画メモリ３４３においては、シャッターカーテン２などの開閉装置自体の可動部分について比較画像として使用しないマスク領域を予め設定しておく必要がある。このマスク領域の設定については、ゾーンセンサ１０の設置後にシャッターカーテン２を下降させてみて、そのシャッターカーテン２の撮影領域をマスク領域として設定するようにしてもよい。
【００１８】
図４は、図１のゾーンセンサの動作の一例を示すフローチャート図である。以下、このゾーンセンサの動作を図４のフローチャートを用いて説明する。
［ステップＳ１］
閉ボタン、すなわち操作スイッチ９の下降ボタン９Ｃが操作されたか否かの判定を行い、操作された時点で次のステップＳ２に進む。
［ステップＳ２］
前のステップＳ１で下降ボタン９Ｃが操作されたと判定されたので、シャッターカーテン２の下降動作を開始する。
［ステップＳ３］
前のステップＳ２で開始したシャッターカーテン２の下降動作に合わせてタイマを起動し、その経過時間を測定する。
［ステップＳ４］
ステップＳ３で起動したタイマが所定の時間に到達したか否か、すなわちタイムアップになったかどうかの判定を行い、タイムアップになった時点で次のステップＳ５に進む。
［ステップＳ５］
比較画メモリ３４３に比較対象となる比較画を取り込む。この取り込み動作はタイマによって所定時間毎に行われることになる。
［ステップＳ６］
比較原画は、ゾーンセンサ１０の設置時又は初期設定時に予め比較原画メモリ３４２に取り込まれているので、ステップＳ５で取り込まれた所定時間毎の比較画とこの比較原画との画像比較処理を、比較部３４４で行う。
［ステップＳ７］
比較部３４４の比較結果、すなわち両画像のうち相違する部分の面積が所定のしきい値よりも大きいか否かによって物体が検出されたか否かの判定を行い、物体が検出された場合にはステップＳ８に進み、そうでない場合はステップＳ９に進む。
［ステップＳ８］
前のステップＳ７で物体が検出されたので、シャッターカーテン２の下降動作を一時的に停止し、ステップＳ３にリターンする。そして、ステップＳ３〜ステップＳ７の処理を繰り返し、物体が除去されるまで、シャッターカーテン２の下降動作を停止したままとなる。
［ステップＳ９］
前のステップＳ８で物体が検出されていないので、ここではシャッターカーテン２が全閉したか否かの判定を行い、全閉してない場合は、ステップＳ２に戻り、一連の動作を繰り返し、シャッターカーテンの下降動作を続行する。全閉している場合は、処理を終了する。
【００１９】
以上のようにして、閉ボタンが操作されてからシャッターカーテン２が全閉するまでの間、障害物となる物体が検出されないかどうかの判定を行い、物体を検出した場合にはシャッターカーテン２の下降動作を停止し、安全を確保する。
【００２０】
上述の実施の形態では、ゾーンセンサ１０をシャッター装置の片側（前面）に設けた場合について説明したが、両側（前後面）に設けることが好ましいことは言うまでもない。また、上述の実施の形態では、シャッターケース１の片側端部に設けられた１個のゾーンセンサ１０で開口部前面の全領域をカバーする場合について説明したが、開口部が大きな場合には、ゾーンセンサを複数個設けて、複数個のゾーンセンサを用いて物体を検出するようにし、例えば、シャッターケース１の両側端部や中央部等に設けるようにしてもよい。
【００２１】
また、上述の実施の形態では、シャッターカーテンが全閉したら処理を終了する場合について説明したが、シャッターカーテンの全閉後もステップＳ３〜ステップＳ７の処理を実行し、ゾーンセンサ１０自体を監視カメラとして利用するようにしてもよい。この場合、夜間の所定時間だけ監視動作を行うようにしたり、シャッターカーテンの全閉後から監視動作を行うようにしてもよい。ゾーンセンサ１０を監視カメラとして利用する時には、マスク領域を解除して全ての画像をモニタ画像として利用することが好ましい。さらに、上述の実施の形態では、操作スイッチ９の下降ボタン９Ｃが操作された場合に処理を開始する場合について説明したが、自動ドアなどの場合には操作スイッチとは無関係に常時処理を行うようにしてもよい。
【００２２】
さらに、上述の実施の形態では、比較原画として予め撮影した画像を用いる場合について説明したが、比較原画を所定の時間毎に更新するようにしてもよい。
【００２３】
上述の実施の形態では、開閉装置として、シャッター装置を例に説明したが、自動ドアなどにも同様に適用することができる。自動ドアに適用した場合は、物体の検出によってドアの開閉動作を制御するような処理を行う必要がある。すなわち、センシングエリアで物体を検出した場合には、ドアの開動作を行い、物体を検出していない場合には、閉動作または閉状態を維持するという処理を行う。上述の実施の形態では、ゾーンセンサとしてＣＣＤカラメセンサを設ける場合について説明したが、これと共に集音マイクを設けて、検出された音声に基づいて物体を検出するようにしてもよい。また、上述の実施の形態では、ゾーンセンサ１０をシャッターケース１に設ける場合について説明したが、ガイドレール３，４やシャッターカーテン２の座板部などに設けるようにしてもよい。
【００２４】
検出手段によって物体が検出された場合に開閉手段の動作を制限するとして、開閉手段が閉動作中の場合はその動作を停止するとしたが、停止後反転し開動作を行うようにしてもよく、停止も反転もせず閉動作を継続するが動作速度を減速するなどとしてもよい。また、開閉手段が開動作中の場合は、検出されたことを無視するようにしてもよく、閉動作の場合と同様に、停止或いは動作速度減速などをするようにしてもよい。さらに、開閉手段が停止中の場合は、検出されたことを無視するようにしてもよく、次の開動作或いは閉動作させる際に動作速度減速などの何らかの動作制限をさせるようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の開閉装置の物体検出システムによれば、開閉装置の動作時にその障害となるような物体だけを非接触で検出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の開閉装置の物体検出システムを備えたシャッター装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のシャッター装置を左側から見た側面図である。
【図３】図１のゾーンセンサの詳細構成を示す機能ブロック図である。
【図４】図１のゾーンセンサの動作の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１…シャッターケース
２…シャッターカーテン
３，４…ガイドレール
５…巻取シャフト
６…チェーン
７…モータ
８…シャッター開閉機制御装置
９…操作スイッチ
１０…ゾーンセンサ
１０ａ…センシングエリア
１５…まぐさ部
１６…床面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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