(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域からの赤外線を検出する赤外線センサと、
前記監視領域を撮像する画像センサと、
前記赤外線センサで受光される赤外線及び前記画像センサで検出される光線をともに通過させる部材からなる窓部材を有し、前記赤外線センサ及び前記画像センサを収容するセンサカバーと、
前記センサカバー内に収容され、前記窓部材を介して入射した赤外線を反射して前記赤外線センサへ導くミラーと、
を含み、
前記赤外線センサは、前記監視領域から見て前記画像センサの後方となる位置に、前記ミラーに向けて配置され、
前記ミラーは、前記監視領域から見て前記画像センサの後方であって、前記窓部材上における前記赤外線センサに対応する第１透光領域と前記窓部材上における前記画像センサに対応する第２透光領域とを全体的又は部分的に重複させる位置に配置されたことを特徴とする複合型検出器。
【請求項２】
天井に設置される複合型検出器であって、
斜め下方を視野中心として監視領域からの赤外線を検出する赤外線センサと、
斜め下方を視野中心として前記監視領域を撮像する画像センサと、
前記赤外線センサで受光される赤外線及び前記画像センサで検出される光線をともに通過させる部材からなる窓部材を有し、前記赤外線センサ及び前記画像センサを収容するセンサカバーと、
を含み、
前記赤外線センサは前記画像センサの前方であって前記画像センサの視野中心から上方へ変位した位置に配置され、
前記窓部材上における前記赤外線センサに対応する第１透光領域と前記窓部材上における前記画像センサに対応する第２透光領域とが全体的又は部分的に重複することを特徴とする複合型検出器。
【請求項３】
監視領域からの赤外線を検出する赤外線センサと、
前記監視領域を撮像する画像センサと、
前記赤外線センサ及び前記画像センサを収容するセンサカバーと、
前記センサカバー内に収容され、前記センサカバーを介して入射する赤外線を前記赤外線センサへ導く光学系として前記画像センサの周囲に設けられたミラーと、
を含み、
前記赤外線センサは前記画像センサの視野中心から上方へ変位した位置で前記ミラーに向けて配置され、
前記センサカバー上における前記赤外線センサに対応する第１透光領域と前記センサカバー上における前記画像センサに対応する第２透光領域とが全体的又は部分的に重複することを特徴とする複合型検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複合型検出器及びそれを備えた監視装置に関し、特に赤外線センサ及び画像センサによって監視を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の監視装置として、例えば、実開昭６３−６３８９７号公報に記載されたものをあげることができる。この装置では、監視領域に向けて赤外線センサと撮像用カメラが設けられ、赤外線センサにて人体が検出されたタイミングで撮像用カメラによって当該人体が撮像される。この装置において、赤外線センサと監視カメラは、同じ筐体内に設けられ、その視野はほぼ重複している。しかし、それらが一定間隔をおいて並んで配置されていることから、それらの近傍において互いの視野は分離している。つまり、センサカバー上では、各視野領域は離間することになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、赤外線センサの近傍に（特にセンサカバー上に）赤外線を遮断する特殊カバーを設ける画策行為がなされたり、あるいはセンサカバーに赤外線を遮断する部材を塗布する画策行為がなされたりすると、上記従来装置においては、適正な監視を行えないという問題がある。すなわち、赤外線受光に対する妨害工作によって、人体検出を正確に行えないという問題が生じる。
【０００４】
なお、特開平６−２２３２７６号公報には上記同様に撮像センサとしてのカメラと赤外線センサとしての焦電素子とを用いた監視装置が開示されているが、その装置においても上記同様の問題を指摘できる。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、赤外線センサと画像センサとが利用される複合型検出器において、信頼性の高い目的物体の検出を行うことにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、画策が行われた場合にそれを判定できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、監視領域からの赤外線を検出する赤外線センサと、前記監視領域を撮像する画像センサと、前記赤外線センサで受光される赤外線及び前記画像センサで検出される光線をともに通過させる部材からなる窓部材を有し、前記赤外線センサ及び前記画像センサを収容するセンサカバーと、前記センサカバー内に収容され、前記窓部材を介して入射した赤外線を反射して前記赤外線センサへ導くミラーと、を含み、前記赤外線センサは、前記監視領域から見て前記画像センサの後方となる位置に、前記ミラーに向けて配置され、前記ミラーは、前記監視領域から見て前記画像センサの後方であって、前記窓部材上における前記赤外線センサに対応する第１透光領域と前記窓部材上における前記画像センサに対応する第２透光領域とを全体的又は部分的に重複させる位置に配置されたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、センサカバー上において第１透光領域と第２透光領域が少なくとも一部分重複しているので、センサカバーに対して施される赤外線遮蔽などの画策を、画像情報の変化として捉えることができる。つまり、２つの透光領域の重複によって、検出器を小型化できるとともに、赤外線の検出妨害工作などがあってもそれを検知可能である。
【００１０】
ここで、センサカバー全体が透光部材として構成されていてもよいが、透光部分のみを窓部材として構成してもよい。その場合、窓部材は、赤外線センサで受光される赤外線及び画像センサで受光される光（例えば可視光又は近赤外光）の両者を透過させる部材で構成される。例えば、窓部材は、第１透光領域及び第２透光領域の一方又は両方の外縁を画定する。
【００１１】
また、本発明は、天井に設置される複合型検出器であって、斜め下方を視野中心として監視領域からの赤外線を検出する赤外線センサと、斜め下方を視野中心として前記監視領域を撮像する画像センサと、前記赤外線センサで受光される赤外線及び前記画像センサで検出される光線をともに通過させる部材からなる窓部材を有し、前記赤外線センサ及び前記画像センサを収容するセンサカバーと、を含み、前記赤外線センサは前記画像センサの前方であって前記画像センサの視野中心から上方へ変位した位置に配置され、前記窓部材上における前記赤外線センサに対応する第１透光領域と前記窓部材上における前記画像センサに対応する第２透光領域とが全体的又は部分的に重複することを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、２つの透光領域の重合設定を可能にしつつも、検出器内に各センサを合理的に配置して、検出器を小型化することが可能である。なお、画像センサの視野中心から上方に変位した位置に赤外線センサを設けた場合において、その画像センサによって視野の一部が妨げられても、一般に天井等の高所に設置される下方を監視領域とする複合型検出器では、目的物体の存在可能性が低い画像の上方部分だけに視野の欠落が生じるので、実質的な有効視野は確保される。
【００１３】
特に、望ましくは、前記光学系は前記画像センサの周囲に設けられたミラーであり、前記赤外線センサは前記ミラーに向けて配置される。この構成によれば、より検出器の小型化が可能である。
【００１４】
また、本発明は、監視領域からの赤外線を検出する赤外線センサと、前記監視領域を撮像する画像センサと、前記赤外線センサ及び前記画像センサを収容するセンサカバーと、前記センサカバー内に収容され、前記センサカバーを介して入射する赤外線を前記赤外線センサへ導く光学系として前記画像センサの周囲に設けられたミラーと、を含み、前記赤外線センサは前記画像センサの視野中心から上方へ変位した位置で前記ミラーに向けて配置され、前記センサカバー上における前記赤外線センサに対応する第１透光領域と前記センサカバー上における前記画像センサに対応する第２透光領域とが全体的又は部分的に重複することを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、画像センサ後方のデッドスペースを効率的に利用可能である。
【００１６】
望ましくは、監視装置は、赤外線センサと、画像センサと、それらを収容するカバーであって各センサ共通の窓部材を備えたセンサカバーと、を含む検出部と、前記赤外線センサからの検出信号及び前記画像センサからの画像情報に基づいて、監視領域内の監視を行う監視部と、を含む。
【００１７】
上記構成によれば、各センサ共通の窓部材が設けられているので、例えば、その窓部材に赤外線検出の妨害工作が行われた場合、それを画像情報の変化として検出可能である。ここで、望ましくは、前記監視手段は、前記検出信号及び前記画像情報に基づいて画策判定を行う機能を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、本発明に係る複合型検出器を備えた監視装置の全体構成が概念図として示されている。
【００２０】
監視装置１０は、この実施形態において、大別して、検出部１３と監視部１５とで構成される。この監視装置１０は、例えば、天井の隅など配置されるものであり、防犯用として利用される。検出部１３は、撮像部１４及び焦電素子１６によって構成される。それらは後述のように窓部材１２を有するセンサカバー内に収容されている。また、必要に応じて、夜間照明用の光源が設けられる。
【００２１】
撮像部１４は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子及びレンズで構成される。例えば、撮像部１４として可視光ではなく近赤外線を受光する素子を利用してもよい。赤外線センサとしては、焦電素子１６が利用される。この焦電素子１６は、人体が発する10μｍ近傍の波長を持つ赤外線を検出するものであり、人体の動きに応じてその出力電圧の値が変化する。この出力電圧の変化を検出することにより、監視領域内への侵入者を検知することができる。もちろん、他のタイプの赤外線受光素子を利用してもよい。それらの具体的な配置関係については後に図２などを用いて説明する。
【００２２】
撮像部１４からの画像情報は制御部２２に入力されている。また、焦電素子１６からの受光信号は増幅部１８で増幅され、その増幅後の受光信号がＡ／Ｄ変換器２０でデジタル信号に変換され、その変換後の信号が制御部２２に入力される。制御部２２は例えばＭＰＵで構成され、画像情報及び受光信号に基づいて、目的物体としての人体の有無及び画策の有無を判定する機能を有する。特に、本実施形態においては、制御部２２が画像情報に基づいて画策判定を行う機能を有している。
【００２３】
記憶部２４には、制御部２２における演算において必要な情報が格納される。出力部２６は通信回線などに接続され、制御部２２における判定結果などを外部に出力する。なお、この監視装置１０には商用電源から電力が供給され、あるいは、内蔵のバッテリを介して電力が供給される。
【００２４】
図２には、監視装置１０の断面図が示されている。監視装置１０におけるベース３２は、天井や壁などの設置場所に固定され、そのベース３２とセンサカバー３０によって、収容空間２００が形成されている。ここで、センサカバー３０には図３に示されるように窓部材１２が設けられている。
【００２５】
図２において、ベース３２上には回路基板３４が固定設置され、その回路基板３４に各構成要素が取り付けられている。具体的には、回路基板３４には支持部材３５を介して撮像部１４が固定されている。また、回路基板３４の一端には支持部材３６を介して焦電素子１６が設けられている。撮像部１４の受光部周囲には多面分割型のミラー４０が配設され（図３参照）、そのミラーの略中央の開口部４０Ａから撮像部１４の受光部が露出している。そして、焦電素子１６はそのミラーに対向して配置されている。換言すれば、ミラー４０を構成する各ミラー要素は、窓部材１２を透過してきた監視領域からの赤外線が該ミラー４０により反射され、焦電素子１６に入射するように配置される。上記のように開口部４０Ａを介して撮像部１４を露出させているので、ミラー４０が撮像の障害になることはない。なお、撮像部１４及び焦電素子１６を可動型としてもよい。
【００２６】
上記構成により、窓部材１２を介して入射される監視領域からの赤外線は、上記のミラー４０で反射され、その後、焦電素子１６で受光される。これと共に、窓部材１２を介して入射される監視領域からの可視光線は、撮像部１４で直接的に受光される。
【００２７】
図２において、符号１００Ａ及び１００Ｂは、撮像部１４の撮像視野を表している。撮像視野は撮像部１４の画角及び窓部材１２の形状によって画定される。また、図２において、符号１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄは、焦電素子１６によって受光される赤外線の入射経路の幾つかの例を示している。ここで、焦電素子１６の受光視野は、ミラー４０及び窓部材１２の形状によって画定される。
【００２８】
いずれにしても、本実施形態では、撮像部１４及び焦電素子１６の両者に共通の窓部材１２が設けられ、その窓部材１２上における焦電素子１６に対応した第１透光領域及び撮像部１４に対応した第２透光領域は、実質的に一致している。ここで、それらの透光領域が全面的に一致するのが望ましいが、少なくともそれらの透光領域が部分的に一致していれば、赤外線受光の妨害工作を行った場合にそれを画像変化として検出可能である。つまり、従来装置においては、第１透光領域と第２透光領域とが分離して設定されていたため、例えばセンサカバー上の第１透光領域に対して赤外線吸収材などを取り付けられたり、そのような材料が塗布されたりすると、的確な監視を行えない等の問題があったが、上記構成では、各透光領域を重複させたのでそのような問題に対処可能である。
【００２９】
なお、センサカバー３０の全体を窓部材と同じ部材で構成することも可能である。また、上記構成では、焦電素子１６及び撮像部１４が共通の回路基板３４上に一体固定されていたが、個別に固定用部材を利用して固定することも可能である。
【００３０】
図２に示されるように、焦電素子１６は、撮像部１４の前方であって、その視野上方に設置される。これは、監視装置１０を天井に設置し、斜め下方を中心として監視領域を設定する場合に、撮像部１４の撮像視野を不用意に狭めないようにするためである。
【００３１】
ここで、監視窓を構成する窓部材１２の材料について詳述する。人体は10μｍ近傍の波長を持つ赤外線を放射しており、焦電素子１６はこの赤外線を受光することにより侵入者を検知している。従って、上記波長を持つ赤外線の透過率が比較的高く、かつ10μｍ前後の波長に対して透過率が安定している素材を用いて監視窓を構成すれば、多少の素子誤差があったとしても安定に侵入者を検知することができる。このような素材としてはポリエチレン等が知られており、焦電素子１６を用いた侵入監視用センサのカバー用素材として実際に使用されている。その一方、撮像部１４にとっては、可視光を透過する透明に近い素材で窓部材１２を構成することが明瞭な監視画像を得る観点から望ましい。
【００３２】
そこで、上記構成のように、赤外線が透過する監視窓と可視光が透過する監視窓とを共通化させる場合、10μｍ近傍の波長を持つ赤外線及び可視光の両者をある程度透過する素材を用いて当該監視窓を形成する必要がある。上記素材としては、例えばアクリル樹脂／ポリメタクリル酸メチル(PMMA)やポリアミド／ナイロン６６(PA66)などが知られている（「プラスチックデータハンドブック」、伊藤公正編、工業調査会）。なお、近赤外光を用いる場合には、ポリエチレン素材を用いることも可能である。これらの素材を用いて監視窓を構成することにより、赤外線が透過する監視窓と可視光が透過する監視窓を共通化しつつも、効果的に侵入者の検知を行うことができる。
【００３３】
次に、図４，図５を用いて、監視装置の他の実施形態について説明する。なお、図２に示した構成と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
図４に示す実施形態では、撮像部１４の後方に焦電素子１６が背中合わせに設置されている。また、ミラー４０も撮像部１４の後方に配置される。このような構成の場合、窓部材１２から焦電素子１６が遠ざかるので、撮像部１４の視野領域（符号１１０Ａ，１１０Ｂ参照）と焦電素子１６の視野（符号１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｄ参照）とを全体として一致させるのが難しくなる場合があるが、少なくとも部分的な一致が行えれば、上記と同様の利点を得られる。例えば、撮像部１４を焦電素子１６に対する画策行為の検知にのみ用いるのであれば、このような構成を採用するのが望ましく、デッドスペースを有効利用し、あるいは装置全体の規模を小さくできる。
【００３５】
図５に示す実施形態では、赤外線の集光手段としてミラーの代わりにフレネルレンズ５０が利用されている。具体的には焦電素子１６の受光面側にフレネルレンズ５０が配置され、それによって受光視野が拡大・拡散されている。ここで、撮像部１４の視野領域（符号１２０Ａ，１２０Ｂ参照）の前方に焦電素子１６が位置することによって死角領域（符号１２０Ｂ，１２０Ｃ参照）が生じても、それが視野領域の上部であれば人体検出上それほど問題とならない。このような構成において、人体から放射された受光視野（符号１２２Ａ，１２２Ｂ参照）内の赤外線は、窓部材１２を通過した後、フレネルレンズ５０を透過し、焦電素子１６に集光される。この構成でも、センサカバー３０上において、第１透光領域と第２透光領域とが実質的に重複設定されている。
【００３６】
なお、上記の構成では、フレネルレンズ５０は焦電素子１６と別体となっているが、例えばフレネルレンズと焦電素子が一体となった素子を用いることも可能である。
【００３７】
次に、図１に示した制御部２２の動作例について図６を用いて説明する。
【００３８】
監視装置１０が動作を開始した後、Ｓ１０１で、画策行為を検知するために用いるカウンタＡを０に初期化する。次に、Ｓ１０２において、制御部２２は焦電素子１６にて受光する赤外線が所定値以上変化したか否かを判断する。ここで、所定値以上の変化とは、人体が監視範囲に入った時に生じる程度の変化量に相当するものである。赤外線受光量の変化がしきい値以下である場合には、Ｓ１０４において、画像を取り込み、Ｓ１０５で入力画像に基づいて画策行為の可能性があるか否かを判定する。
【００３９】
ここで、入力画像を用いた画策可能性の判断基準（パラメータ）としては、入力画像のエッジ強度や輝度分布が利用可能である。撮像部１４は、床面等の監視対象に焦点を合わせて設置されている為、窓部材１２に赤外線を透過しない画策カバー等を取り付けられた場合には、入力画像上のエッジがぼけたり、あるいは画策カバー自体の色（通常単色が多い）に応じて輝度の分布が変化したりする。前者の場合、エッジの強度の変化に基づいて画策を判定可能であり、後者の場合、輝度分布上においていずれかの位置にピークが発生したことをもって画策行為を判定可能である。ちなみに、カバー内部に写真や絵等の模様があるカバーを取り付けられた場合にはピークとして検出困難であっても、焦点距離との関係からエッジがぼける。
【００４０】
よって、例えば監視装置１０の動作開始時に正常状態の画像の平均エッジ強度を記憶しておき、これと現在の入力画像を比較することにより、画策行為がなされた画像であるか否かを容易に判断することができる。また、基準となる輝度分布からの変化を利用して画策判定を行ってもよい。更に、それらを組み合わせてもよい。
【００４１】
Ｓ１０５において、画策行為の可能性があると判定された場合、Ｓ１０６でカウンタＡに１を加える。Ｓ１０７では、そのカウンタＡの値が所定値（例えば１０）を越えたかどうかを判断し、越えていない場合には処理がＳ１０２に戻る。一方、Ｓ１０７において、カウンタＡの値が所定値を越えていると判断された場合、Ｓ１０８において、画策検出信号が外部に出力される。その後、Ｓ１０９において、カウンタＡが０にリセットされる。このようにカウンタＡの値を判定基準にするのは、ある程度定常的に異常状態が継続した場合に画策行為を判定するためであり、例えば瞬間的なノイズの影響や清掃などによる遮断による誤検知を防止するためである。
【００４２】
なお、画策検出信号を出力する前にランプやブザー等により監視員に通知し、監視員が視覚にて入力された画像を確認するようにすることも可能である。また、侵入異常時あるいは機器異常時の画像を記録しておくことも可能である。
【００４３】
なお、Ｓ１０２において、赤外線センサの出力値が所定のしきい値以上である場合には、Ｓ１０３で侵入異常信号が出力される。その後、Ｓ１０９が実行される。
【００４４】
上記の方法によれば、赤外線検知に対する妨害工作を画像情報を利用して判定可能であり、防犯性を高められる。上記の処理例は一例であって、上記以外にも各種の人物判定法、画策判定法を適用することが可能である。例えば、画像情報だけで人物の存在が確実視された場合、赤外線受光信号の値にかかわらず、人体判定を行ってもよい。また、画像情報及び赤外線受光信号の値の両方について、中間的な判断が行われる場合にはそれらを総合考慮して人体判定、画策判定を行うようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、赤外線センサと画像センサとが利用される複合型検出器において、信頼性の高い目的物体の検出を行える。また、本発明によれば、画策に対処することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る監視装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】  監視装置の断面図である。
【図３】  監視装置の一部破断正面図である。
【図４】  他の実施形態に係る監視装置の断面図である。
【図５】  他の実施形態に係る監視装置の断面図である。
【図６】  制御部による監視処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  監視装置、１２  窓部材、１３  検出部、１４  撮像部、１５  監視部、１６  焦電素子、２２  制御部、２４  記憶部、２６  出力部、３４  回路基板、３０  センサカバー、４０  ミラー、
【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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