(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知方向を変更して物体を検知する物体検知器において、
前記物体に照射するための光を発光する発光手段と、
前記物体からの反射光を受光する複数の受光手段と、
前記受光手段から出力された複数の信号を比較する演算手段と、
前記演算手段の結果に基づいて前記発光手段からの測距可能な距離を複数のブロックに区分する区分手段と、
前記区分手段で区分された複数のブロックのうち少なくとも1のブロックを無検知領域として該ブロック内に存在する物体の検知を禁止する禁止手段と、
を備え、
前記禁止手段は、検知方向毎に前記無検知領域を設定し、この無検知領域内で検出される前記物体を無視して物体の検知を行わないことを特徴とする物体検知器。
【請求項２】
前記受光手段は、第１の受光手段と第２の受光手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の物体検知器。
【請求項３】
前記演算手段は、
前記第１の受光手段からの第１の信号と前記第２の受光手段からの第２の信号とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較時に前記第１の信号及び／又は前記第２の信号に所定値を加算又は減算するオフセット手段と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の物体検知器。
【請求項４】
前記演算手段は、前記第１の受光手段からの第１の信号及び／又は前記第２の受光手段からの第２の信号の値に所定の倍率の掛算を行う掛算器を有することを特徴とする請求項２に記載の物体検知器。
【請求項５】
前記発光手段及び受光手段の方向を一体に変更する検知方向変更手段を更に備え、前記区分手段は前記発光手段からの距離を検知方向毎に複数のブロックに区分することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の物体検知器。
【請求項６】
前記検知方向が予め定められた複数の方向であることを特徴とする請求項５に記載の物体検知器。
【請求項７】
検知方向を変更して物体を検知する物体検知方法であって、
発光手段から光を発光して物体からの反射光を複数の受光手段で受光し、
前記受光手段から出力された複数の信号を比較し、
前記比較結果に基づいて前記発光手段からの測距可能な距離を複数のブロックに区分し、
前記区分された複数のブロックのうち少なくとも1のブロックを無検知領域として該ブロック内に存在する物体の検知を禁止する、
ステップを含み、
前記物体の検知を禁止するステップにおいて、検知方向毎に前記無検知領域を設定し、この無検知領域内で検出される前記物体を無視して物体の検知を行わないことを特徴とする物体検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体検知器及び物体判定方法に係り、特に、検知方向を変更して物体を検知する物体検知器であって、発光手段から光を発光して物体からの反射光を複数の受光手段で受光し、該受光手段から出力された複数の信号から物体を検知する物体検知器及び物体検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物体を検出するには、例えば、物体に発光素子からの光を照射し、その反射光を受光素子で検出する方法が知られている。しかし、受光素子が単一の場合には、その受光量の大きさで物体までの距離を測距しようとしても、物体の反射率が区々のため、物体がどの程度の距離に存在するか判らない。そこで、物体までの距離を特定する方法として、例えば上述の構成に受光素子をもう１つ追加し、２つの受光素子から出力される受光レベルを比較することによって距離を特定する、いわゆる２点測距等が用いられている。
【０００３】
１眼レフカメラ等のオートフォーカスでは、このようにして得られた物体までの距離に応じて光学系の焦点距離を調整していた。そして、受光素子を更に増やせば、多点での測距が可能となるし、受光素子の光量で抵抗値が連続的に変化するＰＳＤ素子等を利用すれば、出力レベルに応じて距離を連続的に監視することも可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した２点測距を用いて、例えば人物等の対象物体を機械的に検知しようとすると、検知対象の物体の背後に庭の木又はポスト等の誤検知を誘発する物体が存在した場合に、その木やポストなどの物体からも受光素子に反射光が入ってくるので、検知対象の物体が存在するのかそれ以外の物体が存在するかの判定を行うことが難しい。この判定を行うために、検知対象の物体やそれ以外の物体を含む画像を切り出して画像解析による物体の特徴量等により検知対象の物体を認識することも考えられるが、認識に時間を要すると共に、画像解析を行うために装置の大型化やコスト高を招く、という問題がある。
【０００５】
本発明は上記事案に鑑みて、検知対象の物体の近くに他の物体が存在するときでも画像解析によらず対象の物体を検知することができる物体検知器及び該方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、検知方向を変更して物体を検知する物体検知器において、前記物体に照射するための光を発光する発光手段と、前記物体からの反射光を受光する複数の受光手段と、前記受光手段から出力された複数の信号を比較する演算手段と、前記演算手段の結果に基づいて前記発光手段からの測距可能な距離を複数のブロックに区分する区分手段と、前記区分手段で区分された複数のブロックのうち少なくとも1のブロックを無検知領域として該ブロック内に存在する物体の検知を禁止する禁止手段と、を備え、前記禁止手段は、検知方向毎に前記無検知領域を設定し、この無検知領域内で検出される前記物体を無視して物体の検知を行わないことを特徴とする。
【０００７】
本態様では、発光手段から物体に照射するための光が発光され、複数の受光手段により物体からの反射光が受光される。演算手段により発光手段から出力された複数の信号が比較され、区分手段により演算手段の結果に基づいて発光手段からの測距可能な距離が複数のブロックに区分される。そして、禁止手段により、区分手段で区分された複数のブロックのうち少なくとも１のブロックが無検知領域として該ブロックに存在する物体の検知が禁止されるが、禁止手段は、検知方向毎に無検知領域を設定し、この無検知領域内で検出される物体を無視して物体の検知を行わない。本態様によれば、区分手段で区分された複数のブロックのうち禁止手段より少なくとも１のブロックが無検知領域として該ブロックに存在する物体の検知が禁止されるので、無検知領域外のブロックに存在する物体を無検知領域のブロック内に存在する物体から峻別してその存在を検知することができる。従って、検知対象の物体の近くに他の物体が存在するときでも画像解析によらず検知対象の物体を検知することが可能となる。
【０００８】
本態様において、受光手段は、２点測距を可能とするために、第１の受光手段と第２の受光手段とを有することが好ましい。このとき、演算手段が、第１の受光手段からの第１の信号と第２の受光手段からの第２の信号とを比較する比較手段と、この比較手段の比較時に第１の信号及び／又は第２の信号に所定値を加算又は減算するオフセット手段と、を有するようにすれば、オフセット手段の加算又は減算により無検知領域の領域範囲を変更することが可能となる。また、演算手段が、第１の受光手段からの第１の信号及び／又は第２の受光手段からの第２の信号の値に所定の倍率の掛算を行う掛算器を有するようにしても、同様に無検知領域の領域範囲を変更することができる。また、発光手段及び受光手段の方向を一体に変更する検知方向変更手段を更に備え、区分手段は発光手段からの距離を検知方向毎に複数のブロックに区分するようにしてもよい。このとき、検知方向を予め定められた複数の方向とすれば、方向が予め定められているので、処理の高速化を図ることができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、検知方向を変更して物体を検知する物体検知方法であって、発光手段から光を発光して物体からの反射光を複数の受光手段で受光し、前記受光手段から出力された複数の信号を比較し、前記比較結果に基づいて前記発光手段からの測距可能な距離を複数のブロックに区分し、前記区分された複数のブロックのうち少なくとも1のブロックを無検知領域として該ブロック内に存在する物体の検知を禁止する、ステップを含み、前記物体の検知を禁止するステップにおいて、検知方向毎に前記無検知領域を設定し、この無検知領域内で検出される前記物体を無視して物体の検知を行わないことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明が適用可能な物体検知器の実施の形態について説明する。
【００１１】
（測距）
まず、本実施形態の物体検知器の測距原理について説明する。図１に示すように、物体検知器の検知対象物体を壁面Ｙ０−Ｙ０、Ｙ１−Ｙ１、Ｙ２−Ｙ２と仮定して、これらの壁面からの反射光について考察する。
【００１２】
壁面Ｙ０−Ｙ０からの反射光について考察すると、発光素子１２で発光した光は、コリメータレンズ１１で平行光とされ、点ｍ０、ｐ０、ｎ０等で反射し、正のパワーを有する集光レンズ１３を経て点Ｃ０を中心とするスポット円として受光部１４へ入射する。図２に示すように、この点Ｃ０はちょうど受光素子Ａ１５と受光素子Ｂ１６との境目に位置しており、これら二つの受光素子１５、１６に均等に光を分配する。この結果、受光素子Ａ１５と受光素子Ｂ１６とは同じレベルの信号を出力する。すなわち、受光素子Ａ１５の出力電圧Ｖａと受光素子Ｂ１６の出力電圧Ｖｂとは、Ｖａ＝Ｖｂの関係となる。
【００１３】
壁面が遠い場合について考察するすると、壁面Ｙ１−Ｙ１では発光素子１２からの光は、点ｍ１、ｐ１、ｎ１等で反射し、集光レンズ１３を経て点Ｃ１を中心とするスポット円として受光部１４へ入射する。図２に示すように、受光スポットは受光素子Ａ１５側に偏っているので、受光素子Ｂ１６側の受光量が少なくなる。この結果、２つの信号を比較すると、受光素子Ａ１５の出力電圧Ｖａと受光素子Ｂ１６の出力電圧Ｖｂとは、Ｖａ＞Ｖｂの関係となる。更に、壁面が近い場合を考察すると、壁面Ｙ２−Ｙ２では発光素子１２からの光は、点ｍ２、ｐ２、ｎ２等で反射し、集光レンズ１３を経て点Ｃ２を中心とするスポット円として受光部１４へ入射する。受光スポットは受光素子Ｂ１６側に偏っているので、受光素子Ａ１５側の受光量が少なくなる。２つの信号を比較すると、受光素子Ａ１５の出力電圧Ｖａと受光素子Ｂ１６の出力電圧Ｖｂとは、Ｖａ＜Ｖｂの関係となる。
【００１４】
従って、測距位置が所定の位置（壁面Ｙ０−Ｙ０）より近いか遠いかは、受光素子Ａ１５と受光素子Ｂ１６との出力電圧Ｖａ、Ｖｂを比較観察することで判断することができる。出力電圧Ｖａ、Ｖｂを比較観察するには、一般的に図３に示すような制御部の構成を採ることができる。
【００１５】
すなわち、制御部は、メモリ４６に格納されたプログラムを実行するＣＰＵ４５及びＣＰＵ４５により制御され発光（Ｔｒａｎｓｆｅｒ）と受光（Ｒｅｃｉｅｖｅ）とのタイミング合わせを行うＴ／Ｒタイミング制御部４７を有している。発光素子１２は、Ｔ／Ｒタイミング制御部４７でコントロールされ、所定タイミングでドライバ４８からの微弱電圧が駆動トランジスタ４９のベースに印加されることで、抵抗Ｒ１１を介して通電されて赤外光を発光する。このとき、発光素子１２には一般に１００ｍｓｅｃ程度の大きなパルス通電が行われ、赤外光の到達距離が最大となるように設定される。
【００１６】
受光素子Ａ１５に接続されたアンプ４１は抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値により受光素子Ａ１５からの出力電圧Ｖａを所定倍率で増幅する。これは回路として扱いやすい電圧レベルとするためであり、出力電圧Ｖａが充分高い電圧値を呈すれば、ゲインを与えなくとも、単なる緩衝回路としてもよい。そして同じく、受光素子Ｂ１６に接続されたアンプ４２は抵抗Ｒ４〜Ｒ６の抵抗値により受光素子Ｂ１６からの出力電圧Ｖｂをほぼ同じ倍率で増幅する。ほぼ同じというのは、受光素子、アンプ、抵抗のバラツキにより受光素子Ａ１５と受光素子Ｂ１６とは同じ感度ではなく異なることが考えられる。従って、同じ光量を受けたときにアンプ４１、４２から同じ出力電圧（Ｖａ＊＝Ｖｂ＊）をとなるように調整が行われる。アンプ４１、４２からの出力電圧Ｖａ＊とＶｂ＊とは、差分アンプ４３と抵抗Ｒ７〜Ｒ９とで構成される差動増幅器の正相及び逆相入力端子にそれぞれ入力され、差分アンプ４３の出力端子からの出力電圧Ｖｄは、受光素子Ａ１５及び受光素子Ｂ１６が同じ光量を受けているときに、ほぼゼロとなる。
【００１７】
この出力電圧Ｖｄは、Ａ／Ｄコンバータ４４でデジタル化され、ＣＰＵ４５に入力される。従って、ＣＰＵ４５は、出力電圧Ｖｄを監視することで、Ｖａ＝Ｖｂ、Ｖａ＜Ｖｂ又はＶａ＞Ｖｂの比較結果を得ることができる。なお、Ａ／Ｄコンバータ４４の変換タイミングは、発光素子１２を制御するタイミングに同期して、Ｔ／Ｒタイミング制御部４７からコントロールされる。
【００１８】
（検知原理）
ところが、この場合、Ｖａ＝Ｖｂであることは判っても、そのときにＶａ＝Ｖｂ＝０であることがあり得る。すなわち、所定距離に物体があるのか、それとも物体がないから出力電圧Ｖａ、Ｖｂがゼロとなるのかが不明である。この判定を可能にするには、物体検知器の方向を変更すればよい。本発明者らのグループは、鋭意研究を重ねた結果、発光素子及び受光素子を一体として方向変更する物体検知方法を開発している（特願２０００−２６８３４６、特願２０００−２６８４５２）。これらの出願で開示されているように、連続発光しながら発光素子と受光素子とを一緒に方向変更していくと、どこかで物体に発光素子からの光が当たり物体からの反射光により出力電圧が検出される。すなわち、物体が存在しない一側から物体の方向に移動させながら受光していくと、物体を検出したときに物体の端部で必ず２つの受光素子の出力電圧に一様でない変化が発生するので、これをとらえればよい。あるいは、発光素子及び受光素子の方向変更しないでも、同じ方向で常時受光を検出していて、移動する物体が受光素子の検知領域に入ってくる過程で、上記の現象は同じように発生する。従って、この方法によっても、物体の存在を知ることが可能となるが、このような変化は微妙なため、簡易な構成ではノイズと誤認して誤作動を起こすことが懸念される。
【００１９】
そこで、物体検知器が向いている方向をＭとすると、物体がその方向Ｍになければ、又は、物体が発光素子１２からの光が届く位置になければ、方向Ｍにおける受光素子Ａ１５からの出力電圧Ｖａ（Ｍ）は、方向Ｍにおける受光素子Ｂ１６からの出力電圧Ｖｂ（Ｍ）にほぼ等しく、かつ、これらはほぼゼロとなる（Ｖａ（Ｍ）＝Ｖｂ（Ｍ）＝０）。この原理を用いれば、方向Ｍに物体が存在しない（又は、物体が発光素子の光の到達しない位置に存在する）ことと、所定距離に物体が存在することとを確実に峻別することが可能となる。
【００２０】
また、図１に示すように、例えば、Ｙ１−Ｙ１に壁面が形成されているときに（Ｙ０−Ｙ０及びＹ２−Ｙ２に壁面は形成されていない）、点ｐ０より遠方に存在する壁面Ｙ１−Ｙ１からの反射光により受光素子Ａ１５、Ｂ１６からそれぞれ出力電圧Ｖａ（Ｍ）、Ｖｂ（Ｍ）が得られても、壁面Ｙ１−Ｙ１の存在を無視する（無検知とする又は検出を禁止する）ためには、Ｖａ（Ｍ）＞０、かつ、Ｖｂ（Ｍ）＞０、かつ、Ｓ（Ｍ）をＶａ（Ｍ）−Ｖｂ（Ｍ）としたときにＳ（Ｍ）＜０、の３つの条件を満たせばよい。以下、このような３条件を満たす点ｐ０を中立点という。
【００２１】
一方、この中立点に関する原理を逆順で構成すると、Ｖａ（Ｍ）−｛Ｖｂ（Ｍ）＋Ｓ（Ｍ）｝＝０であるから、受光素子Ｂ１６からの出力電圧Ｖｂ（Ｍ）にＳ（Ｍ）に相当する電圧を加算した後に、受光素子Ａ１５からの出力電圧Ｖａ（Ｍ）との比較を行うことで、任意の点ｐ０を中立点とすることができる。従って、物体検知器は中立点ｐ０より手前に存在する物体のみを検出し、中立点ｐ０より遠方の点ｐ１上に位置する壁面Ｙ１−Ｙ１の検知を無視することが可能となり、かつ、ノイズ等の発生に拘わらず壁面Ｙ１−Ｙ１と壁面Ｙ１−Ｙ１の手前に存在する物体との誤認識を避けることが可能となる。
【００２２】
（構成等）
Ｓ（Ｍ）に相当する電圧は、理論上、物体検知器から中立点ｐ０までの距離を測距することで得られるが、上記の例のように壁面Ｙ１−Ｙ１の検知を無視したい場合には、中立点ｐ０の位置は任意に設定することができるので、例えば、中立点ｐ０より手前から順次壁面Ｙ１−Ｙ１まで測距していき、壁面Ｙ１−Ｙ１で物体を検知する前のＳ（Ｍ）に相当する電圧を計測することによっても得ることができる（後述するティーチング）。計測したＳ（Ｍ）に相当する電圧は、方向Ｍ毎に図３に示したメモリ４６に例えばテーブル形式等で保持すればよい。そして、物体検知器が方向Ｍを向いているときに壁面Ｙ１−Ｙ１の検知を無視して中立点ｐ０より手前に存在する物体を検知するには、メモリ４６に格納した方向Ｍにおける当該中立点ｐ０のＳ（Ｍ）に相当する電圧を読み出し、読み出したＳ（Ｍ）に相当する電圧をアナログ電圧として発生させ、そのアナログ電圧をオフセット電圧として図３に示したアンプ４２の逆相入力端子に加えればよい。このような回路構成は、後述する実施例にも示すように種々の変形形態を採ることができる。
【００２３】
本実施形態によれば、方向Ｍを変更しながら反射光を調べて物体検知を行うときに、障害物があって物体の検知を希望しない禁止領域を変更可能に設定することで、検知したい領域を任意に形成できるので、どのような形状、多物品の配置のある領域内でも、障害物にかかわらず所望の物体・人物の検出が可能である。このため、他の物体が近くに存在するときでも所望の物体・人物を誤認識することなく検知することができる。更に、物体検知器の方向を変更することでまず物体の存在を検出してから、検知範囲を画定するということをしなくとも、物体検知器の方向を変更せず物体の存在を知りながらかつ検知範囲を画定することを両立することも可能である。
【００２４】
【実施例】
（第１実施例）
次に、本発明を人物の存在を監視する物体検知器に適用した第１の実施例について説明する。本実施例は、物体検知器の方向Ｍに応じて上述した中立点を設定し、無検知領域では検知の対象とならない障害物の検出を無視（又は検出を禁止）し、検知領域に存在する人物を検知する例である。
【００２５】
図４に示すように、本実施例の物体検知器１は、平行な曲面を構成する壁面Ｗ１、Ｗ２の一方の壁面Ｗ１上のＫ点に設置されている。
【００２６】
図５に示すように、物体検知器１は、赤外光を発光、受光する検知ユニット２と、検知ユニット２の検知方向を変更するための方向変更ユニット３と、これらの基台となるベース３０とを備えている。ベース３０には、出力軸を上側に突出させたパンモータ３１及び円柱状のパンシャフト３３が固定されている。
【００２７】
パンシャフト３３にはギヤが周縁に形成されたターンテーブル３４が回動可能に取り付けられており、ターンテーブル３４の周縁ギヤとパンモータ３１の出力軸に嵌合されたパンギヤ３２とは噛合されている。ターンテーブル３４上にはチルトモータ３５と、チルト台３７とが固定されている。チルト台３７にはチルト方向に回動可能なフランジ３８が取り付けられており、フランジ３８の周縁に形成されたギヤとチルトモータ３５の出力軸に嵌合されたギヤ３６とは噛合されている。そして、フランジ３８は、検知ユニット２のケース３９に固定されている。従って、検知ユニット２は、パンモータ３１の回転とチルトモータ３５の回転とに応じて、パン方向とチルト方向との方向変更が可能に構成されている。パン方向とは、物体検知器１の水平方向（図１に示す左右方向）をいい、チルト方向とは、垂直方向（図１に示す上下方向）をいう。人間で云えば、左右に首を振ればパン方向に首を振ったことになり、うなずくときには、チルト方向に首を振ったことになる。
【００２８】
検知ユニット２のケース１８には、基板１７に直接マウントされた発光部１０と受光部１４とが内蔵されている。発光部１０は赤外光を発光する発光素子１２を有している。発光素子１２の前方には、発光素子１２から発光される赤外光を平行光とするコリメータレンズ１１が位置調整されて固定されている。また、受光部１４は受光素子Ａ１５と受光素子Ｂ１６とを有しおり、その前方には集光レンズ１３が受光した反射光をこれら受光素子Ａ１５、受光素子Ｂ１６上に受光スポットが形成可能なように位置調整されて固定されている。発光素子１２、受光素子Ａ１５、受光素子Ｂ１６は基板１７上の制御回路で制御され、上述したように物体検知のために発光と受光とを協働して行う。
【００２９】
図６に示すように、制御回路４は、ＣＰＵ４５の図示しないインターフェースから出力されたデジタル信号をアナログ電圧に変換する４ビットのＤ／Ａコンバータ５０を有している。従って、ＣＰＵ４５からＨｅｘ値αを出力することで１６段階のアナログ電圧を発生させることができる。Ｄ／Ａコンバータ５０の出力端子は抵抗Ｒ５を介してアンプ４２の逆相入力端子に接続されており、抵抗Ｒ５は抵抗Ｒ１３を介してグランドに接続されている。また、ＣＰＵ４５は、人物の監視結果を外部に出力する出力端子Ｏｕｔを有すると共に、パンモータ３１及びチルトモータ３５を駆動させるモータドライバ５２に接続されている。なお、図６において、図３に示した制御部と同一の回路構成部品は、同一の回路記号を用いてその説明を省略する。
【００３０】
次に、フローチャートを参照して、物体検知器１の動作について説明する。まず、物体検知器１に中立点を教示するティーチングルーチンについて説明する。
【００３１】
図７に示すように、このティーチングルーチンでは、ステップ１０２において、パンモータ３１を駆動させ検知ユニット２のパン方向の角度をθとし、次のステップ１０４で、チルトモータ３５を駆動させ検知ユニット２のチルト方向の角度をφとする。従って、検知ユニット２の方向Ｍは、パン方向の角度θ及びチルト方向の角度φで特定される（Ｍ＝（θ、φ））。
【００３２】
次のステップ１０６では、Ｄ／Ａコンバータ５０に初期値として検知ユニット２が正常に物体を検出可能な最短距離となる電圧を発生させるために、Ｄ／Ａコンバータ５０に所定のＨｅｘ値αを出力する。次にステップ１０８で測距を行い、次のステップ１１０において、壁面Ｗ２を検知したか、換言すれば、Ａ／Ｄコンバータ４４からの出力電圧Ｖｄが０か否かを判断する。肯定判断のときはステップ１１６へ進み、否定判断のときは、次のステップ１１２で検知ユニット２が物体を検知可能な最大距離か否かを判定し、肯定判定のときはステップ１１６へ進み、否定判定のときは、ステップ１１４において、Ｄ／Ａコンバータ５０にステップ１０６で出力したＨｅｘ値αより次に小さいＨｅｘ値αを出力してステップ１０６へ戻る。
【００３３】
次にステップ１１６では、ステップ１１４でＤ／Ａコンバータ５０に出力したＨｅｘ値αをメモリ４６に、その角度（θ、φ）の値としてテーブル形式で格納する。従って、ステップ１０６〜ステップ１１４では、発光素子１２の到達限界となる検知ユニット２の最長検知可能距離となるまで、検知ユニット２の最短検知可能距離から順次Ｈｅｘ値αを小さくしていくことにより徐々に測距距離を伸ばしていき、出力電圧Ｖｄが０となり壁面Ｗ２を検知したときに、当該検知の１回前のＨｅｘ値αを、Ｄ／Ａコンバータ５０にＳ（Ｍ）に相当する電圧を発生させる値としてメモリ４６に格納する（中立点を教示する）。
【００３４】
次のステップ１１８では、図４に示す検知領域ＳＡの全域について角度（θ、φ）で上述したＨｅｘ値αを格納したか否かを判断し、否定判断のときには次のステップ１２０において次の角度（θ、φ）におけるＨｅｘ値αをメモリ４６に格納するために角度（θ、φ）を変更してステップ１０２へ戻り、肯定判断のときは、ティーチングルーチンを終了する。これにより、メモリ４６には、検知領域ＳＡ全域についてのＨｅｘ値αが角度（θ、φ）に対応してテーブル形式で格納されたこととなる。すなわち、メモリ４６には角度（θ、φ）で特定される方向Ｍの中立点の集合データが格納されたことになるので、図４に則して説明すれば、メモリ４６は中立点の集合データにより中立面（角度φを一定とすれば中立線）Ｐを画定するための情報が格納されたことになる。
【００３５】
次に、物体検知器１の検知領域ＳＡ内で人物を監視する人物監視ルーチンについて説明する。
【００３６】
図８に示すように、人物監視ルーチンでは、上述したティーチングルーチンでメモリ４６に格納したテーブルを参照して、ステップ２０２においてパンモータ３１を駆動させ物体検知器１のパン方向の角度をθとし、次のステップ１０４でチルトモータ３５を駆動させ物体検知器１のチルト方向の角度をφとする。次にステップ２０６でテーブルからその角度（θ、φ）に対応するＨｅｘ値αを取得し、ステップ２０８においてＤ／Ａコンバータ５０へＨｅｘ値αを出力し、次のステップ２１０で測距を行う。
【００３７】
次にステップ２１２では、デジタル化された出力電圧Ｖｄが０か否かを判断することにより物体（人物）が存在するか否かを判定し、否定判定のときはステップ２２０に進み、肯定判定のときは、次のステップ２１４で出力電圧Ｖｄ＜０か否かを判断することにより物体（人物）が角度θ、φで画定される中立点より遠方に存在するか否かを判断する。
【００３８】
ステップ２１４での判断が肯定のときは、中立点より遠方に物体、すなわち、図４に示した壁面Ｗ２が存在するので、ステップ２１８で壁面Ｗ２の検出を無視すべき物体として判断し、次のステップ２２０において、テーブルを参照することで検知領域ＳＡについての全角度（θ、φ）の検知が終了したか否かを判断し、否定判断のときはステップ２２２でテーブルから次の角度（θ、φ）を読み出してステップ２０２へ戻り、肯定判断のときは人物の監視を連続して行うためにステップ２０２へ戻る。一方、ステップ２１４での判断が否定のときは、中立点より前に、すなわち、検知領域ＳＡ内に人物（物体）が存在するので、人物の存在を通知するために、出力端子Ｏｕｔに信号を出力してステップ２０２へ戻る。
【００３９】
以上のように、本実施例の物体検知器１は、角度（θ、φ）で特定される方向Ｍ毎に中立点を設定することで、概念上中立点を集合した中立面Ｐを形成し（図４参照）、この中立面Ｐより遠方の領域を物体の検出を無視する無検知領域ＩＡとして物体の検出を行わず（無検知領域ＩＡ内に存在する壁面Ｗ２は検知の対象とはならない物体であると判定して無視し）、検知領域ＳＡに存在する人物のみを検出可能としている。
【００４０】
なお、本実施例では、Ｖａ（Ｍ）−｛Ｖｂ（Ｍ）＋Ｓ（Ｍ）｝＝０となる中立点のＨｅｘ値αを徐々に小さくしていく（測距距離を徐々に伸ばしていく）ことで、Ｈｅｘ値αの設定に最も単純と思われるアルゴリズムを用いて説明したが、例えば、点Ｋから壁面Ｗ２までの距離を順次２分して検索する２分検索等を用いると高速化を図ることが可能となる。
【００４１】
また、本実施例では、アンプ４３及び抵抗Ｒ７〜Ｒ９で構成した差動増幅器を例示したが、図９に示すように、アンプ４１からの出力をＡ／Ｄコンバータ５３へ入力し、アンプ４２からの出力をＡ／Ｄコンバータ４４へ入力して、ＣＰＵ４５がＡ／Ｄコンバータ５３、４４からの出力を比較するようにしてもよい。このような回路構成を採れば、ＣＰＵ４５はＡ＝Ｂが共に０か否かを直接判定することができる。本実施例では、ティーチングルーチンで最短距離から徐々に測距距離を伸ばしていく例を示したため（ステップ１０６〜１１４）、Ｖａ（Ｍ）＝Ｖｂ（Ｍ）＝０の判定を行う必要がなかったが、上述のような２分検索を用いるときには、Ｖａ（Ｍ）＝Ｖｂ（Ｍ）＝０の判定の判定を行い、肯定判定のときは物体が遠方にあると判断すればよい。
【００４２】
また、本実施例では、アンプ４２の逆相入力端子に抵抗Ｒ５を介してＤ／Ａコンバータ５０のオフセット電圧を入力して中立点を壁面Ｗ２側とする例を示したが、図１０に示すように、アンプ４１にもオフセット電圧を加えるためのＤ／Ａコンバータ５１を更に設けて、Ｄ／Ａコンバータ５１の出力端子を抵抗Ｒ５を介してアンプ４２の逆相入力端子に接続し、抵抗Ｒ２を抵抗Ｒ１２を介してグランドに接続して、上述したＨｅｘ値αと同様に、ＣＰＵ４５からＨｅｘ値βをＤ／Ａコンバータ５１に出力するようにしてもよい。このようにすれば、図４に示すように、検知領域ＳＡのうち点Ｋと壁面Ｗ１側の中立面Ｑとで画定される領域を無検知領域とすることができる。
【００４３】
また、本実施例では、アンプ４１、４２の出力を差動増幅器に直接入力する例を示したが、図１１に示すように、Ｄ／Ａコンバータ５５と掛算器５４とを設け、ＣＰＵ４５から出力されるＨｅｘ値δに応じてＤ／Ａコンバータ５５で倍率を決定するための出力電圧Ｂを発生させ、掛算器５４でアンプ４１の出力電圧ＡをＢ倍した電圧Ａ＊Ｂを差動増幅器の正相入力端子に入力するようにしてもよい。
【００４４】
（第２実施例）
次に、本発明を物体及び侵入者を監視する物体検知器に適用した第２の実施例について説明する。本実施例は、複雑な空間内に配置された物体の監視と侵入者があった場合にその存在を報知する例である。なお、本実施例において、第１実施例と同一部材及び動作は同一の符号及びルーチン名を用いてその説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
【００４５】
図１２に示すように、本実施形態の物体検知器１は、中央にテーブルＴが配置された室内の天井に設置されている。また、図６に示したＣＰＵ４５は、室内に侵入者がいることを報知するための出力端子Ｏｕｔ１と、テーブルＴの盗難を報知するための出力端子Ｏｕｔ２との２つの出力端子を有している。
【００４６】
３次元空間を想定する場合には、（ｘ、ｙ、ｚ）座標系において、物体検知器１から中立点ｐまでの距離をγとしたときに、距離γはｆ（θ、φ）で表すことができる。角度θは水平方向（パン方向）の角度であり、角度φは垂直方向（チルト方向）の角度である。従って、上述した第１実施例と同様に、角度（θ、φ）のアドレスに応じて、テーブルＴ、部屋の壁面、床面を避けるように中立点を集合した中立面を設定し（室内の各中立点までの距離を測距してＳ（θ、φ）に対応するＨｅｘ値をメモリ４６に格納し）、メモリ４６に格納したルックアップテーブルの値を参照して、無検知領域内に存在するテーブルＴ、部屋の壁面、床面の検知を無視することにより達成することができる。
【００４７】
具体的には、まず、テーブルＴを室内から運び出し、テーブルＴが室内に存在しない状態で、図７に示したティーチングルーチンにより各角度（θ、φ）毎のＨｅｘ値αをメモリ４６にルックアップテーブルＡとして格納する。次に、テーブルＴを室内に搬入し、テーブルＴが室内に存在する状態で図７に示したティーチングルーチンにより各角度（θ、φ）毎のＨｅｘ値αをメモリ４６にルックアップテーブルＢとして格納する。
【００４８】
次に、図１３を参照して物体検出装置１の監視ルーチンについて説明する。なお、図１３において、ステップ４０２、４０６での物体検知器１の動作は図８に示した人物監視ルーチンの動作とほぼ同様のため、詳細ステップについてはその図示を省略した。
【００４９】
この監視ルーチンでは、ステップ４０２において、ルックアップテーブルＢにより侵入者の検知を行う。すなわち、パンモータ３１、チルトモータ３５を駆動させて物体検知器１を角度（θ、φ）の方向に向け、ルックアップテーブルＢの角度（θ、φ）に対応するＨｅｘ値αをＤ／Ａコンバータ５０に出力して測距し、次のステップ４０４において、侵入者を検知したか否かを判断する（図８のステップ２１２〜２１８も参照）。肯定判断のとき、すなわち、中立面より物体検知器１側に物体が存在するときには、侵入者がいると判定して、出力端子Ｏｕｔ１の出力をハイレベルとする。
【００５０】
一方、否定判断のときは、次のステップ４０６でルックアップテーブルＡによりテーブルＴの検出を行う。すなわち、ルックアップテーブルＡはテーブルＴが室内に存在しない状態での各角度（θ、φ）のＨｅｘ値αのルックアップテーブルであるので、室内にテーブルＴが存在するときは、各角度（θ、φ）で物体を検知すると少なくともいずれかの角度（θ、φ）ではテーブルＴの存在が確認されるはずである。次にステップ４０８において、テーブルＴの存在が確認されたか（反応があるか）否かを判断し、反応があるときはステップ４０２へ戻り監視を続行し、反応がないときは室内に存在するはずのテーブルＴ（物体）が盗難にあったとして、出力端子Ｏｕｔ２の出力をハイレベルとする。
【００５１】
以上のように、本実施例によれば、中立面を室内に配置されたテーブルＴ、部屋の壁面、床を避けるように設定したので、複雑な空間内であっても、一般によく用いられる人体の熱源検知や物体の移動検知では検知不能な物体の存在そのものの検知や侵入者の検知を長時間に亘って監視することができる。また、ルックアップテーブルの数を増やすことにより、特定の物体の存在を監視することが可能となる。
【００５２】
なお、本実施例においても、第１実施例と同様に、制御回路に種々の変形が可能である。また、上記実施例では、制御回路４を含む物体検知器１について例示したが、制御回路４又は制御回路４の一部を物体検知器１とは別体の物体判定器として構成するようにしてもよい。更に、上述したＣＰＵ４５の動作やメモリ４６の機能はパーソナルコンピュータに実行させるようにしてもよく、そのようなプログラムはＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等の記録媒体に格納するようにしてよもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、区分手段で区分された複数のブロックのうち禁止手段より少なくとも１のブロックが無検知領域として該ブロックに存在する物体の検知が禁止されるので、無検知領域外のブロックに存在する物体を無検知領域のブロック内に存在する物体から区別してその存在を検知することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な実施形態の物体検知器の測距原理を示す説明図である。
【図２】実施形態の物体検知器の受光部の平面図である。
【図３】従来技術による制御部の回路図である。
【図４】第１実施例の物体検知器の設置位置、検出領域及び無検知領域を模式的に示す説明図である。
【図５】第１実施例の物体検知器の概略構成を示す斜視図である。
【図６】第１実施例の物体検知器の制御回路の回路図である。
【図７】第１実施例の物体検知器のＣＰＵが実行するティーチングルーチンのフローチャートである。
【図８】第１実施例の物体検出装置のＣＰＵが実行する人物監視ルーチンのフローチャートである。
【図９】第１実施例の物体検知器に適用可能な他の制御回路の回路図である。
【図１０】第１実施例の物体検知器に適用可能な別の制御回路の回路図である。
【図１１】第１実施例の物体検知器に適用可能な更に別の制御回路の回路図である。
【図１２】第２実施例の物体検知器の設置位置及び室内に配置された障害物を模式的に示す説明図である。
【図１３】第２実施例の物体検知器のＣＰＵが実行する監視ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１  物体検知器
１２  発光素子（発光手段）
１５  受光素子Ａ（受光手段、第１の受光手段）
１６  受光素子Ｂ（受光手段、第２の受光手段）
３１  パンモータ（検知方向変更手段の一部）
３２  チルトモータ（検知方向変更手段の一部）
４３  差分アンプ（演算手段の一部、比較手段の一部）
４５  ＣＰＵ（区分手段、禁止手段の一部）
４６  メモリ
５０、５１  Ｄ／Ａコンバータ（オフセット手段の一部）
５４  掛算器
５５  Ｄ／Ａコンバータ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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