JP4608568B2 - セキュリティ監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のセンサを備えた防災・防犯用の監視装置に関するものであり、より詳細には、その監視領域について同一の視野範囲を有する赤外線センサと撮像センサとを備えたセキュリティ監視装置に関するものである。

近年における各種電子デバイスの小型化・高性能化・低コスト化に伴い、防犯や防災等を目的とする機械警備の分野においても、一つの筐体内に複数のセンサを内蔵したセキュリティ監視装置が普及しつつある。特に、一筐体内に赤外線センサと撮像センサとを内蔵した監視装置は、赤外線センサによる監視領域内の熱源検知と、撮像センサによる監視領域内の映像監視が同時に行えることから機械警備の現場において広く採用されている。

従来から、このようなセキュリティ監視装置としては、例えば、特許文献１ないし３に示されるような様々の形態の装置が開示されている。ここでは、その一例について添付図面の図６ないし図８を用いて説明を行なう。先ず、代表的な従来装置の構造概略を図６ａに示す。同図に示されるように、セキュリティ監視装置１００は、主に撮像センサ１０１、赤外線センサ１０２、および反射ミラー１０３から構成されている。

撮像センサ１０１は、例えば、ＣＣＤ素子などを利用した光／電気信号変換デバイスであり、同装置の監視領域から入射される可視光線を感知して当該監視領域についての監視映像を生成する。一方、赤外線センサ１０２は、例えば、焦電型の赤外線センサであり、監視領域から入射される赤外線を感知して、監視領域内に存する人や動物、或いは物などの熱源を検出する。

なお、図７ａの説明図に示されるように、赤外線センサ１０２は反射ミラー１０３前方の焦点位置に設けられており、監視領域から入射される赤外線は、反射ミラー１０３によって赤外線センサ１０２に収束される構造となっている。

一般に、かかるセキュリティ監視装置においては、反射ミラー１０３は連続した曲面からなる反射鏡ではなく、図７ｂに示す如く、指向性の異なる複数の反射面（凹面鏡Ｍ１〜Ｍ７）を組み合わせた構造となっている。反射ミラー１０３をこのような構造とすることによって、監視領域の水平方向全体を図７ｃに示すような複数の監視ゾーン（Ｚ１〜Ｚ７）に分割することができ、侵入者などの熱源が各ゾーンを横切って移動した場合の検出を容易に行なえる構成となっている。

また、反射ミラー１０３は、図８ａに示すように、その垂直方向に関しても指向性の異なる複数の反射面（凹面鏡Ｍａ〜Ｍｃ）を組み合わせた構造になっている。これによって、同装置の監視領域の垂直方向についてもその上段から下段に亘り、図８ｂに示すような複数の監視ゾーン（Ｚａ〜Ｚｃ）に分割することができる。一般の監視装置においては、かかる垂直方向の鏡面分割と、前述した水平方向の鏡面分割とを適宜組み合わせ、熱源の移動を検知するための立体的な監視ゾーンを実現する方式が用いられている。

このような、赤外線センサと撮像センサの二つのセンサを内蔵したセキュリティ監視装置を使用する場合、その設置調整時における作業容易性や、警備実施時における運用利便性に鑑みれば、両センサのカバーする監視領域についての視野範囲が、例えば、一眼レフカメラにおけるファインダ映像と写真フィルムへの投射映像のように完全に一致していることが好ましい。

特開平７−１４７６４７号公報 特開平９−３１２７８９号公報 特開２０００−１５５１７７号公報

しかしながら、図６ａに示される装置の構造概略や、図６ｂに示される装置正面図からも明らかなように、従来技術によるセキュリティ監視装置では、撮像センサ１０１と赤外線センサ１０２とを装置筐体内に、例えば、上下に並置する構造となっている。このため、両センサの夫々に入射される赤外線と可視光線の光軸間に差異が発生し、両センサの各々がカバーする監視領域の視野範囲には、例えば、図９に示されるようなズレが生じていた。

かかる視野範囲のズレを解消して両センサの監視領域を完全に一致させるには、例えば、プリズムや反射鏡などの高価な光学素子を多用して、両センサに入射される可視光線或いは赤外線の光軸を一致させる光学系を監視装置内に設ける必要があり、装置の製造コスト、或いは装置筐体内の収納スペースの点からその実現性に問題があった。

本発明は、従来技術におけるこのような課題の解決を目的とするものであって、より具体的には、高価な光学素子を多用した光学系を用いることなく、監視領域について同一の視野範囲を有する赤外線センサと撮像センサとを備えたセキュリティ監視装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によるセキュリティ監視装置は、上記の課題を解決するため、同一筐体内に複数のセンサを備えたセキュリティ監視装置において、該装置に入射される可視光線を感知して該装置の監視領域についての映像信号を生成する撮像センサと、該装置に入射される赤外線を感知して前記監視領域内に存する熱源を検出する赤外線センサと、前記入射赤外線を前記赤外線センサに収束させる反射ミラーとを含み、前記撮像センサは、前記反射ミラー背面の略中央部に設けられており、前記反射ミラー前面の略中央部には、可視光線透過用のピンホール、および該ピンホールに嵌着された前記反射ミラーによって定められる視野角と同一の画角を持つレンズが設けられており、前記反射ミラーの前面は、その水平方向ないし垂直方向の少なくとも一方向に亘り指向性の異なる複数の反射面に分割され、前記ピンホールが設けられた反射面は、前記反射ミラー前面の他の部位に位置する反射面に較べて広い面積を有していることを特徴とする。

したがって、このような構成によれば、監視装置に入射された赤外線は反射ミラーによって赤外線センサに収束され、一方、かかる入射赤外線と同一の光軸に沿って監視装置に入射された可視光線は、反射ミラー前面の略中央部に設けられた可視光線透過用のピンホール、および該ピンホールに嵌着された反射ミラーによって定められる視野角と同一の画角を持つレンズを通して、反射ミラー背面の略中央部に設けられた撮像センサに入光させることが可能となる。また、ピンホールを穿つ事によって反射実効面積が減少した中央部の反射面と、反射ミラー前面の他の部位に位置するピンホールの無い反射面との赤外線に対する反射実効面積を等しくすることができるので、反射ミラー前面の各反射面から反射され赤外線センサに収束される各々の監視ゾーンからの赤外線の入射レベルを均一に保つことが出来る。

また、本発明の第２の観点によるセキュリティ監視装置は、上記第１の観点によるセキュリティ監視装置において、前記ピンホールが設けられた反射面の水平方向長は、前記反射ミラー前面の他の部位に位置する反射面の水平方向長に比較して長いことを特徴とする。

したがって、このような構成によれば、反射ミラーの水平方向ないし垂直方向の少なくとも一方向に亘り指向性の異なる複数の反射面に分割された反射ミラーの各反射面において、各反射面の赤外線に対する反射実効面積を、可視光線透過用のピンホールの有無に関らず等しくすることができる。

また、本発明の第３の観点によるセキュリティ監視装置は、上記第１の観点によるセキュリティ監視装置において、前記ピンホールが設けられた反射面の垂直方向長は、前記反射ミラー前面の他の部位に位置する反射面の垂直方向長に比較して長いことを特徴とする。

したがって、このような構成によれば上記第３の観点の場合と同様に、反射ミラーの水平方向ないし垂直方向の少なくとも一方向に亘り指向性の異なる複数の反射面に分割された反射ミラーの各反射面において、各反射面の赤外線に対する反射実効面積を、可視光線透過用のピンホールの有無に関らず等しくすることができる。

また、本発明の第４の観点によるセキュリティ監視装置は、上記第１の観点によるセキュリティ監視装置において、前記反射ミラーの前面は、その水平方向ないし垂直方向の少なくとも一方向に亘り指向性の異なる複数の反射面に分割されており、前記ピンホールが設けられた反射面は、前記反射ミラー前面の他の部位に位置する反射面に較べて高い反射率を有していることを特徴とする。

したがって、このような構成によれば、ピンホールを穿つ事によって反射実効面積が減少した中央部の反射面から反射される赤外線の熱量と、反射ミラー前面の他の部位に位置するピンホールの無い反射面から反射される赤外線の熱量とを等しくすることができるので、各反射面から反射され赤外線センサに収束される各々の監視ゾーンからの赤外線の入射レベルを均一に保つことが出来る。

本発明によれば、高価で複雑な光学系を用いること無く、従来から使用されている反射ミラーの構造を改良することによって、装置筐体内の赤外線センサと撮像センサに、監視領域に対する同一の視野範囲を設定することができる。

また、本発明によれば、可視光線透過用のピンホールを設けた反射面の広さを拡大することにより、ピンホールを穿つことによって反射面積が減少した反射面の赤外線に対する実効反射面積を補完することができるので、各反射面から反射される赤外線のレベルを均一に保つことが可能であり、赤外線について従来と同様の均一な検知感度を有する監視ゾーンを監視領域内に展張することができる。

さらに、本発明によれば、可視光線透過用のピンホールを設けた反射面の反射率を高めることにより、ピンホールを穿つことによって反射面積が減少した反射面からの赤外線の反射熱量を補完することができるので、各反射面から反射される赤外線のレベルを均一に保つことが可能であり、赤外線について従来と同様の均一な検知感度を有する監視ゾーンを監視領域内に展張することができる。

本発明を実施するための最良の形態について、図１ないし図３の添付図面を参照しつつ説明を行なう。先ず、本発明の一つの実施例であるセキュリティ監視装置１０（以下、単に「監視装置１０」という）の概略構造を図１に示す。因みに、図１ａは、そのカバー部材を透視した平面図（すなわち、床面から天井方向に向かって監視装置１０を見上げた図）を示すものであり、図１ｂは、同じくそのカバー部材を透視した側面図を示すものである。

同図からも明らかなように、本実施例による監視装置１０は、カバー１８が各種のセンサや電子回路等が搭載された基台であるベースユニット１４を覆う構成となっている。因みに、ベースユニット１４は、監視装置１０の監視対象である室内や構内の天井や壁面に取り付けねじ（図示せず）などを用いて固定される。

一方、カバー１８は、例えば、ねじ止めや嵌合などの方法によってベースユニット１４に装着される構造となっている。なお、図１において、カバー１８の形状がいわゆるドーム型で示されているが、本発明の実施において同部材の構造がかかる形状に限定されるものでないことはいうまでもない。

前述のように、ベースユニット１４には、監視装置１０の各種動作を司る種々の電子回路（図示せず）が内蔵されており、同ユニットの略中央部には可動調整台１５が設けられている。可動調整台１５は、ベースユニット１４を固定ベースとして、自在に回転調整が行なえる構造となっている。また、可動調整台１５上には支柱１６が設けられており、支柱１６にはホルダー１７が担持されている。

ホルダー１７は、支柱１６に挿通された係止ネジ１６ａを支点として、回動自在な構造となっており、これによって、ホルダー１７に具備された各種センサ（後述）の指向する俯・仰角方向を容易に調整することができる。

ホルダー１７には、赤外線センサ１２および反射ミラー１３が備えられており、さらに、反射ミラー１３には撮像センサ１１が背負い式に設けられている。なお、以下の説明においては、赤外線センサ１２が設けられている側を反射ミラー１３の前面と称し、撮像センサ１１が設けられている側を反射ミラー１３の背面と称する。

撮像センサ１１は、例えば、ＣＣＤカメラのように可視光線を利用して監視対象の映像を撮影するデバイスである。また、赤外線センサ１２は、例えば、黒体放射に基づく赤外線エネルギーの吸収による温度変化を利用した焦電型の赤外線センサやサーモ・パイル等のデバイスである。なお、本発明の実施において、撮像センサ１１や赤外線センサ１２は、かかるデバイスのみに限定されるものでないことはいうまでもない。

カバー１８は、複数のモノマーが所定の比率で混合された樹脂を素材としている。かかる樹脂素材は、耐熱性、耐薬品性において優れた特性を持ち、同時に透過光に対しての減衰が小さく、透過光についての波長依存性も低減されている。それ故、可視光線と赤外線の双方を低損失で透過させることが可能であり、図１に示されるように、撮像センサ１１と赤外線センサ１２の両者をカバー１８で覆っても、両センサは、カバー１８を通して可視光線と赤外線の双方を充分に受光することができる。

続いて、監視装置１０における各センサの動作について、図２および３に示す説明図に基づいて説明を行なう。因みに、図２ａは、撮像センサ１１、赤外線センサ１２、および反射ミラー１３の水平方向における配置関係を表す模式図であり、図２ｂは、それらの垂直方向における配置関係を表す模式図である。

一方、図３は、反射ミラー１３の反射面の前面における鏡面分割の様子を表す模式図である。但し、図３においては、説明の都合上、反射ミラー１３の垂直方向の鏡面分割を省略しており、水平方向に亘る分割鏡面のみを模式した図となっている。

先ず、図２ａに示すように、反射ミラー１３は、従来の監視装置と同様にその水平方向に亘り指向性の異なる複数の反射面（凹面鏡Ｍ１〜Ｍ７）から構成されている。また、図２ｂに示すように、反射ミラー１３は、その垂直方向においても指向性の異なる複数の反射面（凹面鏡Ｍａ〜Ｍｃ）に分割されている。

因みに、前述の図８ｂに示す如く、凹面鏡Ｍａは監視領域の上段から入射される赤外線を赤外線センサ１２に収束させる働きを有しており、同様に、凹面鏡Ｍｂは監視領域の中段、凹面鏡Ｍｃは監視領域の下段という役割分担を担っている。

すなわち、反射ミラー１３の前面は、垂直方向の分割鏡面Ｍａ〜Ｍｃの各々について、さらに、その水平方向がＭ１〜Ｍ７の各鏡面に分割された構成となっている。したがって、反射ミラー１３の前面は、最大
（Ｍａ〜Ｍｃ）×（Ｍ１〜Ｍ７）＝（Ｍ１ａ、Ｍ２ａ、〜Ｍ６ｃ、Ｍ７ｃ）
の各領域の凹面鏡に分割されることになる。

但し、垂直方向各段の分割鏡面Ｍａ〜Ｍｃの各々について、必ずしも同数の水平方向に亘る鏡面（凹面鏡Ｍ１〜Ｍ７）に分割する必要は無く、実際の監視領域の形成態様に応じて、上段〜下段の各段について異なる水平方向の鏡面分割となるようにしても良い。なお、かかる反射面の分割数並びに分割態様は、本発明の実施態様における一事例を示すものであって、本発明の実施が、かかる事例に限定されるものでないことは言うまでない。

一方、赤外線センサ１２は、反射ミラー１３の前方において、その焦点距離の位置にホルダー１７（図示せず）によって担持されている。したがって、図２ａおよび２ｂに示されるように、反射ミラー１３の前面から入射された赤外線は、同ミラーの各反射面によって赤外線センサ１２に収束されることになる。

ところで、本発明においては、反射ミラー１３の中央部反射面（垂直方向の分割鏡面Ｍｂと水平方向の分割鏡面Ｍ４の交叉する部分に形成される凹面鏡、以下、単に「中央部反射面」という）の略中央部にはピンホール１３ａが設けられており、ピンホール１３ａには、反射ミラー１３によって定められる視野角と同一の画角を持つレンズ１３ｂが装着されている。なお、かかるレンズは、後述する撮像センサ１１に備えられたレンズをもって充当する構成としても良い。

また、中央部反射面の背面には、ピンホール１３ａに当接して撮像センサ１１が設けられている。したがって、撮像センサ１１は、ピンホール１３ａおよびレンズ１３ｂを介して反射ミラー１３の前面について、赤外線による監視領域と重複したエリアに同一画角の視界領域を確保することができる。

一方、図２ｂに示される垂直方向の配置模式図からも明らかなように、赤外線センサ１２は、ピンホール１３ａおよびレンズ１３ｂを介して撮像センサ１１に入射される可視光線の視界を遮断しない位置に、ホルダー１７（図示せず）によって担持された構造となっている。

したがって、レンズ１３ｂの曲率や焦点距離等のレンズ緒元や、反射ミラー１３を構成する各反射面の凹面鏡の光学緒元を適切に調整することにより、図２ａ或いは図２ｂに示すような、赤外線センサ１２に収束される赤外線の視野領域と、ほぼ同一の可視光線による視野領域を撮像センサ１１に提供することができる。

ところで、反射ミラー１３の中央部反射面にピンホール１３ａを穿つことによって、当該反射面の赤外線に対する実効反射面積が減少することになり、当然、当該反射面から赤外線センサ１２に反射される赤外線の熱量は減少する。

すなわち、中央部反射面から反射されて赤外線センサ１２に到来する赤外線のレベルが、他の反射面から反射されて赤外線センサ１２に到来する赤外線のレベルに較べて低下し、前述の図７ｃ若しくは図８ｂに示したような、監視領域内における均等な検知感度を有する監視ゾーン（Ｚ１〜Ｚ７若しくはＺａ〜Ｚｃ）を展張することが難しくなる。

本実施例では、かかる問題を解決すべく図３ａに示す如く、中央部反射面の水平方向長ａを他の反射面の水平方向長ｂよりも、大きな値（ａ＞ｂ）に設定している。これによって、ピンホール１３ａを穿つことによって減少した中央部反射面の実効反射面積を補完することが可能となり、中央部反射面についても他の反射面と同等の検知感度を有する監視ゾーンを展張することができる。

なお、中央部反射面の赤外線に対する実効反射面積の補完は、上記の方法に限定されるものではなく、例えば、図３ｂに示す如く、中央部反射面の垂直方向長を他の反射面の垂直方向長よりも大きな値として、ピンホール１３ａの開孔によって減少した実効反射面積の補完を行なうようにしてもよい。

また、監視領域内における赤外線監視ゾーンの形態に所定の重み付けを加えながら、中央部反射面の赤外線に対する実効反射面積の補完を行なう方法として、例えば、図４ａ或いは４ｂに示すような形で、中央部反射面の面積を増大させる形状としても良い。

なお、以上の記述においては、反射ミラー１３の垂直方向に亘る分割鏡面の中段にピンホール１３ａを穿つ場合を説明したが、本発明の実施はかかる事例に限定されるものではなく、例えば、垂直方向に亘る分割鏡面の上段、或いは下段にピンホール１３ａを穿つ構成としても良い。

さらに、ピンホール１３ａの開孔によって、実効反射面積が減少した中央部反射面からの赤外線の反射熱量を補完する方法としては、例えば、中央部反射面の反射率を他の反射面に較べて高めるようにしても良い。

因みに、反射ミラー１３の各反射面の反射率は、反射ミラー１３に銀鏡メッキを施す際のメッキ素地面に対する研磨処理工程や、活性剤塗布処理、或いは銀鏡反応剤塗布処理等の各処理工程を適宜調整することによって自在にコントロールすることができる。

このような反射ミラー１３の各反射面における反射率の調整によって、ピンホール１３ａが開口された中央部反射面から反射される赤外線の熱量と、他の反射面から反射される赤外線の熱量とを同一に保つことが可能となり、中央部反射面についても他の反射面と均一の検知感度を有する監視ゾーンを展張することができる。

また、図５の実施例に示すように、反射ミラー１３の水平方向の幅を中央部付近に縮減させることによって、水平方向について極めて幅の狭いスポット的な監視領域を持った監視装置１０ａを実現することも可能である。さらに、ホルダー１７の俯・仰角の可動範囲を調整することによって、例えば、監視装置の直下近傍を監視領域に含めた監視装置を実現することも可能である。

以上に説明したように、本実施例によれば、監視領域に対して同一の視野範囲を有する撮像センサと赤外線センサとを備えた監視装置を極めて簡単な構成により実現することができる。また、かかる構成を採用することによって生ずる赤外線検知感度への影響を、反射ミラー１３を構成する各反射面の形状、或いは反射ミラー１３を構成する各反射面の反射率を適宜選択することにより自在にコントロールすることができる。

なお、本発明は以上に説明した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、本発明を構成する各部位の形状や配置、或いはその素材等は、本発明の趣旨を逸脱することなく、現実の実施対応に即して適宜変更ができるものであることは言うまでもない。

以上に説明した本発明の構成は、通常の機械警備システムにおいて、可視光線と赤外線を併用して防災或いは防犯の監視を行なう監視装置によって利用が可能である。

本発明の実施による監視装置の構造を示す概略図である。 図１の監視装置における各センサ並びに反射ミラーの配置を示す説明図である。 図１の監視装置における反射ミラー反射面の構成を示す説明図である。 図１の監視装置における反射ミラー反射面の他の実施形態を示す説明図である。 図１の監視装置における反射ミラー構造の他の実施形態を示す説明図である。 従来の監視装置の構造を示す概略図である。 従来の監視装置における反射ミラーと赤外線センサの関係、反射ミラー反射面の構成、および水平方向の監視ゾーン構成を示す説明図である。 従来の監視装置における各センサの関係、および垂直方向の監視ゾーン構成を示す説明図である。 従来の監視装置において各センサの視野領域に生ずるズレを説明した図である。

符号の説明

１０、１０ａ … セキュリティ監視装置
１００ … 従来のセキュリティ監視装置
１１、１０１ … 撮像センサ
１２、１０２ … 赤外線センサ
１３、１０３ … 反射ミラー
１３ａ … ピンホール
１３ｂ … レンズ
１４ … ベースユニット
１５ … 可動調整台
１６ … 支柱
１６ａ … 係止ネジ
１７ … ホルダー
１８ … カバー

Claims (4)

1. 同一筐体内に複数のセンサを備えたセキュリティ監視装置であって、
   該装置に入射される可視光線を感知して該装置の監視領域についての映像信号を生成する撮像センサと、
   該装置に入射される赤外線を感知して前記監視領域内に存する熱源を検出する赤外線センサと、
   前記入射赤外線を前記赤外線センサに収束させる反射ミラーと、を含み、
   前記撮像センサは、前記反射ミラー背面の略中央部に設けられており、
   前記反射ミラー前面の略中央部には、可視光線透過用のピンホール、および該ピンホールに嵌着された前記反射ミラーによって定められる視野角と同一の画角を持つレンズが設けられており、
   前記反射ミラーの前面は、その水平方向ないし垂直方向のうちの少なくとも一方向に亘り指向性の異なる複数の反射面に分割され、前記ピンホールが設けられた反射面は、該反射ミラー前面の他の部位に位置する反射面に較べて広い面積を有していることを特徴とするセキュリティ監視装置。
2. 前記ピンホールが設けられた反射面の水平方向長は、前記反射ミラー前面の他の部位に位置する反射面の水平方向長に比較して長いことを特徴とする請求項１に記載のセキュリティ監視装置。
3. 前記ピンホールが設けられた反射面の垂直方向長は、前記反射ミラー前面の他の部位に位置する反射面の垂直方向長に比較して長いことを特徴とする請求項１に記載のセキュリティ監視装置。
4. 前記反射ミラーの前面は、その水平方向ないし垂直方向のうちの少なくとも一方向に亘り指向性の異なる複数の反射面に分割されており、
   前記ピンホールが設けられた反射面は、前記反射ミラー前面の他の部位に位置する反射面に較べて高い反射率を有していることを特徴とする請求項１に記載のセキュリティ監視装置。
   

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