JP2000040187A

JP2000040187A - 侵入検出装置

Info

Publication number: JP2000040187A
Application number: JP10209427A
Authority: JP
Inventors: Haruo Nakayama; 晴雄中山; Kazuo Kogure; 和男小暮; Kunio Otaka; 邦雄尾高; Hiroyuki Yanase; 博之柳瀬; Katsuya Amihoshi; 勝也網干
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】安価かつ高精度に侵入行為を検出できる侵入
検出装置を提供する。【解決手段】監視領域３を規定するフェンス１０のワ
イヤーの位置をずらすなどの侵入行為が行われると、当
該侵入行為による外力が光ファイバ４に伝達され、光源
２から出射されて光ファイバ４内を伝搬している光に、
屈折率の変化による偏波変動が生じる。当該偏波変動は
偏波変動検出器６で検出され、検出信号Ｓ６に基づいて
侵入判断器８から警報が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、２次元あるいは３
次元の監視領域への侵入物を検出する侵入検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】外部から人間などが侵入することが禁止
されている鉄道沿線などには、侵入防止用のフェンスと
共に、例えば、当該フェンスが破壊されたことを検出す
る侵入検出装置が設けられている。従来の侵入検出装置
としては、例えば、ワイヤーを張りめぐらせたフェンス
に、侵入者によってワイヤーが切断されたときに同時に
切断されるようにメタル線を張りめぐらせ、メタル線の
切断をメタル線切断検出手段で検出するものがある。メ
タル線切断検出手段は、例えば、メタル線の一端部から
他端部に向けて電流を流し、他端部において電流を検出
することで、メタル線の切断を検出する。

【０００３】また、従来のその他の侵入検出装置として
は、例えば、ワイヤーを張りめぐらせたフェンスに、侵
入者によってワイヤーが切断されたときに同時に切断さ
れるように光ファイバを張りめぐらせ、光ファイバの切
断を光ファイバ切断検出手段で検出するものがある。光
ファイバ切断検出手段としては、例えば、光ファイバに
レーザー光を入射して後方散乱させ、その反射光を受光
するまでの時間を測定することで、光ファイバの切断の
有無を検出するＯＴＤＲ(Optical Time DomainReflecto
meter) などが用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のメタル線を張りめぐらせた侵入検出装置では、
落雷や空間ノイズなどの電磁気的なノイズによる影響で
誤動作が生じるという問題がある。また、メタル線が、
腐食により、破損および断線してしまう可能性が高いと
いう問題もある。

【０００５】また、前述した従来の光ファイバを張りめ
ぐらせた侵入検出装置では、電磁気的なノイズによる誤
動作はないが、後方散乱光の反射光の受光量が低いた
め、長い検出距離を持たせることが困難であるという問
題がある。また、ＯＴＤＲ自体が非常に高価であるとい
う問題がある。

【０００６】また、前述した従来のメタル線や光ファイ
バを張りめぐらせた侵入検出装置では、メタル線や光フ
ァイバが切断されない限り侵入を検知できず、例えば、
侵入者がワイヤーの位置をずらして侵入した場合には、
当該侵入を検知できないという問題がある。

【０００７】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
てなされ、ワイヤーなどを切断せずに、ワイヤーなどを
ずらして侵入した場合でも、当該侵入を検出できる侵入
検出装置を提供することを目的とする。また、本発明
は、電磁気的なノイズの影響を受けずに、外部からの侵
入を検出できる侵入検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の
侵入検出装置は、２次元あるいは３次元の監視領域への
侵入物の有無を検出する侵入検出装置であって、前記監
視領域に応じて２次元的あるいは３次元的に配設され、
外力が加えられたときに、伝搬する光を当該外力に応じ
て偏波変動させる光伝搬線と、前記光伝搬線の一端部に
設けられ、前記光伝搬線内に光を出射する光源と、前記
光伝搬線の他端部に設けられ、前記光伝搬線内を伝搬す
る光の偏波変動を検出する偏波変動検出手段と、前記検
出結果に基づいて前記侵入物の有無を判断する侵入判断
手段とを有する。

【０００９】本発明の侵入検出装置では、２次元あるい
は３次元の監視領域において、例えば、侵入行為が行わ
れると、光伝搬線における当該侵入行為が行われた箇所
に外力が加わり、当該位置を伝搬する光に屈折率の変化
による偏波変動が生じる。当該偏波変動は、光伝搬線を
伝搬して、偏波変動検出手段で検出される。そして、侵
入判断手段において、偏波変動検出手段の検出結果に基
づいて、侵入物の有無が判断される。

【００１０】また、本発明の侵入検出装置は、好ましく
は、前記光伝搬線は、フェンス上に規定された２次元の
監視領域内で、前記フェンスを構成するワイヤーに固定
されている。

【００１１】また、本発明の侵入検出装置は、好ましく
は、前記光伝搬線は、２枚の板の間に、網目状に配設さ
れている。

【００１２】また、本発明の侵入検出装置は、好ましく
は、前記光伝搬線は、線状あるいは棒状の部材の周囲に
巻き付けられている。

【００１３】また、本発明の侵入検出装置は、好ましく
は、前記光伝搬線は、複数の面を持つ形状の各面に網目
状に配設されている。

【００１４】また、本発明の侵入検出装置は、好ましく
は、前記光伝搬線は、光ファイバである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる
侵入検出装置について説明する。第１実施形態図１は、本実施形態の侵入検出装置１の構成図である。
本実施形態では、図１および図２に示すように、フェン
ス１０によって２次元の監視領域３が規定されている。
すなわち、侵入検出装置１は、侵入者がフェンス１０を
破壊あるいは変形させて、監視領域に侵入する行為を検
出する。

【００１６】図１に示すように、侵入検出装置１は、光
源２、光ファイバ４、偏波変動検出器６および侵入判断
器８を有する。光源２は、光ファイバ４の一端部から、
光ファイバ４内に例えばレーザー光を出射する。

【００１７】光ファイバ４は、ワイヤーを２次元的に弾
力性を持たせた状態で張りめぐらせて構成されるフェン
ス１０上に配設されている。具体的には、光ファイバ４
は、複数の光ファイバ固定部１２を用いて、複数の折り
返し部を形成しながらフェンス１０の略全域に張りめぐ
らされるようにフェンス１０のワイヤーに固定されてい
る。このとき、光ファイバ４は、多少張力を持つように
張りめぐらされている。本実施形態では、光ファイバ固
定部１２の間隔によって、光ファイバ４の張力を調整し
ている。

【００１８】偏波変動検出器６は、光ファイバ４の他端
部から出射される光の偏波変動を検出し、当該偏波変動
検出結果を示す検出信号Ｓ６を侵入判断器８に出力す
る。

【００１９】図３は、偏波変動検出器６の構成図であ
る。図３に示すように、偏波変動検出器６は、例えば、
ハーフミラー３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、検光子３１ａ，
３１ｂ，３１ｃ、１／４波長板３２、フォトダイオード
３３ａ，３３ｂ，３３ｃおよび偏波変動検出部３４を有
する。ハーフミラー３０ａは、光ファイバ４から出射さ
れる光の半分の光量の光をハーフミラー３０ｂおよび３
０ｃのそれぞれに出力する。ハーフミラー３０ｂは、ハ
ーフミラー３０ａからの光の半分の光量の光を検光子３
１ａに出力する。ハーフミラー３０ｃは、ハーフミラー
３０ａからの光の半分の光量の光を検光子３１ｂおよび
１／４波長板３２のそれぞれに出力する。

【００２０】検光子３１ａは、所定の向きに偏光した光
のみを透過してフォトダイオード３３ａに出力する。検
光子３１ｂは、検光子３１ａが透過する光に対して４５
°だけ偏光した光のみを透過してフォトダイオード３３
ｂに出力する。１／４波長板３２は、ハーフミラー３０
ｃからの光の直交する２つの電界成分の位相差を９０°
変化させた光を検光子３１ｃに出力する。検光子３１ｂ
は、検光子３１ｂが透過する光と同じ偏光を持つ光のみ
を透過してフォトダイオード３３ｃに出力する。

【００２１】フォトダイオード３３ａは、検光子３１ａ
を透過した光を受光し、当該受光した光の受光量に応じ
た信号Ｓ３３ａを偏波変動検出部３４に出力する。フォ
トダイオード３３ｂは、検光子３１ｂを透過した光を受
光し、当該受光した光の受光量に応じた信号Ｓ３３ｂを
偏波変動検出部３４に出力する。フォトダイオード３３
ｃは、検光子３１ｃを透過した光を受光し、当該受光し
た光の受光量に応じた信号Ｓ３３ｃを偏波変動検出部３
４に出力する。

【００２２】偏波変動検出部３４は、信号Ｓ３３ａ，Ｓ
３３ｂ，Ｓ３３ｃに基づいて、光ファイバ４から出力さ
れる光の偏波状態を検出し、当該検出の結果に応じた検
出信号Ｓ６を出力する。すなわち、偏波変動検出部３４
は、信号Ｓ３３ａ，Ｓ３３ｂ，Ｓ３３ｃと所定の一般式
とを用いて、偏光状態を表す代表的なパラメータである
ストークスパラメータＳ１，Ｓ２，Ｓ３を演算する。偏
波変動検出部３４は、ストークスパラメータＳ１，Ｓ
２，Ｓ３に基づいて、光ファイバ４を伝搬する光の偏光
状態の変化を検出する。具体的には、偏波変動検出部３
４は、ストークスパラメータＳ１，Ｓ２，Ｓ３の変化量
のうち最大値あるいはその時間微分値や、ストークスパ
ラメータＳ１，Ｓ２，Ｓ３から求められた偏波移動角度
あるいはその時間微分値に基づいて、偏波状態を検出す
る。ここで、偏波移動角は、ストークスパラメータＳ
１，Ｓ２，Ｓ３を、ポアンカレ球上の座標３成分を３つ
の直交する座標系で表した場合の角度である。

【００２３】これは、侵入行為によってフェンス１０の
ワイヤーが引っ張られたり、切断されると、当該侵害行
為による力が光ファイバ４に外力として伝わり、光ファ
イバ４の当該外力が加えられた部分に歪みが生じ、その
結果、光ファイバ４内の当該歪みが生じた部分の屈折率
分布が変化して当該部分を通過する光の偏波状態が変化
するためである。

【００２４】侵入判断器８は、検出信号Ｓ６に基づい
て、偏波状態が変化したことを検出すると、侵入物があ
ったと判断し、例えば、警報を出力する。

【００２５】なお、光ファイバ４を伝搬する光には、設
置条件によって様々な偏光成分が生じており、当該偏光
成分は、振動、衝撃、温度および湿度などの設置条件の
変化によって変化している。例えば、侵入検出装置１を
フェンスなどに設置した場合には、風やフェンス自体の
揺れの影響がある。しかしながら、当該影響は小さくし
かも定常的であるため、偏波変動は小さく緩やかであ
る。これに対して、侵入者が、フェンスによじ登った
り、フェンスを破壊する場合には、振動状態が定常の布
設状態に比べて急激に変化するため、光ファイバ４を伝
搬する光の偏波変動は大きく、急峻あるいは特殊な波形
となる。従って、このような急峻な変化を侵入判断器８
で検知することで、侵入行為を正確に検出できる。

【００２６】以下、図１に示す侵入検出装置１の動作に
ついて説明する。先ず、侵入行為が行われていない状態
では、光ファイバ４には外力が加えられておらず、光フ
ァイバ４を伝搬する光には偏波変動は生じない。そのた
め、偏波変動検出器６では、それぞれ光源２から出射さ
れた光について偏波変動は検出されない。その結果、侵
入判断器８からは警報は出力されない。

【００２７】一方、侵入者が侵入防止用のフェンスを引
っ張ったりあるいは切断したりして侵入を試みると、当
該フェンスに配設された光ファイバ４に、当該侵入行為
に応じた外力が加わり、光ファイバ４を伝搬する光に偏
波変動を生じる。当該偏波変動は、光ファイバ４を伝搬
して偏波変動検出器６で検出される。そして、侵入判断
器８から警報が出力される。

【００２８】以上説明したように、侵入検出装置１によ
れば、侵入防止用のフェンスなどにによって規定される
２次元的な監視領域への侵入行為を適切に検出できる。
また、侵入検出装置１によれば、侵入者が、当該フェン
スを切断せずに、例えば、フェンスのワイヤーをずらし
て侵入行為を行った場合にも、当該侵入行為を検出でき
る。また、侵入検出装置１によれば、光ファイバを用い
ていることから、電磁気的なノイズの影響を受けずに、
侵入の有無を検出できる。また、侵入検出装置１によれ
ば、前述した従来の侵入検出装置のようにＯＴＤＲを用
いてレーザー光を後方散乱させた反射光を受光して検出
を行うのでなく、光ファイバを伝搬する直接光を受光し
て検出するため、受光量を増大させることができる。そ
の結果、長い検出距離を持たせることができる。また、
ＯＴＤＲを用いた場合に比べて、装置を安価にできる。

【００２９】第２実施形態本実施形態の侵入検出装置は、光ファイバの配設パター
ンおよび配設対象を除いて、基本的に図１に示す侵入検
出装置１と同じ構成をしている。図４は、本実施形態の
侵入検出装置における光ファイバの配設パターンおよび
配設対象を説明するための図である。本実施形態の侵入
検出装置は、床などに規定された２次元的な監視領域に
侵入物があったか否かを検出する際に用いられる。

【００３０】図４に示すように、本実施形態の侵入検出
装置では、１本の光ファイバ１４が、光ファイバ敷設部
１６内で網目を形成するように張りめぐらされており、
光ファイバ敷設部１６が上部板１８と下部板１９とによ
って挟み込まれた状態で、例えば、床などに配設され
る。なお、上部板１８の上には、例えば、マットや人工
芝などのように、侵入物によって踏まれたときに、当該
踏まれた力を光ファイバ１４に効率的に伝達できる弾力
性のある部材を配設して、侵入検出装置の存在を目立た
ないようにすることが望ましい。また、光ファイバ１４
が形成する網目の大きさは、例えば、人間などの侵入を
検出する場合には、人間の足の大きさより小さく設定す
ることが望ましい。

【００３１】また、上部板１８には、光ファイバ１４を
押圧するための複数の凸部１８ａがマトリクス状に配設
されている。また、下部板１９には、上部板１８の凸部
１８ａと対向する位置に、複数の凸部１９ａがマトリク
ス状に配設されている。

【００３２】図４に示すように光ファイバ１４を配設し
た本実施形態の侵入検出装置によれば、例えば、侵入者
が上部板１８を足で踏みつけたときに、当該踏みつけ力
が、凸部１８ａおよび１９ａを介して、上部板１８と下
部板１９との間に配設されている光ファイバ１４に伝達
され、光ファイバ１４内の屈折率が変化して、図１に示
す光源２から出射され光ファイバ１４内を伝搬している
光に偏波変動が生じ、当該偏波変動が偏波変動検出器６
において検出される。そして、侵入判断器８から警報が
出力される。

【００３３】なお、上述した例では、図５に示すよう
に、上部板１８の凸部１８ａと下部板１９の凸部１９ａ
とを対向させて配置した場合を例示したが、例えば、図
６に示すように、凸部１８ａと凸部１９ａとが噛み合う
ように配設してもよい。また、上部板１８および下部板
１９に凸部を設けないよう構成にしてもよい。

【００３４】第３実施形態本実施形態の侵入検出装置は、光ファイバの配設パター
ンおよび配設対象を除いて、基本的に図１に示す侵入検
出装置１と同じ構成をしている。図７は、本実施形態の
侵入検出装置における光ファイバの配設パターンおよび
配設対象を説明するための図である。本実施形態の侵入
検出装置は、電線などの周囲に規定された３次元的な監
視領域に侵入物があったか否かを検出する際に用いられ
る。具体的には、電線に鳥などの動物がとまったか否か
を検出する。

【００３５】図７に示すように、本実施形態では、ある
程度の弾性力を持って張られた電線２２の周囲に、光フ
ァイバ２４が巻き付けられている。光ファイバ２４は、
電線２２上の複数の位置で、光ファイバ支持部２３によ
って電線２２に固定されている。

【００３６】図７に示すように光ファイバ２４を配設し
た本実施形態の侵入検出装置によれば、例えば、鳥など
が電線２２にとまったときに、当該鳥が電線２２を踏み
つけ力が光ファイバ２４に伝達され、光ファイバ２４内
の屈折率が変化して、図１に示す光源２から出射され光
ファイバ１４内を伝搬している光に偏波変動が生じ、当
該偏波変動が偏波変動検出器６において検出される。そ
して、侵入判断器８から警報が出力され、鳥などが電線
２２にとまっていることを知らせることができる。な
お、上述した電線２２などの線状の部材の他に、棒状の
周囲に光ファイバ２４を巻き付けた場合にも同様な効果
を発揮できる。

【００３７】第４実施形態本実施形態の侵入検出装置は、光ファイバの配設パター
ンおよび配設対象を除いて、基本的に図１に示す侵入検
出装置１と同じ構成をしている。図８は、本実施形態の
侵入検出装置における光ファイバの配設パターンおよび
配設対象を説明するための図である。本実施形態の侵入
検出装置は、電柱などの先端に規定された３次元的、す
なわち立方体の監視領域に侵入物があったか否かを検出
する際に用いられる。具体的には、例えば電柱の先端に
鳥などが巣を作る行為を検出する。

【００３８】図８に示すように、本実施形態では、光フ
ァイバ敷設用枠４５によって立方体の枠組みが例えば電
柱の先端に形成されている。光ファイバ敷設用枠４５の
各面には、網目状に１本の光ファイバ４４が張りめぐら
されている。光ファイバ４４は、光ファイバ敷設用枠４
５上の複数の位置で、光ファイバ固定部４６によって光
ファイバ敷設用枠４５に固定されている。

【００３９】図８に示すように光ファイバ４４を配設し
た本実施形態の侵入検出装置によれば、例えば、鳥など
が電柱の先端に巣を作ろうとしたときに、鳥などによっ
て、光ファイバ４４に外力が加えられ、光ファイバ４４
内の屈折率が変化して、図１に示す光源２から出射され
光ファイバ１４内を伝搬している光に偏波変動が生じ、
当該偏波変動が偏波変動検出器６において検出される。
そして、侵入判断器８から警報が出力され、鳥などが電
柱の先端に巣を作ろうとしていることが知らせることが
できる。

【００４０】本発明は上述した実施形態には限定されな
い。例えば、本発明の監視領域は、２次元あるいは３次
元の監視領域であれば、前述したものには限定されな
い。また、光ファイバの配設パターンは、監視領域の形
状に応じて、任意に変更可能である。

【００４１】また、上述した実施形態では、１本の光フ
ァイバを監視領域内に張りめぐらせた場合を例示した
が、２本以上の光ファイバを監視領域内に張りめぐらせ
てもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の侵入検出
装置によれば、監視領域内への侵入物の有無を検出でき
る。また、本発明の侵入検出装置によれば、光ファイバ
を切断せずに行われた侵入行為も検出できる。また、本
発明の侵入検出装置によれば、電磁気的なノイズの影響
を受けずに、安価な構成で、侵入物の有無を検出でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施形態の侵入検出装置
の構成図である。

【図２】図２は、図１に示す侵入検出装置における光フ
ァイバの配設パターンを説明するための図である。

【図３】図３は、図１に示す偏波変動検出器の構成図で
ある。

【図４】図４は、本発明の第２実施形態の侵入検出装置
における光ファイバの配設パターンを説明するための図
である。

【図５】図５は、図４に示す上部板および下部板に形成
された凸部のパターンを説明するための図である。

【図６】図６は、図４に示す上部板および下部板に形成
された凸部のその他のパターンを説明するための図であ
る。

【図７】図７は、本発明の第３実施形態の侵入検出装置
における光ファイバの配設パターンを説明するための図
である。

【図８】図８は、本発明の第４実施形態の侵入検出装置
における光ファイバの配設パターンを説明するための図
である。

【符号の説明】

１…侵入検出装置、２…光源、４，，１６，２４，４４
…光ファイバ、６…偏波変動検出器、８…侵入判断器、
１０…フェンス、１２，４６…光ファイバ固定部、１
６，４５…光ファイバ敷設部、１８…上部板、１９…下
部板、２２…電線、２３…光ファイバ支持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾高邦雄東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者柳瀬博之東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者網干勝也東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内Ｆターム(参考） 5C084 AA07 AA14 AA15 BB05 BB06 CC08 CC19 DD35 DD36 DD61 DD74 DD77 DD79 EE10 FF03 GG57 GG80 HH01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元あるいは３次元の監視領域への侵入
物の有無を検出する侵入検出装置であって、前記監視領域に応じて２次元的あるいは３次元的に配設
され、外力が加えられたときに、伝搬する光を当該外力
に応じて偏波変動させる光伝搬線と、前記光伝搬線の一端部に設けられ、前記光伝搬線内に光
を出射する光源と、前記光伝搬線の他端部に設けられ、前記光伝搬線内を伝
搬する光の偏波変動を検出する偏波変動検出手段と、前記検出結果に基づいて前記侵入物の有無を判断する侵
入判断手段とを有する侵入検出装置。
【請求項２】前記光伝搬線は、フェンス上に規定された
２次元の監視領域内で、前記フェンスを構成するワイヤ
ーに固定されている請求項１に記載の侵入検出装置。
【請求項３】前記光伝搬線は、２枚の板の間に、網目状
に配設されている請求項１に記載の侵入検出装置。
【請求項４】前記光伝搬線は、線状あるいは棒状の部材
の周囲に巻き付けられている請求項１に記載の侵入検出
装置。
【請求項５】前記光伝搬線は、複数の面を持つ形状の各
面に網目状に配設されている請求項１に記載の侵入検出
装置。
【請求項６】前記光伝搬線は、光ファイバである請求項
１〜５のいずれかに記載の侵入検出装置。