JP2002269648A

JP2002269648A - 防犯装置

Info

Publication number: JP2002269648A
Application number: JP2001071693A
Authority: JP
Inventors: Toshio Akaha; 俊夫赤羽; Kaoru Nakanishi; 馨中西
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】監視対象である外壁やガラス板などが破壊或い
は穿孔されたことを高精度に検知することができる防犯
装置を低コストで提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る防犯装置は、境界面２０を挟
んだ一方側の空間に設けられて所定の検知音波を出力す
るスピーカ２と、他方側の空間に設けられて前記検知音
波を検出するマイク３と、マイク３の出力強度が所定レ
ベルを上回った場合に警報を発する検出手段５と、を有
する構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建造物の外壁やシ
ョウケースのガラス板などが破壊或いは穿孔されたこと
を検知して、不法侵入や窃盗の発生を警報する防犯装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の防犯装置の一つに、建造物の壁や
ショウケースのガラス板など（以下、監視対象と呼ぶ）
が破壊或いは穿孔された際に生じる音波や振動を検知す
ることで、不法侵入や窃盗の発生を警報する防犯装置が
ある。このような防犯装置としては、監視対象に直接振
動センサを密着させるタイプ、監視対象の破壊音に含ま
れる超音波をマイクロホンで検出するタイプ、監視対象
によって囲まれた密閉空間内にできる定在波の変化を検
出するタイプ、前記密閉空間内での音波の反射強度を検
出するタイプ、前記密閉空間内外での騒音の音圧差を検
出するタイプ、など数多くのタイプの防犯装置が提案さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】確かに、上記した種々
の防犯装置を用いれば、監視対象が破壊或いは穿孔され
たことを検知して、不法侵入や窃盗の発生を警報するこ
とが可能である。

【０００４】しかし、監視対象に直接振動センサを密着
させるタイプの防犯装置では、監視対象が大きくなるに
従って多数の振動センサが必要となるため、防犯装置の
設置コストが高くなってしまうといった課題を有してい
た。また、振動センサの設置が美観上好ましくない場合
もあった。

【０００５】一方、監視対象の破壊音に含まれる超音波
をマイクロホンで検出するタイプの防犯装置では、監視
対象が叩き割られるなどして所定レベル以上の超音波が
発生しなければ、その破壊或いは穿孔を検知することが
できないため、ガラスカッターのように大きな破壊音が
発生しない方法で監視対象が破壊或いは穿孔された状況
には対応できないという課題を有していた。また、監視
対象の材質によっては検出すべき超音波が発生しない場
合もあり、材質による適用範囲の制限があることも課題
であった。さらに、監視対象の周辺で発生した超音波
（例えば、ブラインドや鍵の開閉に伴って発生した超音
波）による誤報の発生が避けられないという課題もあっ
た。

【０００６】また、監視対象によって囲まれた密閉空間
内にできる定在波の変化を検出するタイプの防犯装置
や、該密閉空間内での音波の反射強度を検出するタイプ
の防犯装置では、密閉空間があまりに大きいと異常検出
の精度が低下して誤報が生じやすくなるといった課題を
有していた。これは、密閉空間内で人が動いたり、密閉
空間内の気温や気流が変化したりすることによって、検
出すべき定在波や音波の反射強度が変化するためであ
る。従って、このようなタイプの防犯装置を店舗やビ
ル、倉庫などの比較的大きな空間に適用することは困難
であった。

【０００７】また、監視対象によって囲まれた密閉空間
内外での騒音の音圧差を検出するタイプの防犯装置で
は、密閉空間内に騒音源が存在すると異常検出の精度が
低下して誤報が生じやすくなるといった課題を有してい
た。そのため、このようなタイプの防犯装置は、例えば
自動車のような内部に騒音源が存在しない小さな密閉空
間にしか適用することができなかった。また、このよう
なタイプの防犯装置を冷蔵庫や換気扇等の騒音源が存在
する店舗などに適用する場合には、異常検出の精度を向
上させるために多数の音圧センサが必要となるので、防
犯装置の設置コストが高くなるという課題があった。

【０００８】本発明は上記の問題点に鑑み、監視対象で
ある壁やガラス板などが破壊或いは穿孔されたことを、
その監視対象の材質や大きさに依らず、高精度に検知す
ることができる防犯装置を低コストで提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る防犯装置においては、境界面を挟んだ
一方側の空間に設けられて第１検知音波を出力する第１
のスピーカと、前記境界面を挟んだ他方側の空間に設け
られた第１のマイクロホンと、第１のマイクロホンによ
って受波された第１検知音波の強度が所定レベルを上回
った場合に第１の警報を発する第１の検出手段と、を有
する構成としている。

【００１０】また、上記構成から成る防犯装置では、第
１のスピーカに接続されて、搬送波となる音波を所定の
変調信号によって変調することで第１検知音波を生成す
る第１の送波手段と、第１のマイクロホンに接続され
て、第１検知音波から前記変調信号を復調する第１の受
波手段と、を有する構成にするとよい。

【００１１】なお、上記構成から成る防犯装置では、前
記変調信号として用いる乱数信号を生成する乱数発生器
と、第１の送波手段及び第１の受波手段における送受信
動作を同期させる同期手段と、を有する構成にするとよ
い。

【００１２】さらに、上記構成から成る防犯装置では、
第１のスピーカと同じ側の空間に設けられた第２のマイ
クロホンと、第２のマイクロホンによって受波された第
１検知音波の強度が所定レベルを下回った場合に第２の
警報を発する第２の検出手段と、を有する構成にすると
よい。

【００１３】または、第１のマイクロホンと同じ側の空
間に設けられて第１検知音波とは異なる第２検知音波を
出力する第２のスピーカと、第１のマイクロホンによっ
て受波された第２検知音波の強度が所定レベルを下回っ
た場合に第３の警報を発する第３の検出手段と、を有す
る構成にしてもよい。

【００１４】或いは、第１のスピーカと同じ側の空間に
設けられた第２のマイクロホンと、第１のマイクロホン
と同じ側の空間に設けられて第１検知音波とは異なる第
２検知音波を出力する第２のスピーカと、第２のマイク
ロホンによって受波された第１検知音波の強度が所定レ
ベルを下回った場合に第２の警報を発する第２の検出手
段と、第１のマイクロホンによって受波された第２検知
音波の強度が所定レベルを下回った場合に第３の警報を
発する第３の検出手段と、第２のマイクロホンによって
受波された第２検知音波の強度が所定レベルを上回った
場合に第４の警報を発する第４の検出手段と、を有する
構成にしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】まず、本発明に係る防犯装置の第
１実施形態について説明する。図１は本発明に係る防犯
装置の第１実施形態を示す概略構成図である。本図に示
すように、本実施形態における防犯装置は、第１の送波
手段１、第１のスピーカ２、第１のマイクロホン３（以
下、第１のマイク３と呼ぶ）、第１の受波手段４、及び
第１の検出手段５を有しており、監視対象である境界面
２０（建造物の外壁やショウケースのガラス板など）を
挟んだ一方側の空間に第１のスピーカ２が設置され、他
方側の空間に第１のマイク３が設置されている。なお、
ビルや店舗などの内部は境界面２０のどちら側と考えて
もよい。また、第１のスピーカ２及び第１のマイク３は
それぞれ１つずつ設置してもよいし、建物等の周囲を囲
むように複数ずつ設置してもよい。

【００１６】第１のスピーカ２には第１の送波手段１が
接続されており、第１のマイク３には第１の受波手段４
が接続されている。さらに、第１の受波手段４には第１
の検出手段５が接続されている。これらの各手段１、
４、５（第１のスピーカ２と第１のマイク３以外）は境
界面２０のどちら側に配置しても構わない。

【００１７】第１の送波手段１は発振器１０１、変調器
１０２、及び増幅器１０３を有している。発振器１０１
は搬送波となる音波Ａ（一般的には超音波を用いるが、
可聴音波を用いることも可能）を生成し、該音波Ａを変
調器１０２に送出する。変調器１０２は発振器１０１か
ら入力された音波Ａに所定の変調（例えば、パルス列信
号による振幅変調）を施し、その被変調信号Ｂを増幅器
１０３に送出する。増幅器１０３は変調器１０２から入
力された被変調信号Ｂを増幅し、第１のスピーカ２を駆
動する。このような動作により、第１のスピーカ２から
は第１検知音波が出力される。

【００１８】第１の受波手段４はマイクアンプ４０１と
復調器４０２を有している。マイクアンプ４０１は第１
のマイク３で受波された第１検知音波を増幅し、その増
幅信号Ｃを復調器４０２に送出する。復調器４０２はマ
イクアンプ４０１から入力された増幅信号Ｃを復調する
ことで変調信号Ｄを取り出し、該変調信号Ｄを第１の検
出手段５に送出する。

【００１９】第１の検出手段５はコンパレータ５０１と
閾値設定回路５０２を有している。コンパレータ５０１
は第１の受波手段４から入力された変調信号Ｄの振幅
と、閾値設定回路５０２によって設定された閾値電圧と
を比較し、変調信号Ｄの振幅が所定の閾値電圧を上回っ
た場合に第１の警報を出力する。閾値設定回路５０２は
例えば電源電圧を分圧することで所定の閾値電圧を生成
し、該閾値電圧をコンパレータ５０１の一入力端子に供
給する。なお、該閾値電圧の電圧値は、境界面２０が正
常状態（破壊や穿孔が為されていない状態）である場合
に検出される変調信号Ｄの振幅よりも高く、非正常状態
（破壊や穿孔が為された状態）である場合に検出される
変調信号Ｄの振幅よりも低くなるように設定すればよ
い。

【００２０】境界面２０が正常状態である場合、第１の
スピーカから出力された第１検知音波は境界面２０によ
って遮断され、第１のマイク３にはほとんど伝播しな
い。従って、変調信号Ｄの振幅は閾値電圧を下回るた
め、第１の検出手段５は第１の警報を出力しない。一
方、境界面２０が破壊或いは穿孔された場合、その破壊
箇所を通して第１のスピーカから出力された第１検知音
波が第１のマイク３に伝播する。従って、変調信号Ｄの
振幅が閾値電圧を上回った時点で、第１の検出手段５は
境界面２０が破壊或いは穿孔されたと判断して、第１の
警報を出力する。

【００２１】このような構成とすることにより、検知音
波の届く広範囲で境界面２０の破壊及び穿孔を検知可能
な防犯装置を実現することができる。従って、境界面２
０が大きくなってもスピーカやマイクをそれほど追加す
る必要がないので、防犯装置の設置コストを低く抑える
ことができる。また、境界面２０に多数のセンサを直接
設置する必要がないので美観を損なうことがない。さら
に、本実施形態の防犯装置は境界面２０の破壊音を受動
的に検知する方式ではないので、監視対象の材質や破壊
手段等に依ることなく、常に高精度な異常検知を行うこ
とができる。また、境界面２０によって囲まれた密閉空
間内にできる定在波の変化や音波の反射強度を検出する
方式でもないので、店舗やビル、倉庫などの比較的大き
な空間に適用した場合であっても、高精度に異常検知を
行うことができる。

【００２２】なお、第１のスピーカ２及び第１のマイク
３を境界面２０から離れた位置に設置することで、より
広い面積における境界面２０の破壊及び穿孔の検知が可
能となる。ただし、第１のスピーカ２や第１のマイク３
と境界面との間に道路等が存在すると、その道路を通過
する大型自動車等によって第１検知音波が遮断され、検
知精度が低下するおそれがある。従って、検知精度の向
上を図る観点から言えば、第１のスピーカ２及び第３の
マイク３は境界面２０の近傍に設置することが望まし
い。

【００２３】また、第１のスピーカ２と第１のマイク３
とは、必ずしも対向して設置する必要はなく、境界面２
０の破壊が予想される箇所での音波の回折によって、第
１検知音波が届く範囲であれば、天井面や床面、壁面に
設置することも可能である。ただし、第１のスピーカ２
及び第１のマイク３の代わりに、圧電素子などの超音波
振動子（例えば、村田製作所製ＭＡ４０）のような指向
性の強い素子を用いる場合には、発振素子と受信素子を
ほぼ対向させて設置することが望ましい。

【００２４】続いて、上記した第１実施形態における第
１検知音波の変調及び復調動作について、図２〜図４を
用いて説明を行う。図２は変調器１０２の一例を示す概
略構成図であり、図３は復調器４０２の一例を示す回路
図である。また、図４は図１〜図３の各部における信号
波形を示すタイムチャートである。

【００２５】図２に示すように、変調器１０２はパルス
発生器１０２ａと乗算器１０２ｂで構成されている。パ
ルス発生器１０２ａは変調信号となるパルス信号Ａ’を
生成し、該パルス信号Ａ’を乗算器１０２ｂに送出す
る。乗算器１０２ｂは発振器１０１から入力された所定
周期の音波Ａと、パルス発生器１０２ａから入力された
パルス信号Ａ’とを掛け合わせることで、変調器１０２
から増幅器１０３を通して第１のスピーカ２に送出され
る被変調信号Ｂ（すなわち第１検知音波）を生成する。
具体的には、搬送波となる音波Ａを２０ｋＨｚとし、該
音波Ａにパルス信号Ａ’による変調を施すことで、１０
０ｍｓ周期で２０ｍｓ幅程度の振幅出力部分を有する被
変調信号Ｂを出力するようにすればよい。

【００２６】一方、第１のスピーカ２から出力された第
１検知音波は、空間を伝播して第１のマイク３で受波さ
れた後にマイクアンプ４０１によって増幅信号Ｃとさ
れ、復調器４０２に入力される。復調器４０２の入力端
はコイルＬ１とコンデンサＣ１の一端にそれぞれ接続さ
れる一方で、演算増幅器ＯＰ１の一入力端にも接続され
ている。なお、コイルＬ１とコンデンサＣ１の他端はと
もにグランドに接続されている。

【００２７】演算増幅器ＯＰ１の他入力端は抵抗Ｒ１を
介してグランドに接続される一方で抵抗Ｒ２を介して自
身の出力端にも接続されている。また、演算増幅器ＯＰ
１の出力端はダイオードＤ１のアノードにも接続されて
いる。ダイオードＤ１のカソードはコンデンサＣ２と抵
抗Ｒ３の一端にそれぞれ接続される一方で、コンデンサ
Ｃ３を介して第１の検出回路５にも接続されている。な
お、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ３の他端はともにグランド
に接続されている。

【００２８】上記構成から成る復調器４０２は、コイル
Ｌ１とコンデンサＣ１で構成される同調回路部によって
搬送波Ａの周波数成分のみを選択的に抽出し、その抽出
信号を演算増幅器ＯＰ１から成る増幅回路部によって増
幅する。そして、その増幅信号をダイオードＤ１、コン
デンサＣ２、及び抵抗Ｒ３から構成される平滑回路部に
よって整流することで所望の信号成分のみを取り出し、
最後にコンデンサＣ３によって直流成分を取り除くこと
で変調信号Ｄを復調し、該変調信号Ｄを第１の検出回路
５に送出する。

【００２９】このような構成とすることにより、第１検
知音波と同じ周波数帯域の環境騒音等による影響（Ｓ／
Ｎ比の悪化等）を低減し、異常検知の精度を向上するこ
とができる。

【００３０】なお、上記したように、パルス信号を用い
た変調を行うと、パルス信号に含まれる高次高調波のた
めに検知信号が人間の可聴帯域の信号を含む場合があ
る。このような可聴帯域への影響を低減するためには、
搬送波周波数を４０ｋＨｚ程度と高くすることや、変調
信号の高調波を低次のローパスフィルタなどで取り除い
てから変調に用いることなどが考えられる。

【００３１】次に、本発明に係る防犯装置の第２実施形
態について説明する。図５は本発明に係る防犯装置の第
２実施形態を示す概略構成図である。本図に示すよう
に、本実施形態における防犯装置は、前述の第１実施形
態に加えて、第１の同期手段６を設けるとともに、第１
の送波手段１の内部に乱数発生器１０４、第１の受波手
段４の内部に相関計算器４０３、乱数発生器４０４、遅
延器４０５を追加した構成である。よって、第１実施形
態と同様の構成及び機能を有する部分については同一の
符号を付すことで説明を省略し、以下では本実施形態に
おける新規な構成部分について重点をおいた説明を行
う。

【００３２】第１の送波手段１の内部に設けられた乱数
発生器１０４と、第１の受波手段４の内部に設けられた
乱数発生器４０４は、ともに第１の同期手段６から入力
される同期信号Ａ（及びその遅延信号ａ）に同期して同
じ乱数系列の乱数信号Ｂ、ｂを発生する。変調器１０２
はこの乱数信号Ｂを用いて搬送波の変調を行い、被変調
信号Ｃ（すなわち第１検知信号）の生成を行う。

【００３３】一方、第１の受波手段４の内部では、復調
器４０２によってマイクアンプ４０１の出力信号Ｄから
変調信号Ｅが取り出され、相関計算器４０３によって該
変調信号Ｅと乱数信号ｂとの乗算結果を時間的に平均す
ることで両信号の相関が求められる。この結果、両信号
の相関が所定の閾値よりも高ければ境界面２０が破壊或
いは穿孔されていると判断することができる。この判定
動作については、後ほど詳細に説明を行う。

【００３４】また、上記した相関計算器４０３における
判定動作を高精度に行うためには、第１のスピーカ２か
ら第１のマイク３までの距離に応じた音波の到達時間Ｔ
ｄを考慮して第１の受波手段４で生成される乱数信号ｂ
を、第１の送波手段１で生成される乱数信号Ｂに対して
遅らせる必要がある。そこで、第１の受波手段４の内部
に設けられた遅延器４０５では、第１の同期手段６から
入力された同期信号Ａに対して音波の到達時間Ｔｄに概
略相当する遅延を行う。例えば、音速を３４０ｍとし、
第１のスピーカ２から第１のマイク３までの距離を５ｍ
とした場合、音波の到達時間Ｔｄは約１４．７ｍｓとな
る。

【００３５】さらに厳密に言えば、破壊或いは穿孔され
た箇所によって音波の到達に要する経路長が変化するの
で、その経路に応じて音波の到達時間Ｔｄも変化する。
例えば、破壊箇所の違いによる経路長の変動が１ｍであ
る場合は、到達時間Ｔｄは約２．９ｍｓ変動する。従っ
て、理想的には、このような経路変化に伴う到達時間Ｔ
ｄの変動も考慮して遅延器４０５における遅延を制御す
ることが望ましい。

【００３６】ただし、変調信号である乱数信号ＢがＨレ
ベルとなり、第１検知音波として振幅出力が為されてい
る時間が上記変動に対して２倍よりも十分に大きけれ
ば、精度は若干悪くなるものの両信号の相関計算は可能
である。従って、前述の第１実施形態で例示したよう
に、１００ｍｓ周期で２０ｍｓ幅程度の振幅出力部分を
有する被変調信号を第１検知音波として出力するように
すれば、その差は６倍以上なので充分相関計算が可能で
ある。なお、経路長の変動がさらに大きな場合は第１検
知音波の振幅出力幅を大きくすることが望ましい。その
結果、場合によっては変調周期を長くする必要が生じる
場合もある。

【００３７】続いて、上記した第２実施形態における乱
数信号の生成動作、及び相関計算動作について、図６〜
図８を用いて説明を行う。図６は乱数発生器１０４の一
例を示す概略構成図であり、乱数発生器４０４の構成も
同様である。また、図７は相関計算器４０３の一例を示
す回路図であり、図８は図５〜図７の各部における信号
波形を示すタイムチャートである。

【００３８】図６に示すように、ここでは乱数発生器１
０４として、最も構成の簡単なＭ系列の乱数信号発生回
路を示しており、この乱数発生器１０４はシフトレジス
タ１０４ａと、加算器１０４ｂ及び１０４ｃと、ＡＮＤ
回路１０４ｄと、によって構成されている。なお、乱数
発生器１０４としては、この他にもＧｏｌｄ系列の発生
回路や、乱数ではないがＷａｌｓｈ系列のテーブルをＲ
ＡＭで持つなどが考えられる。

【００３９】シフトレジスタ１０４ａは、第１の同期手
段６から入力される同期信号Ａの立ち下がりに同期して
レジスト値を右方向へシフトさせる。また、シフトレジ
スタ１０４ａの出力は加算器１０４ｂ、１０４ｃによっ
て所定のレジスタ値と加算（桁上げなし）されて、シフ
トレジスタ１０４ａに再入力される。従って、シフトレ
ジスタ１０４ａは同期信号Ａの立ち下がりに同期して、
ランダムに１または０となる乱数パルスＡ’を送出す
る。ここで、乱数発生器１０４の出力としては、同期信
号Ａと乱数パルスＡ’との論理積が出力される。従っ
て、乱数発生器１０４から変調器１０２に対して送出さ
れる乱数信号Ｂは、乱数パルスＡ’に基づいてパルスの
出力有無が決定されたランダムなパルス信号となる。

【００４０】なお、第１の送波手段１の内部に設けられ
た乱数発生器１０４と、第１の受波手段４の内部に設け
られた乱数発生器４０４とは回路構成が等しいため、両
乱数発生器のシフトレジスタに与える初期値が等しけれ
ば、同じ乱数系列の乱数信号Ｂ、ｂを発生することがで
きる。従って、第１の送波手段１及び第１の受波手段４
に設けられた両乱数発生器１０４、４０４に、他の送波
手段及び受波手段とは異なる同一初期値を与えること
で、その機器に固有の乱数系列を生成することが可能で
ある。

【００４１】一方、変調器１０２は発振器１０１から入
力された所定周期の音波と、乱数発生器１０４から入力
された乱数信号Ｂとを掛け合わせることで被変調信号Ｃ
を生成し、該被変調信号Ｃを第１検知音波として第１の
スピーカ２から出力する。第１のスピーカ２から出力さ
れた第１検知音波は、空間を伝播して第１のマイク３で
受波された後にマイクアンプ４０１によって増幅され
る。復調器４０２はマイクアンプ４０１の出力信号Ｄか
ら変調信号Ｅを取り出し、該変調信号Ｅを相関計算器４
０３に送出する。

【００４２】変調信号Ｅが入力される相関計算器４０３
の一入力端は、抵抗Ｒ４を介してスイッチｓｗ１の共通
端子ｓに接続されている。スイッチｓｗ１の一選択端子
ｓ０はコンデンサＣ４を介してグランドに接続される一
方で、スイッチｓｗ２の一選択端子ｔ０にも接続されて
おり、抵抗Ｒ５を介して演算増幅器ＯＰ２の反転入力端
子（−）にも接続されている。なお、スイッチｓｗ２の
共通端子ｔは抵抗Ｒ７を介してグランドに接続されてい
る。

【００４３】一方、スイッチｓｗ１の他選択端子ｓ１は
コンデンサＣ５を介してグランドに接続される一方で、
スイッチｓｗ２の他選択端子ｔ１にも接続されており、
抵抗Ｒ６を介して演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子
（＋）にも接続されている。なお、演算増幅器ＯＰ２の
非反転入力端子（＋）は抵抗Ｒ８を介してグランドに接
続されており、演算増幅器ＯＰ２の出力端子は第１の検
出手段５に接続される一方で、抵抗Ｒ９を介して自身の
反転入力端子（−）にも接続されている。

【００４４】なお、乱数発生器４０４から送出された乱
数信号ｂは、相関計算器４０３を構成するスイッチｓｗ
１、ｓｗ２にそれぞれ入力されている。乱数信号ｂが０
（Ｌレベル）であるとき、スイッチｓｗ１、ｓｗ２の各
共通端子ｓ、ｔはそれぞれ一選択端子ｓ０、ｔ０に接続
される。また、乱数信号ｂが１（Ｈレベル）であると
き、スイッチｓｗ１、ｓｗ２の各共通端子ｓ、ｔはそれ
ぞれ他選択端子ｓ１、ｔ１に接続される。

【００４５】すなわち、本実施形態の相関計算器４０３
は２系列の平滑化回路部を有しており、乱数発生器４０
４からの乱数信号ｂが０か１かによって、復調器４０２
からの変調信号Ｅを振り分け、それぞれの平滑化回路部
によって平均出力（積分値）を求める構成である。そし
て、乱数信号ｂが１であるときの平均出力（Ｆ）と、乱
数信号ｂが０であるときの平均出力（Ｇ）との差を計算
して両信号の相関を計算し、その結果を第１の検出手段
５に出力する。つまり、（−１、１）の２値の信号との
乗算をする代わりに、（＋）、（−）に振り分けること
により相関を求めている。

【００４６】ここで、境界面２０が正常状態である場
合、第１のスピーカから出力された第１検知音波は境界
面２０によって遮断され、第１のマイク３にはほとんど
伝播しない。従って、変調信号Ｅの振幅は減衰し、平均
出力（Ｆ）の値と平均出力（Ｇ）の値との差は小さくな
るため、第１の検出手段５は第１の警報を出力しない。
一方、境界面２０が破壊或いは穿孔された場合、その破
壊箇所を通して第１のスピーカから出力された第１検知
音波が第１のマイク３に伝播する。従って、変調信号Ｄ
の振幅は増大し、平均出力（Ｆ）の値と平均出力（Ｇ）
の値との差は大きくなる。そこで、第１の検出手段５で
は平均出力（Ｆ）の値と平均出力（Ｇ）の値との差が所
定の閾値を上回った場合に、境界面２０が破壊或いは穿
孔されたと判断して、第１の警報を出力する。

【００４７】このような構成とすることにより、第１検
知信号の変調信号が装置に固有のものとなるため、同様
の防犯装置が近隣に複数存在する場合であっても混信に
よる誤報を招くおそれが低減される。もちろん、第１実
施形態の防犯装置と同様に、第１検知音波と同じ周波数
帯域の環境騒音等による影響（Ｓ／Ｎ比の悪化等）を低
減し、異常検知の精度を向上することもできる。また、
第１の送波手段１と第１の受波手段４とにそれぞれ乱数
発生器１０４、４０４を設けるとともに、これらの同期
をとる第１の同期手段６を設けることにより、第１の送
波手段１と第１の受波手段４とが離れて設置されている
場合でも、第１検知音波の変調に用いる乱数信号が電気
的に盗聴されにくいため、詐称などの妨害を防ぐことが
できる。

【００４８】なお、上記した第１、第２実施形態では、
第１検知音波の変調方式として、振幅変調方式（ＡＳ
Ｋ）を用いた例を挙げて説明を行ったが、周波数変調方
式（ＦＳＫ）やパルス幅変調方式等、他の変調方式を用
いることも可能である。また、装置毎に乱数発生器や内
部の乱数テーブルを変更するのではなく、乱数発生器を
構成する回路（シフトレジスタ等）の初期値を同じ値に
セットすることで実現するのがコストの面で望ましい。
また、第１の送波手段と第１の受波手段にそれぞれ同じ
乱数発生回路を設けるのではなく、第１の送波手段で生
成した乱数信号を第２の送波手段に送信して用いたり、
同期手段内に乱数発生器を設けることで、コストを下げ
ることができる場合もある。

【００４９】次に、本発明に係る防犯装置の第３実施形
態について説明する。図９は本発明に係る防犯装置の第
３実施形態を示す概略構成図である。本図に示すよう
に、本実施形態における防犯装置は、前述の第２実施形
態に加えて、第２のマイク９、第２の受波手段１０、及
び第２の検出手段１１を追加した構成である。よって、
第２実施形態と同様の構成及び機能を有する部分につい
ては同一の符号を付すことで説明を省略し、以下では本
実施形態における新規な構成部分について重点をおいた
説明を行う。

【００５０】第２のマイク９は境界面２０に対して第１
のスピーカ２と同じ側の空間に設置されており、第１の
スピーカ２から出力された第１検知音波は第２のマイク
９を通して第２の受波手段１０に送られる。第２の受波
手段１０は第１の受波手段４と同様の処理により変調信
号の復調を行い、第２の検出手段１１は該変調信号の振
幅と所定の閾値との比較を行う。なお、第１の同期手段
６を設ける場合、第１の送波手段１と同期した同期信号
を第１の受波手段４と第２の受波手段１０に入力する必
要がある。

【００５１】ここで、第２の検出手段１１は、第１の検
出手段５とは逆の条件が満たされた場合、すなわち、第
１検知音波が第２のマイク９に伝播されなくなり、第２
の検出手段１１に対して入力される変調信号の振幅が所
定の閾値を下回った場合に、第２の警報を出力する構成
である。

【００５２】このような構成とすることにより、第１の
送波手段１、第１のスピーカ２、第２のマイク９、第２
の受波手段１０、もしくは第２の検出手段１１のいずれ
かが異常であることを検知して第２の警報を発すること
ができる。例えば、何者かが第１の送波手段１や第１の
スピーカ２に妨害工作を施すことで、第１のマイク３に
伝播されるべき第１検知信号を遮断し、その間に境界面
２０の破壊や穿孔を企てた場合であっても、第２のマイ
ク９に第１検知音波が伝播されなくなった時点で第２の
警報を発することができるため、より信頼性の高い防犯
装置を実現することができる。

【００５３】次に、本発明に係る防犯装置の第４実施形
態について説明する。図１０は本発明に係る防犯装置の
第４実施形態を示す概略構成図である。本図に示すよう
に、本実施形態における防犯装置は、前述の第２実施形
態に加えて、第２の送波手段７、第２のスピーカ８、第
３の受波手段１３、第３の検出手段１４、及び第２の同
期手段１２を追加した構成である。よって、第２実施形
態と同様の構成及び機能を有する部分については同一の
符号を付すことで説明を省略し、以下では本実施形態に
おける新規な構成部分について重点をおいた説明を行
う。

【００５４】第２のスピーカ８は境界面２０に対して第
１のマイク３と同じ側の空間に設置されており、第２の
スピーカ８から出力された第２検知音波は、第１のマイ
ク３を通して第３の受波手段１３に送られる。なお、第
２検知音波は第１検知音波とその搬送波の周波数、或い
はその変調信号等が異なる検知音波である。第３の受波
手段１３は第１の受波手段４と同様の処理により変調信
号の復調を行い、第３の検出手段１４は該変調信号の振
幅と所定の閾値との比較を行う。

【００５５】なお、第２の送波手段と第３の受波手段１
３における送受信動作は、第２の同期手段１２から出力
される同期信号に基づいて同期がとられている。本実施
形態では、第１の同期手段６と第２の同期手段１２を異
なる構成としたが、第１の送波手段１と第２の送波手段
７との間で搬送波の周波数や変調信号が異なっていれ
ば、第１の同期手段６と第２の同期手段１２は、それ自
体同じでも構わない。

【００５６】ここで、第３の検出手段１４は、第１の検
出手段５とは逆の条件が満たされた場合、すなわち、第
２検知音波が第１のマイク３に伝播されなくなり、第３
の検出手段１４に対して入力される変調信号の振幅が所
定の閾値を下回った場合に、第３の警報を出力する構成
である。

【００５７】このような構成とすることにより、第１の
マイク３、第２の送波手段７、第２のスピーカ８、第３
の受波手段１３、もしくは第３の検出手段１４のいずれ
かが異常であることを検知して第３の警報を発すること
ができる。例えば、何者かが第１のマイク３に妨害工作
を施すことで、第１のマイク３に伝播されるべき第１検
知信号を遮断し、その間に境界面２０の破壊や穿孔を企
てた場合であっても、第１のマイク３に第２検知音波が
伝播されなくなった時点で第３の警報を発することがで
きるため、より信頼性の高い防犯装置を実現することが
できる。

【００５８】次に、本発明に係る防犯装置の第５実施形
態について説明する。図１１は本発明に係る防犯装置の
第５実施形態を示す概略構成図である。本図に示すよう
に、本実施形態における防犯装置は、前述の第２実施形
態に加えて、第２の送波手段７、第２のスピーカ８、第
２のマイク９、第２の受波手段１０、第２の検出手段１
１、第２の同期手段１２、第３の受波手段１３、第３の
検出手段１４、第４の受波手段１５、及び第４の検出手
段１６を追加した構成である。よって、第２実施形態と
同様の構成及び機能を有する部分については同一の符号
を付すことで説明を省略し、以下では本実施形態におけ
る新規な構成部分について重点をおいた説明を行う。

【００５９】第２のスピーカ８は境界面２０に対して第
１のマイク３と同じ側の空間に設置されており、第２の
マイク９は境界面２０に対して第１のスピーカ２と同じ
側の空間に設置されている。第２のスピーカ８から出力
された第２検知音波は、第１のマイク３を通して第３の
受波手段１３に送られる一方で、第２のマイク９を通し
て第４の受波手段１５にも送られる。第１のスピーカ２
から出力された第１検知音波は第１のマイク３を通して
第１の受波手段４に送られる一方で、第２のマイク９を
通して第２の受波手段１０にも送られる。

【００６０】第２、第３、第４の受波手段１０、１３、
１５はいずれも、第１の受波手段４と同様の処理により
変調信号の復調を行い、第２、第３、第４の検出手段１
１、１４、１６はいずれも、該変調信号の振幅と所定の
閾値との比較を行う。なお、第１の送波手段と第１、第
２の受波手段４、１０における送受信動作は、第１の同
期手段６から出力される同期信号に基づいて同期がとら
れている。また、第２の送波手段と第３、第４の受波手
段１３、１５における送受信動作は、第２の同期手段１
２から出力される同期信号に基づいて同期がとられてい
る。本実施形態では、第１の同期手段６と第２の同期手
段１２を異なる構成としたが、第１の送波手段１と第２
の送波手段７との間で搬送波の周波数や変調信号が異な
っていれば、第１の同期手段６と第２の同期手段１２
は、それ自体同じでも構わない。

【００６１】ここで、第２の検出手段１１は、第１の検
出手段５とは逆の条件が満たされた場合、すなわち、第
１検知音波が第２のマイク９に伝播されなくなり、第２
の検出手段１１に対して入力される変調信号の振幅が所
定の閾値を下回った場合に、第２の警報を出力する構成
である。また、第３の検出手段１４は、第１の検出手段
５とは逆の条件が満たされた場合、すなわち、第２検知
音波が第１のマイク３に伝播されなくなり、第３の検出
手段１４に対して入力される変調信号の振幅が所定の閾
値を下回った場合に、第３の警報を出力する構成であ
る。さらに、第４の検出手段１６は、第１の検出手段５
とは同様の条件が満たされた場合、すなわち、第２検知
音波が第２のマイク９に伝播され、第４の検出手段１６
に対して入力される変調信号の振幅が所定の閾値を上回
った場合に、第４の警報を出力する構成である。

【００６２】このような構成とすることにより、境界面
２０の異常検出を上記したいずれの実施形態よりも確実
にするとともに、侵入者や窃盗者による妨害を一層困難
なものとし、より信頼性の高い防犯装置を実現すること
ができる。

【００６３】次に、本発明に係る防犯装置の第６実施形
態について説明する。図１２は本発明に係る防犯装置の
第６実施形態を示す概略構成図である。本図では境界面
２０を上から見たところを示している。境界面２０を保
持する左の壁面２１の外側に第１のスピーカ２、内側に
第２のスピーカ８、右の壁面２２の外側に第２のマイク
９、内側に第１のマイク３を設置する。第１のスピーカ
２と第２のマイク９、第２のスピーカ８と第１のマイク
３がそれぞれ対向するように設置するが、スピーカやマ
イクの指向性が鋭い場合には、境界面２０に開いた小さ
な穴を通してより検知音波が通過しやすいように、境界
面２０と平行よりも少し境界面２０に向けてスピーカ及
びマイクを設置するのが望ましい。

【００６４】このような設置を行うことにより、第１の
スピーカ２から第２のマイク９、或いは第２のスピーカ
８から第１のマイク３へは直接音或いは境界面２０での
１回反射音が到達することになる。従って、境界面２０
が正常状態である場合、第２の受波手段１０及び第３の
受波手段１３で検出される伝播強度は大きいものとな
る。一方、境界面２０に対して人間などが接近した場
合、上記した伝播強度は小さくなるため、第２の検出手
段１１及び第３の検出手段１４における閾値を通常より
も少し低く設定しておけば、境界面２０の外部または内
部に対する人間の接近を検出して、第２の警報出力或い
は第３の警報出力を報知することができる。これによ
り、境界面２０が破壊或いは穿孔されることを未然に防
止することが可能となる。

【００６５】また、何者かがこれらのスピーカ２、８、
及びマイク３、９を遮蔽することによって妨害を加えた
場合には、第２、第３の受波手段１０、１３のいずれか
における伝播強度が極端に小さくなるため、上記と同様
に異常を検知することが可能である。なお、境界面２０
の破壊或いは穿孔と、境界面２０に対する何者かの接近
を両方検知したい場合には、第２の検出手段１１及び第
３の検出手段１４における閾値を複数設けることで、警
報レベルを複数設けることも有効である。

【００６６】さらに、何者かが境界面２０に対して破
壊、穿孔等を行った場合、第１のスピーカ２から第１の
マイク３、及び第２のスピーカ８から第２のマイク９の
両方の伝播強度が大きくなるため、その破壊或いは穿孔
を検知することができる。仮に何者かによって外部に設
けられた第１のスピーカ２或いは第２のマイク９のどち
らかが遮蔽された場合であっても、他方の経路を通じて
境界面２０が破壊されたことを検知することができる。

【００６７】なお、第１のスピーカ２と第２のマイク９
の両方が遮蔽された場合には、境界面２０が破壊された
ことを検知することができなくなるが、この場合には第
２の警報によって第１のスピーカ２か第２のマイク９の
いずれかが遮蔽されていることが既に警報されているた
め、その警報が発生した時点で、監視カメラ（図示せ
ず）等による近辺の監視や、該監視カメラの画像記録等
を行うこともできる。

【００６８】

【発明の効果】上記に説明した通り、本発明に係る防犯
装置においては、境界面を挟んだ一方側の空間に設けら
れて第１検知音波を出力する第１のスピーカと、前記境
界面を挟んだ他方側の空間に設けられた第１のマイクロ
ホンと、第１のマイクロホンによって受波された第１検
知音波の強度が所定レベルを上回った場合に第１の警報
を発する第１の検出手段と、を有する構成としている。

【００６９】このような構成とすることにより、検知音
波の届く広範囲で境界面の破壊及び穿孔を検知可能な防
犯装置を実現することができる。従って、境界面が大き
くなってもスピーカやマイクをそれほど追加する必要が
ないので、防犯装置の設置コストを低く抑えることがで
きる。また、境界面に多数のセンサを直接設置する必要
がないので美観を損なうことがない。さらに、本発明に
係る防犯装置は境界面の破壊音を受動的に検知する方式
ではないので、境界面の材質や破壊手段等に依ることな
く、常に高精度な異常検知を行うことができる。また、
境界面によって囲まれた密閉空間内にできる定在波の変
化や音波の反射強度を検出する方式でもないので、店舗
やビル、倉庫などの比較的大きな空間に適用した場合で
あっても高精度に異常検知を行うことができる。

【００７０】また、上記構成から成る防犯装置では、第
１のスピーカに接続されて、搬送波となる音波を所定の
変調信号によって変調することで第１検知音波を生成す
る第１の送波手段と、第１のマイクロホンに接続され
て、第１検知音波から前記変調信号を復調する第１の受
波手段と、を有する構成にするとよい。

【００７１】このような構成とすることにより、第１検
知音波と同じ周波数帯域の環境騒音等による影響を低減
し、異常検知の精度を向上することができる。

【００７２】なお、上記構成から成る防犯装置では、前
記変調信号として用いる乱数信号を生成する乱数発生器
と、第１の送波手段及び第１の受波手段における送受信
動作を同期させる同期手段と、を有する構成にするとよ
い。

【００７３】このような構成とすることにより、第１検
知信号の変調信号が装置に固有のものとなるため、同様
の防犯装置が近隣に複数存在する場合であっても混信に
よる誤報を招くおそれが低減される。また、第１検知音
波と同じ周波数帯域の環境騒音等による影響を低減し、
異常検知の精度を向上することもできる。なお、第１の
送波手段と第１の受波手段とにそれぞれ乱数発生器を設
けるとともに、これらの同期をとる同期手段を設けるこ
とにより、第１の送波手段と第１の受波手段４が離れて
設置されている場合でも、第１検知音波の変調に用いる
乱数信号が電気的に盗聴されにくいため、詐称などの妨
害を防ぐことができる。

【００７４】さらに、上記構成から成る防犯装置では、
第１のスピーカと同じ側の空間に設けられた第２のマイ
クロホンと、第２のマイクロホンによって受波された第
１検知音波の強度が所定レベルを下回った場合に第２の
警報を発する第２の検出手段と、を有する構成にすると
よい。

【００７５】このような構成とすることにより、第１の
送波手段、第１のスピーカ、第２のマイク、第２の受波
手段、もしくは第２の検出手段のいずれかが異常である
ことを検知して第２の警報を発することができる。例え
ば、何者かが第１の送波手段や第１のスピーカに妨害工
作を施すことで、第１のマイクに伝播されるべき第１検
知信号を遮断し、その間に境界面の破壊や穿孔を企てた
場合であっても、第２のマイクに第１検知音波が伝播さ
れなくなった時点で第２の警報を発することができるた
め、より信頼性の高い防犯装置を実現することができ
る。

【００７６】または、第１のマイクロホンと同じ側の空
間に設けられて第１検知音波とは異なる第２検知音波を
出力する第２のスピーカと、第１のマイクロホンによっ
て受波された第２検知音波の強度が所定レベルを下回っ
た場合に第３の警報を発する第３の検出手段と、を有す
る構成にしてもよい。

【００７７】このような構成とすることにより、第１の
マイク、第２の送波手段、第２のスピーカ、第３の受波
手段、もしくは第３の検出手段のいずれかが異常である
ことを検知して第３の警報を発することができる。例え
ば、何者かが第１のマイクに妨害工作を施すことで、第
１のマイクに伝播されるべき第１検知信号を遮断し、そ
の間に境界面の破壊や穿孔を企てた場合であっても、第
１のマイクに第２検知音波が伝播されなくなった時点で
第３の警報を発することができるため、より信頼性の高
い防犯装置を実現することができる。

【００７８】或いは、第１のスピーカと同じ側の空間に
設けられた第２のマイクロホンと、第１のマイクロホン
と同じ側の空間に設けられて第１検知音波とは異なる第
２検知音波を出力する第２のスピーカと、第２のマイク
ロホンによって受波された第１検知音波の強度が所定レ
ベルを下回った場合に第２の警報を発する第２の検出手
段と、第１のマイクロホンによって受波された第２検知
音波の強度が所定レベルを下回った場合に第３の警報を
発する第３の検出手段と、第２のマイクロホンによって
受波された第２検知音波の強度が所定レベルを上回った
場合に第４の警報を発する第４の検出手段と、を有する
構成にしてもよい。

【００７９】このような構成とすることにより、境界面
の異常検出を上記したいずれの構成から成る防犯装置よ
りも確実にするとともに、侵入者や窃盗者による妨害を
一層困難なものとし、より信頼性の高い防犯装置を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る防犯装置の第１実施形態を示す
概略構成図である。

【図２】変調器１０２の一例を示す概略構成図であ
る。

【図３】復調器４０２の一例を示す回路図である。

【図４】図１〜図３の各部における信号波形を示すタ
イムチャートである。

【図５】本発明に係る防犯装置の第２実施形態を示す
概略構成図である。

【図６】乱数発生器１０４の一例を示す概略構成図で
ある。

【図７】相関計算器４０３の一例を示す回路図であ
る。

【図８】図５〜図７の各部における信号波形を示すタ
イムチャートである。

【図９】本発明に係る防犯装置の第３実施形態を示す
概略構成図である。

【図１０】本発明に係る防犯装置の第４実施形態を示
す概略構成図である。

【図１１】本発明に係る防犯装置の第５実施形態を示
す概略構成図である。

【図１２】本発明に係る防犯装置の第６実施形態を示
す概略構成図である。

【符号の説明】

１第１の送波手段２第１のスピーカ３第１のマイクロホン（マイク）４第１の受波手段５第１の検出手段６第１の同期手段７第２の送波手段８第２のスピーカ９第２のマイクロホン（マイク）１０第２の受波手段１１第２の検出手段１２第２の同期手段１３第３の受波手段１４第３の検出手段１５第４の受波手段１６第４の検出手段１０１発振器１０２変調器１０２ａパルス発生器１０２ｂ乗算器１０３増幅器１０４乱数発生器１０４ａシフトレジスタ１０４ｂ加算器１０４ｃ加算器１０４ｄＡＮＤ回路４０１マイクアンプ４０２復調器４０３相関計算器４０４乱数発生器４０５遅延器５０１コンパレータ５０２閾値設定回路

フロントページの続きＦターム(参考） 5C084 AA03 AA15 BB40 CC08 CC10 DD02 DD79 GG74 HH13 5J083 AA02 AB16 AC28 AD30 AE06 AF01 BA02 BA06 BE08 BE19 CA03 EB11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】境界面を挟んだ一方側の空間に設けられて
第１検知音波を出力する第１のスピーカと、前記境界面
を挟んだ他方側の空間に設けられた第１のマイクロホン
と、第１のマイクロホンによって受波された第１検知音
波の強度が所定レベルを上回った場合に第１の警報を発
する第１の検出手段と、を有することを特徴とする防犯
装置。
【請求項２】第１のスピーカに接続されて、搬送波とな
る音波を所定の変調信号によって変調することで第１検
知音波を生成する第１の送波手段と、第１のマイクロホ
ンに接続されて、第１検知音波から前記変調信号を復調
する第１の受波手段と、を有することを特徴とする請求
項１に記載の防犯装置。
【請求項３】前記変調信号として用いる乱数信号を生成
する乱数発生器と、第１の送波手段及び第１の受波手段
における送受信動作を同期させる同期手段と、を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の防犯装置。
【請求項４】第１のスピーカと同じ側の空間に設けられ
た第２のマイクロホンと、第２のマイクロホンによって
受波された第１検知音波の強度が所定レベルを下回った
場合に第２の警報を発する第２の検出手段と、を有する
事を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
防犯装置。
【請求項５】第１のマイクロホンと同じ側の空間に設け
られて第１検知音波とは異なる第２検知音波を出力する
第２のスピーカと、第１のマイクロホンによって受波さ
れた第２検知音波の強度が所定レベルを下回った場合に
第３の警報を発する第３の検出手段と、を有する事を特
徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の防犯装
置。
【請求項６】第１のスピーカと同じ側の空間に設けられ
た第２のマイクロホンと、第１のマイクロホンと同じ側
の空間に設けられて第１検知音波とは異なる第２検知音
波を出力する第２のスピーカと、第２のマイクロホンに
よって受波された第１検知音波の強度が所定レベルを下
回った場合に第２の警報を発する第２の検出手段と、第
１のマイクロホンによって受波された第２検知音波の強
度が所定レベルを下回った場合に第３の警報を発する第
３の検出手段と、第２のマイクロホンによって受波され
た第２検知音波の強度が所定レベルを上回った場合に第
４の警報を発する第４の検出手段と、を有する事を特徴
とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の防犯装
置。