JP2008158967A - 多段式ビームセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】回路構成を簡略化してコストダウンが図れると共に、電気的ノイズを受けても誤識別のない多段式ビームセンサを提供する。
【解決手段】赤外線信号を発信する投光素子を有する投光器と、該投光器からの赤外線信号を受信する受光素子を有する受光器とを備えたビームセンサを多段に配置した多段式ビームセンサであって、投光器と受光器に、各ビームセンサによる赤外線信号の識別化を可能にするフィルタ手段が設けられていることを特徴とする。前記フィルタ手段は、投光器と受光器の各光学ユニット部分にそれぞれ配置された光学フィルタで構成されたり、近赤外線波長の異なるバンドパスフィルタで構成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、投光器と受光器を備えたビームセンサが複数段配置されて使用される多段式ビームセンサに関する。

防犯警報装置として使用されるビームセンサは、投光素子を有して赤外線信号（光）を発信する投光器と、この投光器に対して対向配置され投光素子から発信された赤外線信号を受光する受光素子を有する受光器等で構成されており、その検知精度を高めるために、ビームセンサを例えば上下方向に複数段配置して多段で使用する場合が多い。従来、このようにビームセンサを複数段配置する場合には、各ビームセンサの赤外線信号（チャンネルという）を識別する必要があり、このチャンネルの識別方式としては、例えば図４に示す方式が採用されている。

すなわち、図４（ａ）に示すように、各チャンネルの同期信号Ｓ１の後に、各チャンネル毎に所定の時間差を有して同一の本信号Ｓ２を出力したり、あるいは図４（ｂ）に示すように、各チャンネル毎に異なる周波数の信号Ｓ３を使用することにより、各チャンネルの識別化を図るようにしている。なお、ビームセンサを多段に配置した場合の、各チャンネルの識別（制御）に関する特許文献は存在しない。

しかしながら、このような多段式ビームセンサにあっては、回路構成が複雑になってコストがアップし易くなると共に、全てのチャンネルの赤外線信号を受光器で受けるため、回路的に多チャンネルから自身のチャンネル信号を識別しなければならず、電気的ノイズが入ると識別が難しくなるという問題点を有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、回路構成を簡略化してコストダウンが図れると共に、電気的ノイズを受けても誤識別のない多段式ビームセンサを提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、赤外線信号を発信する投光素子を有する投光器と、該投光器からの赤外線信号を受信する受光素子を有する受光器とを備えたビームセンサを多段に配置した多段式ビームセンサであって、前記投光器と受光器に、各ビームセンサによる赤外線信号の識別化を可能にするフィルタ手段が設けられていることを特徴とする。

そして、前記フィルタ手段は、請求項２に記載の発明のように、投光器と受光器の各光学ユニット部分にそれぞれ配置された光学フィルタで構成されていたり、請求項３に記載の発明のように、近赤外線波長の異なるバンドパスフィルタで構成されていることが好ましい。

本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、投光素子を有する投光器と受光素子を有する受光器に、複数段に配置される各ビームセンサによる赤外線信号の識別化を可能にするフィルタ手段が設けられているため、フィルタ手段の使用により、投光器等の回路構成の簡略化を図りビームセンサ自体のコストダウンを図ることができると共に、電気的ノイズを受けても誤識別のない多段式ビームセンサを得ることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、フィルタ手段が投光器と受光器の各光学ユニット部分にそれぞれ配置された光学フィルタで構成されているため、各ビームセンサで使用される赤外線信号を明確に特定できて、チャンネル識別を一層高精度に行うことができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、フィルタ手段が近赤外線波長の異なるバンドパスフィルタで構成されているため、各バンドパスフィルタの波長を所定に設定することにより、各チャンネルの識別精度をより一層高めることができると共に、コスト安価なフィルタの使用が可能となり、センサ自体のコストを一層低減させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明に係わる多段式ビームセンサの一実施形態を示し、図１がその使用状態の概略構成図、図２が各ビームセンサの概略構成図、図３が動作を説明するための説明図である。

図１に示すように、多段式ビームセンサ１は、投光器３ａ〜３ｃと受光器４ａ〜４ｃからなる複数台（図では３台）のビームセンサ２ａ〜２ｃを有し、各ビームセンサ２ａ〜２ｃの投光器３ａ〜３ｃと受光器４ａ〜４ｃがコントローラ５にそれぞれ接続されている。前記各ビームセンサ２ａ〜２ｃの投光器３ａ〜３ｃは、図２に示すように、投光素子としての赤外線発光ＬＥＤ６と、該ＬＥＤ６を駆動させるＬＥＤ駆動部７と、光学ユニットとしてのレンズ８等で構成されている。

また、前記各ビームセンサ２ａ〜２ｃの受光器４ａ〜４ｃは、受光素子としてのフォトダイオード９と、該フォトダイオード９で受光した信号を処理する増幅部１０、レベル比較部１１及びアラーム出力部１２と、光学ユニットとしてのレンズ１３等で構成されている。そして、各投光器３ａ〜３ｃと各受光器４ａ〜４ｃのレンズ８、１３の後方もしくは前方側には、フィルタ手段としての光学フィルタ１４、１５が配置されている。

この光学フィルタ１４、１５は、例えばガラス基板上に高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電体膜を交互に数十層から数百層積層して膜厚を数十μｍに形成した誘電体多層膜光学フィルタで構成されている。この時、各光学フィルタ１４、１５は、バンドパスフィルタが使用され、図３に示すように各ビームセンサ２ａ〜２ｃ（チャンネル１〜チャンネル３）の濾過特性（近赤外線波長に対する透過率）が異なるように、すなわち例えばチャンネル１の濾過波長が短くチャンネル３の濾過波長が長くなるように設定されている。

なお、前記コントローラ５は、例えば信号処理回路としてのマイコンや侵入者判定用の基準値等を記憶する記憶部等（いずれも図示せず）を有しており、各ビームセンサ２ａ〜２ｃのＬＥＤ駆動部７に発信信号を出力すると共に、各ビームセンサ２ａ〜２ｃのアラーム出力部１２から出力される信号を処理して、侵入者を検知した際に異常信号を警備会社等に通報するようになっている。なお、図１及び図２の例では、各ビームセンサ２ａ〜２ｃに、ＬＥＤ駆動部７、増幅部１０、レベル比較部１１及びアラーム出力部１２をそれぞれ設け、これらをコントローラ５で制御する構成としたが、例えば各ビームセンサ２ａ〜２ｃ内の各部や適宜回路の増設等によってコントローラ５に相当する機能を各ビームセンサ２ａ〜２ｃ内に構築して、前記コントローラ５を省略したりその構成の簡略化を図ることも可能である。

次に、このように構成された多段式ビームセンサ１の動作の一例について説明する。先ず、３台の各ビームセンサ２ａ〜２ｃの光学フィルタ１４、１５の特性を図３に示すように設定し、各ビームセンサ２ａ〜２ｃの投光器３ａ〜３ｃと受光器４ａ〜４ｃを警戒領域の所定位置に例えば上下方向に所定間隔を有してそれぞれ対向配置する。また、コントローラ５の記憶部には、侵入者の検知基準として、例えば３台のビームセンサ２ａ〜２ｃの全てから検知信号が出力された際に「侵入者有り」と判定するように設定する。

そして、コントローラ５の電源を投入して各ビームセンサ２ａ〜２ｃの投光器３ａ〜３ｃから図１及び図２の点線で示すように赤外線信号Ｓを受光器４ａ〜４ｃに向けて照射（発信）して多段式ビームセンサ１を監視可能状態とする。この監視可能状態で侵入者が各ビームセンサ２ａ〜２ｃの投光器３ａ〜３ｃと受光器４ａ〜４ｃ間を通過すると、侵入者により赤外線信号Ｓが遮断され、この信号Ｓの遮断が受光器４ａ〜４ｃの前記レベル比較部１１等で処理されて侵入者が検知され、アラーム出力部１２からアラーム信号がコントローラ５に出力される。コントローラ５は、３台全てのビームセンサ２ａ〜２ｃからアラーム信号が同時に出力された場合に「侵入者有り」と判定して、例えば警報を発したり警備会社に異常信号を通報する。

この時、侵入者を検知した３台のビームセンサ２ａ〜２ｃは、各ビームセンサ２ａ〜２ｃで使用している赤外線信号Ｓの波長が異なっていることから、各ビームセンサ２ａ〜２ｃ）の投光器３ａ〜３ｃと受光器４ａ〜４ｃ間を侵入者が通過することで、各ビームセンサ２ａ〜２ｃで侵入者が確実に検知されて、各ビームセンサ２ａ〜２ｃのアラーム出力部１２からコントローラ５にアラーム信号が出力されることになる。

一方、例えば小動物等が３台のビームセンサ２ａ〜２ｃのうち１台のビームセンサ２ｃの投光器３ｃと受光器４ｃ間を通過してその赤外線信号Ｓを遮断した場合は、小動物を検知したビームセンサ２ｃからアラーム信号がコントローラ５に出力されるが、この時、コントローラ５は、アラーム信号が１台のビームセンサ２ｃのみであることから、「侵入者無し」と判定する。この時も、波長の異なる各ビームセンサ２ａ〜２ｃの赤外線信号Ｓにより、所定のビームセンサ２ｃで小動物等が確実に検知できることになる。

つまり、３台のビームセンサ２ａ〜２ｃの投光器３ａ〜３ｃと受光器４ａ〜４ｃ間を所定に配置すると共に、各ビームセンサ２ａ〜２ｃの使用する赤外線信号Ｓの波長をそれぞれ異なるように設定することにより、侵入者を検知したビームセンサ２ａ〜２ｃを特定でき、その検知したビームセンサ２ａ〜２ｃの数が予め設定した基準値の場合に「侵入者有り」と判定し、基準値に達しない場合に「侵入者無し」と判定できて、ビームセンサ２ａ〜２ｃの配置個数と基準値を所定に設定することにより、侵入者を高精度に検知できることになる。

このように、上記実施形態の多段式ビームセンサ１によれば、上下方向に三段配置される各ビームセンサ２ａ〜２ｃの投光器３ａ〜３ｃと受光器４ａ〜４ｃに濾過特性の異なる光学フィルタ１４、１５がそれぞれ配置されているため、各光学フィルタ１４、１５により、各ビームセンサ２ａ〜２ｃで使用される赤外線信号Ｓの識別が可能となり、投光器３ａ〜３ｃや受光器４ａ〜４ｃの回路構成を簡略化して、多段式ビームセンサ１自体のコストダウンを図ることができると共に、従来のようなチャンネル識別が不要となり、電気的ノイズ等による誤識別を防止して高精度なチャンネル識別を行うことができる。

特に、光学フィルタ１４、１５が投光器３ａ〜３ｃと受光器４ａ〜４ｃの各レンズ８、１３後方もしくは前方にそれぞれ配置されているため、各ビームセンサ２ａ〜２ｃで使用される赤外線信号Ｓを明確に特定できて、チャンネル識別を一層高精度に行うことができる。さらに、光学フィルタ１４、１５が近赤外線波長の異なるバンドパスフィルタで構成されているため、各バンドパスフィルタの波長を所定に設定することにより、各チャンネルの識別精度をより一層高めることができると共に、コスト安価なバンドパスフィルタの使用が可能となって、各ビームセンサ２ａ〜２ｃのコストを一層低減させて、多段式ビームセンサ１を一層安価に形成することができる。

また、「侵入者有り」として判定する基準値を予めコントローラ５に記憶することにより異常判定を行うことができるため、設置場所等に応じた警戒状態を容易に得ることができて、使い勝手と汎用性に優れた多段式ビームセンサ１を提供することが可能となる。

なお、上記実施形態においては、３台のビームセンサ２ａ〜２ｃの全てで侵入者が検知された場合にコントローラ５により「侵入者有り」と判定したが、本発明はこの例に限定されず、例えばいずれか２台のビームセンサ２ａ〜２ｃで侵入者が検知された場合に「侵入者有り」と判定することもできる。また、上記実施形態においては、光学フィルタ１４、１５としてバンドパスフィルタを使用したが、例えばロ−パスフィルタとハイパスフィルタあるいはこれらとバンドパスフィルタを適宜に組み合わせて使用することも可能である。

さらに、上記実施形態における、ビームセンサ２ａ〜２ｃの配置個数、各ビームセンサ２ａ〜２ｃやコントローラ５の構成等は一例であって、例えばビームセンサを２台もしくは４台以上の複数台配置する等、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することができる。

本発明は、警戒領域に配置されて侵入者等を検知する多段式ビームセンサに限らず、例えば物品の搬送状態の検知に使用される多段式ビームセンサ等、他の全ての多段式ビームセンサに適用できる。

本発明に係わる多段式ビームセンサの一実施形態を示す使用状態の概略構成図 同ビームセンサの概略構成図 同その動作を説明するための説明図 従来のチャンネル識別方式の説明図

符号の説明

１・・・多段式ビームセンサ、２ａ〜２ｃ・・・ビームセンサ、３ａ〜３ｃ・・・投光器、４ａ〜４ｃ・・・受光器、５・・・コントローラ、６・・・赤外線発光ＬＥＤ、７・・・ＬＥＤ駆動部、８・・・レンズ、９・・・フォトダイオード、１０・・・増幅部、１１・・・レベル比較部、１２・・・アラーム出力部、１３・・・レンズ、１４、１５・・・光学フィルタ、Ｓ・・・赤外線信号、Ｓ１・・・同期信号、Ｓ２・・・本信号、Ｓ３・・・信号。

Claims (3)

1. 赤外線信号を発信する投光素子を有する投光器と、該投光器からの赤外線信号を受信する受光素子を有する受光器とを備えたビームセンサを多段に配置した多段式ビームセンサであって、
   前記投光器と受光器に、各ビームセンサによる赤外線信号の識別化を可能にするフィルタ手段が設けられていることを特徴とする多段式ビームセンサ。
2. 前記フィルタ手段は、投光器と受光器の各光学ユニット部分にそれぞれ配置された光学フィルタで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の多段式ビームセンサ。
3. 前記フィルタ手段は、近赤外線波長の異なるバンドパスフィルタで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の多段式ビームセンサ。
   

Images