JP5982615B2 - 赤外線防犯センサ - Google Patents

Description

本発明は、物体検出用の赤外線を投光する投光器、投光された赤外線を受光して検出信号を出力する受光器、および投光器と受光器の光軸を調整する光軸調整部を備えた赤外線防犯センサに関する。

一般に、アクティブ型の赤外線防犯センサは、投光素子を有する投光器、受光素子を有する受光器、および照準器を備えており、投光器から投光される赤外線を受光器が受光して検出信号を出力し、その間での遮光により物体を検知して、警報が出力される。この場合、投光器と受光器の光軸を調整するために照準器が用いられ、投光器と受光器のそれぞれに設けられた照準器をのぞきながら、投光方向および受光方向の角度を手動で調整して目視により光軸を粗調整する。この粗調整の後、検出信号レベルが所定値以上になるように光軸が微調整される。

この種の防犯センサにおいて、投光器と受光器の軸間距離を含む使用状態や環境の変化などの設置環境の変化によって受光した受光器が物体による赤外線遮断を検知できないため、警戒時に失報が発生する可能性がある。例えば、投光器から投光されて、投光器と受光器の間の壁面や地面などによって反射した赤外線が受光器に照射される回り込みによっても受光器の入光状態に至る状況が発生しやすくなる。この検知器の設置場所の環境条件が悪化しても検知器が警戒状態を保つための余裕度を感度余裕という。一般的には、受光器が検出した信号レベルである受光レベル（受光感度）は、受光器側で増幅器のＡＧＣ（自動ゲイン調整回路）で制御される。

これに対して、上記の設置環境に応じて投光器側の投光パワーで受光器の受光感度を制御する防犯センサとして、投光パワーの過大により受光器が飽和するとき、投光パワーを複数に段階的に下げて、受光器の受光感度を自動的に制御する能動型赤外線センサが知られている（例えば、特許文献１）。この投光器側で制御するセンサでは、一般的な受光器側のゲイン調整と同様に、投光パワーを複数段階に制御することにより回り込み赤外線の光度の低減を図ることができる。また、最適な投光パワーに制御するため、消費電力の低減が図れ、投光器の素子を含めた回路部品の負荷を減らすことで耐久性を向上させることができる。

特許第３９５９４６１号公報

しかし、投光パワー制御の防犯センサにおいて、例えば、投光器と受光器の軸間距離１００ｍで受光感度が設定された装置を軸間距離１０ｍ（１／１０）に使用すると、受光器の受光感度は１００ｍ設定時の１００倍になる。この場合、軸間距離１００ｍで感度余裕が例えば１００倍のとき、軸間距離１０ｍで感度余裕が１万倍になる。このように、複数の軸間距離の段階ごとの感度余裕の変化の幅がかなり大きいため、検出信号レベルを例えば表示灯（レベルインジケータ）で表示する表示器では、複数の段階に対するレベル表示の表示灯が多数必要となる。

一方、光軸調整時において、検出信号レベルが高くて受光器が飽和するとき、投光器の投光パワーを一段階下げ、そうすると、前回より検出信号レベルが下がるものの、まだ受光器が飽和するとき、さらに投光パワーを一段階下げるという動きを繰り返して、検出信号レベルのピークに光軸を合わせる。このため、光軸調整時に投光パワーを複数段階に自動で変化させた場合、表示器の多数のレベル表示がその段階にしたがって自動的に大きく上下に変動するため、その段階が不明の状態における多数のレベル表示の大きな変動により作業者に無用の混乱を招き、光軸調整が困難となる場合がある。

本発明は、上記の問題点を解決して、投光パワー制御により受光感度を調整する場合に、光軸調整を容易かつスムーズに行うことができる赤外線防犯センサを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明にかかる赤外線防犯センサは、物体検出用の赤外線を投光する投光器と、投光された赤外線を受光して検出信号を出力する受光器と、前記投光器および受光器の光軸を調整する光軸調整部とを備え、前記赤外線の遮光による検出信号レベルの変化により物体を検出して警報を出力するものであって、前記投光器は、その投光パワーを前記検出信号のレベルに基づき複数段階に切り替えて受光器の受光感度を制御する投光パワー制御手段と、光軸調整時と警戒時の状態を判別する状態判別手段とを備え、前記投光パワー制御手段は、前記光軸調整時に投光パワーの段階切替を手動で調整する手動調整部および自動で調整する自動調整部を有し、前記投光器に前記手動または自動調整部の選択が可能な調整選択部が設けられて、前記手動調整部により光軸調整時に投光パワーの段階切替を手動で調整できる。

この構成によれば、投光パワー制御により検出信号レベル（受光感度）を調整する場合に、光軸調整時に投光パワーを複数段階に手動で調整することを選択できるので、その選択された段階ごとにレベル表示が変動することを明確に確認でき、従来のように段階が不明の状態でレベル表示が大きく変動することがないから、作業者に無用の混乱を招くおそれをなくすことができる。これにより、投光パワー制御により受光感度を調整する場合に、光軸調整を容易かつスムーズに行うことができる。

好ましくは、前記投光器および受光器はそれぞれ着脱自在のカバーを有しており、前記投光パワー制御手段は、前記投光器および受光器のカバーが取り外された状態で、光軸調整時における投光パワーの手動調整または自動調整に加えて、光軸調整終了後に投光器および受光器にカバーが装着されたとき、当該カバーによる光の透過率の低下に応じて投光パワーを自動的に調整するカバー透過分調整部を有している。したがって、カバー装着による投光パワーの低下を自動的に補うことができる。

好ましくは、前記投光パワー制御手段は、警戒時に投光パワーの段階切替を自動で調整する自動調整部を有して、警戒時に設置環境に応じて投光器の投光パワーが自動で複数段階に切り替えられる。また、前記投光パワー制御手段は、警戒時に投光パワーの段階切替を手動で調整する手動調整部を有して、警戒時に設置環境に応じて投光器の投光パワーが手動で複数段階に切り替えられる。ここで、設置環境とは、投光器と受光器の軸間距離を含む使用状態や、例えば雨や雪による壁面や地面などの環境の変化などをいう。したがって、警戒時に必要に応じて自動調整部または手動で調整した手動調整部のどちらかを機能させるかを選択することが可能となる。

本発明は、投光パワー制御により検出信号レベル（受光感度）を調整する場合に、光軸調整時に投光パワーを複数段階に手動で調整することを選択できるので、その選択された段階ごとにレベル表示が変動することを明確に確認でき、従来のように段階が不明の状態でレベル表示が大きく変動することがないから、作業者に無用の混乱を招くおそれをなくすことができる。

本発明の一実施形態に係る赤外線防犯センサを示す概略側面図である。 （Ａ）は、図１の赤外線防犯センサの投光部（受光部）のカバーを外した状態、（Ｂ）はカバーを示す斜視図である。 図１の赤外線防犯センサを示すブロック構成図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る赤外線防犯センサの概略側面図を示す。図２（Ａ）は、図１の赤外線防犯センサの投光部（受光部）のカバーを外した状態、（Ｂ）はそのカバーを示す。図１のように、この赤外線防犯センサは、それぞれ赤外線発光ダイオードのような投光素子ａ、ａを有する投光器１Ａと投光器１Ｂが上下に配置された投光部１と、この投光器１Ａ、１Ｂと相対向して配置されて、投光器１Ａ、１Ｂから投光された赤外線（ＩＲ）をそれぞれ受光するフォトトランジスタなどの受光素子ｂ、ｂを有する受光器２Ａと受光器２Ｂが上下に配置された受光部２とを備えている。投光素子ａまたは受光素子ｂとレンズ４とにより光学系８が形成される。

投光部１および受光部２は、それぞれ本体ケース１５、１６内に収納され、壁、ポール等の装着部Ｋに装着される。受光部２、投光部１の本体ケース１６、１５はそれぞれ、シャーシ１７とこれを覆う着脱自在の樹脂製のカバー１８、１９とにより構成される。図２のように、例えばカバー１８の上部の係止突部３９にシャーシ１７の係合段部３８を係合させるとともに、カバー１８の下部に固定ねじ４１をシャーシ１７のねじ孔４０にねじ込んでシャーシ１７とカバー１８とが結合されている。

図１の赤外線防犯センサは、例えば投光器１Ａからの赤外線（ＩＲ）が遮光されたとき、相対向する受光器２Ａで受光された検出信号の信号レベルの変化により物体を検出する。

この例では、投光部１および受光部２は、投光器１Ａ、１Ｂおよび受光器２Ａ、２Ｂがそれぞれ上下に一体に形成されているが、上下に分離して設けてもよいし、投光器１Ａおよび受光器２Ａのみ、または投光器１Ｂおよび受光器２Ｂのみでもよい。

投光器１Ａ、１Ｂおよび受光器２Ａ、２Ｂはともに、それぞれ検出信号のレベルに基づいて投光器の投光方向の角度および受光器の受光方向の角度を変えて、光軸を調整する同一の光軸調整部を有する。光軸調整では、まず投光器と受光器のそれぞれに設けられた照準器９をのぞきながら、光学系８の投光方向および受光方向の角度を手動で変えて目視により光軸を粗調整する。この粗調整の後、検出信号レベルが所定値以上になるように光軸が微調整される。

投光部１と受光部２はともに、ほぼ同一の図２のような外観構成を有し、代表して受光部２について説明する。受光器２Ａは、光軸の粗調整用に照準器９を備えており、この照準器９は、受光器２Ａの側面側からのぞくための左右一対ののぞき窓４２、前面に形成されたマーキング４３、および図示しない内部に図１の投光器１Ａを写すミラー、対物レンズ、マイクロレンズをもつ接眼レンズを有している。光軸調整においては、のぞき窓４２から見て、受光方向の水平角度を調整するダイヤル５１および垂直角度を調整するダイヤル５２を手動で回転させて光軸の方向が調整される。

また、図１の投光部１および受光部２は通信機能を有し、受光部２の送信機３１から投光部１の受信機３２へ検出信号レベルおよび後述する受光部２のカバー１８の着脱信号ｒｃが送信される。図２のように、送信機３１および受信機３２は、受光部２および投光部１のほぼ中央に設置されている。

図２の受光部２の前面中央部には、そのカバー１８を装着したときスイッチオンし、カバー１８を取り外したときにスイッチオフするカバー（タンパー）スイッチ２１が設けられている。このスイッチオフ（着脱）信号ｒｃが投光部１に送信されて、状態判別手段７（図３）に入力される。投光部１にもカバー１９を取り外したときにスイッチオフするカバー（タンパー）スイッチ２２が設けられている。このスイッチオフ（着脱）信号ｔｃも状態判別手段７（図３）に入力される。このカバースイッチ２１、２２は、それぞれカバー１８、１９の内側に外方へ突出する図示しないリブが設けられており、カバー１８、１９が装着されたときに、当該リブがスイッチの本体を押してスイッチオンとなる。なお、カバースイッチ２１、２２には、常にスイッチの本体を押圧状態とすることができるロック板Ｌが設けられており、ロック板Ｌの装着により常に警戒状態とすることもできる。

図３は、図１の赤外線防犯センサを示すブロック構成図である。この例では、投光器１Ａと受光器２Ａについて図示しているが、投光器１Ｂと受光器２Ｂについても同様の構成を有している。図３のように、投光部１は、前記投光素子ａから発生した赤外線を赤外線ビームＩＲとして投光する投光器１Ａ、投光器１Ａを駆動する駆動回路３、投光器１Ａの投光パワーを検出信号のレベルに基づき複数段階に切り換えて受光器２Ａの受光感度を制御する投光パワー制御手段５を備えている。駆動回路３は、投光素子ａを所定の周波数で発光駆動してパルス変調波からなる赤外線ＩＲを出射させる。投光パワー制御手段５は、例えば、所定の周波数の投光パルスの出力タイミングを制御するＰＷＭ制御により投光パワーを制御する。

投光部１は、光軸調整時と警戒時の状態とを判別する状態判別手段７を備えている。この状態判別手段７は、例えば、図２の受光部２のカバー１８と投光部１のカバー１９の両方が取り外されて、両方のカバースイッチ２１、２２からスイッチオフ信号が出力されているとき、光軸調整時の状態と判別する。両方のカバー１８、１９が装着されて、両方のカバースイッチ２１、２２からスイッチオフ信号が出力されていないとき、警戒時の状態と判別する。

投光器１Ａからは、カバー１８、１９の両方が取り外されているとき、光軸調整時を示す間欠信号のＩＲが受光器２Ａに出力され、両方が装着されているとき、警戒時を示す間欠信号ではない通常信号のＩＲが出力される。ＩＲの間欠信号と通常信号は、その信号形態に応じて受光部２の検波回路２４で検波される。

投光パワー制御手段５は、光軸調整時に投光パワーの段階切替を手動で調整する手動調整部１０と自動で調整する自動調整部１１とを有している。手動調整部１０は、段階切替が手動で行われ、段階ごとに最適な受光感度に調整する。自動調整部１１は、全段階について段階ごとに順次検出信号レベルに基づき最適な受光感度に自動的に調整する。投光部１に手動調整部１０または自動調整部１１の選択が可能な調整選択部６が設けられて、手動調整部１０により光軸調整時に投光パワーの段階切替を手動で調整することができる。

図２のように、例えばディップスイッチのような調整選択部６により、自動調整（オート）と手動調整（マニュアル）のいずれかに切り替えられる。スライドスイッチのような手動調整部１０は、手動調整のときに、距離に応じて投光パワーが例えば高（２００ｍ）、中（１００ｍ）、低（５０ｍ）の各段階に手動で切り替えられる。各段階ごとに投光パワーが検出信号レベルに応じて受光感度がオートサーチされる。表示器Ｄにはこの光軸調整時と警戒時の検出信号レベルが表示される。この例では、表示灯（レベルインジケータ）を用いているが、ブザー音などを用いてもよい。

この例では、投光パワー制御手段５は警戒時に自動調整部１１に切り替えられており、設置環境に応じて投光器の投光パワーが複数段階に自動で切り換えられる。設置環境とは、投光器と受光器の軸間距離を含む使用状態や、例えば雨や雪による壁面や地面などの環境の変化などをいう。投光パワー制御手段５のメモリ１３には、カバー１８、１９による光の透過率の低下分と、この透過率の低下分を補う投光パワーの換算表が記憶されている。また、投光部１には角度センサ１４が設けられており（受光部２も同様、図示せず）、この角度センサ１４から得られた投光器１Ａの投光方向と受光器２Ａの受光方向の角度と、カバーの透過率１８、１９との換算表も記憶されている。

カバー透過分調整部１２は、受光部２と投光部１の両方のカバー１８、１９が装着されて状態判別手段７が警戒時と判別したとき、手動調整または自動調整の投光パワーに加えて、カバー１８、１９による光の透過率の低下分だけ、メモリ１３に記憶された換算表に基づいて投光パワーを上げて調整する。例えば、カバーによる光の透過率の低下分が２０％であるとき、投光パワーにこの透過率２０％分が乗じられ、受光感度を２０％上げる。

また、図２のように、受光部２（投光部１）のカバー１８（１９）が例えば投受光方向が斜め方向に設定されて、投光器の投光方向と受光器の受光方向の角度と、カバーによる光の透過率とが変化する場合、投光器１Ａの投光方向および受光器２Ａの受光方向の角度が角度センサ１４で検出されて、カバーによる光の透過率の低下がメモリ１３に記憶された換算表に基づいて角度に応じて換算されて、投光パワーを調整することができる。

一方、受光部２では、受光器２Ａが投光部１からの赤外線ビームＩＲを受光して、その赤外線受光量に応じた信号レベルの電気信号を出力し、この電気信号が増幅回路２３で増幅される。検波回路２４では、外乱光を除去されてパルス変調波のみによる受光信号のレベルに応じた信号に変換される。このとき、ＩＲの信号形態に応じて、間欠信号のときに光軸調整時の検出信号レベル（受光レベル）を、通常信号のときに警戒時の検出信号レベル（受光レベル）を出力する。この受光部の赤外線受光量に比例した検出信号レベルはレベル出力部２７から出力されて、表示器Ｄに表示されるとともに、送信機３１に出力されて、投光部１の受信機３２へ送信される。また、この検出信号レベルは、図２のピン孔Ｐにより外部へ出力される。

粗調整では、投光器と受光器のそれぞれに設けられた照準器９をのぞきながら、光学系８の投光方向および受光方向の角度をダイヤルにより手動で変えて、投光パワー制御による検出信号レベルの表示器Ｄの表示を目視して光軸を調整する。この粗調整の後、検出信号レベルが所定値以上になるように光軸が微調整される。この微調整は、図示しないテスタのモニタジャックをピン孔Ｐに差し込んでテスタの表示を見ながら手動で行ってもよいし、ダイヤル５１、５２と連結させた図示しない自動角度調整ユニットにより自動で行ってもよい。

図１の上下受光器２Ａ、２Ｂはそれぞれ光学系８を有しているので、前述した目視による光軸の粗調整の後の光軸微調整の際には、光軸調整を行う光学系以外の光学系を予め図示しない遮光プレートで覆っておく。この例では、投光器１Ａ、１Ｂ、受光器２Ａ、２Ｂともに光軸調整部を有しているので、各送信器、受信器ごとに光軸調整を行う。

警戒時には、検波回路２４からの検出信号レベルが予め設定された侵入検知レベル以下であるか否かを判別回路２５で判別される。判別回路２５は、投光部からの赤外線ビームＩＲが不法侵入者により遮られて検出信号レベルが予め設定された侵入検知レベル以下であると判別したときに、検出信号を出力する。警報回路２６は、判別回路２５から検知信号が入力することによって駆動され、不法侵入者が存在することを報知するための警報信号を、例えば図示しない警備センターへ出力するようになっている。

このように、本発明は、投光パワー制御により検出信号レベル（受光感度）を調整する場合に、光軸調整時に投光パワーを複数段階に手動で調整することを選択できるので、その段階ごとにレベル表示が変動することを確認でき、段階が不明の状態でレベル表示が変動することがないから、作業者に無用の混乱を招くことがない。これにより、投光パワー制御により受光感度を調整する場合に、光軸調整を容易かつスムーズに行うことができる。

なお、上記実施形態では、投光パワー制御手段は警戒時に自動調整部に切り替えられているが、手動調整部に切り替えて、設置環境に応じて投光器の投光パワーを複数段階に手動で切り替えてもよい。また、必要に応じて、自動調整部を設けることなく、手動調整部のみを設けてもよい。この場合、防犯センサの低コスト化が可能となる。

１：投光部
１Ａ、１Ｂ：投光器
２：受光部
２Ａ、２Ｂ：受光器
５：投光パワー制御手段
６：調整選択部
７：状態判別手段
１０：手動調整部
１１：自動調整部
１２：カバー透過分調整部
１８：受光部のカバー
１９：投光部のカバー
Ｄ：表示器

Claims (4)

1. 物体検出用の赤外線を投光する投光器と、投光された赤外線を受光して検出信号を出力する受光器と、前記投光器の投光方向および前記受光器の受光方向を調整する光軸調整部とを備え、前記赤外線の遮光による検出信号レベルの変化により物体を検出して警報を出力する、赤外線防犯センサであって、
   前記投光器は、その投光パワーを前記検出信号レベルに基づき複数段階に切り換えて前記受光器の検出信号レベルを制御する投光パワー制御手段と、光軸調整時と警戒時の状態を判別する状態判別手段とを備え、
   前記投光パワー制御手段は、光軸調整時に、投光パワーにおける前記投光器と前記受光器の軸間距離を含む設置環境に応じて予め設定された複数の段階切替を手動で調整する手動調整部および自動で調整する自動調整部を有し、
   前記投光器に前記手動または自動調整部の選択が可能な調整選択部が設けられ、前記手動調整部が選択されて光軸調整時に前記手動調整の各段階に切り替えられ、表示器に前記切り替えられた段階ごとに前記検出信号レベルを表示させる、赤外線防犯センサ。
2. 請求項１において、
   前記投光器および受光器はそれぞれ着脱自在のカバーを有しており、
   前記投光パワー制御手段は、前記投光器および受光器のカバーを取り外した状態で、光軸調整時における投光パワーの手動調整または自動調整に加えて、光軸終了後に投光器および受光器にカバーが装着されたとき、当該カバーによる光の透過率の低下分に応じて投光パワーを自動的に調整するカバー透過分調整部を有している、赤外線防犯センサ。
3. 請求項１において、
   前記投光パワー制御手段は、警戒時に投光パワーの段階切替を自動で調整する自動調整部を有して、警戒時に設置環境に応じて投光器の投光パワーが自動で複数段階に切り替えられる、赤外線防犯センサ。
4. 請求項１において、
   前記投光パワー制御手段は、警戒時に投光パワーの段階切替を手動で調整する手動調整部を有して、警戒時に設置環境に応じて投光器の投光パワーが手動で複数段階に切り替えられる、赤外線防犯センサ。
   
   
   

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