(57)【要約】【課題】最終段の増幅回路からの出力信号と当該増幅回路への入力信号の両信号に基づく受光量の判定で発報レベルを変更することにより、設置時の調整作業を容易に行うことができると共に、長距離でも短距離でも安定的に侵入者の検知等を可能にしたビームセンサの信号処理回路を提供する。【解決手段】受光素子で光電変換された出力信号の大きさによってビームが遮断されたかどうかを判断するビームセンサの信号処理回路において、信号処理回路は少なくとも１つの増幅回路と、さらに最終段増幅回路と、該最終段増幅回路の入力信号と第１の閾値とを比較する第１の比較器と、最終段増幅回路の出力信号と第２の閾値とを比較する第２の比較器を備え、第１の比較器及び第２の比較器の出力信号に基づいて警報信号を出力可能な制御回路を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2014032486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光器から投光されるビームを受光光学系を介して受光して光電変換する受光素子と、該受光素子で光電変換された出力信号の大きさによってビームが遮断されたかどうかを判断するビームセンサの信号処理回路において、
前記信号処理回路は少なくとも１つの増幅回路と、さらに最終段増幅回路と、該最終段増幅回路の入力信号と第１の閾値とを比較する第１の比較器と、前記最終段増幅回路の出力信号と第２の閾値とを比較する第２の比較器を備え、前記第１の比較器及び第２の比較器の出力信号に基づいて警報信号を出力可能な制御回路を備えることを特徴とするビームセンサの信号処理回路。
【請求項２】
前記制御回路は前記最終段増幅回路の入力信号に応じて第１の閾値を変動させると共に、前記最終段増幅回路の出力信号に応じて前記第２の閾値を変動させることを特徴とする請求項１に記載のビームセンサの信号処理回路。
【請求項３】
前記最終段増幅回路の入力信号を生成する増幅回路は飽和防止機能を備え、前記最終段増幅回路の増幅率は１０倍以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載のビームセンサの信号処理回路。
【請求項４】
前記第１の閾値と第２の閾値が兼用されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のビームセンサの信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば投光器と受光器を備え、これらを対向設置して投光器から投光されたビームを受光器で受光し、このビームが侵入者により遮断された際に警報信号を出力可能なビームセンサの信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、防犯用のビームセンサとしては、赤外線のビームにより直線的な警戒領域を形成し、投光素子を有する投光器と受光素子を有する受光器間の距離が短距離用から長距離用まで各距離範囲に応じた様々な種類のものが使用されている。これらのビームセンサの場合、投光器と受光器の光軸が一致するように調整して、受光器においてはビームの受光量に応じた電気信号が形成され、所定の閾値を基準としてビームが遮断されたか否か、換言すれば侵入者があるか否かを判断している。
【０００３】
そして、最大（定格）距離において、晴天時の大気の状態が良い場合のとき（以下、定常時という）に比べてビームの強さが１／１００程度にまで減衰しても警報信号を出力しないようになっている。これは、屋外に設置して使用する場合には、天候等の大気の状態の影響を受けることから、雨や霧等で受光器に入射されるビームが減衰しても、侵入者によって物理的にビームが遮断されない限り警報を出力しないようにするためである。
【０００４】
また、最大（定格）距離より短い短距離において使用する場合は、定常時における受光器（受光素子）への入射光量が増加するが、警報信号を出力する閾値は固定であるので、定常時の１／１００を相当下回っても警報信号を出力することがない場合もある。そこで、最大（定格）距離以下で使用する場合には、設置時にこの投光されるビームの強さ（光量）や受光器に入射される受光量を調整する方法が考案されている。この調整により、短距離においても定常時と警報信号の出力時のビームの受光量の比が略一定になるように設定される。
【０００５】
また、短距離で使用する場合の受光器の受光量は、大気の状態が同じ条件において、最大（定格）距離で使用するより大きくなり、その量は距離の２乗に反比例するので距離が半分の場合は４倍となる。そして、短距離になればなる程、受光器の受光量は多くなるため、長距離用のビームセンサを短距離用で使用する場合には、投光されるビームの強さをその距離に応じて調整する必要がある。なお、赤外線のビームを使用した防犯センサの投光や受光のビームの強さを調整する方法としては、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５５４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようなビームセンサにあっては、警戒距離に応じて投光器から投光されるビームの投光量を、投光器に設けた光量減衰板等の調整器によって設置作業者が手動で調整する必要があるため、ビームセンサの設置作業が煩雑になると共に、実際の距離と設定する距離が一致しない場合等に、安定的な警戒動作が困難になる虞がある。すなわち、複数枚重ねて配置した各光量減衰板の姿勢を調整する仕組みの特許文献１に示すビームセンサの場合、設置現場において実際の警戒距離を精度良く測定（把握）することが多くの場合に難しく、また距離を実際に測定すること自体も設置作業の煩雑化を一層招くことになると共に、ビームの強さを調整する作業が確実に実施される保証もなく、安定的な警戒動作を実現できない可能性もある。
【０００８】
ここで、ビームセンサの設置時に投光量を調整しないと安定的な警戒動作ができない理由について説明する。前述したように、従来のビームセンサの場合、最大（定格）距離において悪天候でも安定的に警戒動作できるように定常時の１／１００程度にビームが減少しても警報信号を出力しないようになっている。これを解りやすくするために、最大（定格）距離において定常時の１／１００にビームが減少したときに警報信号を出力ようになっているものとし、このときのビームの受光量を発報レベルとする。
【０００９】
一般的にビームセンサは、長距離から短距離まで安定的に警戒動作できることが必要とされており、例えば５００ｍ用のビームセンサは最大（定格）距離が５００ｍで安定的に警戒動作できるような投光器の投光の強さと受光器の増幅率等を備えている。屋外での使用を考慮しても、天候の影響によってビームが減衰したとしても、侵入者がいない場合には警報信号を出力しないようにしなければならない。具体的には、雨や霧等によってビームが晴天時の光学的障害がない場合に対して受光量が例えば１／１００程度に減衰したとしても、安定的に警戒動作できるように前記投光量及び増幅率と発報レベルを調整してある。しかしながら、最大（定格）距離５００ｍのビームセンサの場合、最大（定格）距離以下で使用する、例えば１００ｍで使用することも十分に考えられる。
【００１０】
このような使用の場合、警戒距離が１／５となるため、受光器に入射する受光量はその２乗に反比例して２５倍の受光量が入射することになる。また、例えば５００ｍにおける受光量の１／１００になった時に警報信号を出力するようになっていることから、１００ｍで使用した場合には、光学的障害のない定常時の（１／２５）×（１／１００）＝１／２５００にまで減衰しないと警報信号を出力しないことになる。これでは、侵入者が投光器と受光器の間に侵入してビーム（光軸）を遮断したとしても地面や近傍の建物の壁等により反射したビームが受光器に僅かでも入射している場合には、警報信号を出力することができず、本来警報信号を出力すべきときに出力しない失報といわれる検知ミスとなり易い。
【００１１】
そこで、これらの事態を回避するために、従来のビームセンサにおいては、ビームの投光量をボリューム等を用いて調整するようにしているものがある。しかし、このようなビームセンサの場合、設置している段階では実際の設置距離が明確になる場合が少なく、また、設置距離に合わせて調整するということが煩雑である。特に、一つの物件において複数のビームセンサを様々な場所で様々な設置距離に合わせて設置する場合には、各ビームセンサの調整作業が極めて煩雑となる。また、例えば長距離側に調整すると失報の可能性があり、逆に短距離側に設定すると雨等で減衰したときに誤報の発生の可能性がある等、正しく調整しないと本来の機能を発揮しない場合もある。
【００１２】
また、特許文献１に示すように、光量減衰板を用いて投光量を減少させる方式では、前述したボリュームによる調整よりも煩雑となる。さらに、自動利得調整（ＡＧＣ）回路を備えて入射光量が大きいときは増幅率を小さくし、入射光量が小さいときは増幅率を大きくして比較器に入力される信号の大きさを、入射光量にかかわらず略一定とする方式もあるが、この方式の場合は、比較器に入力される信号の大きさを測定して増幅器の増幅率が適当になるように調整するため、回路規模が大きくなり、部品点数とコストの増加を招くことになる。また、増幅率の調整幅にも限界があり、増幅率の調整幅以上の信号が入力された場合には、信号が飽和してしまい比較器において正しい判断ができず、侵入者を検知できない場合がある。
【００１３】
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、最終段の増幅回路からの出力信号と当該増幅回路への入力信号の両信号に基づく受光量の判定による発報レベルの変更で、設置時に煩雑な調整作業をすることなく、長距離でも短距離でも安定的に侵入者の検知等を可能にしたビームセンサの信号処理回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、投光器から投光されるビームを受光光学系を介して受光して光電変換する受光素子と、該受光素子で光電変換された出力信号の大きさによってビームが遮断されたかどうかを判断するビームセンサの信号処理回路において、前記信号処理回路は少なくとも１つの増幅回路と、さらに最終段増幅回路と、該最終段増幅回路の入力信号と第１の閾値とを比較する第１の比較器と、前記最終段増幅回路の出力信号と第２の閾値とを比較する第２の比較器を備え、前記第１の比較器及び第２の比較器の出力信号に基づいて警報信号を出力可能な制御回路を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記制御回路が前記最終段増幅回路の入力信号に応じて第１の閾値を変動させると共に、前記最終段増幅回路の出力信号に応じて前記第２の閾値を変動させることを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、前記最終段増幅回路の入力信号を生成する増幅回路が飽和防止機能を備え、前記最終段増幅回路の増幅率は１０倍以下とすることを特徴とする。さらに、請求項４に記載の発明は、前記第１の閾値と第２の閾値が兼用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、第１の比較器及び第２の比較器の出力信号に基づいて警報信号を出力可能な制御回路が、最終段増幅回路の入力信号に応じて第１の比較器の第１の閾値を変動させると共に、最終段増幅回路の出力信号に応じて第２の比較器の第２の閾値を変動させるため、最終段増幅回路の出力信号と当該増幅回路の入力信号との両信号に基づく受光量の判定で発報レベルの変更が可能となり、設置時の調整作業を容易に行うことができると共に、長距離でも短距離でも安定的に侵入者の検知等を行うことができる。
【００１７】
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、制御回路が最終段増幅回路の入力信号に応じて第１の閾値を変動させると共に、最終段増幅回路の出力信号に応じて第２の閾値を変動させるため、状況に応じた発報レベルの変更を的確に行うことができると共に、変動させる各閾値の幅等を予め設定することにより、変動のための制御の簡素化を図ることができる。
【００１８】
また、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、最終段増幅回路の入力信号を生成する増幅回路が飽和防止機能を備え、最終段増幅回路の増幅率は１０倍以下であるため、最大（定格）距離よりも短い短距離で使用する場合の最終段増幅回路の出力信号の飽和現象を抑えることができて、短距離でも一層安定した検知を行うことができる。
【００１９】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３に記載の発明の効果に加え、第１の閾値と第２の閾値が兼用されるため、２つの信号に対して１つの閾値を用いて受光量がいかなる場合でも連続的に閾値を変化させることができて、どのような設置距離にもかかわらず常に最適な感度余裕を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係わる信号処理回路を使用したビームセンサの一実施形態を示すブロック図
【図２】同その投光器による投光パルスと受光器での検波後のパルスを示す図
【図３】同光軸調整時の閾値制御を示すフローチャート
【図４】同警報発生時の閾値制御を示すフローチャート
【図５】同閾値変更及び警報発生のタイミングチャート
【図６】同第１の閾値と第２の閾値を兼用する場合の説明図
【図７】本発明に係わるビームセンサの変形例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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５は、本発明に係わる信号処理回路を使用したビームセンサの一実施形態を示している。図１のブロック図に示すように、ビームセンサ１は、投光器２と受光器３を備え、これらが所定の距離を有して図示しないポールや建物の壁面等に互いに対向するように設置され、投光器２から投光される赤外線のビームを受光器３で受光して、線状の警戒エリアを構成するようになっている。このとき、投光器２の投光素子６及び投光光学系７からなる投光部と、受光器３の受光光学系８及び受光素子９からなる受光部とが対向してビームの投光と受光が行われるようにその向きが調整されている。
【００２２】
前記投光器２は、パルス生成回路４と、投光素子駆動回路５と、前記投光素子６及び投光光学系７と、図示しない電源回路等を有している。前記投光素子６は、赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）が一般的に用いられるが、レーザ発光ダイオードや可視光線を用いることもできる。また、投光器２から投光される投光パルスは、図２（ａ）に示すような投光パルスが使用され、この投光パルスがレンズや反射鏡等からなる投光光学系７を介して所定方向に投光されるようになっている。
【００２３】
また、前記受光器３は、前記受光光学系８及び受光素子９と、電流／電圧変換回路１０と、フィルタ回路１１と、検波回路１２と、最終段増幅回路１３と、第１の比較器１４及び第２の比較器１５と、制御回路１６と、警報信号出力回路１７と、図示しない電源回路等を有している。前記受光素子９は、フォトトランジスタやフォトダイオードが用いられ、レンズや反射鏡等からなる前記受光光学系８を介して入射された赤外線のビームをその入射量にしたがって電流に変換する。この受光素子９で変換された電流は、電流／電圧変換回路１０により電圧に変換される。
【００２４】
前記フィルタ回路１１は、バンドパスフィルタが使用され投光器２からの投光パルスのみを通過（濾過）させ、この濾過された投光パルスが前記検波回路１２で検波されて図２（ｂ）に示すようなパルス波形が生成される。この検波回路１２で検波された出力電圧（出力信号Ｓ１という）は、第１の比較器１４と制御回路１６に入力されると共に最終段増幅回路１３に入力されて増幅され、最終段増幅回路１３で増幅された出力電圧（出力信号Ｓ２という）は、第２の比較器１５と制御回路１６に入力される。このとき、最終段増幅回路１３の前段に設けられる検波回路１２は、検波（波形成形）機能の他に、出力信号Ｓ１の飽和を防止する飽和防止機能を併せ持っている。なお、フィルタ回路１１の段数や最終段増幅回路１３の増幅率は、入力されるビームの強さや周波数によって適宜に設定される。
【００２５】
前記第１の比較器１４及び第２の比較器１５は、前記制御回路１６で設定される第１の閾値Ｋ１及び第２の閾値Ｋ２と、検波回路１２の出力信号Ｓ１（最終段増幅回路１３の入力信号）及び最終段増幅回路１３の出力信号Ｓ２とを比較して、その比較結果を制御回路１６に出力する。
【００２６】
また、前記制御回路１６は、マイクロコンピュータや記憶部、設定部及びタイマ等（いずれも図示せず）を有し、前記第１の比較器１４及び第２の比較器１５で使用される第１の閾値Ｋ１と第２の閾値Ｋ２が設定記憶されると共に、これらの閾値Ｋ１、Ｋ２を、前記検波回路１２の出力信号Ｓ１や前記最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２に応じて後述する如く変動させる。また、制御回路１６は、前記検波回路１２の出力信号Ｓ１及び最終段増幅回路１３の出力信号Ｓ２を常時監視（測定）する。そして、制御回路１６は、第１の比較器１４及び第２の比較器１５の比較結果である２つの出力信号に基づいて、侵入者ありと判定した場合に、警報信号を警報信号出力回路１７に送出（出力）するようになっている。
【００２７】
ここで、前記ビームセンサ１において、投光器２から投光されるビーム（投光パルス）が受光器３に全く入射していない状態から、受光器３に入射する状態へ遷移する場合の動作について説明する。先ず、ビームセンサ１の設置作業を行う場合、投光器２と受光器３の光軸が全く合致していないとき（投光器２と受光器３を設置して電源を投入しただけの状態）は、受光器３の最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２が第２の比較器１５で第２の閾値Ｋ２と比較されるが、ビームが入射していないので出力信号Ｓ２は第２の閾値Ｋ２以下で、制御回路１６から警報信号が警報信号出力回路１７に送出される。このときの最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２を０Ｖとし、第２の閾値Ｋ２の値を最低値である０．５Ｖとする。
【００２８】
そして制御回路１６は、検波回路１２からの出力信号Ｓ１と最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２の大きさを常時監視、つまりどれくらいのビームの受光量があるかを監視し、その大きさによって、第１の閾値Ｋ１と第２の閾値Ｋ２を変動（変化）させて発報レベルを変更する。なお、第１の閾値Ｋ１及び第２の閾値Ｋ２を変化させる応答速度は、侵入者がビームを遮断する速度（概ね１秒以下）よりも十分に遅い（数秒程度）ものである。これは、侵入者によるビームの遮断時には閾値Ｋ１、Ｋ２は変動させず、雨や霧等によるビームの減少に対しては閾値Ｋ１、Ｋ２を変動させて、ビームセンサ１を安定的に動作させるためである。
【００２９】
また、制御回路１６は、ビームの受光量が多い場合、つまり検波回路１２からの出力信号Ｓ１が十分に大きい場合には、第１の比較器１４において第１の閾値Ｋ１との比較のみで警報信号を送出するかどうかを判断する。また、制御回路１６は、出力信号Ｓ１が後述する所定値よりも小さかった場合は出力信号Ｓ２を採用し、第２の閾値Ｋ２が最低値でない場合には後述する降下所要時間Ｔ２も判断の要素とするようになっている。
【００３０】
そして、設置後に光軸調整を実施して、投光器２と受光器３の光軸が次第に合致してくる（投光器２からのビームが少しずつ受光器３に入射してくる）と、最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２が次第に上昇していき、第２の閾値Ｋ２の０．５Ｖを超えると制御回路１６は警報信号の送出を停止する。さらに、光軸がより合致してきて受光素子９に入射される光量が多くなると、第１の比較器１４に入力される検波回路１２からの出力信号Ｓ１が第１の閾値Ｋ１よりも大きくなる。また、このとき制御回路１６は最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２の大きさ（アナログ量）を監視し、段階的に定められた所定値（後述する所定値２）よりも大きくなった場合には、後述する如く第２の閾値Ｋ２を段階的に最高値である４．５Ｖまで上昇させる。なお、第２の閾値Ｋ２を上昇させるために段階的に定められた所定値は、そのときの第２の閾値Ｋ２よりも高いものである。
【００３１】
さらに、光軸が合致して受光素子９に入力される光量が多くなると、最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２がさらに上昇して、飽和レベルである５Ｖに達する。このとき、最終段増幅回路１３の増幅率が例えば９倍に設定されているとすると、検波回路１２からの出力信号Ｓ１はその１／９である約０．６Ｖである。また、この第１の閾値Ｋ１も第２の閾値Ｋ２と同様に、検波回路１２からの出力信号Ｓ１の大きさが大きくなるにしたがって所定値（後述する所定値１）によって第１の閾値Ｋ１を、最高値の４．５Ｖまで上昇させる。なお、これらの第１の閾値Ｋ１及び第２の閾値Ｋ２の上昇（もしくは下降）に際しては、遅延時間が設けられており、対象とする信号Ｓ１、Ｓ２が十分な所定時間Ｔ１の間、所定値を超えていた場合に各閾値Ｋ１、Ｋ２を上昇させ、信号Ｓ１、Ｓ２が各閾値Ｋ１、Ｋ２を下回るまでに所定時間Ｔ２を超えた場合には各閾値Ｋ１、Ｋ２を下降させるようになっている。
【００３２】
これらの動作を具体的に示したのが図３のフローチャートである。但し、これらに関連する動作以外の部分については省略してある。以下、図５のタイミングチャートと併せて説明する。制御回路１６は、先ず、最終段増幅回路１３の出力信号Ｓ２が所定値２よりも高いか否かを判断（Ｓ１０１）し、この判断Ｓ１０１で「ＹＥＳ」の場合は、前記所定時間Ｔ１継続したか否かを判断（Ｓ１０２）する。この判断Ｓ１０２で「ＮＯ」の場合は、前記判断Ｓ１０１に戻り、判断Ｓ１０２で「ＹＥＳ」の場合、すなわち所定値２よりも高い最終段増幅回路１３の出力信号Ｓ２が所定時間Ｔ１継続した場合は、第２の閾値Ｋ２が最高値（４．５Ｖ）か否かを判断（Ｓ１０３）する。
【００３３】
この判断Ｓ１０３で「ＮＯ」の場合、すなわち所定値２よりも高い出力信号Ｓ２が所定時間Ｔ１継続し、かつ第２の閾値Ｋ２が最高値でない場合は、図５（ａ）に示すように、第２の閾値Ｋ２と前記所定値２を一段上昇（Ｓ１０７）させ、判断Ｓ１０１に戻る。なお、図５（ａ）のイは出力信号Ｓ２を示し、ロは第２の閾値Ｋ２を示し、ハは段階的な所定値２を示しており、図に示すように、出力信号Ｓ２が所定時間Ｔ１よりも長く第２の閾値Ｋ２及び所定値２を超えている場合は、所定時間Ｔ１が経過した時点で第２の閾値Ｋ２と所定値２を一段上昇させることになる。このことは、後述する検波回路１２の出力信号Ｓ１と第１の閾値Ｋ１及び所定値１についても同様である。
【００３４】
次に、前記判断Ｓ１０３で「ＹＥＳ」の場合は、前記検波回路１２の出力信号Ｓ１（最終段増幅回路１３の入力信号）が所定値１よりも高いか否かを判断（Ｓ１０４）する。この判断Ｓ１０４で「ＹＥＳ」の場合、すなわち検波回路１２の出力信号Ｓ１が所定値１よりも高い場合は、前記判断Ｓ１０２、Ｓ１０３と同様に、所定時間Ｔ１が継続したか否かを判断（Ｓ１０５）すると共に、第１の閾値Ｋ１が最高値（４．５Ｖ）か否かを判断（Ｓ１０６）する。
【００３５】
この判断Ｓ１０６で「ＹＥＳ」の場合、すなわち第１の閾値Ｋ１が最高値の場合には、前記判断Ｓ１０１に戻り、また、前記判断Ｓ１０４、Ｓ１０５で「ＮＯ」の場合、すなわち検波回路１２の出力信号Ｓ１が所定値１よりも高くない場合や所定時間Ｔ１継続しない場合も、判断Ｓ１０１に戻る。一方、判断Ｓ１０６で「ＮＯ」の場合、すなわち所定値１よりも高い出力信号Ｓ１が所定時間Ｔ１継続し、かつ第１の閾値Ｋ１が最高値でない場合は、ステップＳ１０７と同様に、図５（ａ）に示すようにして第１の閾値Ｋ１と所定値１を一段上昇（Ｓ１０８）させて、判断Ｓ１０１に戻る。
【００３６】
つまり、制御回路１６は、最終段増幅回路１３から出力される出力信号Ｓ２が所定値２よりも所定時間Ｔ１継続して高く、かつ第２の閾値Ｋ２が最高値でない場合は、当該第２の閾値Ｋ２及び所定値２自体を一段上昇させ、また、検波回路１２から出力される出力信号Ｓ１が所定値１よりも所定時間Ｔ１継続して高く、かつ第１の閾値Ｋ１が最高値でない場合は、当該第１の閾値Ｋ１及び所定値１自体を一段上昇させる。これにより、最終段増幅回路１３や検波回路１２から出力される出力信号Ｓ２、Ｓ１が、予め設定した所定時間Ｔ１よりも長く対応する閾値Ｋ１、Ｋ２よりも高く定められた所定値１、２を超えた場合に、閾値Ｋ１、Ｋ２を一段上昇させて、この新たな閾値Ｋ１、Ｋ２と各出力信号Ｓ１、Ｓ２とが各比較器１４、１５で比較されることになる。
【００３７】
次に、前記ビームセンサ１が侵入者を検知した際の動作について説明する。なお、受光量が十分大きいかどうかは、出力信号Ｓ１、Ｓ２の大きさ（アナログ量）によって判断し、出力信号Ｓ１が所定値より大きければ第１の比較器１４の結果を、それよりも小さければ出力信号Ｓ２と第２の比較器１５の結果を採用するようにしている。
【００３８】
そして、出力信号Ｓ２を採用した場合、前記最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２が第２の閾値Ｋ２よりも大きい場合には、侵入者が侵入していないと判定される。なお、第２の閾値Ｋ２の最低値である０．５Ｖとは、最大（定格）距離において定常時の１／１００に受光量が減少した時のレベルに相当するものである。また、最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２が第２の閾値Ｋ２よりも小さかった場合、かつ降下所要時間Ｔ２が所定値よりも短かった場合には侵入者によってビームが遮断されたものと判定し、制御回路１６から警報信号が送出される。
【００３９】
また、前述したように第１の閾値Ｋ１は検波回路１２の出力信号Ｓ１の大きさによって変動し、出力信号Ｓ１が比較的大きい場合には第１の閾値Ｋ１を高くし、受光量の絶対量が最大（定格）距離で使用した場合より大きくても警報信号を送出するように動作させ、反対に出力信号Ｓ１が比較的小さい場合には第１の閾値Ｋ１を低くする。この動作は、最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２と第２の閾値Ｋ２の関係についても同様である。
【００４０】
これらの具体的な動作を示すのが図４のフローチャートである。但し、これらに関連する動作以外の部分については省略してある。以下、これについて説明する。制御回路１６は、先ず、図４に示すように、検波回路１２の出力信号Ｓ１が第１の閾値Ｋ１よりも低いか否かを判断（Ｓ２０１）する。この判断Ｓ２０１は「ＹＥＳ」になるまで繰り返され、「ＹＥＳ」となった時点で降下所要時間Ｔ２が所定値以上か否かを判断（Ｓ２０２）し、この判断Ｓ２０２で「ＹＥＳ」の場合は、第１の閾値Ｋ１が最低値（０．５Ｖ）か否かを判断（Ｓ２０３）する。
【００４１】
一方、前記判断Ｓ２０２で「ＮＯ」の場合、すなわち降下所要時間Ｔ２が所定値以上でない場合は、侵入者ありと判定して、図５（ｃ）に示すように、警報信号を発生（Ｓ２０８）して、警報復旧等のルーチン（図示せず）へ進む。つまり、図５（ｃ）に示すように、出力信号Ｓ１の降下所要時間Ｔ２が所定値よりも短時間であるため、制御回路１６は、ビームが侵入等により遮断されたものと判定して警報信号を送出することになる。
【００４２】
また、前記判断Ｓ２０３で「ＮＯ」の場合、すなわち降下所要時間Ｔ２が所定値以上であり第１の閾値Ｋ１が最低値でない場合は、図５（ｂ）に示すように、第１の閾値Ｋ１を一段下降（Ｓ２０９）させ、判断Ｓ２０１に戻る。なお、図５（ｂ）のイは出力信号Ｓ１を示し、ロは第１の閾値Ｋ１を示しており、図に示すように、降下所要時間Ｔ２が所定値以上を要して出力信号Ｓ１が緩やかに減少している場合、当該減少を天候等による減少と判断して例えば第１の閾値Ｋ１を一段下降させることになる。なお、この図５（ｂ）に示す動作は、後述する最終段増幅回路１３の出力信号Ｓ２と第２の閾値Ｋ２についても同様に行われる。
【００４３】
一方、前記判断Ｓ２０３で「ＹＥＳ」の場合は、最終段増幅回路１３の出力信号Ｓ２が第２の閾値Ｋ２よりも低いか否かを判断（Ｓ２０４）する。この判断Ｓ２０４で「ＹＥＳ」の場合、すなわち最終段増幅回路１３の出力信号Ｓ２が第２の閾値Ｋ２よりも低い場合は、前記判断Ｓ２０２、Ｓ２０３と同様に、降下所要時間Ｔ２が所定値以上か否かを判断（Ｓ２０５）し、その後に第２の閾値Ｋ２が最低値（０．５Ｖ）か否かを判断（Ｓ２０６）する。そして、判断Ｓ２０６で「ＹＥＳ」の場合は、警報信号を発生（Ｓ２０７）させて、警報復旧等のルーチン（図示せず）へ進む。また、判断Ｓ２０６で「ＮＯ」の場合は、第２の閾値Ｋ２を図５（ｂ）に示すようにして一段下降（Ｓ２１１）させて、判断Ｓ２０１に戻る。また、前記判断Ｓ２０５で「ＮＯ」の場合、すなわち出力信号Ｓ２が第２の閾値Ｋ２よりも低く降下所要時間Ｔ２が所定値以上でない場合は、前記ステップＳ２０８と同様に、警報信号を発生（Ｓ２１０）させて、警報復旧等のルーチン（図示せず）へ進む。
【００４４】
このように、前記ビームセンサ１の場合、第１の比較器１４の第１の閾値Ｋ１を検波回路１２からの出力信号Ｓ１に応じて変動させることによって、定常時と警報信号送出時のビームの受光量の比を略一定にすることができ、最大（定格）距離よりも短距離で使用した場合でも、安定的に警戒動作できる。この点、従来は、前述したように、定常状態での受光量は投光器と受光器の設置間隔距離によって大きく異なり、発報レベルはその距離にかかわらず一定であるので、発報レベルに対する定常時の受光レベルの比、つまり定常時から発報レベルに至るまでの受光量の減衰量が設置距離によって異なることになり、安定的な警戒動作つまり発報動作ができない。
【００４５】
また、従来は、最終段増幅器から出力される信号を比較器で比較し、警報信号を出力するかどうかを判断していたが、これでは近距離にて使用した場合は信号が飽和してしまい、正確な判断ができなかった。これに対し、本件では最終段増幅器１３の前に第１の比較器１４を備えているので、短距離にて使用した場合でも信号が飽和することがなく正確な判断をすることができる。
【００４６】
また、前記ビームセンサ１においては、前記受光レベルの比を設置距離にかかわらず略一定とすることによって、周辺からの反射等によって失報することを防ぐことができる。また、雨や霧等によるビームの減衰が生じても安定的に警戒動作できることはいうまでもない。さらに、近距離では飽和してしまうことがある最終段増幅回路１３の出力信号Ｓ２だけではなく、最終段増幅回路１３の前段の信号である検波回路１２の出力信号Ｓ１を第１の比較器１４で第１の閾値Ｋ１と比較して警報信号を送出するかどうかの判定を行うので、短距離においても安定的に定常時と発報レベルの比を一定に保つことができる。
【００４７】
ここで、前述したように第２の閾値Ｋ２の最高値を４．５Ｖ、最低値を０．５Ｖとすると、その比は９倍となる。つまり、第２の比較器１５においては、定常時の受光量に９倍の差がある距離で使用しても安定した動作ができるということである。受光量に９倍の差があるということは、対向距離に換算すると３倍である。第１の比較器１４の閾値Ｋ１も同様に９倍の差が出るように変動させると、対向距離に換算すると３倍の範囲をカバーすることができる。最終段増幅回路１３の増幅率を９倍とすれば、第２の比較器１５の第２の閾値Ｋ２が最高値のときと、第１の比較器１４の第１の閾値Ｋ１が最低値のときの適応警戒距離は同じとなる。対向距離としては√（９×９）＝９、定格（最大）距離からその１／９の距離まで安定的に警戒できることになる。すなわち、ビームセンサ１の最大（定格）距離が５００ｍならば、対向距離が５００ｍからその１／９の距離である約５６ｍまで安定的に警戒動作できるということである。
【００４８】
また、前記ビームセンサ１の場合、第１の比較器１４と第２の比較器１５を最終段増幅回路１３の前後に配置し、第１の閾値Ｋ１を検波回路１２の出力信号Ｓ１に応じて適度に変更することによって、定常時と警報信号送出時（発報レベル）のビームの受光量の比を略一定に保つことができ、最大（定格）距離よりも短距離において安定的に警戒、警報動作を行うことが可能になる。つまり、従来の、最終段増幅器から出力される信号を判定することに加えて、最終段増幅器１３に入力される信号、すなわち最終段増幅器１３にて増幅される前の信号Ｓ１をも判定することにより長距離でも短距離でも安定的に確実に警戒及び侵入者の検知ができることになる。
【００４９】
このように、前記実施形態のビームセンサ１によれば、第１の比較器１４及び第２の比較器１５の出力信号に基づいて警報信号を出力可能な制御回路１６が、検波回路１２の出力信号Ｓ１に応じて第１の比較器１４の第１の閾値Ｋ１を変動させると共に、最終段増幅回路１３の出力信号Ｓ２に応じて前記第２の比較器１５の第２の閾値Ｋ２を変動させるため、最終段増幅回路１３の出力信号Ｓ２と当該増幅回路１３に入力される検波回路１２の出力信号Ｓ１の両信号に基づく受光量の判定と発報レベルの変更が可能となり、最大（定格）距離でも短距離でも安定的に侵入者の検知等が可能なビームセンサ１を得ることができる。
【００５０】
また、最終段増幅回路１３の前段に設けられる検波回路１２が飽和防止機能を有するので過大な信号が最終段増幅器１３に入力されることがなく、最終段増幅回路１３の増幅率が１０倍以下の数倍に抑えられているため、最大（定格）距離より短い短距離で使用する場合の最終段増幅回路１３の出力信号Ｓ１を飽和し難くすることができて、短距離でも一層安定した検知を行うことができる。
【００５１】
ところで、以上の説明においては、制御回路１６により第１の比較器１４と第２の比較器１５にそれぞれ個別の第１の閾値Ｋ１と第２の閾値Ｋ２を設定したが、例えば両閾値Ｋ１、Ｋ２を共通化（兼用）しても良い。すなわち、信号処理回路の飽和レベル（信号の上下限値）は共通であることから、大きい方の電圧を例えば５Ｖとし小さい方の電圧を０Ｖとすると、検波回路１２からの出力信号Ｓ１は、０Ｖを基準として信号（受光する光の量）が大きい場合には出力信号Ｓ１が大きくなるように設定されている。また、出力信号Ｓ２は、５Ｖを基準として信号（受光する光の量）が大きい場合に、出力信号Ｓ１とは逆に小さくなり最大値が０Ｖとなるように設定されている。
【００５２】
そして、十分なビームが入射している状態、つまりビームセンサ１を近距離に設置して使用する図６（ａ）に示す場合においては、検波回路１２からの出力信号Ｓ１は最大値である５Ｖが出力されている。また、最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２も検波回路１２からの出力信号Ｓ１を増幅したものであるので最大値の０Ｖ（飽和状態）が出力されている。このとき、図６に点線で示す第１の比較器１４と第２の比較器１５の共通の閾値Ｋは、出力信号Ｓ１が十分に大きいので、この出力信号Ｓ１をもとに定めている閾値Ｋは、最高値である４．５Ｖとなる。
【００５３】
次に、ややビームの入射光量が減少した状態、つまり図６（ａ）のときよりも長距離に設置して使用する図６（ｂ）に示す場合においては、検波回路１２からの出力信号Ｓ１は最大値よりもやや少ない信号が出力されている。また、最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２は検波回路１２からの出力信号Ｓ１を増幅したものであるから最大値である０Ｖ（飽和状態）が出力されている。このとき、定常時と警報発生レベルとの差（感度余裕Ｙ）を一定に保つために図６（ａ）のときよりも閾値Ｋを下降させる。
【００５４】
また、図６（ｂ）のときよりも長距離に設置して使用する図６（ｃ）に示す場合においても、図６（ｂ）のときよりも閾値Ｋを下げる。このときの受光量は少なくなるので最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２は最大値である０Ｖよりもやや高くなっている。さらに、図６（ｃ）のときよりも長距離に設置して使用する図６（ｄ）に示す場合においては、検波回路１２からの出力信号Ｓ１は閾値Ｋよりも下回ってしまうが、最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２は閾値Ｋを上回ることはない。制御回路１６においては閾値Ｋと比較すべき信号を検波回路１２からの出力信号Ｓ１か最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２かを、両信号Ｓ１、Ｓ２のアナログ量を監視しながら判断している。図６（ｃ）に示す場合は、閾値Ｋと両信号Ｓ１、Ｓ２の大きさが接近するので、制御回路１６は、この状態のときに前記判断を行うようにしている。
【００５５】
さらに、図６（ｄ）のときよりも長距離に設置して使用する図６（ｅ）に示す場合は、検波回路１２からの出力信号Ｓ１は、最低値の０Ｖに近い値となり、最終段増幅回路１３からの出力信号Ｓ２もやや小さく（電圧値は高く）なる。これにしたがって、制御回路１６は、感度余裕Ｙを維持するように閾値Ｋを上昇させる。この例によれば、閾値Ｋを共有としつつ制御回路１６が所定の動作を行うことで、２つの信号Ｓ１、Ｓ２に対して１つの閾値Ｋを用いて受光量（＝設置距離）がいかなる場合でも、連続的に閾値Ｋを変化させることができ、どのような設置距離にもかかわらずビームセンサ１に常に最適な感度余裕Ｙを設定できるという作用効果が得られる。
【００５６】
なお、前記ビームセンサ１においては、フィルタ回路１１と最終段増幅回路１３との間に検波回路１２を設けたが、例えば図７に示すように、前記検波回路１２の代わりに増幅回路１８を設けるようにして良い。また、フィルタ回路１１や検波回路１２自体に増幅機能を持たせたり、その出力信号が飽和しないようにダイオード等によるリミッタを付加したり、あるいは前述したように増幅回路を複数段とする等、最終段増幅回路１３の入力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２を２つの比較器１４、１５で比較することにより、同等の作用効果が得られる適宜の回路構成を採用することができる。
【００５７】
また、前記実施形態のビームセンサ１における、対向配置される投光器２と受光器３の設置形態、第１及び第２の閾値Ｋ１、Ｋ２の変動する際の段数（変動幅）、制御回路１６の動作（フローチャート）、及びブロック図、パルスパターン等は一例であって、例えば投光器２と受光器３が複数対になって設置されるビームセンサ１に適用したり、各閾値Ｋ１、Ｋ２の変動段数を３段以上に設定したり、あるいは制御回路１６によりどちらの比較器１４、１５から出力が出ているかの判断を、ハードウェアに限らずソウトウェアによる処理で行ったり、閾値Ｋ１、Ｋ２等がパルス出力されたものを積分してアナログ量として利用する場合には、それを制御回路１６にフィードバックして制御精度を高めたり、適宜形態のパルスパターンとする等、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。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、赤外線のビームに限らず、可視光線、レーザ光線等の各種ビームを使用した防犯用のビームセンサに利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・・・・・ビームセンサ
２・・・・・・・投光器
３・・・・・・・受光器
４・・・・・・・パルス生成回路
５・・・・・・・投光素子駆動回路
６・・・・・・・投光素子
７・・・・・・・投光光学系
８・・・・・・・受光光学系
９・・・・・・・受光素子
１０・・・・・・電流／電圧変換回路
１１・・・・・・フィルタ回路
１２・・・・・・検波回路
１３・・・・・・最終段増幅回路
１４・・・・・・第１の比較器
１５・・・・・・第２の比較器
１６・・・・・・制御回路
１７・・・・・・警報信号出力回路
１８・・・・・・増幅回路
Ｋ１・・・・・・第１の閾値
Ｋ２・・・・・・第２の閾値
Ｋ・・・・・・・閾値（共通）
Ｓ１・・・・・・検波回路の出力信号（最終段増幅回路の入力信号）
Ｓ２・・・・・・最終段増幅回路の出力信号
Ｔ１・・・・・・所定時間
Ｔ２・・・・・・降下所要時間
Ｙ・・・・・・・感度余裕
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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