JP3132871B2 - ビームセンサシステム - Google Patents

ビームセンサシステム

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JP3132871B2 JP34479791A JP34479791A JP3132871B2 JP 3132871 B2 JP3132871 B2 JP 3132871B2 JP 34479791 A JP34479791 A JP 34479791A JP 34479791 A JP34479791 A JP 34479791A JP 3132871 B2 JP3132871 B2 JP 3132871B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビームセンサシステム
に係り、特に、投光器の消費電力を低減したビームセン
サシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、赤外線ビームを投光する投光器
と、該投光器から投光された赤外線ビームを受光する受
光器とが対向されて配置されてなるビームセンサシステ
ムが知られているが、このようなビームセンサシステム
においては、受光器側の感度マージンを十分に確保する
ために、投光器からは受光器における発報レベル、即ち
侵入者を警戒するに必要な最小限の赤外線ビーム量の40
〜 150倍の光量を投光しているのが通常である。例えば
いま、受光器では受光信号が 5mV以下になったときに
侵入者有りと判断して発報するものとすると、即ち発報
レベルが 5mVとすると、投光器からは、通常の状態で
は 200mV〜 750mV程度の受光信号が得られるような
ビーム量を投光している。このように非常に大きな赤外
線ビームを投光するのは霧や雨等により赤外線に対する
環境が悪化し、投光される赤外線ビームが減衰しても良
好に侵入者検知を行うことができるようにするためであ
るが、その場合、図4に示すように当該ビームセンサシ
ステムの警戒領域の近傍に壁面等の赤外線を反射する物
体10がある場合には、霧や雨がなく、赤外線に対する
環境が良好なときには物体10からの反射光11の光量
も非常に強いものとなり、投光器Tから受光器Rに直進
する赤外線ビーム12が侵入者により遮断されても反射
光11の光量が大きいために発報しない場合が生じる。
【0003】そこで、従来のビームセンサシステムにお
いては、図4において物体10からの反射光11を無視
でき、直進する赤外線ビーム12が遮断されたときには
常に発報するように、受光器の信号処理回路系にはAG
C回路が設けられるのが通常である。
【0004】図5は従来のAGC回路の概略の構成例を
示す図であり、フォトトランジスタ等からなる受光素子
1の出力信号は増幅器2に入力されて増幅された後、侵
入者の有無の識別の用に供するために図示しない信号処
理回路に供給されると共に、AGC回路3に供給され
る。AGC回路3は、増幅器2の出力信号のレベルを検
出して利得制御用の制御信号を生成するレベル検出回路
4と、このレベル検出回路4で生成された制御信号を所
定の時間だけ遅延する遅延回路5とで構成されている。
従って、レベル検出回路4で生成された制御信号は遅延
回路5で所定の時間だけ遅延されて増幅器2に供給さ
れ、増幅器2の利得制御が行われる。
【0005】これによって投光器から受光器に直進する
赤外線ビームの受光信号のレベルは常に一定に保たれる
ことになり、図4に示すように物体10からの反射光1
1がある場合においても、当該反射光11の信号レベル
はAGC回路3により発報レベル以下に抑制することが
できるので、直進する赤外線ビーム12が遮断された場
合には必ず発報されることになる。
【0006】ところで、AGC回路の応答速度について
は次のような条件が必要である。いまAGC回路の応答
速度が非常に速いものとすると、赤外線ビームが侵入者
により遮断された場合、受光信号のレベルが低下するの
で、AGC回路3は増幅器2の増幅度をあげるように機
能する。このとき、図4に示すような反射光11あるい
は他の投光器からの赤外線ビームの入射等の外乱が存在
しない場合には問題ないが、例えば図4に示すように反
射光11が存在する場合には、当該反射光11の受光信
号が増幅器2によって即座に増幅されて発報レベルを越
えてしまい、その結果侵入者があるにも拘らず発報しな
いという事態が生じる。
【0007】そこでAGC回路の応答速度を調整するた
めに設けられるのが遅延回路5であり、この遅延回路5
により制御信号を 500msec〜1sec程度の時間遅らせてい
るのが通常である。この遅延時間は侵入者が赤外線ビー
ムを横切る時間が忍び足で侵入した場合でも 300msec程
度であることに基づいているものであり、この遅延回路
5を設けることによって図4に示すような反射光がある
場合においても確実に侵入者を検知することができる。
なお、霧や雨の場合には赤外線が吸収され、受光信号レ
ベルが低下するが、急激な降雨の場合にも受光信号レベ
ルが1/3まで低下するのに3sec程度かかることが測定の
結果確認されているので、上記の遅延時間をもたせたと
しても、AGC回路は霧や雨には良好に応答するもので
ある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ビームセンサシステムにおいては投光器からは常に発報
レベルの40〜 150倍程度の非常に大きな光量の赤外線ビ
ームを投光しなければならないので、消費電力が大きい
という問題があった。この問題は特に停電時に顕著に現
れる。即ち、通常投光器の電源は投光器とは別体で構成
される電源装置から供給されるが、停電時に備えてバッ
クアップ用の電池が内蔵されるのが一般的であり、その
とき投光器の消費電力が大きい場合には内蔵される電池
によるバックアップ時間が短いものとなるからである。
【0009】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、投光器の消費電力を大幅に低減できるビームセン
サシステムを提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のビームセンサシステムは、警戒用の赤外
線ビームを投光する発光素子を備える投光器と、投光器
の発光素子からの警戒用の赤外線ビームを受光する受光
素子を備える受光器とが対向して配置されるビームセン
サシステムにおいて、受光器は、更に、一定量の赤外線
ビームを投光する発光素子を備え、投光器は、更に、受
光器の一定量の赤外線ビームを投光する発光素子からの
赤外線ビームを受光するための受光素子と、当該受光素
子から出力される受光信号のレベルを検出して、当該受
光信号のレベルに応じて、警戒用の赤外線ビームを投光
する発光素子の発光量を制御する投光量制御手段とを備
えることを特徴とする。
【0011】
【作用】受光器には投光器から投光される警戒用赤外線
ビームを受光する受光素子に加えて、一定の強度の赤外
線ビームを投光する発光素子を備える。また、投光器に
は警戒用赤外線ビームを投光する発光素子に加えて、前
記受光器の発光素子から投光される赤外線ビームを受光
する受光素子と、当該受光素子からの受光信号のレベル
に応じて前記警戒用赤外線ビームの投光量を制御するた
めの投光制御手段を備える。これによって受光器で受光
する警戒用赤外線ビームの強度は、霧や雨等の環境の変
化によらず略一定となる。また、警戒用赤外線ビームの
強度は従来に比較して小さくできるので、消費電力を低
減することができる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
図1は、本発明に係るビームセンサシステムを一つの赤
外線ビームで警戒を行ういわゆるシングルビームセンサ
に適用した場合の一実施例の構成を示す図であり、図
中、20は投光器、21は一体型反射鏡、22は発光素
子、23は受光素子、24は投光量制御手段、25は発
光駆動回路、30は受光器、31は一体型反射鏡、32
は受光素子、33は発光素子、34は信号処理手段、3
5は発光駆動回路を示す。
【0013】図1において、投光器20は警戒用の赤外
線ビーム36を投光する発光素子22と、受光器30の
発光素子33から投光される赤外線ビーム37を受光す
るための受光素子23を備えている。そして、発光素子
22と受光素子23はそれぞれ別個の反射鏡の焦点位置
に配置されているが、これらの二つの反射鏡は、ネジ等
で構成される照準合わせ手段により光軸方向が一体で調
整できるようになされている。これが一体型反射鏡21
である。
【0014】受光器30は投光器20に対向して配置さ
れるものであり、投光器20の発光素子22からの警戒
用の赤外線ビーム36を受光するための受光素子32
と、予め定められた一定光量の赤外線ビーム37を投光
器20の受光素子23に向けて投光する発光素子33を
備えており、受光素子32と発光素子33はそれぞれ一
体型反射鏡31を構成する二つの反射鏡の焦点位置に配
置されている。
【0015】また、受光器30は、発光素子33を駆動
するための発光駆動回路35と、受光素子32から出力
される受光信号を処理し、侵入者の有無を判断するため
の信号処理手段34を備えている。信号処理手段34
は、上述したAGC回路を備えていないことを除いて従
来の構成と同様であり、この信号処理手段34の出力信
号は図示しない受信機に送られる。また、発光駆動回路
35は従来の投光器における発光駆動回路と同様であ
り、所定の周期のパルスにより発光素子33の発光駆動
を行うものであるが、その発光量は受光器30における
発報レベルの 5〜10倍程度の小さい値に設定されてい
る。従って、発光素子33の消費電力は非常に小さいも
のである。
【0016】投光器20は、また投光量制御手段24、
発光駆動回路25を備える。投光量制御手段24は、受
光素子23から出力される受光信号のレベルを検出し、
当該受光信号レベルに応じて発光駆動回路25を制御し
て発光素子22の発光量を制御するものである。例えば
図3に示すように、霧や雨、塵芥等がなく、赤外線に対
する環境が最良の場合には受光信号レベルが最大値V
MAX となり、このときの発光素子22の発光量がL0
あるとすると、霧や降雨のために環境が悪化し、受光信
号レベルが低下するに伴って50で示す特性に沿って発
光量を増加するように制御する。これによって受光器3
0の受光素子32から出力される受光信号のレベルは常
に略一定となる。なお、ここで発光素子22の発光量L
0 は受光器30の発報レベルの 5倍程度に設定される。
従って発光素子22の消費電力は従来のものに比較して
非常に小さいなものとなる。
【0017】上述したような発光素子22の発光量制御
のためのより詳細な構成例を図2に示す。投光量制御手
段24はレベル検出回路40及び遅延回路41を備え
る。レベル検出回路40は、受光素子23から出力され
る交流信号を直流化して出力するものであり、図5に示
す従来のAGC回路におけるレベル検出回路4と同様の
構成を有している。また、遅延回路41は図5に示す従
来のAGC回路における遅延回路5と同じ機能を果たす
ものであり、その遅延時間は 500msec〜1secに設定され
る。遅延回路41の出力は発光駆動回路25の可変抵抗
手段43に入力される。図では可変抵抗手段43はトラ
ンジスタで構成されているが、このトランジスタは遅延
回路41から出力される直流信号によってその導通度が
制御され、それによて発光ダイオードからなる発光素子
22に供給される電流が制御され、発光量の制御が行わ
れる。なお、図2において44はパルス発生器であり、
このパルス発生器から出力されるパルスによりトランジ
スタ45がオン/オフし、トランジスタ45がオンとな
ったときに発光素子22に電流が供給されて発光するも
のである。
【0018】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能であることは当業者に明かである。例えば
上記実施例では一体型反射鏡を用いるものとしたが、こ
れは受光素子23の受光量と発光素子22の発光量との
間には例えば図3に示すような関係が保たれる必要があ
り、従って発光素子22と受光素子23とは同一の方向
を向いている必要があり、そのためには一体型反射鏡を
用いることによってこの条件を容易に満足することがで
きるためであって、上記の条件を満足できるものであれ
ば一体型である必要はないものである。
【0019】また、可変抵抗手段43の構成はトランジ
スタの導通度を制御するものに限らず、発光素子に流れ
る電流を制御することができるものであればどのような
回路でもよいものである。更に、投光器の受光素子の受
光信号レベルと発光素子の発光量の関係は、図3の50
で示すような曲線に限らず、直線的であってもよく、ま
た階段状であってもよいものであり、要するに受光信号
レベルが低下したときに発光量を増加させるような特性
であればよいものである。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、投光器の発光素子の消費電力を従来のものに
比較して大幅に低減でき、これによって電池による停電
時のバックアップ時間を大幅に向上させることができ
る。また、投光器の発光素子の発光量の制御を、発光素
子に流れる電流を制御することによって行う場合には、
ダイナミックレンジを大きくとれるので、どのような環
境下に設置されるビームセンサシステムにも適用するこ
とができる。また更に、上記実施例ではシングルビーム
センサを例にあげたが、本発明は複数の赤外線ビームを
用いて警戒を行うマルチビームセンサに適用することが
できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明をシングルビームセンサに適用した場
合の一実施例の構成を示す図である。
【図2】 発光量制御のための回路構成の例を示す図で
ある。
【図3】 本発明による発光量制御を説明するための図
である。
【図4】 AGC回路の必要性を説明するための図であ
る。
【図5】 従来のAGC回路の概略の構成例を示す図で
ある。
【符号の説明】
20…投光器、21…一体型反射鏡、22…発光素子、
23…受光素子、24…投光量制御手段、25…発光駆
動回路、30…受光器、31…一体型反射鏡、32…受
光素子、33…発光素子、34…信号処理手段、35…
発光駆動回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】警戒用の赤外線ビームを投光する発光素子
    を備える投光器と、投光器の発光素子からの警戒用の赤
    外線ビームを受光する受光素子を備える受光器とが対向
    して配置されるビームセンサシステムにおいて、 受光器は、更に、一定量の赤外線ビームを投光する発光
    素子を備え、 投光器は、更に、受光器の一定量の赤外線ビームを投光
    する発光素子からの赤外線ビームを受光するための受光
    素子と、当該受光素子から出力される受光信号のレベル
    を検出して、当該受光信号のレベルに応じて、警戒用の
    赤外線ビームを投光する発光素子の発光量を制御する投
    光量制御手段とを備えることを特徴とするビームセンサ
    システム。
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