JPH0133879B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は投光部から発射されたパルス変調方
式の赤外線を受光部で受光、検波し警報回路部を
作動させる防犯警報装置に関する。

＜従来の技術＞ この種の装置においては、自然光などの他の光
線と明確に識別でき、また小さなエネルギーで大
きな信号を得ることができるのでパルス変調され
た赤外線が使用されている。

第１図は従来のパルス変調方式赤外線防犯警報
装置の受光部を示すブロツク図である。波形発生
回路と接続された赤外線発光ダイオードから出た
波長0.91〜0.94μｍ程度の近赤外線パルスビーム
は反射ミラーで反射・集束され、投光部から発射
される。この赤外線パルスビームは受光部の集光
ミラー１で集光され、フオトトランジスタやフオ
トダイオード等の受光素子２に入射する。受光素
子２で入射光量に応じた電圧に変換されたパルス
信号は選択増幅器３で増幅され、検波回路４に入
る。検波回路４は受光素子２の感度やホワイトノ
イズの強度に応じて予め設定された所定のトリガ
ーレベルを有しており、入力信号がこのトリガー
レベルを超える場合にだけ所定のトリガー信号を
出力するよう構成されている。単安定マルチバイ
ブレータ５はトリガー信号が印加されると一定時
間矩形波を出力し、平滑回路６で平滑されたこの
矩形波信号の強度がスイツチング回路７のスイツ
チングレベル以上である時スイツチング回路は
ONになり、スイツチングレベルを超えない時は
OFFとなる。スイツチング回路がOFFになると
出力回路８が作動して警報回路が働き、警報が発
せられる。

＜発明が解決しようとする課題＞ この種の装置において、フオトトランジスタ等
の受光素子２の電気出力が選択増幅器３で増幅さ
れるため、受光素子２内の熱擾乱により生じたホ
ワイトノイズも信号と共に増幅され、Ｓ／Ｎ比が
低下するという問題が生ずる。

このフオトトランジスタ等のホワイトノイズは
気温の高い時や外光の強い時に大きくなり、また
それぞれのフオトトランジスタが固有に持つノイ
ズのレベルにも差がある。したがつて防犯警報装
置の受光素子としてフオトトランジスタを使用す
る場合には、そのホワイトノイズによつて装置が
誤つた警報を発することがないように最もノイズ
が大きくなる気象条件や、最もノイズが大きいフ
オトトランジスタを基準として感度リミツトを設
定していた。

一方屋外設置型の赤外線防犯警報装置の場合、
霜・霧・雨・雪等の気象条件の影響を受けて赤外
線が減衰されてしまうので、通常予想される最悪
の気象条件下であつても装置が正常に作動するよ
うに感度マージンを設ける必要があつた。

従つて、このような従来装置において、選択増
幅器３の増幅度および検波回路４のトリガーレベ
ルは受光素子２の感度やホワイトノイズの強度の
最大値に対応して一義的に設定されてしまうの
で、光路中における赤外線の減衰率が高く真に高
感度が要求される場合にも満足のできる感度を得
ることが困難であつた。また予想以上の強度のホ
ワイトノイズ、すなわち検波回路４のトリガーレ
ベルを超えるホワイトノイズが発生した場合には
正規のパルス信号の有無にかかわらず、ホワイト
ノイズだけでスイツチング回路７がONとなり、
装置の誤動作を招く危険性を有していた。

このように、最大ノイズを考慮した感度リミツ
トの設定と、最小受光量を考慮した感度マージン
の設定は、増幅器の利得の選定に際して相反する
事項であつて、この相反する事項を両立させるこ
とがこの発明の第一の解決課題である。

これを解決するため、本発明者は、前述したと
おり高感度が要求される場合とは霜・霧・雨・雪
等光路中における赤外線の減衰が大きな時である
が、これらが発生する気象条件はいずれも気温が
低く、しかも太陽光など外光の影響が少ない時に
限られ、このことから、霜・霧・雨・雪等が発生
し高感度が要求される場合にはホワイトノイズが
小さい気象条件であることを発見した。

本発明はこの発見に基いてなされたものであつ
て、フオトトランジスタ等のホワイトノイズが小
さい時すなわち光路中において赤外線が減衰され
て信号レベルが低い時には感度を上げて装置が正
常に作動するようにし、また反対にホワイトノイ
ズが大きい時すなわち晴天・高温時で光路中に赤
外線の減衰要因がなく信号レベルが高い時には感
度を抑えてホワイトノイズによる装置の誤動作を
防止することにより実現しうることを着想するに
至つた。

そこで、ホワイトノイズの大小をいかにして判
別し増幅系の感度マージンの制御を行うかという
ことが、この発明の第二の解決課題となつた。

なお、従来より、例えば特開昭56−29790号公
報に開示されているようなAGC回路が知られて
いるが、この従来公知のAGC回路は信号の強弱
に応じて増幅器の増幅度を制御するものであり、
後で説明する通り本発明はホワイトノイズの大小
に着目している点で異なる。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、ホワイトノイズが晴天・高温時に高
くて悪天候時に低く、逆にパルス変調方式の赤外
線防犯警報装置の感度が特に悪天候時に要求され
る点に着目すると共に、ホワイトノイズが数ＫHz
から数10KHzの広い周波数成分を含み、デユーテ
イが1/2ないし1/10と比較的大きな値であつて検
波・平滑することにより大きな直流成分が得られ
る点に着目してなされたものである。

本発明のパルス変調方式赤外線防犯警報装置
は、投光器から発射されたパルス変調した赤外線
ビームを受光素子が受光し、その受光素子の電気
信号を利得可変形増幅器にて増幅し、第１のトリ
ガーレベルel以上の成分のみを通す第１の検波回
路により検波したのち警報回路部へ導入する装置
において、上記利得可変形増幅器から上記第１の
検波回路に至る回路から入力が取り込まれ、か
つ、上記第１の検波回路の第１のトリガーレベル
よりも低く設定された第２のトリガーレベルagc
をもつ第２の検波回路と、その第２の検波回路の
検波出力を平滑する平滑回路と、その平滑回路の
出力の大きさに応じて上記利得可変形増幅器の利
得を変化させる自動利得調整手段を設けたことを
特徴としている。

＜作用＞ 霜・霧等が発生しておりホワイトノイズが小さ
いときは、ホワイトノイズが第１の検波回路のト
リガーレベルelよりも低く増幅後の信号線上のホ
ワイトノイズの強度は第２の検波回路のトリガー
レベルagc以下であり、第２の検波回路は正規の
パルス信号にだけ応じたトリガーパルスを出力す
る。このとき平滑回路の直流出力は非常に小さ
く、利得可変形増幅器の利得は殆んど減少しな
い。

一方、晴天・高温時であつてホワイトノイズが
大きいときは、ホワイトノイズの強度が第１の検
波回路のトリガーレベルelよりも高く、従つて第
２の検波回路の出力にもホワイトノイズが多く含
まれ、平滑回路の直流出力が大きくなるので自動
利得調整機能が有効に作用して利得可変形増幅器
の利得が低下する。しかし、受光すべきパルス信
号のレベルも高いので警報回路部へ導入される信
号が不足するおそれはなく、ノイズ成分のみが抑
えられる。

＜実施例＞ 第２図は本発明による受光部の構成を示すブロ
ツク図である。

集光ミラー１で集光された赤外線は受光素子２
で入射光量に応じた電圧のパルス信号に変換さ
れ、選択増幅器３に伝送される。選択増幅器３に
は自動利得調整用の検波回路９（以下、AGC検
波回路と略称）と平滑回路１０（以下、AGC平
滑回路と略称）が付加されており、選択増幅器
３、AGC検波回路９およびAGC平滑回路１０に
よつて自動利得増幅回路１１（以下、AGC増幅
回路と略称）を構成している。選択増幅器３は利
得可変形増幅器であつて、平滑回路１０の直流出
力が大きいほど利得が減少する。検波回路９は第
１のトリガーレベルel以上の成分を通しそれ以下
の成分を通さない。AGC検波回路は第２のトリ
ガーレベルagc以上の成分を通しそれ以下の成分
を通さない。このAGC検波回路９のトリガーレ
ベルagcは受光素子２のホワイトノイズのレベル
に対応して適宜設定されるが、検波回路４のトリ
ガーレベルelを超えることはない。

第３図は、第２図のａ〜ｇ点における信号波形
を示し、(1)はホワイトノイズが小さいとき、(2)は
ホワイトノイズが大きいときを示している。

先ず高感度が要求される時すなわち霜・霧等が
発生しておりホワイトノイズが小さい場合を第３
図１により説明する。

ａは受光素子２で電圧変換されたパルス信号を
示す。ホワイトノイズが若干ではあるが見受けら
れるものの、その強度は非常に弱くて検波回路４
のトリガーレベルelよりも低く、したがつて増幅
後の信号ｂのホワイトノイズの強度はAGC検波
回路９のトリガーレベルagc以下であり、AGC検
波回路９は正規のパルス信号にだけ応じたトリガ
ーパルスｃを出力する。その結果、AGC平滑回
路１０で平滑された信号ｄのレベルはAGC増幅
回路１１の自動利得調整機能を作動させることが
なく、選択増幅器３で増幅された信号ｂがそのま
ま検波回路４に伝送される。検波回路４はパルス
信号にだけ応じたトリガー信号ｅを単安定マルチ
バイブレータ５に印加し、単安定マルチバイブレ
ータ５は所定時間遅延された矩形波ｆを出力す
る。この矩形波ｆの平滑出力ｇはスイツチング回
路７のスイツチングレベルswよりも高いのでス
イツチング回路７はONとなり、出力回路８が作
動することはない。

第３図２は晴天・高温時のホワイトノイズの強
度が高い場合を示し、正規のパルス信号の強度も
高いが、ホワイトノイズの強度も検波回路４のト
リガーレベルelよりも高い。したがつて、もしこ
の状態で侵入者が投光部と受光部との間の赤外線
を遮断して正規のパルス信号がない場合、このま
ま増幅・検波されるとホワイトノイズのためにス
イツチング回路７がONとなり、出力回路８が作
動しなくなつてしまう。これは防犯警報装置とし
ては致命的な欠陥である。しかしながら、本発明
により受光部の場合はAGC検波回路９の出力
c′の平滑出力d′が大きくなるので自動利得調整機
能が作動し、AGC増幅回路１１の出力はb′のよ
うになり、検波後は正規のパルス信号に応じたト
リガーパルスe′のみが出力される。以下は第３図
１と同様であり、したがつて正規のパルス信号に
だけ対応してスイツチング回路７がON・OFF制
御されるので、ホワイトノイズにより装置が誤動
作することはない。

なお、第３図は模型的に表現されているが、実
際に投光器から発射される赤外線のパルス変調信
号は、周波数約1KHz、デユーテイ1/100程度であ
つて、AGC平滑回路１０により平滑された直流
成分は非常に小さなものになる。これに比べて、
ホワイトノイズのデユーテイは前述した通り1/2
〜1/10と比較的大きいので、AGC平滑回路１０
の直流出力の電圧値は、パルス変調信号のそれと
比較して30倍ないし50倍になる。

＜発明の効果＞ 本発明によれば、受光素子の出力線のノイズの
強弱に応じて増幅回路の利得を制御し、ノイズが
弱いときには利得を上げ、ノイズが強いときには
利得を抑えるようにしたので、気象状態の変化に
もかかわらず、警報回路部へ導入するパルス変調
信号の大きさの安定化を維持しながら常にノイズ
成分を抑えることに成功した。試験によれば、従
来の装置がフオトトランジスタの出力で８ｍＶ程
度までしか検出できなかつたのに対し、本発明に
よれば0.8ｍＶまで検出が可能となり、約10倍の
感度アツプが達成された。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパルス変調方式赤外線防犯警報
装置の受光部を示すブロツク図、第２図は本発明
による受光部を示すブロツク図、第３図は第２図
におけるａ〜ｇ点における信号の状態を示す図で
ある。 １……集光ミラー、２……受光素子、３……選
択増幅器、４……検波回路、５……単安定マルチ
バイブレータ、６……平滑回路、７……スイツチ
ング回路、、８……出力回路、９……AGC検波回
路、１０……AGC平滑回路、１１……AGC増幅
回路、el……検波回路のトリガーレベル、agc…
…AGC検波回路のトリガーレベル、sw……スイ
ツチング回路のスイツチングレベル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 投光器から発射されたパルス変調した赤外線
   ビームを受光素子が受光し、その受光素子の電気
   信号を利得可変形増幅器にて増幅し、第１のトリ
   ガーレベルel以上の成分のみを通す第１の検波回
   路により検波したのち警報回路部へ導入する装置
   において、上記利得可変形増幅器から上記第１の
   検波回路に至る回路から入力が取り込まれ、か
   つ、上記第１の検波回路の第１のトリガーレベル
   よりも低く設定された第２のトリガーレベルagc
   をもつ第２の検波回路と、その第２の検波回路の
   検波出力を平滑する平滑回路と、その平滑回路の
   出力の大きさに応じて上記利得可変形増幅器の利
   得を変化させる自動利得調整手段を設けたことを
   特徴とするパルス変調方式赤外線防犯警報装置。