JPH0262835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工場の敷地等の特定の区域内に侵入者
が侵入した場合、その侵入地点を秘かに検出し表
示する機能を有する侵入者探知システムに係る。

このような侵入者探知システムとして、送信ワ
イヤと受信ワイヤとから成る２つのワイヤを敷地
周辺に共に埋設したシステムが知られている。

無線周波数帯又はマイクロ波帯の信号が送信ワ
イヤに沿つて制御点より送出され、受信ワイヤを
介して再び制御点に戻る。侵入者がこれら２つの
ワイヤ上をいずれかの部分で横切るとワイヤ間の
結合が増大し、その結果、制御点で受け取る信号
が増大する。

このようなシステムは、２つのワイヤを埋設し
なければならないこと、これらワイヤ間の結合が
ワイヤ自体の長さと土の状態（時間毎に変化す
る）とに応じて変化するためワイヤに印加された
乱れの性質を確認し難いこと、及び伝送された信
号が侵入者によつて発見されかつ妨害される可能
性があること等の欠点を有している。

秘かにかつ確実に送信するシステムで光フアイ
バを使用することが知られている。このようなシ
ステムでは一体に成形された被覆物（クラツド）
で被覆された円筒形の透明な芯（コア）に沿つて
光信号が伝送される。この被覆物は屈折率が芯よ
り小さくなつており、芯及び被覆物間の境界にお
いて光信号を最大限に全反射させこれにより芯か
らの信号損失を最小限に抑えるように構成されて
いる。

芯及び被覆物間の屈折率変化が急激である光フ
アイバ、即ちステツプインデツクス形光フアイバ
においては、この光フアイバが局部的に折曲され
てその折曲領域における芯／被覆物間の境界での
光の入射角が全反射の臨界角より小さくなると被
覆物を通ることにより光の損失が増大する欠点を
有していることが知られている。このように折曲
されることを、本明細書では「マイクロベンデイ
ング」と呼ぶ。

電気通信用光フアイバにはより高価なグレーテ
ツドインデツクス型光フアイバ、即ち屈折率が中
央の芯より被覆物に向けて漸進的に減少してお
り、従つて急激に変化することのない光フアイバ
が使用されているため、このような現象は通常最
小限にとどめられている。

本発明の目的は、従来欠点とされてきたマイク
ロベンデイング特性を利用して、妨害される危険
性がなく侵入者の侵入地点と侵入者の種類とを探
知する機能を有した侵入者探知システムを提供す
ることである。

本発明による侵入者探知システムは、パルス化
光源と少くとも２つの光フアイバと光パルスデイ
テクタとを備えている。これら光フアイバはいず
れも芯とこれら芯より屈折率の小さい被覆物とを
有しており、一方の光フアイバはパルス化光源よ
り光パルスを伝送して行く光伝送フアイバとして
構成されている。他方は受光フアイバとして構成
されており、２つのフアイバのほぼ全長にわたつ
て両者の被覆物が互に密接するよう上述の光伝送
フアイバに近接して配置されている。

光パルスデイテクタは受光フアイバに沿つて伝
送された光パルスを受け取るべく構成されてい
る。

使用中、光伝送フアイバ及び受光フアイバに圧
力が加えられ、その結果、これらフアイバがいず
れかの部分で共に圧縮されるとマイクロベンデイ
ング効果が生じる。このため、圧縮された部分に
おける全反射が妨害され、漏出光パルスが光伝送
フアイバの芯から分離されて中間の両被覆物を介
して受光フアイバの芯に入り込む。

光伝送フアイバ及び受光フアイバは可撓性外被
で被覆された単一のケーブル内に共に収納されて
いてよくその方が有利である。

このケーブルは侵入から保護すべき敷地の周辺
に敷設されるか又は浅く埋設されてよいが、この
場合ケーブルは上方から加えられる半径方向の圧
力が光伝送フアイバと受光フアイバとを共に圧縮
すべく作用するよう配置される。好ましくは、中
央部の一束の光伝送フアイバの周囲に受光フアイ
バを環状に配列した構造を有するケーブルを使用
するとよい。このようなケーブルは感度が全方向
性であり、そのためいかようにも配置可能だから
である。

上述の構造に代え、光伝送フアイバ及び受光フ
アイバがそれぞれが多数のフアイバを含んでいる
環状の列とし、これらを同軸に互いに交互に配置
した構成としてもよい。

光伝送フアイバの被覆物及び受光フアイバの被
覆物は同一の屈折率を有していることが好まし
く、両者間に光結合媒質を介在させてもよい。

パルス化光源及び光パルスデイテクタをケーブ
ルの一端に配置し、光伝送フアイバを介して光源
より伝送されてきた光パルスを光パルスデイテク
タへの伝送のために受光フアイバに返送すべく構
成されたオプチカルターミネータをこのケーブル
の他端に付加してもよく、システムはその方が有
利に機能する。このようにして光パルスデイテク
タへ返送された光パルスはシステムの正常作動を
確認するために使用される他に、漏出光パルスが
光パルスデイテクタに到達したことを測定し得る
タイムフレームをも成形する。光パルスが光源か
ら伝送され、漏出光パルスが光パルスデイテクタ
に到達するまでの時間によりこの光パルスがフア
イバを介して走行した距離を知ることができ従つ
てケーブルの圧縮位置を知ることができる。

上述の構造に代えて、パルス化光源及び光パル
スデイテクタをそれぞれケーブルの対向する端に
配置し、パルス化光源より発せられた光パルスを
受光フアイバに付加的に入力するように光結合器
を設置してもよい。

ケーブルに圧力が加えられても侵入者によつて
発見される可能性が最小限であるように、パルス
化光源は赤外波長で作動するのが好ましい。

以下添付図面を参照しながら実施例により本発
明を説明する。ただし本発明はこの実施例に限定
されるものではない。

第１図に示されている侵入者探知システムは、
説明し易いように２つの光フアイバ、即ち光伝送
フアイバ２及び受光フアイバ３のみから成るケー
ブル１を有している。

このケーブル１の一端では光伝送フアイバ２が
パルス化光源４に結合されており、受光フアイバ
３が光パルスデイテクタ５に結合されている。ケ
ーブル１の他端ではパルス化光源４から光フアイ
バ２を介して伝送されてきた光線がオプチカルタ
ーミネータ６により受光フアイバ３に返送され、
その結果、光パルスデイテクタ５に到達する。こ
の光パルスデイテクタ５には侵入者シグナチヤプ
ロセツサ７と視覚表示ユニツト１１と音声アラー
ム１０とが接続されている。この侵入者シグナチ
ヤプロセツサ７は波高分析器９とインターバルタ
イマ８とを含んでいる。

ケーブル１は保護すべき敷地の周辺に敷設さ
れ、使用中、ケーブル１に何らの妨害も印加され
なければパルス化光源４から発した光パルスが光
パルスデイテクタ５に戻る。この間の所要時間は
ケーブルの長さを光の速度で割つた値の２倍に等
しい。

ケーブル１内の光フアイバ２及び３は全く同一
のフアイバである。

第２図にその詳細図を示した。なお、同図に示
されている本実施例の光フアイバは、ステツプイ
ンデツクス型光フアイバであるが、低価格で同様
の効果をもたらす下級品のグレーテツドインデツ
クス型光フアイバをこれに代えて使用してもよ
い。

光伝送フアイバ２は被覆物（クラツド）２１で
被覆された芯（コア）２０と芯／被覆物間の境界
２２とを有しており、この被覆物２１の屈折率は
芯２０の屈折率より小さい。

受光フアイバ３もこれと同様に構成されており
被覆物２４で被覆された芯２３と芯／被覆物間の
境界２５とを有している。これら光フアイバは面
２７上に配置される可撓性外被２６内に共に収納
されている。

何者かが、例えばＡ点でケーブル１を踏みつけ
たり又はその上を車で走つたりすると、このケー
ブルが圧縮され、その結果、Ａ点にマイクロベン
デイング部分が生じる。

本実施例システムの作動に及ぼすこのマイクロ
ベンデイングの効果を単一光線２８を用いて第２
図に示した。

光線２８はパルス化光源４より発せられ、境界
２２で反射を繰り返しながら芯２０の長さに沿つ
て伝送される。境界２２との直交線に対して光線
２８が形成する角度α、即ち入射角は、全反射を
生じさせる最小入射角即ち臨界角θ（図示せず）
より通常は大きい。

光線２８が圧縮部分（Ａ点の部分）に到達する
と、その部分の境界２２がそれより手前の境界部
分に対し急激に傾斜しているため、入射角はαか
らβへと減少する。βがθより小さい場合は、光
線２８はもはや全反射しなくなり、この光線２８
の大部分が被覆物２１及び２４を貫通して屈折し
受光フアイバ３の芯２３に入り込む。この漏出光
線は、その後光線の入射角γが再び臨界角より大
きくなるため、受光フアイバ３の境界２５で全反
射を繰り返しながら芯２３に沿つてオプチカルタ
ーミネータ６方向及び光パルスデイテクタ５方向
へ伝送される。即ち、この漏出光線のうちのいく
らかは、この圧縮部分から光パルスデイテクタ５
へ直接的に戻ることとなる。

１回の光パルス発生動作の間に圧縮部分でフア
イバ２よりフアイバ３へ漏出する全ての光線は一
緒になつて漏出光パルスを形成する。この漏出光
パルスはフアイバ３を介して光パルスデイテクタ
５方向へも直接的に返送される。このように直接
返送される漏出光パルスは、光パルスデイテクタ
５まで戻るまでにケーブル１の全長にわたつて走
行しなければならない元のパルスとは、当然に時
を異にして光パルスデイテクタ５に到達する。

従つて、漏出光パルス及びこれらパルスの元と
なるパルス間に生じる時間差により圧縮地点Ａ及
び光パルスデイテクタ５間のケーブル距離が直接
的に表わされる。

即ち、前述したように、パルス化光源４から発
した光パルスが光パルスデイテクタ５まで戻るの
に要する時間を光の速度で割つた値が光パルスの
走行光路の距離となるため、漏出があつた場合と
ない場合との光パルスの所要時間の差から光パル
スデイテクタ５と圧縮地点Ａとの間の距離を得る
ことができる。

漏出光パルスの振幅及びパルス数はマイクロベ
ンデイング、即ち侵入者によつて加えられた地上
圧力の大きさとその持続時間とにそれぞれ応じて
決定される。従つて漏出光パルスに関して得られ
る情報により侵入者の種類と位置とを知ることが
できる。

さらに、多様な圧縮作用は多様な時間的ずれと
して認識可能であり、これら時間のずれを分類す
ることにより例えば侵入車の車輪又は車軸間隔も
しくは数人の侵入者が別個にケーブルを横切つた
ことなどの情報をさらに得ることが可能である。

これらの情報は、種々の方法で全て分析し表示
することが可能である。その一例を第１図に簡単
に示した。受け取つた光パルスは光パルスデイテ
クタ５により電気パルスに変換され、この電気パ
ルスは侵入者シグナチヤプロセツサ７へ供給され
る。この侵入者シグナチヤプロセツサ７の出力は
視覚表示ユニツト１１と音声アラーム１０とに連
結されている。視覚表示ユニツト１１は音声アラ
ーム１０の音に気付いた保安要員が侵入者の種類
と位置とを見るための敷地地図を有していると有
利である。

本侵入者探知システムの光レベルを有効にする
ためには多重光フアイバを使用するのが望ましい
ことは明白である。このようなケーブル構造の一
例を第３図に示した。このケーブルは中央の受光
フアイバ３の周囲に光伝送フアイバ２を環状に配
列し、さらにこれら光伝送フアイバ２の周囲に受
光フアイバ３を環状に配列した構造を有してい
る。使用中は、全ての受光フアイバ３が並列的に
結合され、第１図のように単一の受光フアイバと
して接続される。これは光伝送フアイバ２につい
ても同様である。

勿論これ以外の種々の環形構造を使用すること
も可能である。光フアイバは全て可撓性外被３０
内に間隙なく詰められている。この外被は摩耗及
び水に対する耐性を有しており適当にカムフラー
ジユされ得るものを選択するとよい。

数キロメートルの長さを有するケーブルを減衰
に帰因する効率上の好ましくない損失を生じない
ように使用することが可能である。そのために
は、ポリマ製の芯よりガラス製又はシリコン製の
芯を用いる方がよい。このようなケーブルは展開
が容易であり、一般に電気通信用として使用され
る高品質のグレーテツドインデツクス型光ケーブ
ルに比べ価格も安い。光伝送フアイバ及び受光フ
アイバ間でその全長にわたり多少の光結合が必然
的に生じる。例えばケーブルが固定的に折曲され
ている部分で光パルスが漏出することもあり得
る。しかしながら、これらの光パルスはプロセツ
シングシステムで容易に取に消される一定のバツ
クグラウンドレベルを有している。

パルス化光源４は固体発光ダイオード又はレー
ザであると有利であり、外部から一切わからない
ように用いるには赤外波長で作動するのが好まし
い。

このような光源と共に使用される他のオプチカ
ル素子は全て適切なIR伝送特性を有すべく選択
されていなければならない。光パルスのパルス幅
はナノセカンド領域にあるのが好ましく、光パル
スの間隔は完全な分析及び表示を可能にすべく例
えばパルス／スペースの比率が約１対10になるよ
う十分あけられていることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は一対の光フアイバから成るケーブルを
有している侵入者探知システムの説明図、第２図
は第１図のケーブルの―部分軸方向断面図に
よりケーブルを通過する単一光線に加えられた局
部的圧縮効果を示す説明図、第３図は変形実施例
である多重光フアイバケーブルの横断面図であ
る。 １……ケーブル、２……光伝送フアイバ、３…
…受光フアイバ、４……パルス化光源、５……光
パルスデイテクタ、６……オプチカルターミネー
タ、７……侵入者シグナチヤプロセツサ、８……
インタバルタイマ、９……波高分析器、１０……
音声アラーム、１１……視覚表示ユニツト、２
０，２３……芯、２１，２４……被覆物、２２，
２５……境界、２６，３０……外被、２７……
面、２８……光線、α，β，γ……入射角、Ａ…
…圧縮位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルス化光源と、少なくとも２つの光フアイ
   バと、光パルスデイテクタとを備えており、前記
   各光フアイバは芯と該芯より屈曲率の小さい被覆
   物とを有しており、一方の光フアイバは前記パル
   ス化光源から発せられた光パルスを伝送する光伝
   送フアイバとして構成されており、他方の光フア
   イバはほぼ全長にわたつてそれぞれの被覆物が互
   いに密接するように前記光伝送フアイバに近接し
   て配置された受光フアイバとして構成されてお
   り、前記光パルスデイテクタは前記受光フアイバ
   を介して伝送された光パルスを受け取るように構
   成されていることを特徴とする侵入者探知システ
   ム。 ２ 前記光伝送フアイバ及び受光フアイバの各被
   覆物が同一の屈折率を有している特許請求の範囲
   第１項に記載の侵入者探知システム。 ３ 一層の光結合媒質が前記光伝送フアイバ及び
   受光フアイバ間に介在している特許請求の範囲第
   ２項に記載の侵入者探知システム。 ４ 前記光伝送フアイバ及び受光フアイバが可撓
   性外被で被覆された単一ケーブル内に共に収納さ
   れている特許請求の範囲第１項に記載の侵入者探
   知システム。 ５ 多数の受光フアイバが少なくとも１つの光伝
   送フアイバの周囲に環状の列として配置されてい
   る特許請求の範囲第４項に記載の侵入者探知シス
   テム。 ６ 光伝送フアイバ及び受光フアイバはそれぞれ
   が多数のフアイバを含んでいる同軸の交互に存在
   する環状の列として配置されている特許請求の範
   囲第５項に記載の侵入者探知システム。 ７ 前記光伝送フアイバ及び受光フアイバの各被
   覆物が同一の屈折率を有している特許請求の範囲
   第４項から第６項のいずれか一項に記載の侵入者
   探知システム。 ８ 一層の光結合媒質が前記光伝送フアイバ及び
   受光フアイバ間に介在している特許請求の範囲第
   ７項に記載の侵入者探知システム。 ９ 前記ケーブルの一端にオプチカルターミネー
   タが配置されており、前記パルス化光源及び光パ
   ルスデイテクタが共に該ケーブルの他端に配置さ
   れており、これにより該パルス化光源から前記光
   伝送フアイバを介して伝送された光パルスが該光
   パルスデイテクタへの伝送のために前記受光フア
   イバへ戻されるように構成された特許請求の範囲
   第４項から第８項のいずれか一項に記載の侵入者
   探知システム。 １０ 前記パルス化光源が赤外波長で作動する特
   許請求の範囲第１項から第９項のいずれか一項に
   記載の侵入者探知システム。 １１ パルス化光源と、少なくとも２つの光フア
   イバと、光パルスデイテクタを備えており、前記
   各光フアイバは芯と該芯より屈折率の小さい被覆
   物とを有しており、一方の光フアイバは前記パル
   ス化光源から発せられた光パルスを伝送する光伝
   送フアイバとして構成されており、他方の光フア
   イバはほぼ全長にわたつてそれぞれの被覆物が互
   いに密接するように前記光伝送フアイバに近接し
   て配置された受光フアイバとして構成されてお
   り、前記光パルスデイテクタは前記受光フアイバ
   を介して伝送された光パルスを受け取るように構
   成されており、前記光伝送フアイバ及び受光フア
   イバが可撓性外被で被覆された単一ケーブル内に
   共に収納されており、該ケーブルの一端にオプチ
   カルターミネータが配置されており、前記パルス
   化光源及び光パルスデイテクタが共に該ケーブル
   の他端に配置されており、これにより該パルス化
   光源から前記光伝送フアイバを介して伝送された
   光パルスが該光パルスデイテクタへの伝送のため
   に前記受光フアイバへ戻されるように構成されて
   おり、さらに、前記パルス化光源からの元の光パ
   ルスが前記光伝送フアイバ及び受光フアイバの全
   長を通過した後前記光パルスデイテクタに到達す
   る時間と前記ケーブルのマイクロベンデイング部
   分で前記被覆物を通過することにより前記元の光
   パルスから分離された漏出光パルスが前記マイク
   ロベンデイング部分までの前記光伝送フアイバ及
   び受光フアイバを通過した後前記光パルスデイテ
   クタに到達する時間との時間差に応じて前記マイ
   クロベンデイング部分の位置及びその持続時間を
   表すように接続され構成されている電子プロセツ
   シング手段を含んでいることを特徴とする侵入者
   探知システム。 １２ 多数の受光フアイバが少なくとも１つの光
   伝送フアイバの周囲に環状の列として配置されて
   いる特許請求の範囲第１１項に記載の侵入者探知
   システム。 １３ 光伝送フアイバ及び受光フアイバはそれぞ
   れが多数のフアイバを含んでいる同軸の交互に存
   在する環状の列として配置されている特許請求の
   範囲第１２項に記載の侵入者探知システム。 １４ 前記光伝送フアイバ及び受光フアイバの各
   被覆物が同一の屈折率を有している特許請求の範
   囲第１１項から第１３項のいずれか一項に記載の
   侵入者探知システム。 １５ 一層の光結合媒質が前記光伝送フアイバ及
   び受光フアイバ間に介在している特許請求の範囲
   第１４項に記載の侵入者探知システム。 １６ 前記電子プロセツシング手段がさらに前記
   漏出光パルスの振幅に応じて前記マイクロベンデ
   イング部分の大きさを表すように構成されている
   特許請求の範囲第１１項から第１５項のいずれか
   一項に記載の侵入者探知システム。 １７ 前記パルス化光源が赤外波長で作動する特
   許請求の範囲第１１項から第１６項のいずれか一
   項に記載の侵入者探知システム。