JPH0714949Y2 - 光遮断式検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、高周波が低周波により２重変調された投光器
からの２ビームの赤外線変調光を分離配置した受光器で
受光して盗離等の異常を検知する光遮断式検出器に関す
る。

［従来技術］ 従来、この種の２重変調された赤外線変調光を使用した
光遮断式検出器としては、例えば特公昭59-21132号の高
感度受信装置が知られており、また２ビーム式の光遮断
式検出器としては実公昭57-479号の防犯警報装置が知ら
れている。

まず２重変調された赤外線変調光を使用した高感度受信
装置にあっては、20KHzの高周波が500Hzの低周波で２重
に振幅変調された変調信号による赤外線発光素子の発光
駆動により投光器から受光器に向けて赤外線変調光を発
射し、受光器側では受光信号の同期検波によって500Hz
の低周波成分を検波し、500Hzの低周波検波信号をPLL回
路に与えてPLLループの発振周波数及び位相を低周波検
波信号に追従させ、PLLループが500Hzの低周波信号にロ
ックした状態を判別して一致信号を出力し、光遮断式検
出器であることから、PLL回路からの一致信号が断たれ
ることで異常と判定している。

一方、２ビーム式の検出器にあっては、投光器に一対の
発光部を設けて２本の赤外線ビームを発射し、受光器に
設けた一対の受光部で各ビーム光を受光し、いずれか一
方のビーム遮断については誤動作として警報せず、２本
のビームが遮断されて始めて警報するようにしている。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の高感度受信装置を２ビ
ーム方式に適用した場合、人の通過による光の遮断を検
知する光遮断式検出器としては応答性が低すぎる問題が
あった。

即ち、従来装置にあっては、受光信号に含まれる500Hz
の低周波成分を検波してPLL回路に与えているため、PLL
回路が入力周波数500Hzに追従してロック状態に入るに
は通常100ms程度の時間が必要である。

このPLL回路の応答時間を光遮断式検出器としての検出
動作から見ると、定常監視状態にあっては光ビームが正
常に受光されるのでPLL回路は500Hzの低周波信号に対し
ロック状態となっており、異常検出のためにPLL回路を
ロック状態から離脱させるには500Hzの低周波信号が100
ms以上得られないようにビーム遮断させる必要がある。

ここで、人の通過に対する光ビームの遮断時間は、最も
早く走り抜けた場合については50ms程度といわれてお
り、PLL回路の500Hzに対する追従時間100msより短くな
る。

その結果、応答時間が100msと長い従来装置にあって
は、50〜100ms範囲の人の通過による光ビームの遮断を
検出することができず、侵入者監視について検出不能領
域をもつ問題があった。

本考案は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、２ビーム方式に於いて、短時間の光遮断に対して
も高速に応答して異常を検知できる高感度型の光遮断式
検出器を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ まず本考案は、投光器と受光器を対向状態で分離配置し
た光遮断式検出器を対象とする。

このような光遮断式検出器について本考案にあっては、
投光器に、高周波が低周波により２重に振幅変調された
赤外線変調光を交互に発射する一対の発光部を設ける。

また受光器については、投光器に設けた一対の発光部か
ら交互に発射された赤外線変調光を共通に受光して連続
する高周波の電気信号に変換する一対の受光部と、該一
対の受光部の受光信号から前記変調高周波の周波数を中
心とした狭帯域の周波数成分のみを抽出して増幅する狭
帯域増幅器と、該狭帯域増幅器で抽出増幅された高周波
信号の周波数及び位相にループ内の発振周波数及び位相
を追従させるPLLループを備え該PLLループのロック状態
を検出して判別信号を出力するPLLトーンデコーダと、
該PLLトーンデコーダの判別出力が所定時間以上断たれ
た時に異常検出信号を出力する信号処理回路とを設け
る。

［作用］ このような構成を備えた本考案の光遮断式検出器にあっ
ては、２重変調された投光器からの合成された変調光を
受光することで例えば20KHzの高周波信号が連続して得
られ、この高周波信号にPLLトーンデコーダのPLLループ
の発振周波数及び位相を追従させるため、入力周波数に
対するPLLループの追従応答性を充分に高くすることが
できる。

そのため、定常監視状態で20KHzの高周波にロックして
いるPLLループは、光ビームの遮断に対し直ちにロック
状態から離脱して判別信号が得られなくなり、短時間の
ビーム遮断であってもビーム遮断に略１対１に対応した
PLLトーンデコーダの判別出力の変化を得ることがで
き、人の通過による最短ビーム遮断時間50msであっても
確実に異常を検知することができる。

また狭帯域増幅器及びPLLトーンデコーダは20KHzの連続
する高周波信号を処理することから、500Hzで断続され
る20KHzの高周波信号を処理する場合、即ち単一ビーム
光を受光して処理する場合に比べ、500Hzの断続による
高調波成分の発生がないため、狭帯域増幅器及びPLLト
ーンデコーダの高周波信号に対する周波数選択姓を向上
できる。

［実施例］ 第１図は本考案の一実施例を示した実施例構成図であ
る。

第１図において、10は投光器、12は受光器であり、投光
器10と受光器12は所望の監視距離、例えば数百メートル
を隔てて対向状態で分離配置される。

投光器10には低周波、例えば500Hzのクロックａを発生
するパルス発生器14と、高周波、例えば20KHzのキャリ
ア信号ｂを発振するキャリアパルス発振器16が設けら
れ、パルス発生器14からのクロックａ及びキャリアパル
ス発振器16からのキャリア信号ｂはゲート回路18に与え
られ、500HzのクロックａのＨレベルでキャリアパルス
発振器16からの20KHzのキャリア信号c1を出力すると共
に、クロックａのＬレベルでキャリアパルス発振器16か
らの20KHzのキャリア信号c2を同様に出力する。即ち、
ゲート回路18はクロックａの半周期毎に二重変調された
キャリア・バースト方式の変調信号c1,c2を交互に出力
する。

ゲート回路18に続いては第１及び第２発光部20−1,20−
２が設けられる。発光部20−1,20−２の各々には赤外線
を発光する発光素子が設けられ、ゲート回路18からの変
調信号c1,c2による発光駆動で発光部20−1,20−２から
光学系を介して受光器12に向けて二重変調された赤外線
変調光d1,d2を交互に発射する。

一方、受光器12には投光器10に設けた一対の発光部20−
1,20−２に対応して第１及び第２受光部22−1,22−２が
設けられる。受光部22−1,22−２の各々は合成された赤
外線変調光d1,d2を光学系を介して共通に受光し20KHzの
連続した高周波の電気信号に変換して狭帯域増幅器24に
与える。

狭帯域増幅器24には投光器10に設けたキャリアパルス発
振器16の発振周波数、即ち高周波20KHzを中心とした例
えば±100Hzの狭帯域通過特性をもつ帯域フィルタが設
けられ、この帯域フィルタにより合成受信信号から抽出
された20KHzの高周波成分を増幅した信号ｅを次段のPLL
トーンデコーダ26に出力する。

PLLトーンデコーダ26は位相比較器、ローパスフィル
タ、電圧制御発振器（VCO）でPLLループを構成し、位相
比較器に電圧制御発振器の発振出力を入力すると共に狭
帯域増幅器24からの受光信号ｅ、即ち20KHzの高周波信
号を入力しており、20KHzの高周波信号入力にループ内
の発振周波数及び位相を追従させるPLL動作を行なう。
更に、PLLトーンデコーダ26に設けたPLLループに続いて
はロック検出器が設けられており、このロック検出器は
投光器10のキャリアパルス発振器16による高周波信号20
KHzの判別機能をもち、PLLループが入力周波数20KHzに
追従してロック状態になるとロック検出器から論理レベ
ル１となる判別出力ｆが得られる。PLLトーンデコーダ2
6の出力ｆは信号処理回路28に与えられ、信号処理回路2
8はPLLトーンデコーダ26からの判別出力ｆが所定時間断
たれたときに異常検出出力ｇを生ずる。具体的には、信
号処理回路28にはタイマ回路が設けられ、このタイマ回
路には投光器10に設けたパルス発生器14のクロックａの
半周期を越える時間が設定されており、PLLトーンデコ
ーダ26の判別出力ｆが断たれるとタイマ動作をスタート
し、設定時間内に判別出力ｆが得られなければタイマ出
力を生じ、タイマ出力に基づいて異常検出出力ｇを発生
して警報させる。

この場合、投光器10からの赤外線変調光d1,d2のいずれ
か一方が投光器側近くで遮断された時には、クロック半
周期毎にPLLトーンデコーダ26からの判別出力ｆの発生
と停止が繰り返され、タイマ回路は判別出力ｆの停止に
よりスタートした後の設定時間に至る前に再度判別出力
ｆを受けてリセットされるため、タイマ出力に基づく異
常検出出力ｇは出されない。

また変調光d1,d2のいずれか一方が受光器側の近くで遮
断されたときは、狭帯域アンプ24の出力レベルが低下す
るにとどまり、PLLトーンデコーダ26からの判別出力ｆ
は継続して得られるため、異常検出出力ｇは出されな
い。

第２図は第１図に示した一対の発光部20−1,20−２と受
光部22−1,22−２の間の変調光d1,d2の送受光状態を示
したもので、監視距離が数百メートルというように長く
なると、発光部20−1,20−２からの変調光d1,d2の各光
ビームは距離に応じて広がり、受光部22−1,22−２には
変調光d1,d2の両方が入射し、受光部22−1,22−２自身
で２つの変調光d1,d2の合成受光信号が得られ、この合
成受光信号が更に狭帯域増幅器24で合成されることとな
り、受光感度が向上する。

次に、第３図の信号波形図を参照して第１図の実施例の
動作を説明する。

まず、投光器10に設けたパルス発生器14は低周波となる
500Hzでクロックａを発生してゲート回路18に与えてお
り、またゲート回路18に対してはキャリアパルス発振器
16より高周波となる20KHzのキャリア信号ｂが与えられ
ている。従って、ゲート回路18はクロックａがＨレベル
となるタイミングで一方のゲートを開いてキャリアクロ
ック発振器16からのキャリア信号ｂを通過して発光部20
−１に変調信号c1を出力し、次のクロックａのＬレベル
となるタイミングで他方のゲートを開いてキャリアクロ
ック発振機16からのキャリア信号ｂを通過して発光部20
−２に変調信号c2を出力する動作を繰り返す。即ち、ゲ
ート回路18からはクロックの半サイクル毎にキャリア信
号ｂをクロック信号ａで変調したキャリア・バースト方
式の変調信号c1,c2が交互に得られる。ゲート回路18か
らの変調信号c1,c2は発光部20−1,20−２に与えられ、
変調信号c1,c2に基づき、クロックａの半サイクル毎に
キャリアｂの変調周波数をもつ変調光d1,d2が投光器10
に向けて交互に発射される。

受光器12にあっては第２図に示したように、受光部22−
１、22−２で投光器10からの赤外線変調光d1,d2を共通
受光して電気信号に変換している。

受光部22−1,22−２からの受光信号は狭帯域増幅器24に
より合成された後、合成受光信号に含まれる20KHzの高
周波成分のみを抽出して増幅され、例えば第３図に示す
20KHzの高周波成分の連続した合成受光信号ｅが得られ
る。

このような狭帯域増幅器24からの合成受光信号ｅに対
し、PLLトーンデコーダ26は20KHzの受光信号の立ち上が
りにほぼ一致する高速追従性を持ってPLLロック状態に
入り、また20KHzの受光信号が断たれた場合にも直ちにP
LLロック状態から離脱した状態に移行できる。

その結果、定常監視状態にあっては連続した合成受光信
号ｅがPLLトーンデコーダ26に与えられていることか
ら、PLLトーンデコーダ26の出力ｆ、即ち判別出力ｆは
Ｈレベル状態を維持し、信号処理回路28に設けたタイマ
は停止状態にあり、タイマ出力ｇもＨレベルに保たれて
いる。

一方、時刻t1において、投光器10からの赤外線変調光d
1,d2が人の通過により遮断されたとすると、それ以降PL
Lトーンデコーダ26に対する狭帯域増幅器24からの20KHz
の合成受光信号が断たれ、PLLトーンデコーダ26がPLLロ
ック状態を解除し、判別出力ｆがＬレベルとなって停止
する。

PLLトーンデコーダ26から判別出力ｆが得られなくなる
とタイマがスタートし、設定時間Toを経過した時刻t2で
タイマ出力がＬレベルに反転し、信号処理回路28が外部
に対し異常検出出力ｇを出すようになる。

ここでタイマの設定時間Toとしては、500Hzのバースト
周期となる2ms以上の所定時間を設定すればよく、例え
ば人が走って通過する時のビーム遮断最短時間50msに設
定するればよい。

［考案の効果］ 以上説明してきたように本考案によれば、一対の発光部
から高周波が低周波により２重に振幅変調された赤外線
変調光を交互に発射し、一対の受光部で共通受光して合
成することにより連続した高周波信号を取り出してPLL
トーンデコーダのPLLループの発振周波数及び位相を追
従させるため、入力周波数に対するPLLループの追従応
答性を充分に高くすることができ、短時間のビーム遮断
であってもビーム遮断にほぼ１対１に対応したPLLトー
ンデコーダの判別出力の変化が得られ、人の通過による
最短ビーム遮断時間50msであっても確実に異常を検出す
ることができる。

また受光側で連続した高周波信号が得られることから高
周波信号の断続による高調波が発生せず、狭帯域増幅器
及びPLLトーンデコーダの周波数選択性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例構成図； 第２図は本考案の発光部と受光部間における光ビームの
広がり具合を示した説明図； 第３図は第１図の動作を示した信号波形図である。 10:投光器 12:受光器 14:パルス発生器 16:キャリアパルス発振器 18:ゲート回路 20−1,20−2:発光部 22−1,22−2:受光部 24:狭帯域増幅器 26:PLLトーンデコーダ 28:信号処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭55−174669（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−21132（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭50−15157（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】投光器と受光器を対向状態で分離配置した
   光遮断式検出器に於いて、 前記投光器に、高周波が低周波により２重に振幅変調さ
   れた赤外線変調光を交互に発射する一対の発光素子を設
   け、 前記受光器に、前記投光器の一対の発光素子から交互に
   発射された赤外線変調光を共通に受光して連続する高周
   波の電気信号に変換する一対の受光部と、該一対の受光
   部の受光信号から前記変調高周波の周波数を中心とした
   狭帯域の周波数成分のみを抽出して増幅する狭帯域増幅
   器と、該狭帯域増幅器で抽出増幅された高周波信号の周
   波数及び位相にループ内の発振周波数及び位相を追従さ
   せるPLLループを備え該PLLループのロック状態を検出し
   て判別信号を出力するPLLトーンデコーダと、該PLLトー
   ンデコーダの判別出力が所定時間以上断たれた時に異常
   検出信号を出力する信号処理回路とを設けたことを特徴
   とする光遮断式検出器。