侵入検出装置
【課題】 監視領域への物の侵入を安定して高い精度で検出できる侵入検出装置を提供する。
【解決手段】 フェンス１０によって規定された監視領域に応じて配設され、外力が加えられたときに、伝搬する光を当該外力に応じて偏波変動させる光ファイバ４と、光ファイバ４内に光を出射する光源２と、光ファイバ４内を伝搬する光の偏波変動に応じた周波数を持つ演算結果信号Ｓ２２を生成する演算処理部２２と、演算結果信号Ｓ２２に含まれる周波数成分のうち、前記物の侵入が無いときに前記光伝搬線内を伝送する光に生じた偏波変動による周波数成分を除去して演算結果信号Ｓ２３を生成するバンドパスフィルタ２３と、演算結果信号Ｓ２３に基づいて前記光の偏波変動を監視し、当該監視の結果に基づいて監視領域への前記者の侵入の有無を判断する侵入判断部２５とを有する。
【解決手段】 フェンス１０によって規定された監視領域に応じて配設され、外力が加えられたときに、伝搬する光を当該外力に応じて偏波変動させる光ファイバ４と、光ファイバ４内に光を出射する光源２と、光ファイバ４内を伝搬する光の偏波変動に応じた周波数を持つ演算結果信号Ｓ２２を生成する演算処理部２２と、演算結果信号Ｓ２２に含まれる周波数成分のうち、前記物の侵入が無いときに前記光伝搬線内を伝送する光に生じた偏波変動による周波数成分を除去して演算結果信号Ｓ２３を生成するバンドパスフィルタ２３と、演算結果信号Ｓ２３に基づいて前記光の偏波変動を監視し、当該監視の結果に基づいて監視領域への前記者の侵入の有無を判断する侵入判断部２５とを有する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、監視領域への侵入物を検出する侵入検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】外部から人間などが侵入することが禁止されている鉄道沿線などには、侵入防止用のフェンスと共に、例えば、当該フェンスが破壊されたことを検出する侵入検出装置が設けられている。従来の侵入検出装置としては、例えば、ワイヤーを張りめぐらせたフェンスに、侵入者によってワイヤーが切断されたときに同時に切断されるようにメタル線を張りめぐらせ、メタル線の切断をメタル線切断検出手段で検出するものがある。メタル線切断検出手段は、例えば、メタル線の一端部から他端部に向けて電流を流し、他端部において電流を検出することで、メタル線の切断を検出する。
【０００３】また、従来のその他の侵入検出装置としては、例えば、ワイヤーを張りめぐらせたフェンスに、侵入者によってワイヤーが切断されたときに同時に切断されるように光ファイバを張りめぐらせ、光ファイバの切断を光ファイバ切断検出手段で検出するものがある。光ファイバ切断検出手段としては、例えば、光ファイバにレーザー光を入射して後方散乱させ、その反射光を受光するまでの時間を測定することで、光ファイバの切断の有無を検出するＯＴＤＲ(Optical Time DomainReflectometer) などが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述した従来のメタル線を張りめぐらせた侵入検出装置では、落雷や空間ノイズなどの電磁気的なノイズによる影響で誤動作が生じるという問題がある。また、メタル線が、腐食により、破損および断線してしまう可能性が高いという問題もある。
【０００５】また、前述した従来の光ファイバを張りめぐらせた侵入検出装置では、電磁気的なノイズによる誤動作はないが、後方散乱光の反射光の受光量が低いため、長い検出距離を持たせることが困難であるという問題がある。また、ＯＴＤＲ自体が非常に高価であるという問題がある。
【０００６】また、前述した従来のメタル線や光ファイバを張りめぐらせた侵入検出装置では、メタル線や光ファイバが切断されない限り侵入を検知できず、例えば、侵入者がワイヤーの位置をずらして侵入した場合には、当該侵入を検知できないという問題がある。
【０００７】また、上述したような侵入検出装置は、通常、屋外に配設されるが、この場合に、温度変化や風雨などの環境的な要因により、侵入検出の精度が低下することがあるという問題がある。
【０００８】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされ、監視領域への物の侵入を安定して高い精度で検出できる侵入検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の侵入検出装置は、監視領域への物の侵入の有無を検出する侵入検出装置であって、前記監視領域に応じて配設され、外力が加えられたときに、伝搬する光を当該外力に応じて偏波変動させる光伝搬線と、前記光伝搬線の一端部に設けられ、前記光伝搬線内に光を出射する光源と、前記光伝搬線の他端部に設けられ、前記光伝搬線内を伝搬する光の偏波変動に応じた周波数を持つ第１の検出信号を生成する検出信号生成手段と、前記第１の検出信号に含まれる周波数成分のうち、前記物の侵入が無いときに前記光伝搬線内を伝送する光に生じた偏波変動による周波数成分を除去して第２の検出信号を生成するフィルタ手段と、前記第２の検出信号に基づいて前記光の偏波変動を監視し、当該監視の結果に基づいて監視領域への前記者の侵入の有無を判断する侵入判断手段とを有する。
【００１０】本発明の侵入検出装置では、光源から出射された光が、前記光伝搬線内に伝送して検出信号生成手段に入射する。このとき、例えば、人の手などにより、光伝搬線に外力が加えられると、当該光伝搬線を伝送する光に偏波変動が発生する。検出信号生成手段では、前記光伝搬線内を伝搬する光の偏波変動に応じた周波数を持つ第１の検出信号が生成される。次に、フィルタ手段によって、前記第１の検出信号に含まれる周波数成分のうち、前記物の侵入が無いときに前記光伝搬線内を伝送する光に生じた偏波変動による周波数成分が除去されて第２の検出信号が生成される。次に、侵入判断手段によって、前記第２の検出信号に基づいて前記光の偏波変動が監視され、当該監視の結果に基づいて監視領域への前記物の侵入の有無が判断される。
【００１１】また、本発明の侵入検出装置は、好ましくは、前記フィルタ手段は、前記第１の検出信号に含まれる周波数成分のうち、約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０〜約２００Ｈｚの周波数成分を除去して前記第２の検出信号を生成する。
【００１２】また、本発明の侵入検出装置は、好ましくは、前記検出信号生成手段は、前記光伝搬線の他端部に設けられ、入力した光を水平偏向成分と垂直偏向成分とに分離する分離部と、前記水平偏向成分および前記垂直偏向成分の光強度をそれぞれＳおよびＰとした場合に、（Ｓ−Ｐ）／（Ｓ＋Ｐ）、Ｓ／（Ｓ＋Ｐ）またはＰ／（Ｓ＋Ｐ）に相当する演算処理を行い、当該演算処理の結果に応じた前記第１の検出信号を生成する検出信号生成部とを有する。
【００１３】また、本発明の侵入検出装置は、好ましくは、前記検出信号生成手段およびフィルタ手段は、電気回路によって構成される。
【００１４】また、本発明の侵入検出装置は、好ましくは、前記検出信号生成手段およびフィルタ手段は、演算処理回路で、プログラムを実行することによって実現される。
【００１５】また、本発明の侵入検出装置は、好ましくは、前記光伝搬線は、光ファイバである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる侵入検出装置について説明する。
第１実施形態図１は、本実施形態の侵入検出装置１の構成図である。本実施形態では、図１に示すように、フェンス１０によって２次元の監視領域が規定されている。侵入検出装置１は、侵入者がフェンス１０を破壊あるいは変形させて、監視領域に侵入する行為を検出する。
【００１７】図１に示すように、侵入検出装置１は、光源２、光ファイバ４および侵入検出モジュール６を有する。光源２は、光ファイバ４の一端部から、光ファイバ４内に例えばレーザー光による光信号を出射する。
【００１８】光ファイバ４は、ワイヤーを２次元的に弾力性を持たせた状態で張りめぐらせて構成されたフェンス１０上に配設されている。具体的には、光ファイバ４は、複数の折り返し部を形成しながらフェンス１０の略全域に所定の張力を持って張りめぐらされるように、フェンス１０を支持するために所定間隔で設けられたポール５上に光ファイバ固定部１２によって固定されている。光ファイバ４は、例えば、侵入行為によってフェンス１０のワイヤーが引っ張られたり、切断されると、当該侵害行為による力が光ファイバ４に外力として伝わり、光ファイバ４の当該外力が加えられた部分に歪みが生じ、その結果、光ファイバ４内の当該歪みが生じた部分の屈折率分布が変化して当該部分を通過する光信号の偏波状態が変化する。侵入検出装置１では、後述するように、当該光信号の偏波変動に基づいて、侵入検出モジュール６において侵入行為の有無を検出する。
【００１９】侵入検出モジュール６は、光ファイバ４の他端部から出射される光の偏波変動を検出し、フェンス１０によって規定された監視領域内に何者かが侵入したか否かを検出する。
【００２０】以下、侵入検出モジュール６について詳細に説明する。図１に示すように、侵入検出モジュール６は、偏波ビームスプリッタ２０、光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐ、演算処理部２２、バンドパスフィルタ２３、Ａ／Ｄ変換部２４および侵入判断部２５を有する。偏波ビームスプリッタ２０は、光ファイバ４から入力した光信号を水平偏向成分Ｓ２０Ｓと垂直偏向成分Ｓ２０Ｐとに分離し、水平偏向成分Ｓ２０Ｓを光強度検出部２１Ｓに出力し、垂直偏向成分Ｓ２０Ｐを光強度検出部２１Ｐに出力する。
【００２１】光強度検出部２１Ｓは、偏波ビームスプリッタ２０から入力した水平偏向成分Ｓ２０Ｓの光強度を検出し、当該検出した光強度Ｓを示す電気信号である検出信号Ｓ２１Ｓを演算処理部２２に出力する。光強度検出部２１Ｐは、偏波ビームスプリッタ２０から入力した垂直偏向成分Ｓ２０Ｐの光強度を検出し、当該検出した光強度Ｐを示す電気信号である検出信号Ｓ２１Ｐを演算処理部２２に出力する。
【００２２】演算処理部２２は、光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐから入力した検出信号Ｓ２１ＳとＳ２１Ｐとがそれぞれ示す光信号Ｓ４の水平偏向成分の光強度Ｓと垂直偏向成分の光強度Ｐとを用いて以下に示す演算を行い、当該演算の結果を示す演算結果信号Ｓ２２（本発明の第１の検出信号）をバンドパスフィルタ２３に出力する。すなわち、演算処理部２２は、下記式（１）に相当する演算処理を、光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐからの検出信号Ｓ２１Ｓ，Ｓ２１Ｐが示す光強度Ｓ，Ｐを用いて行って比率Ｒを示す演算結果信号Ｓ２２を生成する。
【００２３】
【数１】
Ｒ＝（Ｓ−Ｐ）／（Ｓ＋Ｐ） …（１）
【００２４】演算処理部２２は、例えば、上記（１）の演算を行う論理回路を用いて構成される。なお、本発明では、演算処理部２２において、例えば下記式（２）あるいは（３）に相当する演算を行って比率Ｒを示す演算結果信号Ｓ２２を生成してもよい。
【００２５】
【数２】
Ｒ＝Ｓ／（Ｓ＋Ｐ） …（２）
【００２６】
【数３】
Ｒ＝Ｐ／（Ｓ＋Ｐ） …（３）
【００２７】バンドパスフィルタ２３は、光ファイバ４内を伝送中の光信号に生じる例えば温度変化や風雨などの周囲の環境的な要因による偏波変動の影響を除去して侵入判断部２５における侵入判断を高精度なものにするために、演算処理部２２から入力した比率Ｒを示す演算結果信号Ｓ２２に含まれる周波数成分のうち約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０〜約２００Ｈｚの周波数成分とを除去し、当該周波数成分が除去された演算結果信号Ｓ２３（本発明の第２の検出信号）をＡ／Ｄ変換部２４に出力する。光信号に偏波変動を生じさせる環境的な要因としては、温度、湿度、風および雨などがある。これは、例えば、直射日光による温度上昇によって光ファイバ４が延びたり、光ファイバ４内の光屈折率が変化したり、風雨によって光ファイバ４が振動するためである。
【００２８】なお、図１に示すように、両端が光ファイバ固定部１２によって固定されている光ファイバ４の振動周波数Ｆは、隣接した光ファイバ固定部１２の間の光ファイバ４の長さＬと、光ファイバ４の張力Ｔと、光ファイバ４の単位長さ当たりの重量σと、１以上の整数の定数値ｋとを用いて、近似的に、下記式（４）のように示される。
【００２９】
【数４】
Ｆ＝（ｋ／２Ｌ）×（Ｔ／σ）1/2 …（４）
【００３０】ところで、図１に示す侵入検出装置１を、温度変化や風雨などの環境的な要因による影響を受けない屋内に配置した場合、演算結果信号Ｓ２３の振幅（電圧レベル）の時間的変化は、例えば図２に示すようになった。また、図１に示す侵入検出装置１を、上記環境的な要因による影響を受ける屋外配置した場合、演算結果信号Ｓ２３の振幅（電圧レベル）の時間的変化は、例えば図３に示すようになった。また、図１に示す侵入検出装置１を、上記環境的な要因による影響を受けない屋内に配置した場合、手などを用いて光ファイバ４をずらしてフェンス１０によって規定された監視領域に人間などが侵入した場合の演算結果信号Ｓ２３の振幅（電圧レベル）の時間的変化は、例えば図４（Ａ）に示すようになった。
【００３１】また、図４（Ａ）に示す波形の演算結果信号Ｓ２３をフーリエ変換を用いて周波数解析すると、図４R>４（Ｂ）に示すようになる。図４（Ｂ）から、手などを用いて光ファイバ４をずらしてフェンス１０によって規定された監視領域に人間などが侵入した場合の光ファイバ４内で生じる偏波変動は、周波数約１〜約５０Ｈｚの周波数成分で構成されていることが分かる。また、図２および図３に示す波形データを含む種々のデータから、演算結果信号Ｓ２３に含まれる、温度変化による光ファイバ４内の偏波変動の周波数成分は一般的に約１Ｈｚ以下であり、風雨による光ファイバ４内の偏波変動の周波数成分は一般的に約５０Ｈｚ〜約２００Ｈｚであることが分かった。従って、バンドパスフィルタ２３では、演算結果信号Ｓ２２に含まれる周波数成分のうち約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０Ｈｚ〜約２００Ｈｚの周波数成分とを除去して演算結果信号Ｓ２３を生成する。
【００３２】Ａ／Ｄ変換部２４は、演算結果信号Ｓ２３をアナログからデジタルに変換して演算結果信号Ｓ２４を生成する。
【００３３】侵入判断部２５は、Ａ／Ｄ変換部２４から入力したデジタルの演算結果信号Ｓ２４の振幅の最大値あるいはその時間微分値などを監視し、当該監視の結果に基づいて、フェンス１０によって規定された監視領域への侵入行為が行われたか否かを判断する。侵入判断部２５は、上記監視領域への侵入行為が行われたと判断すると、例えば、警報を出力したり、所定の管理所への通報を行う。
【００３４】以下、図１に示す侵入検出装置１を屋外に設置した場合の侵入検出装置１の作用について説明する。先ず、フェンス１０上に張りめぐらされた光ファイバ４に、光源２から光信号が出射され、当該光信号が光ファイバ４内を伝送中に偏波変動し、当該偏波変動した光信号Ｓ４が侵入検出モジュール６に入射する。侵入検出モジュール６では、偏波ビームスプリッタ２０において、入射した光信号Ｓ４を、水平偏向成分Ｓ２０Ｓと垂直偏向成分Ｓ２０Ｐとに分離し、水平偏向成分Ｓ２０Ｓを光強度検出部２１Ｓに出力し、垂直偏向成分Ｓ２０Ｐを光強度検出部２１Ｐに出力する。
【００３５】次に、光強度検出部２１Ｓにおいて、偏波ビームスプリッタ２０から入力した水平偏向成分Ｓ２０Ｓの光強度を検出し、当該検出した光強度Ｓを示す電気信号である検出信号Ｓ２１Ｓを演算処理部２２に出力する。また、光強度検出部２１Ｐにおいて、偏波ビームスプリッタ２０から入力した垂直偏向成分Ｓ２０Ｐの光強度を検出し、当該検出した光強度Ｐを示す電気信号である検出信号Ｓ２１Ｐを演算処理部２２に出力する。
【００３６】次に、演算処理部２２において、光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐから入力した光信号Ｓ４の水平偏向成分の光強度Ｓと、垂直偏向成分の光強度Ｐとを用いて例えば前記式（１）に示す演算を行い、当該演算の結果を示す演算結果信号Ｓ２２をバンドパスフィルタ２３に出力する。
【００３７】次に、バンドパスフィルタ２３において、演算結果信号Ｓ２２に含まれる周波数成分のうち約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０〜約２００Ｈｚの周波数成分とを除去して演算結果信号Ｓ２３を生成し、当該演算結果信号Ｓ２３をＡ／Ｄ変換部２４に出力する。これにより、例えば、温度変化や風雨などの環境的な要因によって、光ファイバ４内を伝送している光信号に生じた偏波変動による周波数成分が除去された演算結果信号Ｓ２３を生成できる。
【００３８】次に、Ａ／Ｄ変換部２４において、演算結果信号Ｓ２３をアナログからデジタルに変換して演算結果信号Ｓ２４を生成し、演算結果信号Ｓ２４を侵入判断部２５に出力する。
【００３９】次に、侵入判断部２５において、Ａ／Ｄ変換部２４から入力したデジタルの演算結果信号Ｓ２４の振幅の最大値あるいはその時間微分値などを監視することで光ファイバ４からの光信号Ｓ４の偏波変動を検出し、当該検出の結果に基づいて、フェンス１０によって規定された監視領域への侵入行為が行われたか否かを判断する。このとき、演算結果信号Ｓ２４は、既に前述したように環境的な要因によって生じた偏波変動による周波数成分が除去されたものであるため、侵入判断部２５は、演算結果信号Ｓ２４に基づいて、環境的な要因を考慮せずに、光ファイバ４に侵入行為による偏波変動が生じたか否かを判断でき、侵入行為の有無を簡単な処理で正確に判断できる。侵入判断部２５は、上記監視領域への侵入行為が行われたと判断すると、例えば、警報を出力したり、所定の管理所への通報を行う。
【００４０】以上説明したように、侵入検出装置１によれば、侵入検出装置１が配置された環境的な要因による影響を受けずに、侵入防止用のフェンスなどにによって規定される２次元的な監視領域への侵入行為を安定して高精度に検出できる。また、侵入検出装置１によれば、侵入者が、当該フェンスを切断せずに、例えば、フェンスのワイヤーをずらして侵入行為を行った場合にも、当該侵入行為を検出できる。また、侵入検出装置１によれば、光ファイバを用いていることから、電磁気的なノイズの影響を受けずに、侵入の有無を検出できる。また、侵入検出装置１によれば、前述した従来の侵入検出装置のようにＯＴＤＲを用いてレーザー光を後方散乱させた反射光を受光して検出を行うのでなく、光ファイバを伝搬する直接光を受光して検出するため、受光量を増大させることができる。その結果、長い検出距離を持たせることができる。また、ＯＴＤＲを用いた場合に比べて、装置を安価にできる。
【００４１】第２実施形態図５は、本実施形態の侵入検出装置３１の構成図である。図５に示すように、侵入検出装置３１は、光源２、光ファイバ４および侵入検出モジュール３６を有する。図５において、図１と同一符号を付した光源２および光ファイバ４は、前述した第１実施形態で説明したものと同じである。また、光ファイバ４は、第１実施形態と同様に、ワイヤーを２次元的に弾力性を持たせた状態で張りめぐらせて構成されたフェンス１０上に配設されている。侵入検出装置３１は、侵入検出モジュール３６の構成が、図１に示す侵入検出モジュール６と異なる。
【００４２】以下、侵入検出モジュール３６について詳細に説明する。図５に示すように、侵入検出モジュール６は、偏波ビームスプリッタ２０、光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐ、Ａ／Ｄ変換部３４Ｓ，３４Ｐおよび侵入判断部３５を有する。ここで、偏波ビームスプリッタ２０および光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐは、第１実施形態で説明したものと同じである。
【００４３】Ａ／Ｄ変換部３４Ｓは、光強度検出部２１Ｓから入力した検出信号Ｓ２１Ｓを、アナログからデジタルに変換して検出信号Ｓ３４Ｓを生成し、これをフィルタ処理・侵入判断部３５に出力する。Ａ／Ｄ変換部３４Ｐは、光強度検出部２１Ｐから入力した検出信号Ｓ２１Ｐを、アナログからデジタルに変換して検出信号Ｓ３４Ｐを生成し、これをフィルタ処理・侵入判断部３５に出力する。
【００４４】フィルタ処理・侵入判断部３５は、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit) などを有し、所定のプログラムを実行することで、以下に示す処理を行う。すなわち、フィルタ処理・侵入判断部３５は、検出信号Ｓ３４Ｓ，Ｓ３４Ｐが示す光強度Ｓ，Ｐを用いて前記式（１），（２）あるいは（３）に示す演算を行って比率Ｒを示す第１の演算結果信号を生成する。次に、フィルタ処理・侵入判断部３５は、前記生成した第１の演算結果信号に含まれる周波数成分のうち約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０〜約２００Ｈｚの周波数成分とを除去して第２の演算結果信号を生成する。次に、フィルタ処理・侵入判断部３５は、前記生成した第２の演算結果信号の振幅の最大値あるいはその時間微分値などを監視し、当該監視の結果に基づいて、フェンス１０によって規定された監視領域への侵入行為が行われたか否かを判断する。フィルタ処理・侵入判断部３５は、上記監視領域への侵入行為が行われたと判断すると、例えば、警報を出力したり、所定の管理所への通報を行う。
【００４５】侵入検出装置３１によっても、前述した第１実施形態の侵入検出装置１と同様の効果を得ることができる。また、侵入検出装置３１によれば、フィルタ処理・侵入判断部３５における処理は、プログラムの記述に基づいて行うため、プログラムの記述を変更することでき、フィルタ処理の特性や侵入判断の処理内容を柔軟に変更できる。
【００４６】第３実施形態本実施形態の侵入検出装置は、光ファイバの配設パターンおよび配設対象を除いて、基本的に図１に示す侵入検出装置１あるいは図５に示す侵入検出装置３１と同じ構成をしている。図６は、本実施形態の侵入検出装置における光ファイバの配設パターンおよび配設対象を説明するための図である。本実施形態の侵入検出装置は、床などに規定された２次元的な監視領域に侵入物があったか否かを検出する際に用いられる。
【００４７】図６に示すように、本実施形態の侵入検出装置では、１本の光ファイバ１４が、光ファイバ敷設部１６内で網目を形成するように張りめぐらされており、光ファイバ敷設部１６が上部板１８と下部板１９とによって挟み込まれた状態で、例えば、床などに配設される。なお、上部板１８の上には、例えば、マットや人工芝などのように、侵入物によって踏まれたときに、当該踏まれた力を光ファイバ１４に効率的に伝達できる弾力性のある部材を配設して、侵入検出装置の存在を目立たないようにすることが望ましい。また、光ファイバ１４が形成する網目の大きさは、例えば、人間などの侵入を検出する場合には、人間の足の大きさより小さく設定することが望ましい。
【００４８】また、上部板１８には、図７に示すように、光ファイバ１４を押圧するための複数の凸部１８ａがマトリクス状に配設されている。また、下部板１９には、図７に示すように、上部板１８の凸部１８ａと対向する位置に、複数の凸部１９ａがマトリクス状に配設されている。
【００４９】図６に示すように光ファイバ１４を配設した本実施形態の侵入検出装置によれば、例えば、侵入者が上部板１８を足で踏みつけたときに、当該踏みつけ力が、凸部１８ａおよび１９ａを介して、上部板１８と下部板１９との間に配設されている光ファイバ１４に伝達され、光ファイバ１４内の屈折率が変化して、図１あるいは図５に示す光源２から出射され光ファイバ１４内を伝搬している光に偏波変動が生じ、当該偏波変動が図１に示す侵入検出モジュール６あるいは図５に示す侵入検出モジュール３６において検出される。そして、侵入判断部２５あるいはフィルタ処理・侵入判断部３５から警報が出力される。
【００５０】なお、上述した例では、図７に示すように、上部板１８の凸部１８ａと下部板１９の凸部１９ａとを対向させて配置した場合を例示したが、例えば、図８R>８に示すように、凸部１８ａと凸部１９ａとが噛み合うように配設してもよい。また、上部板１８および下部板１９に凸部を設けないよう構成にしてもよい。
【００５１】本発明は上述した実施形態には限定されない。例えば、本発明の監視領域は、特に前述したものには限定されない。また、光ファイバの配設パターンは、監視領域の形状に応じて、任意に変更可能である。
【００５２】また、上述した実施形態では、１本の光ファイバを監視領域内に張りめぐらせた場合を例示したが、２本以上の光ファイバを監視領域内に張りめぐらせてもよい。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の侵入検出装置によれば、監視領域への物の侵入を安定して高い精度で検出できる。また、本発明の侵入検出装置によれば、光ファイバを切断せずに行われた侵入行為も検出できる。また、本発明の侵入検出装置によれば、電磁気的なノイズの影響を受けずに、安価な構成で、侵入物の有無を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の侵入検出装置の構成図である。
【図２】図２は、図１に示す侵入検出装置を温度変化や風雨などの環境的な要因による影響を受けない屋内に配置した場合における、演算結果信号３の振幅（電圧レベル）の時間的変化を示す図である。
【図３】図３は、図１に示す侵入検出装置１を、環境的な要因による影響を受ける屋外配置した場合における、演算結果信号の振幅（電圧レベル）の時間的変化を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は図１に示す侵入検出装置を、上記環境的な要因による影響を受けない屋内に配置した場合において、手などを用いて光ファイバをずらしてフェンスによって規定された監視領域に人間などが侵入した場合の演算結果信号振幅（電圧レベル）の時間的変化を示す図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す波形の演算結果信号をフーリエ変換を用いて周波数解析したときの波形図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態の侵入検出装置の構成図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態の侵入検出装置における光ファイバの配設パターンおよび配設対象を説明するための図である。
【図７】図７は、図６に示す上部板および下部板の断面構造を説明するための図である。
【図８】図７は、図６に示す上部板および下部板の断面構造のその他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…侵入検出装置、２…光源、４…光ファイバ、５…ポール、６，３６…侵入検出モジュール、１０…フェンス、１２…光ファイバ固定部、２０…偏波ビームスプリッタ、２１Ｓ，２１Ｐ…光強度検出部、２２…演算処理部、２３…バンドパスフィルタ、２４，３４Ｓ，３４Ｐ…Ａ／Ｄ変換部、２５…侵入判断部、３５…フィルタ処理・侵入判断部
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、監視領域への侵入物を検出する侵入検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】外部から人間などが侵入することが禁止されている鉄道沿線などには、侵入防止用のフェンスと共に、例えば、当該フェンスが破壊されたことを検出する侵入検出装置が設けられている。従来の侵入検出装置としては、例えば、ワイヤーを張りめぐらせたフェンスに、侵入者によってワイヤーが切断されたときに同時に切断されるようにメタル線を張りめぐらせ、メタル線の切断をメタル線切断検出手段で検出するものがある。メタル線切断検出手段は、例えば、メタル線の一端部から他端部に向けて電流を流し、他端部において電流を検出することで、メタル線の切断を検出する。
【０００３】また、従来のその他の侵入検出装置としては、例えば、ワイヤーを張りめぐらせたフェンスに、侵入者によってワイヤーが切断されたときに同時に切断されるように光ファイバを張りめぐらせ、光ファイバの切断を光ファイバ切断検出手段で検出するものがある。光ファイバ切断検出手段としては、例えば、光ファイバにレーザー光を入射して後方散乱させ、その反射光を受光するまでの時間を測定することで、光ファイバの切断の有無を検出するＯＴＤＲ(Optical Time DomainReflectometer) などが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述した従来のメタル線を張りめぐらせた侵入検出装置では、落雷や空間ノイズなどの電磁気的なノイズによる影響で誤動作が生じるという問題がある。また、メタル線が、腐食により、破損および断線してしまう可能性が高いという問題もある。
【０００５】また、前述した従来の光ファイバを張りめぐらせた侵入検出装置では、電磁気的なノイズによる誤動作はないが、後方散乱光の反射光の受光量が低いため、長い検出距離を持たせることが困難であるという問題がある。また、ＯＴＤＲ自体が非常に高価であるという問題がある。
【０００６】また、前述した従来のメタル線や光ファイバを張りめぐらせた侵入検出装置では、メタル線や光ファイバが切断されない限り侵入を検知できず、例えば、侵入者がワイヤーの位置をずらして侵入した場合には、当該侵入を検知できないという問題がある。
【０００７】また、上述したような侵入検出装置は、通常、屋外に配設されるが、この場合に、温度変化や風雨などの環境的な要因により、侵入検出の精度が低下することがあるという問題がある。
【０００８】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされ、監視領域への物の侵入を安定して高い精度で検出できる侵入検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の侵入検出装置は、監視領域への物の侵入の有無を検出する侵入検出装置であって、前記監視領域に応じて配設され、外力が加えられたときに、伝搬する光を当該外力に応じて偏波変動させる光伝搬線と、前記光伝搬線の一端部に設けられ、前記光伝搬線内に光を出射する光源と、前記光伝搬線の他端部に設けられ、前記光伝搬線内を伝搬する光の偏波変動に応じた周波数を持つ第１の検出信号を生成する検出信号生成手段と、前記第１の検出信号に含まれる周波数成分のうち、前記物の侵入が無いときに前記光伝搬線内を伝送する光に生じた偏波変動による周波数成分を除去して第２の検出信号を生成するフィルタ手段と、前記第２の検出信号に基づいて前記光の偏波変動を監視し、当該監視の結果に基づいて監視領域への前記者の侵入の有無を判断する侵入判断手段とを有する。
【００１０】本発明の侵入検出装置では、光源から出射された光が、前記光伝搬線内に伝送して検出信号生成手段に入射する。このとき、例えば、人の手などにより、光伝搬線に外力が加えられると、当該光伝搬線を伝送する光に偏波変動が発生する。検出信号生成手段では、前記光伝搬線内を伝搬する光の偏波変動に応じた周波数を持つ第１の検出信号が生成される。次に、フィルタ手段によって、前記第１の検出信号に含まれる周波数成分のうち、前記物の侵入が無いときに前記光伝搬線内を伝送する光に生じた偏波変動による周波数成分が除去されて第２の検出信号が生成される。次に、侵入判断手段によって、前記第２の検出信号に基づいて前記光の偏波変動が監視され、当該監視の結果に基づいて監視領域への前記物の侵入の有無が判断される。
【００１１】また、本発明の侵入検出装置は、好ましくは、前記フィルタ手段は、前記第１の検出信号に含まれる周波数成分のうち、約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０〜約２００Ｈｚの周波数成分を除去して前記第２の検出信号を生成する。
【００１２】また、本発明の侵入検出装置は、好ましくは、前記検出信号生成手段は、前記光伝搬線の他端部に設けられ、入力した光を水平偏向成分と垂直偏向成分とに分離する分離部と、前記水平偏向成分および前記垂直偏向成分の光強度をそれぞれＳおよびＰとした場合に、（Ｓ−Ｐ）／（Ｓ＋Ｐ）、Ｓ／（Ｓ＋Ｐ）またはＰ／（Ｓ＋Ｐ）に相当する演算処理を行い、当該演算処理の結果に応じた前記第１の検出信号を生成する検出信号生成部とを有する。
【００１３】また、本発明の侵入検出装置は、好ましくは、前記検出信号生成手段およびフィルタ手段は、電気回路によって構成される。
【００１４】また、本発明の侵入検出装置は、好ましくは、前記検出信号生成手段およびフィルタ手段は、演算処理回路で、プログラムを実行することによって実現される。
【００１５】また、本発明の侵入検出装置は、好ましくは、前記光伝搬線は、光ファイバである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる侵入検出装置について説明する。
第１実施形態図１は、本実施形態の侵入検出装置１の構成図である。本実施形態では、図１に示すように、フェンス１０によって２次元の監視領域が規定されている。侵入検出装置１は、侵入者がフェンス１０を破壊あるいは変形させて、監視領域に侵入する行為を検出する。
【００１７】図１に示すように、侵入検出装置１は、光源２、光ファイバ４および侵入検出モジュール６を有する。光源２は、光ファイバ４の一端部から、光ファイバ４内に例えばレーザー光による光信号を出射する。
【００１８】光ファイバ４は、ワイヤーを２次元的に弾力性を持たせた状態で張りめぐらせて構成されたフェンス１０上に配設されている。具体的には、光ファイバ４は、複数の折り返し部を形成しながらフェンス１０の略全域に所定の張力を持って張りめぐらされるように、フェンス１０を支持するために所定間隔で設けられたポール５上に光ファイバ固定部１２によって固定されている。光ファイバ４は、例えば、侵入行為によってフェンス１０のワイヤーが引っ張られたり、切断されると、当該侵害行為による力が光ファイバ４に外力として伝わり、光ファイバ４の当該外力が加えられた部分に歪みが生じ、その結果、光ファイバ４内の当該歪みが生じた部分の屈折率分布が変化して当該部分を通過する光信号の偏波状態が変化する。侵入検出装置１では、後述するように、当該光信号の偏波変動に基づいて、侵入検出モジュール６において侵入行為の有無を検出する。
【００１９】侵入検出モジュール６は、光ファイバ４の他端部から出射される光の偏波変動を検出し、フェンス１０によって規定された監視領域内に何者かが侵入したか否かを検出する。
【００２０】以下、侵入検出モジュール６について詳細に説明する。図１に示すように、侵入検出モジュール６は、偏波ビームスプリッタ２０、光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐ、演算処理部２２、バンドパスフィルタ２３、Ａ／Ｄ変換部２４および侵入判断部２５を有する。偏波ビームスプリッタ２０は、光ファイバ４から入力した光信号を水平偏向成分Ｓ２０Ｓと垂直偏向成分Ｓ２０Ｐとに分離し、水平偏向成分Ｓ２０Ｓを光強度検出部２１Ｓに出力し、垂直偏向成分Ｓ２０Ｐを光強度検出部２１Ｐに出力する。
【００２１】光強度検出部２１Ｓは、偏波ビームスプリッタ２０から入力した水平偏向成分Ｓ２０Ｓの光強度を検出し、当該検出した光強度Ｓを示す電気信号である検出信号Ｓ２１Ｓを演算処理部２２に出力する。光強度検出部２１Ｐは、偏波ビームスプリッタ２０から入力した垂直偏向成分Ｓ２０Ｐの光強度を検出し、当該検出した光強度Ｐを示す電気信号である検出信号Ｓ２１Ｐを演算処理部２２に出力する。
【００２２】演算処理部２２は、光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐから入力した検出信号Ｓ２１ＳとＳ２１Ｐとがそれぞれ示す光信号Ｓ４の水平偏向成分の光強度Ｓと垂直偏向成分の光強度Ｐとを用いて以下に示す演算を行い、当該演算の結果を示す演算結果信号Ｓ２２（本発明の第１の検出信号）をバンドパスフィルタ２３に出力する。すなわち、演算処理部２２は、下記式（１）に相当する演算処理を、光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐからの検出信号Ｓ２１Ｓ，Ｓ２１Ｐが示す光強度Ｓ，Ｐを用いて行って比率Ｒを示す演算結果信号Ｓ２２を生成する。
【００２３】
【数１】
Ｒ＝（Ｓ−Ｐ）／（Ｓ＋Ｐ） …（１）
【００２４】演算処理部２２は、例えば、上記（１）の演算を行う論理回路を用いて構成される。なお、本発明では、演算処理部２２において、例えば下記式（２）あるいは（３）に相当する演算を行って比率Ｒを示す演算結果信号Ｓ２２を生成してもよい。
【００２５】
【数２】
Ｒ＝Ｓ／（Ｓ＋Ｐ） …（２）
【００２６】
【数３】
Ｒ＝Ｐ／（Ｓ＋Ｐ） …（３）
【００２７】バンドパスフィルタ２３は、光ファイバ４内を伝送中の光信号に生じる例えば温度変化や風雨などの周囲の環境的な要因による偏波変動の影響を除去して侵入判断部２５における侵入判断を高精度なものにするために、演算処理部２２から入力した比率Ｒを示す演算結果信号Ｓ２２に含まれる周波数成分のうち約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０〜約２００Ｈｚの周波数成分とを除去し、当該周波数成分が除去された演算結果信号Ｓ２３（本発明の第２の検出信号）をＡ／Ｄ変換部２４に出力する。光信号に偏波変動を生じさせる環境的な要因としては、温度、湿度、風および雨などがある。これは、例えば、直射日光による温度上昇によって光ファイバ４が延びたり、光ファイバ４内の光屈折率が変化したり、風雨によって光ファイバ４が振動するためである。
【００２８】なお、図１に示すように、両端が光ファイバ固定部１２によって固定されている光ファイバ４の振動周波数Ｆは、隣接した光ファイバ固定部１２の間の光ファイバ４の長さＬと、光ファイバ４の張力Ｔと、光ファイバ４の単位長さ当たりの重量σと、１以上の整数の定数値ｋとを用いて、近似的に、下記式（４）のように示される。
【００２９】
【数４】
Ｆ＝（ｋ／２Ｌ）×（Ｔ／σ）1/2 …（４）
【００３０】ところで、図１に示す侵入検出装置１を、温度変化や風雨などの環境的な要因による影響を受けない屋内に配置した場合、演算結果信号Ｓ２３の振幅（電圧レベル）の時間的変化は、例えば図２に示すようになった。また、図１に示す侵入検出装置１を、上記環境的な要因による影響を受ける屋外配置した場合、演算結果信号Ｓ２３の振幅（電圧レベル）の時間的変化は、例えば図３に示すようになった。また、図１に示す侵入検出装置１を、上記環境的な要因による影響を受けない屋内に配置した場合、手などを用いて光ファイバ４をずらしてフェンス１０によって規定された監視領域に人間などが侵入した場合の演算結果信号Ｓ２３の振幅（電圧レベル）の時間的変化は、例えば図４（Ａ）に示すようになった。
【００３１】また、図４（Ａ）に示す波形の演算結果信号Ｓ２３をフーリエ変換を用いて周波数解析すると、図４R>４（Ｂ）に示すようになる。図４（Ｂ）から、手などを用いて光ファイバ４をずらしてフェンス１０によって規定された監視領域に人間などが侵入した場合の光ファイバ４内で生じる偏波変動は、周波数約１〜約５０Ｈｚの周波数成分で構成されていることが分かる。また、図２および図３に示す波形データを含む種々のデータから、演算結果信号Ｓ２３に含まれる、温度変化による光ファイバ４内の偏波変動の周波数成分は一般的に約１Ｈｚ以下であり、風雨による光ファイバ４内の偏波変動の周波数成分は一般的に約５０Ｈｚ〜約２００Ｈｚであることが分かった。従って、バンドパスフィルタ２３では、演算結果信号Ｓ２２に含まれる周波数成分のうち約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０Ｈｚ〜約２００Ｈｚの周波数成分とを除去して演算結果信号Ｓ２３を生成する。
【００３２】Ａ／Ｄ変換部２４は、演算結果信号Ｓ２３をアナログからデジタルに変換して演算結果信号Ｓ２４を生成する。
【００３３】侵入判断部２５は、Ａ／Ｄ変換部２４から入力したデジタルの演算結果信号Ｓ２４の振幅の最大値あるいはその時間微分値などを監視し、当該監視の結果に基づいて、フェンス１０によって規定された監視領域への侵入行為が行われたか否かを判断する。侵入判断部２５は、上記監視領域への侵入行為が行われたと判断すると、例えば、警報を出力したり、所定の管理所への通報を行う。
【００３４】以下、図１に示す侵入検出装置１を屋外に設置した場合の侵入検出装置１の作用について説明する。先ず、フェンス１０上に張りめぐらされた光ファイバ４に、光源２から光信号が出射され、当該光信号が光ファイバ４内を伝送中に偏波変動し、当該偏波変動した光信号Ｓ４が侵入検出モジュール６に入射する。侵入検出モジュール６では、偏波ビームスプリッタ２０において、入射した光信号Ｓ４を、水平偏向成分Ｓ２０Ｓと垂直偏向成分Ｓ２０Ｐとに分離し、水平偏向成分Ｓ２０Ｓを光強度検出部２１Ｓに出力し、垂直偏向成分Ｓ２０Ｐを光強度検出部２１Ｐに出力する。
【００３５】次に、光強度検出部２１Ｓにおいて、偏波ビームスプリッタ２０から入力した水平偏向成分Ｓ２０Ｓの光強度を検出し、当該検出した光強度Ｓを示す電気信号である検出信号Ｓ２１Ｓを演算処理部２２に出力する。また、光強度検出部２１Ｐにおいて、偏波ビームスプリッタ２０から入力した垂直偏向成分Ｓ２０Ｐの光強度を検出し、当該検出した光強度Ｐを示す電気信号である検出信号Ｓ２１Ｐを演算処理部２２に出力する。
【００３６】次に、演算処理部２２において、光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐから入力した光信号Ｓ４の水平偏向成分の光強度Ｓと、垂直偏向成分の光強度Ｐとを用いて例えば前記式（１）に示す演算を行い、当該演算の結果を示す演算結果信号Ｓ２２をバンドパスフィルタ２３に出力する。
【００３７】次に、バンドパスフィルタ２３において、演算結果信号Ｓ２２に含まれる周波数成分のうち約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０〜約２００Ｈｚの周波数成分とを除去して演算結果信号Ｓ２３を生成し、当該演算結果信号Ｓ２３をＡ／Ｄ変換部２４に出力する。これにより、例えば、温度変化や風雨などの環境的な要因によって、光ファイバ４内を伝送している光信号に生じた偏波変動による周波数成分が除去された演算結果信号Ｓ２３を生成できる。
【００３８】次に、Ａ／Ｄ変換部２４において、演算結果信号Ｓ２３をアナログからデジタルに変換して演算結果信号Ｓ２４を生成し、演算結果信号Ｓ２４を侵入判断部２５に出力する。
【００３９】次に、侵入判断部２５において、Ａ／Ｄ変換部２４から入力したデジタルの演算結果信号Ｓ２４の振幅の最大値あるいはその時間微分値などを監視することで光ファイバ４からの光信号Ｓ４の偏波変動を検出し、当該検出の結果に基づいて、フェンス１０によって規定された監視領域への侵入行為が行われたか否かを判断する。このとき、演算結果信号Ｓ２４は、既に前述したように環境的な要因によって生じた偏波変動による周波数成分が除去されたものであるため、侵入判断部２５は、演算結果信号Ｓ２４に基づいて、環境的な要因を考慮せずに、光ファイバ４に侵入行為による偏波変動が生じたか否かを判断でき、侵入行為の有無を簡単な処理で正確に判断できる。侵入判断部２５は、上記監視領域への侵入行為が行われたと判断すると、例えば、警報を出力したり、所定の管理所への通報を行う。
【００４０】以上説明したように、侵入検出装置１によれば、侵入検出装置１が配置された環境的な要因による影響を受けずに、侵入防止用のフェンスなどにによって規定される２次元的な監視領域への侵入行為を安定して高精度に検出できる。また、侵入検出装置１によれば、侵入者が、当該フェンスを切断せずに、例えば、フェンスのワイヤーをずらして侵入行為を行った場合にも、当該侵入行為を検出できる。また、侵入検出装置１によれば、光ファイバを用いていることから、電磁気的なノイズの影響を受けずに、侵入の有無を検出できる。また、侵入検出装置１によれば、前述した従来の侵入検出装置のようにＯＴＤＲを用いてレーザー光を後方散乱させた反射光を受光して検出を行うのでなく、光ファイバを伝搬する直接光を受光して検出するため、受光量を増大させることができる。その結果、長い検出距離を持たせることができる。また、ＯＴＤＲを用いた場合に比べて、装置を安価にできる。
【００４１】第２実施形態図５は、本実施形態の侵入検出装置３１の構成図である。図５に示すように、侵入検出装置３１は、光源２、光ファイバ４および侵入検出モジュール３６を有する。図５において、図１と同一符号を付した光源２および光ファイバ４は、前述した第１実施形態で説明したものと同じである。また、光ファイバ４は、第１実施形態と同様に、ワイヤーを２次元的に弾力性を持たせた状態で張りめぐらせて構成されたフェンス１０上に配設されている。侵入検出装置３１は、侵入検出モジュール３６の構成が、図１に示す侵入検出モジュール６と異なる。
【００４２】以下、侵入検出モジュール３６について詳細に説明する。図５に示すように、侵入検出モジュール６は、偏波ビームスプリッタ２０、光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐ、Ａ／Ｄ変換部３４Ｓ，３４Ｐおよび侵入判断部３５を有する。ここで、偏波ビームスプリッタ２０および光強度検出部２１Ｓ，２１Ｐは、第１実施形態で説明したものと同じである。
【００４３】Ａ／Ｄ変換部３４Ｓは、光強度検出部２１Ｓから入力した検出信号Ｓ２１Ｓを、アナログからデジタルに変換して検出信号Ｓ３４Ｓを生成し、これをフィルタ処理・侵入判断部３５に出力する。Ａ／Ｄ変換部３４Ｐは、光強度検出部２１Ｐから入力した検出信号Ｓ２１Ｐを、アナログからデジタルに変換して検出信号Ｓ３４Ｐを生成し、これをフィルタ処理・侵入判断部３５に出力する。
【００４４】フィルタ処理・侵入判断部３５は、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit) などを有し、所定のプログラムを実行することで、以下に示す処理を行う。すなわち、フィルタ処理・侵入判断部３５は、検出信号Ｓ３４Ｓ，Ｓ３４Ｐが示す光強度Ｓ，Ｐを用いて前記式（１），（２）あるいは（３）に示す演算を行って比率Ｒを示す第１の演算結果信号を生成する。次に、フィルタ処理・侵入判断部３５は、前記生成した第１の演算結果信号に含まれる周波数成分のうち約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０〜約２００Ｈｚの周波数成分とを除去して第２の演算結果信号を生成する。次に、フィルタ処理・侵入判断部３５は、前記生成した第２の演算結果信号の振幅の最大値あるいはその時間微分値などを監視し、当該監視の結果に基づいて、フェンス１０によって規定された監視領域への侵入行為が行われたか否かを判断する。フィルタ処理・侵入判断部３５は、上記監視領域への侵入行為が行われたと判断すると、例えば、警報を出力したり、所定の管理所への通報を行う。
【００４５】侵入検出装置３１によっても、前述した第１実施形態の侵入検出装置１と同様の効果を得ることができる。また、侵入検出装置３１によれば、フィルタ処理・侵入判断部３５における処理は、プログラムの記述に基づいて行うため、プログラムの記述を変更することでき、フィルタ処理の特性や侵入判断の処理内容を柔軟に変更できる。
【００４６】第３実施形態本実施形態の侵入検出装置は、光ファイバの配設パターンおよび配設対象を除いて、基本的に図１に示す侵入検出装置１あるいは図５に示す侵入検出装置３１と同じ構成をしている。図６は、本実施形態の侵入検出装置における光ファイバの配設パターンおよび配設対象を説明するための図である。本実施形態の侵入検出装置は、床などに規定された２次元的な監視領域に侵入物があったか否かを検出する際に用いられる。
【００４７】図６に示すように、本実施形態の侵入検出装置では、１本の光ファイバ１４が、光ファイバ敷設部１６内で網目を形成するように張りめぐらされており、光ファイバ敷設部１６が上部板１８と下部板１９とによって挟み込まれた状態で、例えば、床などに配設される。なお、上部板１８の上には、例えば、マットや人工芝などのように、侵入物によって踏まれたときに、当該踏まれた力を光ファイバ１４に効率的に伝達できる弾力性のある部材を配設して、侵入検出装置の存在を目立たないようにすることが望ましい。また、光ファイバ１４が形成する網目の大きさは、例えば、人間などの侵入を検出する場合には、人間の足の大きさより小さく設定することが望ましい。
【００４８】また、上部板１８には、図７に示すように、光ファイバ１４を押圧するための複数の凸部１８ａがマトリクス状に配設されている。また、下部板１９には、図７に示すように、上部板１８の凸部１８ａと対向する位置に、複数の凸部１９ａがマトリクス状に配設されている。
【００４９】図６に示すように光ファイバ１４を配設した本実施形態の侵入検出装置によれば、例えば、侵入者が上部板１８を足で踏みつけたときに、当該踏みつけ力が、凸部１８ａおよび１９ａを介して、上部板１８と下部板１９との間に配設されている光ファイバ１４に伝達され、光ファイバ１４内の屈折率が変化して、図１あるいは図５に示す光源２から出射され光ファイバ１４内を伝搬している光に偏波変動が生じ、当該偏波変動が図１に示す侵入検出モジュール６あるいは図５に示す侵入検出モジュール３６において検出される。そして、侵入判断部２５あるいはフィルタ処理・侵入判断部３５から警報が出力される。
【００５０】なお、上述した例では、図７に示すように、上部板１８の凸部１８ａと下部板１９の凸部１９ａとを対向させて配置した場合を例示したが、例えば、図８R>８に示すように、凸部１８ａと凸部１９ａとが噛み合うように配設してもよい。また、上部板１８および下部板１９に凸部を設けないよう構成にしてもよい。
【００５１】本発明は上述した実施形態には限定されない。例えば、本発明の監視領域は、特に前述したものには限定されない。また、光ファイバの配設パターンは、監視領域の形状に応じて、任意に変更可能である。
【００５２】また、上述した実施形態では、１本の光ファイバを監視領域内に張りめぐらせた場合を例示したが、２本以上の光ファイバを監視領域内に張りめぐらせてもよい。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の侵入検出装置によれば、監視領域への物の侵入を安定して高い精度で検出できる。また、本発明の侵入検出装置によれば、光ファイバを切断せずに行われた侵入行為も検出できる。また、本発明の侵入検出装置によれば、電磁気的なノイズの影響を受けずに、安価な構成で、侵入物の有無を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の侵入検出装置の構成図である。
【図２】図２は、図１に示す侵入検出装置を温度変化や風雨などの環境的な要因による影響を受けない屋内に配置した場合における、演算結果信号３の振幅（電圧レベル）の時間的変化を示す図である。
【図３】図３は、図１に示す侵入検出装置１を、環境的な要因による影響を受ける屋外配置した場合における、演算結果信号の振幅（電圧レベル）の時間的変化を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は図１に示す侵入検出装置を、上記環境的な要因による影響を受けない屋内に配置した場合において、手などを用いて光ファイバをずらしてフェンスによって規定された監視領域に人間などが侵入した場合の演算結果信号振幅（電圧レベル）の時間的変化を示す図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す波形の演算結果信号をフーリエ変換を用いて周波数解析したときの波形図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態の侵入検出装置の構成図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態の侵入検出装置における光ファイバの配設パターンおよび配設対象を説明するための図である。
【図７】図７は、図６に示す上部板および下部板の断面構造を説明するための図である。
【図８】図７は、図６に示す上部板および下部板の断面構造のその他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…侵入検出装置、２…光源、４…光ファイバ、５…ポール、６，３６…侵入検出モジュール、１０…フェンス、１２…光ファイバ固定部、２０…偏波ビームスプリッタ、２１Ｓ，２１Ｐ…光強度検出部、２２…演算処理部、２３…バンドパスフィルタ、２４，３４Ｓ，３４Ｐ…Ａ／Ｄ変換部、２５…侵入判断部、３５…フィルタ処理・侵入判断部
【特許請求の範囲】
【請求項１】監視領域への物の侵入の有無を検出する侵入検出装置であって、前記監視領域に応じて配設され、外力が加えられたときに、伝搬する光を当該外力に応じて偏波変動させる光伝搬線と、前記光伝搬線の一端部に設けられ、前記光伝搬線内に光を出射する光源と、前記光伝搬線の他端部に設けられ、前記光伝搬線内を伝搬する光の偏波変動に応じた周波数を持つ第１の検出信号を生成する検出信号生成手段と、前記第１の検出信号に含まれる周波数成分のうち、前記物の侵入が無いときに前記光伝搬線内を伝送する光に生じた偏波変動による周波数成分を除去して第２の検出信号を生成するフィルタ手段と、前記第２の検出信号に基づいて前記光の偏波変動を監視し、当該監視の結果に基づいて監視領域への前記者の侵入の有無を判断する侵入判断手段とを有する侵入検出装置。
【請求項２】前記フィルタ手段は、前記第１の検出信号に含まれる周波数成分のうち、約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０〜約２００Ｈｚの周波数成分とを除去して前記第２の検出信号を生成する請求項１に記載の侵入検出装置。
【請求項３】前記検出信号生成手段は、前記光伝搬線の他端部に設けられ、入力した光を水平偏向成分と垂直偏向成分とに分離する分離部と、前記水平偏向成分および前記垂直偏向成分の光強度をそれぞれＳおよびＰとした場合に、（Ｓ−Ｐ）／（Ｓ＋Ｐ）、Ｓ／（Ｓ＋Ｐ）またはＰ／（Ｓ＋Ｐ）に相当する演算処理を行い、当該演算処理の結果に応じた前記第１の検出信号を生成する検出信号生成部とを有する請求項１または請求項２に記載の侵入検出装置。
【請求項４】前記検出信号生成手段およびフィルタ手段は、電気回路によって構成される請求項１〜３のいずれかに記載の侵入検出装置。
【請求項５】前記検出信号生成手段およびフィルタ手段は、演算処理回路で、プログラムを実行することによって実現される請求項１〜３のいずれかに記載の侵入検出装置。
【請求項６】前記光伝搬線は、光ファイバである請求項１〜５のいずれかに記載の侵入検出装置。
【請求項１】監視領域への物の侵入の有無を検出する侵入検出装置であって、前記監視領域に応じて配設され、外力が加えられたときに、伝搬する光を当該外力に応じて偏波変動させる光伝搬線と、前記光伝搬線の一端部に設けられ、前記光伝搬線内に光を出射する光源と、前記光伝搬線の他端部に設けられ、前記光伝搬線内を伝搬する光の偏波変動に応じた周波数を持つ第１の検出信号を生成する検出信号生成手段と、前記第１の検出信号に含まれる周波数成分のうち、前記物の侵入が無いときに前記光伝搬線内を伝送する光に生じた偏波変動による周波数成分を除去して第２の検出信号を生成するフィルタ手段と、前記第２の検出信号に基づいて前記光の偏波変動を監視し、当該監視の結果に基づいて監視領域への前記者の侵入の有無を判断する侵入判断手段とを有する侵入検出装置。
【請求項２】前記フィルタ手段は、前記第１の検出信号に含まれる周波数成分のうち、約１Ｈｚ以下の周波数成分と、約５０〜約２００Ｈｚの周波数成分とを除去して前記第２の検出信号を生成する請求項１に記載の侵入検出装置。
【請求項３】前記検出信号生成手段は、前記光伝搬線の他端部に設けられ、入力した光を水平偏向成分と垂直偏向成分とに分離する分離部と、前記水平偏向成分および前記垂直偏向成分の光強度をそれぞれＳおよびＰとした場合に、（Ｓ−Ｐ）／（Ｓ＋Ｐ）、Ｓ／（Ｓ＋Ｐ）またはＰ／（Ｓ＋Ｐ）に相当する演算処理を行い、当該演算処理の結果に応じた前記第１の検出信号を生成する検出信号生成部とを有する請求項１または請求項２に記載の侵入検出装置。
【請求項４】前記検出信号生成手段およびフィルタ手段は、電気回路によって構成される請求項１〜３のいずれかに記載の侵入検出装置。
【請求項５】前記検出信号生成手段およびフィルタ手段は、演算処理回路で、プログラムを実行することによって実現される請求項１〜３のいずれかに記載の侵入検出装置。
【請求項６】前記光伝搬線は、光ファイバである請求項１〜５のいずれかに記載の侵入検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図６】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００１−６０５５（Ｐ２００１−６０５５Ａ）
【公開日】平成１３年１月１２日（２００１．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−１７５７５９
【出願日】平成１１年６月２２日（１９９９．６．２２）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年１月１２日（２００１．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年６月２２日（１９９９．６．２２）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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