JPH0454472Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、例えば所定の検知エリア内における
人体等の存在の有無を検知して自動ドアの開閉や
防犯警報装置の作動を制御するためのセンサに適
用できる物体検知装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 人体等の物体を検知して防犯警報装置の作動や
自動開閉ドアの開閉を制御するための起動用スイ
ツチに利用される物体検知装置として実用化され
ているものとしては、マツトスイツチによるも
の、超音波によるもの、マイクロ波のドツプ
ラー効果を利用したもの、背景と移動物体との
温度差にもとづく放射赤外線光束の変動を利用す
る赤外線方式のもの、赤外線を投射して物体か
らの反射光の光量変化を検知するもの、投射し
た赤外線の物体からの反射光の光量の絶対量を検
知するものがある。

しかしながら、前記の何れの方式もそれぞれ
種々の欠点を有している。即ち、のものは、検
知エリアがマツト形状により決定されるので、設
置現場において検知エリア形状を可変することが
できなく、また、人体による接触型の機械的検知
方式であるため、非接触型のものに比し寿命が短
い欠点がある。また、およびのものは、検知
エリアが明確でないために、この検知エリアの形
状の設定および可変が困難である他に、のもの
は、人体が静止した場合には検知できない欠陥が
ある。更に、およびのものは、検知エリアが
明確で且つその設定並びに可変が容易であり、非
接触型であるから長寿命である等の長所を有し、
近年において多用されているが、人体が静止した
場合には赤外線光束の変動または光量の変化がな
いことから検知することができない問題があり、
そのため、自動開閉ドアのセンサとして用いる場
合には、ドアの直近で人体が立ち止まつた時にド
アが閉じてしまう危険を防止するために、ドアの
左右の側壁に投光器と受光器とを対向して取付け
た安全ビーム装置を検知エリア検出用のセンサと
は別に設ける必要があり、余分な装置を必要とす
る。更にまた、のものは人体が静止した場合に
も検出できるが、投、受光ビームのクロスする位
置で物体の存在を検知するため、検知距離が限定
される欠点がある。

そこで、人体が静止した場合にも確実に検知す
ることができるとともに、光量や検知距離にほと
んど制限を受けることなく移動物体を検知できる
手段として、第３図に示すような三角測量法に基
づく物体検知方法が注目されている。これを説明
すると、発光ダイオード又はレーザダイオード等
の発光素子１と、投光ビームＰを形成する投光レ
ンズ２と、図示していないが投光タイミングを設
定する同期信号を発生する発振回路と、この同期
信号に基づいて発光素子１を駆動するドライブ回
路とにより、被検知物体Ｈ１，Ｈ２に対してパル
ス変調光より成る検知用ビームＰを投光する投光
部３が形成されている。この投光部３から所定間
隔ｌをもつて側方に並置された受光部４は、投光
部３および被検知物体Ｈ１，Ｈ２に対して三角測
量的に配置されており、この受光部４は、被検知
物体Ｈ１，Ｈ２による反射光Ｒ１，Ｒ２を集光す
るための凸レンズより成る受光レンズ５と、この
受光レンズ５の集光面に配設され、集光スポツト
Ｓ１，Ｓ２の位置に対応した位置信号を出力する
位置検出素子６とで構成されている。同図におい
て、投光レンズ２から各被検知物体Ｈ１，Ｈ２ま
での距離をＤ１，Ｄ２，受光レンズ５の焦点距離
をｆ、投光レンズ２と受光レンズ５の各光軸間の
距離である基線長をｌ、位置検出素子６の中点か
ら各集光スポツトＳ１，Ｓ２までの各距離をＸ
１，Ｘ２とすれば、ｌ／Ｄ１＝Ｘ１／ｆ，ｌ／Ｄ
２＝Ｘ２／ｆとなり、Ｘ１＝ｌ×ｆ／Ｄ１、Ｘ２
＝ｌ×ｆ／Ｄ２の関係が成り立つ。即ち、投光レ
ンズ３から被検知物体Ｈ１，Ｈ２までの距離Ｄ
１，Ｄ２は、位置検出素子６の集光スポツトＳ
１，Ｓ２の位置により検知することができる。次
に、位置検知出素子６について第４図および第５
図に基づいて説明する。

第４図においては、位置検出素子６として
PSD（POSITION−SENSITIVE−
DETECTORS）と称せられる公知の半導体位置
検出素子を示してある。簡単に説明すると、平板
状シリコンの表面にＰ層６ａ、裏面にＮ層６ｂ、
そして中間にあるＩ層６ｃの３層から構成され、
これに入射した光Ｐは光電変換され、光電流とし
てＰ層６ａを矢印で示す両側方向に流れてそれぞ
れの電極Ｔ１，Ｔ２から分割出力される。即ち、
光Ｐが入射すると、入射位置に光エネルギに比例
した電荷が発生し、この発生電荷が光電流として
抵抗層であるＰ層６ａを通つて電極Ｔ１，Ｔ２よ
り出力される。ここでＰ層６ａは全面にわたり均
一な抵抗値をもつよう形成されているので、光電
流は電極Ｔ１，Ｔ２までの距離つまり抵抗値に逆
比例して分割される。例えば、両電極Ｔ１，Ｔ２
間の距離を2L、光電流I₀、両電極Ｔ１，Ｔ２から
それぞれ取り出される電流をＩ１，Ｉ２とすれ
ば、中心を原点とした場合に、原点から光Ｐの入
射位置までの距離ｘ１は、 I1／I2＝Ｌ−x1／Ｌ＋x1 から求めることができる。一方、一端を原点とし
た場合には、原点から光Ｐの入射位置までの距離
ｘ２は、 I1／I2＝2L−x2／x2 から求めることができ、この距離ｘ２と光電流I₀
との関係は第５図に示すようになる。この場合、
光Ｐの入射位置は、入射エネルギとは無関係に求
めることができる。

＜考案が解決しようとする問題点＞ ところで、前述の受光部４の後段には、受光部
４の出力信号から被検知物体Ｈ１，Ｈ２までの距
離を演算する演算回路、この演算回路の出力が動
作レベル以上であるか否かを比較する比較回路等
が設けられる。従つて、第６図に示すように、２
組の投光部３Ａ，３Ｂと受光部４Ａ，４Ｂとをド
アー７の上方部に設けて、被検知物体のドアー７
への接近を検知するためのアプローチ用検知エリ
アDE１と、ドアー７近傍における物体の存在を
検知するための安全用検知エリアDE２とを設け
た場合には、各受光部４Ａ，４Ｂにそれぞれ対応
して演算回路等の回路構成を設けなければなら
ず、構成が複雑化してコスト高となる問題があ
る。

そこで、演算回路を単一としてこの演算回路に
各受光部４Ａ，４Ｂの出力信号をスイツチで切換
えて順次入力する構成とすることによりコストダ
ウンを図つたものがあるが、受光部４Ａ，４Ｂか
ら出力される小信号にスイツチングノイズが混入
して誤動作し易い欠点がある。また、各受光部４
Ａ，４Ｂの出力を合成して単一の演算回路に入力
することも考えられるが、演算回路からは各受光
部４Ａ，４Ｂの出力を平均化した信号が出力され
るために、何れかの検知エリアDE１，DE２内の
物体を検知しているにも拘らず、演算回路の出力
レベルが平均化されることによつて比較回路の設
定動作レベル以下になつてしまう誤動作の生じる
危惧があり、非常に不正確な検知となるために、
到底実用化に至らない。

＜考案の目的＞ 本考案は、このような問題点に鑑みなされたも
ので、複数の検知エリアを構成する複数の受光部
の出力信号を単一の演算回路で演算できる簡素化
された安価な構成としながらも、各検知エリア毎
に物体の位置もしくは存在の有無を正確に検知す
ることのできる物体検知装置を提供することを目
的とするものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 本考案の物体検知装置は、前記目的を達成する
ために、投光部から所定の検知エリアに向けて出
射した投光ビームの被検知物体による反射光を、
前記投光部および被検知物体に対して三角測量的
に配した受光部で受光し、この受光部の両出力端
子からの２種の受光出力から導出した反射光の入
射位置により前記投光部から被検知物体までの距
離を検出し、この検出距離に基づいて被検知物体
の検知エリア内の位置もしくは存在の有無を検知
する物体検知装置において、複数の検知エリアを
設定する複数組の前記投光部および受光部と、前
記各投光部を択一的に順次駆動するドライブ信号
を出力するドライブ回路と、前記各受光部の各々
の一方の出力端子同士および他方の出力端子同士
を互いに共通接続して両入力端に接続され順次駆
動される前記各投光部にそれぞれ対応する前記各
受光部の２種の出力電流により反射光の入射位置
を順次演算する単一の演算回路と、前記受光部と
同数個を有して各々の入力端子が前記演算回路の
出力端子にそれぞれ共通接続され前記ドライブ回
路の前記ドライブ信号に同期して択一的に順次駆
動されるサンプルホールド回路とを具備して成る
構成を要旨とするものである。

＜作用＞ 前記構成とした本考案の物体検知装置は、各発
光部がドライブ回路により択一的に順次駆動され
るので、この各発光部と対をなす各受光部にも択
一的に順次受光され、この各受光部の両出力端子
からそれぞれ出力される２種の電流が単一の演算
回路に順次入力され、演算回路において、順次入
力される各々２種の入力電流により各受光部への
反射光の入射位置がぞれ演算検出されて入力順に
出力され、この出力信号は、各投光部を駆動する
ドラム回路の信号出力に同期して順次駆動される
個別のサンプルホールド回路に同期検波される。
その結果として、各検知エリアをそれぞれ設定す
る各組の投光部と受光部とが単独に順次駆動され
るのと同等の作動となり、何れの検知エリアにお
いても被検知物体を正確に検知することができ
る。

＜実施例＞ 以下、本考案の好ましい一実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。

第１図において、例えば第６図に示したのと同
等の２個の投光部３Ａ，３Ｂは、発振器８から出
力されるタイミング信号に同期してドライブ回路
９により順次つまり交互に発光駆動される。この
各発光部３Ａ，３Ｂに対応する各受光部４Ａ，４
Ｂの中点には、バイアス電源V_Bから逆バイアス
が印加されており、各受光部４Ａ，４Ｂのそれぞ
れの一端および他端が相互に共通接続して個別の
増幅器１０，１１に接続されている。この増幅器
１０，１１の出力端子はそれぞれ単一の演算回路
１２に接続され、演算回路１２の出力端子には、
各投光部３Ａ，３Ｂを順次駆動するドライブ回路
９の信号出力に同期して個々に駆動される２つの
サンプルホールド回路１３，１４がそれぞれ接続
されており、両サンプルホールド回路１３，１４
の出力側は、それぞれ比較回路（図示せず）に接
続される距離検出信号出力端子１５，１６として
導出されている。

次に、前記実施例装置の動作を、第２図を参照
しながら説明する。

発振器８からは、第２図ａ図に示すような一定
周期のタイミング信号が出力される。このタイミ
ング信号が入力されるドライブ回路９の両出力端
子９ａ，９ｂからは、同ｂ図および同ｃ図にそれ
ぞれ示すように、何れもタイミング信号の１つお
きのパルスに同期するドライブ信号が出力され、
この各ドライブ信号によりそれぞれ投光部３Ａ，
３Ｂが交互に駆動されて投光ビームを出射し、そ
の反射光がそれぞれ対応する受光部４Ａ，４Ｂで
受光されるから、各受光部４Ａ，４Ｂに交互に受
光されることになり、この両受光部４Ａ，４Ｂの
出力信号がそれぞれ増幅器１０，１１で増幅され
た後に演算回路１２で演算されて出力される。こ
の演算回路１２の出力信号は、同ｄ図に示すよう
に、一方の受光部４Ａによる検出信号Saと他方
の受光部４Ｂによる検出信号Sbとが交互に出力
される波形となり、この信号が両サンプルホール
ド回路１３，１４に対し出力されるが、各サンプ
ルホールド回路１３，１４は、ドライブ回路９の
各出力端子９ａ，９ｂからのドライブ信号に同期
して交互に駆動されるから、一方のサンプルホー
ルド回路１３は、演算回路１２の出力信号のうち
の検出信号Saのみを同期検波し、同ｅ図に示す
ような距離検出信号を出力する。同様に、他方の
サンプルホールド回路１４は、演算回路１２の出
力信号のうちの検出信号Sbのみを同期検波し、
同ｆ図に示すような距離検出信号を出力する。

＜考案の効果＞ 以上詳述したように本考案の物体検知装置によ
ると、複数の検知エリアを構成する複数組の投光
部と受光部とを設けたものにおいて、各発光部を
ドライブ回路により択一的に順次駆動し、この各
発光部と対をなす各受光部に順次受光されて該各
受光部から出力される各々２種の電流を、２種の
共通接続線を通じて単一の演算回路に入力し、こ
の演算回路から入力に応じて時系列的に出力され
る信号を、ドライブ回路に同期して択一的に順次
駆動される各サンプルホールド回路に順次入力す
る構成としたので、単一の演算回路から時系列的
に出力される信号を、投光部の駆動タイミングで
駆動する個々のサプルホールド回路に振り分けて
サンプリングすることかできる、複数組の投光部
と受光部に対し、単一の演算回路を設けるのみで
よく、また、この種の受光部に用いられる受光素
子の出力信号レベルが低いことにより必然的に設
けられる増幅器も、投光部と受光部との組数に拘
わらず２個のみでよく、構成を大幅に簡素化して
格段のコストダウンを達成できる。

また、各投光部をドライブ回路で択一的に順次
駆動させることにより、受光部の出力を単一の演
算回路に切換え入力するためのスイツチ等が不要
となり、スイツチングノイズの発生は絶無とな
る。更に、各受光部の出力信号は、合成されるこ
となく個々に演算されて個別に出力されるから、
複数の検知エリアに対し単一の演算回路としなが
らも、検知エリア毎に信号処理することができ、
各検知エリア毎に被検知物体を正確に検知するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の物体検知装置の一実施例のブ
ロツク構成図、第２図ａ〜ｆ図は第１図の各部の
動作電圧を示すタイミングチヤート、第３図は第
１図の一部構成を示す光学図、第４図は第３図の
一部概略正面図、第５図は第４図の光電流I₀と距
離Ｘ２との関係図、第６図は検知エリアの説明図
である。 ３，３Ａ，３Ｂ……投光部、４，４Ａ，４Ｂ…
…受光部、９……ドライブ回路、１２……演算回
路、１３，１４……サンプルホールド回路、DE
１，DE２……検知エリア、Ｐ……投光ビーム、
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２……反射光、Ｈ１，Ｈ２……被検
知物体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 投光部から所定の検知エリアに向けて出射した
   投光ビームの被検知物体による反射光を、前記投
   光部および被検知物体に対して三角測量的に配し
   た受光部で受光し、この受光部の両出力端子から
   の２種の受光出力から導出した反射光の入射位置
   により前記投光部から被検知物体までの距離を検
   出し、この検出距離に基づいて被検知物体の検知
   エリア内の位置もしくは存在の有無を検知する物
   体検知装置において、複数の検知エリアを設定す
   る複数組の前記投光部および受光部と、前記各投
   光部を択一的に順次駆動するドライブ信号を出力
   するドライブ回路と、前記各受光部の各々の一方
   の出力端子同士および他方の出力端子同士を互い
   に共通接続して両入力端に接続され順次駆動され
   る前記各投光部にそれぞれ対応する前記各受光部
   の２種の出力電流により反射光の入射位置を順次
   演算する単一の演算回路と、前記受光部と同数個
   を有して各々の入力端子が前記演算回路の出力端
   子にそれぞれ共通接続され前記ドライブ回路の前
   記ドライブ信号に同期して択一的に順次駆動され
   るサンプルホールド回路とを具備して成ることを
   特徴とする物体検知装置。