JPH07198375A - 光源装置およびその応用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】物体との距離に応じて、オン・オフまたは光量
を調節する機能を得る。 【構成】ＬＥＤ２から特定方向に出射された測定光ＲＦ
が物体２０によって反射され、戻ってきた反射測定光Ｒ
Ｂは、ＬＥＤ２から離れた位置のＰＳＤ１で検出され、
距離に相当する電気的な測距信号が得られ、この測距信
号によって主光源５Ａの光量を調整するか、オン・オフ
する機能が備えられたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光を利用し計測用光源
と物体との距離を非接触で測定し、その測定して得られ
た距離に応じて主光源の光量を可変する機能、または主
光源を切り換える機能を備えた光源装置に関する。ま
た、それを用いた種々の応用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、照明器などの光源装置では、その
光量を可変する場合または光源を点灯する場合には、直
接接触式のスイッチやボリュームを利用して行われてい
た。

【０００３】また、焦電センサーを利用して直接接触式
のスイッチ等を使用せずに非接触で計測を行い、物体が
光源装置に近づくと光源を点灯するものも知られてい
る。しかし、この方式では人などのように、赤外線を発
生する有温物体が接近しないと反応しない。

【０００４】例えば、焦電センサーの感度範囲内であっ
ても有温物体が移動するか、もしくは動いていないと反
応しにくい。また、光軸方向から接近する場合に反応し
にくい。また、焦電センサーの感度範囲内に草などの植
物が風で動いても反応することがある等の欠点があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術の欠点を解消することを目的とし、非接触で物体
との距離に応じて主光源の光量を可変するか、または主
光源を点灯・非点灯、または切り換える装置を提供す
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、主光源と、物体との
距離を計測する計測手段とが備えられた光源装置であっ
て、その距離に応じて、主光源の光量が可変せしめられ
る機能、または複数備えられた主光源が切り換えられる
機能が備えられたことを特徴とする光源装置（１）を提
供する。

【０００７】また、上記の光源装置（１）において、計
測手段として計測用光源と検出器が備えられ、計測用光
源から測定光が発せられ、物体に当たって反射した反射
測定光が検出器によって検出されることを特徴とする光
源装置（２）を提供する。

【０００８】また、上記の光源装置（２）において、特
定方向に測定光が出射される計測用光源が備えられ、そ
の特定方向に位置する物体によって測定光が反射され、
戻ってきた反射測定光は、計測用光源から所定の位置に
設けられた検出器にて検出され、距離に依存する測距デ
ータが得られることを特徴とする光源装置（３）を提供
する。

【０００９】また、上記の光源装置（１）〜（３）のい
ずれか１つの光源装置において、ハーフミラーがさらに
備えられ、測定光と反射測定光がハーフミラーを通過す
ることを特徴とする光源装置（４）を提供する。

【００１０】また、上記の光源装置（４）において、鏡
がさらに設けられ、ハーフミラーが鏡の一部として構成
されたことを特徴とする光源装置（５）を提供する。

【００１１】また、上記の光源装置（１）〜（５）のい
ずれか１つの光源装置において、物体が光源装置に一定
の距離に近づくと、自動的に主光源の光量が可変される
か、または主光源が点灯もしくは非点灯されることを特
徴とする光源装置（６）を提供する。

【００１２】また、上記の光源装置（１）〜（６）のい
ずれか１つの光源装置において、主光源の光量を制御す
る信号、または主光源の点灯を制御する信号が光空間通
信によって伝送されることを特徴とずる光源装置（７）
を提供する。

【００１３】また、上記の光源装置（１）〜（７）のい
ずれか１つの光源装置を用いた照明装置を提供する。

【００１４】

【作用】本発明では、非接触式の検出手段によって得ら
れた測距データに基づいて主光源の操作が行われるた
め、光源装置に直接接触しなくても自由に光源の光量を
可変するか、または光源を点灯・非点灯し、または切り
換えることが可能となる。そのため、光源装置に直接接
触したり、スイッチを操作するわずらわしさが解消され
る。

【００１５】また、測定して得られた測距データのアナ
ログ量に応じて、光源装置の制御について、その点灯や
非点灯についての機能を微妙に調整することができる。

【００１６】図３は本発明における測距の原理を示す。
図３において、ＬＥＤなどの半導体光源を用いた計測用
光源２、この計測用光源２から発せられた測定光ＲＦを
特定方向に照射するためのコリメートレンズ３２が設け
られている。そして、計測用光源２から発した測定光Ｒ
Ｆは距離Ｌだけ離れた位置にある物体２０に向かって光
軸ＯＸに沿って進み、物体２０で反射される。

【００１７】そして、反射測定光ＲＢは、光軸ＯＹに沿
って進み、この反射測定光ＲＢを集光するための集光レ
ンズ３１を通過し、検出器１に到達する。反射測定光Ｒ
Ｂを検出する検出器１としては、具体的に半導体位置セ
ンサー（ＰＳＤ）などが用いられる。

【００１８】また、集光レンズ３１とコリメートレンズ
３２との中心間距離Ｓ、集光レンズ３１の中心と物体２
０からの反射測定光ＲＢのスポットＸの位置との検出器
１上での変位量ｄ、さらに集光レンズ３１の焦点距離ｆ
１と、コリメートレンズ３２の焦点距離ｆ２を図示す
る。図３において、Ｌとｄには次式の関係がある。

【００１９】ｆ１／Ｌ＝ｄ／Ｓ…………………式（１）

【００２０】この式（１）によって、物体２０までの距
離Ｌはｄを測定することによって計算できることが示さ
れる。本発明は、基本的には三角測距の方式を利用して
いる。

【００２１】

【実施例】

（実施例１）図２は本発明の実施例１の検出器１側の構
成を示すブロック図である。本図においては、計測用光
源などを省略している。そこには、半導体位置センサー
（ＰＳＤ）などが用いられる検出器１、検出器１の受光
面１１、受光面１１に照射された物体２０からの反射測
定光ＲＢのスポットＸ、受光面１１の中心から反射測定
光ＲＢのスポットＸの位置までの変位量ｄ、有効な受光
面１１の長さをＣ、そして、検出器１の受光面にスポッ
トＸが照射されたことによって流れる電流をＩ１とＩ２
として示している。

【００２２】また、電流Ｉ１と電流Ｉ２との電流値の差
を電圧に変換する差動増幅器３、電圧に応じた制御信号
に変換する信号変換器４、主光源５の電圧または電流を
コントロールする制御器６、およびコンセントプラグを
図示する。図２において、ｄ、Ｃ、Ｉ１、Ｉ２の関係は
次式であらわせる。

【００２３】 Ｖ＝Ｉ２／Ｉ１＝（（Ｃ／２）＋ｄ）／（（Ｃ／２）−ｄ）………式（２）

【００２４】この式（２）により、変位量ｄの変化はＩ
１とＩ２の比の変化として電気的に測定できることが示
される。

【００２５】上述した図２と図３、および式（１）と式
（２）から、物体２０と光源装置（計測用光源）との距
離Ｌは光学的に検出され、幾何学的に縮小されて距離ｄ
となることがわかる。そして、さらに電流Ｉ１と、電流
Ｉ２の比として電圧Ｖに置き換えることができる。

【００２６】これより、物体２０が光源装置に近づいた
り、離れたりすることによって、その距離Ｌに応じて光
源装置の主光源の光量を可変するか、または主光源を点
灯・非点灯、もしくは切り換える機能を得ることができ
る。本実施例の場合には、物体２０は、光源装置に接近
する場合に、あらかじめ設定された距離Ｌ₀ の位置で検
出され、進行方向にある光源装置の主光源が点灯するよ
うに構成されている。例えば、本実施例を廊下や非常口
などに用いると好ましい。

【００２７】（実施例２）図１は実施例１の構成を示す
ブロック図である。人などの物体２０、集光レンズ３
１、コリメート用レンズ３２、検出器１、計測用光源２
を示す。回路ブロック５０は計測用光源２をパルス光で
発光させ、当該パルス光を測定光ＲＦとして用い、この
パルス光に同期させて検出器１の受光信号を差動増幅
し、さらにＡ／Ｄ変換し、そして４ビットデジタル出力
する。

【００２８】さらに、４ビットデジタル信号に応じて、
ゲートをオンにする駆動回路５１、またオンされたゲー
トに応じてリレーを選択するスイッチ装置５２、主光源
５Ａ、回路ブロック５０にパルス周期を供給する発振器
８等が設けられている。

【００２９】さらに、鏡台等の鏡６０、測定光ＲＦと反
射測定光ＲＢを通過させるためのハーフミラーの窓６１
を示す。ハーフミラー６１は鏡の一部に設けられてい
る。本実施例では、物体２０との距離に応じて主光源５
Ａが点灯される。物体２０が所定の距離に位置するとき
に主光源５Ａが点灯されて物体２０が照射されるように
配置されている。本実施例においては、計測用光源２と
物体２０との関係はほぼ水平面内に光軸（測定光の光軸
ＯＸ、反射測定光の光軸ＯＹ）が設けられている。

【００３０】また、本実施例において、実際に使用した
部品は以下の通りである。集光レンズ３１、コリメート
用レンズ３２（両凸レンズｆ１５mm、口径１５mm）、検
出器１としてはＰＳＤ（浜松ホトニクス製 型番：Ｓ３
２７２）、計測用光源２としてＬＥＤ（浜松ホトニクス
製 赤外ＬＥＤ 型番：Ｌ２６５６）、回路ブロック５
０（浜松ホトニクス製 Ｈ２４７６−０１ 評価用基板
（型番：Ｈ３５５９））、駆動回路５１には汎用のドラ
イバＩＣ、スイッチ装置５２（オムロン製 リレー 型
番：Ｇ２Ｒ−１Ａ−Ｅ、およびＧ２Ｒ−１−Ｅ）、主光
源５Ａに電球（１００Ｖ、１００Ｗ）を用いた。

【００３１】本実施例の構成に限らず、距離情報を一定
時間ホールドしておく回路をさらに組み合わせて回路ブ
ロック内に挿入してもよく、また、反射測定光ＲＢのス
ポットＸの位置情報のセンサーとして、ＰＳＤの代りに
ＰＤアレイまたは複数のＰＤを使用してもよい。

【００３２】（実施例３）図４は実施例３の構成を示す
ブロック図である。基本的な構成は上述した各実施例と
同様である。同一符号は基本的に同じ構成要素を指す。
本実施例においては、人などの物体の大きさの個体差を
も考慮し、所定の大きさの個体のみに反応するように構
成した点にも特徴がある。

【００３３】例えば、相対的に大きな物体２０Ａに反応
し、相対的に小さな物体２０Ｂには反応しないように設
定することができる。具体的には、天井などの上方から
計測することで物体の大きさ（人などの場合には、その
高さ）に応じた光源装置の動作が可能となる。

【００３４】例えば、通常のドア付近に計測用光源２と
検出器１などを設置し、所定の高さの範囲の物体（具体
的には、１ｍ〜１．３ｍ程度の身長の子供などと、大人
とを区別する）のみに反応し、光源装置を動作させるこ
とができる。また、非常口に設けた場合などは必要な場
合のみ光源装置を点灯させることで、バッテリーなどの
エネルギー効率が改善できる。

【００３５】（実施例４）図５は実施例４の構成を示す
ブロック図である。基本的な構成は上述した各実施例と
同様である。本実施例においては、測距データが空間的
に遠方に置かれた主光源装置の制御回路まで光空間通信
によって伝送される点に大きな特徴がある。

【００３６】具体的には、変調手段５３によって変調さ
れた測距信号（例えば、４０ＫＨｚの搬送波でパルス変
調すればよい）は、発信手段５４（発光用レンズ付きＬ
ＥＤ）からデータ光ＲＴとして送出され、受信手段５５
（受光用レンズ付きフォト・ディテクター）で受信さ
れ、さらに復調手段５６で復調され、主光源５Ｂの制御
回路ブロック（駆動回路５１、スイッチ装置５２）に測
距データが送られる。そして、測距データに基づいて主
光源５Ｂの点灯や光量調整を行うことができる。データ
光ＲＴには、赤外線や指向性の高いレーザ光などをも用
いることができる。

【００３７】例えば、通常の門付近に計測用光源２と検
出器１などを設置し、その門に接近する人間や車などを
検出し、その得られた測距データを光通信で遠方（例え
ば、５ｍ以上〜２０ｍ程度の距離）にあるドアまで送信
し、ドア付近をあらかじめ照明することができる。

【００３８】

【発明の効果】従来技術では、照明器などの光源装置の
光量を可変する場合、または光源を消灯・点灯する場合
には、スイッチやボリュームを利用して行われていた。

【００３９】また、焦電センサーを利用してスイッチ等
を使用せずに非接触で被照射体が近づくと光源を点灯す
る従来技術では、人などの赤外線を発生する有温物体が
近づかないと反応しない、センサーの感度範囲内であっ
ても有温物体が移動もしくは動いていないと反応しな
い、光軸方向から接近する場合反応しない、センサーの
感度範囲内に草などの植物が風で動いても反応する、等
の欠点を持っていた。

【００４０】本発明では、従来技術の有する前述の欠点
を解消することを目的とし、非接触で物体との距離に応
じて主光源の光量を可変、または光源を点灯あるいは切
り換えることが可能であるため、照明器の設置場所が自
由に選べ、またスイッチと照明器を結ぶ配線が必要な
い。

【００４１】さらに、人以外の物体であっても反応し、
センサーの感度範囲内で人が止まっていても反応し、光
軸方向から接近した場合でも反応し、検出距離を設定す
ることによって、植物や動物には反応しなくすることも
可能である。

【００４２】また、本発明はその効果を損しない範囲で
種々の応用が可能である。例えば、人間が操作しようと
する機器の操作パネル面の照明に応用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例２の構成を示すブロック図。

【図２】実施例１の構成を示すブロック図。

【図３】測距方式の原理を示す模式図。

【図４】実施例３の構成を示すブロック図。

【図５】実施例４の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１：検出器 ２：計測用光源 ３１：集光レンズ ３２：コリメートレンズ Ｌ：距離 ｆ１：集光レンズの焦点距離 ｆ２：コリメートレンズの焦点距離 ５、５Ａ、５Ｂ：主光源 Ｘ：スポット ２０：物体 ５０：回路ブロック ５１：駆動回路 ５２：スイッチ装置 ８：発振器 ６０：鏡 ６１：ハーフミラー

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主光源と、物体との距離を計測する計測手
   段とが備えられた光源装置であって、その距離に応じ
   て、主光源の光量が可変せしめられる機能、または複数
   備えられた主光源が切り換えられる機能が備えられたこ
   とを特徴とする光源装置。
2. 【請求項２】請求項１の光源装置において、計測手段と
   して計測用光源と検出器が備えられ、計測用光源から測
   定光が発せられ、物体に当たって反射した反射測定光が
   検出器によって検出されることを特徴とする光源装置。
3. 【請求項３】請求項２の光源装置において、特定方向に
   測定光が出射される計測用光源が備えられ、その特定方
   向に位置する物体によって測定光が反射され、戻ってき
   た反射測定光は、計測用光源から所定の位置に設けられ
   た検出器にて検出され、距離に依存する測距データが得
   られることを特徴とする光源装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項の光源装置に
   おいて、ハーフミラーがさらに備えられ、測定光と反射
   測定光がハーフミラーを通過することを特徴とする光源
   装置。
5. 【請求項５】請求項４の光源装置において、鏡がさらに
   設けられ、ハーフミラーが鏡の一部として構成されたこ
   とを特徴とする光源装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項の光源装置に
   おいて、物体が光源装置に一定の距離に近づくと、自動
   的に主光源の光量が可変されるか、または主光源が点灯
   もしくは非点灯されることを特徴とする光源装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項の光源装置に
   おいて、主光源の光量を制御する信号、または主光源の
   点灯を制御する信号が光空間通信によって伝送されるこ
   とを特徴とする光源装置。
8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項の光源装置を
   用いた照明装置。