JPH11240452A - 光学的検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ないケーブルで設置し得、光軸の調整が容
易であり、かつ、広い検知エリアを有する光学的検知装
置を提供する。 【解決手段】 検出エリア３１、３２は、被検出物体の
ためのエリアを構成する。送光器１１及び受光器１２
は、検出エリア３１の一方側に配置される。反射器１３
１〜１３３は、検出エリア３１の他方側に配置され、１
組の送光器１１及び受光器１２に対して複数備えられ
る。反射器１３１〜１３３のそれぞれは、互いに間隔を
隔てて配置される。検出部１は、送光器１１から送光さ
れた光が、検出エリア３１、反射器１３１〜１３３の何
れか一つ及び検出エリア３１を順次に経由して受光器１
２に入射される光路１４１〜１４３を構成する。検出部
２の構成は、検出部１と同様である。信号処理部４は、
受光器１２、２２から供給される信号を解読することに
より、検出エリア３１、３２内の被検出物体の有無を検
知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的検知装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光学的検知装置は、様々な技術分野で使
用されている。例えば、踏切道では、歩行者や自動車等
と列車とが出合うので、事故を防止するための踏切障害
物検知手段として使用されている。

【０００３】光学的検知装置を、踏切障害物検知手段と
して使用する場合、従来は、踏切道の一方側に送光器を
配置し、踏切道の他方側に受光器を対向して配置した透
過形の光学的検知装置を用いていた。透過形の光学的検
知装置において、送光器と受光器との間に障害物がない
場合は、送光器から送出された光が受光器によって受光
されるが、障害物が存在する場合は、送光器から送出さ
れた光が受光器によって受光されないか、または受光レ
ベルが低下する。信号処理部は、受光器から供給される
信号を解読することにより、踏切道内の障害物の有無を
検知する。

【０００４】上述した従来の光学的検知装置の問題点の
一つは、送光器と受光器が踏切道の別々の側に配置され
るので、ケーブル配線を踏切道の両側に敷設しなければ
ならず、ケーブル長が長くなることや、ケーブル本数が
多くなること等である。

【０００５】従来の光学的検知装置のもう一つの問題点
は、光軸調整作業の煩わしさである。即ち、この種の光
学的検知装置を正常に動作させるには、送光器の光軸と
受光器の光軸の両方が一致するように調整する必要があ
る。しかしながら、送光器と受光器が踏切道の別々の側
に配置されているので、光軸調整作業を行う場合、踏切
道の片側のみで行うことができず、調整作業者が踏切道
の両側を往復して、送光器の光軸と受光器の光軸を調整
する必要がある等、光軸調整作業が煩わしい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、少な
いケーブルで設置し得る光学的検知装置を提供すること
である。

【０００７】本発明のもう一つの課題は、光軸の調整が
容易な光学的検知装置を提供することである。

【０００８】本発明の更にもう一つの課題は、広い検知
エリアを有する光学的検知装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明に係る光学的検知装置は、検出エリアと、検
出部と、信号処理部とを含む。前記検出エリアは、被検
出物体のためのエリアを構成する。

【００１０】前記検出部は、送光器と、受光器と、反射
器とを含む。前記送光器及び前記受光器は、前記検出エ
リアの一方側に配置される。前記反射器は、前記検出エ
リアの他方側に配置され、１組の前記送光器及び前記受
光器に対して複数備えられ、前記反射器のそれぞれは、
互いに間隔を隔てて配置される。

【００１１】前記検出部は、前記送光器から送光された
光が、前記検出エリア、前記反射器の何れか一つ及び前
記検出エリアを順次に経由して前記受光器に入射される
光路を構成する。

【００１２】前記信号処理部は、前記受光器から供給さ
れる信号を解読することにより、前記検出エリア内の前
記被検出物体の有無を検知する。

【００１３】上述した本発明に係る光学的検知装置にお
いて、まず、検出エリア内に被検出物体がないときの動
作を説明する。この場合は、光路が被検出物体により遮
られることがない。従って、送光器から送光された光
が、検出エリア、反射器の何れか１つ及び検出エリアを
順次に経由して受光器に入射される光路が維持される。
このため、上記光路に対応した一定の光が受光器で受光
され、信号処理部は、受光器から供給される信号を解読
することにより、「被検出物体無し」を検知する。

【００１４】次に、検出エリア内に被検出物体が進入し
たときの動作を説明する。この場合は、光路が被検出物
体により遮られるので、送光器から送光された光が、検
出エリア、反射器の何れか１つ及び検出エリアを順次に
経由して受光器に入射される光路が構成されない。この
とき、信号処理部は「被検出物体有り」を検知する。

【００１５】送光器から送光された光が、検出エリア、
反射器の何れか１つ及び検出エリアを順次に経由して受
光器に入射される光路と、上記光路が被検出物体によっ
て遮断されたときの光路とでは、光路長や受光量が異な
る。従って、信号処理装置は光路長差もしくは受光量差
または両者の組み合わせから、被検出物体の有無を検知
する。

【００１６】ここで、本発明に係る光学的検知装置にお
いて、送光器及び受光器は検出エリアの同じ側に配置さ
れる。このため、ケーブル配線を検出エリアの片側にの
み敷設すれば良い。更に、多芯ケーブルを用い、送光器
と受光器でケーブル配線を共用することが可能になる。
このため、ケーブル長を短くし、かつ、ケーブル本数を
減らすことができる。

【００１７】また、送光器及び受光器は検出エリアの同
じ側に配置されるので、送光器の光軸調整と受光器の光
軸調整とを、検出エリアの同一側において実行すること
ができる。したがって、光軸調整の容易な光学的検知装
置を得ることができる。

【００１８】送光器と受光器が一体化されている場合、
送光器の光軸調整と受光器の光軸調整とを、同一位置に
おいて実行することができる。したがって、光軸調整の
更に容易な光学的検知装置を得ることができる。

【００１９】更に、送光器及び受光器は、検出エリアの
一方側に配置される。反射器は、検出エリアの他方側に
配置され、１組の送光器及び受光器に対して複数備えら
れ、反射器のそれぞれは、互いに間隔を隔てて配置され
る。従って、１組の送光器および受光器の指向方向を変
え、複数の反射器を走査することにより、検出エリアを
拡大し、被検出物体を、広い範囲で検出することができ
る。

【００２０】送光器及び受光器は、反射器を順次に走査
する機能を有することが好ましい。走査機能としては、
特に、回転走査機能が適している。走査機能を付与する
場合、送光器及び受光器が一体化されていることが望ま
しい。送光器及び受光器が一体化されている場合、両者
を同時に回転させて、回転走査を行なうことができる。

【００２１】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。図面は単
に実施例を示すものに過ぎない。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る光学的検知
装置の一実施例における構成を示す図である。本実施例
は、本発明に係る光学的検知装置を踏切障害物検知に適
用した例を示す。但し、本発明は、踏切障害物検知に限
らず、他の用途、例えば、駅構内などにおける分岐部分
での列車検知に適用することもできる。また、本発明
は、駅構内や車庫などにおける列車位置検知にも応用す
ることができる。

【００２３】図１に示すように、本発明に係る光学的検
知装置は、検出エリア３１、３２と、検出部１、２と、
信号処理部４とを含む。実施例では、検出部１、２は、
検出エリア３１、３２に対応して備えられており、検出
部１、２は、それぞれ、検出エリア３１、３２内の被検
出物体を検出する。実施例では、２つの検出部１、２が
備えられているが、１つでもよい。検出エリア３１、３
２は、被検出物体のためのエリアを構成する。実施例で
は、検出エリア３１、３２は、両者により踏切道７１の
全体をカバーするように設定されている。踏切道７１
は、列車の走行する軌道７２に交差している。

【００２４】検出部１は、送光器１１と、受光器１２
と、反射器１３１、１３２、１３３とを含む。送光器１
１及び受光器１２は、検出エリア３１の一方側に配置さ
れる。反射器１３１、１３２、１３３は、検出エリア３
１の他方側に配置され、１組の送光器１１及び受光器１
２に対して複数備えられる。反射器１３１〜１３３のそ
れぞれは、送光器１１及び受光器１２の配置されている
一方側から、他方側を見た方向と交差する方向に、互い
に間隔を隔てて配置されている。

【００２５】検出部１は、送光器１１から送光された光
が、検出エリア３１、反射器１３１、１３２、１３３の
何れか一つ及び検出エリア３１を順次に経由して受光器
１２に入射される光路１４１、１４２、１４３を構成す
る。光路１４１、１４２、１４３は、それぞれ、反射器
１３１、１３２、１３３を光が経由する光路である。光
には、赤外線や半導体レーザ光などが用いられる。

【００２６】検出部２も、送光器２１と、受光器２２
と、反射器２３１、２３２、２３３とを含む。送光器２
１及び受光器２２は、検出エリア３２の一方側に配置さ
れる。反射器２３１、２３２、２３３は、検出エリア３
２の他方側に配置され、１組の送光器２１及び受光器２
２に対して複数備えられる。。反射器２３１〜２３３の
それぞれは、送光器２１及び受光器２２の配置されてい
る一方側から、他方側を見た方向と交差する方向に、互
いに間隔を隔てて配置されている。

【００２７】検出部１は、送光器２１から送光された光
が、検出エリア３２、反射器２３１、２３２、２３３の
何れか一つ及び検出エリア３２を順次に経由して受光器
２２に入射される光路２４１、２４２、２４３を構成す
る。光路２４１、２４２、２４３は、それぞれ、反射器
２３１、２３２、２３３を光が経由する光路である。

【００２８】信号処理部４は、受光器１２または２２か
ら供給される信号を解読することにより、検出エリア３
１または３２内の被検出物体の有無を検知する。

【００２９】次に、本発明に係る光学的検知装置の動作
を説明する。検出部１により検出エリア３１内の被検出
物体を検知する動作と、検出部２により検出エリア３２
内の被検出物体を検知する動作とは、同じであるので、
以下、説明を簡単にするため、検出部１による動作のみ
を説明し、検出部２による動作は説明を省略する。

【００３０】まず、検出エリア３１内に被検出物体がな
いときの動作を説明する。この場合は、光路１４１、１
４２、１４３の何れも、被検出物体により遮られること
がない。従って、送光器１１から送光された光が、検出
エリア３１、反射器１３１及び検出エリア３１を順次に
経由して受光器１２に入射される光路１４１が維持さ
れ、同様に光路１４２、１４３も維持される。このた
め、上記光路１４１、１４２、１４３に対応した一定の
光が受光器１２で受光される。信号処理部４は、受光器
１２から供給される信号を解読することにより、「検出
エリア３１内に被検出物体が無い」と検知する。

【００３１】次に、検出エリア３１内に被検出物体８が
進入したときの動作を説明する。この場合は、光路１４
１、１４２、１４３の少なくとも１つが被検出物体８に
より遮られる。例えば光路１４１が遮られたと考える
と、送光器１１から送光された光が、検出エリア３１、
反射器１３１及び検出エリア３１を順次に経由して受光
器１２に入射される光路１４１が構成されない。このと
き、信号処理部４は「検出エリア３１内に被検出物体が
有る」と検知する。

【００３２】送光器１１から送光された光が、検出エリ
ア３１、反射器１３１及び検出エリア３１を順次に経由
して受光器１２に入射される光路１４１と、被検出物体
によって遮断されたときの光路とでは、光路長や受光量
が異なる。光路１４２、１４３についても同様である。
従って、信号処理部４は、光路長差もしくは受光量差ま
たは両者の組み合わせから、検出エリア３１内の被検出
物体の有無を検知する。

【００３３】ここで、検出部１では、送光器１１及び受
光器１２は検出エリア３１の同じ側に配置される。この
ため、ケーブル配線５１を検出エリア３１の片側にのみ
敷設すれば良い。更に、多芯ケーブルを用い、送光器１
１と受光器１２でケーブル配線５１を共用することが可
能になる。このため、ケーブル長を短くし、かつ、ケー
ブル本数を減らすことができる。

【００３４】また、送光器１１及び受光器１２は検出エ
リア３１の同じ側に配置されるので、送光器１１の光軸
調整と受光器１２の光軸調整とを、検出エリア３１の同
一側において実行することができる。したがって、光軸
調整の容易な光学的検知装置を得ることができる。

【００３５】送光器１１と受光器１２は一体化されてい
ても良い。係る構成の場合、送光器１１の光軸調整と、
受光器１２の光軸調整とを、同一位置において実行する
ことができる。したがって、光軸調整の更に容易な光学
的検知装置を得ることができる。

【００３６】検出部１は、送光器１１から送光された光
が、反射器１３１、１３２、１３３の何れか１つにより
反射されて、受光器１１３に入射される構成である。光
路１４１、１４２、１４３は、それぞれ、反射器１３
１、１３２、１３３で折り曲げられている。したがっ
て、送光器１１と受光器１２を検出エリア３１の同じ側
に配置することが可能になる。

【００３７】更に、送光器１１及び受光器１２は、検出
エリア３１の一方側に配置される。反射器１３１、１３
２、１３３は、検出エリア３１の他方側に配置され、１
組の送光器１１及び受光器１２に対して複数備えられ
る。反射器１３１、１３２、１３３のそれぞれは、互い
に間隔を隔てて配置される。従って、１組の送光器１１
及び受光器１２の指向方向を変え、複数の反射器１３
１、１３２、１３３を走査することによって、検出エリ
ア３１を拡大し、被検出物体を、広い範囲で検出するこ
とができる。

【００３８】検出部１では、送光器は１つしか、更に受
光器も１つしか備えられていないにもかかわらず、１組
の送光器１１及び受光器１２が複数の反射器１３１、１
３２、１３３を走査することによって、検出エリア３１
を拡大し、被検出物体を、広い範囲で検出することがで
きる。このように、広い検知エリアをカバーしながら
も、送光器及び受光器は１つずつ備えるだけで良い。

【００３９】送光器１１及び受光器１２は、反射器１３
１、１３２、１３３を順次に走査する機能を有すること
が好ましい。例えば、図２に示したタイムチャートに従
い、送光器１１及び受光器１２により反射器１３１、１
３２、１３３を走査する。また、走査機能としては、特
に、回転走査機能が適している。

【００４０】走査機能を付与する場合、送光器１１及び
受光器１２が一体化されていることが望ましい。送光器
１１及び受光器１２が一体化されている場合、両者を同
時に回転させて、回転走査を行なうことができる。

【００４１】検出部２は、検出部１と構成や配置等が同
様であるので、検出部１と同様の作用効果が得られる。

【００４２】ところで、上述したように、信号処理部４
は、光路長差もしくは受光量差または両者の組み合わせ
から、検出エリア３１内の被検出物体の有無を検知す
る。光路長差に着目した検知方法には位相差検出が含ま
れる。次に、位相差に基づく検出動作について、図１〜
図４を参照して説明する。なお、位相差検出を行なう場
合は、光信号として、赤外線や半導体レーザ光などのパ
ルス変調信号を用いる。

【００４３】まず、図１に示すように、検出エリア３１
内に被検出物体がない場合、光路１４１が被検出物体に
遮られることがなく、光路１４１に沿った光の光路長が
一定に保たれる。このため、図３（ａ）、（ｂ）に示す
ように、光の送光時と受光時の位相差Ｄは、ある一定値
Ｄ０を示す。光路１４２、１４３についても同様であ
る。したがって、信号処理部４は、「検出エリア３１内
に被検出物体が無い」と検知する。

【００４４】次に、検出エリア３１内に被検出物体８が
進入し、例えば、光路１４１が被検出物体８により遮ら
れ、光路１４１による光が受光器１１３に入射されなく
なることがある。図４はこのような状態を示している。
図４に示す状態では、信号処理部４は、「検出エリア３
１内に被検出物体が有る」と検知する。光路１４２、１
４３が遮られたときも同様である。

【００４５】検出エリア３１内に被検出物体８が進入
し、例えば、光路１４１が被検出物体８により遮られた
にもかかわらず、送光器１１から送り出された光が、被
検出物体８により反射され、受光器１２に入射される場
合もあり得る。図５は、上述の場合を示す図である。し
かしながら、この場合は、光が光路１４１に沿って進ん
でおらず、光の光路長が被検出物体がない状態と異なっ
ているので、図３（ａ）、（ｃ）に示すように、位相差
Ｄは、被検出物体のない状態の値Ｄ０と異なる値Ｄ１を
示す。従って、信号処理部４は、「検出エリア３１内に
被検出物体が有る」と検知することができる。光路１４
２、１４３が遮られたにもかかわらず光が受光器１２に
入射される場合も同様である。

【００４６】検出部１の環境に光学的外乱が生じること
もあり得る。例えば、昼夜の別によって光環境の明るさ
が変化する。しかし、信号処理部４は、上述のように、
光の送光時と受光時の位相差を解読することにより、検
出エリア３１内の被検出物体の有無を判定する。このた
め、環境に光学的外乱が生じても、信号処理部４は、そ
の影響を受けることなく、検出エリア３１内の被検出物
体の有無を確実に検出し得る。

【００４７】また、光路１４１における光の送光時と受
光時の位相差Ｄが、本来の値Ｄ０からずれるような故障
が起こったときを考える。このとき、位相差Ｄが、被検
出物体のない状態の値Ｄ０と異なる値を示すので、信号
処理部４は、「検出エリア３１内に被検出物体が有る」
と検知する。このことは、位相差検出タイプの光学的検
知装置は、安全側に動作することを意味する。

【００４８】別の実施例として、信号処理部４は、光の
送光時と受光時の位相差Ｄの他に、受光器１２による光
の受光光量を解読することによって、検出エリア３１内
の被検出物体の有無を検知することもできる。このよう
に信号処理部４を構成すれば、信号処理部４は、光の位
相差と受光光量という２つの異なる要素を解読するの
で、更に確実に被検出物体の有無を検知することができ
る。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果が得られる。 （ａ）少ないケーブルで設置し得る光学的検知装置を提
供することができる。 （ｂ）光軸の調整が容易な光学的検知装置を提供するこ
とができる。 （ｃ）広い検知エリアを有する光学的検知装置を提供す
ることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学的検知装置の一実施例におけ
る構成を示す図である。

【図２】送光器及び受光器が反射器を走査する機能を示
すタイムチャートである。

【図３】光の送光時と受光時の位相差について、値を比
較して示す図である。

【図４】検出エリア内に被検出物体が進入し、光路が被
検出物体により遮られるときを示す図である。

【図５】検出エリア内に被検出物体が進入したにもかか
わらず、送光器から送り出された光が、被検出物体によ
り反射され、受光器に入射される場合を示す図である。

【符号の説明】

３１ 検出エリア ３２ 検出エリア １ 検出部 １１ 送光器 １２ 受光器 １３１、１３２、１３３ 反射器 １４１、１４２、１４３ 光路 ２ 検出部 ２１ 送光器 ２２ 受光器 ２３１、２３２、２３３ 反射器 ２４１、２４２、２４３ 光路 ４ 信号処理部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出エリアと、検出部と、信号処理部と
   を含む光学的検知装置であって、 前記検出エリアは、被検出物体のためのエリアを構成し
   ており、 前記検出部は、送光器と、受光器と、反射器とを含んで
   おり、 前記送光器及び前記受光器は、前記検出エリアの一方側
   に配置されており、 前記反射器は、前記検出エリアの他方側に配置され、１
   組の前記送光器及び前記受光器に対して複数備えられ、
   前記反射器のそれぞれは、互いに間隔を隔てて配置され
   ており、 前記検出部は、前記送光器から送光された光が、前記検
   出エリア、前記反射器の何れか一つ及び前記検出エリア
   を順次に経由して前記受光器に入射される光路を構成し
   ており、 前記信号処理部は、前記受光器から供給される信号を解
   読することにより、前記検出エリア内の前記被検出物体
   の有無を検知する光学的検知装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された光学的検知装置で
   あって、 前記送光器及び前記受光器は、前記反射器を走査する機
   能を有する光学的検知装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載された光学的検知装置で
   あって、 前記送光器及び前記受光器は、回転走査機能を有する光
   学的検知装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３の何れかに記載さ
   れた光学的検知装置であって、 前記送光器及び前記受光器は、一体化されている光学的
   検知装置。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３または４の何れかに記
   載された光学的検知装置であって、 踏切において列車に対する障害物を検知する光学的検知
   装置。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４または５の何れか
   に記載された光学的検知装置であって、 前記信号処理部は、前記送光器による光の送光時と、前
   記受光器による光の受光時との位相差を解読することに
   より、前記検出エリア内の被検出物体の有無を検知する
   光学的検知装置。