JPS6370184A - 侵入物体検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自効ドアにおける侵入物体を検知する方法に
関するものである。

従来の技術 赤外線光を投射する投光器と、侵入物体や背景から反射
した赤外線光を受光する受光器とを備え、背景からの反
射赤外線光量に対して検知域に侵入した侵入物体からの
反射赤外線光量が所定値以上増加すると検知信号を出力
する、いわゆる積分動作型の検知方法。

反射赤外線光量の増加分ではなく、どれだけ変化したか
をとらえ、その変化量が所定の値以上となると検知信号
を出力する、いわゆる微分動作型の検知方法。

発明が解決しようとする問題点 前者の検知方法であると侵入物体が検知域に静止し続け
ている場合でも検知できるが、背景からの反射赤外線光
量よりも侵入物体からの反射赤外線光量が減少した場合
には検知できず、例えば黒い服を着た人等の反射率の悪
い光を吸収する侵入物体が検知域に侵入した時には背景
からの反射赤外線光を吸収すると共に、投光器からの投
光赤外線光をも吸収するので、受光器の受光する反射赤
外線光量は背景からの反射赤外線光量よりも減少し、前
述のような反射率の悪い光を吸収する侵入物体を検知で
きない。

後者の検知方法であると変化分の大小で検出しているか
ら侵入物体からの反射赤外線光量が背景からの反射赤外
線光１よりも減少した場合でも検知できるが、侵入物体
が検知域に静止し続けている場合には変化が生じないの
で検知できない。

そこで、本出頻人は先に積分動作型の検知方法と微分動
作型の検知方法の長所を有する検知方法を特願昭６１−
９６８８ｇ号として出願した。

この検知方法は積分動作型であり、背景からの反射量と
侵入物体からの反射量とを比軟して、侵入物体からの反
射量が背景からの反射量よりも一定値以上増加した場合
及び減少した場合に検知信号を出力する検知方法である
。

しかしながら前述した先に出願した検知方法であると、
投光器又は受光器の面に水滴や雪が付着した場合１．急
に籾が発生した場合等に受光器の受光量が減少するので
、検知信号が出力されてその状態が継続している間にド
アが開き続ける。

また、検知域に荷物を４いた場合にも受光器の受光量が
増加又は減少して検知信号が出力され、荷物を置いであ
る限シドアが開き続ける。

したがって、侵入物体のみを検出できず誤まって検知信
号を出力し続けることがある。

問題点を解決するための手段及び作用 通常時には背景からの反射量と侵入物体からの反射量の
差が所定値以上の時に検知信号を出力すると共に、その
検知信号が任意に変更自在なる設定時間継続して出力さ
れると、反射量の変化分の大小で検知信号を出力する微
分動作型の検知に所定時間だけ切換えるようにして、積
分動作型の検知と微分動作型の検知の両方の利点を兼備
することにより、投光器、受光器の面に水滴、雪が付着
したシ検知域に荷物を置いたりして反射量が変化し続け
ても検知信号を連続して出力せず、しかもその検知信号
が連続して出力する時間を任意に変更できるよりにした
ものである。

実施例 第５図は投光器と受光器の取付状態を示す概略図でろり
、天井１には投光器２と受光器３とが配設され、投光器
２より赤外線光が床４に向けて照射域５で示すように投
射されると共に、受光器３の受光域６と照射域５との交
差部分が検知域７となっている。

そして、投光器２は所定の周波数で変調した赤外線光を
投射し、受光器３は検知域７で背景あるいは侵入物体よ
り反射した赤外線光を受光して電気信号に変えて出力す
る。

第１図は本発明の検知方法を実施する検知装置のブロッ
ク説明図でめり、受光器３の出力は増幅器１０で増幅さ
れた後に同期検波器１１で同期検波されて第１積分回路
１２と第２積分回路１３とに受光量に比例した電圧とし
て入力され、第１積分回路１２の出力と第２積分回路１
３の出力は差動増幅器１４と差動増幅器１５とにそれぞ
れ入力される。

差動増幅器１４け（第１積分回路１２の出カー第２ｇｔ
分回路１３の出力）の値を増幅して第１比較器１６に出
力し、差動増幅器＋５Ｖｉ（第２ｙＩ分回路１３の出力
−第１積分回路１２の出力）の値を増幅して第２比較器
１７に出力する。

前記第１比較器１６は入力された値がしきい値より大き
い時に第１オアゲート１８に信号を出力し、第２比較器
１７も同様に入力された値がしきい値より大きい時にア
ンドゲート１９に信号を出力し、そのアンドゲート１９
は前記第１オアゲート１８に信号を出力すると共に、第
１オアゲート１ｇよシ信号が出力されるとリレー２０が
作動して検知信号を図示しない自動ドアの制御回路に出
力する。

前記第１積分回路１２は第１コンデンサＣ８と第１抵抗
ＲＩとを備え、その時定数Ｔ、は非常に小さくなって入
力電圧の数十ｒｎｓｇｃの平均値をとらえるようになっ
ている。

前記第２積分回路１３は第２コンデンサＣ−に第２、第
３抵抗島、Ｒｓを接続し、その第２、第３抵抗Ｒ，、Ｒ
，を第１、第２スイッチ２１．２２を介して同期検波器
１１の出力側に接続したもので、第２コンデンサＣ！と
第３抵抗Ｒｓより成る時定ａＴ！は前記ＦＸ　Ｉ　Ｖ’
？分回路１２の時定数Ｔ、よりも大きくなり、入力電圧
の数百ｍ　ｓｅａ間の平均値をとらえるもので、背景か
らの反射赤外線光量（以下単に反射量とする）に基づく
入力電圧の平均値を記憶するようにしであると共に、第
２コンデンサＣ！と第２、ｍ３抵抗Ｒ１，Ｒδの合成抵
抗よシ成る時定数Ｔ、は前記第１積分回路１２０時定数
Ｔ、とほぼ同一となるようにしである。

前記第２スイツチ２２は第２オアゲート２９よｐＨ信号
が送られると閉となり、Ｌ信号が送られると開となると
共に、第２オアゲート２９には第１オアゲート１８の出
力側に設けた第１インバータ２３及び第１インバータ２
３の出力側に設けた開閉制御回路３０よりそれぞれ信号
が入力される。

前記開閉制御回路３０はＤフリップフロップ３１と第１
、第２タイマー３２．３３とを備え、Ｄフリップフロッ
プ３１は入力端子りに加えられた入力はＣＬ外端子入力
されるクロックパルスの立上りで出力端子Ｑに伝送され
、リセット端子Ｒ入力がＢ信号となると出力端子ｑの出
力は他の入力に無関係にＬ信号となるようになり、入力
端子りは第４インバータ３４を介して第１インバータ２
３の出力側に接続し、出力端子Ｑは第２オアゲート２９
に接続し、リセット端子Ｒは＠３オアゲート３５より信
号が入力されると共に、その第３オアゲート３５の−１
は第５抵抗＆、第４コンデンサら、第５インバータ３６
を経て電源回路に接続している。

前記第１、＠２タイマー３２．３３はクロックパルスの
発振回路とカウンターとを内鞘していると共に、外付け
のコンデンサＣと抵抗Ｒとを備えたタイマーでるわ、コ
ンデンサＣと抵抗Ｒの積によりクロックパルスの発振周
波数の調整が可能となっていると共に、発振回路からの
クロックパルス数をカウントし指定された数をカウント
し終ると出力端子Ｑの出力はＨ信号となる。そのカウン
ト開始はリセット端子Ｒの入力がＨ信号となってからで
、リセット端子Ｒの入力がＨ信号である間カウントを続
ける。リセット端子Ｒの入力がＬ信号の時にはカウンタ
ーはクリアされ、出力端子Ｑの出力はＬ信号となると共
に、第１タイマー３２の抵抗は可変抵抗ＶＲ，となって
調整ダイヤル３７で調整できるようにしてあり、その出
力端子ＱはＤクリップフロップ３１のクロック端子ＣＬ
に接続され、第２タイマー３３の出力端子Ｑは第３オア
ゲート３５に接続しであると共に、第１タイマー３２の
カウント数、つまりリセット端子ＲにＨ信号が入力され
てから出力端子ＱＶＣＨ信号を出力するまでの設定時間
は（ＴＩＩ）となシ、この設定時間（７”ｕ−）は調整
ダイヤル３７で可変抵抗ＶＲ，の抵抗値を変更すること
で任意に設定できると共に、前記第２タイマー３３のカ
ウント数、つまりリセット端子にＨ信号が入力されてか
ら出力端子ＱＫＨ信号を出力するまでの設定時間は（−
）とな９、第１タイマー３２は連続検知制限時間に用い
られてその設定時間（７’ｏ）が連続検知制限時間とな
ると共に、第２タイマー３３は静止検知型（積分検知型
）に復帰するタイミングを計るために用いられ、その設
定時間（７’＋２）が復帰する時間、つまり微分検知型
となっている最小時間となっている。検知動作しない時
間が連続して（Ｔｕ）の間続けば静止検知型に復帰する
。

このようであるから、電源投入時に第４コンデンサらと
抵抗＆の積で決まるある時間まで第５インバータ３６の
出力はＨでＤフリップフロップ３１のリセット端子Ｒに
Ｈ信号が入力テヘ出力端子ＱはＬ信号を出力すると共に
、第４コンデンサらと抵抗＆の積で決まるある時間後に
第５インバータ３６の出力はＬ信号となって第３オアゲ
ート３５にＬ信号が入力される。第２タイマー３３の出
力端子ＱよりＨ信号が第３オアゲート３５に入力された
時にＤクリップフロップ３１のリセット端子ＲにＨ信号
が入力でれるようになる。

第１タイマー３２がカウントアツプして出力端子Ｑより
Ｈ信号をＤクリップフロップ３１のクロック端子ＣＬに
入力した立上刃で出力端子ＱよりＨ信号を出力し、リセ
ット端子ＲＫ　Ｈ信号が入力されるまでＨ信号を出力す
る。

したがって、開閉制御回路３０は第１タイマー３２がカ
ウントアツプする設定時間（７’ｏ）以後、第２タイマ
ー３３がカウントアツプする設定時間（７’ｕ）までは
第２オアゲート２９にＨ信号を出力し続けることになる
。

図示しない電源スィッチを介して電源に接続した入力回
路２４はＷｃ４抵抗Ｒ６と再３コンデンサＣ３を介して
接地し、かつ第２インバータ２５、ｖｇ３インバータ２
６、遅延回路２７ｔ−介してアンドゲート１９に接続し
ていると共に、前記第１スイツチ２１は第２インバータ
２５よりＨ信号が入力すると閉となり、Ｌ信号の時には
開となり、前記入力回路２４はリセットボタン２ｇ、Ｗ
Ｊ６抵抗Ｒ−を介して接地している。

次に作動とともに各部の詳細を説明する。

電源投入して所定時間経過した定常状態においては、リ
セットボタン２８がＯＦＦであるから第３コンデンサＣ
ｓが充電完了となってＨ信号を第２インバータ２５に出
力し、第２インバータ２５はＬ信号を出力するから第１
スイツチ２１は開となると共に、第３インバータ２６よ
り遅延回路２７にＨ信号が入力されて所定の時間、例え
ば３Ｑｚａｃ経過後にアンドゲート１９にＲ信号を出力
する。

一方、第１オアゲート１８は侵入物体が無い限りＬ信号
を出力するから第１インバータ２３よりＨ信号が出力さ
れて第２オアゲート２９よｐＨ信号が出力され、第２ス
イツチ２２が閉となる。

この状態で検知域に侵入物体がないときには背景からの
反射量を受光器３が受光して第１、第２積分回路１２．
１３に電圧Ａが入力するが、一定電圧が継続して入力さ
れるので第１、第２積分回路１２．１３の出力レベルに
差がないので差動増幅器１４．１５の出力はゼロとなり
第１、第２比較器１６．１７はＬ信号を出力して第１オ
アゲート１８はＬ信号を出力してリレー２０が作動しな
いから検知信号を出力しない。

前述の定常状態で検知域に反射率の比較的良い通常の侵
入物体が侵入すると、第２図（α）に示すように受光器
３の受光子が増加して（α′）に示すよつに＠１．第２
積分回路１２．１３の入力電圧が増加する。

一方、第１積分回路１２の時定数Ｔ、は第２積分回路１
３の時定数１８よりも小さいので、第１、第２積分回路
１２．１３の積分波形は第２図（ｂ）。

（Ｃ）に示すようになって立上りには差が生じ、その差
は差動増幅器１４．１５によって、増幅されるが、第１
積分回路１２の積分波形の方が第２、積分回路１３より
も大きいので差動増幅器１４は第２図Ｃｄ）に示すよう
に出力が順次増大し、しきい値を越えると第１比校器１
６がＨ信号を出力し、第１オアゲート１８よシＨ信号が
出力され、リレー２０が作動して検知信号を出力する。

これと同時に第１インバータ２３の出力はＬ信号と立っ
て第２オアゲート２９の出力はＬとなシ、第２スイツチ
２２が開となって第２コンデンサＣ！には侵入物体が侵
入して来た直後の入力電圧の平均値、つまり背景の平均
値（Ｔａの時定数が大きい為侵入物体による略レベル増
加前の値となっている）が記憶されるので、検知域に侵
入物体が静止し続けている場合でも侵入物体による増加
前の背景の平均値が差動増協器！４に入力されることに
なって検知信号を出力し続け、侵入物体が検知域に静止
し続けていても検知できる。

そして、侵入物体が検知域より退去すると受光器３の受
光量が減少し、第１積分回路１２の出力が減少するから
差動増幅器１４の出力も減少してしきい値以下となると
第１比較器１６の出力はＬ信号となって第１オアゲート
１８はＬ信号を出力するので、リレー２０が作動しなく
なって検知信号の出力を停止する。

これと同時に第１インバータ２３の出力はＨ信号となる
から第２オアゲート２９の出力がＨとなって、第２スイ
ツチ２２が閉となって初期の状態に復帰する。

前述の定常状態において、黒い服を着た人等の反射率の
悪い光を吸収する浸入物体が検知域に侵入すると、椰３
図（α）に示すように受光器３の受光量が減少して、第
１、第２積分回路１２゜１３の入力電圧は第３図（α１
）に示すように減少する。

これによって第１、第２ｆｉ分回路１２．１３の積分値
は第３図（ｂ）　、　（（”）に示すように背景値よシ
も減少した波形となるので、差動増幅器１５の出力は順
次増大して第２比較器１７に送られ、しきい値を越える
とＩ信号をアンドゲート１９に出力し、このアンドゲー
ト１９には遅延回路２７よりＨ信号が入力されているか
らオアゲート１ｇにＨ信号を出力するので、前述と同様
（て検知信号を出力して侵入物体が検知域に静止し続け
ている場合でも検知できる。

このように、定常状態より侵入物体によって受光−ｉ−
が増加した場合でも、減少した場合でも検知できると共
に、検知域に静止し続けた場合でも検知できる。

次に投光器２、受光器３の面に水滴−や雪が付着したシ
、急に霧が出たりして受光器３の受光量が急激に低下し
た場合又、検知域に荷物を置いた時に受光量が増加又は
減少した場合の動作を説明する。

この場合には前述と同様にして検知信号を出力するが、
この検知信号が第１タイマー３２の設定時間（７’ｌｌ
）以上例えば３分間以上連続して出力すると、前記第１
インバータ２３の出力が一定時間以上連続してＬの状態
となるのでＤクリップフロップ３１の入力端子ＤＶｃＥ
信号が入力されると共に、第１タイマー３２のリセット
端子ＲＫＨ信号が入力されて、設定時間（Ｔ、Ｉ）後に
出力端子ＱよυＢ倍信号Ｄフリップ７０ツブ３１のクロ
ック端子Ｃ’　Ｌに入力され、Ｄクリップフロップ３１
の出力端子ＱはＨ信号を出力して＠２スイッチ２２を閉
とする。これにより第２槓分回路１３の出力は時間の経
過とともに第１積分回路１２と同一となるので差動増幅
器１４．１５の出力は比較器１６．１７のしきい値以下
となシ検知信号は出力されなくなる。つまり、第１タイ
マー３２の設定時間（Ｔｏ）以上検知信号が出力すると
微分動作型の検知状態となって検知信号が出力されなく
なる。

この時から、検知域に侵入物体が出入りすると、第１、
第２積分回路１２．１３の出力は両者の時定数の差によ
って立上り時に差が生じ、かつ一定時間経過すると同一
となるので、差動増幅器１４．１５における両者の差は
立上り時にしきい値以上となり、時間の経過とともにし
きい値以下となる。つまり、背景からの受＋ｉと侵入物
体よりの受光量の差（積分動作型の検知）による検知で
はなく、第１、第２積分回路１２．１３の出力差（変化
分の大小）による検知となって微分動作型の検知となる
。

このために、第１オアゲート１８の出力はある時間だけ
Ｈとなり、それ以後はＬとなって検知信号を出力し続け
ない。

そして、第１タイマー３２がＨ信号を出力してから第２
タイマー３３の設定時間（Ｔｌｚ）以上連続し又、あら
之に水滴や雪が付着することや、人の出入が無くなると
、すなわち第１インバータ２３の出力がＷＪ２タイマー
３３の設定時間以上継続してＨの状態になると、第２タ
イマー３３はカウントアツプして出力端子ＣＩＫＨ信号
を出力し、第３オアゲート３５よｐＤフリップフロッグ
３１のリセット端子ＲＶＣＨ信号を出力してその出力端
子ＱはＬ信号を出力するから、第２オアゲート２９の出
力がＬとなって第２スイツチ２２が開となる。

この時、Ｍ１積分回路１２と第２Ｎ分回路１３０時定数
が異なるが、微分検知出力が一定時間（７’ｓり以上継
続して無かったので両者とも同一の入力電圧が入力され
てから一定時間（ＴＩり経過しているので両者の出力レ
ベルに差がなく、第１オアゲート１８よりＨ信号が出力
されることがなく検知信号を出力しないので誤検出動作
する事がなく、これ以後通常の積分動作型の検知を行な
う。

以上の動作時の第１オアゲート１８の出力と第２スイツ
チ２２の入力は第４図に示すようｒこなる。

なお、前述のＤ７リツプフロツプ３１がＨ信号を出力し
ている時に侵入物体が検知域に入ると微分動作型の検知
を行なって検知信号を出方する。

次に電源投入時の動作を説明する。

図示しない電源スィッチをＯＮして電源を投入すると、
第３コンデンサＣｓの容量と抵抗Ｒ４の値とで決定され
る所定時間ｔ８、例えば数秒間は第２インバータ２５は
Ｈ信号を出力して第１スイツチ２１が閉となシ、第２積
分回路１３の時定数Ｔａは第１積分回路１２の時定数Ｔ
、とほぼ同一となるので、電源投入後に直ちに投光器２
よシ投射された赤外線光の反射光を受光器３が受光して
第１、第２積分回路１２．１３に反射量に相当するレベ
ルの電圧が入力されるが、両方の時定数Ｔ、　、　Ｔ、
がほぼ同一であるから積分回路出力の　波形はほぼ同一
となって差動増幅器１４１５の出力は所定時間ｔｉ内に
ゼロと力ると共に、前述の所定時間ｔ、内に第２コンデ
ンサＣ意に背景からの反射量に相当する値が充電され記
憶される。

そして、編３コンデンサＣ１と抵抗Ｒ４で設定てれた時
間後に第２インバータ２５が反転してＬ信号を出力する
ので、第１スイツチ２１が開となって第２積分回路１３
の時定数はＴ、となる。

又、前述の第３コンデンサＣ１と抵抗属で設定された時
間後に＠２インバータ２５よＦ）Ｌ信号が出力され第３
インバータ２６よシＨ信号が出力されるが、このＢ信号
は遅延回路２７に入力されて定められた設定時間ｔ！経
過後にアンドゲート１９に出力されるので、この設定時
間１．、例えば３０秒間経過するまでの間に第２比較器
１７よＦ）Ｅ信号が出力されてもアンドゲート１９はＨ
信号を出力しないから第１オアゲート１８はＨ信号を出
力せずに検知信号を出力しない。

つまシ、遅延回路２７とアンドゲート１９で禁止回路を
構成している。

このようであるから、電源投入時に検知域に侵入物体が
静止していて第２コンデンサＣ！に侵入物体よシの反射
量が背景値として記憶され、その侵入物体が検知域より
離れて受光器３に床面、つまシ真の背景よシの反射光が
受光されて反射量が減少し、＠１１積回路１２の積分値
が＠２ｆＲ分回路１３の積分値よりも小さくなって第２
比較器１７がＨ信号を出力してもアンドゲート１９に遅
延回路２７よ）Ｈ＠号が入力されないのでＨ信号を出力
せず、リレー２０は作動しないから検知信号を出力しな
い。

なお、前述の設定時間内に侵入物体が検知域よシ離れれ
ば数秒後に第２コンデンサＣ１には真の背景値が記憶さ
れる。

また、リセットボタン２８をＯＮすると第３コンデンサ
Ｃ１の電荷は放電され、その放電時間は第３コンデンサ
ＣＪと第６抵抗Ｒ６との時定数Ｔ４で決定されるので、
この時定’１１７’４　’Ｆｅ　極＜小さくすればリセ
ットボタン２８をＯＮすると直ちに放電されて第２イン
バータ２５にはＬ信号が入力はれ、この状態は第３コン
デンサＣ′ａと抵抗Ｒ４で設定された時間まで続くので
、電源投入時と同様になる。

このために、投光器２と受光器３の向きを変更した場合
等にリセットボタン２８をＯＮしても前述と同様に誤動
作を防止できる。

発明の効果 侵入物体からの反射量が増加した場合でも、減少した場
合でも検知信号を出力できる。

したがって、通常の侵入物体や反射率が悪く光を吸収す
る侵入物体が検知域に侵入したことを検知して検知信号
を出力できる。

また、背景からの反射量と侵入物体からの反射量の差で
検知するので、検知域に侵入物体が静止し続けている場
合でも検知できる。

また積分動作型の検知を行なっている時に検知信号が設
定した時間だけ出力し続けると、微分動作型の検知に所
定の時間だけ切換るので、投光器や受光器に水滴、雪が
付着したシ、霧が急激に発生したりして受光器の受光量
が減少した場合や、検知域に荷物を置き続けた場合など
に検知信号を出力し続けることがなく、誤検出を防止で
きる。

また、積分動作型の検知を行なっている時に検知信号が
設定時間継続して出力すると微分動作型の検知動作に切
換り、その設定時間は任意に変更自在であるから、微分
動作型の検知動作に切換る検知信号の長さを任意を設定
でき、例えば検知域に荀物を置いたままの状態とする際
にその検知信号の長さを短かくして検知信号が連続して
長時間出力されることを防止でき、自′＠扉が無駄に開
放状態となることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の検知方法を実施する検知装置を示し、第
１図は検知装置のブロック説明図、第２図は反射量増加
の場合の動作説明図、第３図は反射量減少の場合の動作
説明図、第４図はタイマー動作時の動作説明図、第５図
は投光器と受光器の取付状態を示す概略図である。 ２は投光器、３は受光器。 ２−−−−一投光器 ３−−−−一受光器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 通常時には、背景からの反射量と侵入物体からの反射量
   との差が一定値以上又は一定値以下の場合に検知信号を
   出力する積分動作型の検知を行なうと共に、その検知信
   号が任意に変更自在なる設定時間継続して出力すると、
   反射量の変化分の大小で検知信号を出力する微分動作型
   の検知動作に所定時間だけ切換えるようにしたことを特
   徴とする侵入物体検知方法。