JP2021089266A

JP2021089266A - Detector

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Publication number: JP2021089266A
Application number: JP2020076439A
Authority: JP
Inventors: 登山　伸人; Nobuto Toyama; 登山　　伸人; 翔畠山; Sho Hatakeyama
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2040-04-23

Abstract

To provide a detector that can detect change in a state by a simple structure and simple processing without using an imaging element.SOLUTION: A detector 1 includes: a plurality of light source units 11 for switching a light emission state and a non light emission state separately; a diffraction optical element 12 and a mask 13 provided for each of the light source units 11, the diffraction optical element and the mask serving as an irradiation range setting unit for setting a range of irradiation with light emitted from a corresponding light source unit 11 to be a specific range; and one light reception unit 20 for receiving light emitted from the light source units 11. The ranges of irradiation different according to the light source units 11 are continuously arranged and form a larger whole irradiation range. The light reception unit 20 has a single photoelectric conversion element instead of a plurality of elements in a light reception surface.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、特定の観察範囲内における状態の変化を検出する検出装置に関するものである。 The present invention relates to a detection device that detects a change in state within a specific observation range.

観察範囲内における状態の変化を検出する検出装置は、従来から広く用いられている。例えば、工場の所定範囲を撮影して、液漏れや、人物の侵入等を自動的に検出したり、製造工程において各種異常状態を検出したりすることが行われている。
特許文献１には、マシンビジョンシステムの画像センサによって画像取り込みを行い、データ処理装置によって解析を行う方法が開示されている。 A detection device that detects a change in state within the observation range has been widely used in the past. For example, a predetermined range of a factory is photographed to automatically detect a liquid leak, an intrusion of a person, or the like, or various abnormal states are detected in a manufacturing process.
Patent Document 1 discloses a method in which an image is captured by an image sensor of a machine vision system and analyzed by a data processing device.

しかし、従来の検出装置では、撮像素子を用いて撮影された画像データを用いていることから、扱うデータ量が多く、また、判定処理も複雑であることから、その演算処理の負荷も大きかった。また、撮像素子も高価であり、処理装置も高価なものであった。 However, since the conventional detection device uses image data taken by using an image sensor, the amount of data to be handled is large and the determination process is complicated, so that the load of the calculation process is heavy. .. Further, the image sensor is also expensive, and the processing device is also expensive.

特開２０１９−５１７１９３号公報JP-A-2019-517193

本発明の課題は、撮像素子を使うことなく、簡単な構成、かつ、簡単な処理によって状態の変化を検出できる検出装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a detection device capable of detecting a change in a state by a simple configuration and a simple process without using an image sensor.

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following solutions. In addition, in order to facilitate understanding, the description will be given with reference numerals corresponding to the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

第１の発明は、発光状態と非発光状態とを独立して切り替え可能な複数の光源部（１１）と、前記複数の光源部（１１）のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記光源部（１１）が発光する光の照射範囲を特定の範囲に設定する照射範囲設定部（１２、１３）と、前記複数の光源部（１１）が発光した光を受光する１つの受光部（２０）と、を備え、前記複数の光源部（１１）毎に異なる前記照射範囲（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７）は、切れ目なく連続して配列されて全体としてより大きな全体照射範囲（Ａ）を構成しており、前記受光部（２０）は、受光面に複数の素子を備えず単一の光電変換素子を備える検出装置（１、１Ｂ）である。 The first invention is provided for each of a plurality of light source units (11) capable of independently switching between a light emitting state and a non-light emitting state, and the plurality of light source units (11), and the corresponding light sources. An irradiation range setting unit (12, 13) that sets the irradiation range of the light emitted by the unit (11) to a specific range, and one light receiving unit (20) that receives the light emitted by the plurality of light source units (11). ), And the irradiation ranges (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7) that are different for each of the plurality of light source units (11) are arranged continuously without a break and are larger as a whole. The light receiving unit (20) constitutes the irradiation range (A), and is a detection device (1, 1B) provided with a single photoelectric conversion element without having a plurality of elements on the light receiving surface.

第２の発明は、第１の発明に記載の検出装置（１、１Ｂ）において、前記複数の光源部（１１）を順次発光させ、かつ、前記受光部（２０）による受光量の検出時期を前記複数の光源部（１１）の発光と同期させて、前記光源部（１１）の発光毎に受光量の検出を行い検出時データの取得を行わせる制御部（５０）と、正常時の環境下において前記光源部（１１）の発光毎に受光量の検出を行った正常時データと前記検出時データとの比較結果によって、前記受光部（２０）の受光範囲内における状態の変化を判定する判定部（６０）と、を備えること、を特徴とする検出装置（１、１Ｂ）である。 In the second invention, in the detection device (1, 1B) according to the first invention, the plurality of light source units (11) are sequentially made to emit light, and the time for detecting the amount of light received by the light receiving unit (20) is determined. A control unit (50) that detects the amount of light received for each light source of the light source unit (11) and acquires data at the time of detection in synchronization with the light emission of the plurality of light source units (11), and a normal environment. Below, the change in the state of the light receiving unit (20) within the light receiving range is determined based on the comparison result between the normal data obtained by detecting the light receiving amount for each light source of the light source unit (11) and the detected data. A detection device (1, 1B) including a determination unit (60).

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明に記載の検出装置（１Ｂ）において、前記複数の光源部（１１）毎に異なる前記照射範囲からなる前記全体照射範囲を構成する前記複数の光源部（１１）をまとめた照射部（１００Ｉ、１００Ｊ）を複数有しており、前記複数の照射部（１００Ｉ、１００Ｊ）は、所定の間隔を空けて配置されていること、を特徴とする検出装置（１Ｂ）である。 A third invention is the plurality of detection devices (1B) according to the first invention or the second invention, which constitute the entire irradiation range including the irradiation range different for each of the plurality of light source units (11). It is characterized in that it has a plurality of irradiation units (100I, 100J) in which the light source units (11) of the above are put together, and the plurality of irradiation units (100I, 100J) are arranged at predetermined intervals. It is a detection device (1B).

第４の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかに記載の検出装置（１、１Ｂ）において、前記照射範囲設定部（１２、１３）は、回折光学素子（１２）を含むこと、を特徴とする検出装置（１、１Ｂ）である。 In the fourth invention, in the detection device (1, 1B) according to any one of the first to third inventions, the irradiation range setting unit (12, 13) uses a diffractive optical element (12). It is a detection device (1, 1B) characterized by including.

第５の発明は、第１の発明から第４の発明までのいずれかに記載の検出装置（１、１Ｂ）において、前記照射範囲設定部（１２、１３）は、光の通過を制限するマスク（１３）を含むこと、を特徴とする検出装置（１、１Ｂ）である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the detection device (1, 1B) according to any one of the first to fourth inventions, the irradiation range setting unit (12, 13) is a mask that limits the passage of light. It is a detection device (1, 1B) including (13).

第６の発明は、第４の発明に記載の検出装置（１、１Ｂ）において、前記複数の光源部（１１）と、前記回折光学素子（１２）とを一体化して固定する筐体（１５）を備えること、を特徴とする検出装置（１、１Ｂ）である。 A sixth invention is a housing (15) in which the plurality of light source units (11) and the diffractive optical element (12) are integrally fixed in the detection device (1, 1B) according to the fourth invention. ), The detection device (1, 1B).

第７の発明は、第６の発明に記載の検出装置（１、１Ｂ）において、前記筐体は、前記回折光学素子（１２）を交換可能に構成されていること、を特徴とする検出装置（１、１Ｂ）である。 A seventh aspect of the invention is the detection apparatus (1, 1B) according to the sixth aspect, wherein the housing is configured so that the diffractive optical element (12) can be exchanged. (1, 1B).

本発明によれば、撮像素子を使うことなく、簡単な構成、かつ、簡単な処理によって状態の変化を検出できる検出装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a detection device capable of detecting a change in a state by a simple configuration and a simple process without using an image sensor.

本発明による検出装置１の第１実施形態の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the 1st Embodiment of the detection apparatus 1 by this invention. 光源ユニット１０を分解して示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light source unit 10 by disassembling. マスク１３の作用を説明する図である。It is a figure explaining the operation of the mask 13. ３つの光源ユニットを一体化して固定する筐体１５を例示する図である。It is a figure which illustrates the housing 15 which integrally fixes three light source units. 図４に示した３つの光源ユニット１０を一体化して固定する筐体１５を重ねて配置した例である。This is an example in which the housings 15 for integrally fixing the three light source units 10 shown in FIG. 4 are stacked and arranged. 照射部１００が光を照射する照射範囲を説明する図である。It is a figure explaining the irradiation range which the irradiation part 100 irradiates light. ７つの光源ユニット１０の照射範囲の分割形態を示す図である。It is a figure which shows the division form of the irradiation range of 7 light source units 10. ７つの光源ユニット１０の照射範囲の分割形態の他の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the division form of the irradiation range of 7 light source units 10. ６つの光源ユニット１０の照射範囲の分割形態のさらに他の例を示す図である。It is a figure which shows still another example of the division | division form of the irradiation range of 6 light source units 10. 本実施形態の検出装置１の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the detection apparatus 1 of this embodiment. 正常時データをグラフ化して示した図である。It is the figure which showed the normal state data as a graph. 新たな物体Ｏが照射範囲内に追加された場合に光が順次照射される状況を示す図である。It is a figure which shows the situation which light is sequentially irradiated when a new object O is added in the irradiation range. 新たな物体Ｏが照射範囲内に追加された場合の検出時データを図１１と同様にグラフ化して示した図である。It is a figure which graphed and showed the data at the time of detection when a new object O was added in an irradiation range in the same manner as FIG. 図１３の検出時データから図１１の正常時データを差し引いた差分値をグラフ化して示した図である。FIG. 3 is a graph showing a difference value obtained by subtracting the normal data of FIG. 11 from the detection data of FIG. 13. 本発明による検出装置１Ｂの第２実施形態の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the 2nd Embodiment of the detection apparatus 1B by this invention. 照射部１００Ｉ及び照射部１００Ｊの照射方向を示す図である。It is a figure which shows the irradiation direction of the irradiation part 100I and the irradiation part 100J. 照射部１００Ｉの照射範囲を示す図である。It is a figure which shows the irradiation range of the irradiation part 100I. 照射部１００Ｊの照射範囲を示す図である。It is a figure which shows the irradiation range of the irradiation part 100J. 第２実施形態の検出装置１Ｂにおける物体検出方法を説明する図である。It is a figure explaining the object detection method in the detection apparatus 1B of the 2nd Embodiment. 第２実施形態の検出装置１Ｂにおける物体検出動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the object detection operation in the detection apparatus 1B of 2nd Embodiment. 制御部５０における物体までの距離の導出方法を説明する図である。It is a figure explaining the derivation method of the distance to an object in a control unit 50. 物体の配置例を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement example of an object. 図２２の物体の配置例において照射部１００Ｉ、及び、照射部１００Ｊの各光源部１１が検出光を照射した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which each light source part 11 of the irradiation part 100I and the irradiation part 100J irradiated the detection light in the arrangement example of the object of FIG. 本実施形態の検出装置１Ｂによって検出可能な物品の位置をまとめた図である。It is a figure which summarized the position of the article which can be detected by the detection device 1B of this embodiment. 図２４の３４通りの位置をｘ、ｙ座標にプロットした図である。It is a figure which plotted 34 kinds of positions of FIG. 24 on x, y coordinates. 図２２及び図２３に示した位置にある物体Ａと物体Ｂと物体Ｃの検出結果から得られる情報をまとめた図である。It is a figure which summarized the information obtained from the detection result of the object A, the object B, and the object C at the positions shown in FIGS. 22 and 23. 図２６のように得られた各物体の位置ｘ、ｙ座標にをプロットした図である。It is a figure which plotted on the position x, y coordinates of each object obtained as shown in FIG.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to drawings and the like.

（第１実施形態）
図１は、本発明による検出装置１の第１実施形態の概要を示す図である。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張したり、省略したりして示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
本明細書において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
また、本発明において透明とは、少なくとも利用する波長の光を透過するものをいう。例えば、仮に可視光を透過しないものであっても、赤外線を透過するものであれば、赤外線用途に用いる場合においては、透明として取り扱うものとする。 (First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a first embodiment of the detection device 1 according to the present invention.
In addition, each figure shown below including FIG. 1 is a diagram schematically shown, and the size and shape of each part are shown by being exaggerated or omitted as appropriate for easy understanding. ing.
Further, in the following description, specific numerical values, shapes, materials and the like will be described, but these can be changed as appropriate.
In this specification, terms such as board, sheet, and film are used, but as a general usage, these are used in the order of thickness, board, sheet, and film. It is used in the same way in the book. However, since there is no technical meaning in such proper use, these words can be replaced as appropriate.
Further, in the present invention, the term "transparent" means a substance that transmits light of at least the wavelength to be used. For example, even if it does not transmit visible light, if it transmits infrared rays, it shall be treated as transparent when used for infrared applications.

本実施形態の検出装置１は、照射部１００と、１つの受光部２０とを備えている。照射部１００は、７つの光源ユニット１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｇを有している。なお、以下の説明では、複数の光源ユニット１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｇを区別せずに単に光源ユニット１０とも呼ぶこととする。
図２は、光源ユニット１０を分解して示す斜視図である。
なお、７つの光源ユニット１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｇは、回折光学素子の回折特性（配光特性）を除き、いずれも同様な構成であるので、光源ユニット１０ａを例にして説明する。
光源ユニット１０ａは、光源部１１と、回折光学素子１２と、マスク１３とを備え、筐体１５にこれらが固定されている。 The detection device 1 of the present embodiment includes an irradiation unit 100 and one light receiving unit 20. The irradiation unit 100 has seven light source units 10a, 10b, ..., 10 g. In the following description, the plurality of light source units 10a, 10b, ..., 10g will be simply referred to as the light source unit 10 without distinction.
FIG. 2 is a perspective view showing the light source unit 10 in an exploded manner.
Since the seven light source units 10a, 10b, ..., 10 g have the same configuration except for the diffraction characteristics (light distribution characteristics) of the diffractive optical element, the light source unit 10a will be described as an example.
The light source unit 10a includes a light source unit 11, a diffractive optical element 12, and a mask 13, and these are fixed to a housing 15.

光源部１１は、検出光として用いる光を発行するレーザ光源であり、例えば、波長９４０ｎｍのレーザ光を発光する。波長９４０ｎｍのレーザ光は、例えば、顔認識等に利用されている一般的な半導体レーザを光源部１１として用いることにより実現可能である。光源部１１にレーザ光源を用いることにより、照射される検出光の波長帯域が非常に狭いので、後述する回折光学素子によって回折した検出光を所望の照射範囲へ正確に照射することができる。また、光源部１１は、コリメートされたレーザ光を出射する。コリメートされたレーザ光を出射するために、光源部１１は、例えば、半導体レーザ（Laser Diode)とコリメート用レンズとを組み合わせたレーザモジュールとして構成されていてもよい。 The light source unit 11 is a laser light source that emits light used as detection light, and emits, for example, laser light having a wavelength of 940 nm. The laser beam having a wavelength of 940 nm can be realized by using, for example, a general semiconductor laser used for face recognition or the like as the light source unit 11. By using a laser light source for the light source unit 11, the wavelength band of the detected light to be irradiated is very narrow, so that the detected light diffracted by the diffractive optical element described later can be accurately irradiated to a desired irradiation range. Further, the light source unit 11 emits a collimated laser beam. In order to emit the collimated laser beam, the light source unit 11 may be configured as, for example, a laser module in which a semiconductor laser (Laser Diode) and a collimating lens are combined.

回折光学素子１２は、回折現象により光の進行方向を制御して光を整形するＤＯＥと呼ばれる素子であり、板状、シート状、又は、フィルム状に形成されている。
なお、「光を整形する」とは、光の進行方向を制御することにより、対象物又は対象領域に投影された光の形状（照射パターン）が任意の形状となるようにしたり、照射パターン内の強度分布を平坦化したり、全体的に又は部分的に任意の強度分布になるようにしたりすることをいう。本実施形態では、後述するように平面に照射したときに略長方形の照射領域となるように光を成形する。
回折光学素子１２は、例えば、ガラス基板上に紫外線硬化樹脂等により微細な凹凸形状を賦型して回折格子を備える構成することができるが、凹凸形状を備えた回折光学素子に限らず、ホログラムを用いてもよい。また、回折光学素子１２は、光源部１１の光に対して透明である。
本実施形態の回折光学素子１２は、凸部と凹部との２レベルの凹凸形状を備えた回折格子とした。 The diffractive optical element 12 is an element called DOE that controls the traveling direction of light by a diffraction phenomenon to shape the light, and is formed in a plate shape, a sheet shape, or a film shape.
In addition, "shaping the light" means that the shape (irradiation pattern) of the light projected on the object or the target area can be made into an arbitrary shape by controlling the traveling direction of the light, or within the irradiation pattern. It means to flatten the intensity distribution of the light, or to make the intensity distribution totally or partially arbitrary. In the present embodiment, as will be described later, the light is molded so as to have a substantially rectangular irradiation region when the plane is irradiated.
The diffractive optical element 12 can be configured to include, for example, a diffraction grating by imposing a fine uneven shape on a glass substrate with an ultraviolet curable resin or the like, but the diffractive optical element 12 is not limited to the diffractive optical element having the uneven shape, and is a hologram. May be used. Further, the diffractive optical element 12 is transparent to the light of the light source unit 11.
The diffraction optical element 12 of the present embodiment is a diffraction grating having a two-level uneven shape of a convex portion and a concave portion.

マスク１３は、回折光学素子１２よりも光の出射方向の下流側に配置されており、回折光学素子１２から出射される回折光の一部を遮蔽する。マスク１３は、板状、シート状、又は、フィルム状に構成されている。
図３は、マスク１３の作用を説明する図である。
上述したように、本実施形態の回折光学素子１２は、凹凸形状を備えた２レベルの回折格子としたので、回折光学素子１２から出射される光は、回折されずに出射する０次光の他に、回折された１次回折光が対象に２方向に出射され（図３（ｂ）中の光束Ｌ１と光束Ｌ２）、スクリーンＳに投影されると照射範囲Ｓ１とＳ２との２領域に照射範囲が形成される。本実施形態では、この１次回折光のうちの一方のみを利用し、他方は不要な光であるので遮断して光源ユニット１０から出射しないようにする。具体的には、図３の例では、マスク１３は、光束Ｌ１のみを透過させて照射範囲Ｓ１のみに照射範囲を設定し、光束Ｌ２については遮光するように、透過領域１３１と遮光領域１３２とを備えて構成されている。マスク１３は、例えば透明なガラス板により構成されており、遮光領域についてのみ遮光塗料を塗布したり、遮光シート等を張り合わせたりして構成される。 The mask 13 is arranged on the downstream side of the diffractive optical element 12 in the light emitting direction, and shields a part of the diffracted light emitted from the diffractive optical element 12. The mask 13 is formed in a plate shape, a sheet shape, or a film shape.
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the mask 13.
As described above, since the diffractive optical element 12 of the present embodiment is a two-level diffraction grating having a concave-convex shape, the light emitted from the diffractive optical element 12 is the 0th-order light emitted without being diffracted. In addition, the diffracted primary diffracted light is emitted to the target in two directions (light beam L1 and light beam L2 in FIG. 3B), and when projected onto the screen S, it irradiates the two regions of the irradiation ranges S1 and S2. A range is formed. In the present embodiment, only one of the first-order diffracted light is used, and the other is unnecessary light, so that the light is blocked so as not to be emitted from the light source unit 10. Specifically, in the example of FIG. 3, the mask 13 transmits only the light flux L1 and sets the irradiation range only in the irradiation range S1. It is configured with. The mask 13 is made of, for example, a transparent glass plate, and is formed by applying a light-shielding paint only to a light-shielding area or laminating a light-shielding sheet or the like.

また、マスク１３の取り付けの向きを反対にすれば、回折光学素子１２を変更することなく、別方向へ光を出射させることができる。図３の例では、マスク１３が光束Ｌ１を遮光する向きに取り付けられれば、光束Ｌ２のみを透過させて照射範囲Ｓ２のみに照射範囲を設定することが可能である。 Further, if the mask 13 is attached in the opposite direction, light can be emitted in a different direction without changing the diffractive optical element 12. In the example of FIG. 3, if the mask 13 is attached in a direction that blocks the light flux L1, it is possible to transmit only the light flux L2 and set the irradiation range only in the irradiation range S2.

このように、本実施形態では、回折光学素子１２とマスク１３との組み合わせによって、光源部１１が発光する光の照射範囲を特定の範囲に設定する照射範囲設定部を構成している。なお、回折光学素子として４レベルや８レベル等の高レベルの段差を有する回折格子やホログラム等を利用する場合には、一方向のみに回折光を出射させることが可能である。そのような場合には、マスク１３は、省略してもよい。 As described above, in the present embodiment, the irradiation range setting unit for setting the irradiation range of the light emitted by the light source unit 11 to a specific range is configured by the combination of the diffractive optical element 12 and the mask 13. When a diffraction grating or hologram having a high level step such as 4 levels or 8 levels is used as the diffractive optical element, it is possible to emit diffracted light in only one direction. In such a case, the mask 13 may be omitted.

筐体１５は、複数の光源ユニット１０を一体化して固定する剛体として構成された保持部材である。筐体１５は、光源保持部１５１と、回折光学素子保持部１５２と、マスク保持部１５３とを備えている。 The housing 15 is a holding member configured as a rigid body that integrally fixes a plurality of light source units 10. The housing 15 includes a light source holding unit 151, a diffractive optical element holding unit 152, and a mask holding unit 153.

光源保持部１５１は、光源部１１を保持する部位であり、例えば、図示するように光源部１１の外形形状に沿った支持形状とすることができる。 The light source holding unit 151 is a portion that holds the light source unit 11, and can be, for example, a support shape that follows the outer shape of the light source unit 11 as shown in the figure.

回折光学素子保持部１５２は、回折光学素子１２を保持する部位であり、例えば、図示するように溝状の形状とすることができる。
マスク保持部１５３は、マスク１３を保持する部位であり、例えば、図示するように溝状の形状とすることができる。 The diffractive optical element holding portion 152 is a portion that holds the diffractive optical element 12, and may have a groove-like shape as shown in the figure, for example.
The mask holding portion 153 is a portion that holds the mask 13, and may have a groove-like shape as shown in the figure, for example.

なお、回折光学素子保持部１５２及びマスク保持部１５３は、溝状の形状であることから、接着剤等を使用しなければ、回折光学素子１２及びマスク１３を簡単に交換可能である。よって、回折光学素子１２及びマスク１３の少なくとも一方を交換すれば、照射範囲を簡単に変更可能であり、様々な環境で利用することが可能となる。 Since the diffractive optical element holding portion 152 and the mask holding portion 153 have a groove-like shape, the diffractive optical element 12 and the mask 13 can be easily replaced without using an adhesive or the like. Therefore, if at least one of the diffractive optical element 12 and the mask 13 is replaced, the irradiation range can be easily changed, and it can be used in various environments.

図４は、３つの光源ユニットを一体化して固定する筐体１５を例示する図である。
図４に例示する筐体１５は、光源部１１と、回折光学素子１２と、マスク１３とからなる光源ユニットを３つまとめて一体化して固定する。
図５は、図４に示した３つの光源ユニット１０を一体化して固定する筐体１５を重ねて配置した例である。
図５に示すように、複数の光源ユニット１０を一体化した筐体１５は、光源ユニット１０が配列される方向と交差する方向に重ねて配置してもよい。 FIG. 4 is a diagram illustrating a housing 15 in which three light source units are integrally fixed.
In the housing 15 illustrated in FIG. 4, three light source units including a light source unit 11, a diffractive optical element 12, and a mask 13 are integrated and fixed together.
FIG. 5 is an example in which the housings 15 for integrally fixing the three light source units 10 shown in FIG. 4 are stacked and arranged.
As shown in FIG. 5, the housing 15 in which the plurality of light source units 10 are integrated may be arranged so as to be overlapped in a direction intersecting the direction in which the light source units 10 are arranged.

なお、本実施形態では、７つの光源ユニット１０を配列しているので、例えば、図４に示した３つの光源ユニット１０を一体化して固定する筐体１５を２段重ねて、さらに、もう１段、１つの光源ユニット１０のみを一体化して固定する筐体１５を重ねる構成とすることができる。また、３つの光源ユニット１０を一体化して固定する筐体を用いてもよいし、７つの光源ユニット１０を並べて一体化して固定する筐体を用いてもよい。 In this embodiment, since the seven light source units 10 are arranged, for example, the housing 15 for integrally fixing the three light source units 10 shown in FIG. 4 is stacked in two stages, and one more. A stage can be configured in which housings 15 for integrally fixing only one light source unit 10 are stacked. Further, a housing in which the three light source units 10 are integrated and fixed may be used, or a housing in which the seven light source units 10 are arranged and fixed in an integrated manner may be used.

図６は、照射部１００が光を照射する照射範囲を説明する図である。
本実施形態の照射部１００は、水平方向の照射角ＦＯＶ_ｘ＝３０°、垂直方向の照射角ＦＯＶ_ｙ＝１０°の範囲に光を照射する。よって、図６に示す距離ｄ＝５ｍ離れた位置にある垂直な照射面に照射した場合、照射範囲Ａの水平方向幅＝２．６８ｍ、垂直方向高さ＝０．８７ｍとなる。この長方形の照射範囲Ａに照射される光は、上述した７つの光源ユニット１０（１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｇ）によって照射されるが、それぞれの光源ユニット１０（１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｇ）は、互いに異なる範囲へ光を照射することにより、全体として上記照射範囲Ａを隙間なく照射する。 FIG. 6 is a diagram illustrating an irradiation range in which the irradiation unit 100 irradiates light.
The irradiation unit 100 of the present embodiment irradiates light in a range of _{a horizontal irradiation angle FOV x} = 30 ° and a vertical irradiation angle FOV _{y = 10 °.} Therefore, when the vertical irradiation surface at a distance d = 5 m shown in FIG. 6 is irradiated, the horizontal width of the irradiation range A is 2.68 m and the vertical height is 0.87 m. The light emitted to the rectangular irradiation range A is emitted by the seven light source units 10 (10a, 10b, ..., 10 g) described above, and the respective light source units 10 (10a, 10b, ... 10g) irradiates the irradiation range A as a whole without gaps by irradiating light to different ranges.

図７は、７つの光源ユニット１０の照射範囲の分割形態を示す図である。
本実施形態では、図７に示すように、長方形の全体照射範囲Ａを、７つの縦長の長方形の照射範囲Ａ１、Ａ２、・・・、Ａ７に分けて照射を行う。すなわち光源ユニット１０ａは、照射範囲Ａ１を照射し、光源ユニット１０ｂは、照射範囲Ａ２を照射し、光源ユニット１０ｃは、照射範囲Ａ３を照射し、光源ユニット１０ｄは、照射範囲Ａ４を照射し、光源ユニット１０ｅは、照射範囲Ａ５を照射し、光源ユニット１０ｆは、照射範囲Ａ６を照射し、光源ユニット１０ｇは、照射範囲Ａ７を照射する。また、これら７つの照射範囲Ａ１、Ａ２、・・・、Ａ７は、隙間が無く、すなわち、光が照射されない範囲が生じないように配置されている。この様に、それぞれの照射範囲Ａ１から照射範囲Ａ７は、切れ目なく連続して配列されて全体としてより大きな全体照射範囲Ａを構成している。 FIG. 7 is a diagram showing a divided form of the irradiation range of the seven light source units 10.
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the entire rectangular irradiation range A is divided into seven vertically long rectangular irradiation ranges A1, A2, ..., A7 for irradiation. That is, the light source unit 10a irradiates the irradiation range A1, the light source unit 10b irradiates the irradiation range A2, the light source unit 10c irradiates the irradiation range A3, and the light source unit 10d irradiates the irradiation range A4. The unit 10e irradiates the irradiation range A5, the light source unit 10f irradiates the irradiation range A6, and the light source unit 10g irradiates the irradiation range A7. Further, these seven irradiation ranges A1, A2, ..., A7 are arranged so that there is no gap, that is, a range in which light is not irradiated does not occur. In this way, the respective irradiation ranges A1 to A7 are arranged continuously without a break to form a larger overall irradiation range A as a whole.

なお、照射範囲を分割する形態は、図７に示す形態に限らず、適宜変更可能である。
図８は、７つの光源ユニット１０の照射範囲の分割形態の他の例を示す図である。
図９は、６つの光源ユニット１０の照射範囲の分割形態のさらに他の例を示す図である。
図８及び図９に例示するように、照射範囲の分割形態は、適宜変更可能である。また、照射範囲は、上述した四角形に分割する形態に限らず、三角形、五角形、六角形等、他の多角形形状に分割してもよいし、隙間なく照射範囲を設定できれば、多角形形状に限らない。
また、隙間なく照射範囲を設定するために、隣り合う照射範囲は、部分的に重なる範囲があってもよい。 The form of dividing the irradiation range is not limited to the form shown in FIG. 7, and can be changed as appropriate.
FIG. 8 is a diagram showing another example of the divided form of the irradiation range of the seven light source units 10.
FIG. 9 is a diagram showing still another example of the divided form of the irradiation range of the six light source units 10.
As illustrated in FIGS. 8 and 9, the divided form of the irradiation range can be changed as appropriate. The irradiation range is not limited to the above-mentioned quadrangular shape, but may be divided into other polygonal shapes such as triangles, pentagons, and hexagons. If the irradiation range can be set without gaps, the irradiation range can be divided into polygonal shapes. Not exclusively.
Further, in order to set the irradiation range without a gap, the adjacent irradiation ranges may have a partially overlapping range.

図１に戻って、受光部２０は、複数の光源部１１が発光した光を受光し、受光量に応じた電圧情報に変換して出力を行う。受光部２０は、受光面に複数の素子を備えず単一の光電変換素子、例えば、単一のフォトダイオードを備えて構成されている。言い換えると、受光部２０は、撮像素子のような複数のフォトダイオードを備えたものではなく、単に受光した光の強弱に応じて変化する単一の電気信号を出力する構成となっている。
本実施形態では、受光部２０の受光範囲は、照射部１００の照射範囲と一致している。なお、受光部２０の受光範囲は、照射部１００の照射範囲と一致していることが望ましいが、多少であれば両者の範囲が異なっていてもよい。 Returning to FIG. 1, the light receiving unit 20 receives the light emitted by the plurality of light source units 11, converts it into voltage information according to the amount of received light, and outputs the light. The light receiving unit 20 is configured to include a single photoelectric conversion element, for example, a single photodiode, without a plurality of elements on the light receiving surface. In other words, the light receiving unit 20 does not include a plurality of photodiodes such as an image sensor, but simply outputs a single electric signal that changes according to the intensity of the received light.
In the present embodiment, the light receiving range of the light receiving unit 20 coincides with the irradiation range of the irradiation unit 100. It is desirable that the light receiving range of the light receiving unit 20 coincides with the irradiation range of the irradiation unit 100, but the ranges may be slightly different from each other.

図１０は、本実施形態の検出装置１の構成を示すブロック図である。
上述した構成の他に、検出装置１は、制御部５０と、判定部６０とを備えている。
制御部５０は、７つの光源部１１と、受光部２０の制御を行う。制御部５０は、複数の光源部１１を順次発光させ、かつ、受光部２０による受光量の検出時期を複数の光源部１１の発光と同期させて、光源部１１の発光毎に受光量の検出を行わせる。すなわち、７つの光源ユニット１０それぞれの照射範囲への光の照射は、同時には行われず、僅かに時間をずらして順次行われる。そして、受光部２０による受光量の検出は、光源部１１の発光毎にそれぞれ個別のデータとして取得され、この個別のデータを７つまとめて検出時データとする。
このような制御部５０は、例えば、カウンタとクロックを用いた従来公知の順次発光回路を利用することができ、簡単な構成で実現可能である。なお、図１中では、制御部５０によって光源部１１が発光と非発光とを独立して切り替え可能であることを、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、・・・、ＳＷ７によって示している。 FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the detection device 1 of the present embodiment.
In addition to the above-described configuration, the detection device 1 includes a control unit 50 and a determination unit 60.
The control unit 50 controls the seven light source units 11 and the light receiving unit 20. The control unit 50 sequentially causes the plurality of light source units 11 to emit light, and synchronizes the detection timing of the amount of light received by the light source unit 20 with the light emission of the plurality of light source units 11 to detect the amount of light received for each light source of the light source unit 11. To do. That is, the irradiation of light to the irradiation range of each of the seven light source units 10 is not performed at the same time, but is sequentially performed with a slight time lag. Then, the detection of the light receiving amount by the light receiving unit 20 is acquired as individual data for each light emission of the light source unit 11, and seven of these individual data are collectively used as detection data.
Such a control unit 50 can use, for example, a conventionally known sequential light emitting circuit using a counter and a clock, and can be realized with a simple configuration. In FIG. 1, the switches SW1, SW2, ..., SW7 indicate that the light source unit 11 can independently switch between light emission and non-light emission by the control unit 50.

判定部６０は、受光範囲内における状態変化の判定を行う。具体的には、判定部６０は、正常時の環境下において時間をずらして順次発光させられる光源部１１の発光毎に受光量の検出を行った正常時データを予め取得しておく。そして、検出動作時に取得した上記検出時データとの比較結果によって、受光部２０の受光範囲内における状態の変化を判定する。 The determination unit 60 determines the state change within the light receiving range. Specifically, the determination unit 60 acquires in advance normal-time data in which the amount of received light is detected for each light source of the light source unit 11 that is sequentially caused to emit light at different times in a normal environment. Then, the change in the state of the light receiving unit 20 within the light receiving range is determined based on the comparison result with the detection data acquired during the detection operation.

図１１は、正常時データをグラフ化して示した図である。
図１１において横軸は時間軸を示し、縦軸は受光部２０で得られる受光量に応じた電圧値であり、検出された電流値を矢印の長さで示している。また、ｔ１は、図７における照射範囲Ａ１の照射に対応し、ｔ２は、図７における照射範囲Ａ２の照射に対応し、ｔ３は、図７における照射範囲Ａ３の照射に対応し、ｔ４は、図７における照射範囲Ａ４の照射に対応し、ｔ５は、図７における照射範囲Ａ５の照射に対応し、ｔ６は、図７における照射範囲Ａ６の照射に対応し、ｔ７は、図７における照射範囲Ａ７の照射に対応している。 FIG. 11 is a graph showing normal data.
In FIG. 11, the horizontal axis represents the time axis, the vertical axis represents the voltage value corresponding to the amount of light received by the light receiving unit 20, and the detected current value is indicated by the length of the arrow. Further, t1 corresponds to the irradiation of the irradiation range A1 in FIG. 7, t2 corresponds to the irradiation of the irradiation range A2 in FIG. 7, t3 corresponds to the irradiation of the irradiation range A3 in FIG. 7, and t4 corresponds to the irradiation of the irradiation range A3. Corresponding to the irradiation of the irradiation range A4 in FIG. 7, t5 corresponds to the irradiation of the irradiation range A5 in FIG. 7, t6 corresponds to the irradiation of the irradiation range A6 in FIG. 7, and t7 corresponds to the irradiation range in FIG. It corresponds to A7 irradiation.

図１１に示すように、正常時データは、時間をｔ１からｔ７まで７つの時間にずらして、７つの光源部１１を順次発光させて取得される。光が照射される空間における、光を反射する物体の存在状況によって正常時データは異なるが、それらの物体が移動したり新たな物体が照射範囲内（受光範囲内）に追加されたりしなければ、正常時データに変化はない。したがって、物体が移動したり新たな物体が照射範囲内（受光範囲内）に追加されたりしなければ、検出時データについても、正常時データと略同じデータが得られる。 As shown in FIG. 11, the normal time data is acquired by shifting the time from t1 to t7 to seven times and sequentially causing the seven light source units 11 to emit light. Normal data differs depending on the presence of light-reflecting objects in the light-irradiated space, but unless those objects move or new objects are added within the irradiation range (light-receiving range). , There is no change in the normal data. Therefore, if the object does not move or a new object is not added within the irradiation range (within the light receiving range), substantially the same data as the normal data can be obtained as the detection data.

図１２は、新たな物体Ｏが照射範囲内に追加された場合に光が順次照射される状況を示す図である。
図１３は、新たな物体Ｏが照射範囲内に追加された場合の検出時データを図１１と同様にグラフ化して示した図である。図１３では、説明のため正常時データを検出時データと重ねて示している。
図１２及び図１３の例では、照射範囲内に物体Ｏが追加されたことにより、物体Ｏによって反射されて受光部２０へ届く光が増加する分、正常時データよりも受光部２０が受光する光量が増加し、電圧値も上昇している。 FIG. 12 is a diagram showing a situation in which light is sequentially irradiated when a new object O is added within the irradiation range.
FIG. 13 is a graph showing the detection data when a new object O is added within the irradiation range, as in FIG. 11. In FIG. 13, for the sake of explanation, the normal data is superimposed on the detection data.
In the examples of FIGS. 12 and 13, since the object O is added within the irradiation range, the light received by the light receiving unit 20 is received more than the normal data by the amount of the light reflected by the object O and reaching the light receiving unit 20. The amount of light is increasing and the voltage value is also rising.

図１４は、図１３の検出時データから図１１の正常時データを差し引いた差分値をグラフ化して示した図である。
図１４に示すように、検出時データから正常時データを差し引いた差分値は、中央付近、すなわちｔ４あたりにピークを持っている。上述したようにｔ４は、照射範囲Ａ４に対応しているので、照射範囲Ａ４の付近を中心として反射光量が最も増大する変化があったことが判る。
この様に本実施形態の判定部６０は、検出時データから正常時データを差し引いた差分値を求め、この差分値が所定値以上の値である場合に、検出範囲（照射範囲、受光範囲）に何らかの変化が生じたと判定する。このようなデータ数の少ない差分値を求める構成についても、従来公知の回路によって簡単に構成可能である。
なお、判定部６０が検出範囲に何らかの変化が生じたと判定した場合には、例えば警告を行ったり、記録を残したりする等、予め決めた動作を行うとよい。 FIG. 14 is a graph showing the difference value obtained by subtracting the normal data of FIG. 11 from the detection data of FIG. 13.
As shown in FIG. 14, the difference value obtained by subtracting the normal data from the detection data has a peak near the center, that is, around t4. As described above, since t4 corresponds to the irradiation range A4, it can be seen that there was a change in which the amount of reflected light increased most around the vicinity of the irradiation range A4.
In this way, the determination unit 60 of the present embodiment obtains a difference value obtained by subtracting the normal state data from the detection time data, and when this difference value is a value equal to or more than a predetermined value, the detection range (irradiation range, light receiving range). It is determined that some change has occurred in. A configuration for obtaining a difference value with a small number of data can be easily configured by a conventionally known circuit.
When the determination unit 60 determines that some change has occurred in the detection range, it is advisable to perform a predetermined operation such as giving a warning or leaving a record.

以上説明したように、本実施形態の検出装置１は、複数の光源部１１と単一の光電変換素子により構成された受光部２０という簡単な構成であり、かつ、演算処理負荷が軽いことから簡単な制御回路で構成可能である。本実施形態の検出装置１は、この簡単な構成によって、判定部６０が、検出範囲に何らかの変化が生じたこと、及び、その位置を判定することができる。すなわち、検出範囲の変化を、その位置や数も併せて特定できる検出装置を撮像素子を使うことなく非常に簡単な構成で実現できる。また、いわゆるスキャナのように光源部等を機械的に移動したり駆動したりするような構成を必要としないことから、故障が心配される部位も少なくなり信頼性を高くできる。 As described above, the detection device 1 of the present embodiment has a simple configuration of a light receiving unit 20 composed of a plurality of light source units 11 and a single photoelectric conversion element, and has a light arithmetic processing load. It can be configured with a simple control circuit. With this simple configuration, the detection device 1 of the present embodiment allows the determination unit 60 to determine that some change has occurred in the detection range and its position. That is, a detection device capable of specifying the change in the detection range together with its position and number can be realized with a very simple configuration without using an image sensor. Further, unlike a so-called scanner, it does not require a configuration in which the light source unit or the like is mechanically moved or driven, so that the number of parts to be worried about failure is reduced and the reliability can be improved.

なお、本実施形態の検出装置１は、光源部１１を複数設けることから、その点で価格的に不利であるといった誤解が生じるかもしれない。しかし、近年では、レーザ光源の低価格化が進んでおり、撮像素子と処理性能の高いプロセッサ等により構成する場合よりも、価格の観点でも十分に有益である。 Since the detection device 1 of the present embodiment is provided with a plurality of light source units 11, there may be a misunderstanding that the detection device 1 is disadvantageous in terms of price. However, in recent years, the price of the laser light source has been reduced, and it is sufficiently advantageous in terms of price as compared with the case where the laser light source is composed of an image sensor and a processor having high processing performance.

また、本実施形態の検出装置は、従来のマシンビジョンが利用されていた用途に好適に用いることができる。例えば、本実施形態の検出装置は、工場等における液漏れの監視、進入禁止区域への人物や動物等の立ち入りの監視等に好適に用いることができる。また、受光部２０における受光量の変化が生じる監視（検出）であれば、様々な用途に適用可能である。例えば、上述した物体等の検出の他、火災発生時には、炎や煙によって受光部２０における受光量の変化が生じるので、火災の発生も検出が可能である。 In addition, the detection device of the present embodiment can be suitably used for applications in which conventional machine vision has been used. For example, the detection device of the present embodiment can be suitably used for monitoring liquid leakage in a factory or the like, monitoring the entry of a person, an animal, or the like into an exclusion zone. Further, it can be applied to various applications as long as it is monitoring (detection) in which a change in the amount of light received by the light receiving unit 20 occurs. For example, in addition to the above-mentioned detection of an object or the like, when a fire occurs, the amount of light received by the light receiving unit 20 changes due to flame or smoke, so that the occurrence of a fire can also be detected.

（第２施形態）
図１５は、本発明による検出装置１Ｂの第２実施形態の概要を示す図である。
第２実施形態の検出装置１Ｂは、２つの照射部（１００Ｉ、１００Ｊ）と、１つの受光部２０とを備えている。なお、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。 (Second embodiment)
FIG. 15 is a diagram showing an outline of a second embodiment of the detection device 1B according to the present invention.
The detection device 1B of the second embodiment includes two irradiation units (100I, 100J) and one light receiving unit 20. The same reference numerals are given to the parts that perform the same functions as those in the first embodiment described above, and duplicate description will be omitted as appropriate.

第２実施形態の照射部１００Ｉ及び照射部１００Ｊは、受光部２０を間に挟んで間隔ｄを空けて配置されている。第２実施形態の照射部１００Ｉ及び照射部１００Ｊは、基本的な構成は、第１実施形態の照射部１００と同様であるが、照射範囲の設定が異なっている。照射部１００Ｉ及び照射部１００Ｊは、それぞれが複数の光源部１１をまとめた光源部の集合体である光源群としてみることができる。なお、間隔ｄは、照射部１００Ｉ及び照射部１００Ｊそれぞれの中央の間隔としている。照射部１００Ｉ及び照射部１００Ｊは、複数の光源部１１を有しているが、巨視的に見れば、照射部１００Ｉ及び照射部１００Ｊは、点光源として捉えることができるからである。 The irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J of the second embodiment are arranged at intervals d with the light receiving unit 20 interposed therebetween. The irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J of the second embodiment have the same basic configurations as the irradiation unit 100 of the first embodiment, but the setting of the irradiation range is different. The irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J can be seen as a group of light sources, each of which is an aggregate of light source units in which a plurality of light source units 11 are grouped together. The interval d is the central interval between the irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J. This is because the irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J have a plurality of light source units 11, but from a macroscopic point of view, the irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J can be regarded as point light sources.

図１６は、照射部１００Ｉ及び照射部１００Ｊの照射方向を示す図である。
図１６及び後述する図１７と図１８とは、照射範囲を上方から見て示しており、ここでは、照射部１００Ｉ及び照射部１００Ｊの発光点位置（点光源として捉えたときの発光点）を結んだ直線に直交する向きを０°方向と定義し、それよりも図中の上向き（照射部１００Ｊから照射部１００Ｉに向かう向き）の角度方向を＋とし、その逆の角度方向を−として説明する。 FIG. 16 is a diagram showing the irradiation directions of the irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J.
16 and 17 and 18 described later show the irradiation range when viewed from above. Here, the light emitting point positions (light emitting points when viewed as a point light source) of the irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J are shown. The direction orthogonal to the connected straight line is defined as the 0 ° direction, the upward (direction from the irradiation unit 100J to the irradiation unit 100I) in the figure is defined as +, and the opposite angular direction is defined as-. To do.

第２実施形態の照射部１００Ｉ及び照射部１００Ｊは、それぞれ、７つの光源部１１を有している。照射部１００Ｉの７つの光源部１１は、それぞれ、ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４、ｉ５、ｉ６、ｉ７の７つの光束を出射する。これと同様に、照射部１００Ｊの７つの光源部１１は、それぞれ、ｊ１、ｊ２、ｊ３、ｊ４、ｊ５、ｊ６、ｊ７の７つの光束を出射する。また、照射部１００Ｉ及び照射部１００Ｊが出射する光束は、両者が交差する範囲を多くするために、それぞれが受光部２０側に寄った向きに配光されている。 The irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J of the second embodiment each have seven light source units 11. The seven light source units 11 of the irradiation unit 100I emit seven light fluxes of i1, i2, i3, i4, i5, i6, and i7, respectively. Similarly, the seven light source units 11 of the irradiation unit 100J emit seven light fluxes of j1, j2, j3, j4, j5, j6, and j7, respectively. Further, the luminous flux emitted by the irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J is distributed in a direction closer to the light receiving unit 20 side in order to increase the range where the two intersect.

図１７は、照射部１００Ｉの照射範囲を示す図である。
照射部１００Ｉが出射する光束は、ｉ１が２０°方向、ｉ２が１０°方向、ｉ３が０°方向、ｉ４が−１０°方向、ｉ５が−２０°方向、ｉ６が−３０°方向、ｉ７が−４０°方向に、それぞれ向いて出射する。すなわち、照射部１００Ｉが出射する全光束の中心が向く方向、すなわち、ｉ４が出射する方向が、１０°受光部２０側に寄った向きに配光されている。また、各光束ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４、ｉ５、ｉ６、ｉ７の広がり角θｉは、いずれも１０°であり、切れ目なく連続して配列されて全体としてより大きな全体照射範囲を構成している。 FIG. 17 is a diagram showing an irradiation range of the irradiation unit 100I.
The luminous flux emitted by the irradiation unit 100I is i1 in the 20 ° direction, i2 in the 10 ° direction, i3 in the 0 ° direction, i4 in the -10 ° direction, i5 in the -20 ° direction, i6 in the -30 ° direction, and i7. It emits in the -40 ° direction. That is, the light is distributed in the direction in which the center of the total luminous flux emitted by the irradiation unit 100I faces, that is, in the direction in which the i4 emits, which is closer to the 10 ° light receiving unit 20 side. Further, the spread angles θi of the light fluxes i1, i2, i3, i4, i5, i6, and i7 are all 10 °, and are arranged continuously without a break to form a larger overall irradiation range as a whole. ..

図１８は、照射部１００Ｊの照射範囲を示す図である。
照射部１００Ｊ出射する光束は、ｊ１が４０°方向、ｊ２が３０°方向、ｊ３が２０°方向、ｊ４が１０°方向、ｊ５が０°方向、ｊ６が−１０°方向、ｊ７が−２０°方向に、それぞれ向いて出射する。すなわち、照射部１００Ｊが出射する全光束の中心が向く方向、すなわち、ｊ４が出射する方向が、１０°受光部２０側に寄った向きに配光されている。また、各光束ｊ１、ｊ２、ｊ３、ｊ４、ｊ５、ｊ６、ｊ７の広がり角θｊは、いずれも１０°であり、切れ目なく連続して配列されて全体としてより大きな全体照射範囲を構成している。 FIG. 18 is a diagram showing an irradiation range of the irradiation unit 100J.
The luminous flux emitted from the irradiation unit 100J is j1 in the 40 ° direction, j2 in the 30 ° direction, j3 in the 20 ° direction, j4 in the 10 ° direction, j5 in the 0 ° direction, j6 in the -10 ° direction, and j7 in the -20 ° direction. It emits in each direction. That is, the light is distributed in the direction in which the center of the total luminous flux emitted by the irradiation unit 100J faces, that is, in the direction in which the j4 emits light toward the 10 ° light receiving unit 20 side. Further, the spread angles θj of the light fluxes j1, j2, j3, j4, j5, j6, and j7 are all 10 °, and are arranged continuously without a break to form a larger overall irradiation range as a whole. ..

図１９は、第２実施形態の検出装置１Ｂにおける物体検出方法を説明する図である。
光検出強度が高くなっている検出「有」の部分には、物体が存在していると考えられる。この図１９の例では、照射部１００Ｉでは、光束ｉ１と、光束ｉ４と、光束ｉ６と、光束７とが検出「有」であって、照射部１００Ｊは、光束ｊ２と、光束ｊ４と、光束ｊ６とが検出「有」である。ここで、配光番号１と２の位置、及び、配光番号６と７の位置は、隣り合っていることから、これらに跨って物体が存在していると考えられる。よって、このれでは、物体数３と検出（推定）される。 FIG. 19 is a diagram illustrating an object detection method in the detection device 1B of the second embodiment.
It is considered that an object exists in the portion where the light detection intensity is high and the detection is “Yes”. In the example of FIG. 19, in the irradiation unit 100I, the luminous flux i1, the luminous flux i4, the luminous flux i6, and the luminous flux 7 are detected “yes”, and in the irradiation unit 100J, the luminous flux j2, the luminous flux j4, and the luminous flux 7 are detected. j6 is the detection "yes". Here, since the positions of the light distribution numbers 1 and 2 and the positions of the light distribution numbers 6 and 7 are adjacent to each other, it is considered that an object exists across them. Therefore, in this case, the number of objects is detected (estimated) as 3.

図２０は、第２実施形態の検出装置１Ｂにおける物体検出動作の流れを示すフローチャートである。
ステップ（以下、単にＳとする）１０では、制御部５０は、変数ｘ＝０とする。
Ｓ２０では、制御部５０は、照射部１００Ｉを制御して、光束ｉｘのみを照射する。
Ｓ３０では、制御部５０は、受光部２０で受光した光の強度を計測し、保存する。
Ｓ４０では、制御部５０は、ｘ＜７であるか否かを判断する。ｘ＜７である場合には、Ｓ５０へ進み、ｘ＜７でない場合には、Ｓ６０へ進む。
Ｓ５０では、制御部５０は、ｘ＝ｘ＋１として、Ｓ１０へ戻る。 FIG. 20 is a flowchart showing the flow of the object detection operation in the detection device 1B of the second embodiment.
In step 10 (hereinafter, simply referred to as S) 10, the control unit 50 sets the variable x = 0.
In S20, the control unit 50 controls the irradiation unit 100I to irradiate only the luminous flux ix.
In S30, the control unit 50 measures and stores the intensity of the light received by the light receiving unit 20.
In S40, the control unit 50 determines whether or not x <7. If x <7, the process proceeds to S50, and if x <7, the process proceeds to S60.
In S50, the control unit 50 returns to S10 with x = x + 1.

Ｓ６０では、制御部５０は、変数ｙ＝０とする。
Ｓ７０では、制御部５０は、照射部１００Ｊを制御して、光束ｊｙのみを照射する。
Ｓ８０では、制御部５０は、受光部２０で受光した光の強度を計測し、保存する。
Ｓ９０では、制御部５０は、ｙ＜７であるか否かを判断する。ｙ＜７である場合には、Ｓ１００へ進み、ｘ＜７でない場合には、Ｓ１１０へ進む。
Ｓ１００では、制御部５０は、ｙ＝ｙ＋１として、Ｓ６０へ戻る。 In S60, the control unit 50 sets the variable y = 0.
In S70, the control unit 50 controls the irradiation unit 100J to irradiate only the luminous flux jay.
In S80, the control unit 50 measures and stores the intensity of the light received by the light receiving unit 20.
In S90, the control unit 50 determines whether or not y <7. If y <7, the process proceeds to S100, and if x <7, the process proceeds to S110.
In S100, the control unit 50 returns to S60 with y = y + 1.

Ｓ１１０では、制御部５０は、保存された受光強度から物体数を導出する。
Ｓ１２０では、制御部５０は、保存された受光強度から物体までの距離を導出する。
Ｓ１３０では、制御部５０は、終了するか否かの判断を行う。終了する場合には、検出動作を終了し、終了しない場合には、Ｓ１０へ戻る。なお、この判断は、例えば、使用者による手動での入力に基づいてもよいし、時間に基づいてもよい。 In S110, the control unit 50 derives the number of objects from the stored light receiving intensity.
In S120, the control unit 50 derives the distance from the stored light receiving intensity to the object.
In S130, the control unit 50 determines whether or not to terminate. If it ends, the detection operation ends, and if it does not end, the process returns to S10. It should be noted that this determination may be based on, for example, manual input by the user or time.

図２１は、制御部５０における物体までの距離の導出方法を説明する図である。
対象物が、照射部１００Ｉ、及び、照射部１００Ｊにより識別された後、個々の物体について距離を導出する。
対象物が存在し、照射部１００Ｉの角度ｔの配光と、照射部１００Ｊの角度ｕの配光で反射が検出されたとする。この場合、以下の関係により、図２１中のＬとｓとを求めることができる。
Ｌ×ｔａｎ（ｔ）＝ｓ
Ｌ×ｔａｎ（ｕ）＝ｓ＋ｄ
具体的な一例を以下に示す。
ｄ＝３０．０、ｔ＝１５°、ｕ＝３０°とすると、
ｓ＝２６．０、Ｌ＝９７．０と導出することができる。 FIG. 21 is a diagram illustrating a method of deriving the distance to the object in the control unit 50.
After the object is identified by the irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J, the distance is derived for each object.
It is assumed that an object exists and reflection is detected by the light distribution at an angle t of the irradiation unit 100I and the light distribution at an angle u of the irradiation unit 100J. In this case, L and s in FIG. 21 can be obtained from the following relationship.
L × tan (t) = s
L × tan (u) = s + d
A specific example is shown below.
If d = 30.0, t = 15 °, u = 30 °,
It can be derived as s = 26.0 and L = 97.0.

より具体的に第２実施形態の検出装置１Ｂにおける物体検出の方法を説明する。
図２２は、物体の配置例を説明する図である。
図２３は、図２２の物体の配置例において照射部１００Ｉ、及び、照射部１００Ｊの各光源部１１が検出光を照射した状態を示す図である。
なお、図２２及び図２３では、検出光をわかりやすく示すために、図示した検出光の幅は、実際の検出光の幅よりも狭くして示している。
ここでは、一例として、図２２及び図２３に示すように、物体Ａ、Ｂ、Ｃの３つの物体が検出範囲内にある状態を説明する。
本実施形態の検出装置１Ｂでは、図２２及び図２３に示すように、照射部１００Ｉ、及び、照射部１００Ｊの各光源部１１が検出光を照射したときに物体によって反射されて戻された検出光の有無で、物体の有無を検出している。また、照射部１００Ｉ、及び、照射部１００Ｊの双方からの検出光が得られない場合、すなわち、一方の照射部の検出光のみからしか反射光が得られない位置にある物体については、検出範囲外としている。したがって、本実施形態の検出装置１Ｂによって検出可能な物品の位置は、照射部１００Ｉ、及び、照射部１００Ｊの双方からの検出光が得られる位置に限られる。 More specifically, the method of object detection in the detection device 1B of the second embodiment will be described.
FIG. 22 is a diagram illustrating an example of arranging an object.
FIG. 23 is a diagram showing a state in which the irradiation unit 100I and each light source unit 11 of the irradiation unit 100J irradiate the detection light in the arrangement example of the object of FIG. 22.
In addition, in FIG. 22 and FIG. 23, the width of the illustrated detection light is shown narrower than the width of the actual detection light in order to show the detection light in an easy-to-understand manner.
Here, as an example, as shown in FIGS. 22 and 23, a state in which three objects A, B, and C are within the detection range will be described.
In the detection device 1B of the present embodiment, as shown in FIGS. 22 and 23, when the irradiation unit 100I and the light source unit 11 of the irradiation unit 100J are irradiated with the detection light, the detection is reflected by the object and returned. The presence or absence of an object is detected by the presence or absence of light. Further, when the detection light from both the irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J cannot be obtained, that is, the object in the position where the reflected light can be obtained only from the detection light of one irradiation unit, the detection range is It is outside. Therefore, the position of the article that can be detected by the detection device 1B of the present embodiment is limited to the position where the detection light from both the irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J can be obtained.

図２４は、本実施形態の検出装置１Ｂによって検出可能な物品の位置をまとめた図である。
図２４に示すように、照射部１００Ｉ、及び、照射部１００Ｊの双方からの検出光が得られる組み合わせは、３４通りである。これら３４通りの組み合わせのそれぞれについて、Ｌ、ｓを止め、また、図２１中の受光部２０の位置を原点としたｘ、ｙ座標値として換算に換算した結果を図２４に併記した。
図２５は、図２４の３４通りの位置をｘ、ｙ座標にプロットした図である。
本実施形態の検出装置１Ｂの検出範囲内では、図２５に示す３４カ所の位置が検出可能な位置である。よって、先に示した演算式によって位置検出を行ってもよいが、これら３４通りの位置を数値テーブルとして記憶しておくこととしてもよい。 FIG. 24 is a diagram summarizing the positions of articles that can be detected by the detection device 1B of the present embodiment.
As shown in FIG. 24, there are 34 combinations in which detection light can be obtained from both the irradiation unit 100I and the irradiation unit 100J. For each of these 34 combinations, L and s are stopped, and the results of conversion as x and y coordinate values with the position of the light receiving portion 20 in FIG. 21 as the origin are also shown in FIG.
FIG. 25 is a diagram in which 34 positions in FIG. 24 are plotted on the x and y coordinates.
Within the detection range of the detection device 1B of the present embodiment, 34 positions shown in FIG. 25 are detectable positions. Therefore, the position may be detected by the calculation formula shown above, but these 34 positions may be stored as a numerical table.

図２６は、図２２及び図２３に示した位置にある物体Ａと物体Ｂと物体Ｃの検出結果から得られる情報をまとめた図である。
図２７は、図２６のように得られた各物体の位置ｘ、ｙ座標にをプロットした図である。
物体Ａは、Ｎｏ．２の位置にあり、物体Ｂは、Ｎｏ．１３の位置にあり、物体Ｃは、Ｎｏ．２６の位置とＮｏ．３３との位置にあることが検出される。 FIG. 26 is a diagram summarizing the information obtained from the detection results of the object A, the object B, and the object C at the positions shown in FIGS. 22 and 23.
FIG. 27 is a diagram in which the positions x and y coordinates of each object obtained as shown in FIG. 26 are plotted.
Object A is No. At the position of 2, the object B is No. At the position of 13, the object C is No. 26 positions and No. It is detected that it is in the position of 33.

以上説明したように、第２実施形態によれば、簡単な構成、かつ、簡単な処理によって、状態の変化と、物体等の位置検出を簡易的に行うことができる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to easily change the state and detect the position of an object or the like by a simple configuration and a simple process.

（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。 (Transformed form)
Not limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible, and these are also within the scope of the present invention.

（１）実施形態において、光源部としてレーザ光源を用いる例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、ＬＥＤを光源として用いてもよく、検出光の種類はどのようなものであってもよい。 (1) In the embodiment, an example in which a laser light source is used as the light source unit has been described. Not limited to this, for example, an LED may be used as a light source, and any kind of detection light may be used.

（２）実施形態において、回折光学素子とマスクとを組み合わせて照射範囲設定部に用いる例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、光路を制限するアパーチャ等を照射範囲設定部に用いてもよく、検出光の照射範囲を特定の範囲に設定できれば照射範囲設定部の具体的な構成は、どのようなものであってもよい。 (2) In the embodiment, an example in which a diffractive optical element and a mask are used in combination for an irradiation range setting unit has been described. Not limited to this, for example, an aperture that limits the optical path may be used for the irradiation range setting unit, and if the irradiation range of the detected light can be set to a specific range, what is the specific configuration of the irradiation range setting unit? It may be a thing.

（３）実施形態において、光源部１１を７つ設ける例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、より多くの光源部を配置してもよく、光源部の数は適宜変更可能である。 (3) In the embodiment, an example in which seven light source units 11 are provided has been described. Not limited to this, for example, more light source units may be arranged, and the number of light source units can be changed as appropriate.

なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。 Although each embodiment and modified form can be used in combination as appropriate, detailed description thereof will be omitted. Moreover, the present invention is not limited to each of the embodiments described above.

１、１Ｂ検出装置
１０光源ユニット
１１光源部
１２回折光学素子
１３マスク
１５筐体
２０受光部
５０制御部
６０判定部
１００照射部
１００Ｉ照射部
１００Ｊ照射部
１３１透過領域
１３２遮光領域
１５１光源保持部
１５２回折光学素子保持部
１５３マスク保持部 1, 1B Detection device 10 Light source unit 11 Light source unit 12 Diffractive optical element 13 Mask 15 Housing 20 Light receiving unit 50 Control unit 60 Judgment unit 100 Irradiating unit 100I Irradiating unit 100J Irradiating unit 131 Transmission area 132 Light blocking area 151 Light source holding unit 152 Diffraction Optical element holding part 153 Mask holding part

Claims

A plurality of light source units that can independently switch between a light emitting state and a non-light emitting state,
An irradiation range setting unit provided corresponding to each of the plurality of light source units and setting an irradiation range of light emitted by the corresponding light source unit to a specific range, and an irradiation range setting unit.
One light receiving unit that receives the light emitted by the plurality of light source units, and
With
The irradiation ranges that are different for each of the plurality of light source units are arranged continuously without breaks to form a larger overall irradiation range as a whole.
The light receiving unit is a detection device that does not have a plurality of elements on the light receiving surface but includes a single photoelectric conversion element.

In the detection device according to claim 1,
The plurality of light source units are sequentially made to emit light, and the detection time of the received light amount by the light receiving unit is synchronized with the light emission of the plurality of light source units, and the received light amount is detected for each light source of the light source unit. And the control unit that acquires
A determination unit that determines a change in the state of the light receiving unit within the light receiving range based on a comparison result between the normal data obtained by detecting the amount of received light for each light emission of the light source unit and the detected data in a normal environment. When,
To prepare
A detection device characterized by.

In the detection device according to claim 1 or 2.
It has a plurality of irradiation units in which the plurality of light source units constituting the entire irradiation range composed of the irradiation ranges different for each of the plurality of light source units are combined.
The plurality of irradiation units are arranged at predetermined intervals.
A detection device characterized by.

In the detection device according to any one of claims 1 to 3.
The irradiation range setting unit includes a diffractive optical element.
A detection device characterized by.

In the detection device according to any one of claims 1 to 4.
The irradiation range setting unit includes a mask that limits the passage of light.
A detection device characterized by.

In the detection device according to claim 4,
Provided with a housing for integrally fixing the plurality of light source units and the diffractive optical element.
A detection device characterized by.

In the detection device according to claim 6,
The housing is configured so that the diffractive optical element can be exchanged.
A detection device characterized by.