JP2001194466A

JP2001194466A - 光バリア装置

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Publication number: JP2001194466A
Application number: JP2000001135A
Authority: JP
Inventors: Toshihito Shirai; 白井　　稔人; Koichi Yomogihara; 弘一蓬原
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2000-01-06
Filing date: 2000-01-06
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2020-01-06
Also published as: US6657762B2; JP4531178B2; WO2001050157A1; US20020135849A1; EP1160587A1

Abstract

(57)【要約】【課題】検出領域を狭めることなく受光素子数を削減し
てコスト低減を図った光バリア装置を提供する。【解決手段】光ビーム発光回路１１からの光ビームをス
キャンミラー１２で反射して走査ビームＢＭ１で検出領
域１を走査する。走査ビームＢＭ１を他方のユニットの
反射器アレイ２３で反射させて受光素子１４で受光す
る。受光素子１４の受光出力のパルスの欠落の有無を信
号欠落検出回路１５で検出し、パルス欠落がなければ、
信号欠落検出回路１５の出力Ｚは物体不在を示す論理値
１となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械用安全装
置等に用いられる光バリア装置に関し、特に、検出領域
を光ビームで走査し、その反射ビームが受光される時を
物体不在と判定し、受光されない時を物体存在と判定す
る光バリア装置（光バリアセンサとも呼ばれる）に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の光ビ一ム走査型光バリア装置と
しては、例えば国際公開Ｗ０９７／３３１８６等で開示
されたものがあり、これについて簡単に説明する。

【０００３】国際公開Ｗ０９７／３３１８６の図２で
は、検出領域を挟んで一側にレーザビーム発生手段とレ
ーザ走査手段を配置し、他側に受光素子アレイを配置し
たものが示されている。このものは、レーザビーム発生
手段で発生したレーザビームをレーザ走査手段に投光
し、レーザ走査手段は、検出領域を含む領域を走査する
ようにレーザビームを反射する。検出領域内に物体が存
在しなければ、レーザビームは受光素子アレイで受光さ
れる。検出領域内に物体が存在すると、レーザビームは
物体で遮断されて受光素子アレイ中の物体の影に位置す
る受光素子ではレーザビームは受光されない。この時に
生じる受光素子アレイの受光出力信号の欠落を信号欠落
検出手段で検出して物体の存在を通報する。

【０００４】また、国際公開Ｗ０９７／３３１８６の図
３及び図６には反射鏡を利用した構成が示されている。
図３では、レーザビーム発生手段、レーザ走査手段及び
受光素子アレイを同じ側に配置し、他側に凹面反射鏡を
配置する構成である。レーザビーム発生手段で発生され
たレーザビームは、レーザ走査手段により所定の拡がり
角で走査され、他側に配置された凹面反射鏡に投光され
る。凹面反射鏡で反射されたレーザビームは、互いに平
行光として検出領域を通過して受光素子アレイに向か
う。また、図６では、図３の受光素子アレイを単一の受
光素子に置き換えた構成であり、凹面反射鏡の反射光が
単一の受光素子に集光するよう、レーザ走査手段の配
置、凹面反射鏡の形状及び配置は調整される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
光ビ一ム走査型光バリア装置では、図２や図３の構成で
は、受光素子アレイを用いているため、受光素子アレイ
の受光指向特性を各々の素子に対して調整しなければな
らない。また、各受光素子毎に受光回路を必要とするの
で、コスト低減が難しいという問題がある。

【０００６】また、図６の構成では、受光素子が１つで
図２や図３に比較してコストを低減できるが、物体検出
ができない領域が生じて検出領域が狭くなるという問題
がある。

【０００７】本発明は上記問題点に着目してなされたも
ので、検出領域を狭めることなくコスト低減を可能とし
た光バリア装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明の光バリア装置では、検出領域を挟
んで互いに対面する第１及び第２のユニットを備え、前
記第１及び第２のユニットは、光ビーム発生手段と、該
光ビーム発生手段で発生した光ビームを、前記検出領域
を含む領域を走査するように反射する光ビーム走査手段
と、該光ビーム走査手段から前記検出領域を介して入射
する走査ビームを略１８０度折り返して反射する光ビー
ム反射手段と、前記光ビーム走査手段の近傍に配置され
光ビーム反射手段からの反射ビームを受光する受光手段
と、該受光手段の出力信号の欠落の有無を検出して欠落
無しの時に物体不在の通報出力を発生する信号欠落検出
手段とをそれぞれ備え、前記第１のユニットの光ビーム
走査手段及び受光手段と第２のユニットの光ビーム走査
手段及び受光手段を、前記検出領域を挟んで略対角位置
に配置する構成とした。

【０００９】かかる構成では、光ビーム発生手段から発
生した光ビームを光ビーム走査手段で反射走査する。検
出領域に物体が存在すれば、走査ビームは光ビーム反射
手段に到達せず受光手段に所定レベル以上の光ビームが
受光されない。検出領域に物体が存在しなければ、走査
ビームは光ビーム反射手段で反射されて受光手段で所定
レベル以上の光ビームが受光される。信号欠落検出手段
は、受光手段の出力レベルが所定レベル以上であれば物
体不在の通報出力を発生する。このような物体検出を第
１のユニットと第２のユニットでそれぞれ実行する。そ
して、第１のユニットの光ビーム走査手段及び受光手段
と第２のユニットの光ビーム走査手段及び受光手段を、
前記検出領域を挟んで略対角位置に配置するので、物体
検出可能な領域は四角形状となる。

【００１０】請求項２のように、前記第１のユニット側
の走査ビーム方向が対角方向の時に前記第２のユニット
側の走査ビーム方向も対角方向となるよう、第１及び第
２のユニットの両光ビーム走査手段を互いに同期させる
同期駆動手段を備える構成とすれば、他方のユニットの
光ビームが誤って受光され易い、走査ビーム方向が対角
方向の時は、ビームの光軸上に物体が存在すれば走査ビ
ームは物体で遮断されて他方の走査ビームの受光に起因
する誤通報を防止できる。

【００１１】請求項３のように、前記第１のユニットと
第２のユニットの物体検出動作が重複しないように、前
記第１及び第２のユニットを選択駆動する選択駆動手段
を備える構成とすれば、一方のユニットが駆動している
時は他方のユニットは停止しているので、他方の走査ビ
ームの受光に起因する誤通報を防止できる。

【００１２】請求項４のように、前記選択駆動手段から
互いに相補の関係の第１及び第２選択信号を前記第１及
び第２のユニットの光ビーム発生手段に出力して選択駆
動する構成とすると共に、前記第１選択信号で第１のユ
ニットの光ビーム発生手段が選択駆動されている時に第
１のユニットの信号欠落検出手段の出力を有効とし、前
記第２選択信号で第２のユニットの光ビーム発生手段が
選択駆動されている時に第２のユニットの信号欠落検出
手段の出力を有効とする信号選択回路を備える構成とし
ても、第１のユニットと第２のユニットの動作は重複し
ないので、他方の走査ビームの受光に起因する誤通報を
防止できる。

【００１３】請求項５のように、前記第１のユニットと
第２のユニットの各光ビーム発生手段からそれぞれ発生
する光ビームの発光波長を互いに異ならせる構成として
も、自ユニットの光ビームと他方のユニットの光ビーム
を弁別できるので、他方の走査ビームの受光に起因する
誤通報を防止できる。

【００１４】また、請求項６のように、前記第１のユニ
ットと第２のユニットの各光ビーム反射手段からそれぞ
れ反射する反射ビームの明滅周波数を互いに異ならせる
構成としてもよい。具体的には、請求項７のように、前
記第１及び第２のユニットの各光ビーム反射手段を、そ
れぞれ複数の反射器からなる反射器アレイとし、第１の
ユニットの反射器間のピッチと第２のユニットの反射器
間のピッチを異ならせる構成としてもよく、請求項８の
ように、前記第１及び第２のユニットの各光ビーム反射
手段を、それぞれ１個の反射器上に間隔を設けてマスク
を配置して分割された複数の反射部を備える構成とし、
第１のユニットの前記マスクの幅と第２のユニットの前
記マスクの幅を異ならせる構成としてもよい。

【００１５】かかる請求項６〜請求項８の構成でも、他
方の走査ビームの受光に起因する誤通報を防止できる。
請求項９の発明では、前記第１及び第２のユニットの各
信号欠落検出手段は、前記受光手段の出力信号から自ユ
ニットの光ビーム信号成分のみを抽出する信号抽出手段
を備える構成とした。

【００１６】請求項１０の発明では、前記各信号欠落検
出手段は、前記受光手段の受光出力が前記光ビーム反射
手段からの反射ビームに基づくものであることを確認し
て物体不在の通報出力を発生する構成とした。

【００１７】具体的には、請求項１１のように、前記信
号欠落検出手段は、予め定めた少なくとも１つの特定の
反射器からの反射ビームが周期的に受信されていること
を確認して物体不在の通報出力を発生する構成とすれば
よい。この場合、請求項１２のように、前記特定の反射
器は、走査光ビームを前記受光手段の方向に反射する位
置と、走査光ビームを前記受光手段の方向に反射しない
位置とに当該反射器を周期的に駆動して反射ビームを変
調する変調手段を備え、前記信号欠落検出手段は、前記
受光手段から特定の反射器の前記駆動周波数に応じた交
流信号が出力されていることを確認して物体不在の通報
出力を発生する構成とすればよい。

【００１８】かかる構成では、光ビーム反射手段からの
反射光と物体で反射した光とを識別できるようになるの
で、物体の反射率が高く物体からの反射光の受光レベル
が所定レベル以上である場合や、物体が受光手段の近傍
で物体からの乱反射光の受光レベルが所定レベル以上で
ある場合でも、誤通報を防止できる。

【００１９】請求項１３の発明では、前記光ビーム反射
手段が、複数の反射部に分割構成される時、前記信号欠
落検出手段は、走査１周期当たりの前記受光手段の受光
出力のパルス数を計数し、計数値が前記光ビーム反射手
段の反射部の数と一致した時に物体不在の通報出力を発
生する構成とした。

【００２０】かかる構成では、物体が存在すれば、光ビ
ーム反射手段からの反射光の数が減少するので、光ビー
ム反射手段からの反射光と物体で反射した光とを識別で
きるようになる。

【００２１】請求項１４の発明では、前記信号欠落検出
手段は、自ユニット以外の光ビームが前記検出領域を介
して周期的に受光されていることを確認して物体不在の
通報出力を発生する構成とした。

【００２２】かかる構成では、受光手段近傍に物体が存
在する場合には、自ユニット以外の光ビームは物体で遮
断されて受光手段に入射しないようになる。具体的に
は、請求項１５のように、他方のユニットの走査ビーム
を、前記検出領域を介して自ユニットの受光手段で受光
されるように反射する反射器を別途設ける構成とし、前
記信号欠落検出手段は、前記他方のユニットの走査ビー
ムが前記反射器に入射する走査タイミングで受光されて
いることを確認して物体不在の通報出力を発生する構成
とすればよい。

【００２３】請求項１６の発明では、前記走査ビームが
前記検出領域を含む領域の範囲内で走査されていること
を確認する走査確認手段を設ける構成とした。かかる構
成では、走査確認手段で、走査ビームが検出領域を走査
していることが確認できるようになる。

【００２４】具体的には、請求項１７のように、前記走
査確認手段は、前記検出領域外に配置した１対の走査確
認用受光素子と、これら１対の走査確認用受光素子の出
力信号の欠落の有無を検出し欠落無しの時に走査正常の
出力を発生する走査確認用信号欠落検出手段とを備える
構成とした。

【００２５】請求項１８のように、前記ビーム反射手段
にレトロリフレクタを用いれば、第１のユニットと第２
のユニット間の距離が変化しても、入射ビームは常に１
８０度折り返し反射されるのでユニット間の調整が不要
になる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１に、本発明に係る光バリア装置
の第１実施形態の概略構成を示す。

【００２７】図１において、本実施形態の光バリア装置
は、検出領域１を挟んで互いに対面する第１及び第２の
ユニット１０，２０からなる。各ユニット１０，２０
は、光ビーム発生手段としての光ビーム発生回路１１，
２１（図２に示す）と、光ビーム発生回路１１，２１か
ら発生された光ビームを所定の拡がり角で検出領域１を
走査するように反射して走査ビームＢＭ１，ＢＭ２を生
成するスキャンミラー１２、２２と、検出領域１の上下
方向に配置された多数の反射器１３−１〜１３−ｎ，２
３−１〜２３−ｎを有し検出領域１を介して入射する走
査ビームＢＭ１，ＢＭ２を略１８０度折り返して反射す
る光ビーム反射手段としての反射器アレイ１３，２３
と、前記スキャンミラー１２、２２の近傍に配置されて
反射器アレイ１３，２３で反射されて検出領域１を介し
て入射する反射ビームを受光する受光手段としての受光
素子１４，２４と、この受光素子１４，２４の出力信号
の欠落の有無を検出して欠落無しの時に物体不在の通報
出力を発生する信号欠落検出手段としての信号欠落検出
回路１５，２５（図２に示す）とを備えて構成される。

【００２８】本実施形態の光バリア装置の１つのユニッ
トによる検出領域は、第１のユニット１０（第２のユニ
ット２０）側のスキャンミラー１２（スキャンミラー２
２）と対向する第２のユニット２０（第１のユニット１
０）側の両端反射器２３−１と２３−ｎ（反射器１３−
１と１３−ｎ）を頂点とする略３角形状になる。そし
て、本実施形態の光バリア装置では、前記第１のユニッ
ト１０のスキャンミラー１２及び受光素子１４と前記第
２のユニット２０のスキャンミラー２２及び受光素子２
４とを、検出領域１を挟んで図１に示すように対角状に
配置するので、本実施形態の光バリア装置では図１のよ
うに略四角形状の検知領域１が得られる。

【００２９】尚、使用する光ビームは、狭指向性であれ
ばよく、例えばレーザビームが好ましいが、発光素子と
してＬＥＤ等を用いて発生した光線をレンズ光学系等で
狭指向性とした光ビームを使用することもできる。

【００３０】図２に、第１のユニット１０の構成を詳述
する。図２において、前記光ビーム発生回路１１は、発
光素子駆動回路１１Ａにより発光素子１１Ｂから光ビー
ムを発生させる。光ビームを高周波パルス発光とするこ
とで、太陽光等の外乱光の影響を効果的に抑制すること
ができる。例えば、発光素子駆動回路１１Ａを無安定マ
ルチバイブレータ等を用いた発振回路とし、その発振出
力で発光素子１１Ｂを明滅させるようにする。

【００３１】スキャンミラー１２は、発光素子１１Ｂか
ら入射する光ビームを所定の拡がり角の範囲内で走査す
るように反射する。スキャンミラー駆動回路１６により
他方のユニット２０の各反射器２３−１〜２３−ｎに走
査ビームＢＭ１が到達するように回動軸１２ａ回りに所
定周期で図中矢印のように回動する。スキャンミラー１
２とスキャンミラー駆動回路１６で光ビーム走査手段を
構成する。

【００３２】信号欠落検出回路１５は、受光回路１７
と、コンパレータ１８と、パルス欠落検出回路１９を備
える。受光回路１７は、受光素子１４からの受光信号を
増幅する。コンパレータ１８は、受光回路１７の出力信
号Ｓａの包絡線検波を行う整流回路１８Ａ及び整流回路
１８Ａの整流出力Ｓ１を閾値演算する閾値演算回路１８
Ｂを備え、信号Ｓａの整流出力Ｓ１のレベルが閾値Ｖｔ
１以上の時にＳｂ＝１（論理値１）を出力し、整流出力
Ｓ１のレベルが閾値Ｖｔ１未満の時にＳｂ＝０（論理値
０）となる。パルス欠落検出回路１９は、コンデンサ
Ｃ、ダイオードＤ及び閾値Ｖｔ２を有する閾値演算回路
１９ａを備えて信号Ｓｂの立下りを所定のオフ・ディレ
ー時間Ｔｏｆ遅延させるオフ・ディレー回路１９Ａと、
オフ・ディレー回路１９Ａの出力Ｓ２の立上りを所定の
オン・ディレー時間Ｔｏｎ遅延させるオン・ディレー回
路１９Ｂを備える。

【００３３】尚、第２のユニット２０も第１のユニット
１０と同一の構成である。次に、図３のタイムチャート
に基づいて本実施形態の物体検出動作を説明する。

【００３４】発光素子駆動回路１１Ａの発振出力で発光
素子１１Ｂから高周波光ビームが発生する。光ビーム
は、スキャンミラー１２で反射されて検出領域１を横切
って走査ビームＢＭ１として第２のユニット２０側に入
射する。スキャンミラー１２は、スキャンミラー駆動回
路１６により所定周期で回動しており、検知領域１を走
査する走査ビームＢＭ１の投光方向は刻々変化し、検知
領域１は走査ビームＢＭ１で走査される。走査ビームＢ
Ｍ１は、物体３０（図２に示す）が存在していなければ
検知領域１を通過して順次第２のユニット２０の反射器
２３−１〜２３−ｎに入射し、略１８０度折り返される
ように反射され（説明の都合上、図ではスキャンミラー
１２と受光素子１４を離し走査ビームＢＭ１と反射ビー
ムＢＭ１′に角度を付けて表してある）、走査ビームＢ
Ｍ１と略同経路を辿って反射ビームＢＭ１′が受光素子
１４で受光される。受光素子１４の受光出力は、受光回
路１７で増幅され、信号Ｓａとしてコンパレータ１８に
入力される。コンパレータ１８に入力した信号Ｓａは、
整流回路１８Ａで包絡線検波されて信号Ｓ１として閾値
演算回路１８Ｂに入力する。閾値演算回路１８Ｂは、入
力閾値Ｖｔ１と信号Ｓ１のレベルを比較し、信号Ｓ１が
Ｖｔ１以上であればＳｂ＝１（論理値１）を生成し、信
号Ｓ１がＶｔ１よりも低レベルであればＳｂ＝０（論理
値０）となる。コンパレータ１８の出力信号Ｓｂは、パ
ルス欠落検出回路１９内のオフ・ディレー回路１９Ａへ
入力される。オフ・ディレー回路１９Ａは、信号Ｓｂの
立上り（０→１）に即応して信号Ｓ２＝１を出力し、Ｓ
ｂの立下り（１→０）には即応せずＳｂ＝１をオフ・デ
ィレ一時間Ｔｏｆだけ継続する。オフ・ディレー時間Ｔ
ｏｆは、正常時に生じる反射ビームＢＭ１′の受光され
ない期間よりも長く設定されているので、正常時に物体
３０が存在しなければ図３に示されるように信号Ｓ２＝
１は継統する。この継続時間がオン・ディレー回路１９
Ｂのオン・ディレー時間Ｔｏｎ以上になると、オン・デ
ィレー回路１９ＢからＺ１＝１が生成されて物体３０の
不在を通報する。

【００３５】図２に示すように、検知領域１内に物体３
０が存在する場合、走査ビームＢＭ１は物体３０で遮断
され、物体３０の影になる位置にある反射器からの反射
ビームＢＭ１′はなくなる。この場合、物体３０で乱反
射した光が受光素子１４で受光されてもその受光レベル
は小さい。従って、信号Ｓ１のレベルがコンパレータ１
８の閾値Ｖｔ１より低レベルとなり、信号Ｓｂ＝０の状
態がオフ・ディレー時間Ｔｏｆ以上継続して信号Ｓ２＝
０となり、オン・ディレー回路１９Ｂの出力がＺ１＝０
となり物体０の存在を通報する。

【００３６】オン・ディレー回路１９Ｂのオン・ディレ
ー時間Ｔｏｎは、走査ビームＢＭ１の１走査周期よりも
長く設定されるので、一度、パルス欠落検出回路１５か
ら生じたＺ１＝０は、その後少なくとも走査ビームＢＭ
１の１走査周期以上保持され、次回の走査周期以降もＳ
２＝０が継続する限りはＺ１＝０が継続される。

【００３７】第２のユニット２０においても上述と同様
の動作が行われ、第１のユニット１０の通報出力をＺ
１、第２のユニット２０の通報出力をＺ２とし、両ユニ
ット１０，２０の出力Ｚ１，Ｚ２を論理積演算回路に入
力しその論理積演算結果を、光バリア装置の最終的な通
報出力Ｚとする。これにより、第１のユニット１０で図
１の検出領域１の下側三角領域を監視し、第２のユニッ
ト２０で検出領域１の上側三角領域を監視し、全体とし
て四角形状の検出領域１を監視できる。

【００３８】尚、上記実施形態では、各反射器１３−１
〜１３〜ｎ，２３−１〜２３〜ｎを間隔を設けて配置し
た構成としたので、反射ビームＢＭ１′は間欠的となり
コンパレータ１８の出力信号Ｓｂがパルス信号になる。
反射器１３−１〜１３〜ｎ，２３−１〜２３〜ｎを切れ
目無く連続的に配置した場合、信号Ｓｂはパルス信号で
はなく連続信号になるが、この場合も図２の信号欠落検
出回路を適用して物体の存在／不在を監視できる。ま
た、光ビームに高周波パルスではなく直流光を使用して
も、コンパレータ１８の整流回路１８Ａが不要になるだ
けで他はそのまま適用できる。

【００３９】かかる構成の光バリア装置によれば、受光
素子は各ユニット１０，２０で１つ設ければよく、受光
素子及び受光回路の数を大幅に削減できコストを低減で
きる。しかも、ユニット１０,２０間の領域を四角形状
で監視できる。

【００４０】尚、各反射器１３−１〜１３〜ｎ，２３−
１〜２３〜ｎが平板状の場合、ユニット１０,２０間の
距離（即ち、スキャンミラー１２，２２と反射器アレイ
２３，１３の距離）が変わると反射ビームの到達位置等
のずれが生じるので、ユニット１０,２０間の距離を変
える場合には、その都度、各反射器２３−１〜２３〜
ｎ，１３−１〜１３〜ｎの角度調整を要する。しかし、
各反射器アレイ１３，２３の反射器として図４に示すレ
トロリフレクタを用いれば、走査ビームを１８０度折り
返して反射することができるので、ユニット１０,２０
間の距離を変えても反射器の角度調整が不要となる利点
がある。

【００４１】ところで、図１のように２つのユニット１
０，２０を組み合わせた本発明の光バリア装置の場合、
一方のユニットの走査ビームが他方のユニットの受光素
子で受光されないよう走査ビームの走査範囲を予め調整
するが、環境の変化等により、本来受光されるべきでな
い他方の走査ビームが受光される事態が起こり得る。例
えば、第１のユニット１０の受光素子１４に第２のユニ
ット２０のスキャンミラー２２からの走査ビームＢＭ２
が誤って直接受光される場合等である。

【００４２】このような場合、次のような問題を生じ
る。即ち、図５（Ａ）のように物体３０があるとする。
この場合、前述のように第１のユニット１０側の走査ビ
ームＢＭ１が遮断されて物体３０の影に位置する反射器
からの反射ビームが受光素子１４で受光されず、同図
（Ｂ）で点線で示すように走査ビームＢＭ１による受光
出力にパルスの欠落を生じる。このパルス欠落を埋める
ようなタイミングで、第２のユニット２０側のスキャン
ミラー２２からの走査ビームＢＭ２が受光素子１４で直
接受光されて受光パルスが発生すると、受光素子１４の
実際の受光出力は同図（Ｂ）に示すように正常時と同様
のパルス欠落のない信号となり、物体３０が存在するに
も拘わらず物体３０の不在が通報されてしまう。

【００４３】このような問題を解消するための第２〜第
６実施形態を以下に示す。図６に示す第２実施形態は、
第１及び第２のユニット１０，２０のスキャンミラー駆
動回路１６，２６を、同期駆動手段である同期信号発生
回路４０からの同期信号で同期させる構成である。即
ち、図７に示すように、第１のユニット１０側の走査ビ
ームＢＭ１の方向が対角方向の時に、第２のユニット２
０側の走査ビームＢＭ２の方向も対角方向となるよう、
スキャンミラー１２，２２の回動動作を互いに同期させ
る構成である。尚、図６において、その他の構成は図２
と同一であるので図示は省略する。

【００４４】第２実施形態の動作を説明する。第１のユ
ニット１０側の走査ビームＢＭ１が反射器２３−１に向
かう時に、第２のユニット２０側の走査ビームＢＭ２は
反射器１３−ｎに向かう。この時、物体３０が光軸上に
存在しなければ、第１のユニット側１０の受光素子１４
で走査ビームＢＭ２を、第２のユニット２０側の受光素
子２で走査ビームＢＭ１を受光する可能性がある。しか
し、物体不在で走査ビームを受光することは安全上問題
はない。

【００４５】一方、もし図中点線で示すように光軸上に
物体３０が存在していれば、走査ビームＢＭ１,ＢＭ２
はそれぞれ物体３０で遮断されて受光素子２４，１４へ
は到達しない。また、物体３０の存在で走査ビームＢＭ
１，ＢＭ２は反射器２３−１,１３−ｎへそれぞれ到達
しないので、反射ビームも受光することはない。従っ
て、受光素子１４，２４のいずれも受光出力を発生せず
物体３０の存在が検知されるので、物体３０の存在を誤
りなく検知できる。

【００４６】図８に、別の構成例である本発明の第３実
施形態を示す。本実施形態は、第１及び第２のユニット
１０，２０が互いに重複して物体検出動作を行わないよ
うに時分割で交互に動作させる構成である。このように
すれば、一方のユニットにおいて走査ビームを発生して
物体検出を行っている間は、他方のユニットの走査ビー
ムは発生していないので、図５で説明した誤受光を起こ
すことはない。

【００４７】図８において、本実施形態では、駆動する
ユニットを選択するための選択信号Ｅ１，Ｅ２を発生す
る選択駆動手段としての選択回路５０と、受光出力を処
理する信号選択手段としての信号処理回路５１を付加し
て構成される。

【００４８】選択回路５０は、同時に論理値１になるこ
とはない互いに相補の選択信号Ｅ１，Ｅ２を発生し、選
択信号Ｅ１を第１のユニット１０の光ビーム発生回路１
１の発光素子駆動回路１１Ａへ、選択信号Ｅ２を第２の
ユニット２０の光ビーム発生回路２１の発光素子駆動回
路２１Ａへ、それぞれ供給する。

【００４９】信号処理回路５１は、第１のユニット１０
の信号欠落検出回路１５の出力と選択信号Ｅ１を論理積
演算する第１論理積演算回路５２、第２のユニット２０
の信号欠落検出回路２５の出力と選択信号Ｅ２を論理積
演算する第２論理積演算回路５３、及び両論理積演算回
路５２，５３の出力を論理和演算する論理和回路５４を
備え、論理和演算回路５４の出力を物体検出出力Ｚとす
る構成である。

【００５０】動作を説明する。選択回路５０の選択信号
Ｅ１が論理値１の時に第１のユニット１０の発光素子１
１Ｂから光ビームが発生し、この時、選択信号Ｅ２は論
理値０であり、第２のユニット２０の検出動作は停止し
ている。一方、選択信号Ｅ２が論理値１の時は第２のユ
ニット２０の発光素子２１Ｂから光ビームを発生し、こ
の時、選択信号Ｅ１は論理値０であり、第１のユニット
１０の検出動作は停止している。選択信号Ｅ１，Ｅ２は
同時に論理値１になることはないので、走査ビームＢＭ
１,ＢＭ２が同時に生じることはない。

【００５１】信号処理回路５１は、選択信号Ｅ１が論理
値１の時、即ち、走査ビームＢＭ１が発生している時の
み、信号欠落検出回路１５の出力Ｚ１を論理積演算回路
５２の出力として論理和演算回路５４に伝達して有効出
力とし、選択信号Ｅ２が論理値１の時、即ち、走査ビー
ムＢＭ２が発生している時のみ、信号欠落検出回路２５
の出力Ｚ２を論理積演算回路５３の出力として論理和演
算回路５４に伝達して有効出力とする。

【００５２】かかる構成によれば、万が一第１のユニッ
ト１０側の走査ビームＢＭ１が第２のユニット２０側の
受光素子２４に、第２のユニット２０側の走査ビームＢ
Ｍ２が第１のユニット１０側の受光素子１４に、直接受
光されたとしても、論理積演算回路５２，５３の出力が
論理値１になることはなく、他のユニット側の走査ビー
ム誤受光により物体が存在している時に誤って物体不在
の出力が発生することはない。

【００５３】尚、走査ビームＢＭ１,ＢＭ２が他方のユ
ニット側の受光素子２４、１４で受光されないように処
置されていれば、走査ビームＢＭ１が発生している期間
では信号欠落検出回路２５の出力はＺ２＝０となり、走
査ビームＢＭ２が発生している期間では信号欠落検出回
路１５の出力はＺ１＝０になるので、信号処理回路５１
は両論理積回路５２，５３を省略して論理和演算回路５
４のみでよく、選択信号Ｅ１，Ｅ２を供給する必要もな
い。

【００５４】図９（Ａ）、（Ｂ）に、更に別の構成例で
ある本発明の第４実施形態を示す。図９に示す本発明の
第４実施形態は、第１のユニット１０側の発光素子１１
Ｂで発生する光ビームの発光周波数と第２のユニット２
０側の発光素子２１Ｂで発生する光ビームの発光周波数
を異ならせる構成である。

【００５５】図９（Ａ）のように、本実施形態では、発
光素子１１Ｂの光ビーム発光周波数をｆ１とし、発光素
子２１Ｂの光ビーム発光周波数をｆ２とする（ｆ１≠ｆ
２）。

【００５６】図９（Ｂ）に、本実施形態の信号欠落検出
回路の構成を示す。図において、本実施形態の信号欠落
検出回路１５の受光回路１７′は、増幅回路６１と、自
身のユニットの走査ビーム信号成分のみを抽出する信号
抽出手段として中心周波数ｆ１の帯域通過フィルタ６２
を有する。尚、第２のユニット２０の信号欠落検出回路
２５は、受光回路内の帯域通過フィルタの中心周波数が
ｆ２であることを除いては第１のユニット１０側と同様
であるので、図示を省略する。その他の構成は図２に示
す第１実施形態と同様である。

【００５７】図１０のタイムチャートを参照して第１の
ユニット１０側の動作を説明する。受光素子１４が反射
ビームを受光すると、受光回路１７′は、受光素子１４
の出力信号を増幅回路６１で増幅し、受光信号Ｓ３を生
成する。信号Ｓ３は、帯域通過フィルタ６２に入力され
て周波数検定される。帯域通過フィルタ６２は、受光素
子１４で本来受光されるべき発光周波数ｆ１の光ビーム
をほとんど減衰せずに出力する。この場合、フィルタ６
２の入力信号Ｓ３と出力信号ＳａのレベルはＳａ≒Ｓ３
である。信号Ｓａは、コンパレータ１８に入力されて図
２の第１実施形態の場合と同様にレベル検定される。信
号Ｓａの整流出力Ｓ１レベルが閾値Ｖｔ１以上であれば
Ｓｂ＝１を生成し、信号Ｓ１レベルがＶｔ１よりも低レ
ベルであればＳｂ＝０となる。

【００５８】コンパレータ１８の出力信号Ｓｂは、パル
ス欠落検出回路１９内のオフ・ディレー回路１９Ａへ入
力され、正常に周波数ｆ１の反射ビームＢＭ１′が受光
されていれば、信号Ｓ２＝１が継統し、この継続時間が
オン・ディレー回路１９Ｂのオン・ディレー時間Ｔｏｎ
以上になると、オン・ディレー回路１９ＢからＺ１＝１
が生成されて物体の不在が通報される。検出領域１内に
物体３０があれば、図１０に点線で示すようなパルス欠
落が生じ、信号Ｓｂ＝０がオフ・ディレー時間Ｔｏｆ以
上継続すれば信号Ｓ２＝０が生じ、オン・ディレー回路
１９Ｂの出力Ｚ１はＺ１＝０となり、物体の存在が通報
される。

【００５９】一方、本来受光されるべきでない第２のユ
ニット２０側の周波数ｆ２の光ビームＢＭ２が受光素子
１４で受光されて信号Ｓ３が発生しても、帯域通過フィ
ルタ６２で周波数検定されて排除される。即ち、発光周
波数ｆ２の光ビームＢＭ２の受光により信号Ｓ３が最大
レベルになっても、図示のように信号Ｓ１レベルは閾値
Ｖｔ１より低いレベルとなるように帯域通過フィルタ６
２の減衰特性は設定されている。これにより、信号Ｓｂ
＝１は発生せず、他のユニットからの走査ビームの誤受
光による問題を避けることができる。

【００６０】また、図１１（Ａ）に示す本発明の第５実
施形態のように、第１のユニット１０の反射器アレイ１
３と第２のユニット２０の反射器アレイ２３における反
射器１３−１〜１３−ｎと２３−１〜２３−ｍのピッチ
Ｌ１，Ｌ２を異ならせる構成としてもよい。この場合
は、同図（Ｂ）に示すように、走査１周期における受光
素子１４と２４の各受光信号の包絡線検波信号の周波
数、即ち、反射ビームの明滅周波数が異なることにな
る。本実施形態の信号欠落検出回路は図９（Ｂ）の回路
と同様である。ただし、帯域通過フィルタ６２の中心周
波数ｆ１，ｆ２は、反射ビームの明滅周波数となる。

【００６１】また、図１２の第６実施形態のように、１
枚の反射板１３Ａ，２３Ａ上に幅Ｌ１，Ｌ２のマスク１
３ａ，２３ａを所定間隔で貼り付け、実質的に複数の反
射部（図中では反射器１３−１〜１３−ｎ、２３−１〜
２３−ｍとして示す）を設けた反射器アレイ１３，２３
とする構成としても、図１１と同様の作用、効果を得る
ことができる。

【００６２】尚、両ユニット１０，２０の反射器（又は
反射部）を同数配置し、スキャンミラー１２，２２の走
査速度を異ならせても、両ユニット１０，２０の走査１
周期の受光出力の明滅周波数は異なるので、図１１及び
図１２の場合と同様の作用、効果が得られる。図１１及
び図１２の場合には、走査ビームＢＭ１，ＢＭ２に直流
光を使用しても太陽光等の外乱光の影響を抑制すること
ができる。

【００６３】図１１及び図１２に示す第５及び第６実施
形態の構成によれば、後述する物体からの乱反射光の受
光強度大で恰も反射器（又は反射部）からの受光と見な
すような誤りも防ぐことができる。

【００６４】即ち、第５及び第６実施形態では、反射器
アレイ１３，２３からの反射ビームは、それぞれ走査１
周期において所定の周波数ｆ１，ｆ２の明滅光になる。
一方、物体からの乱反射を受光した時はそのような明滅
光にならない。従って、反射器アレイからの光と乱反射
光とを区別でき、乱反射光が存在すれば信号欠落検出回
路１５の出力Ｚ１は論理値０となる。

【００６５】尚、走査ビームＢＭ１とＢＭ２を区別する
方法として、走査ビームＢＭ１とＢＭ２の波長を異なら
せてもよい。この場合には、各ユニット１０，２０のそ
れぞれの受光素子１４，２４の受光面に、それぞれ本来
受光すべき波長の走査ビームＢＭ１，ＢＭ２のみ透過
し、受光すべきでない波長の走査ビームＢＭ２，ＢＭ１
を強度減衰若しくは遮断する波長フィルタを設ければよ
い。こうすることで、受光すべきでない走査ビームの誤
受光を防ぐことができる。尚、受光側の信号欠落検出回
路１５，２５には、図２の構成を用いればよい。

【００６６】尚、各ユニットにおける略三角形状の検出
領域の幾何学的配置を工夫することで、他のユニットか
らの走査ビーム誤受光の問題を解決することができる。
一般的には、図１３（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１
のユニット１０の三角形状の検出領域１Ａの面と、第２
のユニット２０の三角形状の検出領域１Ｂの面が同一平
面とならないようにユニット１０，２０の各スキャンミ
ラー及び受光素子を配置すればよい。このように配置す
ることで、他のユニットの走査ビームを直接受光するの
を防止できる。図１３の（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面
図である。

【００６７】ところで、反射率のよい物体（例えば鏡
等）の場合、検出領域１内の存在位置によっては物体で
走査ビームが拡散されずに略１８０度折り返し反射され
て十分な強度の光が受光素子で受信されることが起こり
得る。また、物体がスキャンミラー及び受光素子の近傍
に在る場合には、走査ビームが物体で拡散反射されて
も、その乱反射光が物体不在を誤って示す程度の強度で
受光素子で受信される可能性がある。

【００６８】このような問題を解決するための実施形態
を以下に示す。図１４に示す第７実施形態は、受光素子
で受光される反射ビームが、反射器で反射したものであ
ることを確認する機能を設ける構成である。尚、図１４
の基本的な構成は、特開平１０−３８１９４号公報等で
公知である。

【００６９】図１４において、本実施形態では、反射器
アレイ１３の少なくともいずれか１つを特定の反射器１
３−Ｐ（Ｐ＝１〜ｎ）とし、反射器１３−Ｐは、その一
端が支軸７１で回動自由に軸支されている。他端には、
変調手段としての電歪素子７２が取り付けられている。
電歪素子７２は、図示しない駆動回路で周波数ｆ３で交
流駆動される。一方、信号欠落検出回路１５は、図２の
構成に、包絡線検波回路７３、パルス欠落検出回路７４
及び論理積演算回路７５を新たに付加する。包絡線検波
回路７３は、コンパレータ１８の出力Ｓｂを包絡線検波
し、入力信号周波数がｆ３以上の高周波信号のみＳｃ＝
１を出力する整流回路である。パルス欠落検出回路７４
は、オフ・ディレー回路とオン・ディレー回路を備え、
包絡線検波回路７３の出力Ｓｃのパルス欠落を検出す
る。ただし、パルス欠落検出回路７４のオフ・ディレー
回路のオフ・ディレー時間Ｔｏｆ１は、正常時に生じる
包絡線検波回路７３の出力Ｓｃ＝０期間より長くＳｃ＝
１生成の２周期より短い。また、オン・ディレー回路の
オン・ディレー時間は、少なくともＳｃ＝１生成周期よ
りも長く設定される。尚、第２のユニット２０側も同様
の構成である。

【００７０】以下に、図１５のタイムチャートを参照し
て動作を説明する。監視動作時に、反射器１３−Ｐは電
歪素子７２で周波数ｆ３で交流駆動される。反射器１３
−Ｐは、電圧が印加されない時は図１４の実線で示す状
態となり、この状態では走査ビームＢＭ１は受光素子１
４の方向に反射されて受光される。電圧が印加された時
は図１４の点線で示す状態になり、この状態では走査ビ
ームＢＭ１は受光素子１４の方向へは反射されず受光さ
れない。従って、電歪素子７２の駆動周波数がｆ３であ
れば、反射器１３−Ｐからの反射ビーム受光に基づく受
光素子１４の受光出力は周波数ｆ３で交互に受光あり／
なしを繰り返す。これにより、受光回路１７の出力信号
Ｓａは、図１５に示すように周波数ｆ１の信号が周波数
ｆ３で振幅変調された波形になる。尚、（反射器１３−
Ｐからの反射光ビーム受信時間）＞１／ｆ３＞１／ｆ１
の関係にある。

【００７１】走査ビームＢＭ１は所定の周期で走査され
るので、正常時は反射器１３−Ｐによる変調信号も図１
５のように周期的に生じる。コンパレータ１８の出力Ｓ
ｂのうち、周波数ｆ３の信号は包絡線検波回路７３で検
波されてＳｃ＝１として出力される。Ｓｃ＝１が周期的
に生じていればパルス欠落検出回路７４は出力Ｙ１＝１
を継続して生成する。もしも、反射器１３−Ｐからの反
射ビームが受光されない場合には、信号Ｓｂに周波数ｆ
３の信号が生じないので、包絡線検波回路７３の出力は
Ｓｃ＝０となり図１５の点線で示すようにパルスの欠落
が生じる。これにより、パルス欠落検出回路７４の出力
はＹ１＝０となる。この信号Ｙ１とパルス欠落検出回路
１９の出力Ｚ１を論理積演算回路７５で論理積演算し、
その結果の出力ＺＹを、第１のユニット１０側の物体存
在／不在を示す信号とする。

【００７２】尚、反射器アレイの複数の反射器に上述の
電歪素子等の変調手段を取り付けた場合でも、図１４の
回路構成を用いることができる。また、全ての反射器に
変調手段を取り付けて同一周波数ｆ３で走査ビームを変
調する構成とすれば、光ビームを直流光としても受光時
には周波数ｆ３の交流光になっているので、発光周波数
ｆ１とする必要はない。また、第２のユニット２０側の
全反射器に変調手段を取り付けて走査ビームＢＭ１を周
波数ｆ３で変調し、第１のユニット１０側も同様にして
走査ビームＢＭ２をｆ３と異なる周波数で変調すれば、
図９の第４実施形態と同様、他のユニット側の走査ビー
ムの誤受光による問題も解消できる。その場合、信号欠
落検出回路の受光回路に、図９（Ｂ）の回路を用いれば
よい。

【００７３】次に、別の構成例である本発明の第８実施
形態を図１６に示し説明する。尚、本実施形態は、光ビ
ーム反射手段が、複数に分割された反射領域で構成され
ている、即ち、反射部と不反射部が複数交互に配置され
て場合に適用する。例えば、複数の反射器で構成されて
いる場合や、図１１，１２に示したような複数のマスク
を設けた場合である。ここでは、反射器アレイが複数の
反射器で構成されている場合として説明する。

【００７４】図１６において、図２の信号欠落検出回路
１５のコンパレータ１８の出力Ｓｂとスキャンミラー駆
動回路１６の駆動信号ＳＤ１とを入力し、スキャンミラ
ー１２の走査１周期当たりの信号Ｓｂの発生数をカウン
トする計数回路９０を設け、計数回路９０の出力Ｚｃと
信号欠落検出回路１５の出力Ｚ１（パルス欠落検出回路
１９の出力）とを論理積演算回路９１で演算し、論理積
演算回路９１の出力を物体存在／不在の検出信号Ｚとす
る構成である。

【００７５】図１で示されるように反射器アレイ１３，
２３が複数の分割された反射器１３−１〜１３−ｎ，２
３−１〜２３−ｎで構成されている場合、走査ビームの
走査一周期で受光される反射ビームのパルス数は反射器
アレイ１３，２３の反射器数に等しい。物体が存在すれ
ば、少なくとも１個以上の反射ビームが受光されないの
で反射ビームのパルス数が減少する。また、物体からの
乱反射光の受光強度大で受光有りと見なす誤りも防止す
るには、検出対象の最小物体からの乱反射光が少なくと
も反射器２個分以上継続するよう隣接する反射器の間隔
を狭く設定すれば、反射パルス数は減少する。

【００７６】動作は、計数回路９０が、信号ＳＤ１に基
づいてスキャンミラー１２の走査１周期当たり入力する
信号Ｓｂの数をカウントし、このカウント値と予め反射
器の数に対応する設定値とを比較し、カウント値が設定
値と一致すれば計数回路９０はＺｃ＝１を出力する。カ
ウント値が設定値と不一致であればＺｃ＝０となる。こ
のパルス数の確認信号Ｚｃとパルス欠落検出回路１９の
出力Ｚ１を論理積演算回路９１へ入力し、その結果出力
Ｚを物体存在／不在の検出信号とする。

【００７７】尚、本実施形態で用いた計数回路は、スキ
ャンミラーの走査１周期当たりのパルス数を計数するこ
とからパルス欠落検出回路１９と同等の機能を有するの
で、前述した各実施形態におけるパルス欠落検出回路１
９を計数回路９０で置き換えることが可能である。

【００７８】また、信号Ｓｂとして生じるパルス信号の
周波数を検定する方法も取り得る。前述の第５、６実施
形態の説明でも述べたように、物体不在で受光される周
波数ｆ１の反射パルス光は、物体が存在するとその物体
を走査ビームで走査している間は生じない。即ち、物体
存在で、反射光の周波数はｆ１以外となるので、受光信
号の周波数検定を行うことで、物体の存在／不在を検出
できる。尚、ユニット１０，２０による反射光の明滅周
波数は、他ユニットの走査ビーム受光の問題等を配慮し
なければ、同一としても構わない。

【００７９】周波数検定は、例えば、図１６において帯
域通過フィルタ（中心周波数ｆ１）を設けて信号Ｓｂを
入力し、その出力を別途設けたコンパレータに入力して
閾値演算し、その出力をパルス欠落検出回路１９へ入力
する構成とすればよい（この場合計数回路は当然省くこ
とができる）。

【００８０】物体存在で信号Ｓｂの周波数がｆ１以外に
なると、図１０と同様にフィルタ出力レベルが低下して
コンパレータの閾値より低くなりパルス欠落が生じて物
体有りが検出できる。或いは、発光ビームを直流光とし
て図９（Ｂ）の回路を用いて反射ビームの周波数を検定
してもよい。

【００８１】図１７（Ａ）、（Ｂ）に、更に別の構成例
である本発明の第９実施形態を示す。図１７において、
本実施形態では、同図（Ａ）に示すように、自身のユニ
ット以外の光ビーム、例えば第２のユニット２０側の走
査ビームＢＭ２が所定方向に投光された時に、この走査
ビームＢＭ２を第１のユニット１０側の受光素子１４で
受光されるように反射する反射器Ｔｐ１，Ｔｐ２を別途
設ける構成である。このため、同図（Ｂ）に示すよう
に、受光側に、図９（Ｂ）の構成の信号欠落検出回路１
５の他に、受光素子１４で所定の周期で周波数ｆ２の走
査ビームＢＭ２が受光されていることを確認する他ビー
ム受光確認回路８０を備えて構成される。

【００８２】他ビーム受光確認回路８０は、中心周波数
ｆ２の帯域通過フィルタ８１と、コンパレータ８２と、
第２のユニット２０側のスキャンミラー駆動信号ＳＤ２
の入力でタイミング信号ＴＭを出力するタイミング信号
発生回路８３と、論理積演算回路８４と、パルス欠落検
出回路８５を備え、所定タイミングで走査ビームＢＭ２
が正常に受光素子１４で受光されている時、出力Ｖ１＝
１を発生する。

【００８３】かかる第９実施形態の動作を図１８のタイ
ムチャートを参照して説明する。反射ビームの受光で受
光素子１４から受光出力が発生すると、増幅回路６１で
増幅された受光信号Ｓ１が帯域通過フィルタ６２，８１
にそれぞれ入力する。図９の第４実施形態で説明したよ
うに、周波数ｆ１以外の信号は、帯域通過フィルタ６２
で減衰されて信号Ｓａとしてコンパレータ１８へ出力さ
れ、パルス欠落検出回路１９でレベル検定される。一
方、他ビーム受光確認回路８０の帯域通過フィルタ８１
は、周波数ｆ２以外の信号を減衰してコンパレータ８２
に信号Ｓａ′として出力する。尚、本実施例では、受光
素子１４で両走査ビームＢＭ１，ＢＭ２が同時に受光さ
れても、受光素子１４及び増幅回路６１は飽和しないも
のとする。

【００８４】他ビーム受光確認回路８０のタイミング信
号発生回路８３は、走査ビームＢＭ２が図１７（Ａ）で
示した反射器Ｔｐ１、Ｔｐ２、受光素子１４の経路とな
るような走査位置に第２のユニット２０側のスキャンミ
ラー２２が駆動されたことを示す駆動信号ＳＤ２の入力
でタイミング信号ＴＭを出力する。このタイミングで正
常に走査ビームＢＭ２が反射器Ｔｐ１，Ｔｐ２で反射さ
れて受光素子１４で受光されていれば、図１８に示すよ
うに帯域通過フィルタ８１からＳａ′＝１が発生し、コ
ンパレータ８３からＳｂ′＝１が発生し、論理積演算回
路８４からＳｆ＝１が発生する。タイミング信号ＴＭ＝
１は周期的に生じ、その時にＳｂ′＝１が発生すれば、
論理積演算回路８４からＳｆ＝１が周期的に生じる。パ
ルス欠落検出回路８５は、Ｓｆ＝１が所定の周期で生じ
ている時にＶ１＝１を生成する。ここで、パルス欠落検
出回路８５のオフ・ディレー回路のオフ・ディレー時間
Ｔｏｆ２は、正常時に生じる論理積演算回路８４の出力
Ｓｆ＝０期間より長くＳｆ＝１生成の２周期より短い。
また、オン・ディレー回路のオン・ディレー時間は、少
なくともＳｆ＝１生成周期よりも長く設定される。

【００８５】一方、走査ビームＢＭ２が、図１８の点線
で示す本来受光されるべきタイミング信号ＴＭ＝１の発
生時に受光されなければ、論理積演算回路８４からＳｆ
＝１が生成されずパルスに欠落が生じ、パルス欠落検出
回路８５の出力はＶ１＝０となる。この信号Ｖ１と信号
欠落検出回路１５の出力Ｚ１を論理積演算回路８６で論
理積演算し、その結果の出力ＺＶを、第１のユニット１
０側の物体の存在／不在を示す信号とする。

【００８６】かかる構成によれば、物体が前記光路上に
存在して走査ビームＢＭ２が遮断されればＶ１＝０とな
り、論理積演算回路８６の出力は物体の存在を示すＺＶ
＝０となる。また、このような光路を設ける構成では、
両ユニット１０，２０の位置が正規の位置からずれる
と、走査ビームＢＭ２が正確に受光素子１４に入射せず
受光されないので、両ユニット１０，２０の位置合わせ
にも適用できる。

【００８７】尚、図１７では一光路の場合を示したが反
射器を追加して複数の光路を設けてもよく、その場合に
は受光されるべきタイミング毎にタイミング信号ＴＭ＝
１を生成し、スキャンミラー２２の走査一周期中にＴＭ
＝１を複数回発生させることになる。また、走査ビーム
ＢＭ２を用いずに走査ビームＢＭ１，ＢＭ２とは異なる
周波数を有する光ビームを発生する専用の発光素子を設
けて光路を形成するようにしてもよい。また、連続的に
受光する構成とすれば、タイミング信号発生回路８３及
び論理積演算回路８４は不要となる。

【００８８】上記第９実施形態では、走査ビームＢＭ１
と異なる周波数の光ビームを使用する構成としたが、光
ビームの波長を異ならせてもよい。この場合には、受光
素子は共用できないので、別途受光素子と増幅回路を設
けて両ビームを別々に受光する構成として処理すればよ
い。

【００８９】次に、本発明の光バリア装置を機械の安全
確保設備として用いるのに好適な実施形態について説明
する。機械の安全確保設備として用いるためには、検出
領域１を走査ビームＢＭ１，ＢＭ２が確かに走査してい
ることを確認することが望ましい。

【００９０】図１９〜図２１に、このような確認を行う
ための走査確認手段としての走査確認部の構成例を示
す。この走査確認部は、スキャンミラーが所定の拡がり
角の範囲内で光ビームを走査していることを確認するも
のである。

【００９１】図１９は走査確認部の構成例を示し、図２
０は走査確認部のブロック図を示し、図２１は走査確認
部の動作タイムチャートを示す。この走査確認部の構成
は国際公開Ｗ０９７／３３１８６で既に公知であり、こ
こでは簡単に説明する。

【００９２】図１９において、１０１，１０２は一対の
走査確認用受光素子で、検出領域外に配置され、スキャ
ンミラー１０３により検出領域外へ反射される光ビーム
１０４，１０５を受光する。１０６は走査確認用信号欠
落検出手段である走査確認信号処理回路で、その入力側
に走査確認用受光素子１０１，１０２の出力が供給され
ている。走査確認信号処理回路１０６は、図２０に示す
ように図２の信号欠落検出回路１５と同様の回路で構成
されており、受光回路１０６Ａ，１０６Ｂと、コンパレ
ータ１０６Ｃと、パルス欠落検出回路１０６Ｄを備え、
受光素子１０１，１０２からの信号のパルス欠落により
光ビームによる走査の異常を検出している。

【００９３】図２１に動作タイムチャートを示す。スキ
ャンミラー１０３での光ビームの反射が無かったり、ス
キャンミラー１０３が回動しなかったり、或いは回動角
度が減少する等の故障が発生した場合、受光素子１０
１，１０２の少なくとも一方の出力が無くなり、図中点
線で示すようにパルスの欠落が生じる。パルス欠落検出
回路１０６Ｄ内のオフ・ディレー回路のオフ・ディレー
時間Ｔｏｆ′は、受光出力の発生周期より多少長く設定
されているので、パルス欠落が発生すると、パルス欠落
検出回路１０６Ｄの出力はＨ＝１からＨ＝０になり、前
述のような故障が継続しパルス欠落が周期的に生じる間
はＨ＝０に維持され、光ビームの走査異常が通報され
る。尚、一度でも異常が生じた後、異常が検出されなく
なってからも自動的な正常通報を阻止するためには、例
えば、信号Ｈをフリップフロップに入力してＨ＝０を記
憶するようにすればよい。

【００９４】このような走査確認部を本発明の光バリア
装置に適用する場合は、前記走査確認部を各ユニット１
０，２０にそれぞれ設け、図２２に示すように、各走査
確認部の出力Ｈ１，Ｈ２と各ユニット１０，２０の物体
存在／不在を示す信号Ｚ１，Ｚ２を、それぞれ論理積演
算回路１１１，１１２で論理積演算し、これら演算結果
の各出力を論理積演算回路１１３で論理積演算し、光バ
リア装置の最終的な出力とする。この際に、走査確認用
受光素子１０１，１０２を各ユニット１０，２０の反射
器アレイ１３、２３両端部にそれぞれ取り付ける構成と
すれば、反射器アレイ１３，２３の位置で光ビームが正
常に走査されていることを確認できる利点がある。

【００９５】以上の各実施形態で使用するスキャンミラ
ーとしては、例えば市販のガルバノミラーを用いること
ができる。また、半導体ガルバノミラーを用いれば、ス
キャンミラーを小型にでき、延いては、光バリア装置の
小型化を図ることができる。

【００９６】半導体ガルバノミラーとしては、後述する
電磁型ガルバノミラーの外に静電型ガルバノミラーや圧
電型ガルバノミラーがある。静電型ガルバノミラーは、
半導体素子製造プロセスで製造された素子で、ミラーを
形成した可動板を静電気力で駆動するものであり、例え
ば特開平５−６０９９３号公報等に開示されている。ま
た、圧電型ガルバノミラーは、ミラーを形成した可動板
を圧電共振で駆動するものであり、例えば、SPIE-The I
nternationalSociety for Optical Engineering１９９
１年７月発行の「Reprinted from Miniature and Micro
-Optics; Fabrication and System Applications Volum
e 1554」に開示されている。

【００９７】ここでは、スキャンミラーとして好適な電
磁型ガルバノミラーについて詳述する。尚、ここで説明
する電磁型ガルバノミラーは、本出願人の出願にかかる
特開平８−２２０４５３号公報等で公知である。

【００９８】図２３は電磁型半導体ガルバノミラーの分
解斜視図である。尚、判り易くするため、大きさを誇張
して示している。図２３において、絶縁基板上に載置す
るシリコン基板の内側に、シリコン基板に一体形成した
トーションバー及びこのトーションバーにより支持され
た可動板を設ける。可動板上の周辺には平面コイルを設
け、中央部にミラーを設ける。シリコン基板の対向する
側面には、永久磁石を配置する。永久磁石の極性は、一
方の側面では上がＮで下がＳ、他方の側面では下がＮで
上がＳとなっている。

【００９９】その動作は、電極端子から平面コイルに電
流を流すと、永久磁石による静磁界を横切って電流が流
れ、可動板の両端にフレミングの左手の法則に従って力
が働き、可動板は回動する。平面コイルに交流電流を流
すと、可動板は周期的に回動し、ミラーに入射する光ビ
ームを反射走査することができる。可動板は一定の周波
数で共振し、振幅のピ−クを示す。従って、共振時には
小さい入力で大きい変位角か得られるので、共振状態で
用いるのが好ましい。

【０１００】尚、上述した本発明の光バリア装置の各実
施形態では、発光素子からの光ビームをスキャンミラー
で反射する構成で検出領域を監視しているが、本発明は
これに限定されるものではなく、例えば、スキャンミラ
ーの位置に発光素子を載置した半導体ガルバノミラータ
イプの走査素子を設け、発光素子を回動させて検出領域
を発光素子からの光ビームで走査する構成でもよい。

【０１０１】上述の各本実施形態の光バリア装置を高い
安全性で実現するには、信号欠落検出回路や走査確認部
をフェールセーフに構成すればよい。各回路で用いられ
た閾値演算回路や論理積演算回路をフェールセーフに構
成する場合は、米国特許第５,３４５,１３８号明細書、
同４,６６１,８８０号明細書、同５,０２７,１１４号明
細書等で開示されているフェールセーフ・ウィンドウコ
ンパレータ／ＡＮＤゲートを用いることが出来る。この
回路と動作及びフェールセーフ特性に関しては、電気学
会論文誌(TRAN.IEE of JAPAN）Vol.109-C,No.9,Sep.198
9（窓特性を持つフェールセーフ論理素子を使ったイン
タロックシステムの一構成法）や、“Application of W
indow Comparator to Majority Operation" Proc.of 19
th International Symp. On Multiple-Valued Logic,IE
EE Computer Society(May 1989)等の文献で示した。オ
ン・ディレー回路は、国際公開ＷＯ９４／２３３０３、
国際公開ＷＯ９４／２３４９６、特公平１−２３００６
号公報、特開平９−１６２７１４号公報等で公知のフェ
ールセーフなオン・ディレー回路を用いることが出来
る。整流回路や増幅回路のフェールセーフ構成はＰＣＴ
／ＪＰ９３／００４１１等で公知である。また、故障時
に減衰量が低下することのないフェールセーフな帯域通
過フィルタの構成は、電気学会産業計測制御研究会資
料、IIＣ−９４−２３，（９４−７）等の文献で示され
ている。これらを用いることで、光バリア装置を、故障
時に誤って物体なしを通報することのないフェールセー
フな安全装置として構成できる。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、検出領域を走査する走査ビームを反射して１つの
受光手段で受光させ、この受光出力の有無により物体の
存在／不在を検出する構成としたので、受光素子アレイ
が不要で受光素子及び受光回路の数を削減できコストを
低減できる。また、対面する各ユニットが互いに対角状
に走査するので、検出領域が四角形状となり検出領域を
広くとれる。

【０１０３】請求項２〜９の発明によれば、他方のユニ
ットの光ビームの受光に起因する誤通報を防止できる。
請求項１０〜１６の発明によれば、光ビーム反射手段か
らの反射光と物体で反射した光とを識別できるようにな
るので、物体の反射率が高く物体からの反射光の受光レ
ベルが所定レベル以上である場合や、物体が受光手段の
近傍で物体からの乱反射光の受光レベルが所定レベル以
上である場合に、これらの誤った受光出力に起因する誤
通報を防止できる。

【０１０４】請求項１６、１７の発明によれば、走査ビ
ームが検出領域を正常に走査していることを確認できる
ので、機械の安全確保設備として用いる場合に光バリア
装置の信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光バリア装置の第１実施形態の概略構
成図

【図２】同上第１実施形態のユニットの構成図

【図３】同上第１実施形態の動作タイムチャート

【図４】レトロリフレクタの図

【図５】本発明の光バリア装置の問題点の説明図

【図６】本発明の第２実施形態の要部構成図

【図７】同上第２実施形態の動作説明図

【図８】本発明の第３実施形態の要部構成図

【図９】本発明の第４実施形態の要部構成図

【図１０】同上第４実施形態の動作タイムチャート

【図１１】本発明の第５実施形態の要部構成図

【図１２】本発明の第６実施形態の要部構成図

【図１３】他ユニットのビーム直接受光を防止する他の
方法の例示図

【図１４】本発明の第７実施形態の要部構成図

【図１５】同上第７実施形態の動作タイムチャート

【図１６】本発明の第８実施形態の要部構成図

【図１７】本発明の第９実施形態の要部構成図

【図１８】同上第９実施形態の動作タイムチャート

【図１９】走査確認部の構成図

【図２０】同上走査確認部のブロック図

【図２１】同上走査確認部の動作タイムチャート

【図２２】走査確認部を本発明の光バリア装置に適用す
る場合の要部構成図

【図２３】半導体ガルバノミラーの斜視図

【符号の説明】

１検出領域１０第１のユニット１１、２１光ビーム発生回路１２、２２スキャンミラー１３、２３反射器アレイ１３Ａ、２３Ａ反射器１３ａ、２３ａマスク１４、２４受光素子１５、２５信号欠落検出回路２０第２のユニット３０物体４０同期信号発生回路５０選択回路５１信号処理回路６２帯域通過フィルタ７２電歪素子８０他ビーム受光確認回路９０計数回路１０１、１０２走査確認用受光素子１０６走査確認手段処理回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検出領域を挟んで互いに対面する第１及び
第２のユニットを備え、前記第１及び第２のユニットは、光ビーム発生手段と、該光ビーム発生手段で発生した光ビームを、前記検出領
域を含む領域を走査するように反射する光ビーム走査手
段と、該光ビーム走査手段から前記検出領域を介して入射する
走査ビームを略１８０度折り返して反射する光ビーム反
射手段と、前記光ビーム走査手段の近傍に配置され光ビーム反射手
段からの反射ビームを受光する受光手段と、該受光手段の出力信号の欠落の有無を検出して欠落無し
の時に物体不在の通報出力を発生する信号欠落検出手段
と、をそれぞれ備え、前記第１のユニットの光ビーム走査手段及び受光手段と
第２のユニットの光ビーム走査手段及び受光手段を、前
記検出領域を挟んで略対角位置に配置する構成としたこ
とを特徴とする光バリア装置。
【請求項２】前記第１のユニット側の走査ビーム方向が
対角方向の時に前記第２のユニット側の走査ビーム方向
も対角方向となるよう、第１及び第２のユニットの両光
ビーム走査手段を互いに同期させる同期駆動手段を備え
る請求項１に記載の光バリア装置。
【請求項３】前記第１のユニットと第２のユニットの物
体検出動作が重複しないように、前記第１及び第２のユ
ニットを選択駆動する選択駆動手段を備える請求項１に
記載の光バリア装置。
【請求項４】前記選択駆動手段から互いに相補の関係の
第１及び第２選択信号を前記第１及び第２のユニットの
光ビーム発生手段に出力して選択駆動する構成とすると
共に、前記第１選択信号で第１のユニットの光ビーム発
生手段が選択駆動されている時に第１のユニットの信号
欠落検出手段の出力を有効とし、前記第２選択信号で第
２のユニットの光ビーム発生手段が選択駆動されている
時に第２のユニットの信号欠落検出手段の出力を有効と
する信号選択回路を備える請求項３に記載の光バリア装
置。
【請求項５】前記第１のユニットと第２のユニットの各
光ビーム発生手段からそれぞれ発生する光ビームの発光
波長を互いに異ならせる構成とした請求項１〜４のいず
れか１つに記載の光バリア装置。
【請求項６】前記第１のユニットと第２のユニットの各
光ビーム反射手段からそれぞれ反射する反射ビームの明
滅周波数を互いに異ならせる構成とした請求項１〜４の
いずれか１つに記載の光バリア装置。
【請求項７】前記第１及び第２のユニットの各光ビーム
反射手段を、それぞれ複数の反射器からなる反射器アレ
イとし、第１のユニットの反射器間のピッチと第２のユ
ニットの反射器間のピッチを異ならせる構成とした請求
項６に記載の光バリア装置。
【請求項８】前記第１及び第２のユニットの各光ビーム
反射手段を、それぞれ１個の反射器上に間隔を設けてマ
スクを配置して分割された複数の反射部を備える構成と
し、第１のユニットの前記マスクの幅と第２のユニット
の前記マスクの幅を異ならせる構成とした請求項６に記
載の光バリア装置。
【請求項９】前記第１及び第２のユニットの各信号欠落
検出手段は、前記受光手段の出力信号から自ユニットの
光ビーム信号成分のみを抽出する信号抽出手段を備える
構成である請求項５〜８のいずれか１つに記載の光バリ
ア装置。
【請求項１０】前記各信号欠落検出手段は、前記受光手
段の受光出力が前記光ビーム反射手段からの反射ビーム
に基づくものであることを確認して物体不在の通報出力
を発生する構成である請求項１〜９のいずれか１つに記
載の光バリア装置。
【請求項１１】前記信号欠落検出手段は、予め定めた少
なくとも１つの特定の反射器からの反射ビームが周期的
に受信されていることを確認して物体不在の通報出力を
発生する構成である請求項１０に記載の光バリア装置。
【請求項１２】前記特定の反射器は、走査光ビームを前
記受光手段の方向に反射する位置と、走査光ビームを前
記受光手段の方向に反射しない位置とに当該反射器を周
期的に駆動して反射ビームを変調する変調手段を備え、
前記信号欠落検出手段は、前記受光手段から特定の反射
器の前記駆動周波数に応じた交流信号が出力されている
ことを確認して物体不在の通報出力を発生する構成であ
る請求項１１に記載の光バリア装置。
【請求項１３】前記光ビーム反射手段が、複数の反射部
に分割構成される時、前記信号欠落検出手段は、走査１
周期当たりの前記受光手段の受光出力のパルス数を計数
し、計数値が前記光ビーム反射手段の反射部の数と一致
した時に物体不在の通報出力を発生する構成である請求
項１０に記載の光バリア装置。
【請求項１４】前記信号欠落検出手段は、自ユニット以
外の光ビームが前記検出領域を介して周期的に受光され
ていることを確認して物体不在の通報出力を発生する構
成である請求項１に記載の光バリア装置。
【請求項１５】他方のユニットの走査ビームを、前記検
出領域を介して自ユニットの受光手段で受光されるよう
に反射する反射器を別途設ける構成とし、前記信号欠落
検出手段は、前記他方のユニットの走査ビームが前記反
射器に入射する走査タイミングで受光されていることを
確認して物体不在の通報出力を発生する構成である請求
項１４に記載の光バリア装置。
【請求項１６】前記走査ビームが前記検出領域を含む領
域の範囲内で走査されていることを確認する走査確認手
段を設けた請求項１〜１５のいずれか１つに記載の光バ
リア装置。
【請求項１７】前記走査確認手段は、前記検出領域外に
配置した１対の走査確認用受光素子と、これら１対の走
査確認用受光素子の出力信号の欠落の有無を検出し欠落
無しの時に走査正常の出力を発生する走査確認用信号欠
落検出手段とを備えた請求項１６に記載の光バリア装
置。
【請求項１８】前記ビーム反射手段にレトロリフレクタ
を用いた請求項１〜１７のいずれか１つに記載の光バリ
ア装置。