JP2004317202A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＳＤによる三角測距方式を採用した物体検出装置において、設置場所ごとに三角測距に含まれる光学系の精密な調整作業を行うことなく、高い信頼性をもって人体（物体）を検知できるようにする。
【解決手段】特定条件下でキャリブレーションを行って、各装置固有の固体情報（絶対値）として、センサが有するレンズの焦点距離ｆと発光側−受光側の各レンズ２１１，２２１間距離Ｐの乗算値（ｆ×Ｐ）および受光側レンズ２２１の中心とＰＳＤ２２０の中心との間の距離（Ｌ_ＯＦＦ）をあらかじめ取得し、実際の稼働時に検出エリア内における被検出物体の有無を判断する際、ＰＳＤ２２０からの出力電流Ｉ_１，Ｉ_２と固体情報とから被検出物体までの距離ｈを算出する。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＳＤによる三角測距方式を採用した物体検出装置に関し、さらに詳しく言えば、スイング自動ドアの起動センサとして好適な物体検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スイング自動ドアは人の進行方向に回転して開くため、引き戸式自動ドアに比べて人が接触する危険性が高い。そのため、スイング自動ドアの駆動システムには様々な安全対策が施されている。その一例を図１７により説明する。
【０００３】
図１７は建物の玄関口に設けられたスイング自動ドア（以下、スイングドアという。）１を示しており、この例において、スイングドア１は建物の内側に向けて開く。人体（物体）検知センサとして、建物外部には、スイングドア１の手前側を監視エリア２ａとする外部検知センサ２が設けられており、その監視エリア２ａに人が到来して外部検知センサ２が人体を検知すると、ドアエンジンに開信号を出力してスイングドア１を開き、人が通行した後、スイングドア１を閉じる。
【０００４】
建物内部には、スイングドア１の回動範囲よりさらに建物内部側の床面Ｆを監視エリア３ａとする内部検知センサ３が設置されており、人が建物内部から外に出ようとした場合には、その人をスイングドア１から十分に離れている箇所で検知することにより、スイングドア１が確実に開いた後、人が安全に通行できるようにしている。
【０００５】
また、安全の信頼性を高めるため、スイングドア１の回動範囲内を監視エリア４ａとする安全用検知センサ４がさらに設けられており、安全用検知センサ４が外部検知センサ２や内部検知センサ３よりも先に人体を検知した場合には、スイングドア１の動作を停止するようにしている。
【０００６】
なお、安全用検知センサ４が人体を検知していない場合、外部検知センサ２および内部検知センサ３の検知信号が優先され、スイングドア１が開き方向に動いている間は安全用検知センサ４は機能停止とされる。また、スイングドア１が閉じる方向に動いている場合で、外部検知センサ２および内部検知センサ３が人体を検知していないときにも、安全用検知センサ４は機能停止とされる。そして、スイングドア１が完全に閉じた後に、安全用検知センサ４の機能が復活される。
【０００７】
さらに、スイングドアの安全性を高めるため、そのスイングドア自体に人体（物体）検知センサを直接設置して、常時スイングドアの前方（回動する方向）を監視することも行われている。この常時前方監視によるスイングドアにおいては、図１８に示す２分割フォトダイオードによる人体検知センサ１０を採用したものが実用化されている。
【０００８】
この人体検知センサ１０は、発光部としての赤外線発光ダイオード１１から発光部側の集光レンズ１２を介してスイングドアの前方の監視エリアに向けて赤外線を発光し、人体にて反射した赤外線を受光部側の集光レンズ１４を介して２分割フォトダイオード１３で受光して人の存在を検知する。
【０００９】
すなわち、床面Ｆ近くからの反射光は２分割フォトダイオード１３の左側の受光面１３ａに入射し、人の高さからの反射光は右側の受光面１３ｂに入射するように、各集光レンズ１２，１４の位置を調整しておき、受光面１３ａ，１３ｂのいずれかから検出信号が出力されたかにより、人体の有無を判断するようにしている。
【００１０】
この人体検知センサ１０は、スイングドアに直接取り付けられるため、ドアの回動時にはそれに伴って床面情報が刻々と変化することが避けられない。床面には、敷物，床材模様，汚れ，雨による水などが存在するため、これらによって誤検知を生ずる場合がある。
【００１１】
これを防止するため、この従来技術においては、赤外線発光ダイオード１１，２分割フォトダイオード１３および各集光レンズ１２，１４を三角測距方式が成り立つような位置関係に配置し、床面Ｆよりやや上方からの反射光が２分割フォトダイオード１３の受光面１３ａ，１３ｂ間の接合点に入射するようにして、床面情報を拾わないようにしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記人体検知センサ１０の設置高さは一様ではなく現場ごとによって異なるため、その現場ごとに光学系の調整が必要となる。しかも、三角測距方式では光学系の調整に高度な精密さが要求される。
【００１３】
また、設計に際しては、経時的にも熱的にも寸法変化が生じないように、部品や材質などを選定する必要があり、結果的に製品コストが高くなる。上記２分割フォトダイオードをＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；半導体位置検出素子）に置き換えることもできるが、ＰＳＤを用いた場合にも同様な問題が生ずる。
【００１４】
したがって、本発明の課題は、ＰＳＤによる三角測距方式を採用した物体検出装置において、設置場所ごとに光学系の精密な調整を不要とし、また、低コストでありながら高信頼性を実現することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、所定の検出エリアに向けて光を照射する発光部および上記検出エリアからの反射光を受光する受光部を含むセンサ本体と、上記受光部からの出力信号に基づいて上記検出エリア内における被検出物体の有無を判断する制御手段とを備え、上記受光部として、受光面上の受光位置に応じて少なくとも２つの検出信号を出力するＰＳＤが用いられ、上記制御手段が上記ＰＳＤから出力される検出信号に基づいて三角測距方式により上記被検出物体までの距離を算出して上記検出エリア内における被検出物体の有無を判断する物体検出装置において、上記制御手段は、上記センサ本体の特定条件下でのキャリブレーションによる固体定数を記憶しており、上記検出エリア内における被検出物体の有無を判断する際、上記ＰＳＤから出力される検出信号と上記固体定数とから上記被検出物体までの距離ｈを算出することを特徴としている。
【００１６】
上記発光部側の発光レンズと上記受光部側の受光レンズとの距離をＰ，上記各レンズの焦点距離をｆ，上記受光レンズの中心から上記ＰＳＤの中心までのオフセット距離をＬ_ＯＦＦとして、上記制御手段に記憶される上記固体定数にはｆ×Ｐの値とＬ_ＯＦＦの値とが含まれることが好ましい。なお、ｆ×Ｐの値とＬ_ＯＦＦの値のいずれか一方が構造上固定値として見なしてよい場合には、そのいずれか他方のみを固体定数として制御手段に記憶させればよい。
【００１７】
上記固体定数は、一例として製品組み立て後に工場などの整った環境内において、被検出物との距離を例えば１５００ｍｍとして被検出物を検出した際のＰＳＤの出力電流から求められる基準値的な値であり、所定の現場に設置された後において、制御手段は実際に検出動作するＰＳＤの出力電流と固体定数とから被検出物体までの距離ｈを算出する。したがって、現場ごとでの光学系の調整が不要となる。
【００１８】
監視の高さ範囲とＰＳＤの大きさ（幅）は比例する。すなわち、幅の大きなＰＳＤを用いれば、床面に近い高さ位置からセンサ本体の直近高さ位置までの範囲をカバーできるが、特注品は別として汎用のＰＳＤの大きさには限界がある。
【００１９】
そこで本発明においては、好ましい態様として、上記センサ本体に上記発光部とは別に上記センサ本体の直近側を検出エリアとし、その直近側検出エリアからの反射光が上記ＰＳＤに入射し得る位置に補助発光部を設けることにより、監視の高さ範囲を広げるようにしている。
【００２０】
また、特に外光に晒される場所に設置される場合には、その温度により光学系を支持している構成部品が熱変形することがある。その熱変形による誤差発生を防止するため、本発明では、上記センサ本体に温度検出手段を設けて、その温度信号に基づいて上記距離ｈを補正するようにしている。
【００２１】
上記センサ本体は無目やドアなどに対して固定された位置に設置されてもよいが、現場ごとの監視範囲に対応可能とするため、自動ドアの扉幅とほぼ等しい長さを有する細長形状の筐体内に、好ましくは複数のセンサ本体をそれぞれ位置調整可能および／または監視角度を調整可能に収納するとよい。
【００２２】
本発明による物体検出装置は、被検出物との距離を測定して所定の領域内に物体が存在するかどうかを検出する場合の全般に適用可能であり、自動ドアについても引き戸式，スイング式の別なく適用可能であるが、床面情報を拾わないようにすることができることからして、スイングドアに直接取り付けられる起動センサとして好適である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図１６を参照して、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものてはない。
【００２４】
まず、図１に示すように、ここで説明する実施形態は、本発明による物体検出装置１００を自動開閉式のスイングドア１に直接取り付ける場合についてのもので、この物体検出装置１００は、スイングドア１の扉幅とほぼ等しい長さを有する細長形状の筐体１１０を備えている。図２に筐体１１０を分解した斜視図を示す。
【００２５】
これによると、筐体１１０は床面Ｆと対向する面および両端が開放された断面がほぼ逆Ｕ字状のベース板１１１と、ベース板１１１の床面Ｆと対向する面に取り付けられる赤外線波長帯域を透過させる合成樹脂からなるフィルタカバー１１２と、ベース板１１１の両端にネジ止めされる左右一対のエンドキャップ１１３，１１３とを備えている。
【００２６】
この例において、ベース板１１１には２つのセンサ本体２００が支持されている。各センサ本体２００は同一構成であるため、そのうちの一方のついて、その内部構造を図３により説明し、図４によりセンサ本体２００の回路構成について説明する。図３（ａ）はセンサ本体２００の模式的な正面図で、図３（ｂ）はその模式的な断面図である。
【００２７】
センサ本体２００は、支持基板としての回路基板２０１を備えている。回路基板２０１上には、発光部としての赤外線発光ダイオード２１０と、受光部としてのＰＳＤ２２０とが同回路基板の両端に位置するように実装されており、また、それらの間には直近検出用の補助赤外線発光ダイオード２３１，温度検出素子としてのサーミスタ２３２，動作確認用の２つの発光ダイオード２３３，２３４および検出距離（範囲）設定用のディップスイッチ２３５が実装されている。なお、温度検出素子はサーミスタに限定されない。また、ディップスイッチに代えて他の手段により検出距離を設定することも可能である。
【００２８】
回路基板２０１には、上記の各部品を囲むユニットケース２４０が取り付けられている。ユニットケース２４０は、赤外線発光ダイオード２１０を囲む発光部室２４１と、ＰＳＤ２２０を囲む受光部室２４２とを備えている。発光部室２４１には発光部側の発光集光レンズ２１１が設けられており、受光部室２４２には受光部側の受光集光レンズ２２１が設けられている。この赤外線発光ダイオード２１０，ＰＳＤ２２０，発光集光レンズ２１１および受光集光レンズ２２１によって三角測距の光学系が構成される。
【００２９】
この例において、発光部室２４１と受光部室２４２との間は、２つの仕切壁２４３，２４４によって３つの部屋に区画されており、その各部屋に上記した補助赤外線発光ダイオード２３１，サーミスタ２３２，動作確認用の発光ダイオード２３３，２３４およびディップスイッチ２３５が収納されているが、仕切壁２４３，２４４は任意的な構成要素である。
【００３０】
図４を参照して、この物体検出装置１００は制御手段としてマイクロコンピュータ３００を備えている。赤外線発光ダイオード２１０および補助赤外線発光ダイオード２３１は、それぞれドライブ回路２１２，２３２を介してマイクロコンピュータ３００に接続され、この例において、赤外線発光ダイオード２１０と補助赤外線発光ダイオード２３１は交互に点灯する。
【００３１】
この例において、ＰＳＤ２２０は１次元ＰＳＤであり、その第１出力電流Ｉ_１と第２出力電流Ｉ_２は、それぞれアンプ２２２ａ，２２２ｂ、サンプルホールド回路２２３ａ，２２３ｂおよびＡ／Ｄ変換器３０１を介してデジタルデータとしてマイクロコンピュータ３００に取り込まれる。
【００３２】
サーミスタ２３２の温度検出信号もＡ／Ｄ変換器３０１を介してデジタルデータとしてマイクロコンピュータ３００に取り込まれる。動作確認用発光ダイオード２３３，２３４およびディップスイッチ２３５もマイクロコンピュータ３００に接続される。動作確認用発光ダイオード２３３，２３４は、例えば一方の発光ダイオード２３３が赤色発光で人体検知時に点灯され、他方の発光ダイオード２３４が緑色発光で人体非検知時に点灯される。
【００３３】
このほかに、マイクロコンピュータ３００には、キャリブレーションスイッチ３１０と、検出出力リレー３２０のドライブ回路３２１とが接続される。検出出力リレー３２０は、スイングドア１の図示しないドアエンジンにドア開閉信号を与える。マイクロコンピュータ３００は、人体検知時に検出出力リレー３２０のドライブ回路３２１にドア開信号を出力する。
【００３４】
次に、図５の模式図により、本発明が採用しているＰＳＤによる三角測距について説明する。ＰＳＤによる三角測距の可能な距離範囲は、赤外線発光ダイオード２１０，ＰＳＤ２２０，発光集光レンズ２１１および受光集光レンズ２２１の配置により決定される。
【００３５】
理想的には下側限界の光交点ａは監視対象のドア高さで、上側限界の光交点ｂは限りなくセンサ本体２００の直近であることが望ましい。この距離範囲はＰＳＤ２２０の大きさ（受光面の幅）に依存する。
【００３６】
すなわち、ＰＳＤ２２０が大きければ、それに比例して三角測距の距離範囲も広げられるが、実際にはＰＳＤ２２０の大きさには限界がある。特に市販の汎用品では大きさが限られているため、最大検知距離もしくは最小検知距離（直近検知距離）のいずれかを妥協しなくてはならない。
【００３７】
一般的に、スイングドア１の扉高さは２８００ｍｍ程度であるため、一例として、赤外線発光ダイオード２１０とＰＳＤ２２０との間の距離を１２０ｍｍ，三角測距の最大検知距離を２６００ｍｍとした場合、ＰＳＤの受光面の長さを４ｍｍ，レンズ焦点距離を２５ｍｍとすると、センサ本体２００から見た直近検知距離は６００ｍｍ程度にならざるを得ない。
【００３８】
したがって、例えば扉高さが２０００ｍｍのドアに設置した場合、直近検知距離は１４００ｍｍ（＝２０００ｍｍ−６００ｍｍ）となり、これでは平均成人の頭部側を検知することができず、例えば前屈み姿勢で下半身側よりも先に頭部側が検知エリアに入った場合、ドアが開かないことになる。
【００３９】
そこで、本発明では直近人体（物体）の検出を可能とするため、上記したようにＰＳＤ２２０の近傍に補助赤外線発光ダイオード２３１を設けて、図６に示すように、直近物体からの反射光がＰＳＤ２２０に入射するようにしている。
【００４０】
この場合、直近物体からの反射光は受光集光レンズ２２１を通過してＰＳＤ２２０に受光されるが、三角測距用の赤外線発光ダイオード２１０のように遠距離からの反射光ではないため、ＰＳＤ２２０上で明確な焦点を結ばない。したがって、マイクロコンピュータ３００は、ＰＳＤ２２０の出力電流（Ｉ_１＋Ｉ_２）と所定の閾値とを比較して、反射受光量の大小により人体の有無を判定する。
【００４１】
すなわち、ＰＳＤ２２０の出力電流（Ｉ_１＋Ｉ_２）が所定の閾値よりも大きい場合には、人体有りとして検出出力リレー３２０のドライブ回路３２１にドア開信号を与える。
【００４２】
マイクロコンピュータ３００は、三角測距用の赤外線発光ダイオード２１０と補助赤外線発光ダイオード２３１の発光タイミングをずらしているため、それと同期して判定モードを三角測距検知か直近検知かを切り替える。
【００４３】
なお、補助赤外線発光ダイオード２３１に発光集光レンズを設けて、その反射光がＰＳＤ２２０上で焦点を結ぶようにしてもよい。また、補助赤外線発光ダイオード２３１の位置は、直近人体（物体）からの反射光がＰＳＤ２２０に入射される位置であればどこでもよい。
【００４４】
ＰＳＤによる三角測距では、その光学系に含まれる構成部品にわずかでも寸法上のずれ（誤差）が生ずると、判定距離が大きく変化する。これは、ＰＳＤ方式に限られるものでなく反射方式でも同じであるが、この寸法上のずれには、大きく分けて組み立て時のずれと熱によるずれとがある。
【００４５】
そこで、本発明においては、製品出荷前にキャリブレーションを行って、製品ごとに固体定数および温度係数を求めてマイクロコンピュータ３００に記憶させ、現場設置後はこれらの値を絶対値として三角測距の算出値を補正することにより、現場での光学系の調整作業を不要としている。
【００４６】
キャリブレーションは、例えば工場などの管理された温度下で所定距離だけ正確に離れた既知の物体に向けてセンサ本体２００を設置し、キャリブレーションスイッチ３１０をオンにすることにより実行されるが、キャリブレーションには、図７に示す距離２点キャリブレーションモードと、図８に示す距離１点キャリブレーションモードとがある。
【００４７】
まず、図７に示す距離２点キャリブレーションモードについて説明する。各集光レンズ２１１，２２１の焦点距離をｆ，各集光レンズ２１１，２２１間のピッチをＰ，受光集光レンズ２２０の中心からＰＳＤ２２０の受光結像点までの距離をｙ，発光集光レンズ２１１から被検出物体までの距離をｈ，ＰＳＤ２２０の受光面の長さ（幅）をＬ_ＰＳＤ，発光集光レンズ２１１の中心からＰＳＤ２２０の中心までの距離をＬ_ＯＦＦとする。
【００４８】
三角測距によると、ｙ：ｆ＝Ｐ：ｈであるからｆ×Ｐ＝ｈ×ｙで、被検出物体までの距離ｈは次式（１）により求められる。
ｈ＝（ｆ×Ｐ）／ｙ…（１）
なお、ｙは次式（２）によって表される。
ｙ＝（Ｌ_ＯＦＦ−Ｌ_ＰＳＤ／２）＋（Ｌ_ＰＳＤ×Ｉ_２／（Ｉ_１＋Ｉ_２））…（２）
【００４９】
まず、距離ｈ１に被検出物体を置いて、キャリブレーションスイッチ３１０をオンにする。この時、ｆ×Ｐ＝ｈ１×ｙであるから、
ｆ×Ｐ＝ｈ１×｛（Ｌ_ＯＦＦ−Ｌ_ＰＳＤ／２）＋（Ｌ_ＰＳＤ×ｘ１）｝
なお、ｘ１は距離ｈ１におけるＩ_２／（Ｉ_１＋Ｉ_２）の電流比。
これを展開すると、Ｌ_ＯＦＦは次式（３）で表される。
Ｌ_ＯＦＦ＝（ｆ×Ｐ／ｈ１）＋（Ｌ_ＰＳＤ／２）−（Ｌ_ＰＳＤ×ｘ１）…（３）
【００５０】
次に、距離ｈ２に被検出物体を置いて、キャリブレーションスイッチ３１０をオンにする。この時、ｆ×Ｐ＝ｈ２×ｙであるから、
ｆ×Ｐ＝ｈ２×｛（Ｌ_ＯＦＦ−Ｌ_ＰＳＤ／２）＋（Ｌ_ＰＳＤ×ｘ２）｝
なお、ｘ２は距離ｈ２におけるＩ_２／（Ｉ_１＋Ｉ_２）の電流比。
これを展開すると、Ｌ_ＯＦＦは次式（４）で表される。
Ｌ_ＯＦＦ＝（ｆ×Ｐ／ｈ２）＋（Ｌ_ＰＳＤ／２）−（Ｌ_ＰＳＤ×ｘ２）…（４）
【００５１】
上記式（３）に上記（４）を代入してｆ×Ｐを求める。
ｆ×Ｐ＝｛ｈ１ｈ２（Ｌ_ＰＳＤ×ｘ２−Ｌ_ＰＳＤ×ｘ１）｝／ｈ１−ｈ２…（５）
上記式（５）を上記（３）を代入してＬ_ＯＦＦを求める。
Ｌ_ＯＦＦ＝（ｆ×Ｐ／ｈ１）＋（Ｌ_ＰＳＤ／２）−（Ｌ_ＰＳＤ×ｘ１）…（６）
【００５２】
上記式（５）のｆ×Ｐと、上記式（６）のＬ_ＯＦＦがセンサ本体２００固有の固体定数値であり、マイクロコンピュータ３００は、この固体定数値を演算して求めた後、メモリに電源が切られても消去されないように格納する。
【００５３】
次に、図８の距離１点キャリブレーションモードでは、距離ｈ１のところのみに被検出物体を置く。構造上、Ｌ_ＯＦＦを固定値と見なしてよい場合、固体定数値ｆ×Ｐは、次式（５ａ）によって一義的に表される。
ｆ×Ｐ＝ｈ１×｛（Ｌ_ＯＦＦ−Ｌ_ＰＳＤ／２）＋（Ｌ_ＰＳＤ×ｘ１）｝…（５ａ）
なお、ｘ１は距離ｈ１におけるＩ_２／（Ｉ_１＋Ｉ_２）の電流比。
他方、構造上、ｆ×Ｐを固定値と見なしてよい場合、固体定数値Ｌ_ＯＦＦは一義的に上記式（６）によって得られる。これらの固体定数値もマイクロコンピュータ３００のメモリに電源が切られても消去されないように格納される。
【００５４】
ＰＳＤ２２０による検出精度は周囲温度によっても変化する。特に、玄関ドアのように外光や外気に晒される環境に設置した場合には、センサ本体２００内の温度が例えば−２０℃〜＋６０℃以上になる。その一例として、図９に周囲温度と検出距離の相関グラフを示す。
【００５５】
本発明では、各製品ごとに周囲温度と検出距離のデータを求め、この温度データテーブルもマイクロコンピュータ３００のメモリに電源が切られても消去されないように格納する。実際の稼働時には、マイクロコンピュータ３００はサーミスタ２３２から温度検出信号を得て、上記温度データテーブルから温度乗数を読み出して検出距離を補正する。
【００５６】
三角測距の検出距離範囲は、ディップスイッチ２３５により任意に設定することができる。この例では、２６００ｍｍから１４００ｍｍの範囲内で１００ｍｍ単位で検出距離範囲を設定できるようにプログラムされている。なお、この距離はキャリブレーションされた絶対距離を基準として設定される。
【００５７】
また、プログラムする検出距離範囲とその間隔は実用的な数値であることが好ましい。例えば、このセンサ本体２００の最大検出距離が２６００ｍｍであるとして、ドア高さ２０００ｍｍに設置された場合、ディップスイッチ２３５でその検出距離範囲を１８００ｍｍに設定すれば、マイクロコンピュータ３００は、床面からの反射情報がＰＳＤ２２０に飛び込んできても、その反射情報を無効とする。
【００５８】
次に、図１０のフローチャートを参照して、本発明による物体検出装置１００をドアに設置して実際に稼働する場合の動作について説明する。電源が投入されると、まず、ステップＳＴ１でキャリブレーションを行うかどうかの判定がなされる。
【００５９】
ＹＥＳであれば、ステップＳＴ２ａに移行し、所定の基準距離に既知の被検出物体を置いて、上記したようにいずれかモードでキャリブレーションを実行して上記式（５）もしくは（５ａ）による固体定数ｆ×Ｐと、上記式（６）による固体定数Ｌ_ＯＦＦを取得する。このように、キャリブレーションは工場段階のみでなく、現場設置後においても適宜行うことができる。
【００６０】
キャリブレーションを行わない場合には、ステップＳＴ２ｂでメモリから固体定数ｆ×ＰとＬ_ＯＦＦとを読み出す。そして、ステップＳＴ３で三角測距用の赤外線発光ダイオード２１０を発光させ、ステップＳＴ４でＰＳＤ２２０の出力電流Ｉ_１，Ｉ_２をＡ／Ｄ変換して取り込む。
【００６１】
次に、ステップＳＴ５で出力電流Ｉ_１，Ｉ_２と固体定数ｆ×ＰとＬ_ＯＦＦとから、検出距離を算出する。すなわち、Ｉ_１，Ｉ_２の各値を上記式（２）に代入してｙを求め、上記式（１）のｈ＝（ｆ×Ｐ）／ｙから検出距離ｈを算出する。
【００６２】
そして、次段のステップＳＴ６でサーミスタ２３２からの温度検出信号をＡ／Ｄ変換して取り込み、ステップＳＴ７で上記温度データテーブルからその温度に対応する温度乗数を取得して、ステップＳＴ８でその温度乗数にて検出距離ｈを補正して補正距離ｈａを得る。
【００６３】
次に、ステップＳＴ９でディップスイッチ２３５にて設定されている検出範囲（検出閾値）Ｈを読み出した後、ステップＳＴ１０で補正距離ｈａと検出範囲Ｈとの大小比較を行う。その結果、ｈａ≦Ｈ（もしくはｈａ＜Ｈ）であれば、ステップＳＴ１５で人体（物体）有りと判定した後、ステップＳＴ３に戻る。
【００６４】
これに対して、ｈａ＞Ｈ（もしくはｈａ≧Ｈ）の場合には、ステップＳＴ１１で直近判断用の補助赤外線発光ダイオード２３１を発光させ、ステップＳＴ１２でＰＳＤ２２０の出力電流Ｉ_１，Ｉ_２をＡ／Ｄ変換して取り込む。補助赤外線発光ダイオード２３１の発光時には、三角測距用の赤外線発光ダイオード２１０は消灯している。
【００６５】
そして、ステップＳＴ１３において、出力電流Ｉ_１，Ｉ_２から換算される反射受光量Ｐ_Ｒと所定の閾値Ｐ_Ｓとを比較し、Ｐ_Ｒ＞Ｐ_Ｓ（もしくはＰ_Ｒ≧Ｐ_Ｓ）の場合には、人体（物体）有りと判定する（ステップＳＴ１５）。これに対して、Ｐ_Ｒ≦Ｐ_Ｓ（もしくはＰ_Ｒ＜Ｐ_Ｓ）であれば、ステップＳＴ１４で人体（物体）無しと判定した後、ステップＳＴ３に戻る。
【００６６】
先の図２で説明したように、この例において、筐体１１０のベース板１１１には２つのセンサ本体２００が支持されている。ＰＳＤによる場合、通常、１つのセンサ本体２００の検出能力は平均成人の肩幅の２倍程度であり、センサ本体２００が２つあれば、ドア１枚分の範囲はカバーできるが、設置環境によっては監視エリアを調整する必要がある。
【００６７】
そのため、本発明においては、センサ本体２００をベース板１１１に沿ってスライド可能、かつ、ドア前方に対する監視角度も調整可能としている。これについて、図１１ないし図１６を参照して説明する。
【００６８】
図１１に示すように、センサ本体２００は左右一対のホルダ１２０を介して筐体１１０のベース板１１１に対してスライド可能、かつ、回転可能に支持されている。図１２はホルダ１２０の固定を緩めてセンサ本体２００をベース板１１１から取り外す状態を示す斜視図、図１３はセンサ本体２００とホルダ１２０とを分離して示す斜視図、図１４は一方のホルダ１２０の分解斜視図である。
【００６９】
図１３に示すように、センサ本体２００が備える回路基板２０１の両端には、回転軸２０２が同軸的に設けられている。各ホルダ１２０は左右対称の同一構成であって、図１４に示すように、ホルダ本体１２１と、同ホルダ本体１２１に回転可能に取り付けられる固定レバー１２５とを備えている。
【００７０】
ホルダ本体１２１には、上記回転軸２０２に着脱自在に嵌合する軸受孔１２２が設けられている。ベース板１１１の内面側には、数条のガイドレール１１５が形成されており、ホルダ本体１２１には、数条のガイドレール１１５のうちの所定のガイドレール１１５と係合する係合溝１２３が形成されている。また、ホルダ本体１２１は、固定レバー１２５のための軸支ピン１２４を備えている。
【００７１】
固定レバー１２５は、上記軸支ピン１２４に引っ掛けるようにして取り付けられる断面ほぼＣ字状の軸受け１２６と、ベース板１１１の内面に作用するブレーキ板１２７とを有し、ブレーキ板１２７は、固定レバー１２５を図１１において反矢印方向に回動させることによりベース板１１１の内面に圧接される。
【００７２】
したがって、固定レバー１２５を図１１において矢印方向に回動させることにより、センサ本体２００はスライド可能となり、所望とする位置に動かすことができる。また、センサ本体２００とホルダ１２０は着脱自在であるから、図１２に示すように、センサ本体２００をベース板１１１から取り外すことができ、必要に応じてセンサ本体２００の向き（発光部と受光部の位置）を入れ替えて再度ベース板１１１に付け直すことも可能である。いずれの作業も固定レバー１２５を操作するだけで簡単に行うことができる。
【００７３】
また、ベース板１１１の開口面側には、センサ本体２００の監視角度を調整可能とするための角度調整用スタビライザ１３０が跨るように設けられている。図１５および図１６を併せて参照して、スタビライザ１３０はほぼ弓形に湾曲された所定幅の帯板からなり、その両端がベース板１１１のガイドレール１１５間の溝内に着脱可能、かつ、スライド可能に係合している。
【００７４】
スタビライザ１３０は、センサ本体２００の傾きを所定角度ずつ（この例では５゜刻み）変更するための複数のガイド溝１３１を備えている。これに対して、図１２に示すように、センサ本体２００のユニットケース２４０側には、上記ガイド溝１３１に嵌合する位置決めピン２５１が設けられている。なお、この例において、位置決めピン２５１は機械的な強度を高めるため一体化された２つのピンを含んでおり、ユニットケース２４０の仕切壁２４３に設けられている。
【００７５】
また、スタビライザ１３０はベース板１１１に対してスライド可能であるが、例えばドア１の開閉時の振動などにより動かないようにロックするため、スタビライザ１３０とユニットケース２４０との間には、スタビライザ固定手段が設けられている。
【００７６】
この例において、スタビライザ固定手段は、上記仕切壁２４３の上端縁を円弧状としてその上端縁側に上記ガイド溝１３１と同一ピッチで形成された係合溝２５２と、スタビライザ１３０側に形成されたバネ性を有する係合爪１３２とからなる。
【００７７】
次に、図１５によりセンサ本体２００の傾きの調整の仕方の一例について説明する。まず、図１５（ａ）に示すように、スタビライザ１３０を矢印Ａ方向に強制的にスライドさせて、係合爪１３２と係合溝２５２との係合を解くとともに、ガイド溝１３１を位置決めピン２５１から外し、センサ本体２００を回転可能な状態にする。
【００７８】
そして、図１５（ｂ）に示すように、センサ本体２００を所定の方向（例えば矢印Ｂ方向）に回転させて所望とする角度にした後、スタビライザ１３０を矢印Ｃ方向にスライドさせ、ガイド溝１３１を位置決めピン２５１に嵌合し、さらにスタビライザ１３０をスライドさせて、図１５（ｃ）に示すように、係合爪１３２を係合溝２５２に引っ掛ける。
【００７９】
このようにして、図１６（ａ）〜（ｅ）に示すように、この例では位置決めピン２５１は２本分のピンを含んでいるが、５〜２５゜までの範囲内において５゜単位でセンサ本体２００の傾きを調整することができる。なお、ガイド溝１３１と位置決めピン２５１の嵌合方式ではなく、センサ本体２００の傾きを無段階に調整可能としてもよい。
【００８０】
本発明による物体検出装置は床面情報を拾うことがないため、特にスイングドアに直接取り付けて使用する起動センサもしくは安全センサとして好適であるが、引き戸式ドア用として反射型センサと同じく無目などに取り付けられて使用されてもよい。
【００８１】
なお、スイングドアに直接取り付けて使用する場合、ドアの開く方向に例えば壁が立っている環境では、ドアの回転角をなんらかの手段で検出し、ドアがある角度まで開いたらＰＳＤの検出信号を無効として扱うことにより、壁面検知による誤動作を防止することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＰＳＤによる三角測距方式を採用した物体検出装置において、特定条件下でキャリブレーションを行って、各装置固有の固体情報（絶対値）として、センサが有するレンズの焦点距離ｆと発光側−受光側の各レンズ間距離Ｐの乗算値（ｆ×Ｐ）および受光側レンズの中心とＰＳＤの中心との間の距離（Ｌ_ＯＦＦ）をあらかじめ取得し、実際の稼働時に検出エリア内における被検出物体の有無を判断する際、ＰＳＤからの出力電流Ｉ_１，Ｉ_２と上記固体情報とから被検出物体までの距離ｈを算出するようにしたことにより、設置場所ごとに三角測距に含まれる光学系の精密な調整作業を行うことなく、高い信頼性をもって人体（物体）を検知することができる。
【００８３】
また、三角測距用の赤外線発光ダイオードとは別に直近検知用の補助赤外線発光ダイオードを設けることにより、ＰＳＤによる三角測距方式では従来難しいとされていた直近検知をも可能にすることができる。また、センサの温度を検出して温度補正を行うことにより、信頼性をより高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による物体検出装置のスイングドアへの適用状態を示す斜視図。
【図２】上記物体検出装置の筐体を分解した状態を示す分解斜視図。
【図３】上記物体検出装置に含まれるセンサ本体の（ａ）模式的正面図，（ｂ）模式的断面図。
【図４】上記物体検出装置の回路構成図。
【図５】上記センサ本体のＰＳＤによる三角測距の説明図。
【図６】上記センサ本体による直近物体検知の説明図。
【図７】本発明で実施する距離２点キャリブレーションを説明するための模式図およびフローチャート。
【図８】本発明で実施する距離１点キャリブレーションを説明するための模式図およびフローチャート。
【図９】上記センサ本体の周囲温度と検知距離との相関を示すグラフ。
【図１０】本発明の動作説明用のフローチャート。
【図１１】上記筐体のベース板に上記センサ本体を取り付けた状態を示す斜視図。
【図１２】上記筐体のベース板から上記センサ本体を取り外した態を示す斜視図。
【図１３】上記センサ本体の支持手段を説明するための分解斜視図。
【図１４】上記支持手段に含まれるホルダを示す分解斜視図。
【図１５】上記センサ本体の角度調整手順を示す斜視図。
【図１６】上記センサ本体の角度調整範囲を示す説明図。
【図１７】従来例を示す模式的な斜視図。
【図１８】上記従来例でのＰＳＤによる三角測距の説明図。
【符号の説明】
１ スイングドア
１００ 物体検出装置
１１０ 筐体
１１１ ベース板
１１２ フィルタカバー
１１５ ガイドレール
１２０ ホルダ
１３０ 監視角度調整用スタビライザ
２００ センサ本体
２０１ 回路基板
２０２ 回転軸
２１０ 三角測距用赤外線発光ダイオード
２１１ 発光側集光レンズ
２２０ ＰＳＤ
２２１ 受光側集光レンズ
２３１ 直近検知用補助赤外線発光ダイオード
２３２ サーミスタ
２３５ ディップスイッチ
２４０ ユニットケース
３００ マイクロコンピュータ
３１０ キャリブレーションスイッチ

Claims (7)

1. 所定の検出エリアに向けて光を照射する発光部および上記検出エリアからの反射光を受光する受光部を含むセンサ本体と、上記受光部からの出力信号に基づいて上記検出エリア内における被検出物体の有無を判断する制御手段とを備え、上記受光部として、受光面上の受光位置に応じて少なくとも２つの検出信号を出力するＰＳＤ（半導体位置検出素子）が用いられ、上記制御手段が上記ＰＳＤから出力される検出信号に基づいて三角測距方式により上記被検出物体までの距離を算出して上記検出エリア内における被検出物体の有無を判断する物体検出装置において、
   上記制御手段は、上記センサ本体の特定条件下でのキャリブレーションによる固体定数を記憶しており、上記検出エリア内における被検出物体の有無を判断する際、上記ＰＳＤから出力される検出信号と上記固体定数とから上記被検出物体までの距離ｈを算出することを特徴とする物体検出装置。
2. 上記発光部側の発光レンズと上記受光部側の受光レンズとの距離をＰ，上記各レンズの焦点距離をｆ，上記受光レンズの中心から上記ＰＳＤの中心までのオフセット距離をＬ_ＯＦＦとして、上記制御手段に記憶される上記固体定数にはｆ×Ｐの値とＬ_ＯＦＦの値とが含まれることを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
3. 上記センサ本体には、上記発光部とは別に上記センサ本体の直近側を検出エリアとし、その直近側検出エリアからの反射光が上記ＰＳＤに入射し得る位置に補助発光部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の物体検出装置。
4. 上記センサ本体には温度検出手段が設けられており、上記制御手段は上記温度検出手段からの温度信号に基づいて上記距離ｈを補正することを特徴とする請求項１，２または３に記載の物体検出装置。
5. 自動ドアの扉幅とほぼ等しい長さを有する細長形状の筐体を備え、上記センサ本体が上記筐体内に位置調整可能に支持されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物体検出装置。
6. 自動ドアの扉幅とほぼ等しい長さを有する細長形状の筐体を備え、上記センサ本体が上記筐体に対して上記検出エリアの監視角度を調整可能に支持されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物体検出装置。
7. 上記センサ本体がスイング自動ドア用の起動センサとして、そのスイング自動ドア自体に取り付けられる請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物体検出装置。

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