JP2005214851A - Object detector, and electronic equipment provided with same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ある範囲に物体があるかどうかを検出し、物体までの距離と、物体がある方向とを検出する物体検出装置に関する。 The present invention relates to an object detection device that detects whether or not an object is in a certain range and detects a distance to the object and a direction in which the object is present.
従来、非接触で人体・物(以下、「検出対象」と言う。)を検出する物体検出装置としては、特開2002−350555号公報(特許文献1)に開示されたものがある。この物体検出装置は、焦電型センサおよび赤外線方式の測距センサを備えている。上記焦電型センサは、静止物を検出せず、熱線(遠赤外線)を検出するので検出対象の存在を認識できるという特長を持つ。また、上記焦電型センサは、視野角が水平で約±50°というように広く、検知距離が長い(〜5m)が、検出対象までの距離や方向を検出できない。一方、上記赤外線方式の測距センサは、発光素子から近赤外線を発して、検出対象からの反射光をPSD(位置検出素子)で検出するようになっている。この赤外線方式の測距センサは、視野角が±数°というように狭いが、検出対象までの距離を知ることができるし、また、検出対象の色の影響も受けにくい。したがって、上記焦電型センサと赤外線方式の測距センサとを用いれば、検出対象の存在を検知できると共に、検出対象までの距離や方向を知ることができる。 Conventionally, as an object detection device for detecting a human body / object (hereinafter referred to as “detection target”) in a non-contact manner, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-350555 (Patent Document 1). This object detection apparatus includes a pyroelectric sensor and an infrared distance measuring sensor. The pyroelectric sensor has a feature that it can recognize the presence of a detection target because it detects heat rays (far infrared rays) without detecting a stationary object. The pyroelectric sensor has a wide viewing angle of about ± 50 ° and a long detection distance (˜5 m), but cannot detect the distance and direction to the detection target. On the other hand, the infrared distance measuring sensor emits near infrared rays from a light emitting element and detects reflected light from a detection target with a PSD (position detecting element). This infrared type distance measuring sensor has a narrow viewing angle of ± several degrees, but can know the distance to the detection target and is not easily affected by the color of the detection target. Therefore, by using the pyroelectric sensor and the infrared distance measuring sensor, it is possible to detect the presence of the detection target and to know the distance and direction to the detection target.
図9(a)には従来のこの種の物体検出装置101を上方から見たところを模式的に示し、また、図9(b)には上記物体検出装置101の内部を前方から見たところを模式的に示している。
FIG. 9A schematically shows a conventional
上記物体検出装置101は、図9(b)に示すように、本体ケーシング150内に、検出対象の存在を検知するための焦電型センサ107と、検出対象までの距離を知るための複数個の赤外線方式の測距センサ102−0,102−1,102−2,102−3,102−4(以下、符号102で総称する。)とを備えている。上記測距センサ102は、互いに独立に構成された同等の性能を有するものである。また、上記測距センサ102は、それぞれ、筐体108内にLED(赤外線発光素子)103、PSD(位置検出素子)104およびIC(集積回路)109を備えている。また、上記測距センサ102のLED103は同一直線上に位置している。つまり、上記測距センサ102のLED103は一直線に並んでいる。
As shown in FIG. 9B, the
上記本体ケーシング150の前面には、図9(a)に示すように、各LED103、各PSD104に対応する集光用レンズ105,106が設けられている。この集光用レンズ105,106はそれぞれ5個ある。上記各LED103が発した近赤外線は対応する集光用レンズ105を通して検出対象Hに達し、反射されて対応する集光用レンズ106を通して対応するPSD104の受光面に入射する。上記PSD104は、受光面内の入射光の位置に応じて検出対象Hまでの距離を表す信号を出力する。
As shown in FIG. 9A,
なお、上記焦電型センサ107は、キャンタイプのパッケージにアセンブリされ、微少な遠赤外線を検出できるようにシールドされている。また、上記各測距センサ102のPSD104はリードフレーム上にアセンブリされ、測距精度を向上させるためにシールドされている。
The
図10の電気的ブロック図に示すように、上記焦電型センサ107は、センサ部107aと、このセンサ部107aとの出力を処理する信号処理回路107bとを含んでいる。また、上記測距センサ102−0についてのみ具体的に示しているが、各測距センサ102は、LED103を駆動するためのLED駆動回路103Bと、PSD104の出力を処理する信号処理回路104Bと、感度調整用の抵抗104Cとを含んでいる(このLED駆動回路103B、信号処理回路104Bおよび抵抗104Cが図9中のIC109を構成している。)。また、上記本体ケーシング150内には、各測距センサ102に対して定電圧を供給する定電圧回路130と、各測距センサ102の動作を制御する制御回路140とが設けられている。
As shown in the electrical block diagram of FIG. 10, the
図11に、上記物体検出装置101の内部を側方から見たところを模式的に示す。
FIG. 11 schematically shows the inside of the
上記LED103は、焦電型センサ107の検出範囲E(斜線を施して示す。)をカバーするように、それぞれ赤外線(近赤外線)の出射方向を変えて配置されている。ここで、図中の矢印a−0,a−1,a−2,a−3,a−4がLED103の赤外線出射方向を表している。
The
上記構成の物体検出装置101によれば、焦電型センサ107は常に動作状態とされる。この焦電型センサ107から一定の距離(検出範囲)内に検出対象Hが存在すると、焦電型センサ107は検出対象Hから放射される遠赤外線を検出して検出信号を出力する。その検出信号に基いて、制御回路140による制御によって各測距センサ102が測距動作を開始する。通常は、上記測距センサ102−0,102−1,102−2,102−3,102−4の順に間欠的に測距動作を繰り返す。上記測距動作中に或る測距センサ102が対象までの距離を検出した場合、その測距センサ102の測距の方向と距離情報とに基づいて、物体検出装置101に対する検出対象Hの位置を特定できる。
According to the
ところで、上記従来の物体検出装置101は、LED103を機械的に駆動させることによって、LED103が近赤外線を発する方向を変え、LED103の近赤外線で上記検出範囲内を走査する。このような機械的な走査では、LED103の駆動時に機械音が生じたり、LED103の応答性に制限が生じたり、LED103の駆動部に磨耗が生じたりする。したがって、上記物体検出装置101はメンテナンスの必要があって長期の安定的な運用に関する信頼性が低いという問題がある。
By the way, the conventional
また、それぞれ筐体108を有し互いに独立に構成された複数個の測距センサ102を用いる方式では、全体として装置(本体150)のサイズが大型化する。このため、例えば小型の機器には搭載できないというような、用途面での制限がでてくる。また、部品点数が多いため、価格面でも高コストになるという問題がある。
そこで、本発明の課題は、長期の安定的な運用に関する信頼性が高く、しかも、用途面での制限が小さくて安価な物体検出装置およびそれを備えた電子機器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an object detection apparatus that is highly reliable with respect to long-term stable operation, has a small limitation in terms of application, and is inexpensive, and an electronic apparatus including the same.
上記課題を解決するため、第1の発明の物体検出装置は、
検出対象へ向けて検出光を出射する複数の発光素子と、
上記検出対象によって反射された上記検出光が入射する1個の受光面を有し、この受光面内の入射光の位置に応じて上記検出対象までの距離を表す信号を出力する位置検出素子とを備え、
上記複数の発光素子は、その複数の発光素子の出射方向から見て平面を定義するように配置されていることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, an object detection device according to a first invention is
A plurality of light emitting elements that emit detection light toward a detection target;
A position detection element that has one light receiving surface on which the detection light reflected by the detection target is incident, and that outputs a signal representing a distance to the detection target in accordance with the position of the incident light within the light receiving surface; With
The plurality of light emitting elements are arranged so as to define a plane when viewed from the emission direction of the plurality of light emitting elements.
上記構成の物体検出装置によれば、例えば、上記複数の発光素子から時間をずらして検出光(典型的には、赤外線)を順次出射させる。この検出光は検出対象によって反射されて位置検出素子の受光面に入射する。したがって、上記検出光の出射方向に応じて検出対象が存在する方向が分かる。また、上記位置検出素子は、自身の受光面内の入射光の位置に応じて物体検出装置から検出対象までの距離を表す信号を出力する(三角測量方式)。このようにして、上記物体検出装置から検出対象までの方向と距離を知ることができる。 According to the object detection apparatus having the above configuration, for example, detection light (typically infrared rays) is sequentially emitted from the plurality of light emitting elements at different times. This detection light is reflected by the detection target and enters the light receiving surface of the position detection element. Therefore, the direction in which the detection target exists is known according to the emission direction of the detection light. The position detection element outputs a signal representing the distance from the object detection device to the detection target in accordance with the position of incident light within its light receiving surface (triangulation method). In this way, the direction and distance from the object detection device to the detection target can be known.
また、上記複数の発光素子の出射方向から見て平面を定義するように複数の発光素子を配置しているから、複数の発光素子から出射された複数の検出光は同一平面上に存在しない。その結果、上記複数の発光素子を機械的に駆動しなくても、複数の発光素子で2次元の領域を走査することができる。 Further, since the plurality of light emitting elements are arranged so as to define the plane when viewed from the emission direction of the plurality of light emitting elements, the plurality of detection lights emitted from the plurality of light emitting elements do not exist on the same plane. As a result, a two-dimensional region can be scanned with the plurality of light emitting elements without mechanically driving the plurality of light emitting elements.
また、上記複数の発光素子の機械的な駆動を要さないので、騒音を発生させず静音性に優れる。また、上記機械的な駆動による応答性の制限がない。さらに、上記機械的な駆動で磨耗を生じることが無いので、メンテナンスの必要がない。したがって、長期の安定的な運用が可能となる。すなわち、長期の安定的な運用に関する信頼性が高い。 In addition, since mechanical driving of the plurality of light emitting elements is not required, noise is not generated and the noise is excellent. Moreover, there is no limitation of the responsiveness by the mechanical drive. Further, since the mechanical drive does not cause wear, there is no need for maintenance. Therefore, long-term stable operation is possible. In other words, the reliability of long-term stable operation is high.
また、上記位置検出素子が、検出対象によって反射された検出光が入射する1個の受光面を有しているので、複数個の位置検出素子(つまり、複数個の受光面)を備えた図9の従来例に比して、装置のサイズを小型化できる。したがって、用途面での制限を小さくすることができて、しかも、部品点数が少ないので、安価になる。 In addition, since the position detection element has one light receiving surface on which detection light reflected by the detection target is incident, a diagram including a plurality of position detection elements (that is, a plurality of light receiving surfaces). Compared to the conventional example of 9, the size of the apparatus can be reduced. Therefore, the limitation in use can be reduced, and the number of parts is small, so that the cost is reduced.
一実施形態の物体検出装置では、上記複数の発光素子は1つのチップに含まれている。 In the object detection device of one embodiment, the plurality of light emitting elements are included in one chip.
上記実施形態の物体検出装置によれば、上記複数の発光素子は1つのチップに含まれているから、装置のサイズをより小型化できる。 According to the object detection device of the above embodiment, since the plurality of light emitting elements are included in one chip, the size of the device can be further reduced.
一実施形態の物体検出装置では、上記検出対象が発する熱を感知する焦電型センサを備えている。 The object detection apparatus according to an embodiment includes a pyroelectric sensor that senses heat generated by the detection target.
上記実施形態の物体検出装置によれば、上記検出対象が発する熱を焦電型センサで感知するから、例えば人体などの存在を検出することができる。 According to the object detection device of the above embodiment, since the pyroelectric sensor senses the heat generated by the detection target, for example, the presence of a human body or the like can be detected.
一実施形態の物体検出装置では、上記検出光は、上記焦電型センサによる上記検出対象の存在の感知が可能な焦電センサ感知領域を通過する。 In the object detection device according to an embodiment, the detection light passes through a pyroelectric sensor sensing region where the pyroelectric sensor can sense the presence of the detection target.
上記実施形態の物体検出装置によれば、上記焦電型センサによる検出対象の存在の感知が可能な焦電センサ感知領域を検出光が通過するから、焦電型センサで検出した検出対象に関して方向および距離の情報を得ることができる。つまり、上記物体検出装置から検出対象までの距離を測定できると共に、物体検出装置から見て検出対象がどの方向に存在するかも把握することができる。 According to the object detection device of the above embodiment, since the detection light passes through the pyroelectric sensor sensing area where the presence of the detection target can be sensed by the pyroelectric sensor, the direction of the detection target detected by the pyroelectric sensor is determined. And distance information can be obtained. That is, it is possible to measure the distance from the object detection device to the detection target, and to grasp in which direction the detection target exists as viewed from the object detection device.
一実施形態の物体検出装置では、上記検出光は、格子状に配置される複数のビームスポットを形成する。 In the object detection apparatus according to an embodiment, the detection light forms a plurality of beam spots arranged in a lattice pattern.
上記実施形態の物体検出装置によれば、上記検出光による複数のビームスポットは格子状に配置されるから、複数の発光素子で走査できる領域をより広げることができる。 According to the object detection device of the above embodiment, since the plurality of beam spots by the detection light are arranged in a lattice shape, the area that can be scanned by the plurality of light emitting elements can be further expanded.
一実施形態の物体検出装置では、上記複数の発光素子は格子状に配置されている。 In the object detection device according to one embodiment, the plurality of light emitting elements are arranged in a grid pattern.
上記実施形態の物体検出装置によれば、上記複数の発光素子は格子状に配置されているから、複数の発光素子で走査できる領域をより広げることができる。 According to the object detection apparatus of the above embodiment, since the plurality of light emitting elements are arranged in a lattice shape, the area that can be scanned with the plurality of light emitting elements can be further expanded.
一実施形態の物体検出装置では、上記位置検出素子と一体に形成され、上記位置検出素子からの信号を受ける信処理回路を備えている。 The object detection apparatus according to an embodiment includes a signal processing circuit that is formed integrally with the position detection element and that receives a signal from the position detection element.
上記実施形態の物体検出装置によれば、上記位置検出素子と信号処理回路とが一体に形成されているから、装置のサイズをより小型化できる。 According to the object detection device of the above embodiment, since the position detection element and the signal processing circuit are integrally formed, the size of the device can be further reduced.
第2の発明の電子機器は、上記第1の物体検出装置を具備することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus including the first object detection apparatus.
本明細書において、電子機器とは、物体検出装置の出力を用いて電気的な処理を行う機器を広く指す。 In this specification, an electronic device broadly refers to a device that performs electrical processing using the output of an object detection device.
上記構成の電子機器によれば、上記第1の物体検出装置を具備するから、この物体検出装置が出力する信号を受けることにより、検出対象の位置に応じた適切な運転をその信号に基いて行える。 According to the electronic apparatus having the above configuration, since the first object detection device is provided, an appropriate operation corresponding to the position of the detection target is performed based on the signal by receiving a signal output from the object detection device. Yes.
第1の発明の物体検出装置は、複数の発光素子から検出対象へ向けて検出光を出射し、検出対象で反射された検出光を位置検出素子の受光面で受光するから、物体検出装置から検出対象までの距離を検出することができる。 Since the object detection device of the first invention emits detection light from a plurality of light emitting elements toward the detection target and receives the detection light reflected by the detection target on the light receiving surface of the position detection element, the object detection device The distance to the detection target can be detected.
また、上記複数の発光素子の出射方向から見て平面を定義するように複数の発光素子を配置することによって、複数の発光素子から出射された複数の検出光は同一平面上に存在しないから、複数の発光素子を機械的に駆動しなくても、複数の発光素子で2次元の領域を走査することができる。 Further, by arranging a plurality of light emitting elements so as to define a plane as viewed from the emission direction of the plurality of light emitting elements, a plurality of detection lights emitted from the plurality of light emitting elements do not exist on the same plane, A two-dimensional region can be scanned with a plurality of light emitting elements without mechanically driving the plurality of light emitting elements.
また、上記複数の発光素子の機械的な駆動を要さないので、騒音を発生させず静音性に優れる。また、上記機械的な駆動による応答性の制限がない。さらに、上記機械的な駆動で磨耗を生じることが無いので、メンテナンスの必要がない。したがって、長期の安定的な運用が可能となる。すなわち、長期の安定的な運用に関する信頼性が高い。 In addition, since mechanical driving of the plurality of light emitting elements is not required, noise is not generated and the noise is excellent. Moreover, there is no limitation of the responsiveness by the mechanical drive. Further, since the mechanical drive does not cause wear, there is no need for maintenance. Therefore, long-term stable operation is possible. In other words, the reliability of long-term stable operation is high.
また、上記位置検出素子が、検出対象によって反射された検出光が入射する1個の受光面を有しているので、複数個の位置検出素子(つまり、複数個の受光面)を備えた図9の従来例に比して、装置のサイズを小型化できる。したがって、用途面での制限を小さくすることができて、しかも、部品点数が少ないので、安価になる。 In addition, since the position detection element has one light receiving surface on which detection light reflected by the detection target is incident, a diagram including a plurality of position detection elements (that is, a plurality of light receiving surfaces). Compared to the conventional example of 9, the size of the apparatus can be reduced. Therefore, the limitation in use can be reduced, and the number of parts is small, so that the cost is reduced.
第2の発明の電子機器は、上記第1の物体検出装置を具備するから、この物体検出装置が出力する信号に基いて適切な運転を行うことができる。 Since the electronic apparatus according to the second aspect of the present invention includes the first object detection device, an appropriate operation can be performed based on a signal output from the object detection device.
以下、本発明の物体検出装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the object detection apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1(a)には本発明の一実施の形態の物体検出装置1を上方から見たところを模式的に示し、また、図1(b)にはその物体検出装置1の内部を前方から見たところを模式的に示している。
FIG. 1A schematically shows an
上記物体検出装置1は、図1(b)に示すように、本体ケーシング50内に、検出対象(人体や物など)が発する熱を感知する焦電型センサ7と、自身から検出対象までの距離を知るための赤外線方式の測距センサ2とを備えている。
As shown in FIG. 1B, the
上記測距センサ2は、一体の筐体20内に、複数個の発光素子の一例としての5個のLED(赤外発光素子)3−0,3−1,3−2,3−3,3−4と、1個のPSD(位置検出素子)4と、IC(集積回路)9とを有している。上記LED3−0,3−1,3−2,3−3,3−4は1つのチップに含まれている。また、上記LED3−0,〜,3−4はV字状の同一線上に位置している。つまり、上記LED3−0,〜,3−4は一直線に並ばないでV字に並んでいる。さらに詳しく言えば、上記LED3−0,〜,3−4は同一平面上においてV字状に配置されている。これにより、上記LED3−0,〜,3−4が出射する近赤外線は同一平面上に存在しなくなっている。
The
また、図示しないが、上記焦電型センサ7は、上記従来の物体検出装置101と同様に、センサ部と、このセンサ部の出力を処理する信号処理回路とを含んでいる。また、上記測距センサ2は、各LED3−0,〜,3−4を個別に駆動可能にするためのLED駆動回路と、PSD4の出力を処理する信号処理回路と、感度調整用の抵抗とを含んでいる。このLED駆動回路および抵抗は図示しないが、信号処理回路がIC9を構成している。また、上記本体ケーシング50内には、測距センサ2に対して定電圧を供給する定電圧回路と、測距センサ2の動作を制御する制御回路とが設けられている。
Although not shown, the pyroelectric sensor 7 includes a sensor unit and a signal processing circuit that processes the output of the sensor unit, like the conventional
図1(a)に示すように、上記本体ケーシング50の前面には、各LED3−0,〜,3−4に対応して集光用レンズ5が設けられていると共に、PSD4に対応して集光用レンズ6が設けられている。上記各LED3−0,〜,3−4は検出光の一例としての近赤外線I1を出射する。この近赤外線I1は対応する集光用レンズ5を通って検出対象Hに達し、検出対象Hからの反射光I1′が集光用レンズ6を通ってPSD4の1個の受光面に入射する。本実施の形態では、多方向からの反射光を適切にPSD4に集光するために集光用レンズ9はトロイダルレンズとする。また、上記PSD4は、1個の受光面を有し、1つのチップに含まれている。そして、上記PSD4は、その1個の受光面内の入射光の位置に応じて検出対象Hまでの距離を表す信号を出力する。また、上記PSD4は、PSD4が出力を処理する信号処理回路と一体に形成されている。また、上記焦電型センサ7は、検出対象Hが発する熱線(遠赤外線)I0を検出する。
As shown in FIG. 1A, a condensing
図2に、上記物体検出装置1の発光側ビーム状態を模式的に示す。
FIG. 2 schematically shows a light-emitting side beam state of the
図1(a)の集光用レンズ5の前方には、図2に示すように、レンズ8が配置されている(図2では周効用レンズの図示を省略している。)。このレンズ8にはLED3−0,〜,3−4が発した近赤外線i0,〜,i4が集光される。つまり、上記近赤外線i0,〜,i4は集光レンズ5を通過してレンズ8に達する。そして、上記レンズ8を通過した近赤外線i0,〜,i4は平行光となって検出対象Hに向う。このとき、上記レンズ8に対する近赤外線i0,〜,i4の出射角によってセンサの視野角が決まる。この視野角は、LED3−0,〜,3−4同士の間隔と、LED3−0,〜,3−4からレンズ8までの距離(レンズの焦点距離)とにより決まる。
As shown in FIG. 2, a
上記構成の物体検出装置1によれば、LED3−0,〜,3−4が同一直線上に配置されていないから、LED3−0,〜,3−4によるビームスポットも同一直線上になく、そのビームスポットは2次元的に存在する。これにより、上記LED3−0,〜,3−4を機械的に駆動しなくても、LED3−0,〜,3−4による測距可能領域が大きい。つまり、上記LED3−0,〜,3−4を機械的に駆動しなくても、LED3−0,〜,3−4で2次元的な走査を行うことができる。したがって、上記物体検出装置1から検出対象Hまでの距離を効率良く検出することができる。
According to the
以下、図3(a)〜(c)を用いて、上記物体検出装置1を電子機器の一例としてのエアコンの室内機60に取り付けた場合について説明する。なお、図3(a)は室内機60が設置された部屋を上方から見た模式図であり、図3(b)は上記部屋を側方からみた模式図であり、図3(c)は上記部屋を前方から見た模式図である。
Hereinafter, the case where the
上記物体検出装置1からの近赤外線i0,〜,i4は同一平面上になくて、検出対象H1,H2,H3の全てに近赤外線i0,i1,i2が当たっている。これにより、上記物体検出装置1は、LED3−0,〜,3−4を機械的に駆動しなくても、部屋内の検出対象H1,H2,H3の全てを検出できる。したがって、上記室内機60は、LED3−0,〜,3−4を機械的に駆動しなくても、物体検出装置1の検出結果に基いて適切な運転を選択することができる。例えば、上記室内機60は、部屋にいる人の位置情報に応じて、室内に供給する空気の温度・風向・強度などを適切に選択することができる。すなわち、上記物体検出装置1は室内機60の運転効率を向上させることができる。
The near infrared rays i0 to i4 from the
図4(a)に従来のエアコンの室内機160が設置された部屋を上方から見た模式図を示し、図4(b)は上記部屋を側方からみた模式図を示し、図4(c)は上記部屋を前方から見た模式図を示す。上記室内機160には従来の物体検出装置101を組み付けている。
FIG. 4A shows a schematic view of a room in which a conventional air conditioner
上記従来の物体検出装置101からの近赤外線i100,〜,i104は同一平面上にあって、検出対象H1,H2,H3のうちの検出対象H3にしか近赤外線i102が当たっていない。これにより、上記従来の物体検出装置101は、LED103を機械的に駆動しない場合、部屋内の検出対象H1,H2,H3のうち検出対象H3しか検出できない(図中では、検出可能な検出対象Hには斜線を施す一方、検出不可能な検出対象Hには斜線を施していない。)。したがって、上記LED103を機械的に駆動しなければ、室内機160は適切な運転を行えない。
The near-infrared rays i100,..., I104 from the conventional
図5に、電子機器の一例としての自走式掃除機70を斜め上方から見た模式図を示す。上記自走式掃除機70には物体検出装置1を組み付けている。
FIG. 5 is a schematic view of a self-propelled
上記物体検出装置1からのビームB1,B2,B3は同一平面上になくて、ビームB2,B3は段差に当たっている。これにより、上記物体検出装置1は、LED3−0,〜,3−4を機械的に駆動しなくても、自走式掃除機70の前方にある段差を検出できる。したがって、上記自走式掃除機70は、LED3−0,〜,3−4を機械的に駆動しなくても、物体検出装置1の検出結果に基いて段差を回避することができる。したがって、上記自走式掃除機70は障害物を回避しながら、効率良く走行することができる。
The beams B1, B2, and B3 from the
図6(a)に本発明の他の実施の形態の物体検出装置が備える赤外線方式の測距センサ202を前方から見た模式図を示し、図6(b)に上記測距センサ202を側方から見た模式図を示し、図6(c)に上記測距センサ202を上方から見た模式図を示し、図6(d)に上記測距センサ202によるビームスポットBSの形成状態を説明するための模式図を示す。 FIG. 6A shows a schematic view of an infrared distance measuring sensor 202 provided in an object detection apparatus according to another embodiment of the present invention as viewed from the front, and FIG. 6B shows the distance measuring sensor 202 side. FIG. 6C shows a schematic view of the distance measuring sensor 202 as viewed from above, and FIG. 6D illustrates the formation state of the beam spot BS by the distance measuring sensor 202. FIG. The schematic diagram for doing is shown.
上記測距センサ測距センサ202は、図6(a)に示すように、複数個の発光素子の一例としての25個のLED(赤外発光素子)203と、1個のPSD(位置検出素子)204とを有している。上記LED(赤外発光素子)203は格子状に配置されている。これにより、上記LED203が発した近赤外線I2は、図6(b)に示すように上下方向に広がると共に、図6(c)に示すように左右方向に広がる。その結果、上記近赤外線I2は、図6(d)に示すように、検出対象の表面において格子状に並んだビームスポットBSを形成する。
As shown in FIG. 6A, the distance sensor 202 includes 25 LEDs (infrared light emitting elements) 203 as an example of a plurality of light emitting elements and one PSD (position detecting element). 204). The LEDs (infrared light emitting elements) 203 are arranged in a grid pattern. As a result, the near-infrared rays I2 emitted from the
上記測距センサ測距センサ202によれば、図7(a),(b)に示すように、物体Aからの反射光はPSD204の受光面の点aに入射し、物体Bからの反射光はPSD204の受光面の点bに入射する。
According to the distance sensor 202, the reflected light from the object A is incident on the point a on the light receiving surface of the
また、図8(a)〜(d)に示すように、物体Aからの反射光はPSD204の受光面の点aに入射し、物体Bからの反射光はPSD204の受光面の点bに入射し、物体Cからの反射光はPSD204の受光面の点cに入射し、物体Dからの反射光はPSD204の受光面の点dに入射する。
8A to 8D, the reflected light from the object A is incident on the point a on the light receiving surface of the
このように、上記PSD204の受光面に対する反射光の入射位置は物体A,B,C,Dの位置によって異なる。したがって、上記PSDが出力する信号も物体A,B,C,Dの位置によって異なるから、その信号に基いて物体Aの位置を得ることができる。すなわち、上記LED203を機械的に駆動しなくても、2次元的な測距可能領域を得ることができる。
Thus, the incident position of the reflected light with respect to the light receiving surface of the
以上のように、上記物体検出装置は、マルチビーム赤外線センサに焦電型センサを組み合わせた小型の物体検出装置である。 As described above, the object detection apparatus is a small object detection apparatus in which a multi-beam infrared sensor is combined with a pyroelectric sensor.
上記実施の形態では、物体検出装置をエアコンや自走式掃除機に搭載していたが、物体検出装置を様々な家電製品やロボットに搭載してもよい。 In the above embodiment, the object detection device is mounted on an air conditioner or a self-propelled cleaner, but the object detection device may be mounted on various home appliances or robots.
また、上記実施の形態では、5個のLEDの出射方向から見てV字状に5個のLEDを配置をしていたが、5個のLEDの出射方向から見て例えばW字状に5個のLEDを配置してもよい。つまり、例えば、上記物体検出装置がn(n:3以上の自然数)個のLEDを備える場合、n個のLEDの出射方向から見て平面を定義するようにn個のLEDを配置すればよい。 In the above embodiment, five LEDs are arranged in a V shape when viewed from the emission direction of the five LEDs. However, for example, five LEDs are arranged in a W shape when viewed from the emission direction of the five LEDs. You may arrange | position LED. That is, for example, when the object detection apparatus includes n (n: a natural number of 3 or more) LEDs, the n LEDs may be arranged so as to define a plane when viewed from the emission direction of the n LEDs. .
また、例えば、上記物体検出装置がn(n:3以上の自然数)個のLEDを備える場合、そのLEDが出射するn個の近赤外線のうち、2つの近赤外線を同一平面上に存在するようにし、他の近赤外線をその平面以外の平面上に存在するようにしてもよい。 For example, when the object detection device includes n (n: a natural number of 3 or more) LEDs, two near infrared rays are present on the same plane among n near infrared rays emitted by the LEDs. The other near infrared rays may be present on a plane other than the plane.
3−0,3−1,3−2,3−3,3−4,203 LED
4,204 PSD
7 焦電型センサ
9 IC
60 エアコンの室内機
70 自走式掃除機
BS ビームスポット
H,H1,H2,H3 検出対象
I1,i0,i1,i2,i3,i4 近赤外線
3-0, 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 203 LED
4,204 PSD
7
60 Air conditioner
Claims (8)
上記検出対象によって反射された上記検出光が入射する1個の受光面を有し、この受光面内の入射光の位置に応じて上記検出対象までの距離を表す信号を出力する位置検出素子とを備え、
上記複数の発光素子は、その複数の発光素子の出射方向から見て平面を定義するように配置されていることを特徴とする物体検出装置。 A plurality of light emitting elements that emit detection light toward a detection target;
A position detection element that has one light receiving surface on which the detection light reflected by the detection target is incident, and that outputs a signal representing a distance to the detection target in accordance with the position of the incident light within the light receiving surface; With
The object detecting device, wherein the plurality of light emitting elements are arranged so as to define a plane when viewed from an emission direction of the plurality of light emitting elements.
上記複数の発光素子は1つのチップに含まれていることを特徴とする物体検出装置。 The object detection apparatus according to claim 1,
The object detection apparatus, wherein the plurality of light emitting elements are included in one chip.
上記検出対象が発する熱を感知する焦電型センサを備えたことを特徴とする物体検出装置。 The object detection apparatus according to claim 1,
An object detection apparatus comprising a pyroelectric sensor that senses heat generated by the detection target.
上記検出光は、上記焦電型センサによる上記検出対象の存在の感知が可能な焦電センサ感知領域を通過することを特徴とする物体検出装置。 The object detection device according to claim 3,
The object detection apparatus according to claim 1, wherein the detection light passes through a pyroelectric sensor sensing region where the presence of the detection target can be sensed by the pyroelectric sensor.
上記検出光は、格子状に配置される複数のビームスポットを形成することを特徴とする物体検出装置。 The object detection apparatus according to claim 1,
The object detection apparatus, wherein the detection light forms a plurality of beam spots arranged in a lattice shape.
上記複数の発光素子は格子状に配置されていることを特徴とする物体検出装置。 The object detection device according to claim 2,
The object detection apparatus, wherein the plurality of light emitting elements are arranged in a grid pattern.
上記位置検出素子と一体に形成され、上記位置検出素子からの信号を受ける信処理回路を備えたことを特徴とする物体検出装置。 The object detection apparatus according to claim 1,
An object detection apparatus comprising a signal processing circuit formed integrally with the position detection element and receiving a signal from the position detection element.
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