JP2005337955A

JP2005337955A - 物体検知装置

Info

Publication number: JP2005337955A
Application number: JP2004158926A
Authority: JP
Inventors: 恭介 ▼さき▲野; Kyosuke Sakino; Koichi Hasuka; 浩一蓮香
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】如何なる外乱光が入力されても正確に物体の存在を検知する。
【解決手段】赤外線発光回路６が、パルス状の照射赤外線Ａ１を照射すると、赤外線受光回路７が検知体Ｃからの反射赤外線Ａ２と外乱光Ｂを受光する。微分回路８及び増幅回路９が受光赤外線Ｄを微分増幅して微分増幅信号Ｅを出力し、Ａ積分回路１０が微分増幅信号Ｅを積分して微分増幅信号積分値ＨをＡ積分値保持部１１に保持させる。また、反転増幅回路１２が発光タイミングＯＦＦ時の微分値の反転微分値を生成し、Ｂ積分回路１５が発光タイミングのＯＮ時の微分値とＯＦＦ時の微分値の反転微分値とを積分して組合せ微分値積分量Ｇを求めてＢ積分値保持部１６に保持させる。パルス光取得手部１７が微分値積分量と組合せ微分値積分量との差分から反射赤外線パルスの大きさを求め、検知判定手段１９は反射赤外線パルスの大きさと閾値とを比較して物体の有無を検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、人体などの物体に赤外線を照射してその反射光によって物体の存在を検知する赤外線センサを用いた物体検知装置に関する。

従来、人体などの物体を検知する物体検知装置は、間欠的に赤外線パルスを発光してその反射光により物体の存在を検知している。このような間欠発光型赤外線センサは、スパイク状の外乱光をキャンセルするために、赤外線パルスの発光時と非発光時の受光電気信号の差を増幅及び積分して出力し、その出力結果と予め設定した閾値とを比較することにより、人体などの物体の有無を判定している（例えば、特許文献１参照）。

特許第３０４４５１８号公報

しかしながら、従来の赤外線センサによる物体検知装置では、蛍光灯などに含まれる外乱光の赤外光成分を受光すると、その外乱光によって検知体がない状態でも受光した電気信号があたかも検知体が有る状態のように変化してしまい、検知体有りと誤判定するなどの問題が生じている。特に、インバータ型の蛍光灯ではなく、商用電源の周波数で駆動する方式の蛍光灯の場合は、商用電源周波数の周期の２分の１の周期で発生するインパルス状の外乱光が赤外線センサの発光パルスと同程度の時間幅（例えば、３０μＳｅｃ）を持つために、その外乱光によって検知体がない状態でも検知体があるものと誤判定してしまうことがある。

このような問題を解決するために、例えば前記の特許文献１の技術では、自己の発光素子の発光開始したタイミングに同期させた受光電気信号の変化量を積分し、その値とあらかじめ設定した閾値とを比較することによって蛍光灯などの外乱光による受光電気信号のレベル変化分をキャンセルしている。しかし、このような構成においても、インパルス状に赤外線光量が変化する外乱光が発生する環境においては、赤外線センサの発光開始タイミングとインパルス状の外乱光の立上がりとが一致する場合において受光電気信号が変化してしまうために、結果的には検知体がない状態でも検知体有りと誤判定してしまうことがある。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、赤外線センサによって物体の存在を検知する場合に、如何なる外乱光が入力されても正確に物体の存在を検知することができる物体検知装置を提供することを目的とする。

本発明は前記の目的を達成するために創案されたものであり、所定の発光タイミングで間欠的に発光する赤外線パルスを物体へ照射し、反射された反射赤外線パルスに基づいて物体の有無を検知する物体検知装置であって、反射赤外線パルスから変換された電気信号の変化量を微分値として抽出する微分手段と、微分手段によって抽出された微分値を積分して微分値積分量を求める第１の積分手段と、微分手段によって抽出された微分値のうち、発光タイミングのＯＮ時の微分値とＯＦＦ時の微分値の反転微分値とを積分して組合せ微分値積分量を求める第２の積分手段と、第１の積分手段が求めた微分値積分量と第２の積分手段が求めた組合せ微分値積分量との差分から反射赤外線パルスの大きさを求めるパルス光取得手段と、パルス光取得手段が求めた反射赤外線パルスの大きさと所定の閾値との比較結果に基づいて物体の有無の検知判定を行う検知判定手段とを備えることを特徴とする。

つまり、本発明の物体検知装置は、基本的には、赤外線パルスの間欠的な発光タイミング信号を設定する間欠発光タイミング設定手段と、間欠発光タイミング設定手段で設定されたタイミング信号に同期して赤外線パルスを照射する赤外線発光手段と、照射された赤外線パルスが物体に反射した反射赤外線パルスを受光して電気信号に変換する赤外線受光手段と、赤外線発光手段の赤外線パルス発光時と非発光時における赤外線受光手段の電気信号の差分を比較して物体の有無を判定する検知判定手段とを備えた赤外線センサによって構成されている。このような基本構成において、微分手段が赤外線受光手段で変換された電気信号の変化分を微分値として変換すると、第１の積分手段が変換された微分値を積分して微分値積分量を求め、第２の積分手段が変換された微分値のうち、発光タイミングのＯＮ時の微分値とＯＦＦ時の微分値の反転微分値とを積分して組合せ微分値積分量を求める。これによって、パルス光取得手段が微分値積分量と組合せ微分値積分量との差分から反射赤外線パルスの大きさを求めるので、検知判定手段は、反射赤外線パルスの大きさと所定の閾値とを比較して物体の有無を検知することができる。これによって、検知判定手段は、赤外線受光手段に外乱光のノイズが混入してもその外乱光を除去して正味の反射赤外線パルスのみによって物体の有無を検知することができる。

また、本発明の物体検知装置においては、検知判定手段は、微分値積分量と組合せ微分値積分量との差分の大きさに応じて直ちに検知判定を行うか検知判定のリトライを行うかを決定することを特徴とする。つまり、本発明の物体検知装置では、外乱光の大きさをあらかじめ監視していて、外乱光が所定のレベルより小さいときのみ検知判定手段が物体の有無の検知を行う。一方、外乱光が所定のレベルより大きいときは、その検知インターバルでは検知判定を行わないで次の検知インターバルで検知判定を行うようなリトライを繰り返す。これによって外乱光の影響による誤検知を防止して正確に物体の有無を検知することができる。

また、本発明の物体検知装置においては、検知判定のリトライを行うときに所定の発光タイミングより速い発光タイミングで赤外線パルスを１回以上発光させるリトライ発光タイミング設定手段を備えることを特徴とする。つまり、本発明の物体検知装置では、外乱光が所定のレベルより大きくて検知判定のリトライを行うときは、リトライ発光タイミング設定手段が検知インターバルを短くするので、通常より速いタイミングで物体の検知判定を繰り返すことができる。これによって、より速くかつ正確に物体の有無を検知することができる。

また、本発明の物体検知装置は、赤外線パルスの発光時間を調整する発光時間調整手段を備えることを特徴とする。このとき、発光時間調整手段は発光時間を赤外線パルスの発光ごとに任意の調整できることもできる。つまり、本発明の物体検知装置によれば、間欠発光タイミング設定手段が、発光時間調整手段によって調整された発光時間に基づいて赤外線パルスの間欠的な発光タイミング信号を設定するので、任意の検知インターバルで物体検知を行うことができる。

また、本発明の物体検知装置は、所定の発光タイミングで間欠的に発光する赤外線パルスを物体へ照射し、反射された反射赤外線パルスに基づいて物体の有無を検知する物体検知装置であって、１検知インターバルにおける短時間の間に少なくとも２回発光する反射赤外線パルスから変換された電気信号の変化量を微分値として抽出する微分手段と、微分手段によって抽出された微分値のうち、発光タイミングのＯＮ時の微分値とＯＦＦ時の微分値の反転微分値との何れもが所定のレベルを超えないようにレベル制限した組合せ微分値を生成するリミット手段と、リミット手段で生成された組合せ微分値を積分して組合せ微分値積分信号を生成する積分手段と、積分手段によって生成された組合せ微分値積分信号の大きさと所定の閾値との比較結果に基づいて物体の有無の検知判定を行う検知判定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の物体検知装置によれば、短い時間間隔において複数のパルス光の微分値を増幅して積分し、さらに、パルス光や外乱光を微分して増幅した微分増幅信号については、上限リミットを設けて所定のレベルより高い微分増幅信号の波高値をカットしている。これによって、複数のパルス光の微分増幅値の積分量に占める外乱光の割合を極力少なくして物体検知の判定を行うことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明における物体検知装置の実施の形態の幾つかを説明する。なお、以下の説明では、各図面において同一の構成要素であっても、機能または作用を異にして用いる場合は、同一の符号に英文字の添え字を付して弁別することにする。また、同一の構成要素で重複する説明は可能な限り省略する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明における第１の実施の形態の物体検知装置の構成を示すブロック図である。まず、同図に示す第１の実施の形態の物体検知装置１について説明する。

図１において、物体検知装置１は、赤外線パルスの発光時間を調整する発光時間調整部２と、発光時間調整部２で調整された発光時間に基づいて赤外線の間欠的な発光タイミング信号を設定する間欠発光タイミング設定部３と、赤外線発光用電源４と、間欠発光タイミング設定部３からの発光タイミング信号のインターバルに基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動するスイッチ５と、スイッチ５のＯＮ／ＯＦＦ駆動に基づいて赤外線発光用電源４の電力で間欠的なパルス光の照射赤外線Ａ１を検知体Ｃへ照射する赤外線発光回路６と、検知体Ｃから反射されたパルス光による反射赤外線Ａ２を受光すると共にノイズによる外乱光Ｂを受光する赤外線受光回路７と、赤外線受光回路７から出力されたパルス光による受光赤外線Ｄ（つまり、反射赤外線Ａ２と外乱光Ｂ）を微分する微分回路８と、パルス光による受光赤外線Ｄの微分値を増幅して高周波成分の除去された微分増幅信号Ｅを出力する増幅回路９と、増幅回路９から出力された微分増幅信号Ｅを積分するＡ積分回路１０と、Ａ積分回路１０で積分された微分増幅信号積分値Ｈを保持するＡ積分値保持部１１と、間欠発光タイミング設定部３からの発光タイミング信号がＯＦＦ期間のときに赤外線受光回路７から出力されたパルス光による受光赤外線Ｄを増幅する反転増幅回路１２と、発光タイミング信号がＯＮ期間のときにスイッチ１３から出力された増幅回路９の出力信号と発光タイミング信号がＯＦＦ期間のときにスイッチ１４から出力された反転増幅回路１２の出力信号とを組み合わせた組合せ増幅信号Ｆを積分するＢ積分回路１５と、Ｂ積分回路１５で積分された組合せ増幅信号積分値Ｇを保持するＢ積分値保持部１６と、Ａ積分値保持部１１から取得した微分増幅信号積分値Ｈ（つまり、外乱光Ｊ）とＢ積分値保持部１６から取得した組合せ増幅信号積分値Ｇ（つまり、外乱光ＪとパルスＫとの和である実測検知信号Ｉ）を抽出し、両者の差分を算出してパルス光Ｋのみを取得するパルス光取得部１７と、検知閾値Ｌを生成する検知閾値生成部１８と、パルス光取得部１７から出力されたパルス光Ｋと検知閾値生成部１８から取得した検知閾値Ｌとを比較判定して検知判定信号Ｍを出力する検知判定部１９と、Ａ積分値保持部１１に保持された微分増幅信号積分値ＨとＢ積分値保持部１６に保持された組合せ増幅信号積分値Ｇを発光パルスと休止期間の１検知インターバルごとにリセットする積分リセット設定部２０と、パルス光取得部１７や検知判定部１９による判定結果が正常であるかどうかが疑わしいときに、物体検知の判定をリトライするタイミングを速くするためのリトライ発光タイミング設定部２１とを備えた構成となっている。

次に、図１に示す物体検知装置１の動作について概略的に説明する。間欠発光タイミング設定部３が、発光時間調整部２で調整された発光時間に基づいて間欠的なＯＮ／ＯＦＦ信号をスイッチ５へ入力すると、赤外線発光回路６は、スイッチ５のＯＮ／ＯＦＦ動作に応じて、赤外線発光用電源４から電力の供給を受け、間欠的なパルス状の赤外線を出力する。これによって、赤外線発光回路６は、例えば、発光時間が３０μＳｅｃの間欠的なパルス光による照射赤外線Ａ１を、１Ｓｅｃ周期で人物などの検知体Ｃへ照射する。

すると、赤外線受光回路７は、検知体Ｃからのパルス光による反射赤外線Ａ２を受光すると共にノイズがあればそれによる外乱光Ｂも受光し、反射赤外線Ａ２と外乱光Ｂとを併せた受光赤外線Ｄを微分回路８へ送信する。そして、微分回路８が赤外線受光回路７から入力した受光赤外線Ｄを微分する。さらに、増幅回路９が、微分された受光赤外線Ｄを増幅することによって高周波成分を除去して波形のなまった微分増幅信号Ｅを生成し、この微分増幅信号ＥをＡ積分回路１０へ送信する。そして、Ａ積分回路１０が、増幅回路９から出力された微分増幅信号Ｅを積分して微分増幅信号積分値Ｈを生成し、この微分増幅信号積分値ＨをＡ積分値保持部１１へ保持させる。ここで、Ａ積分値保持部１１に保持される値は、後述するように外乱光成分に相当するものであり、この値がパルス光取得部１７に対して出力される。

積分リセット設定部２０は、所定のリセット期間になるとＡ積分値保持部１１に保持されている微分増幅信号積分値Ｈをリセットして過去の積分値をクリアする。リセット期間の詳細については後述する。

一方、反転増幅回路１２は、間欠発光タイミング設定部３からの発光タイミング信号がＯＦＦの期間のみ、赤外線受光回路７から送信された受光赤外線Ｄを反転増幅する。そして、発光タイミング信号がＯＮの期間における増幅回路９の出力信号と発光タイミング信号がＯＦＦの期間における反転増幅回路１０の出力信号とを組み合わせた組合せ増幅信号ＦをＢ積分回路１５へ入力する。すると、Ｂ積分回路１５は、入力された組合せ増幅信号Ｆを積分して組合せ増幅信号積分値Ｇを生成してＢ積分値保持部１６へ保持させる。ここで、Ｂ積分回路１５に保持される値は、検知体Ｃによって反射された赤外光成分と外乱光成分に相当するものであり、この値がパルス光取得部１７に対して出力される。

ここで、積分リセット設定部２０は、Ａ積分値保持部１１のリセットと同様にＢ積分値保持部１６をリセットして過去の積分値をクリアする。

そして、パルス光取得部１７は、Ａ積分値保持部１１から取得した外乱光成分ＪとＢ積分値保持部１５から取得した実測検知信号Ｉ（つまり、外乱光成分Ｊと赤外光成分Ｋとの和）とに基づき、両者の差分（つまり、〔Ｊ＋Ｋ〕−Ｊ）を算出して赤外光成分Ｋのみを取り出す。さらに、検知判定部１９が、検知閾値生成部１８で生成された所定の閾値Ｌとパルス光取得部１７から取り出した赤外光成分Ｋとを比較判定して、判定結果に応じた検知判定信号Ｍを出力する。これによって、物体検知装置１は、赤外線受光回路７に入力された外乱光Ｂの成分を除去して、検知体Ｃから反射された正常な反射赤外線Ａ２のパルス光のみを検知して物体の有無を正確に検知することができる。

ここで、検知判定部１９は、上述のように実測検知信号Ｉから外乱光成分Ｊを引いて得られる赤外光成分Ｋと閾値Ｌとを比較して検知体Ｃが存在しているか否かを判定している。しかしながら、外乱光成分Ｊの大きさの影響などによって検知体Ｃの有無を誤判定する可能性もある。そこで、本実施形態では、誤判定の有無を再確認することができる。すなわち、リトライ発光タイミング設定部２１は、外乱光成分Ｊの影響によって生じる物体有無の誤判定を再確認するために、検知判定部１９の判定内容に疑義があるときは、通常であれば発光パルスが出力されない休止期間に出力して、通常より短い時間間隔で物体有無の検知を再確認する。

次に、各部の波形図に基づいて物体検知装置１の動作を説明する。図２は、図１に示す物体検知装置の各部波形を示すタイムチャートである。従って、図１のブロック図と図２の各部波形を参照しながら物体検知装置１の動作を説明する。

まず、時刻ｔ１からｔ２までの間が赤外線パルスの発光期間である。このときに、赤外線発光回路６から検知体Ｃへパルス光による照射赤外線Ａ１が送信されると、検知体Ｃが不存在であり、かつ外乱光Ｂがないときは、赤外線受光回路７は、周りの雰囲気から僅かな反射赤外線Ａ２のパルス光を受光して小さな受光赤外線Ｄを微分回路８と増幅回路９へ送信する。これによって、増幅回路９から出力される微分増幅信号Ｅは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ１において高周波信号が除去されて波形のなまった小さなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ２において高周波信号が除去されて波形のなまった小さなマイナスの微分信号となって出力される。また、組合せ増幅信号Ｆは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ１において高周波信号が除去されて波形のなまった小さなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ２においても高周波信号が除去されて波形のなまった小さなプラスの微分信号となって出力される。

これによって、Ａ積分回路１０から出力される微分増幅信号積分値Ｈは、時刻ｔ１からｔ２までの間は微分増幅信号Ｅのプラスの微分信号の積分値だけ上昇し、時刻ｔ２を過ぎると微分増幅信号Ｅのマイナスの微分信号の積分値だけ下降し、結果として、微分増幅信号積分値Ｈ（つまり、外乱光成分Ｊ）は時刻ｔ２を少し過ぎた時点でゼロとなる。従って、時刻ｔ３の時点ではＡ積分値保持部１１に保持される微分増幅信号積分値Ｈはゼロである。

また、Ｂ積分回路１５から出力される組合せ増幅信号積分値Ｇは、時刻ｔ１からｔ２までの間は組合せ増幅信号Ｆのプラスの微分信号の積分値だけ上昇し、さらに時刻ｔ２からｔ３までの間は組合せ増幅信号Ｆのプラスの微分信号の積分値だけさらに上昇する。この結果、時刻ｔ３の時点における組合せ増幅信号積分値Ｇは、実際にはゼロである外乱光成分Ｊと検知体Ｃからの反射赤外線Ａ２によるパルス光Ｋとを含む実測検知信号Ｉ（＝Ｊ＋Ｋ）となる。そして、積分された組合せ増幅信号積分値Ｇ、つまり実測検知信号Ｉは、時刻ｔ３の時点でＢ積分値保持部１６に保持される。

この結果、パルス光取得部１７は、時刻ｔ３を過ぎた時点で、Ａ積分値保持部１１から抽出した外乱光成分Ｊ（ここでは外乱光はないのでゼロ）とＢ積分値保持部１６から抽出した実測検知信号Ｉとの差分であるパルス光成分Ｋのみを取り出す。そして、検知判定部１９は、時刻ｔ３を過ぎた時点で、検知閾値生成部１８で生成された所定の閾値Ｌとパルス光取得部１７から取り出したパルス光成分Ｋとを比較判定し、パルス光成分Ｋが閾値Ｌを下回っているので、検知体Ｃの存在を検知するための検知判定信号Ｍはゼロとなる。つまり、検知体Ｃが存在していないために検知判定信号Ｍは出力されない。このようにして検知判定信号Ｍの出力判定が終わると、積分リセット設定部２０は、時刻ｔ３からｔ４までの休止期間の間の所定のリセット期間ＴＬにおいて、Ａ積分値保持部１１に保持されていた微分増幅信号積分値Ｈ（外乱光成分Ｊ）及びＢ積分値保持部１６に保持されていた組合せ増幅信号積分値Ｇ（実測検知信号Ｉ）をクリアして、次のインターバルにおける検知態勢に入る。

次に、時刻ｔ４からｔ５までの赤外線パルスの発光期間の間、赤外線発光回路６から検知体Ｃへ照射赤外線Ａ１が送信されたとき、検知体Ｃが存在していて外乱光Ｂがないときは、赤外線受光回路７は、検知体Ｃから反射赤外線Ａ２のパルス光を受光する。このため受光赤外線Ｄの強度は、検知体Ｃが存在しない場合よりも大きい。そして、この大きな値の受光赤外線Ｄが微分回路８と増幅回路９へ送信される。これによって、増幅回路９から出力される微分増幅信号Ｅは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ４において高周波信号が除去されて波形のなまった大きなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ５において高周波信号が除去されて波形のなまった大きなマイナスの微分信号となって出力される。また、組合せ増幅信号Ｆは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ４において高周波信号が除去されて波形のなまった大きなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ５においても高周波信号が除去されて波形のなまった大きなプラスの微分信号となって出力される。

これによって、Ａ積分回路１０から出力される微分増幅信号積分値Ｈは、時刻ｔ４からｔ５までの間は微分増幅信号Ｅのプラスの微分信号の積分値だけ上昇し、時刻ｔ５を過ぎると微分増幅信号Ｅのマイナスの微分信号の積分値だけ下降し、結果として微分増幅信号積分値Ｈは時刻ｔ５を過ぎた時点ではゼロとなる。従って、時刻ｔ６の時点でＡ積分値保持部１１に保持される微分増幅信号積分値Ｈはゼロとなる。

一方、Ｂ積分回路１５から出力される組合せ増幅信号積分値Ｇは、時刻ｔ４からｔ５までの間は組合せ増幅信号Ｆのプラスの微分信号の積分値だけ上昇し、さらに時刻ｔ５からｔ６までの間は組合せ増幅信号Ｆのプラスの微分信号の積分値だけさらに上昇する。この結果、時刻ｔ６の時点における組合せ増幅信号積分値Ｇは、実際にはゼロである外乱光成分Ｊと検知体Ｃからの反射赤外線Ａ２によるパルス光Ｋとを含む実測検知信号Ｉとなり、この実測検知信号Ｉが時刻ｔ６の時点でＢ積分値保持部１６に保持される。

この結果、パルス光取得部１７は、時刻ｔ６を過ぎた時点で、Ａ積分値保持部１１から抽出した外乱光成分Ｊ（実際にはゼロ）とＢ積分値保持部１６から抽出した実測検知信号Ｉ（つまり、外乱光成分Ｊとパルス光成分Ｋとの和）との差分を算出してパルス光成分Ｋのみを取り出す。そして、検知判定部１９は、時刻ｔ６を過ぎた時点で、検知閾値生成部１８で生成された所定の閾値Ｌとパルス光取得部１７から取り出したパルス光Ｋとを比較判定し、パルス光Ｋが閾値Ｌを上回っているので、検知体Ｃの存在を検知したことを示す検知判定信号Ｍを出力する。このようにして検知判定信号Ｍの出力判定が終わると、積分リセット設定部２０は、時刻ｔ６からｔ８までの休止期間の間の所定のリセット期間ＴＬにおいて、Ａ積分値保持部１１に保持されていた微分増幅信号積分値Ｈ及びＢ積分値保持部１６に保持されていた組合せ増幅信号積分値Ｇをクリアして、次のインターバルにおける検知態勢に入る。

次に、時刻ｔ８よりやや早い時刻ｔ７からインパルス状の一発の外乱光Ｂが継続的に発生していて、時刻ｔ８からｔ９までのパルス光の発光期間の間に赤外線発光回路６から検知体Ｃへ照射赤外線Ａ１が送信されている場合において、検知体Ｃが存在していない場合の信号を実線、検知体Ｃが存在している場合の信号を破線で示す。以下、主に検知体Ｃが存在している場合について説明する。

赤外線受光回路７は、時刻ｔ７の時点より外乱光Ｂを受光し、さらに検知体Ｃが存在している場合は、時刻ｔ８の時点より外乱光Ｂに加えて検知体Ｃからの反射赤外線Ａ２を受光する。このため、赤外線受光回路７から微分回路８と増幅回路９へ送信される受光赤外線Ｄは、時刻ｔ７からｔ８までの実線で示す外乱光Ｂ、時刻ｔ８からｔ９までの破線で示す外乱光Ｂと反射赤外線Ａ２との和となる。

これによって、増幅回路９から出力される微分増幅信号Ｅは、時刻ｔ７以降で発生したインパルス状の外乱光Ｂによる大きなプラスの微分信号と、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ８における破線のようなやや大きなプラスの微分信号と、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ９における破線のようなやや大きなマイナスの微分信号となる。

また、組合せ増幅信号Ｆは、時刻ｔ７以降で発生したインパルス状の外乱光Ｂによる大きなマイナスの微分信号と、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ８における破線のようなやや大きなプラスの微分信号と、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ９における破線のようなやや大きなプラスの微分信号となって出力される。

ただし、時刻ｔ７からｔ８までの期間はリセット期間なので、Ａ積分回路１０の出力の微分増幅信号積分値Ｈ及びＢ積分回路１５の出力の組合せ増幅信号積分値Ｇには外乱光Ｂの成分は現われない。そして、Ａ積分回路１０から出力される微分増幅信号積分値Ｈは、時刻ｔ８からｔ９までの間は微分増幅信号Ｅのプラスの微分信号の積分値だけ上昇し、時刻ｔ９を過ぎると微分増幅信号Ｅのマイナスの微分信号の積分値だけ下降し、結果として微分増幅信号積分値Ｈは時刻ｔ９を過ぎた時点ではゼロとなる。

また、Ｂ積分回路１５から出力される組合せ増幅信号積分値Ｇは、時刻ｔ８からｔ９までの間は、組合せ増幅信号Ｆのプラスの微分信号の積分値だけ上昇し、さらに時刻ｔ９からｔ１０までの間は組合せ増幅信号Ｆのプラスの微分信号の積分値だけさらに上昇する。この結果、時刻ｔ１０の時点における組合せ増幅信号積分値Ｇは、実際には外乱光成分Ｊと検知体Ｃからの反射赤外線Ａ２によるパルス光成分Ｋとからなる実測検知信号Ｉとなり、この実測検知信号Ｉが時刻ｔ１０の時点でＢ積分値保持部１６に保持される。つまり、時刻ｔ７のタイミングで外乱光が発生しても、微分増幅信号積分値Ｈおよび組合せ増幅信号積分値Ｇは、いずれも外乱光Ｂがない場合と同様の値となる。

従って、以降も同様にパルス光取得部１７は、時刻ｔ１０を過ぎた時点で、Ａ積分値保持部１１から抽出した外乱光成分ＪとＢ積分値保持部１６から抽出した実測検知信号Ｉとの差分であるパルス光成分Ｋのみを取り出す。そして、検知判定部１９は、時刻ｔ１０を過ぎた時点で、検知閾値生成部１８で生成された所定の閾値Ｌとパルス光取得部１７から取得したパルス光成分Ｋとを比較判定する。そして、時刻ｔ１０を過ぎた時点において破線で示すパルス光成分Ｋが閾値Ｌを上回っているので、検知体Ｃの存在を検知したことを示す検知判定信号Ｍ（破線）を出力する。このようにして検知判定信号Ｍの検知が終わると、積分リセット設定部２０は、時刻ｔ１０からｔ１１までの休止期間の間の所定のリセット期間ＴＬにおいて、Ａ積分値保持部１１に保持されていた外乱光Ｊ及びＢ積分値保持部１６に保持されていた実測検知信号Ｉをクリアして、次のインターバルにおける検知態勢に入る。

なお、時刻ｔ７の時点以降で検知体Ｃがない場合は、時刻ｔ８からｔ９における受光赤外線Ｄは実線のようになり、時刻ｔ８と時刻ｔ９における微分増幅信号Ｅ及び組合せ増幅信号Ｆは実線のようになるので、時刻ｔ８から時刻ｔ１０における組合せ増幅信号積分値Ｇ及び微分増幅信号積分値Ｈも実線のようになる。この結果、時刻ｔ１０を過ぎた時点において実線で示すパルス光Ｋは閾値Ｌを下回っているので、検知体Ｃの存在を検知しないため、検知判定部１９からは検知判定信号Ｍは出力されない。

次に、時刻ｔ１１からｔ１２までのパルス光の発光期間の間に赤外線発光回路６から検知体Ｃへパルス光による照射赤外線Ａ１が送信されていて、かつ、時刻ｔ１１の時点よりインパルス状の一発の外乱光Ｂが継続的に入力されている場合において、検知体Ｃが存在していない場合の信号を実線、検知体Ｃが存在している場合の信号を破線で示す。以下、主に検知体Ｃが存在している場合について説明する。

検知体Ｃが存在しているときは、赤外線受光回路７は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までは外乱光Ｂと検知体Ｃからの反射赤外線Ａ２を受光する。このため、赤外線受光回路７から微分回路８と増幅回路９へ送信される受光赤外線Ｄは、時刻ｔ１１からｔ１２までの破線で示す波形となる。

これによって、増幅回路９から出力される微分増幅信号Ｅは、時刻ｔ１１における破線で示すような大きなプラスの微分信号と時刻ｔ１２における破線で示すような小さなマイナスの微分信号となる。また、反転増幅回路１２から出力される組合せ増幅信号Ｆは、時刻ｔ１１以降における破線で示すような大きなプラスの微分信号及び時刻ｔ１２以降における破線で示すような小さなプラスの微分信号となる。これによって、Ａ積分回路１０から出力される微分増幅信号積分値Ｈは時刻ｔ１１からｔ１２までの間において上昇し、時刻ｔ１２以降はやや下降するが、外乱光Ｂの波尾部分の大きさに相当する大きさの微分増幅信号積分値Ｈが残り、時刻ｔ１３においてこの微分増幅信号積分値Ｈが外乱光成分Ｊとして蓄積される。

また、Ｂ積分回路１５から出力される組合せ増幅信号積分値Ｇは、時刻ｔ１１からｔ１２までの間は、組合せ増幅信号Ｆの微分値の増減に応じて、破線に示すように上昇し、さらに時刻ｔ１２からｔ１３までの間は組合せ増幅信号Ｆのプラスの微分信号の積分値だけ上昇する。この結果、時刻ｔ１３の時点における組合せ増幅信号積分値Ｇは、外乱光成分Ｊと検知体Ｃからの反射赤外線Ａ２によるパルス光成分Ｋとからなる実測検知信号Ｉ（＝Ｊ＋Ｋ）となり、この実測検知信号Ｉが時刻ｔ１３の時点でＢ積分値保持部１６に保持される。

この結果、パルス光取得部１７は、時刻ｔ１３を過ぎた時点で、Ａ積分値保持部１１から抽出した外乱光成分ＪとＢ積分値保持部１６から抽出した実測検知信号Ｉ（つまり、外乱光成分Ｊとパルス光成分Ｋとの和）の差分を算出してパルス光成分Ｋのみを取り出す。そして、検知判定部１９は、時刻ｔ１３を過ぎた時点で、検知閾値生成部１８で生成された所定の閾値Ｌとパルス光取得部１７から取り出したパルス光成分Ｋとを比較判定する。このとき、時刻ｔ１３を過ぎた時点において破線で示すパルス光成分Ｋが閾値Ｌを上回っているので、検知体Ｃの存在を検知するための破線で示す検知判定信号Ｍが検知判定部１９から出力される。このようにして検知判定信号Ｍの出力検知が終わると、積分リセット設定部２０は、時刻ｔ１３以降の休止期間において、Ａ積分値保持部１１に保持されていた外乱光Ｊ及びＢ積分値保持部１６に保持されていた実測検知信号Ｉをクリアして、次のインターバルにおける検知態勢に入る。

なお、時刻ｔ１１の時点で検知体Ｃがない場合は、時刻ｔ１１からｔ１２における受光赤外線Ｄは実線のようになり、時刻ｔ１１と時刻ｔ１２における微分増幅信号Ｅ及び組合せ増幅信号Ｆも実線のようになるので、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２における組合せ増幅信号積分値Ｇ及び微分増幅信号積分値Ｈは実線のように小さな微分値となる。この結果、時刻ｔ１３を過ぎた時点において実線で示すパルス光Ｋは閾値Ｌを下回っているので、検知体Ｃの存在を検知しないため、検知判定部１９からは検知判定信号Ｍは出力されない。

以上説明したように、第１の実施の形態の物体検知装置においては、赤外線センサからのパルス光の発光開始タイミングにおける受光電気信号の変化量（つまり、微分値）と、発光停止タイミングにおける受光電気信号の変化量（つまり、微分値）の差分を求め、その差分の結果から外乱光を除去した真の反射光のみを抽出して物体の検知判定を行っている。このとき、物体の検知判定がＮＧとなった場合は検知判定を中止する。なお、赤外線センサによるパルス光の発光時間は任意に調整できるようにすることもできるし、各発光インターバルごとに個別に発光パルスの発光時間を任意に変更することもできる。さらには、物体検知の判定結果に疑義がある場合は次の検知動作を速めて物体検知をリトライすることもできる。

つまり、第１の実施の形態の物体検知装置によれば、赤外線センサによる発光パルスとスパイク状の外乱光の立上がりまたは立下りの何れか一方の時刻が一致した場合は、受光電気信号の発光開始時の微分値と発光停止時の微分値との差に大きな変化が生じるため、受光電気信号にスパイク状の外乱光が影響していると判断することができ、その判定結果に応じて物体検知の判定内容を補正したり検知判定を行うことを停止したりすることができる。

また、受光電気信号にスパイク状の外乱光の影響があると判断した場合は、検知判定をキャンセルすることによって誤検知を回避することもできる。さらに、蛍光灯から発せられる赤外線の外乱光のようにスパイク時間がほぼ一定間隔の環境では、赤外線センサからのパルス光の発光時間と外乱光のスパイク時間のタイミングがずれるように調節することによって、スパイク状の外乱光がどのタイミングで発生しても、赤外線パルスの発光開始タイミングと発光停止タイミングの両方に重なることがなくなるので、確実にスパイク状の外乱光を検知することができるようになる。

また、外乱光のスパイク時間が時系列上で変化する場合には、検知判定をキャンセルしても誤検知を回避することができない場合が生じるが、パルス光の発光時間を任意に変更することによって赤外線パルスの発光タイミングと受光タイミングを一致させないようにすることによってこのような誤検知を回避することができる。また、実際に人体等が赤外線センサに近づいて検知するタイミングでスパイク状の外乱光が発生すると、即座に検知信号がキャンセルされるために使い勝手が悪くなるので、早急に赤外線パルスの発光をリトライすることによって検知インターバルを速めることにより、物体検知装置の使い勝手の改善を図ることもできる。

第１の実施の形態の物体検知装置１では、検知判定部１９が外乱光成分Ｊを除いた真のパルス光成分Ｋと所定の閾値Ｌとを比較して検知体Ｃの有無の判定を行っている。しかし、第１の実施の形態の変形例として、Ａ積分値保持部１１に保持されている外乱光成分Ｊが所定のレベルより小さいときのみ、検知判定部１９が実測検知信号Ｉを所定の閾値Ｌ１と比較して検知体Ｃの有無の判定を行うようにしてもよい。この場合、外乱光成分Ｊが所定のレベルより大きいときは、検知判定部１９は検知体Ｃの有無の判定を行わないが、リトライ発光タイミング設定部２１が発光インターバルを短くすることにより、短い時間間隔で物体検知のリトライすることによって速いタイミングで物体検知の再確認を行う。

＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態における物体検知装置について説明する。図３は、本発明における第２の実施の形態の物体検知装置の構成を示すブロック図である。図１に示す第１の実施の形態の物体検知装置１では、２つの積分回路による積分値の差分によって外乱光を除去した真のパルス光を用いて物体の検知を行ったが、図３に示す第２の実施の形態の物体検知装置１ａでは、短い時間間隔で複数のパルス光を発光させると共に外乱光の増幅微分値の波高値部分をカットすることにより、外乱光による影響度を少なくしたパルス光を用いて物体の検知を行っている。

なお、第２の実施の形態の物体検知装置１ａの構成要素は、第１の実施の形態の物体検知装置１の構成要素と共通する部分と異なる部分とが存在するが、同一の構成要素であっても両者で機能が異なっているものもあるので、第２の実施の形態の物体検知装置１ａの構成要素について改めて説明する。つまり、第１の実施の形態と第２の実施の形態で同一名称の構成要素であっても機能や作用が異なる構成要素につては、第２の実施の形態の物体検知装置１ａのそれぞれの構成要素の符号に添え字ａを付し、新たに追加された構成要素につては番号のみの符号を付すことにする。

図３において、物体検知装置１ａは、赤外線の発光時間を調整する発光時間調整部２ａと、発光時間調整部２ａで調整された発光時間に基づいて、短い間隔で続けて複数の赤外線パルスを発光させるように間欠的な発光タイミング信号を設定する間欠発光タイミング設定部３ａと、赤外線発光用電源４ａと、間欠発光タイミング設定部３で設定された複数の赤外線パルスと休止期間とによる１検知インターバルのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動するスイッチ５ａと、スイッチ５のＯＮ／ＯＦＦ駆動に基づいて赤外線発光用電源４の電力で間欠的な複数のパルスの照射赤外線Ａ１ａにして検知体Ｃを照射する赤外線発光回路６ａと、検知体Ｃからの複数のパルス光による反射赤外線Ａ２ａを受光すると共にノイズによる外乱光Ｂを受光する赤外線受光回路７ａと、赤外線受光回路７ａから出力された受光赤外線Ｄ（つまり、間欠的な複数のパルスによる反射赤外線Ａ２ａと外乱光Ｂ）を微分する微分回路８ａと、微分回路８ａから出力された受光赤外線Ｄの微分値を増幅して高周波成分の除去された微分増幅信号Ｅを取り出す増幅回路９ａと、間欠発光タイミング設定部３ａからの発光タイミング信号がＯＦＦ期間のときに赤外線受光回路７ａから出力された受光赤外線Ｄを増幅する反転増幅回路１２ａと、発光タイミング信号がＯＮ期間のときにスイッチ１３ａから出力された増幅回路９ａの出力信号と発光タイミング信号がＯＦＦ期間のときにスイッチ１４ａから出力された反転増幅回路１２ａの出力信号とを組み合わせた組合せ増幅信号Ｆを入力すると共に増幅微分値の波高値部分をカットするリミット部２２と、増幅微分値の波高値部分がカットされた組合せ増幅信号Ｆ１を積分する積分部２３と、１インターバルごとに積分部２３に蓄積されているデータをクリアにする積分リセット設定部２０ａと、検知閾値Ｒを生成する検知閾値生成部１８ａと、積分部２３から出力された組合せ増幅信号Ｆ１の積分信号Ｓと検知閾値生成部１８ａから取得した検知閾値Ｒとを比較判定して検知判定信号Ｉを出力する検知判定部１９ａとを備えた構成となっている。

本実施形態の物体検知装置１ａでは、短い時間間隔において複数のパルス光の微分値を増幅して積分し、さらに、パルス光や外乱光を微分して増幅した微分増幅信号については、上限リミットを設けて所定のレベルより高い微分増幅信号の波高値をカットする。これによって、複数のパルス光の微分増幅値の積分量に占める外乱光の割合を極力少なくして物体検知の判定を行うことができる。以下、各部の波形図を参照しながら、第２の実施の形態の物体検知装置による物体検知の方法について詳細に説明する。

図４は、図３に示す物体検知装置の各部波形を示すタイムチャートである。従って、図３のブロック図と図４の各部波形図を参照しながら物体検知装置１ａの動作を説明する。

まず、時刻ｔ１からｔ２までの赤外線パルスの発光期間（例えば、３０μＳｅｃ）において、赤外線発光回路６ａから検知体Ｃへパルス光による照射赤外線Ａ１ａが送信されたとき、検知体Ｃが不存在であり、かつ外乱光Ｂがないときは、赤外線受光回路７ａは、周りの雰囲気から僅かな反射赤外線Ａ２ａを受光して小さな受光赤外線Ｄのパルス光を微分回路８ａと増幅回路９ａへ送信する。これによって、増幅回路９ａから出力される微分増幅信号Ｅは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ１において小さなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ２において小さなマイナスの微分信号となって出力される。

このとき、反転増幅回路１２ａから出力される微分信号はパルス光のＯＦＦ期間のときのみ反転されるので、結果的に、増幅回路９ａと反転増幅回路１２ａの両方から出力される組合せ増幅信号Ｆは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ１において小さなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ２においても小さなプラスの微分信号となって出力される。

さらに、時刻ｔ２からｔ３までの短い休止期間（例えば、２０μＳｅｃの休止期間）の後、赤外線発光回路６ａが、間欠発光タイミング設定部３ａで設定された信号に基づいて、時刻ｔ３からｔ４までの発光期間において再びパルス光による照射赤外線Ａ１ａを検知体Ｃに照射する。これによって、赤外線受光回路７ａは、時刻ｔ３からｔ４までの期間において再び小さな受光赤外線Ｄを微分回路８ａと増幅回路９ａへ送信するので、増幅回路９ａから出力される微分増幅信号Ｅは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ３において小さなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ４において小さなマイナスの微分信号となって出力される。よって、増幅回路９ａと反転増幅回路１２ａの両方から出力される組合せ増幅信号Ｆは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ３において小さなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ４においても小さなプラスの微分信号となって出力される。

このとき、組合せ増幅信号Ｆのレベルはリミット部２２のリミットレベルＱに到達しないので、組合せ増幅信号Ｆはそのまま組合せ増幅信号Ｆ１として積分部２３で積分される。その結果、組合せ増幅信号Ｆ１の積分信号Ｓは、時刻ｔ１から時刻ｔ５まで組合せ増幅信号Ｆ１が順次積分された積分値となる。

そして、検知判定部１９ａが、時刻ｔ５の時点で、検知閾値生成部１８ａで生成された所定の閾値Ｒと積分部２２で積分された組合せ増幅信号Ｆの積分信号Ｓ（つまり、パルス光）とを比較判定し、組合せ増幅信号Ｆの積分信号Ｓが閾値Ｒを下回っているので、検知体Ｃの存在を検知するための検知判定信号Ｉはゼロとなる。つまり、検知体Ｃが存在していないために検知判定信号Ｉは出力されない。このようにして検知判定信号Ｉの出力判定が終わると、積分リセット設定部２０ａは、時刻ｔ５からｔ６までの休止期間の間（例えば、１秒間の間）における所定のリセット期間ＴＬにおいて、積分部２３に積分されていた組合せ増幅信号Ｆの積分信号Ｓをクリアして、次のインターバルにおける検知態勢に入る。

次に、時刻ｔ６からｔ７までの赤外線パルスの発光期間の間、赤外線発光回路６ａから検知体Ｃへパルス光の照射赤外線Ａ１ａが送信されたとき、検知体Ｃが存在していて外乱光Ｂがないときは、赤外線受光回路７ａは、検知体Ｃからパルス光の反射赤外線Ａ２ａを受光するために、大きな値の受光赤外線Ｄを微分回路８ａと増幅回路９ａへ送信する。これによって、増幅回路９ａから出力される微分増幅信号Ｅは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ６において大きなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ７において大きなマイナスの微分信号となって出力される。このため、増幅回路９ａと反転増幅回路１２ａの両方から出力される組合せ増幅信号Ｆは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ６において大きなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ７においても大きなプラスの微分信号となって出力される。

さらに、時刻ｔ７からｔ８までの短い休止期間の後、赤外線発光回路６ａが、間欠発光タイミング設定部３ａで設定された信号に基づいて、時刻ｔ８からｔ９までの発光期間において再びパルス光による照射赤外線Ａ１ａを検知体Ｃに照射する。これによって、赤外線受光回路７ａは、再び大きな受光赤外線Ｄを微分回路８ａと増幅回路９ａへ送信するので、増幅回路９ａから出力される微分増幅信号Ｅは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ８において大きなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ９において大きなマイナスの微分信号となって出力される。よって、増幅回路９ａと反転増幅回路１２ａの両方から出力される組合せ増幅信号Ｆは、受光赤外線Ｄのパルス光の立上がり時刻ｔ８において大きなプラスの微分信号となり、受光赤外線Ｄのパルス光の立下がり時刻ｔ９においても大きなプラスの微分信号となって出力される。

このとき、組合せ増幅信号Ｆのレベルはリミット部２２のリミットレベルＱに到達しないので、組合せ増幅信号Ｆはそのまま組合せ増幅信号Ｆ１となって積分部２３で積分される。その結果、組合せ増幅信号Ｆ１の積分信号Ｓは、時刻ｔ６から時刻ｔ１０まで積分された積分値となる。

そして、検知判定部１９ａが、時刻ｔ１０の時点で、検知閾値生成部１８ａで生成された所定の閾値Ｒと積分部２３で積分された組合せ増幅信号Ｆの積分信号Ｓ（つまり、パルス光）とを比較判定し、組合せ増幅信号Ｆの積分信号Ｓが閾値Ｒを上回っているので、検知体Ｃの存在を検知したことを示す検知判定信号Ｉを送信する。このようにして検知判定信号Ｉの検知が終わると、積分リセット設定部２０ａは、時刻ｔ１０からｔ１１までの休止期間の間（例えば、１秒間の間）における所定のリセット期間ＴＬにおいて、積分部２３に積分されていた組合せ増幅信号Ｆの積分信号Ｓをクリアして、次のインターバルにおける検知態勢に入る。

次に、時刻ｔ１１からｔ１３までの発光期間の間に赤外線発光回路６ａから検知体Ｃへパルス光の照射赤外線Ａ１ａが送信されているとき、時刻ｔ１１を少し過ぎたｔ１２から時刻ｔ１３を少し過ぎたｔ１４までの間においてインパルス状の外乱光Ｂが赤外線受光回路７ａへ入力された場合を考える。この場合、外乱光Ｂは、商用周波数によって駆動される蛍光灯から放射されるノイズであるので、そのノイズの周波数は商用周波数の２倍の周波数（つまり、８.３ｍｓまたは１０ｍｓの周期の周波数）である。一方、短い休止時間を経て続いて発光されるパルス光は、例えば、時刻ｔ１３からｔ１４までの２０μＳｅｃの休止期間を経て、時刻ｔ１４からｔ１５までの３０μＳｅｃの間に発光される。このため、時刻ｔ１１からｔ１３までのパルス光に重畳した外乱光Ｂは、時刻ｔ１４からｔ１５までの期間に発光されたパルス光に再び重畳することはない。

このような前提条件において、図４では検知体Ｃが存在していない場合の信号を実線、検知体Ｃが存在している場合の信号を破線で示す。また、以下の説明は、主に検知体Ｃが存在している場合である。時刻ｔ１１からｔ１３までの発光期間の間に赤外線発光回路６ａから検知体Ｃへパルス光の照射赤外線Ａ１ａが送信されているとき、時刻ｔ１１を少し過ぎたｔ１２から時刻ｔ１３を少し過ぎたｔ１４までインパルス状の外乱光Ｂが入力され、かつ、検知体Ｃが破線ｃで示すように存在しているときは、赤外線受光回路７ａは、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までは検知体Ｃからの反射赤外線Ａ２ａのみを受光するが、時刻ｔ１２からｔ１３までは外乱光Ｂと検知体Ｃからの反射赤外線Ａ２ａを受光する。さらに、時刻ｔ１３からｔ１４までの短い休止期間は外乱光Ｂのみを受光する。このため、赤外線受光回路７ａから微分回路８ａと増幅回路９ａへ送信される受光赤外線Ｄは、時刻ｔ１１からｔ１４までの破線で示す波形となる。また、時刻ｔ１４からｔ１５までのパルス光の発光期間においては外乱光が存在しないので、反射赤外線Ａ２ａによる受光赤外線Ｄは破線のようになる。

これによって、時刻ｔ１１からｔ１６までに増幅回路９ａから出力される微分増幅信号Ｅは、時刻ｔ１２を過ぎた時点における破線で示すような大きなプラスの微分信号以外は通常の反射赤外線Ａ２ａによる破線の受光レベルの微分信号となる。したがって、時刻ｔ１１からｔ１６までの組合せ増幅信号Ｆがリミット部２１に入力されると、時刻ｔ１２を過ぎた時点で発生した外乱光Ｂによる微分増幅信号Ｅの波高値は、リミットレベルＱによってカットされて組合せ増幅信号Ｆ１となるため、積分部２３に入力される組合せ増幅信号Ｆ１は全てリミットレベルＱ以下の値となる。

その結果、外乱光Ｂによる微分増幅信号Ｅの波高値がカットされた組合せ増幅信号Ｆ１は、時刻ｔ１１からｔ１６まで積分部２３で積分され、破線で示す増幅信号Ｆ１の積分信号Ｓのように積分されて閾値Ｒと比較判定される。このとき、組合せ増幅信号Ｆの積分信号Ｓが閾値Ｒを上回っているので、検知判定部１９ａは、検知体Ｃの存在を検知したことを示す検知判定信号Ｉを送信する。このようにして検知判定信号Ｉの検知が終わると、積分リセット設定部２０ａは、時刻ｔ１６以降の休止期間における所定のリセット期間ＴＬにおいて、積分部２３に積分されていた組合せ増幅信号Ｆの積分信号Ｓをクリアして、次のインターバルにおける検知態勢に入る。

このようにして、第２の実施の形態では、短い時間間隔で複数のパルス光を検知体Ｃに照射することにより、パルス光による組合せ増幅信号の積分値Ｓに対する外乱光Ｂの積分値の比率を下げると共に外乱光の波高値をカットすることにより、外乱光の影響によって組合せ増幅信号の積分値Ｓの値が高くならないようにし、外乱光による検知レベルの変動を極力抑えている。なお、上記の実施の形態では、短い時間間隔で発光させる複数のパルス光を２個としたが、発光するパルス光の個数をさらに増やせは、外乱光の影響の割合をさらに小さくすることができるので、物体検知をより高精度に行うことができる。

つまり、間欠的に発光する赤外センサであって、かつ間欠動作に同期したタイミングでの受光電気信号の変化量（微分量）を積分して、その積分量と予め設定した閾値とを比較して物体検知の判定を行う赤外センサの場合には、少なくとも２回の間欠発光パルスを一括して積分するとともに、１回の間欠投光パルスの積分量だけでは閾値を超えないようにリミットを設ける。これによって、インパルス状の赤外線ノイズを受光しても、赤外線ノイズが連続してこない限り、間欠発光タイミングと複数回に亘って一致することは殆んどあり得ない。つまり、赤外線ノイズが間欠発光タイミングと偶然に１回一致して積分量が増加しても、赤外線ノイズの1回の積分量の上昇分では物体検知の判定閾値を超えないように設定されているために、物体検知の誤判定を起こすことはあり得ない。また、人体を検知する場合は間欠発光パルスごとに毎回積分量が増加して、物体検知の判定閾値を超えることになるので、検知判定を正確に行うことができる。

本発明における第１の実施の形態の物体検知装置の構成を示すブロック図である。

図１に示す物体検知装置の各部波形を示すタイムチャートである。

本発明における第２の実施の形態の物体検知装置の構成を示すブロック図である。

図３に示す物体検知装置の各部波形を示すタイムチャートである。

符号の説明

１，１ａ物体検知装置
２，２ａ発光時間調整部
３，３ａ間欠発光タイミング設定部
４，４ａ赤外線発光用電源
５，５ａ、１３，１３ａ、１４，１４ａスイッチ
６、６ａ赤外線発光回路
７，７ａ赤外線受光回路
８，８ａ微分回路
９，９ａ増幅回路
１０Ａ積分回路
１１Ａ積分値保持部
１２，１２ａ反転増幅回路
１５Ｂ積分回路
１６Ｂ積分値保持部
１７パルス光取得部
１８，１８ａ検知閾値生成部
１９，１９ａ検知判定部
２０、２０ａ積分リセット設定部
２１リトライ発光タイミング設定部
２２リミット部
２３積分部
Ａ１、Ａ１ａ照射赤外線
Ａ２、Ａ２ａ反射赤外線
Ｂ外乱光
Ｃ検知体

Claims

所定の発光タイミングで間欠的に発光する赤外線パルスを物体へ照射し、反射された反射赤外線パルスに基づいて前記物体の有無を検知する物体検知装置であって、
前記反射赤外線パルスから変換された電気信号の変化量を微分値として抽出する微分手段と、
前記微分手段によって抽出された微分値を積分して微分値積分量を求める第１の積分手段と、
前記微分手段によって抽出された微分値のうち、前記発光タイミングのＯＮ時の微分値とＯＦＦ時の微分値の反転微分値とを積分して組合せ微分値積分量を求める第２の積分手段と、
前記第１の積分手段が求めた微分値積分量と前記第２の積分手段が求めた組合せ微分値積分量との差分から前記反射赤外線パルスの大きさを求めるパルス光取得手段と、
前記パルス光取得手段が求めた前記反射赤外線パルスの大きさと所定の閾値との比較結果に基づいて前記物体の有無の検知判定を行う検知判定手段と
を備えることを特徴とする物体検知装置。
前記検知判定手段は、前記微分値積分量と前記組合せ微分値積分量との差分の大きさに応じて、直ちに検知判定を行うか検知判定のリトライを行うかを決定することを特徴とする請求項１に記載の物体検知装置。
検知判定のリトライを行うときに、所定の発光タイミングより速い発光タイミングで前記赤外線パルスを１回以上発光させるリトライ発光タイミング設定手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の物体検知装置。
さらに、前記赤外線パルスの発光時間を調整する発光時間調整手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の物体検知装置。
前記発光時間調整手段は、前記発光時間を前記赤外線パルスの発光ごとに任意に調整できることを特徴とする請求項４に記載の物体検知装置。
所定の発光タイミングで間欠的に発光する赤外線パルスを物体へ照射し、反射された反射赤外線パルスに基づいて前記物体の有無を検知する物体検知装置であって、
１検知インターバルにおける短時間の間に少なくとも２回発光する前記反射赤外線パルスから変換された電気信号の変化量を微分値として抽出する微分手段と、
前記微分手段によって抽出された微分値のうち、前記発光タイミングのＯＮ時の微分値とＯＦＦ時の微分値の反転微分値との何れもが所定のレベルを超えないようにレベル制限した組合せ微分値を生成するリミット手段と、
前記リミット手段で生成された組合せ微分値を積分して組合せ微分値積分信号を生成する積分手段と、
前記積分手段によって生成された組合せ微分値積分信号の大きさと所定の閾値との比較結果に基づいて前記物体の有無の検知判定を行う検知判定手段と
を備えたことを特徴とする物体検知装置。