JP2009276065A - Sensor for automatic door - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動ドア用センサに関し、特に、投受光器を使用したものに関する。 The present invention relates to a sensor for an automatic door, and more particularly, to a sensor using a projector / receiver.
投受光器を用いた自動ドア用センサには、監視エリア内を多数のスポット光で監視するものがある。例えば特許文献1に開示されているセンサでは、マトリックス状に多数の発光素子を配置し、これら発光素子に1対1に対応するようにマトリックス状に多数の受光素子を配置してある。ある一列の発光素子を発光させたとき、この一列のうちの所望の発光素子に対応する受光素子を含む受光素子の1つの行を受光可能として、この受光素子の受光信号をA/D変換器に入力してデジタル変換し、その変換された信号を制御部に入力して、人体等の有無を判定している。 Some automatic door sensors using a projector / receiver monitor the inside of a monitoring area with a large number of spot lights. For example, in the sensor disclosed in Patent Document 1, a large number of light emitting elements are arranged in a matrix, and a large number of light receiving elements are arranged in a matrix so as to correspond to the light emitting elements on a one-to-one basis. When one column of light emitting elements emits light, one row of the light receiving elements including the light receiving elements corresponding to the desired light emitting elements in the column can be received, and the light reception signal of the light receiving elements is converted into an A / D converter. Is input and digitally converted, and the converted signal is input to the control unit to determine the presence or absence of a human body or the like.
特許文献1の技術によれば、投光素子の数と受光素子の数とが同じ数でなければならない。そのため、解像度を上げようとすると、投光素子だけでなく受光素子の数も増加させる必要がある。A/D変換器に入力する受光器の信号を切り替える際に、切り替えノイズが発生するので、受光信号をA/D変換器でデジタル変換する前にウエイト(待機時間)を挿入する必要がある。上述したように受光素子の数を増加させた場合、ウエイトの総時間がかなり長くなり、センサの反応が鈍く(検知時間が長く)なってしまう。 According to the technique of Patent Document 1, the number of light projecting elements and the number of light receiving elements must be the same. Therefore, to increase the resolution, it is necessary to increase the number of light receiving elements as well as the light projecting elements. Since switching noise occurs when switching the signal of the light receiver input to the A / D converter, it is necessary to insert a weight (standby time) before digitally converting the light received signal by the A / D converter. As described above, when the number of light receiving elements is increased, the total time of the weight becomes considerably long, and the response of the sensor becomes dull (the detection time becomes long).
本発明は、解像度を上げても、反応速度が大幅に低下しない自動ドア用センサを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide an automatic door sensor that does not significantly reduce the reaction speed even when the resolution is increased.
本発明の一態様の自動ドア用センサは、投光部と受光部とを備えている。投光部は、ドア近傍の監視エリアに対して投光を循環して行う複数の投光器を備え、これら投光器の投光を監視エリアに分散させる投光用光学素子も、投光部には設けられている。受光部は、前記監視エリアに投光された光を受光する受光器を備えている。これら受光器の数は、投光器の数よりも少ない。さらに、前記監視エリアに投光された光を前記受光器に集光するように受光用光学素子が受光部に設けられている。受光用光学素子には、投光器より少ない数の受光器で各投光器の光に対処するため、例えば多分割レンズを使用することができる。制御部が、投光器の投光状況と受光器の受光状況とから、前記監視エリア内の人または物体の有無を判断する。受光部は、受光器からの出力が入力される受光切替部とA/D変換器を有している。このA/D変換器は、受光切替部により複数の受光器の出力が順に切り替えられて入力されるように構成されている。さらに、この受光器の出力が安定した後に、A/D変換器によって変換される。 The automatic door sensor of one embodiment of the present invention includes a light projecting unit and a light receiving unit. The light projecting unit is provided with a plurality of light projectors that circulate light to the monitoring area near the door, and the light projecting optical element for distributing the light projection of these light projectors to the monitoring area is also provided in the light projecting unit. It has been. The light receiving unit includes a light receiver that receives light projected on the monitoring area. The number of these light receivers is smaller than the number of projectors. Further, a light receiving optical element is provided in the light receiving section so as to collect the light projected on the monitoring area on the light receiver. For the light receiving optical element, for example, a multi-segment lens can be used in order to cope with the light of each projector with a smaller number of light receivers than the projector. A control part judges the presence or absence of the person or object in the said monitoring area from the light projection condition of a light projector, and the light reception condition of a light receiver. The light receiving unit includes a light receiving switching unit to which an output from the light receiver is input and an A / D converter. The A / D converter is configured such that the outputs of a plurality of light receivers are sequentially switched and input by a light reception switching unit. Further, after the output of this light receiver is stabilized, it is converted by the A / D converter.
この自動ドア用センサでは、複数の投光器からの光が投光用の光学素子によって、監視エリアの異なる場所に投光される。これらの場所からの例えば反射光が、受光用光学素子を介して対応する受光器で受光される。この受光器の受光状況から人または物体の有無を制御部が判断する。そのため、受光器の出力が変換部によって制御部への信号に変換されるが、受光器の数が少ないので、ウエイトの総時間が短い。解像度を上げるために投光器の数を増加させても、受光器の数は投光器の数よりも少ないので、解像度を上げても、自動ドア用センサの反応速度が大幅に低下することはない。 In this automatic door sensor, light from a plurality of light projectors is projected to different locations in the monitoring area by a light projecting optical element. For example, reflected light from these places is received by the corresponding light receiver through the light receiving optical element. The control unit determines the presence or absence of a person or an object from the light reception state of the light receiver. Therefore, the output of the light receiver is converted into a signal to the control unit by the converter, but the total time of the weight is short because the number of light receivers is small. Even if the number of light projectors is increased in order to increase the resolution, the number of light receivers is smaller than the number of light projectors. Therefore, even if the resolution is increased, the response speed of the automatic door sensor does not decrease significantly.
さらに、前記各投光器は、二次元状に設けることができる。二次元状に投光器を配置すると、更に、自動ドア用センサの解像度を上げることができる。 Furthermore, each said light projector can be provided in two dimensions. If the projectors are arranged two-dimensionally, the resolution of the automatic door sensor can be further increased.
以上のように、本発明による自動ドア用センサによれば、解像度を上げても、反応速度が大幅に低下することがない。 As described above, according to the automatic door sensor of the present invention, even if the resolution is increased, the reaction speed is not significantly reduced.
本発明の第1の実施形態の自動ドアセンサ2は、図1に示すように、自動ドア4の無目6に取り付けられる。図1に示す自動ドア4は、間隔をおいて配置した固定壁8、8間のドア開口を、両引き分けのドアパネル10、10によって開閉するものである。自動ドア4の固定壁8、8の間を検知するように検知範囲12が設定される。
As shown in FIG. 1, the
この自動ドアセンサ2では、図2(a)、(b)に示すように、スポット光を発生する複数個、例えば18個の投光器14a乃至14rが、二次元状に、例えばマトリックス状に配列されている。具体的には、ドア開口幅方向に3個、ドア開口幅方向に直交する方向に6個配置されている。これら投光器14a乃至14rは、例えば赤外線を所定の周期を持ったパルス状に発光することで投光するものである。これら投光器の前方に、投光用光学素子、例えば多分割レンズ24が配置されている。多分割レンズ24は、ドア開口幅方向に4つに分割されており、その結果、図3に示すように、投光器14a乃至14rからの光によって、3個×6個の投光領域18a乃至18rからなる合成投光領域18(図示せず)を、合計4組ドア開口幅方向に沿って並べて、基準面例えば床面上に形成する。これら投光器14a乃至14rと、多分割レンズ24とによって投光部が構成されている。
In this
投光部のドア開口幅方向の側方に、複数、例えば4個の受光器22a乃至22dが設けられている。受光器22a乃至22dの数は、投光器14a乃至14rの総数よりも少ない。受光器22a乃至24dは、面状に形成され、ドア開口幅方向に直交する方向に沿うように配置され、ドア開口幅方向に一定の間隔を置いて一列に配列されている。受光器22a乃至22d前方に受光用光学素子として、複数、例えば4つのレンズ16a乃至16dが配置されている。レンズ16a乃至16dは、例えばシリンドリカルレンズによって構成され、それらの光軸がドア開口幅方向に対してそれぞれ異なる角度をなすように配置され、これらの向きと傾きを調整することによって、図3に示すように、上述した4つの合成投光領域18をそれぞれカバーする4つの受光領域26a乃至26dが形成されている。
A plurality, for example, four
受光用光学素子としてトーリックレンズを用いることも出来る。またサーフェス・レリーフ・ホログラムパターンにより作られ、マイクロ凹レンズアレイと同様の効果がある、ランダム配置されたミクロンレベルの表面構造による屈折作用で光を拡散するように構成された光学系を光学素子として用いることで、自動ドアセンサ2を薄型に構成することが出来る。
A toric lens can also be used as the light receiving optical element. In addition, an optical system is used as an optical element that is made of a surface, relief, and hologram pattern and has the same effect as a micro-concave lens array. Thus, the
これら受光器22a乃至22dと、レンズ16a乃至16dによって受光部が構成されている。
These
図2(b)に示すように、受光器22aと22bの間、22bと22cとの間、22cと22dとの間及び外側にある2つの受光器22a、22dの両側には、これら受光器22a乃至22dに対応するレンズ16a乃至16dの何れか1つ以外のレンズ16a乃至16dから漏れた光が入射して誤作動することを防止するために、遮蔽板20が設けられている。
As shown in FIG. 2B, the
図4に示すように、投光器14a乃至14rは、投光切替部28から投光指示信号を受けたものが投光する。この投光指示信号を、投光器14a乃至14rに対して順に供給することを繰り返すこともできるし、或いは投光器14a乃至14rのうち選択された投光器の一群のみにその一群の中で順に供給することを繰り返すこともできる。投光切替部28は、この投光指示信号を制御部30からの指示に従って発生する。
As shown in FIG. 4, the
各受光器22a乃至22dは、投光器14a乃至14rが1つずつ投光するごとに、対応する受光領域26a乃至26dからの光を受光して、受光信号である受光情報を発生する。各受光器22a乃至22dのうち受光切替部32によって選択されたものの受光情報が、A/D変換器34によってデジタル受光情報に変換されて、制御部30に供給される。受光切替部32は、制御部30からの指示に従って、各受光器22a乃至22dのうち1つからの受光情報を選択する。
Each of the
但し、制御部30は、後述するように、受光器22a乃至22dのうち1つが、受光情報をA/D変換器34に入力可能な状態とした上で、投光器14a乃至14rのうち選択されたものに投光させる。
However, as will be described later, the
制御部30では、A/D変換器34から供給されたデジタル受光情報のうち予め採用すると定められているものを、予め設定されている閾値と比較し、その比較結果に従って、人体または物体が存在するか否かを判定する。この判定結果は、制御部30内の出力部36、通信インターフェース38、バス40を介してドアコントローラ42に供給される。ドアコントローラ42は、この判定結果に従って、ドアパネル10、10を開いたり、閉じたりする。なお、バス40は、例えば、CAN(Controller Area Network)で構成される。
The
上述したように制御部30は、受光切替部32、投光切替部28に対する指示を与えるが、この指示は、制御部30内の設定部44の設定内容に基づいて行われる。また、デジタル受光情報のうち採用されたものだけが閾値と比較されるが、いずれのデジタル受光情報を採用するかについても設定部44に設定されている。また、上述した閾値も設定部44に設定される。これらは、ユーザーによって操作される携帯型の操作部、例えばPDA46から、無線通信インターフェース48、50、バス40、通信インターフェース38を介して設定部44に設定される。
As described above, the
この自動ドアセンサ2での制御部30での制御は、図5に示すようなものである。まず、制御部30は、設定部44の設定を確認し、受光器22aの受光情報がA/D変換器34から入力されるように受光切替部32を切り替える(ステップS2)。次に、受光情報が安定するまで、すなわち切り替えノイズの影響が無くなる程度の時間待機し(ステップS4)、設定部44の設定に応じて投光器14aが投光するように投光切替部28に切替を指示する(ステップS6)。そして、受光器22aの受光情報をA/D変換した値を投光器14aに対応するものとして制御部30に記憶する(ステップS8)。以下、同様にして、各投光器14b乃至14rまで投光させ、受光情報をA/D変換した値を各投光器14b乃至14rに対応するものとして制御部30に記憶する(ステップS10乃至ステップS18)。
The control by the
設定部44の設定を確認し、受光器22bの受光情報がA/D変換器34から入力されるように受光切替部32を切り替える(ステップS20)。次に、受光情報が安定するまで、すなわち切り替えノイズの影響が無くなる程度の時間待機し(ステップS22)、設定部44の設定に応じて投光器14aが投光するように投光切替部28に切替を指示する(ステップS24)。
The setting of the
そして、受光器22bの受光情報をA/D変換した値を投光器14aに対応するものとして制御部30に記憶する(ステップS26)。以下、同様にして、各投光器14b乃至14rまで投光させ、受光情報をA/D変換した値を各投光器14b乃至14rに対応するものとして制御部30に記憶する。
Then, a value obtained by A / D converting the light reception information of the
更に受光器22c、受光器22dについても同様の処理を行う(ステップS28乃至ステップS30)。
Further, similar processing is performed for the
次に、制御部30に記憶した各受光器22a乃至22dにおける各投光器14a乃至14rに対応するデジタル受光情報のうち、設定部44に設定された設定情報によって採用されたものの受光情報を、あらかじめ設定された閾値と比較して、物体等が存在するか判断する(ステップS31)。この判断の答えがイエスの場合には、ドアコントローラ42に開放信号を出力する(ステップS32)。これによって、ドアパネル10、10が開放され、再びステップS2から実行される。ステップS31の判断の答えがノーの場合も、ステップS2から再び実行される。
Next, among the digital light reception information corresponding to each of the
先に受光部を受光可能な待機状態としてから投光器を順に投光させているので、受光切替部32の総切り替え回数が少なくなり、その結果、受光部の待機時間(切り替えノイズの影響が無くなる程度の時間)の合計を短くすることができる。
Since the projector is sequentially projected after the light receiving unit is in a standby state where light can be received first, the total number of times of switching of the light
図6は、制御部30が、PDA46からのデータを受信した際に行う処理をフローチャートで示したもので、データである設定値を受信したか判断し(ステップS34)、この判断の答えがイエスの場合、設定部44の設定値を更新し(ステップS36)、この処理を終了する。ステップS34の判断の答えがノーの場合も、この処理を終了する。
FIG. 6 is a flowchart showing the process performed when the
本発明の第2の実施形態の自動ドアセンサ2aを図7及び図8に示す。この自動ドアセンサ2aは、第1の実施形態の自動ドアセンサ2における投光部を受光部の両側に配置したものである。両投光部はドア開口幅方向に9個、ドア開口幅方向に直交する方向に9個の合計81個の投光器114a1乃至114a81、114b1乃至114b81をそれぞれ有している。これら投光器114a1乃至114a81と、114b1乃至114b81とは、投光領域が重ならないように図中上下方向にずれて配置されている。これら投光器114a1乃至114a81、114b1乃至114b81の前方には、第1の実施形態の多分割レンズ24と同様な多分割レンズ24a、24bが配置されている。これらによって、図8に示すように、合計で162個の投光領域118a1乃至118a81と、118b1乃至118b81からなる4つの合成投光領域118a、118bがドア開口幅方向に沿って4つ形成される。なお、投光器をずらして配置する代わりに、投光器に対するレンズの位置や角度をずらしてもよい。
An
受光部では12個の受光器122a乃至122lがドア開口幅方向に沿って配置され、それぞれは、ドア開口幅方向に直交する方向に長い面状のものである。これら受光器122a乃至122lの前方にこれらに対応してそれぞれ12個のレンズ116a乃至116lが光学素子として配置されている。これによって、図8に示すように、合計で12個の受光領域126a乃至126lがドア開口幅方向に沿って形成される。これら受光領域126a乃至126lは、それらの内部に、ドア開口幅方向に3個、ドア開口幅方向に直交する方向に18個、すなわち3×18のマトリックス状の投光領域をいずれも含むようにレンズ116a乃至116lの向き及び傾きが決定されている。
In the light receiving unit, twelve
この自動ドアセンサ2aの回路構成は、図4に示したブロック図において、受光器と投光器の数が異なる点を除いて同一であるので、詳細な説明を省略する。この自動ドアセンサ2aにおいても、受光器及び投光器の数が異なる点を除いて自動ドアセンサ2と同様に動作するので、その動作の説明は省略する。この自動ドアセンサ2aでは、投光素子及び受光素子の数が多いので、ドア開口を通過しようとする人か、例えば風などで飛ばされたごみ等なのかを高分解能に検知することができるし、自動ドアセンサ2と同様に待機時間(切り替えノイズの影響が無くなる程度の時間)の合計が短いので、多数の投光器を使用していても、人体の有無等を検知するのに要する時間が長くなることがない。
The circuit configuration of the
本発明の第3の実施形態の自動ドアセンサ2bを図9及び図10に示す。この自動ドアセンサ2bでは、投光部に8つの投光器614a乃至614hが設けられ、これらの前方にそれぞれレンズ616a乃至616hが光学素子として配置されている。これによって図10に示すように、8つの投光領域618a乃至618hがドア開口幅方向に沿って形成されている。2つの受光部では、1列に配置された3個の受光器622a1乃至622a3と、622b1乃至622b3とが、重なり合わないように配置されている。その前方にある多分割レンズ624a、624bが、投光器614a乃至614hの数に併せて8つに分割されている。また、多分割レンズ624a、624bは、各投光領域618a乃至618h内に、各受光器622a1乃至622a3、622b1乃至622b3によって構成される受光領域626a1乃至626a3、626b1乃至626b3が重なるようにその向きと傾きが設定されている。この自動ドアセンサ2bの回路構成は、図4に示したブロック図において、受光器と投光器の数が異なる点を除いて同一であるので、詳細な説明を省略する。この自動ドアセンサ2bにおいても、受光器及び投光器の数が異なる点を除いて自動ドアセンサ2と同様に動作するので、その動作の説明は省略する。なお、自動ドアセンサ2と同様な動作をすることによって、待機時間(切り替えノイズの影響が無くなる程度の時間)の合計が短くなるので、多数の投光器を使用していても、検知に要する時間が長くなることはない。
An
14a乃至14r 投光器
16a乃至16d レンズ(受光用光学素子)
22a乃至22d 受光器
24 多分割レンズ(投光用光学素子)
30 制御部
14a to 14r
22a to
30 Control unit
Claims (3)
前記監視エリアに投光された光が受光される、前記投光器よりも少数の受光器と、前記監視エリアに投光された光を前記受光器に集光するように設けられた受光用光学素子とを、備えた受光部と、
前記投光器の投光状況と、前記受光器の受光状況とから前記監視エリア内の人または物体の有無を判断する制御部とを、
備えた自動ドア用センサであって
前記受光部は、前記受光器からの出力が入力され、この入力が前記制御部への信号に変換される変換部を備え、
この変換部は、前記受光器の出力を切り替え入力可能に構成され、更に、前記入力が安定した後に、前記入力が変換されるように構成されている
自動ドア用センサ。 A plurality of light projectors in which light is circulated to a monitoring area in the vicinity of the door, and a light projecting optical element that disperses the light emitted from the light projector to the monitoring area; and
A number of light receivers that receive the light projected on the monitoring area, and a light receiving optical element provided so as to collect the light projected on the monitoring area on the light receiver. And a light receiving section provided with
A control unit that determines the presence or absence of a person or an object in the monitoring area from the light projection status of the light projector and the light reception status of the light receiver;
An automatic door sensor comprising: the light receiving unit includes a conversion unit that receives an output from the light receiver and converts the input into a signal to the control unit;
The converter is an automatic door sensor configured to be capable of switching and inputting the output of the light receiver, and further configured to convert the input after the input is stabilized.
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