JP2014142288A - 物体検出装置、測距装置、ドア制御装置、及び自動ドア装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真に検出する必要がある移動体の位置、移動方向、移動速度等を精度よく検出できる物体検出装置及びそのための測距装置を提供する。
【解決手段】
ＸＹＺ３次元直交空間のＸＹ基準面と所定角度で交差する参照面または当該参照面の近傍で、ＸＹ基準面からＺ方向に離隔した位置に設置され、測定光の走査面とＸＹ基準面とが交差するように測定光を走査し、当該測定光が照射された物体からの反射光を検出する少なくとも一つの測距装置２と、測定光及び反射光に基づいて物体の位置ベクトルを算出する測距演算部４３と、時系列的に測距演算部４３で算出された二つの位置ベクトルに基づいて物体の移動ベクトルを算出する移動体追跡部４４と、移動体追跡部４４で算出された物体の移動ベクトルのうち少なくとも所定の向き及び大きさを満たす移動ベクトルを示す信号を出力する信号出力部４５と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、物体検出装置、測距装置、ドア制御装置、及び自動ドア装置に関し、特に空間を移動する人を含む移動体を検出する物体検出装置、当該物体検出装置に組み込まれる測距装置、当該物体検出装置の出力に基づいてドアを制御するドア制御装置、及び当該ドア制御装置に制御される自動ドア装置に関する。

特許文献１には、建物内の空調状態の変動を抑制する等フレキシブルに制御可能な自動ドア装置を提供することを目的として、ドア本体を開閉移動させる駆動装置と、監視エリア内を撮像可能な撮像装置と、撮像装置によって撮像された画像を処理して物体の位置、移動方向、移動速度の情報を把握する画像処理装置と、該物体がドア本体を通過しようとしていると判断した場合には、画像処理装置によって把握された物体の情報に基づいて、駆動制御装置が駆動装置を制御してドア本体を開閉移動させるように構成された自動ドア装置が提案されている。

また、特許文献２には、不必要な扉の開閉動作を防ぐことを目的として、扉の前方に監視エリアを形成する画像入力部と、画像入力部から取り込まれた２枚の画像を記憶する第１画像メモリ、第２画像メモリと、これら第１画像メモリ、第２画像メモリの２枚の画像を比較して監視エリア内に進入した移動物体を検出すると共に、この移動物体の進入方向および移動速度を検出する検知手段とを備え、検知手段は、移動物体の進入方向が扉の開口幅内であるときに、移動物体の移動速度から扉への到達時間を算出し、到達時間が扉の開放作動に要する時間以下となったときに扉開閉装置に開信号を出力する自動ドア装置が提案されている。

特許文献３には、ステレオカメラを用いた物体検出装置が開示されている。ステレオカメラにより３次元的に物体の位置が検出され、検出対象と非検出対象が３次元座標上で判別される。

特開２００６−２２５８７４号公報 特開平０６−２００６７２号公報 特開平０９−９７３３７号公報

しかし、撮像装置で撮像された画像を、画像処理装置を用いて処理して移動体の位置、移動方向、移動速度等を抽出する構成を採用する場合に、太陽光や照明光により床面等に移動体の影が映ると、当該影を移動体の一部であると誤認識する虞があり、その結果、適切に移動体の位置、移動方向、移動速度等が抽出できず、所期の目的を達成できないという問題があった。

また、撮像装置で撮像された画像は、扉体の上壁部に設置された撮像装置で扉体の上方から扉体の前方斜め下方を見下ろすように撮像された二次元画像であるため、同じ視方向で撮像された被写体であっても床面高さが高い位置の移動体と床面高さが低い位置の移動体のそれぞれの床面高さを識別できないため、扉体と移動体との水平距離が精度よく判別できないという問題もあった。

このため、ステレオカメラにより撮影された画像から３次元情報を得ようとすれば、コントラストがほとんどない床面等で、原理的に距離計測が困難であり、また、夜間等の暗い条件では物体認識そのものが困難となり距離計測できない場合もある。また、初めにパターン認識を必要とするため、混雑時等多数の人が入り乱れている場合にはパターン認識が困難で、それを分離して計測することが難しいという問題があった。

さらに、初めにパターン認識を必要とするため、多くの移動体が重畳して撮影されていると、移動体を個別に認識することが困難であり、また床面近傍で移動する小動物が扉体に近づいた場合にも、扉体が誤って開放される虞もあった。

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、真に検出する必要がある移動体の位置、移動方向、移動速度等を精度よく検出できる物体検出装置及びそのための測距装置を提供し、適切に開閉制御することができるドア制御装置及び自動ドア装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による物体検出装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、ＸＹＺ３次元直交空間のＸＹ基準面と所定角度で交差する参照面または当該参照面の近傍で、ＸＹ基準面からＺ方向に離隔した位置に設置され、測定光の照射方向とＸＹ基準面とが交差するように測定光を二次元的に走査し、当該測定光が照射された物体からの反射光を検出する少なくとも一つの測距装置と、測定光及び反射光に基づいて前記物体の位置ベクトルを算出する距離演算部と、前記位置ベクトルに基づいて生成された位置情報及び／または移動情報を示す信号を出力する信号出力部と、を備えている点にある。

測距装置からＸＹ基準面に向けて照射される測定光がその間に存在する物体で反射され、その反射光が測距装置で検知されることにより、測距演算部で測距装置からその物体までの距離及び方向が算出される。その結果、例えば測距装置を始点として物体の三次元的な位置を特定する位置ベクトルが得られる。従って、太陽光や照明光による物体の影の動きを移動体として誤って検知するようなことがない。そして、信号出力部から当該位置ベクトルに基づいて生成された位置情報及び／または移動情報を示す信号が出力される。尚、位置ベクトルの始点は任意に設定可能であり、ＸＹＺ３次元直交空間の原点を始点とすることも可能である。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述した第一の特徴構成に加えて、ＸＹＺ３次元空間が少なくともＸ方向及びＹ方向に沿って複数領域に分割され、前記位置ベクトルの終点が含まれる分割領域に物体が存在すると判定して、当該分割領域に対応した物体の位置情報を生成する物体判定部を備えている点にある。

ＸＹＺ３次元空間がＸ方向及びＹ方向に沿って複数領域に分割されているので、各分割領域はＺ方向に長く延びた柱状の領域となる。位置ベクトルの終点が含まれる柱状の領域が物体の存在する領域であると物体判定部により判定され、その分割領域に対応した物体の位置情報が生成される。従って、物体のＺ方向の位置（高さ）がどのような値であるかにかかわらず、測距装置からＸＹ基準面に沿った二次元領域での物体の有無が判別されるようになる。尚、分割領域に対応した物体の位置情報には、当該分割領域の中心位置のＸＹ座標、当該分割領域の最も参照面に近いＸＹ座標、当該位置ベクトルの終点のＸＹ座標等が含まれる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述した第二の特徴構成に加えて、前記物体判定部は、ＸＹ基準面からＺ方向に第１距離離隔した第１境界面と、第１距離より長い第２距離離隔した第２境界面との間の検出空間で、前記位置ベクトルの終点が含まれる分割領域に物体が存在すると判定して、当該分割領域に対応した物体の位置情報を生成する点にある。

第１境界面と第２境界面の間の検出空間に存在する物体のみが検出対象として相応しい物体であるとして、その位置ベクトルの終点が含まれる分割領域に物体が存在すると判定され、その分割領域を示す位置情報が対応する物体の位置情報として生成される。つまり、第１境界面よりもＸＹ基準面側に位置する物体が検出対象から除外され、第２境界面より測距装置側に位置する物体が検出対象から除外される。第１距離及び第２距離の具体的な値は特に限定される必要はなく、例えば小動物等を検出対象から除外するためには第１距離を数十ｃｍに設定すればよい。第２境界面よりも測距装置側で検出される物体は、現実的に例えば人等の適正な検出対象である可能性が低く、蜂やハエ等の昆虫が飛来した可能性が高いので、そのようなノイズが除去される。尚、第２境界面の最大値はデフォルト設定値、つまり測距装置の設置高さになる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述した第二または第三の特徴構成に加えて、前記物体判定部は、物体が存在すると判定した分割領域が所定数近接して存在する場合に、当該物体が検出対象であると判別して当該分割領域をグループ化し、グループ内で所定条件を満たす分割領域に物体が存在すると判定して、当該分割領域に対応した物体の位置情報を生成する点にある。

Ｘ方向及びＹ方向に沿って複数領域に分割された３次元空間の領域のうち、位置ベクトルの終点が存在すると判定される分割領域が複数近接して存在する場合に、埃や微小昆虫等のノイズではなく、ある程度の大きさを持った真に検出すべき物体である可能性が高いと判別される。当該分割領域がＺ方向に延びる柱状の領域であれば、ＸＹ基準面からの高さに依存すること無く、測距装置からＸＹ基準面に沿った二次元領域で物体の有無が判別される。そして、近接する複数の分割領域で同時に位置ベクトルの終点が存在すると、それらはある程度の大きさの同一物体の位置ベクトル群であると判別されてグループ化され、グループ内で所定条件を満たす分割領域に対応した物体の位置情報が生成される。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述した第四の特徴構成に加えて、さらに前記分割領域がＺ方向に沿って複数領域に分割され、前記物体判定部は、Ｚ方向に分割された領域のうち物体が存在すると判定した領域がＸＹの何れかの方向に所定数近接して存在する場合に、当該物体が検出対象であると判別して当該分割領域をグループ化し、グループ内で所定条件を満たす分割領域に物体が存在すると判定して、当該分割領域に対応した物体の位置情報を生成する点にある。

Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に沿って複数領域に分割された３次元空間の領域のうち、Ｚ方向に分割された領域群毎に、位置ベクトルの終点が存在すると判定される分割領域がＸＹ方向に複数近接して存在する場合に、上述と同様にノイズではなく、真に検出すべき物体であると判別される。ＸＹ基準面からＺ方向に沿った物体の位置が異なる場合に、それらに対応した物体の存在の有無が判定される。これにより、例えば、子供の動きと大人の動きを分離し、台車の動きと人の動きを分離して検出することができるようになる。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述した第四または第五の特徴構成に加えて、前記所定条件を満たす分割領域が、グループ化された分割領域のうち前記参照面に最近接した分割領域、またはグループ化された分割領域の重心位置となる分割領域である点にある。

所定条件を満たす分割領域が、グループ化された分割領域のうち前記参照面に最近接した分割領域であれば、変動の可能性があるものの参照面に最も早く到達する位置ベクトルに対応する値を獲得することができ、グループ化された分割領域の重心位置となる分割領域であれば、参照面に到達するまでの最短時間ではないものの参照面に到達するまでの変動の少ない安定した位置ベクトルに対応する値を獲得することができる。

同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述した第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記物体が存在すると判定された位置情報を時系列的に取得し、その変化に基づいて物体の移動情報を算出する移動体追跡部を備えている点にある。

距離演算部によって算出された位置ベクトルの終点の位置情報の経時変化、または物体判定部によって判定された物体の位置情報の経時変化に基づいて、例えば物体の移動方向や移動速度等の移動情報が移動体追跡部によって算出され、当該移動情報に基づいて、物体の参照面に対する相対位置情報が得られる。

本発明による測距装置の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述した第一から第七の何れかの特徴構成を備えた物体検出装置に組み込まれる測距装置であって、発光部と、前記発光部から出力された測定光を偏向走査する複数の偏向面を備えた回転多面鏡と、測定光が物体で反射された反射光を受光する受光部とを備え、前記回転多面鏡の各偏向面が回転軸心に対して相対的に異なる傾斜角を持つように形成され、各偏向面で偏向された測定光の走査面が、前記ＸＹ基準面に対してそれぞれ異なる角度で交差するように構成されている点にある。

各偏向面が回転多面鏡の回転軸心に対して相対的に異なる傾斜角に形成されているため、回転に伴って各偏向面で偏向走査される測定光により形成される走査面が、ＸＹ基準面と異なる角度で繰り返し走査されるようになる。つまり、二次元に走査される測定光を３次元的に走査することができるようになる。可動部が回転多面鏡のみで構成できるので測距装置の小型化を図ることができる。

本発明によるドア制御装置の第一の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第一から第七の何れかの特徴構成を備えた物体検出装置から出力された物体の位置情報及び／または移動情報を示す信号を受信して前記参照面に備えたドアを開閉制御するドア制御装置であって、前記位置情報及び／または移動情報に基づいて、前記ドアの開閉の要否、及び／または開閉速度を決定する点にある。

物体検出装置から出力された位置情報及び／または移動情報によって、例えば、物体の移動方向、移動速度、及び参照面への到達位置、さらにはＸＹ基準面からＺ方向への隔離距離が正確に把握できるようになる。ドア制御装置は、その結果に基づいてドアの開閉の要否、及び／または開閉速度を決定できるようになるので、無駄なドアの開閉稼動が回避、及び／または適正なドアの開閉速度が制御され、その結果、例えば、ドア内部の空間の空調状態の不要な変動や、外気の流入を極力低減できるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記ドアが閉状態にある場合に受信した位置情報及び／または移動情報に基づき得られる物体の高さが所定高さより低い場合には、前記ドアの閉状態を維持する点にある。

ＸＹ基準面からの移動体の高さが低い場合に、人の接近ではなく小動物の接近と判断してドアの閉状態が維持される。また、人の接近であっても幼児の接近であれば、不用意な事故の発生を回避すべくドアの閉状態が維持される。

本発明による自動ドア装置の特徴構成は、同請求項１１に記載した通り、扉体と、前記扉体を開閉駆動する駆動機構とを含む自動ドア装置であって、前記駆動機構を制御する上述の第一または第二の特徴構成を備えたドア制御装置を備えている点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、真に検出する必要がある移動体の位置、移動方向、移動速度等を精度よく検出できる物体検出装置及びそのための測距装置を提供し、適切に開閉制御することができるドア制御装置及び自動ドア装置を提供することができるようになった。

図１（ａ）は自動ドア装置の側方視の説明図、図１（ｂ）は自動ドア装置の正面視の説明図、図１（ｃ）は自動ドア装置の斜視の説明図 図２（ａ）は測距装置２の説明図、図２（ｂ）は回転多面鏡の説明図 信号処理装置の機能ブロック構成図 図４（ａ）は移動体を示す位置ベクトルを説明する鳥瞰図、図４（ｂ）は位置ベクトルを示す側面図、図４（ｃ）は位置ベクトルを示す正面図 図５（ａ）は移動ベクトルの説明図、図５（ｂ）は投影ベクトルの説明図 第１境界面Ｆ１と第２境界面Ｆ２との間で仕切られる検出空間の説明図 図７（ａ）は検出空間の分割領域の説明図、図７（ｂ）は同平面視の説明図 測距演算のフローチャート 移動体追跡演算のフローチャート 別実施形態を示す測距装置の説明図 図１１（ａ）は測距装置の要部平面図、図１１（ｂ）は測距装置の要部正面図、図１１（ｃ）は測距装置の要部側面図 図１２（ａ）は発光部と集光光学系の説明図、図１２（ｂ）は集光光学系と受光部の説明図 図１３（ａ）は別実施形態による発光部と集光光学系と受光部の説明図、図１３（ｂ）は別実施形態による発光部と集光光学系と受光部の説明図、図１３（ｃ）は別実施形態による発光部と集光光学系と受光部の説明図 図１４は別実施形態による検出空間の分割領域の説明図 図１５（ａ）は別実施形態を示す測距装置の平面視の説明図、図１５（ｂ）は同正面視の説明図、図１５（ｃ）は測距装置から偏向走査される測定光の説明図 図１６（ａ）は別実施形態を示す自動ドア装置の側方視の説明図、図１６（ｂ）は自動ドア装置の正面視の説明図、図１６（ｃ）は自動ドア装置の斜視の説明図

以下、本発明が適用された物体検出装置、測距装置、ドア制御装置、及び自動ドア装置を説明する。

図１（ａ）には、自動ドア装置１の側方視の要部説明図が示され、図１（ｂ）には、自動ドア装置１の正面視の要部説明図が示され、図１（ｃ）には、自動ドア装置１の斜視の説明図が示されている。

自動ドア装置１は、床面Ｆに垂直な姿勢で開閉可能に支持された一対の扉体１０ａ，１０ｂと、扉体１０ａ，１０ｂを開閉駆動可能に吊下げ支持する支持機構１１と、支持機構を介して扉体１０ａ，１０ｂを開閉駆動する電磁モータを含む駆動機構１２を備えている。

さらに、扉体１０ａ，１０ｂの中央部上壁にＴＯＦ方式の測距装置２を含む物体検出装置３が取り付けられ、扉体１０ａ，１０ｂの側方には駆動機構１２を制御するドア制御装置６が設置されている。

ドア制御装置６は、物体検出装置３及び駆動機構１２とそれぞれ信号線（図１（ｂ）中、二点差線で示されている。）で接続され、物体検出装置３から信号線を介して入力される移動体検出信号に基づいて駆動機構１２を制御するマイクロコンピュータ及びメモリを含む周辺回路が組み込まれた電子制御装置である。

物体検出装置３は、扉体１０ａ，１０ｂの前方空間で移動する物体（以下、「移動体」とも記す。）の挙動を検出して、その移動体の情報をドア制御装置６に出力する装置であり、少なくとも一つの測距装置２と信号処理装置４を備えている。信号処理装置４は、測距装置２の筐体内部に収容されていてもよいし、測距装置２の筐体外部に設けた別の筐体に収容されていてもよい。

図２（ａ）に示すように、測距装置２は、半導体レーザを備えた発光部２０と、発光部２０から出力された測定光を偏向走査する複数の偏向面２１（本実施形態では５つの偏向面２１）を備えた平面視正五角形の回転多面鏡２２と、測定光が物体で反射された反射光を受光するアバランシェフォトダイオードを備えた受光部２３とを備えている。

図２（ｂ）に示すように、回転多面鏡２２はアルミニウムが蒸着された５枚の偏向面２１（２１ａ〜２１ｅ）を備えた樹脂製の角柱で構成され、各偏向面２１（２１ｂ〜２１ｅ）は回転軸心Ｐに平行な面に形成された基準面２１ａに対して回転軸心Ｐ方向にそれぞれ異なる傾斜角で傾斜するように構成されている。

そして、回転方向に沿って基準面２１ａから次第に傾斜角度が大きくなるように、且つ、隣接する偏向面間の面倒れ角の差分が異なる値となるように構成されている。参照面に近接する走査面の密度が参照面に離隔する走査面の密度よりも大きくなり、参照面への近接側でより正確な計測が可能になる。

そのため、図１（ａ），（ｃ）に示すように、各偏向面２１（２１ａ〜２１ｅ）で偏向された測定光は、その照射方向が床面Ｆに交差し、その走査面Ｓ（Ｓ１〜Ｓ５）が床面Ｆに対してそれぞれ異なる角度θで交差するようになる。

図３には、信号処理装置４の機能ブロックが示されている。信号処理装置４は、モータ制御部４０と、位相検知部４１と、発光制御部４２と、測距演算部４３と、物体判定部４４と、移動体追跡部４５と、信号出力部４６とメモリ等を備えている。各機能ブロックはマイクロコンピュータ及びその制御プログラム並びに周辺回路で実現されている。

モータ制御部４０は回転多面鏡２２を回転軸心Ｐ周りに所定速度で回転するようにモータを駆動制御し、位相検知部４１はモータ制御部４０により回転駆動される回転多面鏡２２の回転位相つまり基準位置に対する回転角度を検知する。位相検知部４１は、例えばモータまたは回転多面鏡２２の回転軸に設置されるエンコーダで構成することができる。

発光制御部４２は所定周期で発光部２０をパルス状に点滅駆動し、測距演算部４３は発光部２０の発光タイミングと受光部２３で検知された反射光の受光タイミングとの時間差に基づいて、測距装置２から測定光を反射した物体までの距離を算出する。

即ち、測距演算部４３は、以下の数式に示すように、測定光と反射光との検出時間差Δｔに基づいて、測距装置２から物体までの距離Ｄｓを算出する。尚、数式中、Ｃは光速である。
Ｄｓ＝Δｔ・Ｃ／２

さらに、測距演算部４３は位相検知部４１で検知された回転多面鏡２２の回転位相、つまり測定光を偏向反射した偏向面とその回転角度に基づいて、このとき検出された物体までの方向Ｄｒを算出する。当該距離Ｄｓと方向Ｄｒによって測距装置２を始点（基準点）とした位置ベクトルが表される。

このような測距装置２として、例えば、光源に波長９０５ｎｍの半導体レーザを用い、走査幅角度７０度（図１（ｂ）参照）、走査面数５、走査面間の最大角度約４０度（各面の傾斜角が０度、７度、１４度、２４度、３９度（図１（ａ）参照））、走査分解能０．３度、回転多面鏡２２の回転速度１２００ｒｐｍ（５０ｍｓ／１回転）、床面Ｆでの検出範囲４．９ｍ×２．８ｍの測距装置２が例示できる。

以下、この測距装置２を用いた場合を例に説明する。尚、本発明による測距装置２の具体構成は、図２の構成に限定されるものではなく、また走査幅角度等の各部の数値も例示に過ぎず、これらの値に限定されるものではない。

図４（ａ）に示すように、床面ＦがＺ＝０とするＸＹ基準面になり、扉体１０ａ，１０ｂが配置される平面が参照面となるＸＹＺ３次元直交空間に対して、測距装置２は、ＸＹ基準面と所定角度（ここでは直角である例を示すが、直角に限らない）で交差する参照面または当該参照面の近傍で、ＸＹ基準面からＺ方向に離隔した位置に設置されている。

そして、測距装置２は測定光の照射方向とＸＹ基準面とが交差するように測定光を走査し、当該測定光が照射された物体からの反射光を検出するように構成されている。

図４（ａ）には、測距演算部４３で算出された物体の位置ベクトルＶｉｊが示されている。図４（ａ）に示すように、測距装置２から物体に向けて出射される測定光の走査面と参照面との角度をθｉとし、図４（ｂ）に示すように、走査面上で中央に位置する走査光と任意の走査光との角度をφｊとし、物体までの距離をＤｓｉｊとし、測距装置２を始点（基準点）とする位置ベクトルＶｉｊの終点のＸ，Ｙ，Ｚ座標（図４（ａ），（ｂ），（ｃ）中、○印で示された点）を（ｘｉｊ，ｙｉｊ，ｚｉｊ）とすると、その値が以下の数式で求められる。尚、測距装置２の設置高さは、Ｚ＝Ｈに設定されている。
ｘｉｊ＝Ｄｓｉｊ・ｓｉｎφｊ
ｙｉｊ＝Ｄｓｉｊ・ｓｉｎθｉ・ｃｏｓφｊ
ｚｉｊ＝Ｈ−Ｄｓｉｊ・ｃｏｓθｉ・ｃｏｓφｊ

即ち、測距演算部４３は、測定光及び物体からの反射光に基づいて物体の位置ベクトルを算出する演算部となる。

以下に物体検出装置３により検出される物体の検出アルゴリズムの基本を説明する。ここでは、図３に示した物体判定部４４は特に機能せず、測距演算部４３からの入力が移動体追跡部４５にそのまま出力されるものとして説明する。

図５（ａ）に示すように、時刻ｔで算出された位置ベクトルをＶｉｊ（ｔ）、時刻（ｔ＋Δｔ）で算出された位置ベクトルをＶｉｊ（ｔ＋Δｔ）とする。移動体追跡部４５は、時刻ｔから時刻（ｔ＋Δｔ）の間の物体の移動ベクトルＭｉｊを以下の数式で算出する。本実施形態ではΔｔ＝５０ｍｓｅｃ．である。
Ｍｉｊ＝Ｖｉｊ（ｔ＋Δｔ）−Ｖｉｊ（ｔ）

移動体追跡部４５で算出された移動ベクトルＭｉｊによって移動体の移動方向及び移動距離が示され、移動距離を時間Δｔで除することによって移動体の移動速度が求まる。

即ち、移動体追跡部４５は、時系列的に測距演算部４３で算出された二つの位置ベクトルＶｉｊ（ｔ＋Δｔ），Ｖｉｊ（ｔ）に基づいて物体の移動ベクトルＭｉｊを算出する演算部となる。

信号出力部４６は、移動体追跡部４５で算出された物体の移動ベクトルＭｉｊのうち少なくとも所定の向き及び大きさを満たす移動ベクトルＭｉｊを示す信号を出力するように構成されている。

具体的に、移動体が参照面（扉体１０ａ，１０ｂ）に対して近接する方向に移動し、その移動速度が所定速度以上である場合、或いは、移動体が参照面（扉体１０ａ，１０ｂ）に対して近接する方向に移動し、参照面までの距離が所定の値以内に近接したときに、当該移動ベクトルを示す信号が出力される。

図５（ｂ）に示すように、移動体追跡部４５は、上式に基づいて算出した移動ベクトルＭｉｊを当該移動ベクトルの始点または終点の何れかを含むＸＹ基準面に平行な平面へ投影して得られる投影ベクトルを当該物体の移動ベクトルとして生成するように構成されていてもよい。投影ベクトルによって、移動体のＸＹ基準面からの高さと、水平方向の移動方向と移動距離または移動速度が把握でき、参照面に到達する時間と到達位置が二次元の簡易な演算処理で精度よく捕捉できるようになる。

また、移動体追跡部４５は、移動体を時間Δｔで追跡しながら、時間Δｔよりも長い時間の移動ベクトルを算出してもよい。例えば、同じ物体の時刻ｔ、ｔ＋Δｔ、ｔ＋２Δｔ、ｔ＋３Δｔ（直近）の４回の位置ベクトルに対して、時刻ｔと時刻（ｔ＋３Δｔ）の間の移動ベクトルを算出すれば、移動方向及び移動速度の平均値が求まり、瞬時的なノイズの影響が排除される結果、精度が良くなる。

以上が物体検出装置３により検出される物体の検出アルゴリズムの基本であるが、実際には、測距装置２で検知された物体が自動ドアの開閉を制御するのに必要な人等の真の検出対象ではなく、ハエ等の昆虫であったり、鳥類であったり、雪や雨等の自然現象であたりする場合がある。また、犬や猫等の小動物である可能性もある。そのような場合に扉体１０ａ，１０ｂを開閉するのは好ましくない。

そこで、物体検出装置３の距離演算部４３や物体判定部４４や移動体追跡部４５には、このようなノイズ源となる検出対象を除去するための各種のフィルタ処理部が設けられている。以下に説明する。

図６に示すように、測距演算部４３は、ＸＹ基準面からＺ方向に第１距離ｈ１離隔した第１境界面Ｆ１と、測距装置２からＸＹ基準面に向けて第２距離ｈ２離隔した第２境界面Ｆ２との間の検出空間に存在する物体に対して位置ベクトルを算出するように構成されている。

このように構成されると、第１距離ｈ１より低い位置での移動体の接近によって扉体１０ａ，１０ｂが開閉されることが回避される。例えば、第１距離ｈ１を３５０ｍｍに設定することにより、小動物等を検出対象から排除することができる。また、第２距離ｈ２を３００ｍｍに設定することにより、通常存在することが無い測距装置２の近傍の移動体を排除することができる。第１距離ｈ１及び第２距離ｈ２の具体的数値は例示に過ぎずこの値に限らない。除去すべき対象に応じて適宜設定すればよい。

また、第１境界面Ｆ１と第２境界面Ｆ２で上下が仕切られる検出空間は一つに限らず複数あってもよい。例えば、ＸＹ基準面からＺ方向に第１距離ｈ１＝３００ｍｍの第１境界面Ｆ１と、測距装置２からＸＹ基準面に向けて第２距離ｈ２＝３００ｍｍの第２境界面Ｆ２との間で仕切られる第１の検出空間と、ＸＹ基準面からＺ方向に第１距離ｈ１´＝８００ｍｍの第１境界面Ｆ１´と、ＸＹ基準面からＺ方向に第２距離ｈ２´＝７００ｍｍの第２境界面Ｆ２´との間で仕切られる第２の検出空間の二つの検出空間に対してそれぞれ位置ベクトルを求めるように構成してもよい。

また、第１境界面Ｆ１，Ｆ１´間の領域と、第１境界面Ｆ１´と第２境界面Ｆ２との二つの検出空間に対してそれぞれ位置ベクトルを求めるように構成してもよく、第１境界面より上の検出空間全体に対して位置ベクトルを求めるように構成してもよい。

第１距離ｈ１，ｈ１´及び第２距離ｈ２，ｈ２´を適切な値に設定することで、検出対象を絞り込むことができる。例えば、床面より上５０ｍｍから３００ｍｍの範囲に絞り込めば、高さが１５０ｍｍ前後の一般的な手押し台車の動きを検出でき、床面より上３００ｍｍから８００ｍｍの範囲に絞り込めば、小動物及び身長７００ｍｍ前後までの幼児の動きを検出できる。また床面５０ｍｍ以上の範囲全体を検出空間とすれば、床面近傍のゴミや落ち葉等のみを取り除いた物体検知を行うことができる。

第１境界面Ｆ１または第２境界面Ｆ２が平面である必要はなく、凹凸面で構成されていてもよい。この場合には、床面Ｆ等に設置された固定物を背景として検出空間から除外することができる。例えば床面Ｆに設置されたプランター等の植栽物が風で揺れるのを人の動きと誤検出することが回避できる。

第１境界面Ｆ１または第２境界面Ｆ２の値を物体検出装置３に設定するために、信号処理装置４にハンドヘルドコンピュータ等のデータ入力機器を接続して、第１距離ｈ１及び第２距離ｈ２を示す数値を直接入力してもよいし、移動体が存在しない環境下で測距装置２を作動させて、床面Ｆの近傍で検出された複数の物体の位置ベクトルの包絡面または当該包絡面から所定距離Ｚ方向に離れた面を、背景を表す第１境界面Ｆ１として自動設定する境界面設定部を信号処理装置４に備えてもよい。これらの設定値はマイクロコンピュータの内蔵メモリまたは外部メモリに記憶され、演算時に読み出される。尚、当該メモリは不揮発性メモリであることが好ましい。

測距装置２から床面までの鉛直距離や走査角等の基本的データは、例えば、物体検出装置３の設置時に上述のデータ入力機器を介して手動入力することにより設定可能であり、物体検出装置３から出射される測定光を光軸チェッカ等の治具を用いてその姿勢を検知し、鉛直方向や走査方向等が所定の方向を向くように、物体検出装置３の取り付け姿勢を調整することが可能である。

物体検出装置３の設置時に測距したデータに基づいて床面までの鉛直距離、測定光の走査角を演算してメモリに記憶すればよく、または演算結果を外部に出力し、その値に基づいて設置位置や姿勢を調整することができる。

尚、信号出力部４６を含めて、信号処理装置４と外部装置（例えば、上述のドア制御装置６やハンドヘルドコンピュータ等）とのインタフェースはＵＳＢ等の公知の有線または無線通信インタフェースを用いることができる。

測距演算部４３で算出された位置ベクトルが蜂やハエ等の昆虫であったり、鳥類であったり、雪や雨等の自然現象であったりする場合の誤検出を防止するための処理手順を説明する。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、ＸＹＺ３次元空間を少なくともＸ方向及びＹ方向に沿って複数領域に分割する（図中の格子は分割された各領域が示されている）。例えば、床面Ｆの検出範囲が４．９ｍ×２．８ｍである場合には、７０×４０の領域に分割することが好ましい。各分割領域は断面が７ｃｍ角の柱状領域となる。

また、物体検出装置３の設置環境に基づき、測距可能な領域に対して物体を検知する有効領域と物体を検知しない除外領域とを設定できるようにしてもよい。図７（ａ）に示すハッチング領域は、プランター等が設置され、物体を検出する必要が無い領域として設定された除外領域である。

物体判定部４４は、５０ｍｓｅｃ．の走査周期で測距演算部４３によって算出された各位置ベクトルについて、その終点が少なくとも２回連続して同じ分割領域に位置するか否かを判断し、連続して同じ分割領域に終点が位置する位置ベクトルであれば、飛来する昆虫や雪等の自然降下物ではないと判別する。つまり、物体判定部４４は、時系列的に連続して位置ベクトルの終点が含まれる分割領域に検出対象となる物体が存在する確率が高いと判別する。

次に、物体判定部４４は、当該物体が存在すると判別した分割領域がＸＹ方向に所定数近接する場合に当該物体が検出対象となる所定の大きさの同一の物体であると判別してそれらの位置ベクトルをグループ化する。

所定数とは、人であることの確からしさを示す値で、断面が７ｃｍ角の分割領域では少なくとも２領域が近接していれば、人の腕程度の幅であると判定できるので、この例では２に設定している。この値は、分割領域のサイズと検出対象物のサイズに基づいて決定される値で、少なくとも検出対象物のサイズを分割領域のサイズで除した値より小さな値に設定される。

また、近接とは、物体が存在すると判別した分割領域がＸＹ平面視で縦、横、斜めに隣接して存在する態様や、数領域だけ隔てて存在する態様を含む。数領域とは、分割領域のサイズと検出対象物のサイズや測距装置の走査密度により適宜設定される領域数であり、測距装置の走査密度を高めることによりゼロにできることが望ましい。

図７（ａ），（ｂ）で、白丸を付した分割領域は位置ベクトルの終点が存在する分割領域が孤立していることを示し、黒丸を付した分割領域は位置ベクトルの終点が存在する分割領域が隣接していることを示している。

本実施形態では一走査周期の間に同じ分割領域で複数の位置ベクトルの終点が算出される場合もある。そのような場合も含めて連続する二回の走査周期の間に同じ分割領域で少なくとも一つの位置ベクトルの終点が連続して算出されることが、終点が連続して同じ分割領域に位置するか否かを判断する前提となる。

例えば、同じ走査周期で算出される位置ベクトルが同一分割領域で複数存在する場合や、異なる走査面で算出される位置ベクトルが同一分割領域で複数存在する場合でも、それぞれについて個々に判断することはない。

尚、同じ走査周期で算出される位置ベクトルが同一分割領域で複数存在する場合、それらがＺ方向に所定距離以上離れていればそれぞれに異なる物体が有ると判定することも可能である。特に物体の移動速度に対し走査周期を十分早く設定できない場合は、一回の走査周期で物体検知した方がよい場合もある。

そして、物体判定部４４は、グループ内で所定条件を満たす位置ベクトルをその物体の代表位置ベクトルＶｒｉｊとしてメモリに格納し、移動体追跡部４５は、メモリから読み出した当該代表位置ベクトルＶｒｉｊに基づいて上述の移動ベクトルを算出する。

所定条件を満たす位置ベクトルは、参照面に最も近接した分割領域に含まれる位置ベクトル、またはグループの重心位置となる分割領域に含まれる位置ベクトルであることが好ましい。重心位置となる分割領域とはグループ内の位置ベクトルの平均位置ベクトルが存在する分割領域をいう。尚、重心位置の算出方法としては、上記以外に様々な簡略化した方法を採用することができる。図７（ａ）には、参照面に最近接した分割領域に含まれる位置ベクトルを代表位置ベクトルＶｒｉｊとする例が示されている。

位置ベクトルに替えて、グループの重心位置となる分割領域の中心となるＸＹ座標や当該分割領域の最も参照面に近いＸＹ座標を所定条件を満たす位置ベクトルとして出力してもよい。

物体判定部４４は、ＸＹＺ３次元空間が少なくともＸ方向及びＹ方向に沿って複数領域に分割されている場合に、位置ベクトルの終点が含まれる分割領域に物体が存在すると判定して、当該分割領域に対応した物体の位置情報を生成するように構成されていればよく、常にグループ化して表位置ベクトルＶｒｉｊ等の位置情報を出力するものに限らない。

この場合、ＸＹＺ３次元空間がＸ方向及びＹ方向に沿って複数領域に分割されているので、各分割領域はＺ方向に長く延びた柱状の領域となる。位置ベクトルの終点が含まれる柱状の領域が物体の存在する領域であると物体判定部により判定され、その分割領域に対応した物体の位置情報が生成される。従って、物体のＺ方向の位置（高さ）がどのような値であるかにかかわらず、測距装置からＸＹ基準面に沿った二次元領域での物体の有無が判別されるようになる。

以下、検出空間が第１境界面Ｆ１と第２境界面Ｆ２で上下が仕切られている場合に、測距演算部４３、物体判定部４４及び移動体追跡部４５により実行される演算処理の手順をフローチャートに基づいて説明する。

図８に示すように、測距演算部４３は、反射光を検出すると（ＳＡ１）、その反射位置までの距離を算出するとともに（ＳＡ２）、位相検知部４１からの出力に基づいて反射位置の方向を位置ベクトルＶｉｊの方向として算出し（ＳＡ３）、終点のＸ，Ｙ，Ｚ座標（ｘｉｊ，ｙｉｊ，ｚｉｊ）を算出して当該座標を距離及び時刻とともにメモリに記憶する（ＳＡ４）。

物体判定部４４は、メモリから読み出した位置ベクトルの終点のＺ座標が、連続する走査周期で同じ分割領域に存在し、さらに第１境界面Ｆ１と第２境界面Ｆ２で上下が仕切られる検出空間に含まれているか否かを判断し（ＳＡ５）、ＯＫであれば、グループ化処理を行なって（ＳＡ６）、その代表位置ベクトルＶｒｉｊ（ｔ）を走査時刻ｔとともにメモリに格納して移動体追跡部４５に引渡し（ＳＡ７）、ＮＧであれば（ＳＡ５）、当該位置ベクトルを消去する（ＳＡ８）。測距演算部４３は、以上のステップＳＡ１からＳＡ４までの処理を繰り返し、物体判定部４４は、以上のステップＳＡ５からＳＡ８までの処理を繰り返す。

図９に示すように、移動体追跡部４５は、一走査が終了する度に物体判定部４４から引き渡された単一または複数の代表位置ベクトルＶｒｉｊ（ｔ）と、前回走査時の代表位置ベクトルＶｒｉｊ（ｔ−Δｔ）との差、即ち移動ベクトルＭｉｊ（ｔ）を算出してメモリに記憶する（ＳＢ１）。

移動体追跡部４５は、メモリに記憶した複数の移動ベクトルのうち、参照面に向かい、所定距離以内、且つ、所定速度以上の移動ベクトルを、信号出力部４６からドア制御装置６に出力すべき情報であると判別して（ＳＢ２）、当該メモリに記憶された移動ベクトルに出力フラグを設定する（ＳＢ３）。移動体追跡部４５は、以上のステップＳＢ１からＳＢ３の処理を一走査周期毎に繰り返す。信号出力部４６は、当該出力フラグが設定された移動ベクトルを示す信号をドア制御装置６に出力する。

尚、既に説明したように、移動体追跡部４５は、ステップＳＢ１で自らが算出した移動ベクトルを当該移動ベクトルの始点または終点を含むＸＹ基準面に平行な平面へ投影して得られる投影ベクトルを物体の移動ベクトルとして生成してもよい。

また、分割領域のグループ化に際しては、近接領域を同一値でラベル付けするラベリング処理が採用され、所定サイズだけ領域を膨張させる膨張処理により孤立点が吸収され、その後、所定サイズだけ領域を収縮させる収縮処理により、複数に重畳した移動体を分離処理することができる。

さらに分割領域がＺ方向に沿って複数領域に分割されている場合には、移動体追跡部４５は、Ｚ方向への分割領域群毎に、時系列的に連続して位置ベクトルの終点が含まれる分割領域に物体が存在すると判別するとともに、当該物体が存在すると判別した分割領域がＸＹの何れかの方向に所定数近接する場合に当該物体が検出対象であると判別してそれらの位置ベクトルをグループ化し、グループ内で所定条件を満たす位置ベクトルに基づいて物体の移動ベクトルを算出する処理をＺ方向距離が等しい複数の分割領域毎に実行するように構成することも可能である。

この場合、分割領域がＺ方向にも分割されるので、Ｚ方向に分割された領域毎に各位置ベクトルがグループ化される。ＸＹ基準面からＺ方向に沿った物体の位置が異なる場合でも、それらに対応した物体の移動ベクトルが算出される。例えば、ＸＹ基準面からＺ方向に８０ｃｍ，３０ｃｍの高さで各分割領域を設定すれば、子供の動きと大人の動きを分離し、台車の動きと人の動きを分離して検出することができるようになる。

以上の説明では、３次元的な位置ベクトル及び移動ベクトルを用いた移動体の判別方法を説明したが、２次元上（ＸＹ平面上）で物体判別する場合には、以下のように処理してもよい。

測距演算部４３によって算出された位置ベクトルを、物体判定部４４がＸＹ基準面に投影して、図７（ａ）に示すようなＸＹ基準面に区画された複数の領域のうち、その位置ベクトルの終点が含まれる分割領域に物体が存在すると判定して、その分割領域に対応した物体の位置情報を生成することができる。つまり、位置ベクトルの終点のＸＹＺ座標のうち、ＸＹ座標に基づいて処理すればよい。

この位置情報の時間的な変化に基づいて、移動体追跡部４５がＸＹ基準面での移動速度や移動方向等の情報として移動情報を算出すればよい。後に詳述するドアの開閉制御に必要な位置情報及び速度情報は、ＸＹ基準面上の位置情報及び移動情報で十分であり、最初に２次元的な情報として取得することで演算処理を大幅に簡素化することができる。

２次元の場合も３次元位置ベクトルの場合と同様に、２次元上で複数区画に広がる物体検知に対してグループ化、グループの重心位置の算出、孤立点の排除等の処理が可能である。またＺ方向に複数の分割領域を設定した場合は、各Ｚ方向の分割領域毎に位置情報を算出し、それぞれに図７（ａ）のような平面状のマップを設定すればよい。

このように構成すれば、Ｚ方向に分割された領域毎に位置情報及び移動情報を生成することができるため、子供と大人の動きを分離して検出したり、台車の動きを他と分離して検出することが可能になる。Ｚ方向に分割された複数領域に跨る物体の場合は、各分割領域のマップを合成することで一つの物体として処理することも可能である。

図７（ａ）では、ＸＹＺ３次元空間がＸ方向及びＹ方向に沿って互いに直交する分割線で格子状に複数領域に分割される例を説明したが、分割される領域の形状やサイズは上述した例に限らない。例えば、図１４に示すように、ＸＹＺ３次元空間をＸＹ基準面上でＸ＝０，Ｙ＝０の位置を中心として、例えば７ｃｍ単位で拡径する複数の円弧と、中心から径方向に向かう所定角度ピッチ、例えば５度ピッチの線分で区画される領域に分割することも可能である。

この場合、円弧に沿った領域間を移動する物体はドアには近づかない移動であると判断して、ドアの開閉制御に影響しないように信号出力部から移動体の信号が出力されないように構成することができる。また、径方向に沿った領域間を移動する物体はドア中心部に近づいたり遠ざかる移動であると判断して、径方向に沿った領域間の移動情報のみを使って移動速度の算出を簡易化することも可能になる。このように位置情報または移動情報の算出方法や活用方法に応じて、分割領域の形状を矩形・台形・扇形等に設定することができ、そのサイズも検出対象物のサイズや移動速度に応じて設定することが可能である。

ドア制御装置６は、物体検出装置３から出力された移動ベクトルを示す信号を受信して参照面に備えた扉体１０ａ，１０ｂを開閉制御する。ドア制御装置６は、移動ベクトルの向き、大きさ、及び移動ベクトルの終点と参照面（扉体１０ａ，１０ｂ）との相対距離に基づいて、扉体１０ａ，１０ｂの開閉の要否、及び／または開閉速度を決定する。

具体的に、ドア制御装置６は、移動ベクトルに基づいて移動体が到達する扉体１０ａ，１０ｂの幅方向予測位置と、その位置に到達するまでの予測時間を算出して、当該予測時間後に幅方向予測位置で移動体が扉体１０ａ，１０ｂ位置を通過することができる適正な時期に、扉体１０ａ，１０ｂの開放制御を開始する。

当該適正な時期は、扉体１０ａ，１０ｂと移動体の距離、移動体の速度、扉体１０ａ，１０ｂの開閉速度に基づいて決定され、扉体１０ａ，１０ｂの開放時間が極力短くなる時期である。

また、中央部分に一人だけ近づいてくる場合は半開制御を行い、複数人が近づいてくる場合には全開制御を行うこと等が可能である。

既に説明したような複数の検出空間に対して算出された個々の移動ベクトルに基づいて、扉体１０ａ，１０ｂの開閉制御をきめ細かく行うことが可能になる。

例えば、移動体が幼児程度の低身長であると判別できる場合であって、近傍に大人と判別できるような移動体が存在しない場合に、扉体１０ａ，１０ｂの開放を禁止することで、幼児の迷い込みや犬や猫の小動物の進入を阻止する。

例えば、移動体が幼児程度の低身長であると判別できる場合であって、近傍に大人と判別できるような移動体が存在しない場合に、扉体１０ａ，１０ｂが開放されていれば、閉塞を禁止することで、幼児、犬や猫の小動物が扉体１０ａ，１０ｂに挟まれる事故の発生を阻止する。

但し、移動体が幼児程度の低身長であると判別できる場合であって、近傍に大人と判別できるような移動体が存在する場合には、扉体１０ａ，１０ｂを開放制御する。

つまり、ドア制御装置６は、扉体１０ａ，１０ｂが閉状態にある場合に受信した移動ベクトルが単一でありその向きが扉体１０ａ，１０ｂに接近する方向であっても、当該移動ベクトルの始点または終点の高さが所定高さより低い場合には、扉体１０ａ，１０ｂの閉状態を維持する。

以下、本発明の別実施形態を説明する
上述の実施形態では、ＴＯＦ方式の測距装置２を例に物体検出装置を説明したが、測定光の強度をＡＭ変調するＡＭ方式の測距装置２を採用することも可能である。また、光源としてレーザダイオードに替えてＬＥＤを用いることも可能である。

ＡＭ方式とは、測定光の強度が振幅変調され、監視対象領域に向けて出力した測定光と、測定光に対する物体からの反射光との位相差Δφに基づいて、測距装置から物体までの距離Ｄｓを、以下の数式に基づいて算出する方式である。数式中、Ｃは光速、ｆは変調周波数である。
Ｄ＝Δφ・Ｃ／（４π・ｆ）

さらに、ＡＭ方式とＴＯＦ方式を組み合わせて、振幅変調された測定光をパルス状に発光させて、測定光に対する反射光の遅延時間及び位相差に基づいて測距する方式であってもよい。尚、この場合、変調波の波長より短い距離が位相差に基づいて算出され、変調波の波長より長い距離が遅延時間に基づいて算出される。

先の実施形態では、説明の便宜のため、扉体１０ａ，１０ｂの一方の側にのみ物体検出装置３を設置し、扉体１０ａ，１０ｂの外側から接近する移動体を検出する例を説明したが、図１（ａ）の破線で示すように、扉体１０ａ，１０ｂの他方の側にも物体検出装置３（２，４）を設置し、扉体１０ａ，１０ｂの内側から接近する移動体を検出することも可能であることはいうまでもない。

図１０に示すように、先の実施形態で説明した測距装置２に替えて、各偏向面２１が回転軸心Ｐ方向に傾斜することなく回転軸心Ｐに平行な面に形成され、平面視で正多角形の回転多面鏡２２を備え、発光部２０と受光部２３と回転多面鏡２２が一体で走査面が軸心Ｓ周りに回動するように筐体を揺動させる揺動機構２４を備えた測距装置２を採用してもよい。揺動機構２４による揺動角度及び揺動速度を調整することにより、図２（ａ）と同様の走査面を構成することができる。

また、上述した実施形態では、回転方向に沿って基準面２１ａから次第に傾斜角度が大きくなるように、且つ、隣接する偏向面間の面倒れ角の差分が異なる値となるように構成された例を説明したが、本発明は、このような角度関係に限定される必要はなく、隣接する偏向面間の面倒れ角の差分が等しい値に設定されていてもよい。

図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、偏向ミラー２１と、偏向ミラー２１を所定軸心Ｐ周りに回転または揺動するモータを備えた駆動部２４と、回転軸心Ｐに対してそれぞれ異なる傾斜角度θで偏向ミラー２１に入射する複数の光源を備えた発光部２０と、測定光に対する反射光を偏向ミラー２１を経由して集光する集光光学系２５と、集光光学系２５で集光された反射光を受光する受光部２３とを備え、発光部２０の各光源が偏向ミラー２１の回転周期または揺動周期に同期して切り替えられ、偏向ミラー２１で偏向された測定光の走査面Ｓが、ＸＹ基準面に対してそれぞれ異なる角度で交差するように構成されている測距装置を用いてもよい。

当該測距装置は、光源にＬＥＤが採用され、その出力光がＡＭ変調されている。複数の光源が、偏向ミラー２１の回転周期または揺動周期に同期して切り替えられることにより、それぞれ異なる周期で発光され、且つ、それらの測定光が偏向ミラー２１に異なる角度θで入射するように構成されている。その結果、測定光の走査面がＸＹ基準面に対してそれぞれ異なる角度で交差するように走査され、二次元に走査される測定光が３次元的に走査されるようになる。物体からの反射光は、偏向ミラー２１を介して集光光学系２５に入射して集光され、受光部２３で検出される。符号４１は、モータまたは偏向ミラー２１の回転軸に設置されるエンコーダで構成される位相検知部４１である。

図１２（ａ），（ｂ）には、当該測距装置の発光部２０と集光光学系（レンズ）２５，２６と受光部２３の典型的な構成が示されている。図１２（ａ）に示すように、各光軸Ｌ１〜Ｌ５が平行に配列された複数のＬＥＤで発光部２０が構成され、集光光学系２６を介して出射される。各測定光は集光光学系２６を経由することによってそれぞれ異なる傾斜角度θで偏向ミラー２１に入射する。

図１２（ａ）では、ＬＥＤ１の光軸と集光光学系２６の光軸が一致するようにＬＥＤ１が配置され、ＬＥＤ２からＬＥＤ５にかけて次第にその光軸と集光光学系２６の光軸が平行姿勢を保持した状態で離隔するように他のＬＥＤが配置された例が示されている。

各光軸に沿って出射された測定光が集光光学系２６の焦点位置を通過して偏向ミラー２１に入射し、回転軸心Ｐ周りに回転する偏向ミラー２１によって偏向走査される。

図１２（ｂ）に示すように、偏向ミラー２１で偏向走査された測定光の反射光は、集光光学系２５を介して光源２０の配列方向に対応した細長い受光面を備えた単一のピンフォトダイオード（ＰＩＮ−ＰＤ）（受光部２３）で受光される。

図１３（ａ）には、図１１の測距装置に採用される発光部２０と受光部２３の別の態様が示されている。一対の光源ＬＥＤと受光素子ＰＤが遮蔽板を介して複数対配列されて、発光部２０と受光部２３が構成された例が示されている。光源にＬＥＤが用いられ、受光部にフォトダイオードＰＤが用いられ、単一の集光光学系（レンズ）２５が用いられている。

集光光学系２５に対する各光源の光軸Ｌ１〜Ｌ５の配置は、図１２（ａ）で説明した光源と集光光学系２６との配置と同じである。各光源から出射された測定光の反射光が集光光学系２５を介してその近傍に配置された受光素子で検出されるように構成されている。

図１３（ｂ）には、さらに別の態様が示され、一対の光源ＬＥＤと受光素子ＰＤを複数対備えて発光部２０と受光部２３が構成されている。一対の光源ＬＥＤと受光素子ＰＤに一つの小さな集光光学系（レンズ）２５が共用されるように組み込まれている。回転軸心Ｐに対してそれぞれ異なる傾斜角度θで偏向ミラー２１に入射するように、光源ＬＥＤと受光素子ＰＤの各対の光軸Ｌ１〜Ｌ５が予め所定の傾斜角で配置されている。

図１３（ｃ）に示すように、図１３（ｂ）に示す構成に代えて、光源ＬＥＤと受光素子ＰＤにそれぞれ集光光学系２５が組み込まれていてもよい。

図１２（ａ），図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した光源ＬＥＤと受光素子ＰＤの各対で構成される発光部２０と受光部２３は、少なくとも一つの光源ＬＥＤの光軸が回転軸心Ｐに対して直角に偏向ミラー２１に入射し、他の光源ＬＥＤの光軸が偏向ミラー２１に対して次第に小さな入射角度で入射するように配置されているが、本発明の測距装置は、このような配置に制限されることはない。例えば、図１２（ａ）を例にすると、光軸Ｌ１上に設置された光源ＬＥＤ１を中心に上下に対象に各光源が配列されていてもよい。

図１１に示す測距装置２で、偏向ミラー２１が揺動駆動される場合には、偏向ミラー２１として単面ミラーが用いられるのが好ましいが、偏向ミラー２１が回転駆動される場合には、両面ミラーや回転多面鏡を用いることもできる。また、偏向ミラーとしてＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）で形成された揺動型偏向ミラーを用いてもよい。

図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）には、さらに別の様態の測距装置の構成が示されている。レーザでなる発光部２０とフォトダイオードでなる受光部２３を備え、発光部２０から出力される測定光の光軸が第１揺動ミラー２１ｚで揺動され、第２揺動ミラー２１ｙに導かれる構成である。第１揺動ミラー２１ｘの回転軸Ｐｚの傾きと第２揺動ミラー２１ｙの回転軸Ｐｙの傾きを異ならせることで、測定光を２次元的に走査することができる。この場合、第１揺動ミラー２１ｚと第２揺動ミラー２１ｙとを所定の揺動周期比で同期して揺動させることで、測定光を図１５（ｃ）に示すようなリサージュ形状となりように走査することができる。揺動ミラーとして、揺動モータで駆動される単面ミラーや上述のＭＥＭＳを用いることも可能である。

図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）には、当該別の様態の測距装置が用いられた自動ドア装置１が示されている。当該測距装置２は、扉体の幅方向の走査幅角度が７２度、扉体の遠近方向の走査角度が４２度に設定され、走査分解能０．３度、床面Ｆでの検出範囲４．９ｍ×２．８に設定されている。

上述した実施形態では、自動ドア装置に組み込まれる測距装置及び物体検出装置を説明したが、本発明を採用する測距装置及び物体検出装置は、自動ドア装置以外にも応用することが可能であり、例えば、建物や部屋の出入口や駅構内出入口に設置され、入退室する人の数や動きを検出する人体検知装置等に適用することができる。また、凹凸のある地面を走行する移動車両に障害物検出装置として取り付けてもよい。この場合、第１境界面Ｆ１の値を地面の凹凸の影響を排除するような高さに設定すれば、精度良く障害物を検出できるようになる。

上述した実施形態で説明した各測距装置２の用途は、自動ドア装置や人体検知装置等に限定されず、三次元的に測距して位置ベクトルを求める必要がある様々な用途に用いることができる。

上述した様々な実施形態は何れも本発明の一例であり、物体検出装置、測距装置等のサイズや形状等の具体的構造、信号処理装置の具体的な回路構成、信号処理手順を遂行するソフトウェアの具体的な手順等は、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計できることはいうまでもなく、本発明の技術的範囲が上述の例に限定されるものではない。

１：自動ドア装置
２：測距装置
３：物体検出装置
４：信号処理装置
６：ドア制御装置
１０ａ，１０ｂ：扉体
１１：支持機構
１２：駆動機構
４０：モータ制御部
４２：発光制御部
４３：測距演算部
４４：物体判定部
４５：移動体追跡部
４６：信号出力部
Ｆ：参照平面

Claims (11)

1. ＸＹＺ３次元直交空間のＸＹ基準面と所定角度で交差する参照面または当該参照面の近傍で、ＸＹ基準面からＺ方向に離隔した位置に設置され、測定光の照射方向とＸＹ基準面とが交差するように測定光を二次元的に走査し、当該測定光が照射された物体からの反射光を検出する少なくとも一つの測距装置と、
   測定光及び反射光に基づいて前記物体の位置ベクトルを算出する距離演算部と、
   前記位置ベクトルに基づいて生成された位置情報及び／または移動情報を示す信号を出力する信号出力部と、を備えている物体検出装置。
2. ＸＹＺ３次元空間が少なくともＸ方向及びＹ方向に沿って複数領域に分割され、前記位置ベクトルの終点が含まれる分割領域に物体が存在すると判定して、当該分割領域に対応した物体の位置情報を生成する物体判定部を備えている請求項１の物体検出装置。
3. 前記物体判定部は、ＸＹ基準面からＺ方向に第１距離離隔した第１境界面と、第１距離より長い第２距離離隔した第２境界面との間の検出空間で、前記位置ベクトルの終点が含まれる分割領域に物体が存在すると判定して、当該分割領域に対応した物体の位置情報を生成する請求項２記載の物体検出装置。
4. 前記物体判定部は、物体が存在すると判定した分割領域が所定数近接して存在する場合に、当該物体が検出対象であると判別して当該分割領域をグループ化し、グループ内で所定条件を満たす分割領域に物体が存在すると判定して、当該分割領域に対応した物体の位置情報を生成する請求項２または３記載の物体検出装置。
5. さらに前記分割領域がＺ方向に沿って複数領域に分割され、
   前記物体判定部は、Ｚ方向への分割領域のうち物体が存在すると判定した領域がＸＹの何れかの方向に所定数近接して存在する場合に、当該物体が検出対象であると判別して当該分割領域をグループ化し、グループ内で所定条件を満たす分割領域に物体が存在すると判定して、当該分割領域に対応した物体の位置情報を生成する請求項４記載の物体検出装置。
6. 前記所定条件を満たす分割領域が、グループ化された分割領域のうち前記参照面に最近接した分割領域、またはグループ化された分割領域の重心位置となる分割領域である請求項４または５記載の物体検出装置。
7. 前記物体が存在すると判定された位置情報を時系列的に取得し、その変化に基づいて物体の移動情報を算出する移動体追跡部を備えている請求項１から６の何れかに記載の物体検出装置。
8. 請求項１から７の何れかに記載の物体検出装置に組み込まれる測距装置であって、
   発光部と、前記発光部から出力された測定光を偏向走査する複数の偏向面を備えた回転多面鏡と、測定光が物体で反射された反射光を受光する受光部とを備え、
   前記回転多面鏡の各偏向面が回転軸心に対して相対的に異なる傾斜角を持つように形成され、各偏向面で偏向された測定光の走査面が、前記ＸＹ基準面に対してそれぞれ異なる角度で交差するように構成されている測距装置。
9. １から７の何れかに記載の物体検出装置から出力された物体の位置情報及び／または移動情報を示す信号を受信して前記参照面に備えたドアを開閉制御するドア制御装置であって、
   前記位置情報及び／または移動情報に基づいて、前記ドアの開閉の要否及び／または開閉速度を決定するドア制御装置。
10. 前記ドアが閉状態にある場合に受信した位置情報及び／または移動情報に基づき得られる物体の高さが所定高さより低い場合には、前記ドアの閉状態を維持する請求項９記載のドア制御装置。
11. 扉体と、前記扉体を開閉駆動する駆動機構とを含む自動ドア装置であって、
    前記駆動機構を制御する請求項９または１０記載のドア制御装置を備えている自動ドア装置。

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