JP3129439B2

JP3129439B2 - 検出システム

Info

Publication number: JP3129439B2
Application number: JP04506054A
Authority: JP
Inventors: トレット、ジョン
Original assignee: トレット、ジョン
Priority date: 1991-04-15
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 2001-01-29
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: AU1379192A; CA2107333A1; WO1992018413A1; EP0580607A1; JPH06506534A; GB2254916B; TW237516B; GB2254916A; GB9107981D0; US5420430A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は検出システムに関する。

開閉戸口において障害物の存在を検出するために、検
出システムが用いられて来た。最も基本的な形は、赤外
線発信器が戸口の一方の側に取り付けられ、赤外線検出
器が、戸口の他方の側でドアの先端エッジ上に取り付け
られている。発信器の光軸が受信器の光軸と一直線にな
っているので、光ビームが発信器から受信器へと、戸口
を横断して延びている。その場合に受信器は、戸口に障
害物がないことを表示する信号を発信する。障害物がビ
ームを遮った場合には、検出器の出力が変化して障害物
が存在することを表示するので、制御手段が作動して、
ドアの動きを止め、そして／または動きの方向を逆転さ
せる。

この配置での問題は、検出器と放射器の間の距離が減
少すると共に検出器が受取る光の強さが極めて顕著に増
大することにある。もし、閉止動作の最後の段階の間に
戸口に入った障害物が、例えば人間の手のように少しく
半透明気味であるならば、その手を通して通過した光が
検出器によって検出されるので、ドアは手の上で閉止し
続けることとなる。この問題は、ドアが閉止点に近付く
につれて放射器のビーム強度または検出器の感度を低減
させるように働く付加回路手段を設けることによって、
ある程度克服された。しかし、これではまだ不満足であ
る。何故ならば、第一には、ステップ的な低減しか達成
されないし、第二には、高価な付加回路手段が必要であ
るからである。

本発明の目的は、改善された検出システムを提供する
ことにある。

本発明によれば、一つの検出システムが提供される
が、その検出システムは、放射ビームを放射するための
放射器と、放射器からの放射を検出するための検出器
と、対象物の動きに応じて放射器と検出器の間の放射経
路の長さを変化させ、同時にその放射の経路が放射器と
検出器の光軸の少なくとも一方となす角度を変化させる
ための手段を含んでいて、放射器から検出器へ発信され
る放射の強度が、前記の角度の関数として、放射の経路
の長さが減少すると共に前記経路に沿って検出器へと放
射される放射の強度も減少することによって、変化する
ようになっている。

本発明によれば、さらに一つの検出システムが提供さ
れるのであり、その検出システムは、発散する放射ビー
ムを放射するための放射器と、広がった視界を有する検
出器を含んで成り、その放射器と検出器は、発散するビ
ームの光軸と広がった視界の光軸が、それら２軸の間に
ほぼ所定の距離をおいて相互にほぼ平行に保たれるよう
に相対的な動きを止められており、検出器は、前記の光
軸に沿う方向での放射器と検出器の間の距離と、放射器
を検出器に繋ぐ線と前記一つの光軸の間の角度との両者
の関数である出力信号を発生して、放射器と検出器の間
の距離の減少が検出器の出力信号を増大させようとする
際には、角度の増大がその出力信号を低下させることと
なるように配置されている。

以降では、本発明による検出システムを、実施例を示
す添付の概略的図面を参照しつつ説明する。それら図面
においては、図１は、一つのシステムの側面図である。

図２は、距離と光の強度の関係を示すグラフである。

図３は、一つの赤外線放射器についての、光の強度と
角度変位の関係を示す極座標と直交座標のグラフであ
る。

図４は、別のシステムの側面図である。

図５は、放射器と検出器が相互に近接したときの、図
４のシステムの側面図である。

図６は、さらに別のシステムの側面図である。

図７は、さらにまた別のシステムの側面図である。

図１に示されているように、赤外線放射器２が開閉ド
ア４の先端エッジに取り付けられている。放射器の光軸
６は、ドアに対して直角にドアの開口部を横切って延び
ている。赤外線検出器８が、開口のドアの先端エッジと
は反対の側にある突き当たりポスト10上に取り付けられ
ている。検出器８の検出領域の光軸12は、突き当たりポ
スト10に対して直角に開口部を横切って延びている。光
軸６と12は、相互に平行に延びているが、所定の距離だ
け間隔をおいて位置している。放射器の光軸は、それに
沿う出力が最大である軸線である。検出器の光軸は、そ
れに沿う感度が最大である軸線である。放射器12は、光
が光軸６に沿うときに強度が最大で、光軸から離れると
共に感度が減る幅の広い光ビームを放出するように設計
されている。

図３は、相対的光度と角度変位の関係を示す極座標と
直交座標のグラフの一つの例を示している。グラフから
わかるように、最大の強度1.00は光軸すなわちグラフの
縦軸に沿う方向である。そして、その強度は光軸からの
角度変位と共に減少し、45゜の角度においては0.5すな
わち最大の強度の半分まで減少している。このことは、
つまり、グラフの光軸上の與えられたどの点の場合で
も、光軸と45゜の角度をなす線上にあって放射器からの
距離が同じである点へと動かせば光の強度は半分まで減
少するということである。

放射器と検出器のどちらかまたは両者の角度特性が、
光軸に対する角度が60゜であるときに光の強度が光軸上
の光の60％未満まで減少するようであるのが望ましい。
他の角度特性を有する放射器や検出器も用いることがで
きる。

ドア４が広く開いた状態で作動し始めるとき、放射器
８を検出器２に結ぶ線14は、光軸12とθ_１の角度をなし
ている。ドアが閉止に向かって動いて位置4Aに到達した
ときには、放射器と検出器の間の距離は減少するが、線
14Aと光軸12の間の角度θ_２は増大することになる。こ
れら二つの要因は、互いに反対の効果を生むように働
く。放射器と検出器の間の距離の減少は、検出器が受け
取る光の強度を増大させるように働く。しかし、角度が
θ_１からθ_２へと増大することは、検出器が受け取る光
の強度を減少させるように働く。

図２のグラフの曲線18は、検出器が受け取る光の強度
と放射器からの距離の関係を示している。そこで見られ
るように、距離がDo（ドアが広く開いているとき）から
閉止に向けて減少して行くと共に、光の強度は漸進的に
増大し、離れの距離Dpにおいてピークすなわち最大レベ
ルに達し、それからは光の強度は減少し、離れの距離Dc
（ドアが閉止したとき）において最小値になる。最適の
条件下では、DcとDoにおける光の強度は同等であるべき
で、そして、Dpにおける強度は最小限に大きくあるべき
である（DcとDoにおける強度より60dBを超えない）。

もし、両者の光軸の間隔が、例えば半分になってなら
ば、好都合な効果がまだ認められるが（曲線20を見
よ）、最大と最小の出力信号の差が約50％まで増大す
る。

それとは対照的に、曲線16は、従来技術の場合のよう
に、光軸12が光軸６と同じレベルつまり同じ線上に持っ
て来た場合の、検出される光の強度を示している。そこ
で見られるように、強度は、距離がDoからDcへと短くな
るにつれて、ピーク値を持つことなしに漸進的に増大し
ている。

両光軸６と12の間の必要な間隔は、検出器および／ま
たは放射器の光学的プロフィルによって決定される。基
本としては、もし、放射器によって放射されるビームが
角度の狭い円錐であるか、または検出器の検出領域が角
度の狭い円錐であるならば、両光軸６と12の間の間隔は
縮小することができ、逆の場合も同様である。

目的は、ドアが開くかまたは閉じるときに、検出器か
らの出力信号がほぼ一定になるように、放射器および／
または検出器の特性とそれらの光軸間の間隔を按配する
ことである。

放射器と検出器が相互に垂直方向にずれて位置してい
る故に、ドアと突き当たりポストの間のギャップが最小
になるときの安全性が改善される。何故ならば、検出の
領域が、もはやギャップを単に横断しているのではな
く、放射器と検出器の垂直方向の位置ずれに起因して、
ギャップに沿う方向により多く指向されているからであ
る。

複数の放射器と検出器の列が、突き当たりポストとド
アの先端エッジに沿って設置されることが理解されよ
う。図４で見られるように、三つの放射器30,32,34がド
ア36に沿って相互間に間隔をおいて設置されており、三
つの検出器40,42,44が突き当たりポスト38に沿って設置
されている。放射器と検出器の光軸同志間の位置ずれ
は、図１について説明した基準に合致するように決めら
れている。放射器30のビームは、隣り合う二つの検出器
40と42に投射するに十分なだけ広く、投射器32のビーム
は、隣り合う二つの検出器42と44に投射するに十分なだ
け広い。一つおきおよび間に入る放射器を連続してオン
・オフするための適当なスイッチ回路を用いるならば、
各検出器はどの時点においても一つだけの放射器からの
信号を受け取るようになる。このような配置の場合に、
普通の検出列の場合と同様な安全性が、しかもそれが放
射器および検出器の数をほとんど半分にしても得られる
ということが理解されよう。もし一つの利点が、ドア36
が突き当たりポスト38に接近するときに生ずる。図４で
見られるように、有効な検出ビームが、ギャップを横断
するよりもギャップに沿ってより多く走るので、一般に
指の直径は隣り合う検出器の間隔よりも狭い故に、そう
なっていない場合ならば検出されずにギャップの中に入
る可能性がある幅の狭い指を検出できる。

図６に示されている変形においては、図４と同じ部分
には同じ参照番号をつけてある。三つの放射器30,32,34
と三つの検出器40,42,44に加えて、さらに三つ放射器30
A,32A,34Aとさらに三つの検出器40A,42A,44Aが設置され
ている。

各々の放射器30A,32A,32Aは、突き当たりポスト38上
に取り付けられて、対応する放射器30,32,34と向き合っ
ており、各々の検出器40A,42A,44Aは、ドアの先端エッ
ジ36上に取り付けられて、対応する検出器40,42,44と向
き合っている。したがって、検出のビームは交錯してい
る。もし、放射器／検出器のセット30A,32A,32Aと40A,4
2A,44Aが独立して作動するならば、これは、一つのセッ
トが働かなくなったときにも安全性を確保する。放射器
／検出器のセットが二つあることにより、検出のビーム
同志間のピッチは半分になる。

さらに別の変形においては、すべての放射器を一方の
側に、そして、すべての検出器を他方の側に取り付ける
こともできる。

以上においては、放射器と検出器は赤外線式の放射器
と検出器であるとして説明したが、他種の放射、例えば
超音波放射の放射器や検出器が用いられることが理解さ
れよう。

図７に示された配置においては、放射器50と検出器52
の両者が、開閉戸口の突き当たりポスト48上に、相互間
に間隔を置いて並んで取り付けられている。反射器54が
開閉ドアの先端エッジ上に取り付けられている。放射器
と検出器の光軸は、相互に平行に延びている。図７に示
すようにドアが広く開いているときには、放射器からの
光のビームは、放射器の光軸に対してはθ_１の角度をな
している。ドアが閉じて反射器が図７の54Aの位置に来
たときには、その角度はθ_２に変わる。この達成された
効果は、図１のシステムに関して説明した効果と全く同
じである。どちらの場合も放射器と検出器の間の光の経
路の長さが変わるが図７の場合に限り、放射器と検出器
の両者は、相対的に動かないように拘束されている。

以上で説明した検出システムのすべての場合におい
て、放射器、検出器、反射器のうちの少なくとも一つの
光学的特性は、光軸から離れるにつれて光の強度が減少
するような特性でなければならない。このことは適当な
プロフィルに作られたレンズを関連部品と共に用いるこ
とによって達成される。それの代わりとして、適当にグ
レード付けされたディフューザを関連部品と共に用いる
ことによっても、同じ効果が達成される。

レンズまたはディフューザのための、個々の場合ごと
に設計された角度関係プロフィルを用いることによっ
て、最適の結果が達成される。つまり、検出器によって
検出される信号が、放射器と検出器の間の光の経路の長
さに関係なく一定に保たれるようになる。例えば、放射
器または検出器のレンズ上に、それの光軸から離れて、
あるプロフィルを持ったディフューザ作用を付加するこ
ともできよう。しかし、ほとんどの実用目的のために
は、検出器からの最大の出力が、放射器と検出器の間隔
の最大と最小の間で起って、その出力が、間隔が最大ま
たは最小の場合に生成される出力より5dBを超えないな
らば十分である。

以上において検出システムを開閉ドアと共に説明した
が、このシステムが、他の保安システムと共に、例えば
ロボットや運搬車両との組み合わせで用いられるに適し
ていることが理解されるであろう。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】放射ビームを放射するための放射器と、放
射器からの放射を検出するための検出器と、対象物の動
きに応じて放射器と検出器の間の放射経路の長さを変化
させると同時にその放射の経路が放射器と検出器の光軸
の少なくとも一方となす角度を変化させるための手段と
を含み、放射器から検出器の方へ発信される放射の強度
が、前記の角度の関数として、放射経路の長さが減少す
ると共に前記経路に沿って検出器へ放射される放射の強
度も減少するということによって変化するようになって
いる検出システム。
【請求項２】前記放射器と検出器の間の放射経路の中に
一つの反射器を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】前記放射器と検出器は相対的に動かないよ
うに拘束されているが、前記反射器は前記放射器と検出
器に対して動きうるように取り付けられている、請求項
２記載のシステム。
【請求項４】所定の角度対強度の特性を有するようにプ
ロフィルを決められたレンズ手段を含み、そのレンズ手
段が、前記の放射器、検出器、反射器のうちの少なくと
も一つに組み付けられて、検出器へ発信される放射の強
度に変化を持たせている、請求項１ないし３のいずれか
１項に記載のシステム。
【請求項５】所定の角度対強度の特性を有するディフュ
ーザ手段、そのディフューザ手段が、前記の放射器、検
出器、反射器のうちの少なくとも一つのものに組み付け
られて、検出器へ発信される放射の強度に変化を持たせ
ている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシス
テム。
【請求項６】前記経路に沿って反射器から検出へと発信
される放射器からの光の強度を変化させるために、前記の角度と共に反射器の手段、反射度が変化する、請
求項２記載のシステム。
【請求項７】検出器によって検出される放射の強度が、
経路の長さがその最大と最小の間の中間の値であるとき
にピークになり、検出されるそのピークの信号が、経路
の長さが前記の最大または最小であるときに検出される
信号より60dBは大きくない、請求項１ないし６のいずれ
か１項に記載のシステム。
【請求項８】発散する放射ビームを放射するための放射
器と、広がった視界を有する検出器を含み、その放射器
と検出器は、発散するビームの光軸と広がった視界の光
軸がそれらの間にほぼ所定の距離をおいて相互にほぼ平
行に保たれるように相対的な動きが止められており、検
出器は前記光軸に沿う方向の放射器と検出器の間の距離
と、一方の前記光軸と放射器を検出器に繋ぐ線との間の
角度との両者の関数である出力信号を発生させて、放射
器と検出器の間の距離の減少が検出器の出力を増大させ
ようとする際には、角度の増大がその出力信号を低下さ
せるように配置されている検出システム。
【請求項９】前記放射器と検出器が赤外線放射器と検出
である、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のシス
テム。
【請求項１０】放射器によって発生されるビーム、また
は受信器によって受け取られるビームの角度特性が、光
軸に対する角度が60゜の場合に、光の強度が60％未満ま
で減少するような特性である、請求項１ないし９のいず
れか１項に記載のシステム。
【請求項１１】検出器の出力が、放射器と検出器の間の
間隔が最大の場合と最小の場合においてほぼ等しい、請
求項８記載のシステム。
【請求項１２】最大の出力が、放射器と検出器の間の間
隔の最大と最小の間において起り、それが、間隔が最大
または最小のときに生成された出力より5dBを超えるこ
とがない、請求項８記載のシステム。
【請求項１３】検出器の感度がその光軸からの角度変位
に応じて減少している、請求項８または９に記載のシス
テム。
【請求項１４】光の出力の強度が、その光軸からの角度
変位に応じて減少している、請求項８または９に記載の
システム。
【請求項１５】各々が請求項１ないし14のいずれか１項
に記載されている複数のシステムを含む検出列であっ
て、各列の各放射器が、隣接している列の対応する検出
器に光を向けるように配置されている検出列。
【請求項１６】各々が請求項15に記載の２個の列を含
み、一方の列の各放出器は他方の列の対応する放射器と
向き合っており、一方の列の各検出器は他方の列の対応
する検出器と向き合っている検出列の配置。