JP4150777B2

JP4150777B2 - 物体検知装置

Info

Publication number: JP4150777B2
Application number: JP2005504687A
Authority: JP
Inventors: 雅直白石
Original assignee: Optex Co Ltd
Current assignee: Optex Co Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2024-01-23
Also published as: WO2004068175A1; JPWO2004068175A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動ドアセンサや防犯用センサなどとして用いられる物体検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の物体検知装置は、１つの投光素子または１つの受光素子で複数の検知エリアを監視する検知ユニットを内蔵している（特許文献１参照）。図７に投光側の検知ユニットを代表として示す。図７において、投光素子８１の前方に出射用のレンズ体８２が配置されている。このレンズ体８２は、複数の検知エリアＳ１〜Ｓ４を形成するレンズ面８２ａ〜８２ｄを有しており、両外側のレンズ面８２ａ，８２ｄと内側のレンズ面８２ｂ，８２ｃとの境界線上に段差８３が生じ、これが意図しない光学面となって、正常な検知エリア以外のエリアＳ１０に向かう、不正常な光路１０が形成され、この不正常な光路１０によりボケエリアが生じて誤動作の原因となる。
【０００３】
また、前記投光素子８１には、これに封入された発光ダイオード８５（受光素子の場合はフォトトランジスタ）の中心ずれなどが原因で、個体ごとに指向性にばらつきがある。組立時の素子８１とレンズ体８２との位置ずれによる指向性のばらつきもある。例えば、発光ダイオード８５が素子８１の中心に対し右側にずれて封入されていて、右方向の指向性が強い場合は、レンズ体８２の右側に位置するレンズ面８２ｃ，８２ｄからの検知線が強くなって、この方向での検知エリアＳ３，Ｓ４の感度が高くなる。一方、レンズ体８２の左側に位置するレンズ面８２ａ，８２ｂからの検知線は弱くなって、この方向での検知エリアＳ１，Ｓ２の感度が低くなる。このため、製品検査時に、目標感度と異なる値とったとき、レンズ体８２の光学的な原因によるものか、素子８１自体または組立位置のばらつきの影響によるものかの判断が付きにくい。
【特許文献１】
実用新案登録第３００４８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、素子の指向性にばらつきがあったり、組立誤差があっても、全てのエリアを均一な感度で検知することができる誤動作の少ない物体検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の物体検知装置は、検知線の投光素子または受光素子と、単一の前記素子に対して複数の検知エリアを形成するプリズム体と、前記素子とプリズム体との間に配置されたレンズ体とを備え、レンズ体とプリズム体との間で検知線をプリズム体の稜線に沿って平行な方向に向けるように設定され、前記プリズム体は、前記稜線で区画される複数のプリズム片を有し、各プリズム片が前記複数の検知エリアのそれぞれを形成するプリズム小片を有している。
【０００６】
検知線は、レンズ体とプリズム体との間で、このプリズム体の稜線に沿って平行な方向に出入射され、プリズム体の稜線間に形成されるプリズム片の各プリズム小片を通過するとき複数方向に屈折されて出入射されることにより、複数の検知エリアを形成する。ここで、前記投光素子または受光素子の指向性にバラツキがあるとき、例えば右方向に強い指向性のある投光素子の場合は、プリズム体の右側のプリズム片からは強い検知線が、左側のプリズム片からは弱い検知線が出力される。しかし、これら各プリズム片には屈折角度の異なる複数のプリズム小片が設けられ、これらプリズム小片からの検知線はそれぞれ各検知エリアに向かって出射される。つまり、右側のプリズム小片から出射される強い検知線と、左側のプリズム小片から出入射される弱い検知線とが合成されて、合成された検知線が１つの検知エリアに対して出射される。このため、各エリアでの検知感度が均一化される。
【０００７】
また、例えば右方向に強い指向性のある受光素子の場合は、プリズム体の右側のプリズム片から入力される検知線に対する感度が高くなり、左側のプリズム片から入力される検知線に対する感度が低くなる。しかし、これら各プリズム片には屈折角度の異なる複数のプリズム小片が設けられ、検知エリア内で反射した検知線が、すべてのプリズム小片を通って受光素子に入射される。つまり、右側のプリズム小片を通って受光素子の右側から入射する感度の高い検知線と、左側のプリズム小片を通って受光素子の左側から入射する感度の低い検知線とが合成される。このため、各エリアからの検知線に対する受光素子の検知感度が均一化される。
【０００８】
また、以上のようなプリズム体を用いることにより、従来のように、検知線を各検知エリアに向けて屈折させて出入射させるためにレンズ体に複数のレンズ面を形成する必要がなくなり、レンズ体の全面を段差のない形状にできる。したがって、各レンズ面の境界面でボケエリアが形成されることがなく、このボケエリアを原因とする誤動作の発生がなくなる。
【０００９】
前記プリズム体は、前記レンズ体と反対側の正面とレンズ体側の背面との一方が単一の平坦面で形成され、他方がプリズム片を１単位として、プリズム小片ごとに前記単一の平坦面に対して異なる角度をなす複数の平面で形成されていることが好ましい。この構造によれば、プリズム体の一方の面は平坦面であるから、プリズム体の製造が容易である。
【００１０】
また、前記プリズム体は、その正面が前記単一の平坦面であることが好ましい。このようにすれば、プリズム体のプリズム片における外方を向く正面にごみ等が付きにくい。
【００１１】
さらに、前記プリズム体は、前記素子を収納するケースに着脱自在に装着されて、ケースの前面の一部を形成していることが好ましい。このようにすれば、内カバーを共通にして検知エリアの異なる各種のプリズム体と交換することができる。
【００１２】
以上のように、本発明の物体検知装置によれば、素子の指向性にばらつきがあったり、組立誤差があっても、全ての検知エリアを均一な感度で検知することができ、しかも誤動作の発生を少なくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る物体検知装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の物体検知装置の全体構造を示す正面図である。この物体検知装置は、細長い樹脂製のケース１と、これの上部および外周部を覆う樹脂製の化粧カバー２とを備え、この化粧カバー２がケース１に着脱可能に取り付けられている。
【００１４】
図２は、化粧カバー２を取り外して示すケース１の平面図である。このケース１は、光学部品３および電子部品４が取り付けられるベース１１と、これを上方から覆ってベース１１に固定される樹脂製の内カバー１２とを有している。前記電子部品４には、一対の投，受光素子４１，４２と、これに電気的に接続される電気回路４３とが含まれている。また、前記光学部品３として、前記投，受光素子４１，４２に対向して設けられるレンズ体５と、これの前方に対向して配置されて複数の検知エリアを形成するプリズム体６とを用いている。前記投、受光素子４１，４２とレンズ体５は一組となって、能動型の検知ユニット７を構成しており、この検知ユニット７の２つをベース１１の左右に並べて配置して、図１の化粧カバー２の前壁に形成した開口窓２５から外部に臨ませている。投光素子４１は例えば、近赤外線を検知線として発生する発光ダイオードを樹脂モールドしたものであり、受光素子４２は例えば、投光素子４１からの近赤外線が人体のような物体に当たって反射した反射線を受光して電気信号に変換するフォトダイオードを樹脂モールドしたものである。
【００１５】
図２において、１３は前記ケース１に化粧カバー２を着脱可能に装着するための係止爪、１４は物体検知装置を外部の支持部材に固定するためにベース１１に設けた固定部である。
【００１６】
前記プリズム体６は、前記内カバー１２と同一の色に着色された不透明な１枚の平板により形成されて、各検知ユニット７に１枚、合計２枚が前記各組のレンズ体５の前方に、内カバー１２の前面壁部の一部を形成するように、着脱自在に取り付けられている。
【００１７】
図３は前記投光素子４１とレンズ体５およびプリズム体６の全体を示す斜視図、図４はその平面図である。受光素子４２とレンズ体５およびプリズム体６の全体も、これと同一である。図３のように、前記プリズム体６は、前記レンズ体５と反対側でケース１の外部に露出する正面側が平坦面６ａとされ、レンズ体５と対向する背面側に、上下方向Ｖに延びる複数の稜線Ｌが形成されており、これら稜線Ｌにより複数のプリズム片６０に区画されている。前記プリズム体６の背面側を平坦面としてもよく、要するに、正面と背面の一方を平坦面とすることで、両面を凹凸のあるレンズ面とする場合と比較して、プリズム体６の製造が容易になる。また、ケース１の外部に露出する正面側を単一の平坦面６ａとすることにより、プリズム体６のプリズム片６０にごみ等が付きにくくなる。
【００１８】
レンズ体５は、図４に示すように、投光素子４１から出射された検知線Ｐ１を、平行光にしてプリズム体６へ出射する。前記各プリズム片６０は、複数の検知エリア、例えば図５に示すように、４つの検知エリアＳ１〜Ｓ４のそれぞれを形成する第１〜第４プリズム小片６１〜６４を有している。これらプリズム小片６１〜６４には、プリズム体６の単一の平坦面６ａに対して異なる角度をなす複数の平面６１ａ〜６４ａが形成されている。
【００１９】
図５Ａ，５Ｂは、図４に示すプリズム体６のＡ部分とＢ部分をそれぞれ拡大して示している。同図からわかるように、検知線Ｐ１は、プリズム体６の稜線Ｌに沿って平行に入射し、そのプリズム片６０に形成した第１〜第４プリズム小片６１〜６４の平面６１ａ〜６４ａを通過して屈折し、各検知エリアＳ１〜Ｓ４に向かって投射される。受光側では、検知エリアＳ１〜Ｓ４内の物体に当たって反射した反射線が、図２のプリズム体６からレンズ体５を経て受光素子４２へと入力され、受光素子４２に接続された電気回路４３からの出力により物体が検知される。
【００２０】
ここで、図４の投光素子４１自体の指向性にばらつきがあったり、投光素子４１とレンズ体５との組立て誤差によって、例えば右側に強い指向性のある場合は、図５Ｂのように、プリズム体６の右側部分から出力される検知線が強くなり、一方、左側部分から出力される検知線は図５Ａのように弱くなる。
しかし、前記プリズム体６には複数のプリズム片６０が形成され、これらプリズム片６０には、複数の検知エリアＳ１〜Ｓ４のそれぞれを形成する第１〜第４プリズム小片６１〜６４が形成されていて、各プリズム小片６１〜６４を通る検知線Ｐ１１〜Ｐ１４は、それぞれの検知エリアＳ１〜Ｓ４に向けて出射され、合成されて図４に示す各検知エリアＳ１〜Ｓ４を形成する。このように、図５Ａの弱い検知線Ｐ１１〜Ｐ１４と図５Ｂの強い検知線Ｐ１１〜Ｐ１４とが合成される結果、図４の各検知エリアＳ１〜Ｓ４にはプリズム体６で合成された均一強度の検知線が出力されて、各検知エリアＳ１〜Ｓ４における検知感度が均一化される。
【００２１】
さらに、以上のようなプリズム体６を用いることにより、従来のように、検知線を各検知エリアに向けて屈折させて出射させるためにレンズ体に複数のレンズ面を形成する必要がない。その結果、図４のように、滑らかな出射面を持つレンズ体５を用いることができるので、各レンズ面の境界面でボケエリアが形成されることがなく、このボケエリアを原因とする誤動作の発生をなくすことができる。また、プリズム体６が内カバー１２に着脱自在に取り付けられているから、内カバー１２を共通にして検知エリアの異なる各種のプリズム体６と交換することができる。
【００２２】
図２の受光素子４２に対向する受光側のプリズム体６も同一の構造になっており、上述した投光側と同一の効果が得られる。すなわち、図６に示すように、検知エリアＳ１〜Ｓ４内の物体に当たって反射した反射線が検知線Ｐ２１〜Ｐ２４として第１〜第４プリズム小片６１〜６４を通り、平行光Ｐ１となって図２のレンズ体５に入り、レンズ体５で集光されて受光素子４２で受光される。例えば、図６の第１の検知エリアＳ１から検知線Ｐ２１が発生した鳩合、この検知線Ｐ２１が各プリズム片６０の第１プリズム小片６１を通って平行光Ｐ２となり、図２のレンズ体５を経て、合成されて受光素子４２で受光される。このように、受光素子４２には、図６のすべてのプリズム片６０を通って、左右両側から検知線２１が入力される。他の検知エリアＳ２〜Ｓ４で検知線Ｐ２２〜Ｐ２４が発生した場合も同様である。したがって、受光素子４２に左右の指向性があっても、検知線Ｐ２１〜２４の受光感度は平均化されるので、各検知エリアＳ１〜Ｓ４における検知感度が均一化される。また、段差のない滑らかな出射面を持つレンズ体５を用いることができるので、各レンズ面の境界面でボケエリアが形成されることがなく、このボケエリアを原因とする誤動作の発生をなくすことができる。
【００２３】
以上の実施形態では、図２に示す投、受光素子４１，４２を用いた能動型の検知ユニットを示したが、本発明では、能動型のものに限らず、人体のような物体が発する遠赤外線を検知する受動型のものを採用することもでき、その場合は受光素子のみが用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は同等部分を示す。
【図１】本発明の物体検知装置の全体構造を示す正面図である。
【図２】同物体検知装置における化粧カバーを取り外して示すケースの平面図である。
【図３】同物体検知装置における素子、レンズ体およびプリズム体の配置を示す斜視図である。
【図４】同物体検知装置における素子とレンズ体およびプリズム体の配置を示す平面図である。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は同物体検知装置の投光側のプリズム体による作用を説明する平面図である。
【図６】（Ａ）および（Ｂ）は同物体検知装置の受光側のプリズム体による作用を説明する平面図である。
【図７】従来の物体検知装置の概略を示す平面図である。
【図８】図７の物体検知装置の作用を示す平面図である。

Claims

検知線の投光素子または受光素子と、
単一の前記素子に対して複数の検知エリアを形成するプリズム体と、
前記素子とプリズム体との間に配置されたレンズ体とを備え、
レンズ体とプリズム体との間で検知線をプリズム体の稜線に沿って平行な方向に向けるように設定され、
前記プリズム体は、前記稜線で区画される複数のプリズム片を有し、
各プリズム片が前記複数の検知エリアのそれぞれを形成するプリズム小片を有している物体検知装置。
請求項１において、前記プリズム体は、前記レンズ体と反対側の正面とレンズ体側の背面との一方が単一の平坦面で形成され、他方がプリズム片を１単位として、プリズム小片ごとに前記単一の平坦面に対して異なる角度をなす複数の平面で形成されている物体検知装置。
請求項２において、前記プリズム体の正面が前記単一の平坦面である物体検知装置。
請求項１において、前記プリズム体は、前記素子を収納するケースに着脱自在に装着されて、ケースの前面の一部を形成している物体検知装置。