JP4443776B2 - Scanning light sensor - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームで走査して監視領域内の物体の有無を監視する走査型光センサに関し、特に、光ビーム走査手段からの走査ビーム照射範囲を容易に設定可能な走査型光センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の走査型光センサとして、本出願人により先に提案された特願２０００−１１３５号等に記載されたものがある。
この装置は、発光手段、受光手段、反射体及び走査ミラーを備えた一対のユニットを、物体の監視領域を挟んで対面配置し、互いのユニットから他のユニットに向けて走査ミラーにより光ビームを走査することにより、２つの三角形状の領域を組み合わせて四角形状の領域を監視する構成である。そして、対面側ユニットの反射体からの反射光が、監視領域を横切って受光素子で受光されれば物体無しと判定し、受光されなければ物体有りと判定する。
【０００３】
ところで、このような走査型光センサの実用に際しては、監視領域の幅や高さを、可能であれば自由に、少なくとも複数通りから選択できることが望まれる。その場合、走査ビームの照射領域を、監視領域の幅や高さに合わせて変更する必要がある。
走査ビームの照射領域を変更する場合、従来は走査ミラーの走査角を調整して行っている。例えば、上述の走査型光センサの場合、走査ミラーとして例えば特開平８−２２０４５３号公報等で公知の電磁型ガルバノミラーが例示されている。この場合、前記ガルバノミラーは、駆動電流値とミラー走査角との間に比例関係があるため、ガルバノミラーの駆動電流値を調節することにより所望のミラー走査角を得るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、駆動電流値を調節する方法では、監視領域の幅や高さを変更する毎に、走査ミラーの駆動電流値をいちいち手動で設定し直さなければならない。また、走査ミラーの製造ばらつき等により走査ミラー毎の駆動電流値−走査角特性のばらつきが無視できない場合には、実際の走査角を確認しつつ駆動電流値を調節する必要がある。このように、従来の駆動電流値を調節する方法は、監視領域の幅や高さの変更に伴うミラー走査角の調節に手間がかかり、延いてはコスト高を招くという問題がある。
【０００５】
尚、特開平１１−１４４１６１号公報に記載の光レーダセンサタイプや国際公開ＷＯ９７／３３１８６に記載の透過タイプの走査型光センサも、同様の問題を有する。
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、監視領域に合わせて走査ビーム照射範囲を容易に設定できる走査型光センサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明では、光ビーム発生手段からの光ビームを空間を走査するように反射する光ビーム走査手段と、前記空間からの光ビームを受光する受光手段と、該受光手段の受光の有無に基づいて物体の存在／不在を判定する判定手段とを備えた走査型光センサにおいて、前記光ビーム走査手段からの光ビームを、前記物体の監視領域のみに限定して照射する照射範囲限定手段を備え、前記照射範囲限定手段は、監視領域を示す信号に基づいて、前記光ビーム走査手段が前記監視領域のみ走査するよう光ビーム走査手段の走査角を制御する光ビーム走査制御手段を備える構成とし、前記監視領域を示す信号は、前記監視領域の境界近傍に照射された光ビーム方位上に、固有の反射光を生成する光反射手段を配置し、前記光反射手段から発生する前記固有反射光の検出出力に基づいて生成する構成とした。
【０００７】
かかる構成では、光ビーム走査手段から発生する走査ビームの照射範囲を、照射範囲限定手段が監視領域のみに照射するよう限定し、しかも、監視領域の境界近傍に固有の反射光を生成する光反射手段を配置し、この光反射手段から発生する固有反射光の検出出力に基づいて監視領域を確認しながら光ビームの照射範囲を限定するので、監視領域の変動に対応できるようになる。
【００１１】
請求項２のように、走査ミラーを揺動駆動して光ビームを走査する前記光ビーム走査手段の前記走査ミラーの揺動振幅角が揺動中心に対して対称となるよう、前記揺動中心位置を可変調節する揺動中心位置調節手段を備える構成とするとよい。
【００１３】
請求項３の発明では、前記光ビーム発生手段と、前記光ビーム走査手段と、前記監視領域の上下方向に配置された多数の再帰反射特性を有する反射器を有する反射器アレイと、前記受光手段と、前記判定手段と、前記照射範囲限定手段とを、それぞれ備える第１及び第２ユニットを、前記監視領域を挟んで互いに対面して配置すると共に、第１ユニットの光ビーム走査手段及び受光手段と第２ユニットの光ビーム走査手段及び受光手段とを、前記監視領域を挟んで対角状に配置し、一方のユニットの光ビーム走査手段からの光ビームを監視領域を介して他方のユニットの反射器アレイで反射し、その反射光を監視領域を介して前記一方のユニットの受光手段で受光可能な構成とした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、特願２０００−１１３５号に記載した走査型光センサを例として、本発明に係る走査型光センサの実施形態を説明する。
図１及び図２に、本発明に係る走査型光センサの第１参考例を示す。
図１及び図２において、走査型光センサは、監視領域１を挟んで互いに対面する第１及び第２のユニット１０，２０からなる。
【００１６】
各ユニット１０，２０は、図２に示す光ビーム発生手段としての光ビーム発生回路１１，２１と、光ビーム発生回路１１，２１から発生された光ビームを監視領域１を走査するように反射して走査ビームＢＭ１，ＢＭ２を生成する走査ミラー１２、２２と、監視領域１の上下方向に配置された多数の再帰反射特性を有する反射器１３−１〜１３−ｎ，２３−１〜２３−ｎを有して監視領域１を介して入射する走査ビームＢＭ１，ＢＭ２を反射する反射器アレイ１３，２３と、例えば前記走査ミラー１２、２２の近傍に配置されて反射器アレイ１３，２３で反射されて監視領域１を介して入射する反射ビームを受光する受光手段としての受光素子１４，２４と、受光素子１４，２４の出力信号欠落の有無を検出して欠落無しの時に物体不在の通報出力を発生する判定手段として図２に示す信号欠落検出回路１５，２５とを備えて構成される。
【００１７】
１つのユニットによる監視領域は、一方のユニットの走査ミラーと対向する他方のユニットの両端反射器を頂点とする略３角形状になる。前記第１のユニット１０の走査ミラー１２及び受光素子１４と前記第２のユニット２０の走査ミラー２２及び受光素子２４とを、監視領域１を挟んで図１に示すように対角状に配置することで、監視領域１は図１のように略四角形状となる。
【００１８】
図２に、第１のユニット１０の構成を詳述する。尚、第２のユニット２０は第１のユニット１０と同一の構成であるので説明は省略する。
図２において、光ビーム発生回路１１は、発光素子駆動回路１１Ａにより発光素子１１Ｂから高周波パルスの光ビームを発生させる。尚、光ビームは直流光でもよい。
【００１９】
走査ミラー１２は、走査ミラー駆動回路１６により対向するユニット２０の各反射器２３−１〜２３−ｎを走査ビームＢＭ１が走査するように回動軸１２ａ回りに所定周期で図中矢印方向に揺動し、発光素子１１Ｂからの光ビームを走査するように反射する。ここで、走査ミラー１２及び走査ミラー駆動回路１６で光ビーム走査手段が構成される。尚、反射器２３−１〜２３−ｎは、分割されていない連続した反射器でも構わない。
【００２０】
信号欠落検出回路１５は、受光回路１７と、コンパレータ１８と、パルス欠落検出回路１９を備える。受光回路１７は、受光素子１４からの受光信号を増幅する。コンパレータ１８は、受光回路１７の出力信号Ｓａの包絡線検波を行う整流回路１８Ａ及び整流回路１８Ａの整流出力Ｓ１を閾値演算する閾値演算回路１８Ｂを備え、信号Ｓａの整流出力Ｓ１のレベルが閾値以上の時にＳｂ＝１（論理値１）を出力し、整流出力Ｓ１のレベルが閾値未満の時にＳｂ＝０（論理値０）となる。パルス欠落検出回路１９は、コンデンサＣ、ダイオードＤ及び閾値演算回路１９ａを備えて信号Ｓｂの立下りを所定のオフ・ディレー時間Ｔｏｆ遅延させるオフ・ディレー回路１９Ａと、オフ・ディレー回路１９Ａの出力Ｓ２の立上りを所定のオン・ディレー時間Ｔｏｎ遅延させるオン・ディレー回路１９Ｂを備える。
【００２１】
以上の構成は、特願２０００−１１３５号に記載した走査型光センサと同様である。
本参考例は、上記の構成に加えて、図２に示すように、走査ミラー１２による走査ビームＢＭ１の照射範囲を制限して走査ビームＢＭ１が三角状の監視領域にのみ照射されるようにする照射範囲制限手段として所定のスリット開口幅を有するスリット板３０を、走査ミラー１２の前方所定距離の位置に配置する。尚、第２のユニット２０も同様にスリット板を備え走査ビームＢＭ２の照射範囲を制限する構成である。
【００２２】
前記スリットの開口幅は、以下のようにして決定する。
走査ミラー１２から見た監視領域１における走査ビームＢＭ１の必要照射範囲θは、光ビーム走査面（図中上下方向）内においてスリットの開口幅をＤ、走査ミラー１２の光ビーム反射点（回動中心）からスリットの図中上端と下端までの距離をそれぞれＬ１，Ｌ２とすれば、
θ＝arccos[(Ｌ１2＋Ｌ２2−Ｄ2)/(２・Ｌ１・Ｌ２)]
で表せる。
【００２３】
このように、スリットの開口幅Ｄは、監視領域１に対する走査ビームの必要照射範囲θに応じて幾何学的に求めることができる。必要照射範囲θは、監視領域１の高さと幅により決まるので、監視すべき領域に応じた開口幅Ｄのスリットを有するスリット板３０を予め用意して走査ミラー１２の前方の所定位置にセットするだけで、走査ビームを監視領域１にのみに制限して照射することができる。尚、走査ミラーは、実用において最大の監視領域で必要とされる照射範囲より広い範囲を走査できる走査角を有すればよい。
【００２４】
以上のように本参考例によれば、変更する監視領域の照射範囲θに応じて、走査ミラー１２の走査角を変更することなく、スリット板３０のスリット開口幅を設定するだけで、走査ミラーと無関係に走査ビームの照射範囲を適切に設定できる。従って、走査ミラー１２の特性ばらつき等を配慮する必要がなく、監視領域の変更に伴う光ビーム照射範囲の設定・変更の手間が軽減される。
【００２５】
尚、以下に、本参考例の走査型光センサの物体検出動作を簡単に説明する。
発光素子１１Ｂからの光ビームは、走査ミラー１２で反射されスリット板３０のスリットから監視領域１を横切って走査ビームＢＭ１として第２のユニット２０側に入射する。走査ミラー１２で反射された光ビームは、走査ミラー１２の走査角範囲で走査されるが、スリット板３０により監視領域１の必要照射範囲θの範囲に制限されて監視領域に照射される。物体２が存在しなければ順次第２のユニット２０の反射器２３−１〜２３−ｎに走査ビームＢＭ１が入射し、その反射ビームＢＭ１′が受光素子１４で受光される。受光素子１４の受光出力は、受光回路１７で増幅され、コンパレータ１８で、包絡線検波後に閾値演算され、閾値以上であればコンパレータ１８からＳｂ＝１（論理値１）が生成され、閾値未満であればＳｂ＝０（論理値０）となる。コンパレータ１８の出力信号Ｓｂは、パルス欠落検出回路１９内のオフ・ディレー回路１９Ａへ入力される。オフ・ディレー回路１９Ａは、信号Ｓｂの立上り時に信号Ｓ２＝１を出力し、信号Ｓｂの立下りからオフ・ディレ一時間Ｔｏｆ経過するまでＳ２＝１を継続する。オフ・ディレー時間Ｔｏｆは、正常時に生じる反射ビームＢＭ１′の受光されない期間より長く設定されているので、物体２が存在しなければ信号Ｓ２＝１は継統する。この継続時間がオン・ディレー回路１９Ｂのオン・ディレー時間Ｔｏｎ以上になると、信号欠落検出回路１５が出力Ｚ１＝１を生成し物体不在を通報する。
【００２６】
監視領域内に物体２が存在すれば、走査ビームＢＭ１は物体２で遮断され、物体２の影になる位置にある反射器からの反射ビームＢＭ１′はなくなる。これにより、信号Ｓ１のレベルがコンパレータ１８の閾値未満となり、信号Ｓｂ＝０の状態がオフ・ディレー時間Ｔｏｆ以上継続すれば信号Ｓ２＝０となり、信号欠落検出回路１５の出力がＺ１＝０となり物体有りを通報する。オン・ディレー回路１９Ｂのオン・ディレー時間Ｔｏｎは、走査ビームＢＭ１の１走査周期よりも長く設定されるので、一度、パルス欠落検出回路１９から生じたＺ１＝０は、その後少なくとも走査ビームＢＭ１の１走査周期以上保持され、次回の走査周期以降も前記Ｓ２＝０である限りはＺ１＝０が継続される。
【００２７】
第２のユニット２０も上述と同様の動作を行い、両ユニット１０，２０の通報出力の論理積演算結果を、走査型光センサの最終的な通報出力とすることにより、全体として四角形状の監視領域における物体の有無を監視できる。
監視領域の変更に伴うスリット開口幅Ｄの調節方法としては、図３〜図５のような方法が考えられる。
【００２８】
図３は、反射器を設けたユニット１０（２０）の前面板３１を、（ａ）〜（ｃ）のようにスリット３０の開口幅Ｄを異ならせて予め複数用意し、前面板３１全体を交換する方法である。尚、前面板３１とスリット３０を別体としてスリット３０のみを交換可能な構成としてもよい。
図４は、（ａ）、（ｂ）のようにスリット板３０の両側壁３２に複数のガイド溝３２ａを設け、（ｃ）のようなガイド溝３２ａに嵌合可能な突部３３ａを有し抜き差し可能な板３３を複数用意し、板３３の枚数を加減してスリット開口幅Ｄを調節する方法である。尚、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００２９】
図５は、スリット板３０の両側壁３２にスライド自由な可動板３４を設け、可動板３４をアクチュエータ、例えばモータ３５で図中の矢印で示す上下方向に移動させてスリットの開口幅Ｄを調節する方法である。尚、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
ところで、第１参考例のように受光有りで安全を示すタイプの走査型光センサの場合、必要照射範囲θ以外では光ビームがスリット板３０で遮断される。この遮断時間が、オフ・ディレー回路１９のオフ・ディレー時間Ｔｏｆを超えると、信号Ｓ２＝０となり、Ｚ１＝０となって、監視領域１に物体が存在しないにも拘わらず物体有りを通報するという問題がある。尚、例えば特開平１１−１４４１６１号公報等に示すような、受光有りで危険を示すタイプのセンサ、所謂レーダセンサではこのような問題はない。
【００３０】
上述の問題を回避する一方法は、スリット板３０裏面に反射器等を設け、スリット板３０で阻止される光ビームが受光器に至るようにする。そうすれば、必要照射範囲θ以外を光ビームが照射している間、受光有りとすることができる。
図６は、上述の問題を回避した本発明の第２参考例の要部を示す。
図６において、本参考例は、第１参考例の信号欠落検出回路１５内のパルス欠落検出回路１９に代えて計数回路４０を用いる構成である。計数回路４０は、走査ミラー駆動回路１６の駆動信号ＳＤ１とコンパレータ１８の出力Ｓｂを入力し、走査ミラー１２の走査一周期当たりの信号Ｓｂ＝１の発生数をカウントする。計数回路４０には、対向するユニットの反射器の数に対応した設定値が予め記憶されている。尚、その他の構成は、第１参考例と同様である。
【００３１】
本参考例によれば、計数回路４０は、走査ミラー１２の走査一周期当たりに入力する信号Ｓｂ＝１の数をカウントし設定値と比較する。物体が存在しなければ、信号Ｓｂ＝１の発生数は反射器の数に対応しており、カウント値が設定値と一致すれば、計数回路４０からＺ１＝１を出力して物体無しを通報する。カウント値が設定値と不一致であれば、Ｚ１＝０となり物体有りを通報する。
【００３２】
かかる構成によれば、スリット板３０による走査ビームの遮断時間の長短は、走査型光センサの物体有無の判定とは無関係となるので、物体が存在しないのに物体有りを通報するという問題はない。
次に、図７に上述の問題を解決する別の例である本発明の第３参考例の要部を示す。
【００３３】
第３参考例は、光ビームの遮断期間中は、物体有無の判定機能を停止する構成である。尚、第１参考例と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
図７において、走査ビームの照射範囲θ両端、例えばスリット板３０のスリット両端部に受光素子５１，５２を配置し、受光素子５１、５２の出力Ｓｒ１，Ｓｒ２をミューティング回路５３に入力する。尚、受光素子５１，５２は、スリット板３０のスリット両端部に限らず、走査ビームの照射範囲θ両端での光ビームが受光可能な位置であればどこでもよい。
【００３４】
ミューティング回路５３は、光ビームが角度α１，α２の範囲を走査している間、即ち、スリット板３０で光ビームが遮断されている期間、Ｓｍ＝１を出力する。角度α１の範囲におけるＳｍ＝１の生成は、Ｓｒ１＝１が発生したことを条件とし、角度α２の範囲におけるＳｍ＝１の生成は、Ｓｒ２＝１が発生したことを条件とする。尚、走査ミラー１２の駆動信号ＳＤ１等から走査ミラー１２の走査角度を知ることができるので、走査角度と信号Ｓｒ１、Ｓｒ２の組み合わせ処理により信号Ｓｍを生成する構成でもよい。例えば、走査角度で大凡のＳｍ＝１の生成期間を定め、それとＳｒ１＝１間又はＳｒ２＝１間との重なる期間にＳｍ＝１を生成する。２つのダイオードを備えたワイヤードＯＲ回路５４は、ミューティング回路５３の出力Ｓｍと信号欠落検出回路１５のコンパレータ１８の出力Ｓｂを入力し、出力Ｓｃをパルス欠落検出回路１９に入力する。ただし、いずれの信号も論理値１レベル＞論理値０レベルとして示した。尚、その他の構成は第１参考例と同様である。また、図中の角度φは走査ミラー１２の走査範囲を示す。
【００３５】
第３参考例の動作を図８のタイムチャートを参照して説明する。
例えば、走査ミラー１２が図中反時計方向に回動し光ビームが図の上方へ走査されつつあるとする。光ビームがスリット板３０のスリット上端を過ぎると受光素子５１で受光されてＳｒ１＝１となり、その後は、スリット板３０で光ビームは遮断され（Ｓｒ１＝０）、光ビームが再度スリットを経て監視領域１に照射される直前に、受光素子５１で再び光ビームが受光されてＳｒ１＝１となる。遮断以前にＳｒ１＝１が発生していれば、この角度α１の範囲でミューティング回路５３はＳｍ＝１を発生する。走査ミラー１２が図中時計方向に回動し光ビームが図の下方へ走査されつつある時も同様で、遮断以前にＳｒ２＝１が発生していれば角度α２の範囲で、受光素子５２の受光でＳｒ２＝１が発生してから次にＳｒ２＝１が発生するまでの間、ミューティング回路５３はＳｍ＝１を発生する。
【００３６】
これにより、Ｓｂ＝０となる光ビームが遮断されている期間中は、ＯＲ回路５４からＳｍ＝１に基づいてＳｃ＝１が出力されるので、パルス欠落検出回路１９内のオフ・ディレー回路１９Ａの出力Ｓ２＝１が継続し、Ｚ１＝１が継続される。また、オン・ディレー回路１９Ｂのオン・ディレー時間Ｔｏｎを走査一周期より長く設定しておけば、図８の破線で示すようにＳｂ＝０がオフ・ディレー時間Ｔｏｆより長く継続して、Ｚ１＝０で物体有りが通報された後、Ｓｍ＝１となってＳ２＝１がオン・ディレー回路１９Ａに入力されても、Ｓｍ＝１の期間はオン・ディレー時間Ｔｏｎ以上継続しないので、出力Ｚ１＝０が継続してパルス欠落検出回路１９の出力Ｚ１は光ビーム遮断直前の状態に固定される。
【００３７】
以上のように、本参考例によれば、光ビームが遮断状態にある期間中は、ミューティング回路５３の信号Ｓｍにより物体有無の判定機能は停止され、その間のパルス欠落検出回路１９の出力Ｚ１は光ビーム遮断直前の状態に固定される。
尚、本参考例のパルス欠落検出回路１９を図６の計数回路４０に代えてもよい。この場合は、計数回路４０の設定値は、Ｓｍ＝１によるパルス数への影響を考慮して定める必要がある。また、受光素子５１，５２に代えて線状受光素子を、スリット板３０の、光ビームが照射される角度α１及びα２に対応する位置に設ける構成としてもよい。この場合、スリット板３０で光ビームが遮断されている角度α１及びα２の期間中は、各線状受光素子から論理値１の出力が継続するので、ミューティング回路５３の出力Ｓｍは線状受光素子の出力状態に対応させて生成すればよい。
【００３８】
第３参考例の構成は、図３〜図５のスリット構造にも適用可能である。図３の場合は、各前面板３１裏側のスリット部に受光素子を配置すればよい。図４の場合は、受光素子を取付けた板３３をスリット上下端部に配置すればよい。尚、板３３の抜き差しを配慮すれば受光素子を埋め込む構造が望ましい。図５の場合も、可動板に受光素子を取付ければよい。
【００３９】
次に、図９に本発明の第４参考例を示す。
図９において、本参考例は、受光素子５１、５２の代わりにセンサが認識可能な目印として、例えば、固有の反射光パターンを生成する反射体６１、６２を、監視領域端部の光ビーム投光線上に配置する。例えば、対面するユニット２０の監視領域端部の光ビーム投光線上に配置した反射器２３−１，２３−ｎに代えて設ける。更に、図示しないが、コンパレータ１８の出力Ｓｂを包絡線検波する包絡線検波回路を設け、その出力を図７のミューティング回路５３に入力する構成とする。その他の構成は第３参考例と同様である。
【００４０】
前記反射体６１，６２としては、例えば図１０の（Ａ）、（Ｂ）のような構成が考えられる。
同図（Ａ）は、反射面６１ａ（６２ａ）の一端を支軸６１ｂ（６２ｂ）で回動自由に軸支し、他端に取り付けた例えば電歪素子等のアクチュエータ６１ｃ（６２ｃ）により所定の周波数で反射面６１ａ（６２ａ）を揺動し、前記所定周波数で変調した反射光を生じる構成である。前記所定周波数は、反射器アレイ２３（１３）により発生するパルス信号より高い周波数となるよう設定する。同図（Ｂ）は、反射領域６１Ａ（６２Ａ）と無反射領域６１Ｂ（６２Ｂ）を、反射領域６１Ａ（６２Ａ）からの反射光が所定周波数となるように交互に複数設ける。光ビームが反射体６１，６２を走査すると、反射領域６１Ａ，６２Ａからの反射光は、同図（Ａ）と同等のパルス光を得ることができる。
【００４１】
図１１のタイムチャートを参照して動作を説明する。
反射体６１，６２からの所定周波数、例えばｆ１で変調された反射光が受光されると、受光回路１７は図１１に示すように周波数ｆ１の出力Ｓａを発生し、コンパレータ１８から図１１のような出力Ｓｂが発生し、ＯＲ回路５４と図示しない包絡線検波回路に入力される。包絡線検波回路は、周波数ｆ１以上の周波数信号が入力した時のみ論理値１の出力を発生する構成とすれば、周波数ｆ１の信号入力により包絡線検波回路から信号Ｓｒ１（＝Ｓｒ２）＝１がミューティング回路５３に入力する。従って、第３参考例と同様にして信号Ｓｒ１＝１（Ｓｒ２＝１）となってから次に信号Ｓｒ１＝１（Ｓｒ２＝１）となるまでの期間で物体有無の判定処理を停止できる。
【００４２】
尚、信号Ｓｒ１、Ｓｒ２を分けて生成するためには、反射体６１，６２の変調周波数を互いに異なる周波数、例えばｆ１、ｆ２とし、周波数ｆ１の信号のみ通過させる帯域通過フィルタを有する包絡線検波回路と、周波数ｆ２の信号のみ通過させる帯域通過フィルタを有する包絡線検波回路とを設け、両包絡線検波回路にコンパレータ１８の出力Ｓｂをそれぞれ入力する構成とすればよい。尚、前述のように、走査角度と信号Ｓｒ１，Ｓｒ２の組み合わせ処理により信号Ｓｍを生成する構成とすれば、信号Ｓｒ１，Ｓｒ２を分けて生成する必要はない。
【００４３】
次に、図１２に本発明の第５参考例を示す。
本参考例は、スリットを設ける代わりに、監視領域の必要照射範囲θ以外のミラー走査範囲で光ビームの発光を停止するものである。
図１２において、対面するユニット２０における監視領域端部の光ビーム投光線上に、センサが認識可能な目印として図１０で示した反射体６１、６２を配置する。また、第４参考例で説明した包絡線検波回路７１Ａと走査ミラー角判定回路７１Ｂを備えた発光制御回路７１と、光ビーム発生回路１１内の発光素子駆動回路１１Ａと発光素子１１Ｂとの間にスイッチ素子１１Ｃとを設ける。ここで、前記発光制御回路７１及びスイッチ素子１１Ｃで光ビーム発生制御手段を構成する。その他の構成は、スリット板３０を除いた以外図２の第１参考例と同様である。
【００４４】
前記走査ミラー角判定回路７１Ｂは、包絡線検波回路７１Ａの出力Ｓｒと、走査ミラー駆動回路１６からのミラー走査角度Ａｇを示す駆動信号ＳＤ１とに基づいて、光ビームの照射方位を判定する。そして、監視領域内に光ビームが照射される位置に走査ミラー１２がある時は監視領域を示す信号として出力ＣＮＴ＝１を出力し、監視領域外に光ビームが照射される位置に走査ミラー１２がある時は出力ＣＮＴ＝０を出力する。
【００４５】
前記スイッチ素子１１Ｃは、走査ミラー角判定回路７１Ｂの出力がＣＮＴ＝１の時にＯＮし、ＣＮＴ＝０の時にＯＦＦする。
前記走査ミラー角判定回路７１Ｂの動作を、図１３のフローチャート及び図１４のタイムチャートを参照して説明する。
ステップ１（図中Ｓ１で示し以下同様とする）では、信号ＳＤ１（角度Ａｇ）と信号Ｓｒを入力する。
【００４６】
ステップ２では、信号ＳｒがＳｒ＝０からＳｒ＝１になったか否かを判定し、Ｓｒ＝１になればステップ３に進む。
ステップ３では、光ビームが監視領域外を走査し始めたと判断して出力ＣＮＴ＝０を出力する。これにより、スイッチ素子１１ＣがＯＦＦして発光素子１１Ｂの発光が停止し光ビームが停止する。
【００４７】
ステップ４では、信号ＳＤ１に基づいてステップ２でＳｒ＝１と判定した時の角度Ａｇをρとして記憶する。尚、図１４において、ρ１は反射体６１の反射光による信号Ｓｒ＝１が入力した時の境界角度を示し，ρ２は反射体６２の反射光による信号Ｓｒ＝１が入力した時の境界角度を示している。
ステップ５では、改めて信号ＳＤ１を入力し、ステップ６で入力する信号ＳＤ１に基づく角度Ａｇとステップ４で記憶した角度ρの大きさ｜Ａｇ｜と｜ρ｜を比較し、｜Ａｇ｜≦｜ρ｜か否かを判定する。｜Ａｇ｜≦｜ρ｜と判定するまでは、光ビームが監視領域外として出力ＣＮＴ＝０を継続し、｜Ａｇ｜≦｜ρ｜と判定すると光ビームが監視領域内と判断してステップ７に進み、出力ＣＮＴ＝１とする。これにより、スイッチ素子１１ＣがＯＮして発光素子１１Ｂの発光が開始し光ビームが監視領域に照射される。
【００４８】
尚、光ビームが監視領域へ照射され始めてからしばらく信号Ｓｒ＝１が生じるかもしれず、Ｓｒ＝１が生じる間ＣＮＴ＝１／０が繰り返されるが動作上の問題とならない。ＣＮＴ＝１／０の繰り返しを生じさせないためには、例えばステップ７からステップ１への移行に遅れを持たせる等して照射開始直後の信号Ｓｒ＝１を無視すればよい。
【００４９】
上記の動作を繰り返すことで、走査ミラー１２が監視領域内を走査する位置にある時のみ光ビームを発光させることができる。尚、第４参考例と同様に信号Ｓｒを信号Ｓｒ１とＳｒ２に分けてもよい。
かかる第５参考例によれば、監視領域の境界位置が高頻度に更新されるので、環境変動や劣化等により境界位置に対応する走査ミラー１２の走査角が変動しても、設定した監視領域を確実に走査でき、物体監視の信頼性が向上する。また、監視領域が変更しても自動的に走査ビームの走査範囲が変更されるので、走査ビームの走査範囲を調節する手間が省ける。
【００５０】
尚、信号Ｓｒ＝１となる角度ρ１，ρ２は一度設定すれば、その後はρ１，ρ２と角度Ａｇとの比較のみでも上述と同様の処理を行うことができ、Ａｇ＞ρ１又はＡｇ＜ρ２でＣＮＴ＝０、ρ２≦Ａｇ≦ρ１でＣＮＴ＝１とすればよい。ただし、走査角の変動等を考えると図１３のフローチャートで示すようにその都度信号ＳＤ１を入力して角度ρ１，ρ２を設定する方が望ましい。
【００５１】
また、監視領域外で光ビームの発光を必ずしも停止させる必要はなく、光ビームの強度を受光が認識できない程度に低下させる構成としてもよい。
第５参考例の場合も、走査ミラー１２が監視領域外を走査している時に物体有無の判定機能を停止させることが望ましい。その場合、図７と同様にミューティング回路５３とＯＲ回路５４を挿入し、ミューティング回路５３に走査ミラー角判定回路７１Ｂの出力ＣＮＴを入力すればよい。ミューティング回路５３は、ＣＮＴ＝１の時に出力Ｓｍ＝０、ＣＮＴ＝０の時に出力Ｓｍ＝１となる構成とする。
【００５２】
尚、スイッチ素子１１Ｃを設ける代わりに、走査ミラー角判定回路７１Ｂの出力ＣＮＴを発光素子駆動回路１１Ａに入力し、発光素子駆動回路１１Ａの出力を直接制御して光ビームの発光／停止を制御する構成としてもよい。また、この場合は、走査ミラー角判定回路７１Ｂの出力ＣＮＴに代えて発光素子駆動回路１１Ａの出力をミューティング回路５３に入力する構成としてもよい（光ビームの発光／停止はそれぞれ論理値１／０と扱われる）。
【００５３】
次に、図１５に本発明の第６参考例を示す。
本参考例は、センサが認識可能な目印を用いて、スリット板３０のスリット幅を自動制御するものである。
図１５において、対面するユニット２０の監視領域端部の光ビーム投光線上に、センサが認識可能な目印として反射体８１，８２を配置する。反射体８１は、図１６に拡大して示すように、互いに異なる周波数の反射光パターンを生じる２つの反射部８１ａ，８１ｂで構成される。反射部８１ａは、反射光パルスが周波数ｆ１となるような間隔で、反射部８１ｂは反射光パルスが周波数ｆ２となるような間隔で、それぞれ反射領域／無反射領域が設定される。反射体８２も、図示しないが同様に互いに異なる周波数の反射光パターンを生じる２つの反射部で構成されるが、各反射部の反射光パルスの周波数は、反射体８１の反射部８１ａ，８１ｂとは異なるｆ３，ｆ４に設定される。
【００５４】
スリット板８３は、開口部を挟んで上下に可動板８３ａ，８３ｂを備え、各可動板８３ａ，８３ｂが、それぞれスリット駆動機構８４Ａ，８４Ｂにより図中上下方向に移動可能である。
前記スリット駆動機構８４Ａ，８４Ｂを駆動制御するスリット制御回路８５は、信号欠落検出回路１５のコンパレータ１８からの出力Ｓｂに基づいて反射体８１，８２をそれぞれ検出する第１及び第２検出回路８５Ａ，８５Ｂと、第１検出回路８５Ａからの出力Ｓｒｔ１，Ｓｒｔ２に基づいて出力ＣＴＬ１によりスリット駆動機構８４Ａを制御する第１スリット位置調節回路８５Ｃと、第２検出回路８５Ｂからの出力Ｓｒｂ１，Ｓｒｂ２に基づいて出力ＣＴＬ２によりスリット駆動機構８４Ｂを制御する第２スリット位置調節回路８５Ｄとを備えて構成される。ここで、前記スリット制御回路８５及びスリット駆動機構８４Ａ，８４Ｂによりスリット幅制御手段を構成する。また、出力ＣＴＬ１，ＣＴＬ２が監視領域を示す信号に相当する。尚、その他の構成は、図２の第１参考例と同様である。
【００５５】
前記第１検出回路８５Ａは、例えば図１７のように、２つの帯域通過フィルタ８５ａ，８５ｂと、２つの包絡線検波回路８５ｃ，８５ｄとを備えて構成される。前記帯域通過フィルタ８５ａは周波数ｆ１の信号のみ通過し、帯域通過フィルタ８５ｂは周波数ｆ２の信号のみ通過する構成である。尚、第２検出回路８５Ｂは、一方の帯域通過フィルタが周波数ｆ３の信号のみ通過し、他方の帯域通過フィルタが周波数ｆ４の信号のみ通過する構成である以外は、第１検出回路８５Ａと同様の構成であり図示を省略する。
【００５６】
従って、第１検出回路８５Ａは、反射体８１の反射部８１ａからの反射光受光時は帯域通過フィルタ８５ａからの出力に基づいて包絡線検波回路８５ｃ側から信号Ｓｒｔ１＝１を発生し、反射部８１ｂからの反射光受光時は帯域通過フィルタ８５ｂの出力に基づいて包絡線検波回路８５ｄ側から信号Ｓｒｔ２＝１を発生する。第２検出回路８５Ｂも同様であり、反射体８２の一方の反射部からの反射光受光時は信号Ｓｒｂ１＝１を発生し、他方の反射部からの反射光受光時には信号Ｓｒｂ２＝１を発生する。これら第１及び第２検出回路８５Ａ，８５Ｂからの各信号に基づいて、第１及び第２スリット位置調節回路８５Ｃ，８５Ｄは、光ビームが監視領域の照射範囲θのみ照射されるよう、可動板８３ａ，８３ｂの位置を適切に制御する。
【００５７】
図１８のフローチャートに基づいてスリット位置調節回路によるスリット板８３の位置制御動作を説明する。図１８は、光ビームの走査端を２つの反射部の境界付近に制御する例である。尚、第１スリット位置調節回路８５Ｃと第２スリット位置調節回路８５Ｄの制御動作は同様であるので、以下では第１スリット位置調節回路８５Ｃについて説明する。
【００５８】
ステップ１１で、信号Ｓｒｔ１＝１が入力されているか否かを判定する。入力していれば、反射部８１ａが走査されていると判断して、ステップ１２に進み、可動板８３ａを所定値下げて反射部８１ａが走査されない方向にスリット開口幅を制御する。入力していなければ、反射部８１ａが走査されていないと判断して、ステップ１３に進み、可動板８３ａを駆動せずその位置に維持する。
【００５９】
また、ステップ１４で、信号Ｓｒｔ２＝１が入力されているか否かを判定する。入力していなければ、反射部８１ｂが走査されていないと判断して、ステップ１５に進み、可動板８３ａを所定値上げて反射部８１ｂが走査される方向にスリット開口幅を制御する。入力していれば、反射部８１ｂが走査されていると判断して、ステップ１３に進み、可動板８３ａを駆動せずその位置に維持する。
【００６０】
可動板８３ｂも、第２スリット位置調節回路８５Ｄにより同様に制御される。
また、本発明の第７参考例として、反射体８１，８２をそれぞれ１つの反射部だけで構成し、図１９のフローチャートに示すように制御する構成としてもよい。かかる参考例では信号Ｓｒｔ２、Ｓｒｂ２は生じない。尚、図１９では反射体８１が１つの反射部８１ａで構成された場合の例である。
【００６１】
ステップ２１で、信号Ｓｒｔ１＝１が入力されているか否かを判定する。
入力していれば、反射部８１ａが走査されていると判断して、ステップ２２に進み、可動板８３ａを所定値下げて反射部８１ａが走査されない方向にスリット開口幅を制御する。入力していなければ、ステップ２３で可動板８３ａを所定値上げて反射部８１ａが走査される方向にスリット開口幅を制御する。
【００６２】
これにより、光ビームの走査端が反射部８１ａの下端付近に制御される。この場合、例えば、可動板８３ａの上下駆動動作を交互に所定回数繰り返したら制御を停止する構成としても良い。反射体８２側も同様で光ビームの走査端が反射部の下端付近に制御される。
尚、図１８及び図１９のフローチャートでは、ステップとして明示していないが、処理に要する信号Ｓｒｔ１，Ｓｒｔ２は必要に応じて適宜入力されるものとする。また、図１８のステップ１１，１４及び図１９のステップ２１では、「走査一周期（或は所定期間）内にＳｒｔ１（図１８のステップ１４ではＳｒｔ２）＝１生成か」としてもよい。前記走査一周期の判断は走査ミラー駆動回路１６の信号ＳＤ１を入力し走査角度ＡＧに基づいて行えばよい。
【００６３】
次に、図２０に本発明の一実施形態を示す。
本実施形態は、スリット板を用いずに走査ミラーの走査角を可変制御して、監視領域の必要照射範囲にのみ走査ビームを照射させる構成である。
図２０において、本実施形態は、図１５に示す第６参考例の構成において、スリット板８３、スリット駆動機構８４Ａ、８４Ｂを省きスリット制御回路８５に代えて、光ビーム走査制御手段としての走査ミラー制御回路９０と、走査ミラー１２の走査角の揺動中心位置を制御する揺動中心位置調節手段としての中心位置制御機構９１とを有する構成である。
【００６４】
前記走査ミラー制御回路９０は、第１検出回路９０Ａ、第２検出回路９０Ｂ及びミラー走査角調節回路９０Ｃを備える。前記第１及び第２検出回路９０Ａ，９０Ｂは、図１５のものと同様の構成である。
前記ミラー走査角調節回路９０Ｃは、両検出回路９０Ａ，９０Ｂからの信号Ｓｒｔ１，Ｓｒｂ１と走査ミラー駆動回路１６の信号ＳＤ１とに基づいて監視領域を示す信号である出力ＣＳＡにより光ビームの走査端が反射体８１，８２の位置となるように走査ミラー駆動回路１６の出力ＳＤ１を制御して走査ミラー１２の走査角を調節する。また、ミラー走査角調節回路９０Ｃは、信号Ｓｒｔ１，Ｓｒｔ２，Ｓｒｂ１，Ｓｒｂ２と走査ミラー駆動回路１６の信号ＳＤ１とに基づいて出力ＣＣＡにより走査ミラー１２の図中の矢印Ｕ方向とＬ方向の揺動振幅角が互いに等しくなるように中心位置制御機構９１を駆動制御する。
【００６５】
本実施形態の走査ミラー１２は、電気信号により走査角が可変制御できる必要がある。このような走査ミラーとしては、例えば特開平８−２２０４５３号公報等で公知の電磁型ガルバノミラーがある。
かかる電磁型ガルバノミラーの一例を図２１に示し簡単に説明する。
図２１において、絶縁基板上に固定するシリコン基板の内側に、シリコン基板に一体形成したトーションバー及びこのトーションバーで支持された可動板を設ける。可動板上の周辺に平面コイルを設け、中央部にミラーを設ける。シリコン基板の対向する側面には、一方の側面では上がＮ極で下がＳ極、他方の側面では下がＮ極で上がＳ極となるよう永久磁石を配置する。
【００６６】
動作は、電極端子から平面コイルに電流を流すと、永久磁石による静磁界を横切って電流が流れ、可動板の両端にフレミングの左手の法則に従って力が働き可動板が回動する。交流電流を流すことにより可動板は周期的に回動し、ミラーに入射する光ビームを反射走査する。そして、コイルに流れる電流値と走査角とが略比例関係にあるので、電流値を制御することでミラーの走査角を制御できる。
【００６７】
本実施形態では、走査ミラーの矢印Ｕ方向とＬ方向の揺動振幅角が等しいことが望ましく、前記中心位置制御機構９１で走査ミラー１２の走査角の揺動中心を適切な角度に制御する。中心位置制御機構９１としては、例えば図２２に示すチルトステージ等の回動機構を用いる。
図２２のチルトステージ１００は、固定台１０１と、固定台１０１の円弧状の上面に沿って図中矢印の左右方向に移動可能に支持された上面平坦なチルト部１０２とを備える。チルト部１０２の上面中央部に支柱１０３を設け、該支柱１０３の先端部に、チルト部１０２上面と走査ミラー１２が略水平になるよう走査ミラー１２の固定部を固定する。これにより、走査ミラー１２の可動板（即ちミラー）の揺動中心は、チルト部１０２上面に対して垂直方向となり、チルト部１０２の傾斜角度を変えることで走査ミラー１２の揺動中心の方向を可変できる。
【００６８】
次に、本実施形態の動作について説明する。
まず、図２３のフローチャートを参照してミラー走査角調節回路９０Ｃによる光ビームの走査端制御動作を説明する。図２３では、図１９に示す第７参考例と同様で、光ビームの走査端を反射体８１，８２の各反射部の下端付近に制御する例を示す。
【００６９】
ステップ３１で、信号Ｓｒｔ１、ＳＤ１を入力する。尚、ステップ３１は，ステップ３２での処理のために適宜繰り返し行われるものとする。
ステップ３２で、信号ＳＤ１の電流値は走査角Ａｇ（図１４参照）と対応しており信号ＳＤ１に基づいて走査一周期内に信号Ｓｒｔ１＝１が生成したか否かを判定する。生成すれば、ステップ３３に進み出力ＣＳＡ＝１を発生する。出力ＣＳＡ＝１の入力により走査ミラー駆動回路１６は図２０の矢印Ｕ方向の振幅角を所定値減少させるべく信号ＳＤ１の駆動電流値を制御し反射体８１の反射部が走査されない方向に走査ミラー１２を制御する。生成しなければ、ステップ３４に進み、出力ＣＳＡ＝０とする。この出力ＣＳＡ＝０により走査ミラー駆動回路１６は図中矢印Ｕ方向の振幅角を所定値増加させるべく信号ＳＤ１の駆動電流値を制御し反射体８１の反射部が走査される方向に走査ミラー１２を制御する。
【００７０】
尚、図２３では反射体８１側の制御動作のみ示したが、反射体８２側の制御動作は、ステップ３２が信号Ｓｒｂ１に置き換わるだけで反射体８１側の制御動作と同様であるので説明を省略する。
次に、図２４のフローチャートに従って走査ミラー１２の揺動振幅角の中心制御動作を説明する。尚、図２４は、反射体８１，８２が第６参考例のようにそれぞれ２つの反射部を有し、光ビームのＵ方向とＬ方向の走査端を、各反射体８１，８２において２つの反射部間に設定した場合の制御例を示す。
【００７１】
ステップ４１では、反射体８１，８２を確実に走査できるようにＵ方向及びＬ方向の各揺動振幅角をそれぞれ最大値ａm、ｂm（図２２に示す）に設定する。
ステップ４２では、信号Ｓｒｔ１、Ｓｒｔ２と、信号ＳＤ１を入力する。信号ＳＤ１からミラー走査角Ａｇが得られる。
ステップ４３では、Ｓｒｔ＝１からＳｒｔ２＝１へ、又はＳｒｔ２＝１からＳｒｔ１＝１への信号変化があったか否かを判定する。変化ありと判定した時は、光ビームは反射部８１ａと８１ｂの境界を照射していると判断し、ステップ４４でその時の走査角度Ａｇをρaとして記憶する。
【００７２】
ステップ４５〜４７は、ステップ４２〜４４と同様にして、反射体８２側の走査角度Ａｇ（ただし揺動中心で０度とする）を検出する。
即ち、ステップ４５で、信号Ｓｒｂ１、Ｓｒｂ２と、信号ＳＤ１を入力し、ステップ４６で、Ｓｒｂ＝１からＳｒｂ２＝１へ、又はＳｒｂ２＝１からＳｒｂ１＝１への信号変化があったか否かを判定し、変化ありと判定した時に、ステップ４７でその時の走査角度Ａｇをρbとして記憶する。
【００７３】
ステップ４８では、ρaの大きさ｜ρa｜とρbの大きさ｜ρb｜を比較する。｜ρa｜＜｜ρb｜であれば、揺動中心はＵ方向に偏っていると判断し、ステップ４９に進み、揺動中心を所定値だけＬ方向に変向すべくチルト部１０２を図２２の左方向に回動させる。逆に、｜ρa｜＞｜ρb｜であれば、揺動中心はＬ方向に偏っていると判断し、ステップ５０に進み、揺動中心を所定値だけＵ方向に変向すべくチルト部１０２を図２２の右方向に回動させる。
【００７４】
ステップ４２〜５０の動作を繰り返し、ステップ４８で｜ρa｜＝｜ρb｜と判定されれば、揺動振幅角の中心位置の調整制御を終了し、続いて図２３で説明した光ビームの走査端制御に移行する。
尚、上述の本実施形態を除いた他の参考例の場合、走査ミラーは実用において必要とされる監視領域の最大照射範囲より広い範囲を走査できる走査角を有すればよく、電磁型ガルバノミラーは勿論、市販のガルバノミラーやポリゴンミラーも適用できる。また、スリット板の光ビーム遮断性能は、必ずしも１００％に限定されるものでなく、受光が認識できない程度に光ビームを減衰できればよい。更に、例えば特開平７−２１８８５７号公報で記載されている電磁型ガルバノミラーのような可動板の変位を検出可能な変位検出機能を備えたガルバノミラーを第５参考例や本実施形態の走査ミラーに適用した場合、角度信号Ａｇとして変位検出コイルの信号を用いてもよい。
【００７５】
以上述べてきたように、本発明の照射範囲限定手段によれば、監視領域に応じた光ビーム照射範囲を、光ビーム走査手段の走査角度を人手で調節し直すことなく、且つ、人手による走査角度調節に比べて簡便に設定することができる。更に、光ビーム走査手段の走査角度のばらつきやゆらぎの影響を受けない。
【００７６】
尚、各参考例及び本発明の実施形態は、特願２０００−１１３５号等に記載の反射タイプの走査型光センサへの適用として例示したが、このタイプ以外の走査型光センサへも適用できる。例えば、国際公開ＷＯ９７／３３１８６等に記載の透過タイプの走査型光センサは、前述した図１、図２の構成において、受光素子１４，２４は省かれ、ユニット１０，２０の反射器アレイの代わりに受光器アレイが備えられており、受光器アレイの出力を信号欠落検出回路１５，２５へ入力して物体の有無判定を行う構成となっている点が異なるだけで、光ビーム走査手段により監視領域に走査光ビームを照射して監視領域を介して受光される光ビームに基づき物体有無を判定する点は特願２０００−１１３５号等に記載の反射タイプの走査型光センサと同じであり、各参考例及び本発明の実施形態を同様に適用可能である。また、特開平１１−１４４１６１号公報等に記載の光レーダセンサタイプの走査型光センサは、前述した図１、図２の構成で、例えば反射器アレイが省かれたユニット１０のみの構成であり、また、受光有無と物体有無判定が逆の関係となる点が異なるだけで、光ビーム走査手段により監視領域に走査光ビームを照射して監視領域を介して受光される光ビームに基づき物体有無を判定する点は特願２０００−１１３５号等に記載の反射タイプの走査型光センサと同じであり、各参考例及び本発明の実施形態を同様に適用可能である。更に、特開平１１−３０６４８５号公報や特願２０００−３０２７６０号等に記載の２次元走査タイプの走査型光センサ等へも同様に適用可能である。
【００７７】
２次元走査タイプの走査型光センサでは、光ビームは２方向（以下では、上下方向と左右方向とする）に走査される。照射範囲限定手段として、図３〜図５のようにスリット板を用いる場合、スリット開口幅は、上下方向だけでなく左右方向も変更可能とすればよい。具体的には、図３では異なる上下幅と左右幅の組み合わせを用意すればよく、図４，図５では、例えば上下幅調節可能なスリット板と左右幅調節可能なスリット板を重ね合わせてスリット板を構成すればよい。また、スリット板のスリット縁部を通過する光ビーム光線上に図１０の反射体を配置すれば図９の構成が実現される。図１２の構成では、スリット縁部を通過する光ビーム光線上に受光素子又は図１０の反射体を配置すれば実現される。走査上下方向及び左右方向それぞれに対して、図１３の処理を同様に用いることができる。尚、図７，図９の構成及び図１３の処理を適用する場合、スリット縁部を通過する光ビーム光線上、即ち、監視領域の縁部に受光素子又は反射体を配置する必要があり、受光素子又は反射体は監視領域縁部を縁取るように配置すればよい。ところで、監視領域が光ビーム走査手段（光ビーム反射点）を頂点とする四角錘状であれば、例えば、受光素子又は反射体を四角錘の少なくとも対角２辺上に配置すればよく、受光素子又は反射体の配置が容易になる。そして、受光素子又は反射体による受光出力Ｓｒ＝１により上下方向の角度をρ１，ρ２、左右方向の角度をρ３，ρ４（ρ３，ρ４は、左右方向について図１４のρ１，ρ２に対応する）として記憶し、図１３の｜Ａｇ｜≦｜ρ｜判定処理を行う（ステップ６でＮＯならばＣＮＴ＝０としてステップ５に戻り、ステップ６でＹＥＳならばステップ７の後にステップ５に戻る処理を行う）ようにすればよい。図１５のスリット幅自動調節方式の場合も、上下方向と左右方向について図１８又は図１９の処理を行えばよい。尚、図１０の反射体は、反射光ビームの明滅周波数が各反射体でそれぞれ異なるように構成することは言うまでもない。スリット駆動機構付きスリット板は、上下方向用と左右方向用が設けられる。尚、図１８、図１９の処理では、検出対象の光が例えば走査一周期に一度でも受光（Ｓｒｔ１＝１やＳｒｔ２＝１が発生）されたか否かを判定しているので、監視領域縁部を縁取るように反射体を配置する必要は必ずしもない。監視領域への投光ビームのうち上・下方向及び左・右方向それぞれで最大の走査角度となる位置に設ければよい。例えば、監視領域が光ビーム走査手段（光ビーム反射点）を頂点とする四角錘状であれば、受光素子又は反射体を少なくとも対角２辺上に配置すればよい。図２０の光ビーム走査手段の調整も同様に適用できる。
【００７８】
尚、２次元走査タイプの走査型光センサでは、図７のミューティング回路５３は、上下方向用と左右方向用を設け、両回路の出力信号の論理和出力を信号Ｓｍとする。図１２の走査ミラー角判定回路７１は、上下方向用と左右方向用を設け、上下方向用の回路は、上下方向の走査角度情報を含む走査ミラー上下駆動信号と上下方向に関わる信号Ｓｒを信号Ｓｂから抽出して処理し、左右方向用の回路は、左右方向の走査角度情報を含む走査ミラー左右駆動信号と左右方向に関わる信号Ｓｒを信号Ｓｂから抽出して処理する。図１５の場合でも、上下方向用と左右方向用のスリット制御回路８５を設け、それぞれ関係する信号により処理を行う。図２０の走査ミラー制御回路９０についても同様である。
【００７９】
特開平１１−３０６４８５号公報や特願２０００−３０２７６０号等に記載の２次元走査タイプの走査型光センサでは、２次元の走査ミラー例として、特開平７−１７５００５号公報等で公知の半導体ガルバノミラーが挙げられている。このミラーは、互いに直交する２軸で支持されて両軸回りに２次元に揺動するミラー（可動板）を備え、両軸回りに独立に揺動駆動できるので、ミラーの上下方向及び左右方向の走査角はそれぞれ独立に設定できる。各軸回りの駆動電流と揺動角度（即ち、走査角度）には比例関係がある。また、特開平７−２１８８５７号公報で示されるように、ミラー（可動板）の変位検出用の検出コイルを設ければ、この検出コイルでミラー変位角を検出できる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、監視領域の境界近傍に固有の反射光を生成する光反射手段を配置し、この光反射手段から発生する固有反射光の検出出力に基づいて生成する監視領域を示す信号に基づいて、光ビーム走査手段からの光ビームを監視領域のみ走査するよう光ビーム走査手段の走査角を自動制御する照射範囲限定手段を設ける構成としたので、監視領域に応じた光ビーム照射範囲の設定作業が容易となる。また、環境変動や劣化等により光ビーム走査手段の走査角が変動しても、設定した監視領域を確実に走査でき、物体監視の信頼性が向上する。また、監視領域が変化しても自動的に走査ビームの走査範囲が可変されるので、走査ビームの走査範囲を調節する手間が省ける。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１参考例の概略構成図
【図２】同上参考例のブロック構成図
【図３】スリット部の構成例を示す図
【図４】別のスリット部の構成例を示す図
【図５】更に別のスリット部の構成例を示す図
【図６】本発明の第２参考例の要部構成図
【図７】本発明の第３参考例の要部構成図
【図８】同上参考例の動作タイムチャート
【図９】本発明の第４参考例の要部構成図
【図１０】同上参考例の反射体の構成例を示す図
【図１１】同上参考例の動作タイムチャート
【図１２】本発明の第５参考例の要部構成図
【図１３】同上参考例の動作フローチャート
【図１４】同上参考例の光ビームの受光の有無とミラー走査角の関係図
【図１５】本発明の第６参考例の要部構成図
【図１６】同上参考例の反射体の構成図
【図１７】同上参考例の第１検出回路の構成図
【図１８】同上参考例のスリット部制御の動作フローチャート
【図１９】本発明の第７参考例のスリット部制御の動作フローチャートの
【図２０】本発明の一実施形態の要部構成図
【図２１】同上実施形態に適用する走査ミラーの構成図
【図２２】同上実施形態に適用するチルトステージの構成図
【図２３】同上実施形態の走査ミラー制御の動作フローチャート
【図２４】同上実施形態の揺動振幅角制御の動作フローチャート
【符号の説明】
１ 監視領域
１１ 光ビーム発生回路
１２ 走査ミラー
１３ 反射器アレイ
１４ 受光素子
１５ 信号欠落検出回路
１６ 走査ミラー駆動回路
５１，５２ 受光素子
６１，６２，８１，８２ 反射体
９０ 走査ミラー制御回路
９２ 中心位置制御機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning optical sensor that scans with a light beam and monitors the presence or absence of an object in a monitoring region, and more particularly to a scanning optical sensor that can easily set a scanning beam irradiation range from a light beam scanning unit.
[0002]
[Prior art]
As this type of scanning optical sensor, there is one described in Japanese Patent Application No. 2000-1135 previously proposed by the present applicant.
In this apparatus, a pair of units each having a light emitting means, a light receiving means, a reflector, and a scanning mirror are arranged facing each other across an object monitoring area, and a light beam is transmitted from each unit toward another unit by a scanning mirror. By scanning, a quadrangular region is monitored by combining two triangular regions. If the reflected light from the reflector of the facing unit is received by the light receiving element across the monitoring area, it is determined that there is no object, and if it is not received, it is determined that there is an object.
[0003]
By the way, in practical use of such a scanning optical sensor, it is desired that the width and height of the monitoring region can be freely selected from at least a plurality of types if possible. In that case, it is necessary to change the irradiation region of the scanning beam in accordance with the width and height of the monitoring region.
When changing the irradiation area of the scanning beam, conventionally, the scanning angle of the scanning mirror is adjusted. For example, in the case of the above-described scanning optical sensor, a known electromagnetic galvanometer mirror is exemplified as a scanning mirror, for example, in JP-A-8-220453. In this case, since the galvanometer mirror has a proportional relationship between the drive current value and the mirror scan angle, the desired mirror scan angle is obtained by adjusting the drive current value of the galvanometer mirror.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of adjusting the drive current value, it is necessary to manually reset the drive current value of the scanning mirror each time the width or height of the monitoring area is changed. In addition, when the variation in the drive current value-scanning angle characteristic for each scanning mirror cannot be ignored due to the manufacturing variation of the scanning mirror, it is necessary to adjust the driving current value while checking the actual scanning angle. As described above, the conventional method for adjusting the drive current value has a problem in that it takes time to adjust the mirror scanning angle in accordance with the change in the width and height of the monitoring region, which leads to high cost.
[0005]
Incidentally, the optical radar sensor type described in JP-A-11-144161 and the transmission type scanning optical sensor described in International Publication WO97 / 33186 have the same problem.
The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a scanning optical sensor capable of easily setting a scanning beam irradiation range in accordance with a monitoring region.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  Therefore, according to the first aspect of the present invention, the light beam scanning means for reflecting the light beam from the light beam generating means so as to scan the space, the light receiving means for receiving the light beam from the space, and the light receiving means Irradiating with a light beam from the light beam scanning means limited to only the monitoring area of the object in a scanning optical sensor comprising a determination means for determining presence / absence of an object based on presence / absence of light reception A light beam scanning control unit configured to control a scanning angle of the light beam scanning unit so that the light beam scanning unit scans only the monitoring region based on a signal indicating the monitoring region. A configuration comprisingThe signal indicating the monitoring area includes a light reflecting means for generating unique reflected light on the direction of the light beam irradiated in the vicinity of the boundary of the monitoring area, and the intrinsic reflection generated from the light reflecting means. Generated based on light detection output.
[0007]
  In such a configuration, the irradiation range of the scanning beam generated from the light beam scanning unit is limited so that the irradiation range limiting unit irradiates only the monitoring region, andA light reflecting means for generating unique reflected light is arranged near the boundary of the monitoring area, and based on the detection output of the inherent reflected light generated from this light reflecting meansSince the irradiation range of the light beam is limited while checking the monitoring area, it is possible to cope with the fluctuation of the monitoring area.
[0011]
  Claim 2As described above, the oscillation center position is variable so that the oscillation amplitude angle of the scanning mirror of the light beam scanning means that scans the light beam by oscillating the scanning mirror is symmetric with respect to the oscillation center. It is preferable to provide a swing center position adjusting means for adjusting.
[0013]
  Claim3In the invention, the light beam generating means, the light beam scanning means, a reflector array having a number of retroreflective reflectors arranged in the vertical direction of the monitoring area, the light receiving means, A first unit and a second unit each having a determination unit and an irradiation range limiting unit are arranged facing each other across the monitoring region, and the light beam scanning unit and the light receiving unit of the first unit and the second unit The light beam scanning means and the light receiving means of the unit are arranged diagonally across the monitoring area, and the light beam from the light beam scanning means of one unit passes through the monitoring area and the reflector array of the other unit. And the reflected light can be received by the light receiving means of the one unit through the monitoring region.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the scanning optical sensor according to the present invention will be described by taking the scanning optical sensor described in Japanese Patent Application No. 2000-1135 as an example.
  1 and 2 show a scanning photosensor according to the present invention.First reference exampleIndicates.
  1 and 2, the scanning optical sensor includes first and second units 10 and 20 that face each other with the monitoring region 1 interposed therebetween.
[0016]
Each unit 10, 20 reflects the light beam generation circuits 11, 21 as the light beam generation means shown in FIG. 2 and the light beam generated from the light beam generation circuits 11, 21 so as to scan the monitoring region 1. Scanning mirrors 12 and 22 for generating scanning beams BM1 and BM2, and reflectors 13-1 to 13-n and 23-1 to 23-n having a large number of retroreflection characteristics arranged in the vertical direction of the monitoring region 1. And reflector arrays 13 and 23 for reflecting the scanning beams BM1 and BM2 incident through the monitoring region 1 and, for example, disposed in the vicinity of the scanning mirrors 12 and 22 and reflected by the reflector arrays 13 and 23. The light receiving elements 14 and 24 as the light receiving means for receiving the reflected beam incident through the monitoring region 1 and the presence or absence of the output signal of the light receiving elements 14 and 24 are detected. Configured and a signal dropout detection circuit 15 and 25 shown in FIG. 2 as a determination means for generating an output.
[0017]
The monitoring area of one unit has a substantially triangular shape with the two end reflectors of the other unit facing the scanning mirror of one unit as the apex. The scanning mirror 12 and the light receiving element 14 of the first unit 10 and the scanning mirror 22 and the light receiving element 24 of the second unit 20 are arranged diagonally as shown in FIG. Thus, the monitoring area 1 has a substantially rectangular shape as shown in FIG.
[0018]
FIG. 2 details the configuration of the first unit 10. Since the second unit 20 has the same configuration as the first unit 10, the description thereof is omitted.
In FIG. 2, the light beam generating circuit 11 generates a high-frequency pulsed light beam from the light emitting element 11B by the light emitting element driving circuit 11A. The light beam may be direct current light.
[0019]
The scanning mirror 12 is swung in the direction of the arrow in the figure at a predetermined cycle around the rotation shaft 12a so that the scanning beam BM1 scans the reflectors 23-1 to 23-n of the unit 20 facing each other by the scanning mirror driving circuit 16. The light is reflected so as to scan the light beam from the light emitting element 11B. Here, the scanning mirror 12 and the scanning mirror drive circuit 16 constitute a light beam scanning unit. The reflectors 23-1 to 23-n may be continuous reflectors that are not divided.
[0020]
The signal loss detection circuit 15 includes a light receiving circuit 17, a comparator 18, and a pulse loss detection circuit 19. The light receiving circuit 17 amplifies the light receiving signal from the light receiving element 14. The comparator 18 includes a rectifier circuit 18A that performs envelope detection of the output signal Sa of the light receiving circuit 17 and a threshold value calculation circuit 18B that calculates a threshold value of the rectified output S1 of the rectifier circuit 18A, and the level of the rectified output S1 of the signal Sa is greater than or equal to the threshold value. Sb = 1 (logical value 1) is output, and when the level of the rectified output S1 is less than the threshold value, Sb = 0 (logical value 0). The pulse missing detection circuit 19 includes a capacitor C, a diode D, and a threshold value calculation circuit 19a, and delays the falling of the signal Sb by a predetermined off-delay time Tof, and an output S2 of the off-delay circuit 19A. Is provided with an on-delay circuit 19B that delays the rise of the signal at a predetermined on-delay time Ton.
[0021]
  The above configuration is the same as that of the scanning optical sensor described in Japanese Patent Application No. 2000-1135.
  Reference exampleIn addition to the above-described configuration, as shown in FIG. 2, the irradiation range limitation is such that the irradiation range of the scanning beam BM1 by the scanning mirror 12 is limited so that the scanning beam BM1 is irradiated only to the triangular monitoring region. As a means, a slit plate 30 having a predetermined slit opening width is disposed at a predetermined distance in front of the scanning mirror 12. Similarly, the second unit 20 includes a slit plate to limit the irradiation range of the scanning beam BM2.
[0022]
The opening width of the slit is determined as follows.
The necessary irradiation range θ of the scanning beam BM1 in the monitoring region 1 viewed from the scanning mirror 12 is the slit opening width D within the light beam scanning surface (vertical direction in the figure), and the light beam reflection point (rotation) of the scanning mirror 12 If the distance from the center) to the upper and lower ends of the slit in the figure is L1 and L2, respectively,
θ = arccos [(L12+ L22-D2) / (2 ・ L1 ・ L2)]
It can be expressed as
[0023]
Thus, the opening width D of the slit can be obtained geometrically according to the necessary irradiation range θ of the scanning beam with respect to the monitoring region 1. Since the necessary irradiation range θ is determined by the height and width of the monitoring region 1, a slit plate 30 having a slit having an opening width D corresponding to the region to be monitored is prepared in advance and set at a predetermined position in front of the scanning mirror 12. Thus, it is possible to irradiate the scanning beam only on the monitoring region 1. The scanning mirror may have a scanning angle capable of scanning a wider range than the irradiation range required in the maximum monitoring region in practical use.
[0024]
  As aboveReference exampleAccording to the above, only by setting the slit opening width of the slit plate 30 without changing the scanning angle of the scanning mirror 12 according to the irradiation range θ of the monitoring area to be changed, the irradiation of the scanning beam is performed regardless of the scanning mirror. The range can be set appropriately. Therefore, it is not necessary to consider the characteristic variation of the scanning mirror 12, and the time and effort for setting and changing the light beam irradiation range associated with the change of the monitoring area can be reduced.
[0025]
  In the following,Reference exampleThe object detection operation of the scanning optical sensor will be briefly described.
  The light beam from the light emitting element 11B is reflected by the scanning mirror 12 and enters the second unit 20 side as a scanning beam BM1 across the monitoring region 1 from the slit of the slit plate 30. The light beam reflected by the scanning mirror 12 is scanned within the scanning angle range of the scanning mirror 12, but is limited to the necessary irradiation range θ of the monitoring region 1 by the slit plate 30 and irradiated to the monitoring region. If the object 2 does not exist, the scanning beam BM1 sequentially enters the reflectors 23-1 to 23-n of the second unit 20, and the reflected beam BM1 'is received by the light receiving element 14. The light receiving output of the light receiving element 14 is amplified by the light receiving circuit 17 and is subjected to a threshold calculation after envelope detection by the comparator 18. If the threshold is equal to or greater than the threshold, Sb = 1 (logical value 1) is generated from the comparator 18. If there is, Sb = 0 (logical value 0). The output signal Sb of the comparator 18 is input to the off-delay circuit 19A in the missing pulse detection circuit 19. The off-delay circuit 19A outputs the signal S2 = 1 when the signal Sb rises, and continues S2 = 1 until the off-delay time Tof elapses from the fall of the signal Sb. Since the off-delay time Tof is set to be longer than the period during which the reflected beam BM1 'generated during normal operation is not received, the signal S2 = 1 is inherited if the object 2 does not exist. When this duration becomes equal to or longer than the on-delay time Ton of the on-delay circuit 19B, the signal loss detection circuit 15 generates an output Z1 = 1 to notify the absence of an object.
[0026]
If the object 2 exists in the monitoring area, the scanning beam BM1 is blocked by the object 2, and the reflected beam BM1 ′ from the reflector located at the position where the object 2 becomes a shadow disappears. As a result, if the level of the signal S1 becomes less than the threshold value of the comparator 18 and the state of the signal Sb = 0 continues for the off-delay time Tof or longer, the signal S2 = 0, and the output of the signal loss detection circuit 15 becomes Z1 = 0. Report the presence. Since the on-delay time Ton of the on-delay circuit 19B is set to be longer than one scanning period of the scanning beam BM1, Z1 = 0 generated once from the missing pulse detection circuit 19 is at least 1 of the scanning beam BM1 thereafter. Z1 = 0 is maintained as long as S2 = 0 even after the next scanning period.
[0027]
The second unit 20 also performs the same operation as described above, and the result of AND operation of the notification outputs of both units 10 and 20 is used as the final notification output of the scanning optical sensor, thereby monitoring the overall square shape. The presence or absence of an object in the area can be monitored.
As a method of adjusting the slit opening width D accompanying the change of the monitoring area, the methods as shown in FIGS.
[0028]
In FIG. 3, a plurality of front plates 31 of the unit 10 (20) provided with reflectors are prepared in advance with different opening widths D of the slits 30 as shown in (a) to (c). How to exchange. In addition, it is good also as a structure which can replace | exchange only the slit 30 by making the front plate 31 and the slit 30 into a different body.
4A and 4B, a plurality of guide grooves 32a are provided on both side walls 32 of the slit plate 30 as shown in FIGS. 4A and 4B, and protrusions 33a that can be fitted into the guide grooves 32a as shown in FIG. In this method, a plurality of removable plates 33 are prepared, and the slit opening width D is adjusted by adjusting the number of plates 33. In addition, (a) is a front view, (b) is an AA arrow sectional drawing of (a).
[0029]
  In FIG. 5, a movable plate 34 that is freely slidable is provided on both side walls 32 of the slit plate 30, and the movable plate 34 is moved in the vertical direction indicated by an arrow in the figure by an actuator, for example, a motor 35 to adjust the opening width D of the slit. It is a method to do. In addition, (a) is a front view, (b) is BB arrow sectional drawing of (a).
  by the way,First reference exampleIn the case of a scanning optical sensor of the type that receives light and shows safety, the light beam is blocked by the slit plate 30 outside the necessary irradiation range θ. When this shut-off time exceeds the off-delay time Tof of the off-delay circuit 19, the signal S2 = 0 and Z1 = 0, and the presence of an object is reported even though no object exists in the monitoring area 1. There is a problem. For example, a so-called radar sensor of a type that shows danger with light reception as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-144161 does not have such a problem.
[0030]
  One method for avoiding the above problem is to provide a reflector or the like on the back surface of the slit plate 30 so that the light beam blocked by the slit plate 30 reaches the light receiver. By doing so, it is possible to receive light while the light beam is radiated outside the necessary irradiation range θ.
  FIG. 6 illustrates the present invention that avoids the above-described problems.Second reference exampleThe main part of is shown.
  In FIG.This reference example is the first reference exampleThe count circuit 40 is used in place of the pulse loss detection circuit 19 in the signal loss detection circuit 15 of FIG. The counting circuit 40 receives the driving signal SD1 of the scanning mirror driving circuit 16 and the output Sb of the comparator 18, and counts the number of occurrences of the signal Sb = 1 per scanning cycle of the scanning mirror 12. In the counting circuit 40, a setting value corresponding to the number of reflectors of the opposing unit is stored in advance. Other configurations are as follows:First reference exampleIt is the same.
[0031]
  Reference exampleTherefore, the counting circuit 40 counts the number of signals Sb = 1 input per scanning cycle of the scanning mirror 12 and compares it with the set value. If there is no object, the number of occurrences of the signal Sb = 1 corresponds to the number of reflectors, and if the count value matches the set value, Z1 = 1 is output from the counting circuit 40 to notify that there is no object. To do. If the count value does not match the set value, Z1 = 0 and an object is reported.
[0032]
  According to such a configuration, the length of the blocking time of the scanning beam by the slit plate 30 is irrelevant to the determination of the presence / absence of the object of the scanning optical sensor, so there is no problem of reporting the presence of an object even when the object is not present. .
  Next, FIG. 7 shows another example of the present invention that solves the above-described problem.Third reference exampleThe main part of is shown.
[0033]
  Third reference exampleIn this configuration, the function of determining the presence / absence of an object is stopped during the light beam blocking period. still,First reference exampleThe same elements as those in FIG.
  In FIG. 7, light receiving elements 51 and 52 are arranged at both ends of the scanning beam irradiation range θ, for example, at both ends of the slit of the slit plate 30, and outputs Sr 1 and Sr 2 of the light receiving elements 51 and 52 are input to the muting circuit 53. The light receiving elements 51 and 52 are not limited to both ends of the slit of the slit plate 30, but may be anywhere as long as the light beams can be received at both ends of the scanning beam irradiation range θ.
[0034]
  The muting circuit 53 outputs Sm = 1 while the light beam scans the range of the angles α1 and α2, that is, while the light beam is blocked by the slit plate 30. Generation of Sm = 1 in the range of angle α1 is conditional on the occurrence of Sr1 = 1, and generation of Sm = 1 in the range of angle α2 is conditional on the occurrence of Sr2 = 1. Since the scanning angle of the scanning mirror 12 can be known from the driving signal SD1 of the scanning mirror 12, etc., the signal Sm may be generated by a combination process of the scanning angle and the signals Sr1 and Sr2. For example, a generation period of approximately Sm = 1 is determined by the scanning angle, and Sm = 1 is generated in a period overlapping with Sr1 = 1 or Sr2 = 1. The wired OR circuit 54 having two diodes inputs the output Sm of the muting circuit 53 and the output Sb of the comparator 18 of the signal loss detection circuit 15 and inputs the output Sc to the pulse loss detection circuit 19. However, all signals are shown as logical value 1 level> logical value 0 level. Other configurations areFirst reference exampleIt is the same. Also, the angle φ in the figure indicates the scanning range of the scanning mirror 12.
[0035]
  Third reference exampleThe operation will be described with reference to the time chart of FIG.
  For example, it is assumed that the scanning mirror 12 rotates counterclockwise in the figure and the light beam is being scanned upward in the figure. When the light beam passes the upper end of the slit of the slit plate 30, it is received by the light receiving element 51 and becomes Sr1 = 1. Thereafter, the light beam is blocked by the slit plate 30 (Sr1 = 0), and the light beam is again monitored through the slit. Immediately before the region 1 is irradiated, the light beam is received again by the light receiving element 51 and Sr1 = 1. If Sr1 = 1 occurs before the shut-off, the muting circuit 53 generates Sm = 1 within the range of the angle α1. The same applies when the scanning mirror 12 rotates in the clockwise direction in the figure and the light beam is being scanned downward in the figure. If Sr2 = 1 occurs before shutting off, the angle of the light receiving element 52 is within the range of the angle α2. The muting circuit 53 generates Sm = 1 from when Sr2 = 1 is generated by light reception until the next generation of Sr2 = 1.
[0036]
As a result, during the period when the light beam with Sb = 0 is interrupted, Sc = 1 is output from the OR circuit 54 based on Sm = 1, so that the off-delay circuit 19A in the missing pulse detection circuit 19 is output. Output S2 = 1 continues and Z1 = 1 continues. If the on-delay time Ton of the on-delay circuit 19B is set longer than one scanning period, Sb = 0 continues longer than the off-delay time Tof as shown by the broken line in FIG. Even if Sm = 1 and S2 = 1 is input to the on-delay circuit 19A after being notified of the presence of an object at 0, since the period of Sm = 1 does not continue for the on-delay time Ton, the output Z1 = 0 continues and the output Z1 of the missing pulse detection circuit 19 is fixed to the state immediately before the light beam is cut off.
[0037]
  As aboveReference exampleAccording to the above, during the period when the light beam is in the cut-off state, the object presence / absence determination function is stopped by the signal Sm of the muting circuit 53, and the output Z1 of the pulse missing detection circuit 19 during that period is in the state immediately before the light beam is cut off. Fixed.
  still,Reference exampleThe missing pulse detection circuit 19 may be replaced with the counting circuit 40 of FIG. In this case, the setting value of the counting circuit 40 needs to be determined in consideration of the influence on the number of pulses due to Sm = 1. Moreover, it is good also as a structure which replaces with the light receiving elements 51 and 52 and provides a linear light receiving element in the position corresponding to the angles (alpha) 1 and (alpha) 2 with which a light beam is irradiated. In this case, during the period of the angles α1 and α2 where the light beam is blocked by the slit plate 30, the output of the logical value 1 continues from each linear light receiving element, so the output Sm of the muting circuit 53 is the linear light receiving element. It may be generated corresponding to the output state.
[0038]
  Third reference exampleThis configuration can also be applied to the slit structure shown in FIGS. In the case of FIG. 3, a light receiving element may be disposed in the slit portion on the back side of each front plate 31. In the case of FIG. 4, the plate 33 to which the light receiving element is attached may be disposed at the upper and lower ends of the slit. In consideration of the insertion and removal of the plate 33, a structure in which the light receiving element is embedded is desirable. In the case of FIG. 5 as well, the light receiving element may be attached to the movable plate.
[0039]
  Next, FIG.Fourth reference exampleIndicates.
  In FIG.Reference exampleAs a mark that can be recognized by the sensor instead of the light receiving elements 51 and 52, for example, reflectors 61 and 62 that generate unique reflected light patterns are arranged on the light beam projection at the end of the monitoring area. For example, it is provided in place of the reflectors 23-1, 23-n arranged on the light beam projection at the end of the monitoring area of the unit 20 facing each other. Further, although not shown, an envelope detection circuit for detecting the output Sb of the comparator 18 is provided, and the output is input to the muting circuit 53 of FIG. Other configurations areThird reference exampleIt is the same.
[0040]
As the reflectors 61 and 62, for example, configurations as shown in FIGS.
In FIG. 6A, one end of the reflection surface 61a (62a) is pivotally supported by a support shaft 61b (62b) so as to freely rotate, and an actuator 61c (62c) such as an electrostrictive element is attached to the other end. The reflection surface 61a (62a) is oscillated at a frequency to generate reflected light modulated at the predetermined frequency. The predetermined frequency is set to be higher than the pulse signal generated by the reflector array 23 (13). In FIG. 5B, a plurality of reflective areas 61A (62A) and non-reflective areas 61B (62B) are alternately provided so that the reflected light from the reflective areas 61A (62A) has a predetermined frequency. When the light beam scans the reflectors 61 and 62, the reflected light from the reflection regions 61A and 62A can obtain pulsed light equivalent to that shown in FIG.
[0041]
  The operation will be described with reference to the time chart of FIG.
  When the reflected light modulated at a predetermined frequency, for example, f1, is received from the reflectors 61 and 62, the light receiving circuit 17 generates an output Sa of the frequency f1 as shown in FIG. Output Sb is generated and input to the OR circuit 54 and an envelope detection circuit (not shown). If the envelope detection circuit is configured to generate an output of a logical value 1 only when a frequency signal of frequency f1 or higher is input, the signal Sr1 (= Sr2) = 1 is output from the envelope detection circuit by the signal input of the frequency f1. Input to the muting circuit 53. Therefore,Third reference exampleSimilarly, the object presence / absence determination process can be stopped in the period from when the signal Sr1 = 1 (Sr2 = 1) until the next signal Sr1 = 1 (Sr2 = 1).
[0042]
In order to generate the signals Sr1 and Sr2 separately, an envelope detection circuit having a band-pass filter that allows only the signals having the frequency f1 to pass, with the modulation frequencies of the reflectors 61 and 62 being different from each other, for example, f1 and f2. And an envelope detection circuit having a band-pass filter that passes only the signal of frequency f2, and the output Sb of the comparator 18 may be input to each of the envelope detection circuits. As described above, if the signal Sm is generated by combining the scanning angle and the signals Sr1 and Sr2, it is not necessary to generate the signals Sr1 and Sr2 separately.
[0043]
  Next, FIG.5th reference exampleIndicates.
  Reference exampleInstead of providing a slit, the emission of the light beam is stopped in a mirror scanning range other than the necessary irradiation range θ of the monitoring area.
  In FIG. 12, the reflectors 61 and 62 shown in FIG. 10 are arranged as marks that can be recognized by the sensor on the light beam projection at the end of the monitoring area in the unit 20 facing each other. Also,Fourth reference exampleThe light emission control circuit 71 including the envelope detection circuit 71A and the scanning mirror angle determination circuit 71B described in the above, and the switch element 11C is provided between the light emitting element drive circuit 11A and the light emitting element 11B in the light beam generation circuit 11. . Here, the light emission control circuit 71 and the switch element 11C constitute a light beam generation control means. Other configurations are the same as those in FIG. 2 except that the slit plate 30 is omitted.First reference exampleIt is the same.
[0044]
The scanning mirror angle determination circuit 71B determines the irradiation direction of the light beam based on the output Sr of the envelope detection circuit 71A and the drive signal SD1 indicating the mirror scanning angle Ag from the scanning mirror drive circuit 16. When the scanning mirror 12 is at a position where the light beam is irradiated within the monitoring area, the output CNT = 1 is output as a signal indicating the monitoring area, and the scanning mirror 12 is positioned at a position where the light beam is irradiated outside the monitoring area. When there is, output CNT = 0.
[0045]
The switch element 11C is turned on when the output of the scanning mirror angle determination circuit 71B is CNT = 1, and is turned off when CNT = 0.
The operation of the scanning mirror angle determination circuit 71B will be described with reference to the flowchart of FIG. 13 and the time chart of FIG.
In step 1 (indicated by S1 in the figure and the same shall apply hereinafter), the signal SD1 (angle Ag) and the signal Sr are input.
[0046]
In step 2, it is determined whether or not the signal Sr is changed from Sr = 0 to Sr = 1, and if Sr = 1, the process proceeds to step 3.
In step 3, it is determined that the light beam has started scanning outside the monitoring area, and output CNT = 0 is output. Thereby, the switch element 11C is turned OFF, the light emission of the light emitting element 11B is stopped, and the light beam is stopped.
[0047]
In step 4, the angle Ag when it is determined that Sr = 1 in step 2 based on the signal SD1 is stored as ρ. In FIG. 14, ρ1 indicates the boundary angle when the signal Sr = 1 by the reflected light of the reflector 61 is input, and ρ2 indicates the boundary angle when the signal Sr = 1 by the reflected light of the reflector 62 is input. Show.
In step 5, the signal SD1 is input again, the angle Ag based on the signal SD1 input in step 6 is compared with the magnitudes | Ag | and | ρ | of the angle ρ stored in step 4, and | Ag | ≦ | ρ Whether or not | Until it is determined that | Ag | ≦ | ρ |, the light beam is outside the monitoring region and the output CNT = 0 is continued. When | Ag | ≦ | ρ | Then, the output CNT = 1. As a result, the switch element 11C is turned ON, the light emitting element 11B starts to emit light, and the monitoring region is irradiated with the light beam.
[0048]
It should be noted that the signal Sr = 1 may be generated for a while after the light beam starts to irradiate the monitoring area, and CNT = 1/0 is repeated while Sr = 1 occurs, but this does not cause an operational problem. In order not to cause the repetition of CNT = 1/0, the signal Sr = 1 immediately after the start of irradiation may be ignored, for example, by giving a delay in the transition from step 7 to step 1.
[0049]
  By repeating the above operation, the light beam can be emitted only when the scanning mirror 12 is at a position for scanning the monitoring area. still,Fourth reference exampleSimilarly, the signal Sr may be divided into signals Sr1 and Sr2.
  Take5th reference exampleSince the boundary position of the monitoring area is frequently updated, even if the scanning angle of the scanning mirror 12 corresponding to the boundary position fluctuates due to environmental fluctuation or deterioration, the set monitoring area can be reliably scanned. , The reliability of object monitoring is improved. In addition, since the scanning range of the scanning beam is automatically changed even if the monitoring area is changed, the trouble of adjusting the scanning range of the scanning beam can be saved.
[0050]
Note that once the angles ρ1 and ρ2 at which the signal Sr = 1 is set, the same processing as described above can be performed only by comparing ρ1 and ρ2 with the angle Ag, and Ag> ρ1 or Ag <ρ2. CNT = 0, ρ2 ≦ Ag ≦ ρ1, and CNT = 1. However, considering fluctuations in the scanning angle, it is desirable to set the angles ρ1 and ρ2 by inputting the signal SD1 each time as shown in the flowchart of FIG.
[0051]
  In addition, it is not always necessary to stop the emission of the light beam outside the monitoring area, and the light beam intensity may be reduced to a level where light reception cannot be recognized.
  5th reference exampleAlso in this case, it is desirable to stop the object presence / absence determination function when the scanning mirror 12 is scanning outside the monitoring area. In that case, a muting circuit 53 and an OR circuit 54 may be inserted as in FIG. 7, and the output CNT of the scanning mirror angle determination circuit 71 </ b> B may be input to the muting circuit 53. The muting circuit 53 is configured such that the output Sm = 0 when CNT = 1 and the output Sm = 1 when CNT = 0.
[0052]
Instead of providing the switch element 11C, the output CNT of the scanning mirror angle determination circuit 71B is input to the light emitting element driving circuit 11A, and the output of the light emitting element driving circuit 11A is directly controlled to control light emission / stop. It is good also as a structure. In this case, the output of the light emitting element drive circuit 11A may be input to the muting circuit 53 instead of the output CNT of the scanning mirror angle determination circuit 71B (light emission / stop of the light beam is a logical value 1 / Treated as 0).
[0053]
  Next, FIG.Sixth reference exampleIndicates.
  Reference exampleIs to automatically control the slit width of the slit plate 30 using a mark that can be recognized by the sensor.
  In FIG. 15, reflectors 81 and 82 are arranged as marks that can be recognized by the sensor on the light beam projection at the end of the monitoring area of the unit 20 facing each other. As shown in an enlarged view in FIG. 16, the reflector 81 includes two reflecting portions 81a and 81b that generate reflected light patterns having different frequencies. The reflection area 81a is set to have a reflection area / non-reflection area at intervals such that the reflected light pulse has a frequency f1, and the reflection section 81b has an interval at which the reflection light pulse has a frequency f2. Although not shown, the reflector 82 is also composed of two reflecting portions that similarly generate reflected light patterns having different frequencies. The frequency of the reflected light pulse of each reflecting portion is the same as that of the reflecting portions 81a and 81b of the reflector 81. Are set to different f3 and f4.
[0054]
  The slit plate 83 includes movable plates 83a and 83b above and below the opening, and each movable plate 83a and 83b can be moved in the vertical direction in the figure by the slit drive mechanisms 84A and 84B, respectively.
  The slit control circuit 85 for driving and controlling the slit driving mechanisms 84A and 84B includes first and second detection circuits 85A and 85A for detecting the reflectors 81 and 82 based on the output Sb from the comparator 18 of the signal loss detection circuit 15, respectively. 85B, a first slit position adjusting circuit 85C that controls the slit drive mechanism 84A by the output CTL1 based on the outputs Srt1 and Srt2 from the first detection circuit 85A, and an output Srb1 and Srb2 from the second detection circuit 85B And a second slit position adjusting circuit 85D for controlling the slit driving mechanism 84B by the output CTL2. Here, the slit control circuit 85 and the slit driving mechanisms 84A and 84B constitute a slit width control means. The outputs CTL1 and CTL2 correspond to signals indicating the monitoring area. Other configurations are shown in FIG.First reference exampleIt is the same.
[0055]
For example, as shown in FIG. 17, the first detection circuit 85A includes two band-pass filters 85a and 85b and two envelope detection circuits 85c and 85d. The band pass filter 85a passes only the signal of frequency f1, and the band pass filter 85b passes only the signal of frequency f2. The second detection circuit 85B is the same as the first detection circuit 85A except that one band pass filter passes only the signal of frequency f3 and the other band pass filter passes only the signal of frequency f4. It is a configuration and illustration is omitted.
[0056]
Accordingly, the first detection circuit 85A generates the signal Srt1 = 1 from the envelope detection circuit 85c side based on the output from the band pass filter 85a when receiving the reflected light from the reflection part 81a of the reflector 81, and the reflection part When the reflected light from 81b is received, a signal Srt2 = 1 is generated from the envelope detection circuit 85d side based on the output of the band pass filter 85b. Similarly, the second detection circuit 85B generates a signal Srb1 = 1 when receiving reflected light from one reflecting portion of the reflector 82, and generates a signal Srb2 = 1 when receiving reflected light from the other reflecting portion. . Based on the signals from the first and second detection circuits 85A and 85B, the first and second slit position adjustment circuits 85C and 85D move the movable plate so that the light beam is irradiated only in the irradiation range θ of the monitoring region. The positions of 83a and 83b are appropriately controlled.
[0057]
The position control operation of the slit plate 83 by the slit position adjusting circuit will be described based on the flowchart of FIG. FIG. 18 is an example in which the scanning end of the light beam is controlled in the vicinity of the boundary between the two reflecting portions. Since the control operations of the first slit position adjusting circuit 85C and the second slit position adjusting circuit 85D are the same, the first slit position adjusting circuit 85C will be described below.
[0058]
In step 11, it is determined whether or not the signal Srt1 = 1 is input. If it is input, it is determined that the reflecting portion 81a is scanned, and the process proceeds to step 12, where the movable plate 83a is lowered by a predetermined value to control the slit opening width in the direction in which the reflecting portion 81a is not scanned. If it is not input, it is determined that the reflecting portion 81a is not scanned, and the process proceeds to step 13, where the movable plate 83a is not driven and maintained at that position.
[0059]
In step 14, it is determined whether or not the signal Srt2 = 1 is input. If not input, it is determined that the reflecting portion 81b has not been scanned, and the process proceeds to step 15 where the movable plate 83a is raised by a predetermined value to control the slit opening width in the direction in which the reflecting portion 81b is scanned. If it is input, it is determined that the reflecting portion 81b is being scanned, and the process proceeds to step 13 where the movable plate 83a is not driven and maintained at that position.
[0060]
  The movable plate 83b is similarly controlled by the second slit position adjustment circuit 85D.
  In addition, the present inventionSeventh reference exampleAs an alternative, each of the reflectors 81 and 82 may be configured by only one reflector and controlled as shown in the flowchart of FIG. TakeReference exampleThen, the signals Srt2 and Srb2 are not generated. FIG. 19 shows an example in which the reflector 81 is composed of one reflector 81a.
[0061]
In step 21, it is determined whether or not the signal Srt1 = 1 is input.
If it is input, it is determined that the reflecting portion 81a is scanned, and the process proceeds to step 22, where the movable plate 83a is lowered by a predetermined value to control the slit opening width in the direction in which the reflecting portion 81a is not scanned. If not, in step 23, the movable plate 83a is increased by a predetermined value, and the slit opening width is controlled in the direction in which the reflecting portion 81a is scanned.
[0062]
  Thereby, the scanning end of the light beam is controlled near the lower end of the reflecting portion 81a. In this case, for example, the control may be stopped when the vertical driving operation of the movable plate 83a is alternately repeated a predetermined number of times. The same applies to the reflector 82 side, and the scanning end of the light beam is controlled near the lower end of the reflecting portion.
  Although not explicitly shown as steps in the flowcharts of FIGS. 18 and 19, signals Srt1 and Srt2 required for processing are appropriately input as necessary. Further, in steps 11 and 14 in FIG. 18 and step 21 in FIG. 19, “Srt1 (Srt2 in step 14 in FIG. 18) = 1 generated within one scanning period (or a predetermined period)” may be set. One scanning periodofThe determination may be made based on the scanning angle AG by inputting the signal SD1 of the scanning mirror driving circuit 16.
[0063]
  Next, FIG.One embodimentIndicates.
  In this embodiment, the scanning angle of the scanning mirror is variably controlled without using a slit plate, and the scanning beam is irradiated only to the necessary irradiation range of the monitoring area.
  20, this embodiment is shown in FIG.Sixth reference exampleIn this configuration, the slit plate 83 and the slit driving mechanisms 84A and 84B are omitted, and instead of the slit control circuit 85, the scanning mirror control circuit 90 as the light beam scanning control means and the oscillation center position of the scanning angle of the scanning mirror 12 are set. A center position control mechanism 91 as a swing center position adjusting means to be controlled is provided.
[0064]
The scanning mirror control circuit 90 includes a first detection circuit 90A, a second detection circuit 90B, and a mirror scanning angle adjustment circuit 90C. The first and second detection circuits 90A and 90B have the same configuration as that of FIG.
The mirror scanning angle adjusting circuit 90C has a scanning end of a light beam by an output CSA which is a signal indicating a monitoring area based on the signals Srt1 and Srb1 from both detection circuits 90A and 90B and the signal SD1 of the scanning mirror driving circuit 16. The scanning angle of the scanning mirror 12 is adjusted by controlling the output SD1 of the scanning mirror drive circuit 16 so that the positions of the reflectors 81 and 82 are reached. Further, the mirror scanning angle adjusting circuit 90C swings the scanning mirror 12 in the directions of the arrows U and L in the figure by the output CCA based on the signals Srt1, Srt2, Srb1, Srb2 and the signal SD1 of the scanning mirror driving circuit 16. The center position control mechanism 91 is driven and controlled so that the amplitude angles are equal to each other.
[0065]
The scanning mirror 12 of this embodiment needs to be able to variably control the scanning angle by an electric signal. As such a scanning mirror, for example, there is an electromagnetic galvanometer mirror known in JP-A-8-220453.
An example of such an electromagnetic galvanometer mirror will be briefly described with reference to FIG.
In FIG. 21, a torsion bar integrally formed with a silicon substrate and a movable plate supported by the torsion bar are provided inside a silicon substrate fixed on an insulating substrate. A planar coil is provided around the movable plate, and a mirror is provided at the center. On the opposite side surfaces of the silicon substrate, permanent magnets are arranged such that one side has an N pole on the lower side and the lower side has an S pole, and the other side has an N pole on the lower side and an upper side with an S pole.
[0066]
In operation, when a current is passed from the electrode terminal to the planar coil, a current flows across the static magnetic field generated by the permanent magnet, and a force is applied to both ends of the movable plate according to Fleming's left-hand rule to rotate the movable plate. When the alternating current is passed, the movable plate is periodically rotated to reflect and scan the light beam incident on the mirror. Since the current value flowing through the coil and the scanning angle are in a substantially proportional relationship, the scanning angle of the mirror can be controlled by controlling the current value.
[0067]
In the present embodiment, it is desirable that the swing amplitude angles of the scanning mirror in the arrow U direction and the L direction are equal, and the center position control mechanism 91 controls the swing center of the scanning mirror 12 to an appropriate angle. As the center position control mechanism 91, for example, a rotation mechanism such as a tilt stage shown in FIG. 22 is used.
The tilt stage 100 shown in FIG. 22 includes a fixed base 101 and a flat top tilt part 102 supported so as to be movable in the left-right direction of the arrow in the figure along the arcuate upper surface of the fixed base 101. A column 103 is provided at the center of the upper surface of the tilt unit 102, and the fixing unit of the scanning mirror 12 is fixed to the tip of the column 103 so that the upper surface of the tilt unit 102 and the scanning mirror 12 are substantially horizontal. Thereby, the swing center of the movable plate (that is, the mirror) of the scanning mirror 12 is perpendicular to the upper surface of the tilt portion 102, and the direction of the swing center of the scan mirror 12 is changed by changing the tilt angle of the tilt portion 102. Variable.
[0068]
  Next, the operation of this embodiment will be described.
  First, the light beam scanning end control operation by the mirror scanning angle adjusting circuit 90C will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 23, shown in FIG.Seventh reference exampleAs in the above, an example in which the scanning end of the light beam is controlled near the lower end of each reflecting portion of the reflectors 81 and 82 is shown.
[0069]
In step 31, signals Srt1 and SD1 are input. Note that step 31 is repeated as appropriate for the processing in step 32.
In step 32, the current value of the signal SD1 corresponds to the scanning angle Ag (see FIG. 14), and it is determined whether or not the signal Srt1 = 1 is generated within one scanning period based on the signal SD1. If generated, the process proceeds to step 33 to generate output CSA = 1. When the output CSA = 1 is input, the scanning mirror driving circuit 16 controls the driving current value of the signal SD1 so as to decrease the amplitude angle in the direction of arrow U in FIG. 20 by a predetermined value, and the scanning mirror in the direction in which the reflecting portion of the reflector 81 is not scanned. 12 is controlled. If not generated, the process proceeds to step 34 to set the output CSA = 0. With this output CSA = 0, the scanning mirror driving circuit 16 controls the driving current value of the signal SD1 so as to increase the amplitude angle in the arrow U direction in the figure by a predetermined value, and the scanning mirror 12 is scanned in the direction in which the reflecting portion of the reflector 81 is scanned. To control.
[0070]
  Although only the control operation on the reflector 81 side is shown in FIG. 23, the control operation on the reflector 82 side is the same as the control operation on the reflector 81 side except that step 32 is replaced with the signal Srb1, and the description thereof is omitted. To do.
  Next, the center control operation of the swing amplitude angle of the scanning mirror 12 will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 24, the reflectors 81 and 82 areSixth reference exampleA control example is shown in the case where each of the reflectors 81 and 82 has a scanning end in the U direction and the L direction, each having two reflecting portions as described above.
[0071]
In step 41, each swing amplitude angle in the U direction and the L direction is set to the maximum value a so that the reflectors 81 and 82 can be scanned reliably.m, Bm(Shown in FIG. 22).
In step 42, signals Srt1, Srt2 and signal SD1 are input. The mirror scanning angle Ag is obtained from the signal SD1.
In step 43, it is determined whether or not there is a signal change from Srt = 1 to Srt2 = 1, or from Srt2 = 1 to Srt1 = 1. When it is determined that there is a change, it is determined that the light beam irradiates the boundary between the reflecting portions 81a and 81b, and the scanning angle Ag at that time is set to ρ in step 44.aRemember as.
[0072]
In steps 45 to 47, the scanning angle Ag on the reflector 82 side (however, 0 degrees at the swing center) is detected in the same manner as steps 42 to 44.
That is, in step 45, the signals Srb1, Srb2 and the signal SD1 are input, and in step 46, it is determined whether or not there has been a signal change from Srb = 1 to Srb2 = 1 or from Srb2 = 1 to Srb1 = 1. When it is determined that there is a change, the scanning angle Ag at that time is changed to ρ in step 47.bRemember as.
[0073]
In step 48, ρaSize | ρa| And ρbSize | ρbCompare |. | Ρa| <| ΡbIf ||, it is determined that the swing center is biased in the U direction, and the process proceeds to step 49 where the tilt portion 102 is rotated leftward in FIG. 22 to change the swing center in the L direction by a predetermined value. Let Conversely, | ρa｜ ＞ ｜ ρbIf ||, it is determined that the swing center is biased in the L direction, and the process proceeds to step 50 where the tilt portion 102 is rotated to the right in FIG. 22 to change the swing center in the U direction by a predetermined value. Let
[0074]
  Steps 42 to 50 are repeated, and in step 48, | ρa| = | ΡbIf it is determined as |, the control for adjusting the center position of the oscillation amplitude angle is finished, and then the process proceeds to the scanning end control of the light beam described with reference to FIG.
  The above mentionedThis embodimentOther thanReference exampleIn this case, the scanning mirror only needs to have a scanning angle capable of scanning a range wider than the maximum irradiation range of the monitoring area required in practice, and commercially available galvanometer mirrors and polygon mirrors can be applied as well as electromagnetic galvanometer mirrors. Further, the light beam blocking performance of the slit plate is not necessarily limited to 100%, and it is sufficient that the light beam can be attenuated to the extent that light reception cannot be recognized. Furthermore, for example, a galvanometer mirror having a displacement detection function capable of detecting the displacement of a movable plate such as an electromagnetic galvanometer mirror described in JP-A-7-218857 is provided.5th reference exampleAndThis embodimentWhen applied to the scanning mirror, the signal of the displacement detection coil may be used as the angle signal Ag.
[0075]
  As described above, according to the irradiation range limiting means of the present invention, the light beam irradiation range corresponding to the monitoring area can be manually scanned without manually adjusting the scanning angle of the light beam scanning means. It can be set more easily than the angle adjustment. More,lightIt is not affected by fluctuations or fluctuations in the scanning angle of the beam scanning means.Yes.
[0076]
  still,Reference examples and embodiments of the present inventionHas been exemplified as an application to a reflection type scanning optical sensor described in Japanese Patent Application No. 2000-1135, but can also be applied to scanning optical sensors other than this type. For example, a transmissive scanning optical sensor described in International Publication No. WO 97/33186 or the like has the light receiving elements 14 and 24 omitted in the configuration of FIGS. 1 and 2 described above, and instead of the reflector array of the units 10 and 20. Is provided with an optical receiver array, and the optical beam scanning means is used for monitoring, except that the output of the optical receiver array is input to the signal loss detection circuits 15 and 25 to determine the presence or absence of an object. The point of determining the presence or absence of an object based on the light beam received through the monitoring region by irradiating the region with the scanning light beam is the same as the reflection type scanning optical sensor described in Japanese Patent Application No. 2000-1135, etc.Reference examples and embodiments of the present inventionIs applicable as well. Further, the optical radar sensor type scanning optical sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-144161 has the configuration of FIGS. 1 and 2 described above, for example, only the unit 10 in which the reflector array is omitted. In addition, the presence / absence of an object is based on the light beam received through the monitoring area by irradiating the monitoring area with the scanning light beam by the light beam scanning means, except that the presence / absence of light reception and the object presence / absence determination are reversed. Is the same as the reflection type scanning optical sensor described in Japanese Patent Application No. 2000-1135,Reference examples and embodiments of the present inventionIs applicable as well. Furthermore, the present invention can be similarly applied to a two-dimensional scanning type optical sensor described in JP-A-11-306485 and Japanese Patent Application No. 2000-302760.
[0077]
In a two-dimensional scanning type scanning optical sensor, a light beam is scanned in two directions (hereinafter referred to as an up-down direction and a left-right direction). When the slit plate is used as the irradiation range limiting means as shown in FIGS. 3 to 5, the slit opening width may be changed not only in the vertical direction but also in the horizontal direction. Specifically, in FIG. 3, different combinations of vertical width and horizontal width may be prepared. In FIGS. 4 and 5, for example, a slit plate with adjustable vertical width and a slit plate with adjustable horizontal width are overlaid. What is necessary is just to comprise a board. Moreover, if the reflector of FIG. 10 is arranged on the light beam passing through the slit edge of the slit plate, the configuration of FIG. 9 is realized. The configuration of FIG. 12 is realized by arranging the light receiving element or the reflector of FIG. 10 on the light beam passing through the slit edge. The processing of FIG. 13 can be similarly used for each of the scanning vertical direction and horizontal direction. In addition, when applying the structure of FIG.7, FIG.9 and the process of FIG. 13, it is necessary to arrange | position a light receiving element or a reflector on the light beam ray which passes a slit edge part, ie, the edge part of a monitoring area | region, What is necessary is just to arrange | position a light receiving element or a reflector so that the monitoring area | region edge may be bordered. By the way, if the monitoring region has a quadrangular pyramid shape with the light beam scanning means (light beam reflection point) as a vertex, for example, a light receiving element or a reflector may be disposed on at least two diagonal sides of the quadrangular pyramid. Arrangement of elements or reflectors is facilitated. Then, by the light receiving output Sr = 1 from the light receiving element or the reflector, the vertical angle is ρ1, ρ2, and the horizontal angle is ρ3, ρ4 (ρ3, ρ4 correspond to ρ1, ρ2 in FIG. 14 in the horizontal direction). 13 and performs the | Ag | ≦ | ρ | determination process in FIG. 13 (if NO at step 6, return to step 5 with CNT = 0 and return to step 5 after step 7 if YES at step 6) Do). Also in the case of the slit width automatic adjustment method of FIG. 15, the processing of FIG. 18 or FIG. 19 may be performed in the vertical direction and the horizontal direction. Needless to say, the reflector of FIG. 10 is configured such that the flicker frequency of the reflected light beam is different for each reflector. The slit plate with the slit driving mechanism is provided for the vertical direction and the horizontal direction. In the processing of FIGS. 18 and 19, it is determined whether or not the light to be detected has been received even once in one scanning period (Srt1 = 1 or Srt2 = 1 is generated). It is not always necessary to dispose the reflector so as to border. What is necessary is just to provide in the position used as the maximum scanning angle in each of the up / down direction and the left / right direction among the projected beams to the monitoring area. For example, if the monitoring region is a quadrangular pyramid shape with the light beam scanning means (light beam reflection point) as the apex, the light receiving element or the reflector may be disposed on at least two diagonal sides. The adjustment of the light beam scanning means in FIG. 20 can be similarly applied.
[0078]
In the two-dimensional scanning type optical sensor, the muting circuit 53 in FIG. 7 is provided for the vertical direction and the horizontal direction, and the logical sum output of the output signals of both circuits is the signal Sm. The scanning mirror angle determination circuit 71 of FIG. 12 is provided for the vertical direction and the horizontal direction, and the vertical circuit receives a scanning mirror vertical drive signal including vertical scanning angle information and a signal Sr related to the vertical direction. The circuit for the left and right direction is extracted from Sb and processed, and the scanning mirror left and right drive signal including the scanning angle information in the left and right direction and the signal Sr related to the left and right direction are extracted from the signal Sb and processed. Even in the case of FIG. 15, slit control circuits 85 for the vertical direction and the horizontal direction are provided, and processing is performed according to signals related to each. The same applies to the scanning mirror control circuit 90 of FIG.
[0079]
In the two-dimensional scanning type optical sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-306485 and Japanese Patent Application No. 2000-302760, a semiconductor galvano known in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-175005 is shown as an example of a two-dimensional scanning mirror. A mirror is mentioned. This mirror is provided with a mirror (movable plate) that is supported by two axes orthogonal to each other and swings two-dimensionally around both axes, and can be driven to swing independently around both axes. These scanning angles can be set independently. There is a proportional relationship between the drive current around each axis and the swing angle (ie, scan angle). Further, as disclosed in JP-A-7-218857, if a detection coil for detecting the displacement of a mirror (movable plate) is provided, the mirror displacement angle can be detected by this detection coil.
[0080]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention,A light reflecting means for generating unique reflected light is arranged in the vicinity of the boundary of the monitoring area, and is generated based on the detection output of the unique reflected light generated from this light reflecting means.Since the irradiation range limiting means for automatically controlling the scanning angle of the light beam scanning means so as to scan only the monitoring area with the light beam from the light beam scanning means based on the signal indicating the monitoring area is provided. The setting work of the light beam irradiation range becomes easy. Further, even if the scanning angle of the light beam scanning means varies due to environmental fluctuations or deterioration, the set monitoring region can be scanned reliably, and the reliability of object monitoring is improved. In addition, since the scanning range of the scanning beam is automatically changed even if the monitoring area changes, the trouble of adjusting the scanning range of the scanning beam can be saved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionFirst reference exampleSchematic configuration diagram
[Figure 2] Same as aboveReference exampleBlock diagram
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a slit portion
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of another slit portion.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of still another slit portion.
FIG. 6 shows the present invention.Second reference exampleMain part configuration diagram
FIG. 7 shows the present invention.Third reference exampleMain part configuration diagram
[Fig. 8] Same as aboveReference exampleOperation time chart
FIG. 9 shows the present invention.Fourth reference exampleMain part configuration diagram
[Fig. 10] Same as aboveReference exampleOf a configuration example of a reflector
FIG. 11 Same as aboveReference exampleOperation time chart
FIG. 12 shows the present invention.5th reference exampleMain part configuration diagram
Fig. 13 Same as aboveReference exampleOperation flowchart
FIG. 14 Same as aboveReference exampleBetween the presence or absence of light beam and mirror scanning angle
FIG. 15 shows the present invention.Sixth reference exampleMain part configuration diagram
FIG. 16 Same as aboveReference exampleConfiguration diagram of the reflector
FIG. 17 Same as aboveReference exampleConfiguration diagram of the first detection circuit
FIG. 18 is an operation flowchart of the slit portion control of the reference example.
FIG. 19 shows the present invention.Seventh reference exampleThe operation flow chart of slit section control
FIG. 20 shows the present invention.One embodimentMain part configuration diagram
FIG. 21 is a configuration diagram of a scanning mirror applied to the embodiment.
FIG. 22 is a configuration diagram of a tilt stage applied to the embodiment;
FIG. 23 is an operational flowchart of scanning mirror control according to the embodiment.
FIG. 24 is an operational flowchart of swing amplitude angle control according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Monitoring area
11 Light beam generation timesRoad
12 Scanning mirror
13 Reflector array
14 Light receiving element
15 Missing signal detection circuit
16 Scanning mirror drive timesRoad
51,52 PhotodetectorChild
61, 62, 81, 82 Reflectionbody
90 Scanning mirror control circuit
92 Center position control mechanism

Claims (3)

光ビーム発生手段からの光ビームを空間を走査するように反射する光ビーム走査手段と、前記空間からの光ビームを受光する受光手段と、該受光手段の受光の有無に基づいて物体の存在／不在を判定する判定手段とを備えた走査型光センサにおいて、
前記光ビーム走査手段からの光ビームを、前記物体の監視領域のみに限定して照射する照射範囲限定手段を備え、
前記照射範囲限定手段は、監視領域を示す信号に基づいて、前記光ビーム走査手段が前記監視領域のみ走査するよう光ビーム走査手段の走査角を制御する光ビーム走査制御手段を備える構成とし、
前記監視領域を示す信号は、前記監視領域の境界近傍に照射された光ビーム方位上に、固有の反射光を生成する光反射手段を配置し、前記光反射手段から発生する前記固有反射光の検出出力に基づいて生成する構成としたことを特徴とする走査型光センサ。A light beam scanning means for reflecting the light beam from the light beam generating means so as to scan the space; a light receiving means for receiving the light beam from the space; and the presence / absence of an object based on the presence or absence of light reception by the light receiving means. In a scanning optical sensor comprising a determination means for determining absence,
An irradiation range limiting means for irradiating the light beam from the light beam scanning means limited to only the monitoring area of the object;
The irradiation range limiting unit includes a light beam scanning control unit that controls a scanning angle of the light beam scanning unit so that the light beam scanning unit scans only the monitoring region based on a signal indicating the monitoring region .
The signal indicating the monitoring area includes light reflecting means for generating unique reflected light on the direction of the light beam irradiated in the vicinity of the boundary of the monitoring area, and the signal of the intrinsic reflected light generated from the light reflecting means is arranged. A scanning optical sensor characterized in that it is configured to generate based on a detection output . 走査ミラーを揺動駆動して光ビームを走査する前記光ビーム走査手段の前記走査ミラーの揺動振幅角が揺動中心に対して対称となるよう、前記揺動中心位置を可変調節する揺動中心位置調節手段を備える構成である請求項１に記載の走査型光センサ。  Oscillation that variably adjusts the oscillation center position so that the oscillation amplitude angle of the scanning mirror of the light beam scanning means that scans the light beam by oscillating the scanning mirror is symmetric with respect to the oscillation center The scanning optical sensor according to claim 1, comprising a center position adjusting unit. 前記光ビーム発生手段と、前記光ビーム走査手段と、前記監視領域の上下方向に配置された多数の再帰反射特性を有する反射器を有する反射器アレイと、前記受光手段と、前記判定手段と、前記照射範囲限定手段とを、それぞれ備える第１及び第２ユニットを、前記監視領域を挟んで互いに対面して配置すると共に、第１ユニットの光ビーム走査手段及び受光手段と第２ユニットの光ビーム走査手段及び受光手段とを、前記監視領域を挟んで対角状に配置し、一方のユニットの光ビーム走査手段からの光ビームを監視領域を介して他方のユニットの反射器アレイで反射し、その反射光を監視領域を介して前記一方のユニットの受光手段で受光可能な構成とした請求項１又は２に記載の走査型光センサ。The light beam generating means, the light beam scanning means, a reflector array having a number of retroreflective reflectors arranged in the vertical direction of the monitoring area, the light receiving means, the determination means, The first and second units each having the irradiation range limiting means are arranged facing each other across the monitoring area, and the light beam scanning means and light receiving means of the first unit and the light beam of the second unit are arranged. The scanning means and the light receiving means are arranged diagonally across the monitoring area, the light beam from the light beam scanning means of one unit is reflected by the reflector array of the other unit through the monitoring area, 3. The scanning optical sensor according to claim 1, wherein the reflected light can be received by the light receiving means of the one unit through the monitoring area.
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