JP5191795B2 - 自動ドア用センサ - Google Patents

Description

本発明は、自動ドア用センサに関し、特に、投受光器を使用したものに関する。

投受光器を用いた自動ドア用センサには、監視エリア内を多数のスポット光で監視するものがある。例えば特許文献１に開示されているセンサでは、マトリックス状に多数の発光素子を配置し、これら発光素子に１対１に対応するようにマトリックス状に多数の受光素子を配置してある。ある一列の発光素子を発光させたとき、この一列のうちの所望の発光素子に対応する受光素子を含む受光素子の１つの行を受光可能として、この受光素子の受光信号をＡ／Ｄ変換器に入力してデジタル変換し、その変換された信号を制御部に入力して、人体等の有無を判定している。

特開２００７−２７１５３７号公報

特許文献１の技術によれば、投光素子の数と受光素子の数とが同じ数でなければならない。そのため、解像度を上げようとすると、投光素子だけでなく受光素子の数も増加させる必要がある。Ａ／Ｄ変換器に入力する受光器の信号を切り替える際に、切り替えノイズが発生するので、受光信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル変換する前にウエイト（待機時間）を挿入する必要がある。上述したように受光素子の数を増加させた場合、ウエイトの総時間がかなり長くなり、センサの反応が鈍く（検知時間が長く）なってしまう。

本発明は、解像度を上げても、反応速度が大幅に低下しない自動ドア用センサを提供することを目的とする。

本発明の一態様の自動ドア用センサは、本発明の一態様の自動ドア用センサは、投光部と受光部とを備えている。投光部は、複数の投光器を備え、これら投光器が１つずつ投光するものを変更し、最初の投光器の投光開始から最終の投光器の投光終了するまでを１周期として、この１周期を繰り返し、前記投光器ごとにドア近傍のそれぞれ異なる複数の投光エリアを形成し、異なる前記複数の投光器による投光エリアによって合成投光領域を複数形成するように、前記複数の投光器の投光を投光用光学素子が分散させる。受光部は、前記投光器よりも少数の複数の受光器を有し、前記複数の合成投光領域それぞれと重なる複数の受光エリアからの光を対応する前記受光器に受光用光学素子が集光して、前記各受光器に前記各周期ごとに前記各投光器の投光に対応する受光信号を前記各投光器が発生する。さらに変換部が設けられている。変換部は、前記投光器の１周期経過ごとに前記複数の受光器の受光信号のうち選択した１つを出力するように前記複数の受光器の受光信号を受光切換部が切り換え、前記受光切換部から出力された前記選択された受光器の前記各投光器の投光に対応した受光信号が安定した後に、Ａ／Ｄ変換部がデジタル受光信号に変換して出力する。制御部が、前記デジタル受光信号を予め定めた閾値と比較して人または物体の有無を判断する。

この自動ドア用センサでは、受光器の受光信号が変換部によって制御部への信号に変換されるが、受光器の数が少ないので、ウエイトの総時間が短い。解像度を上げるために投光器の数を増加させても、受光器の数は投光器の数よりも少ないので、解像度を上げても、自動ドア用センサの反応速度が大幅に低下することはない。

さらに、前記各投光器は、二次元状に設けることができる。二次元状に投光器を配置すると、更に、自動ドア用センサの解像度を上げることができる。

以上のように、本発明による自動ドア用センサによれば、解像度を上げても、反応速度が大幅に低下することがない。

本発明の第１の実施形態の自動ドアセンサ２は、図１に示すように、自動ドア４の無目６に取り付けられる。図１に示す自動ドア４は、間隔をおいて配置した固定壁８、８間のドア開口を、両引き分けのドアパネル１０、１０によって開閉するものである。自動ドア４の固定壁８、８の間を検知するように検知範囲１２が設定される。

この自動ドアセンサ２では、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、スポット光を発生する複数個、例えば１８個の投光器１４ａ乃至１４ｒが、二次元状に、例えばマトリックス状に配列されている。具体的には、ドア開口幅方向に３個、ドア開口幅方向に直交する方向に６個配置されている。これら投光器１４ａ乃至１４ｒは、例えば赤外線を所定の周期を持ったパルス状に発光することで投光するものである。これら投光器の前方に、投光用光学素子、例えば多分割レンズ２４が配置されている。多分割レンズ２４は、ドア開口幅方向に４つに分割されており、その結果、図３に示すように、投光器１４ａ乃至１４ｒからの光によって、３個×６個の投光領域１８ａ乃至１８ｒからなる合成投光領域１８（図示せず）を、合計４組ドア開口幅方向に沿って並べて、基準面例えば床面上に形成する。これら投光器１４ａ乃至１４ｒと、多分割レンズ２４とによって投光部が構成されている。

投光部のドア開口幅方向の側方に、複数、例えば４個の受光器２２ａ乃至２２ｄが設けられている。受光器２２a乃至２２ｄの数は、投光器１４a乃至１４ｒの総数よりも少ない。受光器２２ａ乃至２４ｄは、面状に形成され、ドア開口幅方向に直交する方向に沿うように配置され、ドア開口幅方向に一定の間隔を置いて一列に配列されている。受光器２２ａ乃至２２ｄ前方に受光用光学素子として、複数、例えば４つのレンズ１６ａ乃至１６ｄが配置されている。レンズ１６ａ乃至１６ｄは、例えばシリンドリカルレンズによって構成され、それらの光軸がドア開口幅方向に対してそれぞれ異なる角度をなすように配置され、これらの向きと傾きを調整することによって、図３に示すように、上述した４つの合成投光領域１８をそれぞれカバーする４つの受光領域２６ａ乃至２６ｄが形成されている。

受光用光学素子としてトーリックレンズを用いることも出来る。またサーフェス・レリーフ・ホログラムパターンにより作られ、マイクロ凹レンズアレイと同様の効果がある、ランダム配置されたミクロンレベルの表面構造による屈折作用で光を拡散するように構成された光学系を光学素子として用いることで、自動ドアセンサ２を薄型に構成することが出来る。

これら受光器２２ａ乃至２２ｄと、レンズ１６ａ乃至１６ｄによって受光部が構成されている。

図２（ｂ）に示すように、受光器２２ａと２２ｂの間、２２ｂと２２ｃとの間、２２ｃと２２ｄとの間及び外側にある２つの受光器２２ａ、２２ｄの両側には、これら受光器２２ａ乃至２２ｄに対応するレンズ１６ａ乃至１６ｄの何れか１つ以外のレンズ１６ａ乃至１６ｄから漏れた光が入射して誤作動することを防止するために、遮蔽板２０が設けられている。

図４に示すように、投光器１４ａ乃至１４ｒは、投光切替部２８から投光指示信号を受けたものが投光する。この投光指示信号を、投光器１４ａ乃至１４ｒに対して順に供給することを繰り返すこともできるし、或いは投光器１４ａ乃至１４ｒのうち選択された投光器の一群のみにその一群の中で順に供給することを繰り返すこともできる。投光切替部２８は、この投光指示信号を制御部３０からの指示に従って発生する。

各受光器２２ａ乃至２２ｄは、投光器１４ａ乃至１４ｒが１つずつ投光するごとに、対応する受光領域２６ａ乃至２６ｄからの光を受光して、受光信号である受光情報を発生する。各受光器２２ａ乃至２２ｄのうち受光切替部３２によって選択されたものの受光情報が、Ａ／Ｄ変換器３４によってデジタル受光情報に変換されて、制御部３０に供給される。受光切替部３２は、制御部３０からの指示に従って、各受光器２２ａ乃至２２ｄのうち１つからの受光情報を選択する。

但し、制御部３０は、後述するように、受光器２２ａ乃至２２ｄのうち１つが、受光情報をＡ／Ｄ変換器３４に入力可能な状態とした上で、投光器１４ａ乃至１４ｒのうち選択されたものに投光させる。

制御部３０では、Ａ／Ｄ変換器３４から供給されたデジタル受光情報のうち予め採用すると定められているものを、予め設定されている閾値と比較し、その比較結果に従って、人体または物体が存在するか否かを判定する。この判定結果は、制御部３０内の出力部３６、通信インターフェース３８、バス４０を介してドアコントローラ４２に供給される。ドアコントローラ４２は、この判定結果に従って、ドアパネル１０、１０を開いたり、閉じたりする。なお、バス４０は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で構成される。

上述したように制御部３０は、受光切替部３２、投光切替部２８に対する指示を与えるが、この指示は、制御部３０内の設定部４４の設定内容に基づいて行われる。また、デジタル受光情報のうち採用されたものだけが閾値と比較されるが、いずれのデジタル受光情報を採用するかについても設定部４４に設定されている。また、上述した閾値も設定部４４に設定される。これらは、ユーザーによって操作される携帯型の操作部、例えばＰＤＡ４６から、無線通信インターフェース４８、５０、バス４０、通信インターフェース３８を介して設定部４４に設定される。

この自動ドアセンサ２での制御部３０での制御は、図５に示すようなものである。まず、制御部３０は、設定部４４の設定を確認し、受光器２２ａの受光情報がＡ／Ｄ変換器３４から入力されるように受光切替部３２を切り替える（ステップＳ２）。次に、受光情報が安定するまで、すなわち切り替えノイズの影響が無くなる程度の時間待機し（ステップＳ４）、設定部４４の設定に応じて投光器１４ａが投光するように投光切替部２８に切替を指示する（ステップＳ６）。そして、受光器２２ａの受光情報をＡ／Ｄ変換した値を投光器１４ａに対応するものとして制御部３０に記憶する（ステップＳ８）。以下、同様にして、各投光器１４ｂ乃至１４ｒまで投光させ、受光情報をＡ／Ｄ変換した値を各投光器１４ｂ乃至１４ｒに対応するものとして制御部３０に記憶する（ステップＳ１０乃至ステップＳ１８）。

設定部４４の設定を確認し、受光器２２ｂの受光情報がＡ／Ｄ変換器３４から入力されるように受光切替部３２を切り替える（ステップＳ２０）。次に、受光情報が安定するまで、すなわち切り替えノイズの影響が無くなる程度の時間待機し（ステップＳ２２）、設定部４４の設定に応じて投光器１４ａが投光するように投光切替部２８に切替を指示する（ステップＳ２４）。

そして、受光器２２ｂの受光情報をＡ／Ｄ変換した値を投光器１４ａに対応するものとして制御部３０に記憶する（ステップＳ２６）。以下、同様にして、各投光器１４ｂ乃至１４ｒまで投光させ、受光情報をＡ／Ｄ変換した値を各投光器１４ｂ乃至１４ｒに対応するものとして制御部３０に記憶する。

更に受光器２２ｃ、受光器２２ｄについても同様の処理を行う（ステップＳ２８乃至ステップＳ３０）。

次に、制御部３０に記憶した各受光器２２ａ乃至２２ｄにおける各投光器１４ａ乃至１４ｒに対応するデジタル受光情報のうち、設定部４４に設定された設定情報によって採用されたものの受光情報を、あらかじめ設定された閾値と比較して、物体等が存在するか判断する（ステップＳ３１）。この判断の答えがイエスの場合には、ドアコントローラ４２に開放信号を出力する（ステップＳ３２）。これによって、ドアパネル１０、１０が開放され、再びステップＳ２から実行される。ステップＳ３１の判断の答えがノーの場合も、ステップＳ２から再び実行される。

先に受光部を受光可能な待機状態としてから投光器を順に投光させているので、受光切替部３２の総切り替え回数が少なくなり、その結果、受光部の待機時間（切り替えノイズの影響が無くなる程度の時間）の合計を短くすることができる。

図６は、制御部３０が、ＰＤＡ４６からのデータを受信した際に行う処理をフローチャートで示したもので、データである設定値を受信したか判断し（ステップＳ３４）、この判断の答えがイエスの場合、設定部４４の設定値を更新し（ステップＳ３６）、この処理を終了する。ステップＳ３４の判断の答えがノーの場合も、この処理を終了する。

本発明の第２の実施形態の自動ドアセンサ２ａを図７及び図８に示す。この自動ドアセンサ２ａは、第１の実施形態の自動ドアセンサ２における投光部を受光部の両側に配置したものである。両投光部はドア開口幅方向に９個、ドア開口幅方向に直交する方向に９個の合計８１個の投光器１１４ａ１乃至１１４ａ８１、１１４ｂ１乃至１１４ｂ８１をそれぞれ有している。これら投光器１１４ａ１乃至１１４ａ８１と、１１４ｂ１乃至１１４ｂ８１とは、投光領域が重ならないように図中上下方向にずれて配置されている。これら投光器１１４ａ１乃至１１４ａ８１、１１４ｂ１乃至１１４ｂ８１の前方には、第１の実施形態の多分割レンズ２４と同様な多分割レンズ２４ａ、２４ｂが配置されている。これらによって、図８に示すように、合計で１６２個の投光領域１１８ａ１乃至１１８ａ８１と、１１８ｂ１乃至１１８ｂ８１からなる４つの合成投光領域１１８ａ、１１８ｂがドア開口幅方向に沿って４つ形成される。なお、投光器をずらして配置する代わりに、投光器に対するレンズの位置や角度をずらしてもよい。

受光部では１２個の受光器１２２ａ乃至１２２ｌがドア開口幅方向に沿って配置され、それぞれは、ドア開口幅方向に直交する方向に長い面状のものである。これら受光器１２２ａ乃至１２２ｌの前方にこれらに対応してそれぞれ１２個のレンズ１１６ａ乃至１１６ｌが光学素子として配置されている。これによって、図８に示すように、合計で１２個の受光領域１２６ａ乃至１２６ｌがドア開口幅方向に沿って形成される。これら受光領域１２６ａ乃至１２６ｌは、それらの内部に、ドア開口幅方向に３個、ドア開口幅方向に直交する方向に１８個、すなわち３×１８のマトリックス状の投光領域をいずれも含むようにレンズ１１６ａ乃至１１６ｌの向き及び傾きが決定されている。

この自動ドアセンサ２ａの回路構成は、図４に示したブロック図において、受光器と投光器の数が異なる点を除いて同一であるので、詳細な説明を省略する。この自動ドアセンサ２ａにおいても、受光器及び投光器の数が異なる点を除いて自動ドアセンサ２と同様に動作するので、その動作の説明は省略する。この自動ドアセンサ２ａでは、投光素子及び受光素子の数が多いので、ドア開口を通過しようとする人か、例えば風などで飛ばされたごみ等なのかを高分解能に検知することができるし、自動ドアセンサ２と同様に待機時間（切り替えノイズの影響が無くなる程度の時間）の合計が短いので、多数の投光器を使用していても、人体の有無等を検知するのに要する時間が長くなることがない。

本発明の第３の実施形態の自動ドアセンサ２bを図９及び図１０に示す。この自動ドアセンサ２ｂでは、投光部に８つの投光器６１４ａ乃至６１４ｈが設けられ、これらの前方にそれぞれレンズ６１６ａ乃至６１６ｈが光学素子として配置されている。これによって図１０に示すように、８つの投光領域６１８ａ乃至６１８ｈがドア開口幅方向に沿って形成されている。２つの受光部では、１列に配置された３個の受光器６２２ａ１乃至６２２ａ３と、６２２ｂ１乃至６２２ｂ３とが、重なり合わないように配置されている。その前方にある多分割レンズ６２４ａ、６２４ｂが、投光器６１４ａ乃至６１４ｈの数に併せて８つに分割されている。また、多分割レンズ６２４ａ、６２４ｂは、各投光領域６１８ａ乃至６１８ｈ内に、各受光器６２２ａ１乃至６２２ａ３、６２２ｂ１乃至６２２ｂ３によって構成される受光領域６２６ａ１乃至６２６ａ３、６２６ｂ１乃至６２６ｂ３が重なるようにその向きと傾きが設定されている。この自動ドアセンサ２ｂの回路構成は、図４に示したブロック図において、受光器と投光器の数が異なる点を除いて同一であるので、詳細な説明を省略する。この自動ドアセンサ２ｂにおいても、受光器及び投光器の数が異なる点を除いて自動ドアセンサ２と同様に動作するので、その動作の説明は省略する。なお、自動ドアセンサ２と同様な動作をすることによって、待機時間（切り替えノイズの影響が無くなる程度の時間）の合計が短くなるので、多数の投光器を使用していても、検知に要する時間が長くなることはない。

本発明の第１の実施形態の自動ドアセンサの使用状態を示す図である。 図１の自動ドアセンサの正面図及び平面図である。 図１の自動ドアセンサによって形成される検知範囲（監視エリア）を示す図である。 図１の自動ドアセンサのブロック図である。 図１の自動ドアセンサの投光及び受光に関連するフローチャートである。 図１の自動ドアセンサにおける設定に関連するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の自動ドアセンサの正面図及び平面図である。 図７の自動ドアセンサによって形成される検知範囲（監視エリア）を示す図である。 本発明の第３の実施形態の自動ドアセンサの正面図及び平面図である。 図９の自動ドアセンサによって形成される検知範囲（監視エリア）を示す図である。

符号の説明

１４ａ乃至１４ｒ 投光器
１６ａ乃至１６ｄ レンズ（受光用光学素子）
２２ａ乃至２２ｄ 受光器
２４ 多分割レンズ（投光用光学素子）
３０ 制御部

Claims (3)

1. 複数の投光器を備え、これら投光器が１つずつ投光するものを変更し、最初の投光器の投光開始から最終の投光器の投光終了するまでを１周期として、この１周期を繰り返し、前記投光器ごとにドア近傍のそれぞれ異なる複数の投光エリアを形成し、異なる前記複数の投光器による投光エリアによって合成投光領域を複数形成するように、前記複数の投光器の投光を投光用光学素子が分散させる投光部と、
   前記投光器よりも少数の複数の受光器を有し、前記複数の合成投光領域それぞれと重なる複数の受光エリアからの光を対応する前記受光器に受光用光学素子が集光して、前記各周期ごとに前記各投光器の投光に対応する受光信号を前記各投光器が発生する受光部と、
   前記投光器の１周期経過ごとに前記複数の受光器の受光信号のうち選択した１つを出力するように前記複数の受光器の受光信号を受光切換部が切り換え、前記受光切換部から出力された前記選択された受光器の前記各投光器の投光に対応した受光信号が安定した後に、Ａ／Ｄ変換部がデジタル受光信号に変換して出力する変換部と、
   前記デジタル受光信号を予め定めた閾値と比較して人または物体の有無を判断する制御部とを、
   備えた自動ドア用センサ。
2. 請求項１記載の自動ドア用センサにおいて、前記各受光器の間には、遮蔽版が設けられている自動ドア用センサ。
3. 請求項１記載の自動ドア用センサにおいて、前記複数の投光器は、二次元状に設けられている自動ドア用センサ。

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