JP5278845B2 - 感度調整部付き能動型物体検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の検知エリアに向けて物体検知用の検知波を送出して、物体で反射した検知波を受けたときに発生する受光信号が設定レベルを超えることにより人体および物体を検知する能動型物体検知装置に関し、特に該検知エリアの検知感度の調整に関する。

従来から、近赤外線のような検知波を検知エリアに向けて送出する複数並置された投光素子、および投光素子の前記検知エリアを形成する投光レンズを有する投光器と、物体で反射した前記検知波を受光する複数並置された受光素子、および前記検知エリアから物体で反射した前記検知波を前記受光素子に入射するように集光する受光レンズを有し、物体で反射した前記検知波を受けて受光信号を発生する受光器とを備えたＡＩＲ（能動型赤外線方式）センサのような能動型物体検知装置が知られている（特許文献１）。

この能動型物体検知装置は、投光器に近い位置から遠い位置に向かって複数列の検知エリアを設定するために、投光器に、検知エリアの各列ごとに投光する複数の投光素子のうちの１つを割り当てるとともに、受光器に、検知エリアの各列ごとに受光する複数の受光素子のうちの１つの受光素子を割り当ててなる。
特開平１１−３１１０６０号公報

さらに、各列ごとにも複数の検知エリアを設定するために、投光レンズおよび受光レンズに複数に分割されたレンズセグメントを用いることが考えられるが、このような複数の素子および複数のレンズセグメントを用いて複数の検知エリアを形成した場合、検知エリアの検知感度の調整について、以下のような問題点が生じる。

例えば受光素子が一列に複数並置された場合、１つの受光素子（例えば、中央の素子）の検知エリアにおける検知感度が均一になるように、各レンズセグメントの大きさを設定するが、一列に並んだ各素子から各レンズセグメントまでの距離がそれぞれ相違するので、端の素子は、その素子から各レンズセグメントまでの距離が中央の素子とそれぞれ相違して、中央の素子について設定された検知感度と異なることとなり、複数の検知エリアの検知感度が均一にならないという問題があった。

本発明は、前記の問題点を解決して、複数の検知エリアが複数の素子および複数のレンズセグメントにより形成された場合に、複数の検知エリアの検知感度が均一となるように、光学的に検知感度を容易に調整できる感度調整部付き能動型物体検知装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明にかかる感度調整部付き能動型物体検知装置は、複数の検知エリアに向けて物体検知用の検知波を送出する複数並置された投光素子、および前記複数の検知エリアを形成する複数のレンズセグメントからなる投光側レンズを有する投光器と、物体で反射した前記検知波を受光する複数並置された受光素子、および前記複数の検知エリア内の物体で反射した前記検知波を前記受光素子に入射させる複数のレンズセグメントからなる受光側レンズを有し、物体で反射した前記検知波を受けて受光信号を発生する受光器とを備えたものであって、
前記投光器および受光器の少なくとも一方に、複数の素子のうちの所定の素子と複数のレンズセグメントのうちの所定のレンズセグメントとの間の投受光の光路の一部を光学的に遮光して、複数の検知エリアにおける検知感度が均一となるように、当該一部が遮光されたレンズセグメントにより形成される検知エリアの検知感度を光学的に調整する光学的エリア感度調整手段、を備えている。

この構成によれば、複数の素子のうちの所定の素子と複数レンズセグメントのうちの所定のレンズセグメントとの間の投受光の光路の一部を光学的に遮光して、当該一部が遮光されたレンズセグメントにより形成される検知エリアの検知感度を光学的に調整するので、複数の素子および複数のレンズセグメントにより形成された複数の検知エリアの検知感度が均一となるように、光学的に検知感度を容易に調整できる。

好ましくは、前記投光器は、第１の方向に沿って複数並置された投光素子、および第１の方向に沿って複数に分割されたレンズセグメントをもつ投光側レンズを有し、前記受光器は、第１の方向に沿って複数並置された受光素子、および第１の方向に沿って複数に分割されたレンズセグメントをもつ投光側レンズを有し、前記光学的エリア感度調整手段は、前記第１の方向に沿って複数並置された素子の少なくとも一方側の外端部近傍で第１の方向と直交する第２の方向に沿って延びて前記遮光を行う遮光壁からなる。したがって、複数の検知エリアの検知感度を光学的により容易に調整できる。

好ましくは、前記投光器は、第１の方向および第１の方向と直交する第２の方向に沿って複数並置された投光素子を有し、前記受光器は、第１の方向および第１の方向と直交する第２の方向に沿って複数並置された複数の受光素子を有し、前記光学的エリア感度調整手段は、前記遮光壁が第２の方向に複数並置された素子に沿って第２の方向に延びている。したがって、第１の方向および第２の方向に沿ってそれぞれ複数形成された検知エリアの検知感度を光学的により容易に調整できる。

また、好ましくは、前記光学的エリア感度調整手段は、前記複数の素子および複数のレンズセグメントにより形成された複数の検知エリアのうち検知感度が高くなる検知エリアを、当該検知エリアを形成するレンズセグメントの一部を光学的に遮光することにより当該検知感度を下げるように調整するものである。したがって、複数の検知エリアの検知感度を均一にすることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。先ず、本発明の第１実施形態の能動型物体検知装置の構成の説明に先立って、検知エリアについて説明する。この第１実施形態では、自動開閉ドアの開閉制御装置の起動および安全用に適用した場合を例示してあり、図１（Ａ）は能動型物体検知装置１００の検知エリアを示す斜視図であり、同図（Ｂ）は自動開閉ドアＤのスライド方向から見た検知エリアの説明図である。前記能動型物体検知装置１００は天井Ｃに取り付けられ、（Ａ）に示すように、検知エリアＡ１〜Ａ３は、第１の方向（Ｘ方向）にそれぞれ１２個のエリアからなり、第１の方向（Ｘ方向）と直交する第２の方向（Ｙ方向）に３列に配置されている。

図２は本発明の一実施形態に係る感度調整部付き能動型物体検知装置１００を示す底面図である。能動型物体検知装置１００は、例えばＡＩＲ（能動型赤外線方式）センサで、天井Ｃなどに下向きに取り付けるタイプであり（図１（Ａ））、装置本体２０の上面（図の向う側）が取り付け面となっている。この能動型物体検知装置１００は、第１の方向（Ｘ方向）および第２の方向（Ｙ方向）に略直交する方向へ検知エリアＡ１〜Ａ３に向けて物体検知用の検知波の一種である近赤外線を投光する投光器１と、物体で反射した検知波を受けて受光信号を発生する受光器２とを備えている。

投光器１は、検知波として近赤外線を送出する赤外線発光ダイオードからなる第１の方向（Ｘ方向）に３個並べられ、第２の方向（Ｙ方向）にそれが３列配置された投光素子３と、各投光素子３から送出される近赤外線を、Ｘ方向に１２個の検知エリアを有するように、複数の例えば４つの所定パターンで投射するＸ方向に４つに分割されたレンズセグメント（４-1、４-2、４-3、４-4）からなる投光側レンズ４とを有している。この投光側レンズ４は一体成形で生成される。受光器２は、前記第１の方向（Ｘ方向）に３個並べられ、第２の方向（Ｙ方向）にそれが３列配置された受光素子８と、検知エリアから反射した近赤外線を各受光素子８Ａ〜８Ｃに入射させる複数のレンズセグメント（９-1、９-2、９-3、９-4）からなる受光側レンズ９とを有している。能動型物体検知装置１００の装置本体２０には、投光側レンズ４および受光側レンズ９が下向きの配向で設けられて、取り付け位置の下方箇所に検知エリアが設定される。

図３に示すように、投光器１および受光器２における投光側レンズ４、受光側レンズ９の上方側にはプリント配線基板３０が配置されている。このプリント配線基板３２には、投光側レンズ４に対応して各３個ずつが第１の方向（Ｘ方向）に一列に並べられて第２の方向（Ｙ方向）に３列配置された投光素子３（３-1、３-2、３-3が３列）が装着され、受光側レンズ９に対応して各３個ずつが第１の方向（Ｘ方向）に一列に並べられて第２の方向（Ｙ方向）に３列配置された受光素子８（８-1、８-2、８-3が３列）が装着されている。投光側レンズ（複数のレンズセグメント）４、受光側レンズ（複数のレンズセグメント）９はいずれも４分割されており、各１つの投光素子３および受光素子８に対して、４つの検知エリアを割り当てている。したがって、Ｘ方向に一列に３個ずつ配置された投光素子３および受光素子８は、対応する投光側レンズ４、受光側レンズ９によって、一列に１２（＝３×４）個の検知エリアを含む３列の検知エリアＡ１〜Ａ３を設定する。

自動開閉ドアＤの開閉制御装置では、各列の受光素子８ごとに個々に入力する受光信号が設定レベルを超えているか否かを判別して、設定レベルを超えていると判別したときに、開閉制御装置に対し物体検知信号を出力する。そして、この物体検知信号に基づき自動開閉ドアＤが開閉される。

図４（Ａ）〜（Ｃ）は受光素子８-1〜８-3による第１の方向（Ｘ方向）の検知エリア１〜１２を示す。（Ａ）は受光素子８-3によるもので、検知エリア１〜１２のうち１、４、７、１０を形成し、（Ｂ）は受光素子８-2によるもので、検知エリア２、５、８、１１を形成し、（Ｃ）は受光素子８-1によるもので、検知エリア３、６、９、１２を形成する。

ここで、検知エリアの検知感度は、レンズと床面の各検知エリアの距離およびレンズの受光面積（大きさ）、つまり受光量（投光量）にほぼ比例する。したがって、受光素子８を複数並べた場合には、各受光素子８から受光側レンズ９の各レンズセグメントまでの距離がそれぞれ異なるので、１つの受光素子８（例えば、中央の素子８-2）を基準として、検知エリアにおける検知感度が均一になるように、各レンズセグメントの大きさを設定する（図４（Ｂ））。この場合、各レンズセグメントの大きさを、素子とレンズセグメントを通じて形成される検知エリアまでの距離が遠い所は大きく（レンズセグメント９-1、９-4）、近い所は小さく（レンズセグメント９-2、９-3）設定して、検出感度を均一にする。

しかし、他の受光素子８-1、８-3については、図４（Ａ）、（Ｃ）のように、中央の素子８-2と位置をずらして配置することとなる。この場合、端の素子８-1、８-3と中央の素子８-2とでは、素子から各レンズセグメントまでの距離が異なり、端の素子８-1、８-3では、中央の素子８-2を基準とした検知エリアまでの距離が異なるので、レンズセグメントの大きさが適合せず、その構成上で複数の検知エリアの検知感度が均一にならない。

図５は、複数の検知エリア１〜１２のうちその構成上で検出感度の高いエリアが出現する状態を示す。図５の図示５１のように、受光素子８-3によるエリア１０において、受光素子８-3とレンズセグメント９-4を通した検知エリアまでの距離が比較的短く、レンズセグメント９-4の受光面積（大きさ）が大きいので、検知感度が高くなる。受光素子８-1によるエリア３についても同様に検知感度が高くなる。これを図７の本発明にかかる遮光壁１０が設けられていない状態（図示７２）でも示す。エリアの一部で検知感度が高くなると、検知能力が上がる一方で当該一部で誤動作が生じやすくなる。その一方、そのレンズセグメントの大きさを小さくして検知感度を下げると、該分割レンズのエリア全体の検知感度が下がる。

そこで、この能動型物体検知装置１００は、受光器２内に、複数の受光素子８のうちの所定の素子と複数のレンズセグメント９のうちの所定のレンズセグメントとの間の受光の光路の一部を光学的に遮光して、当該一部が遮光されたレンズセグメントにより形成される検知エリアの検知感度を光学的に調整する光学的エリア感度調整手段（感度調整部）１５を備えている。

図３に示すように、前記光学的エリア感度調整手段１５は、第１の方向（Ｘ方向）に沿って一列に３個並べられた受光素子８の少なくとも一方側の外端部近傍で第２の方向（Ｙ方向）に沿って延びて前記遮光を行う遮光壁（立壁）１０からなる。この例では、遮光壁１０は一列の受光素子８の両側の外端部近傍に一対設けられており、端の受光素子８-3の直近に遮光壁１０ａが、８-1の直近に遮光壁１０ｂがそれぞれ配置されている。遮光壁１０は連続した壁を形成しているが、受光素子８の直近ごとに断続させた壁を形成することができ、また受光素子８の取り付け高さが変化する場合にはこれに応じて壁の高さを変化させることができる。

図６に示すように、遮光壁１０ａは、前記した複数の検知エリアの構成上で検知感度が高くなる検知エリア（エリア１０）を、当該検知エリアを形成するレンズセグメント９-4の一部を光学的に遮光することにより当該検知感度を下げるように調整する。エリア１０の検知感度が他のエリアの検知感度と同一になるように、遮光壁１０ａの高さが設定される。受光素子８-3について、図示６１のように、遮光壁１０ａの先端部で遮光することにより、受光素子８-3とレンズセグメント９-4との間の受光の光路の一部１６が遮光されてレンズセグメント９-4の受光面積が減少し、図示６２のように、受光面積が減少した分だけ受光量が減少してエリア１０の検知感度が低くなる。受光素子８-1については、図示しないが、遮光壁１０ｂにより、同様にレンズセグメント９-1の受光面積が減少し、エリア３の検知感度が低くなる。この結果を図７に示す。図示７１のように、エリア１〜１２について検知感度が均一となる。

この遮光壁１０は、受光素子８と複数のレンズセグメント９間に図示しないフィルタ（例えば、ＢＰＦ）を配置する場合には、該フィルタの支持に兼用することができる。

なお、この実施形態では、遮光壁１０を受光器２内に設けているが、これに代えて、投光器１内に設けて、つまり投光素子３と複数のレンズセグメント４のうちの所定のレンズセグメントとの間の投光の光路の一部を光学的に遮光してもよく、または受光器２と投光器１内の両方に設けてもよい。

こうして、本発明では、複数の素子８（３）のうち所定の素子と複数のレンズセグメント９（４）のうちの所定のレンズセグメントとの間の投受光の光路の一部を光学的に遮光して、当該一部が遮光されたレンズセグメントにより形成される検知エリアの検知感度を光学的に調整するので、複数の素子および複数のレンズセグメントにより形成された複数の検知エリアの検知感度が均一となるように、光学的に検知感度を容易に調整できる。

なお、上記実施形態では、複数のレンズセグメントが４つに分割されているが、これに限定されるものではなく、２つ、３つまたは５つ以上に分割されていてもよい。

なお、上記実施形態では、投光素子および受光素子を第１の方向（Ｘ方向）に３個並べているが、これに代えて、２個でも、４個以上でもよい。また、投光素子および受光素子を第２の方向（Ｙ方向）に３列設けているが、これに代えて、１列でもよいし、２列または４列以上でもよい。

なお、上記実施形態では、能動型物体検知装置としてＡＩＲ（能動型赤外線）センサが用いられているが、これに限定されるものではなく、他の能動型反射センサを用いてもよい。

なお、上記実施形態では、光学的エリア感度調整手段１５として遮光壁１０を用いて所定の素子とレンズセグメント間を遮光しているが、素子自体に遮光部材を設けて当該遮光する機能をもたせるようにしてもよい。

（Ａ）は本発明の一実施形態に係る感度調整部付き能動型物体検知装置の検知エリアを示す斜視図、（Ｂ）は自動開閉ドアのスライド方向側から見た検知エリアの説明図である。 本発明の一実施形態に係る感度調整部付き能動型物体検知装置を示す底面図である。 図２の感度調整部付き能動型物体検知装置内の一部を拡大した斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は各素子による検知エリアを示す側面図である。 検知感度が一部高くなる検知エリアを示す図である。 遮光壁による遮光状態を示す側面図である。 エリア位置による感度バランスを示す図である。

符号の説明

１：投光器
２：受光器
３：投光素子
４：投光側レンズ（複数のレンズセグメント）
８：受光素子
９：受光側レンズ（複数のレンズセグメント）
１０：遮光壁
１５：光学的エリア感度調整手段（感度調整部）
１００：能動型物体検知装置
Ａ１〜Ａ３：検知エリア

Claims (4)

1. 複数の検知エリアに向けて物体検知用の検知波を送出する複数並置された投光素子、および前記複数の検知エリアを形成する複数のレンズセグメントからなる投光側レンズを有する投光器と、物体で反射した前記検知波を受光する複数並置された受光素子、および前記複数の検知エリア内の物体で反射した前記検知波を前記受光素子に入射させる複数のレンズセグメントからなる受光側レンズを有し、物体で反射した前記検知波を受けて受光信号を発生する受光器とを備えた能動型物体検知装置であって、
   前記投光器および受光器の少なくとも一方に、複数の素子のうちの所定の素子と複数のレンズセグメントのうちの所定のレンズセグメントとの間の投受光の光路の一部を光学的に遮光して、複数の検知エリアにおける検知感度が均一となるように、当該一部が遮光されたレンズセグメントにより形成される検知エリアの検知感度を光学的に調整する光学的エリア感度調整手段、
   を備えた感度調整部付き能動型物体検知装置。
2. 請求項１において、
   前記投光器は、第１の方向に沿って複数並置された投光素子、および第１の方向に沿って複数に分割されたレンズセグメントをもつ投光側レンズを有し、前記受光器は、第１の方向に沿って複数並置された受光素子、および第１の方向に沿って複数に分割されたレンズセグメントをもつ投光側レンズを有し、
   前記光学的エリア感度調整手段は、前記第１の方向に沿って複数並置された素子の少なくとも一方側の外端部近傍で第１の方向と直交する第２の方向に沿って延びて前記遮光を行う遮光壁からなる、感度調整部付き能動型物体検知装置。
3. 請求項２において、さらに、
   前記投光器は、第１の方向および第１の方向と直交する第２の方向に沿って複数並置された投光素子を有し、前記受光器は、第１の方向および第１の方向と直交する第２の方向に沿って複数並置された複数の受光素子を有し、
   前記光学的エリア感度調整手段は、前記遮光壁が第２の方向に複数並置された素子に沿って第２の方向に延びている、感度調整部付き能動型物体検知装置。
4. 請求項１において、
   前記光学的エリア感度調整手段は、前記複数の素子および複数のレンズセグメントにより形成された複数の検知エリアのうち検知感度が高くなる検知エリアを、当該検知エリアを形成するレンズセグメントの一部を光学的に遮光することにより当該検知感度を下げるように調整するものである、感度調整部付き能動型物体検知装置。

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