JP5455711B2 - 自動ドアの開閉制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動ドアの開閉制御方法に関し、さらに詳しく言えば、物体（人）がドアから離れる方向に移動する場合において、速やかにドアを閉じるようにした自動ドアの開閉制御方法に関するものである。

自動ドアは、通路上を移動する物体（ここでは「人」とする。）を検知するセンサを有し、そのセンサ出力によってドアを自動的に開閉するが、特許文献１には、人がドアに対して近づく方向と離れる方向とを判別し得る方向性検知機能を有する自動ドアの開閉制御方法が提案されている。

その一例を図１０の模式図により説明すると、ドア１が設置されている通路面Ｆ上に、ドア１と平行に複数列，この例では５つの監視列（列状の監視領域）Ｌ１〜Ｌ５が設定される。なお、図１０には、ドア１の片側の通路面しか設けられていないが、他方の通路面側にも同様な監視列が設定されてよい。

各監視列Ｌ１〜Ｌ５は、ドア１の例えば無目等に設けられる図示しない光センサにより設定される。光センサは、通路面Ｆに向けて光（赤外線）を照射する発光素子と、通路面Ｆからの反射光を受光する受光素子を対として備え、この例では５つの光センサが各監視列Ｌ１〜Ｌ５ごとに光の照射角度を変えて無目等に配置される。

受光素子の受光量は、監視列内に人Ａがいる検知時と人Ａがいない非検知時とで変動するため、光センサ（受光素子）からは、その受光量に応じた信号が出力される。説明の便宜上、監視列内に人Ａがいる検知時の出力信号をＯＮとし、人Ａがいない非検知時の出力信号をＯＦＦとする。

光センサの出力信号は、図示しない制御手段に与えられる。制御手段は、各光センサからの出力信号（ＯＮ，ＯＦＦ）の現れ方により、ドア１に対する人Ａの方向性を検知するとともにドア１を開閉する。

すなわち、各光センサから出力されるＯＮ信号の時系列が、監視列Ｌ５→Ｌ４→Ｌ３→Ｌ２→Ｌ１の順序であれば、人Ａがドア１に近づく方向に移動していると判断し、図示しないドアエンジンにドア開信号を出力する。

これに対して、各光センサから出力されるＯＮ信号の時系列が、監視列Ｌ１→Ｌ２→Ｌ３→Ｌ４→Ｌ５の順序であれば、図１０の（ａ）〜（ｇ）に示すように、人Ａがドア１から離れる方向に移動していると判断し、ドアエンジンにドア閉信号を出力する。

特開平１１−３１１０６０号公報

ところで、建物の空調管理上、特に建物の玄関ドア等では、その開時間はできるだけ短時間であることが好ましい。

しかしながら、上記従来の方向性検知機能では、人Ａがドア１から離れる方向に移動していると判断してドア閉信号を出力する場合、図１０（ｇ）に示すように、人Ａが最外側の監視列Ｌ５を通過し、全監視列Ｌ１〜Ｌ５内に人Ａがいないことを確認してから、ドア閉信号を出力するようにしているため、その分、ドアの開時間が長くなってしまう。

したがって、本発明の課題は、人がドアから離れる方向に移動する場合には、ドアを速やかに閉じてドアの開時間を可及的に短時間とすることにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、自動ドアが設置されている通路面に向けて光を照射する発光素子と上記通路面からの反射光を受光する受光素子とを対として含み、上記通路面上に存在する物体の有無を検知する複数の光センサと、上記各光センサから出力される物体検知・非検知の出力信号に基づいて上記自動ドアに開閉用の制御信号を与える制御手段とを備え、上記各センサにより上記通路面の少なくとも片側通路面上に上記自動ドアと平行な複数の監視列を設定し、上記制御手段は、上記各光センサから出力される物体検知信号の時系列が、上記物体が上記自動ドアから離れる方向の順序である場合に、上記自動ドアに閉信号を与えるにあたって、上記自動ドアが開いている状態で、上記自動ドアに直近の第１監視列を監視する第１光センサの第１出力信号が物体検知から物体非検知に転じた後に、上記自動ドアに閉信号を与えることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１において、上記制御手段は、上記自動ドアが開いている状態で、まず、上記自動ドアに直近の第１監視列を監視する第１光センサの第１出力信号のみを有効とし、第２監視列以降を監視する各光センサの出力信号は無効として扱い、上記第１光センサの第１出力信号が物体検知から物体非検知に転じた後に、次列の第２監視列を監視する第２光センサの第２出力信号を有効とし、上記第２出力信号が物体検知状態であるときに、上記自動ドアに閉信号を与えることを特徴としている。

請求項３に係る発明は、請求項２において、上記制御手段は、上記第２光センサの第２出力信号が物体検知から物体非検知に転じた後に、次列の第３監視列を監視する第３光センサの出力を有効とし、これを上記自動ドアから最も離れた最外側の監視列を監視する最外側光センサまで順次繰り返し、最終的に全監視列の各光センサの出力信号を有効として扱うことを特徴としている。

請求項４に係る発明は、請求項３において、上記制御手段は、上記第１光センサから上記最外側光センサにかけて、それらの各出力信号を順次有効として行く際、前列の監視列の光センサの出力信号が物体非検知から物体検知に転じた場合には、上記自動ドアに開信号を与えることを特徴としている。

請求項５に係る発明は、請求項２ないし４のいずれか１項において、上記制御手段は、所定の光センサの物体検知とする出力信号が所定時間継続したときには、全監視列の各光センサの出力信号を有効として扱うことを特徴としている。

また、請求項６に係る発明は、請求項２ないし５のいずれか１項において、上記制御手段は、最外側の監視列を監視する光センサの出力信号が物体検知である場合には、全監視列の各光センサの出力信号を有効として扱うことを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、自動ドアが開いている状態で、自動ドアに直近の第１監視列を監視する第１光センサの第１出力信号が物体検知から物体非検知に転じた後に、自動ドアに閉信号を与えるようにしたことにより、人がドアを通過しドアから離れる方向に移動し始めた時点でドアが閉められるため、ドアの開時間をより短時間とすることができる。

請求項２に係る発明によれば、自動ドアが開いている状態で、まず、自動ドアに直近の第１監視列を監視する第１光センサの第１出力信号のみを有効とし、第２監視列以降を監視する各光センサの出力信号は無効として扱い、第１光センサの第１出力信号が物体検知から物体非検知に転じた後に、次列の第２監視列を監視する第２光センサの第２出力信号を有効とし、第２出力信号が物体検知状態であるときに、自動ドアに閉信号を与えるようにしたことにより、安全性を確保しながら、ドアの開時間をより短時間とすることができる。

請求項３に係る発明によれば、第２光センサの第２出力信号が物体検知から物体非検知に転じた後に、次列の第３監視列を監視する第３光センサの出力を有効とし、これを自動ドアから最も離れた最外側の監視列を監視する最外側光センサまで順次繰り返し、最終的に全監視列の各光センサの出力信号を有効として扱うようにしたことにより、人が通過した監視列の例えば脇から人が入りこんでも、確実に人を検知することができる。

請求項４に係る発明によれば、第１光センサから最外側光センサにかけて、それらの各出力信号を順次有効として行く際、前列の監視列の光センサの出力信号が物体非検知から物体検知に転じた場合には、自動ドアに開信号を与えるようにしたことにより、ドアから離れる方向に移動している人が途中でＵターンしてドア側に引き返す際の安全性が確保される。

請求項５に係る発明によれば、所定の光センサの物体検知とする出力信号が所定時間継続したときには、全監視列の各光センサの出力信号を有効として扱うようにしたことにより、ドアに近づく人がいる場合、その人を最外側の光センサで検知することができ、ドアに近づく人に対する安全性が高められる。

また、請求項６に係る発明によれば、最外側の監視列を監視する光センサの出力信号が物体検知である場合には、全監視列の各光センサの出力信号を有効として扱うようにしたことにより、請求項５と同じく、ドアに近づく人に対する安全性が高められる。

本発明の実施形態の構成を示す模式図。 ドア通路面上に設定される各監視列を示す模式的な斜視図。 本発明の実施形態が備えるドア開閉の制御系を示す概略的なブロック図。 本発明の実施形態における基本的な動作を説明するための模式図。 本発明の実施形態における安全対策を説明するための模式図。 本発明の実施形態における安全対策を説明するための模式図。 本発明の実施形態における安全対策を説明するための模式図。 本発明の実施形態における安全対策を説明するための模式図。 本発明の効果を説明するための説明図。 従来技術の方向性検知機能を説明するための模式図。

次に、図１ないし図９により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

まず、図１，図２を参照して、本発明によると、基本的な構成として、ドア１に対する物体（人）の移動方向を検知（方向性検知）するため、ドア１の通路面Ｆ上に複数の監視列が設定される。監視列の列幅にもよるが、監視列は３列以上であることが好ましい。

ドア１は引き戸式であり、この実施形態では、ドア１に対して平行に例えば５列の監視列Ｌ１〜Ｌ５が設定される。監視列Ｌ１がドア１に対して最も近く、監視列Ｌ５が最外側でドア１から最も離れている。なお説明上、監視列Ｌ１〜Ｌ５を区別する必要がない場合には、総称として監視列Ｌとする。

図１，図２には、ドア１の通路面Ｆの片側通路面にのみ監視列Ｌが設けられている状態が示されているが、他方の通路面にも同様に方向性検知のための監視列Ｌが設けられてもよいし、もしくは他方の通路面側のドアセンサは、タッチセンサやマットセンサであってもよい。また、図示しないが、ドア１の方立間にはドアレール上の人を検知する安全ビームが設けられている。

通路面Ｆ上に監視列Ｌ１〜Ｌ５を設定するため、５つの光センサ２１〜２５が用いられる。すなわち、光センサ２１，２２，２３，２４，２５が、それぞれ、監視列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５に対応している。

なお説明上、光センサ２１〜２５を区別する必要がない場合には、総称として光センサ２０とする。図１には、作図の都合上、光センサ２１〜２５が個別的に示されているが、実際には、一体としてセンサボックス内に収納され、例えば無目１ａもしくは天井面等のドア１よりも高い位置に設置される。

図３を参照して、各光センサ２０は反射型センサで、通路面Ｆに向けて光（赤外線）を照射する発光素子２１０と、通路面Ｆからの反射光を受光する受光素子２２０とを対として備える。

図３に示すように、各監視列Ｌに８スポットが含まれる場合、一例として、各光センサ２０の発光部側には、２発光素子と４分割レンズの組み合わせが採用され、同様に、受光部側にも、２受光素子と４分割レンズの組み合わせが採用される。

図３のドア開閉の制御系には、制御手段３０が含まれている。制御手段３０は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）やマイクロコンピュータ等が用いられる。発光素子２１０は、発光素子駆動回路２１１を介して制御手段３０により駆動される。

一方、受光素子２２０からは、その受光量に応じた信号が出力され、制御手段３０に与えられる。受光素子２２０の受光量は、監視列Ｌ内に人がいる検知時と、人がいない非検知時とで変動する。

この実施形態の説明でも、説明の便宜上、監視列Ｌ内に人がいる検知時の出力信号をＯＮとし、人がいない非検知時の出力信号をＯＦＦとする。なお、受光素子２２０の出力信号を光センサ２０の出力信号と言うことがある。

制御手段３０は、各光センサ２０の出力信号に基づいて、ドアエンジン１１のリレースイッチ１２を制御する。この例において、リレースイッチ１２がオンの時、ドアエンジン１１にドア開信号が出され、リレースイッチ１２がオフの時、ドアエンジン１１にドア閉信号が出される。

また、制御手段３０は、光センサ２１〜２５からのＯＮ信号の現れ方によって方向性を検知する。すなわち、先の従来例で説明したのと同じく、各光センサ２０から出力されるＯＮ信号の時系列が、光センサ２５（監視列Ｌ５）→光センサ２４（監視列Ｌ４）→光センサ２３（監視列Ｌ３）→光センサ２２（監視列Ｌ２）→光センサ２１（監視列Ｌ１）の順序であれば、人がドア１に近づく方向に移動していると判断し、リレースイッチ１２をオンにして、ドアエンジン１１にドア開信号を出力する。

これに対して、各光センサ２０から出力されるＯＮ信号の時系列が、光センサ２１（監視列Ｌ１）→光センサ２２（監視列Ｌ２）→光センサ２３（監視列Ｌ３）→光センサ２４（監視列Ｌ４）→光センサ２５（監視列Ｌ５）の順序であれば、人がドア１から離れる方向に移動していると判断し、リレースイッチ１２をオフにして、ドアエンジン１１にドア閉信号を出力する。

本発明において、制御手段３０は、図４（ａ）〜（ｇ）に示すように、人Ａがドア１から離れる方向に移動する場合、それを検知してドア１の開時間をより短くするため、次のような制御を行う。

なお、図４の各図（ａ）〜（ｇ）において、ドア１の右側が室内側で、ドア１の左側が室外側であるとする。そして、その室外側に、図１で説明したように、各光センサ２０（２１〜２５）が設けられ、その通路面Ｆ上に各監視列Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５）が設定されているものとする。

まず、図４（ａ）は、人Ａがドア１の室内側にいて、これからドア１の外（室外側）に出ようとしている状態を示している。このとき、制御手段３０は、室外側に設けられている各光センサ２０からの出力信号を全て有効として扱う。

ここで、「有効」とは、ドア開閉の制御要因に含める、という意味である。したがって、「全て有効として扱う」とは、各光センサ２０からの出力信号のうちの一つでもＯＮ信号のものがあれば、ドア開信号を出すことを意味している。

図４（ａ）において、人Ａがドア１に近づいて、図示しない室内側ドアセンサにより検知されると、制御手段３０は、ドア１を開くとともに、ドア１に直近の監視列Ｌ１を監視する光センサ２１からの出力信号のみを有効として扱い、他の監視列Ｌ２〜Ｌ５の光センサ２２〜２５からの出力信号は無効として扱う。

すなわち、制御手段３０は、光センサ２２〜２５からの出力信号は、ドア開閉の制御要因に含めず無視する。図４の各図（ａ）〜（ｇ）において、有効として扱われる検知光線には梨地（スマッジング）付され、無効として扱われる検知光線は破線で示している。

この状態で、図４（ｂ）に示すように、人Ａが室外側に出て１列目の監視列Ｌ１に入ると、光センサ２１の出力信号がＯＮとなるため、制御手段３０は、ドア開信号を維持する。

次に、人Ａが室外側に向けてさらに移動して、図４（ｃ）に示す２列目の監視列Ｌ２に入り、光センサ２１の出力信号が非検知のＯＦＦ信号になると、制御手段３０は、１列目の光センサ２１の出力信号に加えて、２列目の監視列Ｌ２を監視する光センサ２２の出力信号を有効として扱い、光センサ２１の出力信号がＯＦＦで、光センサ２２の出力信号がＯＮである場合には、人Ａが室外側に進行していると判断して、この時点で、ドア閉信号を出力する。

次に、人Ａがさらに移動して、図４（ｄ）に示す３列目の監視列Ｌ３に入り、光センサ２２の出力信号がＯＦＦになると、制御手段３０は、１列目，２列目の光センサ２１，２２の出力信号に加えて、３列目の監視列Ｌ３を監視する光センサ２３の出力信号を有効として扱う。

以後、制御手段３０は、図４（ｅ）〜（ｇ）に示すように、人Ａが移動するに伴って、残りの光センサ２４，２５の出力信号を順次有効とし、光センサ２５の出力信号がＯＦＦになった時点で、人Ａが最後列の監視列Ｌ５から抜け出たと判断し、方向性検知動作を解除する。

このように、人Ａの移動に伴って、光センサ２１〜２５の出力信号を順次加算的に有効とすることにより、人Ａが途中でＵターンしてドア１に向けて戻ろうとする場合の安全性を確保することができる。これについて、図５により説明する。

人Ａが、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、１列目の監視列Ｌ１〜５列目の監視列Ｌ５にまで移動したのち、図５（ｅ）に示すように、Ｕターンして４列目の監視列Ｌ４に入ると光センサ２４の出力信号がＯＦＦからＯＮとなるため、制御手段３０は、ドア開信号を出す。例えば、２列目の監視列Ｌ２でＵターンする場合にも同様に、制御手段３０は、ドア開信号を出す。

すなわち、方向性検知動作時において、ＯＮからＯＦＦになった光センサ２０が再びＯＮに転じた場合には、人が途中でＵターンしたものとして、ドア開信号を出力して安全性を確保する。

また、図８の矢印で示すように、人が監視列Ｌの脇から侵入した場合にも、ＯＮからＯＦＦになったいずれかの光センサ２０が再びＯＮに転ずるため、同様にドア開信号を出力して安全性を確保する。なお、このドア開信号の出力とともに、方向性検知動作は解除される。

また、安全性を確保するうえで、人が途中で所定時間立ち止まった場合には、方向性検知動作を解除して、全ての光センサ２０（２１〜２５）の出力信号を有効として扱う。これについて、図６により説明する。

図６（ｂ）に示すように、人Ａが例えば３列目の監視列Ｌ３にまで移動し、そこで立ち止まると、４列，５列目の光センサ２４，２５の出力信号は無効扱いとなり、その分、検知エリアが狭くなったままとなり、ドア１に近づこうとする人がいる場合、その検知が遅くなる。

そこで、制御手段３０は、監視列Ｌ３を監視する光センサ２３の出力信号が、所定時間（一例として５秒程度）の間、ＯＮ状態のままであるときには、人Ａが監視列Ｌ３に立ち止まっているものと判断し、方向性検知動作を解除して、図６（ｃ）に示すように、光センサ２１〜２５の出力信号を有効として扱う。

これによれば、図６（ｄ）に示すように、ドア１に近づこうとする人Ｂをドア１から最も遠い５列目の監視列Ｌ５で検知することができる。

また、図７（ａ）に示すように、ドア１が開かれた際には、１列目の監視列Ｌ１を監視する光センサ２１の出力信号のみが有効で、２列目〜５列目の監視列Ｌ２〜Ｌ５を監視する光センサ２２〜２５の各出力信号は無効扱いとなり、検知エリアが最も狭い状態となるため、ドア１に近づこうとする人がいる場合、その検知がかなり遅くなる。

そこで、制御手段３０は、例えば、１列目の監視列Ｌ１を監視する光センサ２１の出力信号のみが有効としている場合において、５列目の監視列５を監視する光センサ２５の出力信号がＯＮである場合には、方向性検知動作に入ることなく、全ての光センサ２０（２１〜２５）の出力信号を有効として扱う。

これによれば、図７（ｂ）に示すように、ドア１に近づこうとする人Ｂをドア１から最も遠い５列目の監視列Ｌ５で検知することができ、安全性が高められる。

なお、方向性検知動作時において、例えば２列目の監視列Ｌ２に人が存在しているときに、５列目の監視列５を監視する光センサ２５の出力信号がＯＮになった場合には、方向性検知動作を解除して、全ての光センサ２０（２１〜２５）の出力信号を有効として扱うようにしてもよい。

次に、図９により、本発明の効果を従来例と対比して検証する。図９（ａ１）は自動ドア周りの構成を示す模式図。図９（ａ２）〜（ａ４）は人が移動する状況を示す模式図。図９（ｂ）はセンサー設置高さが２ｍ、また、図９（ｃ）はセンサー設置高さが３ｍのときのドア閉時間の推移を示すグラフ（縦軸；ドア開，閉、横軸；時間（ｓ））である。数値はすべて理論値。

図９（ａ１）において、ドア１の間口は１８００ｍｍ、ドア１の閉時間は閉速度０．３５ｍ／ｓとして約３秒。ドア１の両側にセンサーＳＡ，ＳＢを設置。センサーＳＡ，ＳＢは、ともに上記実施形態と同じく５つの光センサを備え、各通路面上に監視列Ｌ１〜Ｌ５を設定。センサーＳＡが室内側，センサーＳＢが室外側である。

ドア１から１列目の監視列Ｌ１の後縁までの距離は、設置高さが２ｍの場合で０．４ｍ，設置高さが３ｍの場合で０．５ｍ。また、ドア１から５列目の監視列Ｌ５の後縁までの距離は、設置高さが２ｍの場合で２．４ｍ，設置高さが３ｍの場合で３．３ｍ。人の歩行速度は約１．０ｍ／ｓとしている。

図９（ｂ），（ｃ）の各グラフにおいて、実線が人が１列目の監視列Ｌ１を通過した図９（ａ３）の時点でドア閉信号を出力する本発明例のもので、鎖線が５列目の監視列Ｌ５を通過した図９（ａ４）の時点でドア閉信号を出力する従来例のものである。

これから分かるように、本発明例によれば、従来例に比べて、ドア開からドア閉に至るまでの時間を、センサ設置高さが２ｍの場合には２．０秒、センサ設置高さが３ｍの場合には２．８秒短縮することができる。したがって、建物の空調管理の負荷を大幅に軽減することができ、省エネルギー化に貢献するところ大である。

１ ドア
１ａ 無目
１１ ドアエンジン
２０（２１〜２５） 光センサ
２１０ 発光素子
２２０ 受光素子
３０ 制御手段
Ｆ 通路面
Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５） 監視列

Claims (6)

1. 自動ドアが設置されている通路面に向けて光を照射する発光素子と上記通路面からの反射光を受光する受光素子とを対として含み、上記通路面上に存在する物体の有無を検知する複数の光センサと、上記各光センサから出力される物体検知・非検知の出力信号に基づいて上記自動ドアに開閉用の制御信号を与える制御手段とを備え、上記各センサにより上記通路面の少なくとも片側通路面上に上記自動ドアと平行な複数の監視列を設定し、
   上記制御手段は、上記各光センサから出力される物体検知信号の時系列が、上記物体が上記自動ドアから離れる方向の順序である場合に、上記自動ドアに閉信号を与えるにあたって、
   上記自動ドアが開いている状態で、上記自動ドアに直近の第１監視列を監視する第１光センサの第１出力信号が物体検知から物体非検知に転じた後に、上記自動ドアに閉信号を与えることを特徴とする自動ドアの開閉制御方法。
2. 上記制御手段は、上記自動ドアが開いている状態で、まず、上記自動ドアに直近の第１監視列を監視する第１光センサの第１出力信号のみを有効とし、第２監視列以降を監視する各光センサの出力信号は無効として扱い、上記第１光センサの第１出力信号が物体検知から物体非検知に転じた後に、次列の第２監視列を監視する第２光センサの第２出力信号を有効とし、上記第２出力信号が物体検知状態であるときに、上記自動ドアに閉信号を与えることを特徴とする請求項１に記載の自動ドアの開閉制御方法。
3. 上記制御手段は、上記第２光センサの第２出力信号が物体検知から物体非検知に転じた後に、次列の第３監視列を監視する第３光センサの出力を有効とし、これを上記自動ドアから最も離れた最外側の監視列を監視する最外側光センサまで順次繰り返し、最終的に全監視列の各光センサの出力信号を有効として扱うことを特徴とする請求項２に記載の自動ドアの開閉制御方法。
4. 上記制御手段は、上記第１光センサから上記最外側光センサにかけて、それらの各出力信号を順次有効として行く際、前列の監視列の光センサの出力信号が物体非検知から物体検知に転じた場合には、上記自動ドアに開信号を与えることを特徴とする請求項３に記載の自動ドアの開閉制御方法。
5. 上記制御手段は、所定の光センサの物体検知とする出力信号が所定時間継続したときには、全監視列の各光センサの出力信号を有効として扱うことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の自動ドアの開閉制御方法。
6. 上記制御手段は、最外の監視列を監視する光センサの出力信号が物体検知である場合には、全監視列の各光センサの出力信号を有効として扱うことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の自動ドアの開閉制御方法。

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