JP6031245B2 - 物体検出装置、物体検出方法、物体検出用プログラム及び情報記録媒体 - Google Patents

物体検出装置、物体検出方法、物体検出用プログラム及び情報記録媒体 Download PDF

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Description

本願は、物体検出装置、物体検出方法、物体検出用プログラム及び情報記録媒体の技術分野に属する。より詳細には、発光部と受光部とを備えて検出対象物たる物体を検出する物体検出装置及び物体検出方法、並びに当該物体検出装置用のプログラム及び当該プログラムが記録された情報記録媒体の技術分野に属する。
例えば車両に搭載されている車載装置を操作する場合、車内が広くないことや運転上の安全等を考慮して、人の手の動きを赤外線センサ等のいわゆる近接センサにより検出し、当該検出した内容に応じて車載装置を制御することが行われている。この場合の車載装置としては、例えばナビゲーション装置やオーディオ装置などが挙げられる。
一方従来の近接センサの構成の一例として、発光部から例えば赤外光等の光を出射し、その出射された光が人の手によって反射された反射光を受光部において受光することにより、人の手の有無を検出する構成とされているものがある。
他方、車載装置が搭載されている車両の場合、その車載装置に備えられた上記受光部に対しては、人の手からの反射光の他に、太陽光や明るい街灯からの光等の外光が入射する場合がある。そしてこの場合、入射する外光のレベルによっては、その外光の受光部への入射により、人の手がないにも拘わらず人の手があると判定される場合がある。そしてこの場合には、上記車載装置の誤動作に繋がるという問題点があった。
そこで、この問題点を解決するための一手法として、従来、下記特許文献1に開示されている技術が開発されている。特許文献1に開示されている技術では、上記受光部とは別に設けられた照度センサにより上記外光のレベルを検出し、検出された外光のレベルが所定の照度閾値以上であった場合には近接センサ自体の機能をオフとする構成とされている。
特開2010−199706号公報(第2図、第13A図及び第13B図等)
しかしながら特許文献1に記載されている技術では、外光のレベルが上記照度閾値以上であった場合に近接センサ自体が機能しなくなる構成であるため、例えば強い太陽光が車内に差し込むような場合には近接センサが機能せず、結果として車載装置の操作ができなくなるという問題点があった。一方、上述したような太陽光が差し込むような状況は、例えば晴れた日の車両の運行中には頻繁に生じ得る状況であり、このようなときに車載装置の操作ができなくなるのは不便であり、また安全運行上の問題も生じ得ると考えられる。
そこで、本願は上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、強い外光が入射する状況下でも検出対象物の有無を正確に判定することが可能な物体検出装置及び物体検出方法、並びに当該物体検出装置用のプログラム及び当該プログラムが記録された情報記録媒体を提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、発光部の未発光期間に受光部で光が検出された後の発光期間用の受光閾値であって、前記発光部からの光の物体による反射光検出用の既定閾値より大きい受光閾値を前記反射光検出用に算出する算出手段と、前記発光期間に前記受光閾値以上の光が前記受光部で検出されたとき前記物体があると判定する判定手段と、を備え、前記既定閾値及び前記受光閾値のうち連続して用いられる二つの閾値のそれぞれに対応する前記発光部の発光強度の差が、当該二つの閾値の差に比例しているように構成される。
上記の課題を解決するために、請求項4に記載の発明は、発光部と、受光部と、を備える物体検出装置において実行される物体検出方法において、前記発光部の未発光期間に前記受光部光が検出された後の発光期間用の受光閾値であって、前記発光部からの光の物体による反射光検出用の既定閾値より大きい受光閾値を前記反射光検出用に算出する算出工程と、前記発光期間に前記受光閾値以上の光が前記受光部で検出されたとき前記物体があると判定する判定工程と、を含み、前記既定閾値及び前記受光閾値のうち連続して用いられる二つの閾値のそれぞれに対応する前記発光部の発光強度の差が、当該二つの閾値の差に比例しているように構成される。
上記の課題を解決するために、請求項5に記載の発明は、発光部と、受光部と、に接続されたコンピュータを、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の物体検出装置として機能させる。
上記の課題を解決するために、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の物体検出用プログラムがコンピュータにより読み取り可能に記録されている。
実施形態に係る物体検出装置の概要構成を示すブロック図である。 実施例に係る近接センサの概要構成を示すブロック図等であり、(a)は当該ブロック図であり、(b)は検出範囲を例示する図である。 実施例に係る検出処理を示すフローチャートである。 実施例に係る検出処理を説明する図である。 実施例に係る検出処理における発光部の駆動電流の変化を例示する図である。
次に、本願を実施するための形態について、図1を用いて説明する。なお図1は実施形態に係る物体検出装置の概要構成を示すブロック図である。
図1に示すように、実施形態に係る物体検出装置Sは、発光部1と、受光部2と、受光部2において受光される光の受光レベルを検出する検出手段10と、を備える物体検出装置Sであり、発光部1、受光部2及び検出手段10の他に、算出手段11と、判定手段12と、により構成されている。
この構成において算出手段11は、発光部1の未発光期間に受光部2において光が受光された場合に、発光部1から発光された例えば赤外光等の光IRが検出対象物Hに反射した反射光Rの受光の有無を受光部2において検出するための予め設定された第1閾値レベルに、その未発光期間において受光部2において受光された光について検出された受光レベルを加算して、第2閾値レベルを算出する。このときの受光部2では、上記反射光Rの他に、例えば太陽光や強度の強い街灯からの光等が受光される場合がある。
これにより判定手段12は、発光部1の未発光期間に受光部2において光が受光された後の、発光部1を発光させる発光期間において、算出された第2閾値レベル以上の光が受光部2において受光されたとき、検出対象物Hがあると判定する。
以上説明したように、実施形態に係る物体検出装置Sの処理によれば、発光部1の未発光期間に受光部2において光が受光された場合に、その光の受光レベルを第1閾値レベルに加算して第2閾値レベルを算出し、未発光期間に光が受光された後の発光期間において第2閾値レベル以上の光が受光されたとき検出対象物Hがあると判定する。よって、検出対象物Hからの反射光R以外の光が入射する状況下でも、検出対象物Hの有無を正確に判定することができる。
次に、上述した実施形態に対応する具体的な実施例について、図2乃至図5を用いて説明する。なお以下に説明する実施例は、赤外光を用いて検出対象物Hとしての人の手の存在を検出する近接センサに対して実施形態を適用した場合の実施例である。
また、図2は実施例に係る近接センサの概要構成を示すブロック図等であり、図3は実施例に係る検出処理を示すフローチャートである。また図4は実施例に係る検出処理を説明する図であり、図5は実施例に係る検出処理における発光部の駆動電流の変化を例示する図である。このとき図2では、図1に示した実施形態に係る物体検出装置Sにおける各構成部材に対応する実施例の構成部材それぞれについて、当該物体検出装置Sにおける各構成部材と同一の部材番号を用いている。
図2(a)に示すように、実施例に係る近接センサSは、検出対象物Hとしての人の手Hを赤外光IRにより検出する近接センサである。具体的に実施例に係る近接センサSは、後述するパルス状の駆動電流Iにより駆動され、検出用の赤外光IRを出射する発光部1と、発光部1から出射された赤外光IRが手Hにより反射された反射光R(言うまでもなく赤外光である)を受光する受光部2と、発光部1及び受光部2を駆動すると共に実施例に係る閾値レベルを設定する処理等を行うセンサドライバDと、実施例に係る近接センサSとしての手Hの有無の検出結果に対応した例えば所定のコマンドを出力する実施形態に係る判定手段12の一例としてのCPU12と、により構成されている。またセンサドライバDは、受光部2からの出力信号に基づいて当該受光部2における反射光R及び後述する外光における赤外光の受光レベルを検出する実施形態に係る検出手段10の一例としての検出部10と、検出部10における検出結果に基づいて実施例に係る閾値レベルを算出する実施形態に係る算出手段11の一例としての算出部11と、により構成されている。
この構成において、発光部1と受光部2とは、具体的には図2(b)に示すように、平面状の基台B上に配置されている。この配置により、発光部1と受光部2により、近接センサS1としての検出領域Aが形成される。このときセンサドライバ10は、後述する処理により赤外線IRを発光部1から出射させ、手Hにより反射された反射光Rを受光部2により受光させる。これにより、赤外光としての検出領域A内に、検出すべき手Hが存在するか否かを検出する。具体的にセンサドライバDは、受光部2において後述する閾値レベル以上のレベルの反射光Rが受光されていることが検出されたとき、検出領域Aにおいて手Hの存在が検出されることを示す検出信号をCPU12に出力する。これによりCPU12は、当該検出信号に基づき、検出された手Hに対応する例えばコマンドを出力する。
次に、実施例に係る近接センサSにおける検出処理について、具体的に図2乃至図5を用いて説明する。
図3に示すように、始めにセンサドライバDは、近接センサSの電源がオンとされたか否かを監視する(ステップS1)。ステップS1の監視において電源がオンとされない場合(ステップS1;NO)、センサドライバDはそのまま監視を継続する。一方ステップS1の監視において電源がオンとされた場合(ステップS1;YES)、センサドライバDは発光部1及び受光部2を駆動する(ステップS2)。このとき上述したように発光部1は、センサドライバDからのパルス状の駆動電流I(図4上参照)により、当該駆動電流Iにおけるパルス周期に対応した間隔で断続的に赤外光IRを発光する。ここで、実施例に係る駆動電流Iの値(即ち発光パワー。以下、同様)は、その初期状態では図4上に例示するレベルL1とされる。
次にセンサドライバDは、受光部2における反射光Rの受光の有無を検出する際の閾値としての第1閾値レベルTH1を設定する(ステップS3)。この第1閾値レベルTH1は、当該第1閾値レベルTH1以上のレベルの反射光Rが受光部2において受光されたとき、その結果が出力されたCPU12において手Hが検出範囲A内に存在していると判定する既定の閾値レベルである。この第1閾値レベルTH1は従来の近接センサと同様の決め方により決定されている閾値レベルである。第1閾値レベルTH1としての具体的な値は、例えば発光部1における通常の発光強度や受光部2としての感度等に基づいて予め設定されている。そして、当該第1閾値レベルTH1を示すデータは、例えばCPU12の図示しないROM等に不揮発性に予め記憶されており、必要に応じてセンサドライバDにより読み出されて用いられる。
次にセンサドライバDは、パルス状の駆動電流Iにおける未発光期間(例えば、図4上における発光期間T1と発光期間T2との間の未発光期間)においては、発光部1からの発光を待機させる(ステップS4)。そしてセンサドライバDの検出部10は、待機中の未発光期間に受光部2に入射している外光における赤外光の受光レベルを検出する(ステップS5)。このときの外光とは、例えば上述したような太陽光や強度の強い街灯からの光等である。ステップS5における検出結果は算出部11に出力される。これにより算出部11は、ステップS5において検出された外光の受光レベルに上記第1閾値レベルTH1を加算して第2閾値レベルTH2を算出する(ステップS6)。
ここで、上記ステップS3乃至S6までの処理を具体的に図4を用いて説明すると、例えば上記第1閾値レベルTH1が図4に例示するようにレベルLVであるとき(図3ステップS3参照)、図4上における駆動電流Iの発光期間T1と発光期間T2との間の未発光期間において図4に例示する受光レベルの外光が受光されたとすると(図3ステップS4及びS5参照)、算出部11は、この外光の受光レベルに上記レベルLVを加算したレベルを第2閾値レベルTH2−1として算出する。また同様に、駆動電流Iの発光期間T2と発光期間T3との間の未発光期間において図4に例示する受光レベルの外光が受光されたとすると(図3ステップS4及びS5参照)、算出部11は、この外光の受光レベルに上記レベルLVを加算したレベルを新たな第2閾値レベルTH2−2として算出する。これら算出された第2閾値レベルTH2の値は、その算出の都度、例えばCPU12内の図示しないRAMに一時的に記憶される。なお未発光期間において外光が受光部2において受光されなかったとき、ステップS6における外光の受光レベルはゼロとなるので、この場合の第2閾値レベルTH2は元の第1閾値レベルTH1と同値となる。
各々の未発光期間において第2閾値レベルTH2が算出されたら(ステップS6)、次にセンサドライバDは、当該未発光期間の直後の発光期間における駆動電流Iの値を、例えば図4上に例示するレベルL2に設定する(ステップS7)。
ここで、実施例に係るセンサドライバDは、上記ステップS6の処理により設定された第2閾値レベルTH2が従来と同様の第1閾値レベルTH1よりも高い場合、その設定された第2閾値レベルTH2と元の第1閾値レベルTH1との関係に対応して、発光部1における赤外光IRの強度を上げる。例えば図4上に例示する場合、センサドライバDは、第2閾値レベルTH2−1が算出/設定された場合には、駆動信号Iの値を例えば図4上に例示するレベルL1からレベルL2まで増大させることにより、赤外光IRの強度をレベルL2の駆動信号Iに相当するレベルまで上げる。これと同様にセンサドライバDは、第2閾値レベルTH2−2が算出/設定された場合には、駆動信号Iの値を例えば図4上に例示するレベルL2からレベルL3まで増大させることにより、赤外光IRの強度をレベルL3の駆動信号Iに相当するレベルまで上げる。これは、手Hの有無の検出に用いられる閾値レベルが第2閾値レベルTH2へと高くなるということは、より強い反射光Rが受光されないと手Hが存在するとは検出されないこととなり、よって発光部1の発光レベルが、第1閾値レベルTH1の時と同等のレベルL1の駆動信号Iに相当するレベルのままであると、本来検出されるべき位置よりも更に近い位置に手Hが存在しないと検出されないこととなることによる。
具体的にセンサレベルDは、手Hの存在が検出される近接センサSからの距離を一定とすべく、例えば、第2閾値レベルTH2と第1閾値レベルTH1との差に比例して、第2閾値レベルTH2が設定されたあとの赤外光IRの強度が上がるように、上記ステップS7の処理に係る駆動電流Iの値を、例えばレベルL1からレベルL2に増大させて設定する。この点について図4では、発光期間T1と発光期間T2との間の未発光期間において設定された第2閾値レベルTH2−1(図3ステップS6参照)と元の第1閾値レベルTH1との差と、発光期間T2と発光期間T3との間の未発光期間において設定された第2閾値レベルTH2−2と直前に設定されている第2閾値レベルTH2−1との差との比が、発光期間T2において設定された駆動電流IのレベルL2と直前の発光期間T1において設定されていた駆動電流IのレベルL1との差と、発光期間T3及びT4において設定された駆動電流IのレベルL3と直前の発光期間T2において設定されていた駆動電流IのレベルL2との差との比に一致するように設定されている。なお図5には、実際の発光部1における駆動電流Iの変化の例が、赤外光IRの波長890nm、温度25℃、駆動電圧5Vの場合について示されている。図5において、例えば図4に例示する発光期間T1における駆動電流Iのレベルが点線で例示されるレベルであったところ、発行期間T2における駆動電流Iを一点鎖線で例示するレベルまで上げる(図5中上向き矢印参照)ことが例示されている。なお図5においては、外光における赤外光の受光レベルが、20μA程度の誤差幅(ちらつき幅)をもって破線で例示されている。
上記ステップS7の処理において駆動電流Iの値が設定されたら、次にセンサドライバDは、ステップS7の処理により設定された値の駆動電流Iを用いて発光部1を発光させる(ステップS8)。これにより検出部10は、当該発光部1の発光に対応する反射光Rを受光してその受光レベルを検出する。これによりセンサドライバDは、当該受光レベルが第2閾値レベルTH2を越えているか否かを判定する(ステップS9)。ステップS9の判定において受光レベルが第2閾値レベルTH2を越えていない場合(ステップS9;NO)、センサドライバDは、上記ステップS4に戻って上述して来た処理を繰り返す。一方ステップS9の判定において受光レベルが第2閾値レベルTH2を越えている場合(ステップS9;YES)、センサドライバDはその旨をCPU12に出力する。これによりCPU12は、手Hが検出範囲Aの中に存在していると判定し(ステップS10)、当該手Hが存在することに予め対応付けられている所定のコマンドを出力する等の処理を行う。
ここで、上記ステップS9及びステップS10の処理について具体的に図4を用いて更に説明すると、例えば図4に例示するように発行期間T3において検出範囲A内に手Hがあった場合、それより前の上記ステップS6の処理により設定されている第2閾値レベルTH2−2を越えた受光レベルの反射光Rが受光部2において受光される(図3ステップS9;YES参照)。この時の反射光Rの受光レベルは、結果的に、発光期間T2と発光期間T3との間の未発光期間において検出された(図3ステップS6参照)外光における赤外光に反射光Rが加算された受光レベルであることになる。そしてこれにより、CPU12は、発光期間T3において手Hが検出範囲A内に存在していると判定する(図3ステップS10)。
なお図4に例示するように、発光期間T3経過後に手Hが検出範囲A内に存在しなくなった場合(図3ステップS9;NO参照)、次の発光期間T4では、第2閾値レベル2−2を越える受光レベルの反射光Rは受光されず、よって手Hは検出範囲A内には存在していないと判定される。その後更に外光自体がなくなると、図4に例示するように発光期間T5では、第2閾値レベルTH2は元の第1閾値レベルTH1と等しくなることになる。このとき、実施例に係る閾値レベルTHとしての第2閾値レベルTH2が元の第1閾値レベルTH1に戻った場合、そのタイミングに対応する図3ステップS7の処理では、駆動電流Iの値も、元のレベルL1に戻されて設定される(図4発光期間T5参照)。
ステップS10の処理後においてセンサドライバDは、近接センサS1の電源がオフとされたか否かを判定する(ステップS11)。ステップS11の判定において電源がオフとされない場合(ステップS11;NO)、センサドライバDは上記ステップS4の処理に移行する。一方ステップS11の判定において電源がオフとされた場合(ステップS11;YES)、センサドライバD及びCPU12は実施例に係る検出処理を終了する。
以上説明したように、実施例に係る検出処理によれば、未発光期間において反射光R以外の外光(赤外光)が受光部2に入射しているときの受光レベルを検出し、第1閾値レベルTH1をその受光レベルに加算して第2閾値レベルTH2を算出し、外光が入射していた未発光期間の後の発光期間において手Hの有無を検出するとき、第2閾値レベルTH以上の反射光Rが受光されたとき手Hがあると判定するので、反射光R以外の外光が入射する状況下でも手Hの有無を正確に判定することができる。
また、発光部1がパルス状の駆動電流Iによって駆動され、駆動電流Iがゼロレベルである期間が未発光期間であり、当該ゼロレベルであった後に駆動電流Iが発光部1を発光させるレベルとなった期間が発光期間T1乃至T5であるので、未発光期間と発光期間Tとの連続により、直近の外光の受光レベルに基づいた第2閾値レベルTH2の算出及び手Hの有無の判定が行えることで、反射光R以外の外光がある場合でも、より正確に手Hの有無が判定できる。
更に、外光の入射があるときの発光期間における発光部1の発光パワーが、外光がないときの発光パワーよりも高いので、外光があることにより閾値レベルTHが高くなることによる手Hの検出可能距離の短縮化を防止することができる。
更にまた、外光の入射があるときの発光部1の発光パワーと外光がないときの発光パーとの関係が、第2閾値レベルTH2と第1閾値レベルTH1との関係に対応しているので、外光の有無に拘わらず手Hの検出可能距離を一定とすることができる。
なお上述した実施形態及び実施例では、図3にフローチャートを示す検出処理がセンサドライバDにより実行される場合について説明したが、これ以外に、当該検出処理をCPU12において実行するように構成することもできる。
また上述した実施形態及び実施例では、閾値レベルTHの値の変更に対応したタイミングで駆動信号Iのレベルも変更する構成としたが(図4参照)、閾値レベルTHの値が変更されても駆動信号Iのレベルを一定とすることもできる。
また上述した実施形態及び実施例では、検出対象物Hが人の手Hである場合について説明したが、検出対象物Hとしては手Hに限らず、赤外光IRを反射可能な物体であれば、どのような物でも検出範囲A内におけるその存在を判別することができる。
更に上述した実施形態及び実施例では、車載装置を制御するための近接センサSに対して本願を適用した場合について説明したが、これ以外に、一般家庭の照明のオン/オフや明るさを制御するための赤外線式等の非接触式のスイッチによる手Hの存在の検出に、本願を適用することもできる。この場合、当該スイッチとしての発光部からの赤外光の発光は、上記した駆動電流Iによる場合のようにパルス状となる必要はない。この場合には、外光がある状態における所定のタイミングで発光部からの発光を止めて外光における赤外光の受光レベルを検出し、その値を加算した閾値レベルをもって、手Hの有無を検出するように構成することができる。
更にまた、図3に示したフローチャートに相当するプログラムを、フレキシブルディスク又はハードディスク等の記録媒体に記録しておき、或いはインターネット等のネットワークを介して取得しておき、これを汎用のマイクロコンピュータ等に読み出して実行することにより、当該マイクロコンピュータ等を実施例に係るセンサドライバD及びCPU12として機能させることも可能である。
1 発光部
2 受光部
10 検出手段(検出部)
11 算出手段(算出部)
12 判定手段(CPU)
D センサドライバ
H 検出対象物(手)
S 物体検出装置(近接センサ)
A 検出領域

Claims (6)

  1. 発光部の未発光期間に受光部で光が検出された後の発光期間用の受光閾値であって、前記発光部からの光の物体による反射光検出用の既定閾値より大きい受光閾値を前記反射光検出用に算出する算出手段と、
    前記発光期間に前記受光閾値以上の光が前記受光部で検出されたとき前記物体があると判定する判定手段と、
    を備え、
    前記既定閾値及び前記受光閾値のうち連続して用いられる二つの閾値のそれぞれに対応する前記発光部の発光強度の差が、当該二つの閾値の差に比例していることを特徴とする物体検出装置。
  2. 請求項1に記載の物体検出装置において、
    前記発光期間及び前記未発光期間は連続して繰り返されており、前記未発光期間のそれぞれに検出された前記光の強度が異なる場合、前記算出手段は、当該異なる強度にそれぞれ対応した前記受光閾値を算出することを特徴とする物体検出装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の物体検出装置において、
    前記発光部はパルス状の駆動信号により駆動される発光部であり、
    前記未発光期間は、前記駆動信号がゼロレベルである期間であり、
    前記未発光期間後の前記発光期間は、当該未発光期間後に、前記駆動信号が前記発光部を発光させるレベルとなっている期間であることを特徴とする物体検出装置。
  4. 発光部と、受光部と、を備える物体検出装置において実行される物体検出方法において、
    前記発光部の未発光期間に前記受光部光が検出された後の発光期間用の受光閾値であって、前記発光部からの光の物体による反射光検出用の既定閾値より大きい受光閾値を前記反射光検出用に算出する算出工程と、
    前記発光期間に前記受光閾値以上の光が前記受光部で検出されたとき前記物体があると判定する判定工程と、
    を含み、
    前記既定閾値及び前記受光閾値のうち連続して用いられる二つの閾値のそれぞれに対応する前記発光部の発光強度の差が、当該二つの閾値の差に比例していることを特徴とする物体検出方法。
  5. 発光部と、受光部と、に接続されたコンピュータを、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の物体検出装置として機能させることを特徴とする物体検出用プログラム。
  6. 請求項5に記載の物体検出用プログラムがコンピュータにより読み取り可能に記録されていることを特徴とする情報記録媒体。
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