JP6317543B2 - 自動ドア用反射式センサ - Google Patents

Description

本発明は、発光素子からの照射光を複数の光線（スポット光）に分割する自動ドア用反射式センサに好適な分割レンズに関し、さらに詳しく言えば、分割レンズのレンズ素子間の境界面によって生ずる迷光を低減させる技術に関するものである。

自動ドア用反射式センサにおいては、発光素子（赤外線発光素子）より自動ドア近傍の床面に向けて検出光として赤外光を照射するにあたって、１つの発光素子から複数のスポット光を得るため分割レンズを備えている（例えば、特許文献１参照）。

分割レンズは、複数の凸レンズ素子を一体的に接合してなるレンズで、一例として、２分割レンズと３素子の組み合わせで６つのスポット光が得られ、３分割レンズと４素子の組み合わせでは１２のスポット光が得られる。

しかしながら、分割レンズには迷光が発生するという固有の問題がある。迷光は、隣接する凸レンズ素子間の境界面（接合面）によって生ずる。この迷光は、各凸レンズ素子の中心を通る本来のスポット光の間に現れるため、誤検知等の不具合の要因となる。

図７に示す２素子，２分割レンズの組み合わせを例にして、迷光の発生メカニズムと、従来の迷光対策について説明する。

２分割レンズ１は、中心Ｏａを有する凸レンズ素子１ａと、中心Ｏｂを有する凸レンズ素子１ｂとを一体的に含み、その境界面をＸとする。通常、この種の分割レンズは、金型内で例えばアクリル樹脂等により一体成型されるため、境界面Ｘは実際には存在しない仮想の境界面である。

自動ドア用反射式センサにおいて、素子Ｌ１，Ｌ２には、通常、赤外線発光素子が用いられ、境界面Ｘを中心として左右対称に配置される。

素子Ｌ１から照射される赤外光のうち、各レンズ中心Ｏａ，Ｏｂを通る光が床面に照射すべき本来のスポット光ＳＰ１ａ，ＳＰ１ｂであるが、境界面Ｘを横切る光によって領域Ｆ１の部分に迷光が発生する。

同様に、素子Ｌ２から照射される赤外光のうち、各レンズ中心Ｏａ，Ｏｂを通る光が床面に照射すべき本来のスポット光ＳＰ２ａ，ＳＰ２ｂであるが、境界面Ｘを横切る光によって領域Ｆ２の部分に迷光が発生する。

分割レンズの場合、このような迷光が必ず発生する。そこで、従来においては、分割レンズ１の前面（光出射面側）に透明なレンズカバー２を配置し、迷光が現れる領域Ｆ１，Ｆ２に対応する部分に遮光テープ３，３を貼り付けて迷光を遮光するようにしている。

しかしながら、この遮光方法によると、遮光テープ３によって正規のスポット光の一部までが遮光され感度が低下するおそれがあるため、好ましくない。

また、分割レンズ１とレンズカバー２との距離が離れると、必然的に迷光の遮光エリアも大きくなるため、遮光テープ３の位置合わせや大きさ等の調整にかなりの時間の手間がかかる。

さらには、レンズカバー２と遮光テープ３を必要とするため、その分、コストアップになるばかりでなく、長期間にわたって使用した場合、遮光テープが剥がれたりするおそれもあり、信頼性の点でも問題がある。

特開２００９−２６５０１７号公報

そこで、本発明の課題は、分割レンズ固有の問題である迷光を簡単な方法によって大幅に低減することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、複数の凸レンズ素子を一体的に接合した分割レンズと、複数の発光素子とを含み、隣接する上記発光素子が上記分割レンズの光入射面側で上記凸レンズ素子間の境界面を含む面を中心としてほぼ左右対称に配置されており、上記各発光素子から照射された光が上記各凸レンズ素子ごとにその中心を通る複数の光線に分割される自動ドア用反射式センサにおいて、
上記分割レンズの光入射面および／または光出射面自体に、上記発光素子から照射される光のうち隣接する上記凸レンズ素子間の境界面を横切る光による迷光を低減させる遮光性マスクを備えており、
上記光入射面と上記境界面との交点をＡ，上記光出射面と上記境界面との交点をＢ，上記発光素子と上記交点Ａとを含む第１仮想直線と上記光出射面との交点をＳ，上記発光素子と上記交点Ｂとを含む第２仮想直線と上記光入射面との交点をＴとして、
上記遮光性マスクは、上記光出射面側の上記交点Ｓと交点Ｂとの間および／または上記光入射面側の上記交点Ｔと交点Ａとの間に設けられることを特徴としている。

本発明において、上記遮光性マスクはシボ加工によりレンズ表面に形成された梨地からなることが好ましい。この場合、自動ドア用反射式センサへの適用を考慮すると、同センサの検知レベルを高水準に維持するうえで、上記梨地による上記遮光性マスクの迷光遮光率が８０％以上とすることが好ましい。

なお、本発明には、上記遮光性マスクがレンズ表面に貼着された遮光性テープもしくはレンズ表面に塗布された遮光性塗膜からなる態様も含まれる。すなわち、レンズ表面に梨地を形成する以外に、遮光性テープや遮光性塗膜が用いられてもよい。

また、上記した遮光性マスクを有する分割レンズは、自動ドア用反射式センサの受光素子側にも適用することができる。

本発明によれば、複数の凸レンズ素子を一体的に接合してなり、発光素子から照射された光を各凸レンズ素子ごとにその中心を通る複数の光線に分割する分割レンズの光入射面および／または光出射面自体に、発光素子から照射される光のうち隣接する凸レンズ素子間の境界面を横切る光による迷光を低減させる遮光性マスクを備える、というきわめて簡単な構成により、分割レンズ固有の問題である迷光を大幅に低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る分割レンズの（ａ）正面図、（ｂ）底面図。 上記第１実施形態で迷光のマスク範囲を説明する説明図。 本発明の第２実施形態に係る分割レンズの（ａ）正面図、（ｂ）平面図。 本発明の第３実施形態に係る分割レンズの（ａ）正面図、（ｂ）底面図。 上記第３実施形態で迷光のマスク範囲を説明する説明図。 本発明の第４実施形態に係る分割レンズの（ａ）正面図、（ｂ）平面図。 従来の分割レンズの迷光対策を説明する説明図。

次に、図１ないし図６により、本発明のいくつか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を参照して、この第１実施形態に係る分割レンズ１０Ａは、先の図７で説明したのと同じく、レンズ中心Ｏａ，Ｏｂをそれぞれ有する２つの凸レンズ素子１ａ，１ｂを成形金型内で例えばアクリル樹脂等にて一体成形してなる２分割レンズであり、素子間の境界面をＸとする。なお、別個に形成された２つの凸レンズ素子１ａ，１ｂを一体的に接合した２分割レンズであってもよいが、一体成形の２分割レンズにおいて、境界面Ｘは実際には存在しない仮想の境界面である。

また、この第１実施形態においても、図２に示すように、分割レンズ１０Ａの上方に２つの素子Ｌ１，Ｌ２が配置され、したがって、レンズ上面が光入射面１２で、レンズ下面が光出射面１１である。素子Ｌ１，Ｌ２は、ともに赤外線発光素子である。

この第１実施形態では、分割レンズ１０Ａの出射面１１側に、迷光を低減（削減）するための遮光性マスク２０Ａが設けられる。この第１実施形態において、遮光性マスク２０Ａは、シボ加工によりレンズ表面に形成された梨地からなる（以下に説明する各実施形態も同様）。

好ましい例として、梨地（シボ）の深さ平均値を２４〜２９μｍとすることにより、梨地の有り無しで、迷光部分の反射レベルを比較すると、８０％以上の光線を遮ることができる。この意味において、本明細書における「遮光性マスク」なる用語は、光線を１００％完全に遮ることを意図するものでなく、好ましくは８０％以上の光線を遮るもしくは分散させる手段であることを理解されたい。

なお、上記のような深さ平均値を２４〜２９μｍの梨地を得るにあたっては、成形金型面の抜き勾配を、現在の技術での限界値である３〜４゜とし、また、成形金型面をあらかじめ＃３２０〜＃４００番手のサンドペーパーで仕上げるとよい。

次に、図２により、分割レンズ１０Ａの光出射面１１側に、遮光性マスク２０Ａを形成する範囲について説明する。なお、図２の２素子×２分割レンズの組み合わせの場合、４つのスポット光が得られるが、図２にはレンズ中心Ｏａ，Ｏｂを通るスポット光線は省略されている。

素子Ｌ１，Ｌ２が凸レンズ素子１ａ，１ｂの境界面Ｘを中心としてほぼ左右対称に配置されており、分割レンズ１０Ａの光入射面１２と境界面Ｘとの交点をＡ，光出射面１１と境界面Ｘとの交点をＢとする。

素子Ｌ１から照射される赤外光のうち境界面Ｘを横切るのは、素子Ｌ１と交点Ｂとを含む仮想直線Ｌ１ａと、素子Ｌ１と交点Ａとを含む仮想直線Ｌ１ｂとの間に存在する光線であるから、素子Ｌ１による迷光は、仮想直線Ｌ１ｂと光出射面１１との交点Ｓ１と、交点Ｂとの間の範囲内に現れる。

同様に、素子Ｌ２から照射される赤外光のうち境界面Ｘを横切るのは、素子Ｌ２と交点Ｂとを含む仮想直線Ｌ２ｂと、素子Ｌ２と交点Ａとを含む仮想直線Ｌ２ａとの間に存在する光線であるから、素子Ｌ２による迷光は、仮想直線Ｌ２ａと光出射面１１との交点Ｓ２と、交点Ｂとの間の範囲内に現れる。

したがって、この第１実施形態においては、分割レンズ１０Ａの光出射面１１のうちのＳ１−Ｂ−Ｓ２の範囲にかけて、梨地からなる遮光性マスク２０Ａが設けられることになる。

なお、境界面Ｘを横切る光線とは、分割レンズ内で一方の凸レンズ素子から他方の凸レンズ素子に向かう光線であり、境界面Ｘの真上に配置される素子から迷光は生じない。

第１実施形態の別の態様として、迷光を低減するには、境界面Ｘを横切る光線を分割レンズの光入射面側で遮ってもよい。図２において、素子Ｌ１と交点Ｂとを含む仮想直線Ｌ１ａと光入射面１２との交点をＴ１，素子Ｌ２と交点Ｂとを含む仮想直線Ｌ２ｂと光入射面１２との交点をＴ２とすると、素子Ｌ１，Ｌ２から照射される赤外光のうち、境界面Ｘに向かうのはＴ１−Ａ−Ｔ２の範囲内の光線である。

このことから、図３に示す第２実施形態に係る分割レンズ（２分割レンズ）１０Ｂにおいては、その光入射面１２のうちのＴ１−Ａ−Ｔ２の範囲にかけて、梨地からなる遮光性マスク２０Ｂを備えている。

次に、図４，５を参照して、本発明の第３実施形態に係る分割レンズ１０Ｃについて説明する。

この分割レンズ１０Ｃは、レンズ中心Ｏａ，Ｏｂ，Ｏｃをそれぞれ有する３の凸レンズ素子１ａ，１ｂ，１ｃを成形金型内で例えばアクリル樹脂等にて一体成形してなる３分割レンズであり、素子１ａ，１ｂ間の境界面をＸ１とし、素子１ｂ，１ｃ間の境界面をＸ２とする。なお、別個に形成された２つの凸レンズ素子１ａ，１ｂ，１ｃを一体的に接合した３分割レンズであってもよい。

この第３実施形態においては、図５に示すように、分割レンズ１０Ｃの上方に３つの素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が配置される。素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、ともに赤外線発光素子であり、３素子×３分割レンズの組み合わせであることから、９個のスポット光が得られるが、図６にはレンズ中心Ｏａ，Ｏｂ，Ｏｃを通るスポット光線は省略されている。

この第３実施形態では、分割レンズ１０Ｃが３分割レンズで、その内部に２つの境界面Ｘ１，Ｘ２があることから、光出射面１１の２箇所に迷光を低減するための遮光性マスク２０Ｃ，２０Ｄが設けられる。

これについて図５により説明するが、まず、光入射面１２と第１境界面Ｘ１との交点をＡ１，光入射面１２と第２境界面Ｘ２との交点をＡ２，光出射面１１と第１境界面Ｘ１との交点をＢ１，光出射面１１と第２境界面Ｘ２との交点をＢ２とする。また、素子Ｌ２を挟んで素子Ｌ１がその右側，素子Ｌ３がその左側に配置されているものとする。

素子Ｌ１から照射される赤外光のうち第１境界面Ｘ１を横切るのは、素子Ｌ１と交点Ｂ１とを含む仮想直線Ｌ１ａと、素子Ｌ１と交点Ａ１とを含む仮想直線Ｌ１ｂとの間に存在する光線であり、また、第２境界面Ｘ２を横切るのは、素子Ｌ１と交点Ｂ２とを含む仮想直線Ｌ１ｃと、素子Ｌ１と交点Ａ２とを含む仮想直線Ｌ１ｄとの間に存在する光線である。

したがって、光出射面１１において、素子Ｌ１による迷光は、仮想直線Ｌ１ｂと光出射面１１との交点Ｓ１と、交点Ｂ１との間と、仮想直線Ｌ１ｄと光出射面１１との交点Ｓ２と、交点Ｂ２との間にそれぞれ現れる。

同様に、素子Ｌ２から照射される赤外光のうち第１境界面Ｘ１を横切るのは、素子Ｌ２と交点Ｂ１とを含む仮想直線Ｌ２ｂと、素子Ｌ２と交点Ａ１とを含む仮想直線Ｌ２ａとの間に存在する光線であり、また、第２境界面Ｘ２を横切るのは、素子Ｌ２と交点Ｂ２とを含む仮想直線Ｌ２ｃと、素子Ｌ２と交点Ａ２とを含む仮想直線Ｌ２ｄとの間に存在する光線である。

したがって、光出射面１１において、素子Ｌ２による迷光は、仮想直線Ｌ２ａと光出射面１１との交点Ｓ３と、交点Ｂ１との間と、仮想直線Ｌ２ｄと光出射面１１との交点Ｓ４と、交点Ｂ２との間にそれぞれ現れる。

同様に、素子Ｌ３から照射される赤外光のうち第１境界面Ｘ１を横切るのは、素子Ｌ３と交点Ｂ１とを含む仮想直線Ｌ３ｂと、素子Ｌ３と交点Ａ１とを含む仮想直線Ｌ３ａとの間に存在する光線であり、また、第２境界面Ｘ２を横切るのは、素子Ｌ３と交点Ｂ２とを含む仮想直線Ｌ３ｄと、素子Ｌ３と交点Ａ２とを含む仮想直線Ｌ３ｃとの間に存在する光線である。

したがって、光出射面１１において、素子Ｌ３による迷光は、仮想直線Ｌ３ａと光出射面１１との交点Ｓ５と、交点Ｂ１との間と、仮想直線Ｌ３ｃと光出射面１１との交点Ｓ６と、交点Ｂ２との間にそれぞれ現れる。

このことから、この第３実施形態においては、図４，図５に示すように、分割レンズ１０Ｃの光出射面１１のうちの第１境界面Ｘ１側のＳ１−Ｂ１−Ｓ３−Ｓ５にかけての範囲と、第２境界面Ｘ２側のＳ２−Ｓ４−Ｂ２−Ｓ６にかけての範囲とに、梨地からなる遮光性マスク２０Ｃ，２０Ｄを備える。

第３実施形態の別の態様として、上記第２実施形態と同じく、迷光を低減するには、境界面Ｘを横切る光線を分割レンズの光入射面側で遮ってもよい。

図５において、素子Ｌ１と交点Ｂ１とを含む仮想直線Ｌ１ａと光入射面１２との交点をＴ１，素子Ｌ１と交点Ｂ２とを含む仮想直線Ｌ１ｃと光入射面１２との交点をＴ２，素子Ｌ２と交点Ｂ１とを含む仮想直線Ｌ２ｂと光入射面１２との交点をＴ３，素子Ｌ２と交点Ｂ２とを含む仮想直線Ｌ２ｃと光入射面１２との交点をＴ４，素子Ｌ３と交点Ｂ１とを含む仮想直線Ｌ３ｂと光入射面１２との交点をＴ５，素子Ｌ３と交点Ｂ２とを含む仮想直線Ｌ３ｄと光入射面１２との交点をＴ６とする。

この場合、素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から照射される赤外光のうち、第１境界面Ｘ１に向かうのはＴ１−Ａ１−Ｔ３−Ｔ５にかけての範囲内の光線であり、また、第２境界面Ｘ２に向かうのはＴ２−Ｔ４−Ａ２−Ｔ６にかけての範囲内の光線である。

このことから、図６に示す第４実施形態に係る分割レンズ（３分割レンズ）１０Ｄにおいては、その光入射面１２のうちの第１境界面Ｘ１側のＴ１−Ａ１−Ｔ３−Ｔ５にかけての範囲と、第２境界面Ｘ２側のＴ２−Ｔ４−Ａ２−Ｔ６にかけての範囲とに、梨地からなる遮光性マスク２０Ｅ，２０Ｆを備える。

上記各実施形態において、遮光性マスク２０Ａ〜２０Ｆは、分割レンズの光出射面１１または光入射面１２のいずれか一方に形成するようにしているが、光出射面１１と光入射面１２の両面に形成してもよい。

また、遮光性マスク２０Ａ〜２０Ｆをシボ加工による梨地面としているが、これ以外に遮光テープを貼り付けてもよいし、遮光塗料を塗布してもよく、自動ドア用反射式センサについて言えば、迷光による誤検知が生じないように、迷光の遮光率が好ましくは８０％以上となるマスク処理であれば、仕様に応じて任意に選択されてよい。

また、上記各実施形態において、分割レンズは発光素子を有する発光部側用として説明しているが、本発明の分割レンズは受光部側に用いられてもよい。また、本発明は４分割以上の分割レンズにも適用可能である。

１０Ａ〜１０Ｄ 分割レンズ
１１ 光出射面
１２ 光入射面
２０Ａ〜２０Ｆ 遮光性マスク
１ａ〜１ｃ 凸レンズ素子
Ｏａ〜Ｏｃ レンズ中心
Ｌ１〜Ｌ３ 発光素子
Ｘ１，Ｘ２ 境界面

Claims (5)

1. 複数の凸レンズ素子を一体的に接合した分割レンズと、複数の発光素子とを含み、隣接する上記発光素子が上記分割レンズの光入射面側で上記凸レンズ素子間の境界面を含む面を中心としてほぼ左右対称に配置されており、上記各発光素子から照射された光が上記各凸レンズ素子ごとにその中心を通る複数の光線に分割される自動ドア用反射式センサにおいて、
   上記分割レンズの光入射面および／または光出射面自体に、上記発光素子から照射される光のうち隣接する上記凸レンズ素子間の境界面を横切る光による迷光を低減させる遮光性マスクを備えており、
   上記光入射面と上記境界面との交点をＡ，上記光出射面と上記境界面との交点をＢ，上記発光素子と上記交点Ａとを含む第１仮想直線と上記光出射面との交点をＳ，上記発光素子と上記交点Ｂとを含む第２仮想直線と上記光入射面との交点をＴとして、
   上記遮光性マスクは、上記光出射面側の上記交点Ｓと交点Ｂとの間および／または上記光入射面側の上記交点Ｔと交点Ａとの間に設けられることを特徴とする自動ドア用反射式センサ。
2. 上記遮光性マスクが、シボ加工によりレンズ表面に形成された梨地からなることを特徴とする請求項１に記載の自動ドア用反射式センサ。
3. 上記梨地による上記遮光性マスクの遮光率が８０％以上であることを特徴とする請求項２に記載の自動ドア用反射式センサ。
4. 上記遮光性マスクが、レンズ表面に貼着された遮光性テープもしくはレンズ表面に塗布された遮光性塗膜からなることを特徴とする請求項１に記載の自動ドア用反射式センサ。
5. 上記発光素子に代えて、受光素子が用いられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の自動ドア用反射式センサ。

Images