JPH02128185A - 反射型光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動ド、アの開閉制御等に用いられる反射型
光電スイッチに関するものである。

〔従来の技術〕

自動ドアの開閉制御における人体検出センサとして、従
来から焦電素子を用いたセンサが使用されている。これ
は、人体が検知エリアに侵入したときの温度変化を検出
することにより、人体の侵入検知を行なっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

焦電方式は検知エリアにおいて、所定時間内の温度変化
を検知する動体検知方式であり、以下に示すような問題
点があった。第１は、人体が検知エリアに侵入し、そこ
で所定時間以上にわたって静止していると、検知不能と
なることである。第２は、熱源を有する人体と異なり、
台車等の周囲温度と変わらないものが検知エリアに侵入
したときには、これを検知できないことである。第３は
、検知エリア内に太陽光を吸収するマット等が設置され
ている場合には、これが熱を持つことになるので、そこ
に風が吹いたりするとマットの温度が所定時間内に変化
し、これにより誤動作することである。

そこで本発明は、人体が静止している場合にも検知する
ことができ、また人体以外のものが侵入したときにもこ
れを検知することができ、さらに太陽光の照射などによ
って温度変化があったときにも、誤動作しないようにし
た反射型光電スイ・ソチを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る反射型光電スイッチは、所定の基準対象物
に対し２本のスリット状にビーム光を投射する投光手段
と、ビーム光の反射光束を２本のスリット状スポットに
集光させる集光手段と、それぞれ独立した３つの受光部
を有し、各々の受光部からそれぞれ光電流！Ａｌ”　Ｂ
ｌ”　Ａ２”　Ｂ２が得られるように２本のスリット状
スポットの集光位置に配設した受光素子と、光電流の変
化にもとづき基準対象物の前面側に検知対象物が侵入し
たことを検知する検知手段とを備え、受光素子は基準対
象物からの反射光束を受光しているときに光電流がＩ　
→１，４　　ζＩ　となるように位置ＡＩ　　　ＢＩ　
　　Ａ２　　　Ｂ２ 決めされ、検知手段は光電流がＩＡｌ〉ＩＢｌとなり、
かつＩ＾２”Ｂ２となったときに検知対象物が侵入した
と判定することを特徴とする。

ここで、投光手段は２個の光源と、これら光源の配設方
向と直交する方向に軸を有するシリンドリカルレンズと
を含んで構成してもよく、互いに平行な方向に複数の発
光素子を配列して構成された二群の光源を有するように
してもよい。

〔作用〕

本発明によれば、スリット状（帯状）にビーム光が投射
され、このエリアへの人体等の侵入は受光素子の光電流
の変化により検知される。従って、台車等の周囲温度と
同一温度の物体についても、人体と同様に検知できるだ
けでなく、太陽光の照射による基準対象物の温度変化が
あったときにも、これを誤検知したりすることがない。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例に係る反射型光電スイッチの全
体構成図である。図示の通り、抵抗Ｒ１゜Ｒおよびコン
デンサＣで光源Ｌ　　、Ｌ２の電源部１０が形成され、
これは光源Ｌ　　、Ｌ２のアノ−ド端子に接続されてい
る。光源Ｌ　　、Ｌ　　の力−ソード端子にはトランジ
スタＱ、Ｑ２が接続され、タイミングＴ　　、Ｔ　　で
光源Ｌ　　、Ｌ　　をｌ　　２　　　１　２ 交互にパルス点燈できる様になっている。光源Ｌ１．Ｌ
２の発光光束は、投光レンズ１により基準対象物である
床（または地面）３の上に集光されている。また、この
集光光束はシリンドリカルレンズ２により、第１図の紙
面に対して垂直方向に光束が所定の角度θに拡げられて
いる。言いかえれば、基準対象物である床（または地面
）３にはタイミングＴ　、Ｔ２で２本のスリット光が交
■ 互に照射されていることになる。照射用スリット光を形
成する方法としては、シリンドリカルレンズ３を使用す
る代りに、光源り、Ｌ２を紙面に対して垂直方向に複数
の発光ダイオードを２列に並べて構成してもよい。

第２図および第３図は、このような光源Ｌ１゜Ｂ２の配
設方法を示している。すなわち、第２図では２個の光源
り、Ｂ２に対してシリンドリカ■ ルレンズ２が組み合され、基準対象物３に対して図中に
ハツチングで示すスリット状の領域にビーム光が投射さ
れている。これに対し、第３図に示す例では、それぞれ
複数の発光素子を各−列に配設して２個（２群）の光源
Ｌ　　、Ｌ　　が形成され■２ ている。そして、シリンドリカルレンズは設けられてい
ない。この場合には、基準対象物においてスポットがハ
ツチングで示すように並ぶことになり、実質的にスリッ
ト状のビーム光の投射が可能になっている。これらによ
り、実質的に２本の線光源が形成され、投光レンズ１に
より対象物上にスリット光を投映することができる。実
際には、第３図のような線光源方式を用いた方が、照射
強度を大きくできるので、安定した侵入物体の検知が可
能となる。

基準対象物である床（または地面）３で反射された光束
は、間隔Ｂだけ離れた位置の受光レンズ４により独立し
た４つの受光部を持つ受光素子５上にスリット状に集光
される。基準対象物である床（または地面）３に照射さ
れている２本のスリット光が、検知対象物である台車ま
たは人体によって遮られていない状態で、受光素子５の
４つの受光部で生成された光電流をそれぞれＩ　　、Ｉ
　　。

Ａｔ　　　Ｂｌ ■　および■　とする時に、Ｉ−Ｉ、Ｉ　　→Ａ２　　
　　　Ｂ２　　　　　　　　Ａｔ　　　ＢＩ　　　Ａ２
ｌ８□の条件が成り立つ様に、受光素子５を第１図に示
す矢印方向に移動させて調整する。

次に、検知対象物として第１図に２点鎖線で示す台車（
または人体）６が２本のスリット光の照射エリアに侵入
すると、反射光束は点線の光路を経て、受光レンズ４に
より集光されて受光素子５に入射する。この時、光電流
の状態は １　？Ｉ　、Ｉ　＝ ＡＩ　　　ＢＩ　　　Ａ２″Ｂ２ の状態から １　　　＞Ｉ　　　、１　　　　＞１ Ａｔ　　　　　ＢＩ　　　　　Ａ２　　　　　Ｂ２の状
態に変化する。そこで、信号処理回路でこの変化量を検
知することにより、自動ドアの開閉制御を実行すること
ができる。

第４図に上記実施例で用いる信号処理回路の一実施例を
示す。

光電流Ｉ　　、Ｉ　　、Ｉ　　およびＩｎ２はオペアン
Ａｔ　　　　　ＢＩ　　　　　Ａ２ ブＵ　　−Ｕ４で電流−電圧変換された後、交流酸分の
みが増幅される。さらに、オペアンプＵ５〜Ｕ　により
反転増幅され、差動アンプＵ　　、ＵによりＩ　　−Ｉ
　　ＳＩ　　−１の演算が実行されＡＩ　　　ＢＩ　　
　Ａ２　　　Ｂ２ る。この差動演算出力はサンプルアンドホールド回路８
１〜Ｓ４に転送され、サンプルアンドホールド回路Ｓ　
は、光源Ｌ１がパルス点燈する直前■ の状態をサンプリングタイムＳＨＩでサンプリングして
ホールドする。そしてサンプルアンドホールド回路Ｓ　
は、光源Ｌｔがパルス点燈している状態をサンプリング
タイムＳＨ２でサンプリングしホールドする。同様にし
て、サンプリングアンドホールド回路Ｓ　は光源Ｌ２が
パルス点燈する直前、またサンプリングアンドホールド
回路Ｓ４はパルス点燈状態を、それぞれサンプリングタ
イムＳＨ３，ＳＨ４でサンプリングしホールドする。

差動アンプＵ１１は２つのサンプルアンドホールド回路
Ｓ　、Ｓ　の出力差分を、また差動アンプＵ　はサンプ
ルアンドホールド回路Ｓ　、Ｓ　の出力差分を演算する
。サンプルアンドホールド回路Ｓ　、Ｂ２．Ｂ３および
Ｂ４と差動アンプＵ　。

Ｕ１２により、外乱光成分が重畳された光電流の中から
信号成分（Ｉ　　−１およびｌＡ２　　’　Ｂ２）のＡ
ｔ　　　　　Ｂｌ みを抜き取ることができる。

この出力信号はアクティブフィルタＵＵ１３″　　１４ に入力され、ここで高周波成分が除去される。すなわち
、受光素子５および各オペアンプから発生する雑音によ
り、演算出力の電圧値が変動する。

これは、受光素子５から得られる信号電流工Ａｌ’１　
　、Ｉ　　およびＩｎ２が微弱な程、増幅のゲインＢＩ
　　　　　Ａ２ を大きくしなければならないため、電圧の変動が大きく
なるからである。そこで、演算値の平均化を実行して安
定化することにより、誤動作のない確実な判定が可能と
なる。平均化された信号出力Ｉ　　−Ｉ　　およびｌＡ
２−　Ｉｎ２はコンパレータＣ。

Ａｔ　　　　　Ｂｌ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　ｌＣにより判定基準電
圧Ｖ　　およびＶ　　と比２　　　　　　　　　　　ｒ
ｅｒｌ　　　　　ｒｅｆ’２較される。コンパレータＣ
，Ｃ２の出力は■　≦■　およびｌ−Ａ２≦ＩＢ２の時
にＬＯＷ状態とＡＩ　　　　　Ｂｌ なり、Ｉ’＞Ｉ　　および”　Ａ２〉■Ｂ２の時にＡｔ
　　　　　ＢＩ ＨＩＧＨ状態となる。この判定出力はアンドゲートおよ
びオワ−ゲートに送られ、それぞれ出力信号０ＵＴＩ、
０ＵＴ２を得ることができる。

自動ドアの開閉制御に出力信号０ＵＴＩを使用すると、
２本のスリット光の両方が遮られた時のみドアが開くこ
とになる。これに対して、出力信号０ＵＴ２を使用した
場合には、２本のスリット光のどちらか一方が遮ぎられ
ればドアが開くことになる。従って、誤動作を防止する
ためには、信号０ＵＴＩを使用する方が有利である。

第５図・は第１図および第４図に示す本発明の実施例の
動作を説明するためのタイミングチャートである。

光源Ｌ　は第５図に示すＴ１の一定周期でパルス点燈を
繰り返す。タイミングＴ１に同期して第４図に示す差動
アンプＵ　の演算出力■Ａｌ−ｌＢ１が変化し、サンプ
リングタイムＳＨＩ、ＳＨ２によってパルス点燈直前と
パルス点燈時の状態がサンプリングされ、差動アンプＵ
１１によりＩＡＩＩ　の信号成分のみが抜き取られる。

光源Ｌ２は第５図に示すタイミングＴ２の一定周期で、
タイミングＴ１と同様にパルス点燈を繰り返す。タイミ
ングＴ　　、Ｔ　　は光源Ｌ　　、Ｌ　　が交互にパル
ス点燈を繰り返すようにこれらを制御し、従って光源Ｌ
　　、Ｌ　　が同時に点燈することはない。以下、同様
にＩＡ２　　’Ｂ２の変化成分のみがサンプリングタイ
ムＳＨ３，ＳＨ４でサンプリングされ、信号成分のみが
抜き取られる。

なお、実施例においては、例えば光１ＩＸＬ１およびＬ
２のパルス点燈動作における繰り返し周波数は１　（ｋ
Ｈｚ）　、パルス幅は３０（μ５ｅｃ）に設定し、アク
ティブフィルタＵＵ　　のカット１３’　　１４ オフ周波数は１０．（Ｈｚ　）に設定すればよい。これ
により、平均化後の出力電圧のリップル（バラつき幅）
は平均化前のリップルの約１０分の１におさえることが
でき、安定した判定が実行できることになる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明では、スリット（帯状
）にビーム光が投射され、このエリアへの人体等の侵入
は受光素子の光電流の変化により検知される。従って、
人体が静止している場合にも検知することができ、また
人体以外のものが侵入したときにもこれを検知すること
ができ、さらに太陽光の照射などで温度変化があったと
きにも誤動作することがない。

本発明の反射型光電スイッチを自動ドアの開閉制御に応
用すれば、従来の焦電方式では不可能であった台車等の
検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る反射型光電スイッチの
全体構成を示す図、第２図および第３図は、光源の配設
例を示す斜視図、第４図は、実施例に係る信号処理回路
の回路図、第５図は、信号処理回路の動作を示すタイミ
ングチャートである。 １・・・投光レンズ、２・・・シリンドリカルレンズ、
３・・・基準対象物（床）、４・・・受光レンズ、５・
・・受光素子、６・・・検知対象物（台車）、Ｌ　　、
Ｌ　　・・・光源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の基準対象物に対し２本のスリット状にビーム
   光を投射する投光手段と、前記ビーム光の反射光束を２
   本のスリット状スポットに集光させる集光手段と、それ
   ぞれ独立した４つの受光部を有し、各々の受光部からそ
   れぞれ光電流Ｉ＿Ａ＿１＿′Ｉ＿Ｂ＿１＿′、Ｉ＿Ａ＿
   ２＿′、Ｉ＿Ｂ＿２が得られるように前記２本のスリッ
   ト状スポットの集光位置に配設した受光素子と、前記光
   電流の変化にもとづき前記基準対象物の前面側に検知対
   象物が侵入したことを検知する検知手段とを備え、 前記受光素子は前記基準対象物からの反射光束を受光し
   ているときに前記光、電流がＩ＿Ａ＿１≒Ｉ＿Ｂ＿１＿
   ′Ｉ＿Ａ＿２→Ｉ＿Ｂ＿２となるように位置決めされ、
   前記検知手段は前記光電流がＩ＿Ａ＿１＞Ｉ＿Ｂ＿１と
   なり、かつＩ＿Ａ＿２＞Ｉ＿Ｂ＿２となったときに前記
   検知対象物が侵入したと判定する ことを特徴とする反射型光電スイッチ。 ２、前記投光手段は、２個の光源と、これら光源の配設
   方向と直交する方向に軸を有するシリンドリカルレンズ
   とを含んで構成される請求項１記載の反射型光電スイッ
   チ。 ３、前記投光手段は、２個の前記光源を時分割点灯駆動
   する駆動回路を含んで構成される請求項２記載の反射型
   光電スイッチ。 ４、前記投光手段は、互いに平行な方向に複数の発光素
   子を配列して構成された二群の光源を有する請求項１記
   載の反射型光電スイッチ。 ５、前記投光手段は、二群の前記光源を時分割点灯駆動
   する駆動回路を含んで構成される請求項４記載の反射型
   光電スイッチ。