JPH0543091U - 多点スポツト式エリア監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多点光スポットを利用して境界の明確な広域
監視エリアを設定する事を目的とする。 【構成】 エリア監視装置１は、互いに独立して駆動可
能な複数の発光素子４と、個々の発光素子から出射され
る発光を投光する事により所定の監視エリア３に沿って
配列する様に光スポット５を指向する為の投光光学系６
とを備えている。さらに、監視エリア３からの反射光を
集光する為の集光光学系９，１０と、該集光を受光しそ
の光強度に応じた電気信号を出力する為の受光素子１１
とを具備している。この電気信号を処理する事により、
監視エリア３に対する物体の出入を検出する。受光素子
１１は中央に配置されているとともに、複数の発光素子
４は監視エリア３の形状と幾何学的に相関して受光素子
１１の周囲に配列されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、与えられたエリアに対する物体の出入を監視する為の装置に関する 。より詳しくは、発光素子と物体から反射した光を検出し電気信号を発生する受 光素子との組み合わせからなる光電式反射型のエリア監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

エリア監視装置としては例えば超音波センサを利用したものが広く用いられて いる。監視エリアに超音波を照射するとともに、物体から反射した超音波を検出 する事によりその出入をモニタするものである。

【０００３】 この型のものとは別に、焦電型のエリア監視装置も知られている。これは、特 に人体の感知を目的としたもので、所定のエリアに進入した人体から発せられる 遠赤外線をモニタする事により特定エリアの監視を行なうものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

超音波センサを利用したエリア監視装置においては、超音波の波動性により監 視エリアの境界が不明瞭であるという問題点がある。この為、物体の誤検出が発 生するという課題がある。

【０００５】 同様に、人体感知センサを利用した焦電型のエリア監視装置についても監視エ リアの境界が不明確であるという問題点がある。加えて、この人体感知センサは 所謂微分型であって、物体の動きしか検出できない。従って、監視エリア内に静 止した物体を検知できないという問題点がある。

【０００６】 上述した従来の技術の欠点は、超音波や遠赤外線に優れた指向性をもたせる事 が困難であるという事実に起因している。これに対して、光の直進性を利用した 光学式反射型物体検出装置も知られている。優れた指向性を有する光ビームスポ ットを特定領域に照射して物品の出入をモニタするものである。しかしながら、 光ビームスポットの直径は比較的小さい為、広範囲な監視エリアをカバーする事 はできないという問題点がある。

【０００７】 上述した従来の技術の課題に鑑み、本考案は優れた指向性を有する光ビームス ポットを用いて広範囲の監視エリアをカバーする事ができる改良されたエリア監 視装置を提供する事を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上述した従来の技術の課題を解決し本考案の目的を達成する為に、以下の構成 を有する多点スポット式エリア監視装置を考案した。本装置は、互いに独立して 駆動可能な複数の発光素子と、個々の発光素子から出射される発光を投光する事 により所定の監視エリアに沿って配列する様に光スポットを指向する為の投光光 学系とを備えている。さらに、該監視エリアからの反射光を集光する為の集光光 学系と、該集光を受光しその光強度に応じた電気信号を出力する為の受光素子と 、該電気信号を処理し該監視エリアに対する物体の出入を検出する為の処理回路 とを備えている。

【０００９】 好ましくは、多点スポット式エリア監視装置は、中央に配置された単一の受光 素子と、与えられた監視エリアの形状と幾何学的に相関して該受光素子の周囲に 配列された複数の受光素子とを有している。かかる構造において、該投光光学系 は個々の発光素子に対応するコリメータレンズ部材から構成されている。各コリ メータレンズ部材は監視エリア中央部の上方頂点から監視エリア平面内周辺部に 向って光スポットを斜めに投光する様配置されている。例えば、各発光素子は監 視エリアに対して略垂直な発光中心軸を有するとともに、対応するコリメータレ ンズ部材は該発光中心軸に対して光スポットの傾斜方位に向って平行離間した光 軸を有する。

【００１０】

【作用】 本考案にかかるエリア監視装置は指向性に優れた複数の光スポットを利用して いる点に特徴がある。与えられた監視エリアの境界に沿って、多点光スポットを 正確に投光配列する事により、監視エリアの明確化を図っている。多点光スポッ トの配列間隔は連続的なエリア境界を近似できる程度に密であり、境界を横切る 物体を確実に検知する事が可能である。

【００１１】

【実施例】

以下図面を参照して本考案の好適な実施例を詳細に説明する。図１は、多点ス ポット式エリア監視装置の一例を示す模式的なブロック図である。本例において は、エリア監視装置１はユニットとして建物内の天井部２に取り付けられており 、直下の監視エリア３をカバーしている。この種の構造は例えば防犯に利用する 事ができる。ユニット内には、互いに独立して駆動可能な複数の発光素子４が収 納されている。ユニット下面には投光光学系が設けられており、個々の発光素子 ４から出射される発光を投光する事により与えられた監視エリア３に沿って配列 する様に光スポット５を指向させている。本例においては、投光光学系は個々の 発光素子４に対応するコリメータレンズ部材６から構成されている。各コリメー タレンズ部材６は監視エリア３の中央部の上方頂点から監視エリア３の周辺部に 向って光スポット５を斜めに投光する様に配置されている。具体的には、各発光 素子４は監視エリア３に対して略垂直な発光中心軸７を有するとともに、対応す るコリメータレンズ部材６は発光中心軸７に対して光スポット５の傾斜方位に向 って平行離間した光軸８を有する。なお、発光中心軸７は、最大発光強度が得ら れる方位に一致している。

【００１２】 エリア監視装置１は、さらに監視エリア３からの反射光を集光する為の集光光 学系を備えている。本例においては、この集光光学系は集光レンズ部材９を含ん でおり、監視エリア３を含む像をその焦平面に結像する。さらに、焦平面上には 視野絞り部材１０が配置されており、視野を監視エリア３に限定している。視野 絞り部材１０の背後には受光素子１１が配置されており、集光を受光しその光強 度に応じた電気信号を出力する。最後に、図示しないがユニット内には処理回路 が内蔵されており、該電気信号を処理し監視エリア３に対する物体の出入を検出 する。

【００１３】 図２はエリア監視装置１の下面側から見た平面形状を示している。ユニット下 面部には、中央に位置する集光レンズ部材９と、与えられた円周上に沿って等間 隔に配列された複数例えば１０個のコリメータレンズ部材６が取り付けられてい る。これらレンズ部材の背後には対応して受光素子及び発光素子が収納されてい る。１０個の発光素子は、与えられた監視エリアの形状と幾何学的に相関して受 光素子の周囲に配列されている。即ち、本例の場合には、図１に示す監視エリア ３は円形であるので、１０個の発光素子も受光素子を中心にした所定の円周上に 等間隔で配列されている。この間隔は、監視エリアを横切って出入する物体を見 落さない程度に各光スポットを配列する様に設定されている。発光素子の個数並 びに配列間隔は与えられた監視エリアの範囲、検出対象となる物体の大きさ、及 び監視エリアとエリア監視装置の間の距離等に基づいて適切に設定される。さら に、一般に、複数の発光素子は監視エリアの形状に対応した幾何図形に沿って配 列される。例えば、監視エリアが方形であれば発光素子群は四角形上に沿って並 べられる。あるいは、監視エリアが１本の境界によって定義される場合には、発 光素子群は直線に沿って並べられる。

【００１４】 図３は本エリア監視装置ユニットの内部構造の一例を示す部分断面図である。 このユニットは扁平円筒形状を有する成形部材１２を用いて組み立てられている 。成形部材１２の下側周辺部にはコリメータレンズ部材６を収納する為のサライ １３が形成されている。一方成形部材１２の上側にもサライ１３と連通する他の サライ１４が形成されている。連通部には例えばＬＥＤからなる発光素子４が取 り付けられている。図示する様に、コリメータレンズ部材６の光軸８と発光素子 ４の発光中心軸７は光スポットの傾斜方位に沿って平行離間している。又、発光 素子４の光源部１５はコリメータレンズ部材６の焦平面上に位置している。この 為、光スポットは光源部１５とレンズ部材６の中心を結ぶ傾斜線１６に沿って斜 め前方外側に投光される。本例は、発光中心軸７及び光軸８が互いに平行で且つ 監視エリアに対して垂直である点に特徴がある。この様な構造にすると、レンズ 部材６を収納するサライ１３及び発光素子４を収納する連通部の成形面を全て垂 直にとる事ができるので成形加工が極めて容易になるという利点がある。

【００１５】 成形部材１２の下側中央部には集光レンズ部材９を取り付ける為のサライ１７ が設けられている。このサライ１７に連通する様に別のサライ１８が設けられて いる。サライ１８の内表面は反射加工されているとともに、その内径は監視エリ アの視野寸法に略一致しており、図１に示す視野絞り部材を構成している。サラ イ１８の終端部には受光素子１１が取り付けられている。この受光素子１１は例 えばフォトダイオードあるいはフォトトランジスタから構成する事ができる。最 後に、成形部材１２の上端側にはプリント基板１９が搭載されており、発光素子 ４や受光素子１１と電気的な接続をとる様にしている。このプリント基板１９の 上には図示しないが処理回路も搭載されている。

【００１６】 例えば、コリメータレンズ部材６の焦点距離を１６．２mmに設定し、その光軸 ８と発光中心軸７との間隔を３．８６mmに設定し、且つコリメータレンズ部材６ の光軸８と集光レンズ部材９の光軸２０との間の距離を４０mmに設定した場合を 考える。この時には、発光素子４の光源１５とコリメータレンズ部材６の中心を 結ぶ傾斜線１６の傾きは１２度となる。この傾斜線１６に沿って光スポットを例 えば３５００mm前方に位置する背景部に投光すると、半径７５０mmを有する円形 の監視エリアを設定できる。

【００１７】 最後に図４を参照して発光素子群を駆動する為の駆動回路及び受光素子から出 力された電気信号を処理する為の処理回路の一例を説明する。本例においては、 複数のＬＥＤ（一般的にＮ個）からなる発光素子群１０１を順次駆動する方式を 採用している。発光素子群１０１に対応してＮ個のドライバ（ＤＲＩＶＥ）を含 む駆動回路１０２が接続されている。個々のドライバには走査回路１０３が接続 されている。この走査回路１０３は入力されたアドレスの指定に従って、順次Ｎ 個のドライバを選択する様になっている。なお、個々のドライバには変調部１０ ４が接続されており、選択されたドライバは変調部１０４から入力される高周波 変調信号に応じて対応するＬＥＤを高周波変調発光させる。

【００１８】 監視エリアから反射した光は受光素子１０５によって受光される。ここで、受 光光量に応じた高周波変調電気信号が出力される。この電気信号はプリアンプ１ ０６によってその交流成分のみが選択的に増幅される。続いて高域フィルタ１０ ７を介して高周波変調信号成分のみが通過する。この交流信号は変換器１０８に よりその波高値に応じた電圧レベルを有する直流信号に変換される。続いて、Ａ ／Ｄコンバータ１０９により、この直流信号は対応するデジタルデータに変換さ れる。変換されたデジタルデータはメモリ１１０に格納される。このメモリ１１ ０は個々のＬＥＤに対応した格納領域Ｍ１ないしＭＮを有している。各格納領域 は走査回路１０３から出力される選択信号あるいはアドレス信号によりアクセス される。

【００１９】 図示の例では、ＬＥＤ１から投光された光スポットが丁度監視エリア上の物体 Ａに入射している。従って、メモリ１１０の対応する格納領域Ｍ１に物体Ａの検 出情報を表わすサンプリングデータが格納される事となる。一方残りのＬＥＤ例 えばＬＥＤＮから投光された光スポットは物体Ａを照射しない。従って、メモリ １１０の対応する格納領域ＭＮには物体の非検出を表わすサンプリングデータが 格納される事となる。最後に、メモリ１１０には処理回路１１１が接続されてお り、格納された各データを適宜読み出して処理し物体の出入を電気的に検出する 。

【００２０】 図５はこの処理回路１１１の回路構成例を示すブロック図である。まず、メモ リ１１０（図示せず）から逐次読み出されたサンプリングデータは切り換え部２ ０１に入力される。この切り換え部２０１は初期セッティング時監視エリア内に 物体が不存在の時外部から入力される制御信号に応答してサンプリングデータを 一時的に切り換える為のものである。切り換え部２０１は例えば互いに並列接続 された一対のトランスミッションゲート２０２及び２０３と、制御信号に応答し て一対のトランスミッションゲートを択一的に導通させる為のインバータ２０４ とから構成されている。一方のトランスミッションゲート２０３の出力端子には 参照値保持部２０５が接続されている。この参照値保持部２０５はトランスミッ ションゲート２０３を介して切り換えられたサンプリングデータをそのまま参照 値として設定し且つ保持する。この参照値保持部２０５は例えばサンプルアンド ホールド回路等から構成されている。判別部２０６は参照値保持部２０５に直接 接続されているとともに、切り換え部２０１を介してデータを受け入れる様にな っている。判別部２０６は、検出動作時において切り換え部２０１の他方のトラ ンスミッションゲート２０２を介してサンプリングデータを受け入れ参照値と比 較し物品の有無を表わす判別信号を出力する。この判別部２０６は例えばウイン ドウコンパレータ等を内蔵しており、設定された参照値に比較してサンプリング データが所定の許容範囲から外れた場合にウインドウコンパレータの出力レベル が反転する様になっている。最後に判別部２０６の出力端子にはゲート部２０７ が接続されている。このゲート部２０７は例えばアンドゲート回路等から構成さ れており、制御信号が入力されている間判別信号の出力を強制的に禁止し、エリ ア監視装置の誤動作を防止している。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明した様に、本考案によれば、個々の発光素子から出射される発光を投 光する事により所定の監視エリアに沿って配列する様に光スポットを指向させて いる。直進性に優れた光スポットを用いている為、監視エリアの境界を明確化す る事ができ、物体の誤検出等を有効に防止する事ができるという効果がある。又 、平面的に見て光スポットを監視エリア中央から周辺に向って傾斜投光している ので、形状寸法が小型であるにも関わらず広範囲の監視エリアをカバーする事が できるという効果がある。さらに、発光素子の発光中心軸とコリメータレンズ部 材の光軸を互いに平行離間する事により、傾斜方位に指向する光スポットを生成 するので、発光素子及びコリメータレンズ部材の軸自体を傾ける必要がない。こ の為、発光素子及びコリメータレンズ部材を保持する為の構造が単純化され製造 加工が容易になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】多点スポット式エリア監視装置の基本的構造を
示す模式的なブロック図である。

【図２】多点スポット式エリア監視装置の平面形状を示
す模式図である。

【図３】多点スポット式エリア監視装置の内部構造の一
例を示す模式的な部分断面図である。

【図４】多点スポット式エリア監視装置に内蔵される駆
動回路及び検出処理回路の一例を示すブロック図であ
る。

【図５】図４に示す処理回路の具体的構成例を表わす回
路図である。

【符号の説明】

１ エリア監視装置 ３ 監視エリア ４ 発光素子 ５ 光スポット ６ コリメータレンズ部材 ７ 発光中心軸 ８ 光軸 ９ 集光レンズ部材 １０ 視野絞り部材 １１ 受光素子

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに独立して駆動可能な複数の発光素
   子と、個々の発光素子から出射される発光を投光する事
   により所定の監視エリアに沿って配列する様に光スポッ
   トを指向する為の投光光学系と、該監視エリアからの反
   射光を集光する為の集光光学系と、該集光を受光しその
   光強度に応じた電気信号を出力する為の受光素子と、該
   電気信号を処理し該監視エリアに対する物体の出入を検
   出する為の処理回路とからなる多点スポット式エリア監
   視装置。
2. 【請求項２】 中央に配置された単一の受光素子と、与
   えられた監視エリアの形状と幾何学的に相関して該受光
   素子の周囲に配列された複数の発光素子とを有する請求
   項１に記載の多点スポット式エリア監視装置。
3. 【請求項３】 該投光光学系は、個々の発光素子に対応
   するコリメータレンズ部材からなるとともに、各コリメ
   ータレンズ部材は監視エリア中央部の上方から監視エリ
   ア周辺部に向って光スポットを斜めに投光する様配置さ
   れている請求項２に記載の多点スポット式エリア監視装
   置。
4. 【請求項４】 各発光素子は該監視エリアに対して略垂
   直な発光中心軸を有するとともに、対応するコリメータ
   レンズ部材は該発光中心軸に対して光スポットの傾斜方
   位に向って平行離間した光軸を有する請求項３に記載の
   多点スポット式エリア監視装置。