JPH06506534A - 検出システム - 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】 検出システム 本発明は検出システムに関する。

開閉戸口において障害物の存在を検出するために。

検出システムが用いられて来た。最も基本的な形は、赤外線発信器が戸口の一方 の側に取り付けられ、赤外線検出器が、戸口の他方の側でドアの先端エツジ上に 取り付けられている０発信器の光軸が受信器の光軸と−に線になっているので、 光ビームが発＜ｇ器から受信器へと、戸口を横断して延びている。その場合に受 信器は１戸口に障害物がないことを表示する信号を発生する。障害物がビームを 遮った場合には、検出器の出力が変化して障害物が存在することを表示するので 、制御手段が作動して、ドアの動きを止め、モして／または動きの方向を逆転さ せる。

この配置での問題は、検出器と放射器の間の距離が減少すると共に検出器が受取 る光の強さが極めて顕著に増大することにある。もし、閉止動作の最後の段階の 間に戸口に入った障害物が１例えば人間の手のように少しく半透明気味であるな らば、その手を通して通過した光が検出器によって検出されるので、ドアは手の 上で閉止し続けることとなる。この問題は、ドアが閉止点に近付くにつれて放射 器のビーム強度または検出器の感度を低減させるように働く付加回路手段を設け ることによって、ある程度克服された。しかし、これではまだ不満足である。何 故ならば、第一には、ステップ的な低減しか達成されないし、第二には、高価な 付加回路手段が必要であるからである。

本発明の目的は、改善された検出システムを提供することにある。

本発明によれば、一つの検出システムが提供されるが、その検出システムは、放 射ビームを放射するための放射器と、放射器からの放射を検出するための検出器 と、対象物の動きに応じて放射器と検出器の間の放射経路の長さを変化させ、同 時に放射の経路が放射器と検出器の光軸の少なくとも一方となす角度を変化させ るための手段と、および、前記の角度の関数として放射の経路の長さが減少する と共に放射の強度も減少することによって、検出器によって検出される放射の強 度を変化させるための手段を含んで成っている。

本発明によれば、さらに一つの検出システムが提供されるのであり、その検出シ ステムは、発散する放射ビームを放射するための放射器と、広がった視界を有す る検出器を含んで成り、その放射器と検出器は、発散するビームの光軸と広がっ た視界の光軸が、それら２軸の間にほぼ所定の距離をおいて相互にほぼ平行に保 たれるように相対的な動きを止められており、検出器は、前記の光軸に沿う方向 での放射器と検出器の間の距離と、放射器を検出器に繋ぐ線と前記一つの光軸の 間の角度との両者の関数である出力信号を発生して、放射器と検出器の間の距離 の減少が検出器の出力信号を増大させようとする際には、角度の増大がその出力 信号を低下させることとなるように配置されている。

以降では、本発明による検出システムを、実施例を示す添付の概略的図面を参照 しつつ説明する。それら図面においては、 図１は、一つのシステムの側面図である。

図２は、距離と光の強度の関係を示すグラフである。

図３は、一つの赤外線放射器についての、光の強度と角度変位の関係を示す極座 標と直交座標のグラフである。

図４は、別のシステムの側面図である。

図５は、放射器と検出器が相互に近接したときの、図４のシステムの側面図であ る。

図６は、さらに別のシステムの側面図である。

図７は、さらにまた別のシステムの側面図である。

図１に示されているように、赤外線放射器２が開閉ドア４の先端エツジに取り付 けられている。放射器の光軸６は、ドアに対して直角にドアの開口部を横切って 延びている。赤外線検出器８が、開口のドアの先端エツジとは反対の側にある突 き当たりポスト１ｏ上に取り付けられている。検出器８の検出領域の光軸１２は 、突き当たりポストＩＯに対して直角に開口部を横切って延びている。光軸６と １２は、相互に平行に延びているが、所定の距離だけ間隔をおいて位置している 。放射器の光軸は、それに沿う出力が最大である軸線である。検出器の光軸は、 それに沿う感度が最大である軸線である。放射器１２は、光が光軸６に沿うとき に強度が最大で、光軸から離れると共に強度が減る幅の広い光ビームを放射する ように設計されている。

図３は、相対的光度と角度変位の関係を示す極座標と直交座標のグラフの一つの 例を示している。グラフかられかるように、最大の強度　１．００は光軸すなわ ちグラフの縦軸に沿う方向である。そして、その強度は光軸からの角度変位と共 に減少し、４５°、の角度においては０．５すなわち最大の強度の半分まで減少 している。

このことは、つまり、グラフの光軸上の與えられたどの点の場合でも、光軸と４ ５°の角度をなす線上にあって放射器からの距離が同じである点へと動かせば光 の強度は半分まで減少するということである。

放射器と検出器のどちらかまたは両者の角度特性が、光軸に対する角度が６０° であるときに光の強度が光軸上の光の６０％未満まで減少するようであるのが望 ましい、他の角度特性を有する放射器や検出器も用いることができる。

ドア４が広く開いた状態で作動し始めるとき、放射器８を検出器２に結ぶ線１４ は、光軸１２と０１の角度をなしている。ドアが閉止に向かって動いて位置４Ａ に到達したときには、放射器と検出器の間の距離は減少するが、線１４Ａと光軸 １２の間の角度０２は増大することになる。これら二つの要因は、互いに反対の 効果を生むように働く、放射器と検出器の間の距離の減少は、検出器が受け取る 光の強度を増大させるように働く、シかし、角度が０１から０２へと増大するこ とは、検出器が受け取る光の強度を減少させるように伽−く。

図２のグラフの曲線１８は、検出器が受け取る光の強度と放射器からの距離の関 係を示している。そこで見られるように、距離がＤｏ（ドアが広く開いていると き）から閉止に向けて減少して行くと共に、光の強度は漸進的に増大し、離れの 距離Ｄｐにおいてピークすなわち最大レベルに達し、それからは光の強度は減少 し、離れの距離Ｄａ（ドアが閉止したとき）において最小値になる。最適の条件 下では、ＤｃとＤｏにおける光の強度は同等であるべきで、そして、Ｄｐにおけ る強度は最小限に大きくあるべきである（ＤｃとＤｏにおける強度より　６０　 ｄＢを超えない）。

もし、両方の光軸の間隔が、例えば半分になったならば、好都合な効果がまだ認 められるが（曲線２０を見よ）、最大と最小の出力信号の差が約５０％まで増大 する。

それとは対照的に、曲線１６は、従来技術の場合のように、光軸１２が光軸６と 同じレベルつまり同じ線上に持って来た場合の、検出される光の強度を示してい る。そこで見られるように、強度は、距離がＤＯからＤｃへと短くなるにつれて 、ピーク値を持つことなしに漸進的に増大している。

両光軸６と１２の間の必要な間隔は、検出器および／または放射器の光学的プロ フィルによって決定される。基本としては、もし、放射器によって放射されるビ ームが角度の狭い円錐であるか、または検出器の検出領域が角度の狭い円錐であ るならば、両光軸６と１２の間の間隔は縮小することができ、逆の場合も同様で ある。

目的は、ドアが開くかまたは閉じるときに、検出器からの出力信号がほぼ一定に なるように、放射器および／または検出器の特性とそれらの光軸間の間隔を按配 することである。

放射器と検出器が相互に垂直方向にずれて位置している故に、ドアと突き当たり ポストの間のギャップが最小になるときの安全性が改善される。何故ならば、検 出の領域が、もはやギャップを単に横断しているのではなく、放射器と検出器の 垂直方向の位置ずれに起因して、ギャップに沿う方向により多く指向されている からである。

複数の放射器と検出器の列が、突き当たりポストとドアの先端エツジに沿って設 置されることが理解されよう１図４で見られるように、三つの放射器３０．３２ ．３４がドア３６に沿って相互間に間隔をおいて設置されており、三つの検出器 ４０，４２．４４が突き当たりポスト３８に沿って設置されている。放射器と検 出器の光軸同志間の位置ずれは、図１について説明した基準に合致するように決 められている。放射器３０のビームは、隣り合う二つの検出器４０と４２に投射 するに十分なだけ広く、投射器３２のビームは、隣り合う二つの検出器４２と４ ４に投射するに十分なだけ広い、一つおきおよび間に入る放射器を連続してオン ・オフするための適当なスイッチ回路を用いるならば、各検出器はどの時点にお いても一つだけの放射器からの信号を受け取るようになる。このような配置の場 合に、普通の検出列の場合と同様な安全性が、しかもそれが放射器および検出器 の数をほとんど半分にしても得られるということが理解されよう、もう一つの利 点が、ドア３６が突き当たりポスト３８に接近するときに生ずる６図４で見られ るように、有効な検出ビームが、ギャップを横断するよりもギャップに沿ってよ り多く走るので、一般に指の直径は隣り合う検出器の間隔よりも狭い故に、そう なっていない場合ならば検出されずにギャップの中に入る可能性がある幅の狭い 指を検出できる。

図６に示されている変形においては、図４と同じ部分には同じ参照番号をつけで ある。三つの放射器３０゜３２．３４と三つの検出器４０，４２．４４に加えて 、さらに三っ放射器３０Ａ、３２Ａ、３４Ａとさらに三つの検出器４０Ａ、４２ Ａ、４４Ａが設置されている。

各々の放射器３０Ａ、３２Ａ、３４Ａは、突き当たりポスト３８上に取り付けら れて、対応する放射器３０．３２．３４と向き合っており、各々の検出器４０Ａ 、４２Ａ、４４Ａは、ドアの先端エツジ３６上に取り付けられて、対応する検出 器４０，４２．４４と向き合っている。したがって、検出のビームは交錯してい る。もし、放射器／検出器のセット３０Ａ、３２Ａ。

３４Ａと４０Ａ、４２Ａ、４４Ａが独立して作動するならば、これは、一つのセ ットが働かなくなったときにも安全性を確保する。放射器／検出器のセットが二 つあることにより、検出のビーム同志間のピッチは半分になる。

さらに別の変形においては、すべての放射器を一方の側に、そして、すべての検 出器を他方の側に取り付けることもできる。

以上においては、放射器と検出器は赤外線式の放射器と検出器であるとして説明 したが、他種の放射、例えば超音波放射の放射器や検出器が用いられることが理 解されよう。

図７に示された配置においては、放射器５０と検出器５２の両者が、開閉戸口の 突き当たりポスト４８上に、相互間に間隔を置いて並んで取り付けられている。

反射器５４が開閉ドアの先端エツジ上に取り付けられている。放射器と検出器の 光軸は、相互に平行に延びている１図７に示すようにドアが広く開いているとき には、放射器からの光のビームは、放射器の光軸に対してはθ１の角度をなして いる。ドアが閉じて反射器が図７の５４Ａの位置に来たときには、その角度は０ ２に変わる。この達成された効果は、図１のシステムに関して説明した効果と全 く同じである。どちらの場合も放射器と検出器の間の光の経路の長さが変わるが 、図７の場合に限り、放射器と検出器の両者は、相対的に動かないように拘束さ れている。

以上で説明した検出システムのすべての場合において、放射器、検出器、反射器 のうちの少なくとも一つの光学的特性は、光軸から離れるにつれて光の強度が減 少するような特性でなければならない、このことは、適当なプロフィルに作られ にレンズを関連部品と共に用いることによって達成される。それの代わりとして 、適当にグレード付けされたディフューザを関連部品と共に用いることによって も、同じ効果が達成される。

レンズまたはディフューザのための、個々の場合ごとに設計された角度関係プロ フィルを用いることによって、最適の結果が達成される。つまり、検出器によっ て検出される信号が、放射器と検出器の間の光の経路の長さに関係なく一定に保 たれるようになる０例えば、放射器または検出器のレンズ上に、それの光軸から 離れて、あるプロフィルを持ったディフューザ作用を付加することもできよう。

以上において検出システムを開閉ドアと共に説明したが、このシステムが、他の 保安システムと共に、例えばロボットや運搬車両との組み合わせで用いられるに 適していることが理解されるであろう。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成５年ｌＯ月／ｊ日

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．放射ビームを放射するための放射器と、放射器からの放射を検出するための 検出器と、対象物の動きに応じて放射器と検出器の間の放射経路の長さを変化さ せると同時に放射の経路が放射器と検出器の光軸の少なくとも一方となす角度を 変化させるための手段と、なお、前記の角度の関数として、放射経路の長さが減 少すると共に放射の強度もそのようになることによって、検出器によって検出さ れる放射の強度を変化させるための手段とを含む検出システム。
2. ２．前記放射器と検出器の間の放射経路の中に一つの反射器を含む、請求項１記 載のシステム。
3. ３．前記放射器と検出器は相対的に動かないように拘束されているが、前記反射 器は前記放射器と検出器に対して動きうるように取り付けられている、請求項２ 記載のシステム。
4. ４．角度に応じて放射の強度を変えるための手段が、所定の角度対強度の特性を 有するようにプロフイルを決められたレンズ手段で成り、そのレンズ手段が、前 記の放射器、検出器、反射器のうちの少なくとも一つに組み付けられている、請 求項１ないし３のいずれか１項に記載のシステム。
5. ５．角度に応じて放射の強度を変えるための手段が、所定の角度対強度の特性を 有するディフユーザ手段を有し、該ディフユーザ手段が前記の放射器、検出器、 反射器のうちの少なくとも一つのものに組み合わされている、請求項１ないし３ のいずれか１項に記載のシステム。
6. ６．放射の強度を変えるための手段が、反射器の反射度を変える手段を含む、請 求項２記載のシステム。
7. ７．検出器によって検出される放射の強度が、経路の長さがその最大と最小の間 の中間の値であるときにピークになり、検出されるそのピークの信号が、経路の 長さが前記の最大または最小であるときに検出される信号より６０ｄＢは大きく ない、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシステム。
8. ８．発散する放射ビームを放射するための放射器と、広がった視界を有する検出 器を含み、その放射器と検出器は、発散するビームの光軸と広がった視界の光軸 がそれらの間にほぼ所定の距離をおいて相互にほぼ平行に保たれるように相対的 な動きが止められており、検出器は前記光軸に沿う方向の放射器と検出器の間の 距離と、一方の前記光軸と放射器を検出器に繋ぐ線との間の角度との両者の関数 である出力信号を発生させて、放射器と検出器の間の距離の減少が検出器の出力 を増大させようとする際には、角度の増大がその出力信号を低下させるように配 置されている検出システム。
9. ９．前記放射器と検出器が赤外線放射器と検出器である、請求項１ないし８のい ずれか１項に記載のシステム。
10. １０．放射器によって発生されるビーム、または受信器によって受け取られるビ ームの角度特性が、光軸に対する角度が６０°の場合に、光の強度が６０％未満 まで減少するような特性である、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のシス テム。
11. １１．検出器の出力が、放射器と検出器の間の間隔が最大の場合と最小の場合に おいてほぼ等しい、請求項８記載のシステム。
12. １２．最大の出力が、放射器と検出器の間の間隔の最大と最小の間において起り 、それが、間隔が最大または最小のときに生成された出力より５ｄＢを超えるこ とがない、請求項８記載のシステム。
13. １３．検出器の感度がその光軸からの角度変位に応じて減少している、請求項８ または９に記載のシステム。
14. １４．光の出力の強度が、その光軸からの角度変位に応じて減少している、請求 項８または９に記載のシステム。
15. １５．各々が請求項１ないし１４のいずれか１項に記載されている複数のシステ ムを含む検出列であって、各列の各放射器が、隣接している列の対応する検出器 に光を向けるように配置されている検出列。
16. １６．各々が請求項１５に記載の２個の列を含み、一方の列の各放射器は他方の 列の対応する放射器と向き合っており、一方の列の各検出器は他方の列の対応す る検出器と向き合っている検出列の配置。
17. １７．実質的に、以上において添付の図面を参照しつつ説明したとおりである検 出システム。