JPH07208944A - Object detecting sensor for narrow space - Google Patents

Object detecting sensor for narrow space

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JPH07208944A
JPH07208944A JP2376194A JP2376194A JPH07208944A JP H07208944 A JPH07208944 A JP H07208944A JP 2376194 A JP2376194 A JP 2376194A JP 2376194 A JP2376194 A JP 2376194A JP H07208944 A JPH07208944 A JP H07208944A
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JP
Japan
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light
lens
light emitting
cylindrical lens
emitting element
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Pending
Application number
JP2376194A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Utani
勝幸 宇谷
Yuuki Murayama
勇樹 村山
Shoji Yokota
昭二 横田
Makoto Akihiro
誠 秋廣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to detect only an object in a narrow space by a simple construction, by generating a slender projection beam by disposing a cylindrical lens in front of a light emitting element. CONSTITUTION:In the case where a cylindrical lens l and a light emitting element 2 of a small spatial extent located inside the lens are provided as a light-projecting part, the focal distance of the lens l is selected so that the half-width of the quantity of light in a direction 3 of convergence of a projection beam by the lens 1 in front of the light-projecting part by 30 cm be + or -3D/or below when the width of the lens 1 is made D. In other words, the spatial extent of the element 2 is made approximate to a point of this degree. On the other hand, the extent stretches in accordance with the directivity of the element 2 in a direction 4 in which the beam is not converged. As the result, a projection beam 5 of a slender section corresponding to an area of detection is generated. A photodetector 6 is provided in the vicinity of the position in the axial direction of the lens 1 and a construction is made so that a light obtained by reflection of the beam 5 on an object be received effectively. According to this constitution, it is detected whether a reflected light signal outputted by the photodetector 6 is of a prescribed level or above, and the existence or nonexistence of the object within the area of detection is judged.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、狭間にある物体だけを
検知するための光アクティブ方式の狭間用物体検知セン
サに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optically active type object detection sensor for an interspace for detecting only an object in the interspace.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光学式反射型物体検知センサは、
投光部と受光部が一体になっており、検知すべき物体に
光を直接当て、その反射光を検出して物体の有無を検知
する。したがって、検知できる範囲は投光された光のあ
たる範囲にあり、検知仕様に合わせて投光ビームの形状
を変える必要がある。
2. Description of the Related Art A conventional optical reflection type object detection sensor is
The light projecting unit and the light receiving unit are integrated, light is directly applied to the object to be detected, and the reflected light is detected to detect the presence or absence of the object. Therefore, the detectable range is in the range of the projected light, and it is necessary to change the shape of the projected beam according to the detection specifications.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】今、図2に示すような
障害物範囲I7と障害物範囲II8の間の狭間9に物体が
存在するか否かを反射型の光学式センサを用いて検知す
る場合について検討してみると、投光部としてレンズを
用いずに発光素子のみを有する場合においては、投光さ
れた光は発光素子の指向性に応じて広がり、障害物範囲
I、IIにある物体も感知してしまう。このため、例え
ば、凸レンズの焦点に点光源を配置することによって、
レンズを通った光が全部平行になる性質を用いて、投光
ビームを絞る必要がある。しかし、厳密な点光源となる
発光素子は存在せず、この方法においても発光素子の空
間的な広がりのために投光された光は広がってしまい、
障害物範囲I、IIにある物体を感知してしまう。
Now, whether or not an object is present in the narrow space 9 between the obstacle range I7 and the obstacle range II8 as shown in FIG. 2 is detected by using a reflection type optical sensor. In the case of having a light emitting element only without using a lens as a light projecting portion, the projected light spreads according to the directivity of the light emitting element, and reaches the obstacle ranges I and II. It even senses certain objects. Therefore, for example, by arranging a point light source at the focal point of the convex lens,
It is necessary to narrow down the projection beam by using the property that all the light passing through the lens is parallel. However, there is no light emitting element that serves as a strict point light source, and even in this method, the projected light is spread due to the spatial expansion of the light emitting element,
It senses objects in obstacle ranges I and II.

【0004】また、空間的な広がりの小さい発光素子を
用いることができ、障害物範囲にある物体を感知しない
設定が可能な場合においても、レンズとして通常の凸レ
ンズを用いるならば、投光された光は等方的に細くな
り、検知できる範囲は断面が円形状の光ビーム内だけに
なって、細長い狭間領域全体のごく一部しか検知範囲に
入らなくなるという問題が発生する。従来は狭間領域全
体において、物体を検知するためには、複数の発光素
子、投光レンズ、およびそれらに付随した投受光電気回
路といった複雑で高価な構成が必要であった。
Further, even when a light emitting element having a small spatial spread can be used, and even if it is possible to set such that an object in an obstacle range is not sensed, if a normal convex lens is used as a lens, the light is projected. The light becomes isotropically thin, and the detectable range is only within the light beam having a circular cross section, which causes a problem that only a small part of the entire elongated interstitial region can be included in the detectable range. Conventionally, in order to detect an object in the entire narrow space, a complicated and expensive structure such as a plurality of light emitting elements, a light projecting lens, and a light projecting / receiving electric circuit accompanying them has been required.

【0005】したがって、本発明の目的は、比較的簡単
な構成で狭間内の物体だけを検知できる狭間用物体検知
センサを提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an object detecting sensor for a narrow space which can detect only an object in the narrow space with a relatively simple structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、狭間用物体検知センサにおいて、少な
くとも1つの発光素子と、該発光素子の前方に配置さ
れ、細長い投光ビームを発生させるシリンドリカルレン
ズと、前記細長い投光ビーム内に存在する物体からの反
射光を受光するように前記シリンドリカルレンズの近く
に配置された受光素子を有することを特徴とする狭間用
物体検知センサを採用するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides at least one light emitting element and an elongated projection beam arranged in front of the light emitting element in an object detecting sensor for interstitial spaces. An intervening object detection sensor characterized by having a cylindrical lens to be generated and a light receiving element arranged in the vicinity of the cylindrical lens so as to receive reflected light from an object existing in the elongated projection beam To do.

【0007】[0007]

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。最初に本発明の原理を説明する。図1は本発明の
原理を説明するための概略斜視図である。図1に示すよ
うに、投光部として、シリンドリカルレンズ1とその内
側に置かれた少なくとも1つ以上の発光素子2が設けら
れている。空間的な広がりの小さい発光素子2が設けら
れた場合、シリンドリカルレンズ1の幅をDとすると、
レンズの焦点距離を適当に選択することによって、投光
部の30cm前方での投光ビームのシリンドリカルレン
ズ1で収束された方向3の光量半値幅は±3D以下にな
るように設定する。即ち、発光素子の空間的な広がりは
この程度の「点」に近いものとする。一方、集光されな
い方向4には発光素子2の指向性に従って広がる。この
結果、検知すべき範囲に対応した、断面が細長い投光ビ
ーム5が発生される。投光部と並置してシリンドリカル
レンズの軸方向位置付近に受光素子6を設け、この受光
素子6によって、発光素子2から照射された投光ビーム
5が物体(図示せず)に当たって反射した反射光を効果
的に受光するように構成する。受光素子6から出力され
た反射光信号が所定レベル以上である状態を判定手段
(図示せず)によって検出して、この検出出力に基づい
て検知されるべき範囲(障害物範囲に挟まれた狭間領
域)に物体が存在するか否かを判断する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. First, the principle of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining the principle of the present invention. As shown in FIG. 1, a cylindrical lens 1 and at least one light emitting element 2 placed inside thereof are provided as a light projecting portion. When the light emitting element 2 having a small spatial spread is provided, assuming that the width of the cylindrical lens 1 is D,
By appropriately selecting the focal length of the lens, the half value width of the light amount in the direction 3 converged by the cylindrical lens 1 of the projection beam 30 cm ahead of the projection unit is set to be ± 3D or less. That is, the spatial spread of the light-emitting element is close to the "point" of this degree. On the other hand, in the direction 4 in which light is not collected, it spreads according to the directivity of the light emitting element 2. As a result, a projection beam 5 having an elongated cross section corresponding to the range to be detected is generated. A light receiving element 6 is provided near the axial position of the cylindrical lens in parallel with the light projecting portion, and the light projecting beam 5 emitted from the light emitting element 2 hits an object (not shown) and is reflected by the light receiving element 6. Is configured to effectively receive light. A determination means (not shown) detects a state in which the reflected light signal output from the light receiving element 6 is equal to or higher than a predetermined level, and a range to be detected based on the detection output (a space between the obstacle ranges). (Region) determines whether or not an object exists.

【0008】図3は、具体的な実施例を示す斜視図であ
る。図3において、投光部としてシリンドリカルレンズ
1と、その内側に5個の発光素子2が設けられている。
発光素子としては、半導体発光部面積が0.3mm×
0.3mm程度と小さく、それを覆うエポキシ樹脂が1
mm厚程度の赤外発光ダイオード(波長ピーク:880
nm)を用いた。受光素子6は、投光部と並置してシリ
ンドリカルレンズの軸方向位置付近に図3に示すように
20mmの間隔をおいて配置され、検知物体からの反射
光を効果的に受光して電気信号に変換するものであり、
波長感度ピークが900nmのPINフォトダイオード
を用いた。発光出力を上げるためにデューティー比20
0:1、パルス幅5μsでパルス発光させた。検知物体
が、検知したい狭間領域に入ってくると、発光素子から
投射された光が検知物体によって反射され、この反射光
の一部が受光素子によって受光される。受光素子は反射
光を電気信号に変換し、電気信号は必要に応じて増幅器
(図示せず)によって増幅され、比較器(図示せず)に
よって所定のレベル以上であるか否かが判断され、この
出力は例えば表示器に表示される。シリンドリカルレン
ズ1の幅Dは10mm、長さ20mmの大きさで、焦点
距離は12.4mmとした。30cm前方における光強
度分布を光パワーメータを用いて測定した結果を図4の
曲線10および図5の曲線11に示す。
FIG. 3 is a perspective view showing a specific embodiment. In FIG. 3, a cylindrical lens 1 as a light projecting portion and five light emitting elements 2 are provided inside thereof.
As a light emitting device, the semiconductor light emitting area is 0.3 mm ×
It is as small as 0.3 mm, and the epoxy resin that covers it is 1
mm Infrared light emitting diode (wavelength peak: 880
nm) was used. The light-receiving element 6 is arranged side by side with the light-projecting portion and is arranged at an interval of 20 mm near the axial position of the cylindrical lens, as shown in FIG. Is converted to
A PIN photodiode having a wavelength sensitivity peak of 900 nm was used. Duty ratio 20 to increase the light emission output
Pulse emission was performed with a pulse width of 0: 1 and a pulse width of 5 μs. When the detection object enters the narrow area to be detected, the light projected from the light emitting element is reflected by the detection object, and a part of the reflected light is received by the light receiving element. The light receiving element converts the reflected light into an electric signal, the electric signal is amplified by an amplifier (not shown) as necessary, and a comparator (not shown) determines whether or not the electric signal is above a predetermined level, This output is displayed on a display, for example. The cylindrical lens 1 has a width D of 10 mm and a length of 20 mm and a focal length of 12.4 mm. The results of measuring the light intensity distribution 30 cm ahead using an optical power meter are shown by the curve 10 in FIG. 4 and the curve 11 in FIG.

【0009】図4において、その横軸はシリンドリカル
レンズによって収束された方向の光の広がりを示し、図
5においては、その横軸は収束されていない方向の光の
広がりを示す。縦軸は、投光された光の相対強度分布を
それぞれ示す。図4から明らかなように、収束された方
向の光量半値幅は±20mm(即ち、±2D)であり、
図5から明らかなように、収束されていない方向の光量
半値幅は±180mmであるように、広がった投光ビー
ム5が投射されていることが確認される。前方30cm
における検知物体として大きさ210mm×297mm
(A4版)白用紙を用い、白用紙の一部を狭間内の物体
と考えて、物体の検知可能範囲についてテストした結果
を、光が収束した方向に関しては、図6の曲線12に示
し、光が収束されてない方向の検知可能な範囲について
図7の曲線13に示す。図6から明らかなように、光が
収束された方向の検知可能範囲の幅は、30cm前方に
おいて20mm(±10mm)程度であり、また図7か
ら明らかなように、光が収束されていない方向の検知可
能範囲の幅は、30cm前方において160mm(±8
0mm)程度となっており、狭間領域における物体を検
知することが可能である。
In FIG. 4, the horizontal axis shows the spread of light in the direction converged by the cylindrical lens, and in FIG. 5, the horizontal axis shows the spread of light in the unfocused direction. The vertical axis represents the relative intensity distribution of the projected light. As is clear from FIG. 4, the half width of the light amount in the converged direction is ± 20 mm (that is, ± 2D),
As is apparent from FIG. 5, it is confirmed that the spread light projection beam 5 is projected so that the half-value width of the light amount in the unfocused direction is ± 180 mm. 30 cm in front
210mm x 297mm as a sensing object in
(A4 size) Using white paper, considering a part of the white paper as an object in a narrow space, a test result of a detectable range of the object is shown in a curve 12 of FIG. The detectable range in the direction in which the light is not converged is shown by the curve 13 in FIG. As is clear from FIG. 6, the width of the detectable range in the direction in which the light is converged is about 20 mm (± 10 mm) 30 cm ahead, and as is clear from FIG. 7, the direction in which the light is not converged. The width of the detectable range is 160 mm (± 8
0 mm), and it is possible to detect an object in the narrow space.

【0010】したがって、例えば自動車のパワーウイン
ドウ用の挟まれ防止センサに適用すると、窓枠や座席、
通常状態の乗車している人などを感知せずに、パワーウ
インドウ付近の幅2cm程度以内に人の手や頭が存在す
るときのみを検知し、パワーウインドウを停止させるよ
うに構成でき、手や頭がパワーウインドウに挟まれる危
険を防ぐことが可能である。
Therefore, for example, when applied to a pinch prevention sensor for a power window of an automobile, a window frame, a seat,
It can be configured to detect the presence of a person's hand or head within a width of about 2 cm near the power window and to stop the power window without sensing the person in a normal state. It is possible to prevent the risk of the head being caught in the power window.

【0011】本発明は前述した自動車のパワーウインド
ウ用の挟まれ防止の監視のみならず、その他、産業用ロ
ボットなどの分野における狭間用物体検知センサに適用
可能である。
The present invention can be applied not only to the above-mentioned monitoring for prevention of pinching for power windows of automobiles, but also to other object detection sensors for intervening spaces in fields such as industrial robots.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリンドリカルレンズとその内側に近似的に点光源とみ
なすことができる発光素子の配置を有する投光部によっ
て一方向にのみ収束された投光ビームを用い、この投光
部と並置してシリンドリカルレンズの軸方向付近に受光
素子を配置することによって、細長い投光ビーム内に存
在する物体の存在のみを判断できる。したがって、従来
のセンサでは困難であった狭間用物体検知、即ち「障害
物範囲にある物体を感知せずに、障害物範囲に挟まれた
狭間領域の物体のみの検知」が可能である。シリンドリ
カルレンズの焦点を適当に設定することによって、投光
部30cm前方での投光ビームのシリンドリカルレンズ
で収束された方向の光量半値幅を±3D以下にすること
が可能であり、それに対応して狭い検知エリアを設定す
ることが可能である。例えば、自動車パワーウインドウ
用挟まれ防止センサとして、窓枠や座席、通常状態の乗
車している人などを感知せずにパワーウインドウに近い
領域に手や頭がきたときのみを検知することが可能にな
る。
As described above, according to the present invention,
A projection beam that is converged in only one direction by a projection unit having a cylindrical lens and a light emitting element that can be regarded approximately as a point light source inside thereof is used, and the projection lens is arranged in parallel with this projection unit. By arranging the light receiving element in the vicinity of the axial direction, it is possible to judge only the presence of an object existing in the elongated projection beam. Therefore, it is possible to detect an object for a gap, which is difficult with a conventional sensor, that is, "detect only an object in a gap region sandwiched by an obstacle range without detecting an object in the obstacle range". By setting the focal point of the cylindrical lens appropriately, it is possible to reduce the half-value width of the light quantity in the direction converged by the cylindrical lens of the projected beam 30 cm ahead to ± 3D or less. It is possible to set a narrow detection area. For example, as a pinch prevention sensor for automobile power windows, it is possible to detect only when a hand or head comes into a region near the power window without detecting window frames, seats, people in normal condition, etc. become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明の原理を説明するための概略斜
視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining the principle of the present invention.

【図2】図2は、本発明の狭間用物体検知センサを用い
る使用環境を説明するための斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view for explaining a use environment in which the object detection sensor for an interval of the present invention is used.

【図3】図3は、本発明の実施例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.

【図4】図4は、シリンドリカルレンズによって集光さ
れている方向の放射光の30cm前方における光強度分
布を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a light intensity distribution 30 cm ahead of the emitted light in the direction in which the light is condensed by the cylindrical lens.

【図5】図5は、集光されていない方向の放射光の30
cm前方における光強度分布を示すグラフである。
FIG. 5 is a schematic diagram of radiated light in the direction not focused;
It is a graph which shows the light intensity distribution in front of cm.

【図6】図6は、集光されている方向における物体検知
可能範囲を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an object detectable range in the direction in which light is collected.

【図7】図7は、集光されていない方向における物体検
知可能範囲を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing an object detectable range in a direction in which light is not collected.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンドリカルレンズ 2 発光素子 6 受光素子 7 障害物範囲I 8 障害物範囲II 9 狭間 1 Cylindrical lens 2 Light emitting element 6 Light receiving element 7 Obstacle range I 8 Obstacle range II 9 Between

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 狭間用物体検知センサにおいて、少なく
とも1つの発光素子と、該発光素子の前方に配置され、
細長い投光ビームを発生させるシリンドリカルレンズ
と、前記細長い投光ビーム内に存在する物体からの反射
光を受光するように前記シリンドリカルレンズの近くに
配置された受光素子を有することを特徴とする狭間用物
体検知センサ。
1. In the object detection sensor for interstitial spaces, at least one light emitting element and a light emitting element arranged in front of the light emitting element,
For a narrow space, characterized by having a cylindrical lens for generating an elongated projection beam and a light receiving element arranged near the cylindrical lens so as to receive reflected light from an object existing in the elongated projection beam. Object detection sensor.
【請求項2】 請求項1記載の狭間用物体検知センサに
おいて、シリンドリカルレンズの幅をDとするとき、シ
リンドリカルレンズの30cm前方での投光ビームの収
束された方向の光量半値幅が±3D以下となるような点
光源としての大きさを持つ発光素子を選ぶことを特徴と
する狭間用物体検知センサ。
2. The object detection sensor for narrow spaces according to claim 1, wherein when the width of the cylindrical lens is D, the half value width of the light amount in the direction in which the projection beam is converged 30 cm in front of the cylindrical lens is ± 3D or less. An object detection sensor for interstitial spaces, characterized by selecting a light emitting element having a size as a point light source such that
【請求項3】 請求項1記載の狭間用物体検知センサに
おいて、前記受光素子が前記シリンドリカルレンズの軸
方向位置に配置されていることを特徴とする狭間用物体
検知センサ。
3. The interstitial object detection sensor according to claim 1, wherein the light receiving element is arranged at an axial position of the cylindrical lens.
JP2376194A 1994-01-26 1994-01-26 Object detecting sensor for narrow space Pending JPH07208944A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6392247B1 (en) 1998-04-24 2002-05-21 Hama Sensors, Inc. Sensor and detection system having wide diverging beam optics
JP2009175586A (en) * 2008-01-28 2009-08-06 Nikon Corp Approach detector
JP2022124453A (en) * 2021-02-15 2022-08-25 桜井 英三 Step detection unit

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6392247B1 (en) 1998-04-24 2002-05-21 Hama Sensors, Inc. Sensor and detection system having wide diverging beam optics
JP2009175586A (en) * 2008-01-28 2009-08-06 Nikon Corp Approach detector
JP2022124453A (en) * 2021-02-15 2022-08-25 桜井 英三 Step detection unit
WO2023068114A1 (en) * 2021-02-15 2023-04-27 桜井英三 Step detection unit

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