JPH09185778A - エリアセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成により光ビームの走査領域を狭く
することなくエリアセンサの監視手段を設けることが可
能であり、また、チェック反射板等の機械的な調整作業
を行うことなく、確実にエリアセンサの動作を監視する
ことが可能なエリアセンサを提供する。 【解決手段】 エリアセンサ１の反射テープ１３に複数
本の無反射幅の自己監視用パターン１２を設け、受光手
段９から出力される信号に基づいて自己監視パターン１
２を読みとる第１の積分回路と受光手段９から出力され
る信号に基づき最低検知幅以上の被検知物が検知領域内
に侵入したことを検知する第２の積分回路とからなる制
御手段１０によりエリアセンサ１の動作を監視する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、危険防止や防犯のため
にある領域（エリア）内に侵入した障害物、または侵入
者を検知するエリアセンサに関し、特には、エリアセン
サが正常に作動しているかどうかを監視する自己監視手
段を含むエリアセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に知られるエリアセンサの構造は、
光ビーム走査手段から走査される光ビームを検知領域を
横切って対向配置した反射手段により反射させ、この反
射した反射ビームを光ビーム走査手段側に設けた受光セ
ンサにより受けて検知領域内に何らかの物体（以下被検
知物という）が侵入したことを判断する。従来知られる
かかる判断手段は反射ビーム内に、設定値以上の被検知
物の無反射幅が存在するかどうかを検知することにより
行う。しかしながら、エリアセンサの投・受光回路が正
常に作動しなくなった場合や走査領域がエリアセンサの
誤動作により狭くなった場合、上記した目的を達成する
ことができなくなる。特に、かかる動作によりプレス機
械や穴開け機械等の危険防止のために設けられたエリア
センサが手やその他の侵入物を検知できない場合、非常
に危険である。また、エリアセンサが正常に作動してい
るかどうかを確認することなしに防犯用に使用すること
は、エリアセンサに対する信頼性がなくなってしまう。

【０００３】図５はエリアセンサの一例を示し、投受光
部１１ａと反射手段７ａとを含む第１のエリアセンサ１
ａと、投受光部１１ｂと反射手段７ｂとを含む第２のエ
リアセンサ１ｂを対向配置させてそれぞれ扇状の光走査
ビームを走査して略矩形の領域をカバーする。この構成
において、光走査ビームは領域を間に全てカバーするた
め対角上で交差するように走査している。しかしながら
一方のエリアセンサ、例えば第２のエリアセンサ１ｂの
投受光部１１ｂにおける走査手段にトラブルが生じた場
合、光走査の振幅が破線部分の領域までなると検知され
ない領域Ａが形成されてしまう。

【０００４】このため、エリアセンサ自身が正常か否か
を判断する自己監視手段をエリアセンサに設ける必要が
ある。従来における監視手段は、反射ビームを形成して
被検知物の侵入を検知する反射手段とは別に、エリアセ
ンサ自体の内部において検知領域の一端側または両端側
に、反射ビームを受けるチェック用の反射板を備えたエ
リアセンサとして知られる。このようなチェック用の反
射板によって反射される反射ビームの有無を受光センサ
が検知して、エリアセンサが正常であるかどうかを監視
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た装置では、チェック用の反射板をエリアセンサの反射
手段とは別個に追加して設ける必要があり、また、検知
領域の両端側における反射ビームを監視用に使用するた
め、エリアセンサの有効検知領域が狭くなるという不都
合が生じる。更に、このような場合においては、チェッ
ク用反射板のわずかな位置変動が検知領域の大きな変動
となるためチェック用の反射板の調整が煩雑であるとい
う欠点を有する。

【０００６】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされ
たものであり、簡単な構成により光ビームの走査領域を
狭くすることなくエリアセンサの監視手段を設けること
が可能であり、また、チェック反射板等の機械的な調整
作業を行うことなく、確実にエリアセンサの動作を監視
することが可能なエリアセンサを提供することを課題と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、検知空間の一方の側に光ビーム走査手段
を、他方の側に反射手段を配し、反射手段により反射さ
れる反射ビームを受け、反射ビームが所定値以上の無反
射幅を有するときに被検知物が検知空間内へ進入したこ
とを検知するエリアセンサにおいて、前記エリアセンサ
の自己監視手段として前記反射手段に前記所定値よりも
小さい無反射幅の自己監視用パターンを設けたことを特
徴とする。

【０００８】また、前記反射手段は入射する光線に対し
て同一方向に反射する反射テープからなり、前記無反射
幅の自己監視用パターンが所定の間隔をもって前記反射
テープに設けられていることを特徴とし、前記エリアセ
ンサは第１のエリアセンサと第２のエリアセンサによっ
て検知空間を間として対向して配置され、前記第１のエ
リアセンサ及び第２のエリアセンサの反射テープ面上に
前記監視用のパターンをそれぞれ設け、反射ビームを受
光する受光手段が前記監視用パターンを検知して前記エ
リアセンサが正常に作動しているかを監視することを特
徴とする。

【０００９】更に、検知空間の一方の側に光ビーム走査
手段を、他方の側に反射手段を配し、前記反射手段によ
り反射される反射ビームを受け、反射ビームが所定値以
上の無反射幅を有するときに被検知物が検知空間内へ進
入したことを検知するエリアセンサにおいて、前記反射
手段は入射する光線に対して同一方向に反射する反射テ
ープからなり、前記エリアセンサは第１のエリアセンサ
と第２のエリアセンサによって検知空間を間として対向
して配置され、前記エリアセンサの自己監視手段として
前記第１のエリアセンサ及び第２のエリアセンサの反射
テープに等間隔に設けられ且つ前記所定値よりも小さい
複数本の無反射幅の自己監視用パターンと、前記反射ビ
ームを受光する受光手段と、前記受光手段から出力され
る信号に基づいて前記自己監視パターンを読みとる第１
の積分回路および前記受光手段から出力される信号に基
づき最低検知幅以上の被検知物が検知領域内に侵入した
ことを検知する第２の積分回路を含む制御手段とを有す
ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】光走査手段から走査される光ビームを反射手段
に向けて投射させる。反射手段には、被検知物の最低認
識検知幅の所定値より小さい無反射幅の監視用パターン
が等間隔に複数本設けられ、この反射手段に反射された
反射ビームは受光センサによって受光される。受光され
た信号が制御手段に組み込まれた第１の積分回路および
第２の積分回路に送られ、有効検知領域内に位置する被
検知物であるのか、または、監視用パターンの無反射幅
であるのかを演算処理する。更にこの信号に基づき監視
用パターンの信号が正常もしくは異常であるかを判定し
てエリアセンサの動作の自己監視が行われる。

【００１１】

【実施例】本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明によるエリアセンサの一例を示すブ
ロック図である。エリアセンサ１は、光源２から射出さ
れる光ビーム３をスキャナミラー４によって扇状の平面
内を移動するように走査させる光ビーム走査手段５と、
光ビーム走査手段５によって形成される走査ビーム６を
入射した方向と同一の方向に反射させる反射手段７と、
反射手段７によって反射された反射ビーム８を受光する
受光手段９と、受光手段９から出力される受光信号を演
算処理する制御手段１０とを有する。光ビーム走査手段
５と受光手段９と制御手段１０は、エリアセンサ１の装
置本体の小型化を達成させるため、図示するように投・
受光部１１として一つの筺体内に一体的に設けられてい
る。

【００１２】このようなエリアセンサ１は扇状の平面の
有効検知領域内に侵入した被検知物の有無を検知するも
のであり、このエリアセンサ１が正常に作動しているか
どうかを監視するため、更に前記反射手段７に被検知物
を認識する最低認識幅の所定値よりも小さい無反射幅の
自己監視用パターン１２が設けられている。制御手段１
０には被検知物もしくは監視用パターン１２であるかど
うかを判断する後述する積分回路が含まれている。

【００１３】この監視用パターン１２の一例を図２に示
す。図２は反射手段７としての反射テープ１３を光走査
ビーム６の走査方向から見た図である。図２に示すよう
に好適には同一幅で等間隔に且つ光走査ビーム６に対し
て直角となるように反射手段７上に設けられている。例
えば、被検知物の最低検出幅を５ｍｍとする場合、監視
用パターン１２の幅を１ｍｍとする。また、監視用パタ
ーン１２は同一幅もしくは等間隔である必要はなく、最
低検知幅の感度に合わせて適宜に選択することも可能で
ある。監視用パターン１２の材料としては、光走査ビー
ム６を反射しないものであれば良く、例えば黒色テープ
等を張り付けて監視用パターン１２を形成している。ま
た、光走査ビーム６を反射させない材料を用いて印刷も
しくは塗布して前記反射テープ１３に設けることでも同
様の効果が得られる。

【００１４】図３は、図１のエリアセンサ１のブロック
図の投・受光部１１を更に詳細に示したブロック図であ
る。光ビーム走査手段５は、光源２と、光源２から射出
される光ビーム３を所定の投光パルス周期に制御する投
光回路１４と、スキャナミラー４と、スキャナミラー４
を駆動させるスキャナ駆動回路１５と、所定の振動周波
数になるようにスキャナミラー４の駆動を制御する周波
数検出回路１６と、スキャナミラー４の駆動を監視する
周波数検出用センサ１７とを有する。受光手段９は、反
射手段７としての反射テープ１３により反射された反射
ビーム８を受ける受光センサ１８と、受光した受光信号
を増幅する受光アンプ１９とを有する。制御手段１０
は、前記した受光信号に含まれる監視用パターン１２を
認識させるための演算処理を行う第１の積分回路２０
と、この結果を周波数検出回路１６から出力されるタイ
ミング信号と比較するタイミングチェック回路２１と、
受光アンプ１９から送られる受光信号により被検知物が
侵入したことを認識するために演算処理を行う第２の積
分回路２２と、第２の積分回路２２により演算処理され
た信号を外部に出力するための出力回路２３とを有す
る。

【００１５】次にエリアセンサ１の動作を図３に基づい
て説明をする。図３において、扇状の平面内を移動する
光走査ビーム６を形成するため、所定の投光パルス周期
に設定された光源２からスキャナミラー４に投射され
る。スキャナミラー４は、一定の周期且つ所定の走査角
度になるようにスキャナ駆動回路１５および周波数検出
回路１６により制御されている。光走査ビーム６は上記
した方法の他、ポリゴンミラーもしくはガルバノメータ
ーによっても同様の走査ビームが得られる。

【００１６】光走査ビーム６は所定の距離を隔てて設け
られた反射手段７に向かって走査される。反射手段７
は、入射光に対して同一方向に反射することを特徴とす
る反射テープ１３（例えば３Ｍ社製マイクロプリズムリ
トロリフレクタ）が用いられる。光走査ビーム６は、監
視用パターン１２が設けられた以外の反射テープ１３に
より反射され、反射ビーム８としてスキャナミラー４に
戻る。このように反射ビーム８により形成された扇状の
平面がエリアセンサ１の有効検知領域となる。この有効
検知領域内に被検知物が侵入すると、被検知物によって
遮られた光走査ビーム６が反射テープ１３に到達せず反
射されない。

【００１７】反射ビーム８は、図１に示すように光源２
とスキャナミラー４との間に位置するハーフミラー３０
により方向を変えられ、集光レンズ２４等で反射ビーム
８を集光して受光センサ１８に到達させる。図３に示す
ように受光センサ１８に到達した反射ビーム８は受光ア
ンプ１９により増幅された受光信号として第１の積分回
路２０および第２の積分回路２２に送られる。第１の積
分回路２０の出力信号は、タイミングチェック回路２１
において、周波数検出回路１６より出力されるタイミン
グ信号と比較され、エリアセンサ１が正常に作動してい
るか否かを演算処理され、正常に作動していない場合、
エラー出力として外部に出力される。また、第２の積分
回路２２では、エリアセンサ１の検知領域内に被検知物
が侵入したか否かを演算処理し、出力回路２３から不図
示の表示パネルや警報音等の外部情報として出力され
る。

【００１８】次に被検知物と自己監視用パターン１２を
認識する方法を図４（１）乃至（３）に基づいて説明す
る。上記したエリアセンサ１の被検知物の最低検出幅を
Ｄｍｉｎ、反射テープ１３から反射される反射ビーム８
の長さである有効検出領域をＹ、有効検出領域を一回走
査する走査時間をＳｔ、光源２から射出される光ビーム
３の投光パルス周期をＰｔ、受光アンプ１９から送られ
る受光信号の積分回路におけるデジタル積分の回数をｎ
とすると式（１）に示す関係式となる。 Ｄｍｉｎ＝Ｙ・Ｐｔ・ｎ／Ｓｔ ……（１） 例えば、有効検出領域を１ｍとし、有効検出領域の走査
時間を１０ｍｓｅｃ、投光パルス周期を５μｓｅｃと
し、第１の積分回路２０による積分回数を２回として式
（１）に代入すると、最低検出幅Ｄｍｉｎが１ｍｍとな
る。また、第２の積分回路２２による積分回数を１０回
として式（１）に代入すると、最低検出幅Ｄｍｉｎが５
ｍｍとなる。即ち、反射テープ１３を遮るものが全くな
い状態のエリアセンサ１において、長さ１ｍの反射テー
プ１３上にほぼ０．５ｍｍ間隔に光走査ビーム６が走査
され、これに対応する反射ビーム８が形成され、受光セ
ンサ１８に受光される。このような状態の投光側と受光
側の波形を図４（１）に示す。この検知領域内に１ｍｍ
以上の光走査ビーム６を遮る無反射幅が位置すると第１
の積分回路２０がこれを検知し、５ｍｍ以上の無反射幅
が検知領域内に侵入すると第２の積分回路２２がこれを
検知することとなる。

【００１９】ここで反射テープ１３に１ｍｍ幅の監視用
パターン１２により形成される無反射領域を１００ｍｍ
間隔に設けた場合、図４（２）に示すように、受光側の
波形は１ｍｓｅｃ毎に１ｍｍに相当する１０μｓｅｃの
無反射領域を有する波形を形成する。この受光信号は第
１の積分回路２０に送られ、２回積分が行われ、１ｍｓ
ｅｃ毎に１０μｓｅｃの出力信号が出力される。一方、
第２の積分回路２２に送られた受光信号は１０回積分が
行われ、最低検出幅である５ｍｍより小さい値である１
ｍｍの無反射幅に対しては出力信号として出力しない。

【００２０】反射テープ１３に１ｍｍの監視用パターン
１２により形成される無反射領域を設けたエリアセンサ
１に最低検出幅である５ｍｍより大きな被検知物を検知
領域内に侵入させた場合、図４（３）に示すような受光
信号の波形を形成する。第１の積分回路２０によって演
算処理された出力信号は被検知物および１ｍｍの無反射
領域を出力させ、第２の積分回路２２が５ｍｍ以上の被
検知物であることを出力させる。このように最低検知物
以上の大きさの被検知物の検出を第２の積分回路２２に
より行われ、被検知物の有効検知領域内への被検知物の
侵入をオペレータ等に知らせる。

【００２１】上述した方法に基づいてエリアセンサ１を
自己監視することにより、エリアセンサ１自体の異常を
監視することができる。即ち、エリアセンサ１が正常に
作動している場合には、上記例に従うと１０μｓｅｃの
パルスが１ｍｓｅｃ毎に出力される。しかし、エリアセ
ンサ１が正常に作動しない場合、次の出力信号が検出さ
れる。例えば、光ビーム走査手段５および受光手段９に
故障を生じたとき、１０μｓｅｃのパルスが出力されな
くなる。エリアセンサ１の有効検知領域のスキャン幅
（走査角度）に異常が見られるとき、１０μｓｅｃの無
反射領域の幅および１ｍｓｅｃの監視パターンの周期が
変化する。これらの異常がタイミングチェック回路２１
によって外部に出力され、オペレータに知らせる。その
他、上記異常が重複して起こったとき、無反射幅のパル
ス間隔および監視用パターンのパルス周期が正常時に比
べて相違することにより異常が検知される。

【００２２】上記異常に対してタイミングチェック回路
２１を介して装置外部にエラー出力させているが、出力
回路２３にフィードバックさせて検出出力として出力さ
せても良い。

【００２３】図６に本発明によるエリアセンサの別の実
施例を示す。図６（１）はエリアセンサを上方から見た
図であり、図６（２）はエリアセンサを側面から見た図
である。エリアセンサは第１のエリアセンサ１ａと第２
のエリアセンサ１ｂとから構成され、第１のエリアセン
サ１ａの扇状の検出領域と第２のエリアセンサ１ｂの扇
状の検出領域とによって略矩形の領域をカバーするよう
に対向配置されている。第１のセンサ部２５ａには第１
のエリアセンサ１ａの投・受光部１１ａと、第２のエリ
アセンサ１ｂの反射手段７ｂとが含まれ、第２のセンサ
部２５ｂには第２のエリアセンサ１ｂの投・受光部１１
ｂと、第１のエリアセンサ１ａの反射手段１１ａとが含
まれる。このような構成のエリアセンサ１ａ、１ｂは一
台のエリアセンサを使用する場合と比較して広範囲の有
効検知領域をカバーされる。この装置においても第１お
よび第２のエリアセンサの反射手段７ａ、７ｂに無反射
幅の監視用パターン１２を設け、且つ第１の積分回路２
０および第２の積分回路２２を制御手段１０に設けるこ
とにより上記した検知信号のパルス信号をチェックして
エリアセンサ１ａ、１ｂが正常に作動しているかを監視
する。

【００２４】

【発明の効果】反射テープに無反射幅の自己監視用パタ
ーンを設け、これに反射される反射ビームのパルス周期
を読み取ることにより、エリアセンサに新たに自己監視
装置を追加して設けることなく、また、この自己監視装
置の構成によって光ビームの走査領域を狭くすることな
くエリアセンサが正常に作動しているかを監視すること
ができる。更に、本発明による自己監視装置によればチ
ェック用の反射板等の機械的な調整作業を行うことな
く、確実にエリアセンサが動作しているかを監視するこ
とができる。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるエリアセンサの実施例を示すブ
ロック図。

【図２】 本発明によるエリアセンサの自己監視パター
ンを示す図。

【図３】 本発明によるエリアセンサの制御手段を示す
ブロック図。

【図４】 （１）、（２）、（３）本発明によるエリア
センサの各部における波形を示す図。

【図５】 従来例の一例を示す図。

【図６】 （１）本発明によるエリアセンサの別の実施
例を上方から見たブロック図。 （２）本発明によるエリアセンサの別の実施例を側面か
ら見たブロック図。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ エリアセンサ ２ 光源 ３ 光ビーム ４ スキャナミラー ５ 光ビーム走査手段 ６ 光走査ビーム ７、７ａ、７ｂ 反射手段 ８ 反射ビーム ９ 受光手段 １０ 制御手段 １１、１１ａ、１１ｂ 投・受光部 １２ パターン １３ 反射テープ １４ 投光回路 １５ スキャナ駆動回路 １６ 周波数検出回路 １７ 周波数検出センサ １８ 受光センサ １９ 受光アンプ ２０ 第１の積分回路 ２１ タイミングチェック回路 ２２ 第２の積分回路 ２３ 出力回路 ２４ 集光レンズ ２５ａ、ｂ センサ部 ３０ ハーフミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/12 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｔ Ｈ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検知空間の一方の側に光ビーム走査手段
   を、他方の側に反射手段を配し、反射手段により反射さ
   れる反射ビームを受け、反射ビームが所定値以上の無反
   射幅を有するときに被検知物が検知空間内へ進入したこ
   とを検知するエリアセンサにおいて、前記エリアセンサ
   の自己監視手段として前記反射手段に前記所定値よりも
   小さい無反射幅の自己監視用パターンを設けたことを特
   徴とするエリアセンサ。
2. 【請求項２】 前記反射手段は入射する光線に対して同
   一方向に反射する反射テープからなり、前記無反射幅の
   自己監視用パターンが所定の間隔をもって前記反射テー
   プに設けられていることを特徴とする請求項１記載のエ
   リアセンサ。
3. 【請求項３】 前記エリアセンサは第１のエリアセンサ
   と第２のエリアセンサによって検知空間を間として対向
   して配置され、前記第１のエリアセンサ及び第２のエリ
   アセンサの反射テープ面上に前記監視用のパターンをそ
   れぞれ設け、反射ビームを受光する受光手段が前記監視
   用パターンを検知して前記エリアセンサが正常に作動し
   ているかを監視することを特徴とする請求項１または２
   記載のエリアセンサ。
4. 【請求項４】 検知空間の一方の側に光ビーム走査手段
   を、他方の側に反射手段を配し、前記反射手段により反
   射される反射ビームを受け、反射ビームが所定値以上の
   無反射幅を有するときに被検知物が検知空間内へ進入し
   たことを検知するエリアセンサにおいて、前記反射手段
   は入射する光線に対して同一方向に反射する反射テープ
   からなり、前記エリアセンサは第１のエリアセンサと第
   ２のエリアセンサによって検知空間を間として対向して
   配置され、前記エリアセンサの自己監視手段として前記
   第１のエリアセンサ及び第２のエリアセンサの反射テー
   プに等間隔に設けられ且つ前記所定値よりも小さい複数
   本の無反射幅の自己監視用パターンと、前記反射ビーム
   を受光する受光手段と、前記受光手段から出力される信
   号に基づいて前記自己監視パターンを読みとる第１の積
   分回路および前記受光手段から出力される信号に基づき
   最低検知幅以上の被検知物が検知領域内に侵入したこと
   を検知する第２の積分回路を含む制御手段とを有するこ
   とを特徴とするエリアセンサ。