JPH10274517A

JPH10274517A - 検出装置

Info

Publication number: JPH10274517A
Application number: JP9213304A
Authority: JP
Inventors: Koji Iguchi; 康二井口; Nobuharu Ishikawa; 展玄石川; Masahiro Kurokawa; 雅裕黒川
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】エリア内に侵入し、所定の方向に進む検出物
のみを検出する検出装置を提供する。【解決手段】検出装置１１は検出エリア１２からの反
射光を用いて検出エリア１２内に物体があるか否かを判
別する。検出装置１１は集光レンズ２１と受光素子２２
とを含む。検出エリア１２は視野１〜視野３および視野
８からなる領域と視野４〜視野７からなる領域からな
り、それぞれの領域が４分割されたフォトダイオードか
らなる受光素子２２に反射される。視野７，８の前に図
示のない自動ドアがある場合、検出物体は視野１〜視野
６を通過後視野７または視野８を通って自動ドアに向か
うため、その視野の変化を受光素子２２で検出すること
によって検出物体の進行方向を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は人体や物体などを
検出する検出装置に関し、特に自然散乱光を光源とする
光パッシブ方式の検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば自動ドアの開閉を行なう
ために検出エリア内の人体や物体を検出する検出装置が
設けられている。従来の検出装置においては、たとえば
被検出物体に対して赤外線を投光する投光器と、被検出
物体または床面での反射による光を受光する受光器とを
含み、その受光量または受光量の変化量が所定のしきい
値と比較され、物体が検出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の検出装置は上記
のように構成されていた。そのため、次のような問題点
があった。

【０００４】（１）検出エリア内にある植木などの静
止物体が動いた場合、受光量が変化し、エリア内に人体
が侵入したと判断して誤検出する場合があった。

【０００５】（２）検出エリア内に侵入した人体につ
いては、それがたとえドアを通過しない場合であっても
検出して自動ドアを開ける場合がある。

【０００６】（３）検出エリアが投光エリアと受光エ
リアの重なる領域のみであり、検出エリアを広くするの
が難しい。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、検出エリア内に侵入し、所定の
方向に動く人体や物体のみを検出する検出装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る、自然散乱光を光源とし、検出物体または背景物体か
らの光を受光することによって検出物体を検知する光パ
ッシブ方式の検出装置は、複数の受光素子と検出物体ま
たは背景物体からの光を受光素子に集光する光学系によ
り複数の視野を持つ検出エリアを構成する受光手段と、
検出エリア内の複数の視野間のコントラスト変化を演算
する演算手段と、演算手段による演算結果と所定のしき
い値を比較する比較手段と、比較手段による比較結果に
基づいてコントラストの変化した視野の位置およびコン
トラスト変化した視野間の時間間隔により検出物体の移
動方向および時間を判別する判別手段とを含む。

【０００９】請求項１の検出装置によれば、自然散乱光
を光源とし、検出物体または背景物体からの反射光を検
出する光パッシブ方式であって、検出エリア内に複数の
視野を持ち、検出物体によってコントラスト変化した視
野の位置とその変化の時間間隔から検出物体の移動方向
と時間が判別される。その結果、（１）エリア内の静止物体の動きや単なるエリア内を
通過するものを検出することなく、エリアに侵入し、所
定の方向に進むもののみを検出することが可能になる。

【００１０】（２）検出エリアが受光エリアのみで決
まるため、エリアを広くすることが容易となる。

【００１１】（３）投光部を持たないため、装置の低
消費電力化ができ、バッテリ駆動が可能となり、設置場
所を選ばず、取付作業が容易となる。また、部品点数の
削減により小型化および低コスト化が容易である。

【００１２】請求項２に係る発明によれば、自然散乱光
を光源とし、検出物体または背景物体からの光を受光す
ることによって検出物体を検知する光パッシブ方式の検
出装置は、複数の受光素子と、検出物体または背景物体
からの光を受光素子に集光する光学系により複数視野を
持つ検出エリアを構成する受光手段と、検出エリア内の
複数視野内の光重心位置の変化を演算する演算手段と、
演算手段による演算結果と所定のしきい値を比較する比
較手段と、比較手段による比較結果に応じて光重心位置
が変化した視野の位置および時間間隔により検出物体の
移動方向および時間を判別する判別手段とを含む。

【００１３】検出エリア内に複数の視野を設け、検出物
体によって光重心位置の変化した視野の位置および時間
間隔から検出物体の移動方向と移動時間を判別するため
請求項１と同様の効果が得られる。

【００１４】好ましくは検出エリアが検出物体の検出エ
リアへの侵入を検知する第１の複数の視野とその内側に
設けられた、検出物体の進行方向に配置された第２の複
数の視野で構成される。

【００１５】第１の複数の視野とその内側の検出物体の
進行方向に配置された第２の複数の視野で検出エリアが
構成されるため、第１の複数の視野から第２の複数の視
野への移動を検出することによって検出物体の移動方向
を容易に判別できる。

【００１６】さらに好ましくは、受光素子からの出力を
増幅する増幅手段がさらに設けられ、複数の受光素子へ
の電源供給を非同期のパルス信号で行なうことにより、
受光素子からの出力信号を時分割し、１系統の増幅手段
で時系列処理が行なわれる。

【００１７】１系統の増幅手段で時系列処理を行なうた
め、簡単な構成で検出手段が構成される。

【００１８】さらに好ましくは、受光素子からの出力信
号の時系列処理の順序が、検出物体の検出エリアへの侵
入を検知する複数視野から被検出物体の進行方向に配置
された複数視野への順である。

【００１９】さらに好ましくは、複数視野を形成する光
学系が反射鏡と受光素子で構成され、反射鏡光軸に対し
て垂直方向に受光素子をオフセットした構成である。

【００２０】この発明の他の局面によれば、請求項１，
２に係る検出装置が、扉の開閉や他の装置の駆動用に用
いられる。

【００２１】この発明のさらに他の局面によれば、検出
装置は第１検出エリアでの検出物体の移動時間を検出す
る第１移動時間検出手段と、第１の検出エリアに隣接す
る第２の検出エリアでの検出物体の移動時間を検出する
第２移動時間検出手段と、第１および第２移動時間検出
手段の検出したそれぞれの移動時間を比較する比較手段
と、比較手段の比較結果に基づいて検出物体の移動状態
を判別する手段とを含む。

【００２２】第１エリアと第２エリアの移動時間から検
出物体の速度変化を検出して検出物体の移動状態を判別
するため、検出物体の次の行動パターンを判別できる。
その結果、所定の方向に動く人体や物体のみを検出する
ことができる。

【００２３】好ましくは第２検出エリアは第１検出エリ
アで囲まれ、第２移動時間検出手段が検出物体が第２検
出エリア内で停止していると判断したときは、検出装置
本体を作動状態に保つ制御手段をさらに含む。

【００２４】さらに好ましくは、第１および第２の検出
エリアはそれぞれ複数の視野で構成され、検出手段は複
数の受光視野で形成された第１および第２の検出エリア
をスキャンするスキャン手段と、スキャン手段のスキャ
ンした複数の視野間のコントラストを判別する判別手段
とを含む。

【００２５】

【発明の実施の形態】

Ａ．第１実施形態以下この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１はこの発明に係る検出装置の概略的構成を示す模式
図である。図１を参照して、検出装置１１はたとえば自
動ドア１３付近に設けられ、自然光（太陽光や照明）を
光源として検出物体（人体や物体）１５または検出物体
がない場合の床面からの反射光を図示のない光学系によ
って集光する。そして光学素子での受光信号を信号処理
して検出エリア１２内に検出物体１５が侵入し、ドアに
近づいたときのみその旨の信号を出力する。

【００２６】図２は、検出エリア１２内の視野配置の詳
細を示す図である。図２を参照して、検出装置１１は上
記した検出物体１５からの反射光を集光する集光レンズ
２１と、集光レンズを経て集められた反射光を受光する
受光素子２２とを含む。受光素子２２は２つの４分割フ
ォトダイオードＰＤ２２を含み、それによって検出エリ
ア１２内の視野１〜視野８とＰＤ１〜８が１対１で対応
している。視野１〜８の配置は、検出エリア１２内に検
出物体１５が侵入した場合、最初に視野１〜６のいずれ
かに侵入し、次に視野７か８に侵入する配置になってい
る。

【００２７】次に集光レンズ２１を含む光学系の構成に
ついて図３および図４を参照して説明する。図３は反射
鏡を用いた光学系を示す模式図である。図３を参照し
て、光学系は検出物体１５や床面からの反射光を凹面反
射鏡２３で反射し受光素子２２へ集光する。受光素子２
２の位置は反射鏡２３の中心軸２４に対して垂直方向に
ずらされており、受光素子２２が受光視野１〜８の影と
ならない。

【００２８】図４は集光レンズを用いた光学系の模式図
である。集光レンズ２１ａ，２１ｂによって反射光を受
光素子２２ａ，２２ｂに集光し、受光視野１〜８が重な
らないように光軸２５を互いに傾けた配置となってい
る。その傾き角θは、検出距離３ｍにて片側の検出エリ
ア幅１ｍとした場合、θ＝ｔａｎ^-1（（１ｍ／２）／３
ｍ）＝約９．５°となる。

【００２９】図５は検出装置１１の構成を示すブロック
図であり、図６および図７は図５に示した各回路からの
信号を示すタイミングチャートである。

【００３０】図５を参照して、検出装置１１は光学系３
１を経て入射した反射光を検出するＰＤ１〜ＰＤ８と、
ＰＤ１〜ＰＤ８に対してスイッチＳＷ１〜ＳＷ８を介し
て電流を電圧に変換するＩ／Ｖ変換回路３３とを含む。
Ｉ／Ｖ変換回路３３からの出力はアッテネータ３４、増
幅回路３５およピークホールド（以下Ｐ／Ｈと略す）回
路３６、Ａ／Ｄ変換回路３７、演算回路３８、比較回路
３９、判別回路４０を介して出力回路４１に出力され
る。演算回路３８および比較回路３９にはしきい値設定
回路４２が接続される。スイッチＳＷ１〜ＳＷ８のオン
オフは発振回路３２に設けられたパルス信号端子ＳＧ１
〜ＳＧ８からのパルス信号によって制御される。アッテ
ネータ３４は発振回路３２の端子Ｇ１〜Ｇ３に接続さ
れ、Ｐ／Ｈ回路３６は発振回路３２のＰＨ端子に接続さ
れ、Ａ／Ｄ変換回路３７は発振回路３２のＡＤ端子に接
続されている。

【００３１】ＰＤ１〜ＰＤ８の出力電流はＩ／Ｖ変換回
路３３で電圧に変換される。ＰＤ１〜ＰＤ８とＩ／Ｖ変
換回路３３の間にはゲート手段であるスイッチング素子
ＳＷ１〜ＳＷ８が設けられる。発振回路３２からの非同
期のパルス信号ＳＧ１〜ＳＧ８によってＳＷ１〜ＳＷ８
がオン／オフし、ＰＤ１〜ＰＤ８からの出力電流が非同
期の信号となってアッテネータ３４、増幅回路３５の順
で入力および増幅される。この回路によって受光素子２
２からの出力電流が時系列処理され、増幅回路３５の１
系統のみで増幅処理が可能になる。

【００３２】ＳＧ１〜ＳＧ８のタイミングは図６に示す
ようになっており、図２に示す検出エリア１２内の視野
１〜視野８からの反射光を視野１→２→３・・・→８の
順で受光する。増幅回路３５の増幅率はアッテネータ３
４によって本実施例では４段階に切換えることができ
る。どの増幅率に設定するかは発振回路３２からの端子
Ｇ１〜Ｇ３からの信号Ｇ１〜Ｇ３によって制御される。
増幅回路３２からの出力はＰ／Ｈ回路３６でピークホー
ルドされ、Ａ／Ｄ変換回路ディジタル信号ＡＤ１〜ＡＤ
８に変換される。

【００３３】ディジタル信号ＡＤ１〜ＡＤ８は演算回路
３８にて各視野間のコントラスト比（受光量比）を求め
るために割算される。割算式を下記に示す。

【００３４】ＡＤ１／ＡＤ８、ＡＤ２／ＡＤ８、ＡＤ３／ＡＤ８・・・（１）ＡＤ７／ＡＤ８・・・（２）ＡＤ４／ＡＤ７、ＡＤ５／ＡＤ７、ＡＤ６／ＡＤ７・・・（３）割算式（１）および（３）の結果は、検出エリア１２内
に検出物体１５が侵入した場合に変化する。割算式
（２）の結果は、検出物体がドアに近づいて視野７か視
野８に侵入した場合変化する。演算は上記割算式（１）
〜（３）すべての式について行なうが、処理を簡略化す
るためにディジタル信号ＡＤ１〜ＡＤ８のうち、前回の
値が変化したディジタル信号についてのみ演算してもよ
い。

【００３５】比較回路３９では、しきい値設定回路４２
で設定されたしきい値と演算結果とを比較する演算結果
がオフ領域にある場合は比較出力はオフとなり、オン領
域に入った場合に比較出力をオンする。判別回路４０、
出力回路４１は比較出力がオンした視野の順序、時間間
隔によって検出物体１５が検出エリア１２内に侵入し、
自動ドア１３に近づいたか否かを判別し、その旨の出力
を出力する。

【００３６】次に、自動ドア１３を通過する場合の処理
について図６および図８を参照して説明する。図６に
は、人体が視野３→視野８を経て自動ドア１３に入る場
合の各信号のタイミングチャートを示している。図８は
検出装置１１の動作を示すフローチャートである。図６
および図８を参照して、検出動作においてはまず各視野
からの受光信号がＡ／Ｄ変換回路３７でＡＤ変換される
（ステップＳ１１、以下ステップを略す）。次いで演算
回路３８で式（１）〜（３）の割算が行なわれる（Ｓ１
２）。次いでしきい値設定回路４２で設定されたしきい
値との比較が比較回路３９で行なわれ（Ｓ１３）、視野
１〜視野６のいずれかの比較出力がオンするかどうかが
判断される（Ｓ１４）。ここで視野１〜視野６のいずれ
かの比較出力がオンすると（Ｓ１４でＹＥＳ）、次に視
野７または視野８の比較出力がオンするかどうかが判断
される（Ｓ１５）。ここで視野７または視野８の比較出
力がオンすると（Ｓ１５でＹＥＳ）、視野１〜視野６の
比較出力のオンから視野７または視野８の比較出力のオ
ンまでの時間間隔が所定の時間内かどうかが判断され
（Ｓ１６）、所定の時間内であると判断されると（Ｓ１
６でＹＥＳ）、判別回路４０からの判別出力がオンされ
て出力回路４１から自動ドア１３を開く旨の信号が出力
される（Ｓ２０）。

【００３７】Ｓ１６で視野１〜視野６の出力オンから視
野７または視野８への出力オンまでの時間が所定の時間
内でないときは（Ｓ１６でＮＯ）、プログラムはＳ１１
に戻る。また、Ｓ１４で視野１〜視野６のいずれの出力
もオンしないときは（Ｓ１４でＮＯ）、判別出力がオン
か否かが判断される（Ｓ１９）。判別出力がオンのとき
は（Ｓ１９でＹＥＳ）、判別出力をオフし（Ｓ２１）、
出力回路４０からの出力をオフする（Ｓ２２）。判別出
力がオンしないときは（Ｓ１９でＮＯ）、プログラムは
Ｓ１１へ戻る。

【００３８】ここでａ，ｂは任意の時間であり、（視野
の間隔）／（人体の移動速度）から設定される。

【００３９】次に検出エリア１２を通過するが、自動ド
ア１３を通過しない場合について図７および図８を参照
して説明する。たとえば図７の上に示すように検出物体
（人体）１５が視野２→３→４→５の順で検出エリア１
２を通過する場合、各出力信号としては図７のタイミン
グチャートに示すものが出力される。比較出力は視野２
→３→４→５の順でオンし、図８の処理フローにおいて
Ｓ１４でＹＥＳ，Ｓ１５でＮＯとなるため判別出力はオ
ンしない。

【００４０】次にしきい値および増幅率の設定方法につ
いて説明する。検出装置１１の電源投入後に検出エリア
１２の各視野の受光信号を増幅率を切換えながらＩ／Ｖ
変換、増幅およびＡ／Ｄ変換を行ない、各増幅率でのＡ
／Ｄ値を取込む。そのＡ／Ｄ値がオーバフロー値（Ａ／
Ｄ値の上限値、たとえば８ビットのＡ／Ｄ変換回路であ
れば１０進数で２５５）に最も近づいた増幅率に設定す
る。また、すべての増幅率でＡ／Ｄ値がオーバフロー値
となった場合、最も低い増幅率に設定する。決定した増
幅率でのＡ／Ｄ値で演算を行ない、その演算結果に対し
上下にしきい値を設定し、検出装置１１は検出動作状態
になる。

【００４１】検出動作中でもＡ／Ｄ値が任意時間以上オ
ーバフローした場合は増幅率を再設定する。また、たと
えば検出エリア内にある視野に植木などの物体が置かれ
た場合、自動ドア１３を通過する場合ではないため検出
装置１１からの出力はオフであるが、視野間のコントラ
スト変化により演算結果が変化し、比較出力がオンし続
ける。その状態で検出物体１５が侵入して演算結果が変
化しても比較出力はオンしない。したがって、その演算
結果に対ししきい値を検出装置１１側で自動的に再設定
する。

【００４２】Ｂ．第２実施形態図９に本発明の第２実施形態の検出装置１１１の構成を
示す。この実施形態においては、ＰＤの電源供給Ｖｃｃ
ラインとＰＤの間にゲート手段であるスイッチング素子
ＳＷ１１〜ＳＷ１８を設けている。発振回路３２からの
非同期のパルス信号ＳＧ１１〜ＳＧ１８によってＰＤへ
の電源供給が間欠駆動され、ＰＤ出力電流は互いに非同
期で出力される。また、各回路への電源供給もスイッチ
ング素子ＳＷ１９により間欠駆動する。Ｉ／Ｖ変換回路
３３以降の回路構成、処理内容については第１の実施形
態の場合と同じである。第２実施形態の構成では、受光
素子から出力電流が時系列処理され、増幅回路１系統の
みで増幅が可能になる。また、必要なときだけ回路を駆
動するため検出装置１１１の低消費電力化ができる。

【００４３】Ｃ．第３実施形態図１０に第３実施形態に係る検出装置１１２の構成を示
す。第３実施形態においては、受光素子として位置検出
素子（position sensing device 、以下ＰＳＤと略す）
を用いる。これを用いると視野内の光重心位置に対応し
た電流が出力され、第１実施形態と同様に視野間のコン
トラスト変化を検出できる。Ｉ／Ｖ変換回路３３以降の
回路構成、処理内容については第１実施形態の場合と同
じであるのでその説明は省略する。

【００４４】Ｄ．第４実施形態図１１（Ａ），（Ｂ）に第４実施形態に係る補助投光を
備えた場合の検出装置１１３のブロック図を示す。第４
実施形態においては、検出装置１１３の設置環境は自然
光のない状態（照明オフや夜間などの低照度状態の場
合）において補助投光を行なうことができる。検出装置
１１３から各視野の受光出力のＡ／Ｄ値を取出し、その
値が非常に小さい場合、低照度検出回路から補助投光回
路５１へ信号が出力され、ＬＥＤ等の投光素子を駆動し
て検出エリア１２へ補助投光を行なう。

【００４５】Ｅ．第５実施形態次に上記した各実施形態を用いた自動ドアについて具体
的に説明する。図１２はその場合の具体的構成を示す模
式図である。図１２を参照して、自動ドア１３に検出物
体（人体や物体）１５が近づいた場合、検出装置１１か
らの出力が制御装置６１に入力される。制御装置６１か
らの駆動信号が駆動装置６２に入力されて自動ドア１３
が開閉駆動される。

【００４６】Ｆ．第６実施形態次に上記した検出装置１１を用いた来客人数カウント装
置を説明する。図１３はその場合の具体的構成を示す模
式図である。図１３を参照して、検出装置１１は店舗な
どの出入口に設定され、人が出入口に入ってきた場合の
み出力回路４１から信号が出力され、出入口から出てい
く場合には出力せず、その出力をカウンタ６４でカウン
トする。したがって、入ってくる人のみを正確にカウン
トすることができる。

【００４７】Ｇ．第７実施形態次に上記した検出装置１１を用いた空調装置について説
明する。図１４はその場合の構成を示す模式図である。
（Ａ）は装置の取付状態図、（Ｂ）は動作を示すブロッ
ク図である。検出装置１１は空調装置６５に内蔵され、
人が検出エリアのどの位置にいるかを検出する。そして
その位置に応じてその出力を風向制御回路６７に入力
し、吹出し口駆動回路６８によって吹出し口６６を駆動
し、人が存在するところに冷暖気が届くように制御す
る。

【００４８】Ｈ．第８実施形態次に本検出装置１１を用いたＡＴＭ７０を説明する。図
１５（Ａ）はその場合の全体構成を示す模式図であり、
図１５（Ｂ）は要部を示すブロック図である。検出装置
１１はＡＴＭ７０に内蔵され、人が単にＡＴＭ７０の前
を通過したときには出力回路４１は所定の信号を出力せ
ず、人が近づいたときのみ所定の信号を出力する。そし
て電源ライン７１に設けたスイッチ７２でＡＴＭ７０の
電源をオンする。

【００４９】Ｉ．第９実施形態次に本発明に係る検出装置１１を用いた自動販売機７２
について説明する。図１６（Ａ）はその場合の外観構成
を示す模式図であり、図１６（Ｂ）は要部を示すブロッ
ク図である。検出装置１１は自動販売機７２に内蔵さ
れ、人が通過したときには信号を出力せず、人が近づい
たときのみ信号を出力し、それによって電源ライン７３
に設けたスイッチ７４で自動販売機の電源をオンする。

【００５０】Ｊ．第１０実施形態次にこの発明に係る検出装置１１を用いたゲーム機につ
いて説明する。図１７（Ａ）はその場合の具体的構成を
示す模式図であり、図１７（Ｂ）は要部を示すブロック
図である。図１７を参照して、検出装置１１はゲーム機
７５に内蔵される。人がゲーム機７５の前を単に通過し
たときには出力回路４１は所定の信号を出力せず、人が
近づいたときのみ所定の信号を出力してゲームの音楽な
どをスピーカ７６を介して流して人を引きつける。

【００５１】Ｋ．第１１実施形態次のこの発明のさらに他の実施形態について説明する。
図１８はこの発明の第１１実施形態に係る検出装置の概
略的構成を示す模式図であり、第１実施形態の図１に対
応する。図１８を参照して、この実施形態においては、
検出エリア２１２はたとえば自動ドア１３の直前に設け
られた検出エリアｃと、検出エリアｃに対して自動ドア
１３の反対側に設けられた検出エリアｂと、検出エリア
ｃ，検出エリアｂを挟んだ設けられた２つの検出エリア
ａ１，ａ２とを含む。ここで、検出エリアａおよびｂは
検出物体が最初に侵入する検出エリアであり、検出エリ
アｃは検出物体の進行方向に配置された自動ドア１３開
口部付近の検出エリアである。これら検出エリア２１２
内の検出物体の動きを検出装置２１１が検出する。

【００５２】図１９（Ａ）と（Ｂ）は上記した検出エリ
ア２１２とその検出エリア２１２を構成する複数の視野
との関係を示す図である。図１９（Ａ）および（Ｂ）を
参照して、検出エリアａ１は視野１３，１４からなり、
検出エリアａ２は視野１９，２０からなる。検出エリア
ｃは視野１５おび１７からなり、検出エリアｂは視野１
６および１８からなる。

【００５３】検出エリアａ１の外側には視野１１，１２
が設けられ、検出エリアａ２の外部には視野２１，２２
が設けられている。

【００５４】検出装置２１１は自然光（太陽光や照明
光）を光源とし、検出物体からの反射光または検出物体
がない場合の床面からの反射光を光学系によって受光素
子に集光する。受光素子としては、たとえばＣＣＤリニ
アセンサ、多分割ＰＤアレイなどの多分割受光素子を用
い、光学系にはレンズなどが用いられるのは先の実施形
態と同様である。

【００５５】次にこの実施形態の作動原理について図１
９（Ｂ）を参照して説明する。図１９（Ｂ）に示すよう
に、検出エリア２１２の外側の範囲まで複数の視野（視
野１１，１２，２１，２２）が形成されており、自動ド
ア開口部付近の視野を基準視野（視野１５および視野１
７）とし、それ以外の視野を基準以外の視野（視野１１
〜１４，１６，１８〜２２）とし、基準視野と基準以外
の視野間のコントラストを比較する。

【００５６】検出物体の検出エリア２１２への侵入時に
は、最初に侵入する視野は基準視野以外の視野である。
基準視野には最初検出物体が侵入して来ないため、視野
間において大きなコントラスト比が得られる。また、検
出エリア侵入後、ドア開口部まで検出物体が侵入した場
合もコントラストを比較する視野組合わせは同様であ
る。

【００５７】すなわち、視野１１から１２または視野２
２から２１への検出物体の移動速度と、視野１２から視
野１３，１４、または視野２１から視野１９，２０への
検出物体の移動速度の変化を検出することによって、検
出物体が自動ドアの方向へ移動しようとしているのか、
または自動ドアの前を単に通過しようとしているのかが
判断できる。検出物体が自動ドアの方向へ進む場合は基
準以外の視野から基準視野へ移動する場合にその速度を
落とすからである。

【００５８】したがって、検出エリア侵入前、侵入後の
移動時間計測処理、ドアを通過するかしないかの判別処
理が検出エリア侵入時に終わっており、検出エリアに侵
入したときに出力回路から判別出力が出力できる。

【００５９】なお、検出エリアｂの外側に視野が形成さ
れていないのは、検出エリアｂから検出エリアｃへ向か
う検出物体は自動ドアの方向へ移動しているのがわかる
ためである。

【００６０】次にこの実施形態に係る検出装置２１１の
構成について説明する。図２０は検出装置２１１の構成
を示すブロック図であり、第１実施形態の図５に対応す
る。

【００６１】この実施形態における検出装置２１１も基
本的には第１実施形態の検出装置１１と同様であるが、
移動速度を検出するために２つの受光素子の出力を得る
必要があるため、光学系２３１から得られた検出素子Ｐ
Ｄ１〜ＰＤｎ、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎ、それに接続さ
れるＩ／Ｖ変換回路２３３，２３７〜ピークホールド回
路２３６，２４０がそれぞれ２系統設けられている点が
大きく異なっている。ピークホールド回路２３６，２４
０から出力された信号はマルチプレクサ２４１に入力さ
れ、その後はＡ／Ｄ変換回路２５１，割算回路２５２，
比較回路２５３，しきい値設定回路２５４等が設けられ
ている点は第１の実施形態と同様である。この実施形態
においては、比較回路２５３の出力はｍ回連続カウント
処理回路２５５へ入力され、次いで移動時間判別回路２
５６を経て出力回路２５７へ出力される。

【００６２】次に図２０に示した検出装置２１１の動作
について説明する。図２１，図２２は増幅回路２３５に
おける増幅率設定時の受光出力信号の時分割信号タイミ
ングチャート、受光素子からの出力信号、時分割処理後
の出力信号およびピークホールド回路通過後の出力信号
を示すタイミングチャートである。図２３は検出時の各
信号を示すフローチャートである。

【００６３】増幅率設定方法は、第１実施形態に示した
ように、増幅回路２３５，２３９を各増幅率に設定後、
各増幅率で得られたＡＤ変換回路２５１でのＡ／Ｄ変換
の値をｎ回平均する。その平均値がＡ／Ｄ値のオーバフ
ロー値（Ａ／Ｄ値の上限値、たとえば８ビットのＡ／Ｄ
変換回路２５１であれば１０進数で２５５）に最も近づ
いたときの増幅率に設定する。

【００６４】増幅率設定時に、検出時と同じように時分
割信号のパルス幅を短くした場合、時分割処理後の出力
信号は時分割信号のタイミングごとに変わり、ピークホ
ールド回路２３６，２４０通過後の出力信号、Ａ／Ｄ値
も変わる。そして、時分割信号のあるタイミングでＡ／
Ｄ値がオーバフローしても平均値はオーバフローしない
ため、その増幅率に設定してしまう。よって検出時にＡ
／Ｄ値が時分割信号のあるタイミングでオーバフロー
し、コントラスト比が変化しないため、検出物体の検出
エリア内の位置を検出できない場合がある。

【００６５】そこで、増幅率設定時は、光源である自然
光のピーク値を常に受光できるように、時分割信号幅
（図２１のＳＧ３１，ＳＧ３２，…におけるパルス幅）
を自然光の発光周期の１周期（たとえば、蛍光灯の場合
図２１の受光素子からの出力信号ａに示すように１／
（５０・２）Ｈｚ＝１０ｍｓ）以上とする。よって、時
分割信号のタイミングと関係なくピークホールド回路通
過後の出力信号、Ａ／Ｄ値は一定となる。

【００６６】なお、受光素子からの出力信号ａは図２０
のＩ／Ｖ変換回路２３３，２３７からの出力に対応し、
時分割処理後の出力信号ｂは増幅回路２３５，２３９か
らの出力に対応し、ピークホールド通過後の出力信号ｃ
はピークホールド回路２３６，２４０からの出力に対応
する。

【００６７】また、時分割処理後の出力信号ｂにおける
Ｖ１，Ｖ２，…は各基準視野以外の視野１１，１２，１
３…からの出力信号を示し、基準視野からの信号を表わ
すＶ５１，Ｖ５２，Ｖ５３，…は視野１１とコントラス
トを比較するときの視野１５の出力信号を示し、Ｖ５２
は視野１２とコントラストを比較するときの視野１５の
出力信号を示す。

【００６８】ピークホールド通過後の出力信号ｃを参照
して、受光素子からの出力信号ａで定まる１０ｍｓのパ
ルス期間内にすべて同様のピーク値が入っているのがわ
かる。

【００６９】また、ピークホールド通過後の出力信号ｃ
におけるＰＨ１，ＰＨ２，…は視野１１，視野１２，等
からのピークホールド回路２３６，２４０からの出力値
であり、ＰＨ５１，ＰＨ５２，…は視野１１とコントラ
ストを比較するときの視野１５のピークホールド回路２
３６，２４０からの出力信号を示す。これら出力信号を
表わす記号の内容は図２２においても同様である。

【００７０】次に、図２２、図２３および図２４を参照
して、検出時の動作について説明する。検出時は、出力
応答時間を短くしたいため時分割信号幅を短くする。こ
の場合、ピークホールド回路通過後の出力信号は、図２
２に示すように時分割信号のタイミングごとに変化する
が、コントラスト比を出力ピーク値のＡ／Ｄ値の割算に
よって求めるため、コントラストが一定であれば割算値
も一定となる。

【００７１】また、図２１および図２２に示すように、
検出時、増幅率設定時ともコントラストを比較する視野
間の時分割信号は同期している。

【００７２】次に検出エリア侵入前と侵入後の移動時間
の計測、比較、判別処理と検出物体の移動速度による判
別処理の場合分けについて図２２、図２３および図２４
を参照して説明する。

【００７３】検出物体の検出エリア侵入前と侵入後の移
動時間の計測、比較、判別処理は次のように行なう。検
出物体が検出エリアに侵入すると、基準視野と検出物体
が侵入した視野間のコントラスト比が変化するので、そ
れを演算する（図２３，Ｓ１１１，Ｓ１１２）。その結
果しきい値設定回路２５４で設定されたしきい値との比
較を行ない（Ｓ１１３）、しきい値を超え比較出力回路
２５３がオンし、そのｍ回連続カウント処理を移動時間
判別回路２５６で行なう（Ｓ１１４）。ｍ回連続カウン
ト処理とは、比較回路２５３の出力がｍ回連続してオン
した場合のみ出力をオンすることである。そしてｍ回連
続カウント処理回路２５５の出力がオンした場合（Ｓ１
１４でＹＥＳ）、その視野内に検出物体があると判別す
る。

【００７４】さらに検出物体が次の視野に侵入すると
（Ｓ１１６）、同様に比較回路２５３の出力がオンす
る。その後ｍ回連続カウント処理回路がオンを出力し、
移動時間判別回路２５６は視野内に検出物体があると判
断する。この各視野間のｍ回連続カウント出力オンの立
上がり時間間隔を計測し（Ｓ１１７）、その時間間隔を
検出物体の視野間の移動時間とする。

【００７５】そして、計測した侵入前と侵入後の移動時
間を比較し、（侵入前の移動時間）＜（侵入後の移動時
間）である場合、検出物体の移動速度は減速しているた
め、検出物体がドアを通過すると判別する。その結果出
力回路２５７からの出力をオフ状態からオン状態にす
る。

【００７６】また、（侵入前の移動時間）≧（侵入後の
移動時間）である場合、検出物体の移動速度は等速また
は加速であるため、検出物体はドア前を通り過ぎてドア
を通過しないと判別する。したがって、出力回路２５７
からの出力はオフのままとする。

【００７７】また、検出物体の検出エリア侵入前後の移
動速度を判別する別の方法として、検出物体が視野を覆
っていた時間を計測および比較する方法もある。

【００７８】（侵入前に視野を覆っていた時間）＜（侵
入後に視野を覆っていた時間）である場合、検出物体の
移動速度は減速である。

【００７９】（侵入前に視野を覆っていた時間）≧（侵
入後に視野を覆っていた時間）である場合、検出物体の
移動速度は等速または加速である。

【００８０】次に上記システムを実際に適用した場合の
問題点の対処について説明する。たとえば、検出物体が
移動途中で静止した場合、侵入前の移動時間が長くな
り、再び検出物体が移動し始めても、静止していた時間
の分だけ移動時間が長くなければ上記したフローから移
動速度が減速していると判別できない。その結果出力回
路２５７からオンが出力されない。そこで、この実施形
態においては、図２３に示した判別処理フローのＳ１１
８、Ｓ１２５に示すように、計測した侵入前の移動時間
ｔａが予め設定された任意の時間ｔｍを超えた場合、計
測した移動時間を強制的にその任意の時間ｔｍに短縮す
る。これによって移動途中で静止した場合の検出を可能
にする。また、検出装置が出力するまでの最大応答時間
＝設定された任意の時間ｔｍとなり、最大応答時間を一
定にすることができる。

【００８１】次に侵入時の検出エリアによって判別処理
を変える場合について説明する。ここでは侵入時の検出
エリアがａであるかｂによって処理を変えている（Ｓ１
１６以降の処理参照）。

【００８２】（ｉ）侵入時のエリアがａの場合（Ｓ１１６でａ）ドア開閉方向に対し平行方向から検出物体が侵入して来
るので、ドアを通過する場合と通過しない場合がある。
よって、検出物体がエリアａに侵入した場合は、移動時
間の計測、侵入前と侵入後の移動時間比較を行なってか
らドアを通過するかしないかの判別を行なう。

【００８３】（ii）侵入エリアがｂの場合（Ｓ１１６でｂ）この場合は検出物体がドア開閉方向に対し垂直方向から
侵入して来るので、そのままドアを通過する場合が多
い。よって検出エリアａの場合と違い、移動時間の計測
は行なわず、検出エリアｂに検出物体侵入した時点でド
アを通過すると判別し、出力回路２５７からの出力をオ
フ状態からオン状態にする。

【００８４】次に検出エリア内で検出物体が静止したと
きの静止時間、静止エリアによる判別処理の場合分けに
ついて説明する。検出物体が検出エリア侵入後、特定の
エリア内に静止している場合、その静止時間、静止エリ
アによって判別処理を変えている（図２４、Ｓ１２２以
降の処理参照）。

【００８５】検出エリアａまたはｂに静止している場合
は、検出エリア内に置かれた植木などの物体があると考
えられる。したがって、出力回路２５７からの出力がオ
ン状態のままにな、ドアが開きぱなしなるのを防ぐた
め、検出エリアａまたはｂに任意時間以上静止している
と出力回路２５７からの出力をオン状態からオフ状態に
する。

【００８６】検出エリアｃに静止している場合は、次の
ように判断する。検出エリアｃはドア開口部付近のエリ
アであり、静止している人がドアが閉まって挟まれるの
を防ぐため、静止時間による判別は行なわず静止し続け
ていても出力をオフしない。

【００８７】次にこの検出装置２１１の設置高さ、ドア
開口部の幅に応じた検出エリアの調整について説明す
る。

【００８８】検出装置２１１の設置高さが低く、検出物
体と検出装置２１１との距離が短い場合、受光視野、受
光間隔が小さくなるため、視野間を跨がって検出物体が
受光視野を覆う割合が大きくなる。その結果、視野間の
コントラスト比が小さくなり、コントラスト変化による
検出物体の有無判別が難しくなる。

【００８９】そこで、図２５に示すように検出装置２１
１に高さ設定機構を設ける。図２５を参照して、検出装
置２１１は一対の受光素子２７１と、これら受光素子２
７１を同時に回転駆動する歯車とこの歯車に噛み合わさ
れた設置高さ設定スイッチを有するラックを含む。検出
装置２１１の設置時に、設置高さに応じて設置高さ設定
スイッチ２７３を切換えることにより、レンズ２７２お
よび受光素子２７１を含む光学系配置を変えることがで
きる。その結果、受光視野の傾き角の調整が可能にな
り、検出物体と検出装置２１１との距離が短くてもコン
トラスト比の大きい視野配置を得ることができる。図２
６は検出エリアとドアとの位置関係を示す図である。ド
アの開口部は図２５（Ａ）に示すような両開きドア２７
４と（Ｂ）に示すような片開きドア２７５の２種類に分
けられる。両開きドア２７４ではドアが両側に開き、片
開きドア２７５では片側のみに開く。両開き、片開きで
はドア開口部の幅が異なり、検出物体がドア通過時に侵
入する範囲も変わる。検出エリア内に人が絶対侵入しな
い視野ができてもその部分が無駄になるため、そのよう
な視野を設けないようにする。

【００９０】具体的には、検出装置２１１に図示のない
両開き、片開き設定スイッチを設け、その設定スイッチ
を切換えることにより、両開きドアの場合は図２６
（Ａ）の検出エリア２８１、片開きドア２７５の場合は
図２６（Ｂ）の検出エリアを処理するように切換える。
こうすることによって、人が侵入するエリアと受光信号
が処理する検出エリアが一致するようになる。

【００９１】次にこの実施形態の変形例について説明す
る。上記実施形態においては、受光素子数を視野の数に
合わせた場合について説明した。これに対し、受光視野
をスキャンすることによって受光素子数を減らすことが
できる。受光視野をスキャンできる光学系を図２７に示
す。図２７を参照して、受光視野スキャン光学系２６０
は受光視野をスキャンするためのポリゴンミラー２６１
と、ポリゴンミラー２６１によってスキャンされた受光
視野を光学素子（レンズ）２６３を介して受講する受光
素子２６４とを含む。ポリゴンミラー２６１はモータ２
６２で駆動される。

【００９２】受光素子２６４に集光される受光視野は、
ポリゴンミラー２６１の回転で角度を変えられ、検出エ
リア内をスキャンし複数視野が１つの受光素子に形成さ
れる。また、受光視野の検出エリア内の位置を検出する
ため、ポリゴンミラー２６１にエンコーダを設け、ミラ
ーの回転角検出を行なう。この構成により、受光素子数
を低減でき、検出装置２１１の低コスト化が図れる。

【００９３】なお、上記実施形態においては、本発明に
係る検出装置を特定の装置の作動開始信号として用いる
例について説明したが、これは例に限らず、任意の無人
自動装置について適用されるのは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る検出装置の概念を示す模式図で
ある。

【図２】検出エリア内の視野の配置を示す図である。

【図３】反射鏡を用いた光学系を示す模式図である。

【図４】集光レンズを用いた光学系を示す模式図であ
る。

【図５】検出装置の具体的構成を示すブロック図であ
る。

【図６】検出装置を構成する各回路からの出力信号を示
すタイミングチャートである。

【図７】検出装置を構成する各回路からの出力信号を示
すタイミングチャートである。

【図８】検出装置の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図９】第２実施形態に係る検出装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図１０】第３実施形態に係る検出装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図１１】補助投光器を備えた検出装置を示す図であ
る。

【図１２】本発明に係る検出装置を用いた自動ドアの構
成を示す模式図である。

【図１３】本発明に係る検出装置を用いた来客人数カウ
ント装置を示す模式図である。

【図１４】本発明に係る検出装置を用いた空調装置の図
である。

【図１５】本発明に係る検出装置を用いたＡＴＭを示す
図である。

【図１６】本発明に係る検出装置を用いた自動販売機の
構成を示す図である。

【図１７】本発明に係る検出装置を用いたゲーム機を示
す図である。

【図１８】第１１実施形態に係る検出装置の検出エリア
を示す図である。

【図１９】検出エリアと視野との関係を示す図である。

【図２０】第１１実施の形態における検出装置の具体的
構成を示すブロック図である。

【図２１】増幅率設定時の時分割出力信号を示すタイミ
ングチャートである。

【図２２】検出時の時分割出力信号を示すタイミングチ
ャートである。

【図２３】第１１実施の形態における動作を説明するフ
ローチャートである。

【図２４】第１１実施の形態における動作を説明するフ
ローチャートである。

【図２５】設置高さ設定スイッチを示す模式図である。

【図２６】ドアの形式と検出エリアとの関係を示す図で
ある。

【図２７】スキャン光学系の構成を示す模式図である。

【符号の説明】

１１検出装置１２検出エリア１３自動ドア１４照明１５検出物体（人体）２１集光レンズ２２受光素子２３凹面反射鏡２４反射鏡中心軸２５光軸３１光学系３２発振回路３３Ｉ／Ｖ変換回路３４アッテネータ３５増幅回路３６Ｐ／Ｈ回路３７Ａ／Ｄ変換回路３８演算回路３９比較回路４０判別回路４１出力回路４２しきい値設定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０１Ｖ 8/12 Ｈ０１Ｈ 35/00 ＭＨ０１Ｈ 35/00 Ｈ０３Ｋ 17/94 ＥＨ０３Ｋ 17/94 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自然散乱光を光源とし、検出物体または
背景物体からの光を受光することによって検出物体を検
知する光パッシブ方式の検出装置であって、複数の受光素子と、前記検出物体または背景物体からの
光を前記受光素子に集光する光学系により複数の視野を
持つ検出エリアを構成する受光手段と、前記複数の視野間のコントラスト変化を演算する演算手
段と、前記演算手段による演算結果と所定のしきい値を比較す
る比較手段と、前記複数の視野のうちの前記コントラストの変化した視
野の位置およびその時間間隔により前記検出物体の移動
方向および時間を判別する判別手段とを含む検出装置。
【請求項２】自然散乱光を光源とし、検出物体または
背景物体からの光を受光することによって検出物体を検
知する光パッシブ方式の検出装置であって、複数の受光素子と、前記検出物体または背景物体からの
光を前記受光素子に集光する光学系により複数の視野を
持つ検出エリアを構成する受光手段と、前記検出エリア内の複数の視野内の光重心位置の変化を
演算する演算手段と、前記演算手段による演算結果と所定のしきい値を比較す
る比較手段と、前記光重心位置が変化した視野の位置および変化した時
間間隔により検出物体の移動方向および時間を判別する
判別手段とを含む、検出装置。
【請求項３】前記検出エリアが前記検出物体の前記検
出エリアへの侵入を検知する第１の複数視野と、前記第
１の複数視野の内側で前記検出物体の進行方向に配置さ
れた第２の複数視野とで構成される、請求項１または２
に記載の検出装置。
【請求項４】前記検出装置は前記複数の受光素子から
の出力を増幅する増幅手段を含み、前記複数の受光素子への電源供給を非同期のパルス信号
で行なうことにより、前記受光素子からの出力信号を時
分割し、１系統の前記増幅手段で時系列処理する、請求
項１または３に記載の検出装置。
【請求項５】前記受光素子からの出力信号の時系列処
理の順序が、前記検出物体の前記検出エリアへの侵入を
検知する前記複数の視野から前記被検出物体の進行方向
に配置された複数視野への順である、請求項４に記載の
検出装置。
【請求項６】前記複数の視野を形成する光学系が反射
鏡と受光素子で構成され、前記反射鏡の光軸に対して垂
直方向に前記受光素子をオフセットした構成である、請
求項１または２に記載の検出装置。
【請求項７】請求項１または２に記載の検出装置を扉
の開閉に用いた扉開閉装置であって、前記判別手段が前記検出物体が前記扉の方向へ進むと判
別した場合にのみ、前記扉を開くよう前記扉を制御する
制御手段を含む、扉開閉装置。
【請求項８】請求項１または３に記載の検出装置を用
いて他の装置の駆動を制御する制御装置であって、前記判別手段が前記検出物体が前記他の装置の方向に進
むと判断した場合にのみ前記他の装置を駆動するよう制
御する、制御装置。
【請求項９】第１の検出エリアでの検出物体の移動時
間を検出する第１移動時間検出手段と、前記第１の検出エリアに隣接する第２の検出エリアでの
前記検出物体の移動時間を検出する第２移動時間検出手
段と、前記第１移動時間検出手段と第２移動時間検出手段とが
検出したそれぞれの移動時間を比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記検出物体の移
動状態を判別する手段とを含む、検出装置。
【請求項１０】前記第２検出エリアは前記第１検出エ
リアで囲まれ、第２移動時間検出手段が前記検出物体が前記第２検出エ
リア内で静止していると判断したときは、前記検出装置
を作動状態に保つ制御手段をさらに含む、請求項９に記
載の検出装置。
【請求項１１】前記第１検出エリアおよび第２検出エ
リアはそれぞれ複数の視野から構成され、前記複数の視野をスキャンするスキャン手段と、前記スキャン手段のスキャンによって前記複数の視野間
のコントラストを判別する判別手段とを含む、請求項９
に記載の検出装置。