JPH1114753A - Object detector - Google Patents

Object detector

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JPH1114753A
JPH1114753A JP9170422A JP17042297A JPH1114753A JP H1114753 A JPH1114753 A JP H1114753A JP 9170422 A JP9170422 A JP 9170422A JP 17042297 A JP17042297 A JP 17042297A JP H1114753 A JPH1114753 A JP H1114753A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
lens
prism
object detection
detection device
Prior art date
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Pending
Application number
JP9170422A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiji Yamashita
征士 山下
Takashi Toyoda
孝 豊田
Shinya Oita
真也 追田
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp, Toyota Motor Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH1114753A publication Critical patent/JPH1114753A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide size reduction in an object detector which irradiates a beam of light to a plurality of areas to be detected and detects presence of an object based on its reflected light. SOLUTION: A Fresnel lens 24 and a prism 26 are fitted at a position facing a light source 14 of a case 22. The beam of roughly parallel light is formed by the Fresnel lens 24, and the direction of the beam is determined by the prism 26. As a result, it is possible to determine the direction of the beam regardless of the arrangement of the light source and the lens. It is thus possible to form a plurality of Fresnel lens 24 on the same plane for size reduction in the device by reducing the restriction in the arrangement of lens or the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、対象領域の物体の
有無を検出する物体検知装置に関し、特にその光学系の
構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object detection device for detecting the presence or absence of an object in a target area, and more particularly to the structure of an optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】所定の対象領域に物体、たとえば人や車
両があるかを、当該物体からの光によって検出するセン
サが知られている。たとえば、店舗などの家屋の出入り
口に設けられた自動ドアのセンサなどがこれに当たる。
このようなセンサにおいては、物体からの光をレンズに
よって集光して受光部に導くことが一般に行われてい
る。そして、対象領域が複数設定されている場合は対象
領域ごとにレンズが設けられており、さらに前記対象領
域の距離が異なる場合はこの距離に応じて各レンズの焦
点距離が設定されている。
2. Description of the Related Art There is known a sensor for detecting whether an object, such as a person or a vehicle, is present in a predetermined target area by light from the object. For example, a sensor of an automatic door provided at an entrance of a house such as a store corresponds to this.
In such a sensor, light from an object is generally collected by a lens and guided to a light receiving unit. When a plurality of target areas are set, a lens is provided for each target area, and when the distances of the target areas are different, the focal length of each lens is set according to this distance.

【0003】前述の複数のレンズは、構成を簡易なもの
とするために略平板状の部材にフレネルレンズとして形
成されることが多い。この場合、この平板の垂直方向か
ら大きく外れた対象領域については、物体からの光の光
路が、前記レンズに対し斜めに入射するようになり、透
過率が減少する。この透過率の減少によって、センサの
感度が低下するという問題があった。
The above-mentioned plurality of lenses are often formed as Fresnel lenses on a substantially flat member in order to simplify the structure. In this case, the light path of the light from the object is obliquely incident on the lens in the target region that is largely deviated from the vertical direction of the flat plate, and the transmittance is reduced. Due to this decrease in transmittance, there is a problem that the sensitivity of the sensor decreases.

【0004】この問題を解決するために、実開昭61−
110128号に記載された装置においては、複数の対
象領域に各々対応して設けられた集光レンズが、光路に
対してほぼ直交するように配置されている。
In order to solve this problem, Japanese Utility Model Application Laid-Open No.
In the device described in No. 110128, the condenser lenses provided respectively corresponding to the plurality of target regions are arranged so as to be substantially orthogonal to the optical path.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報の装
置によれば、対象領域ごとにレンズの向きを変えること
となり、単純な平板上にレンズを形成した場合に比べて
装置が大型化するという問題がある。
However, according to the apparatus disclosed in the above-mentioned publication, the direction of the lens is changed for each target area, and the apparatus becomes larger than when the lens is formed on a simple flat plate. There's a problem.

【0006】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、複数の対象領域の各々において検出
感度が安定しており、かつ簡易な構成の物体検知装置を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide an object detecting device which has a stable detection sensitivity in each of a plurality of target regions and has a simple configuration. And

【0007】[0007]

【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、本発明にかかる物体検知装置は、所定対象領域に
照射されたビームの反射光に基づき、当該対象領域の物
体の有無を検出する物体検知装置であって、光源と、前
記光源からの光を略平行光のビームとするレンズと、前
記略平行光のビームを前記対象領域に向けるプリズム
と、前記ビームの反射光を受光する受光部と、を有し、
前記レンズとプリズムが板状部材の表裏に形成されてい
る。
In order to achieve the above-mentioned object, an object detection apparatus according to the present invention detects presence or absence of an object in a target area based on reflected light of a beam applied to a predetermined target area. A light source, a lens that converts light from the light source into a substantially parallel light beam, a prism that directs the substantially parallel light beam to the target area, and receives reflected light of the beam. A light receiving unit,
The lens and the prism are formed on the front and back of the plate-like member.

【0008】この構成によれば、プリズムによって光の
向きを変更するので、レンズ配置の制約が少なくなる。
また、レンズとプリズムを板状部材の表裏に形成したの
で、これらを別個に設ける場合に比べて簡易な構成とす
ることができる。
According to this configuration, the direction of light is changed by the prism, so that restrictions on the lens arrangement are reduced.
In addition, since the lens and the prism are formed on the front and back of the plate-like member, a simple configuration can be achieved as compared with a case where these are separately provided.

【0009】さらに、前記光源、前記レンズおよび前記
プリズムは、対象領域ごとに少なくとも一つずつ設ける
ことができる。この構成によれば、ビームの焦点および
向きを対象領域ごとに最適な値に設定できるので、どの
方向に対しても検出精度を高く保つことができる。
Further, at least one of the light source, the lens and the prism can be provided for each target area. According to this configuration, the focus and direction of the beam can be set to optimal values for each target region, so that the detection accuracy can be kept high in any direction.

【0010】さらに、前記光源と前記受光部を同一の基
板上に配置し、前記板状部材を前記基板に略平行に配置
することができる。
Further, the light source and the light receiving section can be arranged on the same substrate, and the plate-like member can be arranged substantially parallel to the substrate.

【0011】さらに、前記レンズおよび前記プリズムが
形成された板状部材を前記光源を覆うカバーの少なくと
も一部として形成することができる。
Further, the plate member on which the lens and the prism are formed can be formed as at least a part of a cover for covering the light source.

【0012】また、本発明の他の態様による物体検出セ
ンサは、所定の対象領域からの光に基づき、当該対象領
域の物体の有無を検出する物体検出センサであって、前
記光を受ける受光部と、前記光を集光するレンズと、前
記光を受光部に向けるプリズムとを有し、前記レンズと
プリズムは板状部材の表裏に形成されているものとする
ことができる。この態様においても、前述の態様と同
様、レンズとプリズムを対象領域ごとに一つずつ設ける
ことが可能であり、またレンズおよびプリズムが形成さ
れた板状部材を前記光源を、覆うカバーの少なくとも一
部として形成することも可能である。
An object detection sensor according to another aspect of the present invention is an object detection sensor for detecting the presence or absence of an object in a target area based on light from a predetermined target area, wherein the light receiving unit receives the light. And a lens for condensing the light, and a prism for directing the light to a light receiving unit, wherein the lens and the prism can be formed on the front and back of a plate-like member. Also in this embodiment, as in the above-described embodiment, it is possible to provide one lens and one prism for each target area, and at least one of a cover that covers the light source with a plate member on which the lens and the prism are formed. It can also be formed as a part.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以
下、実施形態と記す)を図面に従って説明する。本実施
形態は、光源から照射したビームの反射光に基づき物体
の有無を検知する形式の物体検知装置である。
Embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings. The present embodiment is an object detection device of a type that detects the presence or absence of an object based on reflected light of a beam emitted from a light source.

【0014】図1は、本実施形態の物体検知装置10の
概略構成を示す断面図である。基板12上には、複数の
光源14と、一つの受光部16が設けられている。光源
14は、本実施形態においては近赤外線発光のLEDに
より構成される。また、受光部16は、複数の受光素子
が配列された受光素子アレイ18と、受けた光を受光素
子アレイ18上に結像させる結像用レンズ20を有して
いる。受光素子は、本実施形態においては、近赤外領域
に良好な感度をもつ素子(CCDまたはMOS型の固体
撮像素子)を用いている。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an object detecting device 10 according to the present embodiment. A plurality of light sources 14 and one light receiving unit 16 are provided on the substrate 12. The light source 14 is configured by a near-infrared light emitting LED in the present embodiment. Further, the light receiving section 16 has a light receiving element array 18 in which a plurality of light receiving elements are arranged, and an imaging lens 20 for forming an image of the received light on the light receiving element array 18. In the present embodiment, an element (CCD or MOS type solid-state imaging element) having good sensitivity in the near infrared region is used as the light receiving element.

【0015】また、基板12はケース22に納められて
いる。ケース22は、可視光を吸収し近赤外線だけを透
過させる、いわゆる赤外線フィルタ材(例えば、三菱レ
イヨン株式会社 アクリペット 近赤外線透過フィルタ
PF−076など)で全体を形成している。赤外線フ
ィルタ材を使用することにより、可視光がカットされ、
センサの中身が乗員に見えなくなり意匠性が増す。さら
に可視光がカットされることにより外乱光(太陽光な
ど)の影響を少なくできる。このケース22の下側の面
の、各光源14に対向する位置には、フレネルレンズ2
4とプリズム26が形成されている。以下、この面を光
学面28として説明する。
The substrate 12 is housed in a case 22. The case 22 is entirely formed of a so-called infrared filter material that absorbs visible light and transmits only near infrared rays (for example, Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Acripet near infrared transmission filter PF-076). By using infrared filter material, visible light is cut,
The contents of the sensor become invisible to the occupant, increasing the design. Further, by cutting the visible light, the influence of disturbance light (such as sunlight) can be reduced. A Fresnel lens 2 is provided on the lower surface of the case 22 at a position facing each light source 14.
4 and a prism 26 are formed. Hereinafter, this surface will be described as an optical surface 28.

【0016】光学面28のケース22の内側の面には、
フレネルレンズ24が形成され、図1に示す矢印Aから
見た様子が図2に示されている。このフレネルレンズ2
4は、光源14から発した光を略平行光線とするか、ま
たは物体の有無を検知する対象となる領域において、前
記光が合焦するように作用する。
On the inner surface of the case 22 of the optical surface 28,
FIG. 2 shows a state in which the Fresnel lens 24 is formed and viewed from the arrow A shown in FIG. This Fresnel lens 2
Reference numeral 4 designates that the light emitted from the light source 14 is substantially parallel light, or acts so that the light is focused in a region where the presence or absence of an object is detected.

【0017】また、光学面28のケース22の外側の面
には、プリズム26が形成され、図1に示す矢印Bから
見た様子が図3に示されている。プリズム26は、小さ
なプリズムを複数個並べて配置したものであり、図3に
おいては、フレネルレンズと似た縞模様となって現れ
る。フレネルレンズと異なるのは、プリズム26は、光
の進路を変更するだけであって、焦点を形成するように
はなっておらず、よって縞模様は図示されるように平行
線として現れる。
A prism 26 is formed on the outer surface of the case 22 of the optical surface 28, and FIG. 3 shows a state seen from the arrow B shown in FIG. The prism 26 is formed by arranging a plurality of small prisms, and appears as a stripe pattern similar to a Fresnel lens in FIG. The difference from the Fresnel lens is that the prism 26 only changes the path of the light and does not form a focal point, so that the stripes appear as parallel lines as shown.

【0018】光源14から発した光は、フレネルレンズ
24およびプリズム26を通過して向きを変え、あらか
じめ定められた物体検知の対象の範囲に進む。このビー
ムの光路上に物体30があると、この表面で反射した光
が受光素子アレイ18上の物体に応じた位置に結像す
る。たとえば、物体30が、図1において30aに示す
位置にある場合、その像は受光素子アレイ18上の点a
に現われ、30bに示す位置にある場合、点bに現われ
る。また、物体がなければ受光素子アレイ18上に像が
現われない。この受光素子アレイ18上の結像位置の違
い、および像の有無に基づき、図示しない判定部によっ
て検知対象領域に物体があるかの判定が行われる。
The light emitted from the light source 14 passes through the Fresnel lens 24 and the prism 26, changes its direction, and proceeds to a predetermined target area for object detection. When the object 30 is on the optical path of this beam, the light reflected on the surface forms an image on the light receiving element array 18 at a position corresponding to the object. For example, when the object 30 is located at a position indicated by reference numeral 30a in FIG.
And at the position shown at 30b, it appears at point b. Further, if there is no object, no image appears on the light receiving element array 18. Based on the difference between the image forming positions on the light receiving element array 18 and the presence or absence of an image, a determination unit (not shown) determines whether an object is present in the detection target area.

【0019】以上の本実施形態の物体検知装置において
は、カバー22上にフレネルレンズ24およびプリズム
26を形成したので、簡易な構成となり、小型化、特に
図1中上下方向の寸法を小さくすることができる。ま
た、フレネルレンズ24を光源14の正面に対向して設
け、ビームの照射方向に関してはプリズム26にて行う
ようにしたので、フレネルレンズ24に入射する光は、
これに略直交し、レンズによる光量の減衰を抑えること
ができる。
In the above-described object detection device of the present embodiment, the Fresnel lens 24 and the prism 26 are formed on the cover 22, so that the configuration becomes simple and the size is reduced, and particularly, the size in the vertical direction in FIG. Can be. Further, since the Fresnel lens 24 is provided to face the front of the light source 14 and the irradiation direction of the beam is performed by the prism 26, the light incident on the Fresnel lens 24 is
It is substantially perpendicular to this, and the attenuation of the light amount by the lens can be suppressed.

【0020】図4には、前述の物体検知装置10を車両
の前席の乗員の有無を検知するセンサに用いた場合が示
されている。物体検知装置10は、車両50のルーフ前
端付近に配置され、前述の光学面28に設けられたフレ
ネルレンズ24とプリズム26の作用によって、方向の
異なる複数本のビームが形成される。図中L1 で示され
る光路のビームは、当該座席に乗員がいる場合は乗員の
大腿部で反射し、いない場合は座席のシートクッション
で反射する。この反射位置の差によって座席に乗員がい
るかいないかの判別ができる。また、チャイルドシート
が後ろ向きに取り付けられた場合、光路L2 のビームの
反射位置が変わるので、これを検出することも可能とな
る。
FIG. 4 shows a case where the above-described object detection device 10 is used as a sensor for detecting the presence or absence of an occupant in the front seat of a vehicle. The object detection device 10 is arranged near the front end of the roof of the vehicle 50, and a plurality of beams having different directions are formed by the action of the Fresnel lens 24 and the prism 26 provided on the optical surface 28 described above. The beam on the optical path indicated by L1 in the figure is reflected by the occupant's thigh when the occupant is present in the seat, and is reflected by the seat cushion of the occupant otherwise. It is possible to determine whether or not there is an occupant in the seat based on the difference between the reflection positions. Further, when the child seat is mounted backward, the reflection position of the beam on the optical path L2 changes, so that it is possible to detect this.

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

【図1】 本発明の実施形態の概略構成を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】 本実施形態のケースに形成されたフレネルレ
ンズを示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a Fresnel lens formed in a case according to the present embodiment.

【図3】 本実施形態のケースに形成されたプリズムを
示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a prism formed on a case according to the embodiment.

【図4】 図1に示す実施形態を車両の乗員検知装置に
適用した例を示す図である。
4 is a diagram showing an example in which the embodiment shown in FIG. 1 is applied to a vehicle occupant detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 物体検知装置、12 基板、14 光源、16
受光部、22 ケース、24 フレネルレンズ、26
プリズム。
10 object detection device, 12 substrate, 14 light source, 16
Light receiving section, 22 case, 24 Fresnel lens, 26
prism.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 追田 真也 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Shinya Oeda 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の対象領域に照射されたビームの反
射光に基づき、当該対象領域の物体の有無を検出する物
体検知装置であって、 光源と、 前記光源からの光を略平行光のビームとするレンズと、 前記略平行光のビームを前記対象領域に向けるプリズム
と、 前記ビームの反射光を受ける受光部と、を有し、 前記レンズとプリズムが板状部材の表裏に形成されてい
る、物体検知装置。
An object detection device for detecting the presence or absence of an object in a target area based on reflected light of a beam applied to a predetermined target area, comprising: a light source; A lens for forming a beam, a prism for directing the substantially parallel light beam toward the target area, and a light receiving unit for receiving reflected light of the beam, wherein the lens and the prism are formed on the front and back of a plate-shaped member. There is an object detection device.
【請求項2】 請求項1に記載の物体検知装置におい
て、 前記レンズおよび前記プリズムは、対象領域ごとに少な
くとも一つずつ設けられている、物体検知装置。
2. The object detection device according to claim 1, wherein the lens and the prism are provided at least one for each target area.
【請求項3】 請求項1または2に記載の物体検知装置
において、 前記光源と前記受光部は、同一の基板上に配置され、 前記板状部材は、前記基板に略平行に配置されてる、物
体検知装置。
3. The object detection device according to claim 1, wherein the light source and the light receiving unit are disposed on a same substrate, and the plate member is disposed substantially parallel to the substrate. Object detection device.
【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の物体
検知装置において、 前記レンズおよび前記プリズムが形成された板状部材
は、前記光源を覆うカバーの少なくとも一部である物体
検知装置。
4. The object detection device according to claim 1, wherein the plate member on which the lens and the prism are formed is at least a part of a cover that covers the light source.
【請求項5】 所定の対象領域からの光に基づき、当該
対象領域の物体の有無を検出する物体検出センサであっ
て、 前記光を受ける受光部と、 前記光を集光するレンズと、 前記光を受光部に向けるプリズムと、を有し、 前記レンズとプリズムが板状部材の表裏に形成されてい
る、物体検知装置。
5. An object detection sensor for detecting the presence or absence of an object in a target region based on light from a predetermined target region, wherein the light receiving unit receives the light; a lens for condensing the light; An object detection device, comprising: a prism for directing light to a light receiving unit, wherein the lens and the prism are formed on the front and back of a plate-like member.
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