JP4007965B2 - 物体検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定周波数で発光する光信号を用いて人等の物体の存否を検知する物体検知装置に関する。

上記物体検知装置には透過型と反射型の２種類があり、透過型の場合は物体の存在予定箇所に向けて発信した所定発光周波数の光信号が物体の存在予定箇所を透過した光の有無により、又、反射型の場合は物体の存在予定箇所に向けて発信した所定周波数の光信号が存在予定箇所の物体で反射した光の有無により、存在予定箇所における物体の存否を検知するものである。
ただし、上記物体検知装置で単一発光周波数の光信号を用いると、当該光信号の発光周波数と同一もしくは近似した発光周波数の光信号が他のリモコン等から発信されて物体検知装置に入射した場合に、正規の光信号がリモコン等からの外乱光信号の混信によって適正に受光されず、物体検知を適切に行なうことができないおそれがある。

そこで、従来、反射型の物体検知装置において、物体の存在予定箇所に向けて発光周波数の異なる２つの光信号を交互に発信し、一方の周波数の光信号が存在予定箇所で反射された光を受光すると、短い時間間隔をおいて他方の周波数の光信号を発信させ、当該他方の光信号が存在予定箇所で反射された光を受光したときに、存在予定箇所における物体の存在を検知するように構成したもの（特許文献１参照）が提案されている。

特開平８−１２８０８７号公報

上記特許文献１記載の物体検知装置では、２つの光信号のうちの少なくとも１つの光信号の発光周波数と同一もしくは近似した発光周波数の外乱光信号が入射した場合に、物体から反射した正規の光信号と外乱光信号の両信号が重なるときの位相関係によっては正規の光信号が受光手段で受光されず、その結果、物体検知を適正に行うことができない可能性がある。例えば、上記両信号が発光周波数の１／２波長付近の位相ずれで重なると、両信号の振幅が打ち消しあって光信号レベルが低下して反射光が受光されない状態になるため、存在予定箇所に物体が存在していても不存在と誤検知される。

一方、検知対象となる物体の存在予定箇所が比較的広い場合、例えば直線的に長い領域の場合は、当該領域を挟んで発光手段と受光手段を設置し、発光手段から発信された光信号が当該領域を透過するように光路を設定することで領域全体における物体の存否を検知することができる透過型の物体検知装置が反射型の物体検知装置に比べて適している。ただし、検知対象領域が広いと、前述のリモコン等からの外乱光の影響を受けて誤検知する可能性は高くなる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、透過型の物体検知装置において、リモコン等から外乱となる光信号が入射する場合でも物体検知を確実に行うようにすることにある。

上記目的を達成するための本発明に係る物体検知装置の特徴構成は、発光周波数が互いに異なる複数の光信号を物体の存在予定箇所に向けて発信する発光手段と、前記発光手段から発信した前記複数の光信号が物体の存在予定箇所を透過した光を受光する受光手段と、前記複数の光信号のうち前記受光手段の受光信号が前記発光手段の発光信号と対応しない光信号を除外して残った光信号に基づいて、前記存在予定箇所における物体の存否を判別する判別手段とが設けられ、前記発光手段が、前記複数の光信号を所定時間幅のパルス波形として発信する点にある。

上記構成によれば、発光手段から発信される複数の光信号のうち何れかの光信号の周波数と同一もしくは近似した周波数の外乱光信号が当該正規の光信号に混信して、当該正規の光信号が物体の存在予定箇所を透過した光が受光手段によって適正に受光されない場合でも、外乱光信号と周波数が異なるためにその影響を受けない残りの光信号が適正に受光され、当該残りの光信号に基づいて物体の存否を判別することができる。
すなわち、図２を参照して説明すると、存在予定箇所に物体が存在していない場合（Ａ）では、複数（３６ｋＨｚと４０ｋＨｚの２つ）の光信号のうちで、１つの光信号（３６ｋＨｚ）は受光信号が発光信号以外の信号を含むので対応しない光信号として除外されるが、残りの光信号（４０ｋＨｚ）は受光信号が発光信号以外の信号を含まないので対応する光信号として、当該光信号（４０ｋＨｚ）が受光されていることにより物体の不存在を判別することができる。一方、存在予定箇所に物体が存在する場合（Ｂ）では、上記と同様に１つの光信号（３６ｋＨｚ）は対応しない光信号として除外されるが、残りの光信号（４０ｋＨｚ）は受光信号が発光信号以外の信号を含まないので対応する光信号として、当該光信号（４０ｋＨｚ）が受光されていないことにより物体の存在を判別することができる。

ここで、比較例として、上記複数の光信号の両方が存在予定箇所を透過して受光されたときに物体の不存在を判別し、上記複数の光信号の両方が存在予定箇所で遮断されて受光されないときに物体の存在を判別する構成の透過型の物体検知装置では、物体検知を適正に行うことができない点を説明する。すなわち、存在予定箇所に物体が存在していない場合は、例えば外乱光信号と正規の光信号の１つが発光周波数の１／２波長付近の位相ずれで重なり、両信号の振幅が打ち消しあって当該正規の光信号が受光されないと、残りの光信号が受光されても物体の不存在を判別することができない。一方、存在予定箇所に物体が存在する場合は、図２（Ｂ）に示すように、複数の光信号が存在予定箇所で遮断されても外乱光信号が誤って正規の光信号の１つとして受光されると、物体の存在を判別することができない。

従って、本発明により、リモコン等から外乱となる光信号が入射する場合でも、物体検知を確実に行うことができる透過型の物体検知装置が提供される。

しかも、上記構成によれば、発光周波数が互いに異なる複数の光信号が所定時間幅のパルス波形として発信され、判別手段によって発光信号のパルス波形と受光信号のパルス波形が比較され、受光信号のパルス波形の時間幅が発光信号のパルス波形の時間幅に対して対応していない場合に当該光信号を除外して残った光信号に基づいて物体の存否が判別される。例えば、図２に例示するように、１つの光信号（３６ｋＨｚ）は受光信号のパルス波形の時間幅が発光信号のパルス波形の時間幅に対応していないので除外される。
従って、パルス波形として発信される複数の光信号における時間幅の比較により、外乱光信号の影響を受けた光信号を簡易且つ適切に識別して除外することができる物体検知装置の好適な実施形態が提供される。

本発明に係る物体検知装置の更なる特徴構成は、前記発光手段が、前記複数の光信号における前記パルス波形の条件を変更して前記複数の光信号を繰り返し発信する点にある。
すなわち、パルス波形の条件が変更されて繰り返し発信される複数の光信号において発
光信号と受光信号の両パルス波形を比較し、複数の光信号において発光信号と受光信号のパルス波形の条件が一致しない場合には外乱を受けているとして当該不一致の複数の光信号を物体検知処理に用いない。
従って、繰り返し発信される複数の光信号において変更されるパルス波形の条件を加味することで、物体検知の信頼性をさらに高めることができる物体検知装置の好適な実施形態が提供される。

本発明に係る物体検知装置の実施形態について、以下図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明に係る透過型の物体検知装置には、発光周波数が互いに異なる複数の光信号を物体の存在予定箇所ＳＹに向けて発信する発光手段１と、該発光手段１から発信した複数の光信号が物体の存在予定箇所ＳＹを透過した光を受光する受光手段２と、複数の光信号のうち受光手段２の受光信号が発光手段１の発光信号と対応しない光信号を除外して残った光信号に基づいて、存在予定箇所ＳＹにおける物体の存否を判別する判別手段１００とが設けられている。

上記発光手段１は、前記複数の光信号を所定時間幅のパルス波形として発信する。具体的には、発光手段１は、複数の光信号（発光周波数が３６ｋＨｚと４０ｋＨｚの２つの赤外光信号）を時間間隔をおいて順次発信する単一の発光素子１Ａとしての赤外発光ダイオード（ＩＲＬＥＤ）で構成されている。また、受光手段２は、上記３６ｋＨｚと４０ｋＨｚの２つの光信号に対してピーク感度を有する２つのリモコン用の受光ＩＣ２Ａ，２Ｂで構成されている。なお、外乱となる光信号（例えば３６ｋＨｚの光信号）が、物体検知装置の近くに位置した他機器用のリモコン１０から発信されている。

前記発光素子１Ａ及び発光素子１Ａを駆動する発光側マイコン３を備えた発光機６と、前記２つの受光ＩＣ２Ａ，２Ｂ及び受光ＩＣ２Ａ，２Ｂの受光信号を処理する受光側マイコン４を備えた受光機７が、前記存在予定箇所ＳＹを挟んで配置され、発光側マイコン３と受光側マイコン４は、有線又は無線によって相互に信号を授受している。そして、上記各マイコン３，４によって、前記判別手段１００が構成されている。

次に、上記判別手段１００による物体検知処理について、いくつかの実施形態を説明する。
〔第１実施形態〕
第１実施形態における信号の波形例を図２に示す。なお、図２（Ａ）は存在予定箇所ＳＹに物体が存在しない場合の波形であり、図２（Ｂ）は存在予定箇所ＳＹに物体が存在する場合の波形である。なお、以下の各信号波形において、Ｈレベルが信号無し状態、Ｌレベルが信号有り状態を表わす。

図２（Ａ）（Ｂ）において、発光機から時間間隔ｔ１をおいて同一パルス時間幅ｔの３６ｋＨｚと４０ｋＨｚの各光信号が発信されている（イ）。このとき、他のリモコン１０から外乱となる３６ｋＨｚの光信号が発光機からの正規の３６ｋＨｚの光信号に無関係のタイミングで発信されている（ロ）。その結果、図２（Ａ）では、３６ｋＨｚ用の受光ＩＣ２Ａの出力信号波形（ハ）は、正規の３６ｋＨｚの光信号にリモコン１０からの３６ｋＨｚの光信号が重なった波形となり、３６ｋＨｚの発光信号（イ）に対応する信号（時間幅ｔの部分）以外の信号（時間Δｔの部分）を含んでいる。一方、４０ｋＨｚ用の受光ＩＣ２Ｂの出力信号波形（ニ）は、外乱となるリモコン１０からの３６ｋＨｚの光信号に影響されず、４０ｋＨｚの発光信号（イ）に対応する信号（時間幅ｔの部分）以外の信号を含んでいない。したがって、判別手段１００は、３６ｋＨｚの光信号を除外し、４０ｋＨｚの光信号が受光されていることから存在予定箇所ＳＹに物体が存在しないと判別する。

一方、図２（Ｂ）では、正規の３６ｋＨｚの光信号は物体で遮断されるので、３６ｋＨｚ用の受光ＩＣ２Ａの出力信号波形（ハ）はリモコン１０からの３６ｋＨｚの光信号の波形となり、３６ｋＨｚの発光信号（イ）に対応する信号（時間幅ｔの部分）に対してパルスの先端部で時間Δｔ１遅れ、パルスの後端部で時間Δｔ２余分な部分を含んでいる。一方、４０ｋＨｚ用の受光ＩＣ２Ｂの出力信号波形（ニ）は、４０ｋＨｚの発光信号（イ）に対応する信号（時間幅ｔの部分）以外の信号を含んでいない。したがって、判別手段１００は、３６ｋＨｚの光信号を除外し、４０ｋＨｚの光信号が受光されていないことから存在予定箇所ＳＹに物体が存在すると判別する。

〔第２実施形態〕
第１実施態様では、複数の光信号（３６ｋＨｚ光信号と４０ｋＨｚ光信号）におけるパルス波形の条件を同一としたが、第２実施形態では、前記発光手段１が、複数の光信号（３６ｋＨｚ光信号と４０ｋＨｚ光信号）における前記パルス波形の条件を変更して当該複数の光信号を繰り返し発信する。
以下、第２実施形態における信号の波形例を、存在予定箇所ＳＹに物体が存在する場合について図３〜図５に示す。なお、複数の光信号におけるパルス波形の条件はここに示す例以外に種々の条件に設定することができる。

図３は、時間幅ｔの３６ｋＨｚ光信号と時間幅２ｔの４０ｋＨｚ光信号をその順番で時間間隔ｔ１をおいて発信し、次に、時間幅２ｔの３６ｋＨｚ光信号と時間幅ｔの４０ｋＨｚ光信号をその順番で時間間隔ｔ１をおいて発信するパルス波形の条件を示し、４個の全パルス信号で１つのデータを構成する。図３において、４０ｋＨｚ光信号については、発光信号波形に対応して時間幅２ｔと時間幅ｔに変更された各パルス信号が受光信号波形に現れるのに対し、３６ｋＨｚ光信号については、時間幅ｔのパルス信号が発光信号波形に現れないので、当該データは物体検知に用いるデータから除かれる。

図４は、時間幅ｔの３６ｋＨｚ光信号と時間幅ｔの４０ｋＨｚ光信号をその順番で時間間隔ｔ１をおいて発信し、次に、３６ｋＨｚ光信号と４０ｋＨｚ光信号の順序を入れ替えて発信するパルス波形の条件を示し、４個の全パルス信号で１つのデータを構成する。図４において、４０ｋＨｚ光信号については、受光信号波形に時間幅ｔのパルス信号が順序が入れ替わて現れるのに対し、３６ｋＨｚ光信号については、受光信号波形に現れる最初のパルス信号の時間幅が発光信号波形での時間幅ｔと異なるため、当該データは物体検知に用いるデータから除かれる。

図５は、時間幅ｔの３６ｋＨｚ光信号と時間幅ｔの４０ｋＨｚ光信号を時間間隔ｔ１をおいて発信し、次に、時間幅ｔの３６ｋＨｚ光信号と時間幅ｔの４０ｋＨｚ光信号を時間間隔ｔ２（ｔ１＜ｔ２）をおいて発信するパルス波形の条件を示し、４個の全パルス信号で１つのデータを構成する。図５において、受光波形における最初の３６ｋＨｚ光信号と４０ｋＨｚ光信号の時間間隔ｔ４は、発光波形における時間間隔ｔ１と異なるため、当該データは物体検知に用いるデータから除かれる。

〔別実施形態〕
上記実施形態では、発光周波数が異なる複数の光信号として、発光周波数が３６ｋＨｚと４０ｋＨｚの２つの光信号を用いたが、３６ｋＨｚと４０ｋＨｚ以外の他の発光周波数を用いてもよく、また、発光周波数が異なる３つ以上の光信号を用いてもよい。

上記実施形態では、発光手段１を単一の発光素子１Ａで構成したが、これ以外に、発光手段１を各発光周波数の光信号を発信する複数の発光素子で構成して、各光信号を受光手段２を構成する各受光ＩＣで同時に発光できるように構成してもよい。

上記実施形態では、受光手段２を周波数識別機能を有するリモコン用の受光ＩＣで構成したが、これ以外に、フォトダイオード又はフォトトランジスタと、各周波数の光信号のみを通過させるバンドパスフィルタを複数個組み合わせて受光手段２を構成することにより、リモコン用の受光ＩＣと同等の機能を実現することが可能である。

本発明の物体検知装置は、種々の設備において種々の物体の検知に用いることができる。一例を示すと、自動開閉式の車庫において、車庫の扉の前方領域を検知対象領域（物体の存在予定箇所）とするように本発明の物体検知装置を設置し、自動車の前部が車庫の扉の前に位置したことを検知して、扉を自動的に開操作するような用途に使用できる。

本発明に係る透過型の物体検知装置の全体構成を示す概念図 第１実施形態における信号の波形例を示すタイムチャート 第２実施形態における信号の波形例を示すタイムチャート 第２実施形態における信号の波形例を示すタイムチャート 第２実施形態における信号の波形例を示すタイムチャート

符号の説明

１ 発光手段
１Ａ 発光素子
２ 受光手段
１００ 判別手段
ＳＹ 存在予定箇所

Claims (2)

1. 発光周波数が互いに異なる複数の光信号を物体の存在予定箇所に向けて発信する発光手段と、
   前記発光手段から発信した前記複数の光信号が物体の存在予定箇所を透過した光を受光する受光手段と、
   前記複数の光信号のうち前記受光手段の受光信号が前記発光手段の発光信号と対応しない光信号を除外して残った光信号に基づいて、前記存在予定箇所における物体の存否を判別する判別手段とが設けられ、
   前記発光手段が、前記複数の光信号を所定時間幅のパルス波形として発信する物体検知装置。
2. 前記発光手段が、前記複数の光信号における前記パルス波形の条件を変更して前記複数の光信号を繰り返し発信する請求項１記載の物体検知装置。

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