| 【発明の名称】 |
荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサー |
| 【発明者】 |
【氏名】神谷 康▲広▼
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| 【要約】 |
【課題】ロッカー・ボックス内に収納された荷物の有無を確実に経年劣化なく検出でき、ロッカー・ボックス内のほぼ全領域が検出可能であり、しかも、コストが比較的安い荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサを提供する。
【解決手段】各ロッカー・ボックスのいずれか一方の側面に複数の反射形光センサを配置し、他方の側面に複数の反射板または反射テープを配置する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 制御部と複数のロッカー・ボックスとを備えた荷物等自動管理ロッカー装置の各ロッカー・ボックスの左右側面のいずれか一方の側面に複数の反射形光センサを配置し、他方の側面に複数の反射板または反射テープを配置し、各反射形光センサは対応する反射板または反射テープに光を照射し、その反射光を当該反射形光センサが受光できるように配置して、すべての反射形光センサが受光しているときには、当該ロッカー・ボックスの中に荷物がないと判断し、荷物無の信号を制御部へ発信し、他方、いずれか１つの反射形光センサが受光していないときには、当該ロッカー・ボックスの中に荷物が有ると判断し、荷物有の信号を制御部へ発信する荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサ。
【請求項２】 各反射形光センサが投光素子と受光素子とを有し、投光素子が所定のパルス波形で駆動され、変調した光を出力する赤色ＬＥＤまたは赤外ＬＥＤであることを特徴する請求項１に記載の荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサ。
【請求項３】 各反射形光センサが、穴径に比べて十分に深い円柱状のスリット穴を２個近接して平行に形成し、当該一方のスリット穴の奥に小径の投光素子を配置し、当該他方のスリット穴の奥に小径の受光素子を配置してなり、当該投光素子から発し、当該一方のスリット穴の軸方向に沿って投射される光が反射板または反射テープで反射し、当該他方のスリット穴の奥の受光素子で受光される際の入射光と反射光とのなす角が０．５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサ。
【請求項４】 受光素子がフォトトランジスタまたはフォトダイオードであることを特徴とする請求項３に記載の荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決すべき課題】荷物等自動管理ロッカー装置は、通常１個の制御装置と複数のロッカー・ボックスを備えており、各ロッカー・ボックスにはその中に荷物があるかないかを検出する荷物センサが備え付けられている。以下、従来の荷物センサ及びその問題点について説明する。
【０００３】従来の荷物センサ１図７は従来の荷物センサ１の概略平面配置図である。ロッカー・ボックスの前面には不図示の電子錠によって開閉される扉７００があり、ロッカー・ボックスの他の面は、右側面７０３、背面７０１、左側面７０２、棚板７０４及び不図示の上方の棚板によって、構成されている。右側面７０３の奥側と手前側との中央位置に透過形光センサの投光器１１が配置され、左側面７０２の奥側と手前側との中央位置に透過形光センサの受光器１２が配置されており、投光器１１から受光器１２へ向かって赤外線または赤色光４５０が走っている。そして、荷物をロッカー・ボックスに中に収納すると、その荷物によって赤外線または赤色光が遮断されて受光器が所定時間受光できなくなり、すると、荷物有り信号を発信するものである。
【０００４】しかしながら、赤外線または赤色光の走行線上以外の位置に荷物を置くと、赤外線または赤色光が遮断されないという問題点がある。そして、赤外線または赤色光の走行部分が線状であるため、検知可能領域が狭いという問題がある。
【０００５】従来の荷物センサ２図８は、従来の荷物センサ２の概略平面配置図である。図９は、図８のＡ−Ａ′断面図である。ロッカー・ボックスの下面を形成する棚板７０４の中央には開口５１６が備けてあり、その周辺には突起５１７、５１８、５１９、５２０が形成され、開口７１０の下方には反射形光センサあるいは拡散反射形光センサ１３が配置されている。反射形光センサあるいは拡散反射形光センサは投光素子と受光素子が隣接して配置された構造あるいは投光素子と受光素子とが一体の構造である。そして、荷物１０を反射形光センサあるいは拡散反射形光センサ１３の上に置くと、投光素子から発射された光が荷物に当たり反射して受光素子に入射され、反射光を検知する。このようにして、荷物が検知されて、荷物有り信号を発信するものである。
【０００６】しかしながら、反射形センサあるいは拡散反射形光センサの上以外の位置に荷物を置くと、受光素子は反射光を検知できないという問題がある。そして、反射形光センサあるいは拡散反射形光センサの検知可能領域が点状で極めて狭いという問題がある。
【０００７】また、荷物の表面色によって、光の反射率が異なり、反射光の強度が変わるので、例えば表面が黒色の荷物については、光が当たってもほとんど反射せず、受光素子に入射される反射光の光量が少なく、検知されない。すなわち、荷物の表面色によって、検出感度が変化し、一定でないという問題がある。
【０００８】さらに、荷物が投光素子及び受光素子に密着すると、反射光を検出できない。そのため、荷物と反射形光センサあるいは拡散反射形光センサとの間に一定のクリアランスを保つ必要があるという問題がある。そのため、図８、図９の従来例では突起７１１、７１２、７１３、７１４を設けている。
【０００９】さらにまた、荷物等自動管理ロッカー装置を長年使用すると、反射形光センサあるいは拡散反射形光センサのレンズに、ほこりや汚れが付着し、発射光や反射光が通過しにくくなり、受光素子に十分な反射光が入射されなくなり、荷物が置いてあっても、荷物無の信号を発信するという問題がある。
【００１０】従来の荷物センサ３図１０は従来の荷物センサ３の概略平面配置図である。７個の投光素子１６１〜１６７を等間隔に直線上に並べた投光器１６が右側面７０３に配置されている。７個の受光素子１７１〜１７７を等間隔に直線上に並べた受光器１７が左側面７０２に配置されている。各投光素子１６１〜１６７から各受光素子１７１〜１７７へ向かって赤外線または赤色光が互いに平行に走っている。
【００１１】この従来の荷物センサ３によれば検知可能領域は、ロッカー・ボックスのほぼ全範囲へ広がるが、荷物センサのコストが高くなり問題である。
【００１２】そこで、本発明の目的は、上記問題点を解決する新たな荷物センサを提供することである。
【００１３】
【課題を解決する手段】上記目的は、請求項１に記載の本発明に係る荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサ、すなわち、制御部と複数のロッカー・ボックスとを備えた荷物等自動管理ロッカー装置の各ロッカー・ボックスの左右側面のいずれか一方の側面に複数の反射形光センサを配置し、他方の側面に複数の反射板または反射テープを配置し、各反射形光センサは対応する反射板または反射テープに光を照射し、その反射光を当該反射形光センサが受光できるように配置して、すべての反射形光センサが受光しているときには、当該ロッカー・ボックスの中に荷物はないと判断し、荷物無の信号を制御部へ発信し、他方、いずれか１つの反射形光センサが受光していないときには、当該ロッカー・ボックスの中に荷物が有ると判断し、荷物有の信号を制御部へ発信する荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサによって、達成される。
【００１４】本発明に係る荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサの好ましい実施態様においては、請求項２に記載のように、各反射形光センサが投光素子と受光素子とを有し、投光素子が所定のパルス波形で駆動され、変調した光を出力する赤色ＬＥＤまたは赤外ＬＥＤである。
【００１５】また、本発明に係る荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサの好ましい実施態様においては、請求項３に記載のように、各反射形光センサが、穴径に比べて十分に深い円柱状のスリット穴を２個近接して平行に形成し、当該一方のスリット穴の奥に小径の投光素子を配置し、当該他方のスリット穴の奥に小径の受光素子を配置してなり、当該投光素子から発し、当該一方のスリット穴の軸方向に沿って投射される光が反射板または反射テープで反射し、当該他方のスリット穴の奥の受光素子で受光される際の入射光と反射光とのなす角が０．５°以下である。
【００１６】また、本発明に係る荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサの好ましい実施態様においては、請求項４に記載のように、受光素子がフォトトランジスタまたはフォトダイオードである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサの実施形態について、添付図面を参照して、詳細に説明する。
【００１８】図１、図２、はそれぞれ、本発明の荷物センサの水平断面図及び実施形態の平面図である。光センサ１は、光学ホルダ１０１に５対の反射形光センサを組み込んでなり、すべての反射形光センサは水平面内に配置され、かつ、各光センサが法線となす角（傾斜角）θ１、θ２、θ３、θ４、θ５は、それぞれ１１０°、１２０°、９０°、８０°、７０°であり、各光センサ間のピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、３７mmと一定にした。反射形光センサは、投光素子１３１、１３２、１３３、１３４、１３５と受光素子１４１、１４２、１４３、１４４、１４５とからなる。投光素子として赤外線または赤色光ＬＥＤ等を用いることができ、受光素子としてＰＴ（フォトトランジスタ）やフォトダイオード等を用いることができる。光学ホルダ１０１はＡＢＳ等の樹脂製であり、取付穴１０２、１０３に挿通された不図示のねじによって、ロッカー・ボックス内の棚板上に、左側面の奥と手前との中央に接して取り付けられる。すべての投光素子及び受光素子は駆動回路部品とともにプリント基板１５０に搭載され、接続されている。
【００１９】光学ホルダ１０１には、傾斜角にほぼ等しい方向へ伸びるスリット穴１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０が形成されており、スリット穴１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の後端に投光素子１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、が取り付けられ、スリット穴１１１、１１３、１１５、１１７、１１９の後端に受光素子１４１、１４２、１４３、１４４、１４５が取り付けられている。スリット穴１１１と１１２とのピッチ、スリット穴１１３と１１４とのピッチ、スリット穴１１５と１１６とのピッチ、スリット穴１１７と１１８のピッチ、スリット穴１１９と１２０とのピッチは、それぞれ、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７Ｐ８、Ｐ９である。
【００２０】反射テープ３０１は対向する側面である右側面の棚板のわずか上方に水平方向に伸びて貼り付けられている。反射テープは、道路に設置される表示板に使用されているものと同様の材質であり、光の入射方向に反射する性質がある。本実施形態では、細かい直角プリズムを多数集合させて成形してある。
【００２１】上記の反射テープの性質から反射効率を悪化させないため投光素子と受光素子とのピッチＰ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９は、θ６、θ７、θ８、θ９、θ１０がいずれも０．５°以下となるように、小さくする必要がある。本実施形態では小型のフォトトランジスタとＬＥＤを使用している。
【００２２】投光素子１３１から発光した照射光４０１はスリット穴１１２の軸方向へ線状に照射され、反射テープ３０１上の点３１１で反射し、反射光４０２はスリット穴１１１を通って、受光素子１４１で受光される。同様に、投光素子１３２、１３３、１３４、１３５からの照射光４０３、４０５、４０７、４０９は反射テープ３０１上の点３１２、３１３、３１４、３１５で反射し、反射光４０４、４０６、４０８、４１０は受光素子１４２、１４３、１４４、１４５で受光される。
【００２３】図３は、本発明の実施形態の荷物センサをロッカー・ボックスに取り付けた状態を示す図である。光センサ１をロッカー・ボックスの左側面に接して、棚板７０４の上に取り付けてある。そして、センサや配線等が外部から見えないように目隠しとしてカバー７２０が左側面に平行に取り付けてある。カバー７２０には開口７２３が形成されており、この開口７２３を照射光や反射光が通過する。
【００２４】なお、反射率の高い荷物が反射形光センサの直近に置かれると、投光素子から発した光が荷物の表面で反射し、その反射光を受光素子が受光して、荷物無しと誤って判定されるおそれがあるそのために、本実施形態においては長いスリット穴を形成して、照射光の方向性を鋭敏にし、周辺からの不要な光の混入を防いでいるが、さらに、本実施形態では光センサをカバーの奥に配置して、荷物と光センサの距離を３mm以上としている。好ましくは、荷物と光センサとを１８mm以上離しておくと誤判定が生じにくくなる。
【００２５】図４は本発明の荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサの実施形態の概略平面配置図である。図４に示すように、本実施形態の荷物センサにおいて、検知不能の荷物の大きさはφ１４０mmとなり、実際の物品の大部分は箱形であり、より大きいので、実用上、ほとんどの荷物を検知することができる。
【００２６】なお、本実施形態とは左右を逆にして、光センサを右側面に取り付け、反射テープを左側面に取り付けるように変更してもよい。
【００２７】次に、本発明の実施形態の荷物センサにおける回路の動作について説明する。
【００２８】図５は本発明の実施形態の荷物センサにおける回路のブロック図であり、図６は本発明の実施形態の荷物センサにおける回路の各ブロックの動作波形を示している。
【００２９】この回路は定電圧回路、基準発振器、２つのパルス発振器、２つのＬＥＤ点灯回路、５つのＰＴ出力電圧の検出回路（Ｓ１〜Ｓ５）、ＯＲ回路、オープンコレクタ・トランジスタより構成される。定電圧回路には、センサ電源電圧（例えばＤＣ２４Ｖ）が入力され、ＬＥＤやＰＴ、ＩＣ等を駆動するためのＴＴＬレベル電圧（例えばＤＣ５Ｖ）に変換して各回路に供給される。基準発振器は、基準発振波形（波形９０１）を発生する。この波形９０１は、２つに分岐して一方は直接パルス発振器１に、もう一方はインバータ（反転回路）を通ってパルス発振器２に入力する。パルス発振器１からは波形９０２（φ１）が、もう一方のパルス発振器２からは波形９０３（φ２）がそれぞれ出力され、波形９０２と波形９０３は位相が１８０°ずれている。各ＬＥＤ１〜５はパルス波形により駆動され、この結果、太陽光などの直流光とは明確に区別可能な変調光（パルス状の光）が出力される。
【００３０】波形９０２（φ１）のパルスは、ＬＥＤ１、ＬＥＤ３、ＬＥＤ５を点灯させ、波形９０３（φ２）のパルスは、ＬＥＤ２、ＬＥＤ４を点灯させるとともに、それぞれ同期回路の同期信号として加えられる。このようにφ１のパルス及びφ２のパルスを同期回路の同期信号として加えられることによって、図５中の点線で示すように、ＰＴ１とＬＥＤ２との間、ＰＴ２とＬＥＤ３との間、ＰＴ３とＬＥＤ４との間、ＰＴ４とＬＥＤ５との間の干渉を避けることができる。
【００３１】次に、ＬＥＤ１とＰＴ１とＲの組合わせを用いて荷物を検知するプロセスについて説明する。この組合わせはＬＥＤ点灯回路１及び検出回路Ｓ１によって駆動される。Ｓ１は、直流カット回路、コンパレータ、同期回路、検波積分回路、波形整形回路より構成される。
【００３２】φ１のパルス（波形９０２）をＬＥＤ点灯回路１を介してＬＥＤに加えると、光に変換され、ＬＥＤ１から光線が発射し、反射テープＲに反射してフォトトランジスタＰＴ１に入射する。
【００３３】同時に、このＰＴ１にはφ２のパルス（波形９０３）で駆動されるＬＥＤ２からの光（点線）が入射する。これにより、ＰＴ１からは１８０°位相が違ったφ１とφ２に対応する信号（波形９０４）が出力される。
【００３４】前述したように、ＰＴ１はＬＥＤ１とＲの組合わせで使用するため、光学的にＰＴ１にＬＥＤ２からの光ビームＢ２が直接入らないよう（影響を低減するよう）、図１に示すようにＰＴ１を光学ホルダのスリット穴の奥に配置する。他のＰＴも同様にスリット穴の奥に配置されている。
【００３５】従って、荷物無しの場合は、波形９０４のφ１（波形９０２）に対応する信号電圧（Ａ）は高く、φ２（波形９０３）に対応する信号電圧（Ｂ）は低くなる。
【００３６】更に、荷物有りの場合は、φ１（波形９０２）に対応する電圧レベル（Ｃ）は、荷物無しの場合の電圧（Ａ）に比べてかなり低くなる。理由は、光ビームＢ１が直接荷物に当たり反射するためで、この場合、反射テープＲに反射して入射するのに比べて光量が減少するからである。φ２（波形９０３）に対応する電圧（Ｄ）は、荷物で光ビームＢ２が遮光されるので無くなり、ＯＶになる。
【００３７】一方、ＰＴ１には扉とキャビネットとの隙間や扉を開けた時、太陽光や蛍光灯等の直流光（外乱光）が入射する。他のＰＴにも同様に外乱光が入射する。
【００３８】この外乱光は、電気的に直流電圧（ＶＤＣ）となり、波形９０４に同時に現れ、信号電圧と合成される。この波形９０４は、直流カット回路を通り直流成分がカットされ、波形９０５になる。
【００３９】次に、波形９０５はコンパレータに入力され、基準電圧（Ｖref ）と比較され、基準電圧より高い信号のみが方形波に整形され、基準電圧より低い信号はＯＶとなって次段の同期回路に入力される。同時に、同期回路にはφ１（波形９０２）が入力され、基準電圧より高い信号で、かつ、φ１（波形９０２）と位相が同じ信号のみが取り出される。その結果、波形９０６が同期回路から出力される。つまり、前記にて光学的にＬＥＤ２からの光９０６がＰＴ１に直接入らないようにしたが、この同期回路によって、電気的にＬＥＤ２を駆動するφ２（波形９０３）に対応してＰＴ１が受光、出力する電圧Ｂ、Ｄを除去し、ＬＥＤ１を駆動するφ１（波形９０２）に対応して出力する信号Ａ、Ｃのみを取り出すので、誤動作が防がれる。波形９０５において、荷物が無い場合、信号Ａ、Ｂがコンパレータの基準電圧よりも高くなるが、続いて同期回路に入力することにより信号Ａのみが取り出され、荷物がある場合は、信号Ｃは電圧レベルが基準電圧を下回るのでＯＶになる。この結果、波形９０６は荷物無しの場合は、波形９０５の信号Ａに対応する部分が方形波になり、荷物有りの場合はＯＶとなる。
【００４０】次に、波形９０６は検波積分回路に入力され、方形波の場合は、図６に示すように鋸歯状波形となり、０Ｖの場合はこれを保持する。その結果として、波形９０７が得られる。この波形９０７は波形整形回路に入力される。この回路はインバータ（反転回路）になっており、荷物無しの場合は鋸歯状波形電圧レベルはこの回路の動作電圧（Ｖｔｈｒ：しきい値）よりも高くなり、回路の出力は０Ｖ（ＬＯＷ）になり、荷物有りの場合は０Ｖなので動作点を下回り、回路出力はＴＴＬレベル（ＨＩＧＨ）となる。その結果、波形９０８が得られる。波形９０８はＯＲ回路（論理和回路）に入力され、次いでオープンコレクタ・トランジスタのベースに入力され、波形９０８は再度反転され、波形９０９として出力される。すなわち、最終的に、荷物無しの場合は、トランジスタがＯＦＦされ、センサ電源電圧レベルのＨＩＧＨ信号が出力され、荷物有りの場合は、トランジスタがＯＮされ、０Ｖ（ＬＯＷ）信号が出力される。
【００４１】
【発明の効果】本発明の荷物等自動管理ロッカー装置の荷物センサによれば、ロッカー・ボックス中の荷物検知領域が広くなり、荷物の検出落ちがほとんど生じないとともに、製造コストが比較的安価であるという効果が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０４９７３
【氏名又は名称】クリナップ株式会社
【識別番号】５９８０４４９９２
【氏名又は名称】オーミック電子株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）４月１５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】狩野 彰
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２９９６３２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１１月２日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１２１８０８ |
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