物体検知装置

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【発明の名称】	物体検知装置
【発明者】	【氏名】山下征士
【要約】	【課題】複数のスポット光を照射して、その反射光の方向に基づき、測定対象領域内の物体の有無を検知する物体検知装置において、反射光がいずれのスポット光のものであるか容易に判別できる、簡易な構成の装置を提供する。【解決手段】光源１４は、２種の波長（９５０，８５０ｎｍ）の光を選択的に発することのできる発光ダイオードである。長波長通過フィルタ３０は、９５０ｎｍの光を透過し、８５０ｎｍの光を遮断する。短波長通過フィルタ３２は、逆に９５０ｎｍの光を遮断し、８５０ｎｍの光を透過する。これにより、９５０ｎｍの光が発せられたときには、レンズ２４ａにより第１のスポット光２６が形成され、第２のスポット光２８は形成されない。よって、受光部１６で受光した反射光３６は、スポット光２６の反射光であることがわかる。逆に、９８０ｎｍの光が発せられたときは、スポット光２８の反射光であることがわかる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】所定の対象領域に照射されたスポット光の反射光の方向に基づき、当該対象領域内の物体の有無を検知する物体検知装置であって、２種以上の波長の光を選択的に発することができる光源と、前記波長の種ごとに、少なくとも一つ設けられ、当該１種の波長の光を通過させ、他種の波長の光を遮断し、さらに通過した光をスポット光として前記対象領域に照射する２個以上のスポット光形成手段と、前記スポット光の反射光を受け、反射光の方向を検出する受光部と、前記選択された波長と前記反射光の方向に基づき前記対象領域の物体の有無を判定する判定手段と、を有し、前記スポット光は、これを形成した前記スポット光形成手段ごとに異なる方向に照射され、前記光源より選択的に発せられた光の波長の種に対応して前記スポット光が選択される、物体検知装置。
【請求項２】請求項１に記載の物体検知装置であって、前記スポット光形成手段は、１種の波長の光を通過させ他種の波長の光を遮断するフィルタと、光源からの光をスポット光とするレンズとから構成される、物体検知装置。
【請求項３】請求項１に記載の物体検知装置であって、前記光源は２種以上の波長を発光する単一の発光ダイオード光源である、物体検知装置。
【請求項４】請求項２に記載の物体検知装置であって、前記光源と前記受光部を覆う、可視光を遮断し赤外光を透過するカバーを有し、前記カバーと前記レンズが一体に成形されている、物体検知装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象領域に照射されたスポット光の反射光に基づき物体の有無を検出する物体検知装置に関し、特に複数本のスポット光を照射する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】所定の対象領域にスポット光を照射し、この照射されたスポット光の反射光を受光して、その方向から、その領域に物体があるか否かを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あたる。もちろん、物体としては、人に限らず車両など他のものであっても良い。照射されたスポット光の方向と対象領域における物体からの反射光の方向から、物体までの距離を算出することができ、物体の有無を検出し、さらには物体の大きさをある程度推定することができる。このようなセンサにおいて、検出範囲を広くするために、また物体が何であるかを推定するために、複数本のスポット光をその方向を変えて照射することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の物体検知装置において、一つの光源を用いて複数本のスポット光を形成する場合、各々のスポット光に対応した反射光が受光されるので、どの反射光がどのスポット光により形成されたのかの判別がつかず、検知不能になる場合があるという問題があった。
【０００４】また、スポット光の本数に対応して光源を設けた場合には、ある光源の光が他の光源の系に漏れないように、遮光板を設ける必要があった。すなわち、ある光源に対応して設けられたレンズにより一つのスポット光が形成される一方で、この同一光源からの光が、他の光源に対応して設けられたレンズにも入射して、もう一つまたはそれ以上のスポット光が形成される場合がある。このような場合には、前述の一つの光源を用いた場合と同様、いずれのスポット光に対応した反射光かが判別できず、結局物体の検知が不能となる。
【０００５】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、反射光がいずれのスポット光に対応するものであるのかを容易に判別可能な物体検知装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述の目的を解決するために、本発明にかかる物体検知装置は、所定の対象領域に照射されたスポット光の反射光の方向に基づき、当該対象領域内の物体の有無を検知する物体検知装置であって、２種以上の波長の光を選択的に発することができる光源と、前記波長の種ごとに、少なくとも一つ設けられ、当該１種の波長の光を通過させ、他種の波長の光を遮断し、さらに通過した光をスポット光として前記対象領域に照射する２個以上のスポット光形成手段と、前記スポット光の反射光を受け、反射光の方向を検出する受光部と、前記選択された波長と前記反射光の方向に基づき前記対象領域の物体の有無を判定する判定手段と、を有し、前記スポット光は、これを形成した前記スポット光形成手段ごとに異なる方向に照射され、前記光源より選択的に発せられた光の波長の種に対応して前記スポット光が選択されるものである。
【０００７】この構成によれば、選択的に発せられた光の波長に応じてスポット光が選択的に形成されるので、形成されるスポット光を限定できる。よって、反射光は、そのスポット光によるものであると判断することができ、検出不能に陥ることがない。
【０００８】さらに、前記スポット光形成手段は、１種の波長の光を通過させ他種の波長の光を遮断するフィルタと、光源からの光をスポット光とするレンズとから構成されるようにすることができる。
【０００９】また、前記光源を、２種以上の波長を発光する単一の発光ダイオード光源とすることができる。これによれば、装置の構成が簡略なものとなり、小型化が可能となる。
【００１０】また、前記光源と前記受光部を覆う、可視光を遮断し赤外光を透過するカバーを設け、前記カバーと前記レンズを一体に成形することもできる。前記のカバーの材質により、肉眼で外部から内部の構成が見えないようになり、外観品質が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。本実施形態は、光源から照射したスポット光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。
【００１２】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、一つの光源１４と、一つの受光部１６が設けられている。光源１４は、２種の波長の近赤外線を選択的に発光可能なＬＥＤ（発光ダイオード）光源である。このような光源１４は、単一のバルブの中に二つの異なる発光波長を有するダイオードが配置されており、たとえば東芝製ＴＬＲＡＧ１７６などがこのような構成を有している。この東芝製の発光ダイオードは、赤と緑に発光するものであるが、本実施形態においては、波長８５０ｎｍをピークとする光と、９５０ｎｍをピークとする光の２種の光を発する光源である。以下、この２種の光は、そのピーク波長を記して区別する。
【００１３】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有する素子（ＣＣＤまたはＭＯＳ型の個体撮像素子）を用いている。
【００１４】また、基板１２はカバー２２に納められている。カバー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（たとえば、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、装置の中身が外部より見えにくくなり外観品質、意匠性が向上する。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。このカバー２２の図中下側の面には、複数、本実施形態では２個のレンズ２４ａ，２４ｂが形成されている。このレンズ２４ａ，２４ｂによって、光源１４から発した光は、略平行な光線の第１のスポット光２６、第２のスポット光２８となる。以下、２個のレンズ２４ａ，２４ｂおよび第１および第２のスポット光２６，２８を区別して説明する必要がないときは、単にレンズ２４、スポット光２６，２８と記して説明する。
【００１５】レンズ２４ａに対向する位置には、光源１４の発する２種の波長のうち、９５０ｎｍの光を透過し、８５０ｎｍの光を遮断する長波長通過フィルタ３０が配置されている。このフィルタ３０によって、スポット光２６は８５０ｎｍの光を含まない、９５０ｎｍのビームとなる。また、レンズ２４ｂに対向する位置には、光源１４の発する２種の波長のうち、８５０ｎｍの光を透過し、９５０ｎｍの光を遮断する短波長通過フィルタ３２が配置されている。このフィルタ３２によって、スポット光２８は９５０ｎｍの光を含まない、８５０ｎｍのビームとなる。
【００１６】もし、二つのフィルタ３０，３２がなければ、二つのスポット光２６，２８が同時に照射され、受光部１６では、物体３４が符号３４ａで示す位置にあるのか、符号３４ｂで示す位置にあるのか判別することができない。本実施形態においては、２種の光を選択的に発光し、一方のみのスポット光を形成する。すなわち、９５０ｎｍの光を発したときには、この光は短波長通過フィルタ３２を通過できないので、スポット光２８は形成されず、この波長の光を透過する長波長通過フィルタ３０およびレンズ２４ａによって、波長９５０ｎｍの第１のスポット光２６が形成される。したがって、反射光３６は、符号３４ａの位置にある物体３４からの反射光であることが判定できる。一方、８５０ｎｍの光を発したときには、この光は、長波長通過フィルタ３０を通過できないので、スポット光２６は形成されず、この波長の光を透過する短波長通過フィルタ３２およびレンズ２４ｂによって、波長８５０ｎｍの第２のスポット光２８が形成される。この場合、反射光３６は、符号３４ｂの位置にある物体３４からの反射光であることが判定できる。
【００１７】波長９５０ｎｍの光を発した場合について説明すると、前述のように第１のスポット光２６のみが形成され、この光路上の符号３４ａの位置に物体３４が存在すると、その反射光は受光素子アレイ１８上の点ａの位置に結像する。また、物体３４が符号３４ｃの位置にある場合は、受光素子アレイ１８上の点ｂの位置に結像する。また、物体がないときには、受光素子アレイ１８上には像が現れない。この受光素子アレイ１８上の結像位置の違い、像の有無および光源１４が発光した光の波長に基づき、図示しない判定部により検知対象領域に物体があるか否かの判定、また物体の大きさの推定が行われる。物体の大きさについての推定は、物体の載置される面が本物体検知装置１０との相対関係において定まっている場合、点ａで結像する場合のように、物体がより近くにあると判定できるときは、より大きい物体が置かれていると推定することができる。
【００１８】以上説明したように、本実施形態においては、一つの光源で２つの方向に照射されるスポット光を形成することができ、二つの光源を設けた場合のように遮蔽板を用いることがない。よって、光学系の簡素化を図ることができる。また、赤外線フィルタ材をカバーに用いたことにより、本装置の内部構成が外から視認できなくなり、外観品質が向上する。
【００１９】なお、レンズ２４ａを長波長通過フィルタ３０と同じ材質で形成し、レンズ２４ｂを短波長通過フィルタ３２と同じ材質で形成することによって、フィルタを別構成とする必要がなくなる。ただし、この場合カバー２２とレンズ２４ａ，２４ｂは別体となる。
【００２０】また、光源は、異なる波長の光を発する二つのＬＥＤとすることもできる。また、レンズは、図１中、単純な凸レンズとして図示したが、フレネルレンズなどの構成を採ることもできる。
【００２１】さらに、光源を３種以上の波長の光を発っするように構成し、３カ所以上の検知対象領域を設けることもできる。また、３つ以上のスポット光を形成する装置において、誤認することがないスポット光の組が存在する場合には、この組のスポット光は同一の波長の光で形成することもできる。たとえば、３つのスポット光を形成する場合、第１と第２、第２と第３のスポット光の組は、検出対象の領域が接近しているなどのために、いずれのスポット光による反射光か判別できないが、第１と第３のスポット光は、検出対称の領域が離れているなどのために、判別できる場合、第１と第３のスポット光は同一の波長とし、第２のスポット光はこれと異なる波長とすることができる。
【００２２】図２には、前述の物体検知装置１０を乗用車前席の乗員の有無を検出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、方向と波長の異なる２本のスポット光２６，２８を照射する。スポット光２６は座席に乗員がいる場合は、乗員の大腿部に反射し、いない場合には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、スポット光２８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。

【出願人】	【識別番号】０００００３２０７【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１２月１８日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】吉田研二（外２名）
【公開番号】	特開平１１－１８３１１７
【公開日】	平成１１年（１９９９）７月９日
【出願番号】	特願平９－３４９５５２