(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線を発生させ投光する投光器と、該投光器に対向して配置され該光線を受光する受光器とを有し、該投光器と受光器がドアの両側端或はドアの側端と固定部に対向して設置され、該受光器における該光線の受光と遮光の状態に基づき、ドアウエイ上の物体を検出するドアウエイの光電検出装置において、
前記受光器から出力される受光信号を、変更可能な増幅率で増幅する増幅率可変増幅器と、
該受光器が受光したときに得られる受光量が規定値以下の場合、該増幅率可変増幅器の増幅率を上げ、該受光量が該規定値より大きい場合、該増幅率可変増幅器の増幅率を下げるように制御する増幅率制御手段と、
を備えたことを特徴とするドアウエイの光電検出装置。
【請求項２】
前記受光器が受光したときに得られる受光量が規定値以上で、且つ前記増幅率可変増幅器の増幅率が最少の場合、前記投光器の投光駆動電流を小さくし、該増幅率可変増幅器の増幅率が規定値以上の場合、該投光駆動電流を大きくするように制御する電流制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のドアウエイの光電検出装置。
【請求項３】
前記受光器の各受光素子の近傍に、該受光素子にバイアス光を与えるバイアス光付与器が配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載のドアウエイの光電検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレベータ等のドアウエイ上の物体を、ドアウエイ上に発生させた光線の遮光の有無により検出する光電検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、エレベータの出入り口の自動ドア（かごドアと乗り場ドアを含む）は、エレベータの操作スイッチやタイマー動作などにより自動的に閉じるが、そのドアウエイ上に人などの物体がある場合、ドアがそれに触れる前に、その物体を自動的に検知して、ドアの閉動作を停止し或は開放動作を行なうことが望ましい。
【０００３】
そこで、従来、エレベータのドアの両側端（片開きドアの場合はドアの端部とドアの固定側受部）に、多数の投光素子と受光素子を各々対向させて所定間隔で配置し、各投光素子からの投光により、ドアウエイ上に多数の光線（光ビーム）を水平に発生させ、それらの光線の遮光を検出することにより、ドアウエイ上の物体を検出する光電検出装置が、特開平８−２０８１６２号公報などにより提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種のドアウエイの光電検出装置は、開閉動作するドアの先端部（又はドア端部と固定側受部）に投光素子と受光素子が対向して配置されるため、ドアが閉じる際には、投光素子と受光素子間の距離が最短距離に近づき、開く際には最大距離まで広がる。このため、ドアが全開の状態で物体を検出できるように、投光素子の投光強度を十分な強度に設定し、受光回路の受光感度を十分高く設定した場合、ドアが完全閉鎖付近まで閉じた位置では、受光素子が高い照度の光を受けて飽和し易くなる。このため、ドアが閉じかけたとき、ドアの間に手の指などの比較的小さい物体或は薄く透光性のある物体が入った場合、受光素子の受光信号は遮光と非遮光間で非常に変化が少なく、その物体を検出しにくいという問題があった。
【０００５】
このため、上記従来の光電検出装置では、投光素子の投光動作により発生する光ビームの平均強度をドアの開閉状態に応じて算出し、この平均強度からある係数を減算した値を可変閾値として所定時間毎に算出し、その閾値を用いて光ビームの遮光の有無の判定つまり物体検出の判定を行なっているが、投光素子と受光素子が非常に接近する閉鎖まぢかのドアの間に、指などの小さい物体が入った場合、上記と同様に、やはり受光素子が高い照度の光を受けて飽和し、また、受光信号を増幅する増幅器の増幅動作が飽和するため、小さい物体が検出しにくいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ドアウエイ上の物体を、ドアの端部に配置した投光器と受光器間に発生させた光線の遮光の有無によって、確実に検出することができるドアウエイの光電検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光電検出装置は、光線を発生させ投光する投光器と、投光器に対向して配置され光線を受光する受光器とを有し、投光器と受光器がドアの両側端或はドアの側端と固定部に対向して設置され、受光器における光線の受光と遮光の状態に基づき、ドアウエイ上の物体を検出するドアウエイの光電検出装置において、受光器から出力される受光信号を、変更可能な増幅率で増幅する増幅率可変増幅器と、受光器が受光したときに得られる受光量が規定値以下の場合、増幅率可変増幅器の増幅率を上げ、受光量が規定値より大きい場合、増幅率可変増幅器の増幅率を下げるように制御する増幅率制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の作用・効果】
このような構成の光電検出装置では、投光器からの投光動作により光線がドアウエイ上に発生し、受光器が光線を受光し、受光信号を出力する。その受光信号の受光量により受光か遮光かを判定し、遮光の場合、ドアウエイ上の物体を検出する。ドアの開閉動作時に光電検出動作が行なわれた場合、投光器と受光器間の距離は大きく変化するが、受光信号を増幅する増幅器の増幅率は、増幅率制御手段によって受光器の受光量に基づき制御される。
【０００９】
このため、ドアが閉じる場合、投光器と受光器間の距離が短くなり、受光器の受光量が増大するため、受光素子やその信号を増幅する増幅器が飽和して、小さい物体が検出しにくいが、本発明では、受光器の受光量が増大した時、増幅率制御手段が増幅器の増幅率を下げるように動作するため、受光素子の飽和や増幅器の飽和を防止して、ドアが閉じる際のドアウエイ上の小物体を確実に検出することができる。
【００１０】
また、受光器が受光したときの受光量に基づき、投光器の投光駆動電流を制御する電流制御手段を設ければ、ドアが閉じるとき、投光器と受光器間の距離が短くなって、受光器の受光量が増大すると、電流制御手段が投光器の投光駆動電流を下げるように制御することができる。このため、投光器の投光量が低下し、それに応じて受光器の受光量が下がり、受光素子の飽和や増幅器の飽和を防止して、ドアが閉じる際のドアウエイ上の小物体を、一層確実に検出することができる。
【００１１】
更に、受光素子にフォトトランジスタを使用し、暗い部分に投光器、受光器を設置した場合、受光器の受光量が低いと、受光限界性能が低下するが、受光器の各受光素子の近傍に、受光素子にバイアス光を与えるバイアス光付与器を配置すれば、受光動作時にバイアス光付与器が発光して、バイアス光を各受光素子に与えるため、受光限界性能を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はエレベータの光電検出装置のブロック図を示している。１は多数の光線を一定間隔で水平に発生させる投光器であり、多数の投光素子１1 、１2 〜１n を一定間隔で配置して構成される。２は投光器１に対向して配置される受光器であり、多数の投光素子１1 、１2 〜１n に対向して配置された多数の受光素子２1 、２2 〜２n から構成される。
【００１３】
投光器１と受光器２は、エレベータのドア（かごドア或は乗り場ドア）の両側端（片開きドアの場合はドアの端部とドアの固定側受部）に対向して取り付けられる。投光器１の投光素子１1 、１2 〜１n には例えば発光ダイオードが使用され、受光器２の受光素子２1 、２2 〜２n には、例えばフォトトランジスタが使用される。受光素子にフォトトランジスタを用いた場合、より安価に受光器２を製作できるが、フォトトランジスタはその特性上、微弱な光に対する入力感度が低い。このために、受光器２の各受光素子２1 、２2 〜２n の近傍に、バイアス光付与器３として、補助投光素子３1 、３2 〜３n を配置し、補助投光素子の光をバイアス光として各受光素子２1 、２2 〜２n に与えるようにしている。ｎはドアウエイ上に発生させる光線の数、つまり投光素子、受光素子の数を示す。
【００１４】
４は投光駆動回路であり、投光器１の各発光素子に電流を供給して発光させる。投光駆動回路４の出力電流は電流制御回路９により制御され、これによって投光器１の投光量（投光素子の発光量）が制御される。電流制御回路９は、後述のコントローラ２０からの制御信号ＣＴＬに応じて、投光駆動回路４の出力電流値を制御する。制御信号ＣＴＬは、例えば電流大と電流小の２種類である。
【００１５】
６は投光側の時分割分回路であり、各投光素子に対応した出力端子を持つカウンタから構成され、後述のコントローラ２０からのクロック信号ＣＬＫを入力し、各投光サイクル毎に、ゲート回路５に対し各投光素子用の投光タイミング信号を順に出力する。ゲート回路５は、各投光素子に対応した出力回路を有し、搬送波発生用の発振回路７から送られた搬送波を、時分割回路６から出力される投光用の投光タイミング信号に重畳させる。
【００１６】
８は発振回路７の出力側に接続された搬送波の出力制御回路であり、発振回路７から送られた搬送波用のパルス信号を、各投光サイクル毎に分けるように、時分割回路６からの（ｎ＋１）番目の信号を入力し、搬送波を各投光サイクル毎に分割する。
【００１７】
１０はマルチプレクサ等から構成されるアナログスイッチであり、受光器２の出力側に設けられ、後述の受光側の時分割回路１１から出力される受光タイミング信号に応じて、受光器２の各受光素子２1 、２2 〜２n の出力回路を順に切り換え、それをプリアンプ１４の入力側に接続する。時分割回路１１はコントローラ２０からのクロック信号ＣＬＫと同期信号ＳＹＮＣを入力し、同期信号ＳＹＮＣによって指定される各受光サイクル毎に、ｎ個の受光タイミングを作るように、クロック信号ＣＬＫに応じて時分割された受光タイミング信号を順にアナログスイッチ１０に出力する。
【００１８】
１２は上記バイアス光付与器３の各補助投光素子３1 、３2 〜３n を所定の受光タイミングに合わせて順に駆動する駆動回路であり、時分割回路１１の出力側にオア回路等からなるゲート回路１３を介して接続される。
【００１９】
図２はコントローラ２０のブロック図を示している。コントローラ２０は、ＣＰＵ２１を中心に構成され、ＣＰＵ２１は、予め記憶されたプログラムに基づき、比較回路２６からの出力信号Ｖ６に基づき、受光か遮光かの判定を行なう。さらに、ＣＰＵ２１は、投光回路側からの搬送波ＣＡＲを入力し、各投光サイクルの始めと終わりに切れ目を入れるための同期信号ＳＹＮＣを出力し、受光器２の受光量に応じて、その受光信号ＤＰを増幅する増幅率可変増幅器２２の増幅率を増幅率調整信号によって増減するように動作し、且つ投光器１を投光駆動する投光駆動回路４の出力電流を制御信号ＣＴＬによって増減し、投光量（投光素子の発光量）を制御するように動作する。
【００２０】
増幅率可変増幅器２２は受光側からプリアンプ１４を通して受光信号ＤＰを入力し、ＣＰＵ２１から指令された増幅率で受光信号を増幅し、同期検波回路２３に出力する。増幅率は、例えば０〜３１の値でＣＰＵ２１により設定される。同期検波回路２３は、増幅率可変増幅器２２で増幅された受光信号Ｖ２を入力すると共に、投光側の出力制御回路８からの搬送波ＣＡＲを遅延回路２５を通して入力し、搬送波に同期して受光信号を検波し、出力する。遅延回路２５には、投光器１の投光時から受光器２の受光信号の出力時までの時間、例えば数μ秒〜１０μ秒程度が設定される。
【００２１】
２４は同期検波回路２３の出力側に接続される電圧蓄積回路で、検波された受光信号の電圧Ｖ３を、予め設定された蓄積時間ｔ３の範囲で蓄積し、これによって受光信号の蓄積量を電圧に変換し、それを電圧信号Ｖ４として比較回路２６に出力する。時間ｔ３は１光軸の概略的な受光時間である。比較回路２６は予め設定された設定値Ｖ５と電圧蓄積回路４からの受光信号の電圧値Ｖ４とを比較し、設定値以上となる電圧値の幅をパルス幅として持つ受光検出信号Ｖ６をＣＰＵ２１に出力する。
【００２２】
ＣＰＵ２１は、蓄積時間ｔ３の立ち上がりから受光検出信号Ｖ６の立ち上がりまでの時間ｔ５を算出し、この時間ｔ５を受光データとして記憶し、この受光データｔ５が予め設定した設定値より短い時、受光と判定し、設定値以上の時、遮光と判定する。また、ＣＰＵ２１は、投光・受光走査時、１本の光線でも、遮光と判定すれば、物体検出信号を出力する。２７はリレー回路等からなるＣＰＵ２１の出力回路で、ＣＰＵ２１から出力される物体検出信号を入力しドア制御回路を駆動させるためにリレー回路等を動作させる。
【００２３】
次に、上記光電検出装置の動作を、図３、図４のフローチャート、図５のタイミングチャートを参照して説明する。
【００２４】
エレベータのドアが開から閉動作に移り、光電検出装置の動作が開始されると、コントローラ２０のＣＰＵ２１は、先ず、ステップ１００で増幅率可変増幅器２２の増幅率を設定する。増幅率は例えば０〜３１が用意され、運転開始時にはその中間値例えば１８が設定される。
【００２５】
投光側の時分割回路６は、コントローラ２０から送られるクロック信号ＣＬＫに同ゲート回路５に順にパルス信号を出力し、ゲート回路５では発振回路７からの搬送波が重畳され、それらが投光駆動回路４に送られる。投光駆動回路４は投光器１の各投光素子１1 、１2 〜１n を順に投光動作させ、各投光素子１1 、１2 〜１n から順に光線を、対向する受光器２に向けて発生させていく。
【００２６】
各光線は受光器２の各受光素子２1 、２2 〜２n に順に受光されていくが、このとき、受光側の時分割回路１１は、投光時に使用したものと同じクロック信号ＣＬＫ及び同期信号ＳＹＮＣに基づき、アナログスイッチ１０を順に切り換え、受光素子２1 、２2 〜２n の出力側を順にプリアンプ１４に接続し、各受光信号ＤＰをプリアンプ１４を通してコントローラ２０に送出していく。
【００２７】
各受光信号ＤＰは増幅率可変増幅器２２に入力され、ＣＰＵ２１により設定されている増幅率で増幅される。増幅された後、各受光信号ＤＰは同期検波回路２３に送られ、同期検波回路２３は、投光側の出力制御回路８からの搬送波ＣＡＲを遅延回路２５を通して入力し、その搬送波ＣＡＲに同期して受光信号を検波し、検波した信号Ｖ３を電圧蓄積回路２４に出力する。このとき、電圧蓄積回路２４は、ＣＰＵ２１から与えられた蓄積時間ｔ３の範囲で信号Ｖ３の電圧を蓄積し、これによって受光信号の蓄積量を電圧に変換し、それを電圧信号Ｖ４として比較回路２６に出力する。
【００２８】
比較回路２６は、予め設定された設定値Ｖ５とこの電圧信号Ｖ４とを比較し、設定値以上となる電圧信号Ｖ４の幅をパルス幅として持つ受光検出信号Ｖ６をＣＰＵ２１に出力する（ステップ１１０）。ＣＰＵ２１は、蓄積時間ｔ３の立ち上がりから受光検出信号Ｖ６の立ち上がりまでの時間ｔ５を算出し、この時間ｔ５を受光データとして記憶し、この受光データｔ５が予め設定した設定値より短い場合、受光と判定し、設定値以上の場合、遮光と判定する（ステップ１２０）。受光の場合はステップ１３０に進み、受光フラグをセットし、遮光の場合はステップ１５０に進み、遮光フラグをセットする。
【００２９】
そして、遮光の場合は、１光軸の遮光であっても、次にステップ１６０に進み、遮光処理として出力回路２７に物体検出信号を出力し、ドアの停止や開放制御を行なう。一方、受光の場合は、次にステップ１４０に進み、全光軸について判定したか否かを判断し、全光軸判定を行なっていない場合、次にステップ１７０に進み、上記ステップ１００〜１７０を繰り返す。
【００３０】
全光軸について判定を行なった場合、次に、ステップ１８０に進み、遮光フラグがセットされているか否かを判定し、遮光フラグがセットされてない場合、ステップ１９０に進み、投光側の電流制御回路９に出力する投光電流の制御値が「小」か否かを判定し、投光電流の制御値が「小」のとき、ステップ２００に進み、増幅率可変増幅器２２へ与える増幅率が「２９」以上か否かを判定し、増幅率が「２９」以上の場合、ステップ２３０に進み、光電検出距離を「遠距離」に設定する。
【００３１】
一方、ステップ１９０で、投光電流の制御値が「小」ではないと判定したとき、ステップ２１０に進み、増幅率可変増幅器２２へ与える増幅率が「９」以上か否かを判定し、増幅率が「９」以上の場合、ステップ２２０に進み、光電検出距離を「遠距離」に設定する。一方、ステップ２１０で増幅率が「９」以上でない場合、ステップ２００で増幅率が「２９」以上でない場合、ステップ２４０に進む。
【００３２】
ステップ２４０では、受光量が規定値以下か否かを、ＣＰＵ２１が取り込んでだ受光データｔ５が予め設定した設定値より長いか否かにより判定し、受光データｔ５が予め設定した設定値より長い場合、受光量が規定値以下と判断して次にステップ２５０に進み、増幅率を例えば１つ上げる。受光データｔ５が予め設定した設定値より短い場合、受光量が規定値以下ではないと判断して次にステップ２６０に進み、受光量が規定値以上か否かを判定する。
【００３３】
ここで、受光データｔ５が予め設定した設定値より短い場合、受光量が規定値以上であると判断し、次にステップ２７０に進み、増幅率可変増幅器２２の増幅率が最小か否かを判定し、その増幅率が最小である場合、次にステップ２８０に進み、光電検出距離を「近距離」に設定する。一方、ステップ２７０で、増幅率が最小ではないと判断した場合、次にステップ２９０に進み、増幅率を例えば１つ下げる。一方、ステップ２６０で、受光データｔ５が予め設定した設定値より短くなく、受光量が規定値以上ではないと判断した場合、次に、ステップ３００に進む。このように、受光データｔ５が予め設定した設定値より短く、受光量が規定値より大きい場合、増幅率可変増幅器２２の増幅率を下げるように制御する。
【００３４】
ステップ３００では、全光軸の判定を行なったか否かを判定し、全光軸の判定をしてない場合、次のステップ３１０で、次の光軸の受光信号を入力した後、上記ステップ１８０に戻り、ステップ１８０〜３００までの処理を繰り返す。
【００３５】
そして、全光軸の判定を行なった場合、ステップ３２０に進み、投光側の電流制御回路９に出力する投光電流の制御値が「小」か否かを判定し、投光電流の制御値が「小」のとき、ステップ３６０に進む。ここで、光電検出距離の設定が「遠距離」か否かを判定し、「遠距離」に設定されている場合、ステップ３７０で、投光電流の制御値を「大」に設定し、この処理を終える。また、ステップ３６０で、「遠距離」に設定されていないと判定した場合はそのままこの処理を終え、再び上記のステップ１００以下を繰り返す。
【００３６】
一方、ステップ３２０で、投光側の電流制御回路９に出力する投光電流の制御値が「小」ではないと判定した時、次に、ステップ３３０に進み、光電検出距離の設定が「遠距離」か否かを判定し、「遠距離」に設定されている場合、このままこの処理を終え、再び上記のステップ１００以下を繰り返す。一方、「遠距離」に設定されていないと判定した場合、次にステップ３４０に進み、光電検出距離の設定が「近距離」か否かを判定し、「近距離」に設定されている場合、次にステップ３５０に進み、投光電流の制御値を「小」に設定し、この処理を終え、再び上記のステップ１００以下を繰り返す。
【００３７】
従って、増幅率可変増幅器２２の増幅率が最小で、光電検出距離が「近距離」に設定される場合、投光電流の制御値が「小」に設定され、これによって、投光量を減少するように制御する。なお、ステップ３４０で、「近距離」に設定されていないと判定した場合はそのままこの処理を終え、再び上記のステップ１００以下を繰り返す。
【００３８】
このように、光電検出装置の投光器１の各投光素子１1 、１2 〜１n が順に投光動作して受光器２に向けて投光が行なわれ、各受光素子２1 、２2 〜２n が順にその投光つまり各光軸を受光し、その受光量つまり受光データがＣＰＵ２１に取り込まれ、ＣＰＵ２１は受光か遮光かの判定を行なっていくが、この間、エレベータのドアが徐々に閉じていく場合、投光器１と受光器２間の距離は徐々に短くなり、受光素子の受光量が増大してくる。
【００３９】
しかし、上記のような処理を行なうことにより、受光量が増大すると、電流制御回路９に出力する投光電流の制御値を「小」にして投光電流を減少させるように制御し、且つ増幅率可変増幅器２２へ与える増幅率の指令値を徐々に低下させるように制御するため、ドアの間つまり投光器１と受光器２間の距離が短くなるに伴い、投光器１の投光量が減少し、受光量も減少してくる。このため、受光器２の受光素子が飽和することを防止し、また増幅器２２の増幅動作の飽和を防止して、ドアウエイ上の物体を確実に検出することができる。
【００４０】
更に、エレベータのドアウエイの光電検出装置の場合、投光器１或は受光器２がドアの内側の暗い部分に設置される場合が多いが、受光素子にフォトトランジスタを使用し、このような暗い部分に設置された場合、受光器２の受光量が低いと、受光限界性能が低下する。しかし、上記のように、受光器２の各受光素子２1 、２2 〜２n の近傍にバイアス光付与器３として、補助投光素子３1 、３2 〜３n が配置され、受光動作時に各補助投光素子が発光して、バイアス光を各受光素子２1 、２2 〜２n に与えるため、受光限界性能を向上させることができる。
【００４１】
なお、上記実施例ではエレベータのドアに適用した例を説明したが、他の開閉可能なドアのドアウエイ上の物体を検出する装置にも適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す光電検出装置のブロック図である。
【図２】同装置のコントローラ２０のブロック図である。
【図３】装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】装置の回路各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１−投光器
２−受光器
３−バイアス光付与器
４−投光駆動回路
９−電流制御回路
２０−コントローラ
２１−ＣＰＵ
２２−増幅率可変増幅器
２３−同期検波回路
２４−電圧蓄積回路
２６−比較回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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