(57)【要約】【課題】高感度で、それでいて比較的廉価に実現でき、運用保守も簡易になせる外部物体の接触を感知する接触感知装置を提供する。【解決手段】発光手段（赤外ダイオード）２からの光を、可撓性のある中空パイプ１内を内面１０で反射させながら伝播させ、この光を受信デバイス（フォトダイオード）４で受光し、光量検知器５で光量の変化を検出する。外部物体が中空パイプ１に接触していないときは、中空パイプ１の光の伝播状態に変化なく、光量デバイス４の受光量も変化しない。外部物体が中空パイプ１に接触すると、その圧力（歪み）により、光の伝播状態が変化し、光量検知器５で光量の変化を検出し、外部物体の接触を感知する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を内部で反射させながら伝播させる可撓性棒状の導光手段と、電気的に発光し、前記導光手段の一端に配置される発光手段と、光を電気信号に変換し、前記導光手段の他端に設置される受光手段とを備え、前記受光手段による受光状態の変化を検出することにより、外部物体の接触を感知することを特徴とする接触感知装置。
【請求項２】
光を内部に反射させながら伝播させる可撓性棒状の導光手段と、電気的に発光し、前記導光手段の一端内部に組み込まれる発光手段と、光を電気的に変換し、前記導光手段の他端内部に組み込まれる受光手段とを備え、前記受光手段による受光状態の変化を検出することにより、外部物体の接触を感知することを特徴とする接触感知装置。
【請求項３】
前記導光手段は、少なくとも内面が平滑で乱反射の少ない中空パイプ状であることを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の接触感知装置。
【請求項４】
前記導光手段は、透明な棒状体であることを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の接触感知装置。
【請求項５】
前記受光手段による受光状態の変化は、受光量の変化を検出することであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の接触感知装置。
【請求項６】
前記受光手段による受光状態の変化は、受光パターンの変化であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の接触感知装置。
【請求項７】
前記接触感知装置又は導光手段は、柔軟性のある支持装置によって取り付けられることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６記載の接触感知装置。
【請求項８】
前記導光手段は、断面形状が円形であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７記載の接触感知装置。
【請求項９】
前記導光手段は、断面形状が楕円形であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７記載の接触感知装置。
【請求項１０】
前記導光手段は、断面形状が多角形であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７記載の接触感知装置。
【請求項１１】
前記導光手段は、直線状であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０記載の接触感知装置。
【請求項１２】
前記導光手段は、曲線状であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０記載の接触感知装置。
【請求項１３】
前記発光手段は、赤外ダイオードであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１又は請求項１２記載の接触感知装置。
【請求項１４】
前記発光手段は、レーザ光であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１又は請求項１２記載の接触感知装置。
【請求項１５】
前記受光手段は、フォトトランジスタであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３又は請求項１４記載の接触感知装置。
【請求項１６】
前記受光手段は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３又は請求項１４記載の接触感知装置。
【請求項１７】
前記受光手段は、光電管であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３又は請求項１４記載の接触感知装置。
【請求項１８】
前記受光手段は、ＣＣＤであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３又は請求項１４記載の接触感知装置。
【請求項１９】
前記受光手段は、ビジコンであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３又は請求項１４記載の接触感知装置。
【請求項２０】
請求項１から請求項１９に記載のいずれかの接触感知装置の導光手段を、開閉する空間に面する一方の辺又は両方の辺に弾力性のある支持手段により装着したことを特徴とする安全ドア装置。
【請求項２１】
請求項１から請求項１９に記載のいずれかの接触感知装置の導光手段を、開閉する空間に面する一方の辺又は両方の辺に弾力性のある支持手段により装着したことを特徴とするシャッター装置。
【請求項２２】
請求項１から請求項１９に記載のいずれかの接触感知装置の導光手段を、開閉する空間に面する一方の辺又は両方の辺に弾力性のある支持手段により装着したことを特徴とする門扉装置。
【請求項２３】
請求項１から請求項１９に記載のいずれかの接触感知装置の導光手段を、いずれか一辺に装着したことを特徴とする感知シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外部物体の接触を感知する接触感知装置、及びそれを用いた安全ドアー装置、シャッター装置、門扉装置、感知シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電車のドア、エレベータの扉、ガレージのシャッター等の安全装置には、危険状態を検知するために、圧力スイッチによる圧力の検出、ゴムなどのエアーパイプの空気圧の変化の検出などの方法が用いられている。
【０００３】
圧力スイッチによる方法は、ドア又はシャッターの一辺に２〜４個程度の圧力スイッチを設置し、ドア又はシャッターが正常に閉じられた場合は、全ての圧力スイッチがＯＮ（又はＯＦＦ）になる。これに対して、異物が存在した場合は、少なくとも１個のスイッチがＯＦＦ（又はＯＮ）になるため、異物の存在が検知できる。
【０００４】
ゴムなどのエアーパイプの圧力の変化の検出は、密封された柔軟性のあるパイプをドア又はシャッターの一辺に取り付け、異物による空気圧の変化を検知するものであり、高感度の空気圧検出手段と併用することにより、高感度に異物の検出が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の方法のうち、圧力スイッチによる方法は、電気的処理が可能であり、比較的安価に実現できるが、薄いシート状のもの、鉛筆など細い棒状のものなどが検出できないことが多く、十分な検出感度が得られないという問題がある。
【０００６】
また、ゴムなどのエアーパイプの圧力の変化を検出する方法は、高感度空気圧センサは非常に高価であること、平常時にパイプ圧を一定に保つ構造、機構が複雑となり、運用保守作用が煩雑になる、など実用上の課題が大きいという問題ある。
【０００７】
この発明は上記問題点に着目してなされたものであって、高感度で、それでいて比較的廉価に実現でき、運用保守も簡易になせる外部物体の接触を感知する接触感知装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題が解決するための手段】
この発明の接触感知装置は、光を内部で反射させながら伝播させる可撓性棒状の導光手段と、電気的に発光し、前記導光手段の一端に配置される発光手段と、光を電気信号に変換し、前記導光手段の他端に設置される受光手段とを備え、前記受光手段による受光状態の変化を検出することにより、外部物体の接触を感知する。
【０００９】
この発明の接触感知装置では、導光手段に何らかの外圧が加えられない場合、及び外圧が加えられても、外圧が一様の場合など、導光手段の形状寸法が変化しない場合は、この導光手段の光の伝播状態は変化しない。これに対して、この導光手段の一部に力が加えられ、あるいは一定の外圧が除去され、外形寸法が変化（歪みの発生）した場合は、光の伝搬状態が高感度で変化する。
【００１０】
導光手段は、中空パイプ、あるいは透明な棒状体である。断面形状は、円、楕円、多角形などを問わないが、光の伝播に適した断面が望ましい。また、導光手段は必ずしも直線状態である必要はなく、曲率があまり大きくなければ曲線状であっても良い。導光手段としての中空パイプは内面が、平滑、且つ反射損失が小さくなるように仕上げ（鏡面加工、メッキ等）られることが望ましい。導光手段の材質は、アルミ、樹脂、ガラス繊維など、導光性の良いものなら何であっても良い。
【００１１】
発光手段としては、例えば赤外ダイオード、レーザ光などが使用される。受光状態の変化としては、受光量の変化、受光パターンの変化として検出される。受光手段は受光量検出用として、例えばフォトトランジスタ、フォトダイオード、光電管等を使用する。また、受光手段はパターン検出用として、例えば撮像手段としてＣＣＤ、ビジコン等が使用される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態である外部物体の接触感知装置の構成を示す概略図である。この接触感知装置は、可撓性で中空状のパイプ１と、このパイプ１の一方端に配置される発光手段２と、前記パイプの他方端に配置される受光手段３とから構成されている。受光手段３は、受光光量の変化を検出する場合の受光デバイス４と、受光デバイス４の出力により、受光光量の変化を検出する光量検知器５とからなるものである。
【００１３】
なお、ここではパイプ１の両端に発光手段２と受光デバイス４を配置しているが、発光手段２と受光デバイス４を、パイプ１の両端内に入れても良い。このようにすると、１本のパイプで接触感知装置が構成され、取扱・設置が便利となる。
【００１４】
パイプ１は、アルミニウム、樹脂、ガラス繊維などを材料にするものであって、内面が平滑、且つ反射損失の小なるように仕上げられている。仕上げは、例えば鏡面加工、メッキ等である。発光手段２としては、赤外ＬＥＤ、レーザ光、白熱ランプ等が使用される。受光デバイス４は、フォトトランジスタ、フォトダイオード、光電管などが使用される。光量検出器５から安全手段８に制御信号が入力される。安全手段８は、例えばモータの停止、警報の発生、緊急ブレーキ等として動作する。　この実施形態接触感知装置において、発光手段２から発せられた光９は、図２に示すように、中空のパイプ１の内面１０で反射して、パイプ１内を伝播して、受光デバイス４に至る。受光デバイス４で受光された光量は、光量検出器５で検知される。パイプ１に外部物体が接触しないときは、パイプ１の光の伝播光路は変化なく、したがって光量検知器５で検知される光量も変化しない。
【００１５】
しかし、外部物体がパイプ１の外周面に接触すると、パイプ１の一部に力が加えられ、外形寸法が変化（歪みの発生）し、光の伝播状態が高感度で変化する。これにより、光量検知器５の検知光量も変化する。この変化量の検出により、外部物体の接触したことが検出され、安全手段８を動作させる。
【００１６】
図３は、この発明の他の実施形態接触感知装置の概略構成を示す図である。この実施形態接触感知装置も、中空のパイプ１と、発光手段２と、受光手段３とから構成されている。受光手段３は、図１に示したものと相違し、受光パターンの変化を検出するイメージセンサ６と、受光パターンの変化を検出するパターン比較・認識手段７とから構成されている。
【００１７】
この実施形態接触感知装置においても、発光手段２より発生された光９は、図２に示すように、パイプ１の内面１０で反射して、パイプ１内を伝播して、イメージセンサ６に至る。パイプ１に外部物体が接触しないときは、パイプ１の光の伝播特性は変化せず、したがって、イメージセンサ６で検知されるパターンは一定であり、パターン比較・認識手段７は光パターンの変化を検知しない。
【００１８】
外部物体がパイプ１の外周面に接触すると、パイプ１の一部に力が加えられ、外形寸法が変化し、光の伝播状態が高感度に変化する。これにより、イメージセンサ６で検知されるパターンも変化する。このパターン変化をパターン比較・認識手段７によって検出し、外部物体の接触を検出する。
【００１９】
なお、図１、図３に示す実施形態において、導光手段として、中空のパイプ１を使用したが、これに加えて可撓性のある透明の棒状体１１を使用しても良い。この場合は、光９は図４に示すように、棒状体１１と空気との接触面１０ｂで反射しながら、透明の棒状体１１内を伝播する。なお、上記パイプ１と、ここで使用した棒状体１１は、断面形状が円形で直線状であるが、断面形状は楕円形、多角形でも良く、光の伝播に適するものであればその他の形状でも良い。また直線状でなく、曲線状のものであったり、太さが均一でなく、場所・位置に応じて太さが変化しているものであっても良い。
【００２０】
図５は、この発明の他の実施形態を示す概略図であり、図１、図３で示した接触感知装置をシャッターへ取り付けた場合を示す。図５において、上下動式シャッターの扉１２の下方端の両端に突部１５ａと、両突部１５ａ間に凹部１５ｂを設け、凹部１５ｂに弾力性のある支持手段１４を介して、上述した接触感知装置の導光手段（中空のパイプ又は透明の棒状体）１３を取り付けている。導光手段１３は取り付けられた状態で、突部１５ａよりも下方に出ないように設置してある。なお、導光手段１３は発光手段２と受光手段３を含むものである。
【００２１】
このシャッターにおいて、扉１２を上方から下方に降ろして（閉めて）くると、扉１２と地面（コンクリート）１６の間に物体（外部物体）がない場合は、突部１５ａが地面１６に当たるまで扉１２が降りてくる。一方、扉１２と地面１６の間に物体１８が存在すると、扉１２が下降中途で突部１５ａが地面１６に当たる前に物体１８が導光手段１３に当たり、その圧力により導光手段１３内の光伝播状態が変化し、接触感知装置が物体１８の検知を行う。この物体検知により扉の下降を止める。
【００２２】
図６は、この発明の更に他の実施形態を示す概略図であり、図１、図３で示した接触感知装置を両開き引き戸へ取り付けた場合を示す。図６において、両開きドア１７ａ、１７ｂの互いに対接合する右方端と左方端の上端と下端に、突部（突辺部）１５ａ、１５ｂと、長手状の切り込み部１９ａ、１９ｂを設け、切り込み部１９ａ、１９ｂに弾力性のある支持手段１４ａ、１４ｂを介して、上述した接触感知装置の導光手段１３ａ、１３ｂを取り付けている。導光手段１３ａ、１３ｂは取り付けられた状態で、突部１５ａ、１５ｂよりも外方（右方あるいは左方）に出ないように設置している。
【００２３】
この両開き引き戸において、両開きドア１７ａ、１７ｂを開いた状態から、閉じる方向に移動させると、左の両開きドア１７ａと右の両開きドア１７ｂの間に物体（外部物体）がない場合は、突部１５ａ、１５ｂが互いに相手方の両開きドアに当たるまで、両開きドア１７ａ、１７ｂは移動する。しかし、両開きドア１７ａ、１７ｂの間に物体１８が存在すると、両開きドア１７ａ、１７ｂが完全に閉まるまでに、導光手段１３ａ、１３ｂに物体１８が当たる。そして、その圧力により導光手段１３ａ、１３ｂの光伝播状態が変化し、接触感知装置が物体１８の検知を行う。この物体検知により、両開きドア１７ａ、１７ｂの移動を停止する。
【００２４】
図６の実施形態において、外部物体の接触の態様によって、接触感知装置の導光手段の撓みは、図７に示すようになる。図７の（ａ）は、外部圧力のない場合、図７の（ｂ）は下部に圧力が与えられた場合、図７の（ｃ）は上部に圧力が与えられた場合、図７の（ｄ）は中央部に圧力が加えられた場合である。図７の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の場合は、１部に圧力が加わるので、光伝播状態が変化し、この変化を検出することにより、外部物体の接触が検知できる。
【００２５】
なお、図６において、導光手段１３ａ、１３ｂは互いに相対面する位置にあるが、図６のものに代えて、突部１５ａ、１５ｂを除去し、切り込み部１９ａ、１９ｂ相当部を面一にし、導光手段１３ａ、１３ｂは互いにずらした位置に配置しても良い。また、図６において、支持装置は２ヶ所に設けているが、何ヶ所でも、あるいは全面でも構わない。
【００２６】
図８は、この発明の更に他の実施形態である接触感知装置を示す概略図である。この実施形態接触感知装置は、図１、図３に示した接触感知装置に相当する導光手段１３と、この導光手段１３の長手方向の外周面と、支持棒２１との間に張設されるシート２０と、支持棒２１とから構成されている。
【００２７】
この実施形態装置では、シート２０のいずれかの点、箇所に外部物体が当たると、その圧力により、導光手段１３に歪みが生じ、上述した他の実施形態と同様に、光の伝播状態が変化する。この光の伝播状態の変化による光量の変化、光パターンの変化を検知することにより、外部物体の接触を検知することができる。
【００２８】
また、上記した図１の実施形態の発光手段、受光手段は、１個の素子を想定しているが、複数個の素子を並置しても良い。むしろ複数個並置した方が、より感度が向上する。
【００２９】
【発明の効果】
この発明によれば、光を内部で反射させながら伝播させる可撓性棒状の導光手段と、電気的に発光し、前記導光手段の一端に配置される発光手段と、光を電気信号に変換し、前記導光手段の他端に設置される受光手段とから構成されるので、広く使用されている一般的なパイプ、樹脂製の棒、発光デバイス・受光デバイスを主要部品とでき、装置が安価となる。
【００３０】
また、簡単かつ堅牢な構造で実現可能であり、安価で長期使用に対して保守メンテナンスが容易となる。また、僅かな圧力により導光手段の光伝播状態が変化し、高感度にパイプに指で軽く触れた程度の接触を感知できる。また、ドアの間に名刺１枚挟まった状態でも、ほとんど感度が低下しない。ドア全体に身体をぶつけても、また足で蹴っても感知しない等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態である接触感知装置の構成を示す概略図である。
【図２】同実施形態接触感知装置の導光手段である中空パイプ内の光伝播を説明する図である。
【図３】この発明の他の実施形態である接触感知装置の構成を示す概略図である。
【図４】上記実施形態接触感知装置の導光手段である透明棒状体内の光伝播を説明する図である。
【図５】この発明の更に他の実施形態である車庫のシャッター装置を示す概略図である。
【図６】この発明の更に他の実施形態である両開き引き戸を示す概略図である。
【図７】同両開き引き戸の接触感知装置の外部物体の接触の態様に応じた導光手段の撓みを説明する図である。
【図８】この発明の更に他の実施形態である接触感知装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　導光手段
２　　　　　　　　　　発光手段
３　　　　　　　　　　受信手段
４　　　　　　　　　　受光デバイス
５　　　　　　　　　　光量検知器
６　　　　　　　　　　イメージセンサ
７　　　　　　　　　　パターン比較・認識手段
８　　　　　　　　　　安全手段
９　　　　　　　　　　光
１０　　　　　　　　　内面
１１　　　　　　　　　光の反射面
１２　　　　　　　　　上下動式シャッターの扉
１３　　　　　　　　　導光手段
１４、１４ａ、１４ｂ　弾力性ある支持手段
１５ａ、１５ｂ　　　　突部
１６　　　　　　　　　地面
１７ａ、１７ｂ　　　　両開きドア
１８　　　　　　　　　外部物体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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