(57)【要約】【課題】  パッシブ型測距装置を用いた構成によって、受光レンズの基線方向に沿った複数の領域に位置する被検知物体の検知が可能となる光電スイッチを提供する。【解決手段】  一対のラインセンサによって同一平面上の異なる位置から被検知物体を撮像して出力データを出力する受光手段（１１）と、前記一対のラインセンサの基線方向に沿って設けられた複数の検知領域を特定する前記ラインセンサの基準データを記憶する記憶手段（１３）と、前記出力データを前記基準データと比較し、前記被検知物体が前記複数の検知領域のいずれに位置しているかを判別し、判別結果に応じた検知信号を出力する制御手段（１２）とを有する。【選択図】          図３
2005172701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のラインセンサによって同一平面上の異なる位置から被検知物体を撮像して出力データを出力する受光手段と、
前記一対のラインセンサの基線方向に沿って設けられた複数の検知領域を特定する前記ラインセンサの基準データを記憶する記憶手段と、
前記出力データを前記基準データと比較し、前記被検知物体が前記複数の検知領域のいずれに位置しているかを判別し、判別結果に応じた検知信号を出力する制御手段と、
を有することを特徴とする光電スイッチ。
【請求項２】
前記基準データは、前記基線方向に直交する方向に沿って設けられた複数の検知領域を特定する基準データを更に含むことを特徴とする請求項１記載の光電スイッチ。
【請求項３】
前記制御手段は、前記出力データを用いて前記被検知物体までの距離を算出し、当該距離から前記被検知物体が位置する検知領域を判別することを特徴とする請求項２記載の光電スイッチ。
【請求項４】
前記受光手段を用いて任意の領域における複数の代表点での測定を行い、前記複数の代表点での測定データを前記基準データとして前記記憶手段に記憶して、前記任意の領域を新たに検知領域として設定する領域設定手段を更に含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光電スイッチ。
【請求項５】
任意の情報を表示する表示部と、該表示部と平行な面に視野を有する請求項１から４のいずれか１つに記載の光学スイッチと、該光学スイッチが出力する前記検知信号に応じた処理を行う制御部とを有し、
前記複数の検知領域が前記視野内に形成されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電スイッチに関し、特にパッシブ型測距装置を用いて予め設定された領域内に被検知物体が存在するかどうかを判別して判別信号を出力する光電スイッチ及びこれを備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光電スイッチの代表的なものとして、アクティブ型測距装置を用いた三角測距方式によるスイッチがある。図１は、このような光電スイッチの代表的な構成を示している。三角測距方式では、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ素子（ＬＤ）等の発光素子１から出射されたビーム光α１が、投光レンズ２を介して直線状に投光され、被検知物体３によって反射される。反射した散乱反射光α２は、受光レンズ４により集光され、受光素子５（例えばＣＣＤの集合体）によって受光される。このようにして撮像された被検知物体３の像を元に、三角法の原理を用いて投光レンズ２から被検知物体３までの距離を算出し、被検知物体３が所定の領域内に存在しているかどうかを判別する。
【０００３】
上述のアクティブ型測距装置を用いた方法では、図１に示すように、被検知物体３が距離Ｌ１からＬ２まで遠ざかるとき、距離Ｌ２−Ｌ１の間に対応する位置は受光素子５の幅Δ１の領域に撮像される。ここで、受光レンズ４の中心位置と受光素子５との間の距離は、受光レンズ４と被検知物体３との距離に比べて著しく小さいため、例えばＬ２−Ｌ１が一定であっても、その位置が投光レンズ２に近い場合と遠い場合では、その距離が遠くなるほど、受光素子５上の撮像領域Δ１が小さくなる、すなわち被検知物体が遠くなるほど、距離算出に用いる画素データが小さくなり、測距精度が低下してしまうことを意味している。よって、遠距離に位置する被検知物体３の測距制度を向上させるためには、受光レンズ４と受光素子５との距離（受光レンズ４の焦点距離）を大きくする、または受光素子５の大きさを大きくしかつその画素密度を密にする等の方法が考えられるが、いずれも装置自体が大型化してしまうという問題点があった。
【０００４】
このような問題については、例えば特許文献１に見られるように、パッシブ型測距装置を用いて被検出物体までの距離を算出し、求めた距離と予め設定された検知エリアとの位置関係に応じて、被検知物体が検知された検知エリアに対応する信号を出力する光電スイッチの構成を用いることによって、遠距離の被検知物体に対しても測距精度が高く、かつ小型の光電スイッチの実現が可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２３３５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された光電スイッチは、図２（ａ）に示すように、被検知物体３の像β１、β２を光軸が互いに平行な２つの受光レンズ４ａ、４ｂ（基線長Ｘ０）を介して受光素子５ａ、５ｂに受光し、２つの受光像の互いのずれ量（位相差）を求めることによって、被検知物体３までの距離Ｌ０を算出するため、光電スイッチを大きくすることなく、遠距離の物体の測距精度を向上させるものである。
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、パッシブ型測距装置７が、光軸に平行な直線上の物体の位置を検知する光電スイッチの構成を開示している。すなわち、図２（ｂ）に示すように、測距装置７の正面に所定の距離毎にスイッチ機能のオン領域及びオフ領域を設定しておき、測距装置７が測距した物体の距離がオン領域内の距離にあるかどうかを判別し、オンオフ動作をするものである。このような構成では、図２（ｂ）中の直線上から左右方向に離れた領域に存在する被検知物体に関しては検知できないという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、パッシブ型測距装置を用いた構成によって、受光レンズの基線方向に沿った複数の領域に位置する被検知物体の測距及び検知が可能となる光電スイッチ及びこれを備えた装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、一対のラインセンサによって同一平面上の異なる位置から被検知物体を撮像して出力データを出力する受光手段と、前記一対のラインセンサの基線方向に沿って設けられた複数の検知領域を特定する前記ラインセンサの基準データを記憶する記憶手段と、前記出力データを前記基準データと比較し、前記被検知物体が前記複数の検知領域のいずれに位置しているかを判別し、判別結果に応じた検知信号を出力する制御手段と、を有するように構成される。このような構成によれば、複数の検知領域の基準となるラインセンサの出力データを予め記憶しておき、被検知物体を撮像した時の出力データと基準の出力データとを比較して、例えば基準データの所定範囲から外れた場合に、その物体が複数の領域のいずれにあるかを判別して、その領域に応じた検知信号の出力を行うため、パッシブ型測距装置を用いた構成によって、受光レンズの基線方向に沿った複数の領域に位置する被検知物体の検知が可能となる光電スイッチを提供することが可能である。
【００１０】
請求項１記載の光電スイッチは、例えば請求項２記載のように、前記基準データは、前記基線方向に直交する方向に沿って設けられた複数の検知領域を特定する基準データを更に含むように構成することもできる。
【００１１】
請求項２記載の光電スイッチは、例えば請求項３記載のように、前記制御手段が、前記出力データを用いて前記被検知物体までの距離を算出し、当該距離から前記被検知物体が位置する検知領域を判別するように構成することもできる。
【００１２】
請求項１から３のいずれか１つに記載の光電スイッチは、例えば請求項４記載のように、前記受光手段を用いて任意の領域における複数の代表点での測定を行い、前記複数の代表点での測定データを前記基準データとして前記記憶手段に記憶して、前記任意の領域を新たに検知領域として設定する領域設定手段を更に含むように構成することもできる。
【００１３】
また、本発明は、請求項５記載のように、任意の情報を表示する表示部と、該表示部と平行な面に視野を有する請求項１から４のいずれか１つに記載の光学スイッチと、該光学スイッチが出力する前記検知信号に応じた処理を行う制御部とを有し、前記複数の検知領域が前記視野内に形成されていることを特徴とする装置として構成することもできる。このような構成によれば、受光レンズの基線方向に沿った複数の領域に位置する被検知物体の検知が可能となるだけでなく、これらの検知結果に基づくデータ入力等の動作を行うことが可能となる装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、予め各領域の基準となるラインセンサの出力データを記憶しておき、被検知物体の出力データと比較して基準データの所定範囲から外れた場合等に、物体がその領域内に存在するかどうかを判別して、その領域に対して判別に応じた検知信号の出力を行うため、パッシブ型測距装置を用いて、受光レンズの基線方向に沿った複数の領域に位置する被検知物体の検知が可能となる光電スイッチを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
まず、本発明による実施例１について図面を用いて詳細に説明する。図３は、本実施例による光電スイッチ１０の構成を示すブロック図である。光電スイッチ１０は、受光装置すなわちパッシブ型測距装置１１と、制御部１２と、メモリ１３と駆動指令出力部１４とで構成されている。測距装置１１の詳細な構成及び動作については後述する。制御部１２は、測距装置１１からの出力データを受信し、相互データ通信等が可能に電気的接続されているメモリ１３からプログラム等を読み込み実行して、被検知物体３の位置及び距離を算出する。また、制御部１２は駆動指令出力部１４と接続されており、算出された被検知物体のデータに基づく指令信号（検知信号）を出力する。メモリ１３は、上述の制御部１２で動作するプログラム等の他に、検知判断を行う複数の領域についてその基準となるラインセンサの出力データを予め記憶しており、算出した被検知物体３の位置データとの比較の際に、制御部１２とデータの相互通信を行う。また、メモリ１３は、制御部１２から出力されたデータを一時格納する機能も有する。駆動指令出力部１４は、制御部１２からの指令に基づいて、外部装置の信号入力端子にオンまたはオフに対応する信号を出力する。
【００１７】
図４は、図３に示されたパッシブ型測距装置１１の内部の構成及び検知領域との関係を示す図である。測距装置１１は、集光レンズで構成されたレンズ２１ａ、２１ｂと、ラインセンサ２２ａ、２２ｂと、出力部２３とを有する。レンズ２１ａ、２１ｂは、これらの中心を結ぶ基線方向に基線長Ｘ０だけ離れてそれぞれの光軸が平行となるように配置され、ラインセンサ２２ａ、２２ｂは、それぞれ同一焦点距離ｆだけ離れた位置にレンズの基線方向に設けられる。出力部２３は、ラインセンサ２２ａ、２２ｂを構成する画素すなわち受光素子からアナログ信号を取り出し、これをａ側画素データ列、ｂ側画素データ列として制御部１２へ出力する。
【００１８】
続いて、本実施例１の測距装置１１の受光からデータ出力までの基本動作を説明する。図４に示すように、まず２つの光学系のうち一方を領域側レンズと定義する（本実施例１の場合はレンズ２１ａ）。ここで、レンズ２１ａ、２１ｂから基線長Ｘ０より十分に長い任意の距離Ｌ１だけ離れた位置をセンシング位置と定義し、その基線と平行なセンシング位置線上のそれぞれ幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の領域をＤ１、Ｄ２、Ｄ３とする。このとき、領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の像は、レンズ２１ａを介してラインセンサ２２ａ上に画素領域ｄ１、ｄ２、ｄ３として、それぞれ左右反対に結像する。一方、レンズ２１ｂを介して同領域Ｄ１〜Ｄ３を撮像すると、ラインセンサ２２ｂ上の所定の画素領域内に左右反対に結像する。出力部２３は、結像したラインセンサ２２ａ、２２ｂ上の画素数をアナログデータとして制御部１２に出力する。このデータは、出力される毎にメモリ１３に一時記憶される。
【００１９】
図５は、領域側レンズ２１ａを介して図４の領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が結像したラインセンサ２２ａの一例を示している。本実施例１のラインセンサ２２ａは、ライン状に整列された画素を含む画素列が、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６２まで配置されている。ここで上述のように、図４の領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が結像したラインセンサの画素領域をそれぞれｄ１、ｄ２、ｄ３とすると、それぞれの領域に含まれる画素列番号は、ｄ１がＮｏ．８７〜１０２、ｄ２がＮｏ．７１〜８６、ｄ３がＮｏ．５５〜７０となる。このとき、それぞれの領域に含まれる画素列数は、領域Ｄ１〜Ｄ３の幅の比（Ｗ１：Ｗ２：Ｗ３）と比例するが、本実施例１では、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は等しいとして、すべて同数の画素列が含まれている。
【００２０】
次に、本実施例１の測距装置による領域の判定方法の一例について図面を用いて説明する。図６は、図４に示された出力部２３から出力されたラインセンサ２２ａの画素領域（画素列番号）とセンサ出力との関係を示しており、図６（ａ）は被検知物体を検知していない場合、図６（ｂ）は被検知物体を検知した場合のデータを模式的に示している。本実施例１の光電スイッチ１０が被検知物体を検知していない場合、測距装置１１は例えば光電スイッチ１０の製造時に予め設定された任意の基準位置の測距を行っている。すなわち、図６（ａ）に示すように、測距装置１１の領域側光学系は、すべてのセンサ領域でほぼ一定値を出力する。これに対して、光電スイッチ１０が、例えば図４中の領域Ｄ２の延長線上に何らかの被検知物体を検知した場合は、図６（ｂ）に示すように、センサ領域ｄ２内で大きな出力値を出力する。このとき、被検知物体を検知したかどうかを判断するために、センサ出力値に閾値となる任意の誤差幅を設ける。このようにすることによって、閾値の幅を外れた出力値、特に閾値を大きく越える出力値を認識した場合に、制御部１２は被検知物体を検知したと判断できる。
【００２１】
次に、図７に、図３に示す本実施例１による光電スイッチ１０の制御部１２が実行する領域検知判定ルーチンのフローチャートを示す。まず、制御部１２は、測距装置１１の出力部２３を介してラインセンサ２２ａのデータ列を入力する（ステップＳ１）。次に、制御部１２は、入力したデータ列から閾値を外れたセンサ領域の画素列番号を抽出する（ステップＳ２）。続いて、抽出した画素列番号が、図５に示されるような予め設定された領域ｄ１、ｄ２、ｄ３の画素列番号を含むかどうかを判別する（ステップＳ３）。これは、複数の同時スイッチングを防止するための判別であり、本実施例１の光電スイッチ１０を複数の同時入力を認める装置のスイッチとして用いる場合は、ステップＳ３の判別を省略してもよい。したがって、ステップＳ３において、抽出した画素列番号が領域ｄ１、ｄ２、ｄ３の複数の領域を同時に含むと判別した場合は、エラー入力としてルーチンを終了する。
【００２２】
ステップＳ３において、抽出された画素列番号が設定したうちの１つの領域のみを含むと判別すると、制御部１２は、続いて上述の画素列番号に含まれる領域がセンサ領域ｄ１かどうかを判別する（ステップＳ４）。ステップＳ４において、抽出された画素列番号に含まれる領域が領域ｄ１であると判別した場合、制御部１２は、領域Ｄ１に対するオン駆動指令を駆動指令出力部１４に発し（ステップＳ５）、ルーチンを終了する。駆動指令出力部１４は、上述のように、この制御部１２からの指令に基づいて、外部装置に駆動信号を出力する。
【００２３】
ステップＳ４において、上述の画素列番号に含まれる領域がセンサ領域ｄ１でないと判別した場合、制御部１２は、抽出された画素列番号に含まれる領域が領域ｄ２かどうかを判別する（ステップＳ６）。ステップＳ６においてオン領域が領域ｄ２であると判別した場合、制御部１２は、領域Ｄ２に対するオン駆動指令を駆動指令出力部１４に発し（ステップＳ７）、ルーチンを終了する。
【００２４】
同様に、ステップＳ６において、上述の画素列番号に含まれる領域がセンサ領域ｄ２でないと判別した場合は、制御部１２は、抽出された画素列番号に含まれる領域が領域ｄ３かどうかを判別する（ステップＳ８）。ステップＳ８においてオン領域が領域ｄ３であると判別した場合、制御部１２は、領域Ｄ３に対するオン駆動指令を駆動指令出力部１４に発し（ステップＳ９）、ルーチンを終了する。また、ステップＳ８において、上述の画素列番号に含まれるオン領域がセンサ領域ｄ３でないと判別した場合は、閾値を外れた画素列番号はオン領域になかった（測定エラーである）と判別して、そのままルーチンを終了する。
【００２５】
以上のような構成及び動作とすることによって、本実施例１による光電スイッチ１０は、図４に示すように、測距装置から任意の距離だけ離れた位置の所定の領域において、ラインセンサの基準となる出力データを予め記憶しておき、任意の被検知物体を検知した場合の出力データと比較して基準データの所定範囲から外れた場合に、被検知物体が上述の所定の領域もしくはその延長線上に存在すると判別し、その検知した領域に応じたオン駆動信号の出力を行うため、受光レンズの基線方向に沿った複数の領域すなわち視野に位置する被検知物体の検知が可能となる。
【実施例２】
【００２６】
次に、本発明による実施例２について図面を用いて詳細に説明する。図８は、本実施例２によるパッシブ型測距装置１１と検知領域との関係を示す図である。測距装置１１は、集光レンズで構成されたレンズ２１ａ、２１ｂと、ラインセンサ２２ａ、２２ｂと、出力部２３とを有する。レンズ２１ａ、２１ｂは、これらの中心を結ぶ基線方向に基線長Ｘ０だけ離れてそれぞれの光軸が平行となるように配置され、ラインセンサ２２ａ、２２ｂは、それぞれ同一焦点距離ｆだけ離れた位置にレンズの基線方向に設けられる。出力部２３は、ラインセンサ２２ａ、２２ｂを構成する画素すなわち受光素子からアナログ信号を取り出し、これをａ側画素データ列、ｂ側画素データ列として制御部１２へ出力する。
【００２７】
続いて、本実施例２の測距装置１１の受光からデータ出力までの基本動作を説明する。図８に示すように、まず２つの光学系のうち一方を領域側レンズと定義する（本実施例２の場合はレンズ２１ａ）。ここで、レンズ２１ａ、２１ｂからそれぞれ距離Ｌ１から距離Ｌ２まで離れた領域に、それぞれ幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３のオン領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を定義し、その周囲の領域をオフ領域とすると、レンズ２１ａから距離Ｌ１だけ離れた基線と平行な線上にある像は、レンズ２１ａを介してラインセンサ２２ａ上に画素領域ｄ１、ｄ２、ｄ３として、それぞれ左右反対に結像する。同様に、距離Ｌ１だけ離れた線上から距離Ｌ２だけ離れた線上までのオン領域内部の像は、すべて上記の画素領域ｄ１〜ｄ３の範囲内に結像することになる。一方、レンズ２１ｂを介して同領域Ｄ１〜Ｄ３を撮像すると、ラインセンサ２２ｂ上の所定の画素領域内に左右反対に結像する。出力部２３は、結像したラインセンサ２２ａ、２２ｂ上の画素数をアナログデータとして制御部１２に出力する。このデータは、出力される毎にメモリ１３に一時記憶される。
【００２８】
本実施例２によるラインセンサ２２ａ及び２２ｂは、図５に示すような実施例１のものと同様の構成を用いている。すなわち、本実施例２のラインセンサ２２ａは、図５に示すように、ライン状に整列された画素を含む画素列が、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６２まで配置されている。ここで上述のように、図８のオン領域が結像したラインセンサの画素領域をｄ１、ｄ２、ｄ３とすると、それぞれの領域に含まれる画素列番号は、ｄ１がＮｏ．８７〜１０２、ｄ２がＮｏ．７１〜８６、ｄ３がＮｏ．５５〜７０となる。このとき、それぞれの領域に含まれる画素列数は、領域Ｄ１〜Ｄ３の幅の比（Ｗ１：Ｗ２：Ｗ３）と比例するが、本実施例１では、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は等しいとして、すべて同数の画素列が含まれている。
【００２９】
次に、本実施例２の測距装置１１による領域の判定方法の一例について図面を用いて説明する。図９は、図８に示された出力部２３から出力されたラインセンサ２２ａの画素領域（画素列番号）とセンサ出力から算出される測距装置１１から被検知物体までの距離との関係を示しており、図９（ａ）は被検知物体を検知していない場合、図９（ｂ）は被検知物体を検知した場合を模式的に示している。本実施例２の光電スイッチ１０が被検知物体を検知していない場合、測距装置１１は例えば光電スイッチ１０の製造時に予め設定された任意の基準位置の測距を行っている。すなわち、図９（ａ）に示すように、測距装置１１の領域側光学系は、すべてのセンサ領域でほぼ一定の測距データを出力する。これに対して、光電スイッチ１０が、例えば図８中の領域Ｄ２内に何らかの被検知物体を検知した場合、図９（ｂ）に示すように、センサ領域ｄ２内で大きな測距データの変化を出力する。このとき、被検知物体がオン領域Ｄ２内に存在するかどうかは、センサ領域ｄ２内で測距データが距離Ｌ１からＬ２までの範囲に入るかどうかによって判断する。このようにすることによって、ラインセンサの出力が所定の閾値の幅を外れた出力値を認識した場合、すなわちセンサ出力値に基づいて算出される測距データが定常時の基準距離から大きく外れた場合、制御部１２は、視野内に被検知物体を検知したと判断し、さらに上述の測距データが所定の距離範囲（例えばＬ１からＬ２）内に存在する場合、制御部１２は、図８のオン領域に物体を検知したと判断できる。
【００３０】
次に、図１０に、本実施例２による光電スイッチ１０の制御部１２が実行する領域検知判定ルーチンのフローチャートを示す。まず、制御部１２は、測距装置１１の出力部２３を介してラインセンサ２２ａのデータ列を入力する（ステップＳ１０１）。次に、制御部１２は、入力したデータ列から所定の閾値を外れたセンサ領域の画素列番号を抽出する（ステップＳ１０２）。続いて、抽出した画素列番号が、図５に示されるような予め設定された複数のオン領域の画素列番号を含むかどうかを判別する（ステップＳ１０３）。これは、複数の同時スイッチングを防止するための判別であり、本実施例２の光電スイッチ１０を複数の同時入力を認める装置のスイッチとして用いる場合は、ステップＳ１０３の判別を省略してもよい。したがって、ステップＳ１０３で抽出した画素列番号が複数のオン領域を含むと判別した場合は、エラー入力としてルーチンを終了する。
【００３１】
ステップＳ１０３において、抽出された画素列番号が設定したうちの１つのオン領域のみを含むと判別すると、制御部１２は、続いて上述の画素列番号に含まれるオン領域がセンサ領域ｄ１かどうかを判別する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４においてオン領域が領域ｄ１であると判別した場合、制御部１２は、距離算出処理を実行する（ステップＳ５）。この距離算出処理とは、図２で示すように、２つの光学系で測定されたラインデータ列に基づいて、それぞれの像の位相差から距離を算出する方法等であり、適当な算出方法を用い得るが、本実施例２では、まず図８で示された領域側レンズ２１ａからのａ側画素データ列と測距用レンズ２１ｂからのｂ側画素データ列とに基づいて２つのラインセンサ上の像の間の位相差ΔＸを検出する。続いて、図２に示すように、距離Ｌ０が基線長Ｘ０に対して十分大きいため、三角形の相似の関係からＬ０：Ｘ０＝ｆ：ΔＸが成り立つので、測距装置１１の基線長Ｘ０、レンズの焦点距離ｆ、上述のように算出した位相差ΔＸから距離Ｌ０を算出する方法を用いている。ステップＳ１０５によって被検知物体までの距離が算出されると、制御部１２は、距離算出の基準位置となった画素列番号と算出された距離とに基づいて、検知された物体が領域Ｄ１の範囲内にあるかどうかを判別する（ステップＳ１０６）。ここで、本実施例２による光電スイッチ１０のメモリ１３には、上述のように、オン領域のそれぞれの画素列番号に対する距離の最小値（例えば図８のＬ１）及び最大値（例えば図８のＬ２）のデータが予め記憶されており、ステップＳ１０６での判別は、算出された距離がこの最小値と最大値との間の範囲にあるかどうかで判別する。ステップＳ１０６において算出された距離が領域Ｄ１の範囲内であると判別した場合、制御部１２は、領域Ｄ１に対するオン駆動指令を駆動指令出力部１４に発し（ステップＳ１０７）、ルーチンを終了する。これに対して、ステップＳ１０６において算出された距離が領域Ｄ１内にないと判別した場合は、被検知物体がセンサ領域ｄ１内のオフ領域に存在する（オン領域には存在しない）として、そのままルーチンを終了する。駆動指令出力部１４は、上述のように、この制御部１２からの指令に基づいて、外部装置に駆動信号を出力する。
【００３２】
ステップＳ１０４において、上述の画素列番号に含まれるオン領域がセンサ領域ｄ１でないと判別した場合、制御部１２は、オン領域が領域ｄ２かどうかを判別する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８においてオン領域が領域ｄ２であると判別した場合、制御部１２は、上述のステップＳ１０５と同様の距離算出処理を実行する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９によって被検知物体までの距離が算出されると、制御部１２は、距離算出の基準位置となった画素列番号と算出された距離とに基づいて、ステップＳ１０６の場合と同様に、検知された物体が領域Ｄ２の範囲内にあるかどうかを判別する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０において算出された距離が領域Ｄ２の範囲内であると判別した場合、制御部１２は、領域Ｄ２に対するオン駆動指令を駆動指令出力部１４に発し（ステップＳ１１１）、ルーチンを終了する。これに対して、ステップＳ１１０において算出された距離が領域Ｄ２内にないと判別した場合は、被検知物体がセンサ領域ｄ２内のオフ領域に存在するとして、そのままルーチンを終了する。
【００３３】
同様に、ステップＳ１０８において、上述の画素列番号に含まれるオン領域がセンサ領域ｄ２でないと判別した場合は、制御部１２は、オン領域が領域ｄ３かどうかを判別する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２においてオン領域が領域ｄ３であると判別した場合、制御部１２は、上述のステップＳ１０５と同様の距離算出処理を実行する（ステップＳ１１３）。ステップＳ１１３によって被検知物体までの距離が算出されると、制御部１２は、距離算出の基準位置となった画素列番号と算出された距離とに基づいて、ステップＳ１０６の場合と同様に、検知された物体が領域Ｄ３の範囲内にあるかどうかを判別する（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４において算出された距離が領域Ｄ３の範囲内であると判別した場合、制御部１２は、領域Ｄ３に対するオン駆動指令を駆動指令出力部１４に発し（ステップＳ１１５）、ルーチンを終了する。これに対して、ステップＳ１１４において算出された距離が領域Ｄ３内にないと判別した場合は、被検知物体がセンサ領域ｄ３内のオフ領域に存在するとして、そのままルーチンを終了する。また、ステップＳ１１２において、上述の画素列番号に含まれるオン領域がセンサ領域ｄ３でないと判別した場合は、閾値を外れた画素列番号はオン領域になかった（測定エラーである）と判別して、そのままルーチンを終了する。
【００３４】
以上のような構成及び動作とすることによって、本実施例２による光電スイッチ１０は、図８に示すように、オン領域の基準となるラインセンサの出力データを予め記憶しておき、測距した物体の出力データと比較して基準データの所定範囲から外れた場合に、物体がオン領域内に存在するかどうかを判別して、物体がオン領域内にある場合にその領域に応じたオン駆動信号の出力を行うため、受光レンズの基線方向に沿った複数の領域に位置する被検知物体の検知が可能となる。
【００３５】
また、本実施例２の光電スイッチ１０は、上述のメモリ１３に記憶しておくオン領域の基準データ範囲を複数の基準データ群として設けることにより、基線方向及び光軸方向について２次元のオン領域を設定することが可能である。
【実施例３】
【００３６】
次に、本発明による実施例３について図面を用いて詳細に説明する。図１１は、本実施例３による光電スイッチ１０を用いたスロットマシン３０の構成を示す正面図である。スロットマシン３０は、その筐体３１の前面に、図柄表示部３２と、メダル投入口３４と、始動レバー３５と、内部に本実施例３による光電スイッチ１０が設けられたセンサカバー３６とを有する。図柄表示部３２の内側すなわち筐体３１の内部には、周面に複数種類の図柄が各々描かれた３つのリール３３ａ、３３ｂ、３３ｃが、その回転軸（図示せず）を中心に直列横向きに配置されている。それぞれのリールには、例えばステッピングモータ等の駆動装置（図示せず）が設けられており、独立して回転可能となっている。センサカバー３６は、内部に設けられた光電スイッチ１０を衝撃から保護するとともに、それ自体でスロットマシン３０上での意匠を形成する。
【００３７】
続いて、本実施例３のスロットマシン３０の動作について説明する。スロットマシン３０は、まずゲーム開始時に、メダル（図示せず）をメダル投入口３４に投入し、始動レバー３５を操作することによって、３つのリール３３ａ、３３ｂ、３３ｃが回転を始める。ここで、各々のリールの回転を停止させるためのスイッチとして、本発明による光電スイッチ１０を用いる。すなわち、図１１に斜線部で示すように、図柄表示部３２と平行な面上に視野を持つように光電スイッチ１０を設置し、３つのリール３３ａ、３３ｂ、３３ｃに対応する領域をそれぞれオン領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を設ける。光電スイッチ１０は、遊戯者が例えばリール３３ａを停止させようとして領域Ｄ１を指等で指すと、図１０で示したルーチンに従って遊戯者の指等を被検知物体として検知し、領域Ｄ１に対応するリール３３ａの停止信号をスロットマシン３０内部の制御部（図示せず）に発する。スロットマシン３０の制御部は、この停止信号を受けてリール３３ａの駆動装置を停止させる。同様に、遊戯者が領域Ｄ２、Ｄ３を指等で指すと、光電スイッチ１０がその領域の被検知物体を検知し、スロットマシン３０の制御部にそれぞれのリールに対する停止信号を発する。これらの信号に対応して、スロットマシン３０の制御部は各々のリールの回転を独立して停止することが可能となる。
【００３８】
以上のような構成にすることによって、リールを停止させるストップボタンが不要となるため、スロットマシン全体の構成を簡略化できる。また、ストップボタンを用いた場合、遊戯者はリールの回転を止める動作とともにボタンの位置を確認する動作が必要となるが、本実施例３による光電スイッチ１０によるリール停止動作を用いることによって、遊戯者がリールを直接目視したままリール上を指等で指し示すことで操作可能であるため、ストップボタンを用いる場合に比べて正確かつ高速な操作が可能となる。更に、本実施例３に用いる光電スイッチ１０は非接触での使用が可能であるため、例えばストップボタン等の接触型スイッチを用いた場合に生じる恐れのある繰り返し動作や過剰な押圧等によるボタンや画面の破損を防止することが可能となる。
【００３９】
また、本実施例３の光電スイッチ１０の構成は、従来のスロットマシン装置に後付けで取り付けることも可能であり、従来のスロットマシン装置に本実施例３の光電スイッチ１０による構成を配置するための専用の改造等を加えることなく使用することが可能となる。この結果、ストップボタンの破損等による部品交換に係るコスト低減を図ることもできる。
【実施例４】
【００４０】
次に、本発明による実施例４について図面を用いて詳細に説明する。図１２は、本実施例４による光電スイッチ１０を用いたデータ入力装置４０の構成を示しており、図１２（ａ）は斜視図であり、図１２（ｂ）は正面図である。図１２（ａ）に示すように、本実施例４のデータ入力装置４０は、制御部及び外部との通信部等を含む本体部４１と、本発明による光電スイッチ１０を内部に設けられたセンサ部４２とで構成され、所望の映像等を表示する画面４４を前面に有するモニタ４３の上面に載置される。データ入力装置４０は、センサ部４２が本体部４１から突出するように構成されており、図１２（ａ）に示すように、突出したセンサ部４２に設けられた光電スイッチ１０がモニタ４３の画面４４と平行に視野を有するように配置される。
【００４１】
図１２（ｂ）に示すように、光電スイッチ１０は、一例として、画面４４に映る映像または文字等（例えば図９（ｂ）中の「○」、「×」、「△」等）に対応する領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３がオン領域と設定する。ここで、視聴者すなわち使用者が画面４４上の例えば領域Ｄ１を指等で指すと、光電スイッチ１０は、図７で示したルーチンの動作を実行して使用者の指等を被検知物体として検知し、領域Ｄ１に対応する入力信号を本体部４１内部の制御部（図示せず）に発する。同様に、使用者が領域Ｄ２、Ｄ３を指等で指すと、光電スイッチ１０がその領域の被検知物体を検知し、本体部４１内部の制御部にそれぞれの領域に対応する入力信号を発する。これらの信号に応じて、本体部４１内部の制御部は、外部装置に新たな駆動等の指令信号を発する。
【００４２】
上記のような構成にすることによって、例えば、従来の家庭用テレビモニタ等のデータ入力に用いられてきた接触型のタッチパネルのように、画面４４に新たなセンサを積層するなどして設けることなく、必要なデータ入力等の動作を実行することが可能となり、全体の構成を簡略化することも可能となる。また、本発明による光電スイッチ１０は、２次元領域での検知が可能なため、例えば銀行の現金自動預払機（ＡＴＭ）の入力画面やテレビゲームの入力装置として用いることも可能である。更に、上述の２次元領域に対するスイッチング機能を用いることによって、例えばモニタ画面上の一部領域を指定して拡大する際の入力動作等にも適用することができる。
【００４３】
以上の実施例から、本発明による光電スイッチの構成を用いれば、受光レンズの基線方向に沿った複数の領域に位置する被検知物体の検知が可能となるだけでなく、２次元の特定領域に被検知物体が位置した場合の検知が可能となる各種のデータ入力システムを実現できる。
【００４４】
また、本発明による光電スイッチは、使用前に任意の領域における複数の代表点の撮像を行い、これら複数の代表点でのデータを基準データ範囲として記憶して、この任意の領域を新たにオン領域として設定する機能を追加することも可能である。
【００４５】
なお、上記実施例では、いずれも光電スイッチが上側から測距する配置を用いているが、光電スイッチは測距する同一平面に対して任意の方向からの測距が可能である。
【００４６】
以上、説明した実施例は、本発明を実施するための最良の形態の一つにすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変化及び変形して実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来技術におけるアクティブ型測距装置を用いた三角測距方式による光電スイッチの代表的な構成を示す図である。
【図２】従来技術におけるパッシブ型測距装置を用いた光電スイッチの代表的な構成を示す図であり、図２（ａ）は測距原理を示すための図であり、図２（ｂ）は光軸上の複数の検知領域を検知する方法を示す図である。
【図３】本発明の実施例１における光電スイッチの構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す測距装置１１の詳細及び本発明による検知領域との関係を示す図である。
【図５】図４に示すラインセンサ２２ａの詳細を示す図である。
【図６】本実施例１における光電スイッチ１０のラインセンサ２２ａの画素領域（画素列番号）とセンサ出力との関係を示しており、図６（ａ）は被検知物体を検知していない場合、図６（ｂ）は被検知物体を検知した場合のデータを模式的に示す図である。
【図７】本実施例１における光電スイッチ１０の制御部１２が実行する領域検知判定ルーチンのフローチャートである。
【図８】本実施例２における測距装置１１と検知領域との関係を示す図である。
【図９】本実施例２における光電スイッチ１０のラインセンサ２２ａの画素領域（画素列番号）と測距装置１１からの距離との関係を示しており、図９（ａ）は被検知物体を検知していない場合、図９（ｂ）は被検知物体を検知した場合を模式的に示す図である。
【図１０】本実施例２における光電スイッチ１０の制御部１２が実行する領域検知判定ルーチンのフローチャートである。
【図１１】本実施例３における光電スイッチ１０を用いたスロットマシン３０の構成を示す正面図である。
【図１２】本実施例４における光電スイッチ１０を用いたデータ入力装置４０の構成を示しており、図９（ａ）は斜視図であり、図９（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  光電スイッチ
１１  受光装置（測距装置）
１２  制御部
１３  メモリ
１４  駆動指令出力部
２１ａ、２１ｂ  レンズ
２２ａ、２２ｂ  ラインセンサ
２３  出力部
３０  スロットマシン
３１  筐体
３２  図柄表示部
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ  リール
３６  センサカバー
４０  データ入力装置
４１  本体部
４２  センサ部
４３  モニタ
４４  画面
Ｌ１、Ｌ２  距離
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  オン領域
ｄ１、ｄ２、ｄ３  センサ領域
【図１】
2005172701.tif 000003
【図２】
2005172701.tif 000004
【図３】
2005172701.tif 000005
【図４】
2005172701.tif 000006
【図５】
2005172701.tif 000007
【図６】
2005172701.tif 000008
【図７】
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【図８】
2005172701.tif 000010
【図９】
2005172701.tif 000011
【図１０】
2005172701.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2005172701.tif 000014