(57)【要約】【課題】  自動ドアの誤動作を防止すると共にドアの開閉を適正化する。【解決手段】  ドア１０にパッチアンテナ２０とマイクロ波センサ２１と情報処理部２２とドア制御部２３とを組込み、ドア１０から垂直方向にマイクロ波を放射させ、その反射波から、ドア１０を通過する通過者の位置、移動速度、移動方向を検出し、検出結果に基づくタイミングで、ドア１０を開閉する。また、ドア１０が開くときの障害物や、ドア１０に近づく移動物体を反射波から検出し、障害物や移動物体にドア１０が衝突しないように、ドア１０の開閉動作を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のドアと、
前記ドアに組込まれたパッチアンテナと、
前記パッチアンテナを介して前記ドアの面に垂直な方向に所定の電磁波を送波して該電磁波の反射波を該パッチアンテナを介して受波するセンサと、
前記センサで送受波する電磁波に基づき該電磁波を反射した物体と前記ドアとの距離、該物体の移動速度、該物体の移動方向を検出する情報処理手段と、
前記情報処理手段での検出結果に基づき前記ドアを開閉するための制御信号を発生するドア制御部と、
前記制御信号に基づき前記ドアを開閉する開閉機構と、
を備えることを特徴とする自動ドアシステム。
【請求項２】
前記ドア制御部は、前記情報処理手段での検出結果から前記物体が前記ドアに到達するタイミングを推定し、該タイミングで該ドアが開の状態になるようにすることを特徴とする請求項１に記載の自動ドアシステム。
【請求項３】
前記ドアは、スイングドアであることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動ドアシステム。
【請求項４】
前記ドア制御部は、前記ドアが開く方向に動いている期間に、前記情報処理手段での検出結果に基づき該ドアの動く範囲に障害物があると検知した場合には、該ドアを停止させることを特徴とする請求項３に記載の自動ドアシステム。
【請求項５】
警報を発生する警報手段を備え、
前記ドア制御部は、前記ドアが開く方向に動いている期間に、前記情報処理手段での検出結果に基づき該ドアに向かって動いて衝突する物体があるか否かを判断し、該物体があると判断した場合には前記警報を発生するための警報信号を前記警報手段へ出力することを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載の自動ドアシステム。
【請求項６】
前記ドア制御部は、前記ドアが開く方向に動いている期間に、前記情報処理手段での検出結果に基づき該ドアに向かって動いて衝突する物体があるか否かを判断し、該物体があると判断した場合には、前記開閉機構を停止することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の自動ドアシステム。
【請求項７】
前記ドア制御部は、前記情報処理手段での検出結果により、前記物体の移動速度に応じて、該ドアが開の状態である時間を設定することを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の自動ドアシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動ドアシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建物や部屋の出入口に設けられたドアを自動的に開閉する自動ドアシステムでは、ドアを通過する人を検出するためのセンサを利用している。
センサとして、ドアの近傍を人が通過したか否かを判定する光センサを用いる場合がある。
【０００３】
光センサを用いる場合には、光センサを配置する位置が問題となる。光センサの配置位置が、ドアから遠すぎると、ドアを通過しようとする人間とそうでない人間とを誤って判断することがあり、必要でない時にドアが開くことがあった。特に、ドアがスイングドアの場合に、センサ位置がドアからかなり遠くなるので、この現象が頻繁に現れていた。逆に、光センサの配置位置がドアに近すぎると、ドアが開くまでの時間が足りなくなり、ドアを通過しようとする人間を待たせることがあった。さらに、光センサは、受光部が露出している必要があり、センサの配置場所の外観を損ねるという欠点もあった。
【０００４】
これに対し、特許文献１に示される自動ドアシステムでは、センサがドアの上部に取付けられている。
【特許文献１】特許第２７２６８４０号明細書
【０００５】
特許文献１のようにドアの上部に取付けられるセンサとしてしは、赤外線センサやマイクロ波センサ等がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の自動ドアシステムの課題を図７を参照しつつ、説明する。
図７（ａ），（ｂ）は、従来の自動ドアの課題を説明する説明図である。
ドア１の上方にマイクロ波センサや赤外線センサ等のセンサ２を取付けた場合には、斜め上からドア１の通過者３を鳥瞰することになるので、図７（ａ）のように、ドア１の近傍に未検出エリア４ができる。この未検出エリア４を図７（ｂ）の矢印のように子供５が横切ると、その子供５を検出することができない。ドア１がスイングドアの場合にドア１を開くと、子供５とドア１とが衝突する危険性があった。
【０００７】
また、センサ２をドア１の上方に配置することにより、センサ２の検知距離が十分あっても、センサ２で検知できる範囲が制限されていた。
また、センサ２を赤外線センサとすると、環境温度や直射日光の影響を受けやすく、使用環境に左右されるという問題もあった。
【０００８】
本発明は、ドアを通過する人や物を確実に検知し、ドアを開ける際の危険予知も可能とし、適正かつ安全にドアを開閉することができる自動ドアシステム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】
上記目的を達成するために、本発明に係る自動ドアシステムは、平板状のドアと、前記ドアに組込まれたパッチアンテナと、前記パッチアンテナを介して前記ドアの面に垂直な方向に所定の電磁波を送波して該電磁波の反射波を該パッチアンテナを介して受波するセンサと、前記センサで送受波する電磁波に基づき該電磁波を反射した物体と前記ドアとの距離、該物体の移動速度、及び該物体の移動方向を検出する情報処理手段と、前記情報処理手段での検出結果に基づき前記ドアを開閉するための制御信号を発生するドア制御部と、前記制御信号に基づき前記ドアを開閉する開閉機構と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成を採用したことにより、パッチアンテナから電磁波がドアと垂直の方向に放射され、反射波がセンサに受波される。よって、ドアの近傍が未検知エリアとなることが防止でき、ドアを開ける際の危険予知も可能になる。
また、センサで送受波する電磁波に基づき該電磁波を反射した物体とドアとの距離、物体の移動速度、物体の移動方向とが、情報処理手段によって検出される。情報処理手段での検出結果に基づきドアを開閉するための制御信号がドア制御部から出力され、その制御信号に基づきドアが開閉される。即ち、物体とドアとの距離、物体の移動速度、物体の移動方向の情報に基づきドアが開閉されるので、適正にドアを開閉できる。
【００１１】
なお、前記ドア制御部は、前記情報処理手段での検出結果から前記物体が前記ドアに到達するタイミングを推定し、該タイミングで該ドアが開の状態になるようにしてもよい。
【００１２】
また、前記ドアは、スイングドアであってもよい。
また、前記ドア制御部は、前記ドアが開く方向に動いている期間に、前記情報処理手段での検出結果に基づき該ドアの動く範囲に障害物があると検知した場合には、該ドアを停止させてもよい。
【００１３】
また、警報を発生する警報手段を備え、前記ドア制御部は、前記ドアが開く方向に動いている期間に、前記情報処理手段での検出結果に基づき該ドアに向かって動いて衝突する物体があるか否かを判断し、該物体があると判断した場合には前記警報を発生するための警報信号を前記警報手段へ出力するようにしてもよい。
【００１４】
また、前記ドア制御部は、前記ドアが開く方向に動いている期間に、前記情報処理手段での検出結果に基づき該ドアに向かって動いて衝突する物体があるか否かを判断し、該物体があると判断した場合には、前記開閉機構を停止してもよい。
【００１５】
また、前記ドア制御部は、前記情報処理手段での検出結果により、前記物体の移動速度に応じて、該ドアが開の状態である時間を設定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、有害なセンサの未検出エリアを低減し、安全かつ適正にドアを開閉する自動ドアシステムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る自動ドアシステムの構成例を示す図である。
図２は、図１中のパッチアンテナ２０とマイクロ波センサ２１と情報処理部２２とを示す構成図である。
【００１８】
この自動ドアシステムは、スイングドア１０を開閉するものであり、複数のパッチアンテナ２０と、各パッチアンテナ２０に対応する複数のマイクロ波センサ２１と、複数のマイクロ波センサ２１の出力側に設けられた情報処理部２２と、情報処理部２２の出力側に設けられたドア制御部２３と、ドア制御部２３に接続された警報手段２４とを備えている。これらは、平板状のドア１０の内部に組込まれており、ドア１０の移動方向、かつ移動方向に対し１８０°の方向に、各パッチアンテナ２０からマイクロ波が出力される。
【００１９】
パッチアンテナ２０は、基板に形成されている。
マイクロ波センサ２１は、信号源２１ａ、分波器２１ｂ、ミキサ２１ｃ等を持つ。信号源２１ａは、情報処理部２２からの指示に応じて放射用のマイクロ波を生成する。信号源２１ａで生成したマイクロ波は、分波器２１ｂ及びパッチアンテナ２０を介して、ドア１０の面から垂直に放射する。放射されたマイクロ波は、任意の物体で反射してパッチアンテナ２０に到達する。反射したマイクロ波（以下、反射波という）は、パッチアンテナ２０を介して分波器２１ｂに入力される。分波器２１ｂに入力された反射波の一部はミキサ２１ｃに与えられ、残りは、情報処理部２２に与えられる。
【００２０】
ミキサ２１ｃには、信号源２１ａからのマイクロ波の一部も入力される。マイクロ波を反射した物体が移動している場合には、その移動速度に応じたドップラ効果に応じて反射波の周波数が変化する。そのミキサ２１ｃは、信号源２１ａからのマイクロ波と反射波とをミキシングし、ドップラ効果に応じた周波数成分を情報処理部２２に出力する構成である。
【００２１】
情報処理部２２は、信号源２１ａから与えられるマイクロ波、ミキサ２１ｃの出力信号、分波器２１ｂから与えられる反射波とから、マイクロ波を反射した物体のドア１０に対する相対位置と、物体の移動速度と、その移動方向とを検知する。ここで、物体とドア１０との相対位置（距離）は、マイクロ波を送波してから受波するまでの時間から求められる。移動速度は、ミキサ２１ｃの出力信号から求められる。移動方向は、物体のドア１０に対する相対位置を時間的に追尾すること等で求められる。
【００２２】
情報処理部２２に接続されたドア制御部２３は、ＣＰＵ等で構成され、ドア１０を開閉する開閉機構２５に制御信号を発生すると共に警報手段２４に警報信号を発生する。
【００２３】
警報手段２４は、ＬＥＤ、ブザー或いはスピーカ等で構成され、ドア１０の周辺に対して警報を発生する。
以下に、図１の自動ドアシステムの動作を、図３〜図５を参照しつつ、説明する。なお、ここでは、ドア１０が部屋の出入口に取付けられ、ドア１０は部屋の外側に開く構成であるものとして説明する。
【００２４】
図３は、入室時の動作を示すフローチャートである。
図４は、退室時の動作を示すフローチャートである。
図５は、マイクロ波センサの検知方向を示す図である。
【００２５】
まず、入室時の動作を説明する。
室外側の状況を検知するためのマイクロ波センサ２１から与えられる情報に基づき、マイクロ波を反射した物体の位置、速度、移動方向を検出する。（図３のステップＳ１０１）。その物体がドア１０に向かって移動してくれば、その物体の位置、移動方向、移動速度を検出することができる。
【００２６】
ドア制御部２３は、情報処理部２２の出力信号に基づき、これから入室する入室者があると判断した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）には、入室者の速度から、ドア１０に入室者が到達する前に、ドア１０をドア開の状態とする時間（ドア開制御終了予定時間）を算出する（ステップＳ１０３）。入室する入室者がないと判断した場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）には、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２を繰り返す。前記算出結果から、ドア１０をドア開の状態とする時間に基づき、ドアを開ける制御を行う時間（ドア開制御開始時間）を設定してドア開動作を始める（ステップＳ１０４）。
ドア制御部２３は、ステップＳ１０５で、ドアを開ける制御を行う時間（ドア開制御予定時間）が残っていることを確認し、ドア開制御時間が残っている場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）には、情報処理部２２は、その時点での室外の状態を検知するためのマイクロ波センサ２１の出力信号を受信し、ドア１０を開くと障害となる障害物を検出する（ステップＳ１０６）。
【００２７】
このままドア１０を開いてもドア１０に衝突する障害物がないことを情報処理部２２の出力信号から判断した場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ドア制御部２３は、制御信号を開閉機構２５に与え（ドア開制御開始）、ドア１０を開かせる（ステップＳ１０８）。次に、ドア制御部２３は、ドア開制御時間をカウントし（ステップＳ１０９）、処理をステップＳ１０５にもどす。
【００２８】
ステップＳ１０５で、ドア開制御時間に残りがないと判断した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ドア１０が完全に開いた状態に相当するので、処理を終了する。
【００２９】
また、ステップＳ１０７でドア１０に衝突する障害物があると判断した場合には、ドア制御部２３は、制御信号を開閉機構２５に与えて、ドア１０を開く動作を停止させる（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０に続くステップＳ１１１で、ドア制御部２３は、ドアの開く動作が停止している時間が所定時間に到達したか否かを判断する（タイムアウト？）。所定時間が経過していない場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、処理をステップＳ１０５に戻す。所定時間が経過した場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、処理を終了する。即ち、開閉機構２５は停止されるため、ドア１０には開閉機構２５から力が加えられず、ドア１０はフリーの状態になる。
【００３０】
このように、ステップＳ１０５からステップＳ１１１を繰り返すことにより、ドア１０を開くことができる。ドア１０が開く過程ではドア１０の方向が変化するので、マイクロ波センサ２１での検出方向が、図５のように刻々と変化する。刻々と変化するマイクロ波センサ２１の検出方向に関してドア１０と衝突する障害物の有無を判定しながら、ドア１０を開くことができる。ドア１０と衝突する障害物がある場合にはドア１０の開動作は停止し、障害物がなくなれば、再びドア１０が開く。
【００３１】
次に、退室時の動作を説明する。
室内側の状況を検知するためのマイクロ波センサ２１から与えられる情報に基づき、マイクロ波を反射した物体の位置、速度、移動方向を検出する。（図４のステップＳ２０１）。その物体がドア１０に向かって移動してくれば、その物体の位置、移動方向、移動速度からその物体を検出することができる。
【００３２】
ドア制御部２３は、情報処理部２２の出力信号に基づき、これから退室する退室者があると判断した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）には、入室時と同様に、ドア１０をドア開の状態とする時間（ドア開制御終了予定時間）を算出する（ステップＳ２０３）。退室者がないと判断した場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）には、ステップＳ２０１，ステップＳ２０２を繰り返す。前記算出結果から、ドアを開ける制御を行う時間（ドア開制御開始時間）を設定する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０５でそのドアを開ける制御を行う時間（ドア開制御時間）が残っていることを確認し、ドア開制御予定時間が残っている場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）には、その時点で室外側の状況を検知するためのマイクロ波センサ２１から与えられる情報に基づき、室外側の状況を推定する（ステップＳ２０６）。
【００３３】
ドア１０を開くとドア１０に衝突する障害物や、ドア１０側に移動してドア１０を開くと衝突するおそれのある移動物体を検出しなかった場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、ドア制御部２３は、制御信号を開閉機構２５に与え（ドア開制御開始）、ドア１０を開かせる（ステップＳ２０８）。次に、ドア制御部２３は、ドア開制御時間をカウントし（ステップＳ２０９）、処理をステップＳ２０５にもどす。
【００３４】
ステップＳ２０５で、ドア開制御時間に残りがないと判断した場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、ドア１０が完全に開いた状態に相当するので、処理を終了する。
【００３５】
また、ステップＳ２０７でドア１０に衝突する障害物や衝突するおそれのある移動物体があると判断した場合には（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、ドア制御部２３は、必要に応じて制御信号を開閉機構２５に与えて、ドア１０を開く動作を停止させる（ステップＳ２１０）。さらに、ドア制御部２３は、警報手段２４に警報信号を与え、警報手段２４から警報を発生させる（ステップＳ２１１）。
【００３６】
ステップＳ２１１に続くステップＳ２１２で、ドア制御部２３は、ドアの開く動作が停止している時間が所定時間に到達したか否かを判断する（タイムアウト？）。所定時間が経過していない場合（ステップＳ２１２：ＮＯ）、処理をステップＳ２０５に戻す。所定時間が経過した場合（ステップＳ２１２：ＹＥＳ）、処理を終了する。即ち、開閉機構２５が停止されるため、ドア１０には開閉機構２５から力が加えられず、ドア１０がフリーの状態になる。
【００３７】
このように、ステップＳ２０５からステップＳ２１２を繰り返すことにより、ドア１０を開くと衝突する障害物や衝突するおそれのある移動物体の有無を判定しながら、ドア１０を開くことができる。ドア１０と衝突する障害物や移動物体がある場合にはドア１０の開動作は停止し、障害物や移動物体がなくなれば、再びドア１０が開く。
【００３８】
以上のように、本実施形態の自動ドアシステムには、次のような利点を有する。
図６は、自動ドアシステムの利点を説明する説明図である。
ドア１０に、パッチアンテナ２０を組込んで、パッチアンテナ２０からドア１０の面に垂直な方向にマイクロ波を送波し、その反射波をパッチアンテナ２０を介して受波するようにしたので、センサをドア１０の上側に取付けて斜め方向に通過者を検出する場合に生じたセンサの未検出エリアをなくすことができる。子供５の通過等が予想される場合には、図６のように、パッチアンテナ２０の組込み位置をドア１０の下方にすればよい。これにより、子供５が検出され、ドア１０の前を横切るときにドア１０がく開くことを防止でき、安全性を高めることができる。
【００３９】
また、情報処理部２２は、マイクロ波センサ２１に受波した反射波に基づいてマイクロ波を反射した物体とドア１０との距離、物体の移動速度、該物体の移動方向を検出し、ドア制御部２３がその検出結果に基づいてドア１０を開閉するので、ドアの開閉が適正化される。即ち、ドア１０を通過するタイミングに合わせてドア１０を開閉できると共に、ドア１０の近傍を移動するだげでドア１０を通過しないものも判定するので、誤ってドア１０を開閉することを防止できる。
また、パッチアンテナ２０、マイクロ波センサ２１、情報処理部２２及びドア制御部２３は、外部に露出している必要はなく、ドア１０内部に組込んでカバー部材で覆うことが可能であり、外観を損ねることを防止できる。
また、マイクロ波センサ２１は、環境温度の影響を受けにくいので、一定の信頼性を確保できる。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、パッチアンテナ２０の形成された基板をドア１０に組込んだが、パッチアンテナ２０に相当するアンテナをドア自体に形成してもよい。
【００４１】
また、ステップＳ２０７でドア１０に衝突する障害物や衝突するおそれのある移動物体があると判断した場合に、ステップＳ２１０でドア１０の開動作を停止したが、移動物体がドア１０に衝突せず、その近傍を通過すると推定される場合には、ステップＳ２１０でドア１０の動きを停止させずに、ステップＳ２１１で警報信号を発生するだけにしもよい。
【００４２】
また、ドア制御部２３は、情報処理部２２での検出結果により、物体の移動速度に応じて、ドア１０が開の状態である時間を設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る自動ドアシステムの構成例を示す図である。
【図２】図１中のパッチアンテナとマイクロ波センサと情報処理部とを示す構成図である。
【図３】入室時の動作を示すフローチャートである。
【図４】退室時の動作を示すフローチャートである。
【図５】マイクロ波センサの検出方向を示す図である。
【図６】利点の説明図である。
【図７】従来の自動ドアシステムの課題を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０      ドア
２０      パッチアンテナ
２１      マイクロ波センサ
２２      情報処理部
２３      ドア制御部
２４      警報手段
２５      開閉機構
【図１】
2005273246.tif 000003
【図２】
2005273246.tif 000004
【図３】
2005273246.tif 000005
【図４】
2005273246.tif 000006
【図５】
2005273246.tif 000007
【図６】
2005273246.tif 000008
【図７】
2005273246.tif 000009