(57)【要約】【課題】三角測距法を用いた光学式測距センサであって、その測距センサの検出距離内に存在する物体が人体のように動きのある物体（以下動体）かもしくは静止物体かを判定可能な測距センサを提供する。【解決手段】測距センサは検知物体からの距離に応じて変動する内部出力電圧と予め内蔵された検知距離に応じた閾値電圧とを比較し検知物体が検知距離内に存在するか否かの判断を行う。検知物体が検知距離内に存在すると判断した場合はセンサ出力をアクティブにすると同時に揺らぎ判定基準電圧値に対して上下に設けられる閾値に内部出力電圧が停滞し続けないかを監視する。内部出力電圧が前記閾値を超えた場合はその内部出力電圧を新規の揺らぎ判断基準電圧値と再設定する。そして一定時間出力電圧がその閾値を超えない場合は検知物体を静止物体と判定しセンサ出力を強制的にネガティブとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線発光素子と投光レンズ、受光レンズ、受光素子、受光素子からの信号を処理する信号処理ＩＣ、信号処理ＩＣからの信号を処理すると共に測距センサ全体を制御するマイコン、そして外部出力をもった三角測距法を用いた光学式測距センサであって人体の様に動きのある物体（以下動体）と静止物体の判別手段を持つことを特徴とする測距センサ。
【請求項２】
請求項１に記載する測距センサにおいて検出物体が検知距離内に存在はしているがそれが静止物体であり動体ではないとの判断を、監視時間と呼ばれる一定時間の間センサの内部出力電圧が揺らぎ判定基準電圧値と呼ばれる時系列に変化する電圧値に対してある幅で上下に設けられた閾値の範囲を超えないことで行うことを特徴とする測距センサ。
【請求項３】
請求項１に記載する測距センサにおいて請求項２に記載する監視時間の間揺らぎ判定基準電圧値に対してある幅で上下に設けられた閾値の範囲を超えない場合、内部出力電圧から検出対象が測距センサの検知距離以内に存在すると判定される場合であってもその検出対象が動体ではなく静止物体であると判断しセンサ出力を強制的に非アクティブにすることを特徴とする測距センサ。
【請求項４】
請求項２に記載の揺らぎ判定基準電圧値とは測距センサの電源投入時にまず設定され、以後測距センサのセンサ出力がアクティブの間、測距センサの内部出力電圧が請求項２で示した揺らぎ判定基準電圧値に対してある幅で上下に設けられた閾値の範囲を複数回連続して超えた場合に始めて閾値を超えたと判断するチャタリング防止機能を備え、揺らぎ判定基準電圧値は超えた値に更新されて変動する事を特徴とする測距センサ。
【請求項５】
請求項２に記載の揺らぎ判定基準電圧値に対して上下に設けられる閾値の範囲は揺らぎ判定基準電圧値に応じて異なることを特徴とする測距センサ。
【請求項６】
請求項１に記載する測距センサにおいて検出対象を静止物体と判断してセンサ出力を強制的に非アクティブにした後であっても内部出力電圧から検出物体が測距センサの検知距離内であると判定され、なお且つ請求項２で示した揺らぎ判定基準電圧値に対して上下に設けられる閾値を超えた場合にはその検出対象は動体であると判断して再びセンサ出力をアクティブにすることを特徴とする測距センサ。
【請求項７】
請求項２に記載する測距センサにおいて検出対象を静止物体と判断してセンサ出力を強制的に非アクティブにした後であっても測距センサに付属する焦電型赤外線素子が出力を発生した場合にはその検出対象は動体（人体）であると判断して再びセンサ出力をアクティブすることを特徴とする測距センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は人体の様に動きのある物体（以下、動体）と静止物体の判別手段を持った三角測距法を用いた測距センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネを目的とした人感センサを用いたライトコントロールスイッチが提案されている。一般的にこの様なライトコントロールスイッチには焦電型赤外線素子が多く用いられるが、焦電型赤外線素子は移動する人体の検出には優れるが人体が静止したままの状態では信号が得られず検知が出来ない欠点がある。そのため人体が存在するにもかかわらず照明が消灯してしまう不具合が発生する場合がある。
【０００３】
そこで三角測距法を用いた測距センサがその欠点を補う目的で使用され得る。すなわち測距センサは人体の移動の有無にかかわらず測距センサの検知範囲内に人体が存在すればセンサ出力を出し続けることが出来る為、人体が静止したままでも照明を点灯させ続けることが可能となる。
【０００４】
図１は従来の三角測距法を用いた測距センサ１００の構成図である。１０１の発光素子が照射する赤外線は１０２の投光レンズで測距センサ前方へ投光される。測距センサから投光された赤外線は検出対象（人体、物体）で反射し測距センサへ戻って来て１０３の受光レンズで測距センサ内部の１０４の受光素子の受光面上に集光される。
【０００５】
一般的に１０４の受光センサとしてはＰＳＤ（位置検出素子：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が使用される。ＰＳＤは受光面上に光（スポット光）が当たると光電変換された電荷が発生し、それら電荷はＰＳＤの表面の抵抗体を流れて両側電極から電流として出力される。その為各電極からの電流の比率はスポット光位置から電極までの距離に反比例する。
【０００６】
ここで１０４の受光素子（ＰＳＤ）の電極間距離をＬ、１０４の受光素子の片側端子からスポット光位置までの距離をｘ、１０４の受光素子の両端からの出力電流をＩ１、Ｉ２とするとｘ＝Ｌ・Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）となる。１０２の投光レンズと１０３の受光レンズの基線長（レンズの光軸間距離）ｌと１０３の受光レンズの焦点距離ｆが既知であることから測距センサ１００と検出対象までの距離ｄは次式ｄ＝（ｌ・ｆ）／ｘで求めることが出来る。すなわち前記した１０４の受光素子上の片側端子から光スポット光位置までの距離ｘが分かれば測距センサ１００と検出対象までの距離ｄが求まる。
【０００７】
実際のＰＳＤを用いた測距センサではＰＳＤからの電流出力をＩ−Ｖ変換回路によって電圧値に変換した後、信号処理ＩＣによって測距センサと検出対象までの距離に応じた電圧出力を発生させ、その電圧値（以後内部出力電圧）によって検出対象までの距離を知ることが出来る。検出対象の静動に係らず内部出力電圧の変動が発生するため焦電型赤外線素子の欠点を補うことが可能となる。
【０００８】
しかしこの測距センサを用いる場合も次のような問題点がある。測距センサは検出対象が人体であっても静止物体であっても同じように信号を発生する。例えばデスクライトの点灯制御の場合、机上に置かれた荷物を検知しセンサ出力をアクティブにすることでデスクライトが点灯しっぱなしとなり本来の省エネの目的を果たすことが出来なくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１４７２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の様に従来の測距センサは検出対象からの距離に応じた内部出力電圧をある閾値電圧と比較してそれらの大小関係により、検出対象が測距センサから例えばAｃｍの距離の範囲内に存在する、または存在しないという事を判断することが出来る。ここで言う閾値電圧とは予め知られた検出対象と測距センサ間の距離がAｃｍの場合の内部出力電圧と同値である。
【００１１】
この様に検出対象が測距センサの検知距離内に存在する場合にデスクライトを点灯させることは可能である。その検出対象が人体の場合はこの制御は有効であり省エネに貢献出来るが、例えば検出対象がデスクライトのある机の上に置かれた荷物であった場合も測距センサの内部出力電圧は閾値電圧と比較され検出対象が検知範囲内にあると判断される為、デスクライトが不要に点灯されることになる。測距センサは出力電圧と閾値電圧との大小関係のみを判断の対象とするため対象物体が人体であるか静止物体であるかの判断が出来ず、本来不要な静止物体に対してデスクライトを点灯させる動作を起こしてしまうのである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、この発明の測距センサは検出対象までの距離と検知距離の大小を判別するための前記閾値電圧の他に揺らぎ判定基準電圧値と定義される測距センサの内部出力電圧の変動に応じて変動する電圧値を持つことを特徴とする。
【００１３】
上記構成の測距センサによれば、内部出力電圧と閾値電圧との比較により検出物体が検知距離内に存在すると判定されるとセンサ出力をアクティブにすると同時に、内部出力電圧が前記揺らぎ判定基準電圧値に対してある幅で上下に設けられた閾値の範囲内に監視時間と定義される一定時間の間継続して停滞しないかを監視し続ける。
【００１４】
内部出力電圧が監視時間の間継続して前記した閾値の範囲内に停滞した場合、測距センサは検出対象を動体ではなく静止物体であると判定しセンサ出力を強制的に非アクティブな状態に戻す。
【００１５】
内部出力電圧が監視時間の中で前記した閾値の範囲内を越えた場合、その内部出力電圧を新規の揺らぎ判定基準電圧値として更新する。そして監視時間は一旦クリアされ、更新された新規揺らぎ判定基準電圧値に対する閾値に対して再度内部出力電圧が停滞しないか監視される。この時内部出力電圧は閾値電圧と比較され検出対象が検知距離以外にあると判定された場合、センサ出力は当然、非アクティブとなる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明により人体と静止物体との判別が測距センサのみを用いることで簡易に尚且つ精度高く実現出来る。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１８】
動体と静止物体との判別については例えば特開平１０−１４７２０７号公報に開示されている乗員検出装置で複数の測距センサ、焦電型赤外センサ且つ座席の位置の検出センサを用いる形態が提案されている。この場合測距センサに関してはその信号の経時変化の有無を参照する方式が提案されている。
【００１９】
しかしながら、そこで示されている測距センサの信号の経時変化に着目した判定方法は具体性に乏しく実際に動体と静止物体とを測距センサのみで簡易に精度良く判別するためには本発明で実践する以下に示す形態が必要となる。
【００２０】
図２は測距センサの内部出力電圧の振れ幅（偏差）を示すものである。検出対象の表面色が白色、灰色、黒色と反射率の異なる条件で静止物体に対する内部出力電圧がどれだけばらつくかを示している。図２から分かるように反射率が低くなる程、また距離が遠くなる程、内部出力電圧のばらつきが大きくなることが分かる。
【００２１】
動体と静止物体とを判別する為に信号の経時変化の有無を参照する場合、上記に示した静止物体でも発生する信号のばらつき（以後ここでは揺らぎと記載する）を考慮に入れる必要がある。
【００２２】
そこで本発明においては以下に示す処理により内部信号電圧に経時変化があるか否かを判断する。まず本発明の測距センサは内部に揺らぎ判定基準電圧値と呼ばれる電圧値を内蔵する。測距センサに電源が入れられると最初の内部出力電圧が揺らぎ判定基準電圧値の初期値として設定される。
【００２３】
その後、測距センサの前方に検知対象が現れ内部出力電圧が前記閾値電圧を超えると測距センサは物体が検知距離内に存在すると判断しセンサ出力をアクティブにする。外部出力がアクティブになって始めて測距センサは以下に示す内部信号電圧に経時変化があるか否かの判断処理を開始する。
【００２４】
センサ出力がアクティブになった後、測距センサは内部出力電圧の測定毎にその内部出力電圧が揺らぎ判定基準電圧値に対して上下にある幅を持った閾値を越えていないかを確認する。ここで図２に示す静止物体でも発生する信号の揺らぎを考慮して、複数回連続して閾値を超えた場合に限り閾値を超えたと判断し、その時の内部出力電圧を新規の揺らぎ判定基準電圧値として以前の値から変更する。こうすることで動きに伴う距離の変動が発生する人体の様な動体の場合は揺らぎ判定基準電圧値が常に更新され、逆に動きのない静止物体の場合は揺らぎ判定基準電圧値が更新され難くなり結果として動体と静止物体との判定の精度を高めることが出来る。
【００２５】
次に検出対象が動体であるか静止物体であるかの判定は以下の様に行う。揺らぎ判定基準電圧値が新規に更新されると監視時間と呼ばれるタイマーがクリアされる。時間が経過しても内部出力電圧が前記した閾値を越えない場合はタイマーが更新され続け、ある決められた監視時間に達する。この時、測距センサは検出対象を静止物体と判定しセンサ出力を強制的に非アクティブな状態に戻す。
【００２６】
ここで定義した監視時間は任意に設定して良い時間である。監視時間を極端に短くした場合は人体であっても時には静止した状態があるため人体を静止物体と誤判定する可能性が出てくる。逆に極端に長くした場合は静止物体と判断するまでの時間が長くなり省エネ効果等が減少する。
【００２７】
また本発明のセンサは以下の特徴も持つ。前記図２で示した様に静止物体に対する内部出力電圧の揺らぎは検出対象からの距離に応じて変動し遠距離になる程揺らぎの量は増加する傾向がある為、そこで揺らぎ判定基準電圧値の上下に設けられる閾値の幅を検出対象の距離に応じた内部出力電圧（揺らぎ判定基準電圧値）の値を参考に可変される。具体的には検出対象が遠距離にある場合には上下の閾値幅を広げ、逆に近距離にある場合には上下の閾値幅を狭める操作を行う。こうすることで動体と静止物体の判定の精度を更に高めることが可能になる。
【００２８】
一旦検出対象を静止物体と判断してセンサ出力が非アクティブ状態に戻されても測距センサは内部出力電圧が閾値を越えないかの監視を続ける。新たな検出対象（動体）が現われたり、もしくは人体によって静止物体が取り除かれたことによって内部出力電圧が閾値を越え、尚且つ閾値電圧に対して検知対象が検知距離内に存在すると判断された場合、再度センサ出力はアクティブとなる。
【００２９】
また上記に記載したセンサ出力のアクティブ状態への復帰は以下の操作によって行われても良い。例えば測距センサと焦電型赤外線センサを組み合わせて使用する場合、一旦非アクティブになったセンサ出力を焦電型赤外線センサの出力で再度アクティブにしても良い。焦電型赤外線センサは人体からの熱線に反応するセンサである為その出力で照明が再点灯しても問題はない。
【００３０】
さらに本発明の測距センサは動体と静止物体との判定を特徴とするが、前記した機能により以下に記載する応用例も検討出来る。
【００３１】
例えば実際に人体が動きを伴い存在しており揺らぎ検出基準電圧が常に更新されていても仮に突然何らかの事故が発生し人体が動作を止めることも考えられる。その場合当然揺らぎ検出基準電圧の更新は停止し監視時間後にセンサ出力は非アクティブ状態となる。言い換えれば監視時間後には人体に起こった事故の発生を知ることが可能になる。この様な応用例は近年問題となっている老人介護等の監視モニターとしての応用も期待出来ると考えられる。
【００３２】
次に図３に本測距センサを用いたデスクライトのライトコントロールの実施の形態のフローチャートを示す。ライトコントロールの制御には周囲の照度の低下を引き金とする処理が一般的に含まれその為測距センサと照度センサが組み合わされる場合が多い。
【００３３】
次に図４に本測距センサを用いたトイレ灯のライトコントロールの実施の形態のフローチャートを示す。トイレ灯の制御には前記したデスクライトと同様に照度センサとの組み合わせの他に検出エリアの広い焦電型赤外線センサと組み合わされ場合が多い。この場合静止物体検出後の再復帰は前記した様に焦電型赤外線センサの出力が用いられるのが一般的であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】三角測距法を用いた測距センサ構成図
【図２】静止物体に対する測距センサの内部出力電圧の一般的特性
【図３】本発明の測距センサを用いたデスクライトのライトコントロールの実施の形態（フローチャート一例）
【図４】本発明の測距センサを用いたトイレ灯向けライトコントロールの実施の形態（フローチャート一例）
【符号の説明】
【００３５】
１００・・・測距センサ
１０１・・・発光素子
１０２・・・投光レンズ
１０３・・・受光レンズ
１０４・・・受光素子
【図１】
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【図２】
2013228289.tif 000004
【図３】
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【図４】
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