JP3789757B2

JP3789757B2 - 物体検出装置

Info

Publication number: JP3789757B2
Application number: JP2001013812A
Authority: JP
Inventors: 悦男飯田; 恒石川
Original assignee: Koito Industries Ltd
Current assignee: KI Holdings Co Ltd
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2021-01-22
Also published as: JP2002214361A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の物体（人も含む）が所定の監視領域内に存在するか否かを検出する物体検出装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種々の用途において、所定の物体が所定の監視領域内に存在するか否かを検出することが要請される。例えば、視覚障害者が監視領域内に進入したときに、警報を発したり現在位置を案内したりするために、視覚障害者が所定領域内に存在するか否かを検出することが要請される。
【０００３】
従来から、このような要請に基づいて、例えば、特開平９−８０１６５号公報に開示された物体検出装置が提供されている。この物体検出装置は、所定の監視領域の全体に一括して所定波長領域の光を照射する照射部と、前記所定波長領域の光による前記監視領域の像を撮像するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラから得られた画像信号に基づいて、検出すべき物体に予め設けられた再帰反射材であって前記所定波長領域の光を再帰反射する再帰反射材が、前記監視領域内に存在するか否かを判定する判定部と、を備えたものである。
【０００４】
この物体検出装置によれば、再帰反射材は照射光の方向と略同一方向にのみ高輝度光を反射（再帰反射）する特性を有しているので、ＣＣＤカメラが撮像する再帰反射材の像の輝度は高輝度となる。このため、輝度差によって、再帰反射材の像を背景から容易に抽出することができる。したがって、高度な画像処理回路等の必要がなく、比較的簡単な構成で、精度良く物体を検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の物体検出装置では、高度な画像処理回路等は不要であるものの、ＣＣＤカメラ等の撮像手段が必要であるため、その分コストアップを免れなかった。
【０００６】
そこで、ＣＣＤカメラ等に代えてフォトダイオード等の受光素子を用いることが考えられる。しかし、この場合、前記従来の物体検出装置のように監視領域の全体に一括して照射光を照射してしまうと、再帰反射材から反射される反射光（信号光）のみならず、監視領域における再帰反射材が存在していない大部分の領域からの反射光（地面、壁面その他の反射物からの反射光、すなわち、ノイズ光）も、同時に受光素子により受光されてしまうことになる。したがって、Ｓ／Ｎが大きく低下し、検出精度が大幅に低下してしまう。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、撮像手段を用いずにコストダウンを図ることができ、しかも検出精度の高い物体検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による物体検出装置は、所定の監視領域内の個々の複数の個別領域にそれぞれ複数本のビームを照射する照射手段と、検出すべき物体に予め設けられた再帰反射材であって前記ビームを再帰反射する再帰反射材からの、反射光を受光する受光手段と、前記受光手段からの信号に基づいて前記再帰反射材が前記監視領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、を備え、前記照射手段は、前記複数本のビームのうちの２つ以上のビームを、互いに異なるタイミングで、あるいは、互いに異なる変調光として、あるいは、互いに異なるタイミングでかつ互いに異なる変調光として、照射するものである。
【０００９】
この第１の態様によれば、撮像手段ではなく受光手段が用いられているので、前記従来の物体検出装置に比べて大幅にコストダウンを図ることができる。
【００１０】
この第１の態様では、使用に際して、照射手段が照射する所定波長領域の光を再帰反射する再帰反射材を、検出すべき物体に予め設けておく。再帰反射材は、前述したように、照射光の方向と略同一方向にのみ高輝度光を反射（再帰反射）する特性を有している。
【００１１】
したがって、照射手段により監視領域内の個々の複数の個別領域にそれぞれ複数本のビームが照射されるので、監視領域内に再帰反射材が存在すれば、受光手段は、再帰反射材からの高輝度の反射光を受光することになる。
【００１２】
そして、前記第１の態様では、照射手段は、前記従来の物体検出装置と異なり、監視領域の全体に一括して同じ光を照射するのではなく、複数の個別領域にそれぞれ複数のビームを照射し、この複数本のビームのうちの２つ以上のビームを、互いに異なるタイミングで、あるいは、互いに異なる変調光として、あるいは、互いに異なるタイミングでかつ互いに異なる変調光として、照射する。したがって、前記第１の態様では、互いに同一タイミングでかつ互いに同一の変調光又は無変調光として照射される領域は、監視領域の一部に限定される。このため、前記第１の態様によれば、受光手段によって、再帰反射材から反射される反射光（信号光）と一緒に、当該信号光と識別不能に受光されるノイズ光（地面、壁面その他の反射物からの反射光）が低減される。その結果、Ｓ／Ｎが向上し、検出精度が高まる。
【００１３】
このように、前記第１の態様によれば、撮像手段を用いずにコストダウンを図ることができ、しかも検出精度を高めることができる。
【００１４】
本発明の第２の態様による物体検出装置は、前記第１の態様において、前記所定の監視領域は帯状の領域であり、前記照射手段は、前記複数本のビームがそれぞれ照射する前記個別領域が当該帯状の領域の延びる方向に沿って実質的に隙間をあけることなく一部重複してあるいは一部重複することなく並ぶように、前記複数本のビームを照射するものである。
【００１５】
この第２の態様によれば、監視領域が帯状の領域であるので、この帯状の領域を通過しようとした物体を検出することができるとともに、照射手段が照射するビームの本数を減らすことができ、照射手段をより安価に構成することができる。しかも、複数のビームがそれぞれ照射する個別領域が当該帯状の領域の延びる方向に沿って実質的に隙間をあけることなく並ぶように、複数のビームが照射されるので、物体の検出漏れを防止することができる。
【００１６】
もっとも、前記第１の態様では、監視領域は、帯状の領域に限定されるものではなく、必要に応じて、例えば、正方形等の領域としてもよい。
【００１７】
前記第２の態様において、前記監視領域は、例えば、所定高さの水平面内において、直線状、Ｖ字状、Ｌ字状、円弧状又は円状に延びたものでもよい。これは、前記監視領域の具体例を挙げたものであるが、前記第２の態様では、監視領域の形状はこれらの例に限定されるものではなく、目的に応じて適宜定めることができる。
【００１８】
本発明の第３の態様による物体検出装置は、前記第１又は第２の態様において、前記各ビームにより照射される前記個別領域の大きさは、前記再帰反射材をちょうどカバーする程度の大きさであるものである。
【００１９】
前記個別領域の大きさをこの第３の態様のように定めると、Ｓ／Ｎをより向上させつつ、照射手段が照射するビームの本数をより減らすことができ、好ましい。
【００２０】
本発明の第４の態様による物体検出装置は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記照射手段は、前記複数本のビームを上方から鉛直方向に対して斜めに照射するものである。
【００２１】
この第４の態様のように、ビームを上方から鉛直方向に対して斜めに照射すると、例えば、信号機の箇所や駅のホームなどで視覚障害者に警報を発したり誘導の案内をしたりするために、検出しようとする物体が視覚障害者用の杖である場合、当該杖の先端が視覚障害者が進行する方向に斜め下方に差し出されることから、所定方向に進行する場合にのみ当該杖を検出することも可能となる。もっとも、前記第１乃至第３の態様では、前記複数本のビームを上方からほぼ鉛直方向に照射してもよい。
【００２２】
前記第４の態様において、例えば、前記複数本のビームの主光線の鉛直方向に対する傾き角は、２０゜以上４０゜以下であってもよい。このように前記傾き角を設定すると、例えば、検出しようとする物体が視覚障害者用の杖である場合、当該杖に設けた再帰反射材が他の人の影に隠れ難くすることができるとともに、所定方向に進行する場合にのみ当該杖を検出する上で、より好ましい。前記傾き角は、２５゜以上３５゜以下であることが、より一層好ましい。
【００２３】
本発明の第５の態様による物体検出装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記照射手段は、それぞれ前記複数本のビームの光源となる複数の発光素子であって複数のグループに分けられた複数の発光素子と、前記複数のグループにそれぞれ対応して設けられた複数のレンズ部と、を含み、前記各グループの発光素子から発したビームは当該グループに対応する同じレンズ部を通過した後に前記個別領域をそれぞれ照射するものである。
【００２４】
この第５の態様によれば、レンズ部の数が少なくて済むので、構成が簡単となり一層コストダウンを図ることができ、しかも、前記第２の態様のような複数本のビームの配置を容易に実現することができる。
【００２５】
本発明の第６の態様による物体検出装置は、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記受光手段は、単一の受光素子と、該受光素子の前部に配置されたレンズ部とからなるものである。
【００２６】
この第５の態様によれば、受光手段の構成が簡単となり、一層コストダウンを図ることができる。
【００２７】
本発明の第７の態様による物体検出装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記受光手段は、受光素子と、該受光素子の前部に配置されたレンズ部とを含み、前記照射手段は、前記受光素子の両側にそれぞれ配置された複数の発光素子と、一方側に配置された発光素子の前部及び他方側に配置された発光素子の前部にそれぞれ配置された２つのレンズ部とを含み、前記受光素子の一方の側に配置された複数の発光素子から発する複数本のビームが照射する前記個別領域と、前記受光素子の他方の側に配置された複数の発光素子から発する複数本のビームが照射する前記個別領域とが、交互に並ぶものである。
【００２８】
この第７の態様によれば、レンズ部の数がより一層少なくて済みより一層コストダウンを図ることができるとともに、前記第２の態様のような複数本のビームの配置を容易に実現することができる。
【００２９】
本発明の第８の態様による物体検出装置は、前記第１乃至第７のいずれかの態様において、前記照射手段は、前記各ビームを各ビーム発生期間において複数回パルス状に照射し、前記判定手段は、前記各ビーム発生期間において、当該ビームのパルスに対応する前記受光手段からの信号のレベルが所定レベル以上であるパルスの数が、所定数以上であるか否かに基づいて、前記判定を行うものである。
【００３０】
この第８の態様によれば、検出精度をより高めることができる。
【００３１】
前記第１乃至第８のいずれかの態様において、前記複数本のビームは、例えば、近赤外波長領域の光であってもよい。このように近赤外波長領域の光を用いると、可視光等から識別することが可能となることから、検出精度をより高めることができる。
【００３２】
また、前記第１乃至第８のいずれかの態様において、前記複数本のビームは、例えば、変調光であってもよい。このように変調光を用いると、太陽光等から識別することが可能となることから、屋外等においても検出精度をより高めることができる。
【００３３】
本発明の第９の態様による物体検出装置は、前記第１乃至第８のいずれかの態様において、前記物体が視覚障害者用の杖であるものである。
【００３４】
この第９の態様は、好ましい検出対象の例を挙げたものであるが、前記第１乃至第８の態様では、他の種々の物体の検出に用いてもよい。
【００３５】
本発明の第１０の態様による物体検出方法は、所定の監視領域内を個々の複数の個別領域に分け、前記複数の個別領域にそれぞれ複数本のビームを照射し、検出すべき物体に予め設けられた再帰反射材であって前記ビームを再帰反射する再帰反射材からの、反射光を受光手段で受光し、前記受光手段からの信号に基づいて前記再帰反射材が前記監視領域内に存在するか否かを判定する物体検出方法であって、前記複数本のビームのうちの２つ以上のビームを、互いに異なるタイミングで、あるいは、互いに異なる変調光として、あるいは、互いに異なるタイミングでかつ互いに異なる変調光として、照射するものである。
【００３６】
この第１０の態様によれば、前記第１の態様と同様の利点が得られる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による物体検出装置及び方法について、図面を参照して説明する。
【００３８】
図１は、本発明の一実施の形態による物体検出装置２１を示す概略構成図である。図２は、図１に示す物体検出装置２１の配置例を模式的に示す概略縦断面図である。図３は、第１グループのＬＥＤ１〜６及びこれらに対応する第１のレンズ３１のみを示す図２中のＡ−Ｂ矢視図である。図４は、第２グループのＬＥＤ７〜１２及びこれらに対応する第２のレンズ３２のみを示す図２中のＡ−Ｂ矢視図である。図５は、ＬＥＤ１〜１２及びレンズ３１，３２を示す図２中のＡ−Ｂ矢視図である。図６は、図２中のＣ−Ｄ矢視図である。図７は、図２中のＥ−Ｆ矢視図である。
【００３９】
本実施の形態による物体検出装置２１は、図１乃至図７に示すように、それぞれ複数本のビームＢ１〜Ｂ１２の光源となる複数の発光素子としての、第１グループのＬＥＤ１〜６及び第２のグループのＬＥＤ７〜１２と、第１グループのＬＥＤ１〜６に対応してそれらの前部に設けられた第１のレンズ３１と、第２のグループのＬＥＤ７〜１２に対応してそれらの前部に設けられた第２のレンズ３２と、検出すべき物体としての視覚障害者用の杖４１に予め設けられた再帰反射材４２で再帰反射された反射光を受光する受光素子としての、単一のＰＩＮフォトダイオード１３と、ＰＩＮフォトダイオード１３の前部に配置された第３のレンズ３３と、制御部２２と、駆動回路２３と、増幅回路２４と、バンドパスフィルタ２５と、判定部２６と、を備えている。なお、本発明では、各グループのＬＥＤの数や、発光素子の種類や、受光素子の種類などは、特に限定されるものではない。
【００４０】
本実施の形態では、ＬＥＤ１〜１２として、近赤外波長領域の光を発する赤外線ＬＥＤが用いられている。レンズ３１〜３３としては、凸レンズが用いられ、集光レンズとして作用するようになっている。装置の小型化を図るため、レンズ３１〜３３としてフレネルレンズを用いることが好ましい。例えば、レンズ３１〜３３が一体化されたレンズアレイを使用することもできる。
【００４１】
図６に示すように、第１グループのＬＥＤ１〜６は、ＰＩＮフォトダイオード１３の一方の側において、直線状に一列に配置されている。また、第２グループのＬＥＤ７〜１２は、ＰＩＮフォトダイオード１３の他方の側において、第１グループのＬＥＤ１〜６の列と平行に直線状に一列に配置されている。個々のＬＥＤ１〜１２の向きや、レンズ３１，３２の焦点距離や、ＬＥＤ１〜６とレンズ３１との位置関係や、ＬＥＤ７〜１２とレンズ３２との位置関係などが適宜調整・設定されることによって、第１グループのＬＥＤ１〜６からそれぞれ発してレンズ３１を通過したビームＢ１〜Ｂ６、及び、第２グループのＬＥＤ７〜１２からそれぞれ発してレンズ３２を通過したビームＢ７〜Ｂ１２は、図２乃至図５及び図７に示すように、照射されるようになっている。
【００４２】
すなわち、ビームＢ１〜Ｂ１２は、図２に示すように、上方から鉛直方向に対して斜めに照射される。ビームＢ１〜Ｂ１２の鉛直方向に対する傾き角は、略々３０゜となっている。なお、図２では、ビームＢ１〜Ｂ１２を平行光束として示しているが、ビームＢ１〜Ｂ１２は、拡散光束であってもよいことは言うまでもない。また、杖４１の再帰反射材４２の高さｈと同じ高さの水平面Ｐ（図２参照）内における、ビームＢ１〜Ｂ１２の各照射領域は、図３乃至図５中の右側の円形で示すとともに、図７中の円形で示すように、直線状に隙間をあけることなく一部重複して並んでいる。なお、図７では、ビームＢ１〜Ｂ１２については、水平面Ｐ内での各照射領域のみを示している。水平面Ｐ内のビームＢ１〜Ｂ６の各照射領域は図３に示すように隙間をあけて並び、水平面Ｐ内のビームＢ７〜Ｂ１２の各照射領域は図４に示すように隙間をあけて並ぶが、図５及び図７に示すように、これらの照射領域が交互に並ぶことによって、全体として直線状に隙間をあけることなく一部重複して並んでいる。もっとも、水平面Ｐ内のビームＢ１〜Ｂ１２の各照射領域は、隙間をあけることなくかつ重複することなく並んでもよいし、若干隙間をあけて並んでもよい。
【００４３】
本実施の形態では、前述したように、図６に示すように、第１グループのＬＥＤ１〜６と第２グループのＬＥＤ７〜１２とがＰＩＮフォトダイオード１３を挟んでその両側に配置されていることから、各ＬＥＤ１〜１２とＰＩＮフォトダイオード１３との間隔が狭まっている。このため、再帰反射材４２は照射光の方向と略同一方向にのみ高輝度光を反射（再帰反射）する特性を有していることから、ＰＩＮフォトダイオード１３が、各ＬＥＤ１〜１２から発して再帰反射材４２で再帰反射した反射光を効率良く受光することができ、好ましい。図面には示していないが、レンズ３１，３２として光軸がＰＩＮフォトダイオード１３の側に偏心した偏心レンズを用いると、前述したようなビームＢ１〜Ｂ１２の配置を実現しつつ、ＬＥＤ１〜６の列とＰＩＮフォトダイオード１３との間隔及びＬＥＤ７〜１２の列とＰＩＮフォトダイオード１３との間隔を一層狭めることができ、より好ましい。
【００４４】
本実施の形態では、水平面Ｐ内のビームＢ１〜Ｂ１２の照射領域が全体として、監視領域を構成している。すなわち、本実施の形態では、監視領域は直線状の帯状領域となっており、水平面Ｐ内のビームＢ１〜Ｂ１２の各照射領域は、監視領域内の個々の個別領域となっている。本実施の形態では、水平面Ｐ内のビームＢ１〜Ｂ１２の各照射領域は、再帰反射材４２をちょうどカバーする程度の大きさとなっている。もっとも、各照射領域の大きさはこのような大きさに限定されるものではない。
【００４５】
図１中の制御部２２は、図８に示すように、例えば十数ｋＨｚの基準パルスを発生する。この基準パルスは、ビームＢ１〜Ｂ１２の変調信号として用いられる。制御部２２は、この基準パルスに基づいて、図８に示すようにＬＥＤ１〜１２をそれぞれ点灯制御するための点灯制御信号を生成し、これらの点灯制御信号を駆動回路２３及び判定部２６に供給する。本実施の形態では、各ＬＥＤ１〜１２の点灯制御信号は、図８に示すように、基準パルスの８パルスずつを順次巡回的に振り分けたものとなっている。駆動回路２３は、制御部２２から供給された各ＬＥＤ１〜１２用の点灯制御信号に従って、各ＬＥＤ１〜１２を点灯駆動する。したがって、図８中の各点灯制御信号が「ハイ」の時に当該点灯制御信号に対応するＬＥＤが点灯し、当該ＬＥＤに対応するビームが照射されることになる。このため、本実施の形態では、基準パルスの８パルス分の期間が各ビーム発生期間となっており、各ビームＢ１〜Ｂ１２は、当該ビーム発生期間において８回パルス状に照射され、前記基準パルスで変調された変調光として照射される。また、ビームＢ１〜Ｂ１２は、１つずつ順次照射され、互いに異なるタイミングで照射される。このように、本実施の形態では、全てのビームＢ１〜Ｂ１２が互いに異なるタイミングで同じ変調光として照射されるが、本発明では、ビームＢ１〜Ｂ１２のうちの２つ以上のビームが、互いに異なるタイミングで、あるいは、互いに異なる変調光として、あるいは、互いに異なるタイミングでかつ互いに異なる変調光として、照射すればよい。
【００４６】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、ＬＥＤ１〜１２、レンズ３１，３２、制御部２２及び駆動回路２３が、所定の監視領域内の個々の複数の個別領域にそれぞれ複数本のビームＢ１〜Ｂ１２を、互いに異なるタイミングで照射する照射手段を、構成している。また、本実施の形態では、ＰＩＮフォトダイオード１３及びレンズ３３が、検出すべき物体としての杖４１に予め設けられた再帰反射材４２であって前記ビームＢ１〜Ｂ１２を再帰反射する再帰反射材４２からの、反射光を受光する受光手段を、構成している。
【００４７】
図１中の増幅回路２４は、ＰＩＮフォトダイオード１３からの受光信号を増幅する。バンドパスフィルタ２５は、増幅回路２４により増幅された受光信号に対して、前記基準パルスの周波数の信号のみを濾波する。これにより、太陽光等のノイズ成分は除去される。バンドパスフィルタ２５により濾波された受光信号は、判定部２６に供給される。
【００４８】
判定部２６は、バンドパスフィルタ２５により濾波された受光信号と、制御部２２からの各ＬＥＤ１〜１２用の点灯制御信号（すなわち、各ＬＥＤ１〜１２の発光タイミング信号）とに基づいて、再帰反射材４２が前記監視領域内に存在するか否かを判定し、存在する場合は感知信号（検出信号）を出力する。
【００４９】
図９は、判定部２６の動作の一例を示す概略フローチャートである。この例では、判定部２６は、動作を開始すると、各ＬＥＤ１〜１２用の点灯制御信号に同期して、図８中の１つのパルスについて、バンドパスフィルタ２５により濾波された受光信号を取り込む（ステップＳ１）。次に、判定部２６は、ステップＳ１で取り込まれた受光信号のレベルが所定レベル以上であるか否かを判定し、さらに現在までの各パルスに関するレベル判定結果に基づき、ステップＳ１で最新に取り込まれた受光信号に対応する図８中のパルスが属するビーム発生期間（本実施の形態では８パルス分の期間）において、所定レベル以上である旨のレベル判別結果の回数（受光信号が所定レベル以上であるパルスの数に相当）が所定回数（例えば、５回）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。所定回数以上でなければ、ステップＳ１へ戻る。一方、所定回数以上であれば、再帰反射材４２、すなわち、杖４１が前記監視領域内に存在することを示す感知信号を出力する。
【００５０】
判定部２６が図９に示すような動作を行えば、検出精度が高まって好ましいが、本発明では、判定部２６は、例えば、前記ステップＳ２において、ステップＳ１で取り込まれた受光信号のレベルが所定のレベル以上であるか否かを判定し、所定レベル以上であれば、直ちに感知信号を出力してもよい。また、判定部２６は、感知信号を出力する際に、制御部２６からの各ＬＥＤ１〜１２の発光タイミング信号に基づいて、いずれのＬＥＤ１〜１２が発光しているときに感知されたかを示す信号（再帰反射材４２の存在位置情報に相当）も、併せて出力してもよい。
【００５１】
なお、前述した動作を行う制御部２２及び判定部２６は、例えば、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やマイクロコンピュータ等を用いて構成することができる。
【００５２】
本実施の形態によれば、撮像手段ではなく、ＰＩＮフォトダイオード１３及びレンズ３３からなる受光手段が用いられているので、前記従来の物体検出装置に比べて大幅にコストダウンを図ることができる。
【００５３】
本実施の形態によれば、監視領域内の個々の複数の個別領域にそれぞれ複数本のビームＢ１〜Ｂ１２が照射されるので、図２に示すように、杖４１を持った人が矢印Ｘ１方向に進行し、監視領域内に再帰反射材４２が存在するようになれば、ＰＩＮフォトダイオード１３は、再帰反射材４２からの高輝度の反射光を受光することになる。
【００５４】
そして、本実施の形態では、前記従来の物体検出装置と異なり、監視領域の全体に一括して同じ光を照射するのではなく、複数の個別領域にそれぞれ複数のビームＢ１〜Ｂ１２を、互いに異なるタイミングで照射する。したがって、本実施の形態は、互いに同一タイミングでかつ互いに同一の変調光として照射される領域は、監視領域のごく一部に限定される。このため、本実施の形態によれば、ＰＩＮフォトダイオード１３によって、再帰反射材４２から反射される反射光（信号光）と一緒に、当該信号光と識別不能に受光されるノイズ光（地面、壁面その他の反射物からの反射光）が大幅に低減される。その結果、Ｓ／Ｎが向上し、検出精度が高まる。
【００５５】
このように、本実施の形態によれば、撮像手段を用いずにコストダウンを図ることができ、しかも検出精度を高めることができる。
【００５６】
また、本実施の形態によれば、前述したように監視領域が帯状領域であるので、この帯状領域を通過しようとした杖４１を検出することができるとともに、照射するビームＢ１〜Ｂ１２の本数を減らすことができ、照射手段をより安価に構成することができる。しかも、複数のビームＢ１〜Ｂ１２がそれぞれ照射する個別領域が当該帯状の領域の延びる方向に沿って実質的に隙間をあけることなく並ぶように、複数のビームＢ１〜Ｂ１２が照射されるので、杖４１の検出漏れを防止することができる。
【００５７】
さらに、本実施の形態によれば、前述したように、水平面Ｐ内のビームＢ１〜Ｂ１２の各照射領域（各個別領域）は、再帰反射材４２をちょうどカバーする程度の大きさとなっているので、Ｓ／Ｎをより向上させつつ、照射するビームＢ１〜Ｂ１２の本数を減らすことができる。
【００５８】
さらにまた、本実施の形態によれば、ビームＢ１〜Ｂ１２を上方から鉛直方向に対して斜めに照射するので、当該杖の先端が視覚障害者が進行する方向に斜め下方に差し出されることから、所定方向Ｘ１に進行する場合にのみ当該杖４１を検出することができる。したがって、進行方向に応じた案内等を行う際に、適している。
【００５９】
この点について、図１０を参照して説明する。図１０（ａ）は、図２に示す状態から杖４１を持った人が矢印Ｘ１の方向に進行して、監視領域内に到達した状況を示している。この場合、再帰反射材４２とビームＢ１〜Ｂ１２との傾きの関係から、ビームＢ１〜Ｂ１２のうち再帰反射材４２を照射する光束の断面積が大きくなり、再帰反射材４２で反射されてＰＩＮフォトダイオード１３により受光される光量が大きくなるため、再帰反射材４２が検出される。図１０（ｂ）は、杖４１を持った人が逆方向（矢印Ｘ２）の方向に進行して、監視領域内に到達した状況を示している。この場合、再帰反射材４２とビームＢ１〜Ｂ１２との傾きの関係から、ビームＢ１〜Ｂ１２のうち再帰反射材４２を照射する光束の断面積が小さくなり、再帰反射材４２で反射されてＰＩＮフォトダイオード１３により受光される光量が小さくなるため、再帰反射材４２が検出されない。
【００６０】
特に、本実施の形態では、ビームＢ１〜Ｂ１２の鉛直方向に対する傾き角が、略々３０゜となっているので、所定方向Ｘ１に進行する場合にのみ当該杖４１を検出する上で好ましいとともに、再帰反射材４２が他の人の影に隠れ難くすることができる。この傾き角は、２０゜以上４０゜以下であってもよいが、２５゜以上３５゜以下であることがより一層好ましい。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、第１グループのＬＥＤ１〜６に対して共通して１つのレンズ３１が設けられ、第２グループのＬＥＤ７〜１２に対して共通して１つのレンズ３２が設けられているので、レンズの数が少なくてすみ、よりコストダウンを図ることができる。
【００６２】
さらに、本実施の形態によれば、単一のＰＩＮフォトダイオード１３とその前部に配置されたレンズ３３で受光手段が構成されているので、受光手段の構成が簡単となり、一層コストダウンを図ることができる。
【００６３】
以上説明した実施の形態では、監視領域を直線状の帯状領域とした例であったが、本発明では、監視領域は、例えば、Ｖ字状、Ｌ字状、円弧状又は円状の帯状領域とすることができる。監視領域の形状は、用途に応じて自在に適宜定めることができる。
【００６４】
図１１は監視領域を円状の帯状領域にした例、図１２は監視領域をＶ字状の帯状領域にした例を示す。図１１及び図１２は、前述した図７に対応する、上方から見た概略平面図である。図１１及び図１２中の円状又はＶ字状の列をなす複数の円のうち、ハッチングを付した円は第１グループの各ＬＥＤから第１のレンズ３１を通過して照射される各ビームの水平面Ｐ内の照射領域（個別領域）をそれぞれ示し、ハッチングを付していない円は第２グループの各ＬＥＤから第２のレンズ３２を通過して照射される各ビームの水平面Ｐ内の照射領域（個別領域）をそれぞれ示す。
【００６５】
図６を参照して説明すると、図１１の場合には、例えば、前記物体検出装置２１において、第１のグループの複数のＬＥＤを円形に配列するとともに、第２のグループの複数のＬＥＤを円形に配列し、これらのＬＥＤの向きを適宜設定すればよい。図１１の場合には、杖４１を持った人が、いずれの方向から監視領域の内側に進行しても検出することができる。
【００６６】
また、図１２の場合には、例えば、前記物体検出装置２１において、第１のグループの複数のＬＥＤをＶ字状に配列するとともに、第２のグループの複数のＬＥＤをＶ字状に配列し、これらのＬＥＤの向きを適宜設定すればよい。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態とその変形例について説明したが、本発明はこれらの実施の形態又は変形例に限定されるものではない。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮像手段を用いずにコストダウンを図ることができ、しかも検出精度の高い物体検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による物体検出装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す物体検出装置の配置例を模式的に示す概略縦断面図である。
【図３】第１グループのＬＥＤ及びこれらに対応する第１のレンズのみを示す図２中のＡ−Ｂ矢視図である。
【図４】第２グループのＬＥＤ及びこれらに対応する第２のレンズのみを示す図２中のＡ−Ｂ矢視図である。
【図５】第１及び第２のＬＥＤ並びに第１及び第２のレンズを示す図２中のＡ−Ｂ矢視図である。
【図６】図２中のＣ−Ｄ矢視図である。
【図７】図２中のＥ−Ｆ矢視図である。
【図８】基準パルス及び点灯制御信号を示すタイミングチャートである。
【図９】判定部の動作の一例を示す概略フローチャートである。
【図１０】進行方向の相違による検出の有無の様子を示す説明図である。
【図１１】監視領域を円状の帯状領域にした例を示す上方から見た概略平面図である。
【図１２】監視領域をＶ字状の帯状領域にした例を示す上方から見た概略平面図である。
【符号の説明】
１〜６第１グループのＬＥＤ
７〜１２第２グループのＬＥＤ
１３ＰＩＮフォトダイオード
２１物体検出装置
２２制御部
２３駆動回路
２４増幅回路
２５バンドパスフィルタ
２６判定部
３１，３２，３３レンズ
４１杖
４２再帰反射材

Claims

所定の監視領域内の個々の複数の個別領域にそれぞれ複数本のビームを照射する照射手段と、
検出すべき物体に予め設けられた再帰反射材であって前記ビームを再帰反射する再帰反射材からの、反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段からの信号に基づいて前記再帰反射材が前記監視領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記照射手段は、前記複数本のビームのうちの２つ以上のビームを、互いに異なるタイミングで、あるいは、互いに異なる変調光として、あるいは、互いに異なるタイミングでかつ互いに異なる変調光として、照射し、
前記照射手段は、それぞれ前記複数本のビームの光源となる複数の発光素子であって複数のグループに分けられた複数の発光素子と、前記複数のグループにそれぞれ対応して設けられた複数のレンズ部と、を含み、前記各グループの発光素子から発したビームは当該グループに対応する同じレンズ部を通過した後に前記個別領域をそれぞれ照射することを特徴とする物体検出装置。
前記受光手段は、単一の受光素子と、該受光素子の前部に配置されたレンズ部とからなることを特徴とする請求項１記載の物体検出装置。
所定の監視領域内の個々の複数の個別領域にそれぞれ複数本のビームを照射する照射手段と、
検出すべき物体に予め設けられた再帰反射材であって前記ビームを再帰反射する再帰反射材からの、反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段からの信号に基づいて前記再帰反射材が前記監視領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記照射手段は、前記複数本のビームのうちの２つ以上のビームを、互いに異なるタイミングで、あるいは、互いに異なる変調光として、あるいは、互いに異なるタイミングでかつ互いに異なる変調光として、照射し、
前記受光手段は、受光素子と、該受光素子の前部に配置されたレンズ部とを含み、
前記照射手段は、前記受光素子の両側にそれぞれ配置された複数の発光素子と、一方側に配置された複数の発光素子の前部及び他方側に配置された複数の発光素子の前部にそれぞれ配置された２つのレンズ部とを含み、
前記受光素子の一方の側に配置された複数の発光素子から発する複数本のビームが照射する前記個別領域と、前記受光素子の他方の側に配置された複数の発光素子から発する複数本のビームが照射する前記個別領域とが、交互に並ぶことを特徴とする物体検出装置。
前記照射手段は、前記各ビームを各ビーム発生期間において複数回パルス状に照射し、前記判定手段は、前記各ビーム発生期間において、当該ビームのパルスに対応する前記受光手段からの信号のレベルが所定レベル以上であるパルスの数が、所定数以上であるか否かに基づいて、前記判定を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の物体検出装置。
所定の監視領域内の個々の複数の個別領域にそれぞれ複数本のビームを照射する照射手段と、
検出すべき物体に予め設けられた再帰反射材であって前記ビームを再帰反射する再帰反射材からの、反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段からの信号に基づいて前記再帰反射材が前記監視領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記照射手段は、前記複数本のビームのうちの２つ以上のビームを、互いに異なるタイミングで、あるいは、互いに異なる変調光として、あるいは、互いに異なるタイミングでかつ互いに異なる変調光として、照射し、
前記照射手段は、前記各ビームを各ビーム発生期間において複数回パルス状に照射し、前記判定手段は、前記各ビーム発生期間において、当該ビームのパルスに対応する前記受光手段からの信号のレベルが所定レベル以上であるパルスの数が、所定数以上であるか否かに基づいて、前記判定を行うことを特徴とする物体検出装置。
前記受光手段は、単一の受光素子と、該受光素子の前部に配置されたレンズ部とからなることを特徴とする請求項５記載の物体検出装置。
前記所定の監視領域は帯状の領域であり、前記照射手段は、前記複数本のビームがそれぞれ照射する前記個別領域が当該帯状の領域の延びる方向に沿って実質的に隙間をあけることなく一部重複してあるいは一部重複することなく並ぶように、前記複数本のビームを照射することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の物体検出装置。
前記各ビームにより照射される前記個別領域の大きさは、前記再帰反射材をちょうどカバーする程度の大きさであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の物体検出装置。
前記照射手段は、前記複数本のビームを上方から鉛直方向に対して斜めに照射することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の物体検出装置。
前記物体が視覚障害者用の杖であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の物体検出装置。
所定の監視領域内の個々の複数の個別領域にそれぞれ複数本のビームを照射する照射手段と、
検出すべき物体に予め設けられた再帰反射材であって前記ビームを再帰反射する再帰反射材からの、反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段からの信号に基づいて前記再帰反射材が前記監視領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記物体が視覚障害者用の杖であり、
前記照射手段は、前記複数本のビームのうちの２つ以上のビームを、互いに異なるタイミングで、あるいは、互いに異なる変調光として、あるいは、互いに異なるタイミングでかつ互いに異なる変調光として、照射し、
前記照射手段は、前記再帰反射材で反射されて前記受光手段により受光される光量が前記再帰反射材の向きに応じて変わるように、前記複数本のビームを上方から鉛直方向に対して斜めに照射し、
前記判定手段は、前記再帰反射材が所定方向を向いた状態で前記監視領域内に存在するか否かを判定することを特徴とする物体検出装置。