多光軸光電センサ、形状認識装置
【課題】多光軸光電センサを用いて物体の形状を認識するにあたり、形状認識に必要な箇所の分解能を光軸数を増やすことなく向上させると共に、形状認識に必要な処理時間を短縮する。
【解決手段】多光軸光電センサ１において、水平又は斜めスキャン動作を順次実行させる第１の実行手段（受光制御部２４）と、前記一方側のスキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する第１判定手段（受光制御部２４）と、前記受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作を特定光軸について実行する第２実行手段（受光制御部２４）と、前記他方側のスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第２判定手段（受光制御部２４）と、前記第２判定手段（受光制御部２４）の判定結果を出力する出力回路３０と、を備える。
【解決手段】多光軸光電センサ１において、水平又は斜めスキャン動作を順次実行させる第１の実行手段（受光制御部２４）と、前記一方側のスキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する第１判定手段（受光制御部２４）と、前記受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作を特定光軸について実行する第２実行手段（受光制御部２４）と、前記他方側のスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第２判定手段（受光制御部２４）と、前記第２判定手段（受光制御部２４）の判定結果を出力する出力回路３０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多光軸光電センサ、形状認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、洗車機などの車形検出装置として多光軸光電センサが用いられている。すなわち、洗車エリアを挟むように投光素子を複数備えた投光器と、それらの複数の投光素子に対応する複数の受光素子とを対向させて車体検出手段を構成して、洗車機と自動車の相対移動に伴い各々車体検出させて、この検出データを記憶蓄積し、蓄積したデータから車体の輪郭を抽出するものである。このような多光軸光電センサにおいて、車体の輪郭を正確に検出しようとする場合、多光軸光電センサの光軸ピッチをできるだけ小さくして分解能を上げることが考えられる。しかしながら、投受光器の光軸ピッチを小さくすることは、光軸数を増加させることでもあるから、コスト高になることは、避けられない。
【０００３】
このような課題に対しては、下記特許文献１に示されるように、光軸数を増やすことなく、光軸ピッチを小さくしたのと同等の分解能を得られるようにしたものがある。このものによれば、通常の対向する投受光素子（水平方向）で光軸を形成しつつスキャンする第１の単位動作と、一の投光素子に対して斜め上の受光素子（斜め上方向）で光軸を形成しつつスキャンする第２の単位動作と、一の投光素子に対して斜め下の受光素子（斜め下方向）で光軸を形成しつつスキャンする第３の単位動作とを行い、第１の単位動作で高さを判定すると共に、第２の単位動作と第３の単位動作の双方を行って、その検出結果のＯＲでもって水平方向で形成される光軸間の中間位置の高さを判定するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０４７６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記技術では、第１の単位動作、第２の単位動作、第３の単位動作の全てを行い、かつ第１〜第３の単位動作では、全ての光軸における入光／遮光の状態を判定する。そのため、形状判定に時間がかかる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、多光軸光電センサを用いて物体の形状を認識するにあたり、形状認識に必要な箇所の分解能を光軸数を増やすことなく向上させると共に、形状認識に必要な処理時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の多光軸光電センサは、複数の投光素子を備えた投光器と、この投光器と計測対象物を間に挟んで対向し、前記複数の投光素子にそれぞれ対向する複数の受光素子を備えた受光器と、を備えた多光軸光電センサにおいて、前記一投光素子とその投光素子に水平対向する受光素子にて形成される水平光軸により投受光する水平スキャン動作、又は前記一投光素子とその投光素子と斜め対向する受光素子にて形成される斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作のいずれか一方のスキャン動作を、設定された光軸数順次実行させる第１の実行手段と、前記一方側のスキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する第１判定手段と、前記一方側のスキャン動作が行われた光軸の受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作を、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸について実行する第２実行手段と、前記他方側のスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第２判定手段と、少なくとも、前記第２判定手段の判定結果を出力する出力回路と、を備える。
【０００７】
本発明の形状認識装置は、本発明の多光軸光電センサと、前記多光軸光電センサの出力する判定結果に基づいて前記計測対象物の形状を認識する認識装置と、を備える。
【０００８】
このような構成であれば、一方側のスキャン動作で受光状態が反転した領域の物体形状を、他方側のスキャン動作の受光状態から、更に細かく認識できる。よって、素子数を増やすことなく、分解能を上げることが可能となる。また、他方側のスキャン動作に関し、受光状態について判定が行われるのは、一方のスキャン動作にて受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸に限定されている。そのため、判定回数が少なく、処理時間の短縮化を図ることが可能となる。
【０００９】
上記発明（多光軸光電センサ）の実施態様として、以下の構成とすることが好ましい。
・前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記一投光素子に対して前記受光素子が斜め上側に対向して斜め光軸を形成する第１パターン又は、前記投光素子に対して前記受光素子が斜め下側に対向して斜め光軸を形成する第２パターンのいずれか一方の斜めスキャン動作を実行する構成であると共に、前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記特定光軸について他方側のパターンにより前記斜めスキャン動作を実行する第３実行手段と、前記第３実行手段により斜めスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第３判定手段と、を備え、前記出力回路は少なくとも、前記第２判定手段の判定結果と第３判定手段の判定結果とを出力する。
【００１０】
このような構成としておけば、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の計測対象物の有無を、第一パターンによる斜めスキャン動作と第二パターンによる斜めスキャン動作により二重に判定するから、計測対象物の形状を正確に判別できる。
【００１１】
・前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して素子１つ下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を、実行する構成であると共に、前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して少なくとも、素子２つ以上は下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を実行させる第４実行手段と、前記第４実行手段により斜めスキャン動作が行われた斜め光軸の受光状態を判定する第４判定手段と、を備え、前記出力回路は少なくとも、前記第２判定手段の判定結果と前記第４判定手段の判定結果を出力する。
【００１２】
このような構成としておけば、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の計測対象物の有無を、勾配の異なる複数の斜め光軸を利用して検出するので、検出精度が高まる。
【００１３】
本発明の多光軸光電センサは、複数の投光素子を備えた投光器と、この投光器と計測対象物を間に挟んで対向し、前記複数の投光素子にそれぞれ対向する複数の受光素子を備えた受光器と、を備えた多光軸光電センサにおいて、前記一投光素子とその投光素子に水平対向する受光素子にて形成される水平光軸により投受光する水平スキャン動作、又は前記一投光素子とその投光素子と斜め対向する受光素子にて形成される斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作のいずれか一方のスキャン動作を、設定された光軸数順次実行させる第１の実行手段と、前記一方側のスキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する第１判定手段と、前記一方側のスキャン動作が行われた光軸の受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作を、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸について実行する第２実行手段と、前記他方側のスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第２判定手段と、前記第２判定手段の判定結果に基づいて前記計測対象物の形状を認識するデータ処理手段と、を備える。
【００１４】
このような構成であれば、一方側のスキャン動作で受光状態が反転した領域の物体形状を、他方側のスキャン動作の受光状態から、更に細かく認識できる。よって、素子数を増やすことなく、分解能を上げることが可能となる。また、他方側のスキャン動作に関し、受光状態について判定が行われるのは、一方のスキャン動作にて受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸に限定されている。そのため、判定回数が少なく、処理時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００１５】
上記発明（多光軸光電センサ）の実施態様として、以下の構成とすることが好ましい。
・前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記一投光素子に対して前記受光素子が斜め上側に対向して斜め光軸を形成する第１パターン又は、前記投光素子に対して前記受光素子が斜め下側に対向して斜め光軸を形成する第２パターンのいずれか一方の斜めスキャン動作を実行する構成であると共に、前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記特定光軸について他方側のパターンにより前記斜めスキャン動作を実行する第３実行手段と、前記第３実行手段により斜めスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第３判定手段と、を備え、前記データ処理手段は、第２判定手段の判定結果と前記第３判定手段の判定結果とに基づいて前記計測対象物の形状を認識する。
【００１６】
このような構成としておけば、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の計測対象物の有無を、第一パターンによる斜めスキャン動作と第二パターンによる斜めスキャン動作により二重に判定するから、計測対象物の形状を正確に判別できる。
【００１７】
・前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して素子１つ下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を、実行する構成であると共に、前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して少なくとも、素子２つ以上は下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を実行させる第４実行手段と、前記第４実行手段により斜めスキャン動作が行われた斜め光軸の受光状態を判定する第４判定手段と、を備え、前記データ処理手段は、前記第２判定手段の判定結果と前記第４判定手段の判定結果とに基づいて前記計測対象物の形状を認識する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、形状認識に必要な箇所の分解能を光軸数を増やすことなく向上させると共に、形状認識に必要な処理時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１における、車体及び多光軸光電センサの側面図
【図２】その平面図
【図３】多光軸光電センサの電気的構成を示すブロック図
【図４】水平スキャン動作を示す図
【図５】斜めスキャン動作（第１パターン）を示す図
【図６】斜めスキャン動作（第２パターン）を示す図
【図７】車体の形状認識手順を示すフローチャート図
【図８】各光軸の受光状態を示す図
【図９】（ａ）特定光軸８ｕの遮光状態を示す図 （ｂ）特定光軸８ｕの入光状態を示す図
【図１０】各光軸の受光状態と、それに基づく形状判定結果をまとめた図表
【図１１】各光軸の受光状態と、それに基づく形状判定結果をまとめた図表
【図１２】実施形態２における車体の形状認識手順を示すフローチャート図
【図１３】各光軸の入光／遮光を示す図
【図１４】各光軸の受光状態と、それに基づく形状判定結果をまとめた図表
【図１５】実施形態３における車体の形状認識手順を示すフローチャート図
【図１６】特定光軸８ｕ、特定光軸８ｄと車体との位置関係を示す図
【図１７】各光軸の受光状態と、それに基づく形状判定結果をまとめた図表
【図１８】実施形態４における車体の形状認識手順を示すフローチャート図
【図１９】特定光軸８ｄ、光軸８ｄ'と車体との位置関係を示す図
【図２０】各光軸の受光状態と、それに基づく形状判定結果をまとめた図表
【図２１】実施形態４における、多光軸光電センサの電気的構成を示すブロック図
【図２２】多光軸光電センサの他の構成例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１１によって説明する。
（１）全体構成
【００２１】
本実施形態の形状認識装置Ｕは、多光軸光電センサ１と、多光軸光電センサ１とは別装置であるデータ処理装置５０とを備えて構成され、例えば車体Ｗの形状を認識するために使用される。多光軸光電センサ１は、図１、図２に示すように、車体Ｗの両側に配置される投光器２及び受光器３を備えて構成される。
【００２２】
投光器２には、受光器３に相対する対向面側に、例えば８つの投光素子１１（１１ａ〜１１ｈ）を上下方向に一列状に配列されている。一方、受光器３には、やはり投光器２との対向面側に、例えば８つの受光素子２１（２１ａ〜２１ｈ）が上下方向に沿って一列状に配列されている。なお、各投光素子１１ａ〜１１ｈ及び各受光素子２１ａ〜２１ｈはそれぞれ同一高さに配置されており、また、投光器２と受光器３とは同期線Ｌ１により接続されている。
【００２３】
（２）電気的構成
図３には、多光軸光電センサ１の電気的構成が示されている。投光器１０には投光素子１１が連なる投光回路１４が設けられており、この投光回路１４は、同期線Ｌ１を通じてタイミング信号（投光開始指令）を受けることを条件に、列の下側に位置する投光素子１１ａから上側の投光素子１１ｈへと順次に駆動信号を一定間隔で与える。これにより、下側の投光素子１１ａから上側の投光素子１１ｈへ投光動作を一定間隔で順次行わせる構成となっている。
【００２４】
一方、受光器２０には、各受光素子２１の出力する受光信号を信号処理する受光回路２２と、出力回路３０とが設けられている。受光回路２２は、各受光素子２１に対応してそれぞれ専用に設けられたアナログスイッチ２５と、シフトレジスタ２３と、受光制御部２４などからなる。各受光素子２１はアナログスイッチ２５を介して共通の信号線Ｌ２に接続され、更に信号線Ｌ２が受光制御部２４に連なっている。また、各アナログスイッチ２５はシフトレジスタ２３を介して受光制御部２４に接続されている。
【００２５】
受光制御部２４は、シフトレジスタ２３にタイミング信号（受光開始指令）を与えて受光動作を制御する機能、及び受光状態を判定する機能を主に担うものである。シフトレジスタ２３は受光制御部２４からタイミング信号を受けると、各アナログスイッチ２５に対して、それをオン状態にするゲート制御信号を順次送る。これにより、オンしたアナログスイッチ２５に連なる受光素子２１の受光信号だけが、共通の信号線Ｌ２を経由して受光制御部２４に取り込まれるようになっている。
【００２６】
そして、投光側と受光側で投光動作、受光動作の開始タイミングを調整することで、以下に説明する水平スキャン動作、斜めスキャン動作をそれぞれ実行できる。
【００２７】
（３）スキャン動作の説明
水平スキャン動作とは、図４にて示すように、一投光素子１１とその投光素子１１に水平対向する受光素子２１にて形成される水平光軸により投受光するスキャン動作である。この水平スキャン動作を実行するには、投光動作の開始タイミングと受光動作の開始タイミングが一致するように、タイミングを調整してやればよい。尚、タイミング調整は、受光制御部２４が行うようになっている。すなわち、同期線Ｌ１を通じて投光回路１４にタイミング信号（投光開始指令）を送ることで投光側と受光側の動作タイミングが調整されるシステム構成となっている。
【００２８】
斜めスキャン動作とは、一投光素子１１とその投光素子１１と斜めに対向する受光素子２１にて形成される斜め光軸により投受光するスキャン動作である。そして、この斜めスキャン動作には、次の第１パターンと、第２パターンの２種のパターンがある。第１パターンとは、図５に示すように、一投光素子１１に対して受光素子２１が斜め上側に対向して斜め光軸を形成（具体的には、投光素子１１と、それに対して水平対向する受光素子２１に対して素子１つ上側にずれた受光素子２１が斜め光軸を形成）するパターンである。また、第２パターンとは、図６に示すように、一投光素子１１に対して受光素子２１が斜め下側に対向して斜め光軸を形成（具体的には、投光素子１１と、それに対して水平対向する受光素子２１に対して素子１つ下側にずれた受光素子２１が斜め光軸を形成）するパターンである。
【００２９】
尚、第１パターンの斜めスキャン動作(図５のパターン）を実行するには、上記した同期線Ｌ１を用いてタイミング信号をやりとりすることで、投光動作の開始タイミングより受光動作の開始タイミングがやや早くなる（具体的には、投光素子１１ａが投光状態となったときに、受光素子２１ｂが受光状態となる）ように、タイミングを調整してやればよい。また、第２パターンの斜めスキャン動作(図６のパターン）を実行するには、投光動作の開始タイミングより受光動作の開始タイミングがやや遅くなる（具体的には、投光素子１１ｂが投光状態となったときに、受光素子２１ａが受光状態となる）ように、タイミングを調整してやればよい。そして、これらタイミング調整についても、いずれも受光制御部２４が投光回路１４と協働して行うシステム構成となっている。
【００３０】
尚、図４〜図６では、各光軸の全てについて投受光がされたものが図示されているが、スキャン動作という言葉は、光軸単位の投受光を意味する。すなわち、例えば、図５の例であれば、斜めに張られた各光軸を投受光させる動作の一つ一つがスキャン動作である。
【００３１】
また、以下の説明において、図４に示す水平光軸を下から順に、光軸１、光軸３、光軸５、光軸７、光軸９、光軸１１、光軸１３、光軸１５と呼ぶ。また、図５に示す第１パターンの斜め光軸を下から順に、光軸２ｕ、光軸４ｕ、光軸６ｕ、光軸８ｕ、光軸１０ｕ、光軸１２ｕ、光軸１４ｕ、光軸１６ｕと呼ぶ。また、図６に示す第２パターンの斜め光軸を下から順に光軸２ｄ、光軸４ｄ、光軸６ｄ、光軸８ｄ、光軸１０ｄ、光軸１２ｄ、光軸１４ｄ、光軸１６ｄと呼ぶ。
【００３２】
（４）車体Ｗの形状認識動作
車体Ｗの形状認識動作を図７のフローチャート図を参照して説明する。まず、ステップ１０では、投光器１０と受光器２０との間のスペースに向けて計測対象となる車体Ｗが移動を開始する。
【００３３】
ステップ２０では、水平スキャン動作を全光軸について実行する処理と、全光軸の受光状態を判定する処理とが受光制御部２４の制御下で行われる。具体的に説明すると、まず、受光制御部２４は、投光回路１４に投光開始指令を与えて各投光素子１１ａ〜１１ｈを順次投光させる。一方、受光制御部２４は、投光開始指令と同期してシフトレジスタ２３に受光開始指令を与え、各投光素子１１ａ〜１１ｈの投光を、それに水平対向する各受光素子２１ａ〜２１ｈにてそれぞれ受光させる。
【００３４】
すると、各受光素子２１ａ〜２１ｈからは受光量に応じた信号レベルの受光信号が順次出力され、それら受光信号は共通の信号線Ｌ２を通じて受光制御部２４に取り込まれる。受光制御部２４では、各受光素子２１ａ〜２１ｈの出力する受光信号のレベルと閾値とを比較して、全光軸すなわち光軸１、光軸３、光軸５、光軸７、光軸９、光軸１１、光軸１３、光軸１５について受光状態がそれぞれ判定される。そして、各光軸の受光状態の判定結果（入光／遮光の判定）は光軸の番号と共に、受光制御部２４から出力回路３０を通じてデータ処理装置５０へと出力される。
【００３５】
尚、受光制御部２４が実行するステップ２０の処理により、本発明の「第１実行手段（水平スキャン動作、又は斜めスキャン動作のいずれか一方のスキャン動作を設定された光軸数（上記例では、全光軸）順次実行させる手段）」の果たす処理機能、「第１判定手段（スキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する手段）」の果たす処理機能が実現されている。
【００３６】
続く、ステップ３０では、光軸の受光状態について、反転の有無が受光制御部２４により判定される。これにより、全光軸がいずれも入光状態であれば、ＮＯ判定され、光軸の一部が遮光、残りが入光であればＹＥＳ判定される。尚、移動を開始した直後は、車体Ｗは投光器１０と受光器２０との間のスペースに入っていないので、全光軸とも入光状態となり、ステップ３０でＮｏ判定されることとなる。ステップ３０でＮｏ判定されると、再び、ステップ２０に戻り、ステップ２０、ステップ３０のループを繰り返す状態となる。
【００３７】
そして、車体Ｗが投光器１０と受光器２０との間のスペースに入ると、全８つの光軸のうち、車体Ｗにより遮られる水平光軸（例えば、光軸１、光軸３、光軸５、光軸７）は遮光状態となり、残りの水平光軸（例えば、光軸９、光軸１１、光軸１３、光軸１５）は入光状態となる。
【００３８】
そのため、ステップ２０の全光軸を対象とする受光状態の判定に続いて、ステップ３０の判定処理を行なったときに、受光制御部２４によりＹＥＳ判定され、ステップ４０に移行する。
【００３９】
ステップ４０では、斜めスキャン動作（第１パターン）を、入光と遮光が反転する反転区間Ｎを横切る特定光軸について行い、その特定光軸の受光状態を判定する処理が行われる。すなわち、この例であれば、図８に示すように、水平光軸７から水平光軸９までの間で遮光から入光に切り換わっている（反転区間Ｎ）。そのため、斜めスキャン動作を、反転区間Ｎを横切る特定光軸８ｕについての行い、特定光軸８ｕの受光状態が受光制御部２４にて判定される。そして、特定光軸８ｕの判定結果（入光、遮光の判定）は、光軸の番号と共に、受光制御部２４から出力回路３０を通じてデータ処理装置５０へと出力される。
【００４０】
ここで、説明を加えておくと、投光素子１１、受光素子２１は列の下側から順番にしかオン出来ないから、斜めスキャン動作を特定光軸８ｕについて行う場合にも、まず、斜め光軸（投光素子１１ａと受光素子２１ｂの組）２ｕから斜め光軸４ｕ、斜め光軸６ｕの順に投受光を行ってゆく。これにより、受光制御部２４には、各斜め光軸２ｕ、光軸４ｕ、光軸６ｕの受光信号が取り込まれることとなるが、このとき、受光制御部２４は、これらの受光信号については入力信号として扱わず、斜め光軸２ｕ、４ｕ、６ｕの受光状態は何ら判定しない。そして、受光制御部２４は、特定光軸８ｕについて受光信号が取り込まれると、その信号は入力信号として扱い、特定光軸８ｕの受光状態（入光／遮光の別）を判定する。
【００４１】
また、受光制御部２４は、特定光軸８ｕについて投受光が行われたら、その時点でリセットをかけて（投光回路１４とシフトレジスタ２３にそれぞれリセット信号を出力する）、投光回路１４、シフトレジスタ２３の動作をストップさせ、それ以降の斜め光軸、すなわち光軸１０ｕ、光軸１２ｕ、光軸１４ｕについては、投受光動作そのものを行わないように制御する。
【００４２】
このようにすることで、反転区間Ｎを横切る特定光軸８ｕの受光状態を、必要最小限の投光回数（斜め光軸２ｕ、斜め光軸４ｕ、斜め光軸６ｕ、斜め光軸８ｕの全４回）、必要最小限の受光判定回数（斜め光軸８ｕの判定の１回のみ）にて判定することが可能となる。
【００４３】
尚、受光制御部２４が実行するステップ４０の処理により、本発明の「第２実行手段（前記一方側のスキャン動作（この例では、水平スキャン動作）が行われた光軸の受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作（この例では、斜めスキャン動作）を、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸（この例では、斜め光軸８ｕ）について実行する手段）」の果たす処理機能、「第２判定手段（他方側のスキャン動作が行われた特定光軸（この例では、斜め光軸８ｕ）の受光状態を判定する手段）」の果たす処理機能が実現されている。
【００４４】
さて、ステップ４０の処理が完了すると、続いて、ステップ５０の処理がデータ処理装置５０にて行われる。ステップ５０では、ステップ２０にて行った全光軸１〜１５の受光状態の判定結果、ステップ４０にて行った反転区間Ｎを横切る特定光軸８ｕの受光状態の判定結果に基づいて、車体Ｗの形状が認識される。
【００４５】
すなわち、図９の（ａ）にて示すように、特定光軸８ｕが遮光状態になるケースであれば、車体Ｗは、反転区間Ｎである水平光軸７と水平光軸９の中間位置（光軸８の高さ）にあると認識される（図１０参照）。すなわち、このものでは、隣接する２つの水平光軸の中間高さにおける遮光物体の有無を斜め光軸の受光状態により判定する構成をとっている。
【００４６】
また、図９の（ｂ）にて示すように、特定光軸８ｕが入光状態になるケースであれば、車体Ｗは、水平光軸７の高さにあると認識される（図１１参照）。
【００４７】
その後、処理はステップ６０に移行する。ステップ６０では、車体Ｗの移動が完了したか、どうかが判別される。このとき、車体Ｗが多光軸光電センサ１に対して移動を続けていれば、ステップ６０にてＹＥＳ判定され、処理は再びステップ１０に戻る。その後、ステップ１０〜ステップ６０までの一連の処理が、条件分岐しながら繰り返し行われる。これにより、各断面における車体Ｗの形状が、データ処理装置５０により認識される。そして、車体Ｗが投光器１０と受光器２０との間のスペースを抜けて停止すると、ステップ６０でＮＯ判定される。これにて、車体Ｗの形状認識動作が完了する。
【００４８】
（５）効果説明
このものは、反転区間Ｎについて、それを斜めに横切る特定光軸８ｕにて投受光を行い、その特定光軸８ｕの受光状態を判定するようにしている。そのため、反転区間Ｎの中間高さにおける車体Ｗの有無を判別することが可能となり、車体Ｗの形状を細かく認識できる（分解能の向上）。
【００４９】
また、特定光軸８ｕは、水平光軸を構成する各素子を組み合わせて形成したものであるから、分解能を向上させるにあたり、素子数の増加を伴うこともない。
【００５０】
また、特定光軸８ｕの受光状態を、必要最小限の投光回数（斜め光軸２ｕ、斜め光軸４ｕ、斜め光軸６ｕ、斜め光軸８ｕの全４回）、必要最小限の受光判定回数（斜め光軸８ｕの判定の１回のみ）にて検出している。そのため、分解能を上げても、形状認識に必要な処理が従来構成のものと比較して格段に少なく、処理時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００５１】
＜実施形態２（請求項１に対応）＞
次に、本発明の実施形態２を図１２ないし図１４によって説明する。
実施形態では、水平スキャン動作を全光軸（全水平光軸）に行って、受光状態をまず判定（ステップ２０）し、その後、斜めスキャン動作（第１パターン）を特定光軸８ｕに対して行って受光状態を判定（ステップ４０）する例を挙げた。
【００５２】
水平スキャン動作と斜めスキャン動作は、入れ替えることが可能であり、実施形態２では、斜めスキャン動作（第１パターン、第２パターンのどちらのパターンでもよい）を全光軸について行って、受光状態をまず判定（ステップ２０）し、その後、水平スキャン動作を特定光軸に対して行って、その受光状態を判定（ステップ４０）するようにしている。
【００５３】
例えば、図１３、図１４にて示すように、斜め光軸２ｕ、斜め光軸４ｕ、斜め光軸６ｕ、斜め光軸８ｕが遮光状態となり、斜め光軸１０ｕ、斜め光軸１２ｕ、斜め光軸１４ｕが入光状態となった場合、反転区間Ｎは、斜め光軸８ｕと斜め光軸１０ｕとの間の斜めのエリアと言うことになる。
【００５４】
そのため、この反転区間Ｎを横切る光軸（投光素子１１ｅと受光素子２１ｅによる形成される水平光軸９）が特定光軸となり、当該特定光軸９について受光状態が判定されることとなる。
【００５５】
以上のことから、反転区間Ｎの中間の高さにおける物体の有無を判別することが可能となり、車体Ｗの形状を細かく認識できる（分解能の向上）。尚、上記以外の構成は、実施形態１と同一である。
【００５６】
＜実施形態３（請求項２に対応）＞
次に、本発明の実施形態３を図１５ないし図１７によって説明する。
実施形態３のものは、実施形態１に対して、ステップ４３の処理、ステップ４５の処理を追加したものであり、それ以外の構成は、実施形態１と同じである。追加された処理について説明すると、ステップ４３では、ステップ４０にて行った特定光軸の受光状態が入光であるか、遮光であるかが、受光制御部２４により判定される。
【００５７】
特定光軸が遮光である場合（ステップ４３でＮＯ判定）された場合は、ステップ５０に移行し、データ処理装置５０にて、車体の形状を認識する処理が行われる。具体的には、ステップ２０にて行った全光軸の受光状態の判定結果、ステップ４０にて行った反転区間Ｎを横切る特定光軸の受光状態の判定結果に基づいて、車体Ｗの形状が認識される（実施形態１と同じ形状認識となる）。
【００５８】
一方、特定光軸が入光状態（ステップ４３でＹＥＳ判定）である場合には、ステップ４５へ移行し、反転区間Ｎを横切る特定光軸について斜めスキャン動作（ただし、ステップ４０のそれに対してパターンは変更）を実行する処理と、その特定光軸の受光状態を判定する処理が、受光制御部２４の制御下で行われる。
【００５９】
今、実施形態１で例示したものと同様に、水平光軸７と水平光軸９との間が反転区間Ｎであり、特定光軸８ｕの受光状態が入光状態であったとすると、ステップ４５では、第２パターンの斜めスキャン動作を、反転区間Ｎを横切る特定光軸、すなわち斜め光軸８ｄについて行う。そして、特定光軸８ｄについて受光状態、すなわち入光／遮光の別が受光制御部２４にて判定される。そして、特定光軸８ｕの判定結果は光軸の番号のデータと共に、受光制御部２４から出力回路３０を通じてデータ処理装置５０へと出力される。
【００６０】
その後、処理はステップ５０に移行し、データ処理装置５０にて、車体の形状を認識する処理が行われる。具体的には、ステップ２０にて行った全光軸の受光状態の判定結果、ステップ４０にて行った特定光軸８ｕの受光状態の判定結果、及びステップ４５にて行った特定光軸８ｄの受光状態に基づいて、車体Ｗの形状が認識される（図１７参照）。
【００６１】
すなわち、図１６、図１７にて示すように、特定光軸（第１パターンの斜めスキャン動作）８ｕが入光状態であったとしても、もう一方の特定光軸（第２パターンの斜めスキャン動作）８ｄが遮光状態であれば、車体Ｗは、水平光軸７と水平光軸９の中間位置（光軸８）にあると認識される。一方、もう一方の特定光軸８ｄが入光状態であれば、車体は、水平光軸７の高さにあると認識される。
【００６２】
この実施形態では、反転区間Ｎにおける車体Ｗの形状認識を、クロスする２つの斜め光軸８ｕ、８ｄを用いて調べているので、検出不能な不感帯エリアが狭くなり、反転区間Ｎにおける車体Ｗの形状認識（反転区間Ｎの中間高さにおける車体Ｗの有無）を正確に検出することが可能となる。
【００６３】
尚、受光制御部２４が実行するステップ４５の処理により、本発明の「第３実行手段」の果たす処理機能、「第３判定手段」の果たす処理機能が実現されている。
【００６４】
＜実施形態４（請求項３に対応）＞
次に、本発明の実施形態４を図１８ないし図２０によって説明する。
実施形態４のものは、実施形態１に対して、ステップ４０の処理にて行う斜めスキャン動作のパターンを第１パターンから第２パターンに入れ替えた点、及びステップ４３の処理、ステップ４７の処理を追加した点が異なり、それ以外の構成は実施形態１と同じである。
【００６５】
変更点について説明すると、ステップ４０では、第２パターンの斜めスキャン動作を、反転区間を横切る特定光軸について行う処理と、その受光状態を判定する処理と、が受光制御部２４の制御下で行われることとなる。
【００６６】
第２パターンとは、図６に示すように、一投光素子１１に対して受光素子２１が斜め下側に対向して斜め光軸を形成（具体的には、投光素子１１と、それに対して水平対向する受光素子２１に対して素子１つ下側にずれた受光素子２１が斜め光軸を形成）するパターンである。
【００６７】
従って、今、実施形態１で例示したものと同様に、水平光軸７と水平光軸９との間が反転区間Ｎであったとすると、Ｓ４０では、受光状態が反転した水平光軸９を構成する投光素子１１ｅとその投光素子１１ｅに対して水平対向する受光素子２１ｅに対して素子１つ下側に離れたところに位置する受光素子２１ｄとにより形成した斜め光軸８ｄにより投受光する斜めスキャン動作が実行される。
【００６８】
斜め光軸８ｄについて斜めスキャン動作が実行されると、斜め光軸８ｄの受光状態を判定する処理が、受光制御部２４により行われる。斜め光軸８ｄの判定結果（光軸の番号のデータを含む）は、受光制御部２４から出力回路３０を通じてデータ処理装置５０へと出力される。
【００６９】
尚、この受光制御部２４が実行するステップ４０の処理により、本発明の「第２実行手段」の果たす処理機能、「第２判定手段」の果たす処理機能が実現されている。
【００７０】
そして、判定の結果、斜め光軸８ｄが入光状態である場合にはステップ４７へ移行し、次のスキャン動作が行われ、受光状態が判定されることとなる。
【００７１】
次のスキャン動作とは、受光状態が反転した水平光軸９を構成する投光素子１１ｅとその投光素子１１ｅに対して水平対向する受光素子２１ｅに対して素子２つ下側（素子２つ以上下側でもよい）に離れたところに位置する受光素子２１ｃとにより形成した斜め光軸８ｄ’により投受光する斜めスキャン動作である（図１９参照）。
【００７２】
そして、斜め光軸８ｄ’について斜めスキャン動作が実行されると、斜め光軸８ｄ’について受光状態、すなわち入光、遮光の別が受光制御部２４にて判定される。斜め光軸８ｄ’の判定結果は光軸の番号のデータと共に、受光制御部２４から出力回路３０を通じてデータ処理装置５０へと出力される。
【００７３】
その後、処理はステップ５０に移行する。ステップ５０では、データ処理装置５０にて、車体の形状を認識する処理が行われる。具体的には、ステップ２０にて行った全光軸の受光状態の判定結果、ステップ４０にて行った斜め光軸８ｄの受光状態の判定結果、及びステップ４７にて行った斜め光軸８ｄ'の受光状態の判定結果に基づいて、車体Ｗの形状を認識する処理が行われる（図２０参照）。
【００７４】
すなわち、斜め光軸８ｄが入光状態であっても、斜め光軸８ｄ’が遮光状態であれば、車体Ｗは、光軸７と光軸９の中間位置（光軸８の高さ）にあると認識される（図１９、図２０参照）。一方、斜め光軸８ｄ’が入光状態であれば、車体は、光軸７の高さにあると認識される。
【００７５】
この実施形態では、斜め光軸８ｄが入光状態である場合には、斜め光軸８ｄより更に下り勾配の大きい斜め光軸８ｄ’の受光状態を判定することとしている。そのため、図１９に示すように、反転区間Ｎの中間高さであって斜め光軸８ｄの不感帯エリアに含まれるような領域に、遮光物体（例えば、車体に取り付けられたミラー）が存在していたときに、その有無を正確に検出可能となる。
【００７６】
また、ステップ４３でＮｏ判定された場合は、ステップ５０にて、ステップ２０にて行った全光軸の受光状態の判定結果、ステップ４０にて行った特定光軸の受光状態の判定結果に基づいて車体Ｗの形状が認識される（実施形態１と同じ形状認識となる）。
【００７７】
尚、受光制御部２４が実行するステップ４７の処理により、本発明の「第４実行手段」の果たす処理機能、「第４判定手段」の果たす処理機能が実現されている。
【００７８】
＜実施形態４（請求項５〜７に対応）＞
次に、本発明の実施形態４を図２１によって説明する。上記した実施形態１では、多光軸光電センサ１は光軸の受光状態について判定だけ行い、結果を出力回路３０を通じてデータ処理装置５０に出力した。そして、車体の形状認識は、別装置のデータ処理装置５０にて行う構成とした。
【００７９】
実施形態４の多光軸光電センサ１００は、図２１にて示すように、データ処理回路（本発明の「データ処理手段」に相当）４０を追加して、実施形態１では別装置５０に機能負担させたデータ処理機能（すなわち、受光状態の判定結果に基づいて車体の形状認識を行う機能）をセンサに取り込んだものである。その他の構成については、実施形態１のものと同一であり、実施形態１の形状認識フロー（図７）に従って、車体Ｗの形状が認識される。
【００８０】
そのため、実施形態４の多光軸光電センサ１００は、実施形態１と同様の作用、効果が得られ、また、実施形態２、実施形態３のような形状認識フロー（図１５、図１８）を適用することが無論可能である。
【００８１】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８２】
（１）実施形態１ではＳ４０の処理にて第一パターンの斜めスキャン動作を行う例を挙げた。斜めスキャン動作のパターンは入れ替えることが可能であり、第一パターンに変えて第二パターンの斜めスキャン動作を行うようにしてもよい。
【００８３】
（２）実施形態１では、受光側にだけシフトレジスタを設けた構成のものを例示したが、投光側にもシフトレジスタを持つ構成にしてもよい。また、投光側、受光側ともにシフトレジスタを持たない構成にしてもよい。投光側、受光側ともシフトレジスタを持たない構成とした場合には各投光素子１１、各受光素子２１を個別に制御することになるから、そのような構成の場合には、必要な光軸（反転区間Ｎを横切る特定光軸）についてのみ投光、受光させるようにすると、投光回路を一層少なくすることが可能となる。
【００８４】
（３）実施形態１では、出力回路３０からデータ処理装置５０に対して、ステップ２０の判定結果（全光軸を対象とした判定結果）、ステップ４０の判定結果（特定光軸の判定結果）の双方を出力する例を示した。また、実施形態３では、出力回路３０からデータ処理装置５０に対してステップ２０の判定結果（全光軸を対象とした判定結果）、ステップ４０の判定結果（特定光軸８ｕの判定結果）、ステップ４５の判定結果（特定光軸８ｄの判定結果）を全て出力する例を示した。また、実施形態４では、出力回路３０からデータ処理装置５０に対して、ステップ２０の判定結果（全光軸を対象とした判定結果）、ステップ４０の判定結果（斜め光軸８ｄの判定結果）、ステップ４７の判定結果（斜め光軸８ｄ’の判定結果）を全て出力する例を示した。
【００８５】
出力回路３０からデータ処理装置５０に出力するデータには、少なくとも次のデータ、実施形態１であれば、ステップ４０の判定結果、実施形態３であれば、ステップ４０とステップ４５の判定結果、実施形態４であれば、ステップ４０とステップ４７の判定結果が含まれていればよい。言い換えれば、Ｓ２０の全光軸を対象とする判定結果は、必ずしも送る必要がない。
【００８６】
というのも、例えば、実施形態１で説明したように、Ｓ４０の判定結果（特定光軸８ｕ）が遮光であれば、車体はその光軸８の位置であると認識でき（図１０参照）、また、Ｓ４０の判定結果（特定光軸８ｕ）が入光状態であれば、車体はその光軸８よりも一つ低い光軸７の位置であると認識できるからである（図１１参照）。尚、判定結果には、光軸の番号のデータは含める必要がある。
【００８７】
（４）実施形態１では、第１パターンの斜めスキャン動作として、投光素子１１と、それに対して水平対向する受光素子２１に対して素子１つ上側にずれた受光素子２１が斜め光軸を形成するものを例示した。また、第２パターンの斜めスキャン動作として、投光素子１１と、それに対して水平対向する受光素子２１に対して素子１つ下側にずれた受光素子２１が斜め光軸を形成するものを例示した。斜め光軸は、光軸が水平方向に対して傾斜していればよく、素子のずれ量は、素子１つ分に限定されない。すなわち、素子２つ分ずらして斜め光軸を形成するなどの変形が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１、１００…多光軸光電センサ
１０…投光器
１１（１１ａ〜１１ｈの総称）…投光素子
１４…投光回路
２０…受光器
２１（２１ａ〜２１ｈの総称）…受光素子
２２…受光回路
２３…シフトレジスタ
２４…受光制御部（本発明の「第１実行手段」、「第１判定手段」、「第２実行手段」、「第２判定手段」、「第３実行手段」、「第３判定手段」、「第４実行手段」、「第４判定手段」に相当）
２５…アナログスイッチ
３０…出力回路
４０…データ処理回路（本発明の「データ処理手段」に相当）
５０…データ処理装置
Ｌ１…同期線
Ｌ２…信号線
Ｕ…形状認識装置
Ｗ…車体（本発明の「計測対象物」に相当）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多光軸光電センサ、形状認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、洗車機などの車形検出装置として多光軸光電センサが用いられている。すなわち、洗車エリアを挟むように投光素子を複数備えた投光器と、それらの複数の投光素子に対応する複数の受光素子とを対向させて車体検出手段を構成して、洗車機と自動車の相対移動に伴い各々車体検出させて、この検出データを記憶蓄積し、蓄積したデータから車体の輪郭を抽出するものである。このような多光軸光電センサにおいて、車体の輪郭を正確に検出しようとする場合、多光軸光電センサの光軸ピッチをできるだけ小さくして分解能を上げることが考えられる。しかしながら、投受光器の光軸ピッチを小さくすることは、光軸数を増加させることでもあるから、コスト高になることは、避けられない。
【０００３】
このような課題に対しては、下記特許文献１に示されるように、光軸数を増やすことなく、光軸ピッチを小さくしたのと同等の分解能を得られるようにしたものがある。このものによれば、通常の対向する投受光素子（水平方向）で光軸を形成しつつスキャンする第１の単位動作と、一の投光素子に対して斜め上の受光素子（斜め上方向）で光軸を形成しつつスキャンする第２の単位動作と、一の投光素子に対して斜め下の受光素子（斜め下方向）で光軸を形成しつつスキャンする第３の単位動作とを行い、第１の単位動作で高さを判定すると共に、第２の単位動作と第３の単位動作の双方を行って、その検出結果のＯＲでもって水平方向で形成される光軸間の中間位置の高さを判定するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０４７６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記技術では、第１の単位動作、第２の単位動作、第３の単位動作の全てを行い、かつ第１〜第３の単位動作では、全ての光軸における入光／遮光の状態を判定する。そのため、形状判定に時間がかかる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、多光軸光電センサを用いて物体の形状を認識するにあたり、形状認識に必要な箇所の分解能を光軸数を増やすことなく向上させると共に、形状認識に必要な処理時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の多光軸光電センサは、複数の投光素子を備えた投光器と、この投光器と計測対象物を間に挟んで対向し、前記複数の投光素子にそれぞれ対向する複数の受光素子を備えた受光器と、を備えた多光軸光電センサにおいて、前記一投光素子とその投光素子に水平対向する受光素子にて形成される水平光軸により投受光する水平スキャン動作、又は前記一投光素子とその投光素子と斜め対向する受光素子にて形成される斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作のいずれか一方のスキャン動作を、設定された光軸数順次実行させる第１の実行手段と、前記一方側のスキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する第１判定手段と、前記一方側のスキャン動作が行われた光軸の受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作を、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸について実行する第２実行手段と、前記他方側のスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第２判定手段と、少なくとも、前記第２判定手段の判定結果を出力する出力回路と、を備える。
【０００７】
本発明の形状認識装置は、本発明の多光軸光電センサと、前記多光軸光電センサの出力する判定結果に基づいて前記計測対象物の形状を認識する認識装置と、を備える。
【０００８】
このような構成であれば、一方側のスキャン動作で受光状態が反転した領域の物体形状を、他方側のスキャン動作の受光状態から、更に細かく認識できる。よって、素子数を増やすことなく、分解能を上げることが可能となる。また、他方側のスキャン動作に関し、受光状態について判定が行われるのは、一方のスキャン動作にて受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸に限定されている。そのため、判定回数が少なく、処理時間の短縮化を図ることが可能となる。
【０００９】
上記発明（多光軸光電センサ）の実施態様として、以下の構成とすることが好ましい。
・前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記一投光素子に対して前記受光素子が斜め上側に対向して斜め光軸を形成する第１パターン又は、前記投光素子に対して前記受光素子が斜め下側に対向して斜め光軸を形成する第２パターンのいずれか一方の斜めスキャン動作を実行する構成であると共に、前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記特定光軸について他方側のパターンにより前記斜めスキャン動作を実行する第３実行手段と、前記第３実行手段により斜めスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第３判定手段と、を備え、前記出力回路は少なくとも、前記第２判定手段の判定結果と第３判定手段の判定結果とを出力する。
【００１０】
このような構成としておけば、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の計測対象物の有無を、第一パターンによる斜めスキャン動作と第二パターンによる斜めスキャン動作により二重に判定するから、計測対象物の形状を正確に判別できる。
【００１１】
・前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して素子１つ下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を、実行する構成であると共に、前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して少なくとも、素子２つ以上は下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を実行させる第４実行手段と、前記第４実行手段により斜めスキャン動作が行われた斜め光軸の受光状態を判定する第４判定手段と、を備え、前記出力回路は少なくとも、前記第２判定手段の判定結果と前記第４判定手段の判定結果を出力する。
【００１２】
このような構成としておけば、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の計測対象物の有無を、勾配の異なる複数の斜め光軸を利用して検出するので、検出精度が高まる。
【００１３】
本発明の多光軸光電センサは、複数の投光素子を備えた投光器と、この投光器と計測対象物を間に挟んで対向し、前記複数の投光素子にそれぞれ対向する複数の受光素子を備えた受光器と、を備えた多光軸光電センサにおいて、前記一投光素子とその投光素子に水平対向する受光素子にて形成される水平光軸により投受光する水平スキャン動作、又は前記一投光素子とその投光素子と斜め対向する受光素子にて形成される斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作のいずれか一方のスキャン動作を、設定された光軸数順次実行させる第１の実行手段と、前記一方側のスキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する第１判定手段と、前記一方側のスキャン動作が行われた光軸の受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作を、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸について実行する第２実行手段と、前記他方側のスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第２判定手段と、前記第２判定手段の判定結果に基づいて前記計測対象物の形状を認識するデータ処理手段と、を備える。
【００１４】
このような構成であれば、一方側のスキャン動作で受光状態が反転した領域の物体形状を、他方側のスキャン動作の受光状態から、更に細かく認識できる。よって、素子数を増やすことなく、分解能を上げることが可能となる。また、他方側のスキャン動作に関し、受光状態について判定が行われるのは、一方のスキャン動作にて受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸に限定されている。そのため、判定回数が少なく、処理時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００１５】
上記発明（多光軸光電センサ）の実施態様として、以下の構成とすることが好ましい。
・前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記一投光素子に対して前記受光素子が斜め上側に対向して斜め光軸を形成する第１パターン又は、前記投光素子に対して前記受光素子が斜め下側に対向して斜め光軸を形成する第２パターンのいずれか一方の斜めスキャン動作を実行する構成であると共に、前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記特定光軸について他方側のパターンにより前記斜めスキャン動作を実行する第３実行手段と、前記第３実行手段により斜めスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第３判定手段と、を備え、前記データ処理手段は、第２判定手段の判定結果と前記第３判定手段の判定結果とに基づいて前記計測対象物の形状を認識する。
【００１６】
このような構成としておけば、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の計測対象物の有無を、第一パターンによる斜めスキャン動作と第二パターンによる斜めスキャン動作により二重に判定するから、計測対象物の形状を正確に判別できる。
【００１７】
・前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して素子１つ下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を、実行する構成であると共に、前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して少なくとも、素子２つ以上は下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を実行させる第４実行手段と、前記第４実行手段により斜めスキャン動作が行われた斜め光軸の受光状態を判定する第４判定手段と、を備え、前記データ処理手段は、前記第２判定手段の判定結果と前記第４判定手段の判定結果とに基づいて前記計測対象物の形状を認識する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、形状認識に必要な箇所の分解能を光軸数を増やすことなく向上させると共に、形状認識に必要な処理時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１における、車体及び多光軸光電センサの側面図
【図２】その平面図
【図３】多光軸光電センサの電気的構成を示すブロック図
【図４】水平スキャン動作を示す図
【図５】斜めスキャン動作（第１パターン）を示す図
【図６】斜めスキャン動作（第２パターン）を示す図
【図７】車体の形状認識手順を示すフローチャート図
【図８】各光軸の受光状態を示す図
【図９】（ａ）特定光軸８ｕの遮光状態を示す図 （ｂ）特定光軸８ｕの入光状態を示す図
【図１０】各光軸の受光状態と、それに基づく形状判定結果をまとめた図表
【図１１】各光軸の受光状態と、それに基づく形状判定結果をまとめた図表
【図１２】実施形態２における車体の形状認識手順を示すフローチャート図
【図１３】各光軸の入光／遮光を示す図
【図１４】各光軸の受光状態と、それに基づく形状判定結果をまとめた図表
【図１５】実施形態３における車体の形状認識手順を示すフローチャート図
【図１６】特定光軸８ｕ、特定光軸８ｄと車体との位置関係を示す図
【図１７】各光軸の受光状態と、それに基づく形状判定結果をまとめた図表
【図１８】実施形態４における車体の形状認識手順を示すフローチャート図
【図１９】特定光軸８ｄ、光軸８ｄ'と車体との位置関係を示す図
【図２０】各光軸の受光状態と、それに基づく形状判定結果をまとめた図表
【図２１】実施形態４における、多光軸光電センサの電気的構成を示すブロック図
【図２２】多光軸光電センサの他の構成例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１１によって説明する。
（１）全体構成
【００２１】
本実施形態の形状認識装置Ｕは、多光軸光電センサ１と、多光軸光電センサ１とは別装置であるデータ処理装置５０とを備えて構成され、例えば車体Ｗの形状を認識するために使用される。多光軸光電センサ１は、図１、図２に示すように、車体Ｗの両側に配置される投光器２及び受光器３を備えて構成される。
【００２２】
投光器２には、受光器３に相対する対向面側に、例えば８つの投光素子１１（１１ａ〜１１ｈ）を上下方向に一列状に配列されている。一方、受光器３には、やはり投光器２との対向面側に、例えば８つの受光素子２１（２１ａ〜２１ｈ）が上下方向に沿って一列状に配列されている。なお、各投光素子１１ａ〜１１ｈ及び各受光素子２１ａ〜２１ｈはそれぞれ同一高さに配置されており、また、投光器２と受光器３とは同期線Ｌ１により接続されている。
【００２３】
（２）電気的構成
図３には、多光軸光電センサ１の電気的構成が示されている。投光器１０には投光素子１１が連なる投光回路１４が設けられており、この投光回路１４は、同期線Ｌ１を通じてタイミング信号（投光開始指令）を受けることを条件に、列の下側に位置する投光素子１１ａから上側の投光素子１１ｈへと順次に駆動信号を一定間隔で与える。これにより、下側の投光素子１１ａから上側の投光素子１１ｈへ投光動作を一定間隔で順次行わせる構成となっている。
【００２４】
一方、受光器２０には、各受光素子２１の出力する受光信号を信号処理する受光回路２２と、出力回路３０とが設けられている。受光回路２２は、各受光素子２１に対応してそれぞれ専用に設けられたアナログスイッチ２５と、シフトレジスタ２３と、受光制御部２４などからなる。各受光素子２１はアナログスイッチ２５を介して共通の信号線Ｌ２に接続され、更に信号線Ｌ２が受光制御部２４に連なっている。また、各アナログスイッチ２５はシフトレジスタ２３を介して受光制御部２４に接続されている。
【００２５】
受光制御部２４は、シフトレジスタ２３にタイミング信号（受光開始指令）を与えて受光動作を制御する機能、及び受光状態を判定する機能を主に担うものである。シフトレジスタ２３は受光制御部２４からタイミング信号を受けると、各アナログスイッチ２５に対して、それをオン状態にするゲート制御信号を順次送る。これにより、オンしたアナログスイッチ２５に連なる受光素子２１の受光信号だけが、共通の信号線Ｌ２を経由して受光制御部２４に取り込まれるようになっている。
【００２６】
そして、投光側と受光側で投光動作、受光動作の開始タイミングを調整することで、以下に説明する水平スキャン動作、斜めスキャン動作をそれぞれ実行できる。
【００２７】
（３）スキャン動作の説明
水平スキャン動作とは、図４にて示すように、一投光素子１１とその投光素子１１に水平対向する受光素子２１にて形成される水平光軸により投受光するスキャン動作である。この水平スキャン動作を実行するには、投光動作の開始タイミングと受光動作の開始タイミングが一致するように、タイミングを調整してやればよい。尚、タイミング調整は、受光制御部２４が行うようになっている。すなわち、同期線Ｌ１を通じて投光回路１４にタイミング信号（投光開始指令）を送ることで投光側と受光側の動作タイミングが調整されるシステム構成となっている。
【００２８】
斜めスキャン動作とは、一投光素子１１とその投光素子１１と斜めに対向する受光素子２１にて形成される斜め光軸により投受光するスキャン動作である。そして、この斜めスキャン動作には、次の第１パターンと、第２パターンの２種のパターンがある。第１パターンとは、図５に示すように、一投光素子１１に対して受光素子２１が斜め上側に対向して斜め光軸を形成（具体的には、投光素子１１と、それに対して水平対向する受光素子２１に対して素子１つ上側にずれた受光素子２１が斜め光軸を形成）するパターンである。また、第２パターンとは、図６に示すように、一投光素子１１に対して受光素子２１が斜め下側に対向して斜め光軸を形成（具体的には、投光素子１１と、それに対して水平対向する受光素子２１に対して素子１つ下側にずれた受光素子２１が斜め光軸を形成）するパターンである。
【００２９】
尚、第１パターンの斜めスキャン動作(図５のパターン）を実行するには、上記した同期線Ｌ１を用いてタイミング信号をやりとりすることで、投光動作の開始タイミングより受光動作の開始タイミングがやや早くなる（具体的には、投光素子１１ａが投光状態となったときに、受光素子２１ｂが受光状態となる）ように、タイミングを調整してやればよい。また、第２パターンの斜めスキャン動作(図６のパターン）を実行するには、投光動作の開始タイミングより受光動作の開始タイミングがやや遅くなる（具体的には、投光素子１１ｂが投光状態となったときに、受光素子２１ａが受光状態となる）ように、タイミングを調整してやればよい。そして、これらタイミング調整についても、いずれも受光制御部２４が投光回路１４と協働して行うシステム構成となっている。
【００３０】
尚、図４〜図６では、各光軸の全てについて投受光がされたものが図示されているが、スキャン動作という言葉は、光軸単位の投受光を意味する。すなわち、例えば、図５の例であれば、斜めに張られた各光軸を投受光させる動作の一つ一つがスキャン動作である。
【００３１】
また、以下の説明において、図４に示す水平光軸を下から順に、光軸１、光軸３、光軸５、光軸７、光軸９、光軸１１、光軸１３、光軸１５と呼ぶ。また、図５に示す第１パターンの斜め光軸を下から順に、光軸２ｕ、光軸４ｕ、光軸６ｕ、光軸８ｕ、光軸１０ｕ、光軸１２ｕ、光軸１４ｕ、光軸１６ｕと呼ぶ。また、図６に示す第２パターンの斜め光軸を下から順に光軸２ｄ、光軸４ｄ、光軸６ｄ、光軸８ｄ、光軸１０ｄ、光軸１２ｄ、光軸１４ｄ、光軸１６ｄと呼ぶ。
【００３２】
（４）車体Ｗの形状認識動作
車体Ｗの形状認識動作を図７のフローチャート図を参照して説明する。まず、ステップ１０では、投光器１０と受光器２０との間のスペースに向けて計測対象となる車体Ｗが移動を開始する。
【００３３】
ステップ２０では、水平スキャン動作を全光軸について実行する処理と、全光軸の受光状態を判定する処理とが受光制御部２４の制御下で行われる。具体的に説明すると、まず、受光制御部２４は、投光回路１４に投光開始指令を与えて各投光素子１１ａ〜１１ｈを順次投光させる。一方、受光制御部２４は、投光開始指令と同期してシフトレジスタ２３に受光開始指令を与え、各投光素子１１ａ〜１１ｈの投光を、それに水平対向する各受光素子２１ａ〜２１ｈにてそれぞれ受光させる。
【００３４】
すると、各受光素子２１ａ〜２１ｈからは受光量に応じた信号レベルの受光信号が順次出力され、それら受光信号は共通の信号線Ｌ２を通じて受光制御部２４に取り込まれる。受光制御部２４では、各受光素子２１ａ〜２１ｈの出力する受光信号のレベルと閾値とを比較して、全光軸すなわち光軸１、光軸３、光軸５、光軸７、光軸９、光軸１１、光軸１３、光軸１５について受光状態がそれぞれ判定される。そして、各光軸の受光状態の判定結果（入光／遮光の判定）は光軸の番号と共に、受光制御部２４から出力回路３０を通じてデータ処理装置５０へと出力される。
【００３５】
尚、受光制御部２４が実行するステップ２０の処理により、本発明の「第１実行手段（水平スキャン動作、又は斜めスキャン動作のいずれか一方のスキャン動作を設定された光軸数（上記例では、全光軸）順次実行させる手段）」の果たす処理機能、「第１判定手段（スキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する手段）」の果たす処理機能が実現されている。
【００３６】
続く、ステップ３０では、光軸の受光状態について、反転の有無が受光制御部２４により判定される。これにより、全光軸がいずれも入光状態であれば、ＮＯ判定され、光軸の一部が遮光、残りが入光であればＹＥＳ判定される。尚、移動を開始した直後は、車体Ｗは投光器１０と受光器２０との間のスペースに入っていないので、全光軸とも入光状態となり、ステップ３０でＮｏ判定されることとなる。ステップ３０でＮｏ判定されると、再び、ステップ２０に戻り、ステップ２０、ステップ３０のループを繰り返す状態となる。
【００３７】
そして、車体Ｗが投光器１０と受光器２０との間のスペースに入ると、全８つの光軸のうち、車体Ｗにより遮られる水平光軸（例えば、光軸１、光軸３、光軸５、光軸７）は遮光状態となり、残りの水平光軸（例えば、光軸９、光軸１１、光軸１３、光軸１５）は入光状態となる。
【００３８】
そのため、ステップ２０の全光軸を対象とする受光状態の判定に続いて、ステップ３０の判定処理を行なったときに、受光制御部２４によりＹＥＳ判定され、ステップ４０に移行する。
【００３９】
ステップ４０では、斜めスキャン動作（第１パターン）を、入光と遮光が反転する反転区間Ｎを横切る特定光軸について行い、その特定光軸の受光状態を判定する処理が行われる。すなわち、この例であれば、図８に示すように、水平光軸７から水平光軸９までの間で遮光から入光に切り換わっている（反転区間Ｎ）。そのため、斜めスキャン動作を、反転区間Ｎを横切る特定光軸８ｕについての行い、特定光軸８ｕの受光状態が受光制御部２４にて判定される。そして、特定光軸８ｕの判定結果（入光、遮光の判定）は、光軸の番号と共に、受光制御部２４から出力回路３０を通じてデータ処理装置５０へと出力される。
【００４０】
ここで、説明を加えておくと、投光素子１１、受光素子２１は列の下側から順番にしかオン出来ないから、斜めスキャン動作を特定光軸８ｕについて行う場合にも、まず、斜め光軸（投光素子１１ａと受光素子２１ｂの組）２ｕから斜め光軸４ｕ、斜め光軸６ｕの順に投受光を行ってゆく。これにより、受光制御部２４には、各斜め光軸２ｕ、光軸４ｕ、光軸６ｕの受光信号が取り込まれることとなるが、このとき、受光制御部２４は、これらの受光信号については入力信号として扱わず、斜め光軸２ｕ、４ｕ、６ｕの受光状態は何ら判定しない。そして、受光制御部２４は、特定光軸８ｕについて受光信号が取り込まれると、その信号は入力信号として扱い、特定光軸８ｕの受光状態（入光／遮光の別）を判定する。
【００４１】
また、受光制御部２４は、特定光軸８ｕについて投受光が行われたら、その時点でリセットをかけて（投光回路１４とシフトレジスタ２３にそれぞれリセット信号を出力する）、投光回路１４、シフトレジスタ２３の動作をストップさせ、それ以降の斜め光軸、すなわち光軸１０ｕ、光軸１２ｕ、光軸１４ｕについては、投受光動作そのものを行わないように制御する。
【００４２】
このようにすることで、反転区間Ｎを横切る特定光軸８ｕの受光状態を、必要最小限の投光回数（斜め光軸２ｕ、斜め光軸４ｕ、斜め光軸６ｕ、斜め光軸８ｕの全４回）、必要最小限の受光判定回数（斜め光軸８ｕの判定の１回のみ）にて判定することが可能となる。
【００４３】
尚、受光制御部２４が実行するステップ４０の処理により、本発明の「第２実行手段（前記一方側のスキャン動作（この例では、水平スキャン動作）が行われた光軸の受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作（この例では、斜めスキャン動作）を、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸（この例では、斜め光軸８ｕ）について実行する手段）」の果たす処理機能、「第２判定手段（他方側のスキャン動作が行われた特定光軸（この例では、斜め光軸８ｕ）の受光状態を判定する手段）」の果たす処理機能が実現されている。
【００４４】
さて、ステップ４０の処理が完了すると、続いて、ステップ５０の処理がデータ処理装置５０にて行われる。ステップ５０では、ステップ２０にて行った全光軸１〜１５の受光状態の判定結果、ステップ４０にて行った反転区間Ｎを横切る特定光軸８ｕの受光状態の判定結果に基づいて、車体Ｗの形状が認識される。
【００４５】
すなわち、図９の（ａ）にて示すように、特定光軸８ｕが遮光状態になるケースであれば、車体Ｗは、反転区間Ｎである水平光軸７と水平光軸９の中間位置（光軸８の高さ）にあると認識される（図１０参照）。すなわち、このものでは、隣接する２つの水平光軸の中間高さにおける遮光物体の有無を斜め光軸の受光状態により判定する構成をとっている。
【００４６】
また、図９の（ｂ）にて示すように、特定光軸８ｕが入光状態になるケースであれば、車体Ｗは、水平光軸７の高さにあると認識される（図１１参照）。
【００４７】
その後、処理はステップ６０に移行する。ステップ６０では、車体Ｗの移動が完了したか、どうかが判別される。このとき、車体Ｗが多光軸光電センサ１に対して移動を続けていれば、ステップ６０にてＹＥＳ判定され、処理は再びステップ１０に戻る。その後、ステップ１０〜ステップ６０までの一連の処理が、条件分岐しながら繰り返し行われる。これにより、各断面における車体Ｗの形状が、データ処理装置５０により認識される。そして、車体Ｗが投光器１０と受光器２０との間のスペースを抜けて停止すると、ステップ６０でＮＯ判定される。これにて、車体Ｗの形状認識動作が完了する。
【００４８】
（５）効果説明
このものは、反転区間Ｎについて、それを斜めに横切る特定光軸８ｕにて投受光を行い、その特定光軸８ｕの受光状態を判定するようにしている。そのため、反転区間Ｎの中間高さにおける車体Ｗの有無を判別することが可能となり、車体Ｗの形状を細かく認識できる（分解能の向上）。
【００４９】
また、特定光軸８ｕは、水平光軸を構成する各素子を組み合わせて形成したものであるから、分解能を向上させるにあたり、素子数の増加を伴うこともない。
【００５０】
また、特定光軸８ｕの受光状態を、必要最小限の投光回数（斜め光軸２ｕ、斜め光軸４ｕ、斜め光軸６ｕ、斜め光軸８ｕの全４回）、必要最小限の受光判定回数（斜め光軸８ｕの判定の１回のみ）にて検出している。そのため、分解能を上げても、形状認識に必要な処理が従来構成のものと比較して格段に少なく、処理時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００５１】
＜実施形態２（請求項１に対応）＞
次に、本発明の実施形態２を図１２ないし図１４によって説明する。
実施形態では、水平スキャン動作を全光軸（全水平光軸）に行って、受光状態をまず判定（ステップ２０）し、その後、斜めスキャン動作（第１パターン）を特定光軸８ｕに対して行って受光状態を判定（ステップ４０）する例を挙げた。
【００５２】
水平スキャン動作と斜めスキャン動作は、入れ替えることが可能であり、実施形態２では、斜めスキャン動作（第１パターン、第２パターンのどちらのパターンでもよい）を全光軸について行って、受光状態をまず判定（ステップ２０）し、その後、水平スキャン動作を特定光軸に対して行って、その受光状態を判定（ステップ４０）するようにしている。
【００５３】
例えば、図１３、図１４にて示すように、斜め光軸２ｕ、斜め光軸４ｕ、斜め光軸６ｕ、斜め光軸８ｕが遮光状態となり、斜め光軸１０ｕ、斜め光軸１２ｕ、斜め光軸１４ｕが入光状態となった場合、反転区間Ｎは、斜め光軸８ｕと斜め光軸１０ｕとの間の斜めのエリアと言うことになる。
【００５４】
そのため、この反転区間Ｎを横切る光軸（投光素子１１ｅと受光素子２１ｅによる形成される水平光軸９）が特定光軸となり、当該特定光軸９について受光状態が判定されることとなる。
【００５５】
以上のことから、反転区間Ｎの中間の高さにおける物体の有無を判別することが可能となり、車体Ｗの形状を細かく認識できる（分解能の向上）。尚、上記以外の構成は、実施形態１と同一である。
【００５６】
＜実施形態３（請求項２に対応）＞
次に、本発明の実施形態３を図１５ないし図１７によって説明する。
実施形態３のものは、実施形態１に対して、ステップ４３の処理、ステップ４５の処理を追加したものであり、それ以外の構成は、実施形態１と同じである。追加された処理について説明すると、ステップ４３では、ステップ４０にて行った特定光軸の受光状態が入光であるか、遮光であるかが、受光制御部２４により判定される。
【００５７】
特定光軸が遮光である場合（ステップ４３でＮＯ判定）された場合は、ステップ５０に移行し、データ処理装置５０にて、車体の形状を認識する処理が行われる。具体的には、ステップ２０にて行った全光軸の受光状態の判定結果、ステップ４０にて行った反転区間Ｎを横切る特定光軸の受光状態の判定結果に基づいて、車体Ｗの形状が認識される（実施形態１と同じ形状認識となる）。
【００５８】
一方、特定光軸が入光状態（ステップ４３でＹＥＳ判定）である場合には、ステップ４５へ移行し、反転区間Ｎを横切る特定光軸について斜めスキャン動作（ただし、ステップ４０のそれに対してパターンは変更）を実行する処理と、その特定光軸の受光状態を判定する処理が、受光制御部２４の制御下で行われる。
【００５９】
今、実施形態１で例示したものと同様に、水平光軸７と水平光軸９との間が反転区間Ｎであり、特定光軸８ｕの受光状態が入光状態であったとすると、ステップ４５では、第２パターンの斜めスキャン動作を、反転区間Ｎを横切る特定光軸、すなわち斜め光軸８ｄについて行う。そして、特定光軸８ｄについて受光状態、すなわち入光／遮光の別が受光制御部２４にて判定される。そして、特定光軸８ｕの判定結果は光軸の番号のデータと共に、受光制御部２４から出力回路３０を通じてデータ処理装置５０へと出力される。
【００６０】
その後、処理はステップ５０に移行し、データ処理装置５０にて、車体の形状を認識する処理が行われる。具体的には、ステップ２０にて行った全光軸の受光状態の判定結果、ステップ４０にて行った特定光軸８ｕの受光状態の判定結果、及びステップ４５にて行った特定光軸８ｄの受光状態に基づいて、車体Ｗの形状が認識される（図１７参照）。
【００６１】
すなわち、図１６、図１７にて示すように、特定光軸（第１パターンの斜めスキャン動作）８ｕが入光状態であったとしても、もう一方の特定光軸（第２パターンの斜めスキャン動作）８ｄが遮光状態であれば、車体Ｗは、水平光軸７と水平光軸９の中間位置（光軸８）にあると認識される。一方、もう一方の特定光軸８ｄが入光状態であれば、車体は、水平光軸７の高さにあると認識される。
【００６２】
この実施形態では、反転区間Ｎにおける車体Ｗの形状認識を、クロスする２つの斜め光軸８ｕ、８ｄを用いて調べているので、検出不能な不感帯エリアが狭くなり、反転区間Ｎにおける車体Ｗの形状認識（反転区間Ｎの中間高さにおける車体Ｗの有無）を正確に検出することが可能となる。
【００６３】
尚、受光制御部２４が実行するステップ４５の処理により、本発明の「第３実行手段」の果たす処理機能、「第３判定手段」の果たす処理機能が実現されている。
【００６４】
＜実施形態４（請求項３に対応）＞
次に、本発明の実施形態４を図１８ないし図２０によって説明する。
実施形態４のものは、実施形態１に対して、ステップ４０の処理にて行う斜めスキャン動作のパターンを第１パターンから第２パターンに入れ替えた点、及びステップ４３の処理、ステップ４７の処理を追加した点が異なり、それ以外の構成は実施形態１と同じである。
【００６５】
変更点について説明すると、ステップ４０では、第２パターンの斜めスキャン動作を、反転区間を横切る特定光軸について行う処理と、その受光状態を判定する処理と、が受光制御部２４の制御下で行われることとなる。
【００６６】
第２パターンとは、図６に示すように、一投光素子１１に対して受光素子２１が斜め下側に対向して斜め光軸を形成（具体的には、投光素子１１と、それに対して水平対向する受光素子２１に対して素子１つ下側にずれた受光素子２１が斜め光軸を形成）するパターンである。
【００６７】
従って、今、実施形態１で例示したものと同様に、水平光軸７と水平光軸９との間が反転区間Ｎであったとすると、Ｓ４０では、受光状態が反転した水平光軸９を構成する投光素子１１ｅとその投光素子１１ｅに対して水平対向する受光素子２１ｅに対して素子１つ下側に離れたところに位置する受光素子２１ｄとにより形成した斜め光軸８ｄにより投受光する斜めスキャン動作が実行される。
【００６８】
斜め光軸８ｄについて斜めスキャン動作が実行されると、斜め光軸８ｄの受光状態を判定する処理が、受光制御部２４により行われる。斜め光軸８ｄの判定結果（光軸の番号のデータを含む）は、受光制御部２４から出力回路３０を通じてデータ処理装置５０へと出力される。
【００６９】
尚、この受光制御部２４が実行するステップ４０の処理により、本発明の「第２実行手段」の果たす処理機能、「第２判定手段」の果たす処理機能が実現されている。
【００７０】
そして、判定の結果、斜め光軸８ｄが入光状態である場合にはステップ４７へ移行し、次のスキャン動作が行われ、受光状態が判定されることとなる。
【００７１】
次のスキャン動作とは、受光状態が反転した水平光軸９を構成する投光素子１１ｅとその投光素子１１ｅに対して水平対向する受光素子２１ｅに対して素子２つ下側（素子２つ以上下側でもよい）に離れたところに位置する受光素子２１ｃとにより形成した斜め光軸８ｄ’により投受光する斜めスキャン動作である（図１９参照）。
【００７２】
そして、斜め光軸８ｄ’について斜めスキャン動作が実行されると、斜め光軸８ｄ’について受光状態、すなわち入光、遮光の別が受光制御部２４にて判定される。斜め光軸８ｄ’の判定結果は光軸の番号のデータと共に、受光制御部２４から出力回路３０を通じてデータ処理装置５０へと出力される。
【００７３】
その後、処理はステップ５０に移行する。ステップ５０では、データ処理装置５０にて、車体の形状を認識する処理が行われる。具体的には、ステップ２０にて行った全光軸の受光状態の判定結果、ステップ４０にて行った斜め光軸８ｄの受光状態の判定結果、及びステップ４７にて行った斜め光軸８ｄ'の受光状態の判定結果に基づいて、車体Ｗの形状を認識する処理が行われる（図２０参照）。
【００７４】
すなわち、斜め光軸８ｄが入光状態であっても、斜め光軸８ｄ’が遮光状態であれば、車体Ｗは、光軸７と光軸９の中間位置（光軸８の高さ）にあると認識される（図１９、図２０参照）。一方、斜め光軸８ｄ’が入光状態であれば、車体は、光軸７の高さにあると認識される。
【００７５】
この実施形態では、斜め光軸８ｄが入光状態である場合には、斜め光軸８ｄより更に下り勾配の大きい斜め光軸８ｄ’の受光状態を判定することとしている。そのため、図１９に示すように、反転区間Ｎの中間高さであって斜め光軸８ｄの不感帯エリアに含まれるような領域に、遮光物体（例えば、車体に取り付けられたミラー）が存在していたときに、その有無を正確に検出可能となる。
【００７６】
また、ステップ４３でＮｏ判定された場合は、ステップ５０にて、ステップ２０にて行った全光軸の受光状態の判定結果、ステップ４０にて行った特定光軸の受光状態の判定結果に基づいて車体Ｗの形状が認識される（実施形態１と同じ形状認識となる）。
【００７７】
尚、受光制御部２４が実行するステップ４７の処理により、本発明の「第４実行手段」の果たす処理機能、「第４判定手段」の果たす処理機能が実現されている。
【００７８】
＜実施形態４（請求項５〜７に対応）＞
次に、本発明の実施形態４を図２１によって説明する。上記した実施形態１では、多光軸光電センサ１は光軸の受光状態について判定だけ行い、結果を出力回路３０を通じてデータ処理装置５０に出力した。そして、車体の形状認識は、別装置のデータ処理装置５０にて行う構成とした。
【００７９】
実施形態４の多光軸光電センサ１００は、図２１にて示すように、データ処理回路（本発明の「データ処理手段」に相当）４０を追加して、実施形態１では別装置５０に機能負担させたデータ処理機能（すなわち、受光状態の判定結果に基づいて車体の形状認識を行う機能）をセンサに取り込んだものである。その他の構成については、実施形態１のものと同一であり、実施形態１の形状認識フロー（図７）に従って、車体Ｗの形状が認識される。
【００８０】
そのため、実施形態４の多光軸光電センサ１００は、実施形態１と同様の作用、効果が得られ、また、実施形態２、実施形態３のような形状認識フロー（図１５、図１８）を適用することが無論可能である。
【００８１】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８２】
（１）実施形態１ではＳ４０の処理にて第一パターンの斜めスキャン動作を行う例を挙げた。斜めスキャン動作のパターンは入れ替えることが可能であり、第一パターンに変えて第二パターンの斜めスキャン動作を行うようにしてもよい。
【００８３】
（２）実施形態１では、受光側にだけシフトレジスタを設けた構成のものを例示したが、投光側にもシフトレジスタを持つ構成にしてもよい。また、投光側、受光側ともにシフトレジスタを持たない構成にしてもよい。投光側、受光側ともシフトレジスタを持たない構成とした場合には各投光素子１１、各受光素子２１を個別に制御することになるから、そのような構成の場合には、必要な光軸（反転区間Ｎを横切る特定光軸）についてのみ投光、受光させるようにすると、投光回路を一層少なくすることが可能となる。
【００８４】
（３）実施形態１では、出力回路３０からデータ処理装置５０に対して、ステップ２０の判定結果（全光軸を対象とした判定結果）、ステップ４０の判定結果（特定光軸の判定結果）の双方を出力する例を示した。また、実施形態３では、出力回路３０からデータ処理装置５０に対してステップ２０の判定結果（全光軸を対象とした判定結果）、ステップ４０の判定結果（特定光軸８ｕの判定結果）、ステップ４５の判定結果（特定光軸８ｄの判定結果）を全て出力する例を示した。また、実施形態４では、出力回路３０からデータ処理装置５０に対して、ステップ２０の判定結果（全光軸を対象とした判定結果）、ステップ４０の判定結果（斜め光軸８ｄの判定結果）、ステップ４７の判定結果（斜め光軸８ｄ’の判定結果）を全て出力する例を示した。
【００８５】
出力回路３０からデータ処理装置５０に出力するデータには、少なくとも次のデータ、実施形態１であれば、ステップ４０の判定結果、実施形態３であれば、ステップ４０とステップ４５の判定結果、実施形態４であれば、ステップ４０とステップ４７の判定結果が含まれていればよい。言い換えれば、Ｓ２０の全光軸を対象とする判定結果は、必ずしも送る必要がない。
【００８６】
というのも、例えば、実施形態１で説明したように、Ｓ４０の判定結果（特定光軸８ｕ）が遮光であれば、車体はその光軸８の位置であると認識でき（図１０参照）、また、Ｓ４０の判定結果（特定光軸８ｕ）が入光状態であれば、車体はその光軸８よりも一つ低い光軸７の位置であると認識できるからである（図１１参照）。尚、判定結果には、光軸の番号のデータは含める必要がある。
【００８７】
（４）実施形態１では、第１パターンの斜めスキャン動作として、投光素子１１と、それに対して水平対向する受光素子２１に対して素子１つ上側にずれた受光素子２１が斜め光軸を形成するものを例示した。また、第２パターンの斜めスキャン動作として、投光素子１１と、それに対して水平対向する受光素子２１に対して素子１つ下側にずれた受光素子２１が斜め光軸を形成するものを例示した。斜め光軸は、光軸が水平方向に対して傾斜していればよく、素子のずれ量は、素子１つ分に限定されない。すなわち、素子２つ分ずらして斜め光軸を形成するなどの変形が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１、１００…多光軸光電センサ
１０…投光器
１１（１１ａ〜１１ｈの総称）…投光素子
１４…投光回路
２０…受光器
２１（２１ａ〜２１ｈの総称）…受光素子
２２…受光回路
２３…シフトレジスタ
２４…受光制御部（本発明の「第１実行手段」、「第１判定手段」、「第２実行手段」、「第２判定手段」、「第３実行手段」、「第３判定手段」、「第４実行手段」、「第４判定手段」に相当）
２５…アナログスイッチ
３０…出力回路
４０…データ処理回路（本発明の「データ処理手段」に相当）
５０…データ処理装置
Ｌ１…同期線
Ｌ２…信号線
Ｕ…形状認識装置
Ｗ…車体（本発明の「計測対象物」に相当）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の投光素子を備えた投光器と、
この投光器と計測対象物を間に挟んで対向し、前記複数の投光素子にそれぞれ対向する複数の受光素子を備えた受光器と、を備えた多光軸光電センサにおいて、
前記一投光素子とその投光素子に水平対向する受光素子にて形成される水平光軸により投受光する水平スキャン動作、又は前記一投光素子とその投光素子と斜め対向する受光素子にて形成される斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作のいずれか一方のスキャン動作を、設定された光軸数順次実行させる第１の実行手段と、
前記一方側のスキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する第１判定手段と、
前記一方側のスキャン動作が行われた光軸の受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作を、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸について実行する第２実行手段と、
前記他方側のスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第２判定手段と、
少なくとも、前記第２判定手段の判定結果を出力する出力回路と、を備えることを特徴とする多光軸光電センサ。
【請求項２】
前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、
前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記一投光素子に対して前記受光素子が斜め上側に対向して斜め光軸を形成する第１パターン又は、前記投光素子に対して前記受光素子が斜め下側に対向して斜め光軸を形成する第２パターンのいずれか一方の斜めスキャン動作を実行する構成であると共に、
前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記特定光軸について他方側のパターンにより前記斜めスキャン動作を実行する第３実行手段と、
前記第３実行手段により斜めスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第３判定手段と、を備え、
前記出力回路は少なくとも、前記第２判定手段の判定結果と第３判定手段の判定結果とを出力することを特徴とする請求項１に記載の多光軸光電センサ。
【請求項３】
前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、
前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して素子１つ下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を、実行する構成であると共に、
前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して少なくとも、素子２つ以上は下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を実行させる第４実行手段と、
前記第４実行手段により斜めスキャン動作が行われた斜め光軸の受光状態を判定する第４判定手段と、を備え、
前記出力回路は少なくとも、前記第２判定手段の判定結果と前記第４判定手段の判定結果を出力することを特徴とする請求項１に記載の多光軸光電センサ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の多光軸光電センサと、
前記多光軸光電センサの出力する判定結果に基づいて前記計測対象物の形状を認識するデータ処理装置と、を備えた形状認識装置。
【請求項５】
複数の投光素子を備えた投光器と、
この投光器と計測対象物を間に挟んで対向し、前記複数の投光素子にそれぞれ対向する複数の受光素子を備えた受光器と、を備えた多光軸光電センサにおいて、
前記一投光素子とその投光素子に水平対向する受光素子にて形成される水平光軸により投受光する水平スキャン動作、又は前記一投光素子とその投光素子と斜め対向する受光素子にて形成される斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作のいずれか一方のスキャン動作を、設定された光軸数順次実行させる第１の実行手段と、
前記一方側のスキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する第１判定手段と、
前記一方側のスキャン動作が行われた光軸の受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作を、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸について実行する第２実行手段と、
前記他方側のスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第２判定手段と、
前記第２判定手段の判定結果に基づいて前記計測対象物の形状を認識するデータ処理手段と、を備えることを特徴とする多光軸光電センサ。
【請求項６】
前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、
前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記一投光素子に対して前記受光素子が斜め上側に対向して斜め光軸を形成する第１パターン又は、前記投光素子に対して前記受光素子が斜め下側に対向して斜め光軸を形成する第２パターンのいずれか一方の斜めスキャン動作を実行する構成であると共に、
前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記特定光軸について他方側のパターンにより前記斜めスキャン動作を実行する第３実行手段と、
前記第３実行手段により斜めスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第３判定手段と、を備え、
前記データ処理手段は、第２判定手段の判定結果と前記第３判定手段の判定結果とに基づいて前記計測対象物の形状を認識する請求項５に記載の多光軸光電センサ。
【請求項７】
前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、
前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して素子１つ下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を、実行する構成であると共に、
前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して少なくとも、素子２つ以上は下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を実行させる第４実行手段と、
前記第４実行手段により斜めスキャン動作が行われた斜め光軸の受光状態を判定する第４判定手段と、を備え、
前記データ処理手段は、前記第２判定手段の判定結果と前記第４判定手段の判定結果とに基づいて前記計測対象物の形状を認識する請求項５に記載の多光軸光電センサ。
【請求項１】
複数の投光素子を備えた投光器と、
この投光器と計測対象物を間に挟んで対向し、前記複数の投光素子にそれぞれ対向する複数の受光素子を備えた受光器と、を備えた多光軸光電センサにおいて、
前記一投光素子とその投光素子に水平対向する受光素子にて形成される水平光軸により投受光する水平スキャン動作、又は前記一投光素子とその投光素子と斜め対向する受光素子にて形成される斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作のいずれか一方のスキャン動作を、設定された光軸数順次実行させる第１の実行手段と、
前記一方側のスキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する第１判定手段と、
前記一方側のスキャン動作が行われた光軸の受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作を、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸について実行する第２実行手段と、
前記他方側のスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第２判定手段と、
少なくとも、前記第２判定手段の判定結果を出力する出力回路と、を備えることを特徴とする多光軸光電センサ。
【請求項２】
前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、
前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記一投光素子に対して前記受光素子が斜め上側に対向して斜め光軸を形成する第１パターン又は、前記投光素子に対して前記受光素子が斜め下側に対向して斜め光軸を形成する第２パターンのいずれか一方の斜めスキャン動作を実行する構成であると共に、
前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記特定光軸について他方側のパターンにより前記斜めスキャン動作を実行する第３実行手段と、
前記第３実行手段により斜めスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第３判定手段と、を備え、
前記出力回路は少なくとも、前記第２判定手段の判定結果と第３判定手段の判定結果とを出力することを特徴とする請求項１に記載の多光軸光電センサ。
【請求項３】
前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、
前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して素子１つ下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を、実行する構成であると共に、
前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して少なくとも、素子２つ以上は下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を実行させる第４実行手段と、
前記第４実行手段により斜めスキャン動作が行われた斜め光軸の受光状態を判定する第４判定手段と、を備え、
前記出力回路は少なくとも、前記第２判定手段の判定結果と前記第４判定手段の判定結果を出力することを特徴とする請求項１に記載の多光軸光電センサ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の多光軸光電センサと、
前記多光軸光電センサの出力する判定結果に基づいて前記計測対象物の形状を認識するデータ処理装置と、を備えた形状認識装置。
【請求項５】
複数の投光素子を備えた投光器と、
この投光器と計測対象物を間に挟んで対向し、前記複数の投光素子にそれぞれ対向する複数の受光素子を備えた受光器と、を備えた多光軸光電センサにおいて、
前記一投光素子とその投光素子に水平対向する受光素子にて形成される水平光軸により投受光する水平スキャン動作、又は前記一投光素子とその投光素子と斜め対向する受光素子にて形成される斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作のいずれか一方のスキャン動作を、設定された光軸数順次実行させる第１の実行手段と、
前記一方側のスキャン動作が実行された全光軸について受光状態を判定する第１判定手段と、
前記一方側のスキャン動作が行われた光軸の受光状態について反転があることを条件に、他方側のスキャン動作を、受光状態が反転した光軸と反転する直前の光軸との間の特定光軸について実行する第２実行手段と、
前記他方側のスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第２判定手段と、
前記第２判定手段の判定結果に基づいて前記計測対象物の形状を認識するデータ処理手段と、を備えることを特徴とする多光軸光電センサ。
【請求項６】
前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、
前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記一投光素子に対して前記受光素子が斜め上側に対向して斜め光軸を形成する第１パターン又は、前記投光素子に対して前記受光素子が斜め下側に対向して斜め光軸を形成する第２パターンのいずれか一方の斜めスキャン動作を実行する構成であると共に、
前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記特定光軸について他方側のパターンにより前記斜めスキャン動作を実行する第３実行手段と、
前記第３実行手段により斜めスキャン動作が行われた特定光軸の受光状態を判定する第３判定手段と、を備え、
前記データ処理手段は、第２判定手段の判定結果と前記第３判定手段の判定結果とに基づいて前記計測対象物の形状を認識する請求項５に記載の多光軸光電センサ。
【請求項７】
前記第１実行手段は、前記一方のスキャン動作として、前記水平スキャン動作を実行し、
前記第２実行手段は、前記他方のスキャン動作として、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して素子１つ下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を、実行する構成であると共に、
前記第２判定手段による受光状態の判定結果が入光状態であることを条件に、前記受光状態が反転した水平光軸を構成する投光素子とその投光素子に対して水平対向する受光素子に対して少なくとも、素子２つ以上は下側に離れたところに位置する受光素子とにより形成した斜め光軸により投受光する斜めスキャン動作を実行させる第４実行手段と、
前記第４実行手段により斜めスキャン動作が行われた斜め光軸の受光状態を判定する第４判定手段と、を備え、
前記データ処理手段は、前記第２判定手段の判定結果と前記第４判定手段の判定結果とに基づいて前記計測対象物の形状を認識する請求項５に記載の多光軸光電センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−１６００８７（Ｐ２０１１−１６００８７Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６３５（Ｐ２０１０−１８６３５）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００１０６２２１）パナソニック電工ＳＵＮＸ株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００１０６２２１）パナソニック電工ＳＵＮＸ株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
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