1. たちどまると、どうして しまりかけるの?
1. 立ち止まると閉まりかける
1. 基本動作と静止時の事故 ── 消費者庁の注意喚起
ふつうの じどうドアは、うえの センサーが ひとの うごきを 見つけると あきます。しばらく なにも 見つけないと、しまりはじめます。しまる とちゅうでも、また 見つけると、もう いちど あきます[1]。
ですから、あいた ドアの ところで じっと していると、センサーが 「だれも いない」と かんがえて しまう ことが あります。ドアの まんなかで とまるのは やめましょう。
2. ゆきや むしでも、あくことが あるの?
2. 雪や虫、揺れる旗でも開く
2. 誤作動の原因が示すもの ── センサーは「人」を識別していない
じどうドアの センサーを つくる かいしゃの せつめいでは、ゆきや むし、みずたまり、うえきばち、ゆれる はたなどでも、はんのうする ことが あると あります[2]。
ここで ふれた せつめいの センサーは、「ひと」を 見わけて いるのでは なく、「ふだんと ちがう ようす」を 見つけて いる ようです。たとえば、きもちよく ねて いる ねこの ちかくで、ふとんが すこし うごいたら 目を さます のに にて います。ねこは ふとんの 中身までは 見て いません。ただし ほんとうの センサーは、ねこの ような かんがえごとは して いません。
ある大手メーカーのよくある質問には、誤作動の原因として、雪、虫、水たまり、鉢植え、風で揺れる旗などが挙がっています。空調による室内と室外の温度差も、原因になることがあるそうです[2]。ここに書かれているのは特定の機種の話で、すべての自動ドアに当てはまるとはかぎりません。
この一覧を見ると、このメーカーが説明する方式のセンサーは「人か、そうでないか」を見分けているのではなく、決まった範囲で何かが変わったことを見つけているように思えます。眠っている猫の近くで、ふとんが少し動くと目を覚ますようなものです。ただし、センサーは猫のように考えているわけではありません。
メーカーの解説(FAQ)は、誤作動の要因として、雪、虫、水たまり、鉢植え、揺れる旗、空調による室内外の温度差を挙げる[2]。これは特定機種についての記述で、全機種に一般化はできない。
列挙された要因は、いずれも人ではない。このメーカーが説明する方式のセンサーは、対象の種類を識別せず、検出エリア内で反射や温度、電波の状態が変化したことに反応していると解釈できる。次章以降で方式ごとに見る。
3. あかがいせんの センサーは、なにを 見ているの?
3. 赤外線センサーの2つのやり方
3. 赤外線方式 ── 反射の差と温度の差
あかがいせんは、目には 見えない ひかりの なかまです。センサーには、おもに ふたつの やりかたが あると せつめいされて います[2]。
ひとつは、ゆかに あてた ひかりが はねかえる ようすを 見る やりかたです。ひとが はいって くると、ゆかからの はねかえりとは ちがう ひかりが かえって きます。もうひとつは、ゆかと ものの おんどの ちがいを 見る やりかたです。
はねかえりを 見る やりかたは、ゆかに ちかい ひくい ものや、ひかりを はねかえしにくい くろっぽい ふくが にがてです。おんどを 見る やりかたは、あつい ひに ゆかと ものの おんどが にて、はんのうしにくく なる ことが あると いいます[2]。
赤外線は、目に見えない光の仲間です。自動ドアのセンサーには、大きく分けて2つのやり方があると、メーカーは説明しています[2]。
1つは、近赤外線を床に向けて出し、床からの反射と、検出エリアに入った物からの反射の差を見るやり方です。もう1つは、床と物の温度の差を見るやり方です。
それぞれ苦手なこともあります。反射の差を見る方式は、低い物や黒っぽい服だと差が小さくなりがちです。温度の差を見る方式は、気温が体温に近い暑い日に差が小さくなって、反応しにくくなることがあるそうです[2]。
メーカーは1980年に、赤外線を使った自動ドアのセンサーを世界で初めて開発し、製品にしたと自社のサイトで述べています[3]。英語版のウィキペディアも、1980年に赤外線センサーを使った最初の自動ドアが登場したと書いています[4]。ただ、どちらも「世界初」を名のる資料なので、時期は1980年ごろと考えておくのがよさそうです。
メーカーの解説は、赤外線式に2種類あるとする。近赤外線反射方式は、床面からの反射と、検出エリアに入った物体からの反射の差を検出する。もう一方は、床面と物体の温度差を検出する[2]。
限界も方式ごとに異なる。反射方式は低い物体や黒っぽい服で反射差が小さくなり、温度方式は気温が体温に近いとき温度差が小さくなり反応しにくい[2]。
導入時期について、オプテックスは1980年に赤外線自動ドアセンサーを世界で初めて開発・製品化したと自社サイトで述べる[3]。「世界初」は企業の自己申告である。英語版Wikipediaも、1980年に赤外線センサーを使う最初の自動ドアが登場したと記す[4]。ただし双方とも「最初」を述べる二次的な記述で、独立した裏づけとは言いにくいため、1980年ごろと扱う。
4. でんぱで うごきを 見る、って どういうこと?
4. 電波の変化で動きを見る ── マイクロ波とドップラー効果
4. マイクロ波ドップラー方式 ── 周波数のずれで動体を検出
もうひとつの やりかたは、でんぱを つかいます。ドアから でんぱを おくり、ものに あたって かえって きた でんぱを しらべます。
うごいて いる ものに あたると、かえって くる でんぱの なみの こまかさが すこし かわります。うごく ものに あたった なみが かわる ところは、きゅうきゅうしゃの サイレンの おとが ちかづくと たかく、とおざかると ひくく きこえるのと にています。これを ドップラーこうかと いいます[5]。
メーカーは、この しくみの センサーが、マイナス35℃の ひくい きおんでも あんていして うごくと せつめいして います[3]。
5. むかしの とびらは、ひとを 見て いたの?
5. 古代ギリシャの扉から、マットのドアへ
5. 自動開閉の歴史 ── ヘロンの仕掛けと1954年のマット式
むかしの ギリシャに、ヘロンという ぎじゅつしゃが いました。かみさまの ほこらの とびらを あける しかけを かいた、と つたえられて います[6]。
しかけは、こうです。さいだんの ひで、とじた いれものの くうきを あたためます。あたためられた くうきが みずを おしだし、その みずの おもさで なわを ひっぱって、とびらが あく しくみです。ひとを 見つける しくみでは ありません。じっさいに つくられたかは、わかりません。
そのあと、1954ねんに、ゆかに おく マットの じどうドアが はつめいされたと、えいごの じてんは かいて います[4]。ほかの しりょうにも おなじ としが でて きますが、くわしい きろくは まだ たしかめきれて いません。マットに のると、あくのです。
古代ギリシャの技術者ヘロン(1〜2世紀ごろ)は、神殿の扉を自動で開く仕掛けを記したと伝えられています[6]。祭壇の火で、閉じた容器の空気を温めます。押し出された水が重さをかけ、縄を引いて扉が開く、というものです。
人を見つける仕掛けではありません。実際に作られて動いたかどうかも、はっきりしません。それでも、人が近づいたら勝手に扉が開いてほしいという願いは、そのころからあったようです。
英語版のウィキペディアは、1954年にホートンとヒューイットがマットを踏むと開くスライドドアを発明したと記しています[4]。ほかの資料にも同じ年が出てきますが、年や発明者は古い記録で確かめきれていません。マットの次に、上から見つける赤外線やマイクロ波の方式が広まっていきました。
ヘロン(1〜2世紀ごろ。紀元62年ごろとする説もある)は、祭壇の火で閉じた容器内の空気を温め、押し出された水の重さで縄を引き、神殿の扉を開く仕組みを記したとされる[6]。人を感知する仕組みではなく、実際に製作されたかどうかも確認できていない。
英語版Wikipediaは、1954年にホートンとヒューイットがマット式のスライドドアを発明したと記す[4]。企業の沿革などにも1954年が見えるが、特許や当時の記録での確認は取れていない。1931年に光学装置で開閉する店のドアが設計されたという記述もあるが、要約経由で一次確認はなく、ここでは断定しない。マット式の後、1970年代のマイクロ波、1980年前後の赤外線(3・4章)と、感知の方式が変遷した。
6. ドアが あくまで、どうして じかんが かかるの?
6. 見つけてから開くまでの時間差と、補助のセンサー
6. 検知から開放までの遅れと補助光電センサー
センサーが 見つけてから、ドアが あくまでは、すこし じかんが かかります。はしって とおったり、ななめから はいったり すると、ドアが ひらく まえに ぶつかる ことが あります[1]。じどうドアの まえでは、あるいて ちかづきましょう。
ドアの なかには、しまる とちゅうで ひとが いると、もどって ひらく ように なって いる ものも あります。ただし、ドアと かべの あいだに いる ひとは、センサーが みつけられない ことが あります[1]。ドアと かべの あいだには はいらないで ください。
7. じどうドアは、なにが まだ にがて?
7. 通りたい人と通り過ぎる人を見分けられるか
7. 従来方式の限界と研究 ── 通行の意思の判定
むかしからの じどうドアの なかには、とおりたい ひとと、ただ そばを とおりすぎる ひとを、みわけにくい ものが あります。だから、いらないのに あく ことが あると いわれます[7]。
そこで、だいがくの けんきゅうでは、レーザーで ひとの うごきを くわしく はかり、「とおりたいのかな」を ドアに はんだん させる こころみが あります。ドアが ひとの うごきから、「とおりたいのかな」を かんがえる ひが くるかも しれません。
自分でも しらべて みたく なったら
自分でも調べてみたくなったら
自分でも調べてみたくなったら
今日できること
いつも つかう じどうドアを おもいだして みましょう。うえの どこに、センサーの まどが あったでしょうか。おもいだせなければ、つぎに とおる ときの おたのしみです。
出かけてできること
おうちの ひとと いっしょに、スーパーの いりぐちで ドアを 見て みましょう。ドアの うえの センサーを さがし、ゆっくり あるいて ちかづいて、どこで あきはじめるか 見ます。ドアの ま下で とまって ためすのは、やめましょう。
こうしきの 情報
じどうドアの かいしゃの ホームページに、センサーの せつめいが あります。
今日できること
よく使う自動ドアを思い出して、センサーが上のどこにあったか、思い浮かべてみてください。思い出せなければ、次に通るときの楽しみにしましょう。
出かけてできること
スーパーなどの入口で、ドアの上のセンサーの窓を探してみましょう。ドアが開き切ってから通り、どのあたりで開き始めたかを思い出してみます。それだけでも、方式のちがいに気づくかもしれません。ドアの真下で立ち止まって試すのはやめましょう。
公式情報
自動ドアのセンサーを作っている会社のサイトに、方式の解説やよくある質問があります。
しらべた もとの じょうほう
参考にした情報源
参考にした情報源と、その使い方
今回は、使い方と事故の注意は公的機関の資料、方式の説明はメーカーの解説と特許文献、歴史は百科事典的な資料を使った。
- 消費者庁「建物の出入口にある自動ドアでの事故に気を付けましょう」(2018年3月27日、日光市掲載) https://www.city.nikko.lg.jp/material/files/group/15/jidoudoajikobousi.pdf (基本動作・時間差・静止時の事故・補助センサー)
- オプテックス よくあるご質問 自動ドア機器 https://www.optex.co.jp/support/faq/automatic-door.html (赤外線の2方式・誤作動の原因)
- オプテックス 自動ドア機器 https://www.optex.co.jp/products/automatic-door/ (赤外線センサーの開発・マイクロ波方式の低温での動作)
- Automatic door(Wikipedia英語版) https://en.wikipedia.org/wiki/Automatic_door (マット式・マイクロ波・赤外線の時期)
- 特許JP4783130B2 マイクロ波ドップラーセンサ https://patents.google.com/patent/JP4783130B2/ja (ドップラー方式の構成)
- Hero of Alexandria(Wikipedia英語版) https://en.wikipedia.org/wiki/Hero_of_Alexandria (古代の扉の仕掛け)
- 電気通信大学 Development of Intelligent Automatic Door System (ICRA 2014) https://www.robo.lab.uec.ac.jp/ja/publication/2014/icra/nishida/ (従来方式の限界と研究)
なおした ところ
更新履歴
更新履歴(改版の記録)
- 初版を公開。
- 「出かけてできること」で、ドアが開き切ってから通るよう書き直しました。低学年むけの研究紹介と昔の仕掛けの説明も分かりやすく直しました(先生の目での読み直しによる)。
- 低学年むけの赤外線・ドップラー効果・ドアと壁のすき間の説明を分かりやすく直しました。1954年の発明の記述に、ほかの資料では確かめきれていない旨を足しました(先生の目での読み直しによる)。
このサイトでは、公開した記事の本文は原則として書き直しません。誤りが見つかったときや、内容が古くなったときだけ手を入れ、その理由をこの欄に残します。