(57)【要約】  電磁放射線、具体的には、光、の発信源と、個別に評価されることのできる電磁放射線用の複数の受信部と、電子ユニットと、を備え、当該電子ユニットは、発信源を使って電磁放射線を放射し、発信源から放射された電磁放射線が物体の反射表面から受信部のそれぞれに至るまでに進んだ距離を、電磁放射線の伝播時間、及び／または、変調された電磁放射線の振動の位相を評価することにより決定するように構成されてなるセンサ装置（１）が提案される。本発明によれば、浮遊物のような、空間的に媒体中に分布する反射物、を検知するための電子ユニットが、第１のグループ（９、１０、１１）の距離を、予め定めた分布をなして配置されたものとして、具体的には、予め定めた複数の受信部においてほぼ同一の大きさとなる、１つよりも多いグループの要素があるものとして、測定された距離から決定した場合には、浮遊物のような反射物を検知したことに関連した信号を発する。
2009503457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射線、具体的には、光、の発信源と、
個別に評価されることのできる電磁放射線用の複数の受信部と、
電子ユニットと、を備え、
当該電子ユニットを用いることで、前記発信源を使って電磁放射線を放射し、前記発信源から放射された前記電磁放射線が物体の反射表面から前記受信部のそれぞれに至るまでに進んだ距離を、前記電磁放射線の遅延時間、及び／または、変調された前記電磁放射線の振動の位相を評価することにより決定するように構成された、センサ装置（１）であって、
浮遊物のような、三次元媒体中に分布する反射物、を検知するための前記電子ユニットが、第１のグループ（９、１０、１１）の距離を、予め定めた分布をなして配置されたものとして、具体的には、予め定めた複数の受信部においてほぼ同一の距離となる、１つよりも多いグループの要素があるものとして、測定された距離から決定した場合には、浮遊物のような反射物を検知したことに関連した信号を発する
ことを特徴とするセンサ装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の装置（１）であって、
前記第１のグループ（９、１０、１１）が、３０％未満、具体的には１５％未満、あるいは５％未満だけ異なる複数の距離を含む
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置（１）であって、
グループを形成する互いに比較される複数の距離だけが、当該複数の距離検出用の複数の受信部が相互に特定の幾何学的配置を持つよう配置されたものにかかる
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの１つに記載の装置（１）であって、
前記電子ユニットに浮遊物のような反射物を検知したことに関連した信号を出させるには、前記第１のグループ（９、１０、１１）のグループの要素の数が、５よりも大きくなければならず、好ましくは１０よりも大きくなければならず、あるいは２０よりも大きくなければならない
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの１つに記載の装置（１）であって、
前記電子ユニットが、前記第１のグループの要素とほぼ同じ距離の平均値よりも小さい複数の距離をも評価するように構成された
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項６】
請求項１〜５のうちの１つに記載の装置（１）であって、
前記電子ユニットが、浮遊物のような反射物よりもかなり大きな物体の存在及び／または移動を、測定された距離の関数として、検知するように構成された
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項７】
請求項１〜６のうちの１つに記載の装置（１）であって、
前記電子ユニットが、受信した光の強度を判断できる
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項８】
請求項１〜７のうちの１つに記載の装置（１）であって、
前記電子ユニットが、駆動されて移動する要素（２）、例えば、ドア、を制御するように構成された
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項９】
請求項１〜８のうちの１つに記載の装置（１）であって、
前記電子ユニットが、浮遊物のような反射物が検知されると、浮遊物のような反射物が検知されない状態になっても、前記の適当な信号を継続的に発するように構成された
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちの１つに記載の装置（１）であって、
前記受信部が、カメラチップを有する
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちの１つに記載の装置（１）であって、
前記電子ユニットが、前記第１のグループだけでなく、第２のグループに関しても、予め定めた距離を有するものとして、例えば、ほぼ同じ距離を有するものとして、測定された距離から、決定した場合には、前記第２のグループに関する距離が、１つのグループしか存在しないかのように、前記第１のグループに対応する方法で扱われる
ことを特徴とする装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１における特徴部分前の部分に記載の、電磁放射線、具体的には、光、の発信源と、個別に評価されることのできる電磁放射線用の複数の受信部と、電子ユニットとを備えたセンサ装置に関する。
［背景技術］
今日では膨大な数の技術的装置が存在しており、このような技術的装置においては、センサにより広く異なる処理が監視されている。このような技術的装置においては、浮遊物のような物質、例えば、埃、水滴、以下のテキストではエアロゾルとしても言及されている煙の他、雪や気泡により、センサの探知領域における監視処理が妨害されてしまう。
【０００２】
エレベータを例としてあげると、例えばビルの中にある乗客を乗せるためのエレベータの場合、エレベータの自動ドアは通常その移動経路に障害物がないかどうか判断するために監視されている。障害物がある場合、例えば人との衝突が起こらないようにするためにドアは閉まらない。通常の状況では、これは間違いなく正しい対応である。しかしながら火事の場合には、煙と障害物との区別ができないために、重大な問題が起こりうる。以下のようなことが起きる可能性がある。
【０００３】
エレベータが火事の起きている階に止まる。ドアが開いて煙がエレベータの中に入る。エレベータに乗っている人々はできるだけ早くその階から立ち退きたい。しかしながら、これは不可能である。なぜなら、ドアのセンサが煙を障害物と認識するために、制御システムがエレベータのドアを閉めさせないからである。すでに多くの命がこのような状況で失われている。
［発明の目的と利点］
本発明の目的は、センサにより監視される領域における浮遊物のような反射物からの干渉に対する感受性が低い、冒頭に記載したようなセンサ装置を開発することである。
【０００４】
この目的は請求項１に記載の特徴により達成される。
本発明の有利かつ好適な発展を、従属請求項に明示する。
本発明は、電磁放射線、具体的には、光、好ましくは、赤外線光、の発信源と、個別に評価されることのできる電磁放射線用の複数の受信部と、電子ユニットと、を備え、当該電子ユニットが、発信源を使って電磁放射線を放射し、発信源から放射された電磁放射線が物体の反射表面から受信部のそれぞれに至るまでに進んだ距離を、電磁放射線の遅延時間、及び／または、変調された電磁放射線の振動の位相を評価することにより決定するように構成されてなるセンサ装置に基づいている。本発明の最も重要な点は、浮遊物のような、三次元媒体中に分布する反射物、を検知するための電子ユニットが、第１のグループの距離を、予め定めた分布をなして配置されたものとして、具体的には、予め定めた複数の受信部においてほぼ同一の距離となる、１つよりも多いグループの要素があるものとして、測定された距離から決定した場合には、浮遊物のような反射物を検知したことに関連した信号を発することである。
【０００５】
この方法により、上記の方法で距離を測定するセンサは、媒体中に存在する粒子を検知することができるようになる。したがって、これらのセンサを例えば煙または霧センサとして費用効率良く使用するための解決法が提供される。このようなセンサはまた、液体中の気泡の数を検出することも可能である。
【０００６】
本発明は、浮遊物のような比較的小さな反射物であって、三次元的に分布する物体、具体的には、細かく分布する物体、例えば、エアロゾル、雪または気泡など、が、当該浮遊物のような反射物の性質と分布密度に応じて典型的な距離が測定されるよう、放射された電磁放射線、具体的には、光、を反射する、という発見を基にしている。
【０００７】
均一に分布していれば、単一の同一距離となる。しかしながら、予めどのように分布しているかを確実にわかっておけないので、距離をカテゴリ化することにより評価が行われるのが好ましい。例えば、複数の距離が同様のものになればなるほど、浮遊物のような反射物が存在している可能性が高いということができる。
【０００８】
本発明の有利な改良において、カテゴリ化の処理は、第１のグループが３０％未満だけ異なる距離を含むときに行われてもよい。しかしながら、この閾値については１５％または５％にまで縮小することもできる。許容できる幅が狭くなればなるほど、浮遊物のような反射物を検知したことの確実性を増すことができる。
【０００９】
測定精度には限りがあるため、検知領域に平らな面がある場合には、センサがほぼ同じスケール（magnitude）の距離を測定することが可能である。浮遊物のような反射物の存在を誤って推測しないように、相互に特定の幾何学的配置を持つ複数の受信部を起点とした複数の距離のみが、グループを形成する互いに比較されるものとなるようにすると有利である。異なる方向の複数の距離が測定される場合、平らな表面へのそれぞれの距離は一定ではない。発信源からみて適切に位置決めされた球状表面である場合のみ、複数の測定距離が等しくなる。しかしながら、センサの検出対象がこのようなものであるという可能性は非常に少ないので、この特別な場合は無視できる。
【００１０】
受信部への複数の距離が同じとなる物体が、センサ装置の監視領域に位置している場合はありうる。しかしながら、浮遊物のような、媒体に存在する反射物の雲または場は、常に一定の領域に広がるため、近接する複数の距離がそれぞれほぼ同じである場合には、浮遊物のような反射物の存在を推測することができる。
【００１１】
誤った検知の危険をさらに縮小するためには、第１のグループのグループの要素の数は少なくとも５より大きくするべきであり、好ましくは１０より大きくするべきであり、あるいは２０より大きくするべきである。
【００１２】
センサの近くに位置する物体は、例えば煙が存在していたとしても、有効な距離を測定するのに十分な光を反射する可能性がある。このことは、物体が煙の検知を阻むかもしれないことを意味する。したがって、電子ユニットが、第１のグループの要素とほぼ等しい距離の平均値よりも小さい複数の距離をも扱えるように設計されていると有利である。このような手法は、具体的には、ほぼ等しい距離を検出する受信部が、短い１つの距離あるいは短い複数の距離を測定する１つ以上の受信部に幾何学的に近接している場合に使用されるべきである。
【００１３】
センサの性能が、浮遊物のような反射物の検知に加え、他の検知タスクにも付加的に使用されるとまた有利である。電子ユニットが、浮遊物のような反射物よりもかなり大きな物体の存在及び／または移動を、測定された距離の関数として、検知するように構成されることが好ましい。
【００１４】
さらに、電子ユニットが、受信した光の強さ、例えば、具体的に、様々な受信部において受信した光の強さ、を判断するように設計されれば、物体の存在及び／または移動がこれに基づいて検知されることができる。これにより、例えばグレースケール画像を評価することが可能になる。
【００１５】
さらなる考えられる改良においては、電子ユニットは、駆動されて移動する要素、例えば、ドア、を制御するように設計される。
例外的な場合には、浮遊物のような反射物を検知するとすぐに、センサが損なわれること、あるいは、センサが少なくとも大いに悪影響を受けること、を予測しなければならない。
【００１６】
例えば、火事の場合には煙または炎によってセンサが損なわれるかもしれない。その結果、距離の正しい測定はもはや不可能になり、センサ装置は、浮遊物のような反射物は存在しないという誤った信号を発するかもしれない。好ましい改良においては、したがって、電子ユニットが、浮遊物のような反射物が検知されたときには、浮遊物のような反射物が検知されない状態になったために、この信号の元が消えてしまっても、電子ユニットが前記の対応する信号を継続して発するように設計されると有利である。
【００１７】
特に好ましい実施例においては、受信部は、カメラチップ、例えば、ＣＭＯＳまたはＣＣＤチップ、のピクセルである。これにより、小さな領域に低価格で大量の受信部を収容できる。
【００１８】
浮遊物のような、分布する小さな反射物の場には、密度の異なる部分が存在することもある。これは、センサ装置が完全に浮遊物のような反射物の場に囲まれていたとしても、各方向で同じ距離が測定されないことを意味する。これにより生じる誤った解釈を避けるために、以下のテキストでは、電子ユニットが第１のグループだけでなく、第２のグループに関しても、予め定めた距離を有するものとして、例えば、ほぼ同じ距離を有するものの第１のグループとは異なる距離を有するものとして、測定された距離から、決定した場合には、前記第２のグループに関する距離が、１つのグループしか存在しないかのように、前記第１のグループに対応する方法で扱われることを提案する。
【００１９】
距離の測定を十分に正確なものにするために、複数の距離の測定から距離を決定することができる。例えば、複数の距離の測定を各受信部において順番に継続して実行してもよい。このような測定を行う目的で種々の統計的な方法を用いてもよい。
［実施例の記載］
本発明の例示的な実施例を図面に示す。
【００２０】
図１は、二枚引き戸２上の光学ドアセンサ装置１の三次元概略図を示したものである。光学センサ１ａは２枚ドアの上方に配置されている。センサ１ａの探知領域４は、点線により概略的に描かれており、センサ１ａから始まり床面３で終わっている。したがって、引き戸２の前方の空気１２を含む領域がカバーされている。床領域３は、引き戸２の前方の領域をカバーしている。簡略化のため、監視領域４における領域５のみを、以下の記載では考慮する。センサ１ａは、検知領域４の距離画像を記録するカメラチップを備えている。
【００２１】
領域５で測定された距離を図２及び図３に示す。ここで、ｘ軸はセンサ１ａのピクセルに対応しており、ピクセルには監視領域が描かれる。関連する測定距離がｙ軸上に描かれている。カーブ６は測定距離を表す。
【００２２】
図２は、図１に示すような状況での測定距離を示している。監視領域４における床は平らであるが、測定距離はカーブ６を形成している。これは、センサ１ａから床３への距離が監視領域４の中央から端に向うにつれて大きくなるからである。
【００２３】
センサがほぼ均質なエアロゾル場に完全に囲まれている場合には、センサ１ａによる測定距離はあらゆる方向においてほぼ同じとなる。例えば、これは、煙雲１３（図１に記載）がセンサ１ａの正面に移動した場合である。
【００２４】
このことに対応する距離の測定を図３に示す。領域９、１０、１１の距離はほぼ同じである。さらに、領域９、１０、１１は比較的長い距離互いに離れているため、煙の検知を確実に推測できる。この場合の図３における領域９、１０、１１の距離は、この例の場合、測定距離の最も長いものから最も短いものまでの差が５％未満である。さらに、個々の領域９、１０、１１の間の間隔もまた、対応する変動範囲内である。これにより、比較的高い確信を持って、浮遊物のような反射物、本実施例においては煙を検知したと推測することができる。
【００２５】
図２において、領域８内の距離は、同様に煙を示していると解釈されることができる。なぜなら、領域８内のこれらの距離は狭い変動範囲内にあるからである。しかしながら、これらの距離に関連するピクセルが比較的近接しているため、これは、浮遊物のような反射物、例えば煙、を検知した場合から除外する基準を表す。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、二枚引き戸上の光学センサ装置の三次元概略図を煙雲と共に示す。
【図２−３】図２及び図３は、多数のピクセルを有する受信ユニットのピクセルにそれぞれ関連した距離を描いており、当該距離の上に線領域を更に描画してなるグラフを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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