(57)【要約】      （修正有）【課題】外部での適用例などに応用する際の使用に適した光スキャナ装置を提供すること、また、長い使用期間にわたって適切な動作が確保される光スキャナ装置を提供することにある。【解決手段】目標物体（５６）の距離範囲及び角方向を計測するための光スキャナ装置（１０）であって、光パルスを送信するようになされたパルス源（１２）と、この送信光パルスを反射し且つ可変掃引方向に掃引面（１５）内部の掃引区域を横切って掃引するようになされた送信偏向手段（２０）と、掃引面（１５）内で反射された受信光パルスを検出するようになされた光検出手段（４２）と、掃引面（１５）内で反射された光パルスを反射し且つ反射された光パルスを光検出手段（４２）に再誘導するようになされた受信偏向手段（２４）と、光遮断手段（３２）を備える。【選択図】図１Ｂ
2006038854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標物体（５６）の距離範囲及び角方向を計測するための光スキャナ装置（１０）において、
光パルスを送信するようになされたパルス源（１２）と、
前記送信光パルスを可変掃引方向に掃引区域を横切って掃引するようになされた送信偏向手段（２０）と、
前記掃引区域内で反射された受信光パルスを検出するようになされた光検出手段（４２）と、
掃引面（１５）内で反射された光パルスを前記光検出手段（４２）に再誘導するようになされた受信偏向手段（２４）と、
更に、前記パルス源（１２）から前記送信偏向手段（２０）に到る経路上及び前記送信偏向手段（２０）から前記掃引区域内に達する少なくとも一部の経路上の送信光パルスを、前記光検出手段（４２）と前記受信器偏光手段（２４）との間の経路上及び前記掃引区域内に達し且つ前記受信偏向手段（２４）上で終わる少なくとも一部の経路上の反射光パルスから光学的に遮蔽するようになされた光遮蔽手段（３２）と、を備え、
前記送信偏向手段（２０）及び前記受信偏向手段（２４）は両方とも、相互に実質的に平行で少なくとも１つの小面を含む複数の多小面ミラーを備え、更に、前記送信偏向手段（２０）の前記多小面ミラー及び前記受信偏向手段（２４）の前記多小面ミラーは、共通の回転軸（３８）上で相互に同期して回転するようになっており、
前記送信偏向手段（２０）の前記多小面ミラー及び前記受信偏向手段（２４）の前記多小面ミラーは、前記送信偏向手段（２０）の前記多小面ミラーと前記受信偏向手段（２４）の前記多小面ミラーとを光学的に分離するようになされた溝を備えた分割多小面ミラーを形成していることを特徴とする光スキャナ装置（１０）。
【請求項２】
前記パルス源（１２）、前記送信偏向手段（２０）、前記受信偏向手段（２４）、前記光検出手段（４２）、及び前記光遮蔽手段（３２）を少なくとも収容するようになされた筐体（１８）を更に備え、
前記光遮蔽手段（３２）は、前記筐体（１８）内部に位置する少なくともすべての経路部分上で送信パルスを受信パルスから遮蔽することを特徴とする請求項１に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項３】
前記光遮蔽手段（３２）は、前記送信器偏光手段（２０）の前記多小面ミラーと前記受信偏向手段（２４）の前記多小面ミラーとの間の溝、又は前記溝の中に達することを特徴とする請求項１又は２に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項４】
前記受信偏向手段（２４）は、前記掃引面（１５）内で反射された光パルスを受信するようになされた静止ミラーを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項５】
前記受信偏向手段（２４）は平面、球形、又は円筒形のミラー部分を含むことを特徴とする請求項４に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項６】
前記パルス源がパルスレーザ又はパルスレーザダイオードであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項７】
前記光検出手段（４２）は、アバランシェフォトダイオードのような高速、高利得の光検出器を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項８】
前記送信偏向手段（２０）及び前記受信偏向手段（２４）は、前記掃引区域の傾斜角が可変であるようになっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項９】
前記掃引区域の前記傾斜角は、引き続く掃引間に徐々に段階的に増大する傾斜角で変更可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項１０】
検出範囲（５０）が、例えば、電子的な窓開け技法によって可変的に制御可能であるようになっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項１１】
前記パルス源（１２）から送信された前記光パルスは、前記掃引区域内で反射され且つ前記受信偏向手段（２４）によって前記光検出手段（４２）に再誘導された光パルスによって形成されたビーム（２２）に対して分離され且つ実質的に平行であるビーム（１４）を形成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項１２】
送信光パルスから送信ビーム（１４）を形成するようになされた送信レンズ（１６）を、更に備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項１３】
前記受信偏向手段（２４）によって再誘導された光パルスの受信ビーム（２２）を前記光検出手段（４２）に集束するようになされた受信レンズ（４０）を、更に備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項１４】
前記装置に関する基準として既知の検出範囲を計測できるように、前記送信パルスが前記送信偏向手段（２０）によって前記掃引区域内に再誘導されていない段階で送信パルスの前記ビーム（１４）を前記光検出手段（４２）上で反射させるようになされた反射装置手段（３０）を、更に備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項１５】
前記反射装置手段（３０）は、前記パルス源（１２）によって送信された前記パルスの伝搬方向を逆転するようになされた逆反射装置又は光パイプであることを特徴とする請求項１４に記載の光スキャナ装置（１０）。
【請求項１６】
ドア開口部（９６）及び少なくとも１つの可動ドア要素（７６；７６−１、７６−２、７６−３、７６−４）を備えるドアの中及び／又はその付近の目標物体（５６）を検出するためのドア感知システム（９０）であって、
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）を、少なくとも１つ備えていることを特徴とするドア感知システム（９０）。
【請求項１７】
前記スキャナ装置（１０）は、走査域（５９）が垂直方向にあるように配置されていることを特徴とする請求項１６に記載のドア感知システム（９０）。
【請求項１８】
前記光スキャナ装置（１０）は、前記送信偏向手段（２０）が垂直の走査域（５９）を設けるように、更に前記多小面ミラーの使用によって、追加的な傾斜した走査域（５９）が、前記ドア開口部付近及び前記ドア要素付近で且つ地面（８０）の上方又は地上の所定の高さで実質的に水平に延びるようになっていることを特徴とする請求項１７に記載のドア感知システム（９０）。
【請求項１９】
前記ドア開口部の表面全体を探査するために、前記ドア開口部（９６）に関連する少なくとも１つの光スキャナ装置（１０）を備えていることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一項に記載のドア感知システム（９０）。
【請求項２０】
可動ドア要素を有するドアのためのドア感知システムであって、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の少なくとも１つの光スキャナ装置（１０）が、前記可動ドア要素（７６；７６−１、７６−２、７６−３、７６−４）の少なくとも１つに関連していることを特徴とするドア感知システム（９０）。
【請求項２１】
少なくとも１つの光スキャナ装置（１０）が、それぞれの可動ドア要素（７６；７６−１、７６−２、７６−３、７６−４）に関連していることを特徴とする請求項２０に記載のドア感知システム（９０）。
【請求項２２】
前記走査域（５９）は、前記ドア要素（７６；７６−１、７６−２、７６−３、７６−４）に対して実質的に平行に向けられる走査長さ（５８）を有していることを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか一項に記載のドア感知システム（９０）。
【請求項２３】
前記走査長さ（５８）は、前記ドア要素（７６；７６−１、７６−２、７６−３、７６−４）に沿って延在し、且つ、前記ドア要素が前記ドア枠要素（７２、７８）間にあるときには前記ドア要素を越えて突出しないようにしつつ前記ドア要素が前記ドア枠要素間にないときには前記ドア要素を越えて突出するように動的に変更可能であるようになっていることを特徴とする請求項２２に記載のドア感知システム（９０）。
【請求項２４】
前記光スキャナ装置は不可視光パルスを送信及び受信し、且つ、該ドア感知システム（９０）は、前記走査域（５９）を可視照明するように可視光を放出するようになされた照明手段を更に備えることを特徴とする請求項１６〜２３のいずれか一項に記載のドア感知システム（９０）。
【請求項２５】
前記走査域の位置を前記ドア要素（７６；７６−１、７６−２、７６−３、７６−４）に対して位置合わせ可能であるように、前記ドア感知装置の向きを調整する調整手段を更に備えることを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか一項に記載のドア感知システム（９０）。
【請求項２６】
前記調整手段が前記掃引区域の前記傾斜角を調整するようになされたねじ（６２、６４、６６、６８）を備えていることを特徴とする請求項２５に記載のドア感知システム（９０）。
【請求項２７】
前記掃引区域の少なくとも３つの異なる傾斜角に対応する少なくとも３つの異なる角位置（９２−１、９２−２、９２−３）に、前記システムがドア枠要素（７０、７２、７８）に取付け可能であるようになされた取付けブラケット手段（９４）を備えていることを特徴とする請求項１６〜２６のいずれか一項に記載のドア感知システム（９０）。
【請求項２８】
ドア開口部（９６）及び少なくとも１つの可動ドア要素（７６；７６−１、７６−２、７６−３、７６−４）を含むドアの中及び／又はその付近の目標物体（５６）を検出するためのドア感知システム（９０）における光スキャナ装置（１０）の使用方法であって、
前記光スキャナ装置（１０）は、
光パルスを送信するようになされたパルス源（１２）と、
前記送信光パルスを可変掃引方向に掃引区域を横切って掃引するようになされた送信偏向手段（２０）と、
前記掃引区域内で反射された受信光パルスを検出するようになされた光検出手段（４２）と、
掃引面（１５）内で反射された光パルスを前記光検出手段（４２）に再誘導するようになされた受信偏向手段（２４）と、を備え、
前記光スキャナ装置（１０）を、走査域（５９）が垂直又はほとんど垂直の方向になるように配置させることを特徴とする光スキャナ装置（１０）の使用方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載された、ドア開口部（９６）及び少なくとも１つの可動ドア要素（７６；７６−１、７６−２、７６−３、７６−４）を含むドアの中及び／又はその付近の目標物体（５６）を検出するためのドア感知システム（９０）における光スキャナ装置（１０）の使用方法であって、
前記光スキャナ装置（１０）は請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光スキャナ装置（１０）であることを特徴とする光スキャナ装置（１０）の使用方法。
【請求項３０】
請求項２８又は２９に記載された、ドア開口部（９６）及び少なくとも１つの可動ドア要素（７６；７６−１、７６−２、７６−３、７６−４）を含むドアの中及び／又はその付近の目標物体（５６）を検出するためのドア感知システム（９０）における光スキャナ装置（１０）の使用方法であって、
前記ドア感知システム（９０）は請求項１６〜２７のいずれか一項に記載のドア感知システム（９０）であることを特徴とする光スキャナ装置（１０）の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、光スキャナ及び感知装置に関し、好ましくは、送信された光のビームによって監視される監視域内に存在する目標物体の距離範囲及び角方向を測定するための光スキャナ及び感知装置に関する。このような装置は、ドアの中若しくは付近の監視域における目標物体の存在及び／又は動作を感知するためのドア感知システムで適切に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
存在又は動作の検出に使用される動的感知装置は一般に、この装置が、ある領域の方向（例えば、地面の上若しくはその上方）に、又は、監視すべき空間（以下、「監視域」と言う）における立体角で放射（典型的には光又はマイクロ波などの電磁放射）を放出する放射源と、監視域から、例えば、その反射率に基づいて再出現する放射の一部を検出するための放射検出器と、を備えるという原理に基づく。放射検出器の方向で反射率が変化すると、再出現する放射の量が変化する。これは、例えば、物体が監視域に進入する結果として生じ得る。
【０００３】
特許文献１は距離計測法及び距離計測装置に関し、そこでは多角形の回転ミラーホイールを使用してスキャン（走査）を行い、その間に物体が走査線によって全体的に掃引される。放出された光信号の少なくとも一部が、物体で反射されずに受信器によって基準光信号として受信されて基準信号に変換される。物体の距離は光の走行時間を測定することによって計測される。光の走行時間は、反射信号と基準信号との間の位相変化を測定することによって求められる。
【０００４】
特許文献２は反射計測装置の迷光障壁構造に関し、そこではレーザ光ビームがレンズを介して平面ミラーに放出され、次いで仕切壁中のビーム退出穴を通過して多角形の回転ミラーに向かう。
【０００５】
光ビームの経路に影響を与える回転ミラーの使用は、特許文献３及び４から知られている。
【０００６】
更には、送出した光ビーム又はパルスの反射の計測に基づく光学装置及びシステムが、特許文献５〜９に開示されている。
【０００７】
本発明は、パルス光源を備える送信器と、光検出器を備える受信器と、監視域を網羅するために掃引域を横切って送信光パルスのビームを掃引するようになっている検出手段、例えば、回転ミラーとを備える動的光ビーム放出感知装置に関する。このようなビーム掃引手段の使用によって、走査域内の１本又は複数の掃引線を走査し、走査された１本又は複数の掃引線上に位置する反射目標に対して、このような１本又は複数の掃引線に沿って距離の完全なプロファイルを提供することが可能である。目標の検出は、走査域に向かって送信され且つ反射されて受信器に戻る光パルスの飛行時間（ＴＯＦ）の計測に基づく。この飛行時間を評価し、既知の光の速度に基づいて距離を推測する。目標物体の非存在下で得られた距離と、目標物体が監視域内に存在するときの距離とを比較することによって、信頼性のある存在検出が実現可能である。移動する目標物体が監視域内に存在する様々な場合に得られた距離プロファイルを比較することによって、目標が１本又は複数の走査された掃引線に沿って移動する速度も推測可能である。
【０００８】
ＴＯＦ計測に基づく存在検出はいくつかの利点を有する。このような計測は距離計測として行われるので、これは監視域内の、例えば、地面の反射率に左右されることがない。したがって、この計測は、例えば、監視域内の環境変化によって生じるおそれのある反射率の変化、例えば、降雨、積雪、又は枯葉などの小さいばらばらの物体による地面の反射率の変化にも無縁である。パルスレーザがパルス光源として使用されるとき、非常に正確な検出掃引線を得ることが可能であり、集束精度が劣る感知装置を使用するときに見込み得るものとは異なり、監視域内に存在し得る静止物体からの干渉をいずれも回避する。
【０００９】
ドア感知器としての適用例を検討すると、正確な検出掃引線は、可動ドア要素からの干渉を回避するために、例えば、ドア開口の最大表面を網羅するように調整可能である。レーザ走査技法が当分野では知られており、例えば、特許文献１０〜１２を参照乞う。したがって、感知器タイプは距離計測ヘッド及び偏向システムを基本的に備える。光学式ＴＯＦ距離計測は、短時間パルス及び高反復率を含み、低い雑音を実現するためにいくつかの標本（掃引）の平均値を入手し、更に目標物体の反射箇所までのビーム経路及びその箇所からのビーム経路を全体にわたって非常に迅速に捕捉することができる。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／００１８１９８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０００８８７６号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第０３００６６３号明細書
【特許文献４】特開平０５−０６０９９４号公報
【特許文献５】欧州特許出願公開第１０１６８５０号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第０６８９０３３号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００２／０１９６４２４号明細書
【特許文献８】米国特許第４８６４２９６号明細書
【特許文献９】特開２０００−０２８７２２号公報
【特許文献１０】米国特許第５９４９５３０号明細書
【特許文献１１】米国特許第５６０４５８０号明細書
【特許文献１２】米国特許第５２９１２６２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
偏向システムはいくつかの種類の技法を利用するが、それらの多くはミラーを備える。ミラーが電動式の軸上に配置されて連続的に回転する。ミラー位置は、次々と掃引線に沿って１回掃引することによって信頼性のある結果を得るために処理ユニットと同期されなければならない。
【００１１】
感知システムは、外部又は戸外の適用例で使用されるとき、光の経路に影響を与える厳しい環境条件、例えば、雨又は塵埃などから保護するために、通常は容器の中に収容されることになる。厳しい条件、雨又は塵埃などに曝される容器中の感知器は、送信前蓋で又は光パルスの経路に沿って夥しい反射を蒙ることになる。もう１つの問題は老朽化であって、これはミラー及び／又は前蓋の反射及び／又は送信特徴を劣化させることになる。このような影響は受信器における強力な反射を招き、これは感知装置の長期間にわたる適切な動作を妨害するおそれが生じる。
【００１２】
したがって本発明の目的は、外部での適用例などに応用する際の使用に適した光スキャナ装置を提供することであり、その場合に、走査域に位置する目標物体による反射以外に、雨又は塵埃などの影響によって受信器に送信された光の反射（いわゆる「クロストーク」）が、回避されるか又は一定の減衰量にすぎなくなるまで低減される。他の目的は、長い使用期間にわたって適切な動作が確保される光スキャナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、上記の目的は、目標物体の距離範囲及び角方向を計測するための光スキャナ装置を提供することによって実現される。本装置は、光パルスを送信するようになされたパルス源と、この送信光パルスを可変掃引方向に掃引区域を横切って掃引するようになされた送信偏向手段と、掃引区域内で反射された受信光パルスを検出するようになされた光検出手段と、掃引面内で反射された光パルスを光検出手段に再誘導するようになされた受信偏向手段と、を備える。
【００１４】
本発明によれば、本装置は、パルス源から送信偏向手段に到る経路上及び送信偏向手段から掃引区域内に達する少なくとも一部の経路上の送信光パルスを、光検出手段と受信器偏光手段との間の経路上及び掃引区域内に達し且つ受信偏向手段上で終わる少なくとも一部の経路上の反射光パルスから光学的に遮蔽するようになされた光遮蔽手段を更に備える。この光遮蔽手段は、本装置中又はその付近で生成された送信光パルスの反射光又は迷光（クロストーク）が光検出器に到達するのを低減又は回避する。
【００１５】
このような装置は、特に、前部プレート上の反射光に対して本装置の感度を低下させる「分割」光送信路及び受信路のために、知られている感知装置に較べて外部用途に適している。
【００１６】
有利なことに、掃引区域は掃引面に含まれる。
【００１７】
本装置は、少なくともパルス源、送信偏向手段、受信偏向手段、光検出手段、及び光遮蔽手段を収容するようになされた筐体を更に備え、光遮蔽手段は、この筐体内部に位置する少なくともすべての経路部分上で送信パルスを受信パルスから遮蔽することが好ましい。この筐体は、周辺環境中に存在する塵埃及び汚れが本装置の要素に及ぶのを防止する。
【００１８】
送信偏向手段は、回転軸回りに回転するようになされた複数の少なくとも１つの小面を含む第１の多小面ミラーを備えることが好ましい。この第１の多小面ミラーは１つから８つの小面を含み得る。
【００１９】
受信偏向手段は、複数の少なくとも１つの小面を含み、且つ可変掃引方向に同期して回転するようになされた第２の多小面ミラーを備えることがより好ましい。
【００２０】
更に、送信偏向手段及び受信偏向手段は両方とも、相互に実質的に平行な複数の少なくとも１つの小面を含む多小面ミラーを備えることがより好ましく、送信偏向手段の多小面ミラー及び受信偏向手段の多小面ミラーは、共通の回転軸上で相互に同期して回転するようになっている。
【００２１】
有利なことに、送信偏向手段の多小面ミラー及び受信偏向手段の多小面ミラーは、送信偏向手段の多小面ミラーと受信偏向手段の多小面ミラーとを光学的に分離するようになされた溝を備える分割多小面ミラーを形成する。この溝は、ミラー手段内部を伝搬する迷光を遮蔽する役割を果たす。
【００２２】
最も効果的な遮蔽を実現するために、光遮蔽手段は、送信器偏光手段の多小面ミラーと受信偏向手段の多小面ミラーとの間の溝の中に達することが好ましい。
【００２３】
他の態様として、受信偏向手段は、掃引面内で反射された光パルスを受信するようになされた静止ミラーを備える。その場合に、受信偏向手段は平面、球形、又は円筒形のミラー部分を含むことが好ましい。
【００２４】
パルス源はパルスレーザ又はパルスレーザダイオードであることが好ましい。
【００２５】
光検出手段は、受信器の適切な感度を得るために、アバランシェフォトダイオードのような高速、高利得の光検出器を含むことが好ましい。
【００２６】
有利なことに、送信ミラー要素及び受信ミラー要素は、掃引区域の傾斜角が可変であるようになされている。掃引区域の傾斜角は、引き続く掃引間に徐々に段階的に増大する傾斜角で変更可能であることが好ましい。これによって、掃引区域内の送信光パルスのビーム径よりも大きな幅を有する領域を網羅することができる。
【００２７】
検出範囲は可変的に制御可能であることが好ましい。この制御可能性は、例えば、電子的な窓開け技法によって実現可能である。検出範囲が制御可能になると、監視域が実際は、例えば、地上の表面ではなく空間内の限られた立体角であるときに、非常に離隔している、例えば、監視範囲の外側にある物体からの信号を「フィルタアウト（遮断）する」ことが可能であり、或いは、監視域が地上の表面の限られた部分であり且つスキャナ装置が光パルスを地面に向かって送信するとき、検出すべき目標物体よりも背が低い地上に横たわる物体を遮断することが可能である。
【００２８】
パルス源から送信された光パルスは、掃引区域内で反射され且つ受信ミラー手段によって光検出手段に再誘導された光パルスによって形成されたビームに対して実質的に平行であるビームを形成することが好ましい。このような構成では、パルス源、送信ミラー手段、受信ミラー手段、及び受信器を備える光学組立体は、送信路と受信路とを同軸に維持するための追加的な光学要素を必要とせず、光検出器の視野は、送信光ビームによって掃引された掃引線を網羅するように容易に位置合わせ可能である。
【００２９】
本装置は、送信光パルスを送信ビームに形成するようになされた送信レンズを更に備えることが好ましい。本装置はまた、受信ミラー手段によって再誘導された光パルスの受信ビームを光検出手段に集束するようになされた受信レンズを備えることが好ましい。このような組立体は、スキャナ装置の小型化及び製造費の低減も可能である。
【００３０】
有利なことに、本装置は、光スキャナ装置に関する基準として最小検出範囲を較正できるように、送信パルスが送信ミラー手段によって掃引区域内に再誘導されていない段階で送信パルスを光検出手段上で反射させるようになされた反射装置手段を更に備える。この反射装置手段は、パルス源によって送信されたパルスの伝搬方向を逆転するようになされた逆反射装置又は光パイプであることが好ましい。送信光パルスの内部オプティカルフィードバックが、基準信号として且つ計測装置の系統的誤差を較正するために使用可能である。
【００３１】
本発明の他の態様によれば、自動ドア及びドア開閉装置に応用することを目的として、光スキャナ装置は、ドア開口部及び少なくとも１つの可動ドア要素を備えるドアの中及び／又はその付近の目標物体を検出するためのドア感知システムにおいて適切に使用可能である。本システムは、上記において説明した少なくとも１つの光スキャナ装置を備える。例えば、このスキャナ装置は、ドア付近に物体が存在することを確実に検出するために、ドア枠上部の３つの異なる特定の箇所で使用されるために最適化され得る。
【００３２】
ドア感知システムとしての光スキャナ装置の適用例では、従来の遠隔計器システムで実現された高い精度（センチメートルからミリメートルの範囲にある）と同様の計測精度を備える必要はない。このような高精度は、検出すべき目標物体が一般にかなり大き目のサイズであるドア安全装置用の適用例では必要性がない。これは、この計測システムでは緩やかな仕様につながり、したがってこのような適用例の必要条件を満たすより簡素でより経済的なシステムの提供を可能にする。
【００３３】
このドア感知システムは、可変掃引方向が、ドア開口部付近及びドア要素付近で且つ地面の上方又は地上の所定の高さで、実質的に水平に延びる走査域（スキャンエリア）を網羅するようになされ得る。
【００３４】
一実施形態では、ドア感知システムは、ドア開口部を探査するためにドア開口部に関連する少なくとも１つの光スキャナ装置を備える。これは、例えば、引戸又は組合せドア上で使用される場合である。
【００３５】
本発明の他の態様によれば、可動要素を有するドア、例えば、スイングドア（回動ドア）用のドア感知システムが提供され、このシステムは、可動ドア要素の１つに関連する少なくとも１つの光スキャナ装置を備える。本システムは、回転ドア上で使用されるとき、それぞれの可動ドア要素に関連する少なくとも１つの光スキャナ装置を備えることがより好ましい。このような少なくとも１つの光スキャナ装置は上に説明した装置であることが最も好ましい。
【００３６】
走査域は、ドア要素に対して実質的に平行に向けられる走査長さを有し得る。この走査長さは、ドア要素に沿って延在し、且つドア要素がドア枠要素間にあるときにはドア要素を越えて突出しないように、また、ドア要素が前記ドア枠要素間にないときにはドア要素を越えて突出するように動的に変更可能であることが好ましい。
【００３７】
光スキャナ装置は、不可視光パルスを送信且つ受信し、またドア感知システムは、取付け時にその位置決めを容易にするために走査域を可視照明するように可視光を放出するようにした照明手段を更に備えることが好ましい。
【００３８】
本システムは、走査域の位置がドア要素に対して位置合わせ可能であるようにドア感知装置の向きを調整する調整手段を更に備えることが好ましい。この調整手段は、掃引区域の傾斜角を調整するようになされたねじを備えることがより好ましい。本システムは、また、掃引区域の少なくとも３つの異なる配向角度に対応する少なくとも３つの異なる角位置において、本システムがドア枠要素に取付け可能であるようになされた取付けブラケット手段を備えることも好ましい。これによって、ドア枠内においてドア開口部から離れた少なくとも上部に又はドア開口部上方の中上部に、ドア感知システムを都合よく取り付けることが可能となる。
【００３９】
他の態様によれば、本発明は、ドア開口部（９６）及び少なくとも１つの可動ドア要素（７６；７６−１、７６−２、７６−３、７６−４）を含むドアの中及び／又はその付近の目標物体（５６）を検出するためのドア感知システム（９０）における光スキャナ装置（１０）の用法に関し、本装置（１０）は、
光パルスを送信するようになされたパルス源（１２）と、
この送信光パルスを可変掃引方向に掃引区域を横切って掃引するようになされた送信偏向手段（２０）と、
掃引区域内で反射された受信光パルスを検出するようになされた光検出手段（４２）と、
掃引面（１５）内で反射された光パルスを光検出手段（４２）に再誘導するようになされた受信偏向手段（２４）と、を備え、
本装置（１０）は、走査域（５９）が垂直又はほとんど垂直の方向にあるように配置されている。
【００４０】
他の態様によれば、本発明は、目標物体の距離範囲及び角方向を計測するための光スキャナ装置に関し、本装置は、
光パルスを送信するようになされたパルス源と、
この送信光パルスを可変掃引方向に掃引区域を横切って掃引するようになされた送信偏向手段と、
掃引区域内で反射された受信光パルスを検出するようになされた光検出手段と、
掃引面内で反射された光パルスを光検出手段に再誘導するようになされた受信偏向手段と、を備え、
パルス源から送信偏向手段に到る経路上及び送信偏向手段から掃引区域内に達する少なくとも一部の経路上の送信光パルスを、光検出手段と受信器偏光手段との間の経路上及び掃引区域内に達し且つ受信偏向手段上で終わる少なくとも一部の経路上の反射光パルスから光学的に遮蔽するようになされた光遮蔽手段を更に備え、
送信偏向手段及び受信偏向手段は両方とも、相互に実質的に平行な複数の少なくとも１つの小面を含む多小面ミラーを備え、更に送信偏向手段の多小面ミラー及び受信偏向手段の多小面ミラーは、共通の回転軸上で相互に同期して回転するようになっており、
送信偏向手段の多小面ミラー及び受信偏向手段の多小面ミラーは、送信偏向手段の多小面ミラーと受信偏向手段の多小面ミラーとを光学的に分離するようになされた溝を備える分割多小面ミラーを形成する。
【００４１】
本発明の他の利点及び可能な適用例が、図面中で実施例として示した典型的な実施形態に関連する以下の詳細な説明から明らかになる。
【００４２】
本明細書、添付の特許請求の範囲、要約、及び図面において、本明細書の末尾に提供した一覧表にまとめられた用語及び対応する参照符号が使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明に係る光スキャナ装置の好ましい一の実施形態及びその機能を図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、及び図３を参照して説明する。
【００４４】
図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、及び図２Ｂに示すように、光スキャナ装置１０が、送信光パルスの送信ビーム１４を放出するパルス源１２と、実質的に平行の送信ビームを形成する送信レンズ１６と、送信ビーム１４を監視域（図示せず）に向かって再誘導する送信偏向手段２０と、を備える。パルス源１２は、電磁スペクトルの赤外光領域内の波長にある短いレーザパルスを放出する赤外レーザダイオードとして実施される。送信レンズ１６は、送信パルスの平行ビームを形成するように設けられる。送信偏向手段２０は、パルス源１２が送信レーザパルスを放出する主方向に対して実質的に垂直に、すなわち、送信ビーム１４に対して実質的に垂直に延びる回転軸３６回りに回転するようになっている４つの平坦なミラー小面２０−１、２０−２、２０−３、及び２０−４を備える回転ミラー要素として実施される。
【００４５】
送信ミラー要素２０は駆動要素３４に装着され且つそれによって駆動され、この駆動要素は次ぎに、制御可能な回転速度を有する駆動モータ（図示せず）に結合され且つそれによって駆動される。送信ミラー要素２０は、図１Ａの矢印によって示した方向、例えば、図１Ａの上から眺めて時計回りの方向に回転するように駆動される。したがって、ミラー小面２０−１上の送信ビーム反射スポット２６によって反射される送信ビーム１４の一部が、掃引面（それは図１Ａの図面の平面である）の中に含まれる掃引区域内で監視域に向かって掃引される。したがって、監視域では、送信ビームが掃引線に沿って走査し、それに沿って距離プロファイルが計測されることになる。送信レーザ光パルスの一部が、光スキャナ装置１０に向かって再び反射されて、この装置に戻る。
【００４６】
この光スキャナ装置１０は、光検出手段４２と、監視域から戻ってくる光パルスの受信ビーム２２を反射し、この受信ビーム２２の受信光パルスを光検出器手段４２に向かって再誘導する受信偏向手段２４とを更に備える。更に、光スキャナ装置１０は、受信ビーム２２を光検出器手段４２の光感応要素上に集束させる受信レンズ４０を備える。受信偏向手段２４は、４つの平坦なミラー小面２４−１、２４−２、２４−３、及び２４−４を備える回転ミラー要素として実施され、送信ミラー要素２０の回転軸と共通の回転軸３６の回りを回転するようになっている。受信ミラー要素２４も、駆動要素３４に装着され且つそれによって駆動される。したがって、受信ミラー要素２４は送信ミラー要素２０と同期して回転する。
【００４７】
この回転自在の受信ミラー要素２４は、回転自在の送信ミラー要素２０と同軸に配置され、それによって受信ミラー要素２４の小面２４−１〜２４−４が、送信ミラー要素２０の小面２０−１〜２０−４に対して実質的に平行である。したがって、監視域から戻ってくる光パルスは、ミラー小面２４−１上の受信ビーム反射スポット２８によって反射され、受信ビーム２２の形態で光検出器手段４２に向かって再誘導される。
【００４８】
各々の回転ミラー要素２４及び２０と各々のレンズ４０及び１６との間の経路上では、受信ビーム２２が送信ビーム１４に対して実質的に平行である。これによって、光スキャナ装置１０は、嵩張らない小型の構造が可能になる。
【００４９】
パルス源１２及び光検出器手段４２を収容する筐体１８が設けられる。この筐体１８は、送信レンズ１４及び受信レンズ４０をそれぞれに受け入れるようになっている２つの開口を有する。軸３６に沿って、すなわち、駆動部３６上では、送信ミラー要素２０及び受信ミラー要素２４が、これらの間に間隙又は溝が存在するように軸方向に離間される。
【００５０】
本発明の一の態様によれば、光スキャナ装置は光遮蔽手段３２を更に備える。図１及び２に示した光スキャナ装置１０の実施形態では、この光遮蔽手段３２は送信ミラー手段２０と受信ミラー要素２４との間に配置され、且つこれらの間に存在する溝の中に延在するプレート３２として実施される。この遮蔽手段は、図１Ｂ及び２Ｂ中の破線によって示したように、筐体１８の内側に達する部分を更に備える。この光遮蔽手段（プレート３２）は、送信器及び受信ミラー手段２０及び２４から監視域に向かって延びる。反射の「クロストーク」を回避する目的のために、この遮蔽手段は、監視域に向かってミラー手段からかなりの距離を隔てて延びることが望ましい。
【００５１】
光遮蔽手段３２は、送信光からの送信パルスの経路に沿って存在する物体上での反射によって生じるおそれのある迷光が、受信光パルスの経路が占有する空間中に、又は光検出手段４２の光感応部分の中にさえ進入するのを回避するために、受信光パルスの経路から送信光パルスの経路を遮蔽する役割を果たす。
【００５２】
送信光パルスの経路中に存在し且つ迷光反射を引き起こし得る物体には、例えば、塵埃及び雨、送信ビーム反射スポット２６及び受信ビーム反射スポット２８内部のミラー小面（例えば、小面２０−１及び２４−１）の表面の粗面部分、送信及び受信ビーム反射スポット２６及び２８を有するミラー小面の上に設けた反射装置材料の反射層の粗面部分若しくは不完全部、又は送信及び受信レンズ１６及び４０の表面上の不完全部、粗面部分、塵埃、若しくは汚れが含まれ得る。
【００５３】
偏向ミラー及び遮蔽手段を備える組立体には、様々な異なる実施形態が考えられる。
【００５４】
他の態様として、軸方向に離間した２つの別体のミラー要素として実施する代わりに、送信偏向手段２０及び受信偏向手段２４を単一の回転ミラー要素の中に一体化することも可能であり、その場合には、相互に重なることなく別々に、送信ビーム反射スポット２６を介して送信ビーム１４を反射し且つ受信ビーム反射スポット２８を介して反射光パルスの戻りビームを反射するために、回転軸上に十分な空間を設けるように、それぞれの複数のミラー小面がこの回転軸に沿って延在する。好ましくは、送信ビーム反射スポット２６及び受信ビーム反射スポット２８を回転軸に沿った方向で相互に離間させ、且つ溝をミラー要素の小面上に設け、それぞれの小面を、送信ビーム反射スポットを含む１つの部分と受信ビーム反射スポットを含む別の部分とに分割する。この溝は、それぞれのミラー小面上で且つミラー要素回りに円周方向又は接線方向に延びる。相応の光遮蔽手段が、回転ミラー要素を受け入れるための開口を有するプレートとして実施され、この開口の円周方向の内縁はミラー小面を分離する溝の中に延在する。
【００５５】
４つの小面を備えるミラー手段２０及び２４の他の態様として、この送信偏向手段２０は、任意の数の小面を備える回転駆動式の多小面要素として実施可能である。送信偏向手段の小面の個数は、例えば、１つから８つの間でよい。これに応じて、受信ミラー要素は、同じ個数の小面を備え且つ送信ミラー要素に同期して回転駆動される多小面ミラー要素として実施可能である。受信ミラー要素は、送信ミラー要素の回転軸に対して平行に配置されたそれ自体の回転軸を有するか、或いは送信ミラー要素と共通の回転軸を有するように配置可能である。
【００５６】
上記に説明した送信及び受信ミラー要素は、金属又はプラスチックから形成され、例えば、成型及び／又は射出技法によって製作され、次に高反射被膜が塗布され得る。
【００５７】
受信偏向手段は、それが送信偏向手段によって設定された可変掃引角に従って異なる方向から戻ってくる反射光パルスを光検出器手段に再誘導できる限り、任意の実施形態が考えられ得る。
【００５８】
他の態様として、送信ビームの掃引を実現するために送信ミラー要素を回転させることに代えて、掃引送信ミラーを振動させ、それに対応して掃引区域を横切って光パルスの偏向された送信ビームを発振することが可能である。したがって、送信ミラー要素は、例えば、圧電駆動装置によって駆動されて振動するように配置された少なくとも１つの小面を備え得る。狭い偏向角では、受信ミラー要素は静止タイプで実施可能であり、送信ミラーによって設定された掃引に従って異なる方向から戻ってくる反射光パルスを光検出器まで反射し且つ再誘導するように配置される、例えば、平面的な反射表面、少なくとも区分的に球形又は円筒形の反射表面を有する。
【００５９】
光遮蔽手段は一般に、光スキャナ装置の範囲全体にわたって、戻ってくる反射光パルスの経路を含む空間から、送信光パルスの経路を含む空間を遮蔽するようになっている。
【００６０】
光スキャナ装置は、受信光パルスを処理し、飛行時間を導き出し、同じ掃引面内で複数回の掃引にわたって同じ偏向角で測定したＴＯＦ計測値を平均し、反射物体の距離を推測し、且つ随意選択的には掃引区域又は掃引面内の既知のビーム偏向角（図３に関連して以下に説明する）と掃引面内のパルス反射物体に対する実際の角度とに基づいて光スキャナ装置に対する物体の角方向も求める、中央処理ユニットを更に備える。
【００６１】
この目的のために、光検出手段は、個々の光パルスを分解し且つそれぞれの受信光パルスに対して電気的パルスを発生させるのに十分な速さを有する。光検出器は、中央処理ユニットに結合され、それに電気的パルスを出力する。中央処理ユニットは、必要性に基づいて、光検出器から受け取った電気的パルスを検出し、平均し、且つその閾値を設定する手段と、送信光パルスの送信の瞬間とその対応する反射光パルスの受信の瞬間との間の時間的遅延を計測する手段と、送信光パルスとその対応する受信反射光パルスとの間の同期又は相関を確立する手段と、を備える。
【００６２】
偏向手段、すなわち、送信偏向手段及び受信偏向手段は、中央処理ユニットに同期されねばならず、このために、中央処理ユニットに偏向手段の向き又は位置に関する確実な指示を与えるようになっている、偏向手段を中央処理ユニットに同期させる手段が設けられる。例えば、回転又は振動（送信及び受信）ミラー手段は、反射小面の少なくとも１つによって形成された少なくとも１つの（又はそれぞれの）縁の上にタブを備え、このタブは、光障壁手段の光経路、例えば、いわゆる光分岐を反復して遮断し且つ開放するようになっている。
【００６３】
図１及び図２に示し且つ上記に説明した実施形態では、光スキャナ装置は、実質的に単一掃引線に沿って単一掃引面内の単一掃引区域を横切って送信パルスを掃引する一方で、本装置は、図３に関連して以下に説明するように、送信パルスが、監視域内の複数の異なる掃引線に沿って或いは複数の異なる掃引面内の複数の掃引区域を横切って掃引されるように、段階的に増加する傾斜角で掃引面が傾斜するように実施可能である。
【００６４】
ミラー手段２０及び２４のそれぞれが、回転軸３６に対して実質的に平行である複数の、例えば、４つの小面２０−１〜２０−４及び２４−１〜２４−４を備える、図１及び図２に示した実施形態の他の態様として、送信ミラー要素２０の小面２０−１〜２０−４は、回転軸に厳密に平行ではないように配置可能であり、更に正確に言えば、回転軸３６に対して互いに異なる僅かな角度を有することが可能である。従い、図３に示すように、送信ビーム反射スポット２６が１つの小面を横切って移動し、続いて異なる傾斜角を有する次の小面を横切るように、送信ミラー要素２０が送信ビーム１４の内部で回転軸３６の回りに回転するとき、送信ビーム１４は、異なる傾斜角を有する異なる掃引面１５内の異なる掃引区域を順次に掃引するために異なる傾斜角で偏向される。したがって、走査域５９がある幅、すなわち、走査幅６０を有すれば、監視域内では、例えば、図３におけるように、地面８０の上では、送信ビームが、異なる実質的に平行な掃引線（図３の図面の平面に対して垂直に向けられた）に沿って引き続き掃引する。掃引区域又は掃引面１５のそれぞれは、対応するミラー小面の異なる傾斜角に対応する。
【００６５】
同様に、受信ミラー要素２４の小面２４−１〜２４−４は、異なる掃引面内の異なる掃引区域から戻ってくる反射光パルスが、回転受信ミラー要素２４のミラー小面２４−１〜２４−４によって光検出器手段４２に向かって同じ方向に順次に再誘導されるように、回転軸３６に対して互いに異なる僅かな角度をなして傾斜するように配置される。
【００６６】
引き続く掃引と掃引の間に掃引面を傾斜させるために、図１〜３の実施形態で示した４つの小面を有する代わりに、他の態様として、送信ミラー手段は、異なる傾斜角を有する掃引面内にそれに対応する個数の掃引区域を設けるように、異なる傾斜角を有する任意の個数の小面、例えば、１つから８つの間の小面を備える多小面ミラー要素でもよい。
【００６７】
異なる傾斜角を有する複数の小面を備える回転送信ミラー要素を設ける代わりに、他の態様として、回転軸に対して実質的に平行な複数の小面を有する回転式の第１の送信ミラー要素を設けるか、或いは、実質的に固定された掃引面内で掃引偏向するように振動して動くか又は回転することが可能な第１の送信ミラー要素を設け、且つ異なる傾斜角を有する個別の掃引面内で第１の送信ミラー要素によって掃引されたビームを偏向するように、第１の送信ミラー要素に近接して送信光パルス経路中に配置される第２のミラー要素を別々の方向の間で枢動可能に又は振動して枢動可能に、更に設けることが考えられる。
【００６８】
光スキャナ装置は更に、図３及び図４に例示するように、検出範囲を制限し、且つ／又はそれぞれの掃引に基づいて検出範囲を変調若しくは変更するようになっている。「検出範囲」という用語は、物体を検出できる最大距離を意味する。図４の矩形に対応する検出域は、図３に示した掃引面のそれぞれに対して個別に調整可能である。
【００６９】
検出範囲は、望ましい限定的な検出範囲に対応するある一定の時間遅延の後で、電子パルスの検出連鎖を「閉じる」ことによって任意に制限可能である。ここで、電子パルスの検出連鎖を「閉じる」という表現は、電子パルスの検出連鎖が閉じている間に光検出手段に到達するパルスは考慮されないことを意味する。このような検出連鎖の閉鎖は、例えば、検出連鎖が開いているときにパルスの検出又は送信を可能にし、且つ検出連鎖が閉じているときにパルスの遮断又は抑制を可能にする電子的な窓開け技法によって実現することができる。
【００７０】
単一の掃引の範囲内で、この掃引の内側で行ったそれぞれのＴＯＦ（飛行時間）計測に対する検出範囲を限定的に設定することが可能である。これらの計測のそれぞれに対して、なんらかの物体が検出面を横切るときに、それを内側で検出する所与の均等な検出表面を決定するために、窓開け技法によって最大距離を設定することができる。これは図４に示した矩形に対応する。
【００７１】
光スキャナ装置の他の適用例は、そこでは検出域が限定的に設定され（例えば、矩形に）且つ検出域が次々に続く掃引ごとに変化するが、図３及び図４に関連する実施例として説明するように、検出の３次元ボリュームを生成する。図４に示す検出表面を生成する光スキャナ装置１０は、異なる傾斜角を有する一連の掃引面１５−１〜１５−４（図４にではなく、図３に表わすべきもの）内の一連の掃引区域を設けるように、傾斜角が段階的に増加して変化するようになっている。光スキャナ装置１０は、地面８０の上方で所定の装置高さ５２に取り付けられる。異なる傾斜掃引面１５−１〜１５−４に関して、検出表面が別々に設定される。所与の傾斜角に対応する１つの掃引の範囲内では、検出表面（ここでは矩形）が、必要な表面を辿るために、次に続く計測の連続的な検出範囲１７−１〜１７−ｎを調整することによって決定される。中間偏向角では、図４に太線で描かれた矩形によって示された空間の一部が監視されるように、検出範囲が段階的に増加して最大検出範囲に達し（計測角１７−１から計測角１７−７まで）、次に減少するが（計測角１７−８から計測角１７−１４まで）、この矩形は、垂直及び水平偏向角１７−１及び１７−１４に対して設定された検出範囲５０に対応する辺の長さを有する。計測１７−１に対応する垂直線は、支距高さ５４に満たない物体が検出範囲外であるように、装置取付け高さ５２よりも短い。このような方式で、地上に位置し且つ支距高さ５４に満たない高さを有する小さい物体５６−１、及び検出範囲５０よりもスキャナ装置１０から水平方向に離隔する物体５６−３は検出されない。物体５６−２のように検出範囲内の物体のみが、限定的に設定された検出範囲を有する光スキャナ装置１０によって検出される。図４に示すような検出範囲の制限は、支距高さ５４を設けて、その高さに満たない物体を検出せず、したがって地上に横たわる小物体に対して光スキャナ装置が感応しないようにする方法である。
【００７２】
光スキャナ装置の長期間の安定性及び適正機能を検査するために、且つ距離計測の精度を検査する目的のために、以下のように最小検出距離の較正が行われる。光スキャナ装置は反射装置手段３０を含む較正手段を更に備える。この反射装置手段３０は相対的に短い距離に配置される。図１及び図２に示すように、反射装置手段３０は、送信パルスの伝搬方向を逆転し、それらを光検出器手段に向かって再誘導するようになっている逆反射装置、例えば、いわゆる光パイプとして実施される。この逆反射装置３０は、小面２０−２が送信ビーム１４に対して正接する（平行な）、図２Ａ及び図２Ｂに示した位置のように、送信ビームの一部が回転送信ミラー手段２０のいくつかの向きに対してのみ逆反射装置３０に達するように位置決めされる。図１Ａ及び図１Ｂに示した位置のような、送信ミラー手段２０の他の向きでは、送信ビームが遮断され、逆反射装置３０に達することができない。図２Ｂで最も適切に理解できるように、この逆反射装置３０は、逆反射されたパルスが光検出器手段４２に向かって伝搬し、それに到達するように配置される。好ましくは、送信器と逆反射装置との間及び逆反射装置と受信器との間における不変距離の飛行時間計測値が不変量であることが必要である。ばらつきはいずれも電子ドリフトによるものである。次に、このような既知の距離に対してばらつきを計測し、それを使用して計測掃引に沿って計測された実際の距離計測値を補正する。
【００７３】
図１及び図２に示した実施形態では、反射装置手段から反射された光パルスの検出を使用して距離計測値を較正できるばかりでなく、監視域に向かうパルスの送信を中央処理ユニットに同期させることもできる。このような較正と同期の両方で反射手段３０を二重に使用することは、送信ビームの一部が逆反射装置を介して受信器に送り返されるように送信光と受信光の経路が配置されていれば、常に実現される。
【００７４】
図１及び図２に示した好ましい実施形態では、送信ミラー要素２０が回転するとき、ミラー小面２０−１、２０−２の縁が反射装置手段３０に向かう通路を反復して開放するか又は反復して遮断するので、これが実現される。
【００７５】
図５は、例えば、ドア開口部の監視に関連する適用例を示すが、そこでは光スキャナ装置１０−１、１０−２、１０−３が感知システム９０−１、９０−２、９０−３として使用され、３箇所の異なる位置に取り付けられる。このドア感知システム９０−１、９０−２、及び９０−３は、３つの異なる箇所、すなわち、ドア開口部９６に対して且つその上方に、左上位置９２−１、中上位置９２−２、及び右上位置９２−３にそれぞれに取り付けられる。
【００７６】
ドア感知システム９０−１〜９０−３の最小検出距離及び最大検出距離（検出範囲）は、ドア感知システムと共に、図５に示す太線の矩形によって示したドア開口部９６の一部を監視するように調整される。
【００７７】
上述のように、光パルスは不可視の赤外光の範囲にある波長であり得る。しかし、送信パルスの光の波長は、赤外範囲に限定されものではなく、遠赤外、赤外、近赤外、及び可視の範囲にある任意の波長が使用可能である。
【００７８】
ドア感知器のような光スキャナ装置の商業的な適用例では、パルス源、光検出器手段、及び偏向手段を含む光スキャナ装置の感知要素が、雨、塵埃、及び汚れなどの周辺環境による影響から保護する筐体の中に収容されることが望ましい。
【００７９】
更に商業的な適用例では、監視域が容易に調整可能であり、且つ光スキャナ装置が、好ましくは、選択可能な取付け方向で取付け表面に適宜に取付け可能であることが望ましい。
【００８０】
監視域の調整は、走査域（内の物体）が送信光によって可視照明されるように、電磁スペクトルの可視範囲内の波長を有する光パルスを送信するパルス源の使用によって容易に実現可能である。感知装置が防犯機能用途ではなく、そのためにＴＯＦ計測に使用する光を可視光にする必要がなく、したがって、例えば、遠赤外から近赤外範囲内で選択されるとき、可視光を放出して走査域を可視照明するようになされた補助的な照明手段を設けることができる。この照明手段は、スイッチで入切するか、又は強度水準が可変の放射光を放出するように調光可能であることが好ましい。
【００８１】
取付け表面への適宜な取付けは、例えば、図６に示したように、異なる向きで光スキャナ装置を適宜に取り付けできる取付けブラケット手段を設けることによって実現する。このブラケット９４は筐体の一部であってもよい。ブラケット９４は、本装置を取り付けるべき平坦な取付け表面に異なる向きで安定的に接触可能である異なる平坦部分を備えることが好ましい。
【００８２】
図６に示した実施例では、ブラケット９４は相互に対して実質的に４５°の角度で配向される３つの平坦部分を有する。これによって、光スキャナ装置が平坦な取付け表面上に３の異なる向きで取付け可能になる。図６の実施例におけるように、光スキャナ装置をドア感知システム９０として使用するとき、それは、掃引区域の傾斜角に関してその対応する異なる向きでドア枠の少なくとも３つの異なる箇所９２−１、９２−２、９２−３に適宜に取付け可能である。このようなブラケット９４を有するドア感知システム９０はとりわけ、ドア開口部９６の実質的に中心に向かってある傾斜角で下方を「見る」ように、第１（左）のドア側枠要素７２−１とドア上部枠要素７０との接合部に第１の傾斜した向きで形成された左上のかど（取付け位置９２−１）に、又はドア開口部９６の中心に向かって実質的に垂直に「見る」ように、第３の向きでドア上部枠要素７０の中央取付け位置（９２−２）に、又は第１の傾斜した向きを与える第１の取付け位置９２−１に対してドア開口部９６の中で対称的に、ドア開口部９６の実質的に中心に向かってある傾斜角で下方を「見る」ように、第１のドア側枠要素７２−１に対向する第２ドア側枠要素７２−２とドア上部枠要素７０との接合部に第２の傾斜した向きで形成された右上のかど（取付け位置９２−３）に取り付けることが可能である。
【００８３】
ドア感知システム９０は、ドア開口部９６の中心に向かって実質的に水平に「見る」ように、第４の傾斜した向きを与えるために第１のドア側枠要素７２−１上の左側取付け位置（図示せず）に、好ましくは、地面から上方にドア上部枠要素７０高さの約半分のところに、且つドア枠９６中で対称的に、第４の傾斜した向きに対して実質的に対向する方向にドア開口部９６の中心に向かって実質的に水平に「見る」ように、第５の傾斜した向きを与えるために第２（右）のドア側枠要素７２−２上の右側取付け位置（図示せず）に、更に取り付けることが可能である
【００８４】
図６に示したドア感知システムは、走査域の位置がドア要素（７６、７６−１、７６−２、７６−３、７６−４）に対して位置合わせ可能であるように、ドア感知装置の向きを調整するための調整手段を更に備える。この調整手段は、掃引区域の傾斜角を調整するようになっているねじ（６２、６４、６６、６８）として実施可能である。
【００８５】
ドア感知器の適用例では、静止ドア枠要素に取り付ける代わりに、他の態様として且つ／又は追加として、ドア感知システムは、可動ドア要素、例えば、ドア開口部９６を開閉するようになっているスイングドア若しくは引戸の上に、又は回転ドア要素の上に取り付けることもできよう。
【００８６】
更には、引き続く掃引と掃引との間に掃引面の傾斜角を動的に変更可能にし、図３に関連して説明したように、走査域５９の走査幅６０を調整可能にする代わりに、光スキャナ装置の他の実施形態では、光スキャナ装置をドア感知システム９０として使用する図７Ａ及び７Ｂの実施例によって示すように、掃引面内の掃引区域の開口角度が動的に変更可能であり、それに従って走査域５９の走査長さ５８が変化するようになっている。これは、スイングドア要素７６上の実質的に上部中央取付け位置に取り付けられ、且つ掃引区域又は掃引面が地上の走査域５９に向かって実質的に下向き方向に傾斜するように配向される。このドア感知器は、掃引区域又は掃引面がドア要素７６に実質的に平行であるように調整される。図７Ａ及び図７Ｂ中の破線は、光スキャン装置又はドア感知システムによって地上に投射された掃引線を示す。この走査域５９は、異なる傾斜角の個数（図３の実施例におけるように４つ）によって決定される走査幅６０と、感知システムからの走査域５９の距離、すなわち、図７に示した実施例としての適用例における、地面上方の感知システムの取付け高さと組み合わせた隣接する掃引面間の徐々に増加する傾斜角とを有する。掃引面内における掃引区域の開口角度は動的に変更可能であり、それに基づいて、走査域５９の走査長さ５８が可動ドア要素７６の位置に応じて変化するようになっている。
【００８７】
図７Ａに示すように、ドア要素が、第１のドア側枠要素７２−１と第２のドア側枠要素７２−２との間に位置していないとき、走査域５９の走査長さ５８はドア要素７６に実質的に沿って延び且つそれを越えて更に突き出す。この突出部分は走査域５９を増やし監視距離を創出するが、それは、スイングドア要素７６の移動経路範囲に含まれる領域付近の監視距離内で、可動ドア要素７６によって傷つかないように物体及び人間の検出を可能にすることによって安全の向上に寄与する。ドアがほとんど又は完全に閉ざされるとき、すなわち、ドア要素が実質的に第１のドア側枠要素７２−１と第２のドア側枠要素７２−２との間に位置するとき、走査域５９の走査長さ５８は、ドア側部要素７２−２との干渉を回避するように、実質的にドア要素７６沿いにのみ延在して、それを越えて突出することはない。
【００８８】
図８は、回転ドアに対するドア感知システム９０の適用例を例示する。この回転ドアは、第１の回転ドア枠要素７８−１（図８の左側）と、第２の回転ドア枠要素７８−２（図８の右側）と、４つの回転ドア要素又は可動部７６−１〜７６−４とを備え、これらのドア要素は相互に実質的に直角に配置され、且つこれらの４つのドア可動部７６−１〜７６−４の接合部に沿って延びる垂直軸の回りに（例えば、図８中の矢印により示すように、上から見て反時計回りの方向に）回転するようになっている。このドア感知システム９０は、それぞれの回転ドア要素（７６−１〜７６−４）に関連する１つの光スキャナ装置を更に備える。それぞれの光スキャナ装置は、その関連する回転ドア要素の上縁に取り付けられ、掃引区域がドア要素に平行で且つ概ね垂直下向きに延びるように配向される。したがって、掃引域５９−１〜５９−４が、地上に又は回転ドア要素７６−１〜７６−４の足元付近に、且つこれらのドア要素に平行な配置で設けられる。光スキャナ装置は、それぞれの掃引区域及び走査域５９−１〜５９−４が、回転ドア要素の回転移動方向に対して回転ドア要素７６−１〜７６−４の前方にあるように配置されることが好ましい。ドア感知システムは、図８に示す実施例における掃引面内の掃引区域の開口角度、又は走査域の走査長さの動的な変更機能によって有効になると、ドア可動部（その径方向の外縁がドア枠７８−１と７８−２の間にある）に関連する走査域の走査長さが、関連する回転ドア要素に沿って延在し、且つそれを越えて突出しないようになる。例えば、回転ドア要素７６−２に関連する走査域５９−２の走査長さ５８−２と、回転ドア要素７６−４に関連する走査域５９−４の走査長さ５８−４とを参照されたい。更に図８に例示した場合では、ドア可動部（その径方向の外縁がドア枠の外側にある、すなわち、ドア枠要素７８−１と７８−２の間にないドア可動部）に関連する走査域の走査長さが、関連する回転ドア要素に沿って延在するばかりでなく、それを越えて径方向に突き出す。例えば、回転ドア要素７６−１に関連する走査域５９−１の走査長さ５８−１と、回転ドア要素７６−３に関連する走査域５９−３の走査長さ５８−３とを参照されたい。
【００８９】
以上の内容を総括すると、本発明に係る光スキャナに基づくドア感知システムは、１つ又は複数のドア要素の延在範囲を越えて突出する監視域を創出し、これにより、ドア要素縁部付近の監視域内における人が可動ドア要素によって傷つくのを防止することによって人に対する安全性を向上させるように、このシステムは、１つ又は複数のドア要素縁部の防護を常に最適化するため、その走査域又は検出範囲を変化させるように調整可能である。
【００９０】
上記に説明した実施形態は組合せが可能であり、且つ、一の実施形態に関して開示された特徴は、いずれも他の実施形態にも適用可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１Ａ】本発明の好ましい一の実施形態に係るレーザスキャナ装置を示す模式的な平面図であって、回転送信ミラー手段はパルス源によって送信された光パルスのビームが偏向される向きにある状態を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示したレーザスキャナ装置を示す模式的な側面図であって、送信ミラー手段は図１Ａと同じ向きにある状態を示す側面図である。
【図２Ａ】図１Ａに示したレーザスキャナ装置を示す模式的な平面図であって、回転送信ミラー手段は光パルスの送信ビームが偏向されない向きにある状態を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示したレーザスキャナ装置を示す模式的な側面図であって、送信ミラー手段は図２Ａと同じ向きにある。
【図３】本発明に係る光スキャナ装置の他の実施形態を示す模式的な側面図であって、掃引区域の異なる傾斜角で有効に機能するドア感知器として適用されている状態を示す側面図である。
【図４】本発明に係る光スキャナ装置の更に他の実施形態を示す模式的な正面図であって、異なる計測光線が掃引区域に沿って異なる偏向角で位置し、更に検出範囲が限定され且つ送信光ビームの引き続く偏向角の間に調整されていることを示す平面図である。
【図５】ドア適用例における本発明に係るドア感知システムの一の実施形態の異なる使用を示す模式図であって、ドア感知システムは、特にドア開口部内の３つの異なる位置に且つ３つの異なる掃引区域を有するように設けられていることを示す模式図である。
【図６】本発明に係るドア感知システムの他の実施形態を示す模式図であって、３つの異なる位置、すなわち、ドア枠の左上、中上、及び右上の位置に配置された取付けブラケット手段及び調整手段を備えるドア感知システムを示す模式図である。
【図７Ａ】本発明に係るドア感知システムの一の実施形態によって網羅された動的可変走査域を示す模式的な平面図であって、走査域は、スイングドアのドア要素がドア枠の間にないときにはドア要素に沿って延在し且つそれを越えて突出することを示す平面図である。
【図７Ｂ】図７Ａのスイングドア感知器によって網羅された動的可変走査域を示す模式的な平面図であって、走査域は、スイングドア要素がドア枠の間にあるときにはスイングドアのドア要素に沿って延在するが、それを越えて突出しないことを示す平面図である。
【図８】本発明に係るドア感知器の更に他の実施形態において網羅された動的可変走査域を示す模式的な平面図であって、回転ドア要素の走査域は、ドア枠に対する回転ドア要素の位置に応じて動的に変更されることを示す平面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  レーザスキャナ装置
１２  パルス源
１４  送信ビーム
１５  掃引面
１５−１、１５−４  異なる傾斜角にある掃引面
１６  送信レンズ
１７  掃引に沿った距離計測
１７−１、１７−ｎ  異なる偏向角における距離計測
１８  筐体
２０  送信ミラー手段
２０−１、２０−２、２０−３、２０−４  第１、第２、第３、第４の放射源ミラー小面
２２  受信ビーム
２４  受信ミラー手段
２４−１、２４−２、２４−３、２４−４  第１、第２、第３、第４の受信ミラー小面
２６  送信ビーム反射スポット
２８  受信ビーム反射スポット
３０  反射装置手段／光パイプ
３２  遮蔽手段
３４  駆動要素
３６  回転軸
４０  受信レンズ
４２  光検出手段
５０  検出範囲
５２  装置高さ
５４  支距高さ
５６  目標物体
５６−１、５６−２、５６−３  異なる位置にある目標物体
５８  走査長さ
５９  走査域
６０  走査幅
６２  第１の調整手段
６４  第２の調整手段
６６  第３の調整手段
６８  第４の調整手段
７０  ドア上部枠要素
７２  ドア側枠要素
７６  可動ドア要素
７６−１、７６−２、７６−３、７６−４  回転ドア要素
７８  回転ドア枠要素
８０  地面
９０  ドア感知装置
９２−１、９２−２、９２−３  ドア感知装置の異なる位置
９４  取付けブラケット手段、ブラケット
９６  ドア開口部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【外国語明細書】
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