(57)【要約】【課題】距離センサの視野内にドアが存在する場合でも、監視対象である物体の状態をドアの移動と分離して判断可能にする。【解決手段】距離センサＡは、視野領域に存在する物体までの距離を計測して距離画像を生成する装置であり、ドアにより開閉される開口部の上方に配置され視野領域が下方に設定される。距離センサＡの視野領域には、走行駆動されて開口部を開閉するドアが含まれる。領域規定手段９は、ドアが出入する領域を含む第１の監視領域と、ドアパネル間の隙間の領域である第２の監視領域と、開口部の外側で開口部から規定範囲内である第３の監視領域とを規定する。また、領域規定手段９は、ドアの開閉の動作に伴って各監視領域の大きさを変化させる。判断手段１０は、各監視領域内における物体の存否を判断し、検知出力手段１１は、判断手段１０の判断結果に応じた出力信号を外部に出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野領域に存在する物体までの距離を計測する距離センサと、距離センサの視野領域を投影する仮想の投影面上に２次元配列した複数個の画素を有し距離センサにより計測した物体までの距離から求めた距離値を各画素の画素値とした距離画像を生成する画像生成手段と、距離画像により構築される３次元の仮想空間内に３次元領域である所要の監視領域を規定し時間経過に伴って監視領域を変化させる領域規定手段と、監視領域内における物体の状態を判断する判断手段と、判断手段による判断結果に応じた出力信号を出力する検知出力手段とを備えることを特徴とする物体検知装置。
【請求項２】
前記領域規定手段は、前記距離センサの視野領域内において規定の移動経路で移動する移動部材の位置に応じて監視領域の範囲を規定することを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記移動部材は駆動源を用いて走行駆動されるドアであって、前記距離センサは、ドアにより開閉される開口部の上方に配置されるとともに前記視野領域を下方に有し、前記領域規定手段は、開口部のうちドアが出入する領域を含む第１の監視領域と、ドアが閉じる向きに移動しているときに開口部内でドアが覆っていない領域を含む第２の監視領域と、開口部により分離された２つの空間領域の一方であって開口部から規定範囲内の領域を含む第３の監視領域とのうち少なくとも２種類の監視領域を規定することを特徴とする請求項２記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記開口部はエレベータにおけるカゴの出入口であって、前記距離センサはカゴ内に配置されていることを特徴とする請求項３記載の物体検知装置。
【請求項５】
前記判断手段は、物体の非存在下で前記ドアが閉状態であるときの距離画像を閉時背景画像として記憶するとともに、物体の非存在下で前記ドアが開状態であるときの距離画像を開時背景画像として記憶する背景画像記憶部と、第１の監視領域および第２の監視領域について監視時点の距離画像と閉時背景画像との差分画像から物体の存否を検出し、第３の監視領域について監視時点の距離画像と開時背景画像との差分画像から物体の存否を検出する物体検出部とを備えることを特徴とする請求項３又は４記載の物体検知装置。
【請求項６】
前記判断手段は、既知情報に基づいて前記ドアが閉状態であるときと前記ドアが開状態であるときの距離画像をそれぞれ閉時背景画像および開時背景画像として算出する背景画像算出部と、閉時背景画像および開時背景画像を記憶する背景画像記憶部と、第１の監視領域および第２の監視領域について監視時点の距離画像と閉時背景画像との差分画像から物体の存否を検出し、第３の監視領域について監視時点の距離画像と開時背景画像との差分画像から物体の存否を検出する物体検出部とを備えることを特徴とする請求項３又は４記載の物体検知装置。
【請求項７】
前記領域規定手段は、前記開口部内での前記ドアの位置に応じて前記仮想空間内における監視領域の範囲を変化させることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の物体検知装置。
【請求項８】
前記判断手段は、前記ドアが閉状態で開動作が開始される規定時間前からドアが開動作してドアの開量が所定量に達するまでの期間において第１の監視領域における物体の存否の監視を行い、前記領域規定手段は、ドアの開動作の開始後において、ドアの走行方向における第１の監視領域の幅を、ドアの閉状態のときよりも狭めるように変化させることを特徴とする請求項７記載の物体検知装置。
【請求項９】
前記ドアは、厚み方向にずれて配置された複数枚のドアパネルを有し、前記開口部を閉じるときに各ドアパネルの重なりが小さくなり、開口部を開くときに各ドアパネルの重なりが大きくなるように駆動され、前記領域規定手段は、隣接するドアパネルが重なる段差部を含む第４の監視領域を規定するとともに、ドアパネルの位置に追従するように第４の監視領域の位置を変化させ、前記判断手段は、ドアが閉状態で開動作が開始される規定時間前から前記ドアが開動作してドアの開量が所定量に達するまでの期間において第４の監視領域における物体の存否の監視を行うことを特徴とする請求項７記載の物体検知装置。
【請求項１０】
前記判断手段は、前記ドアが開状態で閉動作が開始される規定時間前からドアが閉動作してドアの開量が所定量に達するまでの期間において第２の監視領域における物体の存否の監視を行い、前記領域規定手段は、ドアの閉動作の開始後において、ドアの走行方向における第２の監視領域の幅を次第に狭めるように変化させることを特徴とする請求項７記載の物体検知装置。
【請求項１１】
前記判断手段は、前記ドアが開状態で閉動作が開始される規定時間前からドアが閉動作してドアの開量が所定量に達するまでの期間において第３の監視領域における物体の存否の監視を行い、前記領域規定手段は、ドアの閉動作の開始後において、ドアの走行方向における第３の監視領域の幅を、ドアの開状態のときよりも狭めるように変化させることを特徴とする請求項７記載の物体検知装置。
【請求項１２】
前記判断手段は、第３の監視領域における物体の移動方向の監視を行うことを特徴とする請求項３〜１１のいずれか１項に記載の物体検知装置。
【請求項１３】
前記ドアの位置を示す状態信号が外部信号として入力されるドア状態入力部を備え、前記領域規定手段は、ドア状態入力部に入力された状態信号によりドアの位置を認識することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の物体検知装置。
【請求項１４】
前記ドアによる前記開口部の開状態および閉状態においてドアの位置を示す第１の状態信号が外部信号として入力されるドア状態入力部と、ドアの走行中におけるドアの位置を示す第２の状態信号を前記画像生成手段で生成した距離画像から検出するドア状態判断部とを備え、前記領域規定手段は、ドア状態入力部に入力された第１の状態信号とドア状態判断部が検出した第２の状態信号とによりドアの位置を認識することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の物体検知装置。
【請求項１５】
前記画像生成手段により生成された距離画像および前記判断手段による判断結果を提示する提示手段と、前記領域規定手段で規定する監視領域を設定する設定手段とを有する支援装置を接続可能とする支援装置接続部を備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の物体検知装置。
【請求項１６】
前記画像生成手段は、前記距離センサに規定した基準点からの方向を前記画素に対応付けることにより前記仮想空間内の位置を方向と距離とで表した極座標系の距離画像から直交座標系の各座標値を有した座標軸別画像に変換する画像変換部を備えることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の物体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設定した監視領域における物体（人を含む）の状態を検知する物体検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の物体検知装置として、３次元の空間領域にレーザビーム光やレーザスリット光を走査するとともに、投受光の時間差に基づいて物体までの距離を計測することにより、走査角度毎の物体までの距離を求める技術が提案されている（たとえば、特許文献１）。また、特許文献１には、監視すべき空間領域における物体（人を含む）の位置や動きを検知するために物体を監視する領域を３次元（ボクセル）で設定し、設定した領域に物体が侵入すると、その領域に固有な制御出力や表示出力を外部に出力することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７２０６１号公報（段落〔０１５６〕など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の技術では、監視する領域を３次元で設定してはいるが、物体の侵入を判定する領域の位置が固定されているから、３次元の空間領域において監視対象ではない移動部材が存在すると、移動部材の移動と監視対象である物体とを識別することができないという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、距離センサの視野内に移動部材が存在する場合でも、監視対象である物体の状態を移動部材の移動と分離して判断可能にする物体検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、視野領域に存在する物体までの距離を計測する距離センサと、距離センサの視野領域を投影する仮想の投影面上に２次元配列した複数個の画素を有し距離センサにより計測した物体までの距離から求めた距離値を各画素の画素値とした距離画像を生成する画像生成手段と、距離画像により構築される３次元の仮想空間内に３次元領域である所要の監視領域を規定し時間経過に伴って監視領域を変化させる領域規定手段と、監視領域内における物体の状態を判断する判断手段と、判断手段による判断結果に応じた出力信号を出力する検知出力手段とを備える構成を採用している。
【０００７】
とくに、領域規定手段が、距離センサの視野領域内において規定の移動経路で移動する移動部材の位置に応じて監視領域の範囲を規定する構成を採用することが望ましい。
【０００８】
また、移動部材は駆動源を用いて走行駆動されるドアであって、距離センサは、ドアにより開閉される開口部の上方に配置されるとともに前記視野領域を下方に有し、領域規定手段は、開口部のうちドアが出入する領域を含む第１の監視領域と、ドアが閉じる向きに移動しているときに開口部内でドアが覆っていない領域を含む第２の監視領域と、開口部により分離された２つの空間領域の一方であって開口部から規定範囲内の領域を含む第３の監視領域とのうち少なくとも２種類の監視領域を規定するのが望ましい。
【０００９】
開口部がエレベータにおけるカゴの出入口である場合に、距離センサはカゴ内に配置されていることが望ましい。
【００１０】
駆動源を用いて走行駆動されるドアに用いる場合には、判断手段は、物体の非存在下で前記ドアが閉状態であるときの距離画像を閉時背景画像として記憶するとともに、物体の非存在下で前記ドアが開状態であるときの距離画像を開時背景画像として記憶する背景画像記憶部と、第１の監視領域および第２の監視領域について監視時点の距離画像と閉時背景画像との差分画像から物体の存否を検出し、第３の監視領域について監視時点の距離画像と開時背景画像との差分画像から物体の存否を検出する物体検出部とを備えるのが望ましい。
【００１１】
あるいはまた、判断手段は、距離センサと開口部との位置関係に基づいて、ドアが閉状態であるときとドアが開状態であるときの距離画像をそれぞれ算出して閉時背景画像および開時背景画像として記憶する背景画像記憶部と、第１の監視領域および第２の監視領域について監視時点の距離画像と閉時背景画像との差分画像から物体の存否を検出し、第３の監視領域について監視時点の距離画像と開時背景画像との差分画像から物体の存否を検出する物体検出部とを備えることが望ましい。
【００１２】
領域規定手段は、開口部内でのドアの位置に応じて仮想空間内における監視領域の範囲を変化させる構成を採用することができる。
【００１３】
この場合、判断手段は、ドアが閉状態で開動作が開始される規定時間前からドアが開動作してドアの開量が所定量に達するまでの期間において第１の監視領域における物体の存否の監視を行い、領域規定手段は、ドアの開動作の開始後において、ドアの走行方向における第１の監視領域の幅を、ドアの閉状態のときよりも狭めるように変化させることができる。
【００１４】
あるいは、ドアが、厚み方向にずれて配置された複数枚のドアパネルを有し、開口部を閉じるときに各ドアパネルの重なりが小さくなり、開口部を開くときに各ドアパネルの重なりが大きくなるように駆動される場合は、領域規定手段において、隣接するドアパネルが重なる段差部を含む第４の監視領域を規定するとともに、ドアパネルの位置に追従するように第４の監視領域の位置を変化させ、判断手段では、ドアが閉状態で開動作が開始される規定時間前からドアが開動作してドアの開量が所定量に達するまでの期間において第４の監視領域における物体の存否の監視を行う構成を採用することができる。
【００１５】
また、判断手段は、ドアが開状態で閉動作が開始される規定時間前からドアが閉動作してドアの開量が所定量に達するまでの期間において第２の監視領域における物体の存否の監視を行い、領域規定手段は、ドアの閉動作の開始後において、ドアの走行方向における第２の監視領域の幅を次第に狭めるように変化させてもよい。
【００１６】
あるいはまた、判断手段は、ドアが閉状態で開動作が開始される規定時間前からドアが開動作してドアの開量が所定量に達するまでの期間において第３の監視領域における物体の存否の監視を行い、領域規定手段は、ドアの開動作の開始後において、ドアの走行方向における第３の監視領域の幅を、ドアの閉状態のときよりも広げるように変化させることができる。
【００１７】
さらに、判断手段では、第３の監視領域における物体の移動方向の監視を行うようにしてもよい。
【００１８】
開口部内でのドアの位置を検出するために、ドアの位置を示す状態信号が外部信号として入力されるドア状態入力部を備え、領域規定手段は、ドア状態入力部に入力された状態信号によりドアの位置を認識するのが望ましい。
【００１９】
あるいは、ドアによる開口部の開状態および閉状態においてドアの位置を示す第１の状態信号が外部信号として入力されるドア状態入力部と、ドアの走行中におけるドアの位置を示す第２の状態信号を画像生成手段で生成した距離画像から検出するドア状態判断部とを備え、領域規定手段は、ドア状態入力部に入力された第１の状態信号とドア状態判断部が検出した第２の状態信号とによりドアの位置を認識するように構成してもよい。
【００２０】
また、画像生成手段により生成された距離画像および判断手段による判断結果を提示する提示手段と、領域規定手段で規定する監視領域を設定する設定手段とを有する支援装置を接続可能とする支援装置接続部を備えるのが望ましい。
【００２１】
さらに、画像生成手段は、距離センサに規定した基準点からの方向を前記画素に対応付けることにより前記仮想空間内の位置を方向と距離とで表した極座標系の距離画像から直交座標系の各座標値を有した座標軸別画像に変換する画像変換部を備えるのが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の構成によれば、距離センサの視野領域に関する距離画像を生成するとともに、距離画像により構築される３次元の仮想空間内に３次元領域である監視領域を規定し、監視領域内における物体の状態を判断するから、距離センサの視野領域において監視領域に対応した３次元の範囲で物体の状態を判断することが可能になる。しかも、監視領域を時間経過に伴って変化させるから、距離センサの視野内に移動部材が存在するときに、移動部材の移動に合わせて監視領域を変化させることを可能にし、結果的に監視対象の部材の状態を移動部材の移動と分離して判断可能になる。ここで、物体の状態は、監視領域における物体の存否・移動などを意味する。
【００２３】
また、領域規定手段が移動部材の位置に応じて監視領域の範囲を規定する構成を採用すると、移動部材の動きに応じて監視領域を変化させることで、監視領域を不必要に広げることなく、物体の状態を正確に検知することが可能になる。移動部材は、検知対象である物体とは別体で規定の移動経路で移動する既知の物体を想定している。
【００２４】
移動部材が開口部を開閉するように走行駆動されるドアであるときに、ドアに対して３種類の監視領域のうちの少なくとも２種類を規定する構成を採用すれば、駆動源を用いて走行駆動されるドアを開閉する際に安全のために警戒すべき複数の監視領域を１台の距離センサで監視することが可能になる。その上、距離センサを１台用いるだけで複数の監視領域を監視することができるから、複数の監視領域を設定しながらも設置施工が容易である。
【００２５】
開口部をエレベータのカゴの出入口として距離センサをカゴ内に配置した構成を採用すれば、エレベータの各階ごとに距離センサを設ける必要がなく、設備コストの増加を抑制できる。
【００２６】
ドアが閉状態であるときの閉時背景画像とドアが開状態であるときの開時背景画像との２種類の背景画像を用い、監視時点の距離画像と各背景画像との差分画像から物体の存否を検出する構成を採用する場合には、背景の情報を除去して物体に関する距離画像のみを抽出することができ、監視領域における物体の存否を容易に確認することが可能になる。
【００２７】
距離センサと開口部との位置関係に基づいて閉時背景画像と開時背景画像との２種類の背景画像を算出し、監視時点の距離画像と各背景画像との差分画像から物体の存否を検出する構成を採用する場合には、背景の情報を除去して物体に関する距離画像のみを抽出することができ、監視領域における物体の存否を容易に確認することが可能になる上に、距離センサを実際に設置して背景画像を生成する場合に比較して施工作業の手間が軽減される。
【００２８】
開口部内でのドアの位置に応じて監視領域の範囲を変化させる構成では、移動部材としてのドアの位置に追従して監視領域を調節することで、必要な範囲にのみ監視領域を設定することが可能になり、ドアの開閉時に安全の確保のために必要な領域を確実に監視することができる。
【００２９】
ドアが閉状態であって開動作を開始する前から開口部においてドアが出入する領域を含む第１の監視領域を監視し、ドアが開動作した後にドアの移動方向における第１の監視領域の幅を狭める構成では、開口部の袖へのドアの引き込みが開始される前では第１の監視領域を広く設定することで安全を確保し、ドアの移動が開始された後であって物体がドアに注意を向けている状態では第１の監視領域を狭めることで不用意に物体が検知されるのを防止することができる。とくに、第１の監視領域における物体の存在を検出することにより、ドアの開閉を制限したり報知を行ったりする場合には、ドアの開閉制御や報知が必要以上に行われるのを防止することになる。
【００３０】
複数枚のドアパネルにより形成されたドアを用いる場合に、隣接するドアパネルの間の段差部を含む第４の監視領域を規定し、ドアが閉状態であって開動作を開始する前から第４の監視領域を監視する構成では、ドアが移動を開始する前であって物体がドアに注意を向けていない状態からドアの開量が比較的大きくなるまでの間に、第４の監視領域を監視することで安全の確保に貢献する。とくに、ドアパネルの間の段差部を含むように設定した第４の監視領域は、ドアの開閉に伴って位置が変化するから、監視領域が固定的に設定された従来の構成では実現できないが、仮想空間内において監視領域を変化させる構成を採用したことにより実現可能になっている。
【００３１】
ドアの閉動作を開始する前からドアの開量が所定量に達するまでの間に第２の監視領域での物体の存否を監視し、かつドアの開量に応じて第２の監視領域の幅を狭める構成を採用すると、第２の監視領域を物体の挟み込みの監視にのみ限定して無駄なく設定することができる上に、ドアの閉動作の開始前から第２の監視領域における物体の存否を判断しているから、物体の挟み込みを未然に防止することができる。
【００３２】
ドアの閉動作を開始する前からドアの開量が所定量に達するまでの間に第３の監視領域での物体の存否を監視し、かつドアの開量が所定量に達すると第３の監視領域での物体の監視を終了する構成を採用すると、開口部を無理に通過しようとする物体の監視に限定して第３の監視領域を無駄なく設定することができる上に、ドアの閉動作の開始前から第３の監視領域における物体の存否を判断しているから、物体が開口部を通過しようとするときにドアが閉まることのないように制御することが可能になる。
【００３３】
判断手段において、第３の監視領域における物体の移動方向の監視を行う構成を採用すると、物体が開口部に近付くか遠ざかるかを判断することができ、遠ざかる場合には監視の対象外とすることが可能になる。
【００３４】
ドアの位置を示す状態信号が入力されるドア状態入力部を備える構成を採用すると、移動中のドアの位置を正確に把握することができるから、監視領域を変更するタイミングの精度が高くなり、監視領域における物体の状態を誤検知する可能性が低減される。なお、状態信号は、ドアを開閉する駆動源の動作を監視するセンサやドアの位置を検出するスイッチを用いて生成される。
【００３５】
ドアの開状態および閉状態を外部信号によって取得し、ドアの移動中の位置は距離画像を用いて取得する構成では、ドアの移動中の位置を検出する手段が不要になる。
【００３６】
支援装置を接続可能とする支援装置接続部を備える構成を採用した場合は、支援装置に提示される距離画像および判断結果を用いて監視領域を調節することができるから、設置環境に応じた適正な監視領域を設定することができる。
【００３７】
極座標系の距離画像を直交座標系の各座標値を有した座標軸別画像に変換する構成を採用すれば、領域規定手段における監視領域の設定に際して直交座標系を用いることで、監視領域のサイズを幅と高さと奥行とで表すことができるとともに、監視領域の位置を直交座標系の座標位置で表すことができ、極座標系を用いる場合に比較して直感的に監視領域を設定することが可能になる。また、監視領域は直方体状でありかつ各辺が直交座標系の座標軸に沿って設定されるのが一般的であるから、座標軸別画像を用いることにより、監視領域の頂点の位置座標を用いて監視領域を簡単に設定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】同上における座標変換の原理説明図である。
【図４】実施形態１を示す斜視図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】同上の第１の監視領域に関する動作説明図である。
【図７】同上の第２の監視領域に関する動作説明図である。
【図８】同上の第３の監視領域に関する動作説明図である。
【図９】同上におけるドアの開閉と監視領域との関係を示す動作説明図である。
【図１０】同上の第４の監視領域に関する動作説明図である。
【図１１】同上における支援装置の利用例を示す図である。
【図１２】実施形態２を示すブロック図である。
【図１３】同上に用いる二値画像の例を示す図である。
【図１４】実施形態３を示すブロック図である。
【図１５】同上のドア判断領域に関する動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（基本構成）
以下に説明する実施形態で用いる物体検知装置は、画像を構成する画素の値が距離値である距離画像を用いて物体の存否・移動などを検出する構成を採用している。距離画像の生成には、物体を検知する対象空間に赤外線のような光を投光するとともに、対象空間に存在する物体（人を含む）での反射光を受光し、投光から受光までの時間差に相当する情報を用いることにより、物体までの距離を検出する飛行時間法（Time Of Flight）の原理を用いる。すなわち、発光源から出射した光を対象空間に投光するとともに対象空間からの光を受光素子で検出し、受光素子の出力を用いて物体までの距離を検出するアクティブ型の距離センサを用いる。
【００４０】
発光源からは時間経過に伴って強度が変化する変調光を出射し、物体で反射され受光素子で受光された変調光と投光した変調光との位相差を、投光から受光までの時間差に相当する情報として用いる。変調光の変調波形には、正弦波、三角波、鋸歯状波、方形波などを用いることができる。正弦波、三角波、鋸歯状波を用いる場合には変調光の周期を一定周期とする。また、方形波を用いる場合には変調光の周期を一定周期とするほか、オン期間（発光源の投光期間）とオフ期間（発光源の非投光期間）との比率を乱数的に変化させる技術を採用することも可能である。
【００４１】
受光素子には、複数個の画素が２次元に配列された撮像素子を用いる。撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサとして提供されている濃淡画像を撮像するための周知構成のものを用いることができるが、距離センサに適する構造を有するように専用に設計された撮像素子を用いることが望ましい。
【００４２】
後者の撮像素子は、基本的な構造については、濃淡画像を撮像する周知構成の撮像素子と類似している。ただし、１画素について複数個の受光領域を有し、受光領域ごとの受光感度が電気信号により制御可能になっている。また、各受光領域では受光強度に応じた電荷量の電荷を生成する。受光領域の受光感度を制御するのは、変調光を受光するタイミングを制御することによって投光と受光との位相差を含む情報を検出するためである。
【００４３】
この撮像素子は、各受光領域で生成された電荷を変調光の変調周期の整数倍の期間に亘って蓄積する蓄積領域を有し、さらに、受光領域で生成した電荷のうち変調光ではない環境光ないし周囲光の成分を低減させる機能を設ける場合もある。
【００４４】
以下では、理解を助けるために距離センサの一構成例として下記構成を想定して説明するが、この構成は本発明を限定する趣旨ではなく、変調光の変調波形、撮像素子の構成、撮像素子の制御などに関して、周知の種々の距離センサに提供された構成を用いることができる。
【００４５】
以下の説明で用いる距離センサＡは、図１に示すように、光（近赤外線を用いるのが望ましい）を出射する発光源１と、対象空間からの光を受光する撮像素子２とを備える。発光源１には、発光ダイオードやレーザダイオードのように入力の瞬時値に比例した光出力が得られる発光素子を用いる。また、発光源１から出射する光量を確保するために、発光源１は適数個の発光素子を用いて構成される。
【００４６】
発光源１から出射された変調光は投光光学系３を通して対象空間に投光される。撮像素子２は、受光光学系４を通して対象空間からの光を受光する。投光光学系３と受光光学系４とは、投受光の方向を平行にし互いに近接して配置してある。すなわち、投光光学系３と受光光学系４との距離は視野領域に対して実質的に無視することができるものとする。
【００４７】
距離センサＡには、発光源１を駆動するための変調信号を出力する変調信号生成部５と、変調信号生成部５から出力された変調信号に基づいて撮像素子２での受光タイミングを規定する受光タイミング信号を生成するタイミング制御部６と、撮像素子２から出力された受光信号を用いて対象空間に存在する物体までの距離を求める演算処理部７とが設けられる。
【００４８】
変調信号生成部５は、出力電圧が一定周波数（たとえば、２０ＭＨｚ）の正弦波形で変化する変調信号を生成し、変調信号を発光源１に与えることにより、図２（ａ）（ｂ）のように光出力が正弦波状に変化する変調光が発光源１から出射される。発光源１として発光ダイオードを用いる場合には、電流制限抵抗を介して発光ダイオードに変調信号の信号電圧を印加することにより、発光ダイオードの通電電流を変化させ変調光を出射させる。
【００４９】
一方、撮像素子２は、１画素ごとに１個の受光領域を備えるものとする。この場合、電子シャッタの技術を用いることで、受光タイミング信号に同期する期間にのみ受光強度に応じた電荷を生成することが可能になる。また、受光領域で生成された電荷は、遮光された蓄積領域に転送され、蓄積領域において変調信号の複数周期（たとえば、１００００周期）に相当する蓄積期間に蓄積された後、撮像素子２の外部に受光出力として取り出される。
【００５０】
タイミング制御部６では、変調信号に同期する受光タイミング信号を生成する。ここでは、変調信号の１周期における異なる４位相を規定し、各位相ごとに一定時間幅の受光期間を設定する４種類の受光タイミング信号を生成するとともに、蓄積期間ごとに４種類の受光タイミング信号のうちの各１種類の受光タイミング信号を撮像素子２に与える。
【００５１】
すなわち、１種類の受光タイミング信号で規定した受光期間において受光領域で生成した電荷を１回の蓄積期間において蓄積し、蓄積後の電荷を受光出力として撮像素子２の外部に取り出す処理を４回繰り返し、４回の蓄積期間で４種類の受光タイミング信号に対応する受光出力を撮像素子２の外部に取り出す。
【００５２】
いま、図２（ｃ）のように、受光タイミング信号を変調信号の１周期において９０度ずつ異なる位相で規定しているものとする。この場合、各受光タイミング信号に対応する受光出力（電荷量）を、それぞれＡ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３とするときに、位相差ψ〔ｒａｄ〕は下式で表される。
ψ＝（Ａ０−Ａ２）／（Ａ１−Ａ３）
変調信号の周波数をｆ〔Ｈｚ〕とすれば、投光から受光までの時間差Δｔは位相差ψを用いて、Δｔ＝ψ／２π・ｆと表されるから、光速をｃ〔ｍ／ｓ〕とすると、物体までの距離は、ｃ・ψ／４π・ｆと表すことができる。
【００５３】
すなわち、４種類の受光出力（電荷量）Ａ０〜Ａ３により物体までの距離を求めることができる。なお、受光期間の時間幅は、受光領域において適正な受光量が得られるように、適宜に設定することができる（たとえば、変調信号の４分の１周期に相当する時間幅とすることができる）。ただし、各受光期間の時間幅は互いに等しくすることが必要である。
【００５４】
演算処理部７では、受光出力（電荷量）Ａ０〜Ａ３に基づいて位相差ψを求め、距離に換算する上述の処理のほか、以下の実施形態において説明する処理も行うことができる。演算処理部７はコンピュータを用いて構成され、上述した処理はコンピュータでプログラムを実行することにより実現される。また、演算処理部７だけではなく、発光源１および撮像素子２を除く構成は、コンピュータを用いて実現される。
【００５５】
なお、上述の動作例では、４種類の受光タイミング信号を用いているが、３種類の受光タイミング信号でも位相差ψを求めることができ、環境光ないし周囲光が存在しない環境下では、２種類の受光タイミング信号でも位相差ψを求めることが可能である。
【００５６】
また、上述の動作では、１画素について１個の受光領域を用いているから、４種類の受光出力（電荷量）Ａ０〜Ａ３を撮像素子２から取り出すために４回の蓄積期間が必要であるが、１画素について２個の受光領域を設ければ、変調信号の１周期で２種類の受光タイミング信号に対応する電荷を生成することが可能になるから、撮像素子２から２種類の受光タイミング信号に対応した受光出力を１回で読み出すことが可能になる。同様に、１画素に４個の受光領域を設ければ、変調信号の１周期で４種類の受光タイミング信号に対応する電荷を生成し、４種類の受光タイミング信号に対応する受光出力を１回で読み出すことが可能になる。
【００５７】
上述した距離センサＡは、対象空間からの光を受光するための受光素子として複数個の画素が２次元配列された撮像素子を用いているから、各画素の画素値として距離値を求めることにより距離画像が生成されることになる。すなわち、撮像素子の受光面が距離センサＡの視野領域を投影する仮想の投影面になり、受光面に２次元配列された受光領域が当該投影面上に２次元配列された画素に相当するから、上述した距離センサＡが距離画像を生成する画像生成手段の機能を備えていることになる。
【００５８】
ただし、背景技術として説明した構成のように、レーザビーム光やレーザスリット光を走査することによって対象空間における物体までの距離を計測する距離センサを用いる場合には、レーザビーム光やレーザスリット光を走査した位置を仮想の投影面上に２次元配列した画素の位置に対応付けるために画像生成手段が別途に必要である。
【００５９】
あるいはまた、複数の撮像素子の視差を利用して距離画像を生成するステレオ画像法による距離センサでは、仮想の投影面を規定し、複数の撮像素子の出力から求めた物体までの距離を、上記投影面上に２次元配列した画素に対応付けるために画像生成手段が別途に必要になる。
【００６０】
距離センサＡの構成にかかわらず、距離センサＡの視野領域を投影した仮想の投影面を規定し、当該投影面上に２次元配列した複数個の画素の画素値を距離値とした距離画像を生成する。生成された距離画像はコンピュータのメモリに格納される。
【００６１】
以下に説明する実施形態で用いる距離センサＡは、視野領域である対象空間に発光源１から投光し１個の撮像素子２により視野領域を撮像するから、視野領域は、距離センサＡを頂点として距離センサＡから離れるほど広がる形になる。
【００６２】
たとえば、投光光学系３および受光光学系４が光軸の周りに等方的に形成されているときには、視野領域は距離センサＡを頂点とする角錐状になる。また、投光光学系３として外周が楕円形となるレンズやシリンドリカルレンズのように非等方的に形成されたレンズを用いるときには、視野領域は距離センサＡを頂点とする扇形状などに形成されることになる。さらに、発光源１を複数個設けるとともに、投光光学系３も２個以上設け、投光光学系３ごとに投光方向を異ならせるようにしてもよい。
【００６３】
以下の説明では、視野領域が距離センサＡを頂点とする角錐状に形成されている場合を想定する。したがって、上述した仮想の投影面に配列された画素の位置は、距離センサＡから視野領域を見込む方向に対応することになり、各画素の画素値は当該方向に存在する物体までの距離を表すことになる。言い換えると、距離センサＡ（および画像生成手段）により生成された距離画像は、極座標系で物体の位置を表していることになる。このような距離画像を極座標系の距離画像と呼ぶことにする。
【００６４】
上述した極座標系の距離画像は、距離センサＡからの距離の情報が必要であるときには利便性が高いが、視野領域である実空間の各位置との対応関係がわかりにくく、実空間に存在する物体を基準にした領域を指定するには不便である。したがって、極座標系の距離画像を直交座標系の各座標値を有した座標軸別画像に変換する画像変換部８を設けるのが望ましい。画像変換部８による変換後の画像を座標軸別画像と呼ぶことにする。以下の説明では、画像変換部８を設けて座標軸別画像を扱う場合を例として説明する。
【００６５】
ここに説明している構成例では、撮像素子２の１画素を１個の受光領域に対応付けている。また、極座標系の距離画像は、撮像素子２の各画素の位置が２つの角度（方位角と仰角・俯角）に対応しているが、撮像素子２と受光光学系４との相対位置が固定であるから、極座標系の距離画像に対して以下の演算を施すことにより座標軸別画像を生成する。
【００６６】
いま、図３に示すように、撮像素子２の受光面における水平方向と垂直方向とをｘ軸方向とｙ軸方向とし、受光光学系４の光軸が撮像素子２の受光面の中心位置の画素を通るものとする。また、撮像素子２の受光面は受光光学系４の焦点に位置するものとし、焦点距離がｆであるものとする。撮像素子２の受光面の中心位置の画素の座標を（ｘｃ ，ｙｃ）、撮像素子２の画素についてｘ軸方向とｙ軸方向との寸法を（ｓｘ，ｓｙ）とし、さらに、撮像素子２の受光面における各画素の座標位置（ｘ，ｙ）に対応する方向に存在する物体Ｏｂについて、受光光学系４の中心から物体Ｏｂまでの距離をｒとして、直交座標系での座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求めると以下のようになる。
Ｘ＝ｘ１・ｒ／Ｒ
Ｙ＝ｙ１・ｒ／Ｒ
Ｚ＝ｆ・ｒ／Ｒ
ただし、
ｘ１＝ｓｘ（ｘ−ｘｃ）
ｙ１＝ｓｙ（ｙ−ｙｃ）
Ｒ＝（ｘ１２＋ｙ１２＋ｆ２）１／２
なお、受光光学系４の光学歪みについては、説明を簡単にするために省略しているが、光学中心からの距離Ｒを補正する歪み補正式を用いることで、光学歪みを補正することができる。
【００６７】
座標軸別画像は、ＸＹＺ空間にマッピングした画像ではなく、距離画像の各画素（ここでは、撮像素子２の受光面における各画素に一対一対応している）の座標位置（ｘ，ｙ）に対してＸ値とＹ値とＺ値とをそれぞれ個別にマッピングした画像である。すなわち、１枚の極座標系の距離画像に対して直交座標系へ変換された３枚の座標軸別画像が生成される。以下に説明する実施形態では、座標軸別画像のうちＸ値を画素値とする画像をＸ画像、Ｙ値を画素値とする画像をＹ画像、Ｚ値を画素値とする画像をＺ画像と呼ぶ。
【００６８】
画像変換部８は必須ではないが、画像変換部８により生成した座標軸別画像を用いることにより、視野領域である実空間に存在する物体の位置と距離画像内における位置との対応付けが容易になる。座標軸別画像の使用方法は後述する。
【００６９】
上述の説明から明らかなように、距離画像は、距離センサＡの視野領域に存在する物体の３次元位置の情報を有しているから、コンピュータのメモリに格納された距離画像は視野領域に相当する３次元の仮想空間を構築していることになる。そして、距離画像により構築された３次元の仮想空間は、距離センサＡの視野領域に一対一対応しているから、この仮想空間に所要の監視領域を設定することにより視野領域において監視しようとする範囲を指定することができる。
【００７０】
このように仮想空間に監視領域を設定するために領域規定手段９を設けてあり、領域規定手段９では、画像変換部８で生成した座標軸別画像を用いて監視領域を設定する。したがって、領域規定手段９では、実空間（視野領域）における物体の位置に対応付けて監視領域を容易に設定することができる。以下では、仮想空間に設定した監視領域に対応する実空間の領域を実監視領域と呼ぶ。
【００７１】
領域規定手段９により監視領域が設定されると、実監視領域における物体の状態を判断することが可能になる。物体の状態を判断するために判断手段１０が設けられ、また、判断手段１０による判断結果である出力信号を外部に出力する検知出力手段１１が設けられる。判断手段１０および検知出力手段１１の動作は後述する実施形態において説明する。
【００７２】
ところで、上述のように距離センサＡの視野領域により規定される３次元の仮想空間の一部分を監視領域とする場合、視野領域の複数の場所を監視することが可能であるが、監視領域の位置が固定されていると、つねに視野領域の複数箇所を監視しつづけることになる。しかしながら、複数の場所を監視する場合に、すべての箇所を同時に監視することは必ずしも必要ではなく、監視する箇所を変化させることが望ましい用途も多く存在する。このような用途に対応するために、領域規定手段９では、何らかの別途情報を用い、監視領域の位置を当該情報に関連付ける所定の規則を用いることによって、監視領域の位置を時間経過に伴って変化させている。
【００７３】
たとえば、視野領域において複数の箇所を時間帯別に監視する必要がある場合には、監視領域と時間帯とを対応付けておき、監視領域の位置を時間帯別に変化させるように規則が設定されることになる。また、駆動源により走行駆動されるドア（エレベータのドア、列車のドア、出入口の自動ドアなど）が距離センサＡの視野領域に存在する場合には、監視領域の位置をドアの移動に対応付けて変化させるように規則が設定されることになる。あるいはまた、監視対象である物体が移動する物体であれば、物体の位置に追従して視野領域の位置を変化させるように規則を設定する場合もある。
【００７４】
以下の実施形態では、エレベータのドアに本発明を適用する場合を例として説明する。ただし、エレベータに特有ではない技術は、列車のドアや出入口のドアにおいても適用可能である。
【００７５】
（実施形態１）
本実施形態では、図４に示すように、エレベータ２０のカゴ２１に設けた出入口となる開口部２２の上縁に沿って距離センサＡを配置している。距離センサＡは、視野領域Ｄｖが下方に形成されるように配置される。以下に説明する例では、視野領域Ｄｖが距離センサＡを頂点とする角錐状であるものとする。
【００７６】
開口部２２には、駆動源であるモータ（図示せず）により左右方向に走行駆動されるドア２３（図５参照）が配置される。ドア２３は左右一対のドアパネル２３ａを有し、各ドアパネル２３ａが開口部２２の左右の両袖に出入することにより開口部２２を開閉する。すなわち、ドアパネル２３ａが開口部２２の両袖に収納された状態において開口部２２が全開した開状態になり、開口部２２の両袖からドアパネル２３ａが繰り出され両ドアパネル２２ａの先端同士が突き合わされた状態において開口部２２が全閉した閉状態になる。
【００７７】
上述したように、距離センサＡはカゴ２１の内側面で開口部２２の上縁に沿って配置され、下方に視野領域Ｄｖを形成しているから、視野領域Ｄｖは主としてカゴ２１の内部空間に形成されるが、ドア２３が閉状態ではなく一部でも開いて入れば、視野領域Ｄｖの一部はドア２３の隙間を通してカゴ２１の外部空間である乗場２４にも形成される。
【００７８】
ところで、この種のドア２３では、開口部２２の両袖にドアパネル２３ａが収納されるから、ドア２３が閉状態から移動を開始しドア２３が開状態に至るまでの間に、ドアパネル２３ａの表面に触れている物体が存在すると、ドアパネル２３ａの移動に伴って当該物体が開口部２２の袖に引き込まれるおそれがある。たとえば、ドアパネル２３ａの表面に触れている物体が人体の一部、衣服の一部、荷物の一部などであるときには、開口部２２の袖に引き込まれる可能性がある。したがって、図５に示すように、仮想空間では開口部２２のうちドア２３が出入する領域を含む第１の監視領域Ｄ１を設定し、少なくともドア２３が閉状態から開状態に至るまでの間は、第１の監視領域Ｄ１における物体の存否を監視する必要がある。
【００７９】
一方、ドア２３が開状態から移動を開始しドア２３が閉状態に至るまでの間に、ドアパネル２３ａの間に物体が存在すると、左右のドアパネル２３ａの間に物体が挟まれる可能性がある。したがって、ドア２３が閉じる向きに移動（つまり、閉動作）しているときにドアパネル２３ａの間に相当する領域を含む第２の監視領域Ｄ２を設定し、ドア２３が開状態から閉状態に移行する間の少なくとも一部期間において第２の監視領域Ｄ２における物体の存否を監視する必要がある。図示例では、ドア２３に対してカゴ２１の内側となる部位に第２の監視領域Ｄ２を設定している。
【００８０】
ただし、ドアパネル２３ａの間に物体が挟まれるのを防止するために、ドアパネル２３ａの厚みも考慮する場合には、第２の監視領域Ｄ２を開口部２２内でドア２３が覆っていない領域を含むように設定してもよい。
【００８１】
ところで、ドア２３が閉動作を開始しているときには、乗場２４からカゴ２１に乗り込もうとするとドア２３に衝突する可能性がある。一方、上述したようにドア２３が開いていれば、距離センサＡの視野領域はカゴ２１の外部空間を含んでおり、この外部空間はエレベータの乗場２４になる。そこで、ドア２３が開いているときにカゴ２１の外部空間に相当する第３の監視領域Ｄ３を設定し、ドア２３が開いている状態から閉状態に至るまでの間に第３の監視領域Ｄ３における物体の存否を監視すれば、ドア２３に衝突する可能性のある物体を検知することができる。
【００８２】
ここに、発光源１および投光光学系３をカゴ２１の内部空間用と外部空間用とに分けて配置してもよい。また、撮像素子２および受光光学系４についてもカゴ２１の内外に分けて配置してもよい。あるいはまた、カゴ２１の内部空間において発光源１および投光光学系３を２組設け、各組ごとに投光範囲をカゴ２１の内部と外部とに分けるようにしてもよい。
【００８３】
上述した第１ないし第３の監視領域Ｄ１〜Ｄ３は、全種類を設定するのが望ましいが、１種類以上の監視領域Ｄ１〜Ｄ３を設定し、他の監視領域Ｄ１〜Ｄ３については別途装置を用いて監視することも可能である。ただし、本実施形態のように、距離センサＡをカゴ２１の内側面で開口部２２の上縁に配置していることにより、１台の距離センサＡを用いて複数種類の監視領域Ｄ１〜Ｄ３の監視が可能になるという利便性が生じる。
【００８４】
とくに、左右一対のドアパネル２３ａを備えるドア２３では、第１の監視領域Ｄ１も左右の２箇所に設定する必要があるから、第１の監視領域Ｄ１を他の装置で監視すると、複数の装置が必要になるのに対して、本実施形態では１台の距離センサＡのみで２箇所の監視が可能になる。
【００８５】
ここでは、３種類の監視領域Ｄ１〜Ｄ３を設定しているものとする。各監視領域Ｄ１〜Ｄ３は、それぞれ直方体として設定される。すなわち、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３は、距離センサＡの視野領域に対応する仮想空間において、各辺が座標軸に平行に設定されている。
【００８６】
また、開口部２２の開口面に沿ってドア２３が走行する方向をＸ軸方向、ドア２３の厚み方向（開口部２２の開口面に直交する方向）をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。また、図示例において、原点はドア２３の閉状態において両ドアパネル２３ａを突き合わせた面の上方で、ドア２３の厚み方向の中心位置、かつ距離センサＡを取り付けた高さ位置に設定している。Ｘ軸方向の正の向きは右向き、Ｙ軸方向の正の向きはカゴ２１から外向き、Ｚ軸方向の正の向きは下向きとする。
【００８７】
したがって、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の座標値により範囲を決めることができる。要するに、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とについて、それぞれ下限値および上限値を規定することで、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３を設定することができる。すなわち、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３はそれぞれ６個の値で設定される。
【００８８】
このように、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３を、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向との各２個ずつの値で規定しているから、判断手段１０においても、監視領域Ｄ１〜Ｄ３の範囲を規定する座標値（各軸方向の上限値および下限値）と、各軸方向における物体の座標値とを比較するだけで物体の状態を判断することが可能になる。
【００８９】
基本構成で説明したように、座標軸別画像はＸ画像とＹ画像とＺ画像との３枚の画像で表されている。Ｘ画像内では、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３のＸ軸方向の範囲に対して物体のＸ値を判断すればよく、同様に、Ｙ画像内ではＹ値の判断を行えばよく、Ｚ画像内ではＺ値の判断を行えばよいから、判断手段１０における判断は、各軸方向ごとの簡単な処理になる。とくに、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３における物体の存否の判断であれば、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３を規定する各軸方向の範囲と物体の座標値との大小を比較するだけの単純な判断を行うことによって、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３における物体の存否を判断することが可能である。
【００９０】
なお、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３の設定範囲に応じて、Ｘ画像とＹ画像とＺ画像とのうちの複数の画像での判断結果を組み合わせて物体の状態を判断するのが望ましい場合と、単独の画像での判断結果で物体の状態を判断するのが望ましい場合とがある。単独で判断する場合としては、たとえば、Ｙ画像のみの情報を用いて、監視領域Ｄ２の前後のどちらに物体が存在するかを判断する場合などに用いることができる。
【００９１】
本実施形態では、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３の中で物体の存在が検知されると（物体の座標値が各監視領域Ｄ１〜Ｄ３の範囲内であると）、検知出力手段１１から出力信号を出力する。検知出力手段１１からは、たとえば各監視領域Ｄ１〜Ｄ３における物体の存在を示す出力信号を出力する。また、監視領域Ｄ３では、物体がドア２３に近付くことを表す出力信号を出力することがある。
【００９２】
検知出力手段１１からの出力信号は、たとえば、ドア２３の開閉を制御する装置において利用することができる。ここでは、ドア２３の開閉を制御する装置に対して、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３における物体の存在を示す出力信号を与えるものとする。この場合、ドア２３の移動開始前に物体が検知されたとすれば、ドア２３の移動を開始しないようにすることができる。また、ドア２３の移動中に物体が検知されたとすれば、ドア２３の移動を一旦停止させる。あるいはまた、ドア２３の移動向きの反転やドア２３の移動速度を減速させるようにしてもよい。なお、物体が検知されなくなれば、ドア２３の正常な動作を再開させる。
【００９３】
検知出力手段１１からの出力信号は、ドア２３の開閉を制御する装置だけではなく、エレベータの利用者に聴覚的報知（音声メッセージの出力、ブザー音の鳴動など）と視覚的報知（報知灯の点灯、閃光の発光など）との少なくとも一方を行う報知装置において利用してもよい。すなわち、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３において物体が検知されると、報知装置を通して利用者に注意を喚起する報知を行うことが可能である。
【００９４】
たとえば、監視領域Ｄ１であればドア２３の閉状態から開動作を開始する際に物体の監視を行うから、ドア２３の開動作を開始する前に物体が検知されたときには、監視領域Ｄ１において物体が検出されなくなるまで「ドアを開けます。ドアから離れてください。」という音声メッセージを出力するとともにドア２３を停止させて待機する。あるいは、上記音声メッセージを出力するとともに通常より低速でドア２３を開く向き移動させてもよい。
【００９５】
一方、監視領域Ｄ２，Ｄ３であればドア２３の開状態から閉動作を開始するする際に物体の監視を行うから、ドア２３の開状態において閉動作を開始する前に物体が検知されたときには、監視領域Ｄ２，Ｄ３において物体が検知されなくなるまでドア２３の開状態を維持すればよい。
【００９６】
また、監視領域Ｄ１〜Ｄ３ごとに物体を検出しているから、検知出力手段１１からの出力信号を報知装置で利用する場合は、物体を検知した監視領域Ｄ１〜Ｄ３に応じて、カゴ２１の内部とカゴ２１の外部（たとえば、乗場２４）とのどちらに報知するかを選択することが可能である。あるいはまた、監視領域Ｄ１〜Ｄ３ごとに場所を変更せずに一括して報知してもよい。さらに、ドア２３の動作と監視領域Ｄ１〜Ｄ３との組み合わせで報知する場所や報知の方法を変更することも可能である。
【００９７】
ところで、カゴ２１が移動している間にはドア２３が閉じているから、カゴ２１の移動中には物体（バッグのような荷物、利用者の衣服、利用者の手など）がドアパネル２３ａに触れていることがある。一方、カゴ２１が停止階に達するとドア２３が閉状態から開動作を開始するから、ドア２３が開動作を開始する前にドアパネル２３ａから物体を離さなければ、ドアパネル２３ａとともに物体が開口部２２の袖に引き込まれる場合がある。
【００９８】
ドア２３の開動作に伴って開口部２２の袖に物体が引き込まれる可能性はドア２３の開動作の開始直後がもっとも高く、ドア２３の開量が比較的大きくなると引き込まれる可能性は低くなる。したがって、領域規定手段９では、監視領域Ｄ１について、図６に示すように、ドア２３が開動作を開始する直前から開動作を開始した直後には比較的大きくし、その後は監視領域Ｄ１を狭めるのが望ましい。
【００９９】
監視領域Ｄ１を狭めるのは、監視領域Ｄ１における物体の検知が過剰に行われて、上述したドア２３の制御や報知が頻繁に行われるのを防止するためである。すなわち、ドア２３が開動作を開始すると開状態になるまでに物体（人を含む）がカゴ２１に乗降し始めるから、監視領域Ｄ１が広いままであると誤検知の可能性が高くなる。したがって、監視領域Ｄ１を狭めて誤検知の可能性を低減させるのである。
【０１００】
監視領域Ｄ１における過剰な物体の検知を抑制する目的で、監視領域Ｄ１に物体が存在する時間を加味して物体の存否を判断してもよい。たとえば、判断手段１０において、物体が監視領域Ｄ１において検出されてから規定時間（たとえば、０．５秒）を超えて監視領域Ｄ１に留まっているときに、監視領域Ｄ１に物体が存在すると判断してもよい。
【０１０１】
このように、監視領域Ｄ１に留まる時間を考慮することにより、物体が一瞬だけ監視領域Ｄ１に侵入した場合のように、開口部２２の袖への引き込みが生じないような状況での過剰な検知を抑制することが可能になる。
【０１０２】
さらに、ドア２３の開量が所定量に達した後は、判断手段１０での監視領域Ｄ１に関する判断を停止する。監視領域Ｄ１での判断を停止するときのドア２３の開量は適宜に決めることができ、開口部２２の開口幅に対するドア２３の開量の割合で規定される（たとえば、ドア２３の開量が開口部２２の開口幅の５０％に達した時点）。また、ドア２３が開口部２２の袖に収納された開状態におけるドア２３の開量（つまり、全開）を監視領域Ｄ１に関する判断の終了としてもよい。
【０１０３】
監視領域Ｄ１の大きさは、ドア２３の開閉方向とドアパネル２３ａの厚み方向と上下方向とのすべての方向において変化させるのが望ましいが、少なくともドア２３の開閉方向において変化させることが必要である。また、監視領域Ｄ１の大きさを連続的に変化させることが可能であるが、本実施形態では、監視領域Ｄ１を２段階に変化させている。
【０１０４】
ドア２３の開閉方向における監視領域Ｄ１の寸法は、大きいほうを（反射動作応答時間×ドア２３の移動速度）とし、小さいほうを手のひら程度の大きさとする。反射動作応答時間は、健常者がドア２３の移動を認識した時点からドア２３から離れるまでに要する時間の平均値を採用しているが、身体障害者に関する同様の時間を用いてもよい。上述した寸法は目安であって、実際にはエレベータの設置環境に応じて調節することになる。
【０１０５】
監視領域Ｄ１を２段階に設定している場合に監視領域Ｄ１の大きさを変更する時点は、ドア２３の開動作の開始からの時間で規定する。つまり、ドア２３の開閉を制御する装置がドア２３の開動作を開始してから一定時間後に監視領域Ｄ１の大きさを変更する。同様に、監視領域Ｄ１での判断は、ドア２３の開動作の規定時間前から開始する。これらの時間は０．５〜１秒程度でよい。時間の計測にはコンピュータに内蔵された時計部を用いることができる。なお、ドア２３の開動作の開始後に監視領域Ｄ１の大きさを変更するタイミングは、ドア２３の開量により規定することも可能である。
【０１０６】
上述したように、監視領域Ｄ１での物体の監視は、ドア２３の開動作に連動して行われるから、ドア２３の開閉を制御する装置との連携が必要である。そこで、ドア２３を制御する装置などの外部装置からドア２３の位置を示す状態信号を外部信号として受け取ることができるようにドア状態入力部１２を設けてあり、領域規定手段９および判断手段１０は、ドア状態入力部１２から入力された状態信号に基づいてドア２３の位置を認識し、監視領域Ｄ１に対する上述の動作を行う。
【０１０７】
一方、ドア２３を開状態から閉動作により閉じる際には、ドアパネル２３ａの間に物体が挟まることと、ドアパネル２３ａへの物体の衝突とを回避する必要がある。ドアパネル２３ａの間における物体の存否は監視領域Ｄ２で検知される。また、ドアパネル２３ａへの衝突は、開口部２２を物体が通過する際に生じ、とくにカゴ２１の外部からカゴ２１に入る際に生じることが多い。したがって、ドアパネル２３ａに衝突する物体の存否は監視領域Ｄ３で検知される。カゴ２１の内部からカゴ２１の外に出る場合の衝突を回避するために、カゴ２１の外部だけではなくカゴ２１の内部にも監視領域Ｄ３を設定することが可能である。
【０１０８】
監視領域Ｄ２は、左右のドアパネル２３ａの間の隙間に相当する領域に設定されていればよいから、図７に示すように、領域規定手段９ではドア２３の閉動作に伴ってドア２３の開閉方向における監視領域Ｄ２の幅を次第に狭めるように変化させる。監視領域Ｄ２は、ドア２３の開閉方向においては、左右のドアパネル２３ａの先端間の幅に合致するように設定される。
【０１０９】
また、判断手段１０が監視領域Ｄ２において物体の存否を判断するのは、ドアパネル２３ａの先端間の隙間が狭くなってからでもよいが、本実施形態では、ドア２３が開状態であって閉動作が開始される規定時間前から判断手段１０による監視領域Ｄ２での物体の存否の監視を行い、ドア２３の開量が所定量に達するまで監視領域Ｄ２における物体の存否の監視を継続する。実際には、監視領域Ｄ２での物体の監視は、ドア２３が閉状態になるまで行うのが望ましい。また、監視領域Ｄ２は、左右のドアパネル２３ａの先端間だけではなく、図５に二点鎖線で示しているように、カゴ２１の内側の領域を含んでいることが望ましい。監視領域Ｄ２での物体の監視は、ドア２３が閉状態になれば終了する。
【０１１０】
さらに、距離センサＡがカゴ２１の内部空間に配置されていることから、監視領域Ｄ３についてはドア２３の隙間を通して乗場を臨む範囲でしか設定することができない。したがって、監視領域Ｄ３についても、領域規定手段９では、図８に示すように、ドア２３の開量に応じて、ドア２３の開閉方向における幅を変化させる。監視領域Ｄ３については、ドア２３の開閉方向における幅をドア２３の開量に一致させる必要はなく、距離センサＡの視野領域が角錐形であることを利用することで、乗場２４にドア２３の開量よりもやや広い監視領域２３を設定することが可能である。
【０１１１】
また、ドアパネル２３ａへの物体の衝突は、ドア２３の閉動作中と開動作中とのいずれにおいても生じる可能性があるが、ドア２３の閉動作中において生じるのがほとんどであるから、判断手段１０は、監視領域Ｄ３における物体の監視を、ドア２３が閉状態で開動作が開始される規定時間前からドア２３が開動作して開量が所定量に達するまでの時間において行う。
【０１１２】
上述したように、領域規定手段９は、ドア状態入力部１２に入力された情報を用いて開口部２２内でのドア２３の位置に応じて監視領域Ｄ１〜Ｄ３の範囲を変化させる。この動作により、不必要に広い監視領域Ｄ１〜Ｄ３を設定することによって、ドア２３の開閉が頻繁に停止するという不都合や報知装置による報知が頻繁になされるという不都合が解消される。
【０１１３】
ドア２３の開閉の状態と、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３での物体の監視のタイミングとの関係を図９に示す。図９（ａ）は閉状態において開動作の開始を予告する第１の予告信号を示し、図９（ｂ）は開状態において閉動作の開始を予告する第２の予告信号を示し、図９（ｃ）はドア２３の位置に対応した位置信号を示す。各予告信号は、開動作または閉動作の開始前にオンに立ち上がり、この立ち上がりトリガにより、監視領域Ｄ１〜Ｄ３での物体の監視を開始させる。具体的には、第１の予告信号の立ち上がりにより監視領域Ｄ１での監視が開始され、第２の予告信号の立ち上がりにより監視領域Ｄ２，Ｄ３での監視が開始される。各予告信号は、規定時間だけ継続し、開動作あるいは閉動作が開始されると立ち下がる。
【０１１４】
一方、移動中のドア２３の位置は位置信号で示されるから、予告信号により監視領域Ｄ１〜Ｄ３での物体の監視を開始した後、図９（ｃ）のように、ドア２３の開量が規定の所定量に達した（つまり、ドアパネル２３ａの先端位置が所定位置に達した）ことを位置信号により検出すると、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３での物体の監視を終了する。
【０１１５】
上述したように、物体の監視中に監視領域Ｄ１〜Ｄ３において物体が検出されると、検知出力手段１１から外部装置に出力信号を出力し、ドア２３の一旦停止、ドア２３の移動向きの反転、ドア２３の減速、報知などを外部装置に行わせる。その後、監視領域Ｄ１〜Ｄ３で物体が検出されなくなれば、外部装置への出力信号を解除してドア２３の動作を再開させる。
【０１１６】
図９のように、ドア２３の開閉の状態に応じて、監視領域Ｄ１において物体を監視する期間と、監視領域Ｄ２，Ｄ３において物体を監視する期間とを分けることにより、不要な処理が削減され、処理負荷が軽減されることになる。すなわち、ドア２３が閉状態から開動作を行う場合には、乗場２４からカゴ２１への移動に際してドアパネル２３ａの間に物体が挟み込まれることはないから、監視領域Ｄ１で開口部２２への物体の引き込みの可能性の有無についてのみ判断を行う。一方、ドア２３が開状態から閉動作を行う場合は、開口部２２の袖に物体が引き込まれることはないから、監視領域Ｄ２，Ｄ３における物体の状態の監視のみを行い、ドアパネル２３ａの間に物体が挟み込まれる可能性の有無についてのみ判断を行う。
【０１１７】
上述した構成例では、ドア２３が左右一対のドアパネル２３ａにより構成される例を示したが、１枚のドアパネルにより開口部２２を開閉する構成、左右のドアパネル２３ａがそれぞれ２枚以上のドアパネルを備える構成、２枚のドアパネルで開口部２２を開閉するとともに両ドアパネルが重なり合う構成なども採用可能である。
【０１１８】
重なり合う２枚のドアパネル２３ｂで開口部２２を開閉する構成例を図１０に示す。ドアパネル２３ｂは厚み方向にずれて配置され、ドア２３の開閉に伴ってドアパネル２３ｂの重なりが変化する。すなわち、ドア２３が閉状態から開動作すればドアパネル２３ｂの重なりが大きくなり、開状態から閉動作すればドアパネル２３ｂの重なりが小さくなる。
【０１１９】
このように、重なり合う複数枚のドアパネル２３ｂを備える場合、隣接するドアパネル２３ｂが重なる段差部において、開口部２２の袖とドアパネル２３ａとの関係と同様に、物体の引き込みが生じる可能性がある。そこで、領域規定手段９によりドアパネル２３ｂが重なる段差部を含むように監視領域Ｄ４を規定するのが望ましい。この構成のドア２３では、ドア２３の開閉に伴って段差部の位置が移動するから、領域規定手段９では、段差部の位置に追従するように監視領域Ｄ４の位置を変化させる。
【０１２０】
また、判断手段１０では、ドア２３が閉状態で開動作が開始される規定時間前からドア２３が開動作して開量が所定量に達するまでの期間において、監視領域Ｄ４における物体の監視を行う。つまり、監視領域Ｄ１と同様のタイミングで物体の監視を行う。
【０１２１】
本実施形態では、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３における物体の存否を検出する場合のみを説明したが、監視領域Ｄ１〜Ｄ３における物体の移動を検出してもよい。とくに、乗場に設定される監視領域Ｄ３では、物体（人を含む）の存否だけでなく移動の方向も重要な情報である。すなわち、監視領域Ｄ３においては、カゴ２１に対する乗降に応じて出力信号の要否が異なっており、カゴ２１に搭乗する向きに移動する物体のみを監視すればよいと言える。
【０１２２】
物体の移動方向を検知するには、距離画像内の物体を時間経過に伴って追跡する必要がある。したがって、判断手段１０では、時間順の複数枚の距離画像を用いて監視領域Ｄ３での物体の状態を判断する。ここで、監視領域Ｄ３ではカゴ２１に対する乗降の向きを検出すればよいから、物体の位置に関してＹ画像のみを用いて判断する。
【０１２３】
物体の位置の判断には、Ｙ画像内で監視領域Ｄ３の領域に対応するマスク（監視領域Ｄ３に相当する画素値を１とした画像）を設定し、マスク内での物体の重心位置を求め、各距離画像（Ｙ画像）における重心位置の変位を算出するとともに、変位が最小である重心位置を結ぶ線分を、同一の物体の移動軌跡の一部とみなし、監視領域Ｄ３での監視中の所定時間内に移動軌跡の合計（Ｙ値を符合付きで加算した合計）の絶対値が規定値以上になると、物体が移動していると判断する。
【０１２４】
また、移動軌跡の合計の絶対値が規定値未満であるときには、次の搭乗機会を待っている状態と判断する。このように移動軌跡の合計を用いて監視領域Ｄ３における物体の移動の有無を検出するから、判断用の規定値を適宜に設定することにより判断の安定性を高めることができる。
【０１２５】
座標軸別画像に関する座標軸は、開口部２２に対してカゴ２１から離れる向きをＹ軸方向の正の向きにとっているから、移動軌跡の合計の絶対値が規定値以上で正の値であれば物体がカゴ２１から離れる向きであり、移動軌跡の合計の絶対値が規定値以上で負の値であれば物体がカゴ２１に近付く向きであると判断する。
【０１２６】
なお、監視領域Ｄ３については、極座標系の距離画像を用いて距離値の増減によって物体の移動方向を判断してもよい。すなわち、極座標系の距離画像内で物体の重心位置を求め、重心位置までの距離が増加するときには物体がカゴ２１から離れる向きに移動していると判断し、重心位置の距離が減少するときには物体がカゴ２１に近付く向きに移動していると判断する。
【０１２７】
重心位置の距離の増減の判断に際しては、たとえば、時間軸方向において隣り合う距離画像間で重心位置の変化率を求め、変化率の絶対値が規定値を上回る回数が所定回数に達したときに増減があると判断する。あるいはまた、変化率の絶対値が１回でも規定値を上回ると重心位置の距離の増減があると判断してもよい。
【０１２８】
ところで、領域規定手段９が設定する監視領域Ｄ１〜Ｄ３（監視領域Ｄ４を設定する場合は、監視領域Ｄ４を含む）は、距離センサＡを設置する環境に応じて異なるから、距離画像に含まれている部材の実際の位置関係に基づいて設定す必要がある。また、判断手段１０において物体の状態を判断するための諸量（比較のための規定値など）も調節する必要がある。
【０１２９】
したがって、パーソナルコンピュータのような支援装置Ｂの接続を可能にするために、インターフェイスとしての支援装置接続部１３を設けている。支援装置接続部１３は、パーソナルコンピュータで用いている汎用のインターフェイス（ＵＳＢなど）を用いることが望ましい。また、パーソナルコンピュータでは、以下のような動作を可能にするためのプログラムが実行される。
【０１３０】
支援装置Ｂは、モニタ装置を提示手段１５に用い、支援装置接続部１３を通して受け取った距離画像および判断手段１０による判断結果を提示手段１５に表示する。また、キーボードやマウスのような入力装置を設定手段１６に用い、領域規定手段９で規定する監視領域Ｄ１〜Ｄ３を設定する。
【０１３１】
支援装置Ｂを用いることによって、図１１（ａ）のようなドア２３の閉状態あるいは図１１（ｂ）のようなドア２３の開状態において、それぞれ監視領域Ｄ１〜Ｄ３を調節しながら設定することが可能になる。また、必要に応じてドア２３の開閉の中間位置においても監視領域Ｄ１〜Ｄ３の大きさの調節が可能になる。
【０１３２】
このように距離画像を提示手段１５に表示した状態で監視領域Ｄ１〜Ｄ３の調節を行うことにより、適切な監視領域Ｄ１〜Ｄ３を設定することが可能になる。また、支援装置Ｂを用いて距離画像を確認しながら複数の監視領域Ｄ１〜Ｄ３を設定するから、距離センサＡの光学系に関する機械的な調整が不要であり、施工時の調整作業が容易である。
【０１３３】
（実施形態２）
実施形態１では、監視領域Ｄ１〜Ｄ３での物体の監視を行うために、座標軸別画像をそのまま用いているから、距離画像には監視領域Ｄ１〜Ｄ３と物体との関係以外の情報も含まれているから、コンピュータにより構成された判断手段１０において、監視領域Ｄ１〜Ｄ３での物体の監視を行うのに必要な処理負荷が大きくなる。
【０１３４】
そこで、本実施形態では、ドア２３の開状態と閉状態とにおいて物体の存在しない状態での距離画像を記憶しておき、判断手段１０では、記憶した距離画像と監視時点の距離画像との差分画像を用いて監視領域Ｄ１〜Ｄ３における物体の監視を行う構成を採用する。
【０１３５】
物体の存在しない状態での距離画像は背景の距離画像であるから、ドア２３が閉状態であるときの背景の距離画像を閉時背景画像、ドア２３が開状態であるときの背景の距離画像を開時背景画像と呼ぶ。閉時背景画像および開時背景画像は、監視時点における距離画像との差分画像を生成するために用いるから、監視時点より前にあらかじめ作成して記憶しておく必要がある。
【０１３６】
本実施形態では、図１２に示すように、判断手段１０において、閉時背景画像および開時背景画像をそれぞれ記憶する背景画像記憶部１０ａと、背景画像記憶部１０ａに格納した閉時背景画像および開時背景画像と監視時点における距離画像との各差分画像から監視領域Ｄ１〜Ｄ３における物体の存否を検出する物体検出部１０ｂとを設けている。
【０１３７】
すなわち、物体検出部１０ｂは、閉時背景画像と監視時点の距離画像との差分画像（第１の差分画像という）を生成するともに、開時背景画像と監視時点の距離画像（第２の差分画像という）との差分画像を生成するとともに、第１および第２の差分画像をそれぞれ適宜の閾値（たとえば、１ｃｍ）で二値化する。さらに、物体検出部１０ｂは、第１の差分画像を二値化した画像内の監視領域Ｄ１，Ｄ２で物体に相当する画素が含まれているか否かを判断し、第２の差分画像を二値化した画像内の監視領域Ｄ３で物体に相当する画素が含まれているか否かを判断する。
【０１３８】
監視時点において距離センサＡの視野領域内に物体が存在していると、開時背景画像および閉時背景画像の画素値（距離値）と監視時点の距離画像との画素値（距離値）とは、物体が存在する部位で有意の差が生じる。そこで、各差分画像についてノイズ分を除去するとともに有意の差が生じている領域を抽出できるように適宜の閾値で二値化すれば、物体とドア２３とを除く領域を処理対象から省略することができる。
【０１３９】
たとえば、カゴ２１の内部空間において物体が存在している状態で、上述したＸ画像、Ｙ画像、Ｚ画像のうちＺ画像に関する差分画像を生成して二値化すると図１３（ａ）のような二値画像が得られる。図１３（ａ）はドア２３が閉状態である監視時点の距離画像と閉時背景画像との差分画像を二値化した例を示しており、領域Ｇは物体に対応する画素群に相当する。
【０１４０】
このような領域Ｇを抽出すれば、監視領域Ｄ１，Ｄ２における物体の存否を以下の方法で容易に確認することができる。いま、差分画像を二値化した二値画像において領域Ｇの画素値を１に定めているものとする。ここで、Ｘ画像とＹ画像とＺ画像との各画素について、領域Ｇにおける同位置の画素との積を画素値とする画像を生成すると、生成された画像は、Ｘ画像とＹ画像とＺ画像とのうち、領域Ｇに対応する画素を抽出した３枚の論理積画像が得られる。
【０１４１】
各論理積画像は、それぞれＸ画像とＹ画像とＺ画像とのうち領域Ｇに対応する領域を抽出した画像であってＸ値とＹ値とＺ値とが保存されているから、実施形態１と同様に、Ｘ値とＹ値とＺ値とについて、それぞれ監視領域Ｄ１，Ｄ２を規定する上限値と下限値と比較され、物体が監視領域Ｄ１，Ｄ２に含まれるか否かが判断される。
【０１４２】
いずれかの監視領域Ｄ１，Ｄ２において、Ｘ値とＹ値とＺ値とのすべてが上限値と下限値との間の値である画素が抽出されると、当該画素の画素値を「１」とし、他の画素の画素値を「０」とした二値画像が生成される。以下では、この二値画像を検出マスク画像という。図１３（ｂ）（ｃ）は検出マスク画像の例を示しており、図示例では、各監視領域Ｄ１，Ｄ２に対応する領域ＭＤ１，ＭＤ２に含まれるすべての画素の画素値が「１」になっていることを示している。
【０１４３】
次に、各監視領域Ｄ１，Ｄ２に対応して得られた検出マスク画像のうち画素値が「１」である各画素に対してラベリング処理を行う（画素が連結されているとみなせる領域ごとにラベルを付与する）。検出マスク画像へのラベリング処理の後、同ラベルが付与された領域の面積が規定値未満であればノイズとみなす。
【０１４４】
また、同ラベルが付与された領域について、Ｘ画像とＹ画像とＺ画像とからＸ値とＹ値とＺ値とが占める範囲（すなわち、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向との寸法）を求めることにより、物体のサイズを特徴量として検出することができるから、物体のサイズや寸法比の特徴を用いてノイズか否かの識別を行えば、物体の検知精度が高くなる。
【０１４５】
判断手段１０における物体検出部１０ｂでは、上述のようにして求めた画素の占める面積（連結領域に含まれる画素数）が所定値以上である場合に、監視領域Ｄ１，Ｄ２において物体が存在すると判断することができる。差分画像を二値化した二値画像には、ドア２３に対応する画素が含まれている可能性があるが、ドア２３は物体および検知領域Ｄ１，Ｄ２とは一部が重複したとしても原則として重複しないから、上述のように面積によって物体か否かを判断することでドア２３を物体と誤検出することを防止できる。
【０１４６】
監視領域Ｄ３についても監視領域Ｄ１，Ｄ２と同様にして、監視領域Ｄ３における物体の存否を検出することができる。ただし、監視領域Ｄ３については、閉時背景画像との差分画像ではなく、開時背景画像との差分画像を用いる。また、監視領域Ｄ４があれば、監視領域Ｄ１と同様の手順で物体を監視する。
【０１４７】
以上のように、図５に示した例のように監視領域Ｄ１〜Ｄ３を設定した場合には、監視領域Ｄ１，Ｄ２（Ｄ４があればＤ４も）について、閉時背景画像との差分画像のうち画素値が閾値以上である画素を抽出するように二値化し、監視領域Ｄ３については、開時背景画像との差分画像のうち画素値が閾値以上である画素を抽出するように二値化する。ここに、差分画像は、開時背景画像または閉時背景画像から監視時点の距離画像を減算した画像を用いる。すなわち、差分画像＝開時背景画像−（監視時点の距離画像）、または差分画像＝閉時背景画像−（監視時点の距離画像）になる。
【０１４８】
一方、ドアパネル２３ａの厚みを考慮してドアパネル２３ａの先端面間に監視領域Ｄ２を設定する場合には、監視領域Ｄ２については、差分画像のうち画素値が所定の範囲内（たとえば、１ｃｍ以上で扉の厚み寸法（たとえば、１０ｃｍ）の範囲内）である画素を抽出して二値化する。この場合の差分画像には、（監視時点の距離画像）−閉時背景画像を用いる。この場合も、他の監視領域Ｄ１，Ｄ３，Ｄ４については、開時背景画像または閉時背景画像から監視時点の距離画像を減算した画像を差分画像に用い、図５に示した例と同様の手順で差分画像を二値化する。
【０１４９】
ところで、上述の動作例では、閉時背景画像と開時背景画像とを背景画像記憶部１０ａに記憶させるために、実際に距離センサＡを用いてドア２３の閉状態と開状態との距離画像を生成する必要があり、距離センサＡの設置条件に合った距離画像を生成することができるが、閉時背景画像および開時背景画像を記憶させるために現場作業者の負担が大きくなる。
【０１５０】
そこで、判断手段１０において、距離センサＡに関する既知情報と、設置環境から得られる情報とを用いて閉時背景画像と開時背景画像とを算出する背景画像算出部１０ｃを設け、背景画像算出部１０ｃで算出した仮想の閉時背景画像および開時背景画像を背景画像記憶部１０ａに格納する構成を採用してもよい。距離センサＡに関する既知情報は、受光光学系３の焦点距離、撮像素子２の画素数および画素の寸法、受光光学系３の光軸の角度（視野領域の角度）、歪み係数などであり、設置環境から得られる情報は、設置する高さ、視野領域内に存在する部材の位置関係などである。
【０１５１】
背景画像算出部１０ｃでは、これらの情報を用いて、光線追跡法により視野領域内に存在する部材までの距離を各画素ごとに求める。すなわち、各画素ごとに受光光学系３を通して視野領域を見たときの視線方向において視野領域に存在する部材との交点までの距離を求める。距離センサＡにおいて画素ごとに距離値を求めることにより、極座標系の距離画像を生成することができるから、これを座標軸別画像に変換する。背景画像算出部１０ｃでは、ドア２３の閉状態と開状態との各背景画像を算出することで、閉時背景画像と開時背景画像とを算出することができる。
【０１５２】
背景画像算出部１０ｃにおいて閉時背景画像および開時背景画像を算出する際には、設置環境の情報としてエレベータの設計情報を用いることができるから、閉時背景画像および開時背景画像を設置施工の前にあらかじめ背景画像記憶部１０ａに格納しておくことができ、結果として現場作業者の負担を軽減することが可能である。
【０１５３】
なお、本実施形態では、座標軸別画像を用いることにより、上述したＸ画像、Ｙ画像、Ｚ画像に関する差分画像を生成して各監視領域Ｄ１〜Ｄ３での物体の監視を行っているから、基準となる面（床面や壁面）に対して物体の位置を比較することが可能になっている。すなわち、差分画像を二値化する際の閾値は、物体の場所によらず一定値でよいから、閾値の設定が容易であるという利点を有している。
【０１５４】
これに対して、極座標系の距離画像について同様の処理を行うと、距離センサＡからの等距離面が球面になり、同物体であっても受光光学系４の光軸に近い部位と光軸から離れた部位とでは、基準となる面と物体の表面との距離が変化するから、差分画像を二値化する際の閾値の設定には、距離センサＡの視野領域における物体の位置を考慮する必要があり、閾値の設定にはやや手間がかかることになる。したがって、本実施形態では、座標軸別画像を用いるほうが望ましいと言える。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【０１５５】
（実施形態３）
実施形態１では、ドア２３の開閉を制御する装置からドア状態入力部１２を通して入力される状態信号を用いてドア２３の位置を判断しているが、本実施形態では、距離センサＡにより得られる距離画像も併せて用いることによりドア２３の開閉の状態をより精度よく検出する構成について説明する。本実施形態の技術は実施形態２においても適用可能である。
【０１５６】
すなわち、ドア２３の開状態（全開の状態）および閉状態（全閉の状態）は、実施形態１と同様に、ドア２３を制御する装置からドア状態入力部１２を通して入力される状態信号（第１の状態信号）により認識する。ただし、本実施形態では、図１４に示すように、ドア２３の移動中におけるドアの位置を示す状態信号（第２の状態信号）を距離画像から検出するためにドア状態判断部１４を付加している。
【０１５７】
距離画像により規定される仮想空間においてドア状態判断部１４で用いるドア判断領域Ｄ５は、図１５（ａ）に示すように、開口部２２の上部であってドア２３の移動範囲を含む四角錐状に設定される。ドア判断領域Ｄ５は、物体の状態を監視する目的で設定していないから、開口部２２を通過する物体が検出されないように高さ位置が設定される。
【０１５８】
具体的には、ドア判断領域Ｄ５の下端は、カゴ２１に出入りする人の身長よりも十分に高いことが望ましい。また、図１５（ｂ）のように、開口部２１の左右幅に相当する左右幅を有していることが望ましい。ただし、開口部２１の左右幅とドア判断領域Ｄ５の左右幅とは、距離センサＡの視野領域によるので、距離センサＡの光学的な設計条件と距離センサＡの設置位置とに依存することになる。
【０１５９】
ドア状態判断部１４は、移動中のドア２３の位置を監視することが目的であるから、ドア２３の移動方向であるＸ軸方向についての情報のみを検出すればよい。したがって、座標軸別画像のうちＸ画像のみを用いる。Ｘ画像の原点はドア２３の閉状態におけるドアパネル２３ａの付き合わせ面の上方に設定されているから、ドア２３の位置を示すドアパネル２３ａの先端位置は、Ｘ画像内のドアパネル２３ａの領域うち原点からの距離が最小となる位置で表されることになる。
【０１６０】
すなわち、Ｘ画像においてドア判断領域Ｄ５に相当するマスクを設定し、マスク内の画素でＸ値の絶対値が最小である画素のＸ値をドアパネル２３ａの先端の座標位置とする。マスクは、たとえば、Ｘ画像内でＸ値がドア判断領域Ｄ５の範囲内である領域であり、この領域の画素値を１としてある。ただし、ドアパネル２３ａの先端の座標位置を判断する際には、Ｙ値およびＺ値がドア判断領域Ｄ５の条件を満たす画素についてマスク内か否かを判断することになる。
【０１６１】
本実施形態のように、距離センサＡで得られる距離画像から移動中のドア２３の位置を検出する構成を採用することにより、監視領域Ｄ１〜Ｄ３において物体を監視するタイミング、監視領域Ｄ１〜Ｄ３の大きさの調節のタイミングを、移動中のドア２３の位置に合わせるに際して、ドア２３の開閉を制御する装置などの外部装置からの状態信号を受ける必要がないから、外部装置から入力する状態信号の種類を実施形態１の構成よりも減らすことができる。
【０１６２】
さらに、撮像素子２の出力から変調光の変動成分を除去した濃淡値を持つ画像を生成するか、発光源１に点灯期間と消灯期間とを設けておき撮像素子２の各受光領域ごとに点灯期間と消灯期間との受光量の差分値（つまり、濃淡値の差分値）を画素値とした画像を生成することができる場合には、これらの濃淡情報を用いてドア２３の位置を検出してもよい。濃淡情報を用いる場合には、ドア２３に規定のマーカを設けておけば、ドア２３の位置の検出が容易になる。
【０１６３】
また、距離画像を用いて求めた移動中のドア２３の位置を外部に取り出すインターフェイスを設ければ、ドア２３の開閉を制御する装置では、ドア２３の移動中の位置を検出するためのセンサ（エンコーダ、ポテンショメータ、差動トランスのような位置センサ）が不要になり、エレベータ全体として部品点数の削減につながる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【０１６４】
上述した各実施形態では、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３において必要な期間にのみ物体の監視を行っているから、当該監視領域Ｄ１〜Ｄ３での物体の監視を行っていない間には、発光源１からの投光を停止させ、他の動作も停止させることができる。また、どの監視領域Ｄ１〜Ｄ３についてもカゴ２１の移動中には物体の監視が不要であるから、カゴ２１の移動中にはすべての動作を停止させることができる。このように、不要な動作を停止させることは消費電力の低減につながる。
【０１６５】
また、本実施形態では、開口部２２の近傍にのみ監視領域Ｄ１〜Ｄ３を設定しているから、発光源１は監視領域Ｄ１〜Ｄ３を含む範囲にのみ投光できればよい。また、監視領域Ｄ１、Ｄ２はドア２３の近傍に設定され、監視領域Ｄ３はドアパネル２３ａの間で狭い範囲に設定されるから、発光源１から光を照射する領域を、監視領域Ｄ１，Ｄ２に対応する範囲と、監視領域Ｄ３に対応する範囲とに分けると、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３に効率よく投光することが可能になる。
【０１６６】
このことから、発光源１として複数個の光源を用い、光源ごとに投光する範囲を異ならせるようにすれば、発光源１から出射する全光束を低減させることができ、結果的に消費電力の低減につながる。また、複数の光源を用いて各監視領域Ｄ１〜Ｄ３にのみ投光することで、視野全体に投光する構成に比較して、監視領域Ｄ１〜Ｄ３以外への照射光による不要な反射が抑制され、フレアや相互反射の影響を軽減することができる。
【０１６７】
ちなみに、監視領域Ｄ３については乗場２４の床面において直径３０ｃｍ程度の円形の狭い照射範囲を有していればよいから、監視領域Ｄ３での物体の監視に用いる光源を、他の監視領域Ｄ１，Ｄ２での物体の監視に用いる光源と独立させることにより、発光源１の消費電力を低減することができる。
【０１６８】
発光源１において複数の光源を用いる理由と同様に、受光光学系４についても各監視領域Ｄ１〜Ｄ３に対応するように設計することが可能である。たとえば、（１）撮像素子２の垂直方向と水平方向とに対する拡大倍率が異なる回転楕円面のレンズを含む構成、（２）設計が異なる複数種類のレンズを横に並べて配置することにより撮像素子２の受光面に結像する領域を各監視領域Ｄ１〜Ｄ３に制限する構成、（３）中央部と周辺部とで倍率を異ならせたレンズを用いる構成などを採用することができる。
【０１６９】
受光光学系４として（１）の構成を採用すれば、開口部２２の左右方向の全長を撮像素子２の受光面の水平方向に投影し、開口部２２の開口面に交差する方向については狭い領域を撮像素子２の受光面の垂直方向に投影することにより、分解能を高めることが可能になる。また、（２）の構成を採用すれば、撮像素子２では監視領域Ｄ１〜Ｄ３以外はほとんど撮像されないから、各監視領域Ｄ１〜Ｄ３の分解能を高めることができる。あるいはまた、（３）の構成を採用すれば、距離センサＡの視野領域の全体を撮像すると同時に、視野領域の一部を拡大して撮像することができるから、たとえば、ドアパネル２３ａに微小な物体（紐状の物体など）が挟み込まれた場合でも検知することが可能になる。
【符号の説明】
【０１７０】
１  発光源
２  撮像素子
３  投光光学系
４  受光光学系
５  変調信号生成部
６  タイミング制御部
７  演算処理部（画像生成手段）
８  画像変換部
９  領域規定手段
１０  判断手段
１０ａ  背景画像記憶部
１０ｂ  物体検出部
１０ｃ  背景画像算出部
１１  検知出力手段
１２  ドア状態入力部
１３  支援装置接続部
１４  ドア状態判断部
１５  提示手段
１６  設定手段
２１  カゴ
２２  開口部
２３  ドア
２３ａ  ドアパネル
２３ｂ  ドアパネル
Ａ  距離センサ
Ｂ  支援装置
Ｄ１  第１の監視領域
Ｄ２  第２の監視領域
Ｄ３  第３の監視領域
Ｄ４  第４の監視領域
Ｄｖ  視野領域
【図１】
2011002339.tif 000003
【図２】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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