(57)【要約】【課題】ガス又は蒸気を含む侵入を検出するため視野（ＦＯＶ）を含む空間の体積モニターする空間安全装置を提供する。【解決手段】ＦＯＶから集められた赤外線（ＩＲ）エネルギー光線を反射するためのミラーアレイ状のミラー要素を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）及びＭＥＭＳアレイで反射されたＩＲエネルギーを検出しかつＩＲエネルギーを出力信号に変換するＩＲエネルギー検出器を備えるように構成する。プロセッサーは、制御された信号を変化させることによって又は一から他の合焦要素へ切り替えることによってＭＥＭＳミラーアレイの要素の角度を調整する。方法は、ＩＲ検出器の活性要素にＩＲ信号を反射するようにＭＥＭＳミラーアレイを位置決めすること、及びＦＯＶのｉＴＨ部分からＩＲエネルギーを集めることによって空間の体積における検出をすることを含む。
2008510961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野（ＦＯＶ）を含む空間の体積内への侵入を検出するための空間安全装置であって、前記侵入は前記ＦＯＶを含む前記空間の体積におけるガス又は蒸気であり、前記ＦＯＶは、
ＩＲエネルギー光線を発光する赤外線（ＩＲ）エネルギーレファレンス源と、
検出されるべきポテンシャルガス又は蒸気の試料を提供し、かつ前記ＩＲエネルギー光線がそれを経由して通過する前記空間の体積からの空気路と、
前記ＩＲエネルギーレファレンス源で発光された前記ＩＲエネルギー光線を平行化するための、前記ＩＲエネルギー源及び前記空気路の間の平行化レンズと、
前記空気路からの前記平行化されたＩＲエネルギー光線を合焦させるための合焦要素と、を有し、
前記空間安全装置は、さらに、
前記平行化されたＩＲエネルギー光線にフィルタをかけるための狭帯域バンドパスフィルタ要素（前記ＩＲエネルギー光線は前記狭帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する）と、
前記狭帯域バンドパスフィルタからの前記狭帯域ＩＲエネルギー光線を反射するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイと、
前記ＭＥＭＳアレイで反射された前記狭帯域ＩＲエネルギー光線の変化を検出し、かつ前記狭帯域ＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するためのＩＲエネルギー検出器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を増幅するための増幅器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するためのアナログ−デジタル変換器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を処理するためのプロセッサーと、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を保存するためのメモリーストレージと、
前記平行化されたＩＲエネルギー光線にフィルタをかけるための広帯域バンドパスフィルタ要素（前記ＩＲエネルギー光線は前記広帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する）と、
前記広帯域バンドパスフィルタからの前記広帯域ＩＲエネルギー光線を反射するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイと、
前記ＭＥＭＳアレイで反射された前記広帯域ＩＲエネルギー光線を検出し、かつ前記広帯域ＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するためのＩＲエネルギー検出器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を増幅するための増幅器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するためのアナログ−デジタル変換器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を処理するためのプロセッサーと、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を保存するためのメモリーストレージと、
前記ＩＲ源及びこのＩＲレファレンスの間で前記ＭＥＭＳミラーアレイを切り替えることでレファレンス信号が得られることを可能にするＩＲレファレンスと、
前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素の角度を調整するコントローラーと、
前記狭帯域検出器から受けた前記ＩＲエネルギー光線における変化に対応した出力信号における変化に応答して、ガス又は蒸気の検出を知らせるアラームと、を備える空間安全装置。
【請求項２】
前記出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、気圧、及び水圧のうちの１つである請求項１に記載の空間安全装置。
【請求項３】
前記コントローラーは、前記ＭＥＭＳミラーアレイの前記少なくとも１つのミラー要素に対する制御信号を変化させることによって角度を調整する請求項１に記載の空間安全装置。
【請求項４】
前記出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、気圧、及び水圧のうちの１つである請求項３に記載の空間安全装置。
【請求項５】
前記制御信号は、電気であり、かつ前記コントローラーは、前記ＭＥＭＳミラーアレイに対する電圧又は電流を変化させて、前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素の動きを引き起こす請求項３に記載の空間安全装置。
【請求項６】
前記電圧又は電流の変化は、熱膨張及び静電気力の少なくとも１つによって動きを引き起こす請求項５に記載の空間安全装置。
【請求項７】
前記コントローラーは、前記ＭＥＭＳミラーアレイを、チョッピングモードで前記ＦＯＶを横切ることで、前記ＩＲ検出器の前記ＦＯＶを横切るように作動させる請求項１に記載の空間安全装置。
【請求項８】
前記チョッピングモードで前記ＦＯＶを横切ることは、増分重複ステップで前記ＦＯＶを横切ることによって成し遂げられる請求項７に記載の空間安全装置。
【請求項９】
前記チョッピングモードで前記ＦＯＶを横切ることは、離散有限ステップで前記ＦＯＶを横切ることによって成し遂げられる請求項７に記載の空間安全装置。
【請求項１０】
前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供するＩＲ源をさらに備える請求項７に記載の空間安全装置。
【請求項１１】
前記ＭＥＭＳミラーアレイは、カーブミラーの有限要素表示をシミュレートするためにそれぞれ回転が可能なミラー要素から構成される請求項１に記載の空間安全装置。
【請求項１２】
前記ＭＥＭＳミラーアレイは、フラットミラーの有限要素表示をシミュレートするために形成されたミラー要素から構成される請求項１に記載の空間安全装置。
【請求項１３】
検出器アセンブリーは、
前記狭帯域フィルタ要素及び前記広帯域フィルタ要素の少なくとも１つと、
セラミック基板上に配置される前記狭帯域ＭＥＭＳミラーアレイ及び前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つと、
前記ＭＥＭＳアレイによって反射された前記ＩＲエネルギー光線を検出するために配置される前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器及び前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器の少なくとも１つと、を備える請求項１に記載の空間安全装置。
【請求項１４】
前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域フィルタ要素及び前記広帯域フィルタ要素の両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域フィルタ要素を前記広帯域フィルタ要素から分離する請求項１３に記載の空間安全装置。
【請求項１５】
前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域ＭＥＭＳミラーアレイ及び前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイの両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域ＭＥＭＳミラーアレイを前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイから分離する請求項１３に記載の空間安全装置。
【請求項１６】
前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器及び前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器の両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器を前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器から分離する請求項１３に記載の空間安全装置。
【請求項１７】
前記狭帯域ＩＲフィルタ要素及び前記広帯域ＩＲフィルタ要素の少なくとも１つを囲む検出器アセンブリー筐体と、
セラミック基板上に配置される前記狭帯域ＭＥＭＳミラーアレイ及び前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つと、
前記ＭＥＭＳアレイによって反射された前記ＩＲエネルギー光線を検出するために配置される前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器及び前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器の少なくとも１つと、
前記検出器アセンブリー筐体に合体する検出器アセンブリー筐体ベースと、をさらに備える請求項１３に記載の空間安全装置。
【請求項１８】
前記検出器アセンブリー筐体ベースは、プリント基板に合体する少なくとも５本のピンをさらに備える請求項１７に記載の空間安全装置。
【請求項１９】
前記ピンの１本は電力を受け、前記ピンの１本はグランドであり、前記ピンの１本は前記狭帯域ＩＲ検出器からの信号を送信し、前記ピンの１本は前記広帯域ＩＲ検出器からの信号を送信し、及び前記ピンの１本はＭＥＭＳ制御信号を提供する請求項１８に記載の空間安全装置。
【請求項２０】
前記検出器アセンブリーは、プリント基板に合体される請求項１３に記載の空間安全装置。
【請求項２１】
前記プリント基板は、
前記出力信号を増幅する少なくとも１つの前記増幅器と、
前記検出器からの前記出力信号を変換する少なくとも１つの前記アナログ−デジタル変換器と、
前記出力信号を処理する前記プロセッサーと、
前記出力信号を保存する前記メモリーストレージと、
少なくとも１つの前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素の角度を調整する前記コントローラーと、
ガス又は蒸気の検出を知らせるアラームと、を備える請求項２０に記載の空間安全装置。
【請求項２２】
前記プリント基板及び前記検出器アセンブリーは、囲い筐体内に配置されるとともに前記囲い筐体に合体する囲いベース上に配置され、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも１つのＭＥＭＳミラーアレイが前記囲い筐体内のウインドーを介して前記ＩＲエネルギー光線を受信することができる請求項２１に記載の空間安全装置。
【請求項２３】
前記検出器アセンブリーは、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも１つのＭＥＭＳミラーアレイが前記プリント基板に平行となり、かつ前記プリント基板が前記囲いベースに対しておよそ３０°〜４５°の角度で配置されるように、前記プリント基板上に配置される請求項２１に記載の空間安全装置。
【請求項２４】
前記ウインドーは、前記ＩＲエネルギー光線を合焦させる合焦要素から構成される請求項２２に記載の空間安全装置。
【請求項２５】
前記囲い筐体は、前記ウインドーの近傍に配置されるＩＲ源をさらに備え、前記ＭＥＭＳミラーアレイが前記ＩＲエネルギーを前記ＩＲ源から受けるとともに前記ＩＲ検出器要素に反射する請求項２２に記載の空間安全装置。
【請求項２６】
前記ＩＲ源は、前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供する請求項２５に記載の空間安全装置。
【請求項２７】
前記狭帯域フィルタでフィルタをかけられた前記出力信号が複数のピーク値を有し、前記複数の狭帯域ピーク値の少なくとも１つがＩＲ吸収を示す前記空気路内のガス又は蒸気濃度を示すこと、及び
前記広帯域フィルタでフィルタをかけられた前記出力信号が複数のピーク値を有し、前記複数の広帯域ピーク値の少なくとも１つの振幅のシフトが前記ＩＲ源の前記出力電力のシフトを示すこと、のうちの少なくとも１つから構成される請求項１に記載の空間安全装置。
【請求項２８】
前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を算出する請求項２７に記載の空間安全装置。
【請求項２９】
所定時間、１より著しく小さい値を有する前記ピーク値の比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、１に接近した値を有する前記ピーク値の比率は、前記狭帯域及び広帯域ＩＲ検出器の自己較正を可能とする、ＩＲ出力及び周辺光の少なくとも１つのシフトを示す請求項２８に記載の空間安全装置。
【請求項３０】
前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均に対する比率を算出する請求項２７に記載の空間安全装置。
【請求項３１】
所定時間、１より著しく小さい値を有する前記瞬時ピーク値の平均の前記比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、１に接近した値を有する前記ピーク値の平均の前記比率は、前記狭帯域及び広帯域ＩＲ検出器の自己較正を可能とする、ＩＲ出力及び周辺光の少なくとも１つのシフトを示す請求項３０に記載の空間安全装置。
【請求項３２】
前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を平均化する請求項２７に記載の空間安全装置。
【請求項３３】
所定時間、１より著しく小さい値を有する平均比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、１に接近した値を有する前記平均比率は、前記狭帯域及び広帯域ＩＲ検出器の自己較正を可能とする、ＩＲ出力及び周辺光の少なくとも１つのシフトを示す請求項３２に記載の空間安全装置。
【請求項３４】
前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素の角度を調整する前記コントローラーは、前記少なくとも１つのミラー要素の角度位置を切り替える請求項１に記載の空間安全装置。
【請求項３５】
視野（ＦＯＶ）を含む空間の体積内への侵入を検出する空間安全装置であって、前記侵入は前記ＦＯＶを含む前記空間の体積におけるガス又は蒸気であり、前記ＦＯＶは、
ＩＲエネルギー光線を発光する赤外線（ＩＲ）エネルギーレファレンス源と、
検出されるべきポテンシャルガス又は蒸気の試料を提供し、かつ前記ＩＲエネルギー光線がそれを経由して通過する前記空間の体積からの空気路と、
前記ＩＲエネルギーレファレンス源で発光された前記ＩＲエネルギー光線を平行化する、前記ＩＲエネルギー源及び前記空気路の間の平行化レンズと、
前記空気路からの前記平行化されたＩＲエネルギー光線を合焦させる複数の合焦要素と、を有し、
前記空間安全装置は、さらに、
前記平行化されたＩＲエネルギー光線にフィルタをかける狭帯域バンドパスフィルタ要素（前記ＩＲエネルギー光線は前記狭帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する）と、
前記狭帯域バンドパスフィルタからの前記狭帯域ＩＲエネルギー光線を反射する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイと、
前記ＭＥＭＳアレイで反射された前記狭帯域ＩＲエネルギー光線における低下を検出し、かつ前記狭帯域ＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するＩＲエネルギー検出器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を増幅する増幅器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するアナログ−デジタル変換器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を処理するプロセッサーと、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を保存するメモリーストレージと、
前記平行化されたＩＲエネルギー光線にフィルタをかける広帯域バンドパスフィルタ要素（前記ＩＲエネルギー光線は前記広帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する）と、
前記広帯域バンドパスフィルタからの前記広帯域ＩＲエネルギー光線を反射する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイと、
前記ＭＥＭＳアレイで反射された前記広帯域ＩＲエネルギー光線を検出し、かつ前記広帯域ＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するＩＲエネルギー検出器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を増幅する増幅器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するアナログ−デジタル変換器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を処理するプロセッサーと、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を保存するメモリーストレージと、
前記ＩＲ源及びこのＩＲレファレンスの間で前記ＭＥＭＳミラーアレイを切り替えることでレファレンス信号が得られることを可能にするＩＲレファレンスと、
前記ＩＲ源及び前記ＩＲレファレンスの間を交互に切り替えるチョッピングモードで合焦要素間を切り替えることによって前記ＭＥＭＳミラーアレイを調整するコントローラーと、
前記狭帯域検出器から受けた出力信号における変化に応答して、ガス又は蒸気の検出を知らせるアラームと、を備える空間安全装置。
【請求項３６】
前記合焦要素は、（ａ）レンズ要素及び（ｂ）ミラー合焦要素の少なくとも１つである請求項３５に記載の空間安全装置。
【請求項３７】
前記出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、気圧、及び水圧のうちの１つである請求項３６に記載の空間安全装置。
【請求項３８】
前記コントローラーは、前記ＭＥＭＳミラーアレイを、チョッピングモードで前記ＦＯＶを横切ることで、前記ＩＲ検出器の前記ＦＯＶを横切るように作動させる請求項３７に記載の空間安全装置。
【請求項３９】
前記コントローラーは、前記ＭＥＭＳミラーアレイが合焦要素間を増分重複ステップで切り替わるように制御する請求項３８に記載の空間安全装置。
【請求項４０】
前記コントローラーは、前記ＭＥＭＳミラーアレイが合焦要素間を離散有限ステップで切り替わるように制御する請求項３８に記載の空間安全装置。
【請求項４１】
前記空間安全システムの改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供するＩＲ源をさらに備える請求項３５に記載の空間安全装置。
【請求項４２】
前記ＭＥＭＳミラーアレイは、カーブミラーの有限要素表示をシミュレートするためにそれぞれ回転が可能なミラー要素から構成される請求項３５に記載の空間安全装置。
【請求項４３】
前記ＭＥＭＳミラーアレイは、フラットミラーの有限要素表示をシミュレートするために形成されたミラー要素から構成される請求項３５に記載の空間安全装置。
【請求項４４】
検出器アセンブリーは、
前記フィルタ要素と、
セラミック基板上に配置されるＭＥＭＳミラーアレイと、
前記ＭＥＭＳアレイによって反射されたＩＲ光線を検出するために配置される前記ＩＲエネルギー光線検出器と、を備える請求項３５に記載の空間安全装置。
【請求項４５】
前記検出器アセンブリーは、
前記狭帯域ＩＲフィルタ要素及び前記広帯域ＩＲフィルタ要素の少なくとも１つを囲む検出器アセンブリー筐体と、
セラミック基板上に配置される前記狭帯域及び前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つと、
前記ＭＥＭＳアレイによって反射された前記ＩＲエネルギー光線を検出するために配置される前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器及び前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器の少なくとも１つと、
前記検出器アセンブリー筐体に合体する検出器アセンブリー筐体ベースと、
をさらに備える請求項４４に記載の空間安全装置。
【請求項４６】
前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域ＩＲフィルタ要素及び前記広帯域ＩＲフィルタ要素の両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域ＩＲフィルタ要素を前記広帯域ＩＲフィルタ要素から分離する請求項４５に記載の空間安全装置。
【請求項４７】
前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域ＭＥＭＳミラーアレイ及び前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイの両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域ＭＥＭＳミラーアレイを前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイから分離する請求項４５に記載の空間安全装置。
【請求項４８】
前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器及び前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器の両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器を前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器から分離する請求項４５に記載の空間安全装置。
【請求項４９】
前記検出器アセンブリー筐体ベースは、プリント基板に合体する少なくとも５本のピンをさらに備える請求項４５に記載の空間安全装置。
【請求項５０】
前記ピンの１本は電力を受け、前記ピンの１本はグランドであり、前記ピンの１本は前記狭帯域ＩＲ検出器からの信号を送信し、前記ピンの１本は前記広帯域ＩＲ検出器からの信号を送信し、及び前記ピンの１本はＭＥＭＳ制御信号を提供する請求項４９に記載の空間安全装置。
【請求項５１】
前記検出器アセンブリーは、プリント基板に合体される請求項４４に記載の空間安全装置。
【請求項５２】
前記プリント基板は、
前記出力信号を増幅する少なくとも１つの前記増幅器と、
前記検出器からの前記出力信号を変換する少なくとも１つの前記アナログ−デジタル変換器と、
前記出力信号を処理する前記プロセッサーと、
前記出力信号を保存する前記メモリーストレージと、
前記ＩＲ源及び前記ＩＲレファレンスの間を交互に切り替えるチョッピングモードで合焦要素間を切り替えることによって前記ＭＥＭＳミラーアレイを調整する前記コントローラーと、
ガス又は蒸気の検出を知らせるアラームと、を備える請求項３９に記載の空間安全装置。
【請求項５３】
前記プリント基板及び前記検出器アセンブリーは、囲い筐体内に配置されるとともに前記囲い筐体に合体する囲いベース上に配置され、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも１つのＭＥＭＳミラーアレイが前記囲い筐体内のウインドーを介して前記ＩＲエネルギー光線を受信することができる請求項５２に記載の空間安全装置。
【請求項５４】
前記検出器アセンブリーは、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも１つのＭＥＭＳミラーアレイが前記プリント基板に平行となり、かつ前記プリント基板が前記囲いベースに対しておよそ３０°〜４５°の角度で配置されるように、前記プリント基板上に配置される請求項５３に記載の空間安全装置。
【請求項５５】
前記ウインドーは、前記ＩＲエネルギー光線を合焦させる合焦要素から構成される請求項５３に記載の空間安全装置。
【請求項５６】
前記囲い筐体は、前記ウインドーの近傍に配置されるＩＲ源をさらに備え、前記少なくとも１つのＭＥＭＳミラーアレイが前記ＩＲエネルギーを前記ＩＲ源から受けるとともに前記ＩＲ検出器要素に反射し、前記ＩＲ源は、前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供する請求項５３に記載の空間安全装置。
【請求項５７】
前記狭帯域フィルタでフィルタをかけられた前記出力信号が複数のピーク値を有し、前記複数の狭帯域ピーク値の少なくとも１つの振幅のシフトがＩＲ吸収を示す前記空気路内のガス又は蒸気濃度の存在を示すこと、及び
前記広帯域フィルタでフィルタをかけられた前記出力信号が複数のピーク値を有し、前記複数の広帯域ピーク値の少なくとも１つの振幅のシフトが前記ＩＲ源の前記出力電力のシフトを示すこと、のうちの少なくとも１つから構成される請求項３５に記載の空間安全装置。
【請求項５８】
前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を算出する請求項５７に記載の空間安全装置。
【請求項５９】
所定時間、１より著しく小さい値を有する前記ピーク値の比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の存在を示し、また、所定時間、１に接近した値を有する前記ピーク値の比率は、前記狭帯域及び広帯域ＩＲ検出器の自己較正を可能とする、ＩＲ出力及び周辺光の少なくとも１つのシフトを示す請求項５８に記載の空間安全装置。
【請求項６０】
前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均に対する比率を算出する請求項５７に記載の空間安全装置。
【請求項６１】
所定時間、１より著しく小さい値を有する前記瞬時ピーク値の平均の前記比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の存在を示し、また、所定時間、１に接近した値を有する前記ピーク値の平均の前記比率は、前記狭帯域及び広帯域ＩＲ検出器の自己較正を可能とする、ＩＲ出力及び周辺光の少なくとも１つのシフトを示す請求項６０に記載の空間安全装置。
【請求項６２】
前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を平均化する請求項５７に記載の空間安全装置。
【請求項６３】
所定時間、１より著しく小さい値を有する平均比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の存在を示し、また、所定時間、１に接近した値を有する前記平均比率は、前記狭帯域及び広帯域ＩＲ検出器の自己較正を可能とする、ＩＲ出力及び周辺光の少なくとも１つのシフトを示す請求項６２に記載の空間安全装置。
【請求項６４】
視野（ＦＯＶ）を含む空間の体積内への侵入を検出する方法であって、前記侵入は前記視野（ＦＯＶ）内の空気路を含む前記空間の体積におけるガス又は蒸気であり、前記方法は、
ａ）ＩＲ検出器の活性要素に対し平行化された赤外線（ＩＲ）エネルギー光線を反射するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイ、狭ＩＲ帯域バンドパスフィルタによってフィルタをかけられ平行化された光線の一部、広ＩＲ帯域バンドパスフィルタによってフィルタをかけられ平行化された光線の一部、前記ＭＥＭＳミラーアレイに対し前記空気路の末端に配置されるＩＲエネルギー源を位置決めするステップと、
ｂ）前記狭ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び狭ＩＲ帯域検出器を介して前記空気路の末端における前記ＩＲ熱源のＩＲエネルギーを所定のスキャンレートで測定するステップと、
ｃ）前記狭ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び狭ＩＲ帯域検出器を介して前記ＭＥＭＳミラーアレイにおける既知のレファレンス温度のポイントの温度を所定のスキャンレートで測定するステップと、
ｄ）前記広ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び広ＩＲ帯域検出器を介して前記空気路の末端における前記ＩＲ熱源のＩＲエネルギーを所定のスキャンレートで測定するステップと、
ｅ）前記広ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び広ＩＲ帯域検出器を介して前記ＭＥＭＳミラーアレイにおける既知のレファレンス温度のポイントの温度を所定のスキャンレートで測定するステップと、
ｆ）前記広帯域フィルタを有する検出器によって受信されたＩＲエネルギー光線を測定することによって、検出器システムを較正するステップと、を含む侵入の検出方法。
【請求項６５】
前記ステップ（ｃ）の前記狭ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び狭ＩＲ帯域検出器を介して前記ＭＥＭＳミラーアレイにおける既知のレファレンス温度のポイントの温度を所定のスキャンレートで測定するステップ及び前記ステップ（ｄ）の前記広ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び広ＩＲ帯域検出器を介して前記空気路における前記ＩＲ熱源のＩＲエネルギーを所定のスキャンレートで測定するステップは、それぞれ
（ｂ’１）前記ＩＲエネルギー光線を合焦させるステップと、
（ｂ’２）前記ＩＲエネルギー光線をフィルタにかけるステップと、
（ｂ’３）前記ＩＲエネルギー光線を前記ＭＥＭＳミラーアレイによって検出器に反射させるステップと、
（ｂ’４）前記検出器によって前記ＩＲエネルギー光線を検出するステップと、
（ｂ’５）前記ＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するステップと、
（ｂ’６）前記出力信号を増幅するステップと、
（ｂ’７）前記出力信号をアナログからデジタルに変換ステップと、
（ｂ’８）前記出力信号を、検出を知らせる前にプロセッサーによって処理するステップと、を含む請求項６４に記載の侵入の検出方法。
【請求項６６】
前記出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、気圧、及び水圧のうちの１つである請求項６５に記載の侵入の検出方法。
【請求項６７】
前記ステップ（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ
（ｂ’９）前記ＭＥＭＳミラーアレイがスキャンニングによって全てのミラーアレイ要素を測定するように制御するステップ、をさらに含む請求項６５に記載の侵入の検出方法。
【請求項６８】
ｇ）全てのミラーアレイ要素が測定されたか否かを決定するステップと、
ｈ１）ノーの場合、ステップ（ｂ）〜（ｆ）を繰り返すステップと、
ｈ２）イエスの場合、前記視野のスキャンを保存するステップと、
ｉ）スキャンの結果を処理するステップと、
ｊ）狭帯域フィルタを有する検出器によって受信された前記ＩＲエネルギー光線の広帯域フィルタを有する検出器によって受信された前記ＩＲエネルギー光線に対する比率の変化を所定時間検出することによって、スキャンの結果に基づきガス又は蒸気が検出されたか否かを決定するステップと、
ｋ１）イエスの場合、アラームを知らせるステップと、
ｋ２）メイビー（タブン）の場合、ステップ（ｂ）〜ステップ（ｆ）のガス又は蒸気が検出されると思われる空気路を再スキャンすることで温度を測定するステップに戻るステップと、
ｋ３）ノーの場合、ステップ（ｂ）〜（ｆ）に戻るステップと、をさらに含む請求項６７に記載の侵入の検出方法。
【請求項６９】
ステップ（ｊ）は、所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を算出することによって行われる請求項６８に記載の侵入の検出方法。
【請求項７０】
所定時間、１より著しく小さい値を有する前記ピーク値の比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、１に接近した値を有する前記ピーク値の比率は、前記狭帯域及び広帯域ＩＲ検出器の自己較正を可能とする、ＩＲ出力及び周辺光の少なくとも１つのシフトを示す請求項６９に記載の侵入の検出方法。
【請求項７１】
ステップ（ｊ）は、ステップ（ｊ”）の所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均に対する比率を算出するステップによって行われる請求項６８に記載の侵入の検出方法。
【請求項７２】
所定時間、１より著しく小さい値を有する前記瞬時ピーク値の平均の前記比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、１に接近した値を有する前記ピーク値の平均の前記比率は、前記狭帯域及び広帯域ＩＲ検出器の自己較正を可能とする、ＩＲ出力及び周辺光の少なくとも１つのシフトを示す請求項７１に記載の侵入の検出方法。
【請求項７３】
ステップ（ｊ）は、ステップ（ｊ”’）の所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を平均化するステップによって行われる請求項６８に記載の侵入の検出方法。
【請求項７４】
所定時間、１より著しく小さい値を有する平均比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、１に接近した値を有する前記平均比率は、前記狭帯域及び広帯域ＩＲ検出器の自己較正を可能とする、ＩＲ出力及び周辺光の少なくとも１つのシフトを示す請求項７３に記載の侵入の検出方法。
【請求項７５】
ステップ（ｂ）〜（ｆ）の前記ＩＲエネルギー及び温度を測定するステップは、
（ｂ１’）前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素の角度を調整するように信号コントローラーに命令するステップ、及び
（ｂ１”）前記ＩＲ源のエネルギー及び前記ＩＲレファレンスの温度の測定に続き前記ＭＥＭＳミラーアレイがチョッピングモードで一から他の合焦要素に切り替わるように調整することを信号コントローラーに命令するステップ、の少なくとも１つのステップを含む請求項６８に記載の侵入の検出方法。
【請求項７６】
ステップ（ｂ１’）の信号コントローラーに少なくとも１つのミラー要素の角度を調整するように命令するステップは、その角度位置を切り替えることによって行われる請求項７５に記載の侵入の検出方法。
【請求項７７】
ステップ（ｂ１’）の角度を調整するステップは、
ｂ２）前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つの要素に対する制御信号を変化させるステップを含む請求項７５に記載の侵入の検出方法。
【請求項７８】
ステップ（ｂ２）の前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つの要素に対する制御信号を変化させるステップは、前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素の動きを起こさせる請求項７７に記載の侵入の検出方法。
【請求項７９】
前記制御信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、気圧、及び水圧のうちの１つである請求項７７に記載の空間安全装置。
【請求項８０】
前記制御信号は、電気的であり、前記ステップ（ｂ２）の制御信号を変化させるステップは、熱膨張及び静電気力の少なくとも１つによって動きを引き起こすための電圧又は電流を変化させることによって行われる請求項７７に記載の侵入の検出方法。
【請求項８１】
前記合焦要素は、（ａ）レンズ要素、及び（ｂ）ミラー合焦要素のうちの少なくとも１つから構成される請求項７５に記載の侵入の検出方法。
【請求項８２】
ステップ（ｋ２）のガス又は蒸気が検出されると思われる空気路を再スキャンするステップは、
ｋ２’）所定のスキャン比率で再スキャンするステップ、及び
ｋ２”）異なるスキャン比率で再スキャンするステップ、のうちの少なくとも１つのステップを含む請求項６８に記載の侵入の検出方法。
【請求項８３】
前記ミラー要素は、検出器アセンブリー筐体の外部を視認するためのＩＲフィルタウインドーを有する前記検出器アセンブリー筐体内に配置されるスタート及びエンド位置ミラー要素であり、前記方法は、
前記検出器アセンブリー筐体の外部を視認するようにスタート及びエンド位置において前記ミラー要素の前記列及び行の少なくとも一部を方向付けるステップを含む請求項６４に記載の空間の体積内への侵入を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、赤外線信号検出に基づく生物、無生物、又はガス状物質用の侵入検出システムの分野に関し、さらに詳しくは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイを組み込んだ空間安全赤外線信号侵入検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
受動赤外線（ＩＲ）センサは、視野（ＦＯＶ）内を動く侵入者を、侵入者によって引き起こされた温度勾配を測定することによって検出する。このセンサのＦＯＶは、固定されるとともにレンズ又はミラーシステムの光学的性質によって決定される。このＦＯＶは、静電的活性及び不活性ゾーンに細分化され、活性から不活性ゾーンへの侵入者の動きがアラームとして検出される。それぞれの活性ゾーンからのＩＲエネルギーがＩＲ検出器上に合焦し、ＩＲ検出器は、どの活性ゾーンがエネルギーを集めているかを決定することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この構成の問題は、ゾーン内のＩＲエネルギーの他の源がアラーム信号として同様に検出されることである。例としては、検出器のゾーン内で、周期的にオン・オフする空間ヒーター又は微風で動く日に照らされた日除けを挙げることができる。ノイズの他の源としては、ペット、例えば、小型犬を挙げることができる。また、不活性ゾーンは、侵入者が検出されないで横切ることができる通路を提供する。このような問題を解決するために他者によって以下の試みがなされた。１つの製品はゾーン内の繰り返しの動きを検出するとともにこの信号を無視するように検出器の感度を減じるアルゴリズムを有する。これは同様に侵入者に対するセンサの感度を減じることにもなる。他のアプローチは保護空間をモニターするＣＣＤカメラを用いるとともに動きを検出するためにビデオ処理アルゴリズムを採用する。このアプローチの問題は動きを検出するためには保護空間は光を照射される必要があることである。他のアプローチは不活性ゾーンを最小化するために第２のレンズシステムを用いるが、このアプローチは他の欠点からなお免れることはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の及び他の課題を処理するため、本発明は、視野を含む空間の体積をモニターする空間安全装置に係り、この装置は、空間の体積内の侵入者を検出するための空間安全装置であり、ＦＯＶから集められた赤外線（ＩＲ）エネルギー光線を反射するためのミラーアレイ状にミラー要素を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を備え、また、ＭＥＭＳミラーアレイによって反射されたＩＲエネルギーを検出するとともにＩＲエネルギーを出力信号に変換するＩＲエネルギー検出器を備える。本発明は、また、多軸ＭＥＭＳミラーアレイによって侵入者からの保護空間又は体積のＦＯＶ内のＩＲゾーンを動かす方法に係る。このＩＲゾーンの動きは、保護空間又は体積のＩＲ形跡を効率的にスキャンする。侵入は空間の体積内の生物又は無生物、例えば、ロボット的な乗り物又はガス又は蒸気、の存在によって引き起こされる結果として認識される。
【０００５】
本発明の特別な態様において、本発明の第１の実施の形態は、空間の体積における侵入者を検出する空間安全装置に係り、この装置は、空間の体積から集められた赤外線（ＩＲ）エネルギー光線を合焦するための合焦要素と、空間の体積から集められた赤外線（ＩＲ）エネルギー光線にフィルタをかけるフィルタ要素と、ＩＲエネルギーを反射するためのミラーアレイにおけるミラー要素を有する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）と、前記ＭＥＭＳミラーアレイによって反射されたＩＲエネルギーを検出するとともにＩＲエネルギーを出力信号に変換するＩＲエネルギー検出器と、出力信号を増幅する増幅器と、出力信号をアナログからデジタルに変換するアナログ−デジタル変換器と、出力信号、出力信号を保管するメモリーストレージを処理するプロセッサーと、前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つの要素の角度を調整するコントローラーと、ＩＲエネルギー光線の振幅における変化に対応して出力信号の振幅における変化に由来する侵入者の検出を知らせるアラームとを備えている。出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、空圧、及び水圧のうちの１つであることができる。コントローラーは、前記ＭＥＭＳミラーアレイの前記少なくとも１つの要素に対する制御信号を変化させることによって角度を調整することができる。制御信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、空圧、及び水圧のうちの１つであることができる。コントローラーは、ＦＯＶ及びＩＲレファレンスの間で前記ＭＥＭＳミラーアレイを切り替えることでレファレンス信号を得ることができる。前記ＭＥＭＳミラーアレイに対する電気的制御信号を変化させることは、前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素を動かすことができ、この動きは熱膨張及び静電気力の少なくとも１つによるものである。コントローラーは、ＦＯＶをノン−チョッピングモードで、増分重複ステップで又は離散有限ステップのいずれかで横切らせることによって、前記ＭＥＭＳミラーアレイがＩＲ検出装置のＦＯＶを横切るように作動させることができる。
【０００６】
コントローラーは、ＦＯＶをチョッピングモードで、増分重複ステップで又は離散有限ステップのいずれかで横切らせることによって、前記ＭＥＭＳミラーアレイがＩＲ検出装置のＦＯＶを横切るように作動させることができる。この空間安全装置は、前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供するＩＲ源をさらに備えることができる。ＭＥＭＳミラーアレイは、カーブミラーの有限要素表示をシミュレートするためにそれぞれ回転が可能なミラー要素から構成されることができ、又はミラー要素はフラットミラーの有限要素表示をシミュレートするために形成されることができる。
【０００７】
第１の実施の形態の検出器アセンブリーは、前記フィルタ要素と、セラミック基板上に配置される前記ＭＥＭＳミラーアレイと、前記ＭＥＭＳアレイによって反射されたＩＲエネルギーを検出するために配置される前記ＩＲエネルギー検出器と、を備えることができる。この検出器アセンブリーは、少なくとも前記フィルタ要素を囲む検出器アセンブリー筐体と、セラミック基板上に配置される前記ＭＥＭＳミラーアレイと、前記ＭＥＭＳアレイによって反射されたＩＲエネルギーを検出するために配置される前記ＩＲエネルギー検出器と、前記検出器アセンブリー筐体に合体する検出器アセンブリー筐体ベースとをさらに備えることができる。検出器アセンブリー筐体ベースは、プリント基板に合体する少なくとも４本のピンをさらに備えることができ、前記ピンの少なくとも１本は電力を受け、前記ピンの１本はグランドであり、前記ピンの１本は信号を送信し、及び前記ピンの１本はＭＥＭＳ制御信号を提供する。検出器アセンブリーは、プリント基板に合体される。プリント基板は、前記増幅器と、前記アナログ−デジタル変換器と、前記プロセッサーと、前記メモリーストレージと、前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素の角度を調整する前記コントローラーと、侵入の検出を知らせるアラームと、を備えることができる。プリント基板及び前記検出器アセンブリーは、囲い筐体内に配置されるとともに前記囲い筐体に合体する囲いベース上に配置され、前記検出器アセンブリー内の前記ＭＥＭＳミラーアレイが前記囲い筐体内のウインドーを介して前記ＩＲエネルギーを受信することができる。ウインドーは、ＩＲエネルギーを合焦させる合焦要素から構成される。検出器アセンブリーは、前記検出器アセンブリー内の前記ＭＥＭＳミラーアレイが前記プリント基板に平行となり、かつ前記プリント基板が前記囲いベースに対して１０°の角度で配置されるように、前記プリント基板上に配置される。囲い筐体は、前記ウインドーの近傍に配置されるＩＲ源をさらに備え、前記ＭＥＭＳミラーアレイが前記ＩＲエネルギーを前記ＩＲ源から受けるとともに前記ＩＲ検出器要素に反射することができ、ＩＲ源は、前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供する。
【０００８】
本発明の他の態様において、本発明の第２の実施の形態は、空間の体積における侵入者を検出する空間安全装置に係り、この装置は、空間の体積内から集められた赤外線（ＩＲ）エネルギーを合焦させる複数の合焦要素と、空間の体積内から集められたＩＲエネルギーにフィルタをかけるフィルタ要素と、ＩＲエネルギーを反射する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイと、前記ＭＥＭＳアレイで反射された前記ＩＲエネルギーを検出し、かつ前記ＩＲエネルギーを出力信号に変換するＩＲエネルギー検出器と、出力信号を増幅する増幅器と、出力信号をアナログからデジタルに変換するアナログ−デジタル変換器と、出力信号を処理するプロセッサーと、出力信号を保存するメモリーストレージと、複数の合焦要素の一から他に切り替えることで前記ＭＥＭＳアレイを調整するコントローラーと、ＩＲエネルギー光線の振幅の変化に対応した出力信号の振幅における変化から、侵入の検出を知らせるアラームと、を備える。出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、空圧、及び水圧のうちの１つであることができる。コントローラーは、ＦＯＶ及びＩＲレファレンスの間で前記ＭＥＭＳミラーアレイを切り替えることでレファレンス信号を得ることを可能にする。複数の合焦要素は、（ａ）レンズ要素及び（ｂ）ミラー合焦要素の少なくとも１つであることができる。コントローラーは、ＭＥＭＳミラーアレイを、前記複数の合焦要素の一から他へ切り替えることによって、増分重複ステップで又は離散有限ステップのいずれかでＦＯＶを横切らせることによって、調整することができる。
【０００９】
コントローラーは、ＭＥＭＳミラーアレイを、チョッピングモードで、増分重複ステップで又は離散有限ステップのいずれかでＦＯＶを横切ることで、前記ＩＲ検出器のＦＯＶを横切るように作動させることができる。空間安全装置は、前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供するＩＲ源をさらに備えることができる。ＭＥＭＳミラーアレイは、カーブミラーの有限要素表示をシミュレートするためにそれぞれ回転が可能なミラー要素から構成されることができ、又はミラー要素はフラットミラーの有限要素表示をシミュレートするために形成されることができる。
【００１０】
第２の実施の形態の検出器アセンブリーは、前記フィルタ要素と、前記複数の合焦要素と、セラミック基板上に配置されるＭＥＭＳミラーアレイと、前記ＭＥＭＳアレイによって反射された受動ＩＲ光線を検出するために配置されるぜＩＲエネルギー光線検出器と、を備えることができる。この検出器アセンブリーは、少なくとも前記複数の合焦要素を囲む検出器アセンブリー筐体と、前記フィルタ要素と、セラミック基板上に配置される前記ＭＥＭＳミラーアレイと、前記ＭＥＭＳアレイによって反射されたＩＲエネルギーを検出するために配置される前記ＩＲエネルギー検出器と、前記検出器アセンブリー筐体に合体する検出器アセンブリー筐体ベースとをさらに備えることができる。検出器アセンブリー筐体ベースは、プリント基板に合体する少なくとも４本のピンをさらに備えることができ、前記ピンの少なくとも１本は電力を受け、前記ピンの１本はグランドであり、前記ピンの１本は信号を送信し、及び前記ピンの１本はＭＥＭＳ制御信号を提供する。検出器アセンブリーは、プリント基板に合体される。プリント基板は、前記増幅器と、前記アナログ−デジタル変換器と、前記プロセッサーと、前記メモリーストレージと、前記ＭＥＭＳミラーアレイを調整する前記コントローラーと、侵入の検出を知らせる前記アラームと、を備えることができる。プリント基板及び前記検出器アセンブリーは、囲い筐体内に配置されるとともに前記囲い筐体に合体する囲いベース上に配置され、前記検出器アセンブリー内の前記ＭＥＭＳミラーアレイが前記囲い筐体内のウインドーを介して前記ＩＲエネルギー光線を受信することができる。ウインドーは、ＩＲエネルギーを合焦させる合焦要素から構成される。検出器アセンブリーは、前記検出器アセンブリー内の前記ＭＥＭＳミラーアレイが前記プリント基板に平行となり、かつ前記プリント基板が前記囲いベースに対しておよそ１０°の角度で配置されるように、前記プリント基板上に配置される。囲い筐体は、前記ウインドーの近傍に配置されるＩＲ源をさらに備え、前記ＭＥＭＳミラーアレイが前記ＩＲエネルギーを前記ＩＲ源から受けるとともに前記ＩＲ検出器要素に反射することができ、ＩＲ源は、前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供する。
【００１１】
本発明のさらに他の態様において、本発明の第３の実施の形態は、空間の体積における侵入者を検出する空間安全装置に係り、ここで、この空間安全装置はＦＯＶを含む空間の体積内の侵入を検出するためのものであり、侵入はＦＯＶを含む空間の体積におけるガス又は蒸気であり、ＦＯＶは、ＩＲエネルギー光線を発光する赤外線（ＩＲ）エネルギーレファレンス源と、検出されるべきポテンシャルガス又は蒸気の試料を提供し、かつ前記ＩＲエネルギー光線がそれを経由して通過する前記空間の体積からの空気路と、前記ＩＲエネルギーレファレンス源で発光された前記ＩＲエネルギー光線を平行化するための、前記ＩＲエネルギーレファレンス源及び前記空気路の間の平行化レンズと、前記空気路からの前記平行化されたＩＲエネルギー光線を合焦させるための合焦要素と、を有し、この空間安全装置は、さらに、前記平行化されたＩＲエネルギー光線にフィルタをかけるための狭帯域バンドパスフィルタ要素（前記ＩＲエネルギー光線は前記狭帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する）と、前記狭帯域バンドパスフィルタ要素からの前記狭帯域ＩＲエネルギー光線を反射するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイと、前記ＭＥＭＳアレイで反射された前記狭帯域ＩＲエネルギー光線の変化を検出し、かつ前記狭帯域ＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するためのＩＲエネルギー検出器と、前記狭帯域検出器からの前記出力信号を増幅するための増幅器と、前記狭帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するためのアナログ−デジタル変換器と、前記狭帯域検出器からの前記出力信号を処理するためのプロセッサーと、前記狭帯域検出器からの前記出力信号を保存するためのメモリーストレージと、前記平行化されたＩＲエネルギー光線にフィルタをかけるための広帯域バンドパスフィルタ要素（前記ＩＲエネルギー光線は前記広帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する）と、前記広帯域バンドパスフィルタ要素からの前記広帯域ＩＲエネルギー光線を反射するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイと、前記ＭＥＭＳアレイで反射された前記広帯域ＩＲエネルギー光線を検出し、かつ前記広帯域ＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するためのＩＲエネルギー検出器と、前記広帯域検出器からの前記出力信号を増幅するための増幅器と、前記広帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するためのアナログ−デジタル変換器と、前記広帯域検出器からの前記出力信号を処理するためのプロセッサーと、前記広帯域検出器からの前記出力信号を保存するためのメモリーストレージと、前記ＩＲ源及びこのＩＲレファレンスの間で前記ＭＥＭＳミラーアレイを切り替えることでレファレンス信号が得られることを可能にするＩＲレファレンスと、前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素の角度を調整するコントローラーと、前記狭帯域検出器から受けたＩＲエネルギー光線の比率の変化に対応した出力信号における変化に応答して、ガス又は蒸気の検出を知らせるアラームと、を備える。出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、空圧、及び水圧のうちの１つであることができる。コントローラーは、前記ＭＥＭＳミラーアレイの前記少なくとも１つの要素に対する制御信号を変化させることによって角度を調整することができる。前記ＭＥＭＳミラーアレイに対する制御信号を変化させることは、前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素を動かすことができ、電気的制御信号を変化させることは、熱膨張及び静電気力の少なくとも１つによって動きを引き起こす。コントローラーは、ＦＯＶをノン−チョッピングモードで、増分重複ステップで又は離散有限ステップのいずれかで横切らせることによって、前記ＭＥＭＳミラーアレイがＩＲ検出装置のＦＯＶを横切るように作動させることができる。コントローラーは、前記ＭＥＭＳミラーアレイがＩＲ検出装置のＦＯＶを横切るように作動させることができ、ＦＯＶをチョッピングモードで横切ることは、ＦＯＶを増分重複ステップで又は離散有限ステップのいずれかで横切ることによって達成される。ガス又は蒸気を検出するための空間安全装置は、前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供するＩＲ源をさらに備えることができる。ＭＥＭＳミラーアレイは、カーブミラーの有限要素表示をシミュレートするためにそれぞれ回転が可能なミラー要素から、又はフラットミラーの有限要素表示をシミュレートするために形成されたミラー要素から構成されることができる。
【００１２】
第３の実施の形態の検出器アセンブリーは、前記狭帯域フィルタ要素及び前記広帯域フィルタ要素の少なくとも１つと、セラミック基板上に配置される前記狭帯域及び前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つと、前記ＭＥＭＳアレイによって反射された前記ＩＲエネルギー光線を検出するために配置される前記ＩＲエネルギー光線検出器と、を備えることができる。検出器アセンブリーは、前記狭帯域ＩＲフィルタ要素及び前記広帯域ＩＲフィルタ要素の少なくとも１つを囲む検出器アセンブリー筐体と、セラミック基板上に配置される前記狭帯域及び前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つと、前記ＭＥＭＳアレイによって反射された前記ＩＲエネルギー光線を検出するために配置される前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器及び前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器の少なくとも１つと、前記検出器アセンブリー筐体に合体する検出器アセンブリー筐体ベースと、をさらに備えることができる。この検出器アセンブリーは、前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器及び前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器の両方を備えることができ、かつ仕切りが、前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器を前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器から分離することができ、あるいはこの検出器アセンブリーは、前記狭帯域ＭＥＭＳミラーアレイ及び前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイの両方を備えることができ、かつ仕切りが、前記狭帯域ＭＥＭＳミラーアレイを前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイから分離することができる。検出器アセンブリー筐体ベースは、プリント基板に合体する少なくとも５本のピンをさらに備えることができ、前記ピンの１本は電力を受け、前記ピンの１本はグランドであり、前記ピンの１本は前記狭帯域ＩＲ検出器からの信号を送信し、前記ピンの１本は前記広帯域ＩＲ検出器からの信号を送信し、及び前記ピンの１本はＭＥＭＳ制御信号を提供する。前記検出器アセンブリーは、プリント基板に合体されることができ、プリント基板は、少なくとも１つの前記増幅器と、少なくとも１つの前記アナログ−デジタル変換器と、前記プロセッサーと、前記メモリーストレージと、前記コントローラーと、狭帯域及び広帯域検出器からの出力信号の比率の変化に応答してガス又は蒸気の検出を知らせるアラームと、を備えることができる。プリント基板及び前記検出器アセンブリーは、囲い筐体内に配置されるとともに前記囲い筐体に合体する囲いベース上に配置され、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも１つのＭＥＭＳミラーアレイが前記囲い筐体内のウインドーを介して前記ＩＲエネルギー光線を受信することができる。検出器アセンブリーは、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも１つのＭＥＭＳミラーアレイが前記プリント基板に平行となり、かつ前記プリント基板が前記囲いベースに対しておよそ３０°〜４５°の角度で配置されるように、前記プリント基板上に配置される。ウインドーは、前記ＩＲエネルギー光線を合焦させる合焦要素から構成される。囲い筐体は、前記ウインドーの近傍に配置されるＩＲ源をさらに備え、前記ＭＥＭＳミラーアレイが前記ＩＲエネルギーを前記ＩＲ源から受けるとともに前記ＩＲ検出器要素に反射することができる。ＩＲ源は、前記空間安��装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供することができる。狭帯域フィルタでフィルタをかけられた出力信号は複数のピーク値を有することができる。狭帯域検出器の広帯域検出器に対する比率が１未満である場合は、空気路内にガス又は蒸気が存在することを示す。その比率が単位に接近している場合は、ＩＲ源の出力電力の変化又は周囲の照明の変化を示す。
【００１３】
本発明のさらに他の態様において、本発明の第４の実施の形態は、ＦＯＶを含む空間の体積内の侵入を検出するための空間安全装置に係り、ここで、侵入はＦＯＶを含む空間の体積におけるガス又は蒸気であり、ＦＯＶは、ＩＲエネルギー光線を発光する赤外線（ＩＲ）エネルギーレファレンス源と、検出されるべきポテンシャルガス又は蒸気の試料を提供し、かつＩＲエネルギー光線がそれを経由して通過する空間の体積からの空気路と、前記ＩＲエネルギーレファレンス源で発光されたＩＲエネルギー光線を平行化するための、前記ＩＲエネルギー源及び前記空気路の間の平行化レンズと、前記空気路からの前記平行化されたＩＲエネルギー光線を合焦させるための合焦要素と、を有し、この空間安全装置は、さらに、平行化されたＩＲエネルギー光線にフィルタをかけるための狭帯域バンドパスフィルタ要素（前記ＩＲエネルギー光線は前記狭帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する）と、前記狭帯域バンドパスフィルタからの狭帯域ＩＲエネルギー光線を反射するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイと、前記ＭＥＭＳアレイで反射された前記狭帯域ＩＲエネルギー光線の減少を検出し、かつ前記狭帯域ＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するためのＩＲエネルギー検出器と、前記狭帯域検出器からの前記出力信号を増幅するための増幅器と、前記狭帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するためのアナログ−デジタル変換器と、前記狭帯域検出器からの前記出力信号を処理するためのプロセッサーと、前記狭帯域検出器からの前記出力信号を保存するためのメモリーストレージと、前記平行化されたＩＲエネルギー光線にフィルタをかけるための広帯域バンドパスフィルタ要素（前記ＩＲエネルギー光線は前記広帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する）と、前記広帯域バンドパスフィルタ要素からの前記広帯域ＩＲエネルギー光線を反射するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイと、前記ＭＥＭＳアレイで反射された前記広帯域ＩＲエネルギー光線を検出し、かつ広帯域ＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するためのＩＲエネルギー検出器と、前記広帯域検出器からの前記出力信号を増幅するための増幅器と、前記広帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するためのアナログ−デジタル変換器と、前記広帯域検出器からの前記出力信号を処理するためのプロセッサーと、前記広帯域検出器からの前記出力信号を保存するためのメモリーストレージと、前記ＩＲ源及びこのＩＲレファレンスの間で前記ＭＥＭＳミラーアレイを切り替えることでレファレンス信号が得られることを可能にするＩＲレファレンスと、前記ＩＲ源及び前記ＩＲレファレンスの間を交互に切り替えるチョッピングモードで合焦要素間を切り替えることによって前記ＭＥＭＳミラーアレイを調整するコントローラーと、前記狭帯域検出器から受けたＩＲエネルギー光線の比率の変化に対応した出力信号における変化に応答して、ガス又は蒸気の検出を知らせるアラームと、を備える。出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、空圧、及び水圧のうちの１つであることができる。合焦要素は、（ａ）レンズ要素及び（ｂ）ミラー合焦要素の少なくとも１つであることができる。コントローラーは、前記ＭＥＭＳミラーアレイが合焦要素の間をチョッピングモードで、増分重複ステップで又は離散有限ステップで切り替わるように作動させることができる。ガス又は蒸気を検出する空間安全装置は、前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供するＩＲ源をさらに備えることができる。ＭＥＭＳミラーアレイは、カーブミラーの有限要素表示をシミュレートするためにそれぞれ回転が可能なミラー要素から、又はフラットミラーの有限要素表示をシミュレートするために形成されたミラー要素から構成されることができる。
【００１４】
第４の実施の形態の検出器アセンブリーは、前記狭帯域フィルタ要素及び前記広帯域フィルタ要素の少なくとも１つと、セラミック基板上に配置される前記狭帯域及び前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つと、前記ＭＥＭＳアレイによって反射された前記ＩＲエネルギー光線を検出するために配置される前記ＩＲエネルギー光線検出器と、を備えることができる。検出器アセンブリーは、前記狭帯域ＩＲフィルタ要素及び前記広帯域ＩＲフィルタ要素の少なくとも１つを囲む検出器アセンブリー筐体と、セラミック基板上に配置される前記狭帯域及び前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つと、前記ＭＥＭＳアレイによって反射された前記ＩＲエネルギー光線を検出するために配置される前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器及び前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器の少なくとも１つと、前記検出器アセンブリー筐体に合体する検出器アセンブリー筐体ベースと、をさらに備えることができる。この検出器アセンブリーは、前記狭帯域及び前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器の両方を備えることができ、かつ仕切りが、前記狭帯域ＩＲエネルギー光線検出器を前記広帯域ＩＲエネルギー光線検出器から分離することができ、あるいはこの検出器アセンブリーは、前記狭帯域及び前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイの両方を備えることができ、かつ仕切りが、前記狭帯域ＭＥＭＳミラーアレイを前記広帯域ＭＥＭＳミラーアレイから分離することができ、あるいはこの検出器アセンブリーは、前記狭帯域及び前記広帯域フィルタ要素の両方を備えることができ、かつ仕切りが、前記狭帯域フィルタ要素を前記広帯域フィルタ要素から分離することができる。検出器アセンブリー筐体ベースは、プリント基板に合体する少なくとも５本のピンをさらに備えることができ、前記ピンの１本は電力を受け、前記ピンの１本はグランドであり、前記ピンの１本は前記狭帯域ＩＲ検出器からの信号を送信し、前記ピンの１本は前記広帯域ＩＲ検出器からの信号を送信する。前記検出器アセンブリーは、プリント基板に合体されることができ、プリント基板は、少なくとも１つの前記増幅器と、少なくとも１つの前記アナログ−デジタル変換器と、前記プロセッサーと、前記メモリーストレージと、前記コントローラーと、出力信号に応答して侵入の検出を知らせるアラームと、を備えることができる。プリント基板及び前記検出器アセンブリーは、囲い筐体内に配置されるとともに前記囲い筐体に合体する囲いベース上に配置され、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも１つのＭＥＭＳミラーアレイが前記囲い筐体内のウインドーを介して前記ＩＲエネルギー光線を受信することができる。検出器アセンブリーは、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも１つのＭＥＭＳミラーアレイが前記プリント基板に平行となり、かつ前記プリント基板が前記囲いベースに対しておよそ３０°〜４５°の角度で配置されるように、前記プリント基板上に配置される。ウインドーは、前記ＩＲエネルギー光線を合焦させる合焦要素から構成される。囲い筐体は、前記ウインドーの近傍に配置されるＩＲ源をさらに備え、前記ＭＥＭＳミラーアレイが前記ＩＲエネルギーを前記ＩＲ源から受けるとともに前記ＩＲ検出器要素に��射することができる。ＩＲ源は、前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも１つを検出するためのレファレンス値を提供することができる。
【００１５】
第３の及び第４の実施の形態の両方において、プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を算出する。プロセッサーは、また、所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均に対する比率を算出する。プロセッサーは、さらにまた、所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を平均化する。全ての場合、所定時間、１より著しく小さい値を有する前記ピーク値の比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の存在を示し、また、所定時間、１に接近した値を有する前記ピーク値の比率の発生は、前記狭帯域及び広帯域ＩＲ検出器の自己較正を可能とする、ＩＲ出力及び周辺光の少なくとも１つのシフトを示す。算出された比率の大きさは、存在するガス又は蒸気の濃度に比例する。信号ドロップの比率の大きさは存在するガスのパーセンテージを示す。
【００１６】
視野（ＦＯＶ）を含む空間の体積内への侵入を検出する方法において、この方法は、ａ）ＦＯＶに対応するＩＲ検出器の活性要素に対し赤外線（ＩＲ）エネルギー光線を反射するためのミラー要素の行及び列からなる微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイを位置決めするステップと、ｂ）所定のスキャン比率でＦＯＶのｉＴＨ部分からのＩＲエネルギーを集めるステップを含む。ステップ（ｂ）の所定のスキャン比率でＦＯＶのｉＴＨ部分からのＩＲエネルギーを集めるステップは、（ｂ’１）ＩＲエネルギー光線を合焦させるステップと、（ｂ’２）ＩＲエネルギー光線をフィルタにかけるステップと、（ｂ’３）ＩＲエネルギー光線をＭＥＭＳミラーアレイによって検出器に反射させるステップと、（ｂ，４）検出器によってＩＲエネルギー光線を検出するステップと、（ｂ，５）ＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するステップと、（ｂ’６）出力信号を増幅するステップと、（ｂ’７）出力信号をアナログからデジタルに変換ステップと、（ｂ’８）出力信号を、検出を知らせる前にプロセッサーによって処理するステップと、を含むことができる。出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、空圧、及び水圧のうちの１つであることができる。この方法は、ステップ（ｂ’９）のＭＥＭＳミラーアレイがスキャンニングによって全てのＦＯＶに対応する全てのミラーアレイ要素を測定するように制御するステップ、をさらに含むことができる。この侵入を検出する方法は、（ｃ）全てのミラーアレイ要素が測定されたか否かを決定するステップと、ｄ１）ノーの場合、ステップ（ｂ）を繰り返すステップと、ｄ２）イエスの場合、ミラーアレイ要素のスキャンを保存するステップと、ｅ）スキャンの結果を処理するステップと、ｆ）ＩＲエネルギー光線レベルの変化を検出することによってスキャンの結果に基づいて侵入が検出されたか否かを決定するステップと、ｇ１）イエスの場合、アラームを知らせるステップと、ｇ２）タブン（メイビー）の場合、ステップ（ｂ）の侵入が検出されると思われる限定された空間の体積を再スキャンすることでＦＯＶのｉＴＨ部分からのＩＲエネルギーを集めるステップに戻るステップと、ｇ３）ノーの場合、ステップ（ｂ）に戻るステップとをさらに含むことができる。ステップ（ｂ）のＦＯＶのｉＴＨ部分からのＩＲエネルギーを集めるステップは、ステップ（ｂ１’）のＭＥＭＳミラーアレイがＦＯＶを横切るように作動させるステップ、及びステップ（ｂ１”）のＭＥＭＳミラーアレイが合焦要素の一から他へ切り替わるように調整するように信号コントローラーに命令するステップ、の少なくとも１つのステップを含むことができる。ステップ（ｂ１’）のＭＥＭＳミラーアレイがＦＯＶを横切るように作動させるステップ、及びステップ（ｂ１”）のＭＥＭＳミラーアレイが合焦要素の一から他へ切り替わるように調整するように信号コントローラーに命令するステップ、の少なくとも１つのステップは、ステップ（ｂ２）のＦＯＶをノン−チョッピングモードで横切るステップ、及びステップ（ｂ３）のＦＯＶをチョッピングモードで横切るステップの少なくとも１つのステップを含むことができる。ステップ（ｂ２）のＦＯＶをノン−チョッピングモードで横切るステップは、ステップ（ｂ２’）の増分重複ステップでＦＯＶを横切るステップ、及びステップ（ｂ２”）の離散有限ステップでＦＯＶを横切るステップの少なくとも１つのステップを含むことができる。ステップ（ｂ３）のＦＯＶをチョッピングモードで横切るステップは、ステップ（ｂ３’）の増分重複ステップでＦＯＶを横切るステップ、及びステップ（ｂ３”）の離散有限ステップでＦＯＶを横切るステップの少なくとも１つのステップを含むことができる。ステップ（ｂ）のＦＯＶのｉＴＨ部分からのＩＲエネルギーを集めるステップは、ステップ（ｂ４）の前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素の角度を調整するステップを含むことができ、ステップ（ｂ４）の角度を調整するステップは、ステップ（ｂ５）のＭＥＭＳミラーアレイの前記少なくとも１つの要素に対する制御信号を変化させるステップを含む。制御信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、空圧、及び水圧のうちの１つであることができる。ステップ（ｂ５）の前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つの要素に対する制御信号を変化させるステップは、前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素の動きを起こさせることができ、ステップ（ｂ５）の制御信号を変化させるステップは、熱膨張及び静電気力の少なくとも１つによって動きを引き起こすことができる。合焦要素は、（ａ）レンズ要素、及び（ｂ）ミラー合焦要素のうちの少なくとも１つから構成される。ステップ（ｇ２）の侵入が検出されると思われる限定された空間の体積を再スキャンするステップは、ステップ（ｇ２’）の所定のスキャン比率で再スキャンするステップ、及びステップ（ｇ２”）の異なるスキャン比率で再スキャンするステップ、のうちの少なくとも１つのステップを含むことができる。ステップ（ｂ２）のＦＯＶをノン−チョッピングモードで横切るステップは、ピーク値を有する出力信号を生み出すことができ、そのピーク値のシフトはＦＯＶ内の熱源の動きを示す。ステップ（ｂ３）のＦＯＶをチョッピングモードで横切るステップは、複数のピーク値を有する出力信号を生み出すことができ、複数のピーク値の少なくとも１つの振幅のシフトはＦＯＶ内の熱源の動きを示す。
【００１７】
ＦＯＶを含む空間の体積内への侵入を検出する方法において、前記侵入はＦＯＶ内を含む空間の体積内のガス又は蒸気であり、この方法は、ステップ（ａ）のＩＲ検出器の活性要素に対し平行化された赤外線（ＩＲ）エネルギー光線を反射するための微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーアレイ、狭ＩＲ帯域バンドパスフィルタによってフィルタをかけられ平行化された光線の一部、広ＩＲ帯域バンドパスフィルタによってフィルタをかけられ平行化された光線の一部、前記ＭＥＭＳミラーアレイに対し前記空気路の末端に配置されるＩＲエネルギー源を位置決めするステップと、ステップ（ｂ）の前記狭ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び狭ＩＲ帯域検出器を介して前記空気路の末端における前記ＩＲ熱源のＩＲエネルギーを所定のスキャンレートで測定するステップと、ステップ（ｃ）の前記狭ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び狭ＩＲ帯域検出器を介して前記ＭＥＭＳミラーアレイにおける既知のレファレンス温度のポイントの温度を所定のスキャンレートで測定するステップと、ステップ（ｄ）の前記広ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び広ＩＲ帯域検出器を介して前記空気路の末端における前記ＩＲ熱源のＩＲエネルギーを所定のスキャンレートで測定するステップと、ステップ（ｅ）の前記広ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び広ＩＲ帯域検出器を介して前記ＭＥＭＳミラーアレイにおける既知のレファレンス温度のポイントの温度を所定のスキャンレートで測定するステップと、ステップ（ｆ）の前記広帯域フィルタを有する検出器によって受信されたＩＲエネルギー光線を測定するステップと、を含む。ステップ（ｃ）の前記狭ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び狭ＩＲ帯域検出器を介して前記ＭＥＭＳミラーアレイにおける既知のレファレンス温度のポイントの温度を所定のスキャンレートで測定するステップ、及びステップ（ｄ）の前記広ＩＲ帯域バンドパスフィルタ及び広ＩＲ帯域検出器を介して前記空気路における前記ＩＲ熱源のＩＲエネルギーを所定のスキャンレートで測定するステップは、それぞれ、ステップ（ｂ１）
の前記ＩＲエネルギー光線を合焦させるステップと、ステップ（ｂ２）のＩＲエネルギー光線をフィルタにかけるステップと、ステップ（ｂ３）のＩＲエネルギー光線を前記ＭＥＭＳミラーアレイによって検出器に反射させるステップと、ステップ（ｂ４）の検出器によって前記ＩＲエネルギー光線を検出するステップと、ステップ（ｂ５）のＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するステップと、ステップ（ｂ６）の出力信号を増幅するステップと、ステップ（ｂ７）の出力信号をアナログからデジタルに変換ステップと、ステップ（ｂ８）の出力信号を、検出を知らせる前にプロセッサーによって処理するステップと、を含むことができる。出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、空圧、及び水圧のうちの１つであることができる。この方法は、ステップ（ｂ９）の前記ＭＥＭＳミラーアレイがスキャンニングによって全てのミラーアレイ要素を測定するように制御するステップ、をさらに含むことができる。この方法は、ステップ（ｇ）の全てのミラーアレイ要素が測定されたか否かを決定するステップと、ステップ（ｈ１）のノーの場合、ステップ（ｂ）〜（ｆ）を繰り返すステップと、ステップ（ｈ２）のイエスの場合、前記視野のスキャンを保存するステップと、ステップ（ｉ）のスキャンの結果を処理するステップと、ステップ（ｊ）の狭帯域フィルタを有する検出器によって受信された前記ＩＲエネルギー光線の広帯域フィルタを有する検出器によって受信された前記ＩＲエネルギー光線に対する比率の変化を所定時間検出することによって、スキャンの結果に基づきガス又は蒸気が検出されたか否かを決定するステップと、ステップ（ｋ１）のイエスの場合、アラームを知らせるステップと、ステップ（ｋ２）のタブン（メイビー）の場合、ステップ（ｂ）〜ステップ（ｆ）のガス又は蒸気が検出されると思われる空気路を再スキャンすることで温度を測定するステップに戻るステップと、ステップ（ｋ３）のノーの場合、ステップ（ｂ）〜（ｆ）に戻るステップと、をさらに含むことができる。ステップ（ｊ）は、ステップ（ｊ’）の所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を算出することによって行われることができる。ステップ（ｊ）は、ステップ（ｊ”）の所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均に対する比率を算出するステップによって行われることができる。ステップ（ｊ）は、ステップ（ｊ”’）の所定時間、前記狭帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域ＩＲ検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を平均化するステップによって行われることができる。全ての場合、所定時間、１より著しく小さい値を有する前記ピーク値の比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、１に接近した値を有する前記ピーク値の比率は、前記狭帯域及び広帯域ＩＲ検出器の自己較正を可能とする、ＩＲ出力及び周辺光の少なくとも１つのシフトを示す。算出された比率の大きさは、存在するガス又は蒸気の濃度に比例する。ステップ（ｂ）〜（ｆ）の前記ＩＲエネルギー及び温度を測定するステップは、ステップ（ｂ１’）の前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラーの角度を調整するように信号コントローラーに命令するステップ、及びステップ（ｂ１”）の前記ＩＲ源のエネルギー及び前記ＩＲレファレンスの温度の測定に続き前記ＭＥＭＳミラーアレイがチョッピングモードで一から他の合焦要素に切り替わるように調整することを信号コントローラーに命令するステップ、の少なくとも１つのステップを含むことができる。ステップ（ｂ１’）の信号コントローラーに少なくとも１つのミラー要素の角度を調整するように命令するステップは、その角度位置を切り替えることによって行われることができる。ステップ（ｂ３）の角度を調整するステップは、ステップ（ｂ４）の前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つの要素に対する制御信号を変化させるステップを含むことができる。ステップ（ｂ２）の前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つの要素に対する制御信号を変化させるステップは、前記ＭＥＭＳミラーアレイの少なくとも１つのミラー要素の動きを起こさせ、制御信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、空圧、及び水圧のうちの１つであることができ、ステップ（ｂ２）の前記ＭＥＭＳミラーアレイに対する電気的制御信号を変化させることは、熱膨張及び静電気力の少なくとも１つによって動きを引き起こす。合焦要素は、（ａ）レンズ要素、及び（ｂ）ミラー合焦要素のうちの少なくとも１つから構成される。ステップ（ｋ２）のガス又は蒸気が検出されると思われる空気路を再スキャンするステップは、ステップ（ｋ２’）の所定のスキャン比率で再スキャンするステップ、及びステップ（ｋ２”）の異なるスキャン比率で再スキャンするステップ、のうちの少なくとも１つのステップを含むことができる。
【００１８】
代わりの形状において、本発明は、第１の及び第２の実施の形態の空間安全装置において検出器アセンブリーが検出器アセンブリー内に配置された観察口及び前記ＭＥＭＳミラーアレイの前記ミラー要素をさらに備える装置に係る。ミラー要素は、列及び行に形成されたスタート及びエンド位置ミラー要素である。前記スタート及びエンド位置ミラー要素の全ての列及び行は全ての前記ミラー要素が前記検出器アセンブリー筐体の内部を視認するようにスタート及びエンド位置に方向付けられることができる。あるいは、前記スタート及びエンド位置ミラー要素の少なくとも前記列及び行の部分は、少なくともミラー要素の部分が前記検出器アセンブリー筐体の外部を視認するようにスタート及びエンド位置に方向付けられることができる。
【００１９】
空間の体積内の侵入を検出する方法は、検出器アセンブリー筐体の外部を視認するためのＩＲフィルタウインドーを有する検出器アセンブリー筐体内に配置されるスタート及びエンド位置ミラー要素であるミラー要素をさらに含むことができる。前記方法は、前記検出器アセンブリー筐体の内部を視認するようにスタート及びエンド位置において前記ミラー要素の前記列及び行の少なくとも一部を方向付けるステップを含む。あるいは、空間の体積内の侵入を検出する方法は、前記検出器アセンブリー筐体の外部を視認するようにスタート及びエンド位置において前記ミラー要素の前記列及び行の少なくとも一部を方向付けるステップを含む。
【００２０】
本発明の、これらの及び他の特徴、利点、効果は以下の明細書及び図面を参照することによって明らかになるが、参照の際、図面を通して類似した構造には同様の参照符号を付けている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、視野を含む空間の体積をモニターする空間安全装置に係る。本発明は、保護空間の視野内の光線のＩＲエネルギーの方向を変えるため多軸ＭＥＭＳアレイを用いる。これはその場所のＩＲ形跡を効率的にスキャンする。スキャンされたＩＲ形跡はメモリーに保管され、ＩＲ形跡の変化に対する引き続くスキャンに比較される。処理アルゴリズムは、スキャンされたＩＲ形跡の変化が侵入の動きの形跡として適切であるか否か決定する。形跡の適切な変化が検出された場合、アラームが知らされる。このことは、センサがＦＯＶ内のどこでＩＲエネルギーが変化しているか決定することができ、またそのためセンサがＦＯＶ内のＩＲエネルギーのウインドーをモニターすることができるため、上述の問題を解決する。誤認アラームの源は出力信号の大きさ及び広さをモニターし、変化の源のサイズ及び形状を決定することによってフィルタにかけることができる。誤認アラームを引き起こした領域はスキャンから除外されるか又は処理アルゴリズムにおいて重要度を下げられる。
【００２２】
加えるに、保護空間はこのシステムの運転のために照明されることを必要としない。侵入は空間の体積内の生物又は無生物、例えば、ロボット的な乗り物又は液体又はガス又は蒸気、の存在によって引き起こされる結果として認識される。このため、このシステムは、あらゆるガス又は蒸気を検出するためにも用いられ、例えば、有害、有毒、爆発性、又は可燃性の蒸気又はガス、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）、水素（Ｈ２）、炭化水素ガス、例えば、メタン（ＣＨ４）、及びプロパン（Ｃ２Ｈ６）に限定されることはなく、又は他の有益な若しくは非毒性のガス、例えば、酸素（Ｏ２）又は二酸化炭素（ＣＯ２）を挙げることができる。この検出は、特定のガスのＩＲ吸収の周波数を中心とした狭帯域ＩＲバンドパスフィルタに光学経路を加えることによって、またＦＯＶのＩＲ吸収をレファレンス信号と比較することによって成し遂げられる。このレファレンス信号は、ＦＯＶ及びＩＲレファレンスの間に切り替わるＩＲチョッパーとしてのＭＥＭＳアレイを用いることによって得ることができる。広帯域フィルタを有する第２の検出器、例えば、動き検出のための検出器が、システムの自己較正のために用いられることができる。
【００２３】
図１Ａは、検出器筐体ベース１０２の底部を示す従来技術の赤外線センサ検出器アセンブリー１００の平面図を示し、このアセンブリーは、典型的には、３本の結合ピン１、２、及び３を備えている。光ビーム１０６は、センサ１００に向けられる。当業者は、図１Ａでは単一の要素検出器を示すが、２つ、又は４つの要素検出器もまた同様に用いられることがわかる。
【００２４】
図１Ｂは、図１Ａの従来の赤外線センサ検出器アセンブリー１００の１Ｂ−１Ｂ線の断面図を示す。検出器筐体ベース１０２は、数の上では３本が典型的である結合ピン１、２、及び３で形成されている。光ビーム１０６は、検出器筐体カバー１１０内の赤外線フィルタウインドー１０８を貫通する。光ビーム１０６は、熱隔離のためスペーサ１１６上に設置され、電気的にセラミック基板１１４に合体された検出器要素１１２によって感知される。光ビーム１０６から集められたＩＲエネルギーは、検出器要素によって、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びセラミック基板１１４上の他のコンポーネントによって条件付けられた電気的信号に変換される。
【００２５】
図１Ｃは、図１Ａの従来の赤外線センサ検出器アセンブリー１００の１Ｃ−１Ｃ線の断面図を示す。本質的に、図１Ｂに示されたものと同じコンポーネントが示されるが、運転のため設置される形状により厳密に対応して方向付けられている。
【００２６】
図２は、図１Ａ−１Ｃの従来の赤外線センサ検出器アセンブリー１００の等角図である。切り欠き図は、検出器要素１１２によって受信された光ビーム１０６を示す。同様に、本質的に、図１Ｂに示されたものと同じコンポーネントが示される。
【００２７】
図３は、囲い２００内に設置された図１Ａ−１Ｃの従来の赤外線センサ検出器アセンブリー１００を示す立面断面図である。囲い２００は、囲いカバー２０４と対になって囲い２００を形成する囲いベース２０２から構成される。囲いカバー２０４は合焦要素２０６を含む。検出器アセンブリー１００は、プリント基板（ＰＣＢ）アセンブリー２２０上に設置され、合焦要素２０６を介して光信号ビーム１０６を受信するための角度で囲い２００内に位置決めされる。図３は、レンズ又は小型レンズ光学システムを示す。当業者は、ミラー光学システムが代替アプローチとして用いられることがわかる。
【００２８】
図４Ａは、図１Ａ−１Ｃの従来の赤外線センサ検出器アセンブリー１００のＩＲ光線露出パターンを示す平面図である。図４Ｂは、図１Ａ−１Ｃの従来の赤外線センサ検出器アセンブリー１００のＩＲ光線露出パターンを示す立面図又は側面図である。検出器アセンブリー１００を有する囲い２００は、部屋の壁４１０上及び床又はグラウンド４２０の上方か、又は外部領域に設置され、壁４１０及び床又はグラウンド４２０で形成される空間の体積における侵入を検出する。それぞれの活性ゾーンからのＩＲエネルギーは、グラウンド４２０の上方に、ビームＢ１からビームＢ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５を通し、ビームＢ６で終わる第１の列が同時にそこで受信される静電的パターンとしてＩＲ検出器要素１１２上に合焦させられる。ビームＢ７、Ｂ８、及びＢ９を受信して侵入４３０を検出するためグラウンド上にビームの第２の列が同時に着地する。この例では、２列で合計９ビーム：６の長いビーム及び３の短いビームがある。ビームＢ１〜Ｂ９の合計が視野（ＦＯＶ）４４０を形成する。このＦＯＶ４４０は、外部境界線、この例では、ビームＢ１〜Ｂ９によって境界付けられる。
【００２９】
図５は、検出システムに配置された従来のＩＲセンサ検出器アセンブリー１００のブロックダイアグラムである。フィルタ要素１０８は、図１Ａ−１Ｃ及び２の検出器アセンブリー１００内に含まれる。合焦要素２０６は、図３の囲い２００内に含まれる。ＦＯＶからのＩＲ光ビーム１０６は、合焦要素２０６及びフィルタ要素１０８（ここでビームがＩＲ光線エネルギーを電気的信号に変換する検出器要素１１２によって受信される）を貫通する。電気的信号は、増幅器５０２によって条件付け及び増幅され、十分な解像度を有するＡ／Ｄ変換器５０４によってアナログからデジタルに変換される。信号は、プロセッサー５０６に送られ、そこで信号はメモリー５０８に保管され、検出アルゴリズム閾値が適用される。適当な場合、アラーム５１０を作動させる信号が発せられる。受動赤外線（ＩＲ）センサ検出器アセンブリー１００は、前述のように、侵入者によって引き起こされた温度勾配を測定することによって視野（ＦＯＶ）４４０内を動く侵入者を検出する。このセンサのＦＯＶ４４０は、固定されるとともにレンズシステムの光学的性質によって決定される。このＦＯＶ４４０は、静電的活性及び不活性ゾーンに細分化され、活性から不活性ゾーンへの侵入者の動きがアラームとして検出される。それぞれの活性ゾーンからのＩＲエネルギーがＩＲ検出器上に合焦し、ＩＲ検出器は、どの活性ゾーンがエネルギーを集めているかを決定することはできない。この構成の少なくとも１つの問題は、ゾーン内の他の熱源がアラーム信号として同様に検出されることである。
【００３０】
図６Ａは、検出器筐体ベース１０２の底部を示す本発明のＭＥＭＳ系赤外線センサ検出器アセンブリー６００の平面図を示し、このアセンブリーは、典型的には、３本の結合ピン１、２、及び３を備えている。光ビーム１０６は、センサアセンブリー６００に向けられる。
【００３１】
図６Ｂは、図６ＡのＭＥＭＳ系赤外線センサ検出器アセンブリー６００の６Ｂ−６Ｂ線の断面図である。図６Ｃは、図６ＡのＭＥＭＳ系赤外線センサ検出器アセンブリー６００の６Ｃ−６Ｃ線の断面図である。検出器筐体ベース１０２は、数の上では４本が典型的である結合ピン１、２、３、及び４で形成され、１本は電力用、１本はグランド用、１本は検出器出力信号用、１本はＭＥＭＳ制御信号用である。ここでは出力信号及び制御信号を電圧信号として示すが、これらの信号は一般に電磁気的圧力、すなわち電圧又は磁気圧力、又は光圧であることができ、又は他のタイプ、例えば、限定されないが、音圧、気圧、及び水圧であることができる。電力は典型的には一般のセキュリティシステム（その内部にＭＥＭＳ系赤外線センサ検出器アセンブリー６００が典型的に含まれる）から供給される。光ビーム１０６は、検出器筐体カバー１１０内の赤外線フィルタウインドー１０８を貫通する。光ビーム１０６は、セラミック基板６１４上に設置されるとともにそれに電気的に合体した検出器要素１１２によって感知される前に、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４によって最初に反射される。光ビーム１０６によって提供された検出信号情報は、セラミック基板６１４によって処理するために検出器要素１１２によって伝達される。光ビーム１０６によって集められたＩＲエネルギーは、検出器要素１１２によって、セラミック基板６１４上のＦＥＴ及び他のコンポーネントによって条件付け及び増幅された電気的な信号に変換される。このＭＥＭＳミラーアレイ６０４が小型なので、典型的には別体の電力供給を必要としない。出力信号を電圧信号として示すが、この信号は一般に電磁気圧、すなわち電圧又は磁気圧力、又は光圧であることができ、又は他の機械的圧力タイプ、例えば、音圧、又は流体的圧力、例えば、気圧、及び水圧であることができる。気圧は空気には限定されずあらゆる適したガス、例えば、窒素を挙げることができる。水圧は水には限定されずオイル又は他の液体を挙げることができる。
【００３２】
図６Ｃは、本質的に、図６Ｂに示されたものと同じコンポーネントが示されるが、運転のため設置される形状により厳密に対応して方向付けられている。加えるに、光ビーム１０６は、検出器要素１１２に向けられた光ビーム６０６としてＭＥＭＳミラーアレイ６０４から反射するように示される。検出器要素１１２は、サポート６１６によってセラミック基板６１４上に設置されるとともにそれに電気的に合体されている。
【００３３】
図７は、図６Ａ−６Ｃの赤外線センサ検出器アセンブリー６００を示す等角図である。切り欠き図は、反射された光ビーム６０６として検出器要素１１２に感知される前の、最初にＭＥＭＳミラーアレイ６０４で反射された光ビーム１０６を示す。また、本質的に、図６Ｂに示されたものと同じコンポーネントが示される。
【００３４】
図８は、囲い７００内に設置された図６Ａ−６Ｃの赤外線センサ検出器アセンブリー６００を示す立面断面図である。囲い７００は、囲いカバー７０４と対になって囲い７００を形成する囲いベース７０２から構成される。囲いカバー７０４は合焦要素７０６を位置決めするための観察口７０５を含む。検出器アセンブリー６００は、プリント基板（ＰＣＢ）アセンブリー７２０上に設置され、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４が合焦要素７０６を介して光信号ビーム１０６を最初に受信する角度で囲い７００内に位置決めされる。光信号ビームは、ビーム６０６として検出器要素１１２に反射される。
【００３５】
レンズ管理を成し遂げるため、すなわち囲い７００又は検出器アセンブリー６００の不当な改竄又は劣化を検出するため、ＩＲ源８０２が、合焦要素７０６及び検出器アセンブリー６００を含む囲い７００が正常な構成にある場合に既知のレファレンス信号を提供するように、囲いカバー７０４の外部の適切な場所に配置されることができる。図８は、レンズ又は小型レンズ光学システムを示す。図示されないが、当業者は、ミラー光学システムが代替アプローチとして用いられることがわかる。
【００３６】
図９は、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４のＭＥＭＳミラー部分の要素９００の一タイプを示す。このミラー要素９００は、典型的には活性ミラー領域９０２から構成される。活性ミラー領域９０２は、１つの回転軸を提供する回転スプリング９０４及び第２の回転軸を提供する他の回転スプリング９０６のセットによってサポート構造９０８に合体される。このような構成において、ミラー要素９００は、図示された、非作動又はスタート位置、また、作動又はエンド位置（図示せず）（そこで活性ミラー領域９０２が回転スプリング９０４及び９０６によって許容される角度制限まで回転される）を有すると考えられる。このようなスタート及びストップＭＥＭＳミラーアレイは、ＭＥＭＳミラーアレイを製造するために安上がりな手段を提供する。より複雑な種類においては、活性ミラー領域９０２は、回転スプリング９０４及び９０６によって許容される角度回転のあらゆる中間位置まで回転されることができる。
【００３７】
検出器要素１１２にとって、活性要素は、ＩＲ吸収を許容するために黒くされた検出器材料の表面上の領域である。ＭＥＭＳミラーアレイ要素９００上、活性ミラー領域９０２はＩＲ反射表面になるように選択的にめっきされた領域である。ミラーアレイ要素の周りの残りの領域（これはサポート構造９０８、、回転スプリング９０４又は９０６又は動きを許容する他の機構、及び制御機構用である）は、不活性領域又は非ＩＲ反射表面である。
【００３８】
図１０Ａは、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４を用いるカーブミラーの有限要素等価物の二次元的表現を示す。この例においては、ミラー要素は中心要素１０００及び４つの隣接要素１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ及び１０００Ｄとして示される。接近した画像平面が、中心要素１０００の光学軸を横断して生じる。中心要素１０００及び隣接要素１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ及び１０００Ｄを有する多軸ＭＥＭＳミラーアレイ６０４は、ＩＲ検出器１１２の活性要素に近接近して配置される。作動要素は、回転するか又は他に位置を変えるミラー要素であり、すなわち、隣接要素１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ及び１０００Ｄは活性要素であり、一方ミラー要素１０００は静止し、それゆえ非作動である。ミラーアレイ６０４は、ミラー要素１０００、１００４及び１００４Ａ〜１００４ＤのＦＯＶの遠いところにあるＩＲ源からＩＲエネルギー６０６Ｆを集める。遠くにあるＩＲ源からのＩＲエネルギー６０６Ｆは、ＩＲフィルタ１０８によってフィルタをかけられる。図１０Ａにおいて、遠くにあるＩＲ源からのＩＲエネルギー６０６Ｆは、ＩＲエネルギー６０６Ｆが中心要素１０００、及び４つの隣接要素１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ及び１０００ＤによってスポットサイズＳｃを有するＩＲ検出器１１２の活性要素のスポット６２０Ｃに反射されるような位置からもたらされる。中心要素１０００、及び隣接要素１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ及び１０００Ｄは、要素の組み合わせの焦点６２２がＩＲ検出器１１２を超えるがＩＲフィルタ１０８の手前に生じるように位置決めされる（ＩＲフィルタの手前に示されるが他の側に生じてもよい）。焦点６２２は、中心要素１０００、及び４つの隣接要素１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ及び１０００Ｄに垂直な（ノーマル）線６２４の交点によって決定される。カーブミラー要素の焦点距離Ｌは、ＩＲ源６０６が事実上無限の距離である、すなわち、典型的には２．４メーター（８フィート）の距離あるいはさらに離れた遠いところであるのに対し、３０ｍｍ以下のオーダーである。ＭＥＭＳミラーアレイ要素６０４の光学軸及びセンシング検出器要素１１２の光学軸の間の、角度φＡ、φＢ、φＣ及びφＤは、ＦＯＶ内のゾーンの配置を規定する。ミラーアレイ６０４におけるフラット要素１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ及び１０００Ｄのそれぞれの、角度αＡ、αＢ、αＣ及びαＤを変化させることによって、カーブミラーの有限要素等価物が、中心要素１０００、及び４つの隣接要素１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ及び１０００ＤのＦＯＶの幅の変更を示す、事実上はゾーンサイズの変更を示す、ように創り出されることができる。中心要素１０００、及び４つの隣接要素１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ及び１０００Ｄは、実際上、２次元的Ｎ×Ｍアレイの部分である。
【００３９】
図１０Ｂは、ミラー要素１０００及び４つの隣接要素１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ及び１０００Ｄから構成された、シミュレートされたカーブミラーの側面図である。一例として、４つの回転要素１０００Ａ〜１０００Ｄは、中心要素１０００及び回転要素１０００Ａ〜１０００Ｄから反射された光ビーム６０６Ｆを、検出器１１２の活性要素のスポット６２０Ｃに光ビーム６０６Ｒとして合焦させるように異なった角度βＡ〜βＤで回転する。市販のあるタイプのＭＥＭＳミラーにおいては、全ての要素が一致して回転することが可能である。要素は、光ビーム６０６Ｒを検出器要素１１２に反射するため、それぞれ同じ角度βで又は異なった角度で回転することができる。市販の他のタイプのＭＥＭＳミラーにおいては、例えば、２×２アレイの１／４のみにおいて、要素の全てが一致して動く。図１０Ａ及び１０Ｂにおいては、２次元的Ｎ×Ｍアレイが、一例として、５×１アレイで示される。当業者は、意図する用途によって、あらゆる異なったアレイ次元が適用されることがわかる。
【００４０】
図１０Ｃは、フラットミラーの有限要素シミュレーションを示す平面図である。同様に、中心要素１０００、及び隣接要素１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ及び１０００Ｄは、遠くのＩＲ源からのＩＲエネルギー６０６Ｆを反射するように、位置決めされる。しかしながら、この構成においては、ＩＲエネルギー６０６Ｆは、中心要素１０００及び隣接要素１０００Ａ〜１０００Ｄのフラット形状によってスポットサイズＳＦを有する分配されたスポット６２０Ｆを備えた検出器１１２に向かって反射される。図１０Ｄは、図１０Ｃのフラットミラーの有限要素シミュレーションを示す側面図である。図１０Ｃ及び１０Ｄの両方のフラットミラー形状においては、予想されるように、焦点はない。
【００４１】
図１１Ａは、検出システムに配置されたＭＥＭＳ系ＩＲセンサ検出アセンブリー６００のブロックダイアグラムである。フィルタ要素１０８は、図６Ａ〜６Ｃ及び７の検出器アセンブリー６００内に含まれる。合焦要素７０６は、図８の囲い７００内に含まれる。ＭＥＭＳミラーアレイ６０４は、合焦要素７０６を介して光信号ビーム１０６を最初に受信する。光信号ビームは、光ビーム６０６としてＩＲエネルギーを電気信号に変換する検出器要素１１２に反射される。その電気信号は５０マイクロアンプの範囲内に過ぎないから、高解像度のＡ／Ｄ変換器又は増幅器１１０２が必要である。信号は、Ａ／Ｄ変換器１１０４によってアナログからデジタルに変換される。それから信号は、そこで信号がメモリー１１０８に保管されるとともにアルゴリズムが適用されるプロセッサー１１０６に伝達される。プロセッサー１１０６による処理に続いて、メモリー１１０８から、信号が、コントローラー１１１０によってＭＥＭＳミラーアレイ要素９００の方向性を調整してコントローラー１１１０による異なるモードの運転のために生み出される。適当な場合、作動アラーム１１１２に対する信号が生み出されることができる。増幅器１１０２、Ａ／Ｄ変換器１１０４、プロセッサー１１０６、メモリー１１０８及びコントローラー１１１０は典型的にはプリント基板又は回路アセンブリー７２０の一部である。
【００４２】
特に、マイクロプロセッサー１１０６は、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４の要素に対する電圧Ｖを変化させるため信号をコントローラー１１１０に送る。この電圧Ｖの変化は、電気的抵抗加熱を生み出し、この加熱は、例えば、熱膨張又は静電気力によってミラーアレイ要素９００を動かす。コントローラー１１１０は、いくつかの異なるモードの運転を行うことができる。ＩＲレファレンス源１１１４が無視されるとともにＩＲエネルギー検出がただＦＯＶ４４０だけに制限されるノン−チョッピングモードには、２つのサブモードが可能である。第１のサブモードにおいては、電圧変化は、ミラー要素９００の方向性をＦＯＶ４４０内で増分重複ステップで変化させる。要素９００は、光ビーム１０６を、ＦＯＶ４４０を増分・段階的に連続スキャンで横切ることによって受信する。角度αＡ、αＢ、αＣ及びαＤは変化し、対応してミラーアレイ６０４及びＩＲ検出器要素１１２の間の角度φＡ、φＢ、φＣ及びφＤも変化する。第１のサブモードは、図１１Ａ−１に模式的に示され、そこではＦＯＶ４４０内のＩＲゾーン１１５０が増分ステップ、連続的方法でスキャンされる。第１のサブモードにおいては、ＩＲフィルタ１０８によって形作られるＦＯＶ４４０内の標的の渦巻きとして電気的出力信号が作り出される。
【００４３】
ノン−チョッピングファーストモード運転における第２のサブモードにおいては、図１１Ａ−２に示すように、要素９００は、光ビーム１０６を、すなわち、ＩＲエネルギーとして、ＦＯＶ４４０を離散、非連続的ステップで横切ることによって受信する。同様に、ＩＲフィルタ１０８によって形作られるＦＯＶ４４０内の標的の渦巻きとして電気的出力信号が作り出される。
【００４４】
ミラーアレイ要素を動かす他の手段としては、例えば、線型に又は非線形に要素を動かす静電気力の適用による変形を挙げることができる。
【００４５】
再び図１１Ａを参照すると、第２のモードの運転においては、レファレンス信号Ｓｒは、ＦＯＶ４４０及びＩＲレファレンス１１１４の間を切り替えるＩＲチョッパーとしてＭＥＭＳアレイ６０４を用いることによって得ることができる。そういうものとして、マイクロプロセッサー又はプロセスコントローラー１１０６及びコントローラー１１１０はＦＯＶ内のＩＲゾーンを動かすことができ、また標的温度を計算するためレファレンスを用いることができる。
【００４６】
コントローラー１１１０に信号を提供するために、マイクロプロセッサー１１０６は、ミラーアレイ６０４に対する電圧Ｖに段差をつけ、ゾーン内のＩＲエネルギーを記録し、ＦＯＶ４４０内のゾーンを増分量動かすために電圧Ｖに段差をつける。ＩＲ検出器１１２によって生み出された電気信号は、ＤＣバイアスを有するＡＣ信号である。
【００４７】
前述のように、図１１Ａ−１に模式的に示された第１のサブモードは、チョッピングモード運転に適用されることができ、ＩＲゾーン１１５０が増分ステップ、連続的方法でスキャンされる。第１のサブモードにおいては、電気的出力信号は、ＤＣバイアスを有するＡＣ信号として生み出される。
【００４８】
同様に、第２のサブモードは、チョッピングモード運転に適用されることができ、図１１Ｂに示されるように、要素９００は、光ビーム１０６を、すなわち、ＩＲエネルギーとして、ＦＯＶ４４０内のＩＲゾーン１１５０を離散、非連続的ステップで横切ることによって受信する。同様に、電気的出力信号は、ＤＣバイアスを有するＡＣ信号として生み出される。
【００４９】
図１１Ａの実施の形態の第１の及び第２の両方のモード運転のため、プロセスは、全てのＦＯＶがスキャンされるまで、左右に、上下に、繰り返される。全てのＦＯＶがスキャンされると、プロセスは繰り返されるとともに新しいＩＲスキャンが以前のスキャンと比較される。ＩＲスキャンは大きさ及び位置の変化を分析される。侵入者の動きに一致した変化はアラーム信号を知らせる。
【００５０】
同様に、前に述べたように、レンズ管理は、検出器アセンブリー６００の改竄又は劣化を検出するため、ＩＲ源８０２からプロセッサー１１０６までレファレンス信号を検証することによって成し遂げることができる。
【００５１】
図１１−Ｂは、本発明のＭＥＭＳ系ＩＲセンサ検出システムの第２の実施の態様のブロックダイアグラムである。この第２の態様は、コントローラー１１１０がコントローラー１１１６によって置換されたこと以外は、図１１Ａに示す第１の実施の形態と本質的に同一である。当業者は、コントローラー１１１０及び１１１６は単一のコントローラーで実行されるように結合されることができることがわかる。
【００５２】
第１のモード運転、これはノン−チョッピングモード運転である、においては、コントローラー１１１０の手段で電圧変化によって角度の調整をする代わりに、ＭＥＭＳミラーアレイがＩＲエネルギー光線をＦＯＶ４４０内の関係のあるゾーンを示す複数の合焦要素７０６の１つに向ける。コントローラー１１０６は、コントローラー１１１６に、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４が複数の合焦要素７０６の他方に離散有限ステップで切り替わるように調整するように信号を送る。合焦要素７０６は、レンズ要素、例えば、小型レンズ、又はミラー合焦要素から構成されることができる。
【００５３】
前述のように、ノン−チョッピングサブモード運転が実行されることができ、そこではＦＯＶ４４０内のＩＲゾーン１１５０が、図１１Ａ−１に示すように、増分ステップ、連続的方法でスキャンされる。このサブモードにおいては、同様に、電気的出力信号は、ＩＲフィルタ１０８によって形作られるＦＯＶ４４０内の標的の渦巻きである。
【００５４】
ノン−チョッピングモード運転の第２のサブモードにおいては、図１１Ａ−２に示すように、要素９００は、光ビーム１０６を、すなわち、ＩＲエネルギーとして、ＦＯＶ４４０内のＩＲゾーン１１５０を離散、非連続的ステップで横切ることによって受信する。同様に、電気的出力信号は、ＩＲフィルタ１０８によって形作られるＦＯＶ４４０内の標的の渦巻きである。
【００５５】
第２のモード運転、これはチョッピングモード運転である、においては、コントローラー１１１０の手段で電圧変化によって角度の調整をする代わりに、プロセッサー１１０６は、コントローラー１１１６に、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４が複数の合焦要素７０６の１つから他の合焦要素７０６の間に切り替わるように調整するように信号を送る。合焦要素７０６は、レンズ要素、例えば、小型レンズ、又はミラー合焦要素から構成されることができる。コントローラー１１１６は、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４が複数の合焦要素７０６の１つから他の合焦要素の間に離散限定ステップで切り替わるように調整する。
【００５６】
第２のモード運転がチョッピングモード運転の場合、同様に、レファレンス信号ＳＲは、ＦＯＶ４４０及びＩＲレファレンス１１１４の間に切り替わるＩＲチョッパーとしてのＭＥＭＳアレイ６０４を用いることによって得ることができる。そのようなものとして、マイクロプロセッサー又はプロセスコントローラー１１０６及びコントローラー１１１６は、ＦＯＶ４４０内のＩＲゾーンに段差をつけることができる。
【００５７】
図１１Ａ又は図１１Ｂのどちらかの実施の形態の、第１の及び第２の両方のモード運転においては、プロセスは、全てのＦＯＶがスキャンされるまで、左右に、上下に、繰り返される。全てのＦＯＶがスキャンされると、プロセスは繰り返されるとともに侵入者の存在を決定するため新しいＩＲスキャンが以前のスキャンと比較される。ＩＲスキャンは大きさ及び位置の変化を分析される。侵入者の動きに一致した変化はアラーム信号を知らせる。例えば、ノン−チョッピング若しくはチョッピング、又はスキャン比率の変更等の運転モードを切り替える能力は、誤報に対する耐性をさらに改善することができる。
【００５８】
また、前に述べたように、レンズ管理は、検出器アセンブリー６００の改竄又は劣化を検出するため、囲い８０２の外部のＩＲ源からプロセッサー１１０６までレファレンス信号を検証することによって成し遂げることができる。
【００５９】
図１２は、図６Ａ〜６Ｃの検出器アセンブリー６００のＩＲビーム露出パターンを示す立面又は側面図である。検出器アセンブリー６００は、囲い７００内の回路アセンブリー７２０上に設置されて示される。囲い７００は、床４２０によって境界付けられた空間の体積から出射する光ビーム１０６のＩＲエネルギーを受信するように、壁４１０上に設置される。検出器アセンブリー６００を有する囲い７００は、壁４１０及び床又はグラウンド４２０によって形成される空間の体積内の侵入者を検出するため、壁４１０上及び部屋若しくは屋外領域の床若しくはグラウンド４２０上に設置される。ビーム１０６からのＩＲエネルギーは、全体のＦＯＶ４４０がカバーされるようにＦＯＶ４４０をスイープする。
【００６０】
検出器アセンブリー６００を有する囲い７００は、壁４１０及び床又はグラウンド４２０によって形成される空間の体積内の侵入者４３０を検出するため、図４Ｂの、壁４１０上及び部屋若しくは屋外領域の床若しくはグラウンド４２０上に設置される。スキャン信号１０６は、侵入者４３０を検出するため角度γだけ分離される。垂直線及び回路アセンブリーの間の角度シータ（θ）は、通常約３０°〜４５°である。
【００６１】
図１３は、本発明のＭＥＭＳ系受動ＩＲセンサ検出アセンブリー６００の運転のステップを示す方法ダイアグラムである。特に、ステップ１３００は、ＩＲ検出器アセンブリー６００の活性要素に対してＭＥＭＳミラー６０４を位置決めするように命令する。ステップ１３０２は、所定のスキャン比率で視野（ＦＯＶ）のｉＴＨ部分からＩＲエネルギーを集めるように命令する。ステップ１３０２は、図１３Ａ及び１３Ｂに示されたステップＳ１３０２Ａ又はＳ１３０２Ｂの何れかをそれぞれ実行することによって成し遂げられる。ステップＳ１３０２Ａは、ＩＲ検出器アセンブリー６００のＦＯＶ４４０を横切るように本発明の第１の実施の形態のＭＥＭＳミラー６０４を作動させるように命令する。ステップ１３０２Ａは、ステップＳ１３０２Ａ１又はＳ１３０２Ａ２を実行することによって成し遂げられる。当業者は、ＩＲエネルギーを集めるステップＳ１３０２Ａが、本質的に、ＩＲエネルギー光線を合焦させるステップと、ＩＲエネルギー光線をフィルタにかけるステップと、ＩＲエネルギー光線をＭＥＭＳミラーアレイによって検出器に反射させるステップと、検出器によってＩＲエネルギー光線を検出するステップと、ＩＲエネルギー光線を出力信号に変換するステップと、出力信号を増幅するステップと、出力信号をアナログからデジタルに変換ステップと、出力信号を、検出を知らせる前にプロセッサーによって処理するステップと、その結果をメモリーに保存するステップと、を含むことがわかる。この方法は、ＭＥＭＳミラーアレイが視野４４０をスキャンするか又は横切るようにコントロールするステップをさらに含むことができる。前述の全ての方法ステップは、図１１Ａ〜１１Ｂに示した装置機能に類似している。
【００６２】
ステップＳ１３０２Ａ１は、増分重複ステップでＦＯＶのＩＲゾーン１１５０を横切るように命令するステップＳ１３０２Ａ１’又は離散有限ステップでＦＯＶ４４０のＩＲゾーン１１５０を横切るように命令するステップＳ１３０２Ａ１”のいずれかを実行することによってノン−チョッピングモードでＦＯＶ４４０を横切るように命令する。
【００６３】
代わりに、ステップＳ１３０２Ａ２は、増分重複ステップでＦＯＶのＩＲゾーン１１５０を横切るように命令するステップＳ１３０２Ａ２’又は離散有限ステップでＦＯＶ４４０のＩＲゾーン１１５０を横切るように命令するステップＳ１３０２Ａ２”のいずれかを実行することによってチョッピングモードでＦＯＶ４４０を横切るように命令する。
【００６４】
図１３Ｂにおいて、本発明の第２の実施の形態の代わりのステップＳ１３０２Ｂは、信号コントローラー１１１６に、ＭＥＭＳミラー６０４がＩＲ検出器アセンブリー６００のＦＯＶ４４０を横切るように他の合焦要素７０６に切り替わるように、調整するように命令する。ステップＳ１３０２Ｂは、ステップＳ１３０２Ｂ１又はステップＳ１３０２Ｂ２のいずれかを実行することによって実行される。
【００６５】
Ｓ１３０２Ｂ１は、増分重複ステップでＦＯＶ４４０のＩＲゾーン１１５０を横切るように命令するステップＳ１３０２Ｂ１’又は離散有限ステップでＦＯＶ４４０のＩＲゾーン１１５０を横切るように命令するステップＳ１３０２Ｂ１”のいずれかを実行することによってノン−チョッピングモードでＦＯＶ４４０の横切りの間に他の焦点要素に切り替えるように命令する。
【００６６】
代わりに、Ｓ１３０２Ｂ２は、増分重複ステップでＦＯＶ４４０のＩＲゾーン１１５０を横切るように命令するステップＳ１３０２Ｂ２’又は離散有限ステップでＦＯＶ４４０のＩＲゾーン１１５０を横切るように命令するステップＳ１３０２Ｂ２”のいずれかを実行することによってチョッピングモードでＦＯＶ４４０の横切りの間に他の焦点要素に切り替えるように命令する。チョッピングモードは、ＦＯＶ４４０の部分及びレファレンス１１１４の間にビーム１０６を交互に向ける。
【００６７】
ステップＳ１３０２が、ステップＳ１３０２Ａ又はステップＳ１３０２Ｂをバラバラに又は一緒に実行することによって完了すると、ステップＳ１３０４が、ＦＯＶ４４０内の全てのＩＲゾーン１１５０が測定されたか否か決定するように命令する。ノーの場合、プロセスはステップＳ１３０２に戻る。イエスの場合、ステップＳ１３０６がスキャンを保管するように命令する。Ｓ１３０８は、その結果を処理して、侵入者４３０が検出されたか否かを決定するように命令する。ノーの場合、プロセスはステップＳ１３０２に戻る。イエスの場合、ステップＳ１３１０がアラームを知らせるように命令する。メイビーの場合、ステップＳ１３１０’が侵入者が疑われる部屋の限定された領域を再スキャンするように命令するとともに侵入者が実際に検出されたか否かを決定するように命令する。イエスの場合、ステップＳ１３１０のアラームを知らせるステップが実行される。ステップＳ１３１０’の再スキャニングプロセスは、ステップＳ１３１０’Ａの所定の比率で再スキャンするステップ又は誤アラームの発生を最小限化するためステップＳ１３１０’Ｂの異なる比率で再スキャンするステップのいずれかによって実行されることができる。
【００６８】
前述のように、侵入者として小さな生き物、例えば、ペットや子供を排除することが一般に意図されるが、このシステム及び方法は、それらの安全が危険に曝される場所において、このような「侵入者」を検出するために用いられることができる。屋内の場所における、そのような場所として、炉部屋又はストーブ若しくは他のそのような器具に囲まれた台所領域を挙げることができる。このシステム及び方法は、屋外の場所、例えば、スイミングプールのような場所にも適用されることができる。加えて、このシステム及び方法は、自動車周りの盲点、例えば、スポーツタイプの実用車（ＳＵＶｓ）、ミニバン、トラック、バス（特に、スクールバス）又は建設用機器の後部又は前部において、子供、ペット及び動物を検出するために用いられることができる。
【００６９】
上述のように、このシステムは、ＩＲ吸収特性を有するあらゆるガス又は蒸気を検出するためにも用いられ、例えば、有害、有毒、爆発性、又は可燃性の蒸気又はガス、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）、水素（Ｈ２）、炭化水素ガス、例えば、メタン（ＣＨ４）、及びプロパン（Ｃ２Ｈ６）に限定されることはなく、又は他の有益な若しくは非毒性のガス、例えば、酸素（Ｏ２）又は二酸化炭素（ＣＯ２）を挙げることができる。また、火炎を検出するためにも用いることができる。
【００７０】
図１４は、ＩＲ検出器アセンブリー１４００がガス又は蒸気を検出するように配置された本発明の第３の実施例を示す。第３の実施例は、可能性のあるガス又は蒸気のサンプルを提供する周囲空気路又はＩＲ吸収路１４１０が平行化レンズ１４１４と合焦要素又はレンズ１４１６の間に位置し、ＩＲすなわち熱エネルギーレファレンス源１４１２が平行化レンズ１４１４の後ろに配置されている点を除き、図１１Ａに示された実施例と同一である。平行化レンズ１４１４は、空気路１４１０を通過する前に、ＩＲレファレンス源１４１２から出射されたＩＲエネルギー光線１４２０を平行化する。ＩＲ検出器アセンブリー１４００は、広ＩＲ帯域通過フィルタ要素１０８Ｗに加えて狭ＩＲ帯域通過フィルタ要素１４０８Ｎが設けられている点を除き、図６Ａ〜６Ｃ、図７及び図８で既に示された検出器アセンブリー６００と同一である。狭ＩＲ帯域通過フィルタ要素１４０８Ｎ及び広ＩＲ帯域通過フィルタ要素１０８Ｗは並列に配置される。
【００７１】
動作中、ＩＲエネルギー源１４１２からのＩＲエネルギーは、狭ＩＲ帯域通過フィルタ要素１４０８Ｎと広ＩＲ帯域通過フィルタ要素１０８Ｗの一方又はその両方に向かう。狭ＩＲ帯域通過フィルタ要素１４０８Ｎから出射されると、ＩＲエネルギー源１４１２からのＩＲエネルギー光線は、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４Ｎ、ＩＲ検出器要素１１２Ｎ、増幅器１１０２Ｎ及びＡ／Ｄ変換器１１０４Ｎ、及び、最後にプロセッサー１１０６／メモリー１１０８に連続して向かう。同様に、広ＩＲ帯域通過フィルタ要素１４０８Ｗから出射されると、ＩＲエネルギー源１４１２からのＩＲエネルギー光線は、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４Ｗ、ＩＲ検出器要素１１２Ｗ、増幅器１１０２Ｗ及びＡ／Ｄ変換器１１０４Ｗ、及び、最後にプロセッサー１１０６／メモリー１１０８に連続して向かう。
【００７２】
前記の通り、Ａ／Ｄ変換器１１０４から出力された信号はプロセッサー１１０６／メモリー１１０８によってアルゴリズム処理され、ＭＥＭＳミラー６０４Ｎ及び６０４Ｗの一方又は両方を調整するために、フィードバック信号がコントローラー１１１０を通じて供給される。動作の１つの方法において、コントローラー１１１０はＭＥＭＳミラーアレイ６０４Ｎ及び６０４Ｗの一方又は両方の少なくとも一つのミラー要素９００の角度を調整する。動作の他の方法において、コントローラー１１１０はＭＥＭＳミラーアレイ６０４Ｎ及び６０４Ｗの一方又は両方の角度位置を切り替える。ミラー要素９００への電圧を変化させることにより、熱膨張及び静電力のうち少なくとも一方による運動が生じる。動作の更に別の方法において、コントローラー１１１０はＭＥＭＳミラーアレイ６０４Ｎ及び６０４Ｗの一方又は両方を駆動し、チョッピングモードで合焦レンズ１４１６によって合焦されたＩＲレファレンス源１４１２とＩＲレファレンス１１１４の間の切り替えをする。ＩＲレファレンス１１１４は、平行化レンズ１４１４、空気吸収路１４１０及び合焦レンズ１４１６を迂回して、広ＩＲ帯域フィルタ１０８Ｗ及び狭ＩＲ帯域フィルタ１４０８Ｎに基準信号ＳＲを直接供給する。検出器アセンブリー１４００によって検出された光路に追加された狭帯域通過フィルタ要素１４０８Ｎを備えることで、基準信号ＳＲとＦＯＶ４４０内に存在するあらゆるガス又は蒸気のＩＲ吸収特性を比較することで、ＩＲチョッピングモードでの検出が達成される。基準信号ＳＲは、ＦＯＶ４４０とＩＲレファレンス１１１４の間の切り替えをするＩＲチョッパーとしてＭＥＭＳミラーアレイ１４００を用いることにより生成される。上記の通り、ＩＲ源１４１２は、広帯域信号を発する。狭帯域ＩＲフィルタ１４０８Ｎは、スペクトルを所定のガスに関係する部分に制限する。
【００７３】
図１５Ａは、ガス又は蒸気の検出のために設計された囲い１５００内に取り付けられた、赤外線センサ検出器アセンブリー１４００の正面断面図を示す。囲い１５００は、周囲空気路１４１０をＩＲ（熱）エネルギー源１４１２と狭帯域フィルタ要素１４０８の間に配置できるようにするために、好ましくは「Ｃ」字型の形状を有する。筐体１５００は好ましくは「Ｃ」字型の形状を有するので、２本の対向する脚１５０２及び１５０４が存在する。脚１５０２は、脚１５０４の表面１５０４ａに対向する表面１５０２ａを有する。ＩＲ源１４１２は、１５０２として示される脚のうちの一方の内部の領域に取り付けられる。ＭＥＭＳ系ＩＲ検出器１４００は、対向する脚１５０４の内部の領域に取り付けられていることが示されている。合焦レンズ１４１６は表面１５０４ａを貫通するように配置される一方で、平行化レンズ１４１４は表面１５０２ａを貫通するように配置される。したがって、ＩＲ源１４１２は非平行光線１４２０を発し、この光線はレンズ１４１４によって平行にされ、平行光線１４２２としてレンズ１４１４から出射する。周囲空気吸収路１４１０には、検出される可能性があるあらゆるガス又は蒸気のサンプルを備える。平行光線１４２２は、周囲空気吸収路１４１０の中を通過し、すべての可能性があるガス又は蒸気のサンプルの中を通過する。平行光線１４２２は、それから合焦レンズ１４１６を透過して、ＭＥＭＳ系ＩＲ検出器アセンブリー１４００の狭帯域通過フィルタ１４０８Ｎを通過し、そこでＭＥＭＳミラーアレイによって反射され、検出器アセンブリー６００に関して既に述べたのと同様に、検出器要素上に反射する。検出器アセンブリー１４００はプリント基板１５２０に実装され、プリント基板１５２０は、論理回路、及び検出器アセンブリー１４００によって検出される問題のガス又は蒸気のＩＲスペクトル吸収特性に関するデータのメモリーストレージを備える。システムは、例えばＩＲ源の強度及び周囲の照明等の偏差を補償するために、第１の実施例において使用されているような広帯域ＩＲフィルタを備えた第２の検出器を用いて自己較正される。この場合、ＦＯＶは平行光線１４２２によって画定されるＩＲゾーンに限定される。
【００７４】
ＩＲ熱源１４１２は光路１５２４及びＩＲ空気（吸収）路１４１０の末端１５２４Ａに位置し、ＩＲ熱源１４１２の温度はＩＲ熱源１４１２及び側壁１５０２の近傍で測定される。光路１５２４は、平行化レンズ１４１４、空気（吸収）路１４１０、合焦レンズ１４１６、フィルタ・ウィンドウ１０８Ｗ及び１４０８Ｎ、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４Ｎ及び６０４Ｗ、及び検出器要素１１２Ｎ及び１１２Ｗを含む。既知の温度のポイントの温度は、光路１５２４の末端１５２４Ｂで測定される。光路１５２４の近端部は、検出器筐体１５００の側壁１５０４、ＭＥＭＳミラーアレイ６０４Ｎ及び６０４Ｗ、及び検出器要素１１２Ｎ及び１１２Ｗを含む。
【００７５】
問題のガス又は蒸気の存在を示す、広帯域ＳＷＢ検出信号対狭帯域ＳＮＢ検出信号の比ＳＮＢ／ＳＷＢの減少が検出された場合には、誤アラームの発生を最小にするために連続した測定値をとることができる。いったん、問題のガス又は蒸気の確実な確認が行われた際には、侵入者の検出と同様のアラーム１１１２が報知される。
【００７６】
実際には、ガス検出用にＦＯＶを横切ることは一般化である。ＦＯＶの１つのポイントのみに注目すればよい。ＦＯＶを横切るには、1つの大きなＩＲ源又は多数のＩＲ源を必要とする。このような場合、筐体１５００は２つの部分に分けられる、すなわち、検出器１４１２用の部分と、ＩＲ１４１２用の部分である。
【００７７】
図１５Ｂは、本発明の第３の実施例の変形例の正面断面図であって、広帯域要素、すなわち広帯域ＩＲフィルタ１０８Ｗ、ＭＥＭＳミラー６０４Ｗ、ＩＲ検出器１１２Ｗ、増幅器１１０２Ｗ、及びＡ／Ｄ変換器１１０４Ｗがそれぞれ離散的広帯域ＭＥＭＳ系ＩＲ検出器１４００Ｗに内包又は結合され、一方で、狭帯域要素、すなわち狭帯域ＩＲフィルタ１０８Ｎ、ＭＥＭＳミラー６０４Ｎ、ＩＲ検出器１１２Ｎ、増幅器１１０２Ｎ、及びＡ／Ｄ変換器１１０４Ｎがそれぞれ離散的広帯域ＭＥＭＳ系ＩＲ検出器１４００Ｎに内包又は結合されている。２つの検出器１４００Ｗ，１４００Ｎは、平行ＩＲ光線が合焦されるべき領域を低減するために最小化された距離ｄにより離隔されている。代替的アプローチは、２つの検出器１４００Ｗと１４００Ｎの間の反射及び／又は漏話を最小限にするために、狭ＩＲ帯域要素及び広ＩＲ帯域要素の両方を含む１つの検出器筐体を形成し、中間の仕切りでそれらを分離することである。
【００７８】
図１６は、ガス検出用の狭帯域検出器及び広帯域検出器の両方を収容するＭＥＭＳ系ＩＲ検出器アセンブリー１６００の平面図を示す。図１６Ａは、線１６Ａ−１６Ａに沿った断面図である。図１６Ｂは線１６Ｂ−１６Ｂに沿った断面図である。図１６Ｃは線１６Ｃ−１６Ｃに沿った断面図である。検出器アセンブリー１６００は、５本のピン１，２，３，４及び５を含み、それらのうち１本は電力用、１本はグランド用、１本は狭帯域検出器部１６０２Ｎからの信号用、１本は広帯域検出器部１６０２Ｗからの信号用、及び１本はＭＥＭＳコントロール信号用である。図１６Ｄは、検出器アセンブリー１６００の斜視図である。図１６Ｅは、検出器アセンブリー１６００の切欠図である。仕切り１６０４は、狭帯域検出器１６０２Ｎと広帯域検出器１６０２Ｗを１つの検出器筐体１６１０内に合体するために使用することができる。仕切り１６０４は、広帯域要素、すなわち広ＩＲ帯域フィルタ１０８Ｗ、ＭＥＭＳミラー６０４Ｗ、ＩＲ検出器１１２Ｗ、増幅器１１０２Ｗ、及びＡ／Ｄ変換器１１０４Ｗを、狭帯域要素、すなわち狭ＩＲ帯域フィルタ１４０８Ｎ、ＭＥＭＳミラー６０４Ｎ、ＩＲ検出器１１２Ｎ、増幅器１１０２Ｎ、及びＡ／Ｄ変換器１１０４Ｎから分離するために、検出器アセンブリー１６００に含まれる。仕切りの目的は、検出器１４００の２つの部分の間での反射及び／又は漏話を低減することである。一般的に、図１６Ｅに示されるように、検出器１４００は広帯域フィルタ１０８Ｗで封止され、狭帯域フィルタ１４０８Ｎは広帯域フィルタ１０８Ｗの上又は下の一方に配置される。当業者は筐体１６１０の直径又は周囲長が図６Ａ〜６Ｃ及び図７に示す実施例より一般に大きく、検出器の狭帯域部分及び広帯域部分の光学的及び物理的な寸法に依存することを認識する。
【００７９】
図１６Ａ１は、図１３ＡのステップＳ１３０２Ａ１に対応するノン−チョッピングモードでＦＯＶ４４０を横切ることによって侵入者を検出するためのスキャン出力の一例を示す。ｘ軸は秒単位の時間を表す。ｙ軸は、図４Ａのミラーφの角度α１を示す。図４Ａに示された平面図は従来技術のための平面図と同一の本発明の平面図である点に留意する必要がある。焦電検出器６００は、変化率検出器又は二次検出器である。したがって、温度変化が検出されたときに信号が生成される。常温の空間では電気的信号を生じない。水晶が正に偏光している場合には、３つの温度「０」、「＋１」、「−１」に分けられた場所では、０と＋１の間の遷移で正の信号を生成し、＋１と−1の間では２倍の大きさの負の信号を生成する。生成される信号の幅は、検出器の感度、スキャン率又は光線のシステム及び形状に依存する。図１６Ａ１はシステムの指向角度α１及び秒単位の経過時間ｔを示す。実際の電気的信号は、実行されるスキャンのタイプ及び空間のＩＲ特性に依存する。同様の議論は、以下の図１６Ａ２、図１６Ｂ１及び図１６Ｂ２にもあてはまる。図１６Ａ１、図１６Ａ２、図１６Ｂ１及び図１６Ｂ２が水平運動の平面表現である点に留意する必要がある。複数の、一般的には３つの、垂直段がある。
【００８０】
図１６Ａ２は、図１３ＡのステップＳ１３０２Ａ２に対応するチョッピングモードでＦＯＶを横切ることによって侵入者を検出するためのスキャン出力の一例を示す。ｘ軸は秒単位の時間を表す。ｙ軸は、図４ＡのＦＯＶφ内の角度α１を示す。
【００８１】
図１６Ｂ１は、図１３ＢのステップＳ１３０２Ｂ１に対応するノン−チョッピングモードでレンズ要素のオン・オフ切替によって、侵入者を検出するためのスキャン出力の一例を示す。ｘ軸は秒単位の時間を表す。左側のｙ軸は、図４ＡのＦＯＶφ内の角度α１を示す。具体的には、右側のｙ軸は、複数の焦点要素Ａ１．．．ＡＮを表し、本例においてはＮ ＝７であり、各々がＦＯＶの角度α１の角度範囲に対応する。複数の焦点要素は、図８の焦点要素７０６に対応する。
【００８２】
図１６Ｂ２は、図１３ＢのステップＳ１３０２Ｂ２に対応するチョッピングモードで一方のレンズ要素から他方のレンズ要素への切替によって、侵入者を検出するためのスキャン出力の一例を示す。ｘ軸は秒単位の時間を表す。左側のｙ軸は、図４ＡのＦＯＶφ内の角度α１を示す。具体的には、前記と同様に、右側のｙ軸は、複数の焦点要素Ａ１．．．ＡＮを表す。図１６Ｂ２’は、一方のレンズ要素から他方のレンズ要素に切り替える図１６Ｂ２に対応するチョッピングモードの拡大詳細図である。滞留時間ＴＤの後に遷移時間ＴＴが存在する。
【００８３】
図１７は、ＦＯＶとしての空気吸収路をチョッピングモードでスキャンすることにより、ガス又は蒸気を検出するためのスキャン出力の一例を示すものであり、図１３Ａ２のステップＳ１３０２Ａ２のチョッピングモードにおける図１４及び１５のガス検出器装置の使用に対応する。ｘ軸は、秒単位の時間を表す。ｙ軸は、システムのＦＯＶを表す。空気又は吸収路１４１０は、ＩＲ熱源１４１２を指向し、及び熱源であるＩＲレファレンス１１１４の視野外の位置を指向しており、ＩＲ源１４１２と室温を交互に繰り返すことにより輻射のコントラストをもたらす。
【００８４】
換言すれば、ガス検出スキームは、２つのポイントでＩＲエネルギーを測定することである。すなわち、空気（吸収）路１４１０の他方の側にあるＩＲ熱源１４１２のＩＲエネルギーと、既知の温度のポイント、すなわちＭＥＭＳ系ＩＲ検出器１４００の側壁のＩＲレファレンス１１１４のＩＲエネルギーである。図１７はＦＯＶのＩＲエネルギーレベルを示し、検出器１４００の出力は図１９に示されており、これは後述する。具体的には、本例のＦＯＶは、ＩＲ源１４１２及びＩＲレファレンス１１１２間の切替によって実現される。問題のガスが存在する場合、狭帯域検出器の出力はおよそ３０〜４０％減少し、問題のガスが存在する場合、広帯域検出器の出力は１〜４％減少するため、広帯域信号対狭帯域信号の比率がノイズ（周囲の照明、ＩＲ源の偏差）の変動によって影響されることははるかに少なくなり、空気路１４１０内で問題のガス又は蒸気が存在することのより確実な証拠を示す。
【００８５】
本発明の第３の実施例のガス又は蒸気検出システムの動作方法は、ステップＳ１３０２Ａ２又はＳ１３０２Ｂ２のチョッピングモードの実行ステップＳ１３０２Ａ又はＳ１３０２Ｂにそれぞれ類似する。当業者は、ＩＲエネルギーを集めるステップＳ１３０２Ａ又はＳ１３０２Ｂが本質的に、ＩＲエネルギー光線を合焦させるステップと、ＩＲエネルギー光線をフィルタにかけるステップと、ＩＲエネルギー光線をＭＥＭＳミラーアレイによって検出器に反射させるステップと、検出器によってＩＲエネルギー光線を検出するステップと、ＩＲエネルギー光線を電気的信号に変換するステップと、電気的信号を増幅するステップと、電気的信号をアナログからデジタルに変換するステップと、電気的信号を、検出を知らせる前にプロセッサーによって処理するステップとを含むことを認識する。更に、方法はＭＥＭＳミラーアレイを制御するステップを含んでもよい。前記の方法の全てのステップは、図１４に示される装置の機能に類似する。
【００８６】
しかし、ガス検出方法はＦＯＶをスキャンするステップを含まない。むしろ、方法は空気（吸収）路１４１０の他方の側にあるＩＲ熱源１４１２のＩＲエネルギーを測定するステップと、既知の温度のポイント、すなわちＭＥＭＳ系ＩＲ検出器１４００の側壁のＩＲレファレンス１１１４のＩＲエネルギーを測定するステップを含む。各々のＩＲエネルギーは、狭ＩＲ帯域フィルタ１４０８及び狭ＩＲ帯域検出器１１２Ｎの両方を介して、及び広ＩＲ帯域フィルタ１０８及び広ＩＲ帯域検出器１１２Ｗを介して測定される。
ガス検出ステップは、狭帯域フィルタ１１２Ｎを備えた検出器で受信したＩＲエネルギー光線の減少を測定することによって開始する。更に、検出器システムを較正するステップは、広帯域フィルタ１１２Ｗを備えた検出器で受信したＩＲエネルギー光線を測定することによって開始する。
【００８７】
図１８−１は、図１６Ａ１又は図１６Ｂ１の一方に対応する侵入検出システムのためのノン−チョッピングモードにおける２つのスキャン１及び２の比較としての、ＦＯＶ対検出器出力の一例を示す。スキャン１とスキャン２の比較は、電気的信号のピークＰがＦＯＶ内で左から右にシフトしたことを示す。信号ピークＰのシフトは部屋の中での熱源の移動を示し、アラーム信号の報知の根拠となる可能性がある。
【００８８】
図１８−２は、図１６Ａ２又は図１６Ｂ２の一方に対応する侵入検出システムのためのチョッピングモードにおける２つのスキャン１及び２の比較としての、ＦＯＶ対、ミリボルト（ｍｖ）単位の電気的信号出力の一例を示す。電気的信号の振幅±ΔＡにおける差は、ピーク信号＋Ｐ１〜＋Ｐ８及びＰ１〜＋Ｐ８を生じさせる。スキャン１とスキャン２の比較において、ピーク±Ｐ１からピーク±Ｐ２の同一振幅±ΔＡの検出は、空間内に熱源が存在することを示すが熱源の移動は示さない。ピーク±Ｐ３からピーク±Ｐ６の振幅の変化は空間内で熱源が移動することを示し、アラーム信号の報知の根拠となる可能性がある。カーブの形状はおおよそのものである。実際の出力は、チョッピング比率及び検出器の応答速度に依存する。応答速度は、検出器の時間定数の規準となる。
【００８９】
図１９は、図１７に対応するガス検出システムのためのチョッピングモードにおける２つのスキャン１及び２の比較として、ＦＯＶすなわち空気路対検出器出力の一例を示す。スキャン１は、狭帯域検出器スキャン出力１Ｎ及び広帯域検出器スキャン出力１Ｗを含む。同様に、スキャン２は、狭帯域検出器スキャン出力２Ｎ及び広帯域検出器スキャン出力２ｗの両方を含む。狭帯域スキャン１Ｎ及び２Ｎは各々ピーク±Ｐ１０からピーク±Ｐ３０を含み、一方、広帯域スキャン１Ｗ及び２Ｗは各々ピーク±Ｐ１００からピーク±Ｐ３００を含む。
【００９０】
狭帯域スキャン１Ｎ及び２Ｎの電気的信号のピーク±Ｐ１０からピーク±Ｐ３０における振幅±ΔＡＮの大きな差は、問題のガス又は蒸気の存在を示す。振幅の差の大きさは、存在するガス又は蒸気のパーセントを示す。これと対応して、問題のガス又は蒸気の存在により、広帯域スキャン１Ｗ及び２Ｗの電気的信号のピーク±Ｐ１００からピーク±Ｐ３００における振幅±ΔＡＷには小さな差のみが生ずる。
【００９１】
図２０は、図１９のガス検出用の問題のガスの典型的なＩＲ吸収スペクトルを示す。問題のガス又は蒸気の検出の結果、狭帯域フィルタ限界ＬＮの範囲内で吸収ピークＰＮ１が観察される。これと対応して、広帯域フィルタ限界ＬＷの範囲内で、一つ又は複数の吸収ピークＰＮ１及びＰＮ２が観察される。図は、２つのピークを示す。吸収ピークＰＮ１及びＰＮ２は、スペクトルの範囲内で相殺される。ガスの存在がＩＲ源で生成される信号に大きく影響しないように、広帯域フィルタの帯域幅は選択される。
【００９２】
図２０Ａは、ガスが存在する場合に狭帯域ＩＲ検出器１１２Ｎ及び広帯域ＩＲ検出器１１２Ｗによりそれぞれ生成された出力信号を示すグラフである。ｘ軸は、存在するガスのパーセント濃度ＣＧを示す。ｙ軸は、広帯域検出器１１２Ｗにより生成された出力信号ＳＷＢのパーセントを示す。狭帯域検出器１１２Ｎにより生成された出力信号ＳＮＢは、広帯域検出器１１２Ｗにより生成された信号ＳＷＢの５０％として示される。実際には、狭帯域フィルタ・ウィンドウ１４０８ＮによってＩＲエネルギーが大量に吸収されるので、ＳＮＢは１００分の１近くまで小さくなるだろう。ＩＲエネルギー吸収におけるこの減少は、狭帯域信号ＳＮＢの増幅回路の追加利得によって補償される。本例では、空気路のガス濃度ＣＧが２０％である場合、狭帯域からの出力信号ＳＮＢはほぼ４０％減少し、その一方で、広帯域からの出力信号ＳＷＢはほぼ４％減少する。問題となる実効値は、広帯域出力信号対狭帯域出力信号の比、ＳＮＢ／ＳＷＢである。ＳＮＢ／ＳＷＢは空気路に存在するガス又は蒸気の濃度に正比例する。
【００９３】
広帯域出力信号対狭帯域出力信号の比ＳＮＢ／ＳＷＢは、いくつかの方法によりプロセッサー１１０６によって算出することができる。一般的に、この比ＳＮＢ／ＳＷＢは、所定の時間内の瞬時広帯域ピーク値の平均と瞬時狭帯域ピーク値の平均を比較することによって算出することができる。あるいは、この比ＳＮＢ／ＳＷＢは、所定の時間内の瞬時広帯域ピーク値に対する瞬時狭帯域ピーク値に基づく比ＳＮＢ／ＳＷＢを平均することで算出することができる。また、比ＳＮＢ／ＳＷＢは、非平均的な瞬時ピーク値に基づいて算出することができる。比率を算出する異なる方法が、特定のアプリケーションのために必要な応答速度に依存して考慮される。例えば、ガスの存在に対する応答速度を高めることが、工業的環境とは対照的に家庭的環境におけるアプリケーションでは要求されるかもしれない。
【００９４】
標準化信号比ＳＮＢ／ＳＷＢが示され、データの全てを１つのチャートに表すことができる。一般的に、信号比ＳＮＢ／ＳＷＢは１または複数の閾値によって特徴づけられる。信号比ＳＮＢ／ＳＷＢが1より著しく小さい場合には、ガス又は蒸気の存在を示している。警戒閾値（ＴＡＬＥＲＴ）は問題が起こる可能性を示し、アラーム閾値（ＴＡＬＡＲＭ）は非常事態を示す。例えば、メタンガスのＬＥＬ（爆発下限界）は、ほぼ４％、すなわち爆発を引き起こすのに必要なガスのパーセントＴＬＥＬである。低いパーセンテージは炎を生じさせるのみである。したがって、警戒閾値（ＴＡＬＥＲＴ）をＬＥＬの２０％あるいはＣＧ＝０．８％のガスとし、アラーム閾値（ＴＡＬＡＲＭ）をＬＥＬの５０％あるいはＣＧ＝２％のガスとすることが合理的であろう。閾値の実効値は、アプリケーションの必要条件に依存する。同様に、一酸化炭素の場合には、危険レベルはガスのＰＰＭ（１００万分の１単位）で決定される。また、限界はアプリケーションに依存する。ここで、商業的環境の許容レベルは住居環境あるいは教育的環境において許容されるレベルより高くなるだろう。
【００９５】
図２０Ｂは、ＩＲエネルギー源１４１２からの出力の変化に影響を受けた、ガスが存在する場合に狭帯域ＩＲ検出器１１２Ｎおよび広帯域ＩＲ検出器１１２Ｗによりそれぞれ生成された出力信号ＳＮＢおよびＳＷＢを表すグラフである。比ＳＮＢ／ＳＷＢを算出するための基礎は、図２０Ａに関して前述したのと同様である。プロセッサー１１０６は、ＩＲ源１４１２または周囲の照明の強度の変化によって生じた、フィルタウィンドウ１０８Ｗおよび１４０８Ｎの上面に達するＩＲエネルギーの変化に関して自己較正を行うための比ＳＮＢ／ＳＷＢを算出する。例えば、ＩＲ源１４１２の出力における１０％の減少は、狭帯域検出器１１２Ｎおよび広帯域検出器１１２Ｗからの信号ＳＮＢおよびＳＷＢをそれぞれ１０％低下させることになる。しかし、２つの検出器からの信号比ＳＮＢ／ＳＷＢは、大きく変化しない。したがって、比ＳＮＢ／ＳＷＢがどの程度１に接近したかを観察することにより、プロセッサー１１０６は狭帯域検出器１１２Ｎ及び広帯域検出器１１２Ｗをそれぞれモニタし、自己較正することができる。
【００９６】
図２１Ａは、列２１１２ｋと行２２１４ｌに配置された個々のミラー要素２１１０ｊからなるＭＥＭＳミラーアレイ２１００の平面図を示す。ここに示した例では、要素２１１０ｊの３×３配置が、グループ２１１８Ｎの５×５アレイ内で３×３グループ２１１６ｍを構成する。したがって、ＭＥＭＳミラーアレイ２１００は、１５×１５アレイである。
【００９７】
図９に関して前述した通り、一般的にＭＥＭＳミラーは２つの異なるモードで動作する。第１のモードにおいて、機械的リレーの動作方法と同様の動作方法で開始位置と終了位置の間で動作するミラー要素２１１０ｊで、ＭＥＭＳミラーアレイ２１００は動作する。すなわち、第１のモードにおいて、開始位置および終了位置は固定され、ＭＥＭＳミラーアレイ２１００は非作動モードあるいは作動モードのいずれかである。いったん、コントロール信号が印加されると、ＭＥＭＳミラー活性要素は終了位置あるいは最終位置まで急速に移動する。第２のモードにおいて、ＭＥＭＳミラー２１００は角度調整の全体に亘って滑らかな遷移で作動し、あるいは、連続した角度ステップを実行することもできる。また、運動の範囲は、特定の角度、すなわち＋２０〜０度に限定される。この運動の範囲は、４０度の視野（ＦＯＶ４４０）を提供する。
【００９８】
図２１Ｂ−１は、非作動の個々のＭＥＭＳミラー要素２１１０ｊの活性領域に達したＩＲ光線２１２０が、どのようにして光角度ηで光線２１２２として反射されるかを示す。ここに示された例では、非作動位置又は初期位置のηi＝４０°である。
【００９９】
図２１Ｂ−２は、作動中の個々のＭＥＭＳミラー要素２１１０ｊの活性領域に達したＩＲ光線２１２０が、どのようにして光角度ηで光線２１２２として反射されるかを示し、ここに示された例では、作動位置又は最終位置のηｆ＝８０°である。すなわち、図２１Ｂ−１の非作動位置から図２１Ｂ−２の作動位置までの要素２１１０ｊの角運動（ηｆ−ηi）の２倍となる。すなわち、ＭＥＭＳミラー要素の２０度の角運動は、初期角度ηi＝４０°から最終角度ηｆ＝８０°までの４０度の反射光線運動をもたらす。
【０１００】
図２１Ｃは、各々、開始位置と終了位置の間のみで動作することができる要素からなるＭＥＭＳミラー装置用のＩＲ光線の光跡を示す。常に開始および終了ミラーアレイ２１００の一部を操作するだけで、開始位置と終了位置の間でのみ作動できるミラー要素２１０２ａ〜２１０２ｆからなるＭＥＭＳミラー装置で離散的なステップを創造することができる。検出器アセンブリー６００の実際の指向は、図１２に示す指向と同じである。例（ａ）において、活性要素２１０２ａ及び２１０２ｂの列は＋２０°の位置にあり、４列の要素２１０２ｃ〜２１０２ｆは０°の位置にあり、ポート７０５を介して検出器筐体カバー１１０の外部で視認できる要素は無い。例（ｅ）において、要素２１０２ｃから入射し、通常位置から検出器筐体カバー１１０まで１４°の指向性の光線に関して、３列のミラー要素２１０２ａ〜２１０２ｃは＋２０°の位置に移動し、それにより、ＩＲフィルタウィンドウ１０８を介して検出器筐体カバー１１０の外部で視認できる。ＩＲフィルタウィンドウ１０８のための検出器アセンブリー６００の開口部は、実際は光学的視野絞りである。例（ｆ）において、要素列２１０２ｄから入射し、通常位置から検出器筐体カバー１１０まで１９°の指向性の光線に関して、第３の列２１０２ｃは０°の位置に戻され、第４の列２１０２ｄは＋２０°の位置に移動する。明瞭化のため、ＩＲフィルタ１０８は検出器筐体カバー１１０内には図示されていない。
【０１０１】
図２２は、図１６Ａ１において示される本発明の受動性ＩＲセンサのノンチョッピング（又はシミュレーションされたスウィーピング）スキャンのモックアップ・シミュレーションによる実際の電気出力を示す。
【０１０２】
上記の議論で評価できたように、運動検出のための４つの動作モードがある。
（１）スイープあるいはノンチョッピング・スキャンをシミュレーションするＭＥＭＳミラーアレイの多数のステップあるいは連続動作、
（２）個々のレンズ要素を一つずつ評価する有限数の離散的ステップ、
（３）ＭＥＭＳミラーアレイの多数のステップあるいは連続動作によるチョッピングスキャン、
（４）有限数の離散的ステップによるチョッピングスキャン。
【０１０３】
したがって、図２２は第１の動作モードによるスキャン出力を示す。
【０１０４】
本発明は、本願明細書において特定の典型的な実施例に関して記載されたものである。本発明の範囲を逸脱しない変更および改良は当業者にとって自明である。本発明の典型的な実施例は例示であり、それは添付の請求の範囲によって定義される本発明の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１Ａ】従来の赤外線センサの底部から見た平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの従来の赤外線センサの１Ｂ−１Ｂ線の断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの従来の赤外線センサの１Ｃ−１Ｃ線の断面図である。
【図２】図１Ａ−１Ｃの従来の赤外線センサの等角図である。
【図３】囲い内に設置された図１Ａ−１Ｃの従来の赤外線センサを示す立面断面図である。
【図４Ａ】図１Ａ−１Ｃの従来の赤外線センサ及び本発明のＩＲ光線露出パターンを示す平面図である。
【図４Ｂ】図１Ａ−１Ｃの従来の赤外線センサのＩＲ光線露出パターンを示す立面図である。
【図５】従来のＩＲセンサ検出システムのブロックダイアグラムである。
【図６Ａ】本発明のＭＥＭＳ系赤外線センサを示す平面図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＭＥＭＳ系赤外線センサの６Ｂ−６Ｂ線の断面図である。
【図６Ｃ】図６ＡのＭＥＭＳ系赤外線センサの６Ｃ−６Ｃ線の断面図である。
【図７】図６Ａ−６Ｃの従来の赤外線センサを示す等角図である。
【図８】囲い内に設置された図６Ａ−６ＣのＭＥＭＳ系赤外線センサを示す立面断面図である。
【図９】本発明のＭＥＭＳミラーセンサ要素の一タイプを示す。
【図１０Ａ】本発明のカーブミラーの有限要素等価物の二次元的表現の平面図である。
【図１０Ｂ】本発明のカーブミラーの有限要素等価物の二次元的表現の側面図である。
【図１０Ｃ】フラットミラーの有限要素シミュレーションを示す平面図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｃのフラットミラーの有限要素シミュレーションを示す側面図である。
【図１１Ａ】本発明のＭＥＭＳ系ＩＲセンサ検出システムの一態様のブロックダイアグラムである。
【図１１Ａ−１】ＦＯＶ内のＩＲゾーンの増分スキャニングを示す。
【図１１Ａ−２】ＦＯＶ内のＩＲゾーンの離散有限スキャニングを示す。
【図１１−Ｂ】本発明のＭＥＭＳ系ＩＲセンサ検出システムの第２の態様のブロックダイアグラムである。
【図１２】本発明のＭＥＭＳ系ＩＲセンサ検出システムの領域カバーパターンを示す側立面図である。
【図１３−１】本発明のＭＥＭＳ系ＩＲセンサ検出システムの運転のステップを示す方法ダイアグラムである。
【図１３−２】本発明のＭＥＭＳ系ＩＲセンサ検出システムの運転のステップを示す方法ダイアグラムである。
【図１３−３】本発明のＭＥＭＳ系ＩＲセンサ検出システムの運転のステップを示す方法ダイアグラムである。
【図１３Ａ】本発明のＭＥＭＳ系ＩＲセンサ検出システムの運転の第１の代替方法を示す方法ダイアグラムである。
【図１３Ｂ】本発明のＭＥＭＳ系ＩＲセンサ検出システムの運転の第２の代替方法を示す方法ダイアグラムである。
【図１４】ＭＥＭＳ系ＩＲ検出器アセンブリーがガス又は蒸気を検出するように配置された本発明の第３の態様を示す。
【図１５Ａ】ガス又は蒸気の検出用にデザインされた図１４の赤外線センサ検出器アセンブリーの立面断面図である。
【図１５Ｂ】ガス又は蒸気の検出用にデザインされた図１５Ａの赤外線センサ検出器アセンブリーの変形例の立面断面図である。
【図１６】ガス検出のため狭帯域及び広帯域検出器の両方を収納したＭＥＭＳ系ＩＲ検出器アセンブリーを示す平面図である。
【図１６Ａ】図１６の１６Ａ−１６Ａ線の断面図である。
【図１６Ｂ】図１６の１６Ｂ−１６Ｂ線の断面図である。
【図１６Ｃ】図１６の１６Ｃ−１６Ｃ線の断面図である。
【図１６Ｄ】図１６の検出器アセンブリーの斜視図である。
【図１６Ｅ】図１６Ｄの検出器アセンブリーの切り欠き図である。
【図１６Ａ−１】図１３及び１３Ａの方法におけるＦＯＶを横切るノン−チョッピングスキャンを示す。
【図１６Ａ−２】図１３及び１３Ａの方法におけるＦＯＶを横切るチョッピングスキャンを示す。
【図１６Ｂ−１】図１３及び１３Ｂの方法におけるレンズ要素のオンオフ切り替えのノン−チョッピングスキャンを示す。
【図１６Ｂ−２】図１３及び１３Ｂの方法におけるレンズ要素のオンオフ切り替えのチョッピングスキャンを示す。
【図１６Ｂ２．】図１６Ｂ２の詳細を示す。
【図１７】図１３及び１３Ｂのガス検出方法におけるチョッピングスキャンを示す。
【図１８−１】図１６Ａ１及び１６Ｂ１のノン−チョッピングスキャンにおける電気的信号出力を示す。
【図１８−２】図１６Ａ１及び１６Ｂ１のチョッピングスキャンにおける電気的信号出力を示す。
【図１９】図１７のガス検出チョッピングスキャンにおける電気的信号出力を示す。
【図２０】図１９のガス検出チョッピングスキャンにおけるＩＲ吸収ピークを示す。
【図２０Ａ】ガスの存在下、狭帯域及び広帯域検出器の両方によって検出された信号レベル及び狭帯域信号レベルの広帯域信号レベルに対する比率を示す。
【図２０Ｂ】ＩＲ源出力又は周囲のＩＲノイズレベルの変化に基づき狭帯域及び広帯域検出器の両方によって検出された信号レベルを示す。
【図２１Ａ】図９のＭＥＭＳミラーを組み込んだＭＥＭＳミラーアレイを示す平面図である。
【図２１Ｂ−１】非作動位置のＭＥＭＳミラー要素を示す。
【図２１Ｂ−２】作動位置のＭＥＭＳミラー要素を示す。
【図２１Ｃ】スタート及びエンド位置だけを有するＭＥＭＳ装置のＩＲ光線跡を示す。
【図２２】図１６Ａ１の受動ＩＲセンサのノン−チョッピング（スイーピング）モードのモックアップシミュレーションからの実際の電気的出力を示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ａ−１】
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【図１１Ａ−２】
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【図１１−Ｂ】
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【図１２】
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【図１３−１】
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【図１３−２】
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【図１３−３】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ａ−１】
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【図１６Ａ−２】
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【図１６Ｂ−１】
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【図１６Ｂ−２】
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【図１６Ｂ２】
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【図１７】
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【図１８−１】
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【図１８−２】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ−１】
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【図２１Ｂ−２】
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【図２１Ｃ】
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【図２２】
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【国際調査報告】
2008510961.tif 000057