(57)【要約】      （修正有）【課題】既存のエレベータに簡単に追加設置できる安全装置及びその安全装置を備えたエレベータを提供する。【解決手段】エレベータかご内または乗降場に設置される安全装置３６，５６は、扉の上方に配置される撮影装置６６と、撮影装置で撮影された画像を処理して扉の近傍領域に存在する物体（人等）を確認する画像処理部８２と、撮影装置と画像処理部に電力を供給する電源回路８４を有する。画像処理部の出力は信号ケーブル８６を介してエレベータ制御部８０に接続される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータの扉の上方に配置される撮影装置と、上記撮影装置で撮影された画像を処理して上記扉の近傍領域に存在する物体を確認する画像処理部と、上記撮影装置と画像処理部に電力を供給する電源部を備えたことを特徴とするエレベータ用安全装置。
【請求項２】
上記カメラの撮影領域を照明する照明部を有し、上記照明部が上記電源部と電気的に接続されていることを特徴とするエレベータ安全装置。
【請求項３】
上記照明部は、近赤外光を出射する光源であることを特徴とする請求項２のエレベータ安全装置。
【請求項４】
上記撮影装置、照明部、画像処理部、電源部が一つのハウジングに収容されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかのエレベータ安全装置。
【請求項５】
上記画像処理部は、撮影装置が撮影した画像を取得する画像取得部と、上記画像取得部が取得した画像を記憶する画像記憶部と、上記画像記憶部に記憶されている画像と上記画像が取得された後に上記画像取得部が取得した新たな画像の差分を取得する画像差分部と、上記画像差分部が取得した差分に基づいて上記物体の有無を判定する判定部を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかのエレベータ安全装置。
【請求項６】
上記画像処理部は、扉の移動を検知する検知部と、上記撮影装置が撮影した画像中に設定される検知領域を上記扉の移動とともに更新する検知領域更新部を備えたことを特徴とする請求項５のエレベータ安全装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかのエレベータ安全装置を備えたことを特徴とするエレベータ。
【請求項８】
エレベータのかご内を撮影する第２の撮影装置を備えており、上記画像処理部が物体の存在を確認したときに出力する信号に基づいて、上記第２の撮影装置を起動するようにしたことを特徴とする請求項７のエレベータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータおよびその安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータのかごまたは乗降場の出入口を形成する縦枠の扉対向面に凹部を設け、その凹部の上端と下端にそれぞれ投光器と受光器を配置し、縦柱と扉との隙間に衣服等の物体が引き込まれないようにした出入口安全装置が提案されている。しかし、この出入口安全装置は、かご室または乗降場の縦枠に凹部を形成しなければならない。そのため、この出入口安全装置を既存のエレベータに設けるためには、かご室または乗降場の縦枠を取り外して代わりに専用の縦枠を取り付けなければならず、改修工事が大掛かりになるという問題がある。
【０００３】
その他、出入口を形成する左右壁の前面下部にそれぞれ投光器と反射ミラーを取り付けるとともに、出入口の上方に複数の受光器を配置し、投光器から出力された光線の光路中に存在する物体を受光器の出力を利用して検出する出入口安全装置が特許文献２に開示されている。しかし、この出入口安全装置は、投光器と受光器が離れた場所にあるため、それらの電気配線が複雑になる。また、足下近くの低い位置に設けた投光器やミラーはそれに貨物が当たって損傷する危険があるという別の問題もある。
【特許文献１】特公平７−１０６８６７号公報
【特許文献２】米国特許第４，６２１，４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本件発明は、既存のエレベータに簡単に追加設置できる安全装置及びその安全装置を備えたエレベータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するため、本発明に係るエレベータ安全装置は、エレベータの扉の上方に配置される撮影装置と、上記撮影装置で撮影された画像を処理して上記扉装置の近傍領域に存在する物体を確認する画像処理部と、上記撮影装置と画像処理部に電力を供給する電源部を備えたことを特徴とする。また、本発明に係るエレベータは、このエレベータ安全装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のエレベータ安全装置は、既存のエレベータを僅かに改修するだけで、そのエレベータに簡単に取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて、特定の方向を示す用語「上」、「下」、「左」、「右」及びそれらの用語を含む別の用語を使用するが、それは図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語によって発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【０００８】
また、以下の説明では、「物体」の用語を用いるが、本件特許出願の明細書等でいう「物体」とは、のかご内や乗降場に固定的に設置された装置等を含むものでなく、エレベータの乗員およびその付属物（例えば、乗員の持ち物、衣服）やエレベータによって運搬される物品（例えば、貨物）を意味する。
【実施形態１】
【０００９】
〔Ａ．エレベータ〕
図１と図２は、本発明に係るエレベータ１０の一部を示す。図示しないが、エレベータ１０は、通常のエレベータと同様に、エレベータ１０が設置される建物に構築された昇降路、昇降路の中に該昇降路に沿って昇降可能に配置された一つ又は複数のかご、かごを昇降するために必要な機械設備および電気設備を含む昇降設備、昇降設備を制御する制御装置を含む。なお、これら諸設備の詳細な説明は省略する。
【００１０】
〔Ｂ．かご〕
図１は、エレベータかご１２の内部からエレベータ出入口（以下、「かご出入口」という。）を見た図である。周知のように、かご１２は、四角形のかご出入口１４を形成する前壁１６、左右両側の側壁１８、上下の天井板２０と床板２２、前壁１６の反対側にある後壁（図示せず）、およびかご出入口１４を開閉する扉装置２４を有する。扉装置２４は、実線矢印で示すように左右の方向にそれぞれ対称に移動する２枚の扉２６，２８からなる両開き扉、または、点線で示すように左右同一方向に移動する高速扉（図上左側の扉）と低速扉（図上右側の扉）の２枚の扉２６，２８からなる片開き扉、もしくは、図示しないが、左右方向に移動する一枚の扉を有する片開き扉のいずれであってもよい。前壁１６は、扉装置２４によって開閉されるかご出入口１４を形成する、左右の縦枠３０と該縦枠３０の上部を連結する上枠３１を有する。かご出入口１４の底端は、床板２２よって形成されている。後壁に対向する前壁１６の内面には、目的階（降車階）を指定する複数のボタン（スイッチ）等を備えた操作部３２と、音声発生部（スピーカ）３４が設けてある。図示する実施形態では、操作部３２はかご出入口１４を挟んでその左右両側に設けてあるが、片側だけに設けてもよい。天井板２０には、かご出入口１４の近傍に、後に詳細に説明するかご安全装置３６が設けてある。
【００１１】
〔Ｃ．乗降場〕
図２は、エレベータ１０が設置されている建物の乗降場３８からエレベータかごへの出入口（以下、「乗降場出入口」という。）を見た図である。乗降場出入口４０は、エレベータ昇降路（図示せず）を構成している壁（例えば、コンクリートの壁）４２の一部を開口して形成されており、上述したかご出入口１４と同一の寸法（縦寸法と横寸法）を有する。ここで、乗降場出入口４０を形成する壁の部分が、かご１２の縦枠３０と上枠３１に相当する構成部分を含む。縦枠乗降場出入口４０の左右壁部分には、昇降を指定するボタン（スイッチ）を備えた操作部４４と音声発生部（スピーカ）４６が設けてある。乗降場３８の扉装置４８は、かご扉装置２４と同様に２枚の扉５０，５２を有する扉である。例えば、かご扉装置２４が両開き扉であれば乗降場扉装置４８も両開き扉である。また、かご扉装置２４が高速扉と低速扉を有する片開き扉の場合、乗降場扉装置４８も同様の片開き扉である。ただし、この場合、かご装置扉２４と違って、図上右側の扉５０が高速扉、図上左側の扉５２が低速扉である。乗降場３８の天井板５４には、乗降場出入口４０の近傍に、後に詳細に説明する乗降場安全装置５６が設けてある。
【００１２】
〔Ｄ．安全装置〕
かご安全装置３６と乗降場安全装置５６はほぼ同一の構成を有する。したがって、かご安全装置３６について説明する。具体的に図３を参照して説明すると、安全装置３６は、後に説明する種々の装置を収容する容器またはハウジング６０を有する。ハウジング６０は、後に説明する各種装置が固定された基板６２と、基板６２に固定された透光性のドーム状カバー６４を有し、図示するように、基板６２を上に向け、カバー６４を下に向けて、基板６２またはカバー６４を介して天井板２０に固定されている。
【００１３】
ハウジング６０の中には、撮影装置６６が収容されている。撮影装置６６は、電荷撮像素子（ＣＣＤ）を備えたデジタルカメラが使用されており、出入口１４をその上方から撮影できるように下方に向けて配置されている。撮影装置６６には、パン・チルト機構を用いずに、一方（左側または右側）の縦枠３０の上部から他方（右側または左側）の縦枠３０の上部までの広い範囲（点線で示す視野６８）を撮影できる広角映像カメラを使用することが好ましい。
【００１４】
撮影装置６６には、一定の間隔を開けて配置された２つの撮影レンズを有するステレオカメラを使用してもよい。この場合、２つの撮影レンズを通じて撮影された２つの画像から物体までの距離を検出することができる。
【００１５】
図示する好適な実施形態では、ハウジング６０内に２つの補助的な照明部または照明装置７０，７２を収容している。通常、かご１２と乗降場３８の天井にはそれぞれかご１２内と乗降場３８を照明する照明装置または照明ランプが設置されており、ここで新たに付設される照明装置７０，７２は撮影装置６６の撮影領域、特に物体検知領域１００（図５参照）を補助的に照明するものである。そのため、一方の照明装置７０は左側の縦枠３０の上端近傍から下端近傍までの照明領域７４を照明可能であり、他方の照明装置７２は右側の縦枠３０の上端近傍から下端近傍までの照明領域７６を照明可能である。２台の照明装置７０，７２を使用することは必須ではなく、後に説明する画像処理に必要な光量をもって両照明領域７４，７６を照明できれば、一台の照明装置であってもよい。照明装置７０，７２の光源は、撮影装置６６の撮像素子が感度を有する波長域の光を出射するものであることが好ましい。具体的に、可視光を使用することもできるが、照明装置７０，７２から出射される光が乗員に見えないように、非可視光、例えば波長が約９００ｎｍ〜約１２００ｎｍの近赤外光を使用することが好ましい。
【００１６】
図４は、安全装置３６，５６と既存のエレベータ制御部８０との電気的な接続を示す。図示するように、安全装置３６，５６は、撮影装置６６から出力された画像データを平面画像データに再構成するとともに該平面画像データに基づいて信号（例えば、警告信号）を生成して出力する画像処理部８２と、撮影装置６６・照明装置７０，７２・および画像処理部８２に電力を供給する電源部の電源回路８４を有する。電源回路８４は、後に説明するエレベータ制御部の電力供給部と撮影装置６６および画像処理部８２を電気的に接続する電気配線であってもよい。画像処理部８２と電源回路８４は基板６２に設けてあり、画像処理部８２の出力部が信号ケーブル（配線）８６を介してエレベータ制御部８０の信号入力部８８に接続され、電源回路８４の入力部が電力ケーブル（配線）９０を介してエレベータ制御部８０の電力供給部９２に接続されている。
【００１７】
〔Ｅ：動作〕
安全装置３６，５６の動作について説明する。なお、以下の説明ではかごの安全装置３６についてのみ説明するが、安全装置５６も同様に動作する。安全装置３６の動作中、撮影装置６６と照明装置７０，７２には、エレベータ制御部８０の電力供給部９２から電源ケーブル９０と電源回路８４を通じて所定の電力が供給される。電力が供給された照明装置７０，７２は照明領域７４，７６を照明する。撮影装置６６は、出入口１４，４０およびその近傍領域を撮影する。図示するように、撮影装置６６の撮影領域６８の全て又は殆どが撮影領域６８に含まれていることが好ましい。撮影装置６６で撮影された画像は、画像処理部８２に送信される。画像処理部８２は、入力された画像データを平面画像データに変換する。発明の理解を容易にするために、例えばかご安全装置３６で作成される平面画像データを二次元平面に展開した例を図５に示す。図示するように、平面画像データは、撮影装置６６で撮影された画像から得られたものである。画像処理部８２は、公知の対象物検出画像処理技術を利用して、扉２６，２８の近傍、または縦枠３０と扉２６，２８の隙間９４の近傍の検知領域１００に物体（例えば、乗員、乗員の衣服）が存在するか否か判断する。検知領域１００は、予め画像上に定義されている。判断の結果、図５に丸印で示す物体が検知領域１００内に確認されると、画像処理部８２は信号ケーブル８６を介してエレベータ制御部８０に信号（検知信号）を出力する。エレベータ制御部８０は、入力された信号に基づき、かご１２の音声発生部３４を通じて警告音又は適当な警告音声を出力し、かご１２内または乗降場３８の乗員に対して、出入口１４の近くから退避することを告げる。
【００１８】
撮影装置６６で撮影された画像において、物体画像と背景画像の間に十分なコントラストを付けるために、図３に示すように、隙間９４の近傍にある縦枠３０の表面に、隙間９４に沿って上下方向に伸びる反射材９６を設けることが好ましい。このような反射材９６を利用すれば、例えば黒色の物体のように光を吸収する物体を背景画像から容易に区別して検出できる。また、反射材９６は電力の供給を必要としないうえ、単に貼り付けるだけでよいことから、追加設備の費用を最小限に抑えることができる。
【００１９】
反射材９６としては、入射光を入射方向と反対の方向（入射方向と１８０°異なる方向）に送り戻す再帰性の反射材または反射しートもしくは反射板が好適に利用できる。また、反射材９６は、縦枠３０以外の箇所、例えば、両開き扉の場合は左右の扉２６，２８の端部（他方の扉に対向する端部）近傍の表面（かご内部、乗降場から見える面）、また片開き扉の場合は高速扉と低速扉の端部近傍の表面に、縦方向に沿って配置してもよい。図示しないが、乗降場３８にも、同様の反射材を縦枠等に取り付けることが好ましい。
【００２０】
以上に説明したように、安全装置３６，５６は、撮影装置６６と画像処理部８２が一体的に構成されている。そして、一体的に構成された安全装置３６，５６は、図３に示す撮影条件および照明条件が得られるように天井板２０、５４に固定され、天井板２０，５４に形成された孔または開口（図示せず）を介して信号ケーブル８６と電力ケーブル９２を背後に導出し、既存のエレベータ制御部８０と電気的に接続される。したがって、既存設備の改造は最小限に止めることができる。そのため、既に設置されているエレベータに簡単に取り付けることができる。
【実施形態２】
【００２１】
対象物検出画像処理技術として、画像に含まれる物体と背景（例えば、扉、縦枠）の輝度のみを閾値処理することで物体を抽出する手法が提案されているが、この手法は様々な反射率を持つ複数の物体を背景から容易に抽出することができない。したがって、対象物検出画像処理技術としては、背景差分方式を採用することが好ましい。
【００２２】
背景差分方式は、背景、すなわち物体が無い状態での画像を背景画像（背景モデル）として記憶しておき、この背景画像と撮影装置６６から逐次されて出力される撮影画像について、画素単位または部分画像単位で差分をとり、その差分を基準値と比較することによって物体の存在を検出する方法である。
【００２３】
具体的に、背景差分方式を用いた画像処理について図６を参照して説明すると、画像処理部８２の画像入力部１０００は、撮影装置６６からの画像を受信する。背景画像学習部１００２は、撮影画像を取得し、この画像を背景画像として背景モデル記憶部１００４に送信する。背景モデル記憶部１００４は、背景画像を記憶する。画像入力部１０００から出力された画像は、背景画像学習部１００２から背景画像差分部１００６に送信される。背景画像差分部１００６は、背景画像学習部１００２からの撮影画像と背景モデル記憶部１００４に記憶されている最新の背景画像の検知領域１００について、画素単位でまたは部分画像単位で両者の輝度を比較し、その差分が所定の基準値以上の場合、その画素または部分画像の領域に物体が存在すると判断する。例えば、図５に示すように、検知領域１００は、左右の縦枠３０と扉２６，２８、５０，５２との隙間９４の画像を含む、扉２６，２８の近傍を撮影した台形領域である。背景画像差分部１００６が物体の存在を認識した場合、外部出力部１０１０がエレベータ制御部８０に信号を出力する。エレベータ制御部８０は、外部出力部１０１０からの信号を受信すると、音声発生部３４から所定の音声を出力する。背景画像差分部１００６が物体の不存在を認識した場合、上述した処理を繰り返す。なお、撮影装置６６がステレオカメラの場合、撮影装置６６から物体までの距離に計算し、さらに、その計算結果に基づいて物体と隙間との距離を計算し、ここで計算された物体と隙間との距離をもとに、物体が隙間または扉２６，２８、５０，５２と近接しているか否か判断することもできる。
【００２４】
なお、図６に示す各ブロック（１０００〜１０１０）は、電気回路の一部として構成することもできるし、制御プログラムの一部として構成することもできる。
【００２５】
このように、背景差分方式によれば、光を吸収する黒い物体であっても、背景に十分な輝度分布があれば、背景画像との変化を捉えることによって、物体を検出できる。
【実施形態３】
【００２６】
図７に示すように高速扉と低速扉の２枚の扉２６’，２８’からなる片開き扉（扉装置２４’）の場合、高速扉２６’と低速扉２８’の間の隙間に物体が引き込まれるおそれがある。また、扉の形態を問わず、扉の端部とこれに対向する部位（例えば、対向する扉の端部、縦枠）との間に物体が挟まれる可能性がある。したがって、そのような引き込みや挟み込みを防止するためには、画像の検知領域は扉の開閉動作に応じて更新（移動）させることが好ましい。この場合、低速扉２８’の端部（高速扉２６’に近接する図の左側端部）を含む領域を検知領域１０２とし、低速扉２８’の移動に応じて検知領域１０２を移動する。そのために、例えば、図７，図８（ａ）に示すように、扉２８’に一つ又は複数の検出マーク１０４を形成し、撮影画像における検出マーク画像の移動を追跡する。扉２８’に設けた検出マーク１０４の移動状態と、画像に表れる対応マーク画像の移動状態を図８（ｂ）に示す。検出マーク１０４は、再帰性反射シートまたは特殊な形状と色のシートを貼り付けて形成することができる。一方、撮影装置６６の設置位置、レンズの画角、検出マーク１０４の高さ等のカメラパラメータは既知であり、これらカメラパラメータとマーク位置との関係を画像処理部８２の記憶部に記憶しておく。そして、画像処理部８２は、記憶されているマーク位置とカメラパラメータを用いて、撮影画像上におけるマーク画像の位置から扉２６’、２８’の実際の位置を検出する。
【００２７】
図９を参照して画像処理部８２の処理を具体的に説明すると、画像入力部１１００は、撮影装置６６からの画像を受信する。扉動き検知部１１０２は、撮影画像に表れたマーク１０４の位置を検知する。検知領域更新部１１０４は、検知された扉の位置と、カメラパラメータ記憶部１１０６に記憶されているカメラパラメータを利用して、画像上に設定する検知領域１０２を更新し移動する（図８（ｂ）参照）。そして、画像処理部（背景差分）８２は、更新された検知領域をもとに、上述した背景差分方式に基づいて、検知領域１０２に物体が存在するか否か判断し、物体が存在すると判断した場合、エレベータ制御部８０に信号を出力する。エレベータ制御部８０は、外部出力部からの信号を受信すると、音声発生部３４，４６から所定の音声を出力する。
【００２８】
このように、扉の動きに応じて検知領域を動的に更新することで、扉と扉の隙間や扉と扉の間に物体が引き込まれたり、挟まれることが無くなる。
【実施形態４】
【００２９】
エレベータの安全性を図るためには、エレベータに関連する異常を記録し分析することが好ましい。このような観点から、図１０に示すように、かご１２または乗降場３８の天井に別の撮影装置１１０を取り付け、安全装置３６，５６の画像処理部８２からエレベータ制御部８０に出力される信号（物体が検出されたことを示す信号）を画像記録装置１１２に送信し、例えば、その検知信号に基づいて撮影装置６６の撮影密度を高めて異常事態を詳細に記録したり、異常事態の発生時刻を記録してもよい。
【００３０】
このようにすれば、後に異常事態を詳細に検討し、その検討結果に基づいてエレベータの安全性を更に高めることができる。
【その他の形態】
【００３１】
以上の実施形態では、撮影装置６６は出入口１４，４０の中央部上方に配置しているが、出入口１４，４０を撮影できる位置であれば、左右いずれに配置してもよい。また、図１〜図３に示すように、安全装置３６，５６は天井板２０，５４から突出して設けているが、天井板２０，５４または上枠３１の下面に埋め込むこともできる。この場合、天井板２０，５４または上枠３１に形成された開口部を透光性の板で覆い、その透光性の板の背後に撮影装置や照明装置を配置する。このようにすれば、天井板２０，５４または上枠の下面から突出する部分が無くなり、安全装置の外観が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るエレベータ装置の一部を示し、かご出入口をかご内から見た図である。
【図２】本発明に係るエレベータ装置の一部を示し、乗降場出入口を乗降場から見た図である。
【図３】エレベータ安全装置の構成を示す図である。
【図４】エレベータ安全装置の構成を示すブロック図である。
【図５】撮影装置で撮影されたかご内の画像を示す図である。
【図６】背景差分方式による画像処理の流れを示す図である。
【図７】撮影装置で撮影されたかご内の画像を示す図である。
【図８】マークを備えた扉の正面図〔図８（ａ）〕と、撮影された画像上でマークと検知領域が移動する状況を示す図〔図８（ｂ）〕である。
【図９】検知領域を更新する処理の流れを示す図である。
【図１０】別の撮影装置を備えたエレベータ装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０：エレベータ、１２：かご、１４：かご出入口、１６：前壁、１８：側壁、２０：天井板、２２：床板、２４：扉装置、２６、２８：扉、３０：縦枠、３１：上枠、３２：操作部３２：音声発生部、３６：かご安全装置、３８：乗降場、４０：乗降場出入口、４２：壁（縦枠）、４４：操作部、４６：音声発生部、４８：扉装置、５０，５２：扉、５４：天井板、５６：乗降場安全装置、６０：ハウジング、６２：基板、６４：カバー、６６：撮影装置、６８：視野、７０，７２：照明装置、７４、７６：照明領域、８０：エレベータ制御部、８２：画像処理部、８４：電源回路（電源部）、８６：信号ケーブル、８８：信号入力部、９０：電力ケーブル、９２：電力供給部、９４：隙間、９６：反射材、１００：検知領域、１０２：検知領域、１０４：検出マーク。
【図１】
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【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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