(57)【要約】【課題】物体の近接を検出する方法およびシステムを提供する。【解決手段】本方法は、第１検出器（１２４）の上に向けられた第１視野（２０４）からの第１放射ビーム（２０２）および第２検出器（１２６）の上に向けられた第２視野（２０８）からのビームであって第１ビームから所定量だけ角度的にずらされた第２放射ビーム（２０６）を受光する段階と、第１ビームから受けたエネルギーに相関関係のある第１検出器からの第１出力信号および第２ビームから受けたエネルギーに相関関係のある第２検出器からの第２出力信号を生成する段階と、第１出力信号と第２出力信号との間の差異が所定の閾値を超えたときに物体の近接を表す近接信号を出力する段階と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１視野（２０４）からの第１放射ビーム（２０２）を受光し前記第１ビームから受けたエネルギーに相関関係がある第１出力信号を生成するように構成された第１検出器（１２４）と、
第２視野（２０８）からの第２放射ビーム（２０６）を受光し前記第２ビームから受けたエネルギーに相関関係がある第２出力信号を生成するように構成された第２検出器（１２６）であって、前記第２ビームは前記第１ビームから所定の角度だけずらされた第２検出器（１２６）と、
前記第１および第２出力信号の間の差異が所定の閾値を超えたときに物体の近接を表す近接信号を出力するように構成された電子回路（１２７）と、
を備えた近接センサ（１０６）。
【請求項２】
前記第１および第２検出器（１２４、１２６）は、単一基板上および同一パッケージ内の少なくとも１つに形成された請求項１記載の近接センサ（１０６）。
【請求項３】
前記電子回路（１２７）ならびに前記第１および第２検出器（１２４、１２６）は、単一基板上および同一パッケージ内の少なくとも１つに形成された請求項１記載の近接センサ（１０６）。
【請求項４】
前記第２ビーム（２０６）は、前記第１ビーム（２０２）から約６２度の角度だけずらされた請求項１記載の近接センサ（１０６）。
【請求項５】
前記第１検出器（１２４）は周囲温度を含む第１視野（２０４）からの第１放射ビーム（２０２）を受光するように構成され、前記第２検出器（１２６）は近接物体の温度を含む第２視野（２０８）からの第２放射ビーム（２０６）を受光するように構成された請求項１記載の近接センサ（１０６）。
【請求項６】
前記第１放射ビーム（２０２）を前記第１検出器（１２４）に向けるように形成された第１放物面鏡と、
前記第２放射ビーム（２０６）を前記第２検出器（１２６）に向けるように形成された第２放物面鏡と、
をさらに備えた請求項１記載の近接センサ（１０６）。
【請求項７】
前記第１放物面鏡および前記第２放物面鏡は、前記それぞれの第１および第２放射ビーム（２０２、２０６）を前記それぞれの第１および第２検出器（１２４、１２６）の方向に前記検出器に対して焦点を外して向けるように構成された請求項６記載の近接センサ（１０６）。
【請求項８】
前記第１放物面鏡および前記第２放物面鏡は、単一の部材として軸を外して製作された請求項６記載の近接センサ（１０６）。
【請求項９】
第１反射鏡を通じて第１視野（２０４）と光学的通信状態にある第１検出器（１２４）と、
第２反射鏡を通じて第２視野（２０８）と光学的通信状態にある第２検出器（１２６）と、
第１および第２温度信号をそれぞれ前記第１および第２検出器から受信するように構成され、前記第１および第２温度信号を使用して物体の近接を表す近接信号を出力するようにさらに構成された電子回路（１２７）と、
を備えた、物体の近接を決定するシステム（１００）。
【請求項１０】
前記第１および第２検出器（１２４、１２６）は、単一基板上および同一パッケージ内の少なくとも１つに形成された請求項９記載のシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に近接センサに関し、より詳細には熱エネルギーセンサを使用して物体の近接を検出する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の周囲をモニタするために少なくともいくつかの知られたシステムが使用されている。例えばそのようなシステムは、事故の防止、自動速度制御（ＡＣＣ）または運転者の視野についての死角を観察することのために使用される。例えば、レーダーセンサ、光検知測距（ＬＩＤＡＲ）センサ、超音波センサおよびビデオセンサが、車両の周囲に存在する物体の位置を決定するために知られている。しかしながら、さまざまなセンサはそれらが異なる検出範囲および特性を持つために異なる検討を必要とする。モニタ作業を達成するためにさまざまなセンサを組み合わせることが知られている。しかしながらこれは、さまざまなセンサの測定データを組み合わせる必要があるために複雑なシステムをもたらす。赤外（ＩＲ）検出器を使用したシステムは、道路上の２つの視野を画定するために独立したＩＲ検出器およびミラー系を使用してきた。
【特許文献１】米国特許出願２００２／０１４０２１５号
【特許文献２】米国特許出願２００４／００５８４４８８号
【特許文献３】米国特許出願２００４／００７５５４４号
【特許文献４】米国特許第４，２５１，２９１号
【特許文献５】米国特許第６，８２０，８９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
各検出器およびミラーは、他方から物理的に独立しているので、道路上のスポットの相対的な位置が正しく画定されるようにこの２つの独立したユニットを光学的に位置合わせする上でかなり難しい問題をまねく。この相対的な位置合わせは、独立したユニットのための精密な筐体を必要とするので実施が困難で費用がかかる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの実施形態において、物体の近接を検出する方法は、第１検出器の上に向けられた第１視野からの第１放射ビームおよび第２検出器の上に向けられた第２視野からの第２放射ビームであって第１ビームから所定量だけ角度がずらされた第２放射ビームを受光する段階と、第１ビームから受けたエネルギーに相関関係のある第１検出器からの第１出力信号および第２ビームから受けたエネルギーに相関関係のある第２検出器からの第２出力信号を生成する段階と、第１出力信号と第２出力信号との間の差異が所定の閾値を超えたときに物体の近接を表す近接信号を出力する段階と、を含む。
【０００５】
別の実施形態において、近接センサは、第１視野からの第１放射ビームを受光し第１ビームから受けたエネルギーに相関関係のある第１出力信号を生成するように構成された第１検出器と、第２視野からの第２放射ビームであって第１ビームから所定の角度だけずらされた第２放射ビームを受光し第２ビームから受けたエネルギーに相関関係のある第２出力信号を生成するように構成された第２検出器と、第１出力信号と第２出力信号との間の差異が所定の閾値を超えたときに物体の近接を表す近接信号を出力するように構成された電子回路と、を含む。
【０００６】
さらに別の実施形態において、物体の近接を決定するためのシステムは、第１反射鏡を通じて第１視野と光学的通信状態にある第１検出器と、第２反射鏡を通じて第２視野と光学的通信状態にある第２検出器と、第１および第２検出器から第１および第２温度信号をそれぞれ受信するように構成された電子回路とを含み、この電子回路は第１および第２温度信号を使用して物体の近接を表す近接信号を出力するようにさらに構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の例示の実施形態による近接プローブシステム１００の斜視図である。システム１００は、センサ筐体１０４に連結するように構成された台座１０２を含む。例示の実施形態では、台座１０２はセンサ１０６に通信的に結合するように構成されたプリント基板１０２を備える。第１反射鏡１０８および第２反射鏡１１０は、少なくとも部分的に筐体１０４内に配置され、センサ１０６に対する第１反射鏡１０８および第２反射鏡１１０の向きに基づいてセンサ１０６に光学的に結合される。筐体１０４は赤外放射に対して実質的に透明または半透明であるパネル１１２を含む。代替の実施形態では、パネル１２２はそれを貫通する開口を備える。例示の実施形態では、シリコン窓１１４が可視波長放射および他の迷光放射をフィルタリングするためにパネル１１２の外面に連結される。さまざまな代替の実施形態において、窓１１４は、他の可視光フィルタリング材料および他の波長の電磁放射をフィルタリングするように形成された他の材料から製造される。ガスケット１１６は、シリコン窓をパネル１１２に対して適位置に維持するために封止および摩擦把持を行う。パネル１１２に連結するように構成されたアパーチャアッセンブリ１１８は、ボディー１２０およびそれを貫通するアパーチャ１２２を備える。
【０００８】
例示の実施形態では、センサ１０６は、それぞれの視野からの赤外放射ビームをそれぞれが受光するように構成された例えばサーモパイルである少なくとも２つの検出器１２４および１２６を備える。例示の実施形態では、センサ１０６は、検出器１２４および１２６からの信号を受信しその信号を処理して物体の近接を決定するように構成された電子回路１２７を含む。代替の実施形態では、電子回路１２７は台座１０２内に搭載されまたは組込まれる。反射鏡１０８および反射鏡１１０は、特定の角度離れている（１つの実施形態では６２度）２つの角度からのビームをそれぞれの検出器１２４および１２８の上に反射する放物面鏡である。さまざまな他の実施形態では、反射鏡１０８および１１０は所定の曲率を持った弓状の形をしている。他の実施形態では、反射鏡１０８および１１０の少なくとも一部分は実質的に平面である。例えば、車両が視野を通過する時には１つの視野から他方の視野に移動するから、検出器１２４および１２６からの差出力の中に特有のサインが生成される。視野は、そのうちの１つの視野からの温度を全般的な基準温度とするように向きが定められ、車両が１つの視野だけを通過し同時に両方の視野を通過しないように向きが定められる。車両が少なくとも摂氏１度などの所定の閾値を超えて接近してくる場合には、検出器１２４および１２６により温度の相対的な差異が感知される。この温度差は、比較的狭い視野および比較的大きなＦ値アパーチャ１２２を介した反射鏡設計によって効果的に捕捉される。例えばサーモパイルである検出器１２４および１２６によって捕捉された信号は処理されて差信号を決定し、この差信号は所定の閾値と比較されて、差信号が閾値を超えたときに警告出力信号を生成するようになっている。
【０００９】
反射鏡１０８および１１０は、それぞれの検出器１２４および１２６が焦点から外されそれによりビームが検出器１２４および１２６の上で実質的に均一に捕捉されることができるように湾曲されている。このような構成は、より信頼性の高いデータのための平均化フィルタとして検出器１２４および１２６に作用する。放物面鏡設計に関して反射鏡１０８および１１０は軸を外した方向に向けられ、このことが、反射鏡１０８および１１０を一体のものとして製作されることを可能にし、検出器１２４および１２６に対する位置ずれによる誤差の低減を容易にする。
【００１０】
例示の実施形態において、反射鏡１０８および１１０に対する反射鏡設計の定義は次式となる：
Ｓａｇ＝Ｃｒ２／（１＋（１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２）１／２）
ただし、ｃは、
ｋ  ｃｏｎｉｃ＝−１、
ｒ  ｒａｄｉａｌ  ｃｏｏｄｉｎａｔｅ  ＝  （ｘ２＋ｙ２）１／２
Ｓａｇ＝ｚ＝（ｘ２＋ｙ２）／２０
である。
【００１１】
例示の実施形態において、４つの境界点が反射鏡１０８の面の境界を画定する；
Ｘ２Ｙ５、Ｘ−１０Ｙ５、Ｘ−６Ｙ１４、Ｘ−４Ｙ１４、
ここで、
反射鏡１０８は、ｘ軸に関し＋９０度だけ傾きｙ軸に関し＋３１度だけ傾いており、
位置は、Ｘ−１．１２５ｍｍ、Ｙ４．１５０ｍｍ、Ｚ１．１００ｍｍであり、
焦点は、Ｘ１．４５ｍｍ、Ｙ−０．１４ｍｍ、Ｚ１．１ｍｍである。
【００１２】
同様に、４つの境界点が反射鏡１１０の面の境界を画定する；
Ｘ−２Ｙ５、Ｘ１０Ｙ５、Ｘ６Ｙ１４、Ｘ４Ｙ１４、
ここで、
反射鏡１１０は、ｘ軸に関し＋９０度だけ傾きｙ軸に関し−３１度だけ傾いており、
位置は、Ｘ１．１２５ｍｍ、Ｙ４．１５０ｍｍ、Ｚ１．１００ｍｍであり、
焦点は、Ｘ−１．４５ｍｍ、Ｙ−０．１４ｍｍ、Ｚ１．１ｍｍである。
【００１３】
すべての寸法は、２つの検出器１２４および１２６の中心を（０、０）としてこれを基準にしている。
【００１４】
反射鏡１０８および１１０は、検出器１２４および１２６がわずかに焦点から外れるように製作され、それによってそれぞれのビームエネルギーがサーモパイルの検出器１２４および１２６の上に均一に分布できるようにしている。これが信頼できるデータのための平均化フィルタとして基材（ｍａｔｒｉｘ）に作用する。反射鏡１０８および１１０は、アパーチャ１２２を通過する放射ビームに対して軸を外した方向に向けられる。反射鏡１０８および１１０に関する軸外し放物面反射鏡の設計は、双方の反射鏡１０８および１１０を互いに固定された方向に向けて一体化されたシングルピースとしての製作を可能とし、それぞれのサーモパイルに関して位置ずれに伴う誤差を減少させることを容易にする。例示の実施形態において、検出器１２４および１２６を１つのパッケージに搭載し、１つの部材から反射鏡１０８および１１０を形成し、次いで検出器１２４および１２６を備えたパッケージに反射鏡１０８および１１０を直接搭載することは、相対的な位置合わせ不良の最小化を容易にする。
【００１５】
図２は、近接プローブシステム１００（図１に示された）の３次元斜視図である。第１視野２０４からの第１放射ビーム２０２は、反射鏡１０８により検出器１２６に向けて反射される。このビームは検出器１２６に焦点を外した状態で到達し、これによりビーム２０２のエネルギーが検出器１２４の端から端まで実質的に均一に分布され、受け取られるエネルギーを平均化し、受け取られるビーム情報の信頼性の向上が促進される。同様に、第２視野２０８からの第２放射ビーム２０６は、反射鏡１１０により検出器１２４に向けて反射される。このビームは検出器１２４に焦点を外した状態で到達し、これによりビーム２０６のエネルギーが検出器１２６の端から端まで実質的に均一に分布され、受け取られるエネルギーを平均化し、受け取られるビーム情報の信頼性の向上が促進される。
【００１６】
赤外放射検出式近接センサについての上に説明した実施形態は、物体の近接をモニタするために費用対効果に優れ信頼できる手段を提供する。より詳細には、ワンパッケージになった２つのセンサの使用が、このシステムにより生成される２つの視野を正確に配置しこの視野を互いに関して正確に配置することによって、アパーチャ、反射鏡および検出器の位置合わせ不良の最小化を容易にする。これによって、検出器１２４および１２６からの信号を受信する検出アルゴリズムは、２つの視野からの信号の差異によって車両の存在を確実に検出できるようになる。結果として、運転者に事故を防止する警告を行うために、他の車両が当車両の側に接近してくることの検出を容易にする赤外放射に基づく近接検出システムが可能となる。
【００１７】
赤外線検出システムの例示の実施形態について上で詳細に説明してきた。例示された検出システムの構成要素は、本明細書に記載された特定の実施形態に限定されず、むしろ各検出システムの構成要素は、本明細書に記載された他の構成要素から独立しておよび別々に使用されてよい。例えば、上記の検出システムの構成要素は他の検出システムと組み合わせて使用されてもよい。物体の近接は、人間、車両、荷物、動物または任意の他の物体の検出を含む。
【００１８】
本発明をさまざまな特定の実施形態によって説明してきたが、当業者は、本発明が特許請求の精神および範囲内で変更を加えて実施されることが可能であることを認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の例示の実施形態による近接プローブシステムの斜視図である。
【図２】図１に示された近接プローブシステムの３次元斜視図である。
【符号の説明】
【００２０】
１００  近接プローブシステム
１０２  台座
１０４  筐体
１０６  センサ
１０８  第１反射鏡
１１０  第２反射鏡
１１２  パネル
１１４  窓
１１６  ガスケット
１１８  アパーチャアッセンブリ
１２０  ボディー
１２２  アパーチャ
１２４  検出器
１２６  検出器
１２７  電子回路
２０２  第１放射ビーム
２０４  第１視野
２０６  第２放射ビーム
２０８  第２視野
【図１】
2007206078.tif 000003
【図２】
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【外国語明細書】
2007206078000001.pdf