(57)【要約】  パルス飛行時間動作で動作するスキャナレス光学距離計の検出ゾーン内の物体を検出する方法及びシステムが記載される。方法は、光源をパルス化することであって、それにより、放射ビームを使用して検出ゾーンを照明する、パルス化することと、検出ゾーンから反射を受け取り、光学検出器を使用して反射を収集し、反射信号を生成することと、検出ゾーンを離散化することであって、それにより、検出ゾーン内に所定の検出パターンを作り、所定の検出パターンは、規則的、均一、及びランダムのうちの１つであり、所定の検出パターンは、検出ゾーン内にパッシブエリア及び離散アクティブ検出エリアを含む、離散化することと、反射信号の変化を背景信号と比較することにより、離散アクティブ検出エリアの１つにおいて物体を検出することとを含む。
2017532543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス飛行時間動作で動作するスキャナレス光学距離計の検出ゾーン内の物体を検出する方法であって、
光源をパルス化することであって、それにより、放射ビームを使用して前記検出ゾーンを照明する、パルス化することと、
前記検出ゾーンから反射を受け取り、光学検出器を使用して前記反射を収集し、反射信号を生成することと、
放射光学系及び受信光学系のうちの少なくとも一方を用いて前記検出ゾーンを離散化することであって、それにより、前記検出ゾーン内に所定の検出パターンを作り、前記所定の検出パターンは、規則的、均一、及びランダムのうちの１つであり、前記所定の検出パターンは、前記検出ゾーン内にパッシブエリア及び離散アクティブ検出エリアを含む、離散化することと、
前記反射信号及び背景信号をプロセッサに入力することと、
プロセッサを使用して、前記反射信号の変化を背景信号と比較することにより、前記離散アクティブ検出エリアの１つにおいて物体を検出することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記検出ゾーンを前記離散化することは、前記放射光学系を使用して前記放射ビームをサブビームに整形することを含み、前記離散検出エリアは離散照明エリアであり、前記パッシブエリアは非照明エリアである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検出ゾーンを離散化することは、前記受信光学系を使用して前記反射信号を整形し、前記所定のパターンに従う離散反射信号を出力することを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記所定のパターンは、所定点を中心とした同心リング、規則的に配置される照明ドットのアレイ、及び照明ドットのランダム生成パターンのうちの１つである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記放射ビームを使用して前記検出ゾーンを照明することは、少なくとも２つの光源を使用して、前記検出ゾーンを交互に照明することを含み、前記放射ビームを整形することは、前記少なくとも２つの光源により生成される各放射ビームを整形することを含み、前記所定の検出パターンは、前記少なくとも２つの光源の部分検出パターンの和により作られる、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも２つの光源のそれぞれにより放射される電力を個々に制御することであって、それにより、前記部分検出パターンを生成し、それにより、検出感度制御ゾーンを作る、制御することを更に含み、高電力の部分検出パターンほど、検出高感度ゾーンに対応する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源及びレーザダイオードのうちの一方である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記光学検出器はフォトダイオードである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記放射ビームは、可視放射ビーム及び不可視放射ビームのうちの一方であり、前記可視放射ビームは裸眼で可視である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記物体は、車両、自動車両、二輪車、トラック、自転車、自転車に乗っている人、歩行者、動物、粒子、ガス、及び液体のうちの１つである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記背景信号との前記反射信号の前記変化により、前記物体と前記光学距離計との間の距離を推定することを更に含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
パルス飛行時間動作で動作するスキャナレス光学距離計の検出ゾーン内の物体を検出する存在検出システムであって、
パルス化されて、放射ビームを使用して前記検出ゾーンを照明するように構成される少なくとも１つの光源と、
前記検出ゾーンからの反射を受け取り収集し、反射信号を生成する光学検出器と、
前記検出ゾーンを離散化して、前記検出ゾーン内に所定の検出パターンを作る放射光学系及び受信光学系のうちの少なくとも一方であって、前記所定の検出パターンは、規則的、均一、及びランダムのうちの１つであり、前記所定の検出パターンは、前記検出ゾーン内にパッシブエリア及び離散アクティブ検出エリアを含む、放射光学系及び受信光学系のうちの少なくとも一方と、
少なくとも前記光学検出器と電子通信するプロセッサであって、前記プロセッサには、前記反射信号の変化を背景信号と比較することにより、前記離散アクティブ検出エリアの１つにおいて物体を検出し、前記物体の前記検出に基づいて信号を出力するコンピュータ可読命令がプログラムされる、プロセッサと
を含む、存在検出システム。
【請求項１３】
少なくとも２つの光源を使用して、前記検出ゾーンを交互に照明する切換器を更に備え、前記所定の検出パターンは、前記少なくとも２つの光源の部分検出パターンの和により作られる、請求項１２に記載の存在検出システム。
【請求項１４】
前記放射ビームの強度を制御する少なくとも１つの電力コントローラを更に備える、請求項１３に記載の存在検出システム。
【請求項１５】
前記光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源及びレーザダイオードのうちの一方である、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の存在検出システム。
【請求項１６】
前記光学検出器はフォトダイオードである、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の存在検出システム。
【請求項１７】
前記放射ビームは、可視放射ビーム及び不可視放射ビームのうちの一方であり、前記可視放射ビームは裸眼で可視である、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の存在検出システム。
【請求項１８】
前記物体は、車両、自動車両、二輪車、トラック、自転車、自転車に乗っている人、歩行者、動物、粒子、ガス、及び液体のうちの１つである、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の存在検出システム。
【請求項１９】
前記プロセッサは更に、前記背景信号との前記反射信号の前記変化により、前記物体と前記光学距離計との間の距離を推定するためのものである、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の存在検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行時間検出システム及び方法に関し、より詳細には、そのようなシステム及び方法の検出ゾーンの離散化に関する。
【背景技術】
【０００２】
平面を直接見ることは、同じ表面が検出器から多くの異なる距離にあるため、広角ＬＥＤＤＡＲ（商標）等の飛行時間検出器に問題を呈する。例えば、１４０°の角度で真下を見る、４０フィート（約１２ｍ）の高さに取り付けられた検出器の場合、検出器の真下の地面は、４０フィート（約１２ｍ）離れて存在し、一方、検出ゾーンの縁部にあるポイントは、検出器から約１２０フィート（約３６．５ｍ）離れている。これを図１に概略的に示す。
【０００３】
したがって、検出ゾーンに入りつつある物体は、地面に対する反射率に物体が占める相対表面積を掛けたものにおいてのみ、区別することができる。幾つかの用途では、検出すべき物体と照明ゾーンとの表面比率により、従来の方法を使用して物体複合体の存在を検出する。
【０００４】
飛行時間検出器が、例えば、車両、人、動物等の物体の有無に応じてシステムをアクティブ化又は非アクティブ化するのに有用である多くの用途がある。そのような存在により制御されるシステムは、屋内及び屋外スマート照明、屋内温度調節／オートメーション、セキュリティ及び監視（人々、車両等の存在／移動／位置特定）、車、トラック、バン、及び海上船舶、航空機、列車等の他の車両及び変位可能なアーム又は部分を有する重機の障害物及び衝突回避システム、地上、海上、航空、レール車両のナビゲーションシステム、固体及び液体の高さ及び容積検知、物体、人々、及び動物のプロファイリング、並びに近接性検出を含む。
【０００５】
これらの用途では、検出器からの物体の距離に基づいて物体を区別することが有用である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
広義の一態様によれば、パルス飛行時間動作で動作するスキャナレス光学距離計の検出ゾーン内の物体を検出する方法が提供される。本方法は、放射ビームを使用して検出ゾーンを照明することと、検出ゾーンから反射を受け取り、反射信号を生成することと、離散照明エリアにおいて検出ゾーンを離散化することと、反射信号の変化を背景信号と比較することにより、離散アクティブ検出エリアの１つにおいて物体を検出することとを含む。
【０００７】
一実施形態では、検出ゾーンを離散化することは、放射ビームをサブビームに整形して、検出ゾーンにおいて所定の照明パターンを作ることにより実行され、パターンは、規則的、均一、及びランダムのうちの１つであり、パターンは、検出ゾーン内に非照明エリア及び離散照明エリアを含む。
【０００８】
一実施形態では、検出ゾーンを離散化することは、反射信号を受け取り、所定のパターンに従う離散反射信号を出力する受信光学系を整形することにより実行され、パターンは、規則的、均一、及びランダムのうちの１つである。
【０００９】
一実施形態では、放射ビームを使用して検出ゾーンを照明することは、定率で光源をパルス化することを含む。
【００１０】
広義の別の態様によれば、パルス飛行時間動作で動作するスキャナレス光学距離計の検出ゾーン内の物体を検出する方法が提供され、本方法は、光源をパルス化することであって、それにより、放射ビームを使用して検出ゾーンを照明する、パルス化することと、検出ゾーンから反射を受け取り、光学検出器を使用して反射を収集し、反射信号を生成することと、検出ゾーンを離散化することであって、それにより、検出ゾーン内に所定の検出パターンを作り、所定の検出パターンは、規則的、均一、及びランダムのうちの１つであり、所定の検出パターンは、検出ゾーン内にパッシブエリア及び離散アクティブ検出エリアを含む、離散化することと、反射信号の変化を背景信号と比較することにより、離散アクティブ検出エリアの１つにおいて物体を検出することとを含む。
【００１１】
一実施形態では、検出ゾーンを離散化することは、放射光学系を使用して放射ビームをサブビームに整形することを含み、離散検出エリアは離散照明エリアであり、パッシブエリアは非照明エリアである。
【００１２】
一実施形態では、検出ゾーンを離散化することは、受信光学系を使用して反射信号を整形して、所定のパターンに従う離散反射信号を出力することを含む。
【００１３】
一実施形態では、所定のパターンは、所定点を中心とした同心リング、規則的に配置される照明ドットのアレイ、及び照明ドットのランダム生成パターンのうちの１つである。
【００１４】
一実施形態では、放射ビームを使用して検出ゾーンを照明することは、少なくとも２つの光源を使用して、検出ゾーンを交互に照明することを含み、放射ビームを整形することは、少なくとも２つの光源により生成される各放射ビームを整形することを含み、所定の検出パターンは、少なくとも２つの光源の部分検出パターンの和により作られる。
【００１５】
一実施形態では、本方法は、少なくとも２つの光源のそれぞれにより放射される電力を個々に制御することであって、それにより、部分検出パターンを生成し、それにより、検出感度制御ゾーンを作る、制御することを更に含み、高電力の部分検出パターンほど、検出高感度ゾーンに対応する。
【００１６】
一実施形態では、本方法は、背景信号との反射信号の変化により、物体と光学距離計との間の距離を推定することを更に含む。
【００１７】
一実施形態では、光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源及びレーザダイオードのうちの一方である。
【００１８】
一実施形態では、反射信号を生成することは、光学検出器を使用して反射を収集することを含む。
【００１９】
一実施形態では、光学検出器はフォトダイオードである。
【００２０】
一実施形態では、放射ビームは、可視放射ビーム及び不可視放射ビームのうちの一方であり、可視放射ビームは裸眼で可視である。
【００２１】
一実施形態では、物体は、車両、自動車両、二輪車、トラック、自転車、自転車に乗っている人、歩行者、動物、粒子、ガス、及び液体のうちの１つである。
【００２２】
広義の別の態様によれば、パルス飛行時間動作で動作するスキャナレス光学距離計の検出ゾーン内の物体を検出する存在検出システムが提供される。本システムは、パルス化されて、放射ビームを使用して検出ゾーンを照明するように構成される少なくとも１つの光源と、検出ゾーンからの反射を受け取り収集し、反射信号を生成する光学検出器と、検出ゾーンを離散化して、検出ゾーン内に所定の検出パターンを作る放射光学系及び受信光学系のうちの少なくとも一方であって、所定の検出パターンは、規則的、均一、及びランダムのうちの１つであり、所定の検出パターンは、検出ゾーン内にパッシブエリア及び離散アクティブ検出エリアを含む、放射光学系及び受信光学系のうちの少なくとも一方と、少なくとも光学検出器と電子通信するプロセッサであって、プロセッサには、反射信号の変化を背景信号と比較することにより、離散アクティブ検出エリアの１つにおいて物体を検出し、物体の検出に基づいて信号を出力するコンピュータ可読命令がプログラムされる、プロセッサとを含む。
【００２３】
一実施形態では、本システムは、少なくとも２つの光源を使用して、検出ゾーンを交互に照明する切換器を更に備え、所定の検出パターンは、少なくとも２つの光源の部分検出パターンの和により作られる。
【００２４】
一実施形態では、本システムは、放射ビームの強度を制御する少なくとも１つの電力コントローラを更に備える。
【００２５】
一実施形態では、プロセッサは更に、背景信号との反射信号の変化により、物体と光学距離計との間の距離を推定するためのものである。
【００２６】
本発明の性質について概説したが、これより、例示として本発明の実施形態例を示す添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】物体を距離に関して区別することができない単一の検出ゾーンの概略表現である（従来技術）。
【図２】物体を距離に関して区別することができる検出の離散リングを有する検出ゾーンの概略表現である。
【図３Ａ】図３は、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、及び図３Ｅを含み、図３Ａは、ビーム整形放射光学系を有する存在検出ハードウェアの構成要素例のブロック図である。
【図３Ｂ】周辺光駆動回路を有する存在検出ハードウェアの相互作用例のブロック図である。
【図３Ｃ】ビーム整形受信光学系を有する代替の存在検出ハードウェアの構成要素例のブロック図である。
【図３Ｄ】ビーム整形放射光学系及び受信光学系の両方を有する別の代替の存在検出ハードウェアの構成要素例のブロック図である。
【図３Ｅ】複数の光源を有する存在検出ハードウェアの構成要素例のブロック図である。
【図４】処理アルゴリズムのステップ例のフローチャートである。
【図５】同心リングパターンを示す図５Ａ（側面図）及び図５Ｂ（底面図）を含む。
【図６】各リングの拡散半値角のグラフである。
【図７】各リングのリング半径のグラフである。
【図８】各連続リング対間の高さクリアランスのグラフである。
【図９Ａ】図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での非統合同心リングパターンのカバレッジを示す。
【図９Ｂ】図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での非統合同心リングパターンのカバレッジを示す。
【図９Ｃ】図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での非統合同心リングパターンのカバレッジを示す。
【図９Ｄ】非統合同心リングパターン（センサ取り付け高さの３倍の半径内）でのカバー面積割合を列挙した表である。
【図１０Ａ】図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での統合同心リングパターンのカバレッジを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での統合同心リングパターンのカバレッジを示す。
【図１０Ｃ】図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での統合同心リングパターンのカバレッジを示す。
【図１０Ｄ】統合同心リングパターン（センサ取り付け高さの３倍の半径内）でのカバー面積割合を列挙した表である。
【図１１】検出ゾーン上の均一１６×１６ドットアレイパターンの底面図を示す。
【図１２】均一１６×１６ドットパターン用に生成されるビームを示す図１２Ａ（傾斜図）、図１２Ｂ（底面図）、及び図１２Ｃ（側面図）を含む。
【図１３Ａ】図１３Ａ、図１３Ｂ、及び図１３Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での均一１６×１６ドットパターンのカバレッジを示す。
【図１３Ｂ】図１３Ａ、図１３Ｂ、及び図１３Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での均一１６×１６ドットパターンのカバレッジを示す。
【図１３Ｃ】図１３Ａ、図１３Ｂ、及び図１３Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での均一１６×１６ドットパターンのカバレッジを示す。
【図１３Ｄ】均一１６×１６ドットパターン（センサ取り付け高さの３倍の辺サイズを有する正方形エリア）でのカバー面積割合を列挙した表である。
【図１４】検出ゾーン上の２つのシフトされた均一１６×１６ドットアレイパターンの底面図を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａ、図１５Ｂ、及び図１５Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での２つのシフトされた均一１６×１６ドットアレイパターンのカバレッジを示す。
【図１５Ｂ】図１５Ａ、図１５Ｂ、及び図１５Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での２つのシフトされた均一１６×１６ドットアレイパターンのカバレッジを示す。
【図１５Ｃ】図１５Ａ、図１５Ｂ、及び図１５Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体での２つのシフトされた均一１６×１６ドットアレイパターンのカバレッジを示す。
【図１５Ｄ】２つのシフトされた均一１６×１６ドットアレイパターンでのカバー面積割合を列挙した表である。
【図１６】検出ゾーン上のランダム２５６ドットパターンの底面図を示す。
【図１７Ａ】図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１７Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体でのランダム２５６ドットパターンのカバレッジを示す。
【図１７Ｂ】図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１７Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体でのランダム２５６ドットパターンのカバレッジを示す。
【図１７Ｃ】図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１７Ｃは、高さ０．５ｍ、１．５ｍ、及び２ｍをそれぞれ有する物体でのランダム２５６ドットパターンのカバレッジを示す。
【図１７Ｄ】ランダム２５６ドットパターンでのカバー面積割合を列挙した表である。
【図１８】リング離散化用に生成されるビームを示す傾斜図である。
【図１９】非統合単一同心リングパターンでの背景信号の強度と距離との関係を示すグラフである。
【図２０】非統合同心リングパターンでの背景からの信号の変動のグラフである図２０Ａ及び図２０Ｂを含み、図２０Ａでは、物体は拡散半値角６０．０度でリングを遮り、図２０Ｂでは、物体は拡散半値角７５．５度でリングを遮る。
【図２１】非統合同心リングパターンでの背景からの絶対信号変動のグラフである図２１Ａ及び図２１Ｂを含み、図２１Ａでは、物体は拡散半値角６０．０度でリングを遮り、図２１Ｂでは、物体は拡散半値角７５．５度でリングを遮る。
【図２２】背景からの信号変動とセンサの設置高さとの関係を示すグラフである。
【図２３】３６ｍ×３６ｍのエリアをカバーする１６×１６ドットアレイパターンでの背景信号の強度と距離との関係を示すグラフである。
【図２４】１６×１６均一ドットパターンでの背景からの信号変動のグラフを示す図２４Ａ及び図２４Ｂを含み、図２４Ａは最小変動についての概説を提示し、図２４Ｂは最小変動について詳細を提示する。
【図２５】半径０．５ｍ及び高さ１．５ｍを有する物体が、センサから図２５Ａでは１２ｍ及び図２５Ｂでは２４ｍの所に配置される場合、１６×１６ドットアレイパターンでの背景からの絶対信号変動のグラフである図２５Ａ及び図２５Ｂを含む。
【図２６】半径０．５ｍ及び高さ１．５ｍを有する物体が、センサから図２６Ａでは１２ｍ及び図２６Ｂでは２４ｍの所に配置される場合、均一照明表面パターンでの背景からの絶対信号変動のグラフである図２６Ａ及び図２６Ｂを含む。
【図２７】半径０．５ｍ及び高さ１．５ｍを有する物体が、センサから図２７Ａでは１２ｍ及び図２７Ｂでは２４ｍの所に配置される場合、同心リング及び１６×１６ドットアレイパターンでの背景からの絶対信号変動を比較するグラフである図２７Ａ及び図２７Ｂを含む。
【図２８】１２ｍ及び２４ｍでのカバー面積割合及び背景からの最大信号変動を含む、半径０．５ｍ及び高さ１．５ｍを有する物体での非統合信号同心リングと１６×１６ドットアレイパターンとの比較を示す表である。
【図２９】存在検出の簡略化された方法の主要ステップのフローチャートである。
【図３０】簡略化された存在検出システムの主要構成要素のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本システム及び本方法では、各ゾーンを通過する物体の検出が可能なように十分に離間された別個のエリアに検出ゾーンを離散化することができる。パターンを使用して、検出ゾーンを離散化する。この概念は、広いエリアにわたり物体（車両、自動車両、二輪車、トラック、自転車、自転車に乗っている人、歩行者、動物、粒子、ガス、及び液体等）を検出する必要がある多くの用途で使用することができる。
【００２９】
検出ゾーンの離散化に使用することができるパターンの一例は、同心リングである。リングは、検出が行われないパッシブエリアで隔てられた離散アクティブ検出エリアを形成する。これは、例えば、検出器が地面を真下に見下ろす検出器の場合に使用することができる。リングの使用により、検出ゾーンの全周をカバーすることができ、エリアの縁部にブラインドスポットがないことを保証する。図２は、物体が配置される３つの離散検出リングを示す。検出ゾーンの離散化に他のパターンを使用することもできる。幾つかの他のパターン例について以下に説明する。
【００３０】
離散化パターンは、２つの可能な方法で、すなわち、放射ビームを整形するか、又は受信光学系を整形することにより達成することができる。したがって、パッシブエリアとは、検出ゾーンの非照明エリア、すなわち、検出が行われる前にフィルタリングされて除外されるエリアである。放射ビームの整形により、最大照明効率が得られるが、放射ビームの整形はより複雑である。受信光学系の整形は単純であるが、検出に照明電力の小さな割合のみを使用する。受信光学系の整形は、表面カバレッジを達成するためにより多くの光を必要とする。受け取られた光の整形は、背景を帰順した受信信号の変動の振幅に関して同等の利点を提示する。
【００３１】
容易に理解されるように、光源は、用途に応じて裸眼で可視又は可視の光を放射することができる。可視光が、人々が循環することが予期されるエリアでの存在検出に使用される場合、放射ビームが、離散パターンを作るように整形されるとき、エリア内で不規則で普通ではないパターンの照明が可視であり得る。アクティブ検出エリア及びパッシブエリアは、通行人に明らかである。したがって、受信光学系の整形がエネルギー効率がより低い場合であっても、ユーザの嗜好に応えるために、受信光学系の整形が好まれ得る。
【００３２】
存在検出器の作動原理は以下である。センサは、光源をパルス化して、モニタリングエリアを照明する。パルス光は、センサに反射して戻され、フォトダイオード等の光学検出器により収集される。モニタリングゾーン内を移動中の物体の存在は、受信信号を背景信号と比較することにより、受信信号の変化を見ることで検出される。
【００３３】
一実施形態では、センサにより発せられる光は、モニタリングゾーンのアクティブ検出エリアである離散領域のみがセンサにより照明されるように整形される。換言すれば、検出ゾーンの離散化は、放射ビームをサブビームに整形して、検出ゾーンに所定の照明パターンを作ることにより実行される。カバーエリアの離散化は、移動物体と背景との表面比率を増大させる。これにより、物体がアクティブ検出エリア内部にある場合、信号の変動がより大きくなる。換言すれば、放射パターンの離散化により、モニタリングゾーンのサイズを大幅に増大させ、センサで検出可能なように十分に大きな信号変動を維持することができる。信号変動へのより高度な分析により、センサと物体との間の距離を測定することができる。
【００３４】
パルス光の形状は、幾つかのパターンのうちの１つをとることができる。選択されるパターンは、物体がモニタリングゾーンに入る間、物体が光線と交わる確率を最大にするように設計される。放射パターンは、カバーエリアの形状に適合することもできる。放射パターン形状の様々な例について本明細書に記載する。他の放射パターン形状も当業者には明らかになる。
【００３５】
図３Ａは、放射ビームが、必要とされる離散化パターンに従って整形される本システムの実施形態例のハードウェア構成要素のブロック図例を示す。この実施形態例では、飛行時間検出は、ＬＥＤＤＡＲ（商標）存在検出システム３００により実行される。しかし、同概念は任意の既存の検出システムに適用することができる。
【００３６】
ハードウェア構成要素は以下のように機能する。離散アクティブ検出エリア及びパッシブエリアでモニタリングゾーン３１６をカバーする光パターンを放射するために、以下のステップが行われる。パルサー３０６が、ＬＥＤ光源３０８を定率でパルス化する。パルスの幅及びＬＥＤ光源３０８に送られる電流は、用途の必要性に応じて調整することができる。コリメータ３１０は、ＬＥＤ光源３０８によって放射される光線を狭める。ビーム整形器３１２が、狭められたコリメート光線を整形して、所望の離散化放射パターンを取得する。ビーム整形は、例えば、いわゆる回折光学要素を使用して達成することができる。回折光学要素は、干渉及び回折により動作して、特定の又は任意の分布の光を生成する１組の微細構造体として見ることができる。微細構造体は、石英ガラス、他のタイプのガラスでエッチングするか、又は様々なポリマー材料でエンボス加工することができる。ビーム拡大器３１４は、放射光線の拡散角度を増大させ、それにより、広いエリアをカバーすることができる。ビーム拡大器の倍率は、用途の必要性に合わせて調整することができる。離散化放射パターンは、モニタリングゾーンの表面上に離散アクティブ検出エリア及びパッシブエリアを作る。離散アクティブ検出エリア及びパッシブエリアは実際に、ＬＥＤ光源３０８とモニタリングゾーンの表面との間の照明空間量及び非照明空間量である。離散アクティブ検出エリア及びパッシブエリアの形状は、光源３０８からの異なる距離で様々である。
【００３７】
モニタリングゾーンに送られる光の幾らかは、反射されて存在検出器３００に戻る。集束レンズ３２０が、モニタリングエリア３１８で反射された信号をフォトダイオード３２２の感光面に結像する。フォトダイオード３２２は、受け取った光子を電流に変換する。トランスインピーダンス３２４が、フォトダイオード３２２を通る電流の変動を電圧に変換する。アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）３２６が、トランスインピーダンス３２４により出力された電圧を離散数に変換する。
【００３８】
フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）３０４が、ＬＥＤパルサー３０６及びＡＤＣ３２６からのフォトダイオード信号の取得を制御する。ＬＥＤパルサーは、信号取得機構と同期される。信号取得機構は、受信信号対雑音比を最大にし、サンプリング分解能を増大させるオーバーサンプリング及び蓄積原理を実施する。信号取得機構及びプロセッサにより実行される処理態様例は、米国特許第７，６４０，１２２号明細書に記載されている。取得信号は「トレース」と呼ばれる。トレースは一連のＡＤＣサンプルである。各サンプルの値は、所与の時間にフォトダイオードにより受信される、カウントとも呼ばれるＬＥＤ光の量に対応する。トレースの形状は、モニタリングゾーン内のＬＥＤにより放射される光を反射している物体（モニタリングエリアの表面を含む）の形状及び距離によって決まる。トレースは実際には、モニタリングゾーン内の物体反射の和である。センサの近傍にある物体により誘発される反射は、トレース中の初期に現れ、一方、遠い物体に起因する反射は後に現れる。
【００３９】
マイクロコントローラ３０２が、システムの構成要素の動作を同期させる。マイクロコントローラ３０２はまた、ＦＰＧＡ３０４により提供されるトレースを分析することにより、モニタリングゾーン内の変化を検出する信号処理アルゴリズムを実施する。モニタリングゾーン内で物体の存在が検出されると、存在信号３２８がマイクロコントローラ３０２により発せられる。
【００４０】
したがって、この例でのコリメータ３１０、ビーム整形器３１２、及びビーム拡大器３１４の組合せを使用して、ＬＥＤ光源３０８により発せられる光線を整形する。他の放射光学系を使用して、ＬＥＤ光源３０８を制御し、特定の形状を有する光線を放射して、離散アクティブ検出エリア及びパッシブエリアを作ることができる。
【００４１】
図３Ｅに示されるように、システム３００は、それぞれが部分検出パターン３７８、３８０を作る放射光学系３７６、３６０を有する複数のＬＥＤ光源３７２、３０８を含むことができる。各ＬＥＤ光源のビームの放射は、検出ゾーンを交互に照明するように、フィールドプログラマブルゲートアレイ３０４により同期することができる。次に、所定の検出パターンが、部分検出パターンの和により作られる。電力コントローラ３７７、３８２を使用して、検出感度制御ゾーンを作るように各光源３７２、３０８により放射される電力を個々に制御することも更に可能であり、電力が高い部分検出ゾーンほど、感度の高い検出ゾーンに対応する。電力コントローラ３７７、３８２は、例えば、ＬＥＤ光源３０８、３７２内の電流を制限する電子構成要素であることができる。代替的には、この強度制御は、光学構成要素により実行することができる。
【００４２】
図３Ｂは、周辺光駆動回路３５０との図３Ａに示されるシステムの相互作用を提示する。ＬＥＤＤＡＲ（商標）存在検出システム３００は、減光コマンドを周辺光駆動回路３５０に提供することができる。そうではない場合、周辺光駆動回路３５０は、ＬＥＤＤＡＲ（商標）存在検出システム３００の検出出力により制御される。この例では、周辺光駆動回路３５０は、モニタリングする領域内の周辺光のコントローラである。
【００４３】
図３Ｃは、受け取ったビームが、必要とされる離散化パターンに従って整形される代替のシステム例の主要構成要素のブロック図を示す。モニタリングエリア全域が照明される。ビーム整形器３１２は、放射経路において省かれ、マルチセルレンズ３１９が反射経路で使用されて、必要とされる離散化パターンに従ってビームを整形する。マルチセルレンズ３１９は、モニタリングゾーンの特定の離散ポイントの反射光を結像する何枚かのレンズの組立体である。マルチセルレンズ３１９は、モニタリングゾーンから反射して戻った受信ビームを離散化パターンに従って整形することができる他の受信光学系で置換することができる。
【００４４】
図３Ｄは、放射ビーム及び受信ビームの両方が、必要とされる離散化パターンに従って整形される別の代替のシステム例の主要構成要素のブロック図を示す。放射光学系３６０は、放射光を整形して、モニタリングゾーン３６２をカバーする光パターンを作る。例えば、放射光学系３６０は、ビーム整形器３１２及び／又はビーム拡大器３１４を含むことができる。次に、モニタリングゾーン３６４から戻ってきた光は、受信光学系３６６により整形される。例えば、受信光学系３６６は、マルチセルレンズ３１９及び／又は集束レンズ３２０を含むことができる。放射光学系３６０により実行される整形は、受信光学系３６６の整形と累積され、それにより、全体離散化パターンを作る。この結合手法は、例えば、裸眼で可視の光が検出に使用され、パッシブエリアにより形成される通路をあまり見えないようにすべきであるシステムを含む多くの用途で有用である。
【００４５】
信号プロセッサにプログラムすることができる信号処理アルゴリズム４００のステップ例が図４において記載される。プロセッサには、コンピュータ可読命令がプログラムされる。トレース信号は、ローパスフィルタを使用して平滑化される（４０２）。このステップは、トレース中の白色雑音を和らげる。適応背景信号学習ステップ４０４は、トレースの各サンプルの大きさに対して再帰平均フィルタを使用して、背景トレースの形状を特定する。フィルタの遮断周波数は、背景信号がトレースの長期変化に集中するように確立される。背景信号は、平滑化トレースから減算される（４０６）。変化検出ステップ４０８は、背景信号と現在トレースとの差を分析することにより、トレース内の変化を検出する。
【００４６】
変化検出器は、単純な閾値検出器ではなく、背景からの現在信号の変動の形状を分析して、例えば、屋外設置での風により誘発されるセンサの動きに起因する誤検出を最小に抑える。実際には、トレース内の信号変動の位置は、物体とセンサとの間の距離についての洞察を与える。加えて、モニタリングするエリアは、センサから様々な距離にある複数のゾーンに離散化されるため、物体がゾーンの１つに入るときの信号変動の振幅は増大する。これらの側面は、エリア内の物体の効率的で精密な検出に寄与する。
【００４７】
ビームパターン設計
離散アクティブ検出エリア及びパッシブエリアを有する異なる離散化パターンは、用途による必要性に従って作ることができる。以下は、パターン例及び各パターン例で計算されるカバー面積割合である。一般的に言えば、所定のパターンは、所定点の回りの同心リング、規則的に配置される照明ドットのアレイ、及び照明ドットのランダム生成パターンのうちの１つである。
【００４８】
パターン例１：非統合信号同心リングパターン
最初の放射パターン例は、図５に示されるように、中心円ゾーンを有する幾つかの同心光リングで構成される。
【００４９】
パラメータｈは、センサの設置高さに対応し、角度θｉは各リングの拡散半値角であり、ｘｉは、リングｉの拡散経路に沿った光源と地面との間の距離（ビーム長とも呼ばれる）であり、ｖｉはリングｉとｉ−１との間の高さクリアランスであり、αはリングの角度幅であり、外側リングは半径ｒｎを有する。中心ビームの拡散角はθ０として示される。受信機モジュールは１つのみの感光セルを有し、受信機の視野は、外側リングの拡散角に合うように選択される。
【００５０】
基本的な三角法を使用して、
【数１】
2017532543.tif 000003
ｒｉ＝ｈ  ｔａｎ（θｉ）（２）
【数２】
2017532543.tif 000004
ことを確立することが可能である。
【００５１】
２つの連続リング間のビーム長差が、Δ＝ｘｉ−ｘｉ−１により与えられると仮定すると、寸法ｘｉは、
ｘｉ＝ｈ＋Δｉ（４）
により定義される。
【００５２】
外側リングの寸法ｘｎは、
【数３】
2017532543.tif 000005
により与えられる。
【００５３】
次に、式（４）を満たすリングの最大数が、
【数４】
2017532543.tif 000006
により与えられる。
【００５４】
この最初のパターン例では、設置のパラメータは、受信信号が離散パルス（各パルスが、リングによって返される信号に対応する）で構成されるように確立される。この実施形態例では、ＬＥＤＤＡＲ（商標）システムにより発せられるパルスの幅は約４０ｎｓ（半値で２０ｎｓ）である。この時間間隔中、光は１２ｍ進む。したがって、リターン信号の統合を回避するために、リングｉから戻る光は、リングｉ−１の光よりも１２ｍ長く移動しなければならない。換言すれば、Δは６ｍ以上であるように選ばれなければならない。
【００５５】
取り付け高さｈが６ｍ（２０フィート）であると仮定すると、連続リング間のビーム長差Δは６ｍであり、所望の外側リング半径ｒｎは取り付け高さの３倍であり、式（１）から計算される各リングの拡散半値角は図６に示される。式（２）により与えられるリング半径は図７に示される。式（３）から計算されるリング間の高さクリアランスは、図８に示される。この非統合同心リングパターンのカバレッジは図９に示され、物体は半径０．５を有し、高さは０．５ｍ（図９Ａ）、１．５ｍ（図９Ｂ）、及び２ｍ（図９Ｃ）である。砂嵐のハッチングで埋められたエリアは、物体が検出されることになるゾーン、すなわち、離散アクティブ検出エリアに対応する。白いエリアは、ブラインドゾーン、すなわち、検出が行われないパッシブエリアに対応する。なお、放射パターンの中心ビームは、これらのグラフで省かれている。カバー面積割合は図９Ｄにまとめられている。
【００５６】
パターン例２：統合信号同心リングパターン
２番目のパターン例は、同心リングの概念に基づくが、各リングのビーム長は、リターン信号の統合を回避するように制約されない（６ｍ未満のΔを選ぶことが可能である）。このセクションで提示されるパターンは、６ｍの代わりに、連続リンク間のビーム長差３ｍを考慮することにより定義される。パターンカバレッジは図１０に示され、ここでも、物体は半径０．５を有し、高さは０．５ｍ（図１０Ａ）、１．５ｍ（図１０Ｂ）、及び２ｍ（図１０Ｃ）である。取り付け高さの３倍の半径でのカバー面積割合は図１０Ｄに示される。同じセンサ設置例で、非統合同心リングパターンからのパターンカバレッジの改善がある。
【００５７】
パターン例３：均一ドットアレイパターン
３番目の放射パターン例は、地面との交点が均一な格子を形成するように分布するビームのアレイである。正方形エリア３６ｍ×３６ｍ（分解能２．４ｍ）をカバーする均一１６×１６ドットアレイパターン例は、図１１に示される。
【００５８】
センサが高さ６ｍのところに設置されると仮定すると、図１２Ａ（傾斜図）、図１２Ｂ（底面図）、及び図１２Ｃ（側面図）は、この１６×１６ドットアレイパターンを生成するように放射されるビームを提示する。なお、グレーレベルは、地面に対するビームに沿った所与のポイントの高さを符号化する。
【００５９】
図１３は、高さ０．５ｍ（図１３Ａ）、１．５ｍ（図１３Ｂ）、及び２ｍ（図１３Ｃ）並びに半径０．５ｍを有する物体のパターンカバレッジを示す。砂嵐のハッチングで埋められたエリアは、物体が検出されることになるゾーン、すなわち、離散検出エリアに対応する。白いエリアは、ブラインドゾーン、すなわち、パッシブエリアに対応する。
【００６０】
パターンカバレッジについての定量的情報を図１３Ｄに提供する。なお、割合は、センサ取り付け高さの３倍の辺長を有する正方形エリアで計算される。
【００６１】
パターン例４：２つのシフトした均一ドットアレイパターン
４番目のパターン例は、両方向での分解能の半分だけシフトされた２つの１６×１６均一ドットアレイを使用して構築される。その結果生成されるパターンを図１４に示す。
【００６２】
高さ０．５ｍ（図１５Ａ）、１．５ｍ（図１５Ｂ）、及び２ｍ（図１５Ｃ）並びに半径０．５ｍを有する物体の場合、このパターンによりカバーされる面積を図１５に示す。
【００６３】
このパターンのカバレッジについての定量的情報は図１５Ｄに列挙される。２つのシフトされた均一ドットアレイパターンは、同数のビームで均一パターンよりも低いカバー面積を有する。
【００６４】
パターン例５：ランダムドットパターン
５番目のパターン例は、ランダムに分布するドットアレイから構築される。ドットは、一様ランダム生成器を使用して選択される。最小距離基準を使用して、ドットのクラスタ化を回避する。２５６個のドット（前例の均一１６×１６ドットアレイパターンと同数のドット）を有するランダムドットパターンの例を図１６に示す。この例は一様分布のドットを使用するが、ドット密度が変化するランダムドットパターンを生成することも可能である。モニタリングエリアの特定のサブセクション内で小さな物体を検出する必要がある用途は、この密度変更戦略から恩恵を受けることができる。実際には、モニタリングエリア全体にわたるドット数を増大させ、物体がモニタリングゾーンに入る際の背景からの信号変動の大きさを劇的に低減する代わりに、ドット数は、有益なサブセクションのみで増大させることができる。ドットの分布は、物体がモニタリングゾーン内部にあるとき、物体が少なくとも１つのビームと交差する確率を最大にするように調整することもできる。
【００６５】
半径０．５ｍ並びに高さ０．５ｍ（図１７Ａ）、１．５ｍ（図１７Ｂ）、及び２．０ｍ（図１７Ｃ）を有する物体の場合でのこのパターンのカバー面積を図１７に示す。カバー面積割合は図１７Ｄにまとめられている。このパターンは、均一１６×１６ドットアレイパターンと概ね同じカバレッジを有する。しかし、物体がビームに交差せずに移動することができる所定の通路がない。そうすると、このパターンを備えたセンサの物体検出信頼性は、より大きいと予期される。
【００６６】
容易に理解されるように、検出される物体の寸法は、用途に応じて様々である。上記パターン例は、用途の必要性に応じて構成可能である。例では、半径０．５ｍ並びに高さ０．５ｍ〜２ｍの物体での検出結果が示されている。これらの寸法は、大半の人の検出を可能にする。例の幾つかでは、分解能２．４ｍが使用されている。より小さな移動中の物体を検出する確率を上げるためには、分解能を調整することができる。より多数のビームを使用することができ（より多くの照明ドットを作る）、及び／又はドット間の距離を低減することができる。
【００６７】
背景信号変動
リングパターン
このセクションは、物体が同心リングパターンのうちの所与のリングと交差するときの背景信号に対する受信信号の変動の研究を提示する。背景信号は、以下の方式を使用して計算される。パターンを生成するＬＥＤ光源は、周期的にパルス化される。例えば、ＬＥＤ光源は、サイクル毎に４０ｎｓ中、オンにされる。リングは、円周に沿って数百もの小さな光ビーム（リングの厚さは非常に小さいと仮定される）に離散化される。リング離散化を図１８に示す。個々の各ビームから受信した信号は、平均がビーム長に等しく、標準偏差が１に等しい（３σでのパルス幅は６ｍである）ガウス関数によりモデリングされる。ガウス関数の大きさは、係数ｒ−４により加重され、ここで、ｒはビーム長である。この加重係数は、信号強度が距離の４乗に反比例すると仮定する（実際のデータの研究から得られた）ことにより選ばれている。他の加重係数を使用することもできる。ビームのリターン信号は合算され、その結果は１に正規化される。図１９は、上記パターン例１で記載された非統合同心リングパターンに対応する背景信号の形状を示す。予期されるように、背景信号は離散したピークを有する。各ピークは、所与のリングにより照明される地面から反射された信号に対応する。ピークの大きさは、リングのビーム長に伴って低減する。
【００６８】
物体が存在する場合のリターン信号の形状は、背景信号生成の場合に提示されたものと非常に類似する手法を使用して計算される。主な違いは以下である。物体により遮られた離散光線の長さはより短い（物体の高さをビームと地面との角度の正弦で割ったもの）。物体の半径は、リングの厚さよりも大きいと仮定する。地面及び物体は同じ反射率を有する。リターン信号は、１に正規化されず、むしろ、背景信号の正規化に使用されるものと同じ正規化係数を使用して正規化される。
【００６９】
図２０Ａ及び図２０Ｂは、様々な物体高さ（０．２ｍ〜２ｍ）及び幅（０．１ｍ〜１ｍ）での背景からの信号変動を与える。図２０Ａ及び図２０Ｂは、拡散半値角が６０．０度及び７５．５のそれぞれである場合に物体がリングの部分を遮る場合、得られる。
【００７０】
図２１Ａ及び図２１Ｂは、幅０．５及び高さ１．５ｍを有する物体が、ビーム長１２ｍ及び２４ｍを有するリングをそれぞれ遮る場合の絶対信号変動をハイライトする。
【００７１】
最大信号変動は、遮られたリングが拡散半値角６０．０度及び７５．５度（又はビーム長１２ｍ及び２４ｍ）を有する場合、０．０２３９及び０．０００６６８である。背景からの信号変動は、図２２に示されるように、センサの設置高さが上げられる場合、低減する。センサが８ｍ（２６フィート）に設置される場合、拡散半値角６０．０度を有するリングが物体により遮られる場合、最大信号変動は０．０１５４である。
【００７２】
ドットアレイパターン
同じ背景からの信号変動分析が、ドットアレイパターンに対して行われる。プロセスの違いは以下である。所与の時間に１つのみのビームが物体により遮られる。物体半径は、光線のサイズよりもはるかに大きい（ビーム全体が物体により遮られることを意味する）。
【００７３】
３６ｍ×３６ｍのエリアをカバーする均一１６×１６ドットアレイパターンから得られる背景信号を図２３に示す。背景信号は、様々な距離に配置された幾つかの反射の和の結果として、スキュー形状を有する。図２４Ａ及び図２４Ｂは、最長ビームが１．５ｍ高さの物体により遮られ（最小）、最短ビームが同じ物体により遮られ（最大）、ランダムビームが同じ物体により遮られる（ランダム）状況の背景信号変動を示す。最大及び最小の変動大きさはそれぞれ、０．３００及び０．００１０６である。信号変動は、前に示したように、センサの取り付け高さを上げることにより低減する。
【００７４】
同心リングとドットパターンを共通ベースで比較するために、図２５Ａ及び図２５Ｂは、長さ１２ｍ及び２４ｍを有するビームが高さ１．５ｍの物体により遮られる場合の背景からの信号変動を示す。最大変動はそれぞれ０．０２４３及び０．００１３６である。ビーム長が短い場合、ドットパターンの信号変動の大きさは、リングパターンの場合に観測されるものと同様である。しかし、ビーム長が長いほど、ドットアレイ放射パターンでの信号変動ははるかに大きくなる。換言すれば、ドットアレイパターンは、本明細書に考察される場合、よりよい検出信頼性を提供する。
【００７５】
均一照明表面
比較目的で、実施形態例では、モニタリングされる正方形エリアが均一に照明される背景信号変動も特定される。それを行うために、リングパターンの信号変動の分析に例示されたものと同じ手法が使用される。実際には、モニタリングゾーン全体は、互いに無限に近い無限に小さな表面要素に離散化された。各表面要素は光線により照明される。各表面要素により返される信号は、ガウスパルスとしてモデリングされる。パルスピークは、ビームの長さに対応する距離に配置される。全ての表面要素から来る信号が合算され、その結果を１に正規化した。物体がモニタリングゾーンに存在する場合、物体は所与の数のビームに交差する。これらのビームの長さは変更され、それにより、背景信号を変化させる。ここでも、物体反射率は、背景の反射率と同じであると仮定される。物体のサイズは、高さ１．５ｍ×幅０．５ｍである。図２６Ａ及び図２６Ｂは、遮られるビームの平均長が１２ｍ及び２４ｍである場合の背景からの信号変動を示す。この結果は、信号変動が、リング又はドットを有するモニタリングエリアを離散化することにより観測される変動よりも２桁小さいことを示す。
【００７６】
パターン例の比較
本明細書に詳述されるリングパターン例及びドットアレイパターン例の利点及び欠点は以下である。同心リングパターンは以下の利点を有する。検出は、センサの離散距離において保証される。反射信号中のピークは各リングに対応し、良好なカバーエリアを有する。同心リングパターンの主な欠点は、リング間に小さな物体が存在することが検出されないことである。ドットアレイパターンは以下の利点を有する。ドットアレイパターンは、放射においてビームを遮る／除去することにより任意の表面形状をカバーするように容易に変更可能である。ドットアレイパターンは、背景からの良好な信号変動を有する。ドットアレイパターンの主な欠点は、物体が小さい場合、又はパターンの地面分解能が低すぎる場合、検出漏れのリスクがあることである。距離の関数からの背景からの信号変動の比較を図２７Ａ及び図２７Ｂに与える。定量的に、両パターンは図２８において比較される。
【００７７】
ドットアレイパターンは、リングパターンよりも優れた幾つかの利点を有する。しかし、半径０．５ｍ及び高さ１．５ｍを有する物体の検出は、１６×１６ドットアレイでは保証することができない。この欠点を解消するために、ドット数を上げることができる。容易に理解されるように、用途に適切なパターン及びパターンパラメータの選択が、検出システム設計者により行われる。
【００７８】
背景からの信号変動を最大化するために、パターンの生成は、交互に作動する２つ以上のダイオードに分けることができる。それぞれが部分パターンを有する複数のフォトダイオードを使用することができる。フォトダイオードを交互にパルス化することにより、部分パターンのみが各単一照明インスタンスで使用されるにも関わらず、全体カバレッジが時間の経過に伴って得られる。各部分パターンがより小さな表面をカバーする場合、物体が検出ゾーンに入るときの背景からの信号変動は増大する。モニタリングゾーンの所与のサブセクションでのセンサの検出能力を上げるためには、個々の光源により発せられる電力を他の光源と比較して増大させることもできる。遠い物体の背景からの信号変動を増大させるために、より長いビーム長を有する部分パターンの放射電力を増大させることも有用であることができる。
【００７９】
簡略化された方法及びシステム
図２９は、存在を検出する簡略化された方法５００の主要ステップのフローチャートである。ステップは以下である：少なくとも１つの光源をパルス化して、検出ゾーンを照明するステップ（５０２）、検出ゾーンから反射を受け取るステップ（５０４）、少なくとも１つの光学検出器を使用して反射を収集し、反射信号を生成するステップ（５０６）、パッシブエリア及び離散アクティブ検出エリアを含む検出ゾーンの所定の検出パターンを取得するステップ（５０８）、検出ゾーンを離散化して、所定の検出パターンを生成するステップ（５１０）、検出ゾーンの背景信号を取得するステップ（５１２）、反射信号の変化を背景信号と比較するステップ（５１４）、離散アクティブ検出エリアの１つにおける物体を特定するステップ（５１６）。任意選択的に、物体と光学距離計との間の距離を推定することもできる（５１８）。検出ゾーンを離散化するステップは、用途に応じて放射光学系及び／又は受信光学系を使用して実行される。反射信号の変化を比較するステップ及び物体を検出するステップは、プロセッサにより実行される。
【００８０】
図３０は、簡略化された存在検出システム６００の主要構成要素のブロック図である。システムの構成要素は以下である：放射ビームを使用して、パルス化されて検出ゾーンを照明するように構成される光源６０２、検出ゾーンからの反射を受け取って収集し、反射信号を生成する光学検出器６０６、検出ゾーンを離散化して、検出ゾーンに所定の検出パターンを生成する放射光学系６０４及び受信光学系６０８のうちの少なくとも一方、及び少なくとも光学検出器と電子通信するプロセッサ６１０であり、プロセッサには、反射信号の変化を背景信号と比較することにより、離散アクティブ検出エリアの１つにおける物体を検出するコンピュータ可読命令と、物体の検出に基づいて信号を出力するコンピュータ可読命令とがプログラムされる。所定の検出パターンが少なくとも２つの光源の部分検出パターンの和により生成される、少なくとも２つの光源を使用して検出ゾーンを交互に照明する切換器６１２は任意選択的である。放射ビームの強度を制御する電力コントローラ６１４も任意選択的である。
【００８１】
上述された実施形態は、単なる例示であることが意図される。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図される。
【図１】
2017532543.tif 000007
【図２】
2017532543.tif 000008
【図３Ａ】
2017532543.tif 000009
【図３Ｂ】
2017532543.tif 000010
【図３Ｃ】
2017532543.tif 000011
【図３Ｄ】
2017532543.tif 000012
【図３Ｅ】
2017532543.tif 000013
【図４】
2017532543.tif 000014
【図５Ａ】
2017532543.tif 000015
【図５Ｂ】
2017532543.tif 000016
【図６】
2017532543.tif 000017
【図７】
2017532543.tif 000018
【図８】
2017532543.tif 000019
【図９Ａ】
2017532543.tif 000020
【図９Ｂ】
2017532543.tif 000021
【図９Ｃ】
2017532543.tif 000022
【図９Ｄ】
2017532543.tif 000023
【図１０Ａ】
2017532543.tif 000024
【図１０Ｂ】
2017532543.tif 000025
【図１０Ｃ】
2017532543.tif 000026
【図１０Ｄ】
2017532543.tif 000027
【図１１】
2017532543.tif 000028
【図１２Ａ】
2017532543.tif 000029
【図１２Ｂ】
2017532543.tif 000030
【図１２Ｃ】
2017532543.tif 000031
【図１３Ａ】
2017532543.tif 000032
【図１３Ｂ】
2017532543.tif 000033
【図１３Ｃ】
2017532543.tif 000034
【図１３Ｄ】
2017532543.tif 000035
【図１４】
2017532543.tif 000036
【図１５Ａ】
2017532543.tif 000037
【図１５Ｂ】
2017532543.tif 000038
【図１５Ｃ】
2017532543.tif 000039
【図１５Ｄ】
2017532543.tif 000040
【図１６】
2017532543.tif 000041
【図１７Ａ】
2017532543.tif 000042
【図１７Ｂ】
2017532543.tif 000043
【図１７Ｃ】
2017532543.tif 000044
【図１７Ｄ】
2017532543.tif 000045
【図１８】
2017532543.tif 000046
【図１９】
2017532543.tif 000047
【図２０】
2017532543.tif 000048
【図２１】
2017532543.tif 000049
【図２２】
2017532543.tif 000050
【図２３】
2017532543.tif 000051
【図２４】
2017532543.tif 000052
【図２５】
2017532543.tif 000053
【図２６】
2017532543.tif 000054
【図２７】
2017532543.tif 000055
【図２８】
2017532543.tif 000056
【図２９】
2017532543.tif 000057
【図３０】
2017532543.tif 000058
【国際調査報告】
2017532543.tif 000059
2017532543.tif 000060