CN102016633B - 用于监控被监控区域的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监控被监控区域的传感器，其具有发射单元，该发射单元发射辐射，尤其是具有辐射输出的电磁辐射或例如声波的另一种波，其中所述传感器能够检测被监控区域中的物体。根据本发明，所述传感器包括这样的装置，通过使用该装置，可确定入射到该物体上的能量，例如所述发射单元的电磁辐射，的施加于被检测物体的单位面积的瞬时和/或平均功率。另外，配置有调节装置，从而当在被监控区域中检测到物体时，使得入射到物体上的能量的单位面积的瞬时和/或平均功率不超过预定值，其中所述传感器被配置为首先使用对人不产生危害可能或不产生显著危害可能的相对低功率来测量在所述发射单元的预定邻近区域内是否有物体。

Description

用于监控被监控区域的传感器

技术领域

如权利要求1的前序部分所要求的，本发明涉及一种用于监控被监控区域的传感器。

背景技术

由DE 202007009722已知一种具有照明设备的光电设备，其具有相干光源和用于在扩展轴上扩展由所述光源发射的光的扩展设备。此外，该设备具有带有用于发出光的前盘(front disk)的外壳。所述扩展设备被设置为扩展光线，并且/或者所述光源的光源点被相对于前盘设置为，使得在操作时，扩展轴中的光出现在前盘的大部分宽度中，从而消除光线对于人和人眼的危害。

随着光源，尤其是用于光电安保设备的红外LED的功率的增加，眼安全(eye-safety)这一主题变得日益重要。

发明内容

本发明基于提供一种用于监控被监控区域的传感器的目的，这种传感器在人员安全方面，尤其在眼安全方面有所改进。

这一目的通过权利要求1的特征来达到。在从属权利要求中，说明了本发明的优点和适当的改进。

本发明基于一种用于监控被监控区域的传感器，所述传感器具有发射单元，其发射辐射，尤其是具有一辐射功率的电磁辐射，或另一种能量波，例如声波，其中所述传感器可以检测在被监控区域内的物体。

本发明的核心在于所述传感器包括这样的装置，通过使用所述装置，可以确定入射到该物体上的能量在施加于被检测物体的单位面积中的瞬时和/或平均功率或可得出关于其的量，本发明的核心还在于配置有调节装置，从而在对被监控区域内物体进行检测期间，不让入射到该物体上的能量(例如发射单元的电磁辐射)的单位面积瞬时和/或平均功率或可得出其的入射到该物体上的能量的量超过预定值，其中所述传感器被配置为首先使用对人不产生危害可能或不产生显著危害可能的相对低功率来测量在所述发射单元的预定邻近区域内是否有物体。相对低功率可被理解为，在预定危害区域内，因为产生危害的功率太小，或者人的距离太大，所以不出现对人的危害，或不出现对人的显著危害。

如果没有检测到物体，则功率优选地被增加，尤其是增量式增加。

通过这种办法，有可能将对被发射单元的发射器辐射的人的危害可能保持在可容忍的范围内。

这是因为当传感器检测到物体(由于物体可能是人、动物、或者其它敏感设备，因此检测导致固有的危害可能的存在)时，其实质上独立地进行识别，并确保辐射的强度被控制在无害的范围。

本发明可涉及任何电磁辐射，例如微波辐射或x射线辐射、特别优先要求眼安全的光谱范围。

在监控单位面积的功率时，最大许可的单位面积功率可在物体检测期间被基本限制到预定的值，从而消除不利于健康的辐射。

然而，也可以想到单位面积功率的时间积分，即单位面积平均功率，被限制为预定值。这是因为，一般来说，如果高的辐射峰功率被足够快地降低，那么就并不是有害的。

这两种办法可以交替使用或者组合使用以限制功率。

具体地，在有关对于人的安全的许可强度的考虑中，EN 60825标准被予以考虑。辐射功率优选地应被限制(dimensioned)为对于人，尤其是在物体相对于发射单元的可能位置处的人，不出现危害其安全的可能。

一旦传感器不再检测到物体，则可增加传感器的强度。

因此，任何传感器都能以相对高强度使用，并且不需要对外壳的几何调节，通常这种几何调节的要求会导致外壳无法做得小而美观。

在本发明的又一尤为优选的实施例中，传感器包括确定施加到被检测物体上的瞬时和/或平均的单位面积功率的3D传感器。功率可被调节到预定的水平。在这里，通过使用发射单元作为距离测量的辐射源，3D传感器可被用于检测距离，例如，通过所获得的距离以及另一个发射器的已知发射锥体及它发射的功率，从而来确定另一个发射器的单位面积功率，并且/或者可以监控发射单元以获取关于抵达物体的单位面积功率的距离测量。发射单元可以被布置在带有用于距离测量的3D传感器的构造单元中。也可以想到独立的构造。原则上，可以配备多个发射单元，其中仅可能和3D传感器形成构造单元的发射单元可被用于距离测量。如果传感器有多个发射单元，其可以被用于监控一个或多个发射单元。在这种配置中，发射单元可发射不同物理性质的辐射。例如，根据本发明的一种具有在红外范围内的发射器的传感器可以监控声源抵达物体的单位面积功率。

当光被使用时，根据本发明可以确保对于眼睛的高度安全。

另外，如果可以通过调节装置，以单位时间内的测量次数或原则上的辐射时间对单位面积平均功率进行调节，将是较佳的。

例如，在对物体进行检测期间，单位时间内执行较少次的测量，而发射单元的功率总是保持不变。因此，单位面积平均功率被降低，并因此得以保持在危害值以下。所述传感器因此仅需更慢地扫描被监控区域，而基本的功能和功率则保持不变。

然而，同样可以想到的是，发射单元的发射器，优选地是发射单元的所有发射器，可以通过调节装置而降低功率。因此，例如，通过降低发射功率，并且扫描速率保持不变，使得物体上的强度得以降低。也可以想到，增加传感器的接收单元的灵敏度，从而其可能以降低的功率来工作。

在本发明的特别优选的实施例中，调节装置被设计用于降低发射单元的至少一个辐射被检测物体的发射器的功率，或彻底将其关闭。在发射单元有多个发射器的情况下，不辐射物体的发射器因此可以不变地工作并检测在其余被监控区域中物体。

影响物体上的单位面积功率的又一可能性在于发射单元的至少一个发射器可以用可调光阑装置遮盖。通过这种方式，例如，可以遮蔽监控区域中的检测到物体的区域。相应的，可避免在该区域中对该物体的过量辐射。该区域可包括，例如，人、可能是人的头部、或者仅仅是人的眼睛。

在极端情况下，当准确地确定了物体时，如果，例如，仅人的眼睛被可变光阀所遮蔽，则可以以未降低的功率来继续监控。例如，基于LCD技术的矩阵显示器可被用于此种目的。

根据本发明的内容可用于各种类型的基于反射的传感器。例如，光扫描仪或者带有照明的基于摄像机的传感器。可以想到使用飞行时间或传送时间矩阵，其可以用于检测场景的像素相关距离，其中发射器用其光源照射该场景。也可以想到使用摄像机，其仅仅记录诸如照片和电影摄制的图像。如果有照明的话，根据本发明的内容也可用于，例如，三角传感器或立体摄像机。

另外，可使用不基于反射的传感器。例如，将接收器以挡光板(lightbarrier)的方式分配给发射单元的发射器。如果必要的话，可以设置多个这样的挡光板。

为了避免危害物体，尤其是人和动物，还建议传感器被配置为首先以相对低的不会产生危害可能的第一功率来测量在发射单元的预定邻近区域内是否有物体。

另外，若发射单元的发射器的电流是可调的，则是特别优选的。通过发射器来控制电流是相对简单的。由于在大多数情况下，当在检测区域仅有一个物体时，传感器已经切换，无疑以降低的发射功率不再能探测得到远处的物体。传感器同等迅速地响应，只是其灵敏度受到限制。因此，虽然例如长距离检测在该测量状态下必须被忽略，最重要的功能是定期地无限制地可用的。

可以在发射器处通过，例如，设置在发射器的电路路径中的晶体管、场效应晶体管、或者变阻器来调节电流。这些元件成本低、易于驱动且可以持续地调节或甚至完全关断电流。

本发明可被应用于光学传感器的所有区域，包括房门、大门、以及安全区域。本发明的过程也可用于“游戏”，例如，游戏控制台，还可用于医学应用、用于烟雾传感器、用于机器人。另外，本发明可以应用机器、移动电话以及虹膜扫描仪。也可以想到在车内视觉改善设备中的应用，例如，应用在夜视设备中，或应用在用于监控车辆间距的设备中。

如同已经陈述的那样，本发明并不限于有关发射单元的光的频谱范围，而是可以扩展到发射单元发射的任何电磁辐射。

在本发明的又一优选实施例中，传感器可以区分人和其它物体。在该情况下，仅在检测到人的情况下启动对于单位面积功率的限制过程，对于其它物体的情况传感器继续以正常功率工作。除了人，也可以进行有关动物的区分。也可想到的是，对单位面积功率的限制可尤其仅相对于可推断单眼的单位面积功率的区域而被调节，并且/或者优选地仅仅检查对于单眼的单位面积功率。其背景在于，因为红外范围中也有过多的光功率，眼睛通常代表了最敏感的区域。

另外，优选地，提供指示传感器在以受限功率工作的输出。可以输出警告信号，例如，使得受威胁的人离开传感器的听觉信号、文本、或光信号。例如，所述听觉信号或光信号可以非常令人不快，从而使得人自动离开传感器，或者使得人将其视线转到另一个无害的方向。也可以想到一种电信号形式的警告信号，例如，给高级别控制系统的电信号。

由于红外线对于人类是不可视的，所以没有眼部反应。根据本发明，可见光可被用于发射很亮以导致期望的眼部反应的警告信号。

在测量期间，用于可见光的光源可被开启。该可见光的强度优选地被选择为使得眼部反应发生。然而，可见和不可见光的总强度不应超过临界限制。这可以通过，例如，随时间控制可见光和不可见光的强度以使得总强度保持恒定来实现。例如，两种光以180°相移来正弦调制。这两种光源也可以以时分复用方式来工作。

这种控制强度的方式可以是不进行任何调节或者确定传感器到物体的距离。

具体实施方式

以下文字中，将参照附图更为详细地解释本发明的示例实施例。

图1示出传感器1，通过使用该传感器监控被监控区域2以了解是否有物体3位于其中。出于该目的，传感器1配置有适于发射辐射4，尤其是电磁辐射和/或声学辐射的发射单元5。

为了能够确保对要被监控的被监控区域2中的物体的可靠检测，在被监控区域内未监测到物体时，发射单元5的发射功率可以以相对高的辐射功率工作。例如，以便能够在可能被遮盖和/或不容易可视地监控的区域中确保物体的可靠物体检测。

作为示例和象征的目的，辐射功率由自发射单元5发出的矢量箭头6所表示。例如红外范围中的光的能量入射到物体3，例如人眼上，该过程期间，所述能量在对应于例如矢量箭头6的长度。为了更加三维地表示以这样的发射功率入射到物体3上的能量，围绕箭头的尖端绘制了圆环7，根据透视图圆环7被显示为椭圆形，其面积适当地反应了能量的量。

为了确保被检测物体3不会较长时间被过多能量辐射，传感器1包括适于检测施加到被检测物体上的辐射能量的3D传感器8。在特别优选的方式中，该3D传感器8可以基于检测结果以及对于物体的最大许可辐射的预定值来启动对于发射功率的调节，特别是减小其功率。

再次作为示例和象征，发射单元5所提供的辐射4的相应最大许可发射功率，和/或者依此方式降低的发射功率以矢量箭头9表示，或者为了进行更加3D的示例，以环10的面积表示。例如，降低的发射功率对人眼即使直接辐射也是无害的。

为了能够调节发射单元5的发射功率，可配置一调节装置11，其在该情况中作为示例和象征地被表示为实心半圆12并且可以采用例如光阑12的方式来实现。

所述调节装置也可以被配置成有可能对人或诸如狗、猫的动物进行检测。有利的是，发射功率随后不会在检测到各个物体时减小，除非检测到了人或动物。

在优选的方式中，发射单元5的发射器和接收器13可一起形成挡光板装置，其在尤为优选的方式中可被用于检测入射到被检测物体上的能量。

标号列表

1 传感器

2 被监控区域

3 物体

4 辐射

5 发射单元

6 矢量箭头

7 圆环

83D 传感器

9 矢量箭头

10 圆环

11 调节装置

12 光阑

13 接收器

Claims (13)

1.一种用于监控被监控区域(2)的传感器(1)，其具有发射单元(5)，该发射单元发射辐射(4)，其中所述传感器能够检测被监控区域中的物体(3)，其特征在于，所述传感器包括3D传感器，用于检测距离，并被配置为从获得的距离和已知的发射锥体确定由入射到该物体上的能量施加于被检测物体的单位面积的瞬时和/或平均功率，

其特征还在于所述传感器配置有调节装置，从而当在被监控区域中检测到物体(3)时，使得入射到物体上的能量的单位面积的瞬时和/或平均功率不超过预定值，其中所述传感器被配置为首先使用对人不产生显著危害可能的相对低功率来测量在所述发射单元的预定邻近区域内是否有物体。

2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述辐射(4)为具有辐射功率的电磁辐射。

3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述辐射(4)为声波。

4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，入射到该物体上的能量为所述发射单元的电磁辐射。

5.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器被配置为首先使用对人不产生危害可能的相对低功率来测量在所述发射单元的预定邻近区域内是否有物体。

6.如权利要求1至5中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器(1)使用所述发射单元(5)来确定和物体的距离。

7.如权利要求1至5中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器(1)使用另一个发射单元以确定和物体的距离。

8.如权利要求1至5中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述单位面积的平均功率以单位时间测量次数以及/或者辐射发射单元的测量周期进行调节。

9.如权利要求1至5中的任一项所述的传感器，其特征在于，通过所述调节装置(11)，可以降低所述发射单元的发射器的功率和/或增加所述传感器的接收单元的灵敏度。

10.如权利要求1至5中的任一项所述的传感器，其特征在于，配置有可调节光阑装置(12)，使用该光阑装置可遮盖所述发射单元的发射器。

11.如权利要求1至5中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述发射单元的发射器和接收器(13)形成挡光板形式的装置。

12.如权利要求1至5中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述发射单元的发射器的电流是可调节的。

13.如权利要求1至5中的任一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器被配置成可以区分人和其它物体。