CN214326863U - ToF电梯光幕装置和电梯 - Google Patents

Abstract

公开了一种ToF电梯光幕装置以及使用该装置的电梯。所述装置包括：光源模块，用于向被测空间投射与轿厢门平行的线形光；ToF光强传感器，用于接收所述被测空间返回的所述光并生成感应信号；控制器，用于在轿厢门打开时控制所述光源模块向被测空间投射所述线形光，并且基于所述感应信号，生成轿厢门开闭控制信号；以及底座，用于固定所述光源模块、所述ToF光强传感器和所述控制器。由此，本公开通过引入投射线形光的光源模块，尤其是以极高方向性投射线形光的HCSEL，能够提升光幕检测准确度、降低故障率并提高功效。

Description

ToF电梯光幕装置和电梯

技术领域

本公开涉及ToF(飞行时间)测量领域，尤其涉及一种ToF电梯光幕装置以及使用该装置的电梯。

背景技术

现代电梯门系统安全性能不断提高，轿门防夹功能由机械触板的机械开关动作方式进化至光幕方式的非触碰式信号动作方式，但现有红外光幕构造复杂、容易故障且能效低，使得电梯轿门夹人等情况时有发生。

为此，需要一种改进的电梯光幕方案。

实用新型内容

本公开要解决的一个技术问题是提供一种利用ToF原理的电梯光幕方案，该方案通过引入投射线形光的光源模块，尤其是以极高方向性投射线形光的HCSEL，能够提升光幕检测准确度、降低故障率并提高功效。

根据本公开的第一个方面，提供了一种ToF电梯光幕装置，包括：光源模块，用于向被测空间投射与轿厢门平行的线形光；ToF光强传感器，用于接收所述被测空间返回的所述光并生成感应信号；控制器，用于在轿厢门打开时控制所述光源模块向被测空间投射所述线形光，并且基于所述感应信号，生成轿厢门开闭控制信号；以及底座，用于固定所述光源模块、所述ToF光强传感器和所述控制器。

可选地，所述光源模块包括：用于投射所述线形光的水平腔面发射激光器(HCSEL)。

可选地，所述光源模块还可以包括：功率检测元件，用于检测所述 HCSEL是否正常工作并生成功率检测信号。此时，所述装置可以包括：故障报警装置，用于基于表明所述HCSEL无法正常工作的功率检测信号，发出警报。

可选地，所述装置还可以包括：第二光源模块，用于向被测空间投射面阵光，其中，所述ToF光强传感器还用于在所述第二光源模块工作时接收所述被测空间返回的光并生成第二感应信号。所述第二光源模块可以包括：激光发生器，产生用于向所述被测空间投射的红外激光，例如垂直腔面发射激光器(VCSEL)；以及扩散片，布置在所述激光的传播光路上，以将所述激光发生器生成的激光转换为面阵光源。

可选地，控制器可以包括：切换装置，用于在轿厢门打开时切换所述光源模块和所述第二光源模块在不同的时间提供投射。

可选地，所述装置还可以包括：乘坐报警装置，用于在所述控制器基于所述第二感应信号判定异常乘坐时，生成乘坐报警信号。

可选地，控制器可以包括：第二切换装置，用于基于表明所述光源模块或所述第二光源模块无法正常工作的功率检测信号，切换另一个光源模块持续进行工作。

可选地，底座是与所述光源模块的光出射方向平行布置的、用于包围所述光源模块、所述ToF光强传感器和所述控制器的单个壳体。作为替换，底座可以包括：分别用于包围单个光源模块的光源壳体；用于包围所述 ToF光强传感器和所述控制器的主壳体，并且所述装置还包括：从所述主壳体伸出用于连接所述光源壳体内的光源模块的外部线缆，所述光源模块经由所述外部线缆可拆卸地与所述主壳体相连接。

可选地，底座包括：连接机构，用于固定至位于轿厢门之上的轿厢壳体上或固定至轿厢门的上部。作为替换，装置还可以包括：连接机构，用于安装在位于轿厢门之上的轿厢壳体上或轿厢门的上部，并且固定所述底座。

根据本公开的第二个方面，提供了一种电梯，包括：轿厢；安装在位于轿厢门之上的轿厢壳体上或轿厢门的上部的如第一方面所述的ToF电梯光幕装置；以及与所述ToF电梯光幕装置相连接的控制模块，用于基于来自所述ToF电梯光幕装置的轿厢门开闭控制信号，控制所述轿厢的轿厢门开闭。

可选地，该电梯可以包括乘坐报警装置，用于在所述控制器基于所述第二感应信号判定异常乘坐时，生成乘坐报警信号。

本实用新型的ToF电梯光幕方案通过引入高性能的HCSEL投射线形光，能够提升电梯光幕的检测灵敏度并降低故障率。进一步地，可以引入面阵光投射来对更大范围的空间进行测量，以作为线形光测量的补偿或替换。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本公开一个实施例的ToF电梯光幕装置的组成示意图。

图2A-B示出了利用HCSEL与VCSEL工艺投射线形光的性能比较图。

图3示出了根据本公开一个实施例的ToF电梯光幕装置的组成示意图。

图4示出了根据本公开一个实施例的第二光源模块的组成示意图。

图5示出了根据本公开一个实施例的ToF电梯光幕装置的组成示意图。

图6示出了根据本公开的ToF电梯光幕装置安装在电梯轿厢上时的工作场景示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

现代电梯门系统安全性能不断提高，轿门防夹功能由机械触板的机械开关动作方式进化至光幕方式的非触碰式信号动作方式，但现有红外光幕构造复杂、容易故障且能效低，使得电梯轿门夹人等情况时有发生。

为此，本实用新型提供一种利用ToF原理的电梯光幕方案，该方案通过引入投射线形光的光源模块，尤其是以极高方向性投射线形光的HCSEL，能够提升光幕检测准确度、降低故障率并提高功效。

图1示出了根据本公开一个实施例的ToF电梯光幕装置的组成示意图。

如图1所示，ToF电梯光幕装置100包括光源模块110、ToF光强传感器120和壳体130。

在此，光源模块110用于向被测空间投射与轿厢门平行的线形光。ToF 光强传感器120用于接收所述被测空间返回的所述光并生成感应信号。控制器(未示出)用于在轿厢门打开时控制所述光源模块110向被测空间投射所述线形光，并且基于所述感应信号，生成轿厢门开闭控制信号。底座 130可以用于固定光源模块110、ToF光强传感器120和未示出的所述控制器。

在此，线形光指代在与投射方向垂直的任意平面上，投射光斑的形状为直线的光。在本实用新型中，优选使用水平腔面发射激光器(HCSEL) 来投射所述线形光。相比于基于垂直腔面发射激光器(VCSEL)的线形光发生器，使用HCSEL投射线形光能够具有更高的性能。

图2A-B示出了利用HCSEL与VCSEL工艺投射线形光的性能比较图。图2A示出了针对HCSEL与VCSEL的线形光投影截图，图2B示出了 HCSEL与VCSEL在1°方向上的光强曲线图。如图2A所示，在同样2.0w 的功率下，上部的HCSEL就有远优于下部VCSEL的1°方向上的亮度和集中度，图2B示出的光强曲线也证明了这一点。

由此，利用HCSEL能够以更小的功耗实现集中度更好的线形光。在将ToF电梯光幕装置100如图6所示布置在轿厢门上方并以垂直于地面方向向下照射的情况下，控制器可以在轿厢门开启时，控制光源模块110向被测空间投射与轿厢门平行的线形光。当没有人或是物穿过轿厢门时，因为没有物体会阻挡线形光的前行，因此ToF光强传感器120拍摄的被摄空间内没有上述线形光。在规定时间内没有人或是物穿过轿厢门并且没有用户点击开门按钮时，轿厢门会进行关闭。而当有人或是物穿过轿厢门以进出电梯时，ToF光强传感器120接收到的返回光，因此可以就此判定正有人或物通过电梯门，从而产生保持电梯门打开的感应信号。另外，ToF光强传感器120还可以根据返回光的飞行时间推断通过电梯门的人或物的高度。

除了通过对线形光的感测来进行电梯开关控制之外，本实用新型的 ToF电梯光幕装置还可以包括发射面阵光的光源模块。

图3示出了根据本公开一个实施例的ToF电梯光幕装置的组成示意图。除了与图1类似的光源模块310_1(投射线形光)、ToF光强传感器320 和壳体330之外，图3的ToF电梯光幕装置300还包括第二光源模块310_2，用于向被测空间投射面阵光。

在此，面阵光可以指代在与投射方向垂直的任意平面上，投射光斑的形状在该平面的x和y方向上都具有一定宽度的光。同样参见图6所示，第二光源模块可以以某一锥角α进行光的投射，上述面阵光在图6所示垂直于轿厢门的截面上看来，不同于沿直线传播的线形光，其照射范围涵盖电梯内外的部分区域，为此可以对更大范围内的高度数据进行测量。

为此，光强传感器330可以在第二光源模块310_2工作时接收所述被测空间返回的光并生成第二感应信号。

在此，光源模块310_1和第二光源模块310_2用于向被测空间投射的光。在本公开的应用场景中，两个光源模块310_1和310_2不在相同时刻投射光。换句话说，两个光源模块310_1和310_2可以在装置300的控制器(未示出)的控制下，切换进行光的投射。

在不同的实施例中，可以基于不同的规则来切换光源模块310_1和第二光源模块310_2投入工作。控制器可以控制光源模块310_1和第二光源模块310_2在轿厢门开启期间的至少部分时段内投入工作，其中光源模块 310_1投射的线形光用于检测人员或物品的进出，第二光源模块310_2投射的面阵光则主要用于检测电梯内人员或物品的具体情况(例如，个数、高度、物品形态等)。在一个实施例中，控制器可以控制光源模块310_1 和第二光源模块310_2在轿厢门开启期间交替投入工作，例如，光源模块 310_1和第二光源模块310_2以40ms为间隔交替发射脉冲。光源模块 310_1和第二光源模块310_2也可以以不同的脉冲数进行交替，例如以 20ms为间隔，光源模块310_1发射两个脉冲，第二光源模块310_2发射一个脉冲，并以此类推。在其他实施例中，在轿厢门开启期间，可以主要由光源模块310_1投入工作，以第二光源模块310_2进行辅助。例如，如果设定轿厢门在5秒内没有进出则关闭，则可以在轿厢门开启后持续投射线形光以判断进出，并在例如针对光源模块310_1拍摄图像所提取的感测信号提示已经有3秒无人进出时，才选择投射面阵光脉冲以检测轿厢内部情况等。

ToF光强传感器320用于接收所述被测空间返回的所述光并生成感应信号。由于光源模块310_1和第二光源模块310_2在不同的时刻投入工作，因此传感器320不会同时接收到来自上述两个光源模块的返回光。进一步地，需要调节传感器320的帧率，使其与光源模块310_1和第二光源模块 310_2的切换频率相当，并精确同步。例如，在两个光源模块以40ms切换进行脉冲投射时，可以将传感器320的帧率设置为25帧/s。未示出的控制器，用于切换两个光源模块310_1和310_2中的一个光源模块向被测空间投射光，并控制传感器320的帧率和拍摄时刻，并且基于所述感应信号，生成轿厢门开闭控制信号，或是乘坐异常信号。

壳体330可以是用于包围并固定多个光源模块310_1和310_2、ToF 光强传感器320和控制器的单个壳体。由此，本公开的ToF电梯光幕装置 300可以在不同的时刻切换不同的光源模块进行工作(例如，与ToF光强传感器320相互配合)，由此能够在准确测量人员或物品的轿厢进出的同时，对轿厢内部的情况也进行测量，从而准确掌握确保电梯正常运行的各类信息。进一步地，可以避免某一光源模块工作时间过长，并且避免由于某一光源模块故障而导致的电梯光幕失效(面阵光同样覆盖了轿厢门的位置)。

ToF是Time ofFlight的缩写，直译为飞行时间，该技术通过向目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测这些发射和接收光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。

ToF的传感芯片根据像素单元的数量分为单点和面阵式感光芯片，为了测量整个三维物体表面位置深度信息，可以利用单点ToF测距模块通过逐点扫描方式获取被探测物体三维几何结构，也可以通过面阵式ToF测距模块，拍摄一张场景图片即可实时获取整个场景的表面几何结构信息，但是技术难度也更大。本公开优选使用面阵式ToF测距模块作为ToF光强传感器320，以实现对整个被测区域的即时拍摄。

ToF的照射单元(即，对应于本公开的光源模块)都是对光进行高频调制之后再进行发射，可以采用LED或激光(包含激光二极管或是VCSEL 或是HCSEL)来发射高性能脉冲光，脉冲可达到100MHz左右，主要采用红外光。当前市面上已有的ToF技术大部分是基于连续波(continuous wave)强度调制方法，还有一些是基于光学快门的方法。

基于光学快门的方法发射一束脉冲光波，通过光学快门快速精确获取照射到三维物体后反射回来的光波的时间差t，由于光速c已知，只要知道照射光和接收光的时间差，来回的距离可以通过公示d＝t/2·c。此种方法在实际应用中如要达到较高，需要控制光学快门开关的时钟具有较高精度，还要能够产生高精度及高重复性的短脉冲，照射单元和ToF传感芯片都需要高速信号控制，这样才能达到高的深度测量精度。假如照射光与 ToF传感器之间的时钟信号发生10ps的偏移，就相当于1.5mm的位移误差。

基于连续波的调制方法发射一束照明光，利用发射光波信号与反射光波信号的相位变化来进行距离测量。其中，照明模组的波长一般是红外波段，且需要进行高频率调制。ToF感光模组与普通手机摄像模组类似，由芯片，镜头，线路板等部件构成，ToF感光芯片每一个像元对发射光波的往返相机与物体之间的具体相位分别进行记录，通过数据处理单元提取出相位差，由公式计算出深度信息。该传感器结构与普通手机摄像模组所采用的CMOS图像传感器类似，但包含的像素比一般图像传感器像素尺寸要大，一般20um左右。也需要布置红外带通滤光片来保证只有与照明光源波长相同的光才能进入。

ToF技术最独特的优势在于可以直接输出被探测物体的深度数据，而双目视觉或结构光技术中则需要相应的算法进行处理后才能获得相应的深度数据。ToF技术不受表面灰度和特征的影响，抗干扰能力强。ToF芯片上，每个像素对应于一个物体表面的实际位置，只有有反射光返回，就能够通过解相位的方法获取深度信息。另一方面，由于太阳光或是电梯照明灯未经调制，可以认为对相位无影响，因此利用投射相位光的光源模块 (例如，本公开中使用的VCSEL和HCSEL可以投射经调相的红外激光) 的ToF对强光环境也有一定的抗干扰性。

由于ToF技术能够直接输出被测物体的深度数据，因此其对待测物体进入电梯轿厢这一状态更为敏感。另外，由于其抗干扰能力强，ToF测距模块所需的发射功率比结构光的发射功率要小得多，因此用作电梯光幕的ToF测距模块的发光器件不会对人眼造成伤害。

在图3的例子中，ToF电梯光幕装置300包括布置在所述ToF光强传感器两侧的两个光源模块，其中一个投射线形光，一个投射面阵光。在其他实施例中，ToF电梯光幕装置可以包括更多个光源模块(例如，3个、4 个，甚至更多)，用以替换使用或是作为备份光源。这些光源模块可以相对于ToF光强传感器布置在不同的位置。但为了方便对反射光的接收，ToF光强传感器的镜头方向应该与光源模块的光出射方向平行，并且尽可能的接近布置。

另外，图中实现为外壳330，但在更为广义的应用场景中，外壳330 可以看作是装置底座的一个具体实现。在此，底座可以与所述光源模块的光出射方向平行布置，并且用于固定所述多个光源模块、所述ToF光强传感器和所述控制器。

在本公开中，用于投射面阵光的第二光源模块310_2可以包括激光发生器，产生用于向所述被测空间投射的红外激光；以及扩散片，布置在所述激光的传播光路上，以将所述激光发生器生成的激光转换为面阵光源。

为了提升发光效率并降低发热量，优选采用垂直腔面发射激光器 (VCSEL)作为激光发生器。

进一步地，为了检测每个光源模块的工作状态，并为控制器的光源模块切换提供依据，光源模块310_1和第二光源模块310_2还可以各自包括：功率检测元件，用于检测其HCSEL或是VCSEL是否正常工作并生成功率检测信号。

图4示出了根据本公开一个实施例的第二光源模块的组成示意图。图 2所示的光源模块410可以对应于图3所示的第二光源模块310_2，以及后续图5中的第二光源模块510_2，并且看作是这些光源模块的优选实现。

如图所示，光源模块410包括作为激光发生器的VCSEL 411以及扩散片412。VCSEL411反射的红外激光如图中虚线箭头所示行进至扩散片 412，并由后者扩散成虚线所示的泛光。

进一步地，可以在VCSEL的出射光路上设置PD(功率检测元件)413，例如如图所示设置在光源模块410的内部，在其他实现中，也可以设置在光源模块410的外部，例如扩散片之上。

每当光源模块410被切换进行工作，PD 413就持续检测接收到的功率，并且可以在功率低于预定阈值时生成光源故障信号(对应于指示故障的功率检测信号)。上述信号可以传送至控制器。控制器可以包括：切换装置，用于基于表明激光发生器无法正常工作的功率检测信号，切换所述多个光源模块中的其他光源模块进行工作。

可以理解的是，对于投射线形光的光源模块，例如图1所示的模块110、图3所示的模块310_1以及后续图5中的光源模块510_1，也可以设置功率检测装置。例如，可以在HCSEL的出射光路上设置PD(功率检测元件)，例如设置在光源模块封装的内部，也可以设置在光源模块的外部。

进一步地，装置100和300还可以包括故障报警装置，用于在其光源模块无法正常工作时发出警报。例如，可以基于表明所述HCSEL无法正常工作的功率检测信号，发出线形光模块故障的警报，也可以基于表明所述VCSEL无法正常工作的功率检测信号，发出面阵光模块故障的警报。上述警报可以是检修人员位于装置周边时可感知的警报，例如，故障灯闪烁，或是蜂鸣器发声，也可以是通过网络发送的警报信息，例如，直接发送至维修部门的故障信息。

由于第二光源模块投射的面阵光可以如图6所示覆盖轿厢内外一定面积的区域，因此基于ToF光强传感器对投射面阵光时的返回光拍摄而生成第二感应信号中包括针对其照射区域的对象的高度信息。由于面阵光的投射区域包含轿厢门区域，因此虽然精度不如线形光，但第二感应信号也可以反映人员或物品进入轿厢门的情况。为此，如果投射线形光的光源模块 310_1发生故障，则投射面阵光的第二光源模块310_2可以代替光源模块 310_1工作，例如，在轿厢门开启后持续发射脉冲，由此实现基于第二感应信号的轿厢门开闭信号的生成。在此，“轿厢门开闭信号”可以指代在轿厢门开启后，当感测到有对象进出时保持开启，并在规定时间段内(例如，几秒)没有对象进出时关闭轿厢门的信号。

在一个实施例中，除了两个光源模块310_1和310_2之外，还可以包括一个或多个其他光源，例如，包括一个额外的线形光光源模块X1，一个额外的面阵光光源模块M1，或是两者。在投射某一种光的光源包括两个或以上时，可以将其中一个设置为主光源，另一个设置为备用光源。例如，将光源模块310_1设置为线形光主光源，将光源模块X1设置为线形光备用光源。

为此，在每一次轿厢门开启时，光源模块310_1都被点亮以便向被测空间进行激光投射。此时光源模块310_1中的PD在HCSEL工作时持续进行功率检测，并输出表明激光发生器正常工作的功率检测信号。而当装置300运行了一段时间(例如，几年之后)，光源模块310_1由于长时间工作而老化。并且在某一次点亮途中熄灭，或是在接收到点亮指令时无法被正常点亮。此时，PD在功率低于预定阈值时生成光源故障信号(对应于指示故障的功率检测信号)，并将上述信号传送至控制器。控制器可以基于上述故障信号立即切换光源模块X1投入工作，由此确保电梯光幕功能的正常。可以在装置300上设置报警灯，例如，该报警灯可以以持续闪烁的红光进行报警，以方便电梯维护人员发现故障并替换老化的光源模块310_1。于是，在光源模块310_1故障并被替换之间的时间段内，备用光源X1可以维持基于线形光投射的电梯光幕的正常工作，确保电梯使用人员的人身安全。

作为替换，也可以不设置主光源和备用光源，而是交替使用两个光源模块310_1和X1。同样地，每个光源模块内包含的PD可以在其激光发生器工作时进行功率检测，以判定该相应模块是否正常工作，并且在某一个光源模块出现故障时，使用单光源模块实现光幕功能，直到电梯被维修。

为了方便对故障光源的替换，本公开的ToF电梯光幕装置还可以实现为包括外置的光源模块。图5示出了根据本公开另一个实施例的ToF电梯光幕装置的组成示意图。

不同于多个光源模块、ToF光强传感器和控制器被包括在单个壳体内，图5所示的装置500包括用于包围所述ToF光强传感器520和控制器(未示出)的主壳体，以及各自包围一个光源模块(510_1和510_2，分别投射线形光和面阵光)的光源壳体。装置500还可以包括从所述主壳体伸出用于连接所述光源壳体内的光源模块的外部线缆，例如与光源模块510_1 相连的线缆540_1以及与光源模块510_2相连的线缆540_2。光源模块可以经由所述外部线缆可拆卸地与所述主壳体相连接。于是，在例如光源模块510_1故障时，可以简单地通过拆卸单独的光源壳体并替换新的包含光源模块的光源壳体来实现故障排除。图5的光源分立设置尤其适用于备用光源的布置。例如，除了图示的光源模块510_1和510_2之外，还可以同时经由外部线缆连接一个额外的线形光光源模块X1和一个额外的面阵光光源模块M1，由此在主模块光源模块510_1或510_2失效时切换投入使用。

为了实现光幕功能，本公开的ToF电梯光幕装置优选地安装在位于轿厢门之上(例如，正上方)的轿厢壳体上。图6示出了根据本公开的ToF 电梯光幕装置安装在电梯轿厢上时的工作场景示意图。图6是垂直于轿厢门方向的侧视图，为此平行于轿厢门的线形光在图中示出为垂直向下传播的密虚线，而面阵光则示出为在垂直轿厢门截面上呈现为一个发射角的疏虚线。在不同的实现中，面阵光的发射角(即，例如第二光源模块310_2 或510_2的投射角)α可以是圆锥形发射角，即其面阵光的投射截面为圆形；也可以投射截面为矩形或正方形的面阵光，以便更好地覆盖电梯区域。

如图6所示，图的左侧为楼道，右侧为电梯轿厢。在楼道门和轿厢门同时开启之后，乘坐者从左向右跨越两道门走进轿厢。如图6所示，本公开的ToF电梯光幕装置(图中的ToF)被安装在电梯轿厢的外部，轿厢门的正上方。由此方便光源模块投射的线形光脉冲如图中密虚线所示通过楼道门和轿厢门当中的窄缝，从而很好地对进出入轿厢的对象进行检测。进一步地，第二光源模块投射的面阵光如疏虚线所示覆盖两道门区域，以及楼道和电梯内部的区域。如果ToF光强传感器也具有相对应的视角，则其拍摄的图像(对应于生成的感应信号)除了可以包括光幕区域(轿厢门区域)内的深度信息之外，还可以包括电梯内的深度信息。为此，控制器可以根据上述图像推断电梯内的状况，由此生成第二感应信号。例如，控制器可以根据上述图像计算出电梯内的人数，甚至根据高度分辨是大人还是小孩，是人还是物，以及电梯内人或物的当前状况(例如，是否装载了违规的超大物品等)。此时，本公开的ToF电梯光幕装置可以包括：乘坐报警装置，用于在所述控制器基于所述第二感应信号判定异常乘坐时，生成乘坐报警信号。例如，乘坐报警装置可以实现为超载报警装置，用于基于所述控制器基于所述感应信号计算出人数超载时，生成超载报警信号。

为了安装在轿厢上，ToF电梯光幕装置的壳体或是底座上还可以包括用于固定至轿厢的连接结构，例如，利用磁铁的吸附连接机构，螺纹连接机构，或是胶体连接机构。上述机构可以用于固定至如图6所示的轿厢门之上的轿厢壳体上，也可以固定至其他合适的位置，例如轿厢门的上部。

在其他实施例中，本公开的ToF电梯光幕装置还可以包括分立的连接机构，用于安装在位于轿厢门之上的轿厢壳体上或轿厢门的上部，并且固定所述底座。

另外，应该理解的是，ToF电梯光幕装置还可以包括与电梯控制系统通信的机构，用于将生成的轿厢门开闭控制信号发送给电梯控制系统，以方便后者对轿厢门的开闭进行机械控制。在一个实施例中，可以通过物理有线连接或是近距离无线通信实现轿厢门开闭控制信号的发送，以及电梯门开启信号的接收。

在某些实施例中，可以读取轿厢的运行信号来确定ToF电梯光幕装置进入休眠态或是触发态。在其他实施例中，ToF电梯光幕装置自身可以带有判定电梯的工作状态。为此，本发明的ToF电梯光幕装置还可以包括：接近传感器，用于感测轿厢门的开闭并生成接近传感信号，所述装置基于所述接近传感信号切换休眠态和触发态。具体地，可以在装置侧面加入接近传感器，当电梯的轿厢门合上以后(例如，进行上升或下降运行)，能够通过检测距离为0(或者足够小于某个阈值)，使得ToF电梯光幕装置进入休眠态，或者至少使得光源模块进入休眠，例如使得HCSEL和TOF 组成的光幕系统休眠；反之距离大于某个阈值，则说明电梯门已经打开，会自动启动HCSEL和TOF组成的光幕系统以使其进入触发态。因为接近传感器会一直处于工作状态，但是接近传感器的发光功耗没有第一和第二光源模块大，因此通过引入接近传感器来避免光幕系统一直处于工作状态中，由此能够大幅延长ToF电梯光幕装置的工作年限。

如上已经结合附图描述了根据本公开的ToF电梯光幕装置。在本公开的另一个方面，还可以实现为一种电梯，包括：轿厢；安装在位于轿厢门之上的轿厢壳体上或轿厢门的上部的如上所述的ToF电梯光幕装置；以及与所述ToF电梯光幕装置相连接的控制模块，用于基于来自所述ToF电梯光幕装置的轿厢门开闭控制信号，控制所述轿厢的轿厢门开闭。

进一步地，该电梯还可以包括乘坐报警装置，用于在所述控制器基于所述第二感应信号判定异常乘坐时，生成乘坐报警信号。例如，乘坐报警装置可以实现为超载报警装置，用于基于所述控制器基于所述感应信号计算出人数超载时，生成超载报警信号。

上文中已经参考附图详细描述了根据本实用新型的ToF电梯光幕装置和电梯。本实用新型利用ToF原理的电梯光幕方案，该方案通过引入例如由高性能HCSEL实现的投射线形光的光源模块，能够实现针对对象进出轿厢门的精确判断，提升电梯光幕的灵敏性。进一步地，该方案还可以包括例如有VCSEL实现的投射面阵光的第二光源模块，用于进行电梯内部或周遭情况的测量，并能够进行针对对象进出轿厢门的辅助判断。上述两个光源模块可以轮番投入工作，并由一个面阵式ToF传感器进行返回光的获取和相应的感应信号的生成。另外，还可以通过引入备用光源模块，并进行及时切换来避免由于光源故障所导致的光幕失效问题。可以通过功率检测元件来判定工作中的光源是否故障，并进行备用光源的及时切换，由此在部分光源失效的情况下仍能保证电梯光幕功能的正常实现。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (17)

1.一种ToF电梯光幕装置，其特征在于，包括：

光源模块，用于向被测空间投射与轿厢门平行的线形光；

ToF光强传感器，用于接收所述被测空间返回的所述光并生成感应信号；

控制器，用于在轿厢门打开时控制所述光源模块向被测空间投射所述线形光，并且基于所述感应信号，生成轿厢门开闭控制信号；以及

底座，用于固定所述光源模块、所述ToF光强传感器和所述控制器。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源模块包括：

用于投射所述线形光的水平腔面发射激光器HCSEL。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光源模块包括：

功率检测元件，用于检测所述HCSEL是否正常工作并生成功率检测信号。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，包括：

故障报警装置，用于基于表明所述HCSEL无法正常工作的功率检测信号，发出警报。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括：

第二光源模块，用于向被测空间投射面阵光，

其中，所述ToF光强传感器还用于在所述第二光源模块工作时接收所述被测空间返回的光并生成第二感应信号。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二光源模块包括：

激光发生器，产生用于向所述被测空间投射的红外激光；以及

扩散片，布置在所述激光的传播光路上，以将所述激光发生器生成的激光转换为面阵光源。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述激光发生器包括：

垂直腔面发射激光器VCSEL。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制器包括：

切换装置，用于在轿厢门打开时切换所述光源模块和所述第二光源模块在不同的时间提供投射。

9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，包括：

乘坐报警装置，用于在所述控制器基于所述第二感应信号判定异常乘坐时，生成乘坐报警信号。

10.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制器包括：

第二切换装置，用于基于表明所述光源模块或所述第二光源模块无法正常工作的功率检测信号，切换另一个光源模块持续进行工作。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座是与所述光源模块的光出射方向平行布置的、用于包围所述光源模块、所述ToF光强传感器和所述控制器的单个壳体。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座包括：

分别用于包围单个光源模块的光源壳体；

用于包围所述ToF光强传感器和所述控制器的主壳体，

并且所述装置还包括：

从所述主壳体伸出用于连接所述光源壳体内的光源模块的外部线缆，所述光源模块经由所述外部线缆可拆卸地与所述主壳体相连接。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座包括：

连接机构，用于固定至位于轿厢门之上的轿厢壳体上或固定至轿厢门的上部。

14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

连接机构，用于安装在位于轿厢门之上的轿厢壳体上或轿厢门的上部，并且固定所述底座。

15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

接近传感器，用于感测轿厢门的开闭并生成接近传感信号，所述装置基于所述接近传感信号切换休眠态和触发态。

16.一种电梯，其特征在于，包括：

轿厢；

安装在位于轿厢门之上的轿厢壳体上或轿厢门的上部的如权利要求1-15中任一项所述的ToF电梯光幕装置；以及

与所述ToF电梯光幕装置相连接的控制模块，用于基于来自所述ToF电梯光幕装置的轿厢门开闭控制信号，控制所述轿厢的轿厢门开闭。

17.如权利要求16所述的电梯，其特征在于，在所述ToF电梯光幕装置包括用于向被测空间投射面阵光的第二光源模块，所述ToF光强传感器在所述第二光源模块工作时接收所述被测空间返回的光并生成第二感应信号的情况下，

所述电梯还包括：

乘坐报警装置，用于在所述控制器基于所述第二感应信号判定异常乘坐时，生成乘坐报警信号。

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