JP2006151533A

JP2006151533A - 超音波センサを備えたエレベータ装置

Info

Publication number: JP2006151533A
Application number: JP2004341292A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Kitada; 耕作北田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】エレベータ装置において、超音波センサを備え、より正確かつ短い人検知時間で人を個別に識別して人数カウントを行い、効率的なエレベータ運転を実現する。
【解決手段】エレベータ装置１は、エレベータ籠１１の内部及びエレベータ籠１１が停止する各階のエレベータ乗降口に備えられて間欠的に超音波の送波と受波を繰り返えして反射超音波信号を出力する超音波センサ２と、超音波センサ２が出力する信号を処理することにより人Ｍを検知する信号処理手段３０と信号処理手段３０から出力される人Ｍの検知結果に基づいてエレベータ籠１１の昇降制御を行うエレベータ制御手段１０と、エレベータ籠１１の内部及び各階のエレベータ乗降口に配置されエレベータ制御手段１０に対して人Ｍが直接エレベータ籠１１の停止等の指示入力をするため操作盤１２と、を備えている。信号処理手段３０は、距離画像を用いて人Ｍを検知し、検知した人Ｍの人数をカウントする。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波センサを備えたエレベータ装置に関する。

従来、エレベータ装置において、利用者の便宜とエレベータの無駄運転を抑えるため、例えば、昼時の食堂階のような混雑階へのエレベータの運転を規制するようにしたエレベータ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この文献によると、エレベータ籠内の人員検出には籠内床に設けた荷重検出装置、籠出入口における光電装置、籠に設けた超音波センサなどの出力を用いるとし、階床毎の人員検出には食堂階や催し物会場における人員カウント装置からの出力を用いるとしている。

また、従来から、障害物や人を検知する技術として、超音波送波素子と複数の超音波受波素子を１次元又は２次元に配列した受波素子アレイとを用いた超音波センサの技術に関連して種々の提案が成されている。例えば、発熱部の温度変化を発熱部に接している空気の膨張収縮に変換することにより空気中を伝播する粗密波（超音波）を発生する送波素子と、ピエゾ素子を備えた複数の受波素子とを同一基板上に半導体製造プロセスを用いて製造した３次元センサ（例えば、特許文献２参照）や、複数の受波素子と各受波素子からの受波信号を遅延加算する回路をチップ化した半導体装置（例えば、特許文献３参照）が知られている。
特開平１−１６２６８７号公報特開２００４−１８０２６２号公報特開２００２−１５６４５１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示されるようなエレベータ装置においては、主に、混雑回避などの目的のため概算的な人員検出に基づく制御が行われており、きめ細かくエレベータの制御を行うことができない。例えば、エレベータ籠内の人数と待ち人数を的確に認識できていないため、不要な階に停止するなどの無駄な動きが発生するという問題がある。

また、特許文献２，３に示される技術は、複数の受波素子を集積して小型かつ安価に、送波素子及び受波素子アレイから成る超音波センサを形成することを示すに過ぎない。

本発明は、上記課題を解消するものであって、超音波センサを備えて人を個別に識別して人数カウントを行い、効率的な運転を実現するエレベータ装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、超音波を送波する１つの送波素子及び前記送波素子から送波されて超音波反射物体によって反射される超音波を受波するため所定の波長間隔以下で１次元又は２次元に配列された複数の受波素子を有する超音波センサと、前記超音波センサが出力する信号を処理する信号処理手段と、エレベータ籠の昇降を制御するエレベータ制御手段と、を備えたエレベータ装置において、前記超音波センサは、エレベータ籠の内部及びエレベータ籠が停止する各階のエレベータ乗降口に備えられて間欠的に超音波の送波と受波を繰り返えして反射超音波信号を出力し、前記信号処理手段は、前記反射超音波信号に対し、各受波素子が臨む前方方向に略垂直かつ互いに交わる２方向について角度分解能に応じた遅延加算処理を行うことにより距離画像を生成する手段と、前記により生成された距離画像を用いて人を検知する手段と、前記により検知した人数をカウントする手段と、を備え、前記エレベータ制御手段は、前記信号処理手段から出力される人数のカウント結果に基づいてエレベータ籠の昇降制御を行うものである。

請求項２の発明は、請求項１において、前記信号処理手段による前記エレベータ籠内の人数カウントは、エレベータ籠の扉の開閉と同期して行うものである。

請求項１の発明によれば、角度分解能を人検知環境に合わせて設定して距離画像を生成し、その生成した距離画像を用いて人を検知するとともに人数カウントを行うので、人をより精度良く個別に識別して、より確実かつ短い人検知時間でエレベータ籠内の人数やエレベータ昇降口における人数を認識でき、これらの認識結果に基づいて、エレベータ籠の昇降制御を行い、停止不要な階に停止するなどといったエレベータの無駄な動きを防止して効率的なエレベータの運転が実現される。

請求項２の発明によれば、不要な検知動作をなくして人検知周期を最小限にできるので、信号処理手段における演算量を減らすことができる。また、超音波センサの寿命を延ばすことができ、従って、効率的なエレベータ制御ができる。

以下、本発明の一実施形態に係る超音波センサを備えたエレベータ装置について、図面を参照して説明する。図１は、エレベータ装置１を示す。エレベータ装置１は、エレベータ籠１１の内部及びエレベータ籠１１が停止する各階のエレベータ乗降口に備えられて間欠的に超音波の送波と受波を繰り返えして反射超音波信号を出力する超音波センサ２と、超音波センサ２が出力する信号を処理することにより人Ｍを検知する信号処理手段３０と信号処理手段３０から出力される人Ｍの検知結果に基づいてエレベータ籠１１の昇降制御を行うエレベータ制御手段１０と、エレベータ籠１１の内部及び各階のエレベータ乗降口に配置されエレベータ制御手段１０に対して人Ｍが直接エレベータ籠１１の停止等の指示入力をするため操作盤１２と、を備えている。

上述の信号処理手段３０は、後述する距離画像を用いて人Ｍを検知し、検知した人Ｍの人数をカウントする。また、信号処理手段３０によるエレベータ籠１１内の人Ｍのカウントは、少なくともエレベータ籠１１の扉の開閉時に行われる。エレベータ籠１１の天井中央部には、超音波センサ２が取り付けられている。この超音波センサ２は、エレベータ籠１１内の人数をカウントする。人の乗降が伴う場合の通常のエレベータ籠の動作シーケンスは、例えば、「エレベータ籠１１が、ある階で停止し、ドアが開き、エレベータ籠の中の人が降り、乗降口の人が乗り込み、ドアが閉まり、エレベータ籠１１が他の階へと移動する」、という風に行われる。このようなシーケンスの中で、「ドアが閉まった」という信号と同期をとって、エレベータ籠１１の中の人数を超音波センサ２でカウントする。また、これ以外のときには、超音波センサ２が動作しないようにすることで、最小限の検知動作で人数を把握することができる。

また、各階のエレベータ乗降口の超音波センサ２は、エレベータ乗降口の人を検知できるように、天井や側壁上部のように、人の略頭上方向から検知動作を行える位置に取り付けられている。このようなエレベータ乗降口における超音波センサ２は、主にエレベータ待ちの人をカウントするためのものである。そこで、この乗降口の超音波センサ２は、一定の周期で、人検知動作を行い、時々刻々の人数をカウントする。また、エレベータ装置１に用いる超音波センサ２は、人Ｍを検知するのが目的であるので、壁や床からの超音波反射を防止すると検出効率が良い。そこで、エレベータ籠１１の中の壁と床、及びエレベータ乗降口の床に、吸音シートＳを貼っておくのが好ましい。

エレベータ制御手段１０は、従来のような概算的な人員検出結果ではなく、人を個別に識別して個々に人Ｍの員数を検知した結果に基づいてエレベータ籠１１の昇降制御を行うので、きめ細かく、かつ無駄のない効率的なエレベータ籠１１の昇降制御を行うことができる。次に、超音波センサ２の構造と動作、及び距離画像について一連の説明を行う。

まず、図２を参照して、超音波センサ２と信号処理手段３０を説明する。超音波センサ２は、駆動回路２０によって駆動されて超音波を送波する１つの送波素子２１と、送波素子２１から送波されて超音波反射物体２２によって反射される超音波を受波するため所定の波長間隔以下で１次元又は２次元に配列された複数の受波素子３１とを有している。各受波素子３１は、基板上に配置一体化されて受波素子アレイ３を構成している。各受波素子３１が出力するアナログ形式の受波信号は、アンプ３２で増幅され、Ａ／Ｄ変換手段３３によってディジタル信号とされて、後続の信号処理手段３０に送られる。

信号処理手段３０は、超音波センサ２からのディジタル信号を記憶するフレームメモリ３４と、フレームメモリ３４に記憶された信号を処理して人検知を行う人検知手段３５と、人検知手段３５のもとで距離画像を生成する距離画像生成手段３６と、距離画像生成手段３６により生成された距離画像を用いて人を検知するとともに、その人数をカウントする人数カウント手段３７と、を備えている。

上述の超音波センサ２と信号処理手段３０の動作を説明する。信号処理手段３０の人検知手段３５は、超音波センサ２の駆動回路２０に駆動信号を送って送波素子２１による超音波の送波を行わせる。送波素子２１から送波された送波ＷＳは、前方の超音波反射物体２２により反射され、その反射波ＷＲが受波素子３１により受波される。人検知手段３５は、送波から受波までの送受波時間をもとに超音波反射物体２２までの距離と方向とを求め、それらに基づいて人を検知する（詳細後述）。

人検知手段３５は、このような人検知動作を、間欠的に行って、その検知結果をエレベータ制御手段１０に送り、エレベータ制御手段１０は受け取った人検知結果を基にエレベータ籠の昇降制御を行う。

次に、図３乃至図５を参照して送波素子２１と駆動回路２０を説明する。図３は送波素子の構造を示し、図４は送波素子２１が送波する超音波波形を示し、図５は駆動回路２０を示す。送波素子２１は、図３に示すように、単結晶Ｓｉ等でなる基板２１ｂと、この基板２１ｂ上に設けられたナノ結晶Ｓｉ等でなる絶縁層２１ｃと、この絶縁層２１ｃ上に成膜されたアルミニウム等の発熱体金属薄膜２１ｄとを有する熱励起式超音波素子である。基板２１ｂは、実装用基板２１ａに実装されている。金属薄膜２１ｄには、通電電極端子２１ｅを設けて、ここに交流電圧を印加することにより、その周波数に応じた粗密波ＵＳＷを発生させることができる（特許文献２参照）。

上述の送波素子２１は、印加電圧の周波数に応じた周波数の音波を放射するので、共振点をもたない平坦は周波数特性をもつ、いわゆる非共振型の送波素子である。ここで、図４に示すガウス波形に従って時間変化する電圧を通電電極端子２１ｅの両端に印加する場合を考える。ガウス波形は、フーリエ変換してもガウス波形という特徴があるので、ガウス波形の電圧変化により、ガウス波形の周波数スペクトルを有する粗密波を生成することができる。また、ガウス波形の周波数スペクトルを有する粗密波は、特定の周波数帯域を有する音波といえる。そこで、ガウス波形電圧を用いて、送波素子２１から放射する超音波として、例えば、４０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの周波数を有する超音波を人検知用として送波することができる。このような周波数スペクトルの超音波によると、送波信号の残響を小さくでき、より正確に人の位置を検知できる。

上述のガウス波形の電圧を発生する回路は、例えば、図５に示す駆動回路２０で構成できる。駆動回路２０の１次側のスイッチＳＷがＯＮされると、充電用コンデンサＣに電荷が充電され、この充電された電荷は、２次側のスイッチ（トライアック）ＴＲのゲートＧへの信号入力により、負荷（送波素子２１）に供給される。送波素子２１に印加される電圧波形は、２次側のコイルＬ１のインダクタンスと抵抗Ｒ１の抵抗値を変更することより、ガウス波形となるように設定される。抵抗Ｒ２は保護抵抗であり、この回路の負荷である熱励起式の送波素子２１が短絡するのを防止するため、送波素子２１と並列に挿入されている。

次に、図６、図７を参照して、受波素子３１と受波素子アレイ３、及び信号処理回路を説明する。受波素子３１は、図６（ａ）に示すように、シリコンダイアフラム（メンブレン部）３１ａ上にギャップ３１ｂを有する静電容量型のマイクロフォンである。メンブレイン部３１ａに圧力波（反射超音波）を受けると、ギャップ３１ｂの隙間間隔が変動してこの空間で形成された静電容量が変動する。この静電容量の変動を、電圧変動として電極３１ｃを介して外部に取り出すことにより、圧力波を検出することができる。

上述の受波素子３１を、例えば、図６（ｂ）に示すように、Ｘ方向に５個、これに垂直なＹ方向に５個配置して受波素子アレイ３を形成する。このとき、受波素子３１の間隔は、受波する超音波の波長以下、好ましくはその半波長以下として配列する。このような受波素子アレイ３は、後述する電子スキャンの方法により受波素子３１の配列された方向、例えばＸ方向に沿って角度スキャンをすることができる。そして、電子スキャンによってある特定角度方向からの反射波超音波を受波する場合、その特定角度方向において得られる超音波信号強度を０ｄＢとすると、特定角度方向に対して角度５°偏向した方向では、例えば、−３ｄＢの信号強度となる。つまり受波素子アレイ３は、鋭い指向性を示す。受波する音波の周波数は、送波素子に合わせて、４０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚとする。このような受波素子アレイ３を備えた超音波センサ２は、電子スキャンに由来する広い視野とともに、高い指向性、従って高い角度分解能を有しているので、人を個別に認識して人数をカウントするのに好適であり、また、人検知の時間を短くできる。

受波素子３１から出力される微小な電気信号は、図７に示すように、アンプ３２で増幅されて、Ａ／Ｄ変換手段３３によりデジタルデータに変換され、フレームメモリ３４に格納される。このデータは、人検知手段３５により読み出されて演算処理される。

ところで、受波素子３１を、その周波数特性が平坦な領域である非共振領域を有する受波特性を有するものとし、受波素子３１が受波して出力する反射超音波信号に対し波形処理を行うフィルタを後段に設けるようにしてもよい。この場合、受波素子３１における受信信号への残響ノイズを低減でき、より正確に人の位置を検知することができる。

次に、図８を参照して、送波素子２１と受波素子アレイ３とを一体化した超音波センサ２を説明する。送波素子２１と受波素子３１とは、別々の基板にそれぞれ実装して、送波素子２１の音波の放射にともなう振動を受波素子３１側に伝えないようにする。ここで、受波素子アレイ３は、前出の図６（ｂ）に示した受波素子アレイ３である。また、送波素子２１の駆動回路２０と受波素子３１の信号処理回路（アンプ３２とＡ／Ｄ変換手段３３）とも別々の基板に実装して、駆動回路２０のノイズが信号処理回路に影響を及ぼさないようにする。また、送波素子２１から受波素子３１への直接波の影響を最小限にするため、送波素子２１と受波素子３１との間に、隔壁２４を設ける。隔壁２４は、吸音材で構成することが望ましい。このような配慮をした上で、送波素子２１と受波素子アレイ３とを一体化することにより、設置利便性に優れた超音波センサ２を形成できる。

なお、受波素子アレイ３による角度分解能は、配列した受波素子の個数に依存する。そこで、例えば、角度分解能が必要な方向では受波素子数を５個とし、低い分解能でよい方向では受波素子数を減らして３個として、演算処理量や記憶容量を下げることができる。

次に、図９乃至図１２を参照して、信号処理手段３０における一連の信号処理と距離測定を説明する。ここで、まず、前出の図２を参照して、単一の受波素子３１による反射超音波受信について説明する。人検知手段３５から駆動回路２０に送波開始信号が送られ、駆動回路２０によって駆動された送波素子２１から、バースト又は波数が少数の音波が送波される。人検知手段３５は、送波開始とともに反射超音波の受信を開始する。

送波素子２１が送波した送波ＷＳは、超音波反射物体２２に到達して反射するまでに、距離による減衰、空気への吸収による減衰を受けて、電波距離とともに次第に減衰する。さらに、反射するときにおいても、反射減衰がある。このような反射波（エコー波）ＷＲは、復路において距離減衰と吸収減衰を受けて、受波素子３１に到達する。受波素子３１に到達した反射波ＷＲは、例えば超音波反射物体２２までの距離が１ｍ（往復２ｍ）の場合、送波したときの音圧に比べ４５ｄＢ程度減衰した音圧となっている。

ここで、検知範囲について述べる。距離ｄ＝１ｍを音波が音速Ｖ＝３４０ｍ／ｓで往復する時間ｔは、ｔ＝２×ｄ／Ｖ＝６ｍｓである。従って、最大１ｍの距離までの物体を検知するとした場合、送波開始信号の発生から、６ｍｓの間、エコー波をサンプリングすればよい。受波した超音波による音圧変動は、受波素子３１により電気信号に変換され、アンプ３２で増幅される。このときのアンプ３２の増幅率は、４０ｄＢ〜６０ｄＢとする。また、Ｓ／Ｎ比は、６０ｄＢ程度となる。

アンプ３２で増幅したアナログ信号は、１２ビット又は１６ビットのＡ／Ｄ変換手段３３によりディジタル信号に変換され、フレームメモリ３４に格納される。サンプリング周波数が１ＭＨｚ、Ａ／Ｄ変換が１２ビットの場合、１ビット＝２．４ｍｍ、また、Ａ／Ｄ変換が１６ビットの場合、１ビット＝０．１５ｍｍの距離分解能となる。受波素子３１からフレームメモリ３４に至る間の各信号とデータの処理、すなわち超音波受波と電気信号変換、電気信号増幅、Ａ／Ｄ変換、及びフレームメモリ格納は、それぞれ受波素子３１毎に独立に行われる。受波時間ｔ＝６ｍｓの間におけるデータを、サンプリング周波数１ＭＨｚ、１６ビットＡ／Ｄ変換で処理した場合、１つの受波素子３１について、６ｍｓ×１ＭＨｚ×１６ビット×１０素子＝１２０ｋｂｙｔｅのフレームメモリを必要とする。各受波素子３１について処理されてフレームメモリ３４に格納されたデータは、人検知手段３５によって、互いに遅延加算され、物体の距離と方向が求められる。

ここで、図９に示すように、水平面内に分布した超音波反射物体（以下物体）２２ａ，２２ｂの水平距離と方向を超音波センサ２を用いて認識する例を説明する。物体２２ａ，２２ｂは、超音波センサ２の前方右方角度θ１、左方角度θ２の方向に存在する。物体２２ａ，２２ｂからの反射波は、図１０に示すように、水平方向に１列に配列した受波素子３１の法線方向Ｎに対して、それぞれ右側に角度θ１振れた方向ｎ１、及び左側に角度θ２振れた方向ｎ２から受波素子３１に入射する。このとき、入射する反射波は、平面波であると想定できる。

つまり、物体２２ａから各受波素子３１に入射する反射波のグループＡの波面は平面であり、同様にグループＢの波面も平面である。以下、グループＡについて述べる。同一波面すなわち同一位相面が各受波素子３１に入射する時刻は、角度θ１に依存した時間遅延が発生する。言い換えると、各受波素子３１から出力された信号に遅延処理を施して加算することにより、特定の角度方向から入射する超音波信号を抽出することができる。すなわち複数の受波素子３１を配列した受波素子アレイ３を用いると、角度走査を機械的な走査によらずに電子的な処理（電子スキャン）により行うことができる。図１０における遅延手段ＤＬと加算手段ＡＤＤは、人検知手段３５が、このような処理を行うことを模式的に示している。

上述の電子スキャン（遅延加算処理）を行って、物体２２ａに対応する超音波信号を抽出した場合、その結果は、図１１の右上段に示すように、グループＡによる集中した波形とグループＢによる分散した波形からなる出力が得られる。遅延加算によって集中した波形を取り出すと、図１２（ａ）（ｂ）に示すようになる。送波時刻を時間計測の原点ｔ＝０とした場合、波形出現時間ｔ１，ｔ２は、超音波が送波素子と物体２２ａ，２２ｂとの間を往復する時間となる。つまり、ｔ１，ｔ２から物体２２ａ，２２ｂの距離が求められる。また、遅延加算の処理内容、すなわち、どのような遅延処理を行ったかによって、物体２２ａ，２２ｂの方向（角度θ１，θ２）を求めることができる。

次に、図１３、図１４（ａ）（ｂ）を参照して、距離画像について説明する。距離画像は、２次元座標上に距離情報を表示した画像であり、従って、３次元空間における位置情報を有している。このような距離画像によると、上述の超音波センサ２による超音波反射物体２２の（超音波反射点の）位置、すなわち、超音波センサ２から見たその物体の方向と距離を表示することができる。距離画像は、例えば図１３に示すように、Ｘ方向とＹ方向における各±４５゜の視野角度を、１９×１９分割した距離画像表示画面を用いて表示される。この画面設定は、超音波センサ２が望む視野の２方向について、例えば、図５（ｂ）におけるＸ、Ｙ方向について、それぞれの視野角度を所定の角度分解能に応じた角度分割数ｍｘ，ｍｙを用いて分割して設定される。

例えば、Ｘ方向の視野角度θが、超音波センサ２の中心方向をθ＝０゜として、θ＝−４５゜〜４５゜であるとする。以下Ｙ方向の視野角度φも同様とする。θ方向、φ方向ともに角度分解能を５°とすると、分割数ｍｘ＝（４５゜−（−４５゜））÷５゜（角度分解能）＋１＝１９となる。分割数ｍｙも同様に、ｍｙ＝１９となる。距離は、所定の距離測定範囲（最大検知距離）を所定の分割数で分割して、表示画面の各画素に濃淡表示（グレイティング表示）を行って表示される。例えば、最大検知距離を５ｍ、距離分割数を５０とすると、距離分解能が０．１ｍとなる。

なお、片方の方向における受波素子３１の数を減らして、角度分解能を１０°とすることもできる。この場合、必要な分解能は確保し、その上で記憶及び演算の対象となるデータ量を削減して、より高速に人検知を行うことができる。また、近距離と遠距離とで距離分解能を変えることもできる。同様に、角度分解能についても、例えば、正面方向に近いほど分解能を高くすることもできる。

ここで、距離画像の例を示す。図１４（ａ）に示す状況に対応する距離画像を、±４５゜の視野角度を１９×１９分割した表示画面に表示すると、図１４（ｂ）に示す距離画像Ｇ１となる。短距離ほど明るく、遠距離ほど暗くした距離濃淡スケールに基づいて距離が表示されている。

次に、人数のカウントについて説明する。エレベータ籠１１の内部及び各階のエレベータ乗降口に備えられた超音波センサ２の出力は、信号処理手段３０によって各超音波センサ２毎に遅延加算処理され、３次元空間における超音波反射物体の位置と方向が距離画像生成手段３６に対して出力される。距離画像生成手段３６は、超音波反射物体の位置と方向を、各超音波センサ２が臨む前方視野の２方向について角度分解能に応じた表示画面を生成し、その表示画面に距離画像を生成する。人数カウント手段３７が、生成された距離画像に表示された人の形状を識別してカウントする。人の形状の識別は、例えば、距離画像に対して、所定の濃度閾値以上の画素の中からピーク画素を抽出し、そのピーク画素数をカウントして人数のカウント値とする。

この場合、ピーク画素と人Ｍとの１対１の対応を前提としている。人の略頭上方向に設置した超音波センサ２によって人検知を行うことにより、人が物理的に可能な距離以上に接近した状態に対応して接近した２つのピーク画素は、１つのピーク画素としてカウントできる。また、通常の画像処理技術において行われる背景との差分をとる処理によって、距離画像におけるノイズを減らして、より正確な人の個別識別と人数カウントができる。また、濃淡表示された距離画像に対して、通常の画像処理技術による形状認識や、これらの技術の組合せによって人数のカウントをすることができる。

次に、図１５を参照して、エレベータ乗降口における人数カウントの結果をエレベータの効率的な運転に用いる例を説明する。図１５において、エレベータ籠１１が、４階から３階へと降りつつある。このとき、３階における操作盤１２の「下降ボタン」が押されて点灯している。また、エレベータ籠１１の中の人は３階で降りる予定はない。このとき、エレベータ制御手段１０は、エレベータ籠１１を３階に停止予定である。しかしながら、乗降口における超音波センサ２を用いた人検知の結果、人のカウント数がゼロ、つまり、エレベータ待ちの人は居ないとの結果になっている。この人数カウント結果は、信号処理手段３０からエレベータ制御手段１０に通知され、エレベータ制御手段１０はエレベータ籠１１を３階に停止させることなく下降させる。これにより、３階における無駄な停止が回避され、効率的なエレベータ運転が実現する。

次に、図１６を参照して、他の例を説明する。図１６において、エレベータ籠１１が、４階から３階へと降りつつある。このとき、３階における操作盤１２の「下降ボタン」が押されて点灯している。また、エレベータ籠１１の中の人数は定員に達しており、かつ誰も３階で降りる予定はない。このとき、エレベータ制御手段１０は、エレベータ籠１１を３階に停止予定である。ところが、エレベータ籠１１内の超音波センサ２を用いたエレベータ籠１１内の人数カウントの結果は、エレベータ籠１１内の人員が定員に達していることを示している。この人数カウント結果は、信号処理手段３０からエレベータ制御手段１０に通知され、エレベータ制御手段１０はエレベータ籠１１を３階に停止させることなく下降させる。これにより、３階における無駄な停止が回避され、効率的なエレベータ運転が実現する。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、受波素子アレイ３は、図６（ｂ）に示すものの他に、１次元に配列された複数の受波素子３１を有するものとして構成でき、このような受波素子アレイ３を、縦横に組み合わせて用いることができる。また、受波素子３１を２次元に配列する場合、図６（ｂ）に示すような縦横それぞれ一列づつ９個（５＋５−１＝９）配列する以外に、縦横の全面に２５個（５×５＝２５）配列してもよい。このような多数の受波素子３１を有する受波素子アレイを用いる場合、適宜必要な受波素子３１を選択して電子スキャンを行うことにより、センサの使用状況に即して効率的な人検知を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る超音波センサを備えたエレベータ装置の断面図。同上エレベータ装置に用いられる超音波センサ及び信号処理手段のブロック構成図。同上超音波センサの送波素子の断面図。同上送波素子が送波する超音波波形図。同上超音波センサの送波素子を駆動する駆動回路の回路図。（ａ）は同上超音波センサの受波素子の断面図、（ｂ）は同受波素子を２次元配列して形成した超音波センサの平面図。同上超音波センサの受波信号を処理する回路のブロック構成図。同上超音波センサの模式的斜視図。同上超音波センサの人検知動作を説明するための人分布例を示す図。同上超音波センサに入射する超音波の入射方向と波面の関係を示す図。同上超音波センサからの超音波信号を遅延加算処理する説明する図。（ａ）（ｂ）は同上超音波センサからの超音波信号を遅延加算して得られた例を示す波形図。同上超音波センサによる検知結果を表示するための距離画像の構成例を示す図。（ａ）は距離画像生成の例を示すための生画像サンプルを示す図、（ｂ）は（ａ）に示される状況を距離画像化した図。同上エレベータ装置の他の実施形態を説明する断面図。同上エレベータ装置のさらに他の実施形態を説明する断面図。

符号の説明

１エレベータ装置
２超音波センサ
１０エレベータ制御手段
１１エレベータ籠
２１送波素子
３０信号処理手段
３１受波素子
２２超音波反射物体
３５人検知手段
３６距離画像生成手段
３７人数カウント手段
Ｇ１距離画像

Claims

超音波を送波する１つの送波素子及び前記送波素子から送波されて超音波反射物体によって反射される超音波を受波するため所定の波長間隔以下で１次元又は２次元に配列された複数の受波素子を有する超音波センサと、前記超音波センサが出力する信号を処理する信号処理手段と、エレベータ籠の昇降を制御するエレベータ制御手段と、を備えたエレベータ装置において、
前記超音波センサは、エレベータ籠の内部及びエレベータ籠が停止する各階のエレベータ乗降口に備えられて間欠的に超音波の送波と受波を繰り返えして反射超音波信号を出力し、
前記信号処理手段は、前記反射超音波信号に対し、各受波素子が臨む前方方向に略垂直かつ互いに交わる２方向について角度分解能に応じた遅延加算処理を行うことにより距離画像を生成する手段と、前記により生成された距離画像を用いて人を検知する手段と、前記により検知した人数をカウントする手段と、を備え、
前記エレベータ制御手段は、前記信号処理手段から出力される人数のカウント結果に基づいてエレベータ籠の昇降制御を行うことを特徴とするエレベータ装置。
前記信号処理手段による前記エレベータ籠内の人数カウントは、エレベータ籠の扉の開閉と同期して行うことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ装置。