JP2008510961A - Mems系空間安全赤外線センサ装置及びガス又は蒸気の検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】FOVから集められた赤外線(IR)エネルギー光線を反射するためのミラーアレイ状のミラー要素を有する微小電気機械システム(MEMS)及びMEMSアレイで反射されたIRエネルギーを検出しかつIRエネルギーを出力信号に変換するIRエネルギー検出器を備えるように構成する。プロセッサーは、制御された信号を変化させることによって又は一から他の合焦要素へ切り替えることによってMEMSミラーアレイの要素の角度を調整する。方法は、IR検出器の活性要素にIR信号を反射するようにMEMSミラーアレイを位置決めすること、及びFOVのiTH部分からIRエネルギーを集めることによって空間の体積における検出をすることを含む。
Description
の前記IRエネルギー光線を合焦させるステップと、ステップ(b2)のIRエネルギー光線をフィルタにかけるステップと、ステップ(b3)のIRエネルギー光線を前記MEMSミラーアレイによって検出器に反射させるステップと、ステップ(b4)の検出器によって前記IRエネルギー光線を検出するステップと、ステップ(b5)のIRエネルギー光線を出力信号に変換するステップと、ステップ(b6)の出力信号を増幅するステップと、ステップ(b7)の出力信号をアナログからデジタルに変換ステップと、ステップ(b8)の出力信号を、検出を知らせる前にプロセッサーによって処理するステップと、を含むことができる。出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、空圧、及び水圧のうちの1つであることができる。この方法は、ステップ(b9)の前記MEMSミラーアレイがスキャンニングによって全てのミラーアレイ要素を測定するように制御するステップ、をさらに含むことができる。この方法は、ステップ(g)の全てのミラーアレイ要素が測定されたか否かを決定するステップと、ステップ(h1)のノーの場合、ステップ(b)〜(f)を繰り返すステップと、ステップ(h2)のイエスの場合、前記視野のスキャンを保存するステップと、ステップ(i)のスキャンの結果を処理するステップと、ステップ(j)の狭帯域フィルタを有する検出器によって受信された前記IRエネルギー光線の広帯域フィルタを有する検出器によって受信された前記IRエネルギー光線に対する比率の変化を所定時間検出することによって、スキャンの結果に基づきガス又は蒸気が検出されたか否かを決定するステップと、ステップ(k1)のイエスの場合、アラームを知らせるステップと、ステップ(k2)のタブン(メイビー)の場合、ステップ(b)〜ステップ(f)のガス又は蒸気が検出されると思われる空気路を再スキャンすることで温度を測定するステップに戻るステップと、ステップ(k3)のノーの場合、ステップ(b)〜(f)に戻るステップと、をさらに含むことができる。ステップ(j)は、ステップ(j’)の所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を算出することによって行われることができる。ステップ(j)は、ステップ(j”)の所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均に対する比率を算出するステップによって行われることができる。ステップ(j)は、ステップ(j”’)の所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を平均化するステップによって行われることができる。全ての場合、所定時間、1より著しく小さい値を有する前記ピーク値の比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、1に接近した値を有する前記ピーク値の比率は、前記狭帯域及び広帯域IR検出器の自己較正を可能とする、IR出力及び周辺光の少なくとも1つのシフトを示す。算出された比率の大きさは、存在するガス又は蒸気の濃度に比例する。ステップ(b)〜(f)の前記IRエネルギー及び温度を測定するステップは、ステップ(b1’)の前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つのミラーの角度を調整するように信号コントローラーに命令するステップ、及びステップ(b1”)の前記IR源のエネルギー及び前記IRレファレンスの温度の測定に続き前記MEMSミラーアレイがチョッピングモードで一から他の合焦要素に切り替わるように調整することを信号コントローラーに命令するステップ、の少なくとも1つのステップを含むことができる。ステップ(b1’)の信号コントローラーに少なくとも1つのミラー要素の角度を調整するように命令するステップは、その角度位置を切り替えることによって行われることができる。ステップ(b3)の角度を調整するステップは、ステップ(b4)の前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つの要素に対する制御信号を変化させるステップを含むことができる。ステップ(b2)の前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つの要素に対する制御信号を変化させるステップは、前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つのミラー要素の動きを起こさせ、制御信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、空圧、及び水圧のうちの1つであることができ、ステップ(b2)の前記MEMSミラーアレイに対する電気的制御信号を変化させることは、熱膨張及び静電気力の少なくとも1つによって動きを引き起こす。合焦要素は、(a)レンズ要素、及び(b)ミラー合焦要素のうちの少なくとも1つから構成される。ステップ(k2)のガス又は蒸気が検出されると思われる空気路を再スキャンするステップは、ステップ(k2’)の所定のスキャン比率で再スキャンするステップ、及びステップ(k2”)の異なるスキャン比率で再スキャンするステップ、のうちの少なくとも1つのステップを含むことができる。
ガス検出ステップは、狭帯域フィルタ112Nを備えた検出器で受信したIRエネルギー光線の減少を測定することによって開始する。更に、検出器システムを較正するステップは、広帯域フィルタ112Wを備えた検出器で受信したIRエネルギー光線を測定することによって開始する。
(1)スイープあるいはノンチョッピング・スキャンをシミュレーションするMEMSミラーアレイの多数のステップあるいは連続動作、
(2)個々のレンズ要素を一つずつ評価する有限数の離散的ステップ、
(3)MEMSミラーアレイの多数のステップあるいは連続動作によるチョッピングスキャン、
(4)有限数の離散的ステップによるチョッピングスキャン。
Claims (83)
- 視野(FOV)を含む空間の体積内への侵入を検出するための空間安全装置であって、前記侵入は前記FOVを含む前記空間の体積におけるガス又は蒸気であり、前記FOVは、
IRエネルギー光線を発光する赤外線(IR)エネルギーレファレンス源と、
検出されるべきポテンシャルガス又は蒸気の試料を提供し、かつ前記IRエネルギー光線がそれを経由して通過する前記空間の体積からの空気路と、
前記IRエネルギーレファレンス源で発光された前記IRエネルギー光線を平行化するための、前記IRエネルギー源及び前記空気路の間の平行化レンズと、
前記空気路からの前記平行化されたIRエネルギー光線を合焦させるための合焦要素と、を有し、
前記空間安全装置は、さらに、
前記平行化されたIRエネルギー光線にフィルタをかけるための狭帯域バンドパスフィルタ要素(前記IRエネルギー光線は前記狭帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する)と、
前記狭帯域バンドパスフィルタからの前記狭帯域IRエネルギー光線を反射するための微小電気機械システム(MEMS)ミラーアレイと、
前記MEMSアレイで反射された前記狭帯域IRエネルギー光線の変化を検出し、かつ前記狭帯域IRエネルギー光線を出力信号に変換するためのIRエネルギー検出器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を増幅するための増幅器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するためのアナログ−デジタル変換器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を処理するためのプロセッサーと、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を保存するためのメモリーストレージと、
前記平行化されたIRエネルギー光線にフィルタをかけるための広帯域バンドパスフィルタ要素(前記IRエネルギー光線は前記広帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する)と、
前記広帯域バンドパスフィルタからの前記広帯域IRエネルギー光線を反射するための微小電気機械システム(MEMS)ミラーアレイと、
前記MEMSアレイで反射された前記広帯域IRエネルギー光線を検出し、かつ前記広帯域IRエネルギー光線を出力信号に変換するためのIRエネルギー検出器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を増幅するための増幅器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するためのアナログ−デジタル変換器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を処理するためのプロセッサーと、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を保存するためのメモリーストレージと、
前記IR源及びこのIRレファレンスの間で前記MEMSミラーアレイを切り替えることでレファレンス信号が得られることを可能にするIRレファレンスと、
前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つのミラー要素の角度を調整するコントローラーと、
前記狭帯域検出器から受けた前記IRエネルギー光線における変化に対応した出力信号における変化に応答して、ガス又は蒸気の検出を知らせるアラームと、を備える空間安全装置。 - 前記出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、気圧、及び水圧のうちの1つである請求項1に記載の空間安全装置。
- 前記コントローラーは、前記MEMSミラーアレイの前記少なくとも1つのミラー要素に対する制御信号を変化させることによって角度を調整する請求項1に記載の空間安全装置。
- 前記出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、気圧、及び水圧のうちの1つである請求項3に記載の空間安全装置。
- 前記制御信号は、電気であり、かつ前記コントローラーは、前記MEMSミラーアレイに対する電圧又は電流を変化させて、前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つのミラー要素の動きを引き起こす請求項3に記載の空間安全装置。
- 前記電圧又は電流の変化は、熱膨張及び静電気力の少なくとも1つによって動きを引き起こす請求項5に記載の空間安全装置。
- 前記コントローラーは、前記MEMSミラーアレイを、チョッピングモードで前記FOVを横切ることで、前記IR検出器の前記FOVを横切るように作動させる請求項1に記載の空間安全装置。
- 前記チョッピングモードで前記FOVを横切ることは、増分重複ステップで前記FOVを横切ることによって成し遂げられる請求項7に記載の空間安全装置。
- 前記チョッピングモードで前記FOVを横切ることは、離散有限ステップで前記FOVを横切ることによって成し遂げられる請求項7に記載の空間安全装置。
- 前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも1つを検出するためのレファレンス値を提供するIR源をさらに備える請求項7に記載の空間安全装置。
- 前記MEMSミラーアレイは、カーブミラーの有限要素表示をシミュレートするためにそれぞれ回転が可能なミラー要素から構成される請求項1に記載の空間安全装置。
- 前記MEMSミラーアレイは、フラットミラーの有限要素表示をシミュレートするために形成されたミラー要素から構成される請求項1に記載の空間安全装置。
- 検出器アセンブリーは、
前記狭帯域フィルタ要素及び前記広帯域フィルタ要素の少なくとも1つと、
セラミック基板上に配置される前記狭帯域MEMSミラーアレイ及び前記広帯域MEMSミラーアレイの少なくとも1つと、
前記MEMSアレイによって反射された前記IRエネルギー光線を検出するために配置される前記狭帯域IRエネルギー光線検出器及び前記広帯域IRエネルギー光線検出器の少なくとも1つと、を備える請求項1に記載の空間安全装置。 - 前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域フィルタ要素及び前記広帯域フィルタ要素の両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域フィルタ要素を前記広帯域フィルタ要素から分離する請求項13に記載の空間安全装置。 - 前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域MEMSミラーアレイ及び前記広帯域MEMSミラーアレイの両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域MEMSミラーアレイを前記広帯域MEMSミラーアレイから分離する請求項13に記載の空間安全装置。 - 前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域IRエネルギー光線検出器及び前記広帯域IRエネルギー光線検出器の両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域IRエネルギー光線検出器を前記広帯域IRエネルギー光線検出器から分離する請求項13に記載の空間安全装置。 - 前記狭帯域IRフィルタ要素及び前記広帯域IRフィルタ要素の少なくとも1つを囲む検出器アセンブリー筐体と、
セラミック基板上に配置される前記狭帯域MEMSミラーアレイ及び前記広帯域MEMSミラーアレイの少なくとも1つと、
前記MEMSアレイによって反射された前記IRエネルギー光線を検出するために配置される前記狭帯域IRエネルギー光線検出器及び前記広帯域IRエネルギー光線検出器の少なくとも1つと、
前記検出器アセンブリー筐体に合体する検出器アセンブリー筐体ベースと、をさらに備える請求項13に記載の空間安全装置。 - 前記検出器アセンブリー筐体ベースは、プリント基板に合体する少なくとも5本のピンをさらに備える請求項17に記載の空間安全装置。
- 前記ピンの1本は電力を受け、前記ピンの1本はグランドであり、前記ピンの1本は前記狭帯域IR検出器からの信号を送信し、前記ピンの1本は前記広帯域IR検出器からの信号を送信し、及び前記ピンの1本はMEMS制御信号を提供する請求項18に記載の空間安全装置。
- 前記検出器アセンブリーは、プリント基板に合体される請求項13に記載の空間安全装置。
- 前記プリント基板は、
前記出力信号を増幅する少なくとも1つの前記増幅器と、
前記検出器からの前記出力信号を変換する少なくとも1つの前記アナログ−デジタル変換器と、
前記出力信号を処理する前記プロセッサーと、
前記出力信号を保存する前記メモリーストレージと、
少なくとも1つの前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つのミラー要素の角度を調整する前記コントローラーと、
ガス又は蒸気の検出を知らせるアラームと、を備える請求項20に記載の空間安全装置。 - 前記プリント基板及び前記検出器アセンブリーは、囲い筐体内に配置されるとともに前記囲い筐体に合体する囲いベース上に配置され、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも1つのMEMSミラーアレイが前記囲い筐体内のウインドーを介して前記IRエネルギー光線を受信することができる請求項21に記載の空間安全装置。
- 前記検出器アセンブリーは、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも1つのMEMSミラーアレイが前記プリント基板に平行となり、かつ前記プリント基板が前記囲いベースに対しておよそ30°〜45°の角度で配置されるように、前記プリント基板上に配置される請求項21に記載の空間安全装置。
- 前記ウインドーは、前記IRエネルギー光線を合焦させる合焦要素から構成される請求項22に記載の空間安全装置。
- 前記囲い筐体は、前記ウインドーの近傍に配置されるIR源をさらに備え、前記MEMSミラーアレイが前記IRエネルギーを前記IR源から受けるとともに前記IR検出器要素に反射する請求項22に記載の空間安全装置。
- 前記IR源は、前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも1つを検出するためのレファレンス値を提供する請求項25に記載の空間安全装置。
- 前記狭帯域フィルタでフィルタをかけられた前記出力信号が複数のピーク値を有し、前記複数の狭帯域ピーク値の少なくとも1つがIR吸収を示す前記空気路内のガス又は蒸気濃度を示すこと、及び
前記広帯域フィルタでフィルタをかけられた前記出力信号が複数のピーク値を有し、前記複数の広帯域ピーク値の少なくとも1つの振幅のシフトが前記IR源の前記出力電力のシフトを示すこと、のうちの少なくとも1つから構成される請求項1に記載の空間安全装置。 - 前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を算出する請求項27に記載の空間安全装置。
- 所定時間、1より著しく小さい値を有する前記ピーク値の比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、1に接近した値を有する前記ピーク値の比率は、前記狭帯域及び広帯域IR検出器の自己較正を可能とする、IR出力及び周辺光の少なくとも1つのシフトを示す請求項28に記載の空間安全装置。
- 前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均に対する比率を算出する請求項27に記載の空間安全装置。
- 所定時間、1より著しく小さい値を有する前記瞬時ピーク値の平均の前記比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、1に接近した値を有する前記ピーク値の平均の前記比率は、前記狭帯域及び広帯域IR検出器の自己較正を可能とする、IR出力及び周辺光の少なくとも1つのシフトを示す請求項30に記載の空間安全装置。
- 前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を平均化する請求項27に記載の空間安全装置。
- 所定時間、1より著しく小さい値を有する平均比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、1に接近した値を有する前記平均比率は、前記狭帯域及び広帯域IR検出器の自己較正を可能とする、IR出力及び周辺光の少なくとも1つのシフトを示す請求項32に記載の空間安全装置。
- 前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つのミラー要素の角度を調整する前記コントローラーは、前記少なくとも1つのミラー要素の角度位置を切り替える請求項1に記載の空間安全装置。
- 視野(FOV)を含む空間の体積内への侵入を検出する空間安全装置であって、前記侵入は前記FOVを含む前記空間の体積におけるガス又は蒸気であり、前記FOVは、
IRエネルギー光線を発光する赤外線(IR)エネルギーレファレンス源と、
検出されるべきポテンシャルガス又は蒸気の試料を提供し、かつ前記IRエネルギー光線がそれを経由して通過する前記空間の体積からの空気路と、
前記IRエネルギーレファレンス源で発光された前記IRエネルギー光線を平行化する、前記IRエネルギー源及び前記空気路の間の平行化レンズと、
前記空気路からの前記平行化されたIRエネルギー光線を合焦させる複数の合焦要素と、を有し、
前記空間安全装置は、さらに、
前記平行化されたIRエネルギー光線にフィルタをかける狭帯域バンドパスフィルタ要素(前記IRエネルギー光線は前記狭帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する)と、
前記狭帯域バンドパスフィルタからの前記狭帯域IRエネルギー光線を反射する微小電気機械システム(MEMS)ミラーアレイと、
前記MEMSアレイで反射された前記狭帯域IRエネルギー光線における低下を検出し、かつ前記狭帯域IRエネルギー光線を出力信号に変換するIRエネルギー検出器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を増幅する増幅器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するアナログ−デジタル変換器と、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を処理するプロセッサーと、
前記狭帯域検出器からの前記出力信号を保存するメモリーストレージと、
前記平行化されたIRエネルギー光線にフィルタをかける広帯域バンドパスフィルタ要素(前記IRエネルギー光線は前記広帯域バンドパスフィルタ要素を通過する前に前記空気路を通過する)と、
前記広帯域バンドパスフィルタからの前記広帯域IRエネルギー光線を反射する微小電気機械システム(MEMS)ミラーアレイと、
前記MEMSアレイで反射された前記広帯域IRエネルギー光線を検出し、かつ前記広帯域IRエネルギー光線を出力信号に変換するIRエネルギー検出器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を増幅する増幅器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号をアナログからデジタルに変換するアナログ−デジタル変換器と、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を処理するプロセッサーと、
前記広帯域検出器からの前記出力信号を保存するメモリーストレージと、
前記IR源及びこのIRレファレンスの間で前記MEMSミラーアレイを切り替えることでレファレンス信号が得られることを可能にするIRレファレンスと、
前記IR源及び前記IRレファレンスの間を交互に切り替えるチョッピングモードで合焦要素間を切り替えることによって前記MEMSミラーアレイを調整するコントローラーと、
前記狭帯域検出器から受けた出力信号における変化に応答して、ガス又は蒸気の検出を知らせるアラームと、を備える空間安全装置。 - 前記合焦要素は、(a)レンズ要素及び(b)ミラー合焦要素の少なくとも1つである請求項35に記載の空間安全装置。
- 前記出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、気圧、及び水圧のうちの1つである請求項36に記載の空間安全装置。
- 前記コントローラーは、前記MEMSミラーアレイを、チョッピングモードで前記FOVを横切ることで、前記IR検出器の前記FOVを横切るように作動させる請求項37に記載の空間安全装置。
- 前記コントローラーは、前記MEMSミラーアレイが合焦要素間を増分重複ステップで切り替わるように制御する請求項38に記載の空間安全装置。
- 前記コントローラーは、前記MEMSミラーアレイが合焦要素間を離散有限ステップで切り替わるように制御する請求項38に記載の空間安全装置。
- 前記空間安全システムの改竄及び劣化のうちの少なくとも1つを検出するためのレファレンス値を提供するIR源をさらに備える請求項35に記載の空間安全装置。
- 前記MEMSミラーアレイは、カーブミラーの有限要素表示をシミュレートするためにそれぞれ回転が可能なミラー要素から構成される請求項35に記載の空間安全装置。
- 前記MEMSミラーアレイは、フラットミラーの有限要素表示をシミュレートするために形成されたミラー要素から構成される請求項35に記載の空間安全装置。
- 検出器アセンブリーは、
前記フィルタ要素と、
セラミック基板上に配置されるMEMSミラーアレイと、
前記MEMSアレイによって反射されたIR光線を検出するために配置される前記IRエネルギー光線検出器と、を備える請求項35に記載の空間安全装置。 - 前記検出器アセンブリーは、
前記狭帯域IRフィルタ要素及び前記広帯域IRフィルタ要素の少なくとも1つを囲む検出器アセンブリー筐体と、
セラミック基板上に配置される前記狭帯域及び前記広帯域MEMSミラーアレイの少なくとも1つと、
前記MEMSアレイによって反射された前記IRエネルギー光線を検出するために配置される前記狭帯域IRエネルギー光線検出器及び前記広帯域IRエネルギー光線検出器の少なくとも1つと、
前記検出器アセンブリー筐体に合体する検出器アセンブリー筐体ベースと、
をさらに備える請求項44に記載の空間安全装置。 - 前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域IRフィルタ要素及び前記広帯域IRフィルタ要素の両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域IRフィルタ要素を前記広帯域IRフィルタ要素から分離する請求項45に記載の空間安全装置。 - 前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域MEMSミラーアレイ及び前記広帯域MEMSミラーアレイの両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域MEMSミラーアレイを前記広帯域MEMSミラーアレイから分離する請求項45に記載の空間安全装置。 - 前記検出器アセンブリーは、前記狭帯域IRエネルギー光線検出器及び前記広帯域IRエネルギー光線検出器の両方を備え、及び
仕切りが、前記狭帯域IRエネルギー光線検出器を前記広帯域IRエネルギー光線検出器から分離する請求項45に記載の空間安全装置。 - 前記検出器アセンブリー筐体ベースは、プリント基板に合体する少なくとも5本のピンをさらに備える請求項45に記載の空間安全装置。
- 前記ピンの1本は電力を受け、前記ピンの1本はグランドであり、前記ピンの1本は前記狭帯域IR検出器からの信号を送信し、前記ピンの1本は前記広帯域IR検出器からの信号を送信し、及び前記ピンの1本はMEMS制御信号を提供する請求項49に記載の空間安全装置。
- 前記検出器アセンブリーは、プリント基板に合体される請求項44に記載の空間安全装置。
- 前記プリント基板は、
前記出力信号を増幅する少なくとも1つの前記増幅器と、
前記検出器からの前記出力信号を変換する少なくとも1つの前記アナログ−デジタル変換器と、
前記出力信号を処理する前記プロセッサーと、
前記出力信号を保存する前記メモリーストレージと、
前記IR源及び前記IRレファレンスの間を交互に切り替えるチョッピングモードで合焦要素間を切り替えることによって前記MEMSミラーアレイを調整する前記コントローラーと、
ガス又は蒸気の検出を知らせるアラームと、を備える請求項39に記載の空間安全装置。 - 前記プリント基板及び前記検出器アセンブリーは、囲い筐体内に配置されるとともに前記囲い筐体に合体する囲いベース上に配置され、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも1つのMEMSミラーアレイが前記囲い筐体内のウインドーを介して前記IRエネルギー光線を受信することができる請求項52に記載の空間安全装置。
- 前記検出器アセンブリーは、前記検出器アセンブリー内の前記少なくとも1つのMEMSミラーアレイが前記プリント基板に平行となり、かつ前記プリント基板が前記囲いベースに対しておよそ30°〜45°の角度で配置されるように、前記プリント基板上に配置される請求項53に記載の空間安全装置。
- 前記ウインドーは、前記IRエネルギー光線を合焦させる合焦要素から構成される請求項53に記載の空間安全装置。
- 前記囲い筐体は、前記ウインドーの近傍に配置されるIR源をさらに備え、前記少なくとも1つのMEMSミラーアレイが前記IRエネルギーを前記IR源から受けるとともに前記IR検出器要素に反射し、前記IR源は、前記空間安全装置の改竄及び劣化のうちの少なくとも1つを検出するためのレファレンス値を提供する請求項53に記載の空間安全装置。
- 前記狭帯域フィルタでフィルタをかけられた前記出力信号が複数のピーク値を有し、前記複数の狭帯域ピーク値の少なくとも1つの振幅のシフトがIR吸収を示す前記空気路内のガス又は蒸気濃度の存在を示すこと、及び
前記広帯域フィルタでフィルタをかけられた前記出力信号が複数のピーク値を有し、前記複数の広帯域ピーク値の少なくとも1つの振幅のシフトが前記IR源の前記出力電力のシフトを示すこと、のうちの少なくとも1つから構成される請求項35に記載の空間安全装置。 - 前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を算出する請求項57に記載の空間安全装置。
- 所定時間、1より著しく小さい値を有する前記ピーク値の比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の存在を示し、また、所定時間、1に接近した値を有する前記ピーク値の比率は、前記狭帯域及び広帯域IR検出器の自己較正を可能とする、IR出力及び周辺光の少なくとも1つのシフトを示す請求項58に記載の空間安全装置。
- 前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均に対する比率を算出する請求項57に記載の空間安全装置。
- 所定時間、1より著しく小さい値を有する前記瞬時ピーク値の平均の前記比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の存在を示し、また、所定時間、1に接近した値を有する前記ピーク値の平均の前記比率は、前記狭帯域及び広帯域IR検出器の自己較正を可能とする、IR出力及び周辺光の少なくとも1つのシフトを示す請求項60に記載の空間安全装置。
- 前記プロセッサーは、所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を平均化する請求項57に記載の空間安全装置。
- 所定時間、1より著しく小さい値を有する平均比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の存在を示し、また、所定時間、1に接近した値を有する前記平均比率は、前記狭帯域及び広帯域IR検出器の自己較正を可能とする、IR出力及び周辺光の少なくとも1つのシフトを示す請求項62に記載の空間安全装置。
- 視野(FOV)を含む空間の体積内への侵入を検出する方法であって、前記侵入は前記視野(FOV)内の空気路を含む前記空間の体積におけるガス又は蒸気であり、前記方法は、
a)IR検出器の活性要素に対し平行化された赤外線(IR)エネルギー光線を反射するための微小電気機械システム(MEMS)ミラーアレイ、狭IR帯域バンドパスフィルタによってフィルタをかけられ平行化された光線の一部、広IR帯域バンドパスフィルタによってフィルタをかけられ平行化された光線の一部、前記MEMSミラーアレイに対し前記空気路の末端に配置されるIRエネルギー源を位置決めするステップと、
b)前記狭IR帯域バンドパスフィルタ及び狭IR帯域検出器を介して前記空気路の末端における前記IR熱源のIRエネルギーを所定のスキャンレートで測定するステップと、
c)前記狭IR帯域バンドパスフィルタ及び狭IR帯域検出器を介して前記MEMSミラーアレイにおける既知のレファレンス温度のポイントの温度を所定のスキャンレートで測定するステップと、
d)前記広IR帯域バンドパスフィルタ及び広IR帯域検出器を介して前記空気路の末端における前記IR熱源のIRエネルギーを所定のスキャンレートで測定するステップと、
e)前記広IR帯域バンドパスフィルタ及び広IR帯域検出器を介して前記MEMSミラーアレイにおける既知のレファレンス温度のポイントの温度を所定のスキャンレートで測定するステップと、
f)前記広帯域フィルタを有する検出器によって受信されたIRエネルギー光線を測定することによって、検出器システムを較正するステップと、を含む侵入の検出方法。 - 前記ステップ(c)の前記狭IR帯域バンドパスフィルタ及び狭IR帯域検出器を介して前記MEMSミラーアレイにおける既知のレファレンス温度のポイントの温度を所定のスキャンレートで測定するステップ及び前記ステップ(d)の前記広IR帯域バンドパスフィルタ及び広IR帯域検出器を介して前記空気路における前記IR熱源のIRエネルギーを所定のスキャンレートで測定するステップは、それぞれ
(b’1)前記IRエネルギー光線を合焦させるステップと、
(b’2)前記IRエネルギー光線をフィルタにかけるステップと、
(b’3)前記IRエネルギー光線を前記MEMSミラーアレイによって検出器に反射させるステップと、
(b’4)前記検出器によって前記IRエネルギー光線を検出するステップと、
(b’5)前記IRエネルギー光線を出力信号に変換するステップと、
(b’6)前記出力信号を増幅するステップと、
(b’7)前記出力信号をアナログからデジタルに変換ステップと、
(b’8)前記出力信号を、検出を知らせる前にプロセッサーによって処理するステップと、を含む請求項64に記載の侵入の検出方法。 - 前記出力信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、気圧、及び水圧のうちの1つである請求項65に記載の侵入の検出方法。
- 前記ステップ(c)及び(d)は、それぞれ
(b’9)前記MEMSミラーアレイがスキャンニングによって全てのミラーアレイ要素を測定するように制御するステップ、をさらに含む請求項65に記載の侵入の検出方法。 - g)全てのミラーアレイ要素が測定されたか否かを決定するステップと、
h1)ノーの場合、ステップ(b)〜(f)を繰り返すステップと、
h2)イエスの場合、前記視野のスキャンを保存するステップと、
i)スキャンの結果を処理するステップと、
j)狭帯域フィルタを有する検出器によって受信された前記IRエネルギー光線の広帯域フィルタを有する検出器によって受信された前記IRエネルギー光線に対する比率の変化を所定時間検出することによって、スキャンの結果に基づきガス又は蒸気が検出されたか否かを決定するステップと、
k1)イエスの場合、アラームを知らせるステップと、
k2)メイビー(タブン)の場合、ステップ(b)〜ステップ(f)のガス又は蒸気が検出されると思われる空気路を再スキャンすることで温度を測定するステップに戻るステップと、
k3)ノーの場合、ステップ(b)〜(f)に戻るステップと、をさらに含む請求項67に記載の侵入の検出方法。 - ステップ(j)は、所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を算出することによって行われる請求項68に記載の侵入の検出方法。
- 所定時間、1より著しく小さい値を有する前記ピーク値の比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、1に接近した値を有する前記ピーク値の比率は、前記狭帯域及び広帯域IR検出器の自己較正を可能とする、IR出力及び周辺光の少なくとも1つのシフトを示す請求項69に記載の侵入の検出方法。
- ステップ(j)は、ステップ(j”)の所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の平均に対する比率を算出するステップによって行われる請求項68に記載の侵入の検出方法。
- 所定時間、1より著しく小さい値を有する前記瞬時ピーク値の平均の前記比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、1に接近した値を有する前記ピーク値の平均の前記比率は、前記狭帯域及び広帯域IR検出器の自己較正を可能とする、IR出力及び周辺光の少なくとも1つのシフトを示す請求項71に記載の侵入の検出方法。
- ステップ(j)は、ステップ(j”’)の所定時間、前記狭帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値の前記広帯域IR検出器の前記出力信号の瞬時ピーク値に対する比率を平均化するステップによって行われる請求項68に記載の侵入の検出方法。
- 所定時間、1より著しく小さい値を有する平均比率の発生は、前記空気路内のガス又は蒸気の濃度を示し、また、所定時間、1に接近した値を有する前記平均比率は、前記狭帯域及び広帯域IR検出器の自己較正を可能とする、IR出力及び周辺光の少なくとも1つのシフトを示す請求項73に記載の侵入の検出方法。
- ステップ(b)〜(f)の前記IRエネルギー及び温度を測定するステップは、
(b1’)前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つのミラー要素の角度を調整するように信号コントローラーに命令するステップ、及び
(b1”)前記IR源のエネルギー及び前記IRレファレンスの温度の測定に続き前記MEMSミラーアレイがチョッピングモードで一から他の合焦要素に切り替わるように調整することを信号コントローラーに命令するステップ、の少なくとも1つのステップを含む請求項68に記載の侵入の検出方法。 - ステップ(b1’)の信号コントローラーに少なくとも1つのミラー要素の角度を調整するように命令するステップは、その角度位置を切り替えることによって行われる請求項75に記載の侵入の検出方法。
- ステップ(b1’)の角度を調整するステップは、
b2)前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つの要素に対する制御信号を変化させるステップを含む請求項75に記載の侵入の検出方法。 - ステップ(b2)の前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つの要素に対する制御信号を変化させるステップは、前記MEMSミラーアレイの少なくとも1つのミラー要素の動きを起こさせる請求項77に記載の侵入の検出方法。
- 前記制御信号は、電圧、磁気圧力、光圧、音圧、気圧、及び水圧のうちの1つである請求項77に記載の空間安全装置。
- 前記制御信号は、電気的であり、前記ステップ(b2)の制御信号を変化させるステップは、熱膨張及び静電気力の少なくとも1つによって動きを引き起こすための電圧又は電流を変化させることによって行われる請求項77に記載の侵入の検出方法。
- 前記合焦要素は、(a)レンズ要素、及び(b)ミラー合焦要素のうちの少なくとも1つから構成される請求項75に記載の侵入の検出方法。
- ステップ(k2)のガス又は蒸気が検出されると思われる空気路を再スキャンするステップは、
k2’)所定のスキャン比率で再スキャンするステップ、及び
k2”)異なるスキャン比率で再スキャンするステップ、のうちの少なくとも1つのステップを含む請求項68に記載の侵入の検出方法。 - 前記ミラー要素は、検出器アセンブリー筐体の外部を視認するためのIRフィルタウインドーを有する前記検出器アセンブリー筐体内に配置されるスタート及びエンド位置ミラー要素であり、前記方法は、
前記検出器アセンブリー筐体の外部を視認するようにスタート及びエンド位置において前記ミラー要素の前記列及び行の少なくとも一部を方向付けるステップを含む請求項64に記載の空間の体積内への侵入を検出する方法。
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