JP2015537271A - 部屋の占有を感知する装置および方法 - Google Patents

Abstract

複数の部屋を具備するビルディングは、部屋占有感知装置を含んでいる。光源（２０）は一連の光パルス（２２）を放射し、複数の導波路は、光源から、部屋の中に位置している出力ノードに光を送り出し、信号取り込みユニット（３０）は、部屋の中の物体によって反射された光に起因する出力信号を受信する。装置は、部屋の中の、例えば人の動きを検出し、（ｉ）第１の放射された光パルスに応答して信号取り込みユニット（３０）において受信された信号の波形の形状と、第２の放射された光パルスに応答して信号取り込みユニットにおいて受信された信号（２４ｍ）の波形の形状との間の差を検出することと、（ｉｉ）反射された光パルスを、適切な出力ノードに関連付けること、したがって、その出力ノードに関係する部屋に関連付けることとによって、関係する部屋を把握する。【選択図】図２ａ

Description

発明の背景

本発明は部屋占有感知装置に関係する。排他的ではないが、より具体的には、複数の部屋と部屋占有感知装置とを備えるビルディングと、部屋の占有を感知するための対応する方法とに、この発明は関係する。

さまざまなアプリケーションにおいて、複数の部屋うちの、もしあれば、どの部屋が占有されているかを検出できることが望ましい。例えば、火事のような緊急のケースにおいて、あるいは、侵入盗犯または他の侵入者または認可されていない人を検出する際、ビルディングの中の多くの部屋のうちのどの部屋が占有されているかを迅速に評価するのに、このような機能は特に使用されるかもしれない。先行技術の部屋占有感知システムは、典型的に受動的な赤外線センサに基づいており、動く熱源からの赤外線放射における変化を監視することによって、受動的な赤外線センサは、比較的大きな動き、したがって、占有を検出する。しかしながらこのようなシステムは、いくつかのアプリケーションにおける使用に対して十分に感度が良くなく、部屋の中の比較的高い背景温度は、例えば正確さに悪影響することがある。より感度が良いアプリケーションに対しては、アクティブセンサシステムがより適切になるかもしれない。１つのこのようなアクティブセンサシステムは、無線周波数（ＲＦ）放射を使用し、１つ以上のＲＦ放射器による無線波放射のフィールドを生成させることと、１つ以上のＲＦ検出器を通して無線波放射のフィールドにおける変化を検出することとによって動作する。このような変化は、動きによってもたらされ、動きは関係する部屋における占有を示唆する。このようなＲＦ放射の波長および電力は、アプリケーションに適するように選択され、ビルディング中の壁を通して動きを検出できるように選択することができる。このようなＲＦベースのシステムにおける動き検出の感度および範囲は、正しく得ることが難しいことがある。しかしながら、誤った肯定検出がなされること（例えば、仕切り壁を通して、近接する部屋の中の動きを検出することに基づいて、部屋内に動きがあると間違って示唆すること）につながる、近接する部屋の中の動きが壁を通して検出されるという影響を、増加する感度は有することがある一方で、誤った肯定を適度なレベルに下げるレベルに感度を下げることは、確実に部屋占有を検出するためには動き検出システムを不十分な感度にするリスクとなることがある。

ＵＳ２０１０／００５３３３０（ヘリクソン他）は、シーンの３Ｄレーダーイメージを、シーンの３Ｄテンプレートと比較することによって動作する、レーダーベースのセキュリティセンサシステムを説明している。侵入者がシーンに入るとき、マイクロプロセッサが、レーダーセンサ出力と３Ｄテンプレートとの間の差を検出する。ＵＳ２０１０／００５３３３０のシステムは較正が要求され、較正は、シーン内の固定された物体に対処して、空間イメージ情報が比較される、予め決定された空間参照テンプレートを生成させる。任意の物体が動く場合（例えば、誰かが新たなロケーションに動くときの椅子）、誤認アラームを回避するために、システムを再較正する必要がある。ＵＳ２０１０／００５３３３０は、単一のシーン、例えば単一の部屋を監視する、比較的複雑な空間イメージングシステムである。複数の部屋を監視することは、複数のシステムを要求するように思われる。ＵＳ２０１０／００５３３３０の方法論は、部屋の空間イメージ、すなわち、複数のピクセルを含む３Ｄイメージ、を取り込むことに依存している。ＵＳ２０１０／００５３３３０のシステムは、監視されているシーンに関係する空間情報の検出に依存しており、これは結果として、部屋占有感知システムにとって比較的複雑で高価であろうシステムである。

ＧＢ２１２８８３６（ゼルウィガーウースター株式会社）は、認可されていない侵入に対して、別々の表面を、特に、ビルディングのドアまたは窓の開放を監視することに関係している。複数のパルス送信機からパルスで方向放射が放射され、送信機は規定された時間シーケンス中に動作する。各送信機は、同時に異なる方向にいくつかの別々のビームを放射し、各ビームは、表面によって反射され、対応する受信機において検出される前に、異なる距離を移動する。単一の送信機からのビームのそれぞれに対する送信パルスの送信時間は、距離ベクトルを表わす。距離ベクトルの何らかの変化は、監視されている空間を通り、ビームをさえぎる物体として解釈される。このようなケースにおいて、アラームがトリガされる。ＧＢ２１２８８３６のシステムは、どの距離ベクトルが変化したかを把握することによって、物体のロケーションを決定することが可能である。基本的に、ＧＢ２１２８８３６は、各送信機から放射される各ビームによるレーザー範囲発見方法を実行する。システムは、ビームベース毎の到着時間情報に依存する。（物体が部屋に入る前に、ビームＢ１はＴ１の到着時間を有し、ビームＢ２はＴ２の到着時間を有する一方で、物体が部屋に入った直後、ビームＢ１はＴ２の到着時間を有し、ビームＢ２はＴ１の到着時間を有するように）２つのビームの到着時間をスイッチさせる方法で物体が部屋に入ったというケースである場合、装置は、物体の存在の検出に失敗するだろう。したがって、ＧＢ２１２８８３６の方法の感度を向上させることができるだろう。ＵＳ４３１９３３２も、ＧＢ２１２８８３６のシステムと類似したシステムを開示している。

ＧＢ２３６１０５８（ブリティッシュテレコミュニケーションズ株式会社）は、単一光子検出技術を利用する、光学侵入者検出システムに関連している。レーザー光の短い多重光子パルスは、すべての方向に各パルスを散乱させる、散乱ターゲットに向けられている。散乱ターゲットは、部屋中のすべての方向に光子を散乱させる。光入力ポートは、部屋中のさまざまなロケーションに位置付けられている。（異なるそれぞれの光遅延をもたらす）異なる長さの光ファイバが、入力ポートを単一光子検出器の形態の高感度光検出器に接続する。使用する際に、光子は反射され、（光ファイバによってもたらされた光遅延の結果として、）異なる時間において、それぞれの入力ポートによって受信され、その後、単一の光子検出器によって検出される。安定した状態において、動きのない部屋は、各入力ポートに対してあるレベルの光子カウントレートを発生させるだろう。コンピュータは、測定されたカウントレートを、予め定められた、上側および下側しきい値と比較する。侵入者が部屋に入り、例えば、入力ポートのうちの１つ以上に到達する光のレベルを下げるとき、カウントレートは予測された最低しきい値を下回るだろう。その後、侵入者アラームがトリガされる。単一の光子検出技術の使用は、優れた感度を有するシステムを提供すると最初は見なされるかもしれない。しかしながら、提案の、このような検出器への依存は、いくつかの不利益をもたらすと考えられる。各感知ノードが、一度に単一の光子だけを検出器に送るように、レーザーの強度を細かく調節する必要があるだろうと思われるだろう。これはなぜなら、単一の光子検出器は典型的に、１つの光子によってトリガされたカウントイベントと、多くの光子によってトリガされたカウントイベントとを識別できないためである。

発明者に既知である先行技術の提案は、２つのカテゴリのうちの１つに分類される傾向がある。（例えば、ＧＢ２３６１０５８におけるように）範囲／時間ではなく、強度／電力の測定および比較、または、（例えば、ＧＢ２１２８８３６におけるように）強度／電力ではなく、範囲／時間の測定および比較のいずれかがある。

本発明は上記で言及した問題のうちの１つ以上を軽減することを探求する。代替的にまたは追加的に、向上した部屋占有システムを、好ましくは、部屋の中の占有者の、または、部屋の中の占有者によってもたらされる、わずかな動きに向上した感度を提供する、向上した部屋占有システムを本発明は探求する。

一連の光パルスを放射するように構成されている少なくとも１つの光源と、複数の導波路であって、導波路のうちの少なくともいくつかのは、光源から、ビルディングの中の１つ以上の部屋の中に位置している１つ以上の出力ノードに光を送り出すように構成されている複数の導波路と、監視されている特定のまたは各部屋の中の物体によって反射された光に起因する出力信号を受信する少なくとも１つの信号取り込みユニットと、信号プロセッサとを具備する部屋占有感知装置を、第１の態様にしたがって、本発明は提供する。本発明は、排他的ではないが、複数の部屋を備えるビルディングの占有を監視することに関連する特定のアプリケーションを有する。任意の１つの出力ノードを介して部屋に送り出され、その部屋の中の物体によって反射された光パルスを、任意の異なる部屋の中の出力ノードから（そして好ましくは、他の何らかの出力ノードから）端を発する反射された光パルスから識別できるように、装置は有利に構成されている。使用の際に、第１の放射された光パルスに応答して信号取り込みユニットにおいて受信された信号と、第２の放射された光パルスに応答して信号取り込みユニットにおいて受信された信号とを信号プロセッサが比較するように装置は構成されている。有利なことに、比較されるのは、信号の波形の形状である。したがって、本発明の装置の実施形態は、信号間の差を検出することによって、好ましくは、このような第１および第２の放射された光パルスからの反射された光パルスに起因し、信号取り込みユニットによって受信された信号の波形の形状を比較することによって、部屋の中の動きを有利に検出することができる。本発明の装置の実施形態は、反射された光パルスを、関係している部屋に関連付けることにより、（例えば、反射された光パルスを、適切な出力ノードに関連付けることにより、したがって、その出力ノードに関係する部屋に関連付けることにより）検出された動きが生じた特定の部屋を把握することが可能である。

ここで説明する方法で光源を使用することは、部屋の占有を把握できるようにするかもしれない一方で、部屋の外部の領域における動きからの誤った肯定のリスクを大幅に減らすこと可能にするかもしれない。その理由は、部屋のレイアウトは、１つの部屋から別の部屋に光を通すことを実質的に防ぐようなものであることが多いためである。典型的に、光を通さない仕切り壁によって、部屋は別々にされる。光のいくつかの波長を通す仕切りによって部屋が別々にされたとしても、光は、仕切りによって通されない（例えば、ガラス仕切りのケースでは、波長は適切な赤外波長であってもよい）動作波長のものが選択される。１つの出力ノードから端を発する反射された光パルスと別の出力ノードから端を発する反射された光パルスとを、装置が識別できるようにするために、適所における適切な光学素子および／または制御により、多くの部屋に対して１つの源を使用することが可能であるため、放射の源として光を使用することも、システムに対するより少ない放射の源の使用を促進するかもしれない。

それぞれの第１および第２の放射された光パルスからの反射された光パルスに起因し、信号取り込みユニットによって受信された信号間の差を、例えば、部屋への物体の動きまたは導入によってもたらされるような差を、検出する能力は、それぞれのパルス間の時間的な差を比較する装置によって達成できる。例えば、光のうちの少なくともいくつかが第１および第２のパルス間に異なって反射され、したがって、異なる長さのパスを通して移動し、したがって、結果的に反射された光信号の波形における時間的な差となる結果として、反射された光パルスの波形の形状は、異なるかもしれない。監視されている各部屋におけるシーンに関係する空間イメージ情報を検出する能力を有することは、本発明の実施形態によって提供されるタイプの部屋占有システムにとっては重要ではない。監視されているシーンにおける変化（例えば、部屋の中の物体の動き）を検出するために、パルスの波形間の時間的な差、特に、波形の（例えば、経時的に測定される信号強度の変動の波形の）形状における差、を使用することは、部屋の占有を検出する単純で簡潔な解決法を提供する。例えば、反射された光パルスの波形が時間によって変化する方法を使用することによって動作する部屋占有感知装置を有することは、イメージピクセルの大きなアレイの使用を、あるいは、空間イメージデータの検出または再構築を要求しない。

比較されるものが波形の形状である実施形態は、部屋における動きの検出のより高い感度を、および／または、部屋の中の環境における変化の検出のより高い感度を有利に提供できるかもしれない。部屋の中の環境における動きおよび／または変化のタイプに関係する情報は、どのように波形の形状が変化しているかを分析することによって抽出してもよい。どのように波形の形状が変化しているかの分析は、波形形状における差を使用して、範囲発見情報を抽出することを含んでいてもよい。上記で言及したように、先行技術の提案は、強度／電力の測定に、または、範囲／時間の測定のいずれかに依存する傾向があるが、このような提案とは対照的に、信号の波形の形状を比較する本発明の実施形態は、（強度対時間波形における差を検出するときに、強度／電力、および、範囲／時間の両方が事実上測定され、比較されるという点で）このようなアプローチの両方に有利であるかもしれない。

光は、周囲の光源からのパルスを識別するために十分な信号対ノイズ比を提供するように選択される強度および／または動作波長のものかもしれない。装置は、動作波長以外の波長の到来光を減衰させるためのフィルタを含んでいてもよい。

動きの検出に対して、制御された光源を利用する際に、本発明は、アクティブなシステムであり、検出器が周囲光またはシーンにおける温体からの赤外放射を利用する受動的なシステムではないと認識すべきだろう。

例えば、多くの（１０以上）部屋を有する大きなビルディングにおける、火事リスク安全および／または侵入者検出を確実にするために、本発明は、部屋占有を検出することに関連する特定のアプリケーションを有する。ビルディングは５より多い部屋を有していてもよく、１０より多い部屋を有していてもよい。好ましくは、部屋占有感知装置により、５より多い部屋（ことによると１０より多い部屋）が監視される。好ましくは、人の占有に対して設計されているビルディングの中の実質的にすべての部屋が、少なくとも１つの出力ノードに関係付けられ、各出力ノードは１つの部屋のみに関係付けられる。

オプション的に、出力ノードのうちの１つ以上が位置している部屋は、少なくとも１つの共有エリア、例えば、オープンプランエリア、廊下、キッチンまたは洗面所エリアを含んでいてもよい。用語「部屋」は、ビルディング内のこのようなエリアをその範囲内にカバーすると理解すべきである。したがって、本発明は、ビルディングの任意の部分における占有を監視するアプリケーションを有していてもよい。

上記で言及したように、使用の際に、好ましくは、信号の波形の形状を比較することによって、第１の放射された光パルスに応答して信号取り込みユニットにおいて受信された信号と、第２の放射された光パルスに応答して信号取り込みユニットにおいて受信された信号とを信号プロセッサが比較するように装置は構成されている。関係する２つの放射された光パルス間の識別のために単語「第１」および「第２」は、便宜的なラベルとして、この文脈中で使用していることをもちろん認識すべきだろう。例えば、「第１」および「第２」の光パルス間で受信される、他の放射された光パルスがあってもよい。しかしながら、第１および第２の光パルス間の時間は、５秒より少ないことが好ましく、したがって、部屋の占有は５秒毎に少なくとも一度確実にチェックされる。第１のパルスおよび第２のパルス間が比較的短い時間であることは、部屋の占有または他の状態が、ごく最近発生した参照に対して比較される（例えば、第１のパルスは、部屋の占有されていない状態に対する参照であり、これに対して、第２のパルスが事実上比較される）ことを事実上意味する。したがって、占有されているときの部屋内の物体の動き（例えば、椅子の位置）は、部屋が再度占有されなくなるときの、装置の再較正に対する何らかの必要性なく、対処される。第１のパルスは参照パルスとして使用してもよく、第２、第３、そして連続するパルスとの比較に対して使用してもよい。装置は、毎分少なくとも一度、後続するパルスが事実上比較される「第１のパルス」として、異なるパルスを使用してもよい。第１および第２の光パルス間の時間は、１ｍｓより長くてもよい。部屋占有感知装置は、メモリを有する電子データ記憶ユニットを含んでいてもよく、メモリ中に、多数の検出された波形の形状に関係するデータが記憶されていてもよい。後続する放射された光パルスに応答して、信号取り込みユニットにおいて受信された信号の波形の形状を、メモリ中に記憶されている波形の形状と比較するように、信号プロセッサは構成されていてもよい。後続する放射された光パルスに応答して、信号取り込みユニットにおいて受信された信号の波形の形状を、メモリ中に記憶されている複数の波形の形状と比較するように、信号プロセッサは構成されていてもよい。メモリ中に記憶されている複数の波形の形状は、ある前の時間
において放射された光パルスに応答して、信号取り込みユニットにおいて受信された信号に関連していてもよい。例えば、メモリ中に記憶されている複数の波形の記憶されている形状は、前５分間より前に放射された光パルスに応答して、信号取り込みユニットにおいて受信された信号に関連していてもよい。メモリ中に記憶されている複数の波形の記憶された形状は、前１時間より前に放射された光パルスに関連していてもよい。メモリ中に記憶されている複数の波形の記憶された形状は、前４時間より前に放射された光パルスに関連していてもよい。

信号プロセッサの少なくとも一部は、信号取り込みユニットの一部として形成されていてもよい。代替的に、信号プロセッサは、信号取り込みユニットから完全に分離されていてもよい。

好ましくは、信号プロセッサによって処理するために、反射された光パルスを、デジタル信号に変換するように装置は構成される。したがって、光信号を電気信号に変換するトランスデューサーがあってもよい。信号取り込みユニットは、光を直接受信することにより、複数の部屋の中の物体によって反射された光に起因する出力信号を受信するように構成されていてもよい。このようなケースにおいて、信号取り込みユニット自身は、１つ以上の光トランスデューサーを含んでいてもよい。光トランスデューサーは、光信号を電気信号に変換してもよい。代替的に、または追加的に、１つ以上の光トランスデューサーは、信号取り込みユニットから分離して、例えば、出力ノードを有する各部屋において、提供されていてもよい。このようなケースにおいて、信号取り込みユニットによって受信された出力信号は、部屋の中の反射された光から、光トランスデューサーによって変換された電気信号を含んでいてもよい。複数の異なる部屋のそれぞれの中の物体によって反射された光信号から電気信号を発生させるように構成されているトランスデューサーがあってもよい。このようなケースにおいて、トランスデューサーは光波形のシーケンスを受信するように構成されていてもよく、連続する光波形のそれぞれは、異なる部屋の中の光反射に関係付けられてもよい。したがって、１つのトランスデューサーは、１つの部屋の光反射を別の部屋の光反射から識別するために使用することができる。特定のまたは各トランスデューサーは、フォトダイオードの形態であってもよい。

好ましくは、特定のまたは各トランスデューサーは、ナノ秒（より好ましくは、ナノ秒の十分の一）の期間の光強度における変化の検出を可能にするのに十分な分解能を有する電気信号（または波形）に、変化する光信号（または波形）を変換できる。好ましくは、取り込みユニットおよび／または信号プロセッサは、１０〜１０００ピコ秒間のサンプリング期間を利用する。より高いサンプリングレートは、検出のより大きな分解能を提供し、部屋内のより少ない量の動きの検出を可能にするだろう。光は、１０ピコ秒中に約３ｍｍ移動し、ナノ秒（＝１０００ピコ秒）中に約３０ｃｍ移動する。好ましくは、２×１０^−１０秒（５ＧＳ^−１のオーダーのサンプルレート−すなわち、５ギガサンプル／秒＝５×１０^９サンプル／秒）の期間の光強度における変化の検出を可能にするように装置は構成されている。このようなケースにおいて、測定のこのような分解能を提供するために要求されるトランスデューサーは、比較的高価であるかもしれず、このようなケースにおいて、多くのノードを担当する１つのトランスデューサーを有することは、特に有利である。

各部屋は、部屋の中の反射された光を収集するための１つ以上の入力ノードを備えていてもよい。都合のよいことに、複数の導波路のうちの少なくともいくつかは、各部屋の中の１つ以上の入力ノードを介して、複数の部屋の中の物体によって反射された光を信号取り込みユニットに送り出すように構成されている。複数の導波路のうちの少なくともいくつかは、光源からの光を１つ以上の出力ノードに送り出すことと、反射された光を１つ以上の入力ノードから送り出すこととの両方をするように構成されている。したがって、同じ導波路は、光を送り出すことと、反射された光を受信することとの両方に使用してもよい。少なくとも１つの入力ノードは、出力ノードの機能も実行してもよい。（文脈がこのように許容する、ここでの「出力」ノードへのこのような参照は、「入力」ノードに等しく適用してもよく、逆もまた同じであってもよい。３つの主要なタイプのノード、すなわち、（ａ）入力ノード、（ｂ）出力ノード、または（ｃ）入力ノードと出力ノードの両方を実行するノードのうちの１つを参照して説明する特徴もまた、これらの３つのタイプのうちの異なる１つのノードに等しく適用してもよい。）例えば、ある部屋のレイアウト内で光が反射されるかもしれない方法を考慮して、部屋の中の出力ノードの数よりも、その部屋の中により多くの入力ノードを有することは有利であるかもしれない。各入力ノードは、所定の領域において、光を収集および／または検出するように構成されてもよいが、その領域内の異なる位置における光の強度または波長間を識別するように構成されないかもしれない。実際、各入力ノードは、単一のピクセルノードの形態であってもよい。部屋の中に構成されている多くのノードがあってもよいが、ノードの大部分は、好ましくは間隔をあけて互いに離してもよい。

ノードにはそれぞれ、部屋の意図したエリアを確実にカバーするように適した、適切なレンズを提供してもよい。例えばフレネルレンズを使用してもよい。

好ましくは部屋毎に使用される出力ノードの数は、さまざまなファクタに依存するだろう。例えば、およそ５平方メートルのフロアエリアを有する比較的狭いサイズの部屋は、単一の出力ノードによって監視することができると考えられる。したがって、ビルディング中に複数の部屋があってもよく、部屋のそれぞれにおいて、１つまたは２つだけの出力ノードが提供されていてもよい。ビルディング中に複数の部屋があってもよく、１つだけの出力ノードが提供されていてもよい。他のアプリケーションでは、それぞれが効率良く狭いエリアを監視する多くの出力ノードを有することが望ましいかもしれない。より多くの出力ノードを有することは、コストと、信号処理要求と、おそらくは、（例えば、単一の取り込みユニットおよび信号処理ユニットが、このような出力ノードからのすべての反射された信号を監視するために使用される場合）監視されている部屋のスキャンが完了するのにかかる時間とを増加させるかもしれない。しかしながら、より多くの出力ノードを有することは、部屋のどこで動きおよび／または占有が検出されたかを識別することの正確さおよび精度を向上させるかもしれない。したがって、ビルディング中に、少なくとも１つの部屋または領域があり、そこには、５より多い出力ノード、おそらくは１０より多い出力ノードが提供されていてもよい。複数のノードを有することは、ビルディング中の１つのロケーションからビルディング中の別の部分のロケーションへの、例えば人の、動きを装置が追跡すること（例えば、部屋内の１つのロケーションから、その部屋内の別のロケーションへの移動を追跡すること）も可能にできる。

光源は、レーザー光源であってもよい。レーザー光源は、好ましくは赤外線レーザーユニットの形態である。

有利なことに、１つの光源は、光を多数の出力ノードに送り出すように構成されている。したがって、正確さを提供するのに十分に高い仕様を持つ単一のレーザー源が、多くの部屋を担当してもよく、それにより、装置のコストが下がる。光源は、好ましくは０．１〜２００ナノ秒の間の期間をそれぞれ有するパルスを放射するように構成される。光源は、好ましくは１００ナノ秒より少ない期間をそれぞれ有するパルスを放射するように構成される。光源は、１ナノ秒より多い期間をそれぞれ有するパルスを放射するように構成されていてもよい。しかしながら、１ナノ秒より少ない期間をそれぞれ有する光パルスを有することが好ましい。光は１ナノ秒に約３０ｃｍ移動でき、２００ナノ秒に約６０ｍ移動できる。受信された波形（または、例えば２つ以上の出力ノードがある場合の複数の波形）は典型的に、放射されたパルスよりも長い期間を有するだろう。部屋の中のいくつかの物体は、出力／入力ノードにより近いかもしれないので、物体（および反射）を介して、出力ノードから入力ノードへ戻るルートは、他のルートよりも大幅に短くなる。部屋が、１０ｍであるとする、最大の大きさを有する場合、１つのパスに沿った光によって移動した距離と、別のパスに沿った光によって移動した距離の差は、容易に１０ｍ以上になるかもしれない。したがって、受信された（反射された）光パルスは、少なくとも３０ナノ秒である期間を、おそらくは１００ナノ秒より多い期間を有するかもしれない。各パルスは、矩形波パルスであることが好ましいが、矩形波パルスである必要はない。非矩形波も可能である。放射された連続するパルスは、実質的に同じ形状を有していることが好ましい。各パルスは、パルスのバーストを含んでいてもよく、または、そうでなければ変調してもよい。

導波路は便利なことに、光ファイバケーブルの形態である。

上記で言及したように、任意の１つの出力ノードを介して部屋に送り出され、その部屋の中の物体によって反射された光パルスと、他の何らかの出力ノードから端を発する反射された光パルスとを装置は有利に識別することができる。これは、任意の適切な方法によって達成することができる。光パルスの幅（期間）が比較的狭い、説明した実施形態において、パルスのタイミングは、どのノードからパルスが反射されているかを決定するために使用される。好ましくは、装置は、１つの部屋に送り出される光と、次の部屋に送り出される光との間の時間遅延をもたらす。多くの部屋に単一の光源を使用するとき、単一のパルスを放射することと、複数の異なる出力ノードに送り出すためにそのパルスを分割することと、放射される時間において連続するパルス間に遅延を有して、パルスが、各出力ノードから放射されるのに十分なようにこのような各出力ノードへのパスの長さを確実に異ならせることによって、これは達成されるかもしれない。したがって、反射されたパルスは、その後、互いに時間的に別々にされ、反射された光パルスが端を発する出力ノードを装置が決定できるようにする。便利なことに、出力ノードに光を送り出す導波路は、連続する出力ノードにより、パルス間にこのような時間遅延をもたらすのに十分なくらい長さが異なる。光源から遠い部屋に光を送り出す導波路は、光源により近い部屋に光を送り出す導波路に要求される最低の長さよりも長い最小の長さを必ず有すると認識すべきである。このようなことから、光源により近い出力ノードに関連する時間遅延よりも、光源からさらに遠い出力ノードに関連する、より長い時間遅延を組み込むことが、（必ずしも必要ではないが）便利かもしれない。代替的に、または追加的に、ある部屋に送られる光と、ある部屋によって反射された光とを識別するために、光の異なる波長を使用することができる。代替的に、または追加的に、より多くの光トランスデューサーを、部屋毎に提供することができる。

部屋占有感知装置は、ドアの動作を検出するシステムと統合してもよい。例えば、あるドアは、電子鍵、スワイプカード、またはこれらに類するものの使用を要求してもよく、それによってドアにおける人の存在を検出できるようにする。（例えば、関係するその日の始まりからの）適切な時間期間内に部屋への出入りのドアが操作されていないとの理由のために、空であると見なされているその部屋の中の検出された占有を差し引くことによって、このような統合は誤った肯定の数を減らすことができる。部屋占有感知装置は、ビルディングの中の他の監視システムと統合してもよい。

同じ部屋占有感知装置によって監視されている部屋を有する１つ以上のさらなるビルディングがあってもよい。

部屋が占有され、その後、部屋が占有されていないかもしれない時間期間の間、ビルディング内の予測された部屋の占有を検出することに関連する特定のアプリケーションを、装置は有している。本発明の実施形態の利点は、以前に占有されていた部屋が、占有されなくなったときを検出する能力があることである。空であると予測されている部屋の中の、予測されていない動きに対して監視するように設計されている先行技術の動き検出システムは、部屋の中の動きを検出し、その後、例えば、アラームをオフに設定することにより、このように示すことが要求されているに過ぎない。このような侵入者／侵入盗犯アラームシステムは、以前に占有されていた部屋の非占有を検出するのに十分に精巧ではない。しかしながら、例えば、部屋が占有されていないと知られている以前の時間から記憶されている波形の形状に対して比較する能力により、部屋の非占有が積極的に検出されるかもしれない実施形態を、本発明は提供する。したがって、ビルディングをアクティブに監視する連続した状態の間に、部屋の中の動きまたは占有を検出し、部屋が占有されていると示し、その後、このケースがそのように見なされたときに、部屋はもはや占有されていないと示すように、装置を構成してもよい。

第２の態様にしたがって、ビルディングの中の、１つ以上の部屋、好ましくは、少なくとも２つの部屋の占有を感知する、部屋占有感知装置も提供され、部屋占有感知装置は、（ａ）一連の光パルスを放射するように構成されている少なくとも１つの光源と、（ｂ）複数の導波路であって、導波路のうちの少なくともいくつかは、光源から、部屋の中に位置するようにそれぞれ構成されている複数の出力ノードに光を送り出すように構成されている複数の導波路と、（ｃ）使用の際（例えば、部屋占有感知装置がビルディング中に取り付けられ、使用されているとき）に、出力ノードからの光が、（例えば、部屋内のシーンによって）反射され、（例えば、１つ以上の入力ノードを介して）検出されたことに起因する出力信号を受信するように構成されている少なくとも１つの信号取り込みユニットと、（ｄ）信号プロセッサとを、備えている。好ましくは、任意の１つの出力ノードによって放射された光に起因する反射された光パルスと、他の何らかの出力ノードによって放射された光に起因する反射された光パルスとを、識別できるように装置は構成される。好ましくは、使用の際に（例えば、部屋占有感知装置がビルディング中に取り付けられ、使用されているときに）、第１の放射された光パルスに応答して信号取り込みユニットにおいて受信された信号と、第２の放射された光パルスに応答して信号取り込みユニットにおいて受信された信号とを信号プロセッサが比較するように装置は構成され、それによって、（ｉ）このような第１および第２の放射された光パルスからの反射された光パルスに起因し、信号取り込みユニットによって受信された信号間の差を検出することと、（ｉｉ）反射された光パルスを適切な出力ノードに関連付ける、したがって、反射された光パルスをその出力ノードに関係する部屋に関連付けることとによって、装置は使用の際に、部屋の中の動きを検出することと、動きが生じた特定の部屋を把握することとの両方が可能である。本発明の、この第２の態様の部屋占有感知装置は、ビルディング中の取り付けられたシステムとして提供されてもよく、または、複数の部屋を備えるビルディングを、本発明の第１の態様にしたがうビルディングに変換するために、別々に提供されてもよい。このように、本発明の第１の態様の特徴を、本発明の、この第２の態様に組み込んでもよい
。

第３の態様にしたがうと、複数の部屋を備えるビルディングを、本発明の第１の態様にしたがうビルディングに変換するパーツのキットも本発明は提供する。パーツのキットは、一連の光パルスを放射する少なくとも１つの光源を備えていてもよい。パーツのキットは、複数の導波路を備えていてもよい。パーツのキットは、１つ以上の出力ノードを備えていてもよい。パーツのキットは、１つ以上の入力ノードを備えていてもよい。パーツのキットは、少なくとも１つの信号取り込みユニットを備えていてもよい。パーツのキットは、信号プロセッサを備えていてもよい。本発明の第１の態様の特徴は、本発明の、この第３の特徴に組み込んでもよい。

第４の態様にしたがって、部屋占有を感知する方法も本発明は提供する。本発明の第２の態様にしたがった部屋占有感知装置を使用することを、方法は含んでいてもよい。複数の導波路を介して、１つ以上の部屋のそれぞれに、好ましくは、複数の部屋に位置している１つ以上の出力ノードに一連の光パルスを送り出すステップを、方法は含んでいてもよい。各部屋の中のシーンは、その後、出力ノードによって放射された光パルスを反射してもよい。方法は、反射された光パルスを検出するステップを含んでいてもよい。出力ノードから放射されたパルスから反射された第１の反射光パルスの検出された波形と、同じ出力ノードからの第２の反射光パルスの検出された波形との間の差を監視するステップと、出力ノードのそれぞれに関してこのような監視するステップを実行するステップとを、方法は含んでいてもよい。検出された波形間のこのような差を検出することによって、部屋の中の動きを検出することを達成してもよい。部屋の中の動きを検出することは、好ましくは、（ａ）出力ノードから放射されたパルスから反射された第１の反射光パルスの検出された波形の形状を、（ｂ）同じ出力ノードからの第２の反射光パルスの検出された波形の形状と比較することによって達成してもよい。したがって、検出された波形の形状間の差を検出することによって、部屋の中の動きを検出してもよい。好ましくは、このように検出された差が関係する出力ノードを決定することによって、動き、したがって、占有が検出される、特定の部屋を把握してもよい。もしあれば、検出された波形間の差を把握するために、信号プロセッサ（例えば、電子信号プロセッサ、コンピュータ、またはこれらに類するもの）を使用することを、方法は含んでいてもよい。

いくつかの先行技術システムとは対照的に、波形の形状を測定して比較することによって、本方法は、出力ノード毎の（または、部屋の中の光パルスの放射のインスタント毎の）送信時間の複数の測定を事実上測定し、考慮に入れる。ある実施形態において、測定の分解能に依存して、波形の形状を測定して比較することは、何百もの別々の測定のデジタルドメインにおける比較と等価であると見なしてもよい。これはなぜなら、各ビームが所定のエリアに渡って拡散し、部屋または部屋の中の物体の、異なる部分にぶつかり、出力ノードからの光が多くの異なるパスで入力ノードに戻るからである。したがって、各パルスに対して、（経時的に）変化する強度の光が戻って、入力ノードにおいて受信される。

好ましくは、複数の出力ノードがある。連続する放射の間に設定時間遅延を有する設定シーケンスで、一連の光パルスが出力ノードから放射される。設定時間遅延は、（例えば、所定のビームに対する）連続する放射の第１のペアと、（例えば、同じビームに対する）連続する放射の第２のペアとの間のものと同じであってもよい。設定時間遅延は、連続する放射の第１のペアと、（例えば、同じビームに対する）連続する放射のより後のペアとの間のものと異なっていてもよい。（部屋のような）所定の空間におけるビーム毎の間にこのような時間遅延があってもよい。このような時間遅延の提供により、変化／動きがビームベースで検出できることが好ましい。

第１および第２の反射光パルスの検出された波形の形状間の差を監視するステップは、複数の出力ノードのすべてから放射されたパルスから反射された光に起因する波形の形状に関して実行してもよい。したがって、出力ノードからの放射の所定のセットに対するすべての出力ノードに関して、１つの形状比較計算しか必要ないかもしれない。パルス放射の所定のセットに対するすべての出力ノードに関して、１つの形状比較計算を実行してもよく、パルスは出力ノードから、異なる相対時間で、放射されると認識すべきだろう。

方法は、複数の部屋を有するビルディング内の部屋占有を検出することに関連する、排他的ではないが、特定のアプリケーションを有する。このようなケースにおいて、（監視されることになる）各部屋は、その部屋に対する少なくとも１つの出力ノードを有利に有するだろう。方法は、複数の導波路を介して、複数の部屋のそれぞれに位置している１つ以上の出力ノードに一連の光パルスを送り出すステップと、各部屋の中のシーンが、出力ノードにより放射された光パルスを反射するステップと、このように検出した動きに対応する部屋を把握するステップとを含んでいてもよい。方法は、少なくとも１つの部屋が監視されている計画された占有の期間の間に実行してもよい。

第１および第２の反射光パルスの検出された波形の形状間の差を監視するステップは、（ａ）第１の反射光パルスの検出された波形の形状と（ｂ）第２の反射光パルスの検出された波形の形状との間の直接比較を実行することを含んでいてもよい。

検出された波形間の差を監視するステップは、例えば、コンピュータによって規定されるまたはコンピュータの一部を形成する、信号プロセッサによって実行してもよい。

好ましくは、数分より前におよび１時間より前に検出されたいくつかの波形を含む、多数の検出された波形の形状に関するデータを、電子データ記憶ユニットのメモリ中に記憶させるステップがあってもよい。

本発明の１つの態様に関連して説明する特徴は本発明の他の態様に組み込んでよいことをもちろん認識すべきだろう。例えば、本発明の方法は、本発明の装置を参照して説明する特徴のいずれかを組み込んでもよく、逆もまた同じである。例えば、方法は、パーツのキットの使用を含んでいてもよい。例えば、パーツのキットは、本発明の方法を実行するために適するように構成されていてもよい。

単なる例として、添付の概略図を参照して本発明の実施形態をこれから説明する。
図１ａは、占有されていない部屋の中の、本発明の第１の実施形態にしたがった占有感知システムを示している。 図１ｂは、占有されていない部屋の中の、本発明の第１の実施形態にしたがった占有感知システムを示している。 図２ａは、占有された部屋の中の、第１の実施形態の占有感知システムを示している。 図２ｂは、占有された部屋の中の、第１の実施形態の占有感知システムを示している。 図３は、２つの隣接する部屋の中で使用される際の、第１の実施形態の占有感知システムを示している。 図４ａは、本発明の第２の実施形態において使用されるような光パルスを放射し、受信するステップを示している。 図４ｂは、本発明の第２の実施形態において使用されるような光パルスを放射し、受信するステップを示している。 図４ｃは、本発明の第２の実施形態において使用されるような光パルスを放射し、受信するステップを示している。 図４ｄは、本発明の第２の実施形態において使用されるような光パルスを放射し、受信するステップを示している。 図５は、第２の実施形態において、光パルスを放射し、受信するために提供されるノードのネットワークの配置を示している。 図６は、本発明の第３の実施形態にしたがった占有感知システムを示している。 図７ａは、本発明の第４の実施形態にしたがった占有感知システムによってなされた測定値を示している。 図７ｂは、本発明の第４の実施形態にしたがった占有感知システムによってなされた測定値を示している。 図７ｃは、本発明の第４の実施形態にしたがった占有感知システムによってなされた測定値を示している。 図７ｄは、本発明の第４の実施形態にしたがった占有感知システムによってなされた測定値を示している。

詳細な説明

図１ａ、図１ｂ、図２ａ、および、図２ｂは、本発明の第１の実施形態にしたがった占有感知システムの動作の原理を概略的に図示している。図１ａおよび図１ｂは、占有されていない部屋１０で動作しているシステムを示している。示されているシステムは、パルスレーザーユニット２０を備えており、パルスレーザーユニット２０は、特定の時間ｔ_repだけ離れたレーザー光（パルス「ａ」、パルス「ｂ」のように個々にラベル付けされている）の同一のパルス２２を放射する。レーザーユニット２０によって放射されたパルス２２は、センサ視野（ＦｏＶ）内のシーン中の物理的表面によって反射される。反射されたパルス２４は、デジタル波形として、取り込みユニット３０によって検出されて記憶される。２つのシーケンシャルなパルスの反射間に変化（即ち動き）が生じない場合、２つのシーケンシャルなパルスの反射波形２４は、図１ａ中で示すように、同一であろう。図２ａおよび図２ｂは、動く人４０によって部屋１０が占有されたときの、動作中の図１ａおよび図１ｂのシステムを示している。図２ａおよび図２ｂにおいて示すように、ＦｏＶに人４０が入る結果として、２つのシーケンシャルなパルス（「ａ」と「ｂ」）の反射間の時間の間に、センサＦｏＶにおいて生じる動きは、第１のパルスと第２のパルスとの間のシーンの物理的レイアウトを変化させる。したがって、レーザーパルスは異なって反射され、例えば、異なる長さのパスに沿って光の少なくとも一部が移動するように第２のパルスは反射され、結果としていくつかの光は、検出される前に（第１のパルスと比較して）異なる時間の長さがかかる。これは結果として、図２ａ中に示すように、反射されたパルスの波形２４ｍ間の時間的な差となる。２つのパルスのうちの第２のパルス（パルス「ｂ」）の波形２４ｍの形状が第１のパルスとは異なることを取り込みユニット３０は検出し、それによって、部屋の中の動きを検出し、したがって、部屋が占有されていることを検出する。システムは、非イメージングシステムであり、その代りに、占有検出の手段（例えば、時間ドメインにおける波形を分析および／または比較すること）として、光パルスの時間的（時間ベースの）特徴を使用する。

図３において、第１の実施形態をさらに詳細に示す。図３は、ビルディング中に取り付けられている占有感知システムを示しており、この第１の実施形態におけるビルディングは、複数の部屋１０を有するオフィスビルディングの形態であり、複数の部屋１０のうちのいずれかも占有されることがある。図３において、このような２つの部屋１０ａおよび１０ｂが示されている。占有感知システムは、任意の所定の時間において、例えば、１人以上の従業員によって多くの部屋１０のうちのどの部屋が占有されているかを検出するように構成されている。例えば、火事のような緊急のケースにおいて、ビルディング中の多くの部屋のうちのどの部屋が占有されているかを迅速に評価する際に、このような機能は特に使用されるかもしれない。そうでなければ、特に、ビルディングの中に多くの部屋がある場合、遠隔に位置している部屋がある場合、および／または、任意の所定の部屋へのアクセスが制限されている場合、１つ以上の部屋の避難が成功しているか否かを決定することは難しいかもしれない。

図３を参照すると、単一のパルスレーザーユニット２０が、ｔ_ｒｅｐの期間のレーザー光の連続したパルスを発生させ、レーザー光の連続したパルスは、分割器５０によって（光ファイバケーブルによって規定される）複数の光パスに分割され、各光パスは光のそれぞれのパルスに関係付けられている。光ファイバケーブルによって、パルスは、複数の出力ノード６０に運ばれる。監視されることになる部屋の中の光ファイバケーブルの終端に、出力ノードは形成され、十分な視野を提供する（ベアファイバの開放端によって出力ノードを規定することができるかもしれないが、いずれのケースにおいても、それは比較的広い視野を提供するだろう）ために、出力ノードは適切なレンズに関係付けられている。図３中に図示している光ファイバケーブルネットワークのファンアウト構造、特に源２０と各出力ノード６０との間の信号分割器５０の配置は、各ノード６０がおおよそ同じパルス電力を出力できるようにし、これは、分析のために、パルス波形の何らかの要求される増幅を実質的に均一にすることができることを意味する。戻り反射は取り込みユニット３０に運び戻され、取り込みユニット３０は、検出器３２の形態のトランスデューサーと制御ユニット３４との両方を含んでいる。制御ユニット３４はコンピュータプロセッサを含んでいる。検出器３２は反射されたパルスを受信して検出し、受信したパルスを電気的デジタル波形に変換する。制御ユニットはシステムの動作を制御し、デジタルパルス波形も処理する。

各出力ノード６０からのパルス２２は、遅延Δｔだけ分離した異なる時間で、ノードのポイントにおいて放射される。１つのパルスが１つのノードから放射される時間と、同じパルスが次のノードから放射される時間との間の遅延Δｔは、遅延ループ７０によって、関連する光ファイバケーブル中に導入される。これは実際には、遅延線として変化する長さの光ファイバケーブルを使用することによって達成されるかもしれない。ケーブルが長いほど、パルスが出力ノードから放射され、反射され、検出器によって受信されるのにより長い時間がかかる。したがって、ファイバの長さは、要求される間隔と均等な長さだけ、各ノードに対して累積してインクリメントされる。

図３において、図中の一番左のノードへのルートは、遅延ループを有さないのが分かるだろう。次のノード（左から２つ目）への光ファイバケーブルルートは、Δｔの遅延を追加する遅延ループ７０ａを有している。ノードの次のペア（右の２つのノード）への光ファイバケーブルルートは、両方のノードへのルートに２Δｔの遅延を追加するより大きい遅延ループ７０ｂを含んでいる。一番右のノードへのルートも、Δｔの遅延を追加する別の遅延ループ７０ｃを含んでいる。したがって、動作の間、レーザーパルスは源２０によって放射され、その後、分割器５０によって４つのレーザーパルスに分割され、４つのレーザーパルスはそれぞれ、Ｔ_０（一番左のノード）、Ｔ_０＋Δｔ、Ｔ_０＋２Δｔ、およびＴ_０+３Δｔの時間でノードに到達する。レーザー源２０からこのような各ノード６０にパルスによってとられたルートと同じルートに沿って、反射されたパルスはノード６０から取り込みユニット３０に移動して戻る。同じノード６０は、部屋へのレーザー光の出力と部屋からのレーザー光の入力との両方に使用される。したがって、各ノード６０に送り出されるレーザーパルスが、部屋の中で反射され、少なくとも２Δｔの間隔だけ分離した異なる時間で、取り込みユニット３０に戻って受信されるので、さらなる遅延が追加される。

パルスの長さは、（遅延Δｔに関して）十分に短くなるように選択され、レーザー源２０によって放射された連続するパルス間の分離は、十分に長く（パルスが放射される瞬間と最後に反射されたパルスが取り込みユニットにおいて受信される瞬間との間の時間より長い）なるように選択され、確実に、異なるノードから端を発して、取り込みユニットにおいて受信されたパルスが、互いにオーバーラップまたは干渉しないようにして、取り込みユニットによって容易に識別できるようにする。したがって、ｎ個のノードを有するシステムに対して、レーザー源によって放射される単一のパルスは、ｎ個のパルスに分割され、ｎ個のノードによって放射される。取り込みユニットは、レーザー源が次のパルスを放射する前に、レーザー源によって放射される単一のパルスに起因するｎ個の反射されたパルスのシーケンスを受信する（第２の実施形態の図４ａ〜４ｄを参照して、以下で提供される説明も考慮する）。

反射されたパルスは、取り込みユニットによって、取り込まれ、デジタル化され、記憶され、処理される。反射されたパルスを受信するノードは、パルスを受信する時間によって識別される。同じノードからの連続する反射パルスからのデジタル波形は、（取り込みユニット３０中の）制御ユニット３４のコンピュータプロセッサによって比較される。この実施形態において、パルス波形を比較するために、２進数の２の補数の方法が使用される。これは、波形のうちの１つを逆にし、２つの結果の波形を加算することと等価である。それらの形状にかかわらず、波形が同一の場合、ヌルの出力が生じるだろう。しかしながら、パルス反射の間の時間の間に生じる動きのために、２つの波形が異なる場合、非ゼロの出力が見え、非ゼロの出力がこの許容範囲を超える場合、これは占有を示すだろう。占有が検出されている部屋は、反射されたパルスが受信される入力／出力ノードを、入力／出力ノードが関係する部屋に関連付けることによって決定できる。

本実施形態において、時間ｔ_ｒｅｐは約１秒であり、約１Ｈｚの（レーザー源における）パルスの反復レートと同等である。より速いレートを使用してもよいが、１Ｈｚは作業場における典型的なスピードの動きを検出できるようにする。アプリケーション／取り付けのタイプにしたがって、レートを較正してもよい。本実施形態は、ノードが天井に据え付けられている、５ｍの高さを有する部屋に関連して使用する。各ノードからの平均パルスは、部屋の中の反射およびノードへの戻りを通して、ノードから１０ｍの戻り行程を移動する。光は、３×１０^８ｍｓ^−１で移動する。したがって、光による１０ｍの行程は、約３３ナノ秒かかる。レーザー源から放射されるパルスの幅は、約１ナノ秒（すなわち、約３０ｃｍ）である。部屋の中の異なる反射の結果として、そして、分散および光ファイバケーブルに沿って光が移動するときの他のパルス拡散効果の結果として、パルスの幅は拡散する。したがって、取り込みユニットは、約１００ナノ秒のパルスサンプリング間隔を使用して動作し、結果として１００ナノ秒分のデータがパルス毎、ノード毎に記憶される。各１００ナノ秒分のデータは、１０００データポイントを含んでおり、１０ＧＳｓ^−１のサンプリング周波数を要求する。したがって、このようなシステムにより検出できる動きの分解能は、３ｃｍのオーダーのものである。各パルスが、取り込みユニットにおいて、１００ナノ秒のサンプリングのオーダーのものを要求する場合、（１ｓのパルスの反復レートで動作する）この実施形態のシステムは、連続するパルス中で何らオーバーラップすることなく、１０^６もの数（おそらくはほぼ１０^７まで−すなわち、１００ナノ秒パルスサンプリング間隔時間により分割される１秒サイクルタイム）のパルス出力ノードを使用できるだろう。

第１の実施形態のシステムは、より多くの分割器および遅延ループを追加することにより、容易にスケーリングアップできる。実例として、図４ａ〜図４ｂおよび図５は、より大きな数のノードを監視するためにビルディング中に取り付けられた、本発明の第２の実施形態を図示している。図４ａ〜図４ｄは、パルスを放射するステップと、パルスを受信するステップとを示している。この実施形態において、部屋毎に１つのノードがある。最初（図４ａ）に、レーザー源は単一のパルスを放射し、単一のパルスは、遅延ループによってそれぞれの出力ノードにおいて、連続するパルスを発生させる。連続するパルスは、Δｔの時間遅延だけ分離されている。図４ａは、最初の３つのパルスと最後（ｎ番目）のパルスのみを示している。各パルスは光ファイバケーブルの終端から放射され、光ファイバケーブルは、各部屋の中に位置し、十分な視野を提供するように構成されている。その後、パルスは部屋の中で反射され、反射の一部が、光ファイバケーブルの同じ終端を介して検出される（それゆえ、各部屋の中の出力ノードが入力ノードの機能も実行する）。（図４ｂを参照して）その結果、光ファイバケーブルネットワークを介して反射パルス２４が移動して戻るとき、余分な遅延がもたらされ、それゆえ、受信されたパルスが時間２Δｔだけ分離される。反射されたパルス２４のそれぞれは、（放射されたパルスと比較して）変更された波形を有しており、変更された波形は、部屋の物理的レイアウトと、放射されたパルスが部屋の中で反射されて、入力／出力ノードに戻る方法とに部分的に依存する。したがって、各それぞれの反射されたパルス２４は、部屋のレイアウトおよび形状ならびに所定の時間における（視野の）そのコンテンツに特有な形状を有していてもよい。したがって、反射されたパルス２４は、ほぼ確実に異なる波形の形状を有しているだろう。

時間ｔ_ｒｅｐ後、（図４ｃ中に概略的に示すように）レーザー源によって次のパルスが放射される。このケースにおいて、部屋番号３において動きがあり、他の部屋のいずれにおいても動きはない。このようなことから、第３のノードからの、この後者の反射波形２４ｍ（図４ｄ参照）は、第３のノードからの、直前の反射波形２４ｉ（図４ｂ参照）とは異なる形状を有する。取り込みユニットは、部屋の中の動き表わすのに十分に大きな変化に対して、各ノードからの連続する反射パルスを比較する。したがって、この例において、取り込みユニットは、第３のノードの反射されたパルスの形状における変化を検出し、関係する部屋が占有されているとみなす。

図５は、各レーザー源／取り込みユニットに対して、多くの出力／入力ノードを許容するために、どのように光ファイバケーブルネットワークを拡張できるのかを示している。図５は８つのノードに対するネットワークを示している。ネットワークは３つのレベル（ノードに最も近いレベルがＬ１にラベル付けされるように、図５中では、これらはラベル付けされている）、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を有している。各レベルにおいて、光分割器ユニットが、そのユニットによって受信された各パルスを２つのパルスに分割することによって、パルスの数は２倍になる。その後、ノードにおいて出力される各それぞれのパルスに対して異なる遅延時間を提供するために、遅延ループが挿入される。もちろん遅延ループは異なって挿入してもよいが、光ケーブルの有効な使用のために、より長い遅延ループが源のより近くに挿入される。したがって、図５において、一番高いレベルであるＬ３において、レーザー光源２０からの単一のパルスは、２つのパルスに分割され、１つは遅延が追加されない左側の分岐を通って下り、１つは４Δｔの遅延が追加される右側の分岐を通って下る。その後、２つのパルスは次のレベルに移り、そのレベルで、各パルスが２つのパルスに分割され、１つは遅延が追加されず、１つは２Δｔの遅延が追加される。一番低いレベルであるＬ１において、プロセスが再度繰り返され、分割されたパルスは、遅延がないか、または、Δｔの遅延が追加されている。結果として、ノード６０に到着するパルスは、（左から右に）０、Δｔ、２Δｔ、３Δｔ、…７Δｔの連続した遅延を有する。８つより多いノードが要求される場合、同様なパターンでレベルＬ３より上に別のレベルが追加される。したがって、ｎ個のノードに対して、ｌ個のレベルがある必要があり、ｌは切り上げられた（ｌｏｇｎ）／（ｌｏｇ２）と等しい。ｉ番目のレベルに挿入されることになる遅延は、２^ｉ−１（２のｉ−１乗）Δｔと等しくなるだろう。レーザー源から放射された第１のパルスによって発生されたすべての反射されたパルスが、レーザー源から放射された次のパルスによって発生された反射されたパルスが到着し始めるより前に受信されるように、２ｎΔｔは、理想的には、ｔ_ｒｅｐと比較して、比較的短いであろうことも認識されるだろう。

光ファイバケーブルネットワークにもたらされる遅延ループの物理的長さは、レーザー源からノードへの光ファイバケーブルの長さと屈折率とを考慮して決めるべきである。したがって、部屋の物理的な分離と、レーザー源のロケーションからの部屋の異なる距離は、各ノードに対して要求される遅延の一部をもたらすかもしれない。この理由により、さらに遠いノードは、より長い遅延を有する一方で、レーザー源に最も近いノードが、遅延ループをもたらすために追加されるケーブルとして、より短い遅延を有する光ファイバケーブルによって接続された場合、より効率的で、便利になるかもしれない。

第１および第２の実施形態によって図示したスケーラブルなシステムは、比較的低コストで広いエリアの占有感知を可能にすることが分かるだろう。なぜなら、提案するシステムデザインは、感知するエリアがあるよりも、より少ない数のレーザー（例えば、単一のパルスレーザー）と、光ファイバによって接続されているパルス出力ノードのネットワークとからなるためである。これらは、レーザーユニットから放射され、各パルス出力ノードによって放射されることになるまで光ファイバに沿って移動するだろう。パルスは反射され、感知エリアよりも、より少ない数の検出器（例えば、単一の検出器および取り込みユニット）によって受信されるだろう。

対象のエリアの完全なカバレッジを提供するために要求されるユニットの数は、各パルス出力ユニットの視野（ＦｏＶ）に依存するだろう。各パルスユニット上で光学レンズを使用して、要求された幅にセンサＦｏＶを調節してもよい。最小数のレーザーノードおよびコンピュータを使用する最大カバレッジは、センサＦｏＶを増加させることによって達成してもよい。逆に、狭いＦｏＶを有するより多くの数のレーザーノードを使用することは、高分解能の動きロケーションとしてシステムを使用できるようにし、したがって、追跡システムとして使用できるようにするかもしれない。

図６は、本発明の第３の実施形態にしたがった、占有感知システムの概略図を図示しており、単一の部屋に関連するシステムの一部分のみを示している。システムは、多くの独立して動作可能であるパルスレーザーユニット１２０を有しており、パルスレーザーユニット１２０のそれぞれは、次に、レーザー光の同一のパルスを放射する。光パルスは分割器１５０によって分割され、出力ノード１６０から出力される。いくつかのレーザーユニットは、他よりも多くの出力ノードを供給する。レーザーユニットと出力ノードとの間のパスの長さは、レーザーユニットと出力ノードとの間の１つ以上の導波路のパスの長さによって設定され、１つ以上の導波路は、１つ以上の遅延ループを含んでいてもよい。レーザー光のパルスが出力ノードからシーケンスで放射されるように、レーザーユニットは中央制御ユニットによって制御され、次への１つの出力ノードから放射されるパルスの始まりから次のものへは、制御ユニットと、レーザーユニットと出力ノードとの間のパスの長さとにより予め決定され、システムの事前設定パラメータである。レーザーユニットをトリガすることと、レーザーユニットが光パルスを放射することとの間に遅延があるが、この遅延はすべてのレーザーパルスに対しておおよそ同じであると仮定することができ、したがって、対処する必要はない。戻り反射は、入力ノード１６５と、関係する導波路と、オプション的に合成器１５５とを介して、取り込みユニット１３０に伝え戻される。図６において、１つのノード１８０のみが、入力ノードと出力ノードとの両方としてアクトするように図示されている。戻り反射の波形は、第１の実施形態を参照して説明したものと類似した方法で分析される。いくつかのノードは共有され、したがって、この実施形態では、取り込みユニット１３０において受信される光によってたどられた正確なパスを装置はおそらくは検出する（または「知る」）ことができないかもしれない。しかしながら、装置は、１つの部屋のノードから受信した光から、他の部屋のノードから受信した光を識別することができる。本実施形態のシステムも、他の図示した実施形態のように、部屋の中の検出器が、偶然に、マッチングされるもの以外の、光源（出力ノード）からの迷放射を「見る」ことがある状況に対処することができる。例えば、光沢のあるスクリーンを有
するコンピュータモニタを含むシーンを考える。第１の出力ノードはモニタを含むシーンの一部分を照らすかもしれず、第１の入力ノードが信号のほとんどを受信するかもしれない一方で、いくつかの迷放射は、偶発的に光沢スクリーンを同じ部屋にある別の入力ノードに反射させるかもしれない。（シーンにおける他の変化はないと仮定して）同じ量の迷放射が連続するパルス間で見つかるだろうことから、これにかかわらず、実施形態は依然として正確に機能する。比較されるのは連続するパルスであり、それゆえ、システムは、事実上、常にそれ自身を再較正する。

本発明の第４の実施形態は、波形の形状間の差の、より精巧な分析を提供する。パルスレーザー光の源は、信号分割器を介して、２つの出力ノードに出力され、２つの出力ノードは、単一の部屋の中の占有をともに監視することが可能である。単一のパルスが、時間的に分離されて放射された２つのパルスに変換されるように、１つの出力ノードには遅延ループを介して供給される。戻り反射は、２つの（この実施形態では、出力ノードと同じである）入力ノードを介して、取り込みユニットに戻され、受信した信号波形の形状が、信号処理ユニットによって分析される場合、単一の取り込みユニットおいて合成され、受信される。図７ａは、時間ｔに対する強度Ｉの測定として、取り込みユニットにおいて受信された反射信号波形の形状を示すグラフである。図７ａは４つの受信された波形、２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂ、２０３ａ、２０３ｂ、２０４ａ、２０４ｂのシーケンスを示している。例えば、グラフの左側に示されている第１の波形２０１が、時間的に分離された２つの別個の波形形状２０１ａと２０１ｂを有するように、各波形は、２つの識別可能な反射パルスを含んでいる。出力ノードからの放射パルスがこのように時間的に分離され、入力ノードのうちの１つからの戻りパスが時間遅延を含み、結果、２つの波形形状パルスを有する受信波形も時間的に分離されている結果として、２つの波形形状２０１ａと２０１ｂは時間的に分離されていると認識すべきである。第１の入力ノードからの波形形状２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａは、第２の入力ノードからの波形形状２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂとインターリーブされている。このケースにおいて、第２の入力ノードからの４つの波形形状２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂのすべてが、実質的に同一の形状をしている。第１の入力ノードからの最初の３つの波形形状２０１ａ、２０２ａ、２０３ａは実質的に同一の形状であるが、第４の波形形状２０４ａは異なる形状を有している。図７ｂは、第１の入力ノードからの第３の波形形状２０３ａを示している一方で、図７ｃは、第１の入力ノードからの第４の波形形状２０４ａを示している。２つの波形形状の形状における差をより良く図示するために、図７ｄは、第１の入力ノードからの第４の波形形状２０４ａと、（破線で示す）時間シフトされ、オ
ーバーレイされた第３の波形の形状２０３ａとを示している。

信号処理ユニットは、図７ｄにおいて示す２つの波形形状２０３ａと２０４ａとが異なることを検出し、したがって、部屋の中の（第２のノードではなく）第１のノードによって監視されている領域内で、何かの動きがあったことを示す。信号処理ユニットは、２つの波形間の差が波形の端部に向かってのみであることも把握し、これは、反射光のパスが比較的長いことから、動きは、（入力／出力ノードが天井に据え付けられているケースにおいて）例えば、フロアに近い何かのような、監視シーン中に位置している物体に起因することを示す。直前に受信した反射波形だけでなく、数分前、数時間前の両方からのより早く受信した反射波形、および動き／占有を最後に検出したより前の一番早い波形とも、受信した反射波形が比較できるように、信号処理ユニットは受信した波形形状の履歴を記憶する。したがって、波形の形状において遅く変化する差も、監視および分析することができる。

本発明の他の実施形態と共通して、第４の実施形態は、部屋占有感知システムを提供し、占有感知システムは、以前に部屋内で動いた静的アイテムに起因している波形の形状における変化を差し引く（すなわち、無関係であると着目する）ように構成されている。いったん人が部屋を出て、システムによってこのようなイベントが決定されると、部屋におけるシーンの状態は、（部屋の中における占有が再びあるまで）固定されていると仮定できる。（なぜなら、部屋の中の物体が位置を変えている−例えば、椅子が異なる位置のままにされているために）波形の形状は、部屋が占有されていない以前の時間に、以前に把握した波形の形状とは異なっているかもしれないが、部屋が占有されなくなった直後に把握した波形の形状と、測定した波形の形状とを比較することによって、システムはこのような変化に対処することができる。

特定の実施形態を参照して、本発明を、説明し、図示してきたが、本発明は、ここに具体的に図示していない多くの異なるバリエーションに向いていると当業者によって認識されるだろう。単なる例として、ある可能性あるバリエーションをこれから説明する。

装置は、背景放射における変化に対処するように構成されていてもよい。部屋の中の人が、部屋の中の光を点けるまたは消す場合、あるいは、そうでなければ、ライティングを変化させる場合、部屋占有感知装置によって検出された光の波形の形状または大きさに、変化があるかもしれない。しかしながら、装置が部屋占有感知装置であり、動き検出システムではないケースでは、このような変化は、部屋の占有を正しく示すだろう。部屋を占有する人によってもたらされるのではない、部屋の中の背景光の条件の変化は、部屋占有感知装置によって差し引かれてもよい。例えば、部屋占有感知装置と統合されたシステムによって、ビルディング中のすべてのライティングを制御してもよい。このようなケースにおいて、空きと見なされている部屋の中の光を消すシステムによって、エネルギーセービングをしてもよい。このような条件が部屋の中の光の条件に影響を及ぼす場合、当業者にとって容易に明らかになるであろう方法によって、装置は、外部のライティングの条件における変化を差し引くことができてもよい。

部屋毎に１つより多い出力ノードがあってもよい。各ビームによって比較的狭いエリアが監視されるように、このような各出力ノードからの光のビームは、図示しているよりも、発散がより少なくてもよい。このようなアプローチは、コストおよび／または複雑さを追加するかもしれないが、動き／占有の位置を正確に突き止める手段を提供する。部屋の中の反射を検出して分析する、回路および光ファイバケーブルは、各部屋の中で放射される光のパルスをもたらす回路から分離されていてもよい。（異なる出力ノードから放射される）同一のレーザーパルスを有していることが望ましいが、これは必須ではない。１つより多いレーザーが提供されてもよい。レーザー光は、信号分割の各レベルにおいて、２つに分割される。しかしながら、レーザー光は信号分割の各レベルにおいて、より多くの別々のパルスに分割されてもよい。

分解能を向上させるまたは分解能を減少させるために、パルスサンプル間隔およびレートは変化させることができるが、おそらく、システムに対して要求されるコンポーネントのコストが減少するだろう。

（アナログコンピューティング方法をオプション的に含む）アナログ信号処理技術を使用して、波形の形状を比較してもよい。

波形の形状の分析は、さらに、より精巧な分析を伴ってもよい。受信した波形の形状が経時的にどのように変化するかを分析することに基づいて、監視されている、異なるタイプの、動き／占有／環境の変化／シーンを区別できる。例えば、部屋の中の煙を検出するように信号処理ユニットをティーチングまたはそうでなければプログラムすることが可能であるかもしれない。連続する波形の形状の、典型的にはゆっくりと徐々に展開する特徴を持つ変化によって、煙が検出されるかもしれない。部屋の中への煙の導入は、結果として、光ビームの、分散、後方散乱、および、減衰が増加することになり、すべてが、結果として生じる検出された波形の形状に影響を有するだろう。入力ノードおよび出力ノードが部屋の天井に据え付けられているとき、フロアの近くにある煙は、（光のより長いパスの長さの結果として）形状中のある領域において、結果として、波形の形状を変化させるだろう。装置が適切にプログラムされるとき、部屋の中の小さくて速く動く物体によってもたらされた一方の動きと、人の占有によってもたらされた他方の動きとを区別できるだろうとも考えられる。例えば、１Ｈｚよりはるかに高い周波数（言うならば、およそ１ｋＨｚ）における、パルス光放射の短いバーストを発することによって、机に据え付けられ、速く動くファンブレードを有するファンを、比較的ゆっくり動く人から区別できる。このような高い周波数パルスは、ファンに原因がある波形形状における周期的および標準の変化を検出でき、人以外の占有に起因するこのような変化を差し引くことができる。生きた有害生物（例えば、齧歯動物）の存在を検出し、部屋の中の他のタイプの動きから識別できるだろうとも考えられる。例えば、齧歯動物は、フロアに沿って、フロアの近くを動く傾向があり、結果として、あるタイプの検出した波形に対する変化となるだろう。

受信された波形は、参照波形形状と比較される前に、収集され、（例えば、いくつかの連続する波形の移動平均として）平均化されてもよい。比較ステップの前に、複数の波形を合計および／または平均化することは、システム中の測定ノイズまたは他のノイズの影響を減らすことができる。

システムは、部屋の中の人の不活動を検出できるかもしれない。部屋が人によって占有されており、その後、彼／彼女が倒れる、例えば、構内に倒れる場合、システムはこのようなイベントを検出し、適切なアラームを発することができるかもしれない。所定の時間期間の間、部屋の中のシーンが変化しないままであることをシステムは検出できる（実質的に部屋の中に少しも動きがないと示す）かもしれず、部屋の波形の形状と（部屋が占有されていなかったときに測定された）以前の形状とを比較することもできるかもしれず、形状における差は、人のサイズの物体がフロア上にあるとすることができるかもしれない。その後、システムは、倒れている人によって部屋が占有されているリスクがあるというアラームを発することができる。

ビルディングから避難しているケースにおいて、測定の分解能を増加させるために、装置は、パルスが放射される頻度を増加させるかもしれず、したがって、ビルディングのどの部分が占有され、ビルディングのどの部分が占有されていないかに関するシステムの測定および判定における信頼性を増加させるかもしれない。

連続して測定された信号の波形に対する、波形の形状における変化を監視することは、２つの波形の直接的な比較を伴う必要はない。波形の形状の特性を比較することによって、波形の形状を比較することおよび／または２つの波形の形状における差を検出することが可能であるかもしれない。例えば、フーリエ変換によって波形を変換するアプリケーションがあってもよく、直接的に比較されるのはフーリエ変換である。

前述の説明において、既知であり、明らかであり、または、予測可能である均等物である、完全体またはエレメントが言及されており、そして、このような均等物はここで、個別に言及しているかのように組み込まれている。本発明の真の範囲を決定するために、特許請求の範囲への参照がなされるべきであり、これは任意のこのような均等物を含むように解釈されるべきである。また、好ましく、有利で、便利で、または、これらに類するものとして説明されている本発明の完全体または特徴は、オプション的なものであり、独立請求項の範囲を限定するものではないと読者によって認識されるべきだろう。さらに、このようなオプション的な完全体または特徴は、本発明のいくつかの実施形態においては可能性ある利益である一方で、他の実施形態においては、望ましくなく、したがって存在しないかもしれないことを理解すべきである。

Claims (15)

1. 部屋における占有を感知する方法において、
   −１つ以上の導波路を介して、前記部屋に位置している１つ以上の出力ノードに一連の光パルスを送り出すステップと、
   −前記部屋の中のシーンが、前記１つ以上の出力ノードによって放射される前記光パルスを反射するステップと、
   −前記反射された光パルスを検出するステップと、
   −（ａ）出力ノードから放射された前記パルスから反射された第１の反射光パルスの検出された波形の形状と（ｂ）同じ出力ノードからの第２の反射光パルスの検出された波形の形状との間の差を監視し、前記出力ノードのそれぞれに関してこのような監視ステップを実行するステップと、
   −前記検出された波形の形状間のこのような差を検出することによって、前記部屋の中の動きを検出するステップとを含む方法。
2. 複数の出力ノードがあり、連続した放射の間に設定時間遅延を有する設定シーケンスで、前記一連の光パルスが前記出力ノードから放射される請求項１記載の方法。
3. 前記第１および第２の反射光パルスの検出された波形の形状間の差を監視するステップは、すべての出力ノードから放射された前記パルスから反射された光に起因する波形の形状に関して実行される請求項２記載の方法。
4. 複数の部屋を有するビルディング内の部屋の占有を検出するために前記方法が実行され、各部屋は少なくとも１つの出力ノードを有する任意の先行する請求項に記載の方法。
5. 前記方法は、
   −複数の導波路を介して、前記複数の部屋のそれぞれに位置している１つ以上の出力ノードに一連の光パルスを送り出すことと、
   −各部屋の中のシーンが、前記出力ノードにより放射された前記光パルスを反射することと、
   −このように検出した動きに対応する前記部屋を把握することとを含む請求項４記載の方法。
6. 前記方法は、少なくとも１つの部屋が監視されている計画された占有の期間の間に実行される請求項４または５記載の方法。
7. 前記第１および第２の反射光パルスの検出された波形の形状間の差を監視するステップは、（ａ）前記第１の反射光パルスの検出された波形の形状と（ｂ）前記第２の反射光パルスの検出された波形の形状との間の直接比較を実行することを含む任意の先行する請求項に記載の方法。
8. 前記検出された波形間の差を監視するステップは、信号プロセッサによって実行される任意の先行する請求項に記載の方法。
9. 多数の前記検出された波形の形状に関わるデータを、電子データ記憶ユニットのメモリ中に記憶させるステップをさらに含む任意の先行する請求項に記載の方法。
10. 複数の部屋と部屋占有感知装置とを具備するビルディングにおいて、
    前記部屋占有感知装置は、
    −一連の光パルスを放射するように構成されている少なくとも１つの光源と、
    −複数の導波路であって、前記導波路うちの少なくともいくつかは、前記光源から、前記複数の部屋のそれぞれの中に位置している１つ以上の出力ノードに光を送り出すように構成されている複数の導波路と、
    −前記複数の部屋の中の物体によって反射された光に起因する出力信号を受信するように構成されている少なくとも１つの信号取り込みユニットと、
    −信号プロセッサとを備え、
    任意の１つの出力ノードを介して部屋に送り出され、その部屋の中の物体によって反射された光パルスを、任意の異なる部屋に関係する任意の出力ノードから端を発する反射された光パルスから、識別できるように前記装置は構成され、
    使用の際に、第１の放射された光パルスに応答して前記信号取り込みユニットにおいて受信された前記信号の波形の形状と、第２の放射された光パルスに応答して前記信号取り込みユニットにおいて受信された前記信号の波形の形状とを前記信号プロセッサが比較するように前記装置は構成され、それによって、（ｉ）このような第１および第２の放射された光パルスからの反射された光パルスに起因し、前記信号取り込みユニットによって受信された前記信号の波形の形状間の差を検出することと、（ｉｉ）前記反射された光パルスを、関係している部屋に関連付けることとによって、前記装置は、部屋の中の動きを検出することと、動きが生じた特定の部屋を把握することとの両方が可能であるビルディング。
11. 前記部屋占有感知装置は、前記部屋の中の物体によって反射された変化する光信号を、ナノ秒の期間の光強度における変化の検出を可能にするのに十分な分解能を有する電気信号に変換する１つ以上のトランスデューサーを備える請求項１０記載のビルディング。
12. 前記複数の導波路のうちの少なくともいくつかは、各部屋の中の１つ以上の入力ノードを介して、前記複数の部屋の中の物体によって反射された光を前記信号取り込みユニットに送り出すことと、前記光源からの光を１つ以上の出力ノードに送り出すこととの両方のために構成されている請求項１０または１１記載のビルディング。
13. 少なくとも１つの入力ノードは、出力ノードの機能も実行する請求項１２記載のビルディング。
14. 前記ビルディングをアクティブに監視する連続した状態の間、
    −部屋の中の動きまたは占有を検出するようにと、
    −前記部屋がこのように占有されていると示すようにと、
    −その後、前記部屋はもはや占有されていないと見なすようにと、
    −前記部屋はもはや占有されていないと示すように
    前記装置は構成されている請求項１０〜１３のいずれかに記載のビルディング。
15. パーツのキットにおいて、
    −一連の光パルスを放射する少なくとも１つの光源と、
    −複数の導波路と、
    −１つ以上の入力および／または出力ノードと、
    −少なくとも１つの信号取り込みユニットと、
    −信号プロセッサとを具備し、
    前記パーツのキットは、複数の部屋を備えるビルディングを、任意の請求項１０〜１４にしたがう、または、請求項１〜９のいずれかの方法を実行するための、ビルディングに変換するために適するように構成されているパーツのキット。

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