JP7120976B2 - 計測装置、エレベータシステムおよび計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、計測装置、エレベータシステムおよび計測方法に関し、例えば、移動体の移動に係る情報を算出する計測装置、エレベータシステムおよび計測方法に適用して好適なものである。

従来、エレベータにおいて、エレベータの乗りかご（エレベータかご）の位置、移動速度等を監視する安全装置としてガバナロープが使われてきた。近年、ガバナロープの代わりとなる非接触式でエレベータかごの位置および移動速度を計測するセンサ（位置移動速度センサ）が知られている。非接触式の位置移動速度センサでは、ガバナロープのような長尺な構造物が不要となるので、据付性および保全性が向上し、滑りによる測定誤差も発生しないという効果がある。近時、非接触式の位置移動速度センサとして、エレベータかご上に設置したイメージセンサにより昇降路内に存在する構造物を撮影し、エレベータかごの位置および移動速度を計測する光学式の位置移動速度センサが開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１１－７３８８５号公報

しかしながら、高速移動するエレベータかごの上から、静止した構造物（静止構造物）を撮影すると、エレベータかごの移動方向に被写体のぶれ（被写体ぶれ）が発生し、移動速度の計測の精度を悪化させる要因となる。高速移動するエレベータかごの被写体ぶれの発生を抑えるためには、イメージセンサの露光時間を短くする必要がある。一方で、短い露光時間では、撮像画像が暗く、位置および移動速度の算出を行うのに十分なＳ／Ｎ比（Signal to Noise ratio）を得ることができない。

本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、短い露光時間でも十分に明るい画像を撮像可能な計測装置等を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明の計測装置においては、ゲート信号を発生するタイミング制御部と、前記ゲート信号に応答して、移動体の移動路に沿って配置された静止構造物を照明する光を送信する光送信部と、前記静止構造物に相対向して配置され、前記静止構造物からの反射光を結像する結像部と、撮像面を備え、前記ゲート信号に応答して、前記ゲート信号で規定される露光時間だけ、前記結像部により結像された反射光を前記撮像面に取り込み、取り込んだ反射光による光信号を電気信号に変換する撮像部と、前記電気信号を画像として処理し、前記画像から前記移動体の移動に係る情報を算出する画像処理部と、を備え、前記露光時間は、前記撮像面の空間分解能と前記移動体の最大移動速度との比から得られる時間よりも小さい値に設定され、前記光送信部、前記結像部および前記撮像部は、前記移動体に配置され、前記光送信部の光軸は、前記静止構造物の表面深さの勾配方向と前記結像部の光軸方向とによって張られる平面内に設けられ、かつ、前記静止構造物に対して斜方向に設けられている。

上記構成では、被写体ぶれの発生を抑えるために露光時間が十分に短くなっているが、結像部の前方の散乱輝度が高くなるように光送信部の光軸を配置することで、結像部には、多くの光が入ることになり、十分な明るさの画像を取得することができる。よって、上記構成によれば、短い露光時間でも十分に明るい画像を撮像することができる。

本発明によれば、短い露光時間でも十分に明るい画像を撮像することができる。

第１の実施の形態による計測装置の配置の一例を示す図である。 第１の実施の形態による計測装置に係る構成の一例を示す図である。 第１の実施の形態による散乱輝度分布の画像を示す模式図である。 第１の実施の形態によるタイミングチャートの一例を示す図である。 第１の実施の形態による撮像演算処理部と光送信部とガイドレールとの配置関係の一例を示す図である。 第１の実施の形態による撮像演算処理部と光送信部とガイドレールとをｙ軸の正の向きから見たときの図である。 第１の実施の形態によるガイドレールの表面の凹凸の一例を示す図である。 第１の実施の形態によるガイドレールの表面の凹凸をｙ軸の正の向きから見たときの図である。 第１の実施の形態による散乱輝度の増幅効果を説明するための図である。 第１の実施の形態による散乱輝度の増幅効果を説明するための図である。 第１の実施の形態による移動速度計測処理に係るフローチャートの一例を示す図である。 第２の実施の形態による結像部に係る構成の一例を示す図である。 第３の実施の形態による結像部に係る構成の一例を示す図である。 第４の実施の形態による光送信部に係る構成の一例を示す図である。 第５の実施の形態による計測装置に係る構成の一例を示す図である。 第６の実施の形態によるタイミングチャートの一例を示す図である。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。本実施の形態では、短い露光時間でも十分に明るい画像を撮像するための技術に関して説明する。例えば、本実施の形態に示す計測装置は、光送信部、結像部および撮像部を備え、撮像部における露光時間を１００μｓ未満に設定したものである。かかる計測装置は、移動体から、被写体である静止構造物の表面に向けて、光送信部から光を照射（送信）する。そして、計測装置は、静止構造物の表面で跳ね返された光（正反射光および拡散反射光を含み得る光であり、散乱光と称する）を、結像部を介して撮像部の撮像面に入射し、撮像部で光信号を電気信号に光電変換する。また、計測装置は、変換した電気信号から生成した画像をもとに、移動体の移動速度、移動体の位置、移動体の振動等、移動体の移動に係る情報を計測する。

本実施の形態では、計測装置が設けられる移動体として、エレベータかごを例に挙げて説明するが、エレベータかごに限られるものではない。本実施の形態に示す技術は、人工的な研磨の傷があるような静止構造物（ガイドレール、線路、道路等）に沿って移動する移動体（自動ドア、列車、車等）に適用できる。なお、本明細書において「光」とは、電磁波を指し、例えば、可視光であってもよく、マイクロ波、テラヘルツ波、赤外線、紫外線、Ｘ線等であってもよい。

なお、以下の説明では、同種の要素を区別しないで説明する場合には、枝番を含む参照符号のうちの共通部分（枝番を除く部分）を使用し、同種の要素を区別して説明する場合は、枝番を含む参照符号を使用することがある。例えば、撮像領域を特に区別しないで説明する場合には、「撮像領域３１１」と記載し、個々の撮像領域を区別して説明する場合には、「撮像領域３１１－１」、「撮像領域３１１－２」のように記載することがある。

（１）第１の実施の形態
図１において、１００は全体として第１の実施の形態による計測装置を示す。

図１は、計測装置１００の配置の一例を示す図である。計測装置１００は、撮像演算処理部１１０と光送信部１２０とを備える。撮像演算処理部１１０は、計測装置１００における各種の処理を行う。光送信部１２０は、被写体であるガイドレール１３０に向けて光を照射する。

計測装置１００は、図示は省略する建屋の昇降路（移動体の移動路）内を昇降するエレベータかご１４０の上部に配置されている。昇降路内には、ガイドレール１３０が昇降路に沿って配置されている。計測装置１００は、エレベータかご１４０の運行制御を行うのに有用な信号情報（例えば、エレベータかご１４０の位置、移動速度等に関する信号情報）を、エレベータかご１４０の運行制御、安全装置の制御等を行う移動体制御部１５０に出力する。

図２は、計測装置１００に係る構成の一例を示す図である。計測装置１００は、撮像演算処理部１１０と光送信部１２０とを備える。撮像演算処理部１１０は、結像部２１０と、撮像部２２０と、画像処理部２３０と、タイミング制御部２４０と、全体制御部２５０とを含んで構成されている。なお、図１および図２では、説明の便宜上、光路を破線の矢印、電気信号の経路を実線の矢印で示している。

光送信部１２０は、光源（図示は省略）を備え、ガイドレール１３０の表面に光を照射するように配置されている。光源としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ハロゲンランプのような時間的かつ空間的にインコヒーレントな光源を用いてもよいし、レーザー光源のような時間的かつ空間的にコヒーレントな光源を用いてもよい。

結像部２１０は、光送信部１２０からガイドレール１３０の表面に向けて照射された光である出射光線（出射光）であって、ガイドレール１３０の表面で散乱された散乱光を撮像部２２０の撮像面に結像させる光学系として構成されている。

撮像部２２０は、結像部２１０からの光信号（ガイドレール１３０の表面の散乱輝度分布を示す光信号）であって、複数の画素（ピクセル）を含む撮像面に結像された光信号を、画素の輝度に応じた電気信号に変換し、変換した電気信号を、暗視野画像を示す画像信号として画像処理部２３０に送信する。撮像部２２０としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等を用いることができる。また、撮像部２２０は、二次元のエリアセンサであってもよいし、エレベータかご１４０の移動方向に空間分解の機能を有する一次元のラインセンサであってもよい。

なお、入射光および散乱光の経路中に、結像部２１０以外にバンドパスフィルタ等の波長選択式フィルタを設けて、所望の波長以外の外光を除去する役割を持たせてもよい。また、砂塵、埃等が計測装置１００に入らないように、計測装置１００を防護する目的で、入射光および散乱光の経路中に窓材等を設けてもよい。

画像処理部２３０は、撮像部２２０からの電気信号（暗視野画像を示す画像信号）を、例えば、ガイドレール１３０の表面の散乱輝度分布に応じた画像であって、空間分解した画像として処理し、画像処理の結果から、エレベータかご１４０に関する信号情報、例えば、エレベータかご１４０の位置、移動速度等に関する信号情報を算出し、算出した信号情報を全体制御部２５０に出力する。

タイミング制御部２４０は、全体制御部２５０からの情報をもとに複数のゲート信号（ゲートパルス信号）を生成し、生成した複数のゲート信号のうち一方のゲート信号を光送信部１２０に送信し、他方のゲート信号を撮像部２２０に送信する。一方のゲート信号は、光送信部１２０における光源の駆動時間を規定するタイミング信号として用いられ、他方のゲート信号は、撮像部２２０における露光時間を規定するタイミング信号として用いられる。

全体制御部２５０は、画像処理部２３０およびタイミング制御部２４０の制御を行うと共に、画像処理部２３０からの信号情報（エレベータかご１４０に関する信号情報）を移動体制御部１５０に出力する。

画像処理部２３０、タイミング制御部２４０および全体制御部２５０は、電子計算機のような情報処理記録媒体、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、マイクロコントローラのような論理回路素子等に構成される。

次に、ガイドレール１３０の表面を撮像して得られた散乱輝度分布の画像について説明する。

図３は、撮像部２２０で撮像した画像であって、ガイドレール１３０の表面の散乱輝度分布の画像を示す模式図である。撮像部２２０の画素の空間分解能とエレベータかご１４０の最大移動速度（エレベータかご１４０が移動可能な最大の移動速度）との比から得られる時間より長い（大きい）時間を、撮像部２２０の露光時間Ｔとして、高速移動（移動速度Ｖ）するエレベータかご１４０から、被写体であるガイドレール１３０を撮影すると、図３に示すように、被写体表面（ガイドレール１３０の表面）の散乱輝度分布３１０の画像３２０には、エレベータかご１４０の移動方向ｙに被写体ぶれが発生する。

被写体ぶれとは、露光時間内の開始時刻ｔにおける撮像領域３１１－１から、露光時間内の終了時刻ｔ＋Ｔにおける撮像領域３１１－４までの、時々刻々と連続的に変化する散乱輝度分布３１０の画像が積算されるため、露光後の画像３２０の移動方向に発生するぼけのことを表す。すなわち、画像３２０に示すように、撮像部２２０における露光時間Ｔに比例したＶ（移動速度）×Ｔ（露光時間）の幅だけ、画像３２０にぼけが発生する。画像３２０にぼけが発生した状態で画像処理すると、エレベータかご１４０の位置、移動速度等を正確に算出することができない。

画像３２０のぼけによる、エレベータかご１４０の位置、移動速度等の分解能を低減し、画像３２０に、エレベータかご１４０の移動方向ｙに被写体ぶれが発生するのを抑制するためには、エレベータかご１４０の移動速度Ｖを考慮して、露光時間Ｔを十分に抑える必要がある。そこで、本実施の形態では、撮像部２２０の画素の空間分解能とエレベータかご１４０の最大移動速度Ｖｍとの比から得られる時間よりも短い（小さい）時間を、撮像部２２０の露光時間Ｔとして、高速移動（移動速度Ｖ）するエレベータかご１４０から、ガイドレール１３０を撮影する。かかる露光時間Ｔによれば、ガイドレール１３０の表面の散乱輝度分布の画像として、エレベータかご１４０の移動方向ｙに被写体ぶれが発生しない画像を得ることができる。

この際、要求される空間分解能δｘに対し、露光時間Ｔと、エレベータかご１４０の最大移動速度Ｖｍとの間には、Ｔ＜δｘ／Ｖｍの関係がある。ここで、例えば、最大移動速度５ｍ／ｓで移動するエレベータかご１４０に対して、０．５ｍｍの空間分解能δｘを得るには、撮像部２２０の露光時間Ｔは、１００μｓ未満となる。すなわち、撮像部２２０の露光時間Ｔ＝１００μｓ未満（タイミング制御部２４０から撮像部２２０に送信するゲート信号のパルス幅＝１００μｓ未満）とすれば、高速移動（移動速度Ｖ）するエレベータかご１４０から、ガイドレール１３０を撮影しても、ガイドレール１３０の表面の散乱輝度分布の画像として、エレベータかご１４０の移動方向ｙに被写体ぶれが発生しない画像が得られる。

図４は、タイミング制御部２４０から撮像部２２０に送信するゲート信号のタイミングチャートの一例を示す図である。

タイミング制御部２４０は、撮像部２２０に対して、フレーム周期Δｔ毎にゲート信号４０１を送信する。ゲート信号４０１のパルス幅Ｗは、露光時間Ｔ＝１００μｓ未満に相当する値に設定されている。すなわち、撮像部２２０は、タイミング制御部２４０からのゲート信号４０１のパルスに応答して、パルス幅Ｗの時間（露光時間Ｔ＝１００μｓ未満）だけ露光を行う。この際、タイミング制御部２４０から光送信部１２０に送信するゲート信号４０１のパルス幅Ｗを、露光時間Ｔ＝１００μｓ未満に相当する値に設定し、光源の点灯期間を露光時間Ｔの間だけ行ってもよい。これにより、光送信部１２０の単位時間当たりの平均出力パワーを下げることが可能であり、駆動に必要なパワーおよび放熱を抑えることが可能である。

図５Ａは、撮像演算処理部１１０と光送信部１２０とガイドレール１３０との配置関係の一例を示す図である。図５Ｂは、撮像演算処理部１１０と光送信部１２０とガイドレール１３０とをｙ軸の正の向きから見たときの図である。なお、図５Ｂでは、光送信部１２０からの出射光線（ガイドレール１３０に対して入射する入射光）を出射光線５０１～出射光線５０３として示し、ガイドレール１３０からの散乱光線（出射光線５０２がガイドレール１３０により散乱する散乱光）を散乱光線５１１～散乱光線５１３として示している。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、光送信部１２０は、光送信部１２０の光源の光軸がガイドレール１３０の表面の凹凸の凹凸方向（ｘ軸方向）とガイドレール１３０の表面から垂直な垂直方向(ｚ軸方向)とで張られる面内(ｘｚ面内)にあり、ガイドレール１３０（ｚ軸方向）に対して傾斜して光送信部１２０の光源の光軸となる出射光線５０２が入射するように配置されている。

図６は、ガイドレール１３０の表面の凹凸の一例を示す図である。

ガイドレール１３０の表面の凹凸とは、例えば、ガイドレール１３０の加工時の仕上げで行われる研磨加工による研磨の傷等が挙げられ、ガイドレール１３０上に存在する特徴的な傷を表す。

図６では、凹凸は、説明の便宜上、周期的な三角波として表しているが、必ずしも周期性を有する必要はなく、三角波である必要はなく、矩形型等、他の形状であってもよく、凹凸の形態は問わない。

ここで、凹凸方向とは、凹凸の傾斜における勾配方向のうち、深さ方向の射影成分を除いた残りの成分である。例えば、凹凸方向とは、図６に示す周期的三角波の波数方向に対応し、凹凸を生じさせている方向である。

垂直方向とは、凹凸の深さ方向であり、凹凸の傾斜における勾配方向のうち、深さ方向の射影成分である。

勾配方向とは、例えば、凹凸の最も高い位置と最も低い位置とを結んだ方向である。よって、他の方向に研磨があったとしても、本実施の形態の勾配方向には含まれない。また、例えば、勾配方向は、研磨するときの面の粗さより算出可能な凹凸の平均的な傾斜の方向であってもよい。

図７は、ガイドレール１３０の表面の凹凸をｙ軸の正の向きから見たときの図である。ここで、結像部２１０は、ガイドレール１３０の表面で散乱した散乱光線５１１～散乱光線５１３が伝搬する領域に配置されている。また、例えば、結像部２１０は、結像部２１０の光軸が垂直方向（ｚ軸方向）と一致するように配置されている。

図７に示すように、凹凸の傾斜角φと光送信部１２０の出射光線５０２の入射角θとの間には、θ＝１８０°－２×φの関係がある。この関係より、散乱輝度が最も高くなる光送信部１２０の入射角θを見積もることが可能である。例えば、研磨の傷の特徴的（例えば、平均的）な傾斜角φが７５°であるとすると、表面の凹凸による散乱効率が最も高くなる光送信部１２０の入射角θは、３０°となる。光送信部１２０の入射角θは、ガイドレール１３０の表面の粗さの特性に応じて、研磨の傷の特徴的な傾斜角φを求め、その傾斜角φに対し、上記関係式より導出する。上記関係式により入射角θを算出し、算出した入射角θになるように光送信部１２０を配置することで、光送信部１２０から送信した出射光線の正反射光を結像部２１０に取り込むことができるので、画像をより明るくすることができるようになる。

図８Ａおよび図８Ｂは、撮像演算処理部１１０と光送信部１２０とガイドレール１３０との配置の違いによる、散乱輝度の増幅効果を説明するための図である。図８Ａは、光送信部１２０をｘｚ面内に配置した場合の配置（本実施の形態における配置）を示す。図８Ｂは、光送信部１２０をｙｚ面内に配置した場合の配置（凹凸方向とは垂直な面内（ｙｚ面内）に光送信部１２０の光軸を含むような方向から照明を行う場合の配置）を示す。

図８Ａに示すように、光送信部１２０をｘｚ平面内に配置した場合は、凹凸方向（ｘ軸方向）に斜方向から、光送信部１２０からの出射光線が入射するために、ガイドレール１３０における凹凸による散乱が起こりやすい。一方、図８Ｂに示すように、光送信部１２０をｙｚ平面内に配置した場合は、凹凸に沿った方向（ｙ軸方向、研磨方向）に出射光線が入射するため、散乱が起こりにくい。

つまり、光送信部１２０をｘｚ平面内に配置した場合、散乱角度分布８１０のように、撮像演算処理部１１０の前方の散乱輝度は高くなり、光送信部１２０をｙｚ平面内に配置した場合、散乱角度分布８２０のように、撮像演算処理部１１０の前方の散乱輝度は小さくなる。

本実施の形態によれば、ガイドレール１３０における散乱輝度が高くなるような特徴的な方向に光送信部１２０を配置したので、露光時間Ｔを１００μｓ未満に短くしても、十分高輝度な明るい画像を得ることができる。また、撮像部２２０で画像を生成する前の光学系における位置関係であって、結像部２１０と光送信部１２０との位置関係を、予め高輝度な明るい画像を得ることができる位置関係にすることで、タイミング制御部２４０で露光時間Ｔを、１００μｓ未満に短くしても、撮像部２２０で発生する電気ノイズによって、ガイドレール１３０の表面の散乱輝度分布（凹凸に対応する散乱輝度パターン）が埋もれることを避けることができる。

すなわち、結像部２１０と光送信部１２０との位置関係が、予め高輝度な明るい画像を得ることができる位置関係でない場合、撮像部２２０の画像信号を画像処理部２３０で処理する際に、撮像部２２０で発生する電気ノイズと凹凸に対応する散乱輝度パターンとを識別することが困難である。これに対して、結像部２１０と光送信部１２０との位置関係が、予め高輝度な明るい画像を得ることができる位置関係である場合、撮像部２２０の画像信号を画像処理部２３０で処理する際に、撮像部２２０で発生する電気ノイズと凹凸に対応する散乱輝度パターンとを容易に識別することができる。

次に、画像処理部２３０における移動速度計測処理について説明する。

図９は、計測装置１００による移動速度計測処理に係るフローチャートの一例を示す図である。本実施の形態では、説明の便宜上、相関関数法による移動速度計測処理について説明するが、移動速度の算出方法は、相関関数法には限定されない。

画像処理部２３０は、まず、全体制御部２５０から測定開始の信号を受信したことを条件に処理を開始し（ステップＳ９０１）、フレームｉごとに暗視野画像Ｉ（ｉ）を撮像部２２０から取得する（ステップＳ９０２）。

次に、画像処理部２３０は、取得したフレームｉの暗視野画像Ｉ（ｉ）を、画像処理部２３０内の記憶素子（メモリ）に格納する（ステップＳ９０３）。なお、記憶素子は、画像処理部２３０、全体制御部２５０等に含まれるレジスタ等の揮発性メモリを用いてもよいし、外部に配置した不揮発性メモリを用いてもよい。

次に、画像処理部２３０は、ステップＳ９０３で記憶素子に格納した、フレームｉの暗視野画像Ｉ（ｉ）を記憶素子から読み出すと共に、フレームｉよりも前に、記憶素子に格納されたフレーム（ｉ－ｋ）の暗視野画像Ｉ（ｉ－ｋ）を記憶素子から読み出し、読み出した暗視野画像Ｉ（ｉ）と暗視野画像Ｉ（ｉ－ｋ）との相互相関関数Ｃを計算する（ステップＳ９０４）。なお、前のフレームの暗視野画像の選択方法いついては、直前の１フレーム前の暗視野画像を選択してもよいし、複数フレーム前の暗視野画像を選択してもよい。また、相互相関関数Ｃの計算方法についても他の計算方法を採用してもよい。

次に、画像処理部２３０は、相互相関関数Ｃの計算により、相互相関関数Ｃのピーク座標位置Δｘを推定し、ステップＳ９０４で読み出した暗視野画像のうち暗視野画像Ｉ（ｉ－ｋ）から暗視野画像Ｉ（ｉ）までの時間ｋ×Δｔを算出し、ピーク座標位置Δｘと時間ｋ×Δｔとの比から、エレベータかご１４０の移動速度Ｖ＝Δｘ／（ｋ×Δｔ）を計算する（ステップＳ９０５）。なお、ピーク座標位置Δｘの推定方法に関しても、最大位置のピーク座標としてもよいし、最大位置近傍の数点を用いて最小二乗フィッティングを行って推定してもよく、その方法については限定しない。

次に、画像処理部２３０は、移動速度Ｖの情報を全体制御部２５０に出力し、フレームｉに「１」を加算し（ステップＳ９０６）、全体制御部２５０からの測定終了の信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ９０７）。画像処理部２３０は、全体制御部２５０から測定終了の信号を受信しいてないと判定した場合、ステップＳ９０２に処理を戻し、ステップＳ９０２～ステップＳ９０６の処理を繰り返す。一方、画像処理部２３０は、ステップＳ９０７で全体制御部２５０から測定終了の信号を受信したと判定した場合、移動速度計測処理を終了する（ステップＳ９０８）。

このように、画像処理部２３０は、撮像部２２０から、タイミング制御部２４０の出力によるゲート信号の発生周期に相当するフレーム周期で電気信号を順次に取り込み、各電気信号からフレーム毎の画像を生成し、生成した複数フレームの画像のうち第１のフレームの画像における第１の計測対象画像（特徴的な画像を含む計測対象画像）と、第２のフレームの画像における計測対象画像であって、第１の計測対象画像に対応した第２の計測対象画像（第１の計測対象画像と同一の特徴的な画像を含む計測対象画像）との間に生じる、画像上のずれを算出し、算出した画像上のずれと、第１のフレームと第２のフレームとにおける時間差を示す時間との比から、エレベータかご１４０の移動速度Ｖを算出することができる。

全体制御部２５０は、画像処理部２３０から移動速度Ｖに関する情報を受信した場合、受信した情報を記憶素子に格納する、または、全体制御部２５０は、移動速度Ｖに関する情報を移動体制御部１５０に送信する。この際、移動体制御部１５０は、移動速度Ｖに関する情報を表示することにより、エレベータの管理者に通知してもよい。

なお、画像処理部２３０は、エレベータかご１４０の移動方向の移動速度Ｖのみを算出してもよい。また、画像処理部２３０では、さらに移動速度Ｖまたはピーク座標位置Δｘを累積することにより、エレベータかご１４０の位置を算出してもよい。算出した位置の情報は、移動速度Ｖと同様に、全体制御部２５０を介して記憶素子に格納されてもよいし、移動体制御部１５０に送信されてもよい。

本実施の形態によれば、撮像部２２０の露光時間Ｔを１００μｓ未満に短縮したので、エレベータかご１４０からガイドレール１３０を撮影した画像に、エレベータかご１４０の移動方向に被写体ぶれが発生するのを抑制することができる。さらに、ガイドレール１３０の凹凸方向に対し、平行な平面に入射光軸が向くように光送信部１２０の出射方向を向けることにより、ガイドレール１３０からの散乱輝度を十分高くすることができる。すなわち、移動体から静止構造物を撮影した画像に、移動体の移動方向に被写体ぶれが発生するのを抑制することができ、かつ、十分な明るさで画像を取得でき、結果として、移動体の位置の測定精度と移動体の移動速度の測定精度とを高めることができる。

（２）第２の実施の形態
本実施の形態の計測装置１００は、第１の実施の形態の結像部２１０よりも、エレベータかご１４０のｚ軸方向のゆれに対して撮像部２２０における結像倍率を不変に保つ、ロバストな結像部２１０を備えるものである。その他の構成については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

図１０は、本実施の形態における結像部２１０に係る構成の一例を示す図である。なお、図１０では、ガイドレール１３０からの散乱光（例えば、散乱光線１００１～散乱光線１００９）を点線の矢印で示している。

図１０に示すように、結像部２１０は、ガイドレール１３０に相対向して配置され、ガイドレール１３０で散乱した散乱光を集光する対物レンズ１０１０（第１のレンズ）と、対物レンズ１０１０で集光された散乱光の光量を制限し、光量の制限された散乱光を撮像部２２０の撮像面に向けて送出する絞り１０２０とを備えている。

上述した結像部２１０は、被写体（被検出対象）となるガイドレール１３０が、エレベータかご１４０に対して、相対的にｚ軸方向（エレベータかご１４０の移動方向（ｙ軸方向）に対して直交する方向）にぶれたときの倍率の変化の影響をなくすために、物体側（ガイドレール１３０側）にテレセントリックな光学配置となっている。

すなわち、本実施の形態における結像部２１０は、撮像部２２０の撮像面の中心と、絞り１０２０の中心と、対物レンズ１０１０の光軸の中心とが同一直線上に位置するように配置され、かつ、絞り１０２０は、対物レンズ１０１０の撮像部２２０側の焦点位置に配置されている。ガイドレール１３０からの散乱光線１００１～散乱光線１００９は、対物レンズ１０１０を透過した後、撮像部２２０の撮像面に結像される。この際、散乱光線１００１～散乱光線１００９のうち、散乱光線１００２，１００５，１００８は、他の散乱光線１００１，１００３，１００４，１００６，１００７，１００９よりも光量が多く、主光線となって、常に、対物レンズ１０１０の光軸と平行となって対物レンズ１０１０に入射する。

なお、ｙ軸とｚ軸とは、ガイドレール１３０に形成される仮想の軸であって、ｙ軸は、エレベータかご１４０の移動方向と平行な軸を示し、ｚ軸は、エレベータかご１４０の移動方向と直交する軸であって、結像部２１０の光軸と平行な軸を示す。

本実施の形態によれば、ガイドレール１３０からの散乱光線１００２，１００５，１００８は、主光線となって、常に、対物レンズ１０１０の光軸と平行となって対物レンズ１０１０に入射するので、エレベータかご１４０のｚ軸方向のゆれに対して、ガイドレール１３０の画像が光軸（ｚ軸）方向にぶれても、撮像部２２０の撮像面で結像する像の倍率は一定となり、エレベータかご１４０のｙ方向の移動量Δｙの計測値を、エレベータかご１４０のｚ軸方向のゆれに対して、常に一定に保つことができる。

また、本実施の形態では、対物レンズ１０１０を、エレベータかご１４０から５０ｍｍ以上離して配置している。例えば、エレベータかご１４０が奥行き方向（ｚ軸方向）に±５ｍｍ程度ぶれる場合、対物レンズ１０１０を、ガイドレール１３０から５０ｍｍ以上離して配置することによって、エレベータかご１４０のｚ軸方向のぶれに対して発生する画像のピントぼけを抑えることが可能である。

また、対物レンズ１０１０の材質をガラスにすることもできる。対物レンズ１０１０をガラスレンズとすることにより、プラスチックレンズに比べ、十分高い耐久性を得ることができる。また、対物レンズ１０１０のうち光線が通過する面の形状を、両側が球面または片側が球面でもう一方の側を平面として構成することもできる。本構成により、対物レンズ１０１０をガラスレンズとしても、非球面形状に比べ、安価に結像部２１０を構成することが可能である。

（３）第３の実施の形態
本実施の形態の計測装置１００は、第１の実施の形態の結像部２１０よりも、エレベータかご１４０のｚ軸方向のゆれに対して撮像部２２０における結像倍率を不変に保つ、ロバストな結像光学系であって、第２の実施の形態の結像部２１０よりも、撮像部２２０で生じる幾何収差を抑える結像部２１０を備えるものである。その他の構成については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

図１１は、本実施の形態における結像部２１０に係る構成の一例を示す図である。なお、図１１では、ガイドレール１３０からの散乱光（例えば、散乱光線１１０１～散乱光線１１０９）を点線の矢印で示している。

図１１に示すように、結像部２１０は、ガイドレール１３０に相対向して配置され、ガイドレール１３０で散乱した散乱光を集光する対物レンズ１１１０（第１のレンズ）と、対物レンズ１１１０で集光された散乱光の光量を制限する絞り１１２０と、絞り１１２０と撮像部２２０との間に配置され、絞り１１２０からの散乱光を集光し、集光した散乱光を撮像部２２０の撮像面に向けて送出する集光レンズ１１３０（第２のレンズ）とを備えている。

上述した結像部２１０は、被写体（検出対象）となるガイドレール１３０が、エレベータかご１４０に対して、相対的にｚ軸方向にぶれたときの倍率の変化の影響をなくするために、物体側（ガイドレール１３０側）をテレセントリックな光学配置にすると共に、撮像部２２０で生じる幾何収差を抑えるために、像側（撮像部２２０側）もテレセントリックな光学配置となっている。

すなわち、撮像部２２０の撮像面の中心と、集光レンズ１１３０の光軸と、絞り１１２０の中心と、対物レンズ１１１０の光軸とが、それぞれ同一直線上に位置するように、配置され、かつ、絞り１１２０は、対物レンズ１１１０の撮像部２２０側の焦点位置に配置されていると共に、集光レンズ１１３０の対物レンズ１１１０側の焦点位置に配置されている。また、ガイドレール１３０からの散乱光線１１０１～散乱光線１１０９は、対物レンズ１１１０を透過した後、集光レンズ１１３０を介して撮像部２２０の撮像面に結像される。この際、散乱光線１１０１～散乱光線１１０９のうち、散乱光線１１０２，１１０５，１１０８は、他の散乱光線１１０１，１１０３，１１０４，１１０６，１１０７，１１０９よりも光量が多く、主光線となって、常に、対物レンズ１１１０の光軸と平行となって対物レンズ１１１０に入射すると共に、集光レンズ１１３０の光軸と平行となって撮像部２２０に入射する。

本実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様に、ガイドレール１３０の画像が光軸（ｚ軸）方向にぶれても撮像部２２０の撮像面で結像する像の倍率を不変にでき、さらに撮像部２２０のｚ軸方向の取り付け位置のずれに対しても、撮像部２２０の撮像面で結像する像の倍率を不変にできる。結果として、結像部２１０および撮像部２２０の取り付け時の寸法公差を大きく取ることができ、よりロバストな光学系を構成することができる。また、結像部２１０に、対物レンズ１１１０と集光レンズ１１３０とを含む２つのレンズを用いているので、結像部２１０の幾何収差の影響を小さくすることも可能となる。

また、本実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、対物レンズ１１１０をガイドレール１３０から５０ｍｍ以上離して配置し、対物レンズ１１１０を、両側が球面または片側が球面でもう一方の側を平面とするガラスレンズとして構成することもできる。集光レンズ１１３０も、光線が通過する面の形状を、両側が球面または片側が球面でもう一方の側を平面である、ガラスレンズとして構成することができる。本構成により、安価で高い耐久性を有する結像部２１０を構成することが可能となる。

（４）第４の実施の形態
本実施の形態の計測装置１００は、光送信部１２０として、被写体（被検出対象）であるガイドレール１３０を効率的に照明する光送信部１２０を備えるものである。撮像部２２０、画像処理部２３０、タイミング制御部２４０および全体制御部２５０の構成は、第１の実施の形態と同様であり、結像部２１０の構成は、第１の実施の形態、第２の実施の形態または第３の実施の形態と同様であるので、それらの説明を省略する。

図１２は、本実施の形態における光送信部１２０に係る構成の一例を示す図である。なお、図１２では、ガイドレール１３０に対して入射する入射光（例えば、光源１２１０からの出射光線１２０１～出射光線１２０３）を点線の矢印で示している。

図１２に示すように、光送信部１２０は、光源１２１０と、光源１２１０からの光を集光し、集光した光をガイドレール１３０に向けて拡散させて照射する照明レンズ１２２０とを備えている。

照明レンズ１２２０は、光源１２１０と、被写体（被検出対象）であるガイドレール１３０との間に配置されている。照明レンズ１２２０の材質は、ガラスであってもよいし、プラスチックであってもよい。また、照明レンズ１２２０のうち、光線が通過する面の形状は、どちらの面も球面であってもよいし、平面であってもてよいし、非球面であってもよい。また、照明レンズ１２２０は、１つの凸レンズによって構成されているが、複数枚の組み合わせによって構成されるレンズ組であってもよい。また、照明レンズ１２２０は、レンズのような透過屈折型の集光光学素子に限らず、凹面鏡のような反射型の集光光学素子であってもよい。

本実施の形態によれば、照明レンズ１２２０は、光源１２１０からの出射光線１２０１～出射光線１２０３を集光して、ガイドレール１３０の表面を広範囲に亘って照明することができるので、結像部２１０および撮像部２２０によって検出する、ガイドレール１３０の表面の領域を効率的に照明することができる。さらに、照明レンズ１２２０の形状を適切に設計することにより、ガイドレール１３０における照度ムラを低減することも可能である。また、光源１２１０の出力強度を抑えることにより、光源１２１０の消費電力を小さくでき、かつ、所望の検出範囲外の領域からの迷光の発生も抑えることが可能である。

（５）第５の実施の形態
本実施の形態の計測装置１００は、エレベータかご１４０の絶対位置をリセットする位置リセット処理部１３１０を備え、エレベータかご１４０の累積位置の精度を高めるようにしたものである。撮像部２２０、画像処理部２３０、タイミング制御部２４０および全体制御部２５０の構成は、第１の実施の形態と同じである。結像部２１０の構成は、第１の実施の形態、第２の実施の形態または第３の実施の形態と同じである。光送信部１２０内の構成は、第１の実施の形態または第４の実施の形態と同じである。本実施の形態では、それらの説明を省略する。

図１３は、本実施の形態における計測装置１００に係る構成の一例を示す図である。図１３において、計測装置１００は、第１の実施の形態の構成に加え、位置リセット処理部１３１０を備えている。位置リセット処理部１３１０は、全体制御部２５０に接続されている。

位置リセット処理部１３１０は、全体制御部２５０と情報の送受信を行い、全体制御部２５０からの画像に関する情報をもとに、ガイドレール１３０の表面に設定された絶対位置を検出した場合、全体制御部２５０に対して、エレベータかご１４０の位置を算出する際の基準位置となる絶対位置をリセットするためのリセット信号（より広義には、絶対位置をセットするためのセット信号）を出力する。

ここで、位置リセット処理部１３１０は、位置リセット処理部１３１０内の記憶素子に、エレベータかご１４０の絶対位置を示す特徴的な散弾輝度パターンに関する画像（絶対位置基準画像）の情報を予め記憶している。絶対位置基準画像は、例えば、ガイドレール１３０の表面に存在する継ぎ目等の特徴的かつ周期性の高い画像である。

位置リセット処理部１３１０は、エレベータかご１４０の移動に伴って、全体制御部２５０からの画像に関する情報を受信する毎に、受信した情報（凹凸に対応する散乱輝度パターンに関する画像）と記憶素子内に記憶された情報（絶対位置基準画像）とを比較し、両者の間に強い相関が現れる（両者の画像が一致する）毎に、全体制御部２５０に対して、リセット信号を出力する。

全体制御部２５０は、リセット信号を受信したことを条件に、絶対位置をリセットする。そして、全体制御部２５０は、画像処理部２３０からの信号情報をもとに、リセットされた絶対位置を基準に、エレベータかご１４０の昇降路における位置（相対位置）を算出し、算出結果を移動体制御部１５０に送信する。このように絶対位置をリセットすることで、全体制御部２５０は、エレベータかご１４０の移動方向が上または下にランダムに変化しても、エレベータかご１４０の昇降路における位置（相対位置）を正確に算出することができ、エレベータかご１４０の累積位置の精度を高めることができる。

また、本実施の形態において、全体制御部２５０の機能と位置リセット処理部１３１０の機能とを画像処理部２３０に付加することができる。この場合、画像処理部２３０は、例えば、撮像部２２０から出力された電気信号を処理して得られた絶対位置検出画像（ガイドレール１３０の表面に存在する継ぎ目等の特徴的かつ周期性の高い散弾輝度パターンの画像）と、ガイドレール１３０における絶対位置を特定する画像として、予め設定されて記憶された絶対位置基準画像（散弾輝度パターンによる絶対位置基準画像）とを比較する。上記構成によれば、画像処理部２３０は、全体制御部２５０と位置リセット処理部１３１０とを用いたときよりも少ない要素で、エレベータかご１４０の昇降路における位置（相対位置）を正確に算出することができ、エレベータかご１４０の累積位置の精度を高めることができる。

また、画像処理部２３０は、絶対位置検出画像と絶対位置基準画像とが一致したことを条件に、エレベータかご１４０の位置を計測するときの基準時間（計測開始時期間）をリセットするようにしてもよい。画像処理部２３０は、リセットした基準時間からの経過時間とエレベータかご１４０の移動速度とをもとに、エレベータかご１４０の絶対位置からの移動距離を示す、エレベータかご１４０の位置を算出し、算出結果を全体制御部２５０に出力する。

なお、特徴的な散弾輝度パターンとしては、ガイドレール１３０に既存の散弾輝度パターンを利用してもよいし、ガイドレール１３０の表面に、散弾輝度パターンを有するマーカーを取り付ける場合、マーカーの散弾輝度パターンを利用してもよい。また、エレベータかご１４０の絶対位置を検出する手段としては、磁気センサ、大気圧センサ等、光学式とは異なる、別方式の位置検出センサを組み合わせたものを用いることもできる。

本実施の形態によれば、エレベータかご１４０の移動に応じて、エレベータかご１４０の昇降路における絶対位置を検出する毎に、絶対位置をリセットするようにしたので、エレベータかご１４０の累積位置の精度を高めることができる。

（６）第６の実施の形態
本実施の形態の計測装置１００は、光送信部１２０から出射された出射光線（出射光）が結像部２１０を介して撮像部２２０に入射されるまでの時間を測定し、測定結果をもとにエレベータかご１４０からガイドレール１３０までの距離を計測するものである。撮像部２２０、画像処理部２３０および全体制御部２５０の構成は、第１の実施の形態と同じである。また、結像部２１０の構成は、第１の実施の形態、第２の実施の形態または第３の実施の形態と同じである。また、光送信部１２０の構成は、第１の実施の形態または第４の実施の形態と同じである。また、計測装置１００は、位置リセット処理部１３１０を備えてもよく、その場合の構成は、第５の実施の形態と同じである。本実施の形態では、それらの説明を省略する。

図１４は、タイミング制御部２４０から光送信部１２０および撮像部２２０へ送信されるゲート信号とガイドレール１３０から撮像部２２０へ入射する散乱光とのタイミングチャートの一例を示す図である。

タイミングチャート１４１０に示すように、タイミング制御部２４０から光送信部１２０に対して、時間ｔ１～時間ｔ３までの期間がハイレベルとなる、第１のゲート信号１４１１（ゲートパルス信号）が送信されると、光送信部１２０からガイドレール１３０に対して出射光線（照明光）が照射され、ガイドレール１３０の表面で散乱した散乱光が結像部２１０を介して撮像部２２０に入射する。この際、撮像部２２０には、タイミングチャート１４２０に示すように、時間ｔ２～時間ｔ４までの期間がハイレベルとなる散乱光１４２１（輝度がハイレベルとなる散乱光）が入射する。すなわち、撮像部２２０には、光送信部１２０から出射される出射光線に対して、時間遅れ＝（時間ｔ２－時間ｔ１）を有する散乱光１４２１が入射する。

一方、タイミングチャート１４３０に示すように、タイミング制御部２４０から撮像部２２０に対して、光送信部１２０に送信される、第１のゲート信号１４１１と同じタイミングで、時間ｔ１～時間ｔ３までの期間がハイレベルとなる、第１のゲート信号１４３１（ゲートパルス信号）が送信されると、撮像部２２０は、時間ｔ１～時間ｔ３の期間を露光時間Ｔとして、結像部２１０からの散乱光１４２１を撮像面（第１の撮像面）に取り込み、第１のゲート信号１４１１に応答して撮像した画像信号（電気信号１４３２）を生成する。この際、結像部２１０から撮像部２２０に対して、ハイレベルの散乱光１４２１が入射する期間は、露光時間Ｔ（時間ｔ１～時間ｔ３）のうち、時間ｔ２～時間ｔ３の期間であり、この期間に撮像された画像信号（電気信号１４３２）が撮像部２２０から画像処理部２３０に出力される。

次に、タイミングチャート１４４０に示すように、タイミング制御部２４０から撮像部２２０に対して、時間ｔ３～時間ｔ５までの期間がハイレベルとなる、第２のゲート信号１４４１（ゲートパルス信号）が送信されると、撮像部２２０は、時間ｔ３～時間ｔ４の期間を露光時間Ｔとして、結像部２１０からの散乱光１４２１を撮像面（第２の撮像面）に取り込み、第２のゲート信号１４４１に応答して撮像した画像信号（電気信号１４４２）を生成する。この際、結像部２１０から撮像部２２０に対して、ハイレベルの散乱光１４２１が入射する期間は、露光時間Ｔ（時間ｔ３～時間ｔ５）のうち、時間ｔ３～時間ｔ４の期間であり、この期間に撮像された画像信号（電気信号１４４２）が画像処理部２３０に出力される。

ここで、光送信部１２０からガイドレール１３０に向けて出射された出射光線が、ガイドレール１３０で散乱し、ガイドレール１３０の表面で散乱した散乱光のうち散乱光１４２１が撮像部２２０に入射するまでの伝達時間Ｔ０（＝時間ｔ１～時間ｔ２までの期間）を算出するに際して、画像処理部２３０は、撮像部２２０から、電気信号１４３２と、電気信号１４４２とを取り込み、伝達時間Ｔ０を、次の（式１）に従って算出する。

Ｔ０＝Ｔ・Ｖ２/（Ｖ１＋Ｖ２）・・・・（式１）

ここで、Ｔは、第１のゲート信号１４１１と第２のゲート信号１４４１とで規定される露光時間であり、Ｖ１、Ｖ２は、撮像部２２０から出力される画像信号に属する画像の大きさに相当する面積（Ｖ１は、第１の撮像面で取り込まれた光の量、Ｖ２は、第２の撮像面で取り込まれた光の量）である。

画像処理部２３０は、伝達時間Ｔ０×光速から、エレベータかご１４０からガイドレール１３０までの距離を算出し、算出した距離の情報を全体制御部２５０に送信する。この際、画像処理部２３０または全体制御部２５０において、画像処理部２３０で算出した距離と設定値（基準値）とを比較して、エレベータかご１４０にｚ軸方向のぶれ（振動）があるか否かを判定することができる。

本実施の形態によれば、エレベータかご１４０からガイドレール１３０までの距離を計測することができるので、計測結果からエレベータかご１４０に、ｚ軸方向のぶれがあるか否かを判定することができる。

以上述べた各実施の形態は、本発明を分かりやすく説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換等をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

（７）他の実施の形態
なお、上述の実施の形態においては、本発明を計測装置に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々のシステム、装置、方法、プログラムに広く適用することができる。

上述した実施の形態は、例えば、以下の特徴的な構成を有する。

計測装置（例えば、計測装置１００）は、ゲート信号（例えば、ゲート信号４０１）を発生するタイミング制御部（例えば、タイミング制御部２４０）と、上記ゲート信号に応答して、移動体（例えば、エレベータかご１４０）の移動路（例えば、昇降路）に沿って配置された静止構造物（例えば、ガイドレール１３０）を照明する光（例えば、出射光線５０１～出射光線５０３）を送信する光送信部（例えば、光送信部１２０）と、上記静止構造物に相対向して配置され、上記静止構造物からの反射光（例えば、散乱光、散乱光線５１１～散乱光線５１３）を結像する結像部（例えば、結像部２１０）と、撮像面を備え、上記ゲート信号に応答して、上記ゲート信号で規定される露光時間だけ、上記結像部により結像された反射光を上記撮像面に取り込み、取り込んだ反射光による光信号を電気信号に変換する撮像部（例えば、撮像部２２０）と、上記電気信号を画像（例えば、暗視野画像）として処理し、上記画像から上記移動体の移動に係る情報（例えば、移動体の位置、移動体の移動速度、移動体の振動）を算出する画像処理部（例えば、画像処理部２３０）と、を備え、上記露光時間は、上記撮像面の空間分解能と上記移動体の最大移動速度との比（例えば、空間分解能δｘ／最大移動速度Ｖｍ）から得られる時間よりも小さい値（例えば、最大移動速度５ｍ／ｓで移動するエレベータかご１４０に対して、０．５ｍｍの空間分解能δｘを得る場合は、１００μｓ）に設定され、上記光送信部、上記結像部および上記撮像部は、上記移動体に配置され、上記光送信部の光軸は、上記静止構造物の表面深さの勾配方向と上記結像部の光軸方向とによって張られる平面内に設けられ、かつ、上記静止構造物に対して斜方向に設けられている。

上記構成では、被写体ぶれの発生を抑えるために露光時間が十分に短くなっているが、結像部の前方の散乱輝度が高くなるように光送信部の光軸を配置することで、結像部には、多くの光が入ることになり、十分な明るさの画像を取得することができる。よって、上記構成によれば、短い露光時間でも十分に明るい画像を撮像することができる。

上記光送信部から送信される光の上記静止構造物に対する入射角（例えば、入射角θ）は、上記静止構造物の表面深さの傾斜角（例えば、凹凸の傾斜角φ）の２倍を１８０度から減算した角度（例えば、θ＝１８０°－２×φ）である。

上記構成によれば、例えば、多くの正反射光が結像部に入るようになるので、より明るい画像を取得することができる。

上記画像処理部は、上記ゲート信号の発生周期に相当するフレーム周期（例えば、フレーム周期Δｔ）で上記電気信号を順次に取り込み、取り込んだ各電気信号からフレーム毎の画像を生成し、生成した複数フレームの画像のうち第１のフレームの画像における第１の計測対象画像（例えば、フレームｉの暗視野画像Ｉ（ｉ））と、第２のフレームの画像における計測対象画像であって、上記第１の計測対象画像に対応した第２の計測対象画像（例えば、フレーム（ｉ－ｋ）の暗視野画像Ｉ（ｉ－ｋ））との間に生じる、画像上のずれ（例えば、相互相関関数Ｃのピーク座標位置Δｘ）を算出し、算出したずれと、上記第１のフレームと上記第２のフレームとにおける時間差を示す時間（例えば、暗視野画像Ｉ（ｉ－ｋ）から暗視野画像Ｉ（ｉ）までの時間ｋ×Δｔ）との比から、上記移動体の移動速度を算出する。

上記構成によれば、例えば、移動体の移動速度を算出することができる。

上記結像部は、上記静止構造物からの反射光を集光する第１のレンズ（例えば、対物レンズ１０１０）と、上記反射光の光量を制限する絞り（例えば、絞り１０２０）と、を備え、上記絞りは、上記絞りの中心が上記第１のレンズの光軸と同一直線上に設けられ、かつ、上記第１のレンズの焦点位置に設けられている。

上記構成によれば、例えば、移動体の移動において移動体と静止構造物との距離が変化したとしても、画像の倍率の変化を抑えることができるので、移動体の静止構造物方向のゆれに対して、移動体の移動量の計測値を一定に保つことができる。

上記結像部は、上記静止構造物からの反射光を集光する第１のレンズ（例えば、対物レンズ１１１０）と、上記反射光の光量を制限する絞り（例えば、絞り１１２０）と、上記絞りと上記撮像部との間に配置され、上記絞りにより光量が制限された反射光を集光する第２のレンズ（例えば、集光レンズ１１３０）と、を備え、上記絞りは、上記絞りの中心が上記第１のレンズの光軸と同一直線上に設けられ、かつ、上記第１のレンズの焦点位置に設けられ、上記第２のレンズは、上記第２のレンズの光軸が上記第１のレンズの光軸と同一直線上に設けられている。

上記構成によれば、例えば、移動体と静止構造物との距離が変化したとしても、画像の倍率の変化を抑えることができ、かつ、撮像部の光軸方向の取り付け位置のずれに対しても、撮像部の撮像面で結像する像の倍率を不変にできるので、結像部および撮像部の取り付け時の寸法公差を大きく取ることができる。

上記光送信部は、光源（例えば、光源１２１０）と、上記光源からの光を集光して送信する第３のレンズ（例えば、照明レンズ１２２０）とを含んで構成される。

上記構成によれば、例えば、結像部および撮像部によって検出される、静止構造物の表面の領域を効率的に照明することができる。

上記画像処理部は、上記画像と、上記静止構造物における絶対位置を示す基準画像（例えば、絶対位置基準画像）とを比較し、上記画像と上記基準画像とが一致したことを条件に、上記移動体の位置を上記絶対位置にセット（例えば、リセット）する。なお、係る処理については、位置リセット処理部１３１０を設け、位置リセット処理部１３１０が行うようにしてもよい。

上記構成によれば、例えば、移動体の絶対位置を適切にセットできるので、移動体の累積位置の精度を高めることができる。

上記タイミング制御部は、上記光送信部と上記撮像部とに対して、同一のタイミングで第１のゲート信号（例えば、第１のゲート信号１４１１）を出力し、その後、上記撮像部に対して、上記第１のゲート信号とは異なるタイミングで第２のゲート信号（例えば、第２のゲート信号１４２１）を出力し、上記光送信部は、上記第１のゲート信号に応答して、上記静止構造物を照明する光を送信し、上記撮像部は、上記撮像面として、上記第１のゲート信号に応答して、上記結像部からの上記光の反射光を上記露光時間だけ取り込む第１の撮像面と、上記第２のゲート信号に応答して、上記結像部からの上記光の反射光を上記露光時間だけ取り込む第２の撮像面とを備え、上記画像処理部は、上記第１の撮像面の電気信号（電気信号１４３２）と上記第２の撮像面の電気信号（電気信号１４４２）と上記露光時間とをもとに、上記光が反射光として上記撮像部の上記第１の撮像面に入射するまでの伝達時間を算出し、算出した上記伝達時間と上記光の移動速度とをもとに、上記移動体から上記静止構造物までの距離を算出する。

上記構成によれば、移動体から静止構造物までの距離を計測することができるので、例えば、計測結果から、移動体において静止構造物方向の振動があるか否かを判定することができるようになる。

また上述した構成については、本発明の要旨を超えない範囲において、適宜に、変更したり、組み替えたり、組み合わせたり、省略したりしてもよい。

１００……計測装置、１２０……光送信部、２１０……結像部、２２０……撮像部、２３０……画像処理部、２４０……タイミング制御部。

Claims (10)

1. ゲート信号を発生するタイミング制御部と、
   前記ゲート信号に応答して、移動体の移動路に沿って配置された静止構造物を照明する光を送信する光送信部と、
   前記静止構造物に相対向して配置され、前記静止構造物からの反射光を結像する結像部と、
   撮像面を備え、前記ゲート信号に応答して、前記ゲート信号で規定される露光時間だけ、前記結像部により結像された反射光を前記撮像面に取り込み、取り込んだ反射光による光信号を電気信号に変換する撮像部と、
   前記電気信号を画像として処理し、前記画像から前記移動体の移動に係る情報を算出する画像処理部と、を備え、
   前記露光時間は、前記撮像面の空間分解能と前記移動体の最大移動速度との比から得られる時間よりも小さい値に設定され、
   前記光送信部、前記結像部および前記撮像部は、前記移動体に配置され、
   前記光送信部の光軸は、前記静止構造物の表面深さの勾配方向と前記結像部の光軸方向とによって張られる平面内に設けられ、かつ、前記静止構造物に対して斜方向に設けられている、
   計測装置。
2. 前記光送信部から送信される光の前記静止構造物に対する入射角は、前記静止構造物の表面深さの傾斜角の２倍を１８０度から減算した角度である、
   請求項１に記載の計測装置。
3. 前記画像処理部は、前記ゲート信号の発生周期に相当するフレーム周期で前記電気信号を順次に取り込み、取り込んだ各電気信号からフレーム毎の画像を生成し、生成した複数フレームの画像のうち第１のフレームの画像における第１の計測対象画像と、第２のフレームの画像における計測対象画像であって、前記第１の計測対象画像に対応した第２の計測対象画像との間に生じる、画像上のずれを算出し、算出したずれと、前記第１のフレームと前記第２のフレームとにおける時間差を示す時間との比から、前記移動体の移動速度を算出する、
   請求項１に記載の計測装置。
4. 前記結像部は、前記静止構造物からの反射光を集光する第１のレンズと、前記反射光の光量を制限する絞りと、を備え、
   前記絞りは、前記絞りの中心が前記第１のレンズの光軸と同一直線上に設けられ、かつ、前記第１のレンズの焦点位置に設けられている、
   請求項１に記載の計測装置。
5. 前記結像部は、前記静止構造物からの反射光を集光する第１のレンズと、前記反射光の光量を制限する絞りと、前記絞りと前記撮像部との間に配置され、前記絞りにより光量が制限された反射光を集光する第２のレンズと、を備え、
   前記絞りは、前記絞りの中心が前記第１のレンズの光軸と同一直線上に設けられ、かつ、前記第１のレンズの焦点位置に設けられ、
   前記第２のレンズは、前記第２のレンズの光軸が前記第１のレンズの光軸と同一直線上に設けられている、
   請求項１に記載の計測装置。
6. 前記光送信部は、光源と、前記光源からの光を集光して送信する第３のレンズとを含んで構成される、
   請求項１に記載の計測装置。
7. 前記画像処理部は、前記画像と、前記静止構造物における絶対位置を示す基準画像とを比較し、前記画像と前記基準画像とが一致したことを条件に、前記移動体の位置を前記絶対位置にセットする、
   請求項１に記載の計測装置。
8. 前記タイミング制御部は、前記光送信部と前記撮像部とに対して、同一のタイミングで第１のゲート信号を出力し、その後、前記撮像部に対して、前記第１のゲート信号とは異なるタイミングで第２のゲート信号を出力し、
   前記光送信部は、前記第１のゲート信号に応答して、前記静止構造物を照明する光を送信し、
   前記撮像部は、前記撮像面として、前記第１のゲート信号に応答して、前記結像部からの前記光の反射光を前記露光時間だけ取り込む第１の撮像面と、前記第２のゲート信号に応答して、前記結像部からの前記光の反射光を前記露光時間だけ取り込む第２の撮像面とを備え、
   前記画像処理部は、前記第１の撮像面の電気信号と前記第２の撮像面の電気信号と前記露光時間とをもとに、前記光が反射光として前記撮像部の前記第１の撮像面に入射するまでの伝達時間を算出し、算出した前記伝達時間と前記光の移動速度とをもとに、前記移動体から前記静止構造物までの距離を算出する、
   請求項１に記載の計測装置。
9. ゲート信号を発生するタイミング制御部と、
   前記ゲート信号に応答して、エレベータかごの昇降路に沿って配置された静止構造物を照明する光を送信する光送信部と、
   前記静止構造物に相対向して配置され、前記静止構造物からの反射光を結像する結像部と、
   撮像面を備え、前記ゲート信号に応答して、前記ゲート信号で規定される露光時間だけ、前記結像部により結像された反射光を前記撮像面に取り込み、取り込んだ反射光による光信号を電気信号に変換する撮像部と、
   前記電気信号を画像として処理し、前記画像から前記エレベータかごの移動に係る情報を算出する画像処理部と、を備え、
   前記露光時間は、前記撮像面の空間分解能と前記エレベータかごの最大移動速度との比から得られる時間よりも小さい値に設定され、
   前記光送信部、前記結像部および前記撮像部は、前記エレベータかごに配置され、
   前記光送信部の光軸は、前記静止構造物の表面深さの勾配方向と前記結像部の光軸方向とによって張られる平面内に設けられ、かつ、前記静止構造物に対して斜方向に設けられている、
   エレベータシステム。
10. タイミング制御部が、ゲート信号を発生する第１の工程と、
    光送信部が、前記ゲート信号に応答して、移動体の移動路に沿って配置された静止構造物を照明する光を送信する第２の工程と、
    結像部が、前記静止構造物に相対向して配置され、前記静止構造物からの反射光を結像する第３の工程と、
    撮像部が、撮像面を備え、前記ゲート信号に応答して、前記ゲート信号で規定される露光時間だけ、前記結像部により結像された反射光を前記撮像面に取り込み、取り込んだ反射光による光信号を電気信号に変換する第４の工程と、
    画像処理部が、前記電気信号を画像として処理し、前記画像から前記移動体の移動に係る情報を算出する第５の工程と、を備え、
    前記露光時間は、前記撮像面の空間分解能と前記移動体の最大移動速度との比から得られる時間よりも小さい値に設定され、
    前記光送信部、前記結像部および前記撮像部は、前記移動体に配置され、
    前記光送信部の光軸は、前記静止構造物の表面深さの勾配方向と前記結像部の光軸方向とによって張られる平面内に設けられ、かつ、前記静止構造物に対して斜方向に設けられている、
    計測方法。

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