JP2004037274A - Height measuring apparatus and monitoring device - Google Patents

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Yasuhiro Takemura
竹村 安弘
Kazuhiro Mimura
味村 一弘
Kei Kato
加藤 圭
Toshiji Takei
武居 利治
Hiromichi Aoki
青木 広宙
Masato Nakajima
中島 真人
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a height measuring apparatus which is not only simple but also capable of of high-speed processing, and to provide a monitoring device which uses the height measuring apparatus. <P>SOLUTION: The height measuring apparatus which measures the height of an object 3 existing in an objective region, is provided with an emission line projection means 10 which projects an emission line 10b to the objective region, an imaging means 11 which picks up an image of a pattern 10a formed by the projection, and a height computing portion 22 which computes the height of the object 3 by triangulation on the basis of the picked-up pattern image and a reference image. The imaging means 11 which the height measuring apparatus 1 comprises, picks up two or more one-dimensional images in a direction which crosses the direction of the emission line 10b and coincides with the direction of the base line of the triangulation, and the two of more one-dimensional images are separated at predetermined selected intervals. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高さ計測装置及び該高さ計測装置を用いた監視装置に関し、特に単純で高速処理が可能な高さ計測装置及び該高さ計測装置を用いた監視装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の高さ計測装置として、ファイバーグレーティング素子(FG素子)を用いて、対象物上に輝点アレイを投影し、この輝点アレイを撮像するものがあった。対象物上に投影される輝点アレイは、対象物の高さにより、撮像された画像上を移動する。この輝点アレイの移動を画像から計測することで、対象物の高さを計測していた。FG素子は、直径が数10ミクロン、長さ10mm程度の光ファイバーを数10〜数100本程度シート状に並べて、それを2枚ファイバーが直交するように重ね合わせたものである。FG素子は、このシートに垂直に、レーザー光L1を入射させると、レーザー光L1が、個々の光ファイバーの焦点で集光したのち、回折ビームアレイとなり、投影面に正方格子状に輝点アレイを投影することができた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら以上のような従来の装置によれば、輝点の位置を細かく計測するために、比較的高密度な画像を取得し、この画像を処理する必要があった。このため、画像の処理量が多く、処理速度を早くすることが難しかった。高密度な撮像素子等の複雑なデバイスを必要としていた。
【0004】
そこで本発明は、単純であるだけでなく、高速処理が可能な高さ計測装置及び該高さ計測装置を用いた監視装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明による高さ計測装置1は、例えば図1、図2に示すように、対象領域内に存在する対象物3の高さを計測する高さ計測装置において;前記対象領域に輝線10bを投影する輝線投影手段10と;前記投影により形成されたパターン10aを撮像する撮像手段11と;前記撮像されたパターン像と参照像とに基いて三角法により対象物3の高さを演算する高さ演算部22とを備え;撮像手段11は、輝線10bの方向と交差する方向であって、前記三角法の基線方向と一致する方向の一次元像を複数撮像し、前記複数の一次元像は所定の選択された間隔をもって離間している。
【0006】
このように構成すると、輝線投影手段10と、撮像手段11とを備えるので、投影された輝線10bにより形成されたパターン10aを撮像することができる。さらに、高さ演算部22を備えるので、前記撮像されたパターン像と参照像とに基いて三角法により対象物3の高さを演算でき、撮像手段11は、輝線10bの方向と交差する方向であって、前記三角法の基線方向と一致する方向の一次元像を複数撮像し、前記複数の一次元像は所定の選択された間隔をもって離間しているので、単純であるだけでなく、高速処理が可能な高さ計測装置を提供できる。
【0007】
また請求項2に記載のように、請求項1に記載の高さ計測装置1では、輝線10bは、平行に複数本投影される。
【0008】
また請求項3に記載のように、請求項1または請求項2に記載の高さ計測装置1では、輝線10bの方向と前記三角法の基線方向は、ほぼ垂直であることが好ましい。
【0009】
このように構成すると、例えば、三角法による対象物3の高さの演算が行ないやすくなり、装置を単純に構成できる。
【0010】
上記目的を達成するために、請求項4に係る発明による監視装置201、301は、例えば図14、図18に示すように、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の高さ計測装置1を備え;前記計測された対象物の高さに基づいて、前記対象物を監視するように構成される。
【0011】
このように構成すると、高さ計測装置1を備え、前記計測された対象物の高さに基づいて、前記対象物を監視するように構成されるので、例えば、対象物の高さを計測し、計測した高さに基づいて、対象物の監視を行なうので、単純であるだけでなく、高速処理が可能な監視装置を提供できる。
【0012】
さらに、上記輝線投影手段10は、例えば図9に示すように、複数の光ファイバー111を各光ファイバー111の軸線を第1の方向v1に向けて平行に且つ平面状に並べた第1のファイバーグレーティング素子112と;複数の光ファイバー111を各光ファイバー111の軸線を第1の方向v1と異なる第2の方向v2に向けて平行に且つ平面状に並べた第2のファイバーグレーティング素子113と;複数の光ファイバー111を各光ファイバー111の軸線を第1、第2の方向v1、v2と異なる第3の方向v3に向けて平行に且つ平面状に並べた第3のファイバーグレーティング素子114とを備え;第1のファイバーグレーティング素子112と第2のファイバーグレーティング素子113と第3のファイバーグレーティング素子114は、重ね合わせてファイバーグレーティング110を構成し、ファイバーグレーティング110には、可干渉性の光束を透過させるように構成するとよい。
【0013】
このように構成すると、第1のファイバーグレーティング素子112と第2のファイバーグレーティング素子113と第3のファイバーグレーティング素子114は、重ね合わせてファイバーグレーティング110を構成し、ファイバーグレーティング110には、可干渉性の光束を透過させるように構成されていることで、例えば透過した可干渉性の光束が各ファイバーグレーティング素子112、113、114で回折し、さらに前記回折光が干渉することで輝点アレイを投影できるので、例えば単純な構成で、輝度が均一な輝線を投影できる。
【0014】
また、上記輝線投影手段10では、第1の方向v1と第2の方向v2がほぼ直交しているとよい。さらに上記輝線投影手段10では、第3のファイバーグレーティング素子114は、第3の方向v3が、第1の方向v1から所定の角度θだけ前記平面と平行な面内で回転させて重ね合わされているとよい。このように構成すると、例えば、複数の輝線の列を投影することができる。
【0015】
また、上記輝線投影手段10では、例えば図10に示すように、第3のファイバーグレーティング素子114は、前記平面内で回転可能に構成するとよい。言い換えれば、第3のファイバーグレーティング素子114は、前記所定の角度θを変更可能に構成するとよい。
【0016】
また、上記輝線投影手段10では、例えば図8に示すように、前記可干渉性の光束を発生する光束発生手段105を備えるとよい。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【0017】
図1は、本発明による第1の実施の形態である高さ計測装置1の概念的斜視図である。高さ計測装置1は、対象領域としての平面2内に存在する対象物の高さを計測するものである。さらに、高さ計測装置1は、典型的には、対象物の高さの分布を計測するように構成されたものである。即ち、前記高さの分布に基づいて対象物の三次元形状を計測できるものである。
【0018】
図中対象物としての物体3が、平面2上に載置されている。XY軸を平面2内に置くように、直交座標系XYZがとられており、対象物としての物体3はXY座標系の第1象限に置かれている。
【0019】
一方、図中Z軸上で平面2の上方には、対象領域としての平面2に輝線10bを投影する輝線投影手段としての輝線投影装置10と、輝線投影装置10の投影により形成されたパターン10aを撮像する撮像手段としての撮像装置11とが配置されている。ここでいう撮像とは、受光も含む概念である。撮像装置11は、輝線投影装置10によりパターン10aが投影された物体3を撮像する。輝線10bは、平行に複数本投影される。さらに輝線10bは、等間隔に複数本投影される。複数本の輝線10bは、パターン10aを形成する。
【0020】
撮像装置11の結像レンズ11aは、その光軸がZ軸に一致するように配置されている。結像レンズ11aが、平面2あるいは物体3の像を結像する撮像素子15の結像面15’(イメージプレーン)は、Z軸に直交する面である。結像面内15’にxy直交座標系をとり、Z軸が、xy座標系の原点を通るようにする。平面2から結像レンズ11aと等距離で、結像レンズ11aからY軸の負の方向に距離d(基線長d)だけ離れたところに、輝線投影装置10が配置されている。物体3と平面2には、輝線投影装置10により輝線10a投影される。また、y軸方向は、図6で後述する高さの演算に用いる三角法の基線方向でもある。また、輝線10bの方向と三角法の基線方向は、ほぼ垂直である。即ち、輝線10bの方向は、y軸に垂直である。
【0021】
また、撮像素子15には、制御装置14が接続されている。言い換えれば、撮像装置11は制御装置14に接続されている。制御装置14は、高さ計測装置1全体を制御するものである。また、制御装置14は、典型的には撮像装置11と別体に設置されるが、一体に構成してもよい。制御装置14は典型的にはパソコン等のコンピュータである。制御装置14内には、撮像装置11により撮像された画像を取得する一次元位置検出装置21が組み込まれている。
【0022】
さらに制御装置14内には、撮像装置11により撮像されたパターン像と参照像とに基いて三角法により前記対象物の高さを演算する高さ演算部22が組み込まれている。ここで、参照像とパターン像は、例えば撮像装置11により撮像された画像上の像であるが、参照像とパターン像のそれぞれの画像上での位置の情報も含む概念である。参照像とパターン像は、輝線投影装置10の投影により形成されたパターン10aの像である。ここでは、参照像は、対象物としての物体3が平面2内に存在しないときのパターン10aの像であり、パターン像は、物体3が平面2内に存在しているときのパターン10aの像である。即ち、参照像は、パターン10aの各輝線10bの基準位置を示す像である。また、参照像は、一次元位置検出装置21に予め保存しておくとよい。ここでは、参照像は、例えば、いわゆる像としてではなく、各輝線の位置に関する、座標、方向等の位置の情報の形で保存するようにするとよい。このようにすると、後述するパターン像と参照像に基づいて輝線の移動量を検出する際に、輝線の座標や方向を比較するだけで済むので処理が単純になる。
【0023】
さらに、撮像素子15は、輝線10bの方向と交差する方向であって、三角法の基線方向と一致する方向の一次元像を複数撮像するように構成される。さらに、複数の一次元像は、所定の選択された間隔をもって離間している。ここで、所定の選択された間隔とは、例えば、撮像素子15の受光面積と、一次元像の本数とにより選択される(決まる)間隔である。即ち一次元像の本数を選択することにより、撮像される一次元像は、選択された間隔をもって離間することになる。受光面積は、例えば6.4×4.8mm程度である。なお、例えば二次元撮像素子は、近年小型化される傾向にあるので、上記の受光面積はあくまでも目安であり、実施に適したサイズを適宜選択するとよい。また、一次元像の本数は、10〜50本、好ましくは20〜30本であるが、計測する対象物により適宜決めるようにするとよい。さらに、所定の選択された間隔は、等間隔だけでなく、不等間隔も含む概念である。ここでは、所定の選択された間隔は等間隔である。
【0024】
ここで、図2を参照して、撮像素子15について説明する。撮像素子15は、複数の一次元受光素子アレイ150であってもよいし、二次元撮像素子アレイであってもよい。複数の一次元受光素子アレイ150は、典型的には各々の一次元受光素子アレイ150が平行になるように配置される。一次元受光素子アレイ150としては、例えば、(a)に示すような、複数の受光素子を一次元に並べられた一次元CCDアレイ150a(以下リニアセンサ150aという)がある。リニアセンサ150aを用いた撮像素子15aには、複数のリニアセンサ150aを所定の選択された間隔をもって離間させて配置する。撮像素子15aは、複数のリニアセンサ150aにより、複数の一次元像を取得する。所定の選択された間隔は、例えば計測する対象物の大きさや性質により適宜定める。例えば、ベッド上の患者を対象するときには、一次元像を20〜30本に設定するとよい。前述のように、これにより所定の選択された間隔が定まる。また、このようにすることで、例えば二次元像をそのまま取得した場合に比べて、プライバシー保護の観点から好ましい上に、処理するデータが少なくなるので、処理速度が大幅に向上する。
【0025】
また、一次元受光素子アレイ150の他の例としては、(b)に示すような、位置検出素子150b’(以下PSD150b’という)を一次元に複数個並べた一次元PSDアレイ150bがある。一次元PSDアレイ150bを用いた撮像素子15bには、複数の一次元PSDアレイ150bを所定の選択された間隔をもって離間させて配置する。撮像素子15bは、複数の一次元PSDアレイ150bにより、複数の一次元像を取得する。
【0026】
また、一次元PSDアレイ150bでの個々のPSD150’の並べ方向の配置間隔は、対象物の高さ変化により輝線10bの像が移動する範囲によって決定することが好ましい。この場合には、一次元PSDアレイ150b内の個々のPSD150bは、パターン10aの輝線に対応づけられて配置される。即ち、一次元PSDアレイ150bでのPSD150b’の配置間隔は、結像面15’(図1参照)上での輝線の間隔にほぼ等しくなるようにするのが好適である。また、上述したリニアセンサ150aでは、複数の輝線の像の位置を求めるのに対し、一次元PSDアレイ150bでは、各PSD150b’で受光した輝線の像の重心位置が求められ、この重心位置が、輝線の像の位置に対応することになる。
【0027】
ここで、PSD150b’について説明する。PSD150b’は、対象物の高さ変化による輝線の像の移動方向に、輝線の像の移動により輝線の像がはみ出さない程度の長さを有している。ところで、PSD150b’に結像した輝線の像は、光電変換され、光電流として平板状のシリコンの両端に付けられた電極からそれぞれ分割出力される。PSD150b’は、この両端の電極から出力される光電流の受光信号を演算することにより輝線の像の重心位置を出力するものである。
【0028】
また、一次元CCDアレイ150aと一次元PSDアレイ150bは、一次元像の取得速度を高速化できるので、さらに高さ計測装置1の処理速度を向上させることができる。また一次元CCDアレイ150aと一次元PSDアレイ150bは、一次元像の取得速度を高速化できるので、例えば高さ計測装置1で動きのある対象物の変化を計測する場合に好適である。
【0029】
さらにここでは、撮像素子15a、15bは、結像レンズ11aにより結像された1つの二次元画像を、複数の一次元受光素子アレイ150の上に結像させる場合で説明しているが、各々の一次元受光素子アレイ150にそれぞれ結像レンズを備える、言い換えれば、1の一次元受光素子アレイ150に対して1の結像レンズを有するように構成してもよい。
【0030】
また、二次元撮像素子アレイとしては、例えば、(c)に示すような、多数の走査線を有するCCD撮像素子がある。また、CCDの他にCMOS構造の素子が最近盛んに発表されており、それらも当然使用可能である。特にこれらの中には、素子自体にフレーム間差算や二値化の機能を備えたものがあり、これらの素子の使用は好適である。
【0031】
また、撮像装置15としてCCD撮像素子(二次元撮像素子アレイ)を用いる場合には、一次元位置検出装置14により、CCD撮像素子の走査線から必要な本数の走査線を選択し、選択した走査線の画像即ち一次元像を取得するようにする。また、選択された複数の走査線は、各々の走査線が所定の選択された間隔をもっている。撮像素子15cは、複数の走査線により、複数の一次元像を取得する。CCD撮像素子の場合も、必要な本数の走査線を選択し、選択した走査線の一次元像を取得することにより、例えばCCD撮像素子から二次元像をそのまま取得した場合に比べて、プライバシー保護の観点から好ましい上に、処理するデータが少なくなるので、処理速度が大幅に向上する。
【0032】
ここで説明したどの撮像素子15を用いても、高さ計測装置1の構成を単純にすることができる。またここでは、一次元受光素子アレイ150及び走査線の方向は、y軸に垂直である。言い換えば、輝線10bに垂直である。以下、撮像素子15として、撮像素子15aを用いた場合で説明する。
【0033】
また、撮像装置11は、後述の光束発生部105(図8参照)により発生されるレーザー光束L1の波長の周辺部以外の波長の光を減光するフィルタ11bを備えるとよい。フィルタ11bは、典型的には光学フィルタであり、結像レンズ11aの光軸上に配置するとよい。このようにすると、撮像装置11は、撮像素子15に受光する光のうち、輝線投影装置10より投影された光の強度が相対的にあがるので、外乱光による影響を軽減できる。また、光束発生部105(図8参照)により発生されるレーザー光束L1は、典型的には赤外光レーザーである。
【0034】
また、高さ測定装置1は、撮像装置11によりパターン10aを撮像する際に、外乱光と区別するために、変調を行なうように構成するとよい。変調は、例えば光束発生部105によるレーザー光束L1の発光(照射)停止を周期的に繰り返し行なうような動作である。この場合、レーザー光束L1の発光停止は、例えば光源を発光停止してもよいし、遮光板やスリットを回転させることにより、発光停止をするようにしてもよい。この場合、この変調に同期した撮像信号を取り出すことにより、外乱光の影響を著しく低減することができる。さらに変調は、上述に加え、外乱光の強さにより、レーザー光束L1の出力も変化させるようにしてもよい。また、一次元位置検出装置21は、レーザー光束L1を照射している時の受光信号からレーザー光束L1を照射していない時の受光信号を差し引いた信号を生成するようにする。これにより、外乱光の影響を低減することができる。なお、上記差し引きは、前述の1のリニアセンサ、1のPSD、CCD撮像素子の1の走査線から出力される各受光信号毎に行ない、この結果を各撮像素子毎に集合した信号を、上記受光信号を差し引いた信号とするようにしてもよい。さらに、高さ計測装置1は、信頼性を確保するために、変調動作を複数回行ない、その平均の出力信号を取得データ即ちパターン像とするように構成してもよい。
【0035】
ここで、図1を参照して、高さ計測装置1の作用を説明する。まず、物体3の高さ計測の概念について説明する。輝線投影装置10により平面2に投影されたパターン10aは、物体3が存在する部分では、物体3に遮られ平面2には到達しない。ここで物体3が存在しなければ、平面2上の点2aに投射されるべき輝線は、物体3上の点3aに投射される。輝線が点2aから点3aに移動したことにより、また結像レンズ11aと輝線投影装置10とが距離d(基線長d)だけ離れているところから、結像面15’上では、点2a’(x,y)に結像すべきところが点3a’(x,y+δ)に結像する。即ち、物体3が存在しない時点と物体3が存在する時点とは、輝点がy軸方向に距離δだけ移動することになる。
【0036】
これは、例えば図3に示すように、撮像素子15の結像面15’に結像した輝線10bの像は、高さのある物体3により、δだけy軸方向に移動することになる。
【0037】
高さ計測装置1は、このδを計測することにより、物体3上の点3aの位置が三次元的に特定できる。即ち、点3aの高さがわかる。このように、ある点が、物体3が存在しなければ、結像面15’上に結像すべき点と、結像面15’上の実際の結像位置との差を計測することにより、物体3の高さの分布、言い換えれば三次元形状が計測できる。あるいは物体3の三次元座標が計測できる。また、輝線10bの対応関係が不明にならない程度に、パターン10aのピッチ、即ち輝線10bのピッチを細かくすれば、物体3の高さの分布はそれだけ詳細に計測できることになる。
【0038】
さらに図4を参照して詳述すると、(a)に示すように、撮像素子15は、複数のリニアセンサ150aにより、結像面15’上に結像した複数の輝線10bのパターン像を撮像する。撮像素子15a即ち複数のリニアセンサ150aにより撮像されたパターン像は、(b)に示すような、複数の一次元像となる。一次元位置検出装置21は、この複数の一次元像をパターン像として撮像素子15から取得する。さらに一次元位置検出装置21は、取得したパターン像を保存する。そして、高さ演算部22は、一次元位置検出装置21に保存されたパターン像と基準となる参照像とに基いて三角法により物体3の高さを演算する。
【0039】
ここで、図5を参照して、高さ演算部22による高さの演算について説明する。ここで、1本の一次元像に注目して説明する。高さ演算部22は、各々対応するパターン像と参照像を読出し、輝線10bの移動量δを計測する。移動量δの計測は、まずパターン像と参照像の差画像を作成する。そして、この差画像から対応する輝線の位置の移動量δを計測する。移動量δは、例えば、輝線10bの位置が移動した画素数(何画素移動したか)を計数することで求められる。なお、上記は、差画像を作成する場合で説明したが、参照像の各輝線10bの位置の情報を保存しておき、パターン像の各輝線10bの位置の情報と、参照像の輝線10bの位置の情報とを比較することで、移動量δを計測してもよい。高さ演算部22は、移動量δに基いて三角法により物体3の高さを演算する。図6を参照して、三角法による物体3の高さを算出について説明する。
【0040】
図6は、撮像装置11、輝線投影装置10、物体3、平面2との関係をX軸方向(図1参照)に見た側面図である。ここでは、物体3の高さがZ1である場合で説明する。輝線投影装置10の中心(パターン光源の中心)と結像レンズ11aの中心とは、平面2に平行に距離dだけ離して配置されており、結像レンズ11aから結像面15’(撮像素子15)までの距離はl(エル)(結像レンズ11aの焦点とほぼ等しい)、結像レンズ11aから平面2までの距離はh、物体3の点3aの平面2からの高さはZ1である。物体3が平面2上に置かれた結果、結像面15’上の点2a’はδだけ離れた点3a’に移動したとする。
【0041】
図中結像レンズ11aの中心と点3aとを結ぶ線が平面2と交差する点を2a”とすれば、点2aと点2a”との距離Dは、三角形3a’−2a’−11aと三角形2a”−2a−11aとに注目すれば、D=δ・h/lであり、三角形11a−10−3aと三角形2a”−2a−3aに注目すれば、D=(d・Z1)/(h−Z1)である。この両式からZ1を求めると次式のようになる。
Z1=(h・δ)/(d・l+h・δ) ………(1)
以上のように、物体3の高さを算出することができる。
【0042】
さらに、高さ演算部22により演算された物体3の高さは、過去一定回数演算された、または過去一定期間内に演算された高さの移動平均値、または期間平均値としてもよい。このようにすることで、ランダムノイズや窓から差し込む日光のちらつきなどによる突発的なノイズが軽減でき、演算した物体3の高さの信頼性が向上する。
【0043】
以上のように、高さ計測装置1は、撮像素子15が、輝線10bの方向と直交する方向であって、所定の選択された間隔をもって離間している複数の一次元像を撮像する。このため、例えば二次元受光素子アレイを用いてパターン10aの二次元像を撮像し、この二次元像から、輝線又は輝点の移動を計測するのと比較して、大幅に画像の処理量を減らすことができる。即ち、高速処理が可能となる。また、パターンを一次元像と直交する輝線とすることで、パターンに輝点を用いた場合のように、パターン像(輝点)が一次元像から欠けることがないので信頼性が高い。さらに、輝点が一次元像上に重なるように調整する必要もないので、製造、設置が容易である。
【0044】
また、高さ計測装置1は、パターン10aを複数本の輝線10bとし、輝線10bの移動を計測することで、パターン10aを輝点とした場合に比べて、輝線の任意の点の移動を計測でき、輝線方向の連続的形状が認識できる。言い換えれば、図中X軸方向の計測の分解能を向上することができる。また、輝線投影装置10は、輝線の投影を単純な構成で行なうことができるので、高さ計測装置1の構成を単純化できる。
【0045】
図7を参照して、高さ測定装置10に適した輝線投影装置1について説明する。図7は、輝線投影装置1の模式的斜視図である。ここで、XY軸を平面102内に置くように、直交座標系XYZがとられている。図中Z軸上で平面102の上方には、輝線投影装置10が配置されている。輝線投影装置10は、平面102上にパターン光としてのパターン110aを投影している。本実施の形態では、図12で詳述するように、投影されるパターン光は、典型的には平行であり、等間隔に配列された複数の輝線である。
【0046】
図8の模式的斜視図を参照して、さらに輝線投影装置10について説明する。輝線投影装置10は、可干渉性の光束を発生する光束発生手段としての光束発生部105と、ファイバーグレーティング110(以下、単にグレーティング110という)とを備えている。可干渉性の光束は、典型的にはレーザーである。光束発生部105は、平行光束を発生するように構成されている。光束発生部105は、典型的には不図示のコリメータレンズを含んで構成される半導体レーザー装置であり、発生される平行光束は、レーザー光束L1である。ここで平行光束とは、実質的に平行であればよく、平行に近い光束も含む。
【0047】
ここでは、グレーティング110は、平面102に平行に(Z軸に直角に)配置される場合で説明する。グレーティング110に、レーザー光L1を、Z軸方向に入射させる。するとレーザー光L1は、個々の光ファイバー111により、そのレンズ効果を持つ面内で集光したのち、発散波となって広がって行き、干渉して、投影面である平面102にパターン110aが投影される。なお、グレーティング110を平面102に平行に配置するとは、図9で後述するように、例えば、グレーティング110を構成する第1FG素子112の各光ファイバー111の軸線を含む平面と、平面102とが平行になるように配置することである。
【0048】
図9の模式図を参照して、グレーティング110について説明する。(a)は斜視図、(b)は正面図である。グレーティング110は、複数の光ファイバー111を各光ファイバー111の軸線を第1の方向v1に向けて平行に且つ平面状に並べた第1のファイバーグレーティング素子112(以下第1FG素子112という)と、複数の光ファイバー111を各光ファイバー111の軸線を第1の方向v1と異なる第2の方向v2に向けて平行に且つ平面状に並べた第2のファイバーグレーティング素子113(以下第2FG素子13という)と、複数の光ファイバー111を各光ファイバー111の軸線を第1の方向v1、第2の方向v2と異なる第3の方向v3に向けて平行に且つ平面状に並べた第3のファイバーグレーティング素子114(以下第3FG素子14という)とを含んで構成される。本実施の形態では、各FG素子112、113、114の平面は、互いに平行である。ここでは、各FG素子を識別するために、第1FG素子、第2FG素子、第3FG素子と呼ぶ。本実施の形態では、第1FG素子、第2FG素子、第3FG素子の順序で重ね合わせてある。しかしなから他の順序、例えば、第1FG素子、第3FG素子、第2FG素子の順に重ね合わせてもよい。以下、各FG素子112、113、114の平面を素子平面という。
【0049】
第1FG素子112、第2FG素子113、第3FG素子114は、それぞれ、例えば、直径が数10ミクロン、長さ10mm程度の光ファイバー111を数10〜数100本程度、平行にシート状に並べて構成したものである。また、各FG素子112、113、114は、それぞれ、図10で後述するように、ガラス板に貼り付けて構成するとよい。このようにすることで、各FG素子112、113、114の取り扱いが容易になる。また、グレーティング110を容易に組み立てることができるので、製造しやすい。また図示では、各FG素子112、113、114は、接触して配置している場合を示しているが、それぞれ、素子平面の法線方向に距離を空けて配置してもよい。この場合には、各FG素子112、113、114の互いの距離は、パターン10aの投影に差支えない程度とする。
【0050】
第1FG素子112と第2FG素子113と第3FG素子114は、重ね合わせてグレーティング110を構成する。なお、ここでの重ね合わせは、各FG素子112、113、114の各素子平面がほぼ平行になるように重ね合わされている。言い換えれば、本実施の形態では、グレーティング110は、第1FG素子112、第2FG素子113、第3FG素子114の順に、各々の素子平面が平行になるように重ね合わされている。即ち、第1FG素子112と第2FG素子113は隣接している。また、第2FG素子113と第3FG素子114は隣接している。また、グレーティング110は、光束発生部105により発生されるレーザー光束L1を透過させるように構成されている。ここでは、レーザ光束L1は、第1FG素子112側から入射させる。言い換えれば、レーザ光束L1は、第1FG素子112、第2FG素子113、第3FG素子114の順に透過させる。レーザ光束L1は、典型的には、グレーティング110(第1FG素子112)の素子平面に対して垂直に入射させる。
【0051】
さらに、図9(b)に示すように、本実施の形態では、第1の方向v1と第2の方向v2がほぼ直交している。また、第3FG素子114は、第3の方向v3が、第1の方向v1から所定の角度θだけ素子平面と平行な面内で回転させて重ね合わされている。所定の角度θについては、図11を参照して後述する。
【0052】
また、図10に示すように、グレーティング110では、第3FG素子114は、素子平面と平行な面内で回転可能に構成するとよい。即ち、所定の角度θを、前記素子平面と平行な面内で回転させることで、自在に変更できるように構成されている。図示では、第1FG素子112、第2FG素子113、第3FG素子114は、それぞれ、ガラス板112a、113a、114aに貼り付けられている場合を示している。このようにすることで、前述したように、各FG素子112、113、114の取り扱いが容易になる。
【0053】
第3FG素子114の素子平面に平行な面内で回転は、方向制御手段としての回転装置116により行なう。回転装置116は、第3FG素子114を、素子平面に平行な面内で回転、及び固定できるように構成されている。即ち、回転装置116は、第3FG素子114を素子平面と平行な面内で任意の角度に回転し、前記角度で固定できるように構成される。角度の固定は、例えば外筒116a側に、外筒116aの中心方向に取り付けた不図示のネジにより行なうようにするとよい。回転装置116は、同一平面で第3FG素子114を回転できるように構成されている。回転装置116は、外筒116aと内筒116bとを含んで構成される。そして、内筒116b側に第1FG素子112、第2FG素子113が、それぞれガラス板112a、112bを介して取り付けられ、外筒116a側に第3FG素子114が、ガラス板114aを介して取り付けられている。なお、図10では、第1FG素子112、第2FG素子113、第3FG素子114がよく見えるように、回転装置116の図中手前半分をカットして示している。
【0054】
このようにすることで、回転装置116の外筒116aを手動で回転させることで、グレーティング110は、第3FG素子114の第3の方向を、素子平面に平行な面内で任意の方向に設定できる。即ち、所定の角度θを自在に変更設定できる。このため、パターン110aの設定、パターン110aの変更が容易に行なえるので、簡便である。さらに、パターン110aの設定、変更が容易に行なえることで、装置の転用も可能である。また、パターン10aを容易に複数の輝線とすることができる。
【0055】
また以上では、方向制御手段は、手動の場合で説明したが、自動であってもよい。自動の場合は、上述した構成に加え、回転装置116を回転駆動する不図示の駆動手段を備えるようにするとよい。また、方向制御手段は、回転装置116を用いる場合で説明したが、これに限られない、例えば回転ヘリコイドのように、内筒、外筒で構成され、外筒を回転させることで、第3FG素子114を素子平面と平行な面内で回転可能に構成したものでもよい。
【0056】
ここで、図11を参照して、所定の角度θについて説明する。まず所定の角度θを与えることによる、輝点の変化について説明する。(a)では、(b)に示すように、所定の角度θがθ1の場合で説明する。なお(a)は、(b)の図中奥側から手前にレーザー光束L1を透過させた場合に投影されるパターン110aの一部を示した図である。図示では、参考として、θ1は、10°程度で示してある。まず、所定の角度θが0°であったときに投影されるパターン110aの一部である輝点151、152、153、154、155に注目する。そして、第3FG素子114に所定の角度θ1を与えると、上記各輝点は、各輝点の生成方向である直線151aに対して、それぞれ角度θ1をなす直線151a’方向に回折して新たな輝点を投影する。さらに説明するならば、輝点151に注目すると、輝点151は、直線151a’方向に、回折して新たな輝点151’を投影する。
【0057】
これにより、所定の角度θによって輝点の回折方向が変わるので、θによっては、例えば平行であり、等間隔に配列された複数の輝線列(以下単に複数の輝線という)や、密な輝点アレイを投影することができる。言い換えれば、第3FG素子114に所定の角度θを調整することで、複数の輝線を容易に投影することができる。
【0058】
図12の模式図を参照して、所定の角度θを調整して、パターン110aを複数の輝線とする場合の例について説明する。輝線は、複数の輝点が直線的に集合することで形成される。また、FG素子は、低次から高次の回折光に渡って回折効率が一定に近く、また輝線は、複数の輝点が集合することで形成されているので、輝線の中央部の明るさが、中央部から輝線の端部方向にいっても変化しにくい。即ち、輝度が均一な輝線を投影できる。複数の輝線にする場合には、所定の角度θは、0.1〜10°、好ましくは1〜8°、最も好ましくは5°程度とするとよい。また、θ=85°の場合にも、同様な複数の輝線となる。但し、この場合には、投影されるパターン110aは、(b)を90°回転させたパターンとなる。
【0059】
以上で説明した場合以外でも、パターン10aを複数の輝線とすることができる。この場合には、例えば、第1の方向v1と第2の方向v2とのなす角を2θ’とする。そして、第3FG素子14は、第3の方向v3を第1の方向v1からθ’回転させて重ね合わせる。言い換えれば、第3の方向v3は、2θ’の2等分線方向となる。さらに、第1FG素子12の各光ファイバー11の軸線の間隔と、第2FG素子13の各光ファイバー11の軸線の間隔とを同じ間隔P1とする。そして、第3FG素子14の各光ファイバー11の軸線の間隔を、P1の1/2cosθ’倍した間隔P2とする。このようにすると、例えば、θ’<60°の場合、第1FG素子12、第2FG素子13の各光ファイバー11の軸線の間隔を光ファイバー11の直径とした場合には、これ以上各光ファイバー11の軸線の間隔を狭めることが出来ない。この場合には、第3FG素子14の各光ファイバー11は、第1FG素子12、第2FG素子13のものより細い光ファイバーを使うことになる。また各光ファイバー同士に隙間が空かないようにすることが好ましいが、空く場合には、各光ファイバー同士の隙間に例えば遮光物を入れるようにする。このようにすることで、パターン10aを複数の輝線とすることができる。
【0060】
以上のように、輝線投影装置10は、第1FG素子112と、第2FG素子113と、第3FG素子114とを含むグレーティング110を備えている。さらに、第1の方向v1と第2の方向v2が直交し、第3FG素子114は、第3の方向v3が、第1の方向v1から所定の角度θだけ素子平面と平行な面内で回転させて重ね合わされている。これにより、輝線投影装置10は、レーザ光束L1を第1FG素子112と、第2FG素子113と、第3FG素子114を透過させることで、複数の輝線のパターン110aを投影できるので、単純に構成できる。また、輝線投影装置10は、重ね合わせた第1FG素子112と、第2FG素子113と、第3FG素子114とを含んで構成されたグレーティング110が光学系となるので、複雑な光学系を必要とすることなく、光学筐体を小型化できる。さらに、このように構成されているので、複数の輝線をパターン10aとして平面2に投影できる。さらに、輝線を、輝点の集合により形成するので、輝度が均一な複数の輝線を投影できる。このため、本実施の形態のように輝線の移動を測定する場合に優位性がある。
【0061】
高さ計測装置1は、以上のような輝線投影装置10を用いることで、パターン10aを複数本の輝線10bとすることができるので、輝線10bの移動を計測することで、パターン10aを輝点とした場合に比べて、輝線の任意の点の移動を計測でき、輝線方向の連続的形状が認識できる。言い換えれば、図中X軸方向の計測の分解能を向上することができる。また、輝線投影装置10は、輝線の投影を単純な構成で行なうことができるので、高さ計測装置1の構成を単純化できる。
【0062】
本実施の形態では、輝線投影手段は、上述した輝線投影装置10の場合で説明したがこれに限られない、例えばシリンドリカルレンズや、スリット等を用いて、パターン10aとして複数の輝線を投影するように構成してもよい。
【0063】
図13に、輝線投影手段の別の例として、輝線投影装置120を示す。輝線投影装置120は、光学ガラスで形成された光学素子121を有している。また光学素子121は、光束の入射側に断面が略三角形の凸121a部が形成され、さらに凸部121aの光束の入射側先端部には、円筒面121bが形成される。光学素子121は、典型的にはUS4826299に開示されているパウエルレンズである。このような光学素子121の円筒面121bに、光束発生部105’により、この円筒面121bの曲率半径より小さい径のレーザー光束L1’を入射させることで、対象領域内に輝線を投影できる。さらに、光学素子121の対象領域側に、回折素子、例えば前述したFG素子を配置することで、複数の輝線を投影することができる。輝線投影装置120は、このような光学素子121を用いることで、輝度が均一な複数の輝線を投影することができる。
【0064】
以上で説明した高さ計測装置1は、各々の輝線の移動を測定することにより、高さの分布又は高さ分布の変化を測定することにより対象物の状態を検出する装置、例えば、対象領域内に存在する人物や物体の監視や、人物の呼吸等の検出を行なうことで人物の状態を監視する監視装置等に応用することが可能である。
以下、上記した応用例について説明する。
【0065】
図14を参照して、本発明による第2の実施の形態である監視装置201の模式的斜視図である。監視装置201は、第1の実施の形態で説明した高さ計測装置1を備えている。また、監視装置201は、高さ計測装置1により計測された対象物の高さに基づいて、対象物を監視するように構成されている。本実施の形態では、対象物は、人物202である。また、対象領域は、トイレ内である。即ち監視装置201は、トイレ内を監視するものである。
【0066】
図15の斜視図に示すように、高さ測定装置1は、輝線投影装置10と撮像装置11が、制御装置14(図1参照)を収納した収納パネル14’上に直線状に配置されている。本実施の形態では、高さ測定装置1は、典型的には、トイレの天井又はその近傍、例えば壁の上方に配置される。また、本実施の形態では、高さ測定装置1と、図17で後述する制御装置220とは、別体として説明しているが、一体の構成してもよい。一体に構成した場合には、監視装置201をさらに単純に構成できる。また小型化できる。
【0067】
また本実施の形態では、監視装置201は、トイレの監視を行なうものとして説明するが、閉空間、例えば浴室、エレベーター内、オフィース内の監視にも好適である。
図16に浴室に設置した場合の監視装置201を一例として示す。この場合には、上述したトイレの場合と同様に、高さ測定装置1を、天井又は壁の上方に配置するとよい。
【0068】
図17を参照して、監視装置201の構成の一例を説明する。監視装置201は、第1の実施の形態で説明した高さ測定装置1と、制御装置220とを含んで構成される。そして高さ測定装置1は、制御装置220に接続されており、高さ測定装置1から人物202の高さの分布を取得できるように構成されている。また高さ分布は、高さ測定装置1から時系列的に取得するように構成するとよい。制御装置220は、例えばパソコンやマイコン等のコンピュータである。
【0069】
制御装置220は、制御部221を備えており、監視装置201全体を制御している。また高さ制御装置1は制御部221に接続され、制御されている。また制御部221内には、高さ計測装置1から時系列的に取得した高さ分布に基づいて、人物202の移動、位置、姿勢等を、監視部222により判断できるように構成されている。即ち、対象領域としてのトイレ内の高さ分布に基づいて、人物202の存在、その移動、その位置、姿勢等を判断することができるように構成されている。さらに人物202の存在、その移動、その位置、姿勢等を判断結果から、人物202が危険な状態であるか否かを判断するように構成される。危険な状態とは、例えば人物202が倒れている、人物202に長時間変化がない(気絶じている)という状態である。また人物202の移動は、人物202の位置の変化だけでなく、例えば人物2が立ったり座ったりするような変化も含むものとする。
【0070】
制御部221には、記憶部224が接続されている。記憶部224は、高さ測定装置1より時系列的に取得した高さの分布を記憶する。また記憶部224には算出された情報等のデータが記憶できる。
【0071】
また制御部221には、監視装置201を操作するための情報を入力する入力装置227、監視装置201で処理された結果を出力する出力装置228が接続されている。入力装置227は例えばタッチパネル、キーボードあるいはマウスであり、出力装置228は例えばディスプレイやプリンタである。本図では、入力装置227、出力装置228は制御装置220に外付けするものとして図示されているが、内蔵されていてもよい。また、入力装置227は、例えば監視の開始や解除を行なえるスイッチ、出力装置228は、例えば動作インジケータとしてのLEDとしてもよい。このようにすると、監視装置201を単純に構成できる。特に、高さ計測装置1と制御装置220とを一体に構成する場合には、このように構成することが好ましい。
【0072】
また制御部221には、外部と通信するためのインターフェイス229が備えられている。インターフェイス229は、例えば制御部221の監視部222により人物202が危険な状態にあると判断された場合に外部に通報することができるように構成されている。通報は、例えば音声、文字、記号、室内照明を含む光の強弱又は、振動などによるものである。またインターフェイス229は、一般電話回線、ISDN回線、PHS回線、または、携帯電話回線などの通信回線に対して接続する機能を備えている。また制御部221は、音声出力機能を備えるようにし、インターフェイス229を介して、第三者に人物202が危険な状態にあることを音声で通報するようにしてもよい。
【0073】
さらに、制御部221には、監視装置201に異常が発生した場合に作動するように構成された警報装置290を有する。警報装置290は、例えば監視部222により人物202が危険な状態にあると判断された場合即ち人物202に異常が発生した場合や、監視装置201の故障等の異常が発生した場合に作動するように構成するとよい。このようにすることで、人物202が危険な状態であるときに迅速に対応できるので、信頼性を高めることができる。制御装置220は、警報装置290が作動した場合に、インターフェイス229を介して、前述のように異常の発生を外部に通報するように構成するとよい。本図では、警報装置290は、外付けとして図示してあるが内蔵としてもよい。
【0074】
ここで、本実施の形態の監視装置201の作用を説明する。
監視装置201によりトイレ内が監視されている。監視装置201は、高さ測定装置1により、トイレ内の高さ分布を計測し、その高さ分布を、時系列的に制御装置220の制御部221に入力している。制御部221は、監視部128により時系列的に入力されたトイレ内に存在する人物202を監視している。
【0075】
ここで、例えばトイレ内に人物202が進入してきた場合、進入してきた人物202が、トイレ入口付近の高さ分布の変化として計測され、その高さ分布は制御部221に出力される。この高さ分布を入力した制御部221は、監視部222により。人物202の高さ、位置を判断する。
【0076】
さらに監視部222は、時系列的に入力した高さ分布により、高さ分布の変化を評価することで、人物202の移動を判断する。そして、人物202の高さ、位置、移動の判断に基づき、人物202の存在、その姿勢、位置、移動状態を判断する。この判断は、例えば、人物202の移動がなく、かつ高さが低くなった場合は、この人物2が座ったと判断でき、また、人物202が低い高さで広範囲に測定され、かつ移動が無い場合には、この人物202は倒れている状態にあると判断できる。このようにして監視装置201は、トイレ内の人物202の進入、存在とその状態を監視することができる。
【0077】
以上のように監視装置201は、対象領域としてのトイレ内にどの程度の大きさの人物202が進入し、人物202がどのようなの状態(どの位置で、立っている、座っている、倒れている)にあるか、また、その人物202は動いているか、また退出したかといった一連の動きを簡単な装置で追従することができる。
【0078】
以上のような第2の実施の形態によれば、監視装置201は、人物202の状態を判断して、人物202が倒れたとか、不法侵入者が存在しているといった監視を非常に容易に行なうことができる。さらに簡易な装置で高速処理が可能である。
【0079】
次に、図18の模式的斜視図を参照して、本発明による第3の実施の形態である監視装置301について説明する。監視装置301は、第1の実施の形態で説明した高さ計測装置1を備えている。また、監視装置301は、高さ計測装置1により計測された対象物の高さに基づいて、対象物を監視するように構成されている。本実施の形態では、対象物は、人物202である。また、対象領域は、ベッド306上である。さらに、監視装置301は、典型的にはベッド306上に横たわって存在している人物302の呼吸を監視するものである。
【0080】
図中ベッド306上に対象物であり周期的変化をする物としての人物302が横たわって存在している。また、人物302の上には、さらに寝具303がかけられており、人物302の一部と、ベッド306の一部とを覆っている。即ち監視装置301は、寝具303の上面を監視している。また寝具303を使用しない場合には、監視装置301は、人物302の胴体部そのものを監視するようにしてもよい。また、本実施の形態では、人物302の形状変化は、周期的変化、推移的変化を含む概念である。また人物302の周期的変化は、例えば人物302の呼吸である。人物302の推移的変化は、例えば人物302の体動、移動である。また、周期的変化とは、例えば人物302の呼吸の周期、例えば、毎分5〜60サイクルの変化である。即ち本実施の形態では、周期的変化は、呼吸の周期から大きく外れた周期的変化を含まない。ところで、大人の呼吸数は、毎分5〜30回程度の範囲にあるが、幼児の場合にはさらに呼吸数が多くなる傾向がある。
【0081】
さらに、監視装置1は、検出された人物302の形状変化に基づいて、人物302の状態を判断するように構成される。人物302の状態とは、例えば正常な呼吸をしている、異常な呼吸をしており危険である、体動例えば寝返りを打っている、移動例えば着床、離床しようとしている等といった状態である。
【0082】
一方、人物302の腹部周辺直上には、輝線投影装置10によりパターン310aが投影された人物302を撮像するための撮像手段としての撮像装置11が設置されている。また人物302のおよそ足部又は頭部上方には(図示は足部上方の場合)、輝線投影装置10が設置され、人物302のおよそ腹部上の寝具303を中心に照明している。照明される範囲は、人物302の腹部、胸部、背部、及び肩部が、就寝中に取りうる位置を網羅する範囲に設定するとよい。同様に、撮像装置11による撮影領域の範囲も設定するとよい。
【0083】
さらに、撮像装置11と輝線投影装置10とは、撮像装置11と輝線投影装置10を結ぶ軸と、ベッド306の中心線がおよそ平行になるように設置する。さらに輝線投影装置10により投影されるパターン310aの輝線の方向は、ベッド306の中心線と垂直方向とする。また、撮像装置11と輝線投影装置10とは、ある程度距離を離して設置するとよい。このようにすることで、図1で前述した距離d(基線長d)が長くなるので、変化を敏感に検出できるようになる。撮像装置11と輝線投影装置10との設置場所は、例えば天井に設置するとよい。このように設置することで、人物302の周期的変化即ち呼吸を敏感に検出することができる。また、本実施の形態では、撮像装置11と輝線投影装置10との設置場所は、天井としているが、例えばスタンドに取り付けてもよい。
【0084】
また本実施の形態では、一次元位置検出装置21は、撮像素子15(図1参照)により得られた所定時間間隔の2フレームの画像の差分画像を生成するように構成してもよい。この場合には、一次元位置検出装置21は、例えば、撮像素子15のリニアセンサ150a(図2参照)の各画素毎の差を取ることにより差分画像を生成する。所定時間間隔とは、人物302の細かい周期的変化即ち人物302の呼吸を監視するのに十分な間隔であり、例えば2〜5フレーム/秒程度であるが、さらに速く例えば10フレーム/秒以上であってもよい。撮像装置11は、差分画像を生成することにより、例えば太陽光により、人物302以外の物による陰影が人物302にかかっていたり、外乱光による照明強度が、人物302の部分部分でばらつきがあったりしていても、そのような陰影やばらつきの影響を排除できる。
【0085】
また差画像を生成する場合には、撮像装置11は、撮像素子15のリニアセンサ150aとして動体検出素子を用いてもよい。動体検出素子は、例えばリニアセンサ150aの各画素で、フレームの画素値を記憶し、1フレームずれた最新のフレームの画素値との差を取り、その差を閾値処理して値を出力する機能(2値化処理機能)を持った素子で、信号伝達過程でのノイズの影響を受けることなく、輝線が移動した差分画像を生成することができる。
【0086】
さらに差画像を生成する場合は、撮像装置11に、例えば上述の動体検出素子を用いた場合でも、レーザー光L1は、低出力レーザーでもよく、また、継続的に照射してもよい。即ち、パターン310aを継続的に照射してもよい。
【0087】
図19を参照して、監視装置301の構成の一例を説明する。監視装置301は、第1の実施の形態で説明した高さ測定装置1と、制御装置320とを含んで構成される。そして高さ測定装置1は、制御装置320に接続されており、高さ測定装置1から人物302の高さの分布を取得できるように構成されている。また高さ分布は、高さ測定装置1から時系列的に取得するように構成するとよい。制御装置320は、例えばパソコンやマイコン等のコンピュータである。
【0088】
制御部321には、記憶部324が接続されている。記憶部324は、高さ測定装置1より時系列的に取得した高さの分布を記憶する。また記憶部324には算出された情報等のデータが記憶できる。さらに記憶部324内には、人物302の正常な呼吸パターン及び異常な呼吸パターンを保存する呼吸パターン保存部326が備えられている。正常な呼吸パターン及び異常な呼吸パターンについては、図21参照して後で説明する。
【0089】
また制御部321には、監視装置301を操作するための情報を入力する入力装置327、監視装置301で処理された結果を出力する出力装置328が接続されている。入力装置327、出力装置328は、第2の実施の形態で説明した入力装置327、出力装置328と同様なものである。また制御部321には、外部と通信するためのインターフェイス229が備えられている。インターフェイス329は、第2の実施の形態で説明したインターフェイス229と同様なものである。
【0090】
さらに、制御部321には、監視装置301に異常が発生した場合に作動するように構成された警報装置390を有する。警報装置390は、例えば検出処理部323により就人物302が危険な状態にあると判断された場合即ち人物302に異常が発生した場合や、監視装置301の故障等の異常が発生した場合に作動するように構成するとよい。このようにすることで、人物302に発生した異常に対して迅速に対応できるので、信頼性を高めることができる。制御装置320は、警報装置390が作動した場合に、インターフェイス329を介して、異常の発生を外部に通報するように構成するとよい。本図では、警報装置390は、外付けとして図示してあるが内蔵としてもよい。
【0091】
また制御部321内には、高さ計測装置1から出力される高さの時間変化を演算する演算装置としての演算部322を備えている。高さ計測装置1から出力される高さは、過去一定回数取得した、または過去一定期間内に取得した距離の移動平均値、または期間平均値としてもよい。このようにすることで、ランダムノイズや窓から差し込む日光のちらつきなどによる突発的なノイズが軽減でき、ピーク位置の誤判定やゼロクロス位置(符号が反転する交点)の誤判断を軽減することができる。
【0092】
また、時間変化を演算するとは、高さ計測装置1より一定時間間隔で高さを取得することにより、高さ計測装置1より取得された高さと、記憶部324に時系列的に保存された高さとの差を取ることにより得られる人物302の形状変化を抽出することである。これは、例えば人物302の呼吸、体動、移動を抽出することである。これにより、抽出された人物302の呼吸は、波形パターンを形成する。
図20は、呼吸の波形パターンの例を示した図である。
【0093】
さらに制御部321内には、検出処理装置としての検出処理部323が備えられている。検出処理部323は、演算部322により演算された時間変化に基づいて人物302の形状変化を検出するように構成されている。即ち人物302の呼吸、体動、移動を検出するように構成されている。
【0094】
さらに検出処理部323は、人物302が存在しない時点の高さ分布と、入力した高さ分布とを比較することにより、人物302の在床の検出を行なうように構成されている。
【0095】
また検出処理部323は、検出された形状変化中の周期的変化(人物302の呼吸)が一定時間検出された後に、人物302が対象領域としてのベッド306上に存在する、即ち人物302の在床を判断するように構成してもよい。また監視装置301は、人物302の在床を判断したことを条件に、人物302の危険状態の判断を開始するようにしてもよい。一定時間は、呼吸を安定して検出できる時間であり、例えば30〜120秒、より好ましくは、30〜90秒である。
【0096】
また、検出処理装置323は、検出された形状変化中の推移的変化を検出した後に、周期的変化を検出することがなく、一定時間以上、推移的変化及び周期的変化を共に検出できない状態になったとき、対象物が対象領域の外に出た、即ち人物302が離床したと判断するように構成するとよい。前記一定時間は、例えば1〜3分程度である。例えば、体動、移動を検出した後、実際に人物302が離床した場合には、時間変化の値は、徐々に下がってくるため、変化量だけで見ていると、呼吸を検出する範囲になる時間があり、そしてその後何も検出されなくなる。このため、離床の判断を、推移的変化及び周期的変化を共に検出できない状態になったときとしている。但し、このようになる前に、呼吸が検出されていれば、体動又は移動を検出した後に、安静状態となっていることを意味しているから、その後呼吸、体動、移動がなくなれば、危険な状態であると判断しなければならない。
【0097】
また検出処理装置323は、検出された人物302の形状変化に基づき、周期的変化の周期を監視するように構成してもよい。即ち、検出処理装置323は、検出された人物302の呼吸、体動、移動に基づき、人物302の呼吸の周期を監視するように構成されている。また検知処理部323は、周期的変化の周期及び振幅のいずれか一方又は両方に基づいて人物302の形状変化を検出するように構成されている。さらに、検出処理装置23は、呼吸の周期から呼吸数を監視するように構成してもよい。ここで、呼吸数を監視することも、周期を監視する概念に含まれるものとする。
【0098】
監視装置301は、検知処理部323により検出された形状変化に基づいて人物302の状態を判断する。例えば、短時間に呼吸パターンの持つ周期が乱れた場合又は、呼吸パターンの持つ周期が急激に変化した場合には、例えば、自然気胸、気管支喘息などの肺疾患、うっ血性心不全などの心疾患、または、脳出血などの脳血管疾患であると推測できる。また、呼吸パターンの消失が続いた場合には、人物302の呼吸が停止したと推測できる。そして、短時間に呼吸パターンではなく人物302の体動が頻出した場合には、人物302が何らかの理由で苦しんで暴れているような状況が推測できる。
【0099】
また、人物302の体動や移動の検出は、時間変化から呼吸のみを検出した場合に比べて、遥かに大きく変動するので、容易に検出することができる。この場合には、さらに検知処理部323は、高さの時間変化をベッド306上の各箇所毎に検出することより、人物302が、例えば寝返り等その場で動いているのか、例えばベッドから起き上がる等の移動をしているのかを検出することもできる。また、人物302が痙攣のような周期的で小さい動きをした場合でも、その波形パターンから異常を検出することができる。さらに、痙攣している状態の波形パターンを記憶部324に保存しておくことで、人物302が痙攣している状態と検出することもできる。
【0100】
図21を参照して、正常及び異常な呼吸パターンの例を説明する。記憶部324内の呼吸パターン保存部326に保存されている正常な呼吸パターンは、図21(a)に示したような、周期的なパターンである。ただし、大人の場合には、1分間の呼吸数として正常な範囲は、10〜20回程度である。呼吸パターン保存部326に保存されている異常な呼吸パターンは、例えば、チェーン−ストークス(Cheyne−Stokes)呼吸、中枢性過換気、失調性呼吸、カスマウル(Kussmul)の大呼吸など、生理学的に体内に障害が発生している場合に生じると考えられている呼吸パターンである。
【0101】
図21(b)に、Cheyne−Stokes呼吸の呼吸パターンを、図21(c)に中枢性過換気の呼吸パターンを、図21(d)に失調性呼吸の呼吸パターンをそれぞれ示す。
さらに図22に、上記の異常な呼吸パターンが発生した場合の、病名または疾患箇所について示す。
【0102】
検知処理部323は、それぞれの呼吸パターンの呼吸の周波数、出現回数、深浅が異なることを利用して、人物302の呼吸パターンがいずれの呼吸パターンに属するかを判別し、人物302の状態を判断する。
【0103】
さらに検知処理部323は、人物302の呼吸が、生理学的に体内に障害が発生している湯合に生じると考えられている呼吸パターンに属すると判定した場合に、人物302が異常な呼吸をしており危険な状態にあると検出する。
このように検出された人物302の状態は、例えば、制御部321により出力装置328や警報装置290に出力される。また出力される内容は、検出された人物302の呼吸数や動きの頻度、異常な呼吸パターンの名称やその呼吸の原因となると考えられる病名、疾患器官、疾患箇所などである。
【0104】
以上のような第3の実施の形態によれば、人物302の呼吸を確実に検出することができ、人物302の状態を判断することができる。さらに、簡易な装置で高速処理が可能である。また監視装置302は、単純な装置で、人物302の姿勢や外乱光に対して影響を受けることなく人物の呼吸を確実に検出することができる。これにより、監視装置302は、高齢者や病人が危機的状況に陥った場合に、迅速な救急対応の実現が可能になる。
【0105】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、対象領域内に存在する対象物の高さを計測する高さ計測装置において、前記対象領域に輝線を投影する輝線投影手段と、前記投影により形成されたパターンを撮像する撮像手段と、前記撮像されたパターン像と参照像とに基いて三角法により前記対象物の高さを演算する高さ演算部とを備え、前記撮像手段は、前記輝線の方向と交差する方向であって、前記三角法の基線方向と一致する方向の一次元像を複数撮像し、前記複数の一次元像は所定の選択された間隔をもって離間しているので、単純であるだけでなく、高速処理が可能な高さ計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態である高さ計測装置の概念的斜視図である。
【図2】図1の場合の撮像素子の例を示す模式的平面図である。
【図3】図1の場合のパターンの像を説明する線図である。
【図4】図3の場合の、(a)撮像素子上のパターンの像を示す模式的平面図、(b)複数の一次元像を示す模式的平面図である。
【図5】図4の場合の一次元像上での輝線の移動量を説明する模式的平面図である。
【図6】図1の場合の対象物の高さの演算について説明する線図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態である輝線投影装置の模式的斜視図である。
【図8】本発明の第1の実施の形態である輝線投影装置を説明する模式的斜視図である。
【図9】本発明の第1の実施の形態であるグレーティングについて説明する、(a)斜視図、(b)正面図である。
【図10】本発明の第1の実施の形態であるグレーティングで、方向制御手段を備える場合について説明する斜視図である。
【図11】本発明の第1の実施の形態であるグレーティングにより投影されるパターンについて説明する、(a)パターンの模式図、(b)グレーティングの正面図である。
【図12】本発明の第1の実施の形態であるグレーティングにより投影されるパターンを示す模式的平面図である。
【図13】本発明の第1の実施の形態である輝線投影装置の別の形態を示す模式的斜視図である。
【図14】本発明の第2の実施の形態である監視装置の模式的斜視図である。
【図15】図14の場合の高さ測定装置の模式的斜視図である。
【図16】本発明の第2の実施の形態である監視装置を浴室に取り付けた場合を説明する模式的斜視図である。
【図17】本発明の第2の実施の形態である監視装置の構成を示すブロック図である。
【図18】本発明の第3の実施の形態である監視装置の模式的斜視図である。
【図19】本発明の第3の実施の形態である監視装置の構成を示すブロック図である。
【図20】本発明の実施の形態で用いる、呼吸の波形パターンについて示した概要図である。
【図21】図20の場合の、正常及び異常な呼吸の波形パターンについて示した概要図である。
【図22】図21の場合の、異常な呼吸の波形パターンに対応する病名または疾患箇所の表を示した図である。
【符号の説明】
1 高さ計測装置
2 平面
3 物体
10 輝線投影装置
10a パターン
10b 輝線
11 撮像装置
14 制御装置
15 撮像素子
15a 撮像素子(リニアセンサ使用)
15b 撮像素子(PSD使用)
15c 撮像素子(二次元CCD素子使用)
21 一次元位置検出装置
22 高さ演算部
105 光束発生部
110 グレーティング
110a パターン
111 光ファイバー
112 第1FG素子
113 第2FG素子
114 第3FG素子
116 回転装置
201 監視装置
222 監視部
301 監視装置
322 演算部
323 検出処理部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a height measuring device and a monitoring device using the height measuring device, and more particularly, to a height measuring device capable of simple and high-speed processing and a monitoring device using the height measuring device.
[0002]
[Prior art]
As a conventional height measuring device, there has been a device that projects a bright spot array on an object using a fiber grating element (FG element) and captures an image of the bright spot array. The bright spot array projected on the object moves on the captured image depending on the height of the object. The height of the target object is measured by measuring the movement of the bright spot array from the image. The FG element is a device in which several tens to several hundreds of optical fibers having a diameter of several tens of microns and a length of about 10 mm are arranged in a sheet shape, and two such fibers are overlapped so as to be orthogonal to each other. When the laser light L1 is incident on the sheet perpendicularly to the sheet, the FG element condenses the laser light L1 at the focal point of each optical fiber, and then forms a diffraction beam array. Could be projected.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described conventional apparatus, it is necessary to acquire a relatively high-density image and process this image in order to finely measure the position of the bright spot. For this reason, the amount of image processing is large, and it has been difficult to increase the processing speed. A complicated device such as a high-density image sensor was required.
[0004]
Therefore, an object of the present invention is to provide a height measuring device that is not only simple, but also capable of high-speed processing, and a monitoring device using the height measuring device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a height measuring device 1 according to the first aspect of the present invention provides a height for measuring the height of an object 3 existing in an object area as shown in FIGS. 1 and 2, for example. A measuring device; a bright line projecting means 10 for projecting a bright line 10b on the target area; an imaging means 11 for imaging a pattern 10a formed by the projection; a trigonometric method based on the captured pattern image and reference image. And a height calculating unit 22 for calculating the height of the object 3 by using the imaging means 11; a one-dimensional image in a direction intersecting with the direction of the bright line 10b and coinciding with the base line direction of the trigonometry. Are imaged, and the plurality of one-dimensional images are separated by a predetermined selected interval.
[0006]
With such a configuration, the pattern 10a formed by the projected bright lines 10b can be captured because the bright line projecting means 10 and the imaging means 11 are provided. Further, since the height calculating unit 22 is provided, the height of the object 3 can be calculated by trigonometry based on the captured pattern image and the reference image, and the image capturing unit 11 can detect the direction intersecting the direction of the bright line 10b. It is possible to capture a plurality of one-dimensional images in a direction coinciding with the baseline direction of the trigonometry, and the plurality of one-dimensional images are separated at a predetermined selected interval. A height measuring device capable of high-speed processing can be provided.
[0007]
As described in claim 2, in the height measuring device 1 according to claim 1, a plurality of bright lines 10b are projected in parallel.
[0008]
Further, as described in claim 3, in the height measuring device 1 according to claim 1 or 2, it is preferable that the direction of the bright line 10b and the base line direction of the trigonometry are substantially perpendicular.
[0009]
With this configuration, for example, the calculation of the height of the object 3 by trigonometry becomes easy to perform, and the device can be simply configured.
[0010]
In order to achieve the above object, the monitoring devices 201 and 301 according to the invention according to claim 4 have the height according to any one of claims 1 to 3, as shown in FIGS. It comprises a measuring device 1; and is configured to monitor the object based on the measured height of the object.
[0011]
With this configuration, the apparatus includes the height measuring device 1 and is configured to monitor the object based on the measured height of the object. For example, the height of the object is measured. Since the object is monitored based on the measured height, it is possible to provide a monitoring device that is not only simple but also capable of high-speed processing.
[0012]
Further, as shown in FIG. 9, for example, the bright line projecting means 10 includes a first fiber grating element in which a plurality of optical fibers 111 are arranged in a plane in parallel with the axis of each optical fiber 111 in a first direction v1. 112; a second fiber grating element 113 in which the plurality of optical fibers 111 are arranged in parallel and in a plane with the axis of each optical fiber 111 directed in a second direction v2 different from the first direction v1; A third fiber grating element 114 in which the axis of each optical fiber 111 is arranged in parallel and in a plane in a third direction v3 different from the first and second directions v1 and v2; Grating element 112, second fiber grating element 113, and third fiber grating element 114 superimposes constitute a fiber grating 110, the fiber grating 110, may be configured to transmit a light beam of coherent.
[0013]
With this configuration, the first fiber grating element 112, the second fiber grating element 113, and the third fiber grating element 114 are superposed to form a fiber grating 110, and the fiber grating 110 has Is transmitted, for example, the transmitted coherent light beam is diffracted by each of the fiber grating elements 112, 113, and 114, and the diffracted light interferes to project a bright spot array. Therefore, for example, a bright line with uniform luminance can be projected with a simple configuration.
[0014]
In the bright line projection means 10, the first direction v1 and the second direction v2 may be substantially orthogonal to each other. Further, in the emission line projecting means 10, the third fiber grating element 114 is overlapped by rotating the third direction v3 from the first direction v1 by a predetermined angle θ in a plane parallel to the plane. Good. With this configuration, for example, a plurality of rows of bright lines can be projected.
[0015]
Further, in the above-mentioned bright line projection means 10, as shown in FIG. 10, for example, the third fiber grating element 114 may be configured to be rotatable in the plane. In other words, the third fiber grating element 114 may be configured to be able to change the predetermined angle θ.
[0016]
The bright line projecting means 10 may include a light beam generating means 105 for generating the coherent light beam, for example, as shown in FIG.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0017]
FIG. 1 is a conceptual perspective view of a height measuring device 1 according to a first embodiment of the present invention. The height measuring device 1 measures the height of an object existing in a plane 2 as an object area. Furthermore, the height measuring device 1 is typically configured to measure the distribution of the height of an object. That is, the three-dimensional shape of the object can be measured based on the height distribution.
[0018]
In the figure, an object 3 as an object is placed on the plane 2. An orthogonal coordinate system XYZ is set so that the XY axes are located in the plane 2, and the object 3 as an object is located in the first quadrant of the XY coordinate system.
[0019]
On the other hand, above the plane 2 on the Z axis in the figure, a bright line projection device 10 as a bright line projection unit that projects the bright line 10b on the flat surface 2 as an object area, and a pattern 10a formed by projection of the bright line projection device 10 And an imaging device 11 as imaging means for imaging the image. The term “imaging” used herein is a concept that includes light reception. The imaging device 11 images the object 3 on which the pattern 10a is projected by the bright line projection device 10. A plurality of bright lines 10b are projected in parallel. Further, a plurality of bright lines 10b are projected at equal intervals. The plurality of bright lines 10b form a pattern 10a.
[0020]
The imaging lens 11a of the imaging device 11 is arranged so that its optical axis coincides with the Z axis. An imaging plane 15 ′ (image plane) of the imaging device 15 on which the imaging lens 11 a forms an image of the plane 2 or the object 3 is a plane orthogonal to the Z axis. An xy orthogonal coordinate system is set in the image plane 15 'so that the Z axis passes through the origin of the xy coordinate system. The bright line projector 10 is arranged at a distance d (base line length d) in the negative direction of the Y axis from the imaging lens 11a at the same distance from the plane 2 and the imaging lens 11a. An emission line 10 a is projected onto the object 3 and the plane 2 by an emission line projection device 10. The y-axis direction is also the base line direction of trigonometry used for height calculation described later with reference to FIG. The direction of the bright line 10b and the base line direction of the trigonometry are substantially perpendicular. That is, the direction of the bright line 10b is perpendicular to the y-axis.
[0021]
The control device 14 is connected to the image sensor 15. In other words, the imaging device 11 is connected to the control device 14. The control device 14 controls the entire height measuring device 1. The control device 14 is typically installed separately from the imaging device 11, but may be configured integrally. The control device 14 is typically a computer such as a personal computer. In the control device 14, a one-dimensional position detection device 21 for acquiring an image captured by the imaging device 11 is incorporated.
[0022]
Further, a height calculation unit 22 that calculates the height of the object by trigonometry based on the pattern image and the reference image captured by the imaging device 11 is incorporated in the control device 14. Here, the reference image and the pattern image are images on the image captured by the imaging device 11, for example, but are concepts that include information on the positions of the reference image and the pattern image on the respective images. The reference image and the pattern image are images of the pattern 10a formed by the projection of the bright line projection device 10. Here, the reference image is an image of the pattern 10a when the object 3 as the target is not in the plane 2, and the pattern image is an image of the pattern 10a when the object 3 is in the plane 2. It is. That is, the reference image is an image indicating the reference position of each bright line 10b of the pattern 10a. The reference image may be stored in the one-dimensional position detection device 21 in advance. Here, the reference image may be stored, for example, not as a so-called image but in the form of information on the position of each bright line, such as coordinates and directions. In this way, when detecting the movement amount of the bright line based on the pattern image and the reference image, which will be described later, it is only necessary to compare the coordinates and directions of the bright lines, so that the processing is simplified.
[0023]
Further, the image sensor 15 is configured to capture a plurality of one-dimensional images in a direction intersecting with the direction of the bright line 10b and coinciding with the base line direction of trigonometry. Further, the one-dimensional images are spaced at a predetermined selected interval. Here, the predetermined selected interval is, for example, an interval selected (determined) by the light receiving area of the image sensor 15 and the number of one-dimensional images. That is, by selecting the number of one-dimensional images, the one-dimensional images to be captured are separated at the selected interval. The light receiving area is, for example, about 6.4 × 4.8 mm. Note that, for example, the size of a two-dimensional image sensor has recently been reduced, and thus the light receiving area described above is only a guide, and a size suitable for implementation may be appropriately selected. The number of one-dimensional images is 10 to 50, preferably 20 to 30, but may be appropriately determined depending on the object to be measured. Further, the predetermined selected interval is a concept including not only equal intervals but also unequal intervals. Here, the predetermined selected intervals are equal intervals.
[0024]
Here, the image sensor 15 will be described with reference to FIG. The image sensor 15 may be a plurality of one-dimensional light receiving element arrays 150 or a two-dimensional image sensor array. The plurality of one-dimensional light receiving element arrays 150 are typically arranged so that each one-dimensional light receiving element array 150 is parallel. As the one-dimensional light receiving element array 150, for example, there is a one-dimensional CCD array 150a (hereinafter, referred to as a linear sensor 150a) in which a plurality of light receiving elements are arranged one-dimensionally as shown in FIG. A plurality of linear sensors 150a are arranged at a predetermined selected interval in the image sensor 15a using the linear sensors 150a. The imaging element 15a acquires a plurality of one-dimensional images by the plurality of linear sensors 150a. The predetermined selected interval is appropriately determined depending on, for example, the size and properties of the object to be measured. For example, when targeting a patient on a bed, the number of one-dimensional images may be set to 20 to 30. As described above, this defines a predetermined selected interval. In addition, by doing so, it is preferable from the viewpoint of privacy protection, for example, as compared with the case where a two-dimensional image is obtained as it is, and furthermore, the data to be processed is reduced, so that the processing speed is greatly improved.
[0025]
Another example of the one-dimensional light receiving element array 150 is a one-dimensional PSD array 150b in which a plurality of position detecting elements 150b '(hereinafter referred to as PSD 150b') are arranged one-dimensionally as shown in FIG. In the image sensor 15b using the one-dimensional PSD array 150b, a plurality of one-dimensional PSD arrays 150b are arranged at predetermined intervals. The image sensor 15b acquires a plurality of one-dimensional images by using the plurality of one-dimensional PSD arrays 150b.
[0026]
Further, it is preferable that the arrangement interval of the individual PSDs 150 'in the one-dimensional PSD array 150b in the arrangement direction is determined by a range in which the image of the bright line 10b moves due to a change in the height of the object. In this case, the individual PSDs 150b in the one-dimensional PSD array 150b are arranged in association with the bright lines of the pattern 10a. That is, it is preferable that the arrangement interval of the PSDs 150b 'in the one-dimensional PSD array 150b be substantially equal to the interval of the bright lines on the image plane 15' (see FIG. 1). In the linear sensor 150a described above, the positions of the images of the plurality of bright lines are obtained. On the other hand, in the one-dimensional PSD array 150b, the position of the center of gravity of the image of the bright line received by each PSD 150b ′ is obtained. It will correspond to the position of the image of the bright line.
[0027]
Here, the PSD 150b 'will be described. The PSD 150b 'has such a length that the bright line image does not protrude due to the movement of the bright line image in the moving direction of the bright line image due to the change in the height of the object. By the way, the image of the bright line formed on the PSD 150b 'is photoelectrically converted, and divided and output as a photocurrent from electrodes provided at both ends of the flat silicon. The PSD 150b 'outputs the position of the center of gravity of the image of the bright line by calculating the light receiving signal of the photocurrent output from the electrodes at both ends.
[0028]
Further, the one-dimensional CCD array 150a and the one-dimensional PSD array 150b can increase the speed of acquiring a one-dimensional image, so that the processing speed of the height measuring device 1 can be further improved. In addition, the one-dimensional CCD array 150a and the one-dimensional PSD array 150b can speed up the acquisition speed of a one-dimensional image, and thus are suitable when, for example, the height measuring device 1 measures a change in a moving object.
[0029]
Further, here, the imaging devices 15a and 15b are described in a case where one two-dimensional image formed by the imaging lens 11a is formed on a plurality of one-dimensional light receiving element arrays 150. Each one-dimensional light receiving element array 150 may include an imaging lens. In other words, one one-dimensional light receiving element array 150 may include one imaging lens.
[0030]
As a two-dimensional image sensor array, for example, there is a CCD image sensor having a large number of scanning lines as shown in FIG. In addition, devices having a CMOS structure other than the CCD have been recently actively reported, and they can be used as a matter of course. In particular, among these, there are elements which have a function of inter-frame subtraction or binarization in the element itself, and the use of these elements is preferable.
[0031]
When a CCD image pickup device (two-dimensional image pickup device array) is used as the image pickup device 15, the one-dimensional position detection device 14 selects a required number of scan lines from the scan lines of the CCD image pickup device and selects the selected scan line. An image of a line, that is, a one-dimensional image is acquired. Further, the plurality of selected scanning lines have a predetermined selected interval between the scanning lines. The image sensor 15c acquires a plurality of one-dimensional images by a plurality of scanning lines. Even in the case of a CCD image sensor, by selecting the required number of scanning lines and acquiring a one-dimensional image of the selected scanning lines, privacy protection can be improved compared to a case where a two-dimensional image is directly acquired from a CCD image sensor, for example. In addition to the above, the processing speed is greatly improved because the amount of data to be processed is reduced.
[0032]
The configuration of the height measuring device 1 can be simplified using any of the imaging elements 15 described here. Here, the directions of the one-dimensional light receiving element array 150 and the scanning lines are perpendicular to the y-axis. In other words, it is perpendicular to the bright line 10b. Hereinafter, the case where the image sensor 15a is used as the image sensor 15 will be described.
[0033]
In addition, the imaging device 11 may include a filter 11b that attenuates light having a wavelength other than the peripheral portion of the wavelength of the laser beam L1 generated by the beam generator 105 (see FIG. 8) described later. The filter 11b is typically an optical filter, and may be arranged on the optical axis of the imaging lens 11a. In this way, the imaging device 11 can reduce the influence of disturbance light because the intensity of the light projected from the bright line projection device 10 among the light received by the imaging device 15 increases relatively. The laser beam L1 generated by the beam generator 105 (see FIG. 8) is typically an infrared laser.
[0034]
The height measuring device 1 may be configured to perform modulation to distinguish it from disturbance light when the image capturing device 11 captures an image of the pattern 10a. The modulation is, for example, an operation of periodically stopping the emission (irradiation) of the laser beam L1 by the beam generating unit 105. In this case, the light emission of the laser beam L1 may be stopped, for example, by stopping the light source, or by rotating a light shielding plate or a slit. In this case, by extracting an image signal synchronized with the modulation, the influence of disturbance light can be significantly reduced. Further, in addition to the above-described modulation, the output of the laser beam L1 may be changed according to the intensity of disturbance light. In addition, the one-dimensional position detecting device 21 generates a signal obtained by subtracting a light receiving signal when the laser beam L1 is not irradiated from a light receiving signal when the laser beam L1 is irradiated. Thereby, the influence of disturbance light can be reduced. Note that the above subtraction is performed for each light receiving signal output from one of the linear sensors, one PSD, and one scanning line of the CCD image sensor, and a signal obtained by assembling the results for each image sensor is described above. A signal obtained by subtracting the light receiving signal may be used. Further, in order to ensure reliability, the height measuring device 1 may be configured to perform the modulation operation a plurality of times and obtain an average output signal as acquired data, that is, a pattern image.
[0035]
Here, the operation of the height measuring device 1 will be described with reference to FIG. First, the concept of measuring the height of the object 3 will be described. The pattern 10 a projected on the plane 2 by the bright line projection device 10 is blocked by the object 3 and does not reach the plane 2 in a portion where the object 3 exists. Here, if the object 3 does not exist, the bright line to be projected on the point 2 a on the plane 2 is projected on the point 3 a on the object 3. Since the bright line has moved from the point 2a to the point 3a, and because the imaging lens 11a and the bright line projector 10 are separated by a distance d (base line length d), the point 2a 'on the image plane 15'. The part to be imaged at (x, y) forms an image at point 3a '(x, y + δ). That is, between the time when the object 3 does not exist and the time when the object 3 exists, the luminescent spot moves by the distance δ in the y-axis direction.
[0036]
This means that, for example, as shown in FIG. 3, the image of the bright line 10 b formed on the image plane 15 ′ of the image sensor 15 moves in the y-axis direction by δ due to the object 3 having a height.
[0037]
The height measuring device 1 can specify the position of the point 3a on the object 3 three-dimensionally by measuring this δ. That is, the height of the point 3a is known. As described above, when a certain point does not exist in the object 3, the difference between the point to be imaged on the imaging plane 15 'and the actual imaging position on the imaging plane 15' is measured. , The distribution of the height of the object 3, in other words, the three-dimensional shape can be measured. Alternatively, three-dimensional coordinates of the object 3 can be measured. In addition, if the pitch of the pattern 10a, that is, the pitch of the bright lines 10b is reduced to such an extent that the correspondence between the bright lines 10b is not unknown, the distribution of the height of the object 3 can be measured in more detail.
[0038]
4A, the image sensor 15 captures a pattern image of a plurality of bright lines 10b formed on an image plane 15 ′ by a plurality of linear sensors 150a, as shown in FIG. I do. The pattern image captured by the image sensor 15a, that is, the plurality of linear sensors 150a becomes a plurality of one-dimensional images as shown in FIG. The one-dimensional position detecting device 21 acquires the plurality of one-dimensional images from the image sensor 15 as pattern images. Further, the one-dimensional position detecting device 21 stores the acquired pattern image. Then, the height calculation unit 22 calculates the height of the object 3 by trigonometry based on the pattern image stored in the one-dimensional position detection device 21 and the reference image serving as a reference.
[0039]
Here, the height calculation by the height calculation unit 22 will be described with reference to FIG. Here, a description will be given focusing on one one-dimensional image. The height calculator 22 reads the corresponding pattern image and reference image, and measures the movement amount δ of the bright line 10b. In the measurement of the movement amount δ, first, a difference image between the pattern image and the reference image is created. Then, the movement amount δ of the position of the corresponding bright line is measured from the difference image. The movement amount δ is obtained, for example, by counting the number of pixels to which the position of the bright line 10b has moved (how many pixels have moved). In the above description, the case where a difference image is created has been described. However, information on the position of each bright line 10b of the reference image is stored, and information on the position of each bright line 10b of the pattern image and the bright line 10b of the reference image are stored. The movement amount δ may be measured by comparing the position information with the position information. The height calculator 22 calculates the height of the object 3 by trigonometry based on the movement amount δ. The calculation of the height of the object 3 by the trigonometry will be described with reference to FIG.
[0040]
FIG. 6 is a side view of the relationship between the imaging device 11, the bright line projection device 10, the object 3, and the plane 2, as viewed in the X-axis direction (see FIG. 1). Here, the case where the height of the object 3 is Z1 will be described. The center of the bright line projection device 10 (the center of the pattern light source) and the center of the imaging lens 11a are arranged at a distance d parallel to the plane 2 and separated from the imaging lens 11a by an imaging surface 15 '(imaging element). The distance from the imaging lens 11a to the plane 2 is h, and the height of the point 3a of the object 3 from the plane 2 is Z1. is there. It is assumed that as a result of the object 3 being placed on the plane 2, the point 2a 'on the imaging plane 15' has moved to a point 3a 'separated by δ.
[0041]
Assuming that a point at which the line connecting the center of the imaging lens 11a and the point 3a intersects the plane 2 is 2a ", the distance D between the point 2a and the point 2a" is equal to the triangle 3a'-2a'-11a. If attention is paid to the triangle 2a ″ -2a-11a, D = δ · h / l, and if attention is paid to the triangle 11a-10-3a and the triangle 2a ″ -2a-3a, D = (d · Z1) / (H-Z1). When Z1 is obtained from both equations, the following equation is obtained.
Z1 = (h 2 .Delta.) / (D.l + h..delta.) (1)
As described above, the height of the object 3 can be calculated.
[0042]
Furthermore, the height of the object 3 calculated by the height calculating unit 22 may be a moving average value or a period average value of the height calculated a fixed number of times in the past or calculated within a fixed period in the past. By doing so, random noise or sudden noise due to flickering sunlight coming in from a window can be reduced, and the reliability of the calculated height of the object 3 is improved.
[0043]
As described above, the height measuring device 1 captures a plurality of one-dimensional images in which the image sensor 15 is in a direction orthogonal to the direction of the bright line 10b and is separated by a predetermined selected interval. For this reason, for example, a two-dimensional image of the pattern 10a is captured using a two-dimensional light receiving element array, and the processing amount of the image is significantly reduced as compared with measuring the movement of the bright line or the bright point from the two-dimensional image. Can be reduced. That is, high-speed processing becomes possible. In addition, since the pattern is a bright line orthogonal to the one-dimensional image, the pattern image (bright point) is not missing from the one-dimensional image as in the case of using a bright point in the pattern, so that the reliability is high. Further, since there is no need to adjust the bright spots so as to overlap the one-dimensional image, manufacture and installation are easy.
[0044]
Also, the height measuring device 1 measures the movement of an arbitrary point of the bright line by comparing the pattern 10a with a plurality of bright lines 10b and measuring the movement of the bright line 10b as compared with the case where the pattern 10a is a bright point. The continuous shape in the bright line direction can be recognized. In other words, the resolution of measurement in the X-axis direction in the figure can be improved. In addition, since the bright line projection device 10 can perform the projection of the bright line with a simple configuration, the configuration of the height measuring device 1 can be simplified.
[0045]
With reference to FIG. 7, the bright line projection device 1 suitable for the height measurement device 10 will be described. FIG. 7 is a schematic perspective view of the bright line projection device 1. Here, an orthogonal coordinate system XYZ is taken so that the XY axes are located within the plane 102. Above the plane 102 on the Z axis in the figure, the bright line projection device 10 is arranged. The bright line projection device 10 projects a pattern 110a as pattern light on a plane 102. In the present embodiment, as will be described in detail with reference to FIG. 12, the pattern light to be projected is typically a plurality of bright lines that are parallel and arranged at equal intervals.
[0046]
The bright line projection device 10 will be further described with reference to the schematic perspective view of FIG. The bright line projection device 10 includes a light beam generating unit 105 as a light beam generating unit that generates a coherent light beam, and a fiber grating 110 (hereinafter, simply referred to as a grating 110). The coherent light beam is typically a laser. The light beam generator 105 is configured to generate a parallel light beam. The light beam generator 105 is typically a semiconductor laser device including a collimator lens (not shown), and the generated parallel light beam is a laser light beam L1. Here, the parallel light beam may be substantially parallel, and includes a light beam that is nearly parallel.
[0047]
Here, the case where the grating 110 is arranged parallel to the plane 102 (perpendicular to the Z axis) will be described. The laser beam L1 is incident on the grating 110 in the Z-axis direction. Then, the laser light L1 is condensed by the individual optical fibers 111 in a plane having the lens effect, then spreads as a divergent wave, interferes, and the pattern 110a is projected on the plane 102 which is a projection plane. You. As described later with reference to FIG. 9, to arrange the grating 110 in parallel with the plane 102 means, for example, that the plane including the axis of each optical fiber 111 of the first FG element 112 constituting the grating 110 is parallel to the plane 102. It is to arrange so that.
[0048]
The grating 110 will be described with reference to the schematic diagram of FIG. (A) is a perspective view, (b) is a front view. The grating 110 includes a first fiber grating element 112 (hereinafter, referred to as a first FG element 112) in which the plurality of optical fibers 111 are arranged in parallel and in a plane with the axis of each optical fiber 111 facing the first direction v1. A second fiber grating element 113 (hereinafter referred to as a second FG element 13) in which the optical fibers 111 are arranged in parallel and in a plane with the axis of each optical fiber 111 directed in a second direction v2 different from the first direction v1; A third fiber grating element 114 (hereinafter, referred to as a third FG) in which the optical fibers 111 are arranged in a plane in parallel with the axis of each optical fiber 111 in a third direction v3 different from the first direction v1 and the second direction v2. Element 14). In the present embodiment, the planes of the FG elements 112, 113, and 114 are parallel to each other. Here, in order to identify each FG element, they are called a first FG element, a second FG element, and a third FG element. In the present embodiment, the first FG element, the second FG element, and the third FG element are superimposed in this order. However, another order, for example, the first FG element, the third FG element, and the second FG element may be superposed. Hereinafter, the plane of each of the FG elements 112, 113, and 114 is referred to as an element plane.
[0049]
Each of the first FG element 112, the second FG element 113, and the third FG element 114 is configured by, for example, tens to hundreds of optical fibers 111 having a diameter of several tens of microns and a length of about 10 mm, which are arranged in parallel in a sheet shape. Things. Further, each of the FG elements 112, 113, and 114 may be configured to be attached to a glass plate as described later with reference to FIG. This facilitates handling of the FG elements 112, 113, and 114. Further, since the grating 110 can be easily assembled, it is easy to manufacture. Also, in the drawing, the FG elements 112, 113, and 114 are shown as being in contact with each other, but they may be arranged with a distance in the normal direction of the element plane. In this case, the distance between the FG elements 112, 113, and 114 is set to such an extent that the projection of the pattern 10a can be performed.
[0050]
The first FG element 112, the second FG element 113, and the third FG element 114 constitute a grating 110 by being overlapped. Here, the superposition is performed so that the element planes of the FG elements 112, 113, and 114 are substantially parallel. In other words, in the present embodiment, the gratings 110 are overlapped in the order of the first FG element 112, the second FG element 113, and the third FG element 114 such that their element planes are parallel. That is, the first FG element 112 and the second FG element 113 are adjacent. Further, the second FG element 113 and the third FG element 114 are adjacent. The grating 110 is configured to transmit the laser beam L1 generated by the beam generating unit 105. Here, the laser beam L1 is incident from the first FG element 112 side. In other words, the laser beam L1 is transmitted through the first FG element 112, the second FG element 113, and the third FG element 114 in this order. Typically, the laser beam L1 is perpendicularly incident on the element plane of the grating 110 (first FG element 112).
[0051]
Further, as shown in FIG. 9B, in the present embodiment, the first direction v1 and the second direction v2 are substantially orthogonal. Further, the third FG elements 114 are overlapped by rotating the third direction v3 from the first direction v1 by a predetermined angle θ in a plane parallel to the element plane. The predetermined angle θ will be described later with reference to FIG.
[0052]
As shown in FIG. 10, in the grating 110, the third FG element 114 may be configured to be rotatable in a plane parallel to the element plane. That is, it is configured such that the predetermined angle θ can be freely changed by rotating in a plane parallel to the element plane. The drawing shows a case where the first FG element 112, the second FG element 113, and the third FG element 114 are attached to glass plates 112a, 113a, and 114a, respectively. This facilitates the handling of each FG element 112, 113, 114, as described above.
[0053]
The rotation of the third FG element 114 in a plane parallel to the element plane is performed by a rotation device 116 as direction control means. The rotation device 116 is configured to rotate and fix the third FG element 114 in a plane parallel to the element plane. That is, the rotation device 116 is configured to rotate the third FG element 114 at an arbitrary angle in a plane parallel to the element plane and to fix the third FG element 114 at the angle. The angle may be fixed by, for example, a screw (not shown) attached to the outer cylinder 116a side in the center direction of the outer cylinder 116a. The rotation device 116 is configured to rotate the third FG element 114 on the same plane. The rotation device 116 includes an outer cylinder 116a and an inner cylinder 116b. Then, the first FG element 112 and the second FG element 113 are mounted on the inner cylinder 116b side via glass plates 112a and 112b, respectively, and the third FG element 114 is mounted on the outer cylinder 116a side via the glass plate 114a. I have. In FIG. 10, the front half of the rotating device 116 is cut away in the drawing so that the first FG element 112, the second FG element 113, and the third FG element 114 can be clearly seen.
[0054]
In this way, by manually rotating the outer cylinder 116a of the rotating device 116, the grating 110 sets the third direction of the third FG element 114 to an arbitrary direction in a plane parallel to the element plane. it can. That is, the predetermined angle θ can be freely changed and set. Therefore, the setting of the pattern 110a and the change of the pattern 110a can be easily performed, which is simple. Further, since the pattern 110a can be easily set and changed, the device can be diverted. Further, the pattern 10a can be easily made into a plurality of bright lines.
[0055]
In the above description, the direction control means is described as being manual, but may be automatic. In the case of automatic operation, a driving unit (not shown) for rotating the rotation device 116 may be provided in addition to the above-described configuration. Also, the direction control means has been described in the case of using the rotation device 116, but is not limited to this. For example, the direction control means is formed of an inner cylinder and an outer cylinder like a rotating helicoid, and the third FG is rotated by rotating the outer cylinder. The element 114 may be configured to be rotatable in a plane parallel to the element plane.
[0056]
Here, the predetermined angle θ will be described with reference to FIG. First, a description will be given of a change in a luminescent spot caused by giving a predetermined angle θ. In (a), a case where the predetermined angle θ is θ1 as shown in (b) will be described. (A) is a diagram showing a part of the pattern 110a projected when the laser beam L1 is transmitted from the back side to the near side in the figure (b). In the drawing, θ1 is shown as about 10 ° for reference. First, attention is paid to bright points 151, 152, 153, 154, and 155, which are parts of the pattern 110a projected when the predetermined angle θ is 0 °. When a predetermined angle θ1 is given to the third FG element 114, each bright point diffracts in a direction of a straight line 151a ′ forming an angle θ1 with respect to a straight line 151a that is a direction in which each bright point is generated. Project a bright spot. More specifically, focusing on the bright point 151, the bright point 151 diffracts in the direction of the straight line 151a 'and projects a new bright point 151'.
[0057]
As a result, the diffraction direction of the luminescent spot changes depending on the predetermined angle θ, and depending on θ, for example, a plurality of bright line arrays (hereinafter simply referred to as a plurality of bright lines) which are parallel and arranged at equal intervals or a dense luminescent point The array can be projected. In other words, by adjusting the predetermined angle θ on the third FG element 114, a plurality of bright lines can be easily projected.
[0058]
With reference to the schematic diagram of FIG. 12, an example in which the pattern 110a is made into a plurality of bright lines by adjusting the predetermined angle θ will be described. The bright line is formed by linearly gathering a plurality of bright points. In the FG element, the diffraction efficiency is nearly constant over low to high order diffracted light, and the bright line is formed by a collection of a plurality of bright spots. However, it is hard to change even when going from the center to the end of the bright line. That is, a bright line with uniform luminance can be projected. When a plurality of bright lines are used, the predetermined angle θ is set to 0.1 to 10 °, preferably 1 to 8 °, and most preferably about 5 °. Also, in the case of θ = 85 °, there are a plurality of similar bright lines. However, in this case, the projected pattern 110a is a pattern obtained by rotating (b) by 90 °.
[0059]
Other than the case described above, the pattern 10a can be a plurality of bright lines. In this case, for example, the angle between the first direction v1 and the second direction v2 is 2θ ′. Then, the third FG element 14 overlaps the third direction v3 by rotating the third direction v3 by θ ′ from the first direction v1. In other words, the third direction v3 is the direction of the bisector of 2θ ′. Further, the interval between the axes of the optical fibers 11 of the first FG element 12 and the interval between the axes of the optical fibers 11 of the second FG element 13 are set to the same interval P1. Then, the interval between the axes of the optical fibers 11 of the third FG element 14 is set to an interval P2 which is 1/2 cos θ 'times P1. In this way, for example, when θ ′ <60 °, if the distance between the axes of the optical fibers 11 of the first FG element 12 and the second FG element 13 is the diameter of the optical fiber 11, the axis of each optical fiber 11 can be further increased. Can not be narrowed. In this case, each optical fiber 11 of the third FG element 14 uses an optical fiber thinner than that of the first FG element 12 and the second FG element 13. In addition, it is preferable that there is no gap between the optical fibers, but if it is, for example, a light-blocking material is inserted into the gap between the optical fibers. By doing so, the pattern 10a can be a plurality of bright lines.
[0060]
As described above, the bright line projection device 10 includes the grating 110 including the first FG element 112, the second FG element 113, and the third FG element 114. Further, the first direction v1 and the second direction v2 are orthogonal to each other, and the third FG element 114 rotates the third direction v3 in a plane parallel to the element plane by a predetermined angle θ from the first direction v1. It is superimposed. Thus, the bright line projection device 10 can project a plurality of bright line patterns 110a by transmitting the laser beam L1 through the first FG element 112, the second FG element 113, and the third FG element 114, and thus can be configured simply. . In addition, the bright line projection apparatus 10 requires a complicated optical system because the grating 110 including the first FG element 112, the second FG element 113, and the third FG element 114 which are superimposed is an optical system. The optical housing can be miniaturized without performing. Further, with this configuration, a plurality of bright lines can be projected on the plane 2 as the pattern 10a. Further, since the bright line is formed by a set of bright points, a plurality of bright lines having uniform luminance can be projected. Therefore, there is an advantage in measuring the movement of the bright line as in the present embodiment.
[0061]
The height measuring device 1 can convert the pattern 10a into a plurality of bright lines 10b by using the bright line projecting device 10 as described above. The movement of an arbitrary point on the bright line can be measured, and the continuous shape in the bright line direction can be recognized as compared with the case where. In other words, the resolution of measurement in the X-axis direction in the figure can be improved. In addition, since the bright line projection device 10 can perform the projection of the bright line with a simple configuration, the configuration of the height measuring device 1 can be simplified.
[0062]
In the present embodiment, the bright line projecting means is described in the case of the bright line projecting apparatus 10 described above, but is not limited to this. For example, a bright lens projecting unit projects a plurality of bright lines as a pattern 10a using a cylindrical lens, a slit, or the like. May be configured.
[0063]
FIG. 13 shows a bright line projection device 120 as another example of the bright line projecting means. The emission line projection device 120 has an optical element 121 formed of optical glass. In the optical element 121, a convex portion 121a having a substantially triangular cross section is formed on the light incident side, and a cylindrical surface 121b is formed on the light incident side end of the convex portion 121a. The optical element 121 is typically a Powell lens disclosed in US Pat. No. 4,826,299. When the laser beam L1 'having a smaller diameter than the radius of curvature of the cylindrical surface 121b is made incident on the cylindrical surface 121b of the optical element 121 by the light beam generating unit 105', a bright line can be projected in the target area. Further, by disposing a diffraction element, for example, the above-mentioned FG element on the target area side of the optical element 121, a plurality of bright lines can be projected. By using such an optical element 121, the bright line projection device 120 can project a plurality of bright lines having uniform luminance.
[0064]
The height measuring device 1 described above is a device that detects the state of an object by measuring the movement of each bright line and measuring the height distribution or a change in the height distribution, for example, an object region. The present invention can be applied to a monitoring device or the like that monitors a state of a person by monitoring a person or an object existing in the room or detecting a breathing of the person.
Hereinafter, the application examples described above will be described.
[0065]
Referring to FIG. 14, it is a schematic perspective view of a monitoring device 201 according to a second embodiment of the present invention. The monitoring device 201 includes the height measuring device 1 described in the first embodiment. In addition, the monitoring device 201 is configured to monitor the target based on the height of the target measured by the height measuring device 1. In the present embodiment, the target object is the person 202. The target area is inside the toilet. That is, the monitoring device 201 monitors the inside of the toilet.
[0066]
As shown in the perspective view of FIG. 15, the height measuring device 1 includes a bright line projection device 10 and an imaging device 11 which are linearly arranged on a storage panel 14 'in which a control device 14 (see FIG. 1) is stored. I have. In the present embodiment, the height measuring device 1 is typically arranged at or near a ceiling of a toilet, for example, above a wall. Further, in the present embodiment, the height measuring device 1 and the control device 220 described later with reference to FIG. 17 are described as separate bodies, but may be integrally configured. When configured integrally, the monitoring device 201 can be configured more simply. Also, the size can be reduced.
[0067]
In the present embodiment, the monitoring device 201 is described as monitoring a toilet, but is also suitable for monitoring a closed space, for example, a bathroom, an elevator, or an office.
FIG. 16 shows an example of the monitoring device 201 when installed in a bathroom. In this case, as in the case of the toilet described above, the height measuring device 1 may be arranged above the ceiling or the wall.
[0068]
An example of the configuration of the monitoring device 201 will be described with reference to FIG. The monitoring device 201 includes the height measuring device 1 described in the first embodiment and the control device 220. The height measurement device 1 is connected to the control device 220, and is configured to be able to acquire the height distribution of the person 202 from the height measurement device 1. The height distribution may be obtained from the height measuring device 1 in time series. The control device 220 is, for example, a computer such as a personal computer or a microcomputer.
[0069]
The control device 220 includes a control unit 221 and controls the entire monitoring device 201. The height control device 1 is connected to the control unit 221 and is controlled. The control unit 221 is configured so that the monitoring unit 222 can determine the movement, the position, the posture, and the like of the person 202 based on the height distribution acquired in time series from the height measuring device 1. . That is, based on the height distribution in the toilet as the target area, the existence, the movement, the position, the posture, and the like of the person 202 can be determined. Further, it is configured to determine whether or not the person 202 is in a dangerous state based on the determination result of the presence, movement, position, posture, and the like of the person 202. The dangerous state is, for example, a state in which the person 202 has fallen, or the person 202 has not changed for a long time (stunned). The movement of the person 202 includes not only a change in the position of the person 202 but also a change in which the person 2 stands or sits, for example.
[0070]
The storage unit 224 is connected to the control unit 221. The storage unit 224 stores the distribution of heights obtained in time series from the height measuring device 1. The storage unit 224 can store data such as calculated information.
[0071]
In addition, an input device 227 for inputting information for operating the monitoring device 201 and an output device 228 for outputting a result processed by the monitoring device 201 are connected to the control unit 221. The input device 227 is, for example, a touch panel, a keyboard, or a mouse, and the output device 228 is, for example, a display or a printer. Although the input device 227 and the output device 228 are shown as externally attached to the control device 220 in this drawing, they may be built-in. The input device 227 may be, for example, a switch for starting or canceling monitoring, and the output device 228 may be, for example, an LED as an operation indicator. In this way, the monitoring device 201 can be simply configured. In particular, when the height measuring device 1 and the control device 220 are integrally configured, it is preferable that the height measuring device 1 and the control device 220 be configured as described above.
[0072]
The control unit 221 is provided with an interface 229 for communicating with the outside. The interface 229 is configured to be able to notify the outside when the monitoring unit 222 of the control unit 221 determines that the person 202 is in a dangerous state, for example. The notification is based on, for example, the intensity of light including sound, characters, symbols, and indoor lighting, or vibration. The interface 229 has a function of connecting to a communication line such as a general telephone line, an ISDN line, a PHS line, or a mobile telephone line. Further, the control unit 221 may be provided with a voice output function, and may notify a third party by voice via the interface 229 that the person 202 is in a dangerous state.
[0073]
Further, the control unit 221 has an alarm device 290 configured to operate when an abnormality occurs in the monitoring device 201. The alarm device 290 is activated, for example, when the monitoring unit 222 determines that the person 202 is in a dangerous state, that is, when an abnormality occurs in the person 202 or when an abnormality such as a failure of the monitoring device 201 occurs. It is good to constitute. By doing so, it is possible to quickly respond when the person 202 is in a dangerous state, so that reliability can be improved. The control device 220 may be configured to notify the occurrence of the abnormality to the outside via the interface 229 when the alarm device 290 operates, as described above. In this drawing, the alarm device 290 is shown as an external device, but may be built in.
[0074]
Here, the operation of the monitoring device 201 according to the present embodiment will be described.
The monitoring device 201 monitors the inside of the toilet. The monitoring device 201 uses the height measuring device 1 to measure the height distribution in the toilet, and inputs the height distribution to the control unit 221 of the control device 220 in a time-series manner. The control unit 221 monitors the person 202 existing in the toilet input in time series by the monitoring unit 128.
[0075]
Here, for example, when the person 202 enters the toilet, the entering person 202 is measured as a change in the height distribution near the toilet entrance, and the height distribution is output to the control unit 221. The control unit 221 having input the height distribution is controlled by the monitoring unit 222. The height and the position of the person 202 are determined.
[0076]
Further, the monitoring unit 222 determines the movement of the person 202 by evaluating a change in the height distribution based on the height distribution input in time series. Then, based on the determination of the height, position, and movement of the person 202, the presence, the posture, the position, and the movement state of the person 202 are determined. In this determination, for example, when the person 202 does not move and the height becomes low, it can be determined that the person 2 is sitting, and the person 202 is measured over a wide range at a low height and there is no movement. In this case, it can be determined that the person 202 is in a state of falling down. In this way, the monitoring device 201 can monitor the approach, presence, and state of the person 202 in the toilet.
[0077]
As described above, the monitoring apparatus 201 determines how large the person 202 enters the toilet as the target area, and in what state (in which position, standing, sitting, ), And the person 202 can follow a series of movements, such as whether the person is moving or has left, with a simple device.
[0078]
According to the above-described second embodiment, the monitoring device 201 determines the state of the person 202 and very easily monitors that the person 202 has fallen or that an illegal intruder exists. Can do it. Furthermore, high-speed processing is possible with a simple device.
[0079]
Next, a monitoring apparatus 301 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic perspective view of FIG. The monitoring device 301 includes the height measuring device 1 described in the first embodiment. The monitoring device 301 is configured to monitor the target based on the height of the target measured by the height measuring device 1. In the present embodiment, the target object is the person 202. The target area is on the bed 306. Further, the monitoring device 301 monitors the breathing of the person 302 typically lying on the bed 306.
[0080]
In the figure, a person 302 as a target object and a periodically changing object is lying on a bed 306. Bedding 303 is further placed on the person 302, and covers a part of the person 302 and a part of the bed 306. That is, the monitoring device 301 monitors the upper surface of the bedding 303. When the bedding 303 is not used, the monitoring device 301 may monitor the body of the person 302 itself. In the present embodiment, the shape change of the person 302 is a concept including a periodic change and a transitive change. The periodic change of the person 302 is, for example, breathing of the person 302. The transitive change of the person 302 is, for example, body movement or movement of the person 302. In addition, the periodic change is, for example, a respiratory cycle of the person 302, for example, a change of 5 to 60 cycles per minute. That is, in the present embodiment, the periodic change does not include a periodic change that greatly deviates from the respiratory cycle. By the way, the respiratory rate of an adult is in a range of about 5 to 30 times per minute, but the respiratory rate of an infant tends to be further increased.
[0081]
Further, the monitoring device 1 is configured to determine the state of the person 302 based on the detected shape change of the person 302. The state of the person 302 is, for example, normal breathing, abnormal breathing and danger, physical motion such as turning over, movement such as landing on the floor, trying to leave the floor, and the like. .
[0082]
On the other hand, an imaging device 11 as an imaging unit for imaging the person 302 on which the pattern 310a is projected by the bright-line projection device 10 is installed right above the periphery of the abdomen of the person 302. A bright line projection device 10 is installed approximately above the foot or head of the person 302 (in the case shown above the foot), and illuminates the bedding 303 on the abdomen of the person 302 as a center. The illuminated range may be set to a range that covers the positions that the abdomen, chest, back, and shoulders of the person 302 can take while sleeping. Similarly, it is preferable to set the range of the shooting area by the imaging device 11.
[0083]
Furthermore, the imaging device 11 and the bright line projection device 10 are installed such that the axis connecting the imaging device 11 and the bright line projection device 10 is substantially parallel to the center line of the bed 306. Further, the direction of the bright line of the pattern 310a projected by the bright line projection device 10 is perpendicular to the center line of the bed 306. Further, the imaging device 11 and the bright line projection device 10 may be installed at a certain distance. By doing so, the distance d (base line length d) described above with reference to FIG. 1 is increased, so that a change can be detected with sensitivity. The installation location of the imaging device 11 and the emission line projection device 10 may be installed on a ceiling, for example. With this arrangement, the periodic change of the person 302, that is, respiration, can be detected sensitively. In the present embodiment, the installation location of the imaging device 11 and the emission line projection device 10 is on the ceiling, but may be attached to a stand, for example.
[0084]
Further, in the present embodiment, the one-dimensional position detection device 21 may be configured to generate a difference image between two frames of images at predetermined time intervals obtained by the imaging element 15 (see FIG. 1). In this case, the one-dimensional position detection device 21 generates a difference image by taking, for example, a difference for each pixel of the linear sensor 150a (see FIG. 2) of the imaging element 15. The predetermined time interval is an interval sufficient to monitor a fine periodic change of the person 302, that is, a breathing of the person 302, and is, for example, about 2 to 5 frames / sec. There may be. By generating the difference image, the imaging device 11 may cause the person 302 to be shaded by an object other than the person 302 due to, for example, sunlight, or the illumination intensity due to disturbance light may vary in a part of the person 302. However, the influence of such shading and variation can be eliminated.
[0085]
When generating the difference image, the imaging device 11 may use a moving object detection element as the linear sensor 150a of the imaging element 15. The moving object detection element has a function of storing a pixel value of a frame at each pixel of the linear sensor 150a, obtaining a difference from a pixel value of a latest frame shifted by one frame, performing threshold processing on the difference, and outputting a value. An element having a (binarization processing function) can generate a difference image in which bright lines move without being affected by noise in a signal transmission process.
[0086]
When a difference image is further generated, the laser light L1 may be a low-power laser or may be continuously emitted even when the above-described moving object detection element is used in the imaging device 11, for example. That is, the pattern 310a may be continuously irradiated.
[0087]
An example of the configuration of the monitoring device 301 will be described with reference to FIG. The monitoring device 301 includes the height measuring device 1 described in the first embodiment and the control device 320. The height measuring device 1 is connected to the control device 320, and is configured to be able to acquire the height distribution of the person 302 from the height measuring device 1. The height distribution may be obtained from the height measuring device 1 in time series. The control device 320 is, for example, a computer such as a personal computer or a microcomputer.
[0088]
The storage unit 324 is connected to the control unit 321. The storage unit 324 stores the height distribution obtained in time series from the height measuring device 1. The storage unit 324 can store data such as calculated information. Further, the storage unit 324 includes a breathing pattern storage unit 326 that stores a normal breathing pattern and an abnormal breathing pattern of the person 302. The normal and abnormal breathing patterns will be described later with reference to FIG.
[0089]
The control unit 321 is connected to an input device 327 for inputting information for operating the monitoring device 301 and an output device 328 for outputting a result processed by the monitoring device 301. The input device 327 and the output device 328 are similar to the input device 327 and the output device 328 described in the second embodiment. The control unit 321 includes an interface 229 for communicating with the outside. The interface 329 is similar to the interface 229 described in the second embodiment.
[0090]
Further, the control unit 321 has an alarm device 390 configured to operate when an abnormality occurs in the monitoring device 301. The alarm device 390 is activated, for example, when the detection processing unit 323 determines that the person 302 is in a dangerous state, that is, when an abnormality occurs in the person 302 or when an abnormality such as a failure of the monitoring device 301 occurs. It is good to be constituted so that. By doing so, it is possible to quickly respond to an abnormality that has occurred in the person 302, and it is possible to improve reliability. The control device 320 may be configured to notify the occurrence of an abnormality to the outside via the interface 329 when the alarm device 390 operates. In this figure, the alarm device 390 is shown as an external device, but may be built in.
[0091]
The control unit 321 includes a calculation unit 322 as a calculation device that calculates a temporal change in the height output from the height measurement device 1. The height output from the height measuring device 1 may be a moving average value or a period average value of distances acquired a fixed number of times in the past or acquired within a fixed period in the past. By doing so, it is possible to reduce random noise or sudden noise due to flickering of sunlight coming in from a window, and to reduce erroneous determination of a peak position and erroneous determination of a zero-cross position (an intersection where a sign is inverted). .
[0092]
In addition, to calculate the time change means that the height is acquired at regular time intervals from the height measuring device 1, and the height acquired from the height measuring device 1 is stored in the storage unit 324 in time series. This is to extract a change in the shape of the person 302 obtained by taking the difference from the height. This is to extract, for example, the breathing, body movement, and movement of the person 302. Thereby, the breathing of the extracted person 302 forms a waveform pattern.
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a waveform pattern of respiration.
[0093]
Further, the control unit 321 includes a detection processing unit 323 as a detection processing device. The detection processing unit 323 is configured to detect a change in the shape of the person 302 based on the time change calculated by the calculation unit 322. That is, it is configured to detect the respiration, body movement, and movement of the person 302.
[0094]
Further, the detection processing unit 323 is configured to detect the presence of the person 302 in the floor by comparing the height distribution when the person 302 does not exist and the input height distribution.
[0095]
Further, the detection processing unit 323 detects that the person 302 is present on the bed 306 as the target area, that is, the position of the person 302 is detected after the detected periodic change (respiration of the person 302) during the shape change is detected for a certain period of time. It may be configured to determine the floor. Further, the monitoring device 301 may start the determination of the danger state of the person 302 on the condition that the presence of the person 302 is determined. The certain time is a time during which respiration can be stably detected, for example, 30 to 120 seconds, and more preferably 30 to 90 seconds.
[0096]
In addition, after detecting the transitive change during the detected shape change, the detection processing device 323 does not detect the periodic change, and enters a state in which both the transitive change and the periodic change cannot be detected for a predetermined time or more. Then, it may be configured to determine that the target object has gone out of the target area, that is, that the person 302 has left the floor. The certain time is, for example, about 1 to 3 minutes. For example, if the person 302 actually leaves the bed after detecting body movement and movement, the value of the time change gradually decreases, so that if only looking at the amount of change, it will be within the range where respiration is detected. There is some time, and then nothing is detected. For this reason, the determination of leaving the bed is made when both the transitive change and the periodic change cannot be detected. However, before this happens, if breathing is detected, it means that the body is in a resting state after detecting body movement or movement, so if breathing, body movement, movement disappears thereafter You must judge that it is dangerous.
[0097]
Further, the detection processing device 323 may be configured to monitor the period of the periodic change based on the detected shape change of the person 302. That is, the detection processing device 323 is configured to monitor the respiration cycle of the person 302 based on the detected respiration, body movement, and movement of the person 302. The detection processing unit 323 is configured to detect a change in the shape of the person 302 based on one or both of the period and the amplitude of the periodic change. Further, the detection processing device 23 may be configured to monitor the respiratory rate from the respiratory cycle. Here, monitoring the respiratory rate is also included in the concept of monitoring the cycle.
[0098]
The monitoring device 301 determines the state of the person 302 based on the shape change detected by the detection processing unit 323. For example, if the cycle of the breathing pattern is disturbed in a short time, or if the cycle of the breathing pattern changes rapidly, for example, spontaneous pneumothorax, lung disease such as bronchial asthma, heart disease such as congestive heart failure, Alternatively, it can be assumed that the disease is a cerebrovascular disease such as cerebral hemorrhage. If the disappearance of the breathing pattern continues, it can be estimated that the person 302 has stopped breathing. Then, when the body movement of the person 302 frequently occurs instead of the breathing pattern in a short time, it can be estimated that the person 302 suffers for some reason and is rampaging.
[0099]
Further, the detection of the body movement or the movement of the person 302 fluctuates much more than the case where only the respiration is detected from the time change, and therefore, the detection can be easily performed. In this case, the detection processing unit 323 further detects a temporal change in height for each location on the bed 306, so that the person 302 is moving on the spot such as turning over, for example, getting up from the bed. It is also possible to detect whether or not it is moving. Further, even when the person 302 makes a periodic small motion such as a convulsion, an abnormality can be detected from the waveform pattern. Further, by storing the waveform pattern in a state of being cramped in the storage unit 324, it is possible to detect that the person 302 is in a state of cramping.
[0100]
Examples of normal and abnormal breathing patterns will be described with reference to FIG. The normal breathing pattern stored in the breathing pattern storage unit 326 in the storage unit 324 is a periodic pattern as shown in FIG. However, in the case of an adult, the normal range of the respiratory rate per minute is about 10 to 20 times. The abnormal respiratory pattern stored in the respiratory pattern storage unit 326 is, for example, Cheyne-Stokes respiration, central hyperventilation, ataxic respiration, and large respiration of Kussmul. This is a respiratory pattern that is considered to occur when a failure has occurred in a subject.
[0101]
FIG. 21 (b) shows a Cheyne-Stokes breathing pattern, FIG. 21 (c) shows a central hyperventilating breathing pattern, and FIG. 21 (d) shows an ataxic breathing pattern.
Further, FIG. 22 shows a disease name or a diseased part when the abnormal breathing pattern described above occurs.
[0102]
The detection processing unit 323 uses the fact that the breathing frequency, the number of appearances, and the depth of each breathing pattern are different to determine which breathing pattern the person 302 belongs to, and determines the state of the person 302. I do.
[0103]
Further, when the detection processing unit 323 determines that the breathing of the person 302 belongs to a breathing pattern that is considered to occur physiologically when a failure occurs in the body, the person 302 performs abnormal breathing. Is detected as dangerous.
The state of the person 302 detected in this way is output to, for example, the output device 328 or the alarm device 290 by the control unit 321. The output contents include the detected respiratory rate and movement frequency of the person 302, the name of an abnormal respiratory pattern, the name of a disease that is considered to be the cause of the respiration, a diseased organ, a diseased part, and the like.
[0104]
According to the above-described third embodiment, the breathing of the person 302 can be reliably detected, and the state of the person 302 can be determined. Furthermore, high-speed processing is possible with a simple device. Further, the monitoring device 302 is a simple device, and can reliably detect the breathing of the person without being affected by the posture of the person 302 or disturbance light. Thus, the monitoring device 302 can realize quick emergency response when an elderly or sick person falls into a crisis situation.
[0105]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a height measuring device that measures the height of an object existing in a target region, a bright line projecting unit that projects a bright line on the target region, An imaging unit for imaging a pattern, and a height calculation unit for calculating the height of the object by trigonometry based on the captured pattern image and the reference image, wherein the imaging unit includes a direction of the bright line. A plurality of one-dimensional images are taken in a direction that intersects with the base direction of the trigonometry, and the plurality of one-dimensional images are separated at a predetermined selected interval. In addition, a height measuring device capable of high-speed processing can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual perspective view of a height measuring device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of an image sensor in the case of FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a pattern image in the case of FIG. 1;
4A is a schematic plan view showing an image of a pattern on an image sensor, and FIG. 4B is a schematic plan view showing a plurality of one-dimensional images.
FIG. 5 is a schematic plan view illustrating the movement amount of a bright line on a one-dimensional image in the case of FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating the calculation of the height of the object in the case of FIG. 1;
FIG. 7 is a schematic perspective view of a bright line projection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic perspective view illustrating a bright line projection device according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 9A and 9B are a perspective view and a front view illustrating a grating according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 10 is a perspective view illustrating a case where the grating according to the first embodiment of the present invention includes direction control means.
FIGS. 11A and 11B are a schematic diagram of a pattern and a front view of the grating, for explaining a pattern projected by the grating according to the first embodiment of the present invention; FIGS.
FIG. 12 is a schematic plan view showing a pattern projected by the grating according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic perspective view showing another embodiment of the bright line projection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic perspective view of a monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a schematic perspective view of the height measuring device in the case of FIG.
FIG. 16 is a schematic perspective view illustrating a case where a monitoring device according to a second embodiment of the present invention is attached to a bathroom.
FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of a monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic perspective view of a monitoring device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration of a monitoring device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a schematic diagram showing a waveform pattern of respiration used in the embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a schematic diagram showing waveform patterns of normal and abnormal respiration in the case of FIG. 20;
FIG. 22 is a diagram showing a table of disease names or disease locations corresponding to abnormal breathing waveform patterns in the case of FIG. 21;
[Explanation of symbols]
1 Height measuring device
2 plane
3 objects
10 Emission line projection device
10a pattern
10b bright line
11 Imaging device
14 Control device
15 Image sensor
15a Image sensor (using linear sensor)
15b Image sensor (using PSD)
15c Image sensor (using two-dimensional CCD device)
21 One-dimensional position detector
22 Height calculator
105 Beam generation unit
110 grating
110a pattern
111 Optical fiber
112 1st FG element
113 2nd FG element
114 3rd FG element
116 Rotating device
201 Monitoring device
222 monitoring unit
301 Monitoring device
322 arithmetic unit
323 detection processing unit

Claims (4)

対象領域内に存在する対象物の高さを計測する高さ計測装置において;
前記対象領域に輝線を投影する輝線投影手段と;
前記投影により形成されたパターンを撮像する撮像手段と;
前記撮像されたパターン像と参照像とに基いて三角法により前記対象物の高さを演算する高さ演算部とを備え;
前記撮像手段は、前記輝線の方向と交差する方向であって、前記三角法の基線方向と一致する方向の一次元像を複数撮像し、前記複数の一次元像は所定の選択された間隔をもって離間している;
高さ計測装置。
A height measuring device for measuring the height of an object present in the target area;
Emission line projection means for projecting an emission line onto the target area;
Imaging means for imaging the pattern formed by the projection;
A height calculator for calculating the height of the object by trigonometry based on the captured pattern image and the reference image;
The imaging unit captures a plurality of one-dimensional images in a direction intersecting with the direction of the bright line and in a direction coinciding with a baseline direction of the trigonometry, and the plurality of one-dimensional images are formed at predetermined selected intervals. Separated;
Height measuring device.
前記輝線は、平行に複数本投影される、請求項1に記載の高さ計測装置。The height measuring device according to claim 1, wherein a plurality of the bright lines are projected in parallel. 輝線の方向と前記三角法の基線方向は、ほぼ垂直である、請求項1または請求項2に記載の高さ計測装置。The height measuring device according to claim 1, wherein a direction of a bright line and a base line direction of the trigonometry are substantially perpendicular. 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の高さ計測装置を備え;
前記計測された対象物の高さに基づいて、前記対象物を監視するように構成された;
監視装置。
A height measuring device according to any one of claims 1 to 3;
Configured to monitor the object based on the measured height of the object;
Monitoring device.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006034377A (en) * 2004-07-22 2006-02-09 Toshiba Corp Breath measuring apparatus
JP2007183239A (en) * 2005-12-08 2007-07-19 Fuji Mach Mfg Co Ltd Method and device for measuring board surface height
WO2015171774A1 (en) * 2014-05-06 2015-11-12 Otis Elevator Company Object detector, and method for controlling a passenger conveyor system using the same
JP2016530485A (en) * 2013-07-15 2016-09-29 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド Laser line probe with improved high dynamic range
US9531967B2 (en) 2013-12-31 2016-12-27 Faro Technologies, Inc. Dynamic range of a line scanner having a photosensitive array that provides variable exposure
US9658061B2 (en) 2013-12-31 2017-05-23 Faro Technologies, Inc. Line scanner that uses a color image sensor to improve dynamic range
JP2019219751A (en) * 2018-06-15 2019-12-26 株式会社今仙電機製作所 Guided vehicle and control method of controlling the guided vehicle and control program

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63289406A (en) * 1987-05-21 1988-11-25 Kinkashiya:Kk Three-dimensional configuration measuring instrument
JPH02161302A (en) * 1988-12-14 1990-06-21 Juki Corp Shape measuring instrument
JPH0567195A (en) * 1991-09-05 1993-03-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Shape measuring instrument
JPH08339498A (en) * 1995-06-09 1996-12-24 Yazaki Corp Vehicle periphery monitor device
JP2002122416A (en) * 2000-10-16 2002-04-26 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Three-dimensional shape measuring device
JP2002175582A (en) * 2000-12-07 2002-06-21 Keio Gijuku Monitor device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63289406A (en) * 1987-05-21 1988-11-25 Kinkashiya:Kk Three-dimensional configuration measuring instrument
JPH02161302A (en) * 1988-12-14 1990-06-21 Juki Corp Shape measuring instrument
JPH0567195A (en) * 1991-09-05 1993-03-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Shape measuring instrument
JPH08339498A (en) * 1995-06-09 1996-12-24 Yazaki Corp Vehicle periphery monitor device
JP2002122416A (en) * 2000-10-16 2002-04-26 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Three-dimensional shape measuring device
JP2002175582A (en) * 2000-12-07 2002-06-21 Keio Gijuku Monitor device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006034377A (en) * 2004-07-22 2006-02-09 Toshiba Corp Breath measuring apparatus
JP2007183239A (en) * 2005-12-08 2007-07-19 Fuji Mach Mfg Co Ltd Method and device for measuring board surface height
JP2016530485A (en) * 2013-07-15 2016-09-29 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド Laser line probe with improved high dynamic range
US9500469B2 (en) 2013-07-15 2016-11-22 Faro Technologies, Inc. Laser line probe having improved high dynamic range
US9531967B2 (en) 2013-12-31 2016-12-27 Faro Technologies, Inc. Dynamic range of a line scanner having a photosensitive array that provides variable exposure
US9658061B2 (en) 2013-12-31 2017-05-23 Faro Technologies, Inc. Line scanner that uses a color image sensor to improve dynamic range
US9909856B2 (en) 2013-12-31 2018-03-06 Faro Technologies, Inc. Dynamic range of a line scanner having a photosensitive array that provides variable exposure
WO2015171774A1 (en) * 2014-05-06 2015-11-12 Otis Elevator Company Object detector, and method for controlling a passenger conveyor system using the same
CN106660756A (en) * 2014-05-06 2017-05-10 奥的斯电梯公司 Object detector, and method for controlling a passenger conveyor system using the same
US9896309B2 (en) 2014-05-06 2018-02-20 Otis Elevator Company Object detector, and method for controlling a passenger conveyor system using the same
JP2019219751A (en) * 2018-06-15 2019-12-26 株式会社今仙電機製作所 Guided vehicle and control method of controlling the guided vehicle and control program
JP7165515B2 (en) 2018-06-15 2022-11-04 株式会社今仙電機製作所 Transport vehicle and control method and control program for controlling this transport vehicle

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