JP2000036085A - 進入物監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザビーム光を用いて監視領域を２次元走
査して、不審物の進入を簡単な制御の下で効果的に監視
することのできる進入物監視装置を提供する。 【解決手段】 監視領域の上方位置に設けられて監視領
域をレーザビーム光を用いて２次元的に走査する走査光
学系を備え、特に走査光学系における前記レーザビーム
光の一軸方向（例えばＸＹ平面におけるＹ軸方向）への
走査周期Ｔhと、上記一軸方向と交差する他軸方向（上
記ＸＹ平面におけるＸ軸方向）への前記レーザビーム光
の走査周期Ｔvとの比を、［Ｔv＝ｎ・Ｔh−α］のよう
に非整数倍に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビーム光を
２次元走査して倉庫等への不審物の進入を簡易に、且つ
確実に検出することのできる進入物監視装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近時、各種のセキュリティ・シス
テムが注目されており、その１つに特定の監視領域内へ
の不審物の進入を監視する装置がある。この種の監視装
置は、従来では専らＴＶカメラを用いて監視領域の画像
を得、これを直接モニタする如く構成される。しかし最
近では発光ダイオードから得られる赤外線光を監視領域
内に照射し、その反射光量の変化から該監視領域内にお
ける不審物の進入を判定することも種々試みられてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで監視領域が屋
外であったり、或いは室内であっても窓等から太陽光が
差し込むような環境下においては、太陽光に含まれる赤
外線が多量であり、しかも昼夜において、更には気候条
件によって赤外線光量が大幅に変化する。この為、これ
らの影響を受けることなく上述した反射光量の変化から
不審物の進入を検出することが困難である等の問題があ
る。ちなみに太陽光等の外光の強度を検出し、これを用
いて監視領域内から検出される反射光量を補正すること
等が考えられているが、装置構成が相当大掛かりで高価
なものとなることが否めない。またその他の照明光源が
存在する場合にも、その影響を受けることが否めない。

【０００４】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、太陽光等の影響を受けることな
しに所定の監視領域内における不審物の進入を簡易にし
て確実に検出することのできる安価で実用性の高い進入
物監視装置を提供することにある。

【０００５】特に本発明はレーザビーム光を用いて監視
領域を２次元走査して不審物の進入を監視するに際し
て、簡単な制御の下で効果的に上記監視領域の全域を２
次元走査することのできる進入物監視装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る進入物監視装置は、所定の監視領域を
視野する上方位置、例えば天井に設けられて前記監視領
域をレーザビーム光を用いて２次元的に走査する走査光
学系を備え、特に前記走査光学系における前記レーザビ
ーム光の一軸方向（例えばＸＹ平面におけるＸ軸方向）
への走査周期と、上記一軸方向と交差する他軸方向（上
記ＸＹ平面におけるＹ軸方向）への前記レーザビーム光
の走査周期との比を非整数倍に設定することで、前記レ
ーザビーム光が照射されることのない死角の発生を極力
防ぐようにしたことを特徴としている。

【０００７】また本発明の好ましい態様は、請求項２に
記載するように前記レーザビーム光の一軸方向および他
軸方向への走査を、前記レーザビーム光をそれぞれ連続
的に往復させて行うことを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る進入物監視装置について説明する。

【０００９】この進入物監視装置は、倉庫や事務室等の
所定の監視領域内への不審物の進入を光学的に監視する
もので、概略的には図１に示すように、例えば当該監視
領域１の上方位置である天井２に設けられ、特定波長の
レーザビーム光を用いて上記監視領域１を２次元走査す
る走査光学系３と、この走査光学系３とは異なる方向か
ら上記監視領域１を視野して、前記レーザビーム光によ
る前記監視領域１の走査パターンを画像として検出する
撮像光学系４とを備えて構成される。

【００１０】尚、上記走査光学系３は、例えば特定波長
のレーザビーム光を発振出力するレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）等のレーザ光源５と、上記レーザビーム光に対する
反射角を可変して該レーザビーム光を２次元走査し、前
記監視領域１内に対するレーザ光の照射位置を連続的に
変化させるガルバノミラー（ＧＭ）からなる走査機構６
とを具備する。また前記撮像光学系４は、例えば前記レ
ーザビーム光の波長成分だけを選択的に透過する波長選
択フィルタ（図示せず）を備え、前記監視領域１におけ
るレーザビーム光の走査パターンを画像として撮像する
ＣＣＤカメラ等からなる。

【００１１】ちなみに前記走査機構６をなすガルバノミ
ラーは、例えば図２(ａ)(ｂ)にその平面構成と横断面構
造とを示すようなシリコン・マイクロ・オプティカル・
スキャナ（ＳＭＯＳ）からなる。このＳＭＯＳは、例え
ば特開平７−１７５００５号公報に開示されるようにシ
リコン基板６ａをエッチング加工して、その中央部に任
意の向きと角度に変位可能な薄板からなる可動部を形成
し、この可動部の上面に全反射ミラー６ｂを形成したも
のである。

【００１２】具体的には前記ＳＭＯＳは、矩形状の枠部
６ｃの内側に第１のトーションバー６ｄを介して枠状の
薄板からなる第１の可動体６ｅを形成し、更にこの第１
の可動体６ｅの内側に前記第１のトーションバー６ｄと
直交する第２のトーションバー６ｆを介して平板状の第
２の可動体６ｇを形成し、この第２の可動体６ｇの上面
に前記全反射ミラー６ｂを形成した構造を有する。そし
て前記第１の可動体６ｅおよび第２の可動体６ｇの各上
面にそれぞれ形成されて電磁石をなす平面コイル（図示
せず）と、前記枠部６ｃに組み込んだ永久磁石６ｈとの
間に生起させる磁気力を用いて、前記第２の可動体６
ｇ、ひいては前記全反射ミラー６ｂを任意の方向に、且
つ任意の角度に変位させ、これによって所定の方向から
前記全反射ミラー６ｂに対して照射されるレーザ光（ビ
ーム光）を偏向し、走査する役割を果たす。

【００１３】このようなＳＭＯＳからなる走査機構６を
用いてレーザビーム光の反射方向とその反射角度を可変
して該レーザビーム光により監視領域１を２次元走査す
る走査光学系３、およびレーザビーム光による監視領域
１の走査パターンを画像として検出する撮像光学系４を
備えて構成される本装置は、具体的には図３に示すよう
に構成される。

【００１４】即ち、レーザ発振器５から出力されたレー
ザビーム光を反射する走査機構（ガルバノミラー）６
は、Ｘ軸駆動部１１およびＹ軸駆動部１２によりそれぞ
れ駆動されて、そのＸ軸（第１のトーションバー６ｄ）
およびＹ軸（第２のトーションバー６ｆ）をそれぞれ支
軸として前記全反射ミラー６ｂ（第２の可動体６ｇ）を
傾け、これによってレーザビーム光に対する反射方向と
反射角度が可変される。上記Ｘ軸駆動部１１およびＹ軸
駆動部１２は、制御部１３からの指令（監視周期を規定
する同期信号；Sync）を受けて作動する水平走査発振器
１４および垂直走査発振器１５がそれぞれ発振出力する
周期Ｔhの水平走査信号Ｈscanおよび周期Ｔvの垂直走査
信号Ｖscanに従って前記全反射ミラー６ｂの前記各軸方
向に対する傾き角度を制御する。このような走査機構
（ガルバノミラー）６の駆動により、前記レーザビーム
光は監視領域１の一定方向（Ｙ軸方向）に周期Ｔhで走
査されながら、この走査方向とは直交する方向（Ｘ軸方
向）に周期Ｔvで走査され、これによって上記監視領域
１が２次元走査される。

【００１５】一方、撮像光学系４は、前記制御部１３か
らの同期信号Syncを受けて前記監視領域１を撮像するＣ
ＣＤカメラを主体として構成される。この撮像光学系４
は、例えば前記同期信号Syncにより規定され１監視周期
に亘って、前述した如く走査光学系３にて撮像領域１を
２次元走査したレーザビーム光の反射光を捉えること
で、その走査パターンを１枚の画像として撮像入力す
る。このような走査パターンからなる監視画像は画像処
理部７に与えられ、予め設定された前記監視領域１の標
準画像と比較される。

【００１６】即ち、画像処理部７は、前記監視領域１に
不審物等の進入のない定常状態において、前記撮像光学
系（ＣＣＤカメラ）４により得られた画像（走査パター
ン）から、監視の基準となる標準画像を作成する標準画
像作成部２１と、作成された標準画像を記憶する標準画
像メモリ２２を備えている。上記標準画像作成部２１
は、例えば定常状態において検出される最初の監視画像
（走査パターン）、或いは定常状態における所定の期間
に亘って検出された複数の監視画像（走査パターン）を
平均化する等して標準画像を作成する。このような標準
画像の作成については、監視装置を作動させて監視領域
１の監視を開始する毎に行うようにしても良く、或いは
所定期間毎に走査パターンの微少な変化を学習しながら
標準画像を逐次更新して求めるようにしても良い。

【００１７】しかして画像処理部は、前述した同期信号
Syncに従って撮像光学系（ＣＣＤカメラ）４により得ら
れた画像（走査パターン）を監視画像として比較画像メ
モリ２３に格納する。比較器２４は、上記比較画像メモ
リ２３に格納された監視画像と、前記標準画像メモリ２
２に予め格納されている標準画像とを比較し、その差異
が大きい場合、これを前記監視領域１への不審物の進入
による走査パターンの変化であるとして検出する。しか
して警報部２５は、上記比較器２４において走査パター
ンの大きな変化が検出されたとき、監視領域１への不審
物の進入であるとして警報を発するものとなっている。

【００１８】ここで前記レーザビーム光の２次元走査に
よる監視領域１の走査パターンについて説明すると、例
えばレーザビーム光を所定の走査ピッチで平行に走査す
るものとすると、上記監視領域１が床面等の平面であれ
ば、その走査パターンはレーザビーム光の平行な走査軌
跡として求められる。しかし図４に例示するように、上
記床面上にある物体Ａが存在すると、監視領域１を走査
するレーザビーム光Ｌは物体Ａに照射されることになる
ので、これを別の角度から視野する撮像光学系（ＣＣＤ
カメラ）４への反射光の光路が大きく変化する。特に物
体Ａの高さに依存して監視領域１を視野する撮像光学系
（ＣＣＤカメラ）４の画像上における反射光の検出位置
が大きく変化する。これ故、撮像光学系（ＣＣＤカメ
ラ）４が画像として検出する走査パターンの形状が、図
５に例示するように物体Ａの存在部位にて大きく変化す
る。しかして物体Ａが存在しない場合には、その走査パ
ターンはレーザビーム光の平行な走査軌跡であり、この
ような走査パターンが標準画像として前述した標準画像
メモリ２２に記憶されているから、この標準画像と図５
に示すような監視画像とを比較することにより、本来的
には監視領域１に存在するはずのない物体Ａの存在が検
出されることになる。つまり監視領域１への不審物の進
入を簡易にして、且つ確実に検出することが可能とな
る。

【００１９】さて上述した如くしてレーザビーム光を２
次元走査する走査光学系３、特に走査機構６は、例えば
図６(ａ)に示すように、その周期Ｔh,Ｔvの比が非整数
倍に設定された三角波からなる走査信号Ｈscan,Ｖscan
を受けてＹ軸方向（水平走査方向）およびＸ軸方向（垂
直走査方向）にそれぞれ駆動され、レーザビーム光を上
記各軸方向にそれぞれ連続的に往復走査させて監視領域
１を２次元走査するものとなっている。より具体的には
レーザビーム光をＹ軸方向（水平走査方向）に往復偏向
走査する走査信号Ｈscanの周期Ｔhに対して、前記レー
ザビーム光をＸ軸方向（垂直走査方向）に往復偏向走査
する走査信号Ｖscanの周期Ｔvは、ｎを整数倍比として Ｔv ＝ｎ・Ｔh−α または Ｔv ＝ｎ・Ｔh＋β に設定されている。このようにして前記各走査信号Ｈsc
an,Ｖscanの周期Ｔh,Ｔvの比を非整数倍に設定すること
で、前記レーザビーム光がその往路を逆向きに辿って往
復偏向走査することがないようになっている。即ち、上
記図６(ａ)に例示する三角波からなる走査信号Ｈscan,
Ｖscanを受けて監視領域１を２次元走査するレーザビー
ム光の走査パターンを図６(ｂ)に示すように、レーザビ
ーム光の走査軌跡が、その往路と異なる軌跡を描いて往
復するように設定されている。

【００２０】ちなみに前記各走査信号Ｈscan,Ｖscanの
周期Ｔh,Ｔvの比が、例えば図７(ａ)に示すように Ｔv ＝ｎ・Ｔh として整数倍比に設定されている場合には、図７(ｂ)に
その走査パターンを示すようにレーザビーム光の偏向の
向きを折り返すタイミングがＸ軸方向とＹ軸方向とで一
致するので、レーザビーム光の走査軌跡がその往路を逆
向きに辿って往復するようになる。この結果、２次元走
査されるレーザビーム光が照射される部位の軌跡が、上
述した如く設定された上記走査信号Ｈscan,Ｖscanの周
期Ｔh,Ｔvにより規定される一定の走査パターンとな
り、その走査を何回繰り返したとしてもレーザビーム光
が照射されることのない領域、即ち、死角が発生する。

【００２１】この点、上述した如く前記各走査信号Ｈsc
an,Ｖscanの周期Ｔh,Ｔvの比を非整数倍に設定して走査
機構６を駆動し、レーザビーム光を２次元走査する本装
置によれば、図６に示したようにレーザビーム光の偏向
の向きを折り返すタイミングがＸ軸方向とＹ軸方向とで
ずれることになるので、このずれによりレーザビーム光
の照射位置が徐々にシフトし、これによって監視領域１
の全体をくまなく走査することが可能となる。つまりレ
ーザビーム光の走査パターンを、所謂リサージュ波形の
ように設定し、監視の死角を極力減らして監視領域１の
全体を効果的に２次元走査することが可能となる。

【００２２】尚、前述したＳＭＯＳからなるガルバノミ
ラー６を用いてレーザビーム光を２次元走査する場合に
は、実際的には前記各走査信号Ｈscan,Ｖscanとして正
弦波形を用い、各正弦波形の周波数が前述した第１のお
よび第２の可動体６ｅ,６ｇの揺動共振周波数となるよ
うに設定することが望ましい。この場合においても上記
正弦波形の周波数の比が非整数倍となるようにし、前述
した周期Ｔh,Ｔvの比を非比整数倍とすれば良い。従っ
てこのようにしてＳＭＯＳからなるガルバノミラー６を
駆動するようにすれば、その共振を利用して該ガルバノ
ミラー６を効率的に駆動することが可能となり、駆動電
力の低減を図ることが可能となる。

【００２３】かくして上述した如く作用する本装置によ
れば、監視領域１の全域に亘ってレーザビーム光を２次
元走査することができるので、死角の発生を極力抑えて
不審物の進入を効果的に監視することが可能となる。し
かも特定波長のレーザビーム光を用いることにより太陽
光や他の照明光源の影響を受けることなしに、その監視
を信頼性良く行い得る。またレーザビーム光の走査パタ
ーンを画像として捉えることにより、簡単な画像処理だ
けで高精度に不審物の進入を監視することができる。

【００２４】尚、本発明は上述した実施形態に限られる
ものではない。例えばレーザビーム光の走査パターン
を、監視領域１に対する視野方向を異ならせた複数箇所
にてそれぞれ検出することも可能である。また１枚の監
視画像（走査パターン）を得る為のレーザビーム光の１
回の２次元走査期間（監視期間）や、上記監視画像（走
査パターン）を得る周期についても、その監視仕様に応
じて定めれば良い。即ち、上記レーザビーム光による１
回の２次元走査が完了する毎に順次その走査パターンを
検出しても良く、或いは所定のインターバル時間を持ち
ながら静止画像的に走査パターンを検出するようにして
も良い。

【００２５】また走査機構（ガルバノミラー）６として
前述したシリコン・マイクロ・オプティカル・スキャナ
（ＳＭＯＳ）に代えて、トーションばねを介して支持さ
れたミラーを圧電振動子を用いて曲げ振動とねじり振動
を与えて共振駆動するようにしたマイクロ・オプティカ
ル・スキャナ等を用いることも可能である。更にはその
他の機械式のアクチュエータを用いたガルバノミラーを
用いることも勿論可能である。その他、本発明はその要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザビーム光を２次元走査する上での一軸方向への走査
周期と、上記一軸方向と交差する他軸方向への走査周期
との比を非整数倍に設定するだけで、上記レーザビーム
光を監視領域の全域を網羅的に照射することができ、死
角を極力抑えて監視領域への不審物の進入を監視するこ
とができる。従って簡易にして信頼性良く、しかも太陽
光等の影響を受けることなしに確実に不審物の進入を監
視することができる等の実用上多大なる効果が奏せられ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る進入物監視装置によ
る監視領域の監視形態を模式的に示す図。

【図２】レーザビーム光の２次元走査に用いられる走査
機構（ガルバノミラー）の例を示す図。

【図３】本発明の一実施形態に係る進入物監視装置の全
体的な概略構成図。

【図４】レーザビーム光による監視領域の走査の概念を
示す図。

【図５】画像として検出されるレーザビーム光の走査パ
ターンの例を示す図。

【図６】レーザビーム光を２次元走査する為の、周期の
比が非整数倍に設定された走査信号Ｈscan,Ｖscanとそ
の走査パターンの例を示す図。

【図７】レーザビーム光を２次元走査する為の、周期の
比が整数倍に設定された走査信号Ｈscan,Ｖscanとその
走査パターンの例を示す図。

【符号の説明】

１ 監視領域 ３ 走査光学系 ４ 撮像光学系 ５ レーザ光源 ６ 走査機構（ガルバノミラー） １１ Ｘ軸駆動部 １２ Ｙ軸駆動部 １３ 制御部 １４ 水平走査発振器 １５ 垂直走査発振器 ２１ 標準画像作成部 ２２ 標準画像メモリ ２３ 監視画像メモリ ２４ 比較器 ２５ 警報部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G065 AA04 AA15 AB02 AB09 AB22 AB26 BA04 BA34 BB26 BB45 BB49 BC13 BC14 BC22 BC33 BD06 CA05 DA01 DA18 DA20 5C084 AA01 AA07 AA15 BB04 BB21 CC19 DD36 DD61 DD65 DD71 GG51 GG54 GG65 GG78

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビーム光を用いて監視領域を２次
   元走査する走査光学系を備え、前記レーザビーム光の反
   射光を検出して前記監視領域への不審物の進入を監視す
   る進入物監視装置であって、 前記走査光学系における前記レーザビーム光の一軸方向
   への走査周期と、上記一軸方向と交差する他軸方向への
   前記レーザビーム光の走査周期との比を非整数倍に設定
   してなることを特徴とする進入物監視装置。
2. 【請求項２】 前記レーザビーム光の一軸方向および他
   軸方向への走査は、前記レーザビーム光をそれぞれ連続
   的に往復させて行われることを特徴とする請求項１に記
   載の進入物監視装置。