JP2003066158A

JP2003066158A - 輝点アレイ発生装置及び監視装置

Info

Publication number: JP2003066158A
Application number: JP2001260257A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Takemura; 安弘竹村; Toshiji Takei; 利治武居; Kazuhiro Mimura; 一弘味村
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-05
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: JP4365548B2

Abstract

(57)【要約】【課題】量産性が高く、広範囲に輝点アレイを発生で
きる輝点アレイ発生装置及びこれを用いた監視装置を提
供する。【解決手段】可干渉性の光束を発生する光束発生手段
５と；透明な部材の第１の面１３ａに複数のレンズ１１
の形成された２次元マイクロレンズアレイ１０とを備
え；前記光束が、第１の面１３ａとは異なる第２の面１
３ｂから前記部材に入射し、レンズ１１のレンズ面１２
に入射し、レンズ面１２で反射するように、光束発生手
段５を２次元マイクロレンズアレイ１０に対して配置し
た輝点アレイ発生装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、輝点アレイ発生装
置とこれを用いた監視装置に関し、特に量産性に優れ
た、輝点アレイを発生できる輝点アレイ発生装置及びこ
れを用いた監視装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】輝点アレイ発生装置として、従来から、
ファイバーグレーティング素子（ＦＧ素子）を用いたも
のがあった。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、このシートの直交方向
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。また、ガラス又はプラスチック
板の表面に小口径の球面あるいは非球面のレンズを規則
的に配置したマイクロレンズアレイによっても、ＦＧ素
子と同様の効果を得ることができた。

【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、輝点アレイ発生装置は、これ
に用いられるＦＧ素子の量産性が低く、例えば人物等を
監視する監視装置への利用が簡便ではなかった。また、
マイクロレンズアレイを用いた場合には、高ＮＡのマイ
クロレンズアレイを作成することが困難であったため、
広範囲に輝点アレイを発生することができなかった。

【０００４】そこで本発明は、量産性が高く、広範囲に
輝点アレイを発生できる輝点アレイ発生装置及びこれを
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に係る発明による輝点アレイ発生装置１
は、例えば図２に示すように、可干渉性の光束を発生す
る光束発生手段５と；透明な部材の第１の面１３ａに複
数のレンズ１１の形成された２次元マイクロレンズアレ
イ１０とを備え；前記光束が、第１の面１３ａとは異な
る第２の面１３ｂから前記部材に入射し、レンズ１１の
レンズ面１２に入射し、レンズ面１２で反射するよう
に、光束発生手段５を２次元マイクロレンズアレイ１０
に対して配置する。

【０００６】このように構成すると、輝点アレイ発生装
置１は、２次元マイクロレンズアレイ１０を備えるの
で、量産性が高い輝点アレイ発生装置を提供することが
でき、前記光束が、第１の面１３ａとは異なる第２の面
１３ｂから前記部材に入射し、レンズ１１のレンズ面１
２に入射し、レンズ面１２で反射するように、光束発生
手段５を２次元マイクロレンズアレイ１０に対して配置
するので、輝点アレイを発生できる。

【０００７】また請求項２に記載のように、請求項１に
記載の輝点アレイ発生装置１では、レンズ面１２に高反
射処理１１ａを施すとよい。

【０００８】上記目的を達成するために、請求項３に係
る発明による輝点アレイ発生装置１は、例えば図２、図
３に示すように、可干渉性の光束を発生する光束発生手
段５と；透明な部材の第１の面１３ａに複数のレンズ１
１の形成された２次元マイクロレンズアレイ１０と；レ
ンズ１１のレンズ面１２に対向し、レンズ面１２に近接
して設けられた平面ミラー１４とを備え；前記光束が、
第１の面１３ａとは異なる第２の面１３ｂから前記部材
に入射し、レンズ面１２に入射し、レンズ面１２を透過
し、平面ミラー１４で反射するように、光束発生手段５
を２次元マイクロレンズアレイ１０に対して配置する。

【０００９】このように構成すると、輝点アレイ発生装
置１は、２次元マイクロレンズアレイ１０を備えるの
で、量産性が高い輝点アレイ発生装置を提供することが
でき、前記光束が、第１の面１３ａとは異なる第２の面
１３ｂから前記部材に入射し、レンズ面１２に入射し、
レンズ面１２を透過し、平面ミラー１４で反射するよう
に、光束発生手段５を２次元マイクロレンズアレイ１０
に対して配置するので、輝点アレイを発生できる。

【００１０】また請求項４に記載のように、請求項１乃
至請求項３のいずれか１項に記載の輝点アレイ発生装置
１では、レンズ面１２への入射側に、光束発生手段５で
発生された光束を反射または透過するビームスプリッタ
１５を備え；ビームスプリッタ１５で反射または透過し
た光束がレンズ面１２で反射するように構成するとよ
い。

【００１１】上記目的を達成するために、請求項５に係
る発明による輝点アレイ発生装置３０は、例えば図６に
示すように、可干渉性の光束を発生する光束発生手段
５；透明な第１の平板の一方の面に複数のレンズ３３の
形成された第１の２次元マイクロレンズアレイ３１と；
透明な第２の平板の一方の面に、第１のマイクロレンズ
アレイ３１の複数のレンズ３３に対応する複数のレンズ
３４の形成された第２の２次元マイクロレンズアレイ３
２とを備え；第１の２次元マイクロレンズアレイ３１と
第２の２次元マイクロレンズアレイ３２とを、前記対応
するレンズ同士が対向するように近接して配置し；光束
発生手段５を、前記発生した光束が、前記第１の平板の
他方の面３７の側から入射し、前記第２の平板の他方の
面３８の側から射出するように配置する。

【００１２】このように構成すると、輝点アレイ発生装
置３０は、第１の２次元マイクロレンズアレイ３１と、
第２の２次元マイクロレンズアレイ３２とを備えるの
で、量産性が高い輝点アレイ発生装置を提供することが
でき、第１の２次元マイクロレンズアレイ３１と第２の
２次元マイクロレンズアレイ３２とを、前記対応するレ
ンズ同士が対向するように近接して配置し；光束発生手
段５を、前記発生した光束が、前記第１の平板の他方の
面３７の側から入射し、前記第２の平板の他方の面３８
の側から射出するように配置するので、輝点アレイを発
生できる。

【００１３】上記目的を達成するために、請求項６に係
る発明による監視装置１０１は、例えば図１０に示すよ
うに、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の輝
点アレイ発生装置１と；輝点アレイ発生装置１により照
明された監視対象物２を継続的に撮像する撮像手段１１
１とを備える。

【００１４】このように構成すると、輝点アレイ発生装
置１と、輝点アレイ発生装置１により照明された監視対
象物２を継続的に撮像する撮像手段１１１とを備えるの
で、量産性が高い監視装置１０１を提供することができ
る。

【００１５】

【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または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。

【００１６】図１は、本発明による第１の実施の形態で
ある輝点アレイ発生装置１の模式的斜視図である。ここ
で、ＸＹ軸を平面２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２の上方には、輝点
アレイ発生装置１が配置されている。輝点アレイ発生装
置１は、平面２上に輝点アレイを投光している。

【００１７】図２の模式的斜視図を参照して、輝点アレ
イ発生装置１について説明する。輝点アレイ発生装置１
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５と、２次元マイクロレンズアレイ１０（以
下、単にレンズアレイ１０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５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５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、レーザー光束である。

【００１８】図３の模式図を参照して、レンズアレイ１
０について説明する。（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図
の左半分に断面を示した部分断面図である。レンズアレ
イ１０は、例えば透明な部材としての平板の第１の面と
しての片面１３ａに、数１０ミクロンの周期で、複数の
同一焦点距離、同一開口の凸レンズ１１が形成されたも
のである。形成するレンズ１１の数は、例えば、レーザ
ー光束径を２ｍｍφ、レンズ１１のピッチを２０μｍと
すると、１００×１００＝１００００個程度あれば、レ
ーザ光束をカバーできる。また、１０×１０個以下でも
輝点アレイを発生することはできる。また、レンズのピ
ッチは、好ましくは１〜１００μｍ、さらに好ましくは
１０〜５０μｍ程度である。また、第１の面は平面であ
る。

【００１９】ここでは、レンズアレイ１０は、複数のレ
ンズ１１の表面１２（以下単にレンズ面１２という）
に、さらに高反射処理を施したものを用いる。高反射処
理は、典型的にはアルミコーティング１１ａである。こ
のようにすると、レンズアレイ１０は、レンズ１１が平
板の内側から見て（平板を構成する材料中から見て）凹
面ミラーと同じ構成になるので、単に１枚の２次元マイ
クロレンズアレイに光を透過させた場合と比較して、容
易にレンズ１１の短焦点化、大口径比（ＮＡ値）化がで
きる。これにより、レンズアレイ１０は、広範囲に輝点
アレイを発生することができる。

【００２０】また、図３（ｃ）に示すように、レンズア
レイ１０は、レンズ面１２にアルミコーティングを施す
のではなく、レンズ面１２に対して平板の外側に設けら
れた平面ミラー１４を備えるようにしてもよい。このよ
うにすると、レンズアレイ１０は、光がレンズ１１に２
回入射することになるので、レンズ面１２に高反射処理
を施した場合と同様に、レンズ１１の短焦点化が容易に
できる。

【００２１】なお、レンズアレイ１０は、できるだけ隣
接するレンズ１１同士の間の隙間が小さいことが望まし
い。したがって、レンズ１１を直交格子状にならべるの
であれば、開口形状は円形ではなく矩形にしてもよい。

【００２２】図２に戻って、さらに輝点アレイ発生装置
１について説明する。輝点アレイ発生装置１について
は、可干渉性の光束としてのレーザー光Ｌ１が、片面１
３ａとは異なる第２の面としての他方の面１３ｂ（以下
単に面１３ｂという）から平板に入射する。入射したレ
ーザー光Ｌ１が、平板内を進行し、レンズ１１のレンズ
面１２に入射し、レンズ面１２で反射するように、光束
発生手段５を２次元マイクロレンズアレイ１０に対して
配置する。これにより、レンズ面１２で反射されたレー
ザー光Ｌ１は互いに干渉して輝点アレイを生成する。ま
た、図３（ｃ）で説明したように、平面ミラー１４を備
える場合には、レーザー光Ｌ１が、面１３ｂから平板に
入射し、レンズ面１２に入射し、レンズ面１２を透過し
て、平面ミラー１４で反射するように、光束発生手段５
を２次元マイクロレンズアレイ１０に対して配置する。

【００２３】また、輝点アレイ発生装置１は、レンズア
レイ１０のレンズ面１２への入射側に、光束発生手段５
で発生されたレーザー光Ｌ１を反射または透過するビー
ムスプリッタ１５を備えている。輝点アレイ発生装置１
は、ビームスプリッタ１５で反射または透過したレーザ
ー光Ｌ１がレンズ面１２で反射するように構成されてい
る。

【００２４】これにより、輝点アレイ発生装置１では、
レーザー光Ｌ１は、レンズアレイ１０に、Ｚ軸の垂直方
向に入射させることで、ビームスプリッタ１５で反射
し、レンズアレイ１０に入射する。入射したレーザー光
Ｌ１は、個々のレンズ１１のレンズ面１２で反射し、レ
ンズ１１の焦点で集光したのち、ビームスプリッタ１５
を透過して、球面波となって広がって行き、干渉して、
発生した輝点アレイの投影面である平面２に、正方格子
状に輝点アレイ１０ａが発生される。

【００２５】図４の模式図を参照して、輝点アレイ発生
装置の別の例を説明する。（ａ）は斜視図、（ｂ）は上
面図の一部を断面にした部分断面図である。本図の輝点
アレイ発生装置は、図２の輝点アレイ発生装置１のレン
ズアレイ１０と、ビームスプリッタ１５とを一体に構成
した場合である。この場合、レンズアレイ２０は、透明
な部材としての三角プリズム（２角が４５°の直角プリ
ズム）２５の第１の面としての正面２３ａに複数のレン
ズ２１を形成してある。第１の面は、平面である。ま
た、複数のレンズ２１は、図中、正面２３ａの中心部
に、正面２３ａの面積の１／９程度に形成されている
が、レーザー光束径と三角プリズムとの大きさの関係に
より適宜きめてよく、例えば、正面２３ａが５ｍｍ□で
あるプリズムに光束径２ｍｍφのレーザー光を入射させ
る場合、４／２５程度である。

【００２６】またレンズアレイ１０と同様に、レンズア
レイ２０は、複数のレンズ２１の表面２２（以下レンズ
面２２という）に、さらにアルミコーティング２２ａを
施すようにする。さらに、レンズアレイ２０は、斜面２
４にハーフミラー２４ａを形成する（以下斜面２４をハ
ーフミラー面２４という）。実際には、後述の三角プリ
ズム２６を貼り付けることにより、ハーフミラーとして
機能する。さらにレンズアレイ１０と同様に、レンズア
レイ２０は、レンズ面２２にアルミコーティングを施す
のではなく、レンズ面２２に対向して設けられた平面ミ
ラーを備えるようにしてもよい。

【００２７】さらに、レンズアレイ２０は、三角プリズ
ム２５と同一形状の三角プリズム２６を、ハーフミラー
面２４に斜面２７を対応させて貼り付ける。このように
することで、ハーフミラー面２４での全反射を防ぐこと
ができるだけでなく、レンズ面２２で反射した光を面２
８から同一条件で射出することができる。

【００２８】これにより、レンズアレイ２０を用いた輝
点アレイ発生装置１’では、レーザー光Ｌ１は、レンズ
アレイ２０の第２の面としての対面２３ｂからＺ軸の垂
直方向即ち対面２３ｂに垂直に入射させる。入射したレ
ーザー光Ｌ１は、三角プリズム内を進行し、ハーフミラ
ー面２４で反射し、レンズ面２２に入射する。入射した
レーザー光Ｌ１は、個々のレンズ２１のレンズ面２２で
反射し、レンズ２１の焦点で集光したのち、ハーフミラ
ー面２４及び斜面２７を透過して、面２８から出射さ
れ、球面波となって広がって行き、干渉して、投影面で
ある平面２に、レンズアレイ１０を用いた場合と同様に
正方格子状に輝点アレイ１０ａが発生される。

【００２９】また、図１０の模式的断面図を参照して、
別の実施の形態で用いるレンズアレイを説明する。この
実施の形態では、２角が等しくない直角プリズムに複数
のレンズ２２’を形成している。本図の輝点アレイ発生
装置は、図４の場合と同様に図２の輝点アレイ発生装置
１のレンズアレイ１０と、ビームスプリッタ１５とを一
体に構成した場合である。この場合、レンズアレイ２
０’は、透明な部材としての三角プリズム（２角が等し
くない直角プリズム）２５’の第１の面としての正面２
３ａ’に複数のレンズ２１’を形成してある。

【００３０】またレンズアレイ２０と同様に、レンズア
レイ２０’は、複数のレンズ２１’の表面２２’（以下
レンズ面２２’という）に、さらにアルミコーティング
２２ａ’を施すようにする。さらに、レンズアレイ２
０’は、斜面２４’にハーフミラー２４ａ’を形成す
る。さらにレンズアレイ２０と同様に、レンズアレイ２
０’は、レンズ面２２’にアルミコーティングを施すの
ではなく、レンズ面２２’に対向して設けられた平面ミ
ラーを備えるようにしてもよい。

【００３１】また、レンズアレイ２０’は、三角プリズ
ム２５’と同一形状の三角プリズム２６’を、ハーフミ
ラー面２４’に斜面２７’を対応させて貼り付ける。

【００３２】さらに、レンズアレイ２０’は、正面２３
ａ’と対面２３ｂ’の一部を切り欠くことにより第２の
面としての面２９を形成する。本図では、正面２３ａ’
とハーフミラー面２４’（斜面２７’）とのなす角θ_１
を３０°として示している。この場合には、正面２３
ａ’と面２９とのなす角θ_２を６０°に形成する。これ
により、レンズアレイ２０’は、面２９に対して垂直に
レーザー光Ｌ１を入射させたときに、正面２３ａ’に対
して垂直にレーザー光Ｌ１を入射させることができる。

【００３３】また、レンズアレイ２０’は、一般には、
θ_２＝２θ_１となるように、面２９を形成すれば、面２
９に対して垂直にレーザー光Ｌ１を入射させることによ
り、正面２３ａ’に対して垂直にレーザー光Ｌ１を入射
させることができる。

【００３４】さらに、レンズアレイ２０’は、レーザー
光Ｌ１のレンズ面２２’への入射方向の厚みを薄く形成
できるので、レンズアレイ２０と比較して、より小型化
することができると同時に、レンズのＮＡを大きくとる
ことができる。またこの場合は、面２９にレーザー光Ｌ
１を垂直に入射させることにより、投影面である平面２
に、レンズアレイ２０を用いた場合と同様に正方格子状
に輝点アレイ１０ａが発生される。

【００３５】また、図５の模式図に示すように、輝点ア
レイ発生装置１は、ビームスプリッタ１５を備えずに、
Ｚ軸上に光束発生部５を設けるようにしてもよい。この
場合、輝点アレイ発生装置１は、光束発生部５が、レン
ズアレイ１０から射出された光の一部分を遮るので、発
生される輝点アレイ１０ａの例えば中心部が欠けること
になるが、より単純な構成とすることができる。

【００３６】さらに、輝点アレイ発生装置１は、輝点ア
レイ１０ａが欠けない程度の位置に光束発生部５を設け
るようにしてもよい（図中破線で表示）。この場合、輝
点アレイ発生装置１は、光束発生部５より発生されるレ
ーザー光Ｌ１のレンズアレイ１０への入射角が、レンズ
アレイ１０による輝点アレイの発生に差支えない程度例
えば３０°以内とする。

【００３７】以上のように、輝点アレイ発生装置１は、
既存のレンズアレイをそのまま用いることができ、また
レンズアレイ１０にアルミコーティング１２ａすること
でレンズ１１の短焦点化（高ＮＡ化）ができるので、量
産性が高く、広範囲に輝点アレイを発生できる。

【００３８】図６の模式図を参照して、本発明による第
２の実施の形態である輝点アレイ発生装置３０について
説明する。輝点アレイ発生装置３０は、図１で説明した
輝点アレイ発生装置１と同様に、Ｚ軸上で平面２の上方
に配置され、平面２上に輝点アレイを投光する。

【００３９】輝点アレイ発生装置３０は、光束発生部５
と、第１の２次元マイクロレンズアレイとしてのレンズ
アレイ３１と、第２の２次元マイクロレンズアレイとし
てのレンズアレイ３２とを備えている。

【００４０】また図７の部分断面図に示すように、輝点
アレイ発生装置３０は、透明な第１の平板の一方の面に
複数のレンズ３３の形成されたレンズアレイ３１と、透
明な第２の平板の一方の面に、レンズアレイ３１の複数
のレンズ３３に対応する複数のレンズ３４の形成された
レンズアレイ３２とを、対応するレンズ同士が対向する
ように近接して配置する。レンズアレイ３１、レンズア
レイ３２は、典型的には前述のレンズアレイ１０と同様
なものである。

【００４１】輝点アレイ発生装置３０は、光束発生部５
を、発生したレーザー光Ｌ１が、第１の平板の他方の面
即ちレンズアレイ３１の他方の面３７（以下単に面３７
という）の側から入射し、第２の平板の他方の面即ちレ
ンズアレイ３２の他方の面３８（以下単に面３８とい
う）の側から射出するように配置するようにする。

【００４２】これにより、輝点アレイ発生装置３０で
は、レーザー光Ｌ１は、２枚のレンズアレイ３１、３２
のレンズアレイ３１の面３７側からＺ軸方向に入射させ
ることで、個々の２枚のレンズ３３、３４の合成焦点で
集光したのち、球面波となって広がって行き、干渉し
て、投影面である平面２に、正方格子状に輝点アレイ１
０ａ’が発生される。

【００４３】以上のように、輝点アレイ発生装置３０
は、既存のレンズアレイをそのまま用いることができ、
またレンズアレイ３１とレンズアレイ３２とを、互いの
レンズ面３５、３６同士を対向させ、且つ対応するレン
ズ３３、３４同士が対向するように近接して配置するこ
とで短焦点化（高ＮＡ化）ができるので、量産性が高
く、広範囲に輝点アレイを発生できる。

【００４４】また以上で説明した輝点アレイ発生装置１
または輝点アレイ発生装置３０は、それぞれに用いるレ
ンズアレイのレンズ面に波面精度の高いものを用いるこ
とで、光束発生部５で発生するレーザー光がさらに低出
力なものを使用することができる。

【００４５】さらに、以上で説明した輝点アレイ発生装
置１または輝点アレイ発生装置３０は、量産性が高く、
広範囲に輝点アレイを発生できるので、輝点アレイの各
々の輝点の移動を測定する装置例えば、監視対象領域内
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、物体の３
次元形状を測定する測定装置等に用いた場合に有効であ
る。以下、実施例として、輝点アレイ発生装置１を用い
た、人物の呼吸等の検出を行なうことで人物の状態を監
視する監視装置について説明する。

【００４６】図８は、本発明による第３の実施の形態で
ある監視装置１０１の模式的斜視図である。図中ベッド
１０６上に監視対象物としての人物１０２が横たわって
存在している。また、人物１０２の上には、さらに寝具
１０３がかけられており、人物１０２の一部と、ベッド
１０６の一部とを覆っている。

【００４７】一方、人物１０２の腹部周辺直上には、輝
点アレイ発生装置１により照明された人物１０２を継続
的に撮像するための撮像手段としての撮像部１１１が設
置されている。また人物１０２のおよそ足部又は頭部上
方には（図示は足部上方の場合）、輝点アレイ発生装置
１が設置され、人物１０２のおよそ腹部上の寝具１０３
を中心に照明している。照明される範囲は、人物１０２
の腹部、胸部、背部、および肩部が、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、撮像部
１１１による撮影領域の範囲も設定するとよい。

【００４８】さらに、撮像部１１１と輝点アレイ発生装
置１とは、撮像部１１１と輝点アレイ発生装置１を結ぶ
軸と、ベッド１０６の中心線がおよそ平行になるように
設置する。撮像部１１１と輝点アレイ発生装置１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１０２の周期的動き例えば呼吸を敏
感に検出することができる。撮像部１１１は、複数の画
素の配列された撮像素子を有するものであり、典型的に
はＣＣＤカメラである。

【００４９】ここで、図９の概念的斜視図を参照して、
撮像装置１１０について説明する。ここでは、判りやす
く人物１０２を、直方体形状をした物体１２０として、
輝点アレイ発生装置１により照明される面を平面１２１
として説明する。さらに判りやすく、物体１２０の変化
（動き）を、物体１２０の存在するときと存在しないと
きで説明する。

【００５０】図中物体１２０が、平面１２１上に載置さ
れている。ＸＹ軸を平面１２１内に置くように、直交座
標系ＸＹＺがとられており、物体１２０はＸＹ座標系の
第１象限に置かれている。

【００５１】一方、図中Ｚ軸上で平面１２１の上方には
撮像部１１１が配置されている。撮像部１１１の結像レ
ンズ１１１ａ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１１１ａが、平面１２１あるい
は物体１２０の像を結像する撮像素子１１５の結像面１
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１１５’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。

【００５２】平面１２１から結像レンズ１１１ａと等距
離で、結像レンズ１１１ａからＹ軸の負の方向に距離ｄ
だけ離れたところに、輝点アレイ発生装置１が配置され
ている。物体１２０と平面１２１は、輝点アレイ発生装
置１により輝点アレイ１０ａが照明される。

【００５３】また、輝点アレイ発生装置１にレーザーの
ような略単一波長光源を用いる場合には、撮像部１１１
は、この略単一波長の周辺部以外の波長の光を減光する
フィルタ１１１ｂを備えるとよい。フィルタ１１１ｂ
は、典型的には光学フィルタであり、結像レンズ１１１
ａの光軸上に配置するとよい。このようにすると、撮像
部１１１は、撮像素子１１５に受光する光のうち、輝点
アレイ発生装置１より照射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。

【００５４】輝点アレイ発生装置１により平面１２１に
投影された輝点アレイ１０ａは、物体１２０が存在する
部分は、物体１２０に遮られ平面１２１には到達しな
い。ここで物体１２０が存在しなければ、平面１２１上
の点１２１ａに投射されるべき輝点は、物体１２０上の
点１２０ａに投射される。輝点が点１２１ａから点１２
０ａに移動したことにより、また結像レンズ１１１ａと
輝点アレイ発生装置１とが距離ｄだけ離れているところ
から、結像面１１５’上では、点１２１ａ’（ｘ，ｙ）
に結像すべきところが点１２０ａ’（ｘ，ｙ＋δ）に結
像する。即ち、物体１２０が存在しない時点と物体１２
０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。

【００５５】また、撮像部１１１は、撮像素子１１５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
像を生成する差分画像生成手段としての画像処理部１１
４を備えるようにしてもよい。画像処理部１１４は、撮
像素子１１５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、物体１２０の細かい周
期的動き即ち人物１０２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。
撮像部１１１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１０２以外の物による陰影が人物
１０２にかかっていたり、外乱光による照明強度が、人
物１０２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。

【００５６】また、撮像部１１１は、撮像素子１１５と
して動体検出素子を用いてもよい。動体検出素子は、例
えば撮像素子１１５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
の影響をうけることなく、輝点が移動した差分画像を生
成することができる。

【００５７】さらに撮像部１１１は、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、継続的に照射することができ
る。

【００５８】監視装置１０１は、撮像部１１１より画像
又は差画像を入力し、入力した画像の２フレーム間の輝
点の移動から人物１０２の形状変化を抽出する。これに
より、監視装置１０１は、この形状変化を追うことで、
人物１０２の呼吸や動きの検出をすることができる。ま
た、差画像を用いた場合、入力する差画像上には、移動
した輝点のみが残っているので、処理が簡便になる。人
物１０２の呼吸や動きの検出は、輝点の移動から輝点移
動量を算出して、この変化から検出してもよいし、また
輝点移動量から三角法により人物１０２までの距離変化
から検出してもよい。また移動した輝点の画素値の累積
を算出して、この変化から検出してもよい。

【００５９】以上では、監視装置１０１は、ベッド１０
６上の人物１０２の動きを検出する場合について説明し
たが、これに限定されて適用されるものではなく、例え
ばトイレや浴室等、監視領域が限定される場合に、特に
有効に働くものである。

【００６０】また監視装置１０１は、単純な画像処理
で、人物１０２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１０１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。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、可干渉性
の光束を発生する光束発生手段と、透明な部材の第１の
面に複数のレンズの形成された２次元マイクロレンズア
レイとを備え、前記光束が、前記第１の面とは異なる第
２の面から前記部材に入射し、前記レンズのレンズ面に
入射し、該レンズ面で反射するように、前記光束発生手
段を前記２次元マイクロレンズアレイに対して配置した
ので、量産性が高く、広範囲に輝点アレイを発生できる
輝点アレイ発生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輝点アレイ発
生装置の概要を示す模式的斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態である輝点アレイ発
生装置を説明する模式的斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態で用いる２次元マイクロレ
ンズアレイを説明する（ａ）模式的斜視図、（ｂ）模式
的部分断面図、（ｃ）平面ミラーを備えた場合の模式的
部分断面図である。

【図４】本発明の実施の形態で用いる三角プリズムを用
いた場合の２次元マイクロレンズアレイを説明する
（ａ）模式的斜視図、（ｂ）模式的部分断面図である。

【図５】本発明の実施の形態であるビームスプリッタを
備えない場合の輝点アレイ発生装置を説明する模式的斜
視図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態である輝点アレイ発
生装置を説明する模式的斜視図である。

【図７】図６の場合における２次元マイクロレンズアレ
イを説明する模式的部分断面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態である監視装置の概
要を示す模式的斜視図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態で用いる撮像装置の
構成例を示す概念的斜視図である。

【図１０】本発明の実施の形態で用いる三角プリズムを
用いた場合の２次元マイクロレンズアレイの一例を説明
する模式的断面図である。

【符号の説明】

１、３０輝点アレイ発生装置２平面５光束発生部１０２次元マイクロレンズアレイ１０ａ輝点アレイ１１レンズ１２レンズ面１４平面ミラー１５ビームスプリッタ２０２次元マイクロレンズアレイ（三角プリズム）３１第１の２次元マイクロレンズアレイ３２第２の２次元マイクロレンズアレイ１０１監視装置１０２人物１１０撮像装置１１１撮像部１１５撮像素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者味村一弘東京都千代田区六番町６番地28 住友大阪セメント株式会社内Ｆターム(参考） 4C040 AA18 GG20 4C341 LL30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可干渉性の光束を発生する光束発生手段
と；透明な部材の第１の面に複数のレンズの形成された
２次元マイクロレンズアレイとを備え；前記光束が、前
記第１の面とは異なる第２の面から前記部材に入射し、
前記レンズのレンズ面に入射し、該レンズ面で反射する
ように、前記光束発生手段を前記２次元マイクロレンズ
アレイに対して配置した；輝点アレイ発生装置。
【請求項２】前記レンズ面に高反射処理を施した、請
求項１に記載の輝点アレイ発生装置。
【請求項３】可干渉性の光束を発生する光束発生手段
と；透明な部材の第１の面に複数のレンズの形成された
２次元マイクロレンズアレイと；前記レンズのレンズ面
に対向し、前記レンズ面に近接して設けられた平面ミラ
ーとを備え；前記光束が、前記第１の面とは異なる第２
の面から前記部材に入射し、前記レンズ面に入射し、該
レンズ面を透過し、前記平面ミラーで反射するように、
前記光束発生手段を前記２次元マイクロレンズアレイに
対して配置した；輝点アレイ発生装置。
【請求項４】前記レンズ面への入射側に、前記光束発
生手段で発生された光束を反射または透過するビームス
プリッタを備え；前記ビームスプリッタで反射または透
過した光束が前記レンズ面で反射するように構成され
た；請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の輝点
アレイ発生装置。
【請求項５】可干渉性の光束を発生する光束発生手段
と；透明な第１の平板の一方の面に複数のレンズの形成
された第１の２次元マイクロレンズアレイと；透明な第
２の平板の一方の面に、前記第１のマイクロレンズアレ
イの前記複数のレンズに対応する複数のレンズの形成さ
れた第２の２次元マイクロレンズアレイとを備え；前記
第１の２次元マイクロレンズアレイと第２の２次元マイ
クロレンズアレイとを、前記対応するレンズ同士が対向
するように近接して配置し；前記光束発生手段を、前記
発生した光束が、前記第１の平板の他方の面の側から入
射し、前記第２の平板の他方の面の側から射出するよう
に配置した；輝点アレイ発生装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれか１項に
記載の輝点アレイ発生装置と；前記輝点アレイ発生装置
により照明された監視対象物を継続的に撮像する撮像手
段とを備える；監視装置。