JP2004157796A

JP2004157796A - 投光タイミング算出プログラム、光走査装置、及びこれを利用した侵入者検出装置

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Publication number: JP2004157796A
Application number: JP2002323272A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Yamamoto; 寿史山本; Norihide Takakura; 憲秀高倉; Yoshiyuki Ikemoto; 善行池本
Original assignee: Secom Co Ltd; Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Secom Co Ltd; Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: JP4243090B2

Abstract

【課題】最小投光間隔を考慮して走査領域内の非線形な走査線上に投光するための投光タイミングデータを得る。
【解決手段】各目標投光位置の近傍にある非線形な走査線上の複数の候補走査点を取得し（Ｓ４０２）、いずれか一つを代表走査点として設定し、この代表走査点の通過時刻を投光タイミングとする（Ｓ４０３）。ここで、全ての目標投光位置の近傍に候補走査点がなければ、計算失敗として計算を終了する（Ｓ４０５）。また、各代表走査点の投光タイミングの時間差が最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上であれば、計算成功として計算を終了する（Ｓ４０７）。いずれかの時間差がＬｍｉｎ未満であれば、代表走査点を他の候補走査点に変更し、走査線が変更後の代表走査点を通過するタイミングを投光タイミングとする（Ｓ４０８〜Ｓ４１２）。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス光を二次元的に非線形走査する光走査装置に用いられる投光タイミングを算出する投光タイミング算出プログラム、当該プログラムによって作成された投光タイミングに基づいてパルス光を投光する光走査装置、及びこの光走査装置を利用した侵入者検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業の様々な分野において、レーザパルスを走査する光走査装置が利用されている。例えば、対象物までの距離や対象物の速度を測定するためのレーダ装置などである。また、このような光走査装置を侵入者の検出に利用した侵入者検出装置が提案されている（特開２００２−２０８０７３）。この場合、二次元光走査装置にて監視範囲の複数の目標投光位置に対してパルス光を投光し、投光から物体による反射光の受光までの時間差により物体までの距離を測定しており、その距離変化を監視することで侵入者の判定を行っている。
【０００３】
このような光走査装置では、ガルバノミラーやポリゴンミラーを用いて、レーザパルスを偏向させ、走査している。このうちガルバノミラーを用いる場合、一般に、次の二つの偏向角度を制御する方法が知られている。
【０００４】
第一の方法は、ガルバノミラーの偏向角度と駆動電流が一定の関係を持つことを利用して、駆動電流を制御することで、所望の偏向角度を得て、走査軌跡上の所望の走査点に投光する方法である。第二の方法は、ガルバノミラーの共振周波数近傍の交流電流を供給することで、ガルバノミラーを共振させる方法である。第一の方法では偏向角度の制御は容易であるが、偏向角度を大きくとれない。それに対して、第二の方法では偏向角度を大きくとることができる。
【０００５】
上記の方法を利用して二次元的な光走査を行う場合、次のような例が挙げられる。一つの例では、ガルバノミラーを上記の第二の方法によりＸ軸方向の走査手段とし、Ｙ軸方向の走査手段として回転するポリゴンミラーを用いることにより、光を二次元的にラスター走査可能な装置を構成することができる。また、別の例では、ガルバノミラーを同じく上記第二の方法によりＸ軸方向の走査手段とし、Ｙ軸方向の走査手段としてガルバノミラーを上記の第一の方法で用いることにより、同様の装置を構成することができる。
【０００６】
しかし、これらの方法で二次元光走査装置を構成すると、最初の例では、回転するポリゴンミラーを用いることから光走査装置は大型化し、また、ポリゴンミラーを長期間に渡って安定して駆動するには装置は高価にならざるを得ない。二つ目の例では、Ｙ軸方向の走査手段のガルバノミラーの偏向範囲は、共振周波数近傍で駆動するＸ軸方向の走査手段と比べて狭くなる。
【０００７】
二次元光走査装置を侵入者検出に利用する場合には、広い監視範囲を確保すること、監視範囲を高速に走査し距離測定を行うこと、装置が大型化しないこと、安定した測定が可能であること、などが重要な要因となる。したがって、上述の例で示したような二次元光走査装置の構成を採ると、これらの要因を満足する侵入者検出装置を得ることができない。
【０００８】
そこで、Ｘ軸、Ｙ軸方向共に大きな偏向角度を持ち、且つ、小型な二次元共振型光走査装置を得るための方法として、Ｘ軸、Ｙ軸方向を共に共振周波数近傍で駆動するガルバノミラーを用いることが考えられる。なお、ここでいう二次元光走査装置には、１軸について回動を行うガルバノミラーを２つ使用するものと、２つのガルバノミラーをジンバル構造に一体に形成したものを含む。
【０００９】
しかし、この場合には以下の問題点を生じる。
【００１０】
二次元共振型ガルバノミラーを用いた場合に走査装置が描く走査線は図１３に示すリサジュ図形を描くため、一周期で描かれる走査線が走査領域の端部では密、中心部では疎となる。このため、一定時間間隔にてパルス光を投光すると、図１４に示すように、距離測定を行う点を監視範囲内において等間隔に得ることができない。測定位置が監視範囲内で等間隔であると、得られた距離情報は一般的な画像と同等に扱うことが可能である。しかし、測定位置が不等間隔の場合には、一般的な画像処理手法を適用する前に、測定位置を擬似的に等間隔にするための前処理が必要となる。また、この前処理を行うためにはデータを一度記憶装置に保管し、その後処理を行わなければならないため、迅速な処理を行うことができない。また、一般的な画像処理手法を用いない場合には、不等間隔のデータを処理可能な新たな画像処理手法の考案が必要となってしまう。さらに不等間隔のまま距離などの測定を行おうとすれば走査領域の端部に発生した必要以上の情報によって、処理装置やメモリに余計な負荷をかけることになってしまう。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−２０８０７３号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５６２７３号公報
【特許文献３】
特開平７−１７５００５号公報
【特許文献４】
特開平９−４２９２８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解決するためには、走査領域に等間隔に投光することが可能な二次元共振型光走査装置が必要となる。二次元共振型光走査装置において等間隔に投光しようとした場合、投光目標位置付近に走査軌跡が通るタイミングで投光することが考えられる。
【００１３】
しかし、光走査装置の光源は、その特性により決定される最小投光間隔より小さな時間間隔で、連続して投光することができない。このように光源が連続して投光可能な時間間隔には限界があるため、時間的に隣接した投光タイミングが最小投光間隔より小さい場合には後者の投光タイミングでは光源を点灯することができないといった問題があった。なお、以上の説明では、二次元共振型ガルバノミラーを用いてリサジュ図形の走査をする場合について説明したが、このような問題は走査線が非線形図形となる走査方法で一般的に生じ得る。
【００１４】
また、光走査装置を侵入者検出に利用する場合には、監視範囲内において短時間で密に距離測定を行うことを必要とするが、高速走査により描かれるリサジュ図形の１周期の間に全ての測定位置へ投光することはできない。よって、全測定に複数周期かけるか、低速で走査することになり、長時間を要して距離測定を行うことになる。しかし、監視範囲内における侵入者の走り抜けを検出する場合や、他の侵入判定との相関によって侵入者を検出する場合等を考慮すると、監視範囲内における距離測定の完了までに長時間を要することは好ましくなく、常に一定の周期で完了させられることが望ましい。
【００１５】
上述の課題に鑑みて、本発明は、最小投光間隔を考慮して走査領域に等間隔に投光するための投光タイミングデータを得ることを目的とする。また、この投光タイミングデータを利用した光走査装置及び侵入者検出装置を得ることを目的とする。
【００１６】
また、本発明は、短時間に監視範囲内の走査を行う侵入者検出装置を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る投光タイミング算出プログラムは、走査領域内にある複数の目標投光位置の近傍に投光するために、二次元方向に非線形走査する光走査装置により用いられる投光タイミングデータを算出する投光タイミング算出プログラムであって、前記各目標投光位置の近傍にある走査線上の候補走査点を取得する基礎データ取得工程と、各目標投光位置について、前記候補走査点を代表走査点として選択し、前記走査線が各代表走査点を通過するタイミングを、各目標投光位置に対する投光タイミングとする投光タイミング設定工程と、前記目標投光位置に対する投光タイミングと、この投光タイミングに時間的に隣接する他の目標投光位置に対する投光タイミングとの時間差が、前記光走査装置の最小投光間隔より小さい場合に、前記代表走査点を他の候補走査点に変更し、前記走査線が前記変更後の代表走査点を通過するタイミングを目標投光位置に対する投光タイミングとする投光タイミング変更工程と、を含むものである。
【００１８】
これにより、各目標投光位置への投光タイミングが、光走査装置の最小投光間隔以上の時間間隔で設定された投光タイミングデータを得ることができる。そして、パルス光の非線形走査を行う走査装置において、このプログラムで得られた投光タイミングデータを参照してパルス光の投光を行うことにより、最小投光間隔を考慮したうえで、所定の目標投光位置にパルス光を投光することが可能となる。
【００１９】
また、上記プログラムでは、前記投光タイミング変更工程において、前記複数の目標投光位置に優先順位を設定し、この優先順位の順に代表走査点を変更することが好ましい。代表走査点の変更が困難である順に優先順位を設定することにより、優先順位の変更が困難な代表走査点を先に変更し、後の処理を確実に行うことができる。
【００２０】
また、上記プログラムでは、前記投光タイミング変更工程において、前記代表走査点を、前記投光タイミングの時間差が最小投光間隔以上であり、且つ、目標投光位置に最も近い他の候補走査点に変更することが好ましい。
【００２１】
なお、一態様においては、前記走査線は、侵入者判定に必要な時間以内である周期にて形成されるリサジュ図形である。
【００２２】
また、本発明に係る、パルス光を二次元的に非線形走査する光走査装置は、最小投光間隔以上の時間間隔で前記パルス光を投光可能な投光手段と、パルス光が投光される方向を非線形に走査する走査手段と、走査領域内にある複数の目標投光位置の夫々について、目標投光位置の近傍にある走査線上の候補走査点を取得して代表走査点を選択し、該代表走査点を走査線が通過するタイミングを投光タイミングとし、時間的に隣接する投光タイミングの時間差が光走査装置の最小投光間隔より小さい場合に代表走査点を他の候補走査点に変更して、走査線が変更後の代表走査点を通過するタイミングを投光タイミングとして変更し、全ての投光タイミングについて、時間的に隣接する投光タイミングとの時間差が最小投光間隔以上となる投光タイミングデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された投光タイミングデータに応じて前記投光手段の投光を制御する制御手段と、を備えるものである。
【００２３】
また、本発明に係る侵入者検出装置は、パルス光を所定周期にてリサジュ図形を形成するように非線形走査する光走査装置を用い、監視領域内に均等に分布した目標投光位置の近傍の走査点を走査線が通過するタイミングにてパルス光を投光する侵入者検出装置であって、最小投光間隔以上の時間間隔で前記パルス光を投光可能な投光手段と、前記パルス光が投光される方向を非線形に走査する走査手段と、時間的に隣接する走査点に対する投光タイミングの時間差が前記光走査装置の最小投光間隔以上であり、前記所定周期内であって侵入者判定に必要な時間以内に全ての目標投光位置に対する投光を完了する投光タイミングデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された投光タイミングに応じて前記投光手段の投光を制御する制御手段と、走査領域中の物体による反射光を受光する受光手段と、受光データにより侵入者を判定する判定手段と、を備えるものである。
【００２４】
これにより、最小投光間隔を考慮して目標投光位置にパルス光を投光することができる。また、この光走査装置を、投光されたパルス光の反射波を受信して距離、速度などの計測を行う装置に適用した場合には、計測位置が走査領域内で等間隔であり、画像データと同じ形式のデータを得ることができるため、得られた情報は一般的な画像データと同等に扱うことができ、様々な画像処理手法を容易に用いることができる。
【００２５】
また、二次元共振型ガルバノミラーを侵入者検出装置に適用した場合には、光を走査するための機械的機構を簡略化することができ、よって侵入者検出装置を小型化することができる。このため、侵入者検出装置があることを侵入者に気付かれる可能性が低く、侵入者に侵入者検出装置の監視領域を回避して侵入されることを防止することができる。また、装置が小型であるため、様々な場所に侵入者検出装置を設置でき、その設置の作業も容易となる。
【００２６】
また、二次元共振型ガルバノミラーは、偏向角度が大きいため監視領域を広く設定でき、また、走査速度が速いため短時間で監視領域内の距離測定を完了することができる。このように、二次元共振型ガルバノミラーを用いることにより、侵入者検出装置の監視能力を向上させることができる。
【００２７】
また、光走査装置がリサジュ図形上を走査する際に、最小投光間隔を考慮した投光タイミングデータにしたがって均等に配置された目標投光位置に投光して検出を行うため、走査領域内の場所ごとに投光位置の偏りが生じず、侵入検知ロジックに悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、［１］「投光タイミングの計算」において、最小投光間隔を考慮して投光タイミングを計算する方法について説明し、［２］「投光タイミングの計算の変形例」において、計算方法の変形例について説明する。また、［３］「光走査装置を利用した侵入者検出装置」において、計算処理により得られた投光タイミングデータを利用した光走査装置及び侵入者検出装置について説明する。
【００２９】
［１］「投光タイミングの計算」
非線形走査に応じてレーザパルスを投光するための投光タイミングのデータを算出する投光タイミング計算プログラムについて説明する。
【００３０】
以下に説明するプログラムは、図１に示す計算装置１０で実行される。計算装置１０は、キーボード等の入力装置１２と、演算処理装置（ＣＰＵ）１４と、投光タイミング計算プログラムを記憶し、またプログラムを実行することにより得られたデータを記憶する記憶装置（メモリ）１６とを含んで構成される。また、計算装置１０に外部記憶装置１８を接続し、ＣＤ−Ｒ、ＭＯ、ディスケットなどに計算により得られたデータを記憶し、このデータを光走査装置に移してもよい。なお、このような計算装置１０としては、一般的なコンピュータを用いればよい。
【００３１】
本実施形態のプログラムを説明するにあたり、まず、理解が必要となる概念、変数などについて説明する。図２は、光走査装置２０が平面上（仮想的な平面でもよい）にレーザパルスを走査するときの斜視図である。レーザパルスは長方形の走査領域Ａ１内をｘ軸方向、ｙ軸方向の二次元方向に走査される。このときｘ軸方向に走査される最大の角度がｘ軸方向の最大偏向角度θｘ＿ｍａｘであり、ｙ軸方向に走査される最大の角度がｙ軸方向の最大偏向角度θｙ＿ｍａｘである。走査線がリサジュ図形を描く場合には、走査線は各軸方向に所定周期の正弦波振動を行っているが、このｘ軸方向の周期が振動周期Ｔｘであり、ｙ軸方向の周期が振動周期Ｔｙである。なお、走査線がリサジュ図形を１回描く周期であるリサジュ周期Ｔは、２つの周期Ｔｘ，Ｔｙの最小公倍数である。時刻ｔにおける各軸方向の偏向角度θｘ（ｔ），θｙ（ｔ）は次式で計算できる。
【数１】

【００３２】
また、平面上には所定間隔で配置された格子状の目標投光位置Ｐ１が設定される。この目標投光位置Ｐ１は、ｘ軸方向に配列数Ｎｘ個、ｙ軸方向に配列数Ｎｙ個で配列される。よって、目標投光位置Ｐ１の総数ＮはＮｘ×Ｎｙである。各目標投光位置Ｐ１を格子点（ｉ，ｊ）で表す。ここで、ｉは０〜Ｎｘ−１の整数であり、ｊは０〜Ｎｙ−１の整数である。目標投光位置（ｉ，ｊ）には左上隅から順に番号ｋ｛＝ｉ＋ｊ×Ｎｘ｝が割り振られている。ｋは０〜Ｎ−１の整数である。目標投光位置（ｉ，ｊ）に向けて投光されるレーザパルスの偏向角度（θｘ＿ｉｄｅａｌ，θｙ＿ｉｄｅａｌ）は次式で計算できる。
【数２】

【００３３】
図３は、図２の平面を拡大した正面図である。計算処理で走査線Ｌ１を求める場合、実際にはクロック回路５８のクロック間隔に基づいて離散化された点の座標を式１を用いて求めている。このように計算処理により得られた走査線Ｌ１上の各点が走査点Ｐ２である。そして、これらの走査点Ｐ２のうち、目標投光位置Ｐ１の近傍領域Ａ２に存在する走査点Ｐ２が候補走査点Ｐ３である。候補走査点Ｐ３には、目標投光位置Ｐ１に近い順に番号ｍが付されている。以下の説明では、ｋ番目の目標投光位置Ｐ１の近傍にある候補走査点Ｐ３であって、目標投光位置Ｐ１にｍ番目に近い候補走査点Ｐ３をＰ（ｍ，ｋ）で表す。また、非線形走査が開始されてから、走査線Ｌ１が走査点Ｐ（ｍ，ｋ）を通過するまでの時間をｔ（ｍ，ｋ）で表す。なお、走査点Ｐ２が目標投光位置Ｐ１の近傍領域Ａ２内にあることを判定するためには、各方向について、走査点Ｐ２の偏向角度と目標投光位置Ｐ１の偏向角度の差分を計算し、この計算値が所定の閾値以下であることを確認すればよい。
【００３４】
以下に、本実施形態に係る投光タイミング計算プログラムを説明する。この投光タイミング計算プログラムのフローチャートを図４に示す。
【００３５】
投光タイミング計算プログラムでは、始めに、作業者が入力手段を用いて、以下のパラメータの具体的な数値を設定する（Ｓ４０１）。
Ｔｘ：発振器（ｘ軸）の周期
Ｔｙ：発振器（ｙ軸）の周期
Ｔ：リサジュ図形の周期
Ｎｘ：ｘ軸方向の目標投光位置数
Ｎｙ：ｙ軸方向の目標投光位置数
θｘ＿ｍａｘ：ｘ軸方向の最大偏向角度
θｙ＿ｍａｘ：ｙ軸方向の最大偏向角度
Ｌｍｉｎ：光源の最小投光間隔
本実施例では、リサジュ図形の周期Ｔ以内で全ての目標投光位置に対する投光タイミングを算出する。
【００３６】
次に、演算処理装置１４は、設定されたパラメータに基づき、式２を用いて、目標投光位置の偏向角度（θｘ＿ｉｄｅａｌ，θｙ＿ｉｄｅａｌ）と、目標投光位置の近傍に位置する複数の候補走査点Ｐ（ｍ，ｋ）、走査線が各候補走査点を通過する通過時刻ｔ（ｍ，ｋ）、及び目標投光位置の近傍に位置する候補走査点の総数Ｍ（ｋ）を計算し、メモリ１６に格納する（Ｓ４０２）。
【００３７】
次に、各目標投光位置について、候補走査点Ｐの中からいずれか一つを代表走査点ＳＰ（ｋ）として選択し、その代表走査点の通過時刻を、目標投光位置におけるレーザパルスの投光タイミングｔ_ｓｐ（ｋ）として設定する（Ｓ４０３）。本実施形態では、代表走査点として、目標投光位置に最も近い候補走査点Ｐ（０，ｋ）を選択し、その通過時刻ｔ（０，ｋ）を設定している。
【００３８】
次に、各目標投光位置について、候補走査点の総数Ｍ（ｋ）が１以上であるか否かを判定する（Ｓ４０４）。全ての総数Ｍ（ｋ）が１以上である場合には、ステップＳ４０６に進む。一方、いずれかの総数Ｍ（ｋ）が０である場合には、総数Ｍ（ｋ）が０である目標投光位置にレーザパルスを投光することは不可能であるため、計算は失敗であると判断し、計算を終了する（Ｓ４０５）。
【００３９】
ステップＳ４０６では、一連の各目標投光位置への投光タイミングの時間間隔を計算し、時間間隔が最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上であるか否かを判定する（Ｓ４０６）。全ての時間間隔がＬｍｉｎ以上である場合には、投光タイミングを設定された初期値で確定し、計算を終了する（Ｓ４０７）。一方、いずれかの時間間隔がＬｍｉｎより小さい場合には、代表走査点を変更して、時間間隔をＬｍｉｎ以上に修正すべくステップＳ４０８に進む。
【００４０】
ステップＳ４０８では、各目標投光位置に対して優先順位の設定を行う。ここで優先順位とは、Ｌｍｉｎ未満となった時間間隔を修正する順番である。この優先順位の定め方としては、複数の方法がある。その一つの方法は、走査領域の端から順に定める方法、すなわち、優先順位＝目標投光位置番号ｋとする方法である。また、別の方法は、候補走査点の総数が少ない順に優先順位を定める方法である。候補走査点の総数が少ない方が代表走査点を変更するときの選択肢が少ないので代表走査点の変更が困難となるが、この方法で優先順位を設定すると、このような問題を回避することができる。また、別の方法は、ランダムに優先順位を割り当てる方法などである。当該プログラムでは、これらの方法を適宜選択して計算を行う。
【００４１】
次に、以降の処理で用いる優先順位を表す変数ｎに初期値０を設定する。また、処理の繰り返し回数を表す変数ｌｏｏｐに初期値０を設定する（Ｓ４０９）。
【００４２】
そして、優先順位ｎの代表走査点ＳＰの変更を行う（Ｓ４１０）。この処理については後に図５を参照して詳しく説明する。
【００４３】
次に、優先順位ｎの代表走査点の変更は成功したか否かを判定する（Ｓ４１１）。代表走査点の変更が成功した場合にはステップＳ４１２に進み、失敗した場合にはステップＳ４１４，ステップＳ４１５に進む。
【００４４】
ステップＳ４１２では、変数ｎがＮ−１に等しいか否かを判定する（Ｓ４１２）。変数ｎがＮ−１に等しければ、全ての代表走査点の変更が成功したと判断し、計算を終了する（Ｓ４１３）。変数ｎがＮ−１に等しくなければ変数ｎをインクリメントし、次の優先順位の代表走査点の変更を行う（Ｓ４１０）。
【００４５】
ステップＳ４１５では、優先順位の変更を行う。具体的には、代表走査点の変更に失敗した優先順位がｎの目標投光位置の優先順位を０とし、優先順位がｎより小さい目標投光位置の優先順位をそれぞれ１増加させることにより行う。その後、再度変数ｎを初期値０に設定し、繰り返し回数ｌｏｏｐをインクリメントする（Ｓ４１６）。そして、代表走査点の変更処理を行う（Ｓ４１０）。
【００４６】
なお、ステップＳ４１１とステップＳ４１５の間では、繰り返し回数ｌｏｏｐが所定の定数、ここでは例えば１００より大きいか否かを判定する処理を行っており（Ｓ４１４）、この処理で繰り返し回数ｌｏｏｐが１００より大きいと判定された場合には、代表走査点の計算は失敗したとして計算を終了することにより、優先順位の変更が無限に行われることを防いでいる。
【００４７】
次に、図５を参照して、上述した図４のステップＳ４１０の処理、すなわち「優先順位ｎの代表走査点の変更」について説明する。図５は、ステップＳ４１０の変更処理のフローチャートである。
【００４８】
まず、処理の中で用いるフラグとして、ｆｌａｇ＃ｂｅｆｏｒｅとｆｌａｇ＃ａｆｔｅｒを準備し、いずれも初期値０を設定する（Ｓ５０１）。
【００４９】
次に、代表走査点ＳＰ（ｋ）と、この代表走査点ＳＰ（ｋ）より一つ前に発光する代表走査点ＳＰ（ｋ_{ｂｅｆｏｒｅ}）の投光タイミングの時間差｛＝ｔ_ｓｐ（ｋ）−ｔ_ｓｐ（ｋ_{ｂｅｆｏｒｅ}）｝を求める（Ｓ５０２）。代表走査点ＳＰ（ｋ）とＳＰ（ｋ_{ｂｅｆｏｒｅ}）は投光タイミングが時間的に隣接しているため、この時間差で光源は連続して点灯しなければならない。ここで、投光タイミングｔ_ｓｐ（ｋ）が全ての代表走査点の中で最も早い場合には、投光タイミングｔ_ｓｐ（ｋ）と、代表走査点の投光タイミングのうちで最も遅い投光タイミングとの差をリサジュ図形の周期Ｔから引いたものを投光タイミングの時間差とする。
【００５０】
次に、ステップＳ５０３では、求められた時間差が最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上であるか否かを判定する。ここで、時間差が最小投光間隔Ｌｍｉｎ未満であれば、ｆｌａｇ＃ｂｅｆｏｒｅを１とする（Ｓ５０４）。また、時間差が最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上であれば、そのままステップＳ５０５に進み、代表走査点ＳＰ（ｋ）と、代表走査点ＳＰ（ｋ）より一つ後に発光する代表走査点ＳＰ（ｋ_{ａｆｔｅｒ}）の投光タイミングの時間差｛＝ｔ_ｓｐ（ｋ）−ｔ_ｓｐ（ｋ_{ａｆｔｅｒ}）｝を求める（Ｓ５０５）。ここで投光タイミングｔ_ｓｐ（ｋ）が全ての代表走査点の中で最も遅い場合には、投光タイミングｔ_ｓｐ（ｋ）と代表走査点の投光タイミングのうちで最も早い投光タイミングとの差をリサジュ図形の周期Ｔから引いたものを時間差とする。
【００５１】
次に、ステップＳ５０６では、求められた時間差が最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上であるか否かを判定する。ここで、時間差が最小投光間隔Ｌｍｉｎ未満であれば、ｆｌａｇ＃ａｆｔｅｒを１とする（Ｓ５０７）。また、時間差が最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上であれば、そのままステップＳ５０８に進む。
【００５２】
次に、ステップＳ５０８，ステップＳ５０９では、フラグｆｌａｇ＃ｂｅｆｏｒｅが１であるか否かを判定し、ｆｌａｇ＃ａｆｔｅｒが１であるか否かを判定する。２つのフラグがともに０である場合には、代表走査点ＳＰ（ｋ）と、その前後に発光する代表走査点ＳＰ（ｋ_{ｂｅｆｏｒｅ}），ＳＰ（ｋ_{ａｆｔｅｒ}）の時間差は最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上であるため、代表走査点の変更は必要ないので、優先順位ｎの代表走査点の変更を終了する（Ｓ５１０）。
【００５３】
また、ステップＳ５０８においてｆｌａｇ＃ｂｅｆｏｒｅが１である場合には、代表走査点ＳＰ（ｋ）と、その前に発光する代表走査点ＳＰ（ｋ_{ｂｅｆｏｒｅ}）の時間差は最小投光間隔Ｌｍｉｎより小さいため、代表走査点を再選択して変更する処理を行う。この処理を行うにあたり、引数ｋ１に走査点番号ｋを代入し、引数ｋ２に走査点番号ｋ_{ｂｅｆｏｒｅ}を代入し（Ｓ５１１）、モジュール化された代表走査点の再選択関数に渡す。この代表走査点ＳＰ（ｋ）の再選択関数では、２つの代表走査点の投光タイミングの時間差が光源の最小投光間隔以上となるように、代表走査点を再選択する処理が行われる（Ｓ５１２）。その具体的な動作については後述する。代表走査点の再選択が終了すると、次に代表走査点の再選択が成功したか否かを判定する（Ｓ５１３）。
【００５４】
ここで、再選択が失敗したと判定されると、優先順位ｎの代表走査点ＳＰ（ｋ）の変更に失敗したとして計算を終了する（Ｓ５１４）。一方、再選択に成功したと判定されると、ステップＳ５０９に進む。
【００５５】
ステップＳ５０９でも、ステップＳ５０８の処理と同様に、ｆｌａｇ＃ａｆｔｅｒが１である場合には、代表走査点ＳＰ（ｋ）と、その後に発光する代表走査点ＳＰ（ｋ_{ａｆｔｅｒ}）の時間差は最小投光間隔Ｌｍｉｎより小さいため、代表走査点を再選択する処理を行う。この処理を行うにあたり、引数ｋ１に走査点番号ｋを代入し、引数ｋ２に走査点番号ｋ_{ａｆｔｅｒ}を代入し（Ｓ５１５）、代表走査点の再選択関数に渡す。代表走査点の再選択が終了すると、次に代表走査点の再選択が成功したか否かを判定する（Ｓ５１７）。ここで、代表走査点の再選択に失敗したと判定されると、優先順位ｎの走査点ＳＰ（ｋ）の変更に失敗したとして計算を終了する（Ｓ５１４）。一方、代表走査点の再選択に成功したと判定されると、優先順位ｎの代表走査点の変更処理を終了する（Ｓ５１０）。
【００５６】
次に、上述した代表走査点の再選択関数（図５のステップＳ５１２及びステップＳ５１６の処理）について説明する。走査点の再選択とは、代表走査点ＳＰ（ｋ１）の投光タイミングと代表走査点ＳＰ（ｋ２）の投光タイミングの時間差がＬｍｉｎ未満であるとき、投光タイミングの時間差をＬｍｉｎ以上とすることが可能な別の候補走査点を選択する処理のことである。その具体的な処理を、図６，７の代表走査点の再選択処理のフローチャートに示す。
【００５７】
この再選択処理では、まず、代表走査点ＳＰ（ｋ１）を別の候補走査点に変更して、時間差を最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上とできるか否かを調べる（Ｓ６０１）。次に、代表走査点ＳＰ（ｋ２）を別の候補走査点に変更して、時間差を最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上とできるか否かを調べる（Ｓ６０２）。
【００５８】
ステップＳ６０１，ステップＳ６０２の処理は、モジュール化された関数であり、引数ｋを受け取り、図７に示される処理を行う。この別の候補走査点の選択処理では、代表走査点ＳＰ（ｋ）の候補走査点から、投光時間差が最小投光間隔Ｌｍｉｎより大きく、且つ、目標投光位置に最も近い最適な候補走査点Ｐ（ｍ，ｋ）を選択する。
【００５９】
この処理では、まず、変数ｍに０を設定し（Ｓ７０１）、候補走査点Ｐ（ｍ，ｋ）を走査線が通過する通過時刻ｔ（ｍ，ｋ）と、現在設定されている代表走査点ＳＰ（ｋ）の優先順位ｎより優先順位の小さい各代表走査点の通過時刻の時間差をそれぞれ求める（Ｓ７０２）。そして、時間差がすべて最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上となっているか否かを判定する（Ｓ７０３）。全ての時間差が最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上であると判定された場合には、ステップＳ７０４に進み、いずれかの時間差が最小投光間隔Ｌｍｉｎ未満であると判定された場合には、ステップＳ７０６，Ｓ７０７に進む。
【００６０】
ステップＳ７０４では、その候補走査点Ｐ（ｍ，ｋ）が最適であるとして、この候補走査点Ｐ（ｍ，ｋ）を記憶して、最適な候補走査点の選択処理を終了する（Ｓ７０５）。
【００６１】
ステップＳ７０７では、変数ｍをインクリメントし、再度、ステップＳ７０２以降の処理を行う。なお、ステップＳ７０６では、ｍがＭ（ｋ）−１より大きいか否か、すなわち全ての候補走査点について選択処理が行われたか否かが判定され、大きい場合には、選択すべき候補走査点はないため、最適な候補走査点の選択処理は失敗と判断し、処理を終了する（Ｓ７０８）。
【００６２】
次に、最適な候補走査点の選択後、ステップＳ６０３において、代表走査点ＳＰ（ｋ１）と代表走査点ＳＰ（ｋ２）の両方について、最適な候補走査点が選択されたか否かが判定される。両方で選択されたと判定された場合にはステップＳ６０４に進み、いずれか一方又は両方で選択されないと判定された場合にはステップＳ６０９に進む。
【００６３】
ステップＳ６０４では、それぞれの最適な候補走査点と、各候補走査点に対応する目標投光位置との距離を求める。次に、候補走査点Ｐ（ｍ１，ｋ１）と目標投光位置の距離の方が、候補走査点Ｐ（ｍ２，ｋ２）と目標投光位置の距離より小さいか否かを判定し（Ｓ６０５）、候補走査点Ｐ（ｍ１，ｋ１）の方が距離が小さい場合あるいは距離が等しい場合には、代表走査点ＳＰ（ｋ１）の投光タイミングｔ_ｓｐ（ｋ１）としてｔ（ｍ１，ｋ１）を代入して設定し（Ｓ６０６）、処理を終了する。また、候補走査点Ｐ（ｍ１，ｋ１）の方が距離が大きい場合には、代表走査点ＳＰ（ｋ２）の投光タイミングｔ_ｓｐ（ｋ２）としてｔ（ｍ２，ｋ２）を代入して設定し（Ｓ６０７）、処理を終了する。
【００６４】
ステップＳ６０９では、最適な候補走査点Ｐ（ｍ１，ｋ１）が選択されたか否かを判定し、選択された場合には、代表走査点ＳＰ（ｋ１）の投光タイミングｔ_ｓｐ（ｋ１）としてｔ（ｍ１，ｋ１）を代入して設定し（Ｓ６０６）、処理を終了する。
【００６５】
また、最適な候補走査点Ｐ（ｍ１，ｋ１）が選択されなかった場合には、次に、最適な候補走査点Ｐ（ｍ２，ｋ２）が選択されたか否かを判定し、選択された場合には、代表走査点ＳＰ（ｋ２）の投光タイミングｔ_ｓｐ（ｋ２）としてｔ（ｍ２，ｋ２）を設定し（Ｓ６０７）、処理を終了する。選択されなかった場合には、代表走査点の再選択処理は失敗したとして、再選択処理を終了する（Ｓ６１１）。
【００６６】
本実施形態では、以上に説明した投光タイミング計算プログラムで投光タイミングの計算を行うことにより、各目標投光位置への投光タイミングが、光走査装置の最小投光間隔Ｌｍｉｎ以上の時間間隔で設定された投光タイミングデータを得ることができる。また、リサジュ図形の１周期の中で全ての目標投光位置に投光可能な投光タイミングデータを得ることができる。レーザパルスの非線形走査を行う走査装置において、このプログラムで得られた投光タイミングデータを参照してレーザパルスの投光を行うことにより、最小投光間隔Ｌｍｉｎを考慮したうえで、走査領域に均等に配置された目標投光位置にレーザパルスを投光することが可能となる。
【００６７】
また、この走査装置を、投光されたレーザパルスの反射波を受信し距離を測定するレーダ装置などに適用した場合には、測距位置が走査領域内で等間隔であり、画像データと同じ形式のデータを得ることができるため、得られた情報は一般的な画像データと同等に扱うことができ、様々な画像処理手法を容易に用いることができる。
【００６８】
また、侵入者検出に用いる光走査装置にこの投光タイミング計算プログラムを用いた場合には、侵入者判定に必要な時間以内、例えば１秒以内で全ての目標投光位置に対して投光できる投光タイミングデータを計算できる。このため、精度が高く、かつデータ処理が容易に侵入者検出が行える。なお、例示した侵入者判定に必要な時間は、監視範囲が狭くなればその領域を侵入者が横切るのにかかる時間も短くなるため、監視範囲の広さによって当然変わるものである。
【００６９】
［２］「投光タイミングの計算の変形例」
以上の実施例では、リサジュ図形の１周期で所望の目標投光位置に対して投光するための投光タイミングデータを求めた。このような投光タイミングデータを侵入者を検出する装置に用いた場合、以下のような問題が生じる場合がある。
【００７０】
例えば、リサジュ図形の４分の１周期の間に投光される投光位置は、図９のようにまばらとなり、走査領域Ａ１内で偏りが生じる。したがって、この投光タイミングデータを侵入者を検出する場合に用いた場合には、４分の１周期のうちに移動物体が通過した範囲Ａ３に投光されないと、移動物体は検出されないこととなってしまう。そこでこのような問題を回避するために、リサジュ図形の周期を短くし、複数の周期を用いて所望の目標投光位置に対して投光するための投光タイミングデータを求める方法について、図８を参照して説明する。
【００７１】
例えば、所望の目標投光位置が図８（ａ）に示すように、ｘ軸方向に６４点、ｙ軸方向に６４点であるとする。この場合、図８（ｂ）〜（ｅ）に示すように、実際の目標投光位置を抜き出した点を、仮の目標投光位置として設定する。この４つの仮の目標投光位置は、互いに位置をずらして設定されており、ｘ軸方向に３２点、ｙ軸方向に３２点となる。これらの各仮の目標投光位置について、上述した投光タイミングの計算を行う。そして、図８（ｂ）〜（ｅ）の仮の目標投光位置に対して得られた投光タイミングを、リサジュ図形の１〜４周期目の投光タイミングとし、これらの４周期分の投光タイミングを結合することにより、一つの投光タイミングのデータを生成することができる。
【００７２】
このようにして得られた投光タイミングデータによって投光される投光位置は、リサジュ図形の１周期で所望の目標投光位置に投光する投光タイミングデータによって投光される投光位置と同様である。しかし、例えば最初の１周期の間に投光される投光位置は図８（ｂ）のように走査領域内で偏りがない。したがって、この投光タイミングデータを侵入者を検出する装置に用いた場合でも、侵入者を確実に検出できる。したがって、例えば上述したようにリサジュ図形の４つの周期で目標投光位置に投光する場合のリサジュ図形の周期が、リサジュ図形の１周期で目標投光位置に対して投光するときのリサジュ図形の周期の４分の１程度であれば、リサジュ図形の４つの周期で投光タイミングデータを求めるほうが好ましい。
【００７３】
また、リサジュ図形の４つの周期で所望の目標投光位置に対して投光するための投光タイミングデータを用いた光走査装置では、リサジュ図形の４つの周期をあわせた投光タイミングデータで投光を行う場合と、リサジュ図形の１つの周期に対する投光タイミングデータで投光を行う場合のいずれかを選択するための切替スイッチを設ければ、状況によって、使用する投光タイミングデータを選択して、好適に物体を検出することができる。例えば、比較的長い時間を要しても細かな走査を行いたい場合は、リサジュ図形の４つの周期をあわせた投光タイミングデータで投光を行い、また、比較的走査は粗くても短い時間で走査を行いたい場合には、リサジュ図形の１つの周期に対する投光タイミングデータで投光を行えばよい。
【００７４】
なお、以上はリサジュ図形の４つの周期で投光する例を示したが、リサジュ周期は４つに限らず、２つ以上であれば同様のことが実現可能である。また、リサジュ図形の１周期の中を複数の期間に分割して、各期間において仮の投光位置に投光することも可能である。例えば、リサジュ図形の１つの周期を４つの期間に分割し、各期間においてそれぞれ図８（ｂ）〜（ｅ）に示される目標投光位置について投光タイミングを計算すれば良い。このようにしても上述した計算と同様な投光タイミングデータを得ることができる。
【００７５】
なお、以上の投光タイミングデータの計算においては、目標投光位置は走査領域内に等間隔に配置していたが、本発明においては、目標投光位置は走査領域内に任意に配置しても、投光タイミングデータの計算は可能である。
【００７６】
［３］「光走査装置を利用した侵入者検出装置」
次に、上記計算処理により得られた投光タイミングデータを利用した光走査装置及び侵入者検出装置について説明する。
【００７７】
図１０は、家屋やビルに設置され、犯罪者などの侵入を防止する侵入者検出装置の概略を示す全体構成図である。本装置は撮像部２２、レーザ測距部２４、侵入検知処理部２６、出力部２８、制御部３０を含んで構成される。
【００７８】
撮像部２２は、例えばＣＣＤイメージセンサ及びこれに光学像を結像するレンズ等の光学系を用いて、監視対象領域の光学画像を撮影し、画像情報を出力する。画像情報は侵入検知処理部２６にて侵入者検知のために利用される他、制御部３０にて撮像部２２の制御のために利用される。
【００７９】
レーザ測距部２４は、レーザパルスを出射する光源３２、二次元共振型ガルバノミラーで構成された走査機構３４、走査機構３４を駆動するための走査駆動部３６、反射したレーザパルスを受光する受光部３８、対象物までの距離を計測する測距部４０を含んで構成される。走査駆動部３６は、制御部３０から走査開始指令が入力されると、走査機構３４が有するミラーの姿勢を制御し、レーザパルスが投光される方向を走査する。測距部４０は、制御部３０から走査開始指令が入力されると、光源３２に投光タイミングデータに従ってレーザパルスを走査機構３４に向けて出射させる。受光部３８は、監視領域に存在する物体によって反射されたレーザパルスを受光し検知して測距部４０へ通知する。そして、測距部４０は、レーザパルスの出射タイミングと反射光の受光タイミングとの時間差等に基づいて、レーザ光を反射した対象物までの距離を計測する。測距部４０は、この距離情報を侵入検知処理部２６に出力する。
【００８０】
侵入検知処理部２６は、光学画像の変化領域の形状や大きさ、差分画像を算出し、その差分画像に対応する時刻における距離差分値と前記差分画像との相関を利用して、監視領域に検知された変化の原因の「人らしさ」を判定し、監視領域内に侵入者が出現したか否かを判定する。
【００８１】
次に、上記侵入者検出装置において利用している光走査装置について説明する。図１１は、上記侵入者検出装置から抽出された光走査装置の構成図である。本実施形態では、この光走査装置を、距離を測定するために使用しているが、光走査装置の用途はこれに限らず、走査が必要な様々な装置に適用可能である。
【００８２】
この光走査装置は、大別して、レーザパルスを走査するための構成３４，３６と、レーザパルスを投光するための構成３２，４０と、これらを制御するための制御部３０とで構成されている。このうち、レーザパルスを走査するための構成は、走査機構であるガルバノミラー３４と、ガルバノミラー３４の偏向角度をｘ軸，ｙ軸について変化させる２つのガルバノミラー駆動回路４２，４６と、ガルバノミラー３４の共振周波数近傍の周波数の発振信号を出力する２つの発振器４４，４８とを含み構成されている。また、レーザパルスを投光するための構成は、レーザパルスを出射する光源３２と、光源３２に信号を出力して発光させる光源駆動部５０と、光源３２がレーザパルスを出射する投光タイミングデータを記憶した投光タイミング記憶回路（メモリ）５２と、を含み構成されている。
【００８３】
本実施形態では、ガルバノミラー３４として、ｘ軸、ｙ軸を回転軸として揺動可能な全反射ミラー６０がシリコン基板６２上に配置されたジンバル構造をもつ電磁駆動小型スキャナーを用いている。このスキャナーでは、シリコン基板６２からｙ軸方向に延びる２本のトーションバー６４で中間可動板６６が接続され、中間可動板６６からｘ軸方向に延びる２本のトーションバー６８で可動板７０が接続されている。中間可動板６６と、可動板７０の上面周縁部には、トーションバー６４，６８を介して外部に接続したコイル（不図示）が配置されている。中間可動板６６上に形成されたコイルに通電すると、発生する磁界が磁石（不図示）の磁界と作用し、中間可動板６６が可動板とともにトーションバー６４を回転軸として回動する。また、可動板７０上に形成されたコイルに通電すると、可動板７０がトーションバー６８を回転軸として回動する。このようにガルバノミラーは２軸を回転軸として揺動可能であるため、光源３２で発生するレーザパルスは二次元的に走査される。なお、本実施形態では、一つの基板６２上に形成された２方向のトーションバー６４，６８を回転軸として揺動可能なガルバノミラー３４を用いているが、別の実施形態では、１軸について回動を行うガルバノミラーを２つ使用することで、二次元的に走査可能なガルバノミラーを構成してもよい。
【００８４】
走査駆動部３６のｘ軸用の発振器４４は、共振周波数近傍の周波数の発振信号をガルバノミラー駆動回路４２に出力する。ガルバノミラー駆動回路４２は、この発振信号を増幅し、ガルバノミラー３４の可動板７０上に形成されたコイルに通電する。ｙ軸用の発振器４８も同様に、共振周波数近傍の周波数の発振信号をガルバノミラー駆動回路４６に出力し、ガルバノミラー駆動回路４６は、この発振信号を増幅し、ガルバノミラー３４の中間可動板６６上に形成されたコイルに通電する。このように各軸を所定の周波数で振動させることにより、レーザパルスはリサジュ図形上を走査され、特に共振周波数近傍の周波数の交流電流を通電することにより、トーションバー６４，６８のねじりは大きくなり、ガルバノミラー３４の偏向角を大きくすることができる。なお、このガルバノミラー３４による走査の一周期は、２つの共振周波数の逆数の最小公倍数となる。
【００８５】
光源駆動部５０は、光源３２の投光を制御する投光制御回路５６と、一定周期のクロック信号を発生し出力するクロック回路５８と、このクロック信号が入力されるとカウンタ値を減数するカウンタ回路５４とで構成されている。投光制御回路５６は、投光タイミング記憶回路５２と接続しており、投光タイミングデータを読み出し可能となっている。この投光タイミング記憶回路５２には、投光タイミングデータが記憶されている。
【００８６】
光源駆動部５０が行う処理を図１２のフローチャートを参照して説明する。制御部３０は、ガルバノミラー３４に走査を開始させるための開始信号を走査駆動部３６に出力すると同時に、光源駆動部５０の投光制御回路５６にも投光を開始させるための開始信号を出力する。投光制御回路５６は、この開始信号が入力されると（Ｓ８０１）、送信タイミングを読み出すための投光タイミング記憶回路５２のアドレスをリセットし０とする（Ｓ８０２）。そして、投光タイミング記憶回路５２のアドレス０に記憶された投光タイミングデータを読み込む（Ｓ８０３）。
【００８７】
読み込まれた投光タイミングデータが０であるか否かを判定し（Ｓ８０４）、０である場合には投光を停止する（Ｓ８０５）。これは、ガルバノミラー３４の走査が終了したときに投光を停止するための処理である。
【００８８】
投光タイミングデータが０でない場合には、この時間間隔である投光タイミングデータをカウンタ回路５４にセットし（Ｓ８０６）、カウンタ値の減数処理を開始する（Ｓ８０７）。このカウンタ回路５４は、カウンタ値が０となるとカウント終了信号を出力するよう構成されており、減数を開始してから投光タイミングが経過した時点でカウント終了信号を出力する（Ｓ８０８）。投光制御回路５６は、カウント終了信号が入力されると、カウントを終了するためのカウンタストップ信号をカウンタ回路５４に出力し（Ｓ８０９）、同時に光源３２に対して信号を出力し、光源３２を点灯させ、レーザパルスを出射させる（Ｓ８１０）。その後、投光制御回路５６は、投光タイミング記憶回路５２のアドレスをインクリメントし（Ｓ８１１）、ステップＳ８０３の処理に戻る。ステップＳ８０３からステップＳ８１１までの処理が繰り返されることにより、ガルバノミラー３４の一走査周期を通じて、光源の発光制御が行われる。
【００８９】
上述した本実施形態の侵入者検出装置では、光走査装置がリサジュ図形上を走査する際に、最小投光間隔を考慮した投光タイミングデータにしたがって等間隔に配置された目標投光位置に投光して検出を行うため、走査領域内の場所ごとに投光位置の偏りが生じず、侵入検知ロジックに悪影響を及ぼすことを防止できる。従来の投光タイミングを一定周期とした投光方法では、投光位置が不等間隔となるため、一般的な画像処理手法を用いることができなかった。これに対して、本実施形態では、等間隔に投光することができるため、そのような問題が生じることもない。
【００９０】
また、光走査装置として二次元共振型のガルバノミラーを用いたことにより、レーザパルスを走査するための機械的機構を簡略化することができ、よって侵入者検出装置を小型化することができる。このため、侵入者検出装置があることを侵入者に気付かれる可能性が低く、侵入者に侵入者検出装置の監視領域を回避して侵入されることを防止することができる。また、装置が小型であるため、様々な場所に侵入者検出装置を設置でき、その設置の作業も容易となる。
【００９１】
また、二次元共振型ガルバノミラーは、偏向角度が大きいため監視領域を広く設定でき、また、走査速度が速いため侵入者が監視領域内を走り抜けるのに要する時間よりも短時間で監視領域内の距離測定を完了することができる。このように、二次元共振型ガルバノミラーを用いることにより、侵入者検出装置の監視能力を向上させることができる。
【００９２】
また、機械的機構が簡略化されることにより、装置の価格を低減させることができる。さらに、装置の摩耗等もないため、侵入者検出装置の寿命を長くすることができ、安定して侵入者の検出を行うことができる。これは、侵入者検出装置の使用年数がある程度経過した場合に重要なことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】投光タイミングの計算を行う計算装置の概略構成図である。
【図２】投光タイミング計算プログラムで用いられる概念を説明するための説明図である。
【図３】投光タイミング計算プログラムで用いられる概念を説明するための説明図である。
【図４】投光タイミング計算プログラムの処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】代表走査点の変更処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】代表走査点の再選択処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】最適な候補走査点を選択するためのフローチャートである。
【図８】投光タイミングの計算の変形例を説明するための説明図である。
【図９】投光タイミングの計算の変形例を説明するための説明図である。
【図１０】投光タイミングデータを用いた侵入者検出装置の概略構成を示す説明図である。
【図１１】侵入者検知装置から抽出された光走査装置の概略構成を示す説明図である。
【図１２】投光制御回路の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】走査線が描くリサジュ図形を示す説明図である。
【図１４】二次元共振型ガルバノミラーに一定周期でレーザパルスを当て走査した場合の走査領域の投光位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１０計算装置、１２入力装置、１４演算処理装置（ＣＰＵ）、１６記憶装置、１８外部記憶装置、２０光走査装置、２２撮像部、２４レーザ測距部、２６侵入検知処理部、２８出力部、３０制御部、３２光源、３４ガルバノミラー、３６走査駆動部、３８受光部、４０測距部、４２ｘ軸用のガルバノミラー駆動回路、４４ｘ軸用の発振器、４６ｙ軸用のガルバノミラー駆動回路、４８ｙ軸用の発振器、５０光源駆動部、５２投光タイミング記憶回路、５４カウンタ回路、５６投光制御回路、５８クロック回路。

Claims

走査領域内にある複数の目標投光位置の近傍に投光するために、二次元的に非線形走査する光走査装置により用いられる投光タイミングデータを算出する投光タイミング算出プログラムであって、
前記各目標投光位置の近傍にある走査線上の候補走査点を取得する基礎データ取得工程と、
各目標投光位置について、前記候補走査点を代表走査点として選択し、前記走査線が各代表走査点を通過するタイミングを、各目標投光位置に対する投光タイミングとする投光タイミング設定工程と、
前記目標投光位置に対する投光タイミングと、この投光タイミングに時間的に隣接する他の目標投光位置に対する投光タイミングとの時間差が、前記光走査装置の最小投光間隔より小さい場合に、前記代表走査点を他の候補走査点に変更し、前記走査線が前記変更後の代表走査点を通過するタイミングを目標投光位置に対する投光タイミングとする投光タイミング変更工程と、
を含む投光タイミング算出プログラム。
請求項１に記載の投光タイミング算出プログラムであって、
前記基礎データ取得工程では、前記光走査装置により形成される所定周期の走査線上の候補走査点を取得することを特徴とする投光タイミング算出プログラム。
請求項２に記載の投光タイミング算出プログラムであって、
前記走査線は、侵入者判定に必要な時間以内である周期にて形成されるリサジュ図形であることを特徴とする投光タイミング算出プログラム。
パルス光を二次元的に非線形走査する光走査装置であって、
最小投光間隔以上の時間間隔で前記パルス光を投光可能な投光手段と、
パルス光が投光される方向を非線形に走査する走査手段と、
走査領域内にある複数の目標投光位置の夫々について、目標投光位置の近傍にある走査線上の候補走査点を取得して代表走査点を選択し、該代表走査点を走査線が通過するタイミングを投光タイミングとし、時間的に隣接する投光タイミングの時間差が光走査装置の最小投光間隔より小さい場合に代表走査点を他の候補走査点に変更して、走査線が変更後の代表走査点を通過するタイミングを投光タイミングとして変更し、全ての投光タイミングについて、時間的に隣接する投光タイミングの時間差が最小投光間隔以上となる投光タイミングデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された投光タイミングデータに応じて前記投光手段の投光を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする光走査装置。
パルス光を所定周期にてリサジュ図形を形成するように非線形走査する光走査装置を用い、監視領域内に均等に分布した目標投光位置の近傍の走査点を走査線が通過するタイミングにてパルス光を投光する侵入者検出装置であって、
最小投光間隔以上の時間間隔で前記パルス光を投光可能な投光手段と、
前記パルス光が投光される方向を非線形に走査する走査手段と、
時間的に隣接する走査点に対する投光タイミングの時間差が前記光走査装置の最小投光間隔以上であり、前記所定周期内であって侵入者判定に必要な時間以内に全ての目標投光位置に対する投光を完了する投光タイミングデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された投光タイミングに応じて前記投光手段の投光を制御する制御手段と、
走査領域中の物体による反射光を受光する受光手段と、
受光データにより侵入者を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする侵入者検出装置。