JP2017195569A - Monitoring system - Google Patents

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杭迫 真奈美
Manami Kuiseko
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow for remote monitoring even in the night, by using a small and inexpensive sensor having a large number of pixels, and a light source suitable for lighting, and performing lighting and shooting simultaneously with small configuration.SOLUTION: A monitoring system 1 has a wide-angle taking lens 11, an imaging sensor 4, a laser light source 2, and a lighting optical system 3. The imaging sensor 4 has sensitivity in at least one wavelength region of visible light and near infrared light, and taking a picture of a shooting target at a position separated by a distance of 100-300 m, via the wide-angle taking lens 11. The laser light source 2 emits laser light having an intensity peak in a wavelength region where the imaging sensor 4 has sensitivity. The wide-angle taking lens 11 also serves as a part of the lighting optical system 3. The lighting optical system 3 has a laser light scanning mechanism 14 for shifting the lighting position of laser light lighting via the wide-angle taking lens 11, in order, by scanning the laser light emitted from the laser light source 2 and incident on the wide-angle taking lens 11.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えばカメラを用いて物体を撮影し、監視する監視システムに関するものである。   The present invention relates to a monitoring system that photographs and monitors an object using, for example, a camera.

従来から、カメラを用いて物体を撮影するシステムとして、例えば特許文献1〜4に開示されたものがある。特許文献1のシステムは、パルスレーザで空間中の微粒子を照明して撮影することにより、大気中のエアロゾルの密度分布等の情報を、簡易に比較的高い信頼性で得るものである。このシステムでは、投光系(パルスレーザを出射する照明部を含む)と受光系(パルスレーザの動作を検知するための光電センサを含む)とを数十km離して配置し、パルスレーザを走査しながら空間中の微粒子を撮影するようにしている。   Conventionally, as a system for photographing an object using a camera, there are those disclosed in Patent Documents 1 to 4, for example. The system of Patent Document 1 obtains information such as the density distribution of aerosol in the atmosphere easily and with relatively high reliability by illuminating and photographing fine particles in space with a pulse laser. In this system, a light projecting system (including an illumination unit that emits a pulse laser) and a light receiving system (including a photoelectric sensor for detecting the operation of the pulse laser) are arranged tens of kilometers apart, and the pulse laser is scanned. While taking pictures of fine particles in the space.

特許文献2では、パルスレーザを走査して、測定範囲にある測定対象物までの測距を行い、少なくとも測距結果に基づいて3次元データを演算する3次元レーザスキャナにおいて、測定範囲を少なくとも2以上の区画に分割して、各区画ごとに撮影して部分画像を取得し、各部分画像を合成して測定範囲のパノラマ画像を作成するようにしている。このとき、合成される部分画像のうち、少なくとも測定対象物を含む区画の画像は、最適な撮像条件で撮影されている。これにより、測定対象物がパノラマ画像のどの位置にある場合でも、測定対象物について高画質の画像が得られるようにしている。   In Patent Document 2, a 3D laser scanner that scans a pulse laser to measure a distance to a measurement object in a measurement range and calculates three-dimensional data based on at least the distance measurement result has at least 2 measurement ranges. The image is divided into the above sections, each partial image is captured to acquire a partial image, and the partial images are combined to create a panoramic image of the measurement range. At this time, of the partial images to be combined, at least the image of the section including the measurement object is taken under the optimum imaging condition. As a result, a high-quality image can be obtained for the measurement object regardless of the position of the measurement object in the panoramic image.

特許文献3は、画像投影装置と撮像装置とを一体化した装置を開示している。この装置では、半導体レーザから出射されるレーザ光を走査して画像を投影する構成において、投影光を利用して対象物までの距離を測定して焦点位置を調整し、対象物を撮影するようにしている。   Patent Document 3 discloses an apparatus in which an image projection apparatus and an imaging apparatus are integrated. In this apparatus, in a configuration in which a laser beam emitted from a semiconductor laser is scanned to project an image, the distance to the object is measured using the projection light, the focal position is adjusted, and the object is photographed. I have to.

特許文献4は、小型のプロジェクタで撮影も行えるシステムを開示している。プロジェクタとしてシステムを使用するときは、光源(例えばレーザ発光素子)からの光が水平走査ミラーおよび垂直走査ミラーによって2次元方向に走査されて、2次元のマイクロミラーアレイ(例えばDMD;デジタルマイクロミラーデバイス)に入射する。マイクロミラーアレイでは、各画素に対応するミラーの角度が投影画像に応じて切り替えられ、所定のミラーで反射された光のみが、投影光学系を介してスクリーンに照射される。一方、システムを撮像装置として使用するときは、上記の投影光学系を撮像光学系として利用する。すなわち、投影光学系を介して入射する被写体からの光が、マイクロミラーアレイに入射する。このとき、マイクロミラーアレイの各ミラーは、全て同一方向を向くように(同一角度に)制御され、全体で1枚のミラーとして働く。マイクロミラーアレイで反射された光は、2次元撮像デバイスにて受光される。   Patent Document 4 discloses a system that can perform photographing with a small projector. When the system is used as a projector, light from a light source (for example, a laser light emitting element) is scanned in a two-dimensional direction by a horizontal scanning mirror and a vertical scanning mirror, and a two-dimensional micromirror array (for example, DMD; digital micromirror device). ). In the micromirror array, the angle of the mirror corresponding to each pixel is switched according to the projection image, and only the light reflected by the predetermined mirror is irradiated onto the screen via the projection optical system. On the other hand, when the system is used as an imaging apparatus, the projection optical system is used as an imaging optical system. That is, light from a subject incident through the projection optical system enters the micromirror array. At this time, all the mirrors of the micromirror array are controlled so as to be directed in the same direction (at the same angle), and work as one mirror as a whole. The light reflected by the micromirror array is received by the two-dimensional imaging device.

特開2014−219330号公報(請求項1、段落〔0009〕、〔0018〕等参照)JP 2014-219330 A (refer to claim 1, paragraphs [0009], [0018], etc.) 特開2012−185053号公報(請求項5、段落〔0019〕、図4等参照)JP 2012-185053 A (refer to claim 5, paragraph [0019], FIG. 4 etc.) 特開2010−085472号公報(請求項1、段落〔0021〕、〔0043〕、〔0044〕、図1、図7等参照)JP 2010-085472 A (refer to claim 1, paragraphs [0021], [0043], [0044], FIG. 1, FIG. 7, etc.) 特開2003−186112号公報(請求項4、10、段落〔0065〕〜〔0067〕、〔0073〕、図14等参照)JP 2003-186112 A (refer to claims 4, 10, paragraphs [0065] to [0067], [0073], FIG. 14)

ところで、近年では、建造物や公共施設(以下、単に建物とも称する)への不審者や不審物の侵入を、昼夜を問わずに監視できる監視システムの利用が増えている。従来、建物への不審者の侵入監視は、近距離撮影によるものがほとんどであった。建物の内部や外部でも、数m〜20m程度の近距離での監視、つまり、照明光が届く監視では、例えばハロゲンランプやLED(発光ダイオード)の光を照明光として利用したカメラや、焦電センサなどの熱センサが使用されてきた。これらのカメラや熱センサは、大量生産されるようになり、安価になってきたため、監視システムを安価に構築できる利点がある。   By the way, in recent years, the use of a monitoring system that can monitor the intrusion of a suspicious person or a suspicious object into a building or a public facility (hereinafter also simply referred to as a building) day or night is increasing. Conventionally, intrusion monitoring of a suspicious person into a building has been mostly based on short-distance shooting. For monitoring within a short distance of several meters to 20 meters inside or outside of a building, that is, monitoring where illumination light reaches, for example, a camera that uses light from a halogen lamp or LED (light emitting diode) as illumination light, or pyroelectric Thermal sensors such as sensors have been used. Since these cameras and thermal sensors have been mass-produced and become inexpensive, there is an advantage that a monitoring system can be constructed at a low cost.

一方、最近では、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)やドローンと呼ばれる無人飛行機などが、建物の敷地内に侵入する問題が起こってきている。これらの無人飛行機は、大きさが30cm〜1m四方と小さく、飛行速度は時速50km程度と速いため、従来の近距離監視用のカメラや熱センサを利用する近距離の監視では、無人飛行機を捉えるのが困難である。このため、建物から100m〜300m程度の距離だけ離れた遠方を、建物の近くに設置したカメラで監視し、遠方を飛行する無人飛行機を検知することが必要となってきている。併せて、建物に侵入しようとする不審者についても、上記カメラで監視できるようにすることが必要となってきている。   On the other hand, recently, there has been a problem that UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) and unmanned airplanes called drones invade into the premises of buildings. Since these unmanned airplanes are as small as 30 cm to 1 m square and the flight speed is as fast as about 50 km / h, conventional short-distance monitoring cameras and thermal sensors can be used to capture unmanned airplanes. Is difficult. For this reason, it is necessary to monitor a distant place away from the building by a distance of about 100 m to 300 m with a camera installed near the building and detect an unmanned airplane flying in the distance. At the same time, it is necessary to be able to monitor a suspicious person who tries to enter a building with the camera.

しかし、例えば夜間において、建物から100m〜300m程度の距離だけ離れた遠方の不審者や、無人飛行機などの不審物の有無を監視する場合、ハロゲンランプやLEDなどの安価な照明では、光量が足りない。   However, for example, when monitoring the presence of suspicious objects such as distant suspicious people away from the building at a distance of about 100 m to 300 m or unmanned airplanes at night, inexpensive lights such as halogen lamps and LEDs are sufficient. Absent.

この点、中赤外または遠赤外センサなど、物体自身の温度を検知できるセンサは、照明が不要なため(照明なしでも温度によって物体を検知できるため)、夜間における遠方の監視に向いている。最近では、赤外線センサとして、非冷却センサであるマイクロボロメータやサーモパイルが安価で販売されるようになってきている。しかし、これらの中赤外または遠赤外センサは、画素数が数十個から数十万個のものしか存在しない。これは、センサの製造技術が発達していないことと、中赤外から遠赤外の波長域は3〜14μmと長いため、回折効果により解像力が低下しないために1個の画素サイズを10μm以下にすることができないこととに関係する。   In this regard, sensors that can detect the temperature of the object itself, such as mid-infrared or far-infrared sensors, are suitable for remote monitoring at night because they do not require lighting (because they can detect objects by temperature without lighting). . Recently, as an infrared sensor, a microbolometer and a thermopile, which are non-cooling sensors, have been sold at low cost. However, these mid-infrared or far-infrared sensors have only tens to hundreds of thousands of pixels. This is because the sensor manufacturing technology is not developed and the wavelength range from the mid-infrared to the far-infrared is as long as 3 to 14 μm, so that the resolution does not decrease due to the diffraction effect, so one pixel size is 10 μm or less. Related to things that cannot be done.

製造技術が向上して、画素数の多い中赤外または遠赤外センサを製造できるようになったとしても、センサのサイズは巨大となり、これに伴って、使用するレンズも大きくなり、硝材も特殊なものが必要となる。その結果、上記レンズはかなり高額なものとなる。このため、遠方の監視において、中赤外または遠赤外センサを用いたシステムは、現実的ではない。また、中赤外または遠赤外センサにて撮影された画像は温度情報であるため、上記画像から撮影物体の形状を判断することは困難であり、上記画像に基づく不審者や不審物の特定が困難になる。   Even if the manufacturing technology is improved and it becomes possible to manufacture a mid-infrared or far-infrared sensor with a large number of pixels, the size of the sensor becomes enormous. Special things are required. As a result, the lens is quite expensive. For this reason, a system using a mid-infrared or far-infrared sensor is not realistic in remote monitoring. In addition, since the image captured by the mid-infrared or far-infrared sensor is temperature information, it is difficult to determine the shape of the captured object from the image, and the suspicious person or suspicious object based on the image is identified. Becomes difficult.

以上のことを考えると、遠方の監視においては、安価で画素数が多く、小型のセンサを使った監視システムを実現することが望まれる。   Considering the above, it is desired to realize a monitoring system using a small sensor that is inexpensive and has a large number of pixels in remote monitoring.

また、遠方の物体を照明するには、強力な光源が必要となる。強力な光源として、例えば可視光を出射する光源を考えた場合、サーチライトに使われるハロゲンランプを用いることができる。しかし、夜間での監視中、常にサーチライトを点灯しておくと、消費電力が増大する。さらに、照明光学系と撮影光学系とを全く別々に構成したのでは、システム全体が大型化する可能性がある。また、例えば夜間の監視においては、照明と撮影とを同時に行う必要がある(周囲が暗いため、物体を照明した状態で撮影する必要がある)。   In addition, a powerful light source is required to illuminate distant objects. As a powerful light source, for example, when a light source that emits visible light is considered, a halogen lamp used for a searchlight can be used. However, if the searchlight is always turned on during nighttime monitoring, power consumption increases. Furthermore, if the illumination optical system and the photographing optical system are configured completely separately, the entire system may be increased in size. In addition, for example, in nighttime monitoring, it is necessary to perform illumination and photographing at the same time (because the surroundings are dark, it is necessary to photograph in an illuminated state).

したがって、遠方を監視するシステムにおいては、照明に用いる光源を適切に選定するとともに、小型の構成で、照明と撮影とを同時に行うことができるシステムを実現することが望まれる。   Therefore, in a system for monitoring a distant place, it is desired to appropriately select a light source used for illumination and to realize a system capable of simultaneously performing illumination and photographing with a small configuration.

なお、上述した特許文献1〜4の構成を、遠方を監視するシステムに適用することは、以下の点で困難と考えられる。特許文献1では、投光系と受光系とを数十km離して配置するため、特許文献1の構成を監視システムに適用すると、システム全体が大型化する。また、建物の敷地外に投光系または受光系を設置することが想定され(互いの離間距離が長距離であるため)、この場合は、設置場所の所有者の合意が必要となり、現実的ではない。特許文献2では、測定範囲を分割した各区画ごとに撮影して部分画像を取得するため、撮影のタイミングは、各区画ごとに異なる。したがって、例えば時速50kmの高速で移動している物体を監視する場合でも、その物体が所望の区画に入るタイミングと上記区画を撮影するタイミングとが一致していないと物体を検知することができず、物体を見逃してしまう可能性が高い。特許文献3では、画像投影装置と撮像装置とが同じ装置で実現されているが、投影光学系と撮像光学系とは別々に構成されており、システムの大型化が懸念される。特許文献4では、投影光学系を撮影光学系としても用いているが、投影時と撮影時とでマイクロミラーデバイスの動作が異なるため、投影と撮影とを同時に行うことができず、特に照明と撮影とを同時に行う必要がある夜間の監視ができない。   In addition, it is thought that it is difficult to apply the structure of the patent documents 1-4 mentioned above to the system which monitors a distant place in the following points. In Patent Document 1, since the light projecting system and the light receiving system are arranged at a distance of several tens of kilometers, when the configuration of Patent Document 1 is applied to a monitoring system, the entire system becomes large. In addition, it is assumed that a light emitting system or a light receiving system is installed outside the building premises (because the distance between each other is a long distance). is not. In Patent Document 2, since a partial image is acquired by shooting for each section into which the measurement range is divided, the shooting timing is different for each section. Therefore, for example, even when an object moving at a high speed of 50 km / h is monitored, the object cannot be detected if the timing at which the object enters the desired section does not match the timing at which the section is photographed. There is a high possibility of missing an object. In Patent Document 3, the image projection device and the imaging device are realized by the same device, but the projection optical system and the imaging optical system are configured separately, and there is a concern about an increase in the size of the system. In Patent Document 4, the projection optical system is also used as a photographing optical system. However, since the operation of the micromirror device is different between the projection and the photographing, the projection and the photographing cannot be performed at the same time. Nighttime monitoring that requires simultaneous shooting is not possible.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、安価で画素数が多い小型のセンサと、照明に適切な光源とを用いて、遠方を監視できるとともに、小型の構成で、照明と撮影とを同時に行って、夜間でも遠方を監視できる監視システムを提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to monitor a distant place by using a small sensor with a small number of pixels and a light source suitable for illumination. Thus, it is an object of the present invention to provide a monitoring system capable of monitoring a distant place even at night by performing illumination and photographing at the same time.

本発明の一側面に係る監視システムは、対角半画角ωが30°以上で、像側がほぼテレセントリックである広角撮影レンズと、可視光および近赤外光の少なくとも一方の波長域に感度を有し、100m以上300m以下の距離だけ離れた位置にある撮影対象を、前記広角撮影レンズを介して撮影する撮像センサと、前記撮像センサが感度を有する前記波長域に強度ピークを持つレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射される前記レーザ光を、前記撮影対象側に導く照明光学系とを備え、前記広角撮影レンズは、前記照明光学系の一部を兼ねており、前記照明光学系は、前記レーザ光源から出射されて前記広角撮影レンズに入射する前記レーザ光を走査することにより、前記広角撮影レンズを介して前記撮像センサが撮影している前記撮影対象の撮影範囲内で、前記広角撮影レンズを介して前記撮影範囲の一部を照明する前記レーザ光の照明位置を順にシフトさせるレーザ光走査機構を有している。   A monitoring system according to one aspect of the present invention has a sensitivity to at least one wavelength region of visible light and near-infrared light, and a wide-angle photographing lens whose diagonal half field angle ω is 30 ° or more and whose image side is almost telecentric. An imaging sensor that captures an imaging object at a distance of 100 m or more and 300 m or less via the wide-angle imaging lens, and a laser beam having an intensity peak in the wavelength region where the imaging sensor is sensitive. A laser light source that emits, and an illumination optical system that guides the laser light emitted from the laser light source to the imaging target side, and the wide-angle imaging lens also serves as a part of the illumination optical system, The illumination optical system scans the laser light emitted from the laser light source and incident on the wide-angle photographing lens, so that the imaging sensor photographs through the wide-angle photographing lens. And a laser beam scanning mechanism that sequentially shifts the illumination position of the laser beam that illuminates a part of the imaging range via the wide-angle imaging lens within the imaging range of the imaging target.

可視または近赤外の波長域に感度を有する撮像センサは、中赤外または遠赤外センサに比べて安価であり、1画素のサイズが小さいために画素数が多くても小型である。また、撮影対象の照明は、レーザ光源を用いて行われる。レーザ光源は、可視または近赤外の波長域に強度ピークを有するレーザ光を出射する。このとき、レーザ光源は、平行で位相および波長が揃った光束をレーザ光として作り出すことができるため、1000W程度のレーザ光で500m程度の遠方を照射して、遠方の撮影対象を照明することができる。したがって、上記レーザ光源を用いることにより、100m以上300m以下の距離だけ離れた撮影対象を、サーチライトを用いる場合に比べて低消費電力で照明することができる。また、撮像センサによる撮影対象の撮影は、広角撮影レンズを介して行われるが、広角撮影レンズは、対角半画角ωが30°以上であるため、広い範囲を一度に撮影することができる。   An imaging sensor having sensitivity in the visible or near-infrared wavelength region is less expensive than the mid-infrared or far-infrared sensor, and is small even if the number of pixels is large because the size of one pixel is small. Further, the illumination of the imaging target is performed using a laser light source. The laser light source emits laser light having an intensity peak in the visible or near infrared wavelength region. At this time, since the laser light source can produce a parallel light beam having a uniform phase and wavelength as laser light, it is possible to illuminate a distant object to be photographed by irradiating a distant object of approximately 500 m with a laser light of approximately 1000 W. it can. Therefore, by using the laser light source, it is possible to illuminate a subject to be photographed separated by a distance of 100 m or more and 300 m or less with lower power consumption than when using a searchlight. In addition, the subject to be photographed by the imaging sensor is photographed through a wide-angle photographing lens, but the wide-angle photographing lens has a diagonal half angle of view ω of 30 ° or more, so that a wide range can be photographed at a time. .

また、広角撮影レンズは、像側がほぼテレセントリックであるため、広角撮影レンズが、照明光学系の一部を兼ねる構成を容易に実現することが可能となる。つまり、広角撮影レンズが像側テレセントリックであると、レンズバックを十分に確保できるため、例えば、広角撮影レンズと撮像センサとの間に光路合成部材を配置して、照明光学系の光路(レーザ光の光路)と撮影光学系の光路(撮影対象側から広角撮影レンズを介して撮像センサに入射する光の光路)とを合成し、レーザ光を広角撮影レンズを介して撮影対象側に導くことが可能となる。このように、広角撮影レンズが照明光学系の一部を兼ねることにより、システムの構成が簡素化され、システムの小型化を実現できる。また、広角撮影レンズが照明光学系の一部を兼ねることで、広角撮影レンズを介して撮影対象をレーザ光で照明しながら、広角撮影レンズを介して撮影対象の撮影も同時に行うことができる。これにより、照明が必要となる夜間でも、撮影対象を監視することができる。   In addition, since the wide-angle photographing lens is almost telecentric on the image side, it is possible to easily realize a configuration in which the wide-angle photographing lens also serves as a part of the illumination optical system. That is, if the wide-angle shooting lens is image-side telecentric, a sufficient lens back can be secured. Therefore, for example, an optical path combining member is disposed between the wide-angle shooting lens and the image sensor, and the optical path of the illumination optical system (laser light) And the optical path of the imaging optical system (the optical path of light incident on the imaging sensor from the imaging target side via the wide-angle imaging lens) and the laser beam is guided to the imaging target side via the wide-angle imaging lens. It becomes possible. As described above, the wide-angle photographing lens also serves as a part of the illumination optical system, whereby the system configuration is simplified and the system can be downsized. Further, since the wide-angle photographing lens also serves as a part of the illumination optical system, it is possible to simultaneously photograph the photographing object through the wide-angle photographing lens while illuminating the photographing object with the laser light through the wide-angle photographing lens. Thereby, it is possible to monitor the photographing object even at night when illumination is required.

また、レーザ光は、照明範囲が狭く、広角撮影レンズを介して撮影している範囲の一部しか照明できない。しかし、レーザ光走査機構により、レーザ光を走査して、レーザ光の照明位置を順にシフトさせることにより、撮像センサでは、各照明位置で撮影された画像を1フレーム分だけ足し合わせて、1つの明るい広角の撮影画像を得ることができる。したがって、照明範囲の狭いレーザ光を照明に用いる構成であっても、広角の撮影画像を得て、遠方を監視することができる。つまり、可視光や近赤外光を受光する、安価で画素数が多い小型の撮像センサと、照明範囲の狭いレーザ光を出射するレーザ光源とを用いた構成であっても、遠方を監視することができる。   Further, the laser light has a narrow illumination range, and can illuminate only a part of the range photographed through the wide-angle photographing lens. However, the laser beam scanning mechanism scans the laser beam and sequentially shifts the illumination position of the laser beam, so that the image sensor adds the images taken at each illumination position by one frame and adds one image. A bright wide-angle shot image can be obtained. Therefore, even in a configuration in which laser light with a narrow illumination range is used for illumination, a wide-angle captured image can be obtained and a distant place can be monitored. In other words, even in a configuration using a small-sized imaging sensor that receives visible light and near-infrared light and that is inexpensive and has a large number of pixels, and a laser light source that emits laser light with a narrow illumination range, remote monitoring is performed. be able to.

前記照明光学系は、前記レーザ光走査機構から出射される前記レーザ光の光路を、前記撮影対象側から前記広角撮影レンズを介して前記撮像センサに入射する光の光路と合成する光路合成部材をさらに有しており、前記光路合成部材を介して、前記レーザ光を前記広角撮影レンズに入射させてもよい。   The illumination optical system includes an optical path combining member that combines an optical path of the laser light emitted from the laser light scanning mechanism with an optical path of light incident on the imaging sensor from the imaging target side through the wide-angle imaging lens. In addition, the laser beam may be incident on the wide-angle photographing lens via the optical path combining member.

レーザ光走査機構から出射されるレーザ光は、光路合成部材および広角撮影レンズを介して撮影対象側に導かれ、撮影対象を照明する。この場合、広角撮影レンズは、撮影対象側からの光を撮像センサに導く撮影光学系を構成しながら、照明光学系の一部も兼ねることになる。つまり、光路合成部材を用いることにより、広角撮影レンズが照明光学系の一部を兼ねる構成を確実に実現することができる。   Laser light emitted from the laser light scanning mechanism is guided to the photographing target side through the optical path combining member and the wide-angle photographing lens to illuminate the photographing target. In this case, the wide-angle photographing lens constitutes a photographing optical system that guides light from the photographing target side to the image sensor, and also serves as a part of the illumination optical system. That is, by using the optical path combining member, it is possible to reliably realize a configuration in which the wide-angle photographing lens also serves as a part of the illumination optical system.

前記レーザ光走査機構は、前記レーザ光源の光出射側に配置される第1の平行平板と、前記第1の平行平板を回動させる平板回動機構とを有していてもよい。   The laser beam scanning mechanism may include a first parallel plate disposed on the light emission side of the laser light source and a plate rotation mechanism that rotates the first parallel plate.

平板回動機構によって、第1の平行平板を回動させることにより、第1の平行平板の内部でのレーザ光の屈折角を変化させて、第1の平行平板からのレーザ光の出射位置をシフトさせることができる。これにより、レーザ光を走査することができる。   By rotating the first parallel plate by the plate rotation mechanism, the refraction angle of the laser beam inside the first parallel plate is changed, and the emission position of the laser beam from the first parallel plate is changed. Can be shifted. Thereby, a laser beam can be scanned.

前記レーザ光走査機構は、前記レーザ光源からの前記レーザ光が垂直に入射するように位置する第2の平行平板と、前記第2の平行平板を、厚み方向に垂直な方向にスライドさせるスライド機構とを有しており、前記第2の平行平板の対向する2面であって、前記レーザ光の入射面および出射面は、それぞれ回折面であり、前記各回折面の回折特性は、前記第2の平行平板の前記厚み方向に垂直なスライド方向において、前記レーザ光の入射位置によって回折角度が連続的に変化し、かつ、前記入射面に垂直に入射した前記レーザ光が前記出射面から垂直に出射されるように設定されていてもよい。   The laser beam scanning mechanism includes a second parallel plate that is positioned so that the laser beam from the laser light source is vertically incident, and a slide mechanism that slides the second parallel plate in a direction perpendicular to the thickness direction. The laser light incident surface and the light exit surface are diffractive surfaces, respectively, and the diffraction characteristics of the diffractive surfaces are In the sliding direction perpendicular to the thickness direction of the two parallel plates, the diffraction angle continuously changes depending on the incident position of the laser beam, and the laser beam incident perpendicularly to the incident surface is perpendicular to the emission surface. It may be set to be emitted.

第2の平行平板は、レーザ光の入射位置によって回折角度が異なる特性を有しているため、スライド機構によって第2の平行平板をスライドさせることにより、第2の平行平板の入射面に垂直に入射して、出射面から垂直に出射されるレーザ光を、第2の平行平板のスライド量に応じて、スライド方向にシフトさせることができ、これによって、レーザ光を走査することができる。   Since the second parallel plate has a characteristic that the diffraction angle varies depending on the incident position of the laser beam, the second parallel plate is slid vertically by the slide mechanism so as to be perpendicular to the incident surface of the second parallel plate. The laser beam incident and emitted perpendicularly from the exit surface can be shifted in the sliding direction in accordance with the sliding amount of the second parallel plate, whereby the laser beam can be scanned.

前記レーザ光走査機構は、音響光学素子と、前記音響光学素子の結晶に超音波を与える第1の駆動回路とを有しており、前記第1の駆動回路は、前記音響光学素子の前記結晶に与える超音波の振動数を変化させることにより、前記音響光学素子に入射する前記レーザ光の回折角度を変化させて、前記レーザ光を出射させてもよい。   The laser beam scanning mechanism includes an acoustooptic device and a first drive circuit that applies ultrasonic waves to the crystal of the acoustooptic device, and the first drive circuit includes the crystal of the acoustooptic device. The laser beam may be emitted by changing the diffraction angle of the laser beam incident on the acoustooptic device by changing the frequency of the ultrasonic wave applied to the acoustooptic device.

音響光学素子にて、レーザ光の回折角度を変化させることにより、音響光学素子からのレーザ光の出射位置をシフトさせることができる。これにより、レーザ光を走査することができる。   By changing the diffraction angle of the laser beam in the acoustooptic device, the emission position of the laser beam from the acoustooptic device can be shifted. Thereby, a laser beam can be scanned.

前記レーザ光走査機構は、平面ミラーと、回転放物面ミラーと、前記平面ミラーを回動させるミラー回動機構とを有しており、前記平面ミラーの回動中心は、前記回転放物面ミラーの焦点位置にあり、前記平面ミラーは、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記回動中心にて反射させて、前記回転放物面ミラーに導き、前記ミラー回動機構は、前記平面ミラーの回動によって、前記回転放物面ミラーに入射する前記レーザ光の入射位置を変化させてもよい。   The laser beam scanning mechanism includes a plane mirror, a rotary paraboloid mirror, and a mirror rotation mechanism that rotates the plane mirror, and the rotation center of the plane mirror is the rotation paraboloid. At the focal position of the mirror, the plane mirror reflects the laser light from the laser light source at the rotation center and guides it to the rotating paraboloid mirror, and the mirror rotation mechanism includes the plane mirror The incident position of the laser beam incident on the rotary paraboloid mirror may be changed by rotating the lens.

ミラー回動機構によって平面ミラーを回動させることにより、平面ミラーで反射されたレーザ光の、回転放物面ミラーに入射する位置が変化する。このとき、平面ミラーの回動中心は、回転放物面ミラーの焦点位置にあるため、平面ミラーがどの回動位置にあっても、平面ミラーで反射されて回転放物面ミラーの各位置に入射したレーザ光は、そこで反射されて同一方向に(互いに平行な方向に)出射される。つまり、この場合、平面ミラーの回動位置に応じて、回転放物面ミラーにて反射されるレーザ光の高さ(平面ミラーに入射する前のレーザ光の光路からの距離)が変化する。これにより、レーザ光を上記高さ方向に走査することができる。   By rotating the plane mirror by the mirror rotation mechanism, the position of the laser beam reflected by the plane mirror entering the rotary paraboloid mirror is changed. At this time, since the center of rotation of the plane mirror is at the focal position of the rotary paraboloid mirror, the plane mirror is reflected by the plane mirror at each position of the rotary paraboloid mirror regardless of the rotation position of the plane mirror. The incident laser light is reflected there and emitted in the same direction (parallel to each other). That is, in this case, the height of the laser light reflected by the rotary paraboloid mirror (the distance from the optical path of the laser light before entering the flat mirror) changes according to the rotation position of the flat mirror. Thereby, a laser beam can be scanned in the said height direction.

前記レーザ光走査機構は、音響光学素子と、回転放物面ミラーと、前記音響光学素子の結晶に超音波を与える第2の駆動回路とを有しており、前記音響光学素子の一部は、前記回転放物面ミラーの焦点位置にあり、前記音響光学素子は、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記一部にて回折反射させて、前記回転放物面ミラーに導き、前記第2の駆動回路は、前記音響光学素子の前記結晶に与える超音波の振動数を変化させることにより、前記レーザ光の回折角度を変化させて、前記回転放物面ミラーに入射する前記レーザ光の入射位置を変化させてもよい。   The laser beam scanning mechanism includes an acoustooptic element, a rotating paraboloid mirror, and a second drive circuit that applies ultrasonic waves to the crystal of the acoustooptic element, and a part of the acoustooptic element includes The acoustooptic device diffracts and reflects the laser light from the laser light source at the part and guides it to the rotary paraboloid mirror; The drive circuit changes the diffraction angle of the laser beam by changing the frequency of the ultrasonic wave applied to the crystal of the acoustooptic device, and enters the rotating paraboloidal mirror. The position may be changed.

第2の駆動回路によって音響光学素子の結晶に与える超音波の振動数を変化させることにより、音響光学素子で回折反射されるレーザ光の回折角度が変化し、これによって、回折反射されたレーザ光の回転放物面ミラーに入射する位置が変化する。このとき、レーザ光を回折反射する音響光学素子の一部は、回転放物面ミラーの焦点位置にあるため、音響光学素子の上記一部で反射されて回転放物面ミラーの各位置に入射したレーザ光は、そこで反射されて同一方向に(互いに平行な方向に)出射される。つまり、この場合、音響光学素子に与える超音波の振動数に応じて、回転放物面ミラーにて反射されるレーザ光の高さ(平面ミラーに入射する前のレーザ光の光路からの距離)が変化する。これにより、レーザ光を上記高さ方向に走査することができる。   By changing the frequency of the ultrasonic wave applied to the crystal of the acoustooptic device by the second drive circuit, the diffraction angle of the laser beam diffracted and reflected by the acoustooptic device is changed, whereby the diffracted and reflected laser beam is changed. The position of incidence on the paraboloidal mirror changes. At this time, a part of the acousto-optic element that diffracts and reflects the laser light is at the focal position of the rotary paraboloid mirror, and is reflected by the above-mentioned part of the acousto-optic element and enters each position of the rotary paraboloid mirror. The laser light thus reflected is reflected and emitted in the same direction (in a direction parallel to each other). That is, in this case, the height of the laser beam reflected by the rotary paraboloid mirror according to the frequency of the ultrasonic wave applied to the acoustooptic device (the distance from the optical path of the laser beam before entering the plane mirror). Changes. Thereby, a laser beam can be scanned in the said height direction.

前記レーザ光走査機構は、前記広角撮影レンズの光軸に垂直な面内で、前記レーザ光を互いに垂直な2方向に走査することが望ましい。この場合、レーザ光の照明位置が上記2方向(例えば水平方向、垂直方向)にシフトして物体を照明するため、1フレーム全体で、水平方向および垂直方向において明るい撮影画像を得ることができる。   The laser beam scanning mechanism preferably scans the laser beam in two directions perpendicular to each other within a plane perpendicular to the optical axis of the wide-angle imaging lens. In this case, since the illumination position of the laser light is shifted in the two directions (for example, the horizontal direction and the vertical direction) to illuminate the object, a bright captured image can be obtained in the horizontal direction and the vertical direction over the entire frame.

前記監視システムは、前記撮像センサにて撮影されて取得された画像の画像データに対して画像認識処理を行うことにより、不審者または不審物を認識する画像認識部をさらに備えていてもよい。   The monitoring system may further include an image recognition unit that recognizes a suspicious person or a suspicious object by performing an image recognition process on image data of an image captured and acquired by the imaging sensor.

画像認識部が画像認識処理を行うことにより、動物、植物、ごみなどの無害な物体と区別して、不審者または不審物を認識することができる。これにより、高度な監視を行うシステムを実現することができる。   By performing image recognition processing by the image recognition unit, it is possible to recognize a suspicious person or a suspicious object in distinction from harmless objects such as animals, plants, and garbage. Thereby, it is possible to realize a system for performing advanced monitoring.

前記監視システムは、前記レーザ光源をパルス発光させるとともに、前記パルス発光と同期して前記撮像センサのシャッタを駆動する制御部と、前記パルス発光によって出力されたレーザ光が前記撮影対象としての物体で反射されて前記撮像センサに入射するまでの時間を計測して、前記物体までの距離を測定する測距部とをさらに備えており、前記画像認識部は、前記画像認識処理の結果と、前記測距部にて測定された距離とに基づいて、不審者または不審物の存在の有無を判断することが望ましい。   The monitoring system is configured to cause the laser light source to emit light in a pulsed manner, and to drive a shutter of the imaging sensor in synchronization with the pulsed light emission, and the laser light output by the pulsed light emission is an object to be imaged. A distance measuring unit that measures a time until it is reflected and incident on the imaging sensor, and measures a distance to the object, and the image recognition unit includes the result of the image recognition process, and It is desirable to determine whether or not there is a suspicious person or a suspicious object based on the distance measured by the distance measuring unit.

例えば、撮影された物体の画像が小さい場合や、物体の形状がはっきりと認識できない場合でも、物体までの距離が分かれば、物体のおよその大きさが分かり、さらに、物体の形状も把握することが可能となる。したがって、画像認識部が、画像認識処理の結果と、測距部にて測定された物体までの距離とに基づいて、不審者または不審物の存在の有無を判断することにより、監視の精度を向上させて、より高度な監視を行うことが可能となる。   For example, even if the image of the photographed object is small or the shape of the object cannot be clearly recognized, if the distance to the object is known, the approximate size of the object can be known, and the shape of the object can also be grasped Is possible. Therefore, the image recognizing unit determines the presence or absence of a suspicious person or a suspicious object based on the result of the image recognition process and the distance to the object measured by the distance measuring unit. It is possible to improve and perform more advanced monitoring.

前記可視光の波長域は、450nm以上650nm以下であり、前記近赤外光の波長域は、780nm以上1000nm以下であってもよい。撮像センサが上記波長域の可視光および上記波長域の近赤外光の少なくとも一方に感度を有し、レーザ光源が上記波長域の少なくとも一方に強度ピークを持つレーザ光を出射する構成において、上述の効果を得ることができる。   The wavelength range of the visible light may be 450 nm or more and 650 nm or less, and the wavelength range of the near infrared light may be 780 nm or more and 1000 nm or less. In the configuration in which the imaging sensor is sensitive to at least one of visible light in the wavelength range and near-infrared light in the wavelength range, and the laser light source emits laser light having an intensity peak in at least one of the wavelength ranges. The effect of can be obtained.

レーザ光走査機構によってレーザ光を走査し、レーザ光の照明位置を順にシフトさせることにより、撮像センサでは、各照明位置で撮影された画像を1フレーム分だけ足し合わせて、1つの明るい広角の撮影画像を得ることができる。これにより、可視光や近赤外光を受光するセンサ、つまり、安価で画素数が多い小型の撮像センサと、照明範囲の狭いレーザ光を出射するレーザ光源とを用いた構成であっても、遠方を監視することができる。また、広角撮影レンズが照明光学系の一部を兼ねているため、小型のシステムを実現することができるとともに、照明と撮影とを同時に行って、夜間でも遠方を監視することができる。   By scanning the laser beam with the laser beam scanning mechanism and sequentially shifting the illumination position of the laser beam, the imaging sensor adds up the images captured at each illumination position by one frame and captures one bright wide-angle image. An image can be obtained. Thereby, even in a configuration using a sensor that receives visible light and near-infrared light, that is, a small-sized imaging sensor that is inexpensive and has a large number of pixels, and a laser light source that emits laser light with a narrow illumination range, You can monitor far away. In addition, since the wide-angle photographing lens also serves as a part of the illumination optical system, it is possible to realize a compact system and to monitor far away at night by performing illumination and photographing at the same time.

本発明の実施の一形態に係る監視システムの主要部の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the principal part of the monitoring system which concerns on one Embodiment of this invention. 上記監視システムの他の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other structure of the said monitoring system. 本発明の他の実施の形態に監視システムに適用されるレーザ光走査機構の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the laser beam scanning mechanism applied to the monitoring system in other embodiment of this invention. 上記レーザ光走査機構の平行平板の各面の回折特性を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the diffraction characteristic of each surface of the parallel plate of the said laser beam scanning mechanism. 上記レーザ光走査機構の他の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other structure of the said laser beam scanning mechanism. 本発明のさらに他の実施の形態に係る監視システムに適用されるレーザ光走査機構の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the laser beam scanning mechanism applied to the monitoring system which concerns on further another embodiment of this invention. 上記レーザ光走査機構の他の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other structure of the said laser beam scanning mechanism. 本発明のさらに他の実施の形態に係る監視システムの主要部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the principal part of the monitoring system which concerns on further another embodiment of this invention. 上記監視システムにおける動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation | movement in the said monitoring system.

本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をA〜Bと表記した場合、その数値範囲に下限Aおよび上限Bの値は含まれるものとする。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present specification, when the numerical range is expressed as A to B, the numerical value range includes the values of the lower limit A and the upper limit B.

〔用語について〕
最初に、本明細書で使用する主な用語の定義を以下に示す。
遠赤外(光):主に波長7μm以上14μm以下の範囲の放射光を言う。ちなみに、人や動物の体温は、波長8μm以上12μm以下の放射光である。
中赤外(光):主に波長2.5μm以上7μm未満の範囲の放射光を言う。
近赤外(光):主に波長700nm以上2500nm未満の範囲の放射光を言い、特に、波長780nm以上1000nm以下の範囲の放射光を指す。
可視(光):主に波長400nm以上700nm未満の範囲の放射光を言い、特に、波長450nm以上650nm以下の範囲の放射光を指す。
物体検知:音や画像から、そこにある物体が存在することを感知する。
物体認知:音や画像から、存在している物体が何であるかを判断する。
監視:警備しているエリアの内外に不審者や不審物があるかどうかを注視している状態を指す。
画像認識:予め決められた特徴と合致するものを画像の中から見つけ出すことを言う。
テレセントリック:レンズ系の瞳中心を通る中央光線が軸上でも軸外でも光軸に平行な状態を言う。結像側または縮小側で中央光線がすべて光軸と平行な場合は、特に像側テレセントリックと言う。瞳の周辺を通る光線は必ずしも光軸に平行ではなく、平行光束とは異なる。
[Terminology]
First, definitions of main terms used in the present specification are shown below.
Far-infrared (light): Refers mainly to radiation in the wavelength range of 7 μm to 14 μm. Incidentally, the body temperature of humans and animals is radiated light having a wavelength of 8 μm or more and 12 μm or less.
Mid-infrared (light): Refers mainly to radiation in the wavelength range of 2.5 μm or more and less than 7 μm.
Near-infrared (light): Refers mainly to radiated light having a wavelength in the range of 700 nm to less than 2500 nm, and particularly refers to radiated light having a wavelength in the range of 780 nm to 1000 nm.
Visible (light): Refers mainly to the emitted light in the wavelength range of 400 nm to less than 700 nm, and particularly refers to the emitted light in the wavelength range of 450 nm to 650 nm.
Object detection: The presence of an object is detected from sound and images.
Object recognition: Judge what an existing object is from sound and images.
Surveillance: A state in which attention is paid to whether there are suspicious persons or suspicious objects inside or outside the guarded area.
Image recognition: Refers to finding an image that matches a predetermined feature from an image.
Telecentric: A state where the central ray passing through the center of the pupil of the lens system is parallel to the optical axis both on and off axis. When the central ray is all parallel to the optical axis on the image forming side or the reduction side, it is particularly called image side telecentric. The light beam passing through the periphery of the pupil is not necessarily parallel to the optical axis, and is different from the parallel light flux.

〔実施の形態1〕
図1は、本実施形態の監視システム1の主要部の構成を示す説明図である。監視システム1は、レーザ光源2と、照明光学系3と、撮像センサ4とを有している。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of the monitoring system 1 of the present embodiment. The monitoring system 1 includes a laser light source 2, an illumination optical system 3, and an image sensor 4.

レーザ光源2は、例えば近赤外の波長域(例えば波長900nm付近)に強度ピークを持つレーザ光を出射する光源である。レーザ光源2は、撮像センサ4が感度を有する波長域に強度ピークを持つレーザ光を出射する光源であれば、どのような光源で構成されてもよい(どのような波長のレーザ光を出射してもよい)。したがって、撮像センサ4が可視光の波長域に感度を有している場合、レーザ光源2は、可視光の波長域に強度ピークを持つレーザ光を出射する光源で構成されればよい。また、撮像センサ4が可視光および近赤外の両方の波長域に感度を有している場合、レーザ光源2は、可視光の波長域に強度ピークを持つレーザ光を出射する光源と、近赤外の波長域に強度ピークを持つレーザ光を出射する光源とを併用して構成されればよい。レーザ光源2は、約1000Wの出力で略平行光束を出射する。   The laser light source 2 is a light source that emits laser light having an intensity peak in a near-infrared wavelength region (for example, near a wavelength of 900 nm), for example. The laser light source 2 may be composed of any light source as long as it emits laser light having an intensity peak in a wavelength range in which the image sensor 4 has sensitivity (emits laser light of any wavelength. May be). Therefore, when the imaging sensor 4 has sensitivity in the visible light wavelength region, the laser light source 2 may be configured by a light source that emits laser light having an intensity peak in the visible light wavelength region. Further, when the imaging sensor 4 has sensitivity in both visible light and near-infrared wavelength regions, the laser light source 2 includes a light source that emits laser light having an intensity peak in the visible light wavelength region, What is necessary is just to comprise in combination with the light source which radiate | emits the laser beam which has an intensity peak in an infrared wavelength range. The laser light source 2 emits a substantially parallel light beam with an output of about 1000 W.

撮像センサ4は、可視光および近赤外光の少なくとも一方の波長域に感度を有し、100m以上300m以下の距離だけ離れた撮影対象を、後述する広角撮影レンズ11を介して撮影する。   The imaging sensor 4 has sensitivity in at least one wavelength region of visible light and near-infrared light, and captures an imaging target separated by a distance of 100 m or more and 300 m or less via a wide-angle imaging lens 11 described later.

なお、撮像センサ4の撮影対象には、物体などの有体物、空間などの無体物が含まれ、上記の物体には、無人飛行機などの不審物や、不審者などが含まれる。ここでは、説明の理解をしやすくするため、撮影対象を物体(例えば無人飛行機)として説明する。なお、上記物体が空中に存在していない場合(不審物が存在していない場合)、撮影対象は撮像センサ4から上記距離だけ離れた位置にある一定範囲の空間となり、撮像センサ4は上記空間を撮影対象として撮影することになる。以上のことから、以下で登場する「物体」は、適宜「撮影対象」に読み替えることができるものとする。   Note that the imaging target of the imaging sensor 4 includes tangible objects such as objects, and intangible objects such as spaces, and the objects include suspicious objects such as unmanned airplanes and suspicious persons. Here, in order to facilitate understanding of the description, the imaging target is described as an object (for example, an unmanned airplane). When the object does not exist in the air (when there is no suspicious object), the object to be imaged is a space in a certain range at a position away from the image sensor 4 by the distance, and the image sensor 4 Is taken as a subject to be photographed. From the above, it is assumed that “object” appearing below can be appropriately read as “photographing object”.

撮像センサ4は、例えば250万画素を有する、対角1/6インチのセンサであり、可視から近赤外の波長域に感度を持っている。このような撮像センサ4としては、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)といった一般的なイメージセンサを用いることができる。撮像センサ4は、後述するレーザ光走査機構4における30Hzまたは60Hzの駆動周波数に対応して、100m以上300m以下だけ離れた物体を、広角撮影レンズ11を介して撮影する。例えば、200m遠方の30cm四方の物体は、撮像センサ4において1.5画素×1.5画素の領域で撮影される。なお、撮像センサ4における1画素の大きさは、例えば3μm×3μmである。   The imaging sensor 4 is, for example, a 1/6 inch diagonal sensor having 2.5 million pixels, and has sensitivity in the visible to near-infrared wavelength region. As such an image sensor 4, a general image sensor such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) can be used. The imaging sensor 4 captures an object separated by 100 m or more and 300 m or less via the wide-angle imaging lens 11 in accordance with a driving frequency of 30 Hz or 60 Hz in a laser beam scanning mechanism 4 described later. For example, a 30 cm square object 200 m away is photographed by the image sensor 4 in an area of 1.5 pixels × 1.5 pixels. Note that the size of one pixel in the image sensor 4 is, for example, 3 μm × 3 μm.

照明光学系3は、レーザ光源2から出射されるレーザ光を、物体側に導く光学系であり、広角撮影レンズ11と、光路合成プリズム12と、凹レンズ13と、レーザ光走査機構14とを有している。   The illumination optical system 3 is an optical system that guides laser light emitted from the laser light source 2 to the object side, and includes a wide-angle photographing lens 11, an optical path synthesis prism 12, a concave lens 13, and a laser light scanning mechanism 14. doing.

広角撮影レンズ11は、対角半画角ωが30°以上で、像側がほぼテレセントリックであるレンズ系である。本実施形態では、例えば、広角撮影レンズ11の水平全画角(図1の紙面に平行な方向の全画角)は90°であり、垂直全画角(図1の紙面に垂直な方向の全画角)は60°であり、対角半画角ωは50.5°である。広角撮影レンズ11は、物体光を撮像センサ4に導く撮影光学系でありながら、照明光学系3の一部を構成している。広角撮影レンズ11を構成するレンズの枚数は、1枚であっても複数枚であってもよい。   The wide-angle photographic lens 11 is a lens system in which the diagonal half field angle ω is 30 ° or more and the image side is almost telecentric. In the present embodiment, for example, the horizontal total angle of view (the total angle of view in the direction parallel to the paper surface of FIG. 1) of the wide-angle photographing lens 11 is 90 °, and the vertical total angle of view (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1). The total angle of view) is 60 °, and the diagonal half angle of view ω is 50.5 °. The wide-angle photographing lens 11 is a photographing optical system that guides object light to the imaging sensor 4, but constitutes a part of the illumination optical system 3. The number of lenses constituting the wide-angle photographic lens 11 may be one or plural.

光路合成プリズム12は、レーザ光走査機構14から出射されるレーザ光の光路を、広角撮影レンズ11から撮像センサ4に入射する物体光の光路と合成する光路合成部材である。この光路合成プリズム12は、例えば、断面が直角二等辺三角形である2つのプリズムの斜面同士を、ハーフミラーとして機能する光学薄膜を介して接合することによって形成されている。広角撮影レンズ11と撮像センサ4との間の光路中に、光路合成プリズム12を配置することにより、広角撮影レンズ11の光軸に対して垂直な方向から、レーザ光を入射させ、そのレーザ光を、光路合成部材12を介して広角撮影レンズ11に入射させることができる。   The optical path synthesis prism 12 is an optical path synthesis member that synthesizes the optical path of the laser light emitted from the laser light scanning mechanism 14 with the optical path of the object light incident on the image sensor 4 from the wide angle photographing lens 11. The optical path combining prism 12 is formed, for example, by joining slopes of two prisms whose cross sections are right-angled isosceles triangles via an optical thin film that functions as a half mirror. By arranging the optical path combining prism 12 in the optical path between the wide-angle photographing lens 11 and the image sensor 4, the laser light is incident from the direction perpendicular to the optical axis of the wide-angle photographing lens 11, and the laser light. Can be incident on the wide-angle photographing lens 11 through the optical path combining member 12.

凹レンズ13は、レーザ光走査機構14から出射されるレーザ光の光束幅を拡大して光路合成プリズム12に導く光束幅拡大素子であり、例えば非球面凹レンズで構成される。この凹レンズ13は、撮影距離が例えば200mのときに、レーザ光による照明光束の面積が、撮像センサ4で撮影される全撮影範囲の面積の1/100程度になるように光束幅を調整(拡大)するために設けられている。レーザ光の光束幅を拡大することにより、単位面積あたりのレーザ光の強度が低下するため、万が一、人の眼にレーザ光が入射しても、それによる影響(例えば失明の危険性)を低減することができる。なお、凹レンズ13を設ける代わりに、凸レンズをリレーレンズとして設けて、レーザ光の光束幅を拡大するようにしてもよい。   The concave lens 13 is a light beam width expanding element that expands the light beam width of the laser light emitted from the laser light scanning mechanism 14 and guides it to the optical path combining prism 12, and is constituted by an aspherical concave lens, for example. The concave lens 13 adjusts (enlarges) the light flux width so that the area of the illumination light flux by the laser light becomes about 1/100 of the area of the entire photographing range photographed by the image sensor 4 when the photographing distance is 200 m, for example. ) Is provided. By expanding the beam width of the laser beam, the intensity of the laser beam per unit area decreases, so if the laser beam is incident on the human eye by any chance, the influence (for example, risk of blindness) is reduced. can do. Instead of providing the concave lens 13, a convex lens may be provided as a relay lens so as to increase the beam width of the laser light.

レーザ光走査機構14は、レーザ光源2から出射されて広角撮影レンズ11に入射するレーザ光を走査することにより、広角撮影レンズ11を介して撮像センサ4が撮影している撮影対象の撮影範囲内で、広角撮影レンズ11を介して上記撮影範囲の一部を照明するレーザ光の照明位置を順にシフトさせる。より具体的には、レーザ光走査機構14は、平行平板21(第1の平行平板)と、平板回動機構22とを有して構成されている。   The laser beam scanning mechanism 14 scans the laser beam emitted from the laser light source 2 and incident on the wide-angle imaging lens 11, so that it is within the imaging range of the imaging target being imaged by the imaging sensor 4 via the wide-angle imaging lens 11. Thus, the illumination position of the laser beam that illuminates a part of the imaging range via the wide-angle imaging lens 11 is sequentially shifted. More specifically, the laser beam scanning mechanism 14 includes a parallel plate 21 (first parallel plate) and a plate rotation mechanism 22.

平行平板21は、互いに対向する2つの面21a・21bが平行に位置する透明基板であり、レーザ光源2の光出射側に配置されている。平板回動機構22は、平行平板21を水平方向および垂直方向に回動させる機構であり、30Hzまたは60Hzの駆動周波数で平行平板21を回動させる。このような平板回動機構22は、例えばピエゾ素子のように電気的に高速で駆動可能なアクチュエータで構成可能である。図1では、平行平板21のある一瞬での回動状態を示しているが、平行平板21は絶えず回動するように平板回動機構22によって駆動される。なお、平行平板21の水平方向および垂直方向は、監視対象である物体の水平方向および垂直方向、つまり、広角撮影レンズ11の光軸に垂直な面内で互いに垂直な2方向にそれぞれ対応しているものとする(以下での説明において、レーザ光走査機構14における水平方向および垂直方向は、広角撮影レンズ11の光軸に垂直な面内で互いに垂直な2方向にそれぞれ対応しているものとする)。   The parallel plate 21 is a transparent substrate in which two surfaces 21 a and 21 b facing each other are positioned in parallel, and is disposed on the light emission side of the laser light source 2. The flat plate rotating mechanism 22 is a mechanism for rotating the parallel flat plate 21 in the horizontal direction and the vertical direction, and rotates the parallel flat plate 21 at a driving frequency of 30 Hz or 60 Hz. Such a flat plate rotation mechanism 22 can be constituted by an actuator that can be driven electrically at high speed, such as a piezoelectric element. Although FIG. 1 shows a momentary rotation state of the parallel plate 21, the parallel plate 21 is driven by the plate rotation mechanism 22 so as to constantly rotate. The horizontal direction and the vertical direction of the parallel plate 21 correspond to the horizontal direction and the vertical direction of the object to be monitored, that is, two directions perpendicular to each other in the plane perpendicular to the optical axis of the wide-angle photographing lens 11. (In the following description, the horizontal direction and the vertical direction in the laser beam scanning mechanism 14 correspond to two directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the optical axis of the wide-angle imaging lens 11, respectively). To do).

上記の構成において、レーザ光源2から出射されたレーザ光は、平行平板21を透過した後、凹レンズ13で光束幅が拡大され、光路合成プリズム12によって広角撮影レンズ11の方向に反射される。そして、上記レーザ光は、広角撮影レンズ11を介して物体側に出射され、物体の一部を照明する。物体で反射された照明光は、上記とは逆の光路を辿り、広角撮影レンズ11に入射した後、光路合成プリズム12を透過し、撮像センサ4に入射する。   In the above configuration, the laser light emitted from the laser light source 2 is transmitted through the parallel plate 21, the light flux width is enlarged by the concave lens 13, and reflected by the optical path synthesis prism 12 in the direction of the wide-angle photographing lens 11. The laser light is emitted to the object side through the wide-angle photographing lens 11 and illuminates a part of the object. The illumination light reflected by the object follows an optical path opposite to that described above, enters the wide-angle photographing lens 11, passes through the optical path combining prism 12, and enters the imaging sensor 4.

ここで、入射するレーザ光の光路に対して平行平板21が傾いていると、レーザ光は平行平板21を透過する際に、面21aにて、平行平板21が傾いている方向に屈折され、面21bで再び元の角度に屈折されて(面21aに入射する前の光路と平行な光路で)出射される。つまり、上記レーザ光は、平行平板21を透過する際に、平行平板21の厚みに応じた量だけ平行移動する。しかも、平行平板21の傾きを変化させることによって、平行平板21に対するレーザ光の入射角が変化して屈折角も変化する。このため、平行平板21の回動により、平行平板21から出射されるレーザ光を、平行平板21の回動角度に応じた量だけ平行移動させることができる。   Here, if the parallel plate 21 is inclined with respect to the optical path of the incident laser light, the laser light is refracted by the surface 21 a in the direction in which the parallel plate 21 is inclined when passing through the parallel plate 21. The light is refracted to the original angle again by the surface 21b (in an optical path parallel to the optical path before entering the surface 21a) and emitted. That is, the laser beam moves in parallel by an amount corresponding to the thickness of the parallel plate 21 when passing through the parallel plate 21. In addition, by changing the inclination of the parallel plate 21, the incident angle of the laser beam with respect to the parallel plate 21 changes and the refraction angle also changes. For this reason, the laser light emitted from the parallel plate 21 can be translated by an amount corresponding to the rotation angle of the parallel plate 21 by the rotation of the parallel plate 21.

例えば、平行平板21として、厚さが34mmで、波長900nmに対する屈折率が1.51の透明基板を使用した場合は、水平方向に±13°、垂直方向に±7.35°だけ傾くように平行平板21を回動させることにより、水平方向に±2.6mm、垂直方向に±1.47mmのレーザ光の平行移動が起こる。また、平行平板21として薄いもの(例えば厚さが25mmの平板)を使用した場合は、水平方向に±17.5°、垂直方向に±10°だけ傾くように平行平板21を回動させることにより、水平方向に±2.6mm、垂直方向に±1.47mmのレーザ光の平行移動が起こる。   For example, in the case where a transparent substrate having a thickness of 34 mm and a refractive index of 1.51 with respect to a wavelength of 900 nm is used as the parallel plate 21, it is inclined by ± 13 ° in the horizontal direction and ± 7.35 ° in the vertical direction. By rotating the parallel plate 21, the laser beam is moved in parallel by ± 2.6 mm in the horizontal direction and ± 1.47 mm in the vertical direction. When the parallel plate 21 is thin (for example, a plate having a thickness of 25 mm), the parallel plate 21 is rotated so that it is inclined ± 17.5 ° in the horizontal direction and ± 10 ° in the vertical direction. As a result, a parallel movement of the laser light of ± 2.6 mm in the horizontal direction and ± 1.47 mm in the vertical direction occurs.

本実施形態では、上述のように、広角撮影レンズ11は、像側がほぼテレセントリックな光学系であるため、像側でレーザ光が平行移動すると、物体側では照明光(レーザ光)の角度が変化する。したがって、平板回動機構22によって平行平板21を回動させて、平行平板21から出射されるレーザ光を平行移動させることにより、物体に照射されるレーザ光を走査することができる。つまり、対角1/6インチの撮像センサ4で撮影している範囲の中で、上記範囲の一部を照明するレーザ光の照明位置を順にシフトさせることができる。   In the present embodiment, as described above, the wide-angle photographic lens 11 is an optical system that is almost telecentric on the image side. Therefore, when the laser light is translated on the image side, the angle of the illumination light (laser light) changes on the object side. To do. Therefore, by rotating the parallel plate 21 by the plate rotation mechanism 22 and moving the laser beam emitted from the parallel plate 21 in parallel, the laser beam applied to the object can be scanned. That is, the illumination position of the laser beam that illuminates a part of the above range can be sequentially shifted within the range imaged by the imaging sensor 4 of 1/6 inch diagonal.

レーザ光は、(凹レンズ13によって光束幅を拡大しても)照明範囲が狭く、広角撮影レンズ11を介して広角で撮影している範囲の一部分しか照明できない。しかし、上記のようなレーザ光を走査して照明位置を順にシフトさせることにより、撮像センサ4では、各照明位置で撮影された画像を1フレーム分足し合わせて、1つの明るい広角の撮影画像を得ることができる。つまり、1フレーム分の撮影に要する時間内でレーザ光を走査して、各照明位置を順にシフトさせる一方、撮像センサ4では、物体からの光(照明光の反射光)の受光量に応じた電荷を各画素で蓄積しておき、1フレーム分のレーザ光の走査が終了した時点で、蓄積された電荷を各画素から読み出すことにより、撮影している全範囲にわたって明るい撮影画像を得ることができる。   The laser light has a narrow illumination range (even if the light beam width is increased by the concave lens 13), and can illuminate only a part of the range photographed at a wide angle via the wide angle photographing lens 11. However, by scanning the laser beam as described above and sequentially shifting the illumination position, the imaging sensor 4 adds up one frame of the images captured at each illumination position to form one bright wide-angle captured image. Can be obtained. In other words, the laser beam is scanned within the time required to shoot for one frame, and each illumination position is sequentially shifted. On the other hand, the imaging sensor 4 corresponds to the amount of light received from the object (the reflected light of the illumination light). Charge is accumulated in each pixel, and when the scanning of the laser beam for one frame is completed, the accumulated charge is read from each pixel, so that a bright photographed image can be obtained over the entire range being photographed. it can.

可視光や近赤外光を受光するセンサは、中赤外光や遠赤外光を受光するセンサに比べて、安価であり、画素数が多くても小型である。したがって、そのような安価で画素数が多く、小型の撮像センサ4と、照明範囲の狭いレーザ光を出射するレーザ光源2とを用いた構成であっても、遠方の物体を撮影して監視することができる。また、広角撮影レンズ11が照明光学系3の一部を兼ねているため、小型の監視システム1を実現することができ、また、上記のようにレーザ光による照明と撮像センサ4による撮影とを同時に行って、夜間でも遠方の物体の有無を監視することができる。   A sensor that receives visible light or near-infrared light is less expensive than a sensor that receives mid-infrared light or far-infrared light, and is small even if the number of pixels is large. Therefore, even a configuration using such a low-priced, large-number image pickup sensor 4 and a laser light source 2 that emits laser light with a narrow illumination range is used to photograph and monitor distant objects. be able to. Further, since the wide-angle photographing lens 11 also serves as a part of the illumination optical system 3, a small monitoring system 1 can be realized, and the illumination by the laser light and the photographing by the image sensor 4 are performed as described above. You can go at the same time and monitor the presence of distant objects even at night.

なお、レーザ光によって物体が照明されていない間は暗闇となるので、撮像センサ4において、シャッタで読み出し時間を制限することは不要である。また、1フレーム分の電荷を蓄積しておく場合、1フレームの間、シャッタは開けておけばよいので、レーザレーダとは異なり、レーザ光の走査タイミングと撮像センサ4のシャッタとを同期させることも不要である。   In addition, since it becomes dark while the object is not illuminated by the laser light, it is not necessary to limit the readout time with the shutter in the image sensor 4. In addition, when accumulating charges for one frame, it is only necessary to open the shutter for one frame. Therefore, unlike laser radar, the scanning timing of the laser beam and the shutter of the image sensor 4 are synchronized. Is also unnecessary.

また、本実施形態では、撮影用の光学系(広角撮影レンズ11)と撮像センサ4との間の光路中に光路合成プリズム12を置き、照明用のレーザ光を、光路合成プリズム12を介して広角撮影レンズ11に入射させ、広角撮影レンズ11を通して物体を照明している。このように、光路合成プリズム12を用いることにより、広角撮影レンズ11が、物体を照明する照明光学系3の一部を兼ねる構成を確実に実現することができる。   In this embodiment, an optical path synthesis prism 12 is placed in the optical path between the imaging optical system (wide-angle imaging lens 11) and the image sensor 4, and illumination laser light is transmitted via the optical path synthesis prism 12. The light is incident on the wide-angle photographing lens 11 and the object is illuminated through the wide-angle photographing lens 11. In this way, by using the optical path combining prism 12, it is possible to reliably realize a configuration in which the wide-angle photographing lens 11 also serves as a part of the illumination optical system 3 that illuminates an object.

また、レーザ光走査機構14は、平行平板21と、平板回動機構22とを有している。平板回動機構22によって平行平板21を回動させることにより、上述のように平行平板21に入射するレーザ光を走査することができる。   The laser beam scanning mechanism 14 includes a parallel plate 21 and a plate rotation mechanism 22. By rotating the parallel plate 21 by the plate rotation mechanism 22, the laser beam incident on the parallel plate 21 can be scanned as described above.

また、照明範囲の狭いレーザ光を使って物体を照明する場合、前述のようにレーザ光の走査が必要となる。遠方を照明できる出力の強いレーザは、ほぼ平行光でレーザ光源から出射され、光束幅も狭いので、レーザ光源の近くに、レーザ光を偏向して走査するミラーのような光学素子を置き、上記ミラーでレーザ光を偏向し、そのレーザ光で物体を直接照明する構成とすれば、小型の走査機構が実現できるとも考えられる。   Further, when illuminating an object using laser light with a narrow illumination range, scanning with laser light is necessary as described above. A laser with a strong output that can illuminate a distant place is emitted from a laser light source as almost parallel light and has a narrow beam width. Therefore, an optical element such as a mirror that deflects and scans the laser light is placed near the laser light source. If the laser beam is deflected by a mirror and the object is directly illuminated by the laser beam, a compact scanning mechanism can be realized.

しかし、ミラーを用いた上記走査機構で遠方を照明する場合において、小さな光束幅では撮影範囲全面を照明するために何度もミラーを往復させなければならない。また、強い光線が人の眼に照射されて傷つける可能性もあるため、レーザ光の光束幅を適度に広げることを考える必要もある。このとき、上記走査機構の物体側に、光束幅を広げるための光学系を設置すると、上記光学系は大型なものとなる。しかも、点光源を面状に照射するので、撮影光学系とは別の光学系にする必要がある。逆に、レーザ光源の近くに、光束幅を広げる光学系を置き、上記光学系の物体側に走査用のミラーを置くと、上記光学系をある程度小さく構成することはできるが、光束幅を広げたレーザ光を走査するためのミラーが大型化してしまう。   However, when illuminating far away with the scanning mechanism using a mirror, the mirror must be reciprocated many times in order to illuminate the entire imaging range with a small beam width. In addition, since a strong light beam may be applied to the human eye and be damaged, it is necessary to consider increasing the beam width of the laser beam appropriately. At this time, if an optical system for widening the beam width is installed on the object side of the scanning mechanism, the optical system becomes large. In addition, since the point light source is irradiated in a planar shape, it is necessary to use an optical system different from the photographing optical system. Conversely, if an optical system that widens the beam width is placed near the laser light source and a scanning mirror is placed on the object side of the optical system, the optical system can be made somewhat small, but the beam width is widened. Therefore, the mirror for scanning with the laser beam becomes large.

この点、本実施形態では、広角撮影レンズ11と撮像センサ4との間の光路中に光路合成プリズム12を配置し、その光路合成プリズム12に対してレーザ光源2側にレーザ光走査機構14を配置し、平行平板21の回動によってレーザ光を走査する構成としているため、平行平板21として小型のものを用い、その平行平板21の回動角度が小さくても、撮像センサ4の撮影範囲全体にわたって、レーザ光の照明位置をシフトさせて照明することができる。また、平行平板21の回動角度が小さくて済むため、本実施形態のように、レーザ光の光束幅を広げるための光学系(本実施形態では凹レンズ13)を平行平板21の光出射側に配置する構成としても、その凹レンズ13の大型化を回避できる。さらに、凹レンズ13を平行平板21の光出射側に配置することで、平行平板21とレーザ光源2とを近づけた配置も可能となる。よって、光路合成プリズム12とレーザ光走査機構14とを用いる構成では、照明系と撮像系とで光路合成を行わずにミラーでレーザ光を走査して物体を照明する構成に比べて、装置全体の小型化が非常に容易となる。   In this regard, in the present embodiment, an optical path synthesis prism 12 is disposed in the optical path between the wide-angle imaging lens 11 and the image sensor 4, and the laser beam scanning mechanism 14 is provided on the laser light source 2 side with respect to the optical path synthesis prism 12. Since the laser beam is scanned by rotation of the parallel plate 21, the entire parallel imaging area of the image sensor 4 is used even when the parallel plate 21 is small and the rotation angle of the parallel plate 21 is small. Thus, the illumination position of the laser beam can be shifted and illuminated. Further, since the rotation angle of the parallel plate 21 is small, an optical system (concave lens 13 in this embodiment) for widening the beam width of the laser light is arranged on the light emission side of the parallel plate 21 as in this embodiment. Even in the arrangement, it is possible to avoid an increase in the size of the concave lens 13. Further, by arranging the concave lens 13 on the light emitting side of the parallel plate 21, it is possible to arrange the parallel plate 21 and the laser light source 2 close to each other. Therefore, in the configuration using the optical path combining prism 12 and the laser beam scanning mechanism 14, the entire apparatus is compared with the configuration in which the laser beam is scanned with the mirror and the object is illuminated without performing the optical path combining between the illumination system and the imaging system. It is very easy to reduce the size.

また、レーザ光走査機構14は、物体に照射するレーザ光を、広角撮影レンズ11の光軸に垂直な面内で互いに垂直な2方向(水平方向、垂直方向)に走査するため、撮像センサ4にて広角の撮影画像を得る場合でも、照明範囲の狭いレーザ光を水平方向および垂直方向に走査して、1フレーム分全体で、水平方向および垂直方向に明るい撮影画像を得ることができる。   Further, the laser beam scanning mechanism 14 scans the laser beam applied to the object in two directions (horizontal direction and vertical direction) perpendicular to each other in a plane perpendicular to the optical axis of the wide-angle imaging lens 11, and thus the imaging sensor 4. Even when a wide-angle photographed image is obtained, laser light with a narrow illumination range can be scanned in the horizontal and vertical directions, and a bright photographed image in the horizontal and vertical directions can be obtained for the entire frame.

ところで、図2は、本実施形態の監視システム1の他の構成を示している。上述した光路合成プリズム12の代わりに、平行平板型の光路合成素子12’(光路合成部材)を配置してもよい。光路合成素子12’は、透明な平行平板12bの一方の面側に、ハーフミラーとして機能する反射膜12aを形成して構成されている。そして、光路合成素子12’の平行平板12bを透過する光が照明光(レーザ光)となり、反射膜12aで反射される光が物体側から撮像センサ4に向かう物体光となるように、各部材が配置されている。このように光路合成素子12’を用いた場合でも、照明系と撮像系とで光路を合成して、コンパクトな構成を実現することができる。   Incidentally, FIG. 2 shows another configuration of the monitoring system 1 of the present embodiment. Instead of the optical path combining prism 12 described above, a parallel plate type optical path combining element 12 '(optical path combining member) may be disposed. The optical path combining element 12 'is configured by forming a reflective film 12a functioning as a half mirror on one surface side of a transparent parallel plate 12b. Each member is configured such that light transmitted through the parallel plate 12b of the optical path combining element 12 ′ becomes illumination light (laser light), and light reflected by the reflective film 12a becomes object light directed from the object side toward the image sensor 4. Is arranged. As described above, even when the optical path combining element 12 ′ is used, it is possible to realize a compact configuration by combining the optical paths between the illumination system and the imaging system.

なお、光路合成素子12’の平行平板12bを透過する光を照明光としているのは、平行平板12bを光路中に斜めに挿入すると、収差(例えば非点隔差)が生じてしまい、平行平板12bを透過する光を撮像光とすると、上記収差によって画像性能が劣化することを考慮したことによる。   The light transmitted through the parallel plate 12b of the optical path combining element 12 ′ is used as illumination light. If the parallel plate 12b is inserted obliquely into the optical path, an aberration (for example, astigmatism) occurs, and the parallel plate 12b. This is because the image performance is deteriorated due to the above-mentioned aberration when the light that passes through is taken as imaging light.

〔実施の形態2〕
図3は、本発明の他の実施の形態に監視システム1に適用されるレーザ光走査機構14の構成を示す説明図である。レーザ光走査機構14は、平行平板23(第2の平行平板)と、駆動機構24とを有して構成されていてもよい。なお、監視システム1において、レーザ光走査機構14以外の構成は、図1で示した実施の形態1と同様とする。
[Embodiment 2]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a laser beam scanning mechanism 14 applied to the monitoring system 1 according to another embodiment of the present invention. The laser beam scanning mechanism 14 may include a parallel plate 23 (second parallel plate) and a drive mechanism 24. In the monitoring system 1, the configuration other than the laser beam scanning mechanism 14 is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

駆動機構24は、スライド機構24aおよび回動機構24bを有している。スライド機構24aは、平行平板23を厚み方向に垂直な方向(例えば物体の水平方向に対応する方向)にスライドさせる機構であり、例えばカム、シャフト、モータなどを含む一般的なスライド機構で構成されている。回動機構24bは、平行平板23のスライド方向に沿った軸を回動軸として、平行平板23を回動させる機構であり、例えばピエゾ素子などのアクチュータで構成されている。したがって、回動機構24bにより、例えば物体の垂直方向に対応する方向に平行平板23を回動させることができる。なお、スライド機構24aが、物体の垂直方向に対応する方向に平行平板23をスライドさせ、回動機構24bが、物体の水平方向に対応する方向に平行平板23を回動させる構成であってもよい。   The drive mechanism 24 has a slide mechanism 24a and a rotation mechanism 24b. The slide mechanism 24a is a mechanism that slides the parallel plate 23 in a direction perpendicular to the thickness direction (for example, a direction corresponding to the horizontal direction of the object), and is configured by a general slide mechanism including, for example, a cam, a shaft, and a motor. ing. The rotation mechanism 24b is a mechanism that rotates the parallel plate 23 with the axis along the slide direction of the parallel plate 23 as a rotation axis, and is configured by an actuator such as a piezo element, for example. Therefore, the parallel plate 23 can be rotated by the rotation mechanism 24b in a direction corresponding to the vertical direction of the object, for example. Even if the slide mechanism 24a slides the parallel plate 23 in the direction corresponding to the vertical direction of the object, and the rotation mechanism 24b rotates the parallel plate 23 in the direction corresponding to the horizontal direction of the object. Good.

平行平板23は、互いに対向する面23a・23bを有しており、レーザ光源2からのレーザ光が垂直に入射するように位置している。平行平板23の面23aは、上記レーザ光の入射面であり、面23bは、入射したレーザ光の出射面である。また、面23a・23bは、それぞれ回折面である。これらの回折面は、例えば面23a・23bの表面に回折格子(ブレーズ型、櫛刃型など)を形成したり、ホログラム光学素子を配置することによって実現することができる。ここでは、面23a・23bは、直線形状の回折格子で形成されている。   The parallel plate 23 has surfaces 23a and 23b facing each other, and is positioned so that the laser light from the laser light source 2 is incident vertically. The surface 23a of the parallel plate 23 is an incident surface for the laser beam, and the surface 23b is an exit surface for the incident laser beam. The surfaces 23a and 23b are diffractive surfaces, respectively. These diffractive surfaces can be realized, for example, by forming a diffraction grating (blazed type, comb blade type, etc.) on the surfaces 23a and 23b, or by arranging a hologram optical element. Here, the surfaces 23a and 23b are formed of linear diffraction gratings.

図4は、平行平板23の各面23a・23bの回折特性を模式的に示している。同図のように、面23a・23bの回折特性は、平行平板23の厚み方向に垂直なスライド方向において、レーザ光の入射位置によって回折角度が連続的に変化し、かつ、面23aに垂直に入射したレーザ光が面23bから垂直に出射されるように設定されている。なお、本実施形態では、図4に示すように、面23a・23bの回折特性が、スライド方向の中央部に対してスライド方向に対称となっているが、非対称であってもよい。   FIG. 4 schematically shows the diffraction characteristics of the surfaces 23 a and 23 b of the parallel plate 23. As shown in the figure, the diffraction characteristics of the surfaces 23a and 23b are such that the diffraction angle continuously changes depending on the incident position of the laser beam in the sliding direction perpendicular to the thickness direction of the parallel plate 23, and is perpendicular to the surface 23a. The incident laser beam is set so as to be emitted vertically from the surface 23b. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the diffraction characteristics of the surfaces 23a and 23b are symmetric in the sliding direction with respect to the central portion in the sliding direction, but may be asymmetrical.

この構成では、レーザ光源2から出射されたレーザ光は、平行平板23の面23aに垂直に入射し、面23aで回折された後、面23bでさらに回折されて、面23bに対して垂直な方向に出射される。このとき、面23・23bは、レーザ光の入射位置によって回折角度が連続的に(無段階に)変化する回折特性を有しているため、平行平板23を上記スライド方向にスライドさせることにより、図3に示すように、レーザ光の出射位置をスライド方向(例えば水平方向)にシフトさせることが可能となる。しかも、平行平板23の上記した回折特性により、平行平板23のスライド量に応じて、スライド方向におけるレーザ光のシフト量を連続的に変化させることができる。したがって、平行平板23を連続的にスライドさせることにより、レーザ光をスライド方向に連続的にシフトさせることができる。その結果、図3の構成であっても、レーザ光を(上記スライド方向に)走査することができる。   In this configuration, the laser light emitted from the laser light source 2 is perpendicularly incident on the surface 23a of the parallel plate 23, is diffracted by the surface 23a, is further diffracted by the surface 23b, and is perpendicular to the surface 23b. Emitted in the direction. At this time, the surfaces 23 and 23b have diffraction characteristics in which the diffraction angle changes continuously (in a stepless manner) depending on the incident position of the laser beam, so by sliding the parallel plate 23 in the sliding direction, As shown in FIG. 3, the emission position of the laser beam can be shifted in the sliding direction (for example, the horizontal direction). In addition, due to the diffraction characteristics of the parallel plate 23, the shift amount of the laser light in the slide direction can be continuously changed according to the slide amount of the parallel plate 23. Therefore, the laser beam can be continuously shifted in the sliding direction by continuously sliding the parallel plate 23. As a result, even with the configuration of FIG. 3, the laser beam can be scanned (in the sliding direction).

また、回折格子は1次元(一方向)の走査しかできないため、他方向の走査は、回動機構24bによって平行平板23を垂直方向に回動させることによって行われる。すなわち、一方向にはスライド機構24aによる平行平板23のスライドによってレーザ光を走査し、他方向には回動機構24bによる平行平板23の回動によってレーザ光を走査することにより、広角撮影レンズ11の光軸に垂直な面内で、レーザ光を互いに垂直な2方向(水平方向、垂直方向)に走査することができる。   Since the diffraction grating can only scan in one dimension (one direction), scanning in the other direction is performed by rotating the parallel plate 23 in the vertical direction by the rotating mechanism 24b. That is, laser light is scanned in one direction by sliding the parallel plate 23 by the slide mechanism 24a, and laser light is scanned in the other direction by rotation of the parallel plate 23 by the rotation mechanism 24b. The laser beam can be scanned in two directions (horizontal direction and vertical direction) perpendicular to each other in a plane perpendicular to the optical axis.

このとき、例えば撮像センサ4が横長(水平方向の長さ>垂直方向の長さ)の撮像領域を持つ場合、つまり、撮影画像が横長となる場合、垂直方向の回動角度は(水平方向にも回動を行う場合に比べて)小さな角度でよいため、例えば厚さ25mmの平行平板23を垂直方向に±10°だけ傾けることにより、対角1/6インチサイズの撮像センサ4の垂直方向の撮影範囲を走査することができる。   At this time, for example, when the imaging sensor 4 has a horizontally long (horizontal length> vertical length) imaging region, that is, when the captured image is horizontally long, the vertical rotation angle is (in the horizontal direction). Since the angle may be small (compared to the case of rotation), for example, the parallel plate 23 having a thickness of 25 mm is tilted by ± 10 ° in the vertical direction, thereby the vertical direction of the imaging sensor 4 having a diagonal size of 1/6 inch. Can be scanned.

また、撮像領域が横長である場合、例えば、水平方向に平行平板を回動させてレーザ光を走査する構成では、平行平板を大きく回動させることが必要となり、駆動機構やレーザ光走査機構が大型化することが懸念される。これに対して、図3のように、水平方向においては、回折面での回折効果を利用し、平行平板23をスライドさせることによってレーザ光を走査することにより、水平方向において平行平板23を大きく傾けることなくレーザ光を走査することができるため、平行平板23を駆動する駆動機構24ひいてはレーザ光走査機構14をさらに小型化することが可能となる。   Further, when the imaging region is horizontally long, for example, in the configuration in which the parallel plate is rotated in the horizontal direction and the laser beam is scanned, it is necessary to largely rotate the parallel plate, and the drive mechanism and the laser beam scanning mechanism are There is concern about the increase in size. On the other hand, as shown in FIG. 3, in the horizontal direction, the parallel plate 23 is enlarged in the horizontal direction by using the diffraction effect on the diffraction surface and scanning the laser beam by sliding the parallel plate 23. Since the laser beam can be scanned without being tilted, the drive mechanism 24 for driving the parallel plate 23 and the laser beam scanning mechanism 14 can be further downsized.

なお、平行平板23の両面に施す回折格子は、同心円の形状であってもよい。この場合でも、上記回折格子は、断面がブレーズ型や櫛刃型(ステップ型)であってもよく、体積ホログラムであってもよい。この構成では、平行平板23を面23a・23bに沿う互いに垂直な2方向(水平方向(X方向)、垂直方向(Y方向))にスライドできるように、スライド機構24aを構成することで、レーザ光を、互いに垂直な2方向(X方向およびY方向に対応する方向)に走査することができる。また、レーザ光源2からレーザ光走査機構14および広角撮影レンズ11を介して撮影中心を照明する光束は、上記同心円の中心を通ることが望ましい。   The diffraction grating applied to both surfaces of the parallel plate 23 may be concentric. Even in this case, the diffraction grating may have a cross-section of a blaze type, a comb blade type (step type), or a volume hologram. In this configuration, the slide mechanism 24a is configured so that the parallel plate 23 can slide in two directions (horizontal direction (X direction) and vertical direction (Y direction)) that are perpendicular to each other along the surfaces 23a and 23b. The light can be scanned in two directions perpendicular to each other (directions corresponding to the X direction and the Y direction). Further, it is desirable that the light beam that illuminates the imaging center from the laser light source 2 via the laser beam scanning mechanism 14 and the wide-angle imaging lens 11 passes through the center of the concentric circle.

また、駆動機構24は、平行平板23の中央が例えばX方向に沿って直線的に移動するように、平行平板23を駆動(スライド)させてもよいが、曲線的にスライドさせてもよい。例えば、駆動機構24は、面23a・23bに沿った面内でY方向の軸に対して対称な放物線を考えたときに、平行平板23の中央がこの放物線に沿って移動するように、平行平板23を駆動(スライド)させてもよい。このときの平行平板23の移動軌跡に沿った回折特性は、図4と同様である。   Further, the drive mechanism 24 may drive (slide) the parallel plate 23 so that the center of the parallel plate 23 moves linearly along, for example, the X direction, but may slide it in a curved line. For example, when the driving mechanism 24 considers a parabola symmetric with respect to the axis in the Y direction in the plane along the planes 23a and 23b, the driving mechanism 24 is parallel so that the center of the parallel plate 23 moves along the parabola. The flat plate 23 may be driven (slid). The diffraction characteristics along the movement trajectory of the parallel plate 23 at this time are the same as those in FIG.

なお、図3のレーザ光走査機構14を用いる場合、光路合成プリズム12と平行平板23との間に配置される凹レンズ13(図1参照)としては、垂直方向と水平方向とでわずかに屈折力の異なる非球面レンズを使用することが望ましい。これは、回折特性を有する平行平板23によってレーザ光が水平方向にわずかに発散してしまうのを補正するためである。   When the laser beam scanning mechanism 14 of FIG. 3 is used, the concave lens 13 (see FIG. 1) disposed between the optical path combining prism 12 and the parallel plate 23 has a slight refractive power in the vertical and horizontal directions. It is desirable to use different aspheric lenses. This is to correct the slight divergence of the laser beam in the horizontal direction by the parallel plate 23 having diffraction characteristics.

ところで、図5は、本実施形態のレーザ光走査機構14の他の構成を示す説明図である。レーザ光走査機構14は、平行平板23の代わりに、音響光学素子であるAOD(Acousto-Optic Deflector)23’を配置した構成であってもよい。この場合、駆動機構24は、上述した回動機構24bと、駆動回路24c(第1の駆動回路)とで構成されてもよい。駆動回路24cは、AOD23’の結晶に超音波(信号)を与える駆動回路であり、AOD23’の結晶に与える超音波の振動数を変化させることにより、AOD23’に入射するレーザ光の回折角度を変化させて、レーザ光を出射させる。   By the way, FIG. 5 is explanatory drawing which shows the other structure of the laser beam scanning mechanism 14 of this embodiment. The laser beam scanning mechanism 14 may have a configuration in which an AOD (Acousto-Optic Deflector) 23 ′ that is an acousto-optic element is disposed instead of the parallel plate 23. In this case, the drive mechanism 24 may be configured by the rotation mechanism 24b described above and the drive circuit 24c (first drive circuit). The drive circuit 24c is a drive circuit that applies an ultrasonic wave (signal) to the crystal of the AOD 23 ', and changes the diffraction angle of the laser light incident on the AOD 23' by changing the frequency of the ultrasonic wave applied to the crystal of the AOD 23 '. The laser beam is emitted by changing.

AODは、溶融クリスタルなどの結晶に超音波振動を加えることで、周期的な屈折率の変化が生じ、回折格子として働く。そして、与える超音波の振動数に応じて回折格子の間隔を変化させることにより、回折角度を自在に変更できる。したがって、AOD23’に付与する超音波の振動数を変化させて、レーザ光の回折角度を変化させることにより、AOD23’からのレーザ光の出射位置をシフトさせることができ、これによって、レーザ光を走査することができる。また、超音波振動は、電気的に与えられるため、平板の表面に溝が刻まれた回折素子(平行平板23)を使う場合と異なり、機械的な駆動(アクチュエータ)は不要である。また、AOD23’は、駆動の応答も速い。   The AOD acts as a diffraction grating by periodically changing the refractive index by applying ultrasonic vibration to a crystal such as a molten crystal. And the diffraction angle can be freely changed by changing the interval of the diffraction grating according to the vibration frequency of the applied ultrasonic wave. Therefore, the emission position of the laser beam from the AOD 23 ′ can be shifted by changing the diffraction angle of the laser beam by changing the vibration frequency of the ultrasonic wave applied to the AOD 23 ′. Can be scanned. Further, since the ultrasonic vibration is given electrically, a mechanical drive (actuator) is not required unlike the case of using a diffractive element (parallel plate 23) having a groove on the surface of the flat plate. The AOD 23 'also has a fast drive response.

図5のように、AOD23’を1個のみ用いる構成では、水平方向および垂直方向のうちの一方向には、AOD23’によってレーザ光を走査できるため、他方向には、回動機構24bによる単純な回動により、レーザ光を走査すればよい。これにより、レーザ光を互いに垂直な2方向(水平方向、垂直方向)に走査することができる。   As shown in FIG. 5, in the configuration using only one AOD 23 ′, the laser beam can be scanned by the AOD 23 ′ in one of the horizontal direction and the vertical direction. It is only necessary to scan the laser beam by a simple rotation. Thereby, the laser beam can be scanned in two directions (horizontal direction and vertical direction) perpendicular to each other.

なお、AOD23’を2個使用し、これらの間隔をある程度あけて配置することで、両面に回折格子を施した平行平板23(図3、図4参照)と同様の機能を実現することができる。この場合、水平方向および垂直方向のそれぞれの方向におけるレーザ光の走査を、対応するAOD(2個のAODのどちらか)によって行うことができるため、駆動機構24を駆動回路24cのみで構成することができる(回動機構24bを省略した構成とすることができる)。   In addition, by using two AODs 23 ′ and arranging them at a certain distance, the same function as that of the parallel plate 23 (see FIGS. 3 and 4) having diffraction gratings on both surfaces can be realized. . In this case, since the scanning of the laser beam in each of the horizontal direction and the vertical direction can be performed by the corresponding AOD (one of the two AODs), the drive mechanism 24 is configured only by the drive circuit 24c. (The rotation mechanism 24b can be omitted).

また、AOD23’の四辺に超音波振動子を設け、振動を同期させて、4つの超音波振動子の強さの組み合わせを変えることで、斜め方向の回折素子を実現することができる。したがって、この場合も、回動機構を使用せずに、水平方向および垂直方向のそれぞれの方向におけるレーザ光の走査を実現できる。   Further, by providing ultrasonic transducers on the four sides of the AOD 23 ', synchronizing the vibrations, and changing the combination of the strengths of the four ultrasonic transducers, an oblique diffraction element can be realized. Therefore, also in this case, it is possible to realize the scanning of the laser beam in each of the horizontal direction and the vertical direction without using the rotation mechanism.

〔実施の形態3〕
図6は、本発明のさらに他の実施の形態に監視システム1に適用されるレーザ光走査機構14の構成を示す説明図である。レーザ光走査機構14は、平面ミラー25と、回転放物面ミラー26と、ミラー回動機構27と、集光レンズ28とを有して構成されてもよい。なお、監視システム1において、レーザ光走査機構14以外の構成は、図1で示した実施の形態1と同様とする。
[Embodiment 3]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a laser beam scanning mechanism 14 applied to the monitoring system 1 according to still another embodiment of the present invention. The laser beam scanning mechanism 14 may include a flat mirror 25, a rotary paraboloid mirror 26, a mirror rotation mechanism 27, and a condenser lens 28. In the monitoring system 1, the configuration other than the laser beam scanning mechanism 14 is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

回転放物面ミラー26は、回転放物面形状の反射面を有するミラーであり、対角1/6インチサイズの撮像センサ4が撮影する範囲とほぼ対応する大きさで形成されている。平面ミラー25は、レーザ光源2からのレーザ光を回動中心Oにて反射させて、回転放物面ミラー26に導く。平面ミラー25の回動中心Oは、回転放物面ミラー26の焦点位置にある。ミラー回動機構27は、平面ミラー25を水平方向および垂直方向に回動させる機構であり、例えばピエゾ素子などのアクチュエータで構成される。集光レンズ28は、例えば凸レンズで構成されており、レーザ光源2の直後、すなわち、レーザ光源2と平面ミラー25との間の光路中に配置されて、レーザ光源2から出射されたレーザ光を平面ミラー25の回動中心Oに集光させる。   The rotary paraboloid mirror 26 is a mirror having a rotary paraboloid-shaped reflecting surface, and is formed in a size substantially corresponding to a range in which the imaging sensor 4 having a diagonal 1/6 inch size captures an image. The plane mirror 25 reflects the laser light from the laser light source 2 at the rotation center O and guides it to the paraboloid mirror 26. The rotation center O of the plane mirror 25 is at the focal position of the rotary paraboloid mirror 26. The mirror rotation mechanism 27 is a mechanism for rotating the flat mirror 25 in the horizontal direction and the vertical direction, and is configured by an actuator such as a piezoelectric element, for example. The condensing lens 28 is composed of, for example, a convex lens, and is disposed immediately after the laser light source 2, that is, in the optical path between the laser light source 2 and the flat mirror 25, and receives the laser light emitted from the laser light source 2. The light is condensed on the rotation center O of the plane mirror 25.

上記の構成において、レーザ光源2から出射され、集光レンズ28を介して平面ミラー25の回動中心Oに入射したレーザ光は、その回動中心Oで反射された後、回転放物面ミラー26に入射する。ミラー回動機構27によって平面ミラー25を回動させることにより、平面ミラー25で反射されたレーザ光の、回転放物面ミラー26に入射する位置が変化する。このとき、平面ミラー25の回動中心Oは、回転放物面ミラー26の焦点位置にあるため、平面ミラー25がどの回動位置にあっても、平面ミラー25で反射されて回転放物面ミラー26の各位置に入射したレーザ光は、そこで反射されて同一方向に(互いに平行な方向に)出射される。   In the above configuration, the laser beam emitted from the laser light source 2 and incident on the rotation center O of the plane mirror 25 via the condenser lens 28 is reflected by the rotation center O and then the paraboloid mirror. 26 is incident. By rotating the plane mirror 25 by the mirror rotation mechanism 27, the position of the laser beam reflected by the plane mirror 25 entering the rotary paraboloid mirror 26 is changed. At this time, since the rotation center O of the plane mirror 25 is at the focal position of the rotary paraboloid mirror 26, the plane mirror 25 is reflected by the plane mirror 25 regardless of the rotation position of the plane paraboloid mirror 26. The laser light incident on each position of the mirror 26 is reflected there and emitted in the same direction (parallel to each other).

つまり、この場合、平面ミラー25の回動位置に応じて、回転放物面ミラー26にて反射されるレーザ光の高さ、すなわち、平面ミラー25に入射する前のレーザ光の光路からの距離が変化する。したがって、平面ミラー25の水平方向および垂直方向の回動によって、回転放物面ミラー26に入射するレーザ光の入射位置を水平方向および垂直方向に変化させることにより、広角撮影レンズ11の光軸に垂直な面内で、レーザ光を互いに垂直な2方向(水平方向、垂直方向)に走査することができ、これによって、レーザ光の照明位置を上記2方向にシフトさせることができる。   That is, in this case, the height of the laser beam reflected by the rotary paraboloid mirror 26 according to the rotational position of the plane mirror 25, that is, the distance from the optical path of the laser beam before entering the plane mirror 25. Changes. Accordingly, by rotating the plane mirror 25 in the horizontal direction and the vertical direction, the incident position of the laser light incident on the rotary paraboloid mirror 26 is changed in the horizontal direction and the vertical direction, so that the optical axis of the wide-angle photographing lens 11 is changed. Within the vertical plane, the laser beam can be scanned in two directions (horizontal direction and vertical direction) perpendicular to each other, whereby the illumination position of the laser beam can be shifted in the two directions.

なお、平面ミラー25の回動中心Oが平面ミラー25の面中心とわずかにずれる場合でも、回転放物面ミラー26の焦点位置と回動中心Oとを一致させ、集光レンズ28の集光点(結像点)も回動中心Oと一致させるようにすればよい。   Even when the rotation center O of the plane mirror 25 slightly deviates from the surface center of the plane mirror 25, the focal position of the rotary paraboloid mirror 26 and the rotation center O coincide with each other, and the condensing lens 28 collects light. The point (imaging point) may be aligned with the rotation center O.

図7は、本実施形態のレーザ光走査機構14の他の構成を示す説明図である。レーザ光走査機構14は、平面ミラー25の代わりにAOD29を配置し、ミラー回動機構27の代わりに駆動回路30(第2の駆動回路)を配置した構成であってもよい。AOD29の一部29aは、回転放物面ミラー26の焦点位置にある。AOD29は、レーザ光源2からのレーザ光を上記一部29aにて回折反射させて、回転放物面ミラー26に導く。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing another configuration of the laser beam scanning mechanism 14 of the present embodiment. The laser beam scanning mechanism 14 may have a configuration in which an AOD 29 is disposed in place of the flat mirror 25 and a drive circuit 30 (second drive circuit) is disposed in place of the mirror rotating mechanism 27. A portion 29 a of the AOD 29 is at the focal position of the rotary paraboloid mirror 26. The AOD 29 diffracts and reflects the laser light from the laser light source 2 at the part 29 a and guides it to the rotary paraboloid mirror 26.

駆動回路30は、AOD29の結晶に超音波(信号)を与える駆動回路であり、AOD29の結晶に与える超音波の振動数を変化させることにより、AOD29でのレーザ光の回折角度を変化させて、回転放物面ミラー26に入射するレーザ光の入射位置を変化させる。   The drive circuit 30 is a drive circuit that applies an ultrasonic wave (signal) to the crystal of the AOD 29, and changes the diffraction angle of the laser light at the AOD 29 by changing the frequency of the ultrasonic wave applied to the crystal of the AOD 29. The incident position of the laser beam incident on the rotary paraboloid mirror 26 is changed.

上記の構成において、レーザ光源2から出射され、集光レンズ28を介してAOD29の一部29aに入射したレーザ光は、そこで回折反射された後、回転放物面ミラー26に入射する。駆動回路30によって、AOD29に与える超音波の振動数を変化させることにより、AOD29で回折反射されるレーザ光の回折角度が変化し、これによって、回折反射されたレーザ光の回転放物面ミラー26に入射する位置が変化する。このとき、AOD29の一部29aは、回転放物面ミラー26の焦点位置にあるため、AOD29の一部29aで反射されて回転放物面ミラー26の各位置に入射したレーザ光は、そこで反射されて同一方向に(互いに平行な方向に)出射される。したがって、この場合でも、AOD29に与える超音波の振動数に応じて、回転放物面ミラー26にて反射されるレーザ光の高さが変化する。その結果、レーザ光を上記高さ方向に走査することができる。なお、水平方向および垂直方向の両方向の走査をAOD29によって行ってもよいし、一方向の走査のみをAOD29によって行い、他方向の走査を回動機構(図示せず)によって行ってもよい。   In the above configuration, the laser light emitted from the laser light source 2 and incident on the part 29 a of the AOD 29 via the condenser lens 28 is diffracted and reflected there and then incident on the rotary paraboloid mirror 26. By changing the frequency of the ultrasonic wave applied to the AOD 29 by the drive circuit 30, the diffraction angle of the laser light diffracted and reflected by the AOD 29 is changed. Thereby, the rotating paraboloid mirror 26 of the diffracted and reflected laser light is changed. The position of incident light changes. At this time, since a portion 29a of the AOD 29 is at the focal position of the rotary paraboloid mirror 26, the laser light reflected by the portion 29a of the AOD 29 and incident on each position of the rotary paraboloid mirror 26 is reflected there. And emitted in the same direction (in a direction parallel to each other). Accordingly, even in this case, the height of the laser light reflected by the rotary paraboloid mirror 26 changes according to the frequency of the ultrasonic wave applied to the AOD 29. As a result, the laser beam can be scanned in the height direction. Note that scanning in both the horizontal and vertical directions may be performed by the AOD 29, only scanning in one direction may be performed by the AOD 29, and scanning in the other direction may be performed by a rotation mechanism (not shown).

〔実施の形態4〕
図8は、本発明のさらに他の実施の形態に係る監視システム1の主要部の構成を示すブロック図である。本実施形態の監視システム1は、上述した実施の形態1〜3で示した構成が適用可能なシステムであり、レーザ光源2、撮像センサ4、レーザ光走査機構14等の他に、画像認識部31、測距部32、報知部33、通信部34および制御部35を備えている。
[Embodiment 4]
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a main part of the monitoring system 1 according to still another embodiment of the present invention. The monitoring system 1 of the present embodiment is a system to which the configuration described in the first to third embodiments can be applied. In addition to the laser light source 2, the image sensor 4, the laser light scanning mechanism 14, and the like, an image recognition unit 31, a distance measuring unit 32, a notification unit 33, a communication unit 34, and a control unit 35.

制御部35は、監視システム1の各部の動作を制御するブロックであり、例えば中央演算処理装置(CPU;Central Processing Unit)で構成されている。なお、上記した画像認識部31および測距部32は、制御部35と一体的に構成されていてもよいし、他の演算部や、特定の処理を行う回路で構成されてもよい。   The control unit 35 is a block that controls the operation of each unit of the monitoring system 1, and includes, for example, a central processing unit (CPU). Note that the image recognition unit 31 and the distance measurement unit 32 described above may be configured integrally with the control unit 35, or may be configured by another calculation unit or a circuit that performs specific processing.

画像認識部31は、撮像センサ4にて撮影されて取得された画像の画像データに対して画像認識処理を行うことにより、不審者または不審物を認識するブロックである。上記の画像認識処理には、例えば、撮像センサ4にて取得された画像の画像データに対して、物体(人、自転車、バイク、自動車、無人飛行機などを含む)の輪郭を抽出してパターンマッチング等の手法で形状を認識する処理が含まれる。このような画像認識処理により、物体の接近や侵入を認識して、それが不審者または不審物であるか否かを判断することができる。   The image recognition unit 31 is a block for recognizing a suspicious person or a suspicious object by performing an image recognition process on image data of an image captured and acquired by the imaging sensor 4. In the image recognition process, for example, the contour of an object (including a person, a bicycle, a motorcycle, a car, an unmanned airplane, etc.) is extracted from the image data of the image acquired by the imaging sensor 4 and pattern matching is performed. The process of recognizing the shape by such a method is included. By such image recognition processing, it is possible to recognize the approach or intrusion of an object and determine whether it is a suspicious person or a suspicious object.

測距部32は、監視システム1から物体までの距離を測定するブロックである。例えば。制御部35により、レーザ光源2をパルス発光させ、そのパルス発光と同期して撮像センサ4のシャッタを駆動させると、測距部32は、パルス発光によって出力されたレーザ光が物体で反射されて撮像センサ4に入射するまでの時間T(sec)を計測する。したがって、測距部32は、上記時間Tと光の速度V(例えば3×108m/sec)とから、物体までの距離S(=T×V)を測定することができる(いわゆるTime of Flight(TOF)方式)。 The distance measuring unit 32 is a block that measures the distance from the monitoring system 1 to an object. For example. When the control unit 35 causes the laser light source 2 to emit light in a pulse and drives the shutter of the image sensor 4 in synchronization with the pulse emission, the distance measuring unit 32 reflects the laser light output by the pulse light emission by the object. Time T (sec) until it enters the image sensor 4 is measured. Therefore, the distance measuring unit 32 can measure the distance S (= T × V) to the object from the time T and the speed of light V (for example, 3 × 10 8 m / sec) (so-called Time of). Flight (TOF) method).

報知部33は、画像認識部31での画像認識によって不審者または不審物が認識された場合に、その旨を外部に報知するブロックであり、例えば音や音声を出力する出力部(ブザー、スピーカーなど)で構成されている。通信部34は、画像認識部31での画像認識によって不審者または不審物が認識された場合に、その旨の情報を外部に出力するためのインターフェースとなる部分であり、インターネットなどの通信回線(有線、無線のどちらでもよい)と接続されている。   The notification unit 33 is a block for notifying the outside when a suspicious person or a suspicious object is recognized by the image recognition in the image recognition unit 31, for example, an output unit (buzzer, speaker) that outputs sound or sound. Etc.). The communication unit 34 is a part serving as an interface for outputting information to the outside when a suspicious person or a suspicious object is recognized by the image recognition by the image recognition unit 31, and is a communication line (such as the Internet). Wired or wireless).

図9は、本実施形態の監視システム1における動作の流れを示すフローチャートである。定常監視(S1〜S4)では、画像認識部31での画像認識処理により、人、自転車、バイク、自動車などの不審者や不審物(以下、不審者等とも称する)の接近および侵入を検知する処理を行っている。   FIG. 9 is a flowchart showing an operation flow in the monitoring system 1 of the present embodiment. In the regular monitoring (S1 to S4), the approach and intrusion of a suspicious person or a suspicious object (hereinafter also referred to as a suspicious person) such as a person, a bicycle, a motorcycle, or a car is detected by the image recognition processing in the image recognition unit 31. Processing is in progress.

すなわち、定常監視では、レーザ光走査機構14によるレーザ光の走査のもとで、撮像センサ4によって遠方を撮影する(S1)。このとき、昼間は、可視光および近赤外光のレーザ光で遠方を照明して撮影し、夜間は近赤外光のレーザ光で遠方を照明して撮影することが望ましい。近赤外光は、人の眼には見えない光であるので、不審者等に気付かれることなく遠方を撮影でき、また、近隣への配慮も可能となる(近隣に監視中であることを悟られなくて済む)。   That is, in the steady monitoring, the far field is photographed by the imaging sensor 4 under the scanning of the laser beam by the laser beam scanning mechanism 14 (S1). At this time, it is desirable to take a photograph by illuminating a distant place with a laser beam of visible light and near-infrared light in the daytime and illuminate a distant place with a laser beam of near-infrared light at night. Near-infrared light is light that cannot be seen by human eyes, so it is possible to take pictures of distant places without being noticed by suspicious people, etc., and it is possible to consider the neighborhood. You do n’t have to be realized.)

次に、画像認識部31は、撮像センサ4での撮影によって取得された画像に対して画像認識処理を行う(S2)。S2の結果、画像認識部31が不審者等の存在を認識した場合(S3にてYes)、制御部35は報知部33を動作させて、不審者等の存在を周囲に報知(警告)するとともに、不審者等が侵入した旨の情報を、通信部35を介して外部(例えば警備会社)に送信する(S4)。   Next, the image recognition unit 31 performs image recognition processing on an image acquired by photographing with the imaging sensor 4 (S2). As a result of S2, when the image recognition unit 31 recognizes the presence of a suspicious person or the like (Yes in S3), the control unit 35 operates the notification unit 33 to notify (warn) the presence of the suspicious person or the like to the surroundings. At the same time, information indicating that a suspicious person or the like has entered is transmitted to the outside (for example, a security company) via the communication unit 35 (S4).

なお、例えば、監視システム1から200mの距離にある30cm四方の物体は、撮像センサ4においては、1.5×1.5画素の範囲に撮影される。この程度の大きさの物体であれば、画像認識部31にて物体の検知が可能である。また、撮影範囲を物体が横切る際に、水平方向よりも短い垂直方向に、一直線に時速50kmで横切ったとしても、その物体を撮像センサ4にて約160秒間撮影できる。したがって、画像認識部31は、この撮影の間に画像認識などにより物体の正体を認知することが可能である。   Note that, for example, a 30 cm square object at a distance of 200 m from the monitoring system 1 is photographed in the range of 1.5 × 1.5 pixels by the imaging sensor 4. If the object has such a size, the image recognition unit 31 can detect the object. Further, when an object crosses the imaging range, even if the object crosses in a straight line at a speed of 50 km per hour in a vertical direction shorter than the horizontal direction, the object can be imaged by the imaging sensor 4 for about 160 seconds. Therefore, the image recognition unit 31 can recognize the identity of the object by image recognition or the like during the photographing.

一方、S2の結果、画像認識部31が不審者等の存在を認識しなかった場合(S3にてNo)、認識が困難であった可能性があるため、定常監視を離れてS5に移行する。ここで、不審者等の存在の認識が困難である場合とは、例えば撮影画像において不鮮明な部分があったり、小さい物体の画像があり、画像認識処理では不審者等と明確に認識できない場合を想定することができる。   On the other hand, if the image recognition unit 31 does not recognize the presence of a suspicious person or the like as a result of S2 (No in S3), it may be difficult to recognize, so the routine monitoring is shifted to S5. . Here, the case where it is difficult to recognize the presence of a suspicious person or the like is a case where, for example, there are unclear parts in a captured image or there is an image of a small object, and the image recognition process cannot clearly recognize it as a suspicious person or the like. Can be assumed.

S5では、制御部35は、レーザ光源2をパルス発光させるとともに、そのパルス発光と同期して撮像センサ4のシャッタを駆動する。そして、測距部32は、パルス発光によって出力されたレーザ光が遠方の物体で反射されて撮像センサ4に入射するまでの時間を計測して、物体までの距離を測定する(S6)。その後、画像認識部31は、S2での画像認識処理の結果と、S6にて測距部32にて測定された距離とに基づいて、不審者等の存在の有無を判断する(S7)。上記した距離測定により、撮影された物体のおよその大きさや形状が判明するため、その物体が、注意しなければならない不審者等であるか、虫や鳥など無害のものであるかを容易に判断することが可能となる。   In S <b> 5, the control unit 35 causes the laser light source 2 to emit light in pulses and drives the shutter of the image sensor 4 in synchronization with the pulse emission. Then, the distance measuring unit 32 measures the time until the laser light output by the pulse emission is reflected by the distant object and enters the image sensor 4 to measure the distance to the object (S6). Thereafter, the image recognition unit 31 determines the presence or absence of a suspicious person or the like based on the result of the image recognition process in S2 and the distance measured by the distance measurement unit 32 in S6 (S7). The above-mentioned distance measurement reveals the approximate size and shape of the photographed object, so it is easy to determine whether the object is a suspicious person who should be careful or is harmless, such as an insect or bird. It becomes possible to judge.

S7にて、画像認識部31が不審者等の存在ありと判断した場合(S7にてYes)、S4に移行して、不審者等が存在していることの周囲への報知および外部への情報送信を行う(S4)。一方、S7にて、画像認識部31が不審者等の存在なしと判断した場合(S7にてNo)、制御部35は、レーザ光源2の発光を、パルス発光から通常の発光(常時発光)に戻し(S8)、その後は、S1に戻って以降の処理を繰り返す。   In S7, when the image recognition unit 31 determines that there is a suspicious person or the like (Yes in S7), the process proceeds to S4 to notify the surrounding of the existence of the suspicious person and to the outside. Information transmission is performed (S4). On the other hand, when the image recognition unit 31 determines in S7 that there is no suspicious person or the like (No in S7), the control unit 35 changes the light emission of the laser light source 2 from pulse emission to normal emission (always emission). (S8), and thereafter, the process returns to S1 and the subsequent processing is repeated.

以上のように、画像認識部31は、S1で撮影された画像に対して画像認識処理を行って不審者等を認識するため(S2、S7)、不審者等を、無害な物体(動物、植物、木の葉、ごみなど)と区別して認識することが可能となり、高度な監視システム1を実現することが可能となる。   As described above, the image recognition unit 31 performs image recognition processing on the image captured in S1 to recognize suspicious persons and the like (S2 and S7). It is possible to distinguish them from plants, leaves, garbage, etc.), and to realize an advanced monitoring system 1.

また、公共のインフラ(インフラストラクチャー;産業や生活の基盤として整備される施設)や、公共の建物などの重要な施設では、不審者等の侵入監視を24時間行っている場合が多い。このような施設では、害を及ぼさない物体(上述したゴミ等)によって頻繁に侵入者がいるような警報が発せられることが考えられる。このような場合、監視システムで警備を行っている人は、何らかの行動を起こし、誤報であることを1つ1つ確認しなければならない。時には、侵入したと思われる場所まで駆けつけて、誤報を発した原因を突き止める必要がある。   In addition, in important facilities such as public infrastructure (infrastructure; facilities established as a base for industry and life) and public buildings, intruders are often monitored 24 hours a day. In such a facility, it is conceivable that an alarm indicating that there is an intruder frequently is issued by an object that does not cause harm (such as the above-described garbage). In such a case, the person who is guarded by the monitoring system must take some action and confirm that it is a false alarm one by one. Sometimes it is necessary to rush to the place where you think you have invaded to find the cause of the false alarm.

これに対して、上述した本実施形態の監視システム1では、撮像センサ4を利用し、画像認識部31を駆使することにより、予め無害なものと有害である可能性のあるものとに分けて認識することができるため、警備を行う人が誤報により現場まで駆けつける必要性を最小限に抑えることが可能となる。   On the other hand, in the monitoring system 1 of the present embodiment described above, by using the image sensor 4 and making full use of the image recognition unit 31, it is divided into harmless ones and those that may be harmful in advance. Because it can be recognized, it is possible to minimize the need for security guards to rush to the site due to misinformation.

また、画像認識部31は、S7において、上述した画像認識処理の結果と、測距部32にて測定された距離とに基づいて、不審者等の存在の有無を判断するため、撮影された物体の画像が不鮮明であったり、物体の画像が小さい場合でも、物体のおよその大きさや形状を把握して、不審者等の存在の有無を判断することができる。その結果、監視システム1において不審者等の監視の精度を向上させて、より高度な監視を行うことが可能となる。   The image recognizing unit 31 was photographed in S7 in order to determine the presence or absence of a suspicious person or the like based on the result of the image recognition process described above and the distance measured by the distance measuring unit 32. Even when the image of the object is unclear or the image of the object is small, it is possible to determine the presence or absence of a suspicious person or the like by grasping the approximate size or shape of the object. As a result, the monitoring system 1 can improve the monitoring accuracy of suspicious persons, etc., and perform more advanced monitoring.

〔補足〕
以上では、照明用のレーザ光源2として、波長900nm付近に強度ピークを持つレーザ光を出射する光源を使用した例について説明したが、使用するレーザ光源はこれに限定されるわけではない。例えば、波長780nmや820nm付近に強度ピークを持つレーザ光を出射する光源を使用することも可能である。ただし、撮像センサ4が感度を十分に持っている波長域内のレーザ光を出射する光源を用いることが必要である。
[Supplement]
In the above, an example in which a light source that emits laser light having an intensity peak near a wavelength of 900 nm is used as the illumination laser light source 2 is described. However, the laser light source to be used is not limited to this. For example, it is possible to use a light source that emits a laser beam having an intensity peak in the vicinity of a wavelength of 780 nm or 820 nm. However, it is necessary to use a light source that emits laser light in a wavelength range in which the imaging sensor 4 has sufficient sensitivity.

また、撮影していることを周囲に知らせたい場合などは、レーザ光として可視光を出射する光源を使用すればよい。撮影していることを周囲に知らせることで、防犯や威嚇の効果もあるためである。その際に、波長450nmや650nm付近のレーザ光を出射する光源や、それらの波長を変調して可視光にした視認性の良い緑色近辺のレーザ光源を使用してもよい。   Further, when it is desired to inform the surroundings that the image is being taken, a light source that emits visible light as the laser light may be used. This is because notifying the surroundings of shooting is also effective for crime prevention and intimidation. At that time, a light source that emits a laser beam having a wavelength of about 450 nm or 650 nm, or a laser light source in the vicinity of green that has been modulated to change its wavelength to visible light and has good visibility may be used.

撮像センサ4は、可視光および近赤外光の少なくとも一方の波長域に感度を有するものであればよいため、撮像センサ4として、可視域から近赤外域にわたって感度を持つセンサを用いることもできるし、近赤外専用のセンサを用いることもできる。近赤外専用のセンサは、照明に使う900nm付近の感度が高く、レーザ光の出力を抑えても撮影が可能となる。近赤外光の撮影では、画像はモノクロ表示となるが、可視光撮影でのモノクロ表示と類似しているため、人による確認の場合に違和感なく認識される。   Since the imaging sensor 4 only needs to have sensitivity in at least one wavelength region of visible light and near infrared light, a sensor having sensitivity from the visible region to the near infrared region can be used as the imaging sensor 4. However, it is also possible to use a sensor dedicated to the near infrared. The near-infrared sensor has a high sensitivity near 900 nm used for illumination, and photography is possible even if the output of laser light is suppressed. In the near-infrared light shooting, the image is displayed in monochrome, but is similar to the monochrome display in visible light shooting, so that it is recognized without a sense of incongruity when confirmed by a person.

以上で説明した監視システム1では、照明用の光源として、レーザ光源2を用いており、LEDや小型の半導体レーザを用いていない。LEDは、波長や位相が不揃いであり、光が発散していく光源であるので、かなり高出力の明るいLEDでも、せいぜい20mくらいしか照明することができない。また、半導体レーザは、出力が小さく、たとえ位相および波長が揃っていても、100m〜300mの遠方を照明するには不十分である。   In the monitoring system 1 described above, the laser light source 2 is used as a light source for illumination, and an LED or a small semiconductor laser is not used. Since LEDs are light sources that have irregular wavelengths and phases and light diverges, even a very high-power bright LED can illuminate only about 20 m at most. Further, the semiconductor laser has a small output, and even if the phase and wavelength are uniform, it is insufficient for illuminating a distant place of 100 m to 300 m.

以上で説明した監視システム1では、凹レンズ13により、レーザ光による照明光束の面積が、撮像センサ4による全撮影範囲の面積の1/100程度になるようにレーザ光の光束幅を拡大しているが、光束幅を拡大する程度は、上記の例に限定されるわけではない。例えば、図1で示した構成では、レーザ光源2の出力が大きく、平板回動機構22の駆動速度が遅い場合には、照明光束の面積が上記の1/100よりも大きくなるように光束幅を拡大し、レーザ光源2の出力が小さく、平板回動機構22の駆動速度が速い場合には、照明光束の面積が上記の1/100よりも小さくなるように光束幅を拡大するようにしてもよい。   In the monitoring system 1 described above, the concave lens 13 increases the beam width of the laser beam so that the area of the illumination beam by the laser beam is about 1/100 of the area of the entire imaging range by the imaging sensor 4. However, the extent to which the light flux width is expanded is not limited to the above example. For example, in the configuration shown in FIG. 1, when the output of the laser light source 2 is large and the driving speed of the flat plate rotation mechanism 22 is slow, the luminous flux width is set so that the area of the illumination luminous flux is larger than 1/100 described above. When the output of the laser light source 2 is small and the driving speed of the flat plate rotation mechanism 22 is high, the beam width is expanded so that the area of the illumination beam is smaller than 1/100 described above. Also good.

各実施形態で使用される広角撮影レンズ11は、特殊なものではなく、一般に市販されているものを使用することが可能である。対角1/6インチの撮像素子用のレンズ系で、水平画角90°のものは、市販品のラインナップで揃えられている。レンズ系と撮像素子との間には、光路合成プリズム12などの光路合成部材(光路分岐素子)が挿入されるが、像側テレセントリックに近い光学系では、ほとんどの場合、十分なレンズバックが確保されているため、そのような光路合成部材の挿入が容易である。   The wide-angle photographing lens 11 used in each embodiment is not a special one, and a commercially available one can be used. A lens system for a 1/6 inch diagonal image sensor with a horizontal angle of view of 90 ° is available in a lineup of commercially available products. An optical path synthesizing member (optical path branching element) such as an optical path synthesizing prism 12 is inserted between the lens system and the image sensor. However, in most optical systems close to image side telecentric, a sufficient lens back is ensured. Therefore, it is easy to insert such an optical path combining member.

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

本発明は、例えば建物から100m〜300mだけ離れた遠方における物体の有無を監視する監視システムに利用可能である。   The present invention can be used, for example, in a monitoring system that monitors the presence or absence of an object at a distance of 100 m to 300 m from a building.

1 監視システム
2 レーザ光源
3 照明光学系
4 撮像センサ
11 広角撮影レンズ
12 光路合成プリズム(光路合成部材)
12’ 光路合成素子(光路合成部材)
14 レーザ光走査機構
21 平行平板(第1の平行平板)
22 平板回動機構
23 平行平板(第2の平行平板)
23a 面(入射面)
23b 面(出射面)
23’ AOD(音響光学素子)
24a スライド機構
24c 駆動回路(第1の駆動回路)
25 平面ミラー
26 回転放物面ミラー
27 ミラー回動機構
29 AOD(音響光学素子)
30 駆動回路(第2の駆動回路)
31 画像認識部
32 測距部
35 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Monitoring system 2 Laser light source 3 Illumination optical system 4 Imaging sensor 11 Wide angle imaging lens 12 Optical path synthesis prism (optical path synthesis member)
12 'optical path combining element (optical path combining member)
14 Laser beam scanning mechanism 21 Parallel plate (first parallel plate)
22 Flat plate rotation mechanism 23 Parallel plate (second parallel plate)
23a surface (incident surface)
23b surface (outgoing surface)
23 'AOD (acousto-optic device)
24a Slide mechanism 24c Drive circuit (first drive circuit)
25 Planar mirror 26 Rotating parabolic mirror 27 Mirror rotation mechanism 29 AOD (acousto-optic device)
30 Drive circuit (second drive circuit)
31 Image recognition unit 32 Distance measurement unit 35 Control unit

Claims (11)

対角半画角ωが30°以上で、像側がほぼテレセントリックである広角撮影レンズと、
可視光および近赤外光の少なくとも一方の波長域に感度を有し、100m以上300m以下の距離だけ離れた位置にある撮影対象を、前記広角撮影レンズを介して撮影する撮像センサと、
前記撮像センサが感度を有する前記波長域に強度ピークを持つレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射される前記レーザ光を、前記撮影対象側に導く照明光学系とを備え、
前記広角撮影レンズは、前記照明光学系の一部を兼ねており、
前記照明光学系は、前記レーザ光源から出射されて前記広角撮影レンズに入射する前記レーザ光を走査することにより、前記広角撮影レンズを介して前記撮像センサが撮影している前記撮影対象の撮影範囲内で、前記広角撮影レンズを介して前記撮影範囲の一部を照明する前記レーザ光の照明位置を順にシフトさせるレーザ光走査機構を有していることを特徴とする監視システム。
A wide-angle photographic lens having a diagonal half angle of view ω of 30 ° or more and a substantially telecentric image side;
An imaging sensor having a sensitivity in at least one wavelength region of visible light and near-infrared light, and imaging an imaging target located at a distance of 100 m to 300 m via the wide-angle imaging lens;
A laser light source that emits laser light having an intensity peak in the wavelength range in which the imaging sensor has sensitivity;
An illumination optical system that guides the laser light emitted from the laser light source to the imaging target side;
The wide-angle photographing lens also serves as a part of the illumination optical system,
The illumination optical system scans the laser light emitted from the laser light source and incident on the wide-angle photographing lens, and thereby the photographing range of the photographing target photographed by the imaging sensor via the wide-angle photographing lens. And a laser beam scanning mechanism that sequentially shifts the illumination position of the laser beam that illuminates a part of the imaging range via the wide-angle imaging lens.
前記照明光学系は、前記レーザ光走査機構から出射される前記レーザ光の光路を、前記撮影対象側から前記広角撮影レンズを介して前記撮像センサに入射する光の光路と合成する光路合成部材をさらに有しており、前記光路合成部材を介して、前記レーザ光を前記広角撮影レンズに入射させることを特徴とする請求項1に記載の監視システム。   The illumination optical system includes an optical path combining member that combines an optical path of the laser light emitted from the laser light scanning mechanism with an optical path of light incident on the imaging sensor from the imaging target side through the wide-angle imaging lens. The monitoring system according to claim 1, further comprising: causing the laser light to enter the wide-angle photographing lens through the optical path combining member. 前記レーザ光走査機構は、
前記レーザ光源の光出射側に配置される第1の平行平板と、
前記第1の平行平板を回動させる平板回動機構とを有していることを特徴とする請求項2に記載の監視システム。
The laser beam scanning mechanism is
A first parallel plate disposed on the light emitting side of the laser light source;
The monitoring system according to claim 2, further comprising a flat plate rotating mechanism that rotates the first parallel flat plate.
前記レーザ光走査機構は、
前記レーザ光源からの前記レーザ光が垂直に入射するように位置する第2の平行平板と、
前記第2の平行平板を、厚み方向に垂直な方向にスライドさせるスライド機構とを有しており、
前記第2の平行平板の対向する2面であって、前記レーザ光の入射面および出射面は、それぞれ回折面であり、
前記各回折面の回折特性は、前記第2の平行平板の前記厚み方向に垂直なスライド方向において、前記レーザ光の入射位置によって回折角度が連続的に変化し、かつ、前記入射面に垂直に入射した前記レーザ光が前記出射面から垂直に出射されるように設定されていることを特徴とする請求項2に記載の監視システム。
The laser beam scanning mechanism is
A second parallel plate positioned so that the laser light from the laser light source is vertically incident;
A slide mechanism that slides the second parallel flat plate in a direction perpendicular to the thickness direction;
Two opposite surfaces of the second parallel plate, wherein the laser light incident surface and the light exit surface are diffractive surfaces, respectively;
The diffraction characteristics of each diffraction surface are such that the diffraction angle continuously changes depending on the incident position of the laser beam in the sliding direction perpendicular to the thickness direction of the second parallel plate, and is perpendicular to the incident surface. The monitoring system according to claim 2, wherein the incident laser beam is set to be emitted vertically from the emission surface.
前記レーザ光走査機構は、
音響光学素子と、
前記音響光学素子の結晶に超音波を与える第1の駆動回路とを有しており、
前記第1の駆動回路は、前記音響光学素子の前記結晶に与える超音波の振動数を変化させることにより、前記音響光学素子に入射する前記レーザ光の回折角度を変化させて、前記レーザ光を出射させることを特徴とする請求項2に記載の監視システム。
The laser beam scanning mechanism is
An acousto-optic element;
A first drive circuit that applies ultrasonic waves to the crystal of the acoustooptic device,
The first drive circuit changes a diffraction angle of the laser beam incident on the acoustooptic device by changing a frequency of ultrasonic waves applied to the crystal of the acoustooptic device, and changes the laser beam to the laser beam. The monitoring system according to claim 2, wherein the monitoring system emits light.
前記レーザ光走査機構は、平面ミラーと、回転放物面ミラーと、前記平面ミラーを回動させるミラー回動機構とを有しており、
前記平面ミラーの回動中心は、前記回転放物面ミラーの焦点位置にあり、
前記平面ミラーは、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記回動中心にて反射させて、前記回転放物面ミラーに導き、
前記ミラー回動機構は、前記平面ミラーの回動によって、前記回転放物面ミラーに入射する前記レーザ光の入射位置を変化させることを特徴とする請求項2に記載の監視システム。
The laser beam scanning mechanism includes a plane mirror, a paraboloid mirror, and a mirror rotation mechanism that rotates the plane mirror.
The center of rotation of the plane mirror is at the focal position of the paraboloid mirror,
The plane mirror reflects the laser light from the laser light source at the rotation center and guides it to the rotary paraboloid mirror.
The monitoring system according to claim 2, wherein the mirror rotation mechanism changes the incident position of the laser light incident on the rotary paraboloidal mirror by rotating the plane mirror.
前記レーザ光走査機構は、音響光学素子と、回転放物面ミラーと、前記音響光学素子の結晶に超音波を与える第2の駆動回路とを有しており、
前記音響光学素子の一部は、前記回転放物面ミラーの焦点位置にあり、
前記音響光学素子は、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記一部にて回折反射させて、前記回転放物面ミラーに導き、
前記第2の駆動回路は、前記音響光学素子の前記結晶に与える超音波の振動数を変化させることにより、前記レーザ光の回折角度を変化させて、前記回転放物面ミラーに入射する前記レーザ光の入射位置を変化させることを特徴とする請求項2に記載の監視システム。
The laser beam scanning mechanism includes an acoustooptic device, a paraboloid mirror, and a second drive circuit that applies ultrasonic waves to the crystal of the acoustooptic device,
A portion of the acousto-optic element is at the focal position of the rotating parabolic mirror;
The acousto-optic device diffracts and reflects the laser light from the laser light source at the part and guides it to the rotary paraboloid mirror,
The second drive circuit changes the diffraction angle of the laser light by changing the frequency of ultrasonic waves applied to the crystal of the acoustooptic device, and enters the rotary paraboloid mirror. The monitoring system according to claim 2, wherein the incident position of the light is changed.
前記レーザ光走査機構は、前記広角撮影レンズの光軸に垂直な面内で、前記レーザ光を互いに垂直な2方向に走査することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の監視システム。   8. The monitoring according to claim 1, wherein the laser beam scanning mechanism scans the laser beam in two directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the optical axis of the wide-angle imaging lens. 9. system. 前記撮像センサにて撮影されて取得された画像の画像データに対して画像認識処理を行うことにより、不審者または不審物を認識する画像認識部をさらに備えていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の監視システム。   2. An image recognition unit for recognizing a suspicious person or a suspicious object by performing image recognition processing on image data of an image captured and acquired by the imaging sensor. The monitoring system according to any one of 8 to 8. 前記レーザ光源をパルス発光させるとともに、前記パルス発光と同期して前記撮像センサのシャッタを駆動する制御部と、
前記パルス発光によって出力されたレーザ光が前記撮影対象としての物体で反射されて前記撮像センサに入射するまでの時間を計測して、前記物体までの距離を測定する測距部とをさらに備えており、
前記画像認識部は、前記画像認識処理の結果と、前記測距部にて測定された距離とに基づいて、不審者または不審物の存在の有無を判断することを特徴とする請求項9に記載の監視システム。
A control unit for causing the laser light source to emit light and driving a shutter of the imaging sensor in synchronization with the pulse emission;
A distance measuring unit that measures a time from when the laser light output by the pulsed light emission is reflected by the object to be imaged and incident on the imaging sensor, and measures a distance to the object; And
The said image recognition part judges the presence or absence of a suspicious person or a suspicious object based on the result of the said image recognition process, and the distance measured in the said ranging part, The characterized by the above-mentioned. The monitoring system described.
前記可視光の波長域は、450nm以上650nm以下であり、
前記近赤外光の波長域は、780nm以上1000nm以下であることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の監視システム。
The wavelength range of the visible light is 450 nm or more and 650 nm or less,
11. The monitoring system according to claim 1, wherein a wavelength range of the near infrared light is 780 nm or more and 1000 nm or less.
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