JP3443106B2 - 浮遊物体の検出・監視方法及びその装置 - Google Patents
浮遊物体の検出・監視方法及びその装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は浮遊物体の検出・監
視方法及びその装置に関し、特に航空機の航行の障害と
なる浮遊物体を検出・監視する場合に適用して有用なも
のである。 【０００２】 【従来の技術】航空機は所定の空域を飛行して空港に対
する離着陸を行う。したがって、当該空域又はその近傍
に浮遊するバルーン等の浮遊物体は、当該航空機の安全
な飛行の障害となる。飛行の障害となる浮遊物体は除去
しなければならないが、そのためには当該浮遊物体を検
出することが前提となる。 【０００３】従来、この種の浮遊物体の検出・監視に
は、赤外線カメラを用いている。すなわち、赤外線カメ
ラで認識対象物である浮遊物体を撮影することによりこ
れを検出するとともに監視している。この赤外線カメラ
では、ズームレンズを使用しない場合、高々１ｋｍ程度
迄の認識対象物しか認識できない。これに対し、航空機
の離着陸のための空域は、奥行き方向（航空機の滑走路
に対する進入・進出方向）に関して１０ｋｍ程度迄をカ
バーする必要がある。そこで、赤外線カメラを用いる従
来の監視方法では、監視員がこの赤外線カメラを運搬し
つつ、監視位置を移動しながら所定空域の監視を行なっ
ている。 【０００４】ここで、上述の如き赤外線カメラは、監視
すべき空域の監視距離に対し、その監視可能距離が余り
にも小さいので、監視位置を変える等の作業を必要と
し、当該監視作業に多大の労力を必要とするばかりでな
く、障害物の検出・監視及びその除去に機動的に対処す
ることができない。また、赤外線カメラでは、検出精度
が天候に顕著に左右される。すなわち、雨及び霧の影響
が大きい。さらに、認識対象物と周囲の温度差が小さい
と検出が困難であるという問題もある。ちなみに、認識
対象物が空中を浮遊するバルーンである場合、その内部
のガスと周囲の空気の温度差は殆どないので、これを検
出するのは困難である。 【０００５】雨天，霧中等の悪天候時、また夜間，薄暮
にも安定した、認識対象物の長距離且つ高分解能での画
像監視を可能とする装置としてレーザレーダ装置があ
る。このレーザレーダ装置は、ストロボ写真撮影と類似
した動作原理を有しており、ストロボフラッシュの代わ
りに、「極短パルスレーザ光」を、また写真機の代わり
に、「高速ゲート付きＩＣＣＤカメラ」を用いたアクテ
ィブな撮像装置である。さらに詳言すると、図５に示す
ように、レーザ装置１から極短パルスのレーザ光を認識
対象物２に向けて照射し、高速度で動作するシャッター
機能を有する超高速ゲート付ＩＣＣＤカメラ（以下、Ｉ
ＣＣＤカメラと称す。）３にて認識対象物２からの反射
光を観測する。すなわち、認識対象物２からの反射光が
ＩＣＣＤカメラ３に到達する瞬間のみ、シャッタをＯＮ
（開）状態にすることにより、認識対象物２の発見とと
もに、レーザ光の伝搬速度（光速）に基づき認識対象物
２迄の距離も検知する。 【０００６】かかるレーザレーダ装置を用いれば、レー
ザ装置１及びＩＣＣＤカメラ３と認識対象物２間の外乱
（霧、雨、波浪等）の影響を大幅に低減することが可能
であるばかりでなく、レーザ光を用いたアクティブな探
査方法であるため昼夜を問わず運用できるという特長も
有している。また、パルスレーザ光の光強度にもよる
が、通常、奥行き方向（レーザ光の照射方向）に関して
１０数キロの距離の範囲であれば、認識対象物２を良好
に検出し得る。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】図６は監視を行うべき
航空機の飛行空域を概念的に示す説明図であり、同図
（ａ）は平面的に見た図、（ｂ）は側面から見た図であ
る。両図に示すように、当該監視領域は同図中に網点で
示す領域Ａである。この領域Ａは、滑走路Ｂの両端部の
地表Ｃから所定の仰角θ1 、θ2 （θ1 ＜θ2 ）で仕切
られた帯状の領域であり、航空機Ｄは仰角θ2 で滑走路
Ｂに進入する。したがって、この場合数キロに亘る領域
を監視する必要があるが、この領域は前記レーザレーダ
装置から所定距離離れた位置の垂直面を、奥行き方向に
連続させた空間として与えられられる。したがって、例
えば３ｋｍの位置の垂直面から奥行き方向に関し１ｋｍ
毎に１０ｋｍ迄の垂直面内の様子をレーザレーダ装置で
複数回撮影して監視すれば良い。このとき、奥行き方向
で隣接する垂直面間の空間の様子が全て映像情報として
得られるようレーザレーダ装置のシャッタのＯＮ（開）
時間を制御する必要がある。 【０００８】また、一回の監視領域である垂直面の面積
は、一度の撮像では、とても当該領域の全域をカバーす
ることができない程度の広がりを持っている。当該垂直
面の面積が奥行き方向の距離に比例して増大し、例えば
１０ｋｍの位置では尚更である。したがって、当該領域
を適宜分割する必要がある。これは、レーザレーダ装置
から照射するパルスレーザ光を前記垂直面内で適宜走査
することにより実現し得る。 【０００９】ところが、ここで新たな問題を生じる。す
なわち、強風時のアドバルーン等、認識対象物２である
浮遊物体が移動する場合、パルスレーザ光の照射により
撮像している小領域（監視すべき領域を複数分割した場
合の一つの領域）から前記浮遊物体が逃げてしまい、ス
キャニングのタイミングとの関係によっては、何れの小
領域においても撮像されない事態が発生する。 【００１０】さらに、上述の如きレーザレーダ装置にお
ける測距精度は、ＩＣＣＤカメラ３のシャッタのＯＮ
（開）時間に対応する。シャッタのＯＮ時間で奥行き方
向における認識対象物２の存在範囲が特定されるからで
ある。ちなみに、シャッタのＯＮ時間は、通常数１０ｎ
ｓｅｃ乃至１００ｎｓｅｃ程度であり、例えば１００ｎ
ｓｅｃの場合、この間の光速ｃに基づいて求まる認識対
象物２の存在する範囲は１５ｍとなる。すなわち、この
場合の距離は最大で１５ｍの誤差を含むことになる。し
たがって、上述の如く奥行き方向で、例えば１ｋｍの間
隔をおいて隣接する垂直面間の全ての映像情報を得るべ
くシャッタのＯＮ時間を設定した場合には、このとき得
られる距離情報は、最大１ｋｍの誤差を含むものとな
る。かかる距離情報の誤差を小さくするためには、奥行
き方向で隣接する垂直面間の距離を小さくする必要があ
るが、この距離を小さくした場合には、検出すべき垂直
面の数も増加し、当該検出・監視作業の効率を悪化させ
る原因となる。 【００１１】本発明は、上記従来技術に鑑み、航空機の
飛行領域等、数キロに及び、且つ広範囲に亘る所定領域
で動き回る浮遊物を良好に検出し、且つ監視し得るとと
もにこの浮遊物迄の距離も正確に検出し得る浮遊物体の
検出・監視方法を提供することを目的とする。 【００１２】上記目的を達成する本発明の構成は、次の
点を特徴とする。 【００１３】１） 認識対象物である浮遊物体に向けて
レーザレーダ装置からパルスレーザ光を照射するととも
に、この照射時点から所定時間経過後の前記パルスレー
ザ光の反射光を前記レーザレーダ装置に取り込むことに
より撮影して前記浮遊物体を検出し、且つこれを監視す
る浮遊物体の検出・監視方法において、前記レーザレー
ダ装置から所定距離離れた位置の垂直面を複数に分割
し、このように分割した各領域の映像をそれぞれ得るべ
く パルスレーザ光を照射する領域が逐次切り換わるよ
うパルスレーザ光を走査する一方、浮遊物体の移動速度
を特定し、この移動速度が基準値を越える場合に前記パ
ルスレーザ光の前記走査を複数回行うようにしたこと。 【００１４】２） 認識対象物である浮遊物体に向けて
レーザレーダ装置からパルスレーザ光を照射するととも
に、この照射時点から所定時間経過後の前記パルスレー
ザ光の反射光を前記レーザレーダ装置に取り込むことに
より撮影して前記浮遊物体を検出し、且つこれを監視す
る浮遊物体の検出・監視方法において、前記レーザレー
ダ装置から所定距離離れた位置の垂直面を複数に分割
し、このように分割した各領域の映像をそれぞれ得るべ
く パルスレーザ光を照射する領域が逐次切り換わるよ
うパルスレーザ光を走査する一方、浮遊物体の移動速度
を特定し、この移動速度が、漸増させて複数種類設定し
た各基準値を越える毎に前記パルスレーザ光の前記走査
回数を漸増するようにしたこと。 【００１５】３） 上記１）又は２）に記載する浮遊物
体の検出・監視方法において、パルスレーザ光の走査
を、前記レーザレーダ装置から同一奥行き方向に関して
所定距離離れた複数の位置における各垂直面に関して行
うこと。 【００１６】４） 上記１）乃至３）に記載する何れか
一つの浮遊物体の検出・監視方法において、パルスレー
ザ光の反射光の一部を取り込んでこれを光センサで検出
するとともに、前記パルスレーザ光の照射時点から前記
反射光の受光時点迄の経過時間に基づき認識対象物まで
の距離を検出すること。 【００１７】５） 認識対象物に向けてパルスレーザ光
を照射するとともに、この照射に同期した所定時間後に
シャッタを開いて前記パルスレーザ光の反射光を撮像手
段に取り込み、さらにこの撮像手段の出力信号を信号処
理手段で処理してその画像を表示手段で再生するレーザ
レーダ装置において、前記反射光の一部を取り込んでこ
れを検出する光センサと、前記パルスレーザ光の照射時
点を表す照射タイミングパルスと、前記光センサによる
反射光の受光時点を表す受光タイミングパルスとの時間
的な間隔に基づき認識対象物までの距離を演算する計数
手段と、前記パルスレーザ光を所定の垂直面で走査する
とともにこのパルスレーザ光の走査方向に追従させて前
記撮像手段を移動する走査手段と、浮遊物体の周囲の風
速等、この浮遊物体の移動速度を特定するパラメータを
検出する環境パラメータ検出手段と、環境パラメータ検
出手段で特定された浮遊物体の移動速度に基づき前記走
査手段による同一垂直面内における走査回数を設定する
走査回数設定手段とを有すること。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００１９】本発明の実施の形態に係る浮遊物体の検出
・監視方法を説明するのに先立ち、先ず当該検出・監視
方法に好適に使用し得るレーザレーダ装置を図１に基づ
き説明しておく。図１は当該レーザレーダ装置を示すブ
ロック線図である。同図に示すように、本形態の高精度
測距レーザレーダ装置は、図５にその原理を示す従来技
術に係るレーザレーダ装置に、光センサ８、計数回路
９、選択部１０、ハーフミラー１１、光学系１２、環境
パラメータ検出部１３、走査回数設定部１４及び走査制
御部１５を追加したものである。ここで、レーザ装置
１、ＩＣＣＤカメラ３、光学系４、光センサ８、ハーフ
ミラー１１及び光学系１２が走査部Ｉとなっており、パ
ルスレーザを所定の垂直面内でスキャンするとともに、
このときのパルスレーザ光の照射方向にＩＣＣＤカメラ
３等を追従させて移動し得るように構成してある。かく
して、当該レーザレーダ装置では、所定の前記垂直面を
縦横に分割した分割画面の各映像情報を取り込むことが
できる。 【００２０】レーザ装置１は認識対象物２に向けてパル
スレーザ光を照射するとともに、認識対象物２で反射し
たレーザ光を光学系４を介して超高速ゲート付のＩＣＣ
Ｄカメラ３で取り込むようになっている。同期回路５
は、レーザ装置１がパルスレーザ光を照射した時点を示
す照射タイミングパルスＳ1 と、パルスレーザ光の認識
対象物２による反射光とに基づき認識対象物２迄の距離
を計測してその距離情報を信号処理部６に送出する。こ
の場合の距離情報は、シャッタの開時間で決まる所定の
範囲を特定したものであり、最大その範囲の奥行き方向
（パルスレーザ光の進行方向；以下同じ。）の距離の分
の誤差を含むものである。信号処理部６は、前記距離情
報とともに、ＩＣＣＤカメラ３の出力信号を処理して表
示部７に送出する。この結果、表示部７の画面にＩＣＣ
Ｄカメラ３の撮像画像が距離情報とともに表示される。 【００２１】光センサ８は、例えば光電変換素子を面状
に多数配設してなり、認識対象物２で反射したパルスレ
ーザ光の反射光の一部を取り込んでこれを検出する。こ
のため、光学系４とＩＣＣＤカメラ３との間にはハーフ
ミラー１１が配設してあり、このハーフミラー１１で反
射した前記反射光の一部を光学系１２を介して取り込ん
で反射光の受光時点を表す受光タイミングパルスＳ2 を
その出力信号として送出する。計数回路９は、レーザ装
置１から供給されるパルスレーザ光の照射時点を表す照
射タイミングパルスＳ1 と、光センサ８による反射光の
受光時点を表す受光タイミングパルスＳ2 との時間的な
間隔（パルスレーザ光が認識対象物２迄の距離を往復す
る時間）であるパルスレーザ光の飛行時間ｔf （図２参
照。）に基づき認識対象物２迄の距離Ｌ0 を演算する。
具体的には次式による。 距離Ｌ0 ＝１／２（光速ｃ×飛行時間間ｔf ）・・・・・（１） 【００２２】計数回路９は上式（１）により求めた高精
度距離情報を信号処理部６に送出し、この信号処理部６
で所定の信号処理を行うことにより表示部７に表示す
る。ここで計数回路９の出力信号として得る距離情報
は、認識対象物２迄の距離Ｌ0 を正確に反映したものと
なる。光センサ８の出力信号は、反射光量の時間軸にお
ける変化を高精度に検出し得るからである。ちなみに、
ＩＣＣＤカメラ３の出力信号はゲートの開時間に取り込
んだ反射光量の積分値であるため、同期回路５から信号
処理部６に供給される距離情報は、従来技術の説明で述
べた如く、シャッタの開時間で決まる所定の範囲として
の距離情報となり、その分精度が劣るものとなる。 【００２３】選択部１０は、表示部７をオペレータが視
認しながら距離Ｌ0 を知りたい目標となる認識対象物２
を選択するためのものである。この点を図３を追加して
詳細に説明する。 【００２４】図３は上記表示部７に表示される再生画像
の一例である。この再生画像は、ＩＣＣＤカメラ３の出
力信号である画像信号を再生したものである。ここで、
図中に点線で区切った各区画が光センサ８の各光電変換
素子に位置的に対応させてある。そして、高精度の距離
Ｌ0 を知りたい目標の認識対象物２をポインタ１６で選
択することにより、この選択信号が光センサ８及び計数
回路９に供給され、計数回路９で得る高精度距離情報を
表示部７に表示するようになっている。すなわち、上述
の如くポインタ１６で認識対象物２を選択することによ
り発生する選択信号で光センサ８の各光電変換素子から
上記認識対象物２に位置的に対応する光電変換素子が選
択され、この選択された光電変換素子の出力信号である
受光タイミングパルスＳ2 が計数回路９に送出される。
計数回路９は上記選択信号の供給により所定の演算処理
を行う。したがって、計数回路９では、上記認識対象物
２迄の距離Ｌ0 を演算し、高精度距離情報として信号処
理部６に送出する。かくして信号処理部６で処理して高
精度距離情報を表す映像信号が形成され、この映像信号
で表示部７に高精度距離情報を表示する。 【００２５】本形態における上記選択部１０は、パーソ
ナルコンピュータのマウスを利用して好適に形成するこ
とができる。マウスで選択部１０を形成した場合、ポイ
ンタ１６をドラッグし、表示部７における目標の認識対
象物２に合わせてクリックすることによりこの認識対象
物２を選択することができる。 【００２６】ただ、必ずしも選択部１０をマウスで形成
する必要は、勿論ない。例えば、表示部７を、図３に示
す点線で区切った各区画に対応するタッチパネルで形成
することによっても、同様の選択操作を行うことができ
る。 【００２７】環境パラメータ検出部１３は、浮遊物体の
周囲の風速、風向等、この浮遊物体の移動速度、移動方
向等を特定するパラメータを検出するものである。この
場合の検出パラメータに特別な限定はないが、少なくと
も浮遊物体の移動速度を特定し得るもの、例えば風速を
含むものでなければならない。この移動速度により走査
回数を決定して確実に分割画面の一つには浮遊物体の映
像が再生されるようにするためである。 【００２８】走査回数設定部１４は、環境パラメータ検
出部１３でで特定された浮遊物体の移動速度に基づき走
査部Ｉによる同一垂直面内における走査回数を設定する
ものてある。ここで、走査回数の設定手法は種々考えら
れる。例えば、１）風速データに基づきこの風速が予め
定めた基準値を越える場合に複数回の走査を行うようす
る、２）複数種類の漸増する基準値を用意しておき、前
記風速が各基準値を越える毎に走査回数を漸増させる等
である。何れにしても風速が大であればそれだけ、何れ
か一つの分割画面に浮遊物体を取り込める確率が低下す
る点を考慮し、少なくとも一つの分割画面には浮遊物体
の映像が取り込めるように、浮遊物体の移動速度に基づ
き適切な走査回数を設定する。 【００２９】走査制御部１５は走査部Ｉを制御して所定
の走査を行うもので、走査回数設定部１４に設定した回
数の走査を行わせるとともに、環境パラメータ検出部１
３で検出した、例えば風向に応じて走査の方向を変え
る、すなわち浮遊物体の移動方向を予測してこれの捕捉
確率が高くなるような走査方向を選択して走査する等の
制御を行うものである。この場合の走査の態様にも特別
な制限はない。空間を移動する浮遊物体を何れかの分割
画面で捕捉し得る確率を高めるための工夫であれば全て
採用し得る。 【００３０】なお、監視する領域のレーザレーダ装置か
らの奥行き方向の距離Ｌの選定及び選定した距離Ｌにお
ける奥行き方向の空間の距離等は、パルスレーザ光の照
射タイミング、ＩＣＣＤカメラ３のシャッタを開くタイ
ミング及びこのシャッタの開時間等で定まるが、このた
めのレーザ装置１及びＩＣＣＤカメラ３の各部の制御等
は、当該レーザレーダ装置の全体の制御を行うシステム
コントローラ（図示せず。）により制御する。 【００３１】本発明の実施の形態に係る浮遊物体の検出
・監視方法は、例えば図６に示すような数キロに亘る領
域Ａの浮遊物体を、上述の如きレーザレーダ装置を用い
て検出・監視するものである。具体的には次の通りであ
る。 【００３２】図４に示すように、前記領域Ａ内の全ての
映像情報は、レーザレーダ装置の走査部Ｉから奥行き方
向に関する最遠点における垂直面１７−４（距離Ｌ）に
至る途中の複数位置での垂直面１７−１、１７−２、１
７−３を考え、各垂直面１７−１〜１７−４を基準とす
る奥行き方向の一定の空間に含まれる、各垂直面１７−
１〜１７−４毎の映像情報の集合体として認識し得る。
したがって、各垂直面１７−１〜１７−４に関する映像
情報を取り込めば良い。ただ、このとき各垂直面１７−
１〜１７−４は、パルスレーザ光の一回の照射で映像情
報を取り込み得る領域に対し遙に大きいため、各垂直面
内を走査する必要がある。すなわち、各垂直面１７−１
〜１７−４はこれをそれぞれ複数（例えば１２０駒）に
分割して各分割画面毎の映像情報を取ん込んでいる。パ
ルスレーザ光の一回の照射で映像情報を取り込み得る領
域を、垂直面１７−４において網点の領域Ｅとして示
す。 【００３３】なお、このときの垂直面１７−１〜１７−
４の数に特別な制限はない。パルスレーザ光の一回の照
射で奥行き方向に関して集め得る映像情報（ＩＣＣＤカ
メラ３のシャッタの開時間で定まる。）との兼ね合い
で、例えば最大距離Ｌが１０ｋｍの場合、３ｋｍの位置
から、例えば１ｋｍ毎等、等間隔に設定すれば良い。 【００３４】本形態に係る浮遊物体の検出・監視方法に
おいては、先ず監視対象とする垂直面１７−１〜１７−
４を選択し、選択した特定の垂直面に関して当該面内を
走査しながらその映像情報を取り込む。すなわち、レー
ザ装置１からパルスレーザ光を、垂直面１７−１〜１７
−４の何れかに向けて照射し、その反射光をＩＣＣＤカ
メラ３に取り込んで所定の処理をすることにより、表示
部７に反射光による画像を再生する。この点は従来と同
様である。 【００３５】本形態では、かかる映像情報の取り込み
を、パルスレーザ光を走査しながら行う。このとき浮遊
物体の移動速度が基準値を越えていることが、風速等に
より検出された場合には、特定の垂直面１７−１〜１７
−４に関する同様の走査を適宜複数回繰り返して浮遊物
体の映像を確実に取り込むようにする。垂直面１７−１
〜１７−４の分割画面の数が、例えば１２０駒であり、
１／３０（秒）ごとに映像を取り込むとすれば、一つの
垂直面に関して４秒の走査時間を要する。したがって、
この４秒間に浮遊物体がどの程度移動する可能性がある
かを考慮して走査回数を適宜設定する。また、このと
き、風向等を考慮して走査の方向を変えても良い。 【００３６】次に、オペレータが選択部１０を操作して
表示部７を視認しながら高精度の距離Ｌ0 を知りたい認
識対象物２を選択する。本形態においては、表示部７の
物理的な場所をそのまま保持して、光センサ８を構成す
る各光電変換素子に対応させてあるので、選択部１０に
より選択された認識対象物２に対応する位置の光電変換
素子が選択される。 【００３７】一方、本形態においては、反射光の一部を
ハーフミラー１１で反射して面状の光電変換素子の集合
体である光センサ８に取り込んでいる。この結果、選択
された光電変換素子の出力信号として、反射光の光量の
時間軸における変化を高精度に表す受光タイミングパル
スＳ2 を得る。そこで、レーザ装置１が送出する照射タ
イミングパルスＳ1 及び受光タイミングパルスＳ2 に基
づき計数回路９で所定の演算を行う。かかる演算処理に
より認識対象物２迄の距離Ｌ0 を高精度に検出し得るの
で、この高精度距離情報を信号処理部６で処理して表示
部７に表示する。 【００３８】なお、上記実施の形態における高精度距離
情報は選択部の選択により得るようにしているが、必ず
しもこのように構成する必要はない。例えば、認識対象
物２が複数存在する場合、上述の如き選択をすることな
く、全ての認識対象物２迄の高精度の距離Ｌ0 が表示さ
れるようにしても良い。要は、光センサ８の出力信号で
ある受光タイミングパルスＳ2 を利用して高精度に距離
を検出し得るような構成となっていれば良い。 【００３９】また、上記実施の形態における光センサ８
は、複数個の光電変換素子を面状に配設して構成したも
のであるが、必ずしもこのように面状に配設する必要は
ない。単体の光電変換素子又は複数個の光電変換素子を
線状に並べたものでも良い。すなわち、表示部７におけ
る再生画像の一部の領域（単体の光電変換素子の場合に
は、図３に点線で示す区画のうちの、例えば一区画に対
応する領域、光電変換素子を線状に並べたものである場
合には、図３に点線で示す区画の、例えば一列に対応す
る領域）に対応させた光センサとしておく。かくして、
ＩＣＣＤカメラ３の旋回台（図示せず。）を操作してこ
れに取り込む映像を視認しつつ目標となる認識対象物２
を、例えば十字のレチクルの中央に合わせ込み、かかる
状態でパルスレーザ光を照射して、このときの反射光を
光学系４、ハーフミラー１１及び光学系１２を介して光
センサ８に取り込むようにすれば良い。 【００４０】さらに、上記実施の形態では、空中に浮遊
する浮遊物体を認識対象物２としたが、これに限るもの
ではない。広い領域を動き回る物体の検出・監視に一般
的に適用し得る。したがって、浮遊物体は水上の浮遊物
体であっても良い。 【００４１】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、認識対象物で
ある浮遊物体に向けてレーザレーダ装置からパルスレー
ザ光を照射するとともに、この照射時点から所定時間経
過後の前記パルスレーザ光の反射光を前記レーザレーダ
装置に取り込むことにより撮影して前記浮遊物体を検出
し、且つこれを監視する浮遊物体の検出・監視方法にお
いて、前記レーザレーダ装置から所定距離離れた位置の
垂直面を複数に分割し、このように分割した各領域の映
像をそれぞれ得るべく パルスレーザ光を照射する領域
が逐次切り換わるようパルスレーザ光を走査する一方、
浮遊物体の移動速度を特定し、この移動速度が基準値を
越える場合に前記パルスレーザ光の前記走査を複数回行
うようにしたので、パルスレーザ光の一回の照射では取
り込むことができない広い領域に浮遊する浮遊物体であ
って、しかもこの領域内を動き回る浮遊物体の映像を確
実に取り込むことができる。 【００４２】〔請求項２〕に記載する発明は、認識対象
物である浮遊物体に向けてレーザレーダ装置からパルス
レーザ光を照射するとともに、この照射時点から所定時
間経過後の前記パルスレーザ光の反射光を前記レーザレ
ーダ装置に取り込むことにより撮影して前記浮遊物体を
検出し、且つこれを監視する浮遊物体の検出・監視方法
において、前記レーザレーダ装置から所定距離離れた位
置の垂直面を複数に分割し、このように分割した各領域
の映像をそれぞれ得るべく パルスレーザ光を照射する
領域が逐次切り換わるようパルスレーザ光を走査する一
方、浮遊物体の移動速度を特定し、この移動速度が、漸
増させて複数種類設定した各基準値を越える毎に前記パ
ルスレーザ光の前記走査回数を漸増するようにしたの
で、パルスレーザ光の一回の照射では取り込むことがで
きない広い領域に浮遊する浮遊物体であって、しかもこ
の領域内を動き回る浮遊物体の映像を確実に取り込むこ
とができるばかりでなく、このときの走査回数を合理的
で適正な回数とすることができ、監視作業の効率の向上
にも寄与し得る。 【００４３】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
１〕又は〔請求項２〕に記載する浮遊物体の検出・監視
方法において、パルスレーザ光の走査を、前記レーザレ
ーダ装置から同一奥行き方向に関して所定距離離れた複
数の位置における各垂直面に関して行うので、例えば航
空機の飛行空域等、奥行き方向に数キロに亘る広い空間
領域であっても、当該領域の浮遊物体を良好に検出・監
視することができる。したがって、航空機等の安全な航
行等に資することができる。 【００４４】〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項３〕に記載する何れか一つの浮遊物体
の検出・監視方法において、パルスレーザ光の反射光の
一部を取り込んでこれを光センサで検出するとともに、
前記パルスレーザ光の照射時点から前記反射光の受光時
点迄の経過時間に基づき認識対象物までの距離を検出す
るので、〔請求項１〕乃至〔請求項３〕に記載する発明
の作用・効果に加え、認識対象物迄の距離を高精度に検
出し得るという作用・効果を得る。 【００４５】〔請求項５〕に記載する発明は、認識対象
物に向けてパルスレーザ光を照射するとともに、この照
射に同期した所定時間後にシャッタを開いて前記パルス
レーザ光の反射光を撮像手段に取り込み、さらにこの撮
像手段の出力信号を信号処理手段で処理してその画像を
表示手段で再生するレーザレーダ装置において、前記反
射光の一部を取り込んでこれを検出する光センサと、前
記パルスレーザ光の照射時点を表す照射タイミングパル
スと、前記光センサによる反射光の受光時点を表す受光
タイミングパルスとの時間的な間隔に基づき認識対象物
までの距離を演算する計数手段と、前記パルスレーザ光
を所定の垂直面で走査するとともにこのパルスレーザ光
の走査方向に追従させて前記撮像手段を移動する走査手
段と、浮遊物体の周囲の風速等、この浮遊物体の移動速
度を特定するパラメータを検出する環境パラメータ検出
手段と、環境パラメータ検出手段で特定された浮遊物体
の移動速度に基づき前記走査手段による同一垂直面内に
おける走査回数を設定する走査回数設定手段とを有する
ので、パルスレーザ光の一回の照射では取り込むことが
できない広い領域に浮遊する浮遊物体であって、しかも
この領域内を動き回る浮遊物体の映像を確実に取り込む
ことができる。また、当該浮遊物体迄の距離を高精度に
検出することができる。
視方法及びその装置に関し、特に航空機の航行の障害と
なる浮遊物体を検出・監視する場合に適用して有用なも
のである。 【０００２】 【従来の技術】航空機は所定の空域を飛行して空港に対
する離着陸を行う。したがって、当該空域又はその近傍
に浮遊するバルーン等の浮遊物体は、当該航空機の安全
な飛行の障害となる。飛行の障害となる浮遊物体は除去
しなければならないが、そのためには当該浮遊物体を検
出することが前提となる。 【０００３】従来、この種の浮遊物体の検出・監視に
は、赤外線カメラを用いている。すなわち、赤外線カメ
ラで認識対象物である浮遊物体を撮影することによりこ
れを検出するとともに監視している。この赤外線カメラ
では、ズームレンズを使用しない場合、高々１ｋｍ程度
迄の認識対象物しか認識できない。これに対し、航空機
の離着陸のための空域は、奥行き方向（航空機の滑走路
に対する進入・進出方向）に関して１０ｋｍ程度迄をカ
バーする必要がある。そこで、赤外線カメラを用いる従
来の監視方法では、監視員がこの赤外線カメラを運搬し
つつ、監視位置を移動しながら所定空域の監視を行なっ
ている。 【０００４】ここで、上述の如き赤外線カメラは、監視
すべき空域の監視距離に対し、その監視可能距離が余り
にも小さいので、監視位置を変える等の作業を必要と
し、当該監視作業に多大の労力を必要とするばかりでな
く、障害物の検出・監視及びその除去に機動的に対処す
ることができない。また、赤外線カメラでは、検出精度
が天候に顕著に左右される。すなわち、雨及び霧の影響
が大きい。さらに、認識対象物と周囲の温度差が小さい
と検出が困難であるという問題もある。ちなみに、認識
対象物が空中を浮遊するバルーンである場合、その内部
のガスと周囲の空気の温度差は殆どないので、これを検
出するのは困難である。 【０００５】雨天，霧中等の悪天候時、また夜間，薄暮
にも安定した、認識対象物の長距離且つ高分解能での画
像監視を可能とする装置としてレーザレーダ装置があ
る。このレーザレーダ装置は、ストロボ写真撮影と類似
した動作原理を有しており、ストロボフラッシュの代わ
りに、「極短パルスレーザ光」を、また写真機の代わり
に、「高速ゲート付きＩＣＣＤカメラ」を用いたアクテ
ィブな撮像装置である。さらに詳言すると、図５に示す
ように、レーザ装置１から極短パルスのレーザ光を認識
対象物２に向けて照射し、高速度で動作するシャッター
機能を有する超高速ゲート付ＩＣＣＤカメラ（以下、Ｉ
ＣＣＤカメラと称す。）３にて認識対象物２からの反射
光を観測する。すなわち、認識対象物２からの反射光が
ＩＣＣＤカメラ３に到達する瞬間のみ、シャッタをＯＮ
（開）状態にすることにより、認識対象物２の発見とと
もに、レーザ光の伝搬速度（光速）に基づき認識対象物
２迄の距離も検知する。 【０００６】かかるレーザレーダ装置を用いれば、レー
ザ装置１及びＩＣＣＤカメラ３と認識対象物２間の外乱
（霧、雨、波浪等）の影響を大幅に低減することが可能
であるばかりでなく、レーザ光を用いたアクティブな探
査方法であるため昼夜を問わず運用できるという特長も
有している。また、パルスレーザ光の光強度にもよる
が、通常、奥行き方向（レーザ光の照射方向）に関して
１０数キロの距離の範囲であれば、認識対象物２を良好
に検出し得る。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】図６は監視を行うべき
航空機の飛行空域を概念的に示す説明図であり、同図
（ａ）は平面的に見た図、（ｂ）は側面から見た図であ
る。両図に示すように、当該監視領域は同図中に網点で
示す領域Ａである。この領域Ａは、滑走路Ｂの両端部の
地表Ｃから所定の仰角θ1 、θ2 （θ1 ＜θ2 ）で仕切
られた帯状の領域であり、航空機Ｄは仰角θ2 で滑走路
Ｂに進入する。したがって、この場合数キロに亘る領域
を監視する必要があるが、この領域は前記レーザレーダ
装置から所定距離離れた位置の垂直面を、奥行き方向に
連続させた空間として与えられられる。したがって、例
えば３ｋｍの位置の垂直面から奥行き方向に関し１ｋｍ
毎に１０ｋｍ迄の垂直面内の様子をレーザレーダ装置で
複数回撮影して監視すれば良い。このとき、奥行き方向
で隣接する垂直面間の空間の様子が全て映像情報として
得られるようレーザレーダ装置のシャッタのＯＮ（開）
時間を制御する必要がある。 【０００８】また、一回の監視領域である垂直面の面積
は、一度の撮像では、とても当該領域の全域をカバーす
ることができない程度の広がりを持っている。当該垂直
面の面積が奥行き方向の距離に比例して増大し、例えば
１０ｋｍの位置では尚更である。したがって、当該領域
を適宜分割する必要がある。これは、レーザレーダ装置
から照射するパルスレーザ光を前記垂直面内で適宜走査
することにより実現し得る。 【０００９】ところが、ここで新たな問題を生じる。す
なわち、強風時のアドバルーン等、認識対象物２である
浮遊物体が移動する場合、パルスレーザ光の照射により
撮像している小領域（監視すべき領域を複数分割した場
合の一つの領域）から前記浮遊物体が逃げてしまい、ス
キャニングのタイミングとの関係によっては、何れの小
領域においても撮像されない事態が発生する。 【００１０】さらに、上述の如きレーザレーダ装置にお
ける測距精度は、ＩＣＣＤカメラ３のシャッタのＯＮ
（開）時間に対応する。シャッタのＯＮ時間で奥行き方
向における認識対象物２の存在範囲が特定されるからで
ある。ちなみに、シャッタのＯＮ時間は、通常数１０ｎ
ｓｅｃ乃至１００ｎｓｅｃ程度であり、例えば１００ｎ
ｓｅｃの場合、この間の光速ｃに基づいて求まる認識対
象物２の存在する範囲は１５ｍとなる。すなわち、この
場合の距離は最大で１５ｍの誤差を含むことになる。し
たがって、上述の如く奥行き方向で、例えば１ｋｍの間
隔をおいて隣接する垂直面間の全ての映像情報を得るべ
くシャッタのＯＮ時間を設定した場合には、このとき得
られる距離情報は、最大１ｋｍの誤差を含むものとな
る。かかる距離情報の誤差を小さくするためには、奥行
き方向で隣接する垂直面間の距離を小さくする必要があ
るが、この距離を小さくした場合には、検出すべき垂直
面の数も増加し、当該検出・監視作業の効率を悪化させ
る原因となる。 【００１１】本発明は、上記従来技術に鑑み、航空機の
飛行領域等、数キロに及び、且つ広範囲に亘る所定領域
で動き回る浮遊物を良好に検出し、且つ監視し得るとと
もにこの浮遊物迄の距離も正確に検出し得る浮遊物体の
検出・監視方法を提供することを目的とする。 【００１２】上記目的を達成する本発明の構成は、次の
点を特徴とする。 【００１３】１） 認識対象物である浮遊物体に向けて
レーザレーダ装置からパルスレーザ光を照射するととも
に、この照射時点から所定時間経過後の前記パルスレー
ザ光の反射光を前記レーザレーダ装置に取り込むことに
より撮影して前記浮遊物体を検出し、且つこれを監視す
る浮遊物体の検出・監視方法において、前記レーザレー
ダ装置から所定距離離れた位置の垂直面を複数に分割
し、このように分割した各領域の映像をそれぞれ得るべ
く パルスレーザ光を照射する領域が逐次切り換わるよ
うパルスレーザ光を走査する一方、浮遊物体の移動速度
を特定し、この移動速度が基準値を越える場合に前記パ
ルスレーザ光の前記走査を複数回行うようにしたこと。 【００１４】２） 認識対象物である浮遊物体に向けて
レーザレーダ装置からパルスレーザ光を照射するととも
に、この照射時点から所定時間経過後の前記パルスレー
ザ光の反射光を前記レーザレーダ装置に取り込むことに
より撮影して前記浮遊物体を検出し、且つこれを監視す
る浮遊物体の検出・監視方法において、前記レーザレー
ダ装置から所定距離離れた位置の垂直面を複数に分割
し、このように分割した各領域の映像をそれぞれ得るべ
く パルスレーザ光を照射する領域が逐次切り換わるよ
うパルスレーザ光を走査する一方、浮遊物体の移動速度
を特定し、この移動速度が、漸増させて複数種類設定し
た各基準値を越える毎に前記パルスレーザ光の前記走査
回数を漸増するようにしたこと。 【００１５】３） 上記１）又は２）に記載する浮遊物
体の検出・監視方法において、パルスレーザ光の走査
を、前記レーザレーダ装置から同一奥行き方向に関して
所定距離離れた複数の位置における各垂直面に関して行
うこと。 【００１６】４） 上記１）乃至３）に記載する何れか
一つの浮遊物体の検出・監視方法において、パルスレー
ザ光の反射光の一部を取り込んでこれを光センサで検出
するとともに、前記パルスレーザ光の照射時点から前記
反射光の受光時点迄の経過時間に基づき認識対象物まで
の距離を検出すること。 【００１７】５） 認識対象物に向けてパルスレーザ光
を照射するとともに、この照射に同期した所定時間後に
シャッタを開いて前記パルスレーザ光の反射光を撮像手
段に取り込み、さらにこの撮像手段の出力信号を信号処
理手段で処理してその画像を表示手段で再生するレーザ
レーダ装置において、前記反射光の一部を取り込んでこ
れを検出する光センサと、前記パルスレーザ光の照射時
点を表す照射タイミングパルスと、前記光センサによる
反射光の受光時点を表す受光タイミングパルスとの時間
的な間隔に基づき認識対象物までの距離を演算する計数
手段と、前記パルスレーザ光を所定の垂直面で走査する
とともにこのパルスレーザ光の走査方向に追従させて前
記撮像手段を移動する走査手段と、浮遊物体の周囲の風
速等、この浮遊物体の移動速度を特定するパラメータを
検出する環境パラメータ検出手段と、環境パラメータ検
出手段で特定された浮遊物体の移動速度に基づき前記走
査手段による同一垂直面内における走査回数を設定する
走査回数設定手段とを有すること。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００１９】本発明の実施の形態に係る浮遊物体の検出
・監視方法を説明するのに先立ち、先ず当該検出・監視
方法に好適に使用し得るレーザレーダ装置を図１に基づ
き説明しておく。図１は当該レーザレーダ装置を示すブ
ロック線図である。同図に示すように、本形態の高精度
測距レーザレーダ装置は、図５にその原理を示す従来技
術に係るレーザレーダ装置に、光センサ８、計数回路
９、選択部１０、ハーフミラー１１、光学系１２、環境
パラメータ検出部１３、走査回数設定部１４及び走査制
御部１５を追加したものである。ここで、レーザ装置
１、ＩＣＣＤカメラ３、光学系４、光センサ８、ハーフ
ミラー１１及び光学系１２が走査部Ｉとなっており、パ
ルスレーザを所定の垂直面内でスキャンするとともに、
このときのパルスレーザ光の照射方向にＩＣＣＤカメラ
３等を追従させて移動し得るように構成してある。かく
して、当該レーザレーダ装置では、所定の前記垂直面を
縦横に分割した分割画面の各映像情報を取り込むことが
できる。 【００２０】レーザ装置１は認識対象物２に向けてパル
スレーザ光を照射するとともに、認識対象物２で反射し
たレーザ光を光学系４を介して超高速ゲート付のＩＣＣ
Ｄカメラ３で取り込むようになっている。同期回路５
は、レーザ装置１がパルスレーザ光を照射した時点を示
す照射タイミングパルスＳ1 と、パルスレーザ光の認識
対象物２による反射光とに基づき認識対象物２迄の距離
を計測してその距離情報を信号処理部６に送出する。こ
の場合の距離情報は、シャッタの開時間で決まる所定の
範囲を特定したものであり、最大その範囲の奥行き方向
（パルスレーザ光の進行方向；以下同じ。）の距離の分
の誤差を含むものである。信号処理部６は、前記距離情
報とともに、ＩＣＣＤカメラ３の出力信号を処理して表
示部７に送出する。この結果、表示部７の画面にＩＣＣ
Ｄカメラ３の撮像画像が距離情報とともに表示される。 【００２１】光センサ８は、例えば光電変換素子を面状
に多数配設してなり、認識対象物２で反射したパルスレ
ーザ光の反射光の一部を取り込んでこれを検出する。こ
のため、光学系４とＩＣＣＤカメラ３との間にはハーフ
ミラー１１が配設してあり、このハーフミラー１１で反
射した前記反射光の一部を光学系１２を介して取り込ん
で反射光の受光時点を表す受光タイミングパルスＳ2 を
その出力信号として送出する。計数回路９は、レーザ装
置１から供給されるパルスレーザ光の照射時点を表す照
射タイミングパルスＳ1 と、光センサ８による反射光の
受光時点を表す受光タイミングパルスＳ2 との時間的な
間隔（パルスレーザ光が認識対象物２迄の距離を往復す
る時間）であるパルスレーザ光の飛行時間ｔf （図２参
照。）に基づき認識対象物２迄の距離Ｌ0 を演算する。
具体的には次式による。 距離Ｌ0 ＝１／２（光速ｃ×飛行時間間ｔf ）・・・・・（１） 【００２２】計数回路９は上式（１）により求めた高精
度距離情報を信号処理部６に送出し、この信号処理部６
で所定の信号処理を行うことにより表示部７に表示す
る。ここで計数回路９の出力信号として得る距離情報
は、認識対象物２迄の距離Ｌ0 を正確に反映したものと
なる。光センサ８の出力信号は、反射光量の時間軸にお
ける変化を高精度に検出し得るからである。ちなみに、
ＩＣＣＤカメラ３の出力信号はゲートの開時間に取り込
んだ反射光量の積分値であるため、同期回路５から信号
処理部６に供給される距離情報は、従来技術の説明で述
べた如く、シャッタの開時間で決まる所定の範囲として
の距離情報となり、その分精度が劣るものとなる。 【００２３】選択部１０は、表示部７をオペレータが視
認しながら距離Ｌ0 を知りたい目標となる認識対象物２
を選択するためのものである。この点を図３を追加して
詳細に説明する。 【００２４】図３は上記表示部７に表示される再生画像
の一例である。この再生画像は、ＩＣＣＤカメラ３の出
力信号である画像信号を再生したものである。ここで、
図中に点線で区切った各区画が光センサ８の各光電変換
素子に位置的に対応させてある。そして、高精度の距離
Ｌ0 を知りたい目標の認識対象物２をポインタ１６で選
択することにより、この選択信号が光センサ８及び計数
回路９に供給され、計数回路９で得る高精度距離情報を
表示部７に表示するようになっている。すなわち、上述
の如くポインタ１６で認識対象物２を選択することによ
り発生する選択信号で光センサ８の各光電変換素子から
上記認識対象物２に位置的に対応する光電変換素子が選
択され、この選択された光電変換素子の出力信号である
受光タイミングパルスＳ2 が計数回路９に送出される。
計数回路９は上記選択信号の供給により所定の演算処理
を行う。したがって、計数回路９では、上記認識対象物
２迄の距離Ｌ0 を演算し、高精度距離情報として信号処
理部６に送出する。かくして信号処理部６で処理して高
精度距離情報を表す映像信号が形成され、この映像信号
で表示部７に高精度距離情報を表示する。 【００２５】本形態における上記選択部１０は、パーソ
ナルコンピュータのマウスを利用して好適に形成するこ
とができる。マウスで選択部１０を形成した場合、ポイ
ンタ１６をドラッグし、表示部７における目標の認識対
象物２に合わせてクリックすることによりこの認識対象
物２を選択することができる。 【００２６】ただ、必ずしも選択部１０をマウスで形成
する必要は、勿論ない。例えば、表示部７を、図３に示
す点線で区切った各区画に対応するタッチパネルで形成
することによっても、同様の選択操作を行うことができ
る。 【００２７】環境パラメータ検出部１３は、浮遊物体の
周囲の風速、風向等、この浮遊物体の移動速度、移動方
向等を特定するパラメータを検出するものである。この
場合の検出パラメータに特別な限定はないが、少なくと
も浮遊物体の移動速度を特定し得るもの、例えば風速を
含むものでなければならない。この移動速度により走査
回数を決定して確実に分割画面の一つには浮遊物体の映
像が再生されるようにするためである。 【００２８】走査回数設定部１４は、環境パラメータ検
出部１３でで特定された浮遊物体の移動速度に基づき走
査部Ｉによる同一垂直面内における走査回数を設定する
ものてある。ここで、走査回数の設定手法は種々考えら
れる。例えば、１）風速データに基づきこの風速が予め
定めた基準値を越える場合に複数回の走査を行うようす
る、２）複数種類の漸増する基準値を用意しておき、前
記風速が各基準値を越える毎に走査回数を漸増させる等
である。何れにしても風速が大であればそれだけ、何れ
か一つの分割画面に浮遊物体を取り込める確率が低下す
る点を考慮し、少なくとも一つの分割画面には浮遊物体
の映像が取り込めるように、浮遊物体の移動速度に基づ
き適切な走査回数を設定する。 【００２９】走査制御部１５は走査部Ｉを制御して所定
の走査を行うもので、走査回数設定部１４に設定した回
数の走査を行わせるとともに、環境パラメータ検出部１
３で検出した、例えば風向に応じて走査の方向を変え
る、すなわち浮遊物体の移動方向を予測してこれの捕捉
確率が高くなるような走査方向を選択して走査する等の
制御を行うものである。この場合の走査の態様にも特別
な制限はない。空間を移動する浮遊物体を何れかの分割
画面で捕捉し得る確率を高めるための工夫であれば全て
採用し得る。 【００３０】なお、監視する領域のレーザレーダ装置か
らの奥行き方向の距離Ｌの選定及び選定した距離Ｌにお
ける奥行き方向の空間の距離等は、パルスレーザ光の照
射タイミング、ＩＣＣＤカメラ３のシャッタを開くタイ
ミング及びこのシャッタの開時間等で定まるが、このた
めのレーザ装置１及びＩＣＣＤカメラ３の各部の制御等
は、当該レーザレーダ装置の全体の制御を行うシステム
コントローラ（図示せず。）により制御する。 【００３１】本発明の実施の形態に係る浮遊物体の検出
・監視方法は、例えば図６に示すような数キロに亘る領
域Ａの浮遊物体を、上述の如きレーザレーダ装置を用い
て検出・監視するものである。具体的には次の通りであ
る。 【００３２】図４に示すように、前記領域Ａ内の全ての
映像情報は、レーザレーダ装置の走査部Ｉから奥行き方
向に関する最遠点における垂直面１７−４（距離Ｌ）に
至る途中の複数位置での垂直面１７−１、１７−２、１
７−３を考え、各垂直面１７−１〜１７−４を基準とす
る奥行き方向の一定の空間に含まれる、各垂直面１７−
１〜１７−４毎の映像情報の集合体として認識し得る。
したがって、各垂直面１７−１〜１７−４に関する映像
情報を取り込めば良い。ただ、このとき各垂直面１７−
１〜１７−４は、パルスレーザ光の一回の照射で映像情
報を取り込み得る領域に対し遙に大きいため、各垂直面
内を走査する必要がある。すなわち、各垂直面１７−１
〜１７−４はこれをそれぞれ複数（例えば１２０駒）に
分割して各分割画面毎の映像情報を取ん込んでいる。パ
ルスレーザ光の一回の照射で映像情報を取り込み得る領
域を、垂直面１７−４において網点の領域Ｅとして示
す。 【００３３】なお、このときの垂直面１７−１〜１７−
４の数に特別な制限はない。パルスレーザ光の一回の照
射で奥行き方向に関して集め得る映像情報（ＩＣＣＤカ
メラ３のシャッタの開時間で定まる。）との兼ね合い
で、例えば最大距離Ｌが１０ｋｍの場合、３ｋｍの位置
から、例えば１ｋｍ毎等、等間隔に設定すれば良い。 【００３４】本形態に係る浮遊物体の検出・監視方法に
おいては、先ず監視対象とする垂直面１７−１〜１７−
４を選択し、選択した特定の垂直面に関して当該面内を
走査しながらその映像情報を取り込む。すなわち、レー
ザ装置１からパルスレーザ光を、垂直面１７−１〜１７
−４の何れかに向けて照射し、その反射光をＩＣＣＤカ
メラ３に取り込んで所定の処理をすることにより、表示
部７に反射光による画像を再生する。この点は従来と同
様である。 【００３５】本形態では、かかる映像情報の取り込み
を、パルスレーザ光を走査しながら行う。このとき浮遊
物体の移動速度が基準値を越えていることが、風速等に
より検出された場合には、特定の垂直面１７−１〜１７
−４に関する同様の走査を適宜複数回繰り返して浮遊物
体の映像を確実に取り込むようにする。垂直面１７−１
〜１７−４の分割画面の数が、例えば１２０駒であり、
１／３０（秒）ごとに映像を取り込むとすれば、一つの
垂直面に関して４秒の走査時間を要する。したがって、
この４秒間に浮遊物体がどの程度移動する可能性がある
かを考慮して走査回数を適宜設定する。また、このと
き、風向等を考慮して走査の方向を変えても良い。 【００３６】次に、オペレータが選択部１０を操作して
表示部７を視認しながら高精度の距離Ｌ0 を知りたい認
識対象物２を選択する。本形態においては、表示部７の
物理的な場所をそのまま保持して、光センサ８を構成す
る各光電変換素子に対応させてあるので、選択部１０に
より選択された認識対象物２に対応する位置の光電変換
素子が選択される。 【００３７】一方、本形態においては、反射光の一部を
ハーフミラー１１で反射して面状の光電変換素子の集合
体である光センサ８に取り込んでいる。この結果、選択
された光電変換素子の出力信号として、反射光の光量の
時間軸における変化を高精度に表す受光タイミングパル
スＳ2 を得る。そこで、レーザ装置１が送出する照射タ
イミングパルスＳ1 及び受光タイミングパルスＳ2 に基
づき計数回路９で所定の演算を行う。かかる演算処理に
より認識対象物２迄の距離Ｌ0 を高精度に検出し得るの
で、この高精度距離情報を信号処理部６で処理して表示
部７に表示する。 【００３８】なお、上記実施の形態における高精度距離
情報は選択部の選択により得るようにしているが、必ず
しもこのように構成する必要はない。例えば、認識対象
物２が複数存在する場合、上述の如き選択をすることな
く、全ての認識対象物２迄の高精度の距離Ｌ0 が表示さ
れるようにしても良い。要は、光センサ８の出力信号で
ある受光タイミングパルスＳ2 を利用して高精度に距離
を検出し得るような構成となっていれば良い。 【００３９】また、上記実施の形態における光センサ８
は、複数個の光電変換素子を面状に配設して構成したも
のであるが、必ずしもこのように面状に配設する必要は
ない。単体の光電変換素子又は複数個の光電変換素子を
線状に並べたものでも良い。すなわち、表示部７におけ
る再生画像の一部の領域（単体の光電変換素子の場合に
は、図３に点線で示す区画のうちの、例えば一区画に対
応する領域、光電変換素子を線状に並べたものである場
合には、図３に点線で示す区画の、例えば一列に対応す
る領域）に対応させた光センサとしておく。かくして、
ＩＣＣＤカメラ３の旋回台（図示せず。）を操作してこ
れに取り込む映像を視認しつつ目標となる認識対象物２
を、例えば十字のレチクルの中央に合わせ込み、かかる
状態でパルスレーザ光を照射して、このときの反射光を
光学系４、ハーフミラー１１及び光学系１２を介して光
センサ８に取り込むようにすれば良い。 【００４０】さらに、上記実施の形態では、空中に浮遊
する浮遊物体を認識対象物２としたが、これに限るもの
ではない。広い領域を動き回る物体の検出・監視に一般
的に適用し得る。したがって、浮遊物体は水上の浮遊物
体であっても良い。 【００４１】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、認識対象物で
ある浮遊物体に向けてレーザレーダ装置からパルスレー
ザ光を照射するとともに、この照射時点から所定時間経
過後の前記パルスレーザ光の反射光を前記レーザレーダ
装置に取り込むことにより撮影して前記浮遊物体を検出
し、且つこれを監視する浮遊物体の検出・監視方法にお
いて、前記レーザレーダ装置から所定距離離れた位置の
垂直面を複数に分割し、このように分割した各領域の映
像をそれぞれ得るべく パルスレーザ光を照射する領域
が逐次切り換わるようパルスレーザ光を走査する一方、
浮遊物体の移動速度を特定し、この移動速度が基準値を
越える場合に前記パルスレーザ光の前記走査を複数回行
うようにしたので、パルスレーザ光の一回の照射では取
り込むことができない広い領域に浮遊する浮遊物体であ
って、しかもこの領域内を動き回る浮遊物体の映像を確
実に取り込むことができる。 【００４２】〔請求項２〕に記載する発明は、認識対象
物である浮遊物体に向けてレーザレーダ装置からパルス
レーザ光を照射するとともに、この照射時点から所定時
間経過後の前記パルスレーザ光の反射光を前記レーザレ
ーダ装置に取り込むことにより撮影して前記浮遊物体を
検出し、且つこれを監視する浮遊物体の検出・監視方法
において、前記レーザレーダ装置から所定距離離れた位
置の垂直面を複数に分割し、このように分割した各領域
の映像をそれぞれ得るべく パルスレーザ光を照射する
領域が逐次切り換わるようパルスレーザ光を走査する一
方、浮遊物体の移動速度を特定し、この移動速度が、漸
増させて複数種類設定した各基準値を越える毎に前記パ
ルスレーザ光の前記走査回数を漸増するようにしたの
で、パルスレーザ光の一回の照射では取り込むことがで
きない広い領域に浮遊する浮遊物体であって、しかもこ
の領域内を動き回る浮遊物体の映像を確実に取り込むこ
とができるばかりでなく、このときの走査回数を合理的
で適正な回数とすることができ、監視作業の効率の向上
にも寄与し得る。 【００４３】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
１〕又は〔請求項２〕に記載する浮遊物体の検出・監視
方法において、パルスレーザ光の走査を、前記レーザレ
ーダ装置から同一奥行き方向に関して所定距離離れた複
数の位置における各垂直面に関して行うので、例えば航
空機の飛行空域等、奥行き方向に数キロに亘る広い空間
領域であっても、当該領域の浮遊物体を良好に検出・監
視することができる。したがって、航空機等の安全な航
行等に資することができる。 【００４４】〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項３〕に記載する何れか一つの浮遊物体
の検出・監視方法において、パルスレーザ光の反射光の
一部を取り込んでこれを光センサで検出するとともに、
前記パルスレーザ光の照射時点から前記反射光の受光時
点迄の経過時間に基づき認識対象物までの距離を検出す
るので、〔請求項１〕乃至〔請求項３〕に記載する発明
の作用・効果に加え、認識対象物迄の距離を高精度に検
出し得るという作用・効果を得る。 【００４５】〔請求項５〕に記載する発明は、認識対象
物に向けてパルスレーザ光を照射するとともに、この照
射に同期した所定時間後にシャッタを開いて前記パルス
レーザ光の反射光を撮像手段に取り込み、さらにこの撮
像手段の出力信号を信号処理手段で処理してその画像を
表示手段で再生するレーザレーダ装置において、前記反
射光の一部を取り込んでこれを検出する光センサと、前
記パルスレーザ光の照射時点を表す照射タイミングパル
スと、前記光センサによる反射光の受光時点を表す受光
タイミングパルスとの時間的な間隔に基づき認識対象物
までの距離を演算する計数手段と、前記パルスレーザ光
を所定の垂直面で走査するとともにこのパルスレーザ光
の走査方向に追従させて前記撮像手段を移動する走査手
段と、浮遊物体の周囲の風速等、この浮遊物体の移動速
度を特定するパラメータを検出する環境パラメータ検出
手段と、環境パラメータ検出手段で特定された浮遊物体
の移動速度に基づき前記走査手段による同一垂直面内に
おける走査回数を設定する走査回数設定手段とを有する
ので、パルスレーザ光の一回の照射では取り込むことが
できない広い領域に浮遊する浮遊物体であって、しかも
この領域内を動き回る浮遊物体の映像を確実に取り込む
ことができる。また、当該浮遊物体迄の距離を高精度に
検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高精度測距レーザレ
ーダ装置を示すブロック線図である。 【図２】レーザ光の照射による測距原理を示す説明図で
ある。 【図３】図１の高精度測距レーザレーダ装置の表示部を
概念的に示す説明図である。 【図４】本発明の実施の形態に係る浮遊物体の検出・監
視方法による監視領域を概念的に示す説明図である。 【図５】レーザレーダ装置の原理を示す説明図である。 【図６】航空機の飛行空域に対して障害物の監視領域を
概念的に示す説明図である。 【符号の説明】 Ｉ 走査部 １ レーザ装置 ２ 認識対象物 ３ ＩＣＣＤカメラ ６ 信号処理部 ７ 表示部 ８ 光センサ ９ 計数回路 １０ 選択部 １１ ハーフミラー １３ 環境パラメータ検出部 １４ 走査回数設定部 １５ 走査制御部 １６ ポインタ １７−１〜１７−４ 垂直面 Ｓ1 照射タイミングパルス Ｓ2 受光タイミングパルス
ーダ装置を示すブロック線図である。 【図２】レーザ光の照射による測距原理を示す説明図で
ある。 【図３】図１の高精度測距レーザレーダ装置の表示部を
概念的に示す説明図である。 【図４】本発明の実施の形態に係る浮遊物体の検出・監
視方法による監視領域を概念的に示す説明図である。 【図５】レーザレーダ装置の原理を示す説明図である。 【図６】航空機の飛行空域に対して障害物の監視領域を
概念的に示す説明図である。 【符号の説明】 Ｉ 走査部 １ レーザ装置 ２ 認識対象物 ３ ＩＣＣＤカメラ ６ 信号処理部 ７ 表示部 ８ 光センサ ９ 計数回路 １０ 選択部 １１ ハーフミラー １３ 環境パラメータ検出部 １４ 走査回数設定部 １５ 走査制御部 １６ ポインタ １７−１〜１７−４ 垂直面 Ｓ1 照射タイミングパルス Ｓ2 受光タイミングパルス
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 檜垣 充
長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重
工業株式会社長崎造船所内
(72)発明者 小森 行則
長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重
工業株式会社長崎造船所内
(56)参考文献 特開 平10−162119（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−351988（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−292462（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−23711（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−142349（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−2582（ＪＰ，Ａ)
特開2000−121732（ＪＰ，Ａ)
特開2001−183108（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 7/48 - 7/51
G01S 17/00 - 17/95
G08G 5/00
H04N 13/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 認識対象物である浮遊物体に向けてレー
ザレーダ装置からパルスレーザ光を照射するとともに、
この照射時点から所定時間経過後の前記パルスレーザ光
の反射光を前記レーザレーダ装置に取り込むことにより
撮影して前記浮遊物体を検出し、且つこれを監視する浮
遊物体の検出・監視方法において、 前記レーザレーダ装置から所定距離離れた位置の垂直面
を複数に分割し、このように分割した各領域の映像をそ
れぞれ得るべくパルスレーザ光を照射する領域が逐次切
り換わるようパルスレーザ光を走査する一方、 浮遊物体の移動速度を特定し、この移動速度が基準値を
越える場合に前記パルスレーザ光の前記走査を複数回行
うようにしたことを特徴とする浮遊物体の検出・監視方
法。 【請求項２】 認識対象物である浮遊物体に向けてレー
ザレーダ装置からパルスレーザ光を照射するとともに、
この照射時点から所定時間経過後の前記パルスレーザ光
の反射光を前記レーザレーダ装置に取り込むことにより
撮影して前記浮遊物体を検出し、且つこれを監視する浮
遊物体の検出・監視方法において、 前記レーザレーダ装置から所定距離離れた位置の垂直面
を複数に分割し、このように分割した各領域の映像をそ
れぞれ得るべくパルスレーザ光を照射する領域が逐次切
り換わるようパルスレーザ光を走査する一方、 浮遊物体の移動速度を特定し、この移動速度が、漸増さ
せて複数種類設定した各基準値を越える毎に前記パルス
レーザ光の前記走査回数を漸増するようにしたことを特
徴とする浮遊物体の検出・監視方法。 【請求項３】 〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載す
る浮遊物体の検出・監視方法において、 パルスレーザ光の走査を、前記レーザレーダ装置から同
一奥行き方向に関して所定距離離れた複数の位置におけ
る各垂直面に関して行うことを特徴とする浮遊物体の検
出・監視方法。 【請求項４】 〔請求項１〕乃至〔請求項３〕に記載す
る何れか一つの浮遊物体の検出・監視方法において、 パルスレーザ光の反射光の一部を取り込んでこれを光セ
ンサで検出するとともに、前記パルスレーザ光の照射時
点から前記反射光の受光時点迄の経過時間に基づき認識
対象物までの距離を検出することを特徴とする浮遊物体
の検出・監視方法。 【請求項５】 認識対象物に向けてパルスレーザ光を照
射するとともに、この照射に同期した所定時間後にシャ
ッタを開いて前記パルスレーザ光の反射光を撮像手段に
取り込み、さらにこの撮像手段の出力信号を信号処理手
段で処理してその画像を表示手段で再生するレーザレー
ダ装置において、 前記反射光の一部を取り込んでこれを検出する光センサ
と、 前記パルスレーザ光の照射時点を表す照射タイミングパ
ルスと、前記光センサによる反射光の受光時点を表す受
光タイミングパルスとの時間的な間隔に基づき認識対象
物までの距離を演算する計数手段と、 前記パルスレーザ光を所定の垂直面で走査するとともに
このパルスレーザ光の走査方向に追従させて前記撮像手
段を移動する走査手段と、 浮遊物体の周囲の風速等、この浮遊物体の移動速度を特
定するパラメータを検出する環境パラメータ検出手段
と、 環境パラメータ検出手段で特定された浮遊物体の移動速
度に基づき前記走査手段による同一垂直面内における走
査回数を設定する走査回数設定手段とを有することを特
徴とする浮遊物体の検出・監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001131051A JP3443106B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 浮遊物体の検出・監視方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001131051A JP3443106B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 浮遊物体の検出・監視方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002323564A JP2002323564A (ja) | 2002-11-08 |
| JP3443106B2 true JP3443106B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=18979304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001131051A Expired - Lifetime JP3443106B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 浮遊物体の検出・監視方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3443106B2 (ja) |
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| JP2010522410A (ja) * | 2007-03-19 | 2010-07-01 | レオ，ジョセ ムノズ | 画像視覚化における人為的コントラスト増幅のためのシステム |
| FR2919726B1 (fr) * | 2007-08-03 | 2009-11-20 | Valeo Vision | Procede de detection d'une gerbe d'eau a l'arriere d'un vehicule |
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| JP2013156138A (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Ihi Corp | 移動物体検出装置 |
| JP2014109537A (ja) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | Mitsubishi Electric Corp | レーザーレーダー装置 |
| JP6265365B2 (ja) * | 2013-05-09 | 2018-01-24 | 国立大学法人 東京大学 | 計測システム |
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-
2001
- 2001-04-27 JP JP2001131051A patent/JP3443106B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002323564A (ja) | 2002-11-08 |
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