JP5716902B2 - 監視方法及び監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、監視方法及び監視装置に関し、特に、監視範囲内における物体の検出に適した監視方法及び監視装置に関する。

レーザ光を利用して監視範囲内における移動体を検出する方法には、例えば、特許文献１に記載されたものが既に提案されている。特許文献１に記載された発明は、レーザセンサヘッドと信号処理装置とを有するスキャン式レーザセンサを使用し、このレーザセンサにより交差点等に設けられる横断歩道を横断する歩行者を検出する横断歩行者検出方法である。かかる特許文献１に記載されたレーザセンサは、レーザセンサヘッド内のポリゴンミラーを高速回転させることにより横断歩道の幅方向をスキャンするとともに、レーザセンサヘッドの揺動（スイング）により横断歩道の長さ方向を順次スキャンしている。特許文献１に記載されたように、一般的に従来のレーザセンサは、水平方向に高速スキャナ、垂直方向に低速スキャナを使用した水平方向のラスタスキャン方式を採用している。

特開２００２−１４０７９０号公報

一般的に、レーザセンサでは、監視範囲をスキャンしているため、照射距離が近い部分ではレーザ光が密であり、照射距離が遠い部分ではレーザ光が疎であるという特徴がある。したがって、遠距離（例えば、数百メートル先）における分解能が低下するため、従来のスキャン方法では、広範囲かつ高精度の監視が困難であった。また、遠距離における分解能を向上させようとすれば、水平方向の走査速度（スイング速度）を遅くしなければならず、監視範囲の走査に時間がかかってしまい、適切な監視ができないという問題があった。

また、監視対象物が人間のように縦長の物体である場合には、計測データの中から、垂直方向に一定以上の大きさを有する点群を抽出して検出することが一般的である。しかしながら、従来の検出方法では、遠距離におけるレーザ光が疎であるとともに、水平方向のラスタスキャン方式であることから、幅方向（水平方向）の計測点数が少ないうえに、人間が移動している場合には計測点が水平方向に分散しやすく、垂直方向に一定以上の大きさを有する点群を抽出することが困難であり、監視対象物とノイズとの分別が難しく、監視対象物を検出し難いという問題もあった。

本発明は上述した問題点に鑑み創案されたものであり、監視範囲が遠距離まで設定されている場合であっても、精度よく監視範囲内における物体を検出することができる監視方法及び監視装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、監視範囲の垂直方向及び水平方向にレーザ光を走査しながら照射し、前記レーザ光の反射光を受光して受光情報を取得し、該受光情報から計測点を抽出して前記監視範囲内における物体を検出する監視方法において、前記監視範囲は前記レーザ光の照射範囲に対して前記水平方向の走査における上死点又は下死点のいずれか一方を基準にして設定され、前記レーザ光の前記垂直方向の走査速度は前記水平方向の走査速度よりも高速に設定されているとともに、前記監視範囲が設定された側の上死点又は下死点の近傍における水平方向の走査速度が、前記監視範囲が設定されていない上死点又は下死点のいずれか他方の近傍における水平方向の走査速度よりも遅くなるように設定されている、ことを特徴とする監視方法が提供される。

前記レーザ光の前記水平方向の走査速度は、前記レーザ光が前記監視範囲を前記垂直方向に走査する距離に応じて、検出したい前記物体の前記水平方向の分解能が得られるように設定された閾値以下の速度となるように設定されていてもよい。

前記照射範囲は、前記監視範囲の基準とされた前記上死点又は下死点における最近点から垂線を引き、前記監視範囲の基準とされていない上死点又は下死点との交点までの距離が前記監視範囲の幅となるように設定されていてもよい。

前記物体は、例えば、前記水平方向よりも前記垂直方向が長く、少なくとも前記水平方向に移動可能な物体である。また、前記監視範囲は、壁沿い又は崖沿いに設定されていてもよい。

また、本発明によれば、監視範囲の垂直方向及び水平方向にレーザ光を走査しながら照射し、前記レーザ光の反射光を受光して受光情報を取得し、該受光情報から計測点を抽出して前記監視範囲内における物体を検出する監視装置において、前記レーザ光を投光する投光部と、前記レーザ光を前記垂直方向に走査させる垂直スキャナと、前記レーザ光を前記水平方向に走査させる水平スキャナと、前記レーザ光の反射光を受光して受光情報を発信する受光部と、前記受光情報から前記物体の距離を算出する距離演算部と、前記投光部、前記垂直スキャナ及び前記水平スキャナの制御を行う制御部と、を有し、前記監視範囲は前記水平スキャナの上死点又は下死点のいずれか一方を基準にして設定され、前記垂直スキャナは前記水平スキャナよりも走査速度が高速に設定されているとともに、前記制御部は、前記監視範囲が設定された側の上死点又は下死点の近傍における水平方向の走査速度が、前記監視範囲が設定されていない側の上死点又は下死点のいずれか他方の近傍における水平方向の走査速度よりも遅くなるように前記水平スキャナを制御する、ことを特徴とする監視装置が提供される。

前記制御部は、前記レーザ光が前記監視範囲を前記垂直方向に走査する距離に応じて、検出したい前記物体の前記水平方向の分解能が得られるように設定された閾値以下の速度となるように、前記水平スキャナの走査速度を制御するようにしてもよい。

前記物体は、例えば、前記水平方向よりも前記垂直方向が長く、少なくとも前記水平方向に移動可能な物体である。

前記垂直スキャナは、例えば、ポリゴンスキャナであり、前記水平スキャナは、例えば、ガルバノスキャナである。

上述した本発明の監視方法及び監視装置によれば、いわゆる垂直方向のラスタスキャン方式を採用したことにより、人間のような縦長の物体に対して垂直方向に複数の計測点を容易に抽出することができ、垂直方向に一定以上の大きさを有する点群を容易に抽出することができ、監視対象物とノイズとを容易に分別することができ、監視範囲内における物体の検出漏れを抑制することができる。

また、監視範囲が上死点又は下死点を基準にして設定されていることにより、水平方向の走査速度が必然的に減速される折返し部の近傍に監視範囲を設定することができ、監視範囲が遠距離の部分を含む場合であっても、レーザ光が密な部分を利用して物体の検出に十分な計測点を容易に抽出することができ、必要な分解能を維持することができ、広範囲かつ高精度の監視を行うことができる。

本発明の実施形態に係る監視装置を使用した監視システムの全体構成図である。 図１に示した監視装置の全体構成図である。 水平方向のラスタスキャン方式（従来技術）の説明図であり、（ａ）は計測原理、（ｂ）〜（ｅ）は人間が走って移動している場合における各スキャンの計測データ、（ｆ）は移動速度が低速の場合における計測結果を統合した計測データ、（ｇ）は移動速度が高速の場合における計測結果を統合した計測データ、を示している。 垂直方向のラスタスキャン方式（本実施形態）の説明図であり、（ａ）は計測原理、（ｂ）〜（ｅ）は人間が走って移動している場合における各スキャンの計測データ、（ｆ）は計測結果を統合した計測データ、を示している。 監視装置の照射範囲の設定方法を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、である。 水平方向の走査速度の制御方法の一例を示す図である。 水平方向の走査速度における閾値の設定方法の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図７を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る監視装置を使用した監視システムの全体構成図である。また、図２は、図１に示した監視装置の全体構成図である。

図１に示した監視システムは、例えば、本発明の実施形態に係る監視装置１と、監視装置１からの出力データを表示する監視モニタ２と、出力データを保存する記憶装置３と、を有する。監視装置１は、支持部材１ａにより高所に設置されることが多い。また、監視モニタ２及び記憶装置３は、監視範囲Ｓから離れた場所に設置された建屋４に配置されることが多い。監視装置１から監視モニタ２及び記憶装置３への出力データの転送は、有線又は無線により処理される。また、監視範囲Ｓは、例えば、フェンス５に沿って配置されるように設定される。フェンス５は、建屋等の壁でもよいし、区域の周辺に設置された壁であってもよい。また、監視範囲Ｓは、壁沿いの替わりに、岸壁、建物や堤防等の絶壁等の崖沿いに設定するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る監視装置１は、図２に示したように、監視範囲Ｓの垂直方向及び水平方向にレーザ光を走査しながら照射し、レーザ光の反射光を受光して受光情報ｄ４を取得し、受光情報ｄ４から計測点を抽出して監視範囲Ｓ内における物体Ｍを検出する監視装置であって、レーザ光を投光する投光部１１と、レーザ光を垂直方向に走査させる垂直スキャナ１２と、レーザ光を水平方向に走査させる水平スキャナ１３と、レーザ光の反射光を受光して受光情報ｄ４を発信する受光部１４と、受光情報ｄ４から物体の距離を算出する距離演算部１５と、投光部１１、垂直スキャナ１２及び水平スキャナ１３の制御を行う制御部１６と、を有し、監視範囲Ｓは水平スキャナ１３の上死点又は下死点を基準にして設定され、垂直スキャナ１２は水平スキャナ１３よりも走査速度が高速に設定されている。なお、監視装置１は、投受光されるレーザ光を透過可能な照射窓１７を有していてもよい。

前記投光部１１は、レーザ光を発光して照射する部品である。かかる投光部１１は、例えば、光源となるレーザダイオードと、レーザ光をコリメートする投光レンズと、レーザダイオードを操作するＬＤドライバと、から構成される。ＬＤドライバは、制御部１６からの投光指令ｓ１に基づいてレーザ光を発光するようにレーザダイオードを操作する。なお、ＬＤドライバは、レーザ光の発光と同時にパルス状の発光同期信号を距離演算部１５に発信するようにしてもよい。

前記垂直スキャナ１２は、例えば、ポリゴンスキャナであり、六面体の四側面が鏡面化されたポリゴンミラー１２ａと、鏡面化された四側面を所定の方向に回転させる駆動モータ１２ｂと、を有する。鏡面化された四側面を回転させることにより、投光部１１からパルス状に投光されたレーザ光は、垂直方向の角度が偏向され、監視範囲Ｓの垂直方向に走査される。

ポリゴンミラー１２ａは、鏡面化されていない一対の二面の中心を回転軸として駆動モータ１２ｂにより高速回転される。駆動モータ１２ｂは、モータドライバ（図示せず）により操作される。モータドライバは、制御部１６から送信される速度指令ｓ２に基づいて、駆動モータ１２ｂの回転速度を制御する。また、モータドライバは、ポリゴンミラー１２ａの角度情報ｄ２を制御部１６に発信する。なお、かかる垂直スキャナ１２の構成は単なる一例であり、図示した構成に限定されるものではない。

前記水平スキャナ１３は、例えば、ガルバノスキャナであり、平面鏡であるガルバノミラー１３ａと、ガルバノミラー１３ａの鏡面を揺動させる駆動モータ１３ｂと、を有する。ガルバノミラー１３ａを揺動させることにより、ポリゴンミラー１２ａを反射したレーザ光は、水平方向の角度が偏向され、監視範囲Ｓの水平方向に走査される。

ガルバノミラー１３ａは、垂直方向の中心軸を揺動軸として駆動モータ１３ｂにより揺動される。駆動モータ１３ｂの駆動速度は、駆動モータ１２ｂの駆動速度よりも遅く設定されている。換言すれば、垂直スキャナ１２は水平スキャナ１３よりも走査速度が高速となるように設定されている。

駆動モータ１３ｂは、モータドライバ（図示せず）により操作される。モータドライバは、制御部１６から送信される速度指令ｓ３に基づいて、駆動モータ１３ｂの揺動方向及び揺動速度を制御する。また、モータドライバは、ガルバノミラー１３ａの角度情報ｄ３を制御部１６に発信する。なお、かかる水平スキャナ１３の構成は単なる一例であり、図示した構成に限定されるものではない。

前記受光部１４は、物体Ｍに照射されたレーザ光の反射光を受光する部品である。ここでは、投光部１１と受光部１４と個別に設けて投光軸と受光軸とがずれるように構成しているが、投光軸と受光軸とが一致するように投光部１１と受光部１４が一体に形成されていてもよい。かかる受光部１４は、例えば、反射光を集光する受光レンズと、集光された反射光を受光して電圧に変換する光電変換素子や増幅・圧縮・デコード等の処理を施す機器等を有する受光部本体と、から構成される。

照射窓１７を透過した反射光は、投光されるレーザ光と同様に、ガルバノミラー１３ａ及びポリゴンミラー１２ａを介して受光レンズに導かれる。そして、反射光を受光した受光部本体は、電圧値に変換された受光情報ｄ４を距離演算部１５に発信する。受光情報ｄ４には、受光強度や受光時間が含まれている。なお、光電変換素子は、受光素子とも呼ばれる部品であり、例えば、フォトダイオードが使用される。

前記距離演算部１５は、計測点の距離情報ｄ５を算出する部品である。距離演算部１５は、制御部１６から発信された投光指令ｓ１と受光部１４から発信された受光情報ｄ４とを受信し、レーザ光が物体Ｍに照射されて反射した計測点の距離を算出し、距離情報ｄ５を制御部１６に発信する。また、距離情報ｄ５とともに、受光情報ｄ４に含まれる受光強度を距離情報ｄ５と関連付けて制御部１６に発信するようにしてもよい。

距離演算部１５は、投光指令ｓ１が発信された時間と反射光を受光した時間とからレーザ光の飛行した時間を算出し、レーザ光の速度からレーザ光の飛行距離を算出する。この飛行距離はレーザ光の往復距離であるため、具体的には飛行距離の半分の値が、物体Ｍの距離情報ｄ５として算出される。このとき、監視装置１内の飛行距離（投光部１１からガルバノミラー１３ａまでのレーザ光の飛行距離）を幾何学的に算出し、その分を差し引くことにより、距離情報ｄ５の精度を向上させるようにしてもよい。

また、距離演算部１５は、受光時間が著しく短い受光情報ｄ４については距離情報ｄ５を算出しないようにするゲート機能を有していてもよい。かかるゲート機能により、監視装置１の内部等に反射した散乱光を除外することができる。

前記制御部１６は、投光部１１に投光指令ｓ１を発信し、駆動モータ１２ｂ，１３ｂに速度指令ｓ２，ｓ３を発信することにより、投光部１１、垂直スキャナ１２及び水平スキャナ１３の制御を行う。また、制御部１６は、垂直スキャナ１２及び水平スキャナ１３の角度情報ｄ２，ｄ３を受信し、距離演算部１５の距離情報ｄ５を受信し、レーザ光を反射した物体Ｍの位置情報ｄ６を出力する。

距離演算部１５は、レーザ光の照射範囲のうち、垂直スキャナ１２及び水平スキャナ１３の角度情報ｄ２，ｄ３から、監視範囲Ｓ内の位置情報ｄ６のみを選択して出力するようにしてもよい。また、距離演算部１５は、受光距離が著しく短い距離情報ｄ５については位置情報ｄ６を算出しないようにするゲート機能を有していてもよい。かかるゲート機能により、監視装置１の内部等に反射した散乱光を除外することができる。

また、制御部１６は、例えば、監視したい物体Ｍが、人間のように、水平方向よりも垂直方向が長く、少なくとも水平方向に移動可能な物体である場合には、垂直方向に一定以上の大きさを有する点群を抽出して物体Ｍとして検出する物体検出機能を有していてもよい。かかる物体検出機能により、落ち葉、雪、雨滴、ゴミ等のノイズを除去することができ、監視したい物体Ｍのみを効率よく検出することができる。

点群の抽出方法については、監視対象物によって適宜設定されるものであり、例えば、人間よりも背の低い動物や這っている人間を検出したい場合には、水平方向に一定以上の大きさを有する点群を抽出するようにしてもよい。なお、フェンス５や監視範囲Ｓ内の地面、建築物等については、予め位置情報を取得しておき、背景物としてマスキングするようにしておけばよい。

また、制御部１６は、位置情報ｄ６に基づいて監視モニタ２に表示する画像を生成する画像処理機能を有していてもよい。かかる画像処理機能は、監視モニタ２に接続されたコンピュータに配置されていてもよい。監視モニタ２は、出力機器の一例であり、プリンタや警報機等の出力機器に変更してもよい。さらに、位置情報ｄ６や位置情報ｄ６に基づいて生成された画像等の出力データは、記憶装置３に保存するようにしてもよい。かかる出力データを保存することにより、過去の監視データを事後的にチェックしたり、分析したりすることができる。

上述した監視装置１によれば、いわゆる垂直方向のラスタスキャン方式を採用したことにより、人間のような縦長の物体Ｍに対して垂直方向に複数の計測点を容易に抽出することができ、垂直方向に一定以上の大きさを有する点群を容易に抽出することができ、監視対象物とノイズとを容易に分別することができ、監視範囲Ｓ内における物体Ｍの検出漏れを抑制することができる。

ここで、従来技術である水平方向のラスタスキャン方式と本実施形態である垂直方向のラスタスキャン方式との違いについて説明する。図３は、水平方向のラスタスキャン方式（従来技術）の説明図であり、（ａ）は計測原理、（ｂ）〜（ｅ）は人間が走って移動している場合における各スキャンの計測データ、（ｆ）は移動速度が低速の場合における計測結果を統合した計測データ、（ｇ）は移動速度が高速の場合における計測結果を統合した計測データ、を示している。また、図４は、垂直方向のラスタスキャン方式（本実施形態）の説明図であり、（ａ）は計測原理、（ｂ）〜（ｅ）は人間が走って移動している場合における各スキャンの計測データ、（ｆ）は計測結果を統合した計測データ、を示している。なお、各図において、物体Ｍに反射した計測点を黒丸（●）で表示している。

図３（ａ）に示したように、水平方向のラスタスキャン方式では、垂直方向よりも水平方向の走査速度が速いため、人間（物体Ｍ）に対して水平方向の一回の走査（スキャン）により、複数の計測点が検出される。静止している物体Ｍの場合には、水平方向のスキャンを垂直方向に繰り返して走査（スキャン）することにより、垂直方向に一定以上の大きさを有する点群を検出することが可能である。例えば、監視対象物である物体Ｍの標準的な大きさに合わせて点群の垂直方向の大きさＺａ及び水平方向の大きさＸａの閾値を予め設定しておくことにより、検出された点群が監視対象物である物体Ｍであるか否か判別することができる。

次に、物体Ｍが水平方向に移動している場合、すなわち、人間が走って移動している場合を想定する。この場合、図３（ｂ）〜（ｅ）に示したように、水平方向の一回の走査（スキャン）ごとに物体Ｍの位置が異なっており、図３（ｆ）に示したように、水平方向の各スキャン結果を統合した場合に、計測点は水平方向にずれた状態で検出される。図３（ｆ）の計測結果では、二点のみの計測点を含む点群Ｇ１と、多数の計測点を含む点群Ｇ２とが、検出される。一般に、計測点数の少ない点群（例えば、点群Ｇ１）は、ノイズとして処理され除外される。

一方、点群Ｇ２は、垂直方向に一定以上の大きさＺｆを有するとともに、水平方向にも一定以上の大きさＸｆを有する。したがって、監視対象物が人間の場合には、点群Ｇ２により検出された物体Ｍは、Ｘｆ＞Ｘａの関係を有することから、人間よりも大きな別の物体として誤認識されたり、監視対象物ではないとして除外されたりしてしまう可能性がある。

また、図３（ｇ）に示した計測結果は、移動速度が高速の場合として、図３（ｂ）及び（ｄ）の計測点のみを統合したものである。人間の走る速度が速い場合のほか、自転車やバイク等の乗物により人間が移動している場合には、このような状態が起こり得る。図３（ｇ）の計測結果では、一点のみの計測点を含む点群Ｇ３と、三点のみの計測点を含む点群Ｇ４と、二点のみの計測点を含む点群Ｇ５とが、検出される。この場合、点群に含まれる計測点数が少ないとして、又は、垂直方向に一定以上の大きさを有しないとして、点群Ｇ３〜Ｇ５はノイズとして処理される可能性がある。

一方、図４（ａ）に示したように、垂直方向のラスタスキャン方式では、水平方向よりも垂直方向の走査速度が速いため、人間（物体Ｍ）に対して垂直方向の一回の走査（スキャン）により、複数の計測点が検出される。すなわち、一回のスキャンで物体Ｍを捉えることができれば、垂直方向に一定以上の大きさＺａを有する点群を検出することができる。したがって、水平方向の走査間隔Ｘａ（スキャンピッチ）は、監視対象物の大きさによって適宜設定される。監視対象物が人間である場合には、例えば、２０〜３０ｃｍの間隔で水平方向にレーザ光を走査するようにすればよい。

なお、点群の生成方法については、従来と同様の方法を採用することができ、例えば、各計測点において一定の距離の範囲内にある計測点を同じ群に属するように生成すればよい。

次に、物体Ｍが水平方向に移動している場合、すなわち、人間が走って移動している場合を想定する。この場合、図４（ｂ）〜（ｅ）に示したように、垂直方向の一回の走査（スキャン）ごとに物体Ｍの位置が異なっている場合であっても、図４（ｆ）に示したように、垂直方向の各スキャン結果を統合した場合に、人間（物体Ｍ）を捉えた一つのスキャンにより垂直方向に一定以上の大きさＺｆを有する点群が検出される。したがって、確実に監視対象物である人間（物体Ｍ）を検出することができる。

なお、検出された物体Ｍが監視対象物（人間）であるか否かは、水平方向の大きさＺｆが、一定以上の大きさを有するか否かを参照するようにしてもよい。

また、移動速度が高速の場合であっても、水平方向の走査間隔Ｘａ（スキャンピッチ）を監視対象物である人間（物体Ｍ）の標準的な幅よりも小さく設定しておけば、図４（ｆ）に示した場合と同様に、少なくとも一つの走査（スキャン）により物体Ｍを捉えることができ、垂直方向に一定以上の大きさＺｆを有する点群が検出され、確実に監視対象物である人間（物体Ｍ）を検出することができる。

次に、監視装置１の照射範囲の設定方法について説明する。ここで、図５は、監視装置の照射範囲の設定方法を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、である。

図５（ａ）において、監視装置１は、水平走査角度θ（ｄｅｇ）で水平スキャナ１３を往復運動（揺動）させる。したがって、レーザ光の照射範囲は扇形となる。扇形の二本の線分は、水平スキャナ１３の上死点Ｌｔ及び下死点Ｌｂによって構成される。

いま、下死点Ｌｂに沿って監視範囲Ｓを設定する場合について考える。レーザ光の照射範囲は、監視範囲Ｓの基準とされた下死点Ｌｂにおける最近点Ｎから垂線Ｌｐを引き、監視範囲Ｓの基準とされていない上死点Ｌｔとの交点Ｉまでの距離が監視範囲Ｓの幅Ｗ以上となるように設定される。換言すれば、監視範囲Ｓが距離Ｄ及び幅Ｗを有する矩形の場合、最近点Ｎからの垂線Ｌｐの長さが幅Ｗとなるように交点Ｉが設定され、レーザ光が最近点Ｎ及び交点Ｉを通るように水平走査角度θが設定される。

ここでは、下死点Ｌｂに沿って監視範囲Ｓを設定した場合について説明したが、監視範囲Ｓは、上死点Ｌｔに沿って設定するようにしてもよいし、上死点Ｌｔ及び下死点Ｌｂの両方に沿って設定するようにしてもよい。例えば、水平走査角度θを９０（ｄｅｇ）に設定すれば、フェンス５の角部に監視装置１を設置することにより、直交する両方のフェンス５に沿って監視範囲Ｓを設定することもできる。

このように、監視範囲Ｓを上死点Ｌｔ又は下死点Ｌｂに沿って設定することにより、水平方向の走査速度が必然的に減速される折返し部の近傍に監視範囲Ｓを設定することができ、監視範囲Ｓが遠距離の部分を含む場合であっても、走査速度の速い水平走査角度θの中間部の走査速度を意図的に遅くする必要がなく、レーザ光が密な部分を利用しつつ所望の走査間隔（スキャンピッチ）でレーザ光を照射することができ、物体Ｍの検出に十分な計測点を容易に抽出することができる。

図５（ｂ）において、監視装置１は、垂直スキャナ１２により垂直走査角度φ（ｄｅｇ）でレーザ光を照射する。監視範囲Ｓが距離Ｄに設定されている場合、距離Ｄの位置における監視対象物である物体Ｍを検出できるように、垂直走査角度φが設定される。例えば、監視対象物である物体Ｍが高さＨを有する場合、距離Ｄの位置において高さＨの位置までレーザ光が照射されるように垂直走査角度φが設定される。なお、ここでは、監視装置１の直下の位置から監視範囲Ｓを設定しているが、監視装置１の直下の位置から離れた位置から監視範囲Ｓを設定するようにしてもよい。

次に、レーザ光の水平方向における走査速度の制御方法の一例について説明する。ここで、図６は、水平方向の走査速度の制御方法の一例を示す図である。図６において、縦軸は走査時間（ｍｓｅｃ）、横軸は水平走査角度（ｄｅｇ）、を示しており、横軸の左端は下死点Ｌｂ、横軸の右端は上死点Ｌｔを示している。また、プロットされた点は、パルス状に照射されたレーザ光の軌跡を意味している。

図６に示したように、レーザ光の水平方向走査角度θは、監視範囲Ｓの幅Ｗの範囲内で概念的にエリアＡ１〜Ａ３に分類することができる。エリアＡ１は、レーザ光が監視範囲Ｓの長手方向に照射される距離が長く、遠距離における監視対象物を検出できるように、高い分解能が求められるエリアである。したがって、エリアＡ１では、レーザ光の水平方向走査角度θの間隔が小さくなるように設定される。すなわち、エリアＡ１におけるレーザ光の水平方向の走査速度は、減速する又は加速を緩やかにすることによって、遅い速度に制御される。

エリアＡ２は、レーザ光が監視範囲Ｓの長手方向に照射される距離が短くなり、中距離及び近距離における監視対象物を検出できればよく、高い分解能が求められないエリアである。したがって、エリアＡ２では、レーザ光の水平方向走査角度θの間隔が大きくなるように設定される。すなわち、エリアＡ２におけるレーザ光の水平方向の走査速度は、エリアＡ１，Ａ３よりも速い速度に設定することができ、かかる速度を維持できるように加減速が制御される。

エリアＡ３は、レーザ光が監視範囲Ｓの長手方向に照射される距離がさらに短くなり、近距離における監視対象物を検出できればよく、高い分解能が求められないエリアであるが、レーザ光を折り返すために減速されるエリアである。レーザ光の折り返しのために減速を開始するタイミングは、監視装置１の性能によって任意に設定することができる。

ここで、レーザ光の水平方向の走査速度における閾値の設定方法について説明する。図７は、水平方向の走査速度における閾値の設定方法の一例を示す図である。図７に示したように、監視範囲Ｓは、下死点Ｌｂに沿って距離Ｄ及び幅Ｗを有する矩形に設定されている。いま、上死点Ｌｔから下死点Ｌｂの範囲内において、垂直方向に走査されるレーザ光Ｌ１〜Ｌ７について考える。

レーザ光Ｌ１〜Ｌ４は、監視範囲Ｓ内おいて距離Ｄの範囲を走査することになるため、距離Ｄにおいて監視対象物を検出できるだけの分解能が求められる。例えば、監視対象物である物体Ｍ（人間等）が平均幅２００ｍｍを有する場合には、レーザ光が物体Ｍを少なくとも１回は照射されるように、水平方向の分解能Ｗｒは例えば１００ｍｍに設定される。この水平方向の分解能Ｗｒは監視対象物である物体Ｍの大きさによって任意に設定することができ、例えば、物体Ｍの水平方向幅の１／２、１／３、１／４等の大きさに設定することができる。そして、レーザ光の水平方向の走査速度における閾値は、この水平方向の分解能Ｗｒを満足するように設定される。したがって、レーザ光Ｌ１〜Ｌ４に対しては、一定の値の閾値αとなる。

レーザ光Ｌ５は、監視範囲Ｓ内おいて距離Ｄ５の範囲を走査することになるため、距離Ｄ５において監視対象物を検出できるだけの分解能が求められる。したがって、レーザ光Ｌ５は、距離Ｄ５の位置において水平方向の分解能Ｗｒを有していればよい。したがって、レーザ光Ｌ５における閾値α５は、レーザ光Ｌ１〜Ｌ４の閾値αよりも緩やかに設定することができ、レーザ光の水平方向の走査速度を速めることができる。

同様に、レーザ光Ｌ６は、監視範囲Ｓ内おいて距離Ｄ６の範囲を走査することになるため、距離Ｄ６において監視対象物を検出できるだけの分解能が求められ、レーザ光Ｌ７は、監視範囲Ｓ内おいて距離Ｄ７の範囲を走査することになるため、距離Ｄ７において監視対象物を検出できるだけの分解能が求められる。したがって、レーザ光Ｌ６における閾値α６は、レーザ光Ｌ５の閾値α５よりも緩やかに設定することができ、レーザ光Ｌ７における閾値α７は、レーザ光Ｌ６の閾値α６よりも緩やかに設定することができ、レーザ光の水平方向の走査速度をより速めることができる。

このように、レーザ光の水平方向の走査速度は、レーザ光（例えば、Ｌ１〜Ｌ７）が監視範囲Ｓを垂直方向に走査する距離（例えば、Ｄ、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７）に応じて、検出したい物体Ｍの水平方向の分解能Ｗｒが得られるように設定された閾値（例えば、α、α５、α６、α７）以下の速度となるように設定される。

具体的には、このレーザ光の水平方向の走査速度の制御は、監視装置１の制御部１６によって処理される。すなわち、制御部１６は、レーザ光（例えば、Ｌ１〜Ｌ７）が監視範囲Ｓを垂直方向に走査する距離（例えば、Ｄ、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７）に応じて、検出したい物体Ｍの水平方向の分解能Ｗｒが得られるように設定された閾値（例えば、α、α５、α６、α７）以下の速度となるように、水平スキャナ１３の走査速度を制御する。また、制御部１６は、上述した閾値を越えない範囲内において、水平スキャナ１３のスイングパターンをスムージングするようにしてもよい。

なお、図７では、水平方向の分解能Ｗｒを監視範囲Ｓの幅Ｗ方向に平行な方向となるようにして閾値を設定しているが、各レーザ光Ｌ１〜Ｌ７に対して垂直な方向で水平方向の分解能Ｗｒを満足するように閾値を設定するようにしてもよい。また、上述した閾値を用いた制御を行わなくても監視範囲Ｓ内において十分な計測点を得ることができる場合には、図６に示したレーザ光の軌跡がサインカーブを形成するように制御してもよい。

参考までに、図７に示したレーザ光Ｌ１〜Ｌ７と図６に示したエリアＡ１〜Ａ３との関係を説明すれば、例えば、レーザ光Ｌ１〜Ｌ４はエリアＡ１に対応し、レーザ光Ｌ５〜Ｌ７はエリアＡ２に対応し、レーザ光Ｌ７〜上死点Ｌｔの範囲はエリアＡ３に対応することとなる。なお、エリアＡ３は、レーザ光の折り返しのために加減速を行う範囲であるが、レーザ光Ｌ７は、必ずしもエリアＡ２とエリアＡ３との境界線に一致している必要はなく、エリアＡ２に含まれる場合もあるし、エリアＡ３に含まれる場合もある。

上述した監視装置１によれば、監視範囲Ｓの垂直方向及び水平方向にレーザ光を走査しながら照射し、レーザ光の反射光を受光して受光情報ｄ４を取得し、受光情報ｄ４から計測点を抽出して監視範囲Ｓ内における物体Ｍを検出する監視方法において、監視範囲Ｓはレーザ光の照射範囲に対して水平方向の走査における上死点Ｌｔ又は下死点Ｌｂを基準にして設定され、レーザ光の垂直方向の走査速度は水平方向の走査速度よりも高速に設定されている監視方法を容易に実現することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 監視装置
５ フェンス（壁）
１１ 投光部
１２ 垂直スキャナ
１３ 水平スキャナ
１４ 受光部
１５ 距離演算部
１６ 制御部

Claims (9)

1. 監視範囲の垂直方向及び水平方向にレーザ光を走査しながら照射し、前記レーザ光の反射光を受光して受光情報を取得し、該受光情報から計測点を抽出して前記監視範囲内における物体を検出する監視方法において、
   前記監視範囲は前記レーザ光の照射範囲に対して前記水平方向の走査における上死点又は下死点のいずれか一方を基準にして設定され、
   前記レーザ光の前記垂直方向の走査速度は前記水平方向の走査速度よりも高速に設定されているとともに、
   前記監視範囲が設定された側の上死点又は下死点の近傍における水平方向の走査速度が、前記監視範囲が設定されていない上死点又は下死点のいずれか他方の近傍における水平方向の走査速度よりも遅くなるように設定されている、
   ことを特徴とする監視方法。
2. 前記レーザ光の前記水平方向の走査速度は、前記レーザ光が前記監視範囲を前記垂直方向に走査する距離に応じて、検出したい前記物体の前記水平方向の分解能が得られるように設定された閾値以下の速度となるように設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の監視方法。
3. 前記照射範囲は、前記監視範囲の基準とされた前記上死点又は下死点における最近点から垂線を引き、前記監視範囲の基準とされていない上死点又は下死点との交点までの距離が前記監視範囲の幅となるように設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の監視方法。
4. 前記物体は、前記水平方向よりも前記垂直方向が長く、少なくとも前記水平方向に移動可能な物体である、ことを特徴とする請求項１に記載の監視方法。
5. 前記監視範囲は、壁沿い又は崖沿いに設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の監視方法。
6. 監視範囲の垂直方向及び水平方向にレーザ光を走査しながら照射し、前記レーザ光の反射光を受光して受光情報を取得し、該受光情報から計測点を抽出して前記監視範囲内における物体を検出する監視装置において、
   前記レーザ光を投光する投光部と、前記レーザ光を前記垂直方向に走査させる垂直スキャナと、前記レーザ光を前記水平方向に走査させる水平スキャナと、前記レーザ光の反射光を受光して受光情報を発信する受光部と、前記受光情報から前記物体の距離を算出する距離演算部と、前記投光部、前記垂直スキャナ及び前記水平スキャナの制御を行う制御部と、を有し、
   前記監視範囲は前記水平スキャナの上死点又は下死点のいずれか一方を基準にして設定され、前記垂直スキャナは前記水平スキャナよりも走査速度が高速に設定されているとともに、
   前記制御部は、前記監視範囲が設定された側の上死点又は下死点の近傍における水平方向の走査速度が、前記監視範囲が設定されていない側の上死点又は下死点のいずれか他方の近傍における水平方向の走査速度よりも遅くなるように前記水平スキャナを制御する、
   ことを特徴とする監視装置。
7. 前記制御部は、前記レーザ光が前記監視範囲を前記垂直方向に走査する距離に応じて、検出したい前記物体の前記水平方向の分解能が得られるように設定された閾値以下の速度となるように、前記水平スキャナの走査速度を制御する、ことを特徴とする請求項６に記載の監視装置。
8. 前記物体は、前記水平方向よりも前記垂直方向が長く、少なくとも前記水平方向に移動可能な物体である、ことを特徴とする請求項６に記載の監視装置。
9. 前記垂直スキャナはポリゴンスキャナであり、前記水平スキャナはガルバノスキャナである、ことを特徴とする請求項６に記載の監視装置。