JPWO2019176101A1

JPWO2019176101A1 - 光監視装置及び方法

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Publication number: JPWO2019176101A1
Application number: JP2020506091A
Authority: JP
Inventors: 栄実野口
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Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2021-03-11
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Abstract

光監視装置において、監視対象領域に存在する物体の特徴を抽出可能とする。光放射手段（１２）は、複数の光源（１１）から出射した複数の光を監視対象領域（１６）に放射する。このとき、光放射手段（１２）は、複数の光のうちの少なくとも１つの光と、他の少なくとも１つの光とを、相互に異なるビーム径で監視対象領域（１６）に放射する。受光手段（１３）は、監視対象領域（１６）から入射する、複数の光の反射光を受光する。測距手段（１４）は、複数の光のそれぞれについて、反射光に基づいて監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測する。特徴抽出手段（１５）は、複数の光についての距離計測結果に基づいて、監視対象領域内に存在する物体の特徴を抽出する。

Description

本開示は、光監視装置及び方法に関し、更に詳しくは、光を放射し、放射した光の反射光に基づいて監視対象領域の監視を行う光監視装置及び方法に関する。

ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）などの光を用いたリモートセンシング技術が知られている。ＬｉＤＡＲ装置は、例えばパルス状のレーザ光を物体に照射する。物体に照射されたレーザ光の一部は反射し、ＬｉＤＡＲ装置は、照射したレーザ光に対する反射光を受光する。ＬｉＤＡＲ装置は、受光した反射光に基づいて、物体の有無や物体までの距離を計算する。ＬｉＤＡＲ装置から物体までの距離は、レーザ光の照射から、反射光を受光するまで時間に基づいて計算することができる。ＬｉＤＡＲ装置は、例えば車両における前方監視や、重要施設などにおける侵入者の監視、空港などにおける障害物の検知などの用途に応用され得る。

ＬｉＤＡＲに関し、特許文献１は、大気や海水などの観測に用いられる環境計測用レーザレーダ装置を開示する。特許文献１には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザの３波長（基本波、２倍波、及び３倍波）の同時測定が可能なレーザレーダ装置が開示されている。このレーザレーダ装置において、光源から出射したＹＡＧレーザ光は、ダイクロイックミラーを用いて波長ごとに分離され、波長ごとにビームエキスパンダを用いてビーム径が拡大された後、合成される。レーザレーダ装置は、合成されたレーザ光を、送信ビームとして上空などに向けて放射する。

また、特許文献２は、ＬｉＤＡＲを利用した障害物検知装置を開示する。特許文献２に記載の障害物検知装置は、自動車などの車両に搭載される。障害物検知装置は、車両の進行方向に向けてビーム状の探査波を発信し、探査波に対する反射波を受信する。障害物検知装置は、探査波を車両の進行方向に対して左右方向に走査し、車両前方の障害物を捕捉する。障害物検知装置は、障害物が捕捉されると、障害物の移動に合わせて探査波の送信方向を変化させ、探査波を障害物に追従させる。

特許文献２には、上記探査波に加えて、探査波の走査範囲よりも広い範囲に向けて広角な他の探査波を発信することも記載されている。上記探査波は、車両前方の先行車を検知するために使用され、別の探査波は、車両の左右方向から車両の前方に割り込む車を検知するために使用される。

特開２０００−２０６２４６号公報特開平１０−１４８６７５号公報

図７は、ＬｉＡＤＲ装置を侵入者の監視に用いた例を示す。ＬｉＤＡＲ装置２００は、監視対象領域にレーザビーム２０１を送信する。ＬｉＤＡＲ装置２００は、監視対象領域においてレーザビーム２０１を走査し、人物２０２で反射した反射光を受信することで、監視対象領域において人物２０２を検出する。

ここで、ＬｉＤＡＲ装置２００では、ＬｉＤＡＲ装置２００から送信（放射）されたレーザビームの範囲に何らかの物体がある場合に反射光が受光され、物体の有無や物体までの距離が検出される。ＬｉＤＡＲ装置２００から送信されるレーザビームが一定の角度ずつ走査される場合、遠方になるほどスキャン密度が低下し、レーザビームが人物２０２に当たらずにすり抜ける可能性が高くなる。

特に、レーザビーム２０１のビーム径が細い場合、レーザビーム２０１が照射される範囲が狭いため、レーザビーム２０１が人物をすり抜ける可能性が高くなる。この問題に対し、レーザビーム２０１を細かく走査した場合、スキャン密度を上げることができ、ビーム径が細いレーザビーム２０１が人物２０２などをすり抜ける可能性を低減できる。しかし、その場合、監視対象領域の走査に要する時間が長くなり、リアルタイム性を損ねるという問題がある。

図８は、ＬｉＡＤＲ装置を侵入者の監視に用いた別の例を示す。図８において、ＬｉＤＡＲ装置２００は、図７で用いられたレーザビーム２０１よりもビーム径が太いレーザビーム２０３を監視対象領域に送信する。レーザビームのビーム径を太くした場合、ビーム径が細い場合よりも広い範囲にレーザビームを照射できるため、レーザビームが人物をすり抜ける可能性を低減できる。

しかし、太いレーザビーム２０３が用いられる場合、雪や砂埃、落ち葉など、空中の浮遊物２０４にレーザビーム２０３が照射され、その反射光が受信されることがある。この場合、ＬｉＤＡＲ装置２００は、物体が存在することは検出できるものの、物体がある程度の大きさを持った塊であるのか、或いは小さな物体の疎な集合であるのかを判別することはできない。このため、空中の浮遊物２０４などを人物２０２と誤検出する可能性がある。

特許文献１では、基本波、２倍波、及び３倍波の３つのレーザビームのビーム径を、それぞれビームエキスパンダを用いて拡大して上空などに放射している。しかしながら、特許文献１には、各レーザビームのビーム径をどのように拡大するかについての記載はない。また、特許文献１において、３波長の測定は、波長ごとに独立して実施される。特許文献１に記載のレーザレーダ装置は、検出された物体の特徴を抽出することができず、従って、上記問題を解決するための手段を提供していない。

また、特許文献２では、車両前方の監視に、狭い範囲を探査するための細い探査波（第１の探査波）と、広い範囲を探査するための太い探査波（第２の探査波）とが用いられている。しかしながら、特許文献２では、第２の探査波は、単に隣のレーンなどから車両前方に割り込んでくる車両を検出するために用いられているだけである。従って、特許文献２も、特許文献１と同様に、上記問題を解決するための手段を提供していない。

本開示は、上記に鑑み、監視対象領域に存在する物体の特徴を抽出可能な光監視装置、及び方法を提供することを目的の１つとする。

上記課題を解決するために、本開示は、複数の光源と、前記複数の光源から出射した複数の光を監視対象領域に放射する光放射手段であって、前記複数の光のうちの少なくとも１つの光と、前記複数の光のうちの他の少なくとも１つの光とを、相互に異なるビーム径で監視対象領域に放射する光放射手段と、前記監視対象領域から入射する、前記複数の光の反射光を受光する受光手段と、前記複数の光のそれぞれについて、前記反射光に基づいて前記監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測する測距手段と、前記測距手段で計測された、前記複数の光についての距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域内に存在する物体の特徴を抽出する特徴抽出手段とを備える光監視装置を提供する。

また、本開示は、ビーム径が相互に異なる２つの光を含む複数の光を監視対象領域に放射し、前記監視対象領域から入射する、前記複数の光の反射光を受光し、前記複数の光のそれぞれについて、前記反射光に基づいて前記監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測し、前記複数の光についての距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域内に存在する物体の特徴を抽出する光監視方法を提供する。

本開示の光監視装置及び方法は、監視対象領域に存在する物体の特徴を抽出することができる。

本開示の概略的な光監視装置を示すブロック図。本開示の第１実施形態に係る光監視装置を示すブロック図。光監視装置を用いた監視対象領域の監視の例を示す模式図。光監視装置を用いた監視対象領域の監視を別の例示す模式図。光監視装置を用いた監視対象領域の監視を更に別の例を示す模式図。光監視装置を用いた監視対象領域の監視の他の例を示す模式図。光監視装置における動作手順を示すフローチャート。本開示の第２実施形態に係る光監視装置を示すブロック図。ＬｉＡＤＲ装置を侵入者の監視に用いた例を示す模式図。ＬｉＡＤＲ装置を侵入者の監視に用いた別の例を示す模式図。

本開示の実施形態の説明に先立って、本開示の概要を説明する。図１は、本開示の概略的な光監視装置を示す。光監視装置１０は、複数の光源１１、光放射手段１２、受光手段１３、測距手段１４、及び特徴抽出手段１５を有する。

複数の光源１１は、それぞれ光を出射する。光放射手段１２は、複数の光源１１から出射した複数の光を監視対象領域１６に放射する。このとき、光放射手段１２は、複数の光のうちの少なくとも１つの光と、他の少なくとも１つの光とを、相互に異なるビーム径で監視対象領域１６に放射する。別の言い方をすると、光放射手段１２は、ビーム径が相互に異なる２つの光を含む複数の光を、監視対象領域１６に放射する。

受光手段１３は、監視対象領域１６から入射する、光放射手段１２が放射した複数の光のそれぞれについての反射光を受光する。測距手段１４は、光放射手段１２が放射した複数の光のそれぞれについて、受光手段１３で受信された反射光に基づいて監視対象領域１６内に存在する物体までの距離を計測する。特徴抽出手段１５は、測距手段１４で計測された、複数の光についての距離計測結果に基づいて、監視対象領域１６内に存在する物体の特徴を抽出する。

本開示に係る光監視装置１０は、光放射手段１２から、ビーム径が互いに異なる２つの光を含む複数の光を監視対象領域１６に放射する。測距手段１４は、光放射手段１２が放射した複数の光のそれぞれについて、それぞれの反射光に基づいて物体までの距離を計測する。特徴抽出手段１５は、複数の光に対する距離計測結果に基づいて、物体の特徴を抽出する。監視対象領域１６に放射される光のビーム径が異なる場合、光放射手段１２が放射した複数の光の反射光に基づく距離計測結果は、監視対象領域１６内の物体の特徴に応じて変化し得る。ビーム径が相互に異なる複数の光を用い、それぞれに対する距離計測結果を用いることで、監視対象領域内の物体の特徴を抽出することができる。

以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態を詳細に説明する。図２は、本開示の第１実施形態に係る光監視装置を示す。光監視装置１００は、光源１０１、サーキュレータ１０２、コリメートレンズ１０３、凸レンズ１０４、ミラー１０５、走査機構１０７、送信器１０８、光源１１１、コリメートレンズ１１２、送信器１１３、光受信器１３１、測距部１３２、及び識別検知器１３３を有する。光監視装置１００は、例えば重要施設などにおいて、人物や自動車などの侵入を検知する目的で使用され得る。あるいは、光監視装置１００は、空港などにおいて、ドローンや鳥などを監視する目的で使用され得る。

光源（第１の光源）１０１及び光源（第２の光源）１１１は、それぞれ所定波長の光を出射する。光源１０１及び１１１は、例えばそれぞれ半導体レーザを含む。光源１０１が出射する光の波長と、光源１１１が出射する光の波長とは、相互に異なっていてもよい。送信器１０８は、光源１０１が出射する光から、光信号である所定の測距信号を生成し、測距信号を送信する。送信器１１３は、光源１１１が出射する光から、光信号である所定の測距信号を生成し、測距信号を送信する。送信器１０８及び１１３は、例えばそれぞれパルスレーザ光を測距信号として送信する。あるいは、送信器１０８及び１１３の一方はパルスレーザ光を測距信号として出射し、他方は連続発振光（ＣＷ（Continuous Wave）光）を測距信号として出射してもよい。送信器１０８及び１１３が送信する光のタイプは、測距部１３２における距離計測手法に応じて決定される。例えば、パルスレーザ光を用いる距離計測手法としては、飛行時間計測法（ＴｏＦ：Time of Flight）などが知られている。また、ＣＷ光を用いる距離計測手法としては、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated CW）法などが知られている。光源１０１及び１１１は、図１の光源１１に対応する。

光源１０１（送信器１０８）から出射した光は、サーキュレータ１０２に入射する。サーキュレータ１０２は、光源１０１側から入射した光をコリメートレンズ１０３側に通過させる。コリメートレンズ１０３は、光源１０１側から入射した光を平行光化する。凸レンズ１０４は、コリメートレンズ１０３側から入射した平行光を収束光として出射する。ミラー１０５は、凸レンズ１０４を通過した光を監視対象領域に向けて反射し、送信ビーム１２１として放射する。ミラー１０５には、例えば放物面ミラーが用いられる。ミラー１０５は、例えば平行光の送信ビーム１２１を監視対象領域に放射する。凸レンズ１０４及びミラー１０５は、ビームエキスパンダとしても機能し、コリメートレンズ１０３で平行光化された光のビーム径を拡大する。

光源１１１（送信器１１３）から出射した光は、コリメートレンズ１１２に入射する。コリメートレンズ１１２は、光源１１１側から入射した光を平行光化する。ミラー１０５には、穴１０６又はスリットが設けられている。コリメートレンズ１１２から出射した平行光は、穴１０６又はスリットを通過し、送信ビーム１２２として監視対象領域に向けて放射される。

本実施形態において、送信ビーム１２１のビーム径と送信ビーム１２２のビーム径とは、相互に異なる。図２では、送信ビーム１２２のビーム径は、送信ビーム１２１のビーム径よりも細い。例えば、穴１０６は送信ビーム１２１の光軸の位置に形成されており、ミラー１０５は、送信ビーム１２１及び１２２を、それぞれの光軸が一致した状態で監視対象領域に放射する。なお、送信ビーム１２１及び１２２は、必ずしもコリメートされた平行光として監視対象物に放射されていなくてもよい。送信ビーム１２１及び１２２の少なくとも一方は、例えば、距離に応じて意図的にビーム径が拡がるようなビームとして放射されてもよい。

走査機構１０７は、送信ビーム１２１及び１２２を監視対象領域内で走査する。走査機構１０７は、例えばレンズ、プリズム、及びミラーなどの光学素子を含み、光学素子を用いて、ミラー１０５側から入射する送信ビーム１２１及び１２２の放射方向を変化させる。例えば、走査機構１０７は、走査ごとに、送信ビーム１２１及び送信ビーム１２２を、監視対象領域の同じ方向に向けて同時に出射させる。凸レンズ１０４、ミラー１０５、並びに走査機構１０７は、図１の光放射手段１２に対応する。

ミラー１０５は、監視対象領域側から送信ビーム１２１及び１２２のそれぞれに対する反射光を入射し、凸レンズ１０４側に反射する。反射光は、凸レンズ１０４、コリメートレンズ１０３を通過し、サーキュレータ１０２に入射する。サーキュレータ１０２は、コリメートレンズ１０３側から入射する反射光を光受信器１３１に向けて出射する。サーキュレータ１０２は、光源１０１側から入射して監視対象領域に向かう光（送信光）と、監視対象領域側から入射する光（受信光）とを分離する光分離手段として機能する。

光受信器１３１は、サーキュレータ１０２を介して入射する、送信ビーム１２１及び１２２の反射光を検出（受光）する。光受信器１３１は、受信器１３１ａと受信器１３１ｂとを含む。受信器１３１ａ及び１３１ｂには、例えばフォトディテクタなどの受光素子を用いることができる。受信器１３１ａは、送信ビーム１２１に対する反射光を受光する。受信器１３１ｂは、送信ビーム１２２に対する反射光を受光する。送信ビーム１２１と送信ビーム１２２とで波長が相互に異なる場合、送信ビーム１２１に対する反射光と、送信ビーム１２２に対する反射光とは、例えば、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、又はハイパスフィルタなどの光フィルタを用いて分離される。あるいは、送信ビーム１２１に対する反射光と送信ビーム１２２に対する反射光とで、互いに異なる測距手法を用いて距離が計測される場合、それぞれの信号波形や周波数成分の特徴などを用いて、送信ビーム１２１に対する反射光と、送信ビーム１２２に対する反射光とを分離してもよい。受信器１３１ａ及び１３１ｂは、それぞれ受信した反射光の量に応じた電気信号を後段の測距部１３２に出力する。受信器１３１ａ及び１３１ｂと測距部１３２との間にそれぞれＡＤ（Analog to Digital）変換器を配置し、ＡＤ変換器において、検出された反射光の量に応じたアナログ電気信号をデジタル信号に変換してもよい。その場合、測距部１３２は、反射光の量を示すデジタル信号を受け取る。光受信器１３１は、図１の受光手段１３に対応する。

測距部１３２は、送信ビーム１２１及び１２２のそれぞれについて、光受信器１３１で検出された反射光に基づいて、監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測する。測距部１３２は、測距部１３２ａと測距部１３２ｂとを有する。測距部１３２ａは、受信器１３１ａで検出された送信ビーム１２１の反射光に基づいて、物体までの距離を計測する。測距部１３２ｂは、受信器１３１ｂで検出された送信ビーム１２２の反射光に基づいて、物体までの距離を計測する。測距部１３２ａ及び１３２ｂは、相互に異なる測距手法を用いて物体までの距離を計測してもよい。測距部１３２は、図１の測距手段１４に対応する。

識別検知器１３３は、測距部１３２で計測された、送信ビーム１２１及び１２２の反射光に基づく距離計測結果に基づいて、監視対象領域内に存在する物体の特徴を抽出する。つまり、識別検知器１３３は、測距部１３２ａの距離計測結果と測距部１３２ｂの距離計測結果とに基づいて、物体の特徴を抽出する。識別検知器１３３は、図１の特徴抽出手段１５に対応する。

なお、上記では光受信器１３１が受信器１３１ａ及び１３２ｂを有する例を説明したが、光受信器１３１は、必ずしも受信器１３１ａ及び１３２ｂといった複数の受信器を有している必要はない。光受信器１３１を広帯域の受信器で構成し、その受信器を用いて送信ビーム１２１に対する反射光と送信ビーム１２２に対する反射光との双方を受光（受信）してもよい。その場合、光受信器１３１の後段に電気フィルタなどを配置し、その電気フィルタを用いてそれぞれの反射光に対応する電気信号を分離してもよい。また、光受信器１３１と測距部１３２との間にＡＤ変換器が配置される場合は、ＡＤ変換器の後段において、デジタルフィルタを用いてそれぞれの反射光に対応するデジタル信号を分離してもよい。

ここで、送信ビーム１２２のビーム径は送信ビーム１２１のビーム径よりも細いため、送信ビーム１２２は、散らばっている物体をすり抜ける可能性がある。一方、送信ビーム１２１は、ビーム径が太いため、空中の浮遊物などにも過敏に反応し、送信ビーム１２１が物体をすり抜ける可能性は低い。本実施形態では、これら２つの送信ビームの距離計測結果を組み合わせることで、監視対象領域内の物体の特徴を抽出する。

図３Ａ〜図３Ｃは、光監視装置１００を用いた監視対象領域の監視の例を模式的に示す。図３Ａ〜図３Ｃの例では、光監視装置１００は、５つの走査方向＃１〜＃５において、ビーム径が太い送信ビーム１２１とビーム径が細い送信ビーム１２２とを、監視対象領域に同時に放射する。光監視装置１００は、走査方向ごとに、送信ビーム１２１を用いた距離計測結果（物体検出結果）と、送信ビーム１２２を用いた距離計測結果とを取得する。送信ビーム１２１と送信ビーム１２２とは、光軸は一致するものの光の照射範囲が相互に異なっており、送信ビーム１２１と送信ビーム１２２とで、異なる距離計測結果が得られる場合がある。

図３Ａは、監視対象領域に人間や自動車などの侵入物（侵入者）１８１が存在する場合を示す。人間や自動車などの侵入物（侵入者）は、ある程度の大きさの塊で、かつ形状を有している。図３Ａの例では、走査方向＃１及び＃５において、送信ビーム１２１及び１２２が双方とも侵入者１８１に照射されない。この場合、走査方向＃１及び＃５では、送信ビーム１２１及び１２２の双方について物体が検出されない。一方、走査方向＃２〜＃４では、送信ビーム１２１及び１２２の双方が侵入者１８１に照射される。この場合、走査方向＃２〜＃４では、送信ビーム１２１及び１２２の双方で物体が検出される。この例のように、隣接する２つの走査方向において、２つの送信ビーム１２１及び１２２の双方で物体が検知される場合、監視対象領域に存在する物体は、ある程度の大きさを有する侵入者１８１であると判断できる。

図３Ｂ及び図３Ｃは、監視対象領域に落ち葉などの空中の浮遊物１８２が存在する場合を示す。落ち葉などの空中の浮遊物１８２は、細かい物体の集まりであり、ある程度散らばっている。つまり、浮遊物１８２は、小さな物体の疎な塊であるということができる。

図３Ｂの例では、走査方向＃１及び＃５において、送信ビーム１２１及び１２２が双方とも浮遊物１８２に照射されない。この場合、走査方向＃１及び＃５では、送信ビーム１２１及び１２２の双方で物体が検出されない。一方、走査方向＃２〜＃４では、送信ビーム１２１及び１２２のうち、送信ビーム１２１のみが浮遊物１８２に照射される。この場合、走査方向＃２〜＃４では、送信ビーム１２１で物体が検出される。このとき、走査方向＃２〜＃４において、送信ビーム１２２は浮遊物１８２をすり抜ける。この場合、走査方向＃２〜＃４では、送信ビーム１２２について物体が検出されない。

一方、図３Ｃの例では、走査方向＃１及び＃５において、上記と同様に、送信ビーム１２１及び１２２が双方とも浮遊物１８２に照射されない。この場合、走査方向＃１及び＃５において、送信ビーム１２１及び１２２の双方で物体が検出されない。一方、走査方向＃２及び＃４では、送信ビーム１２１及び１２２の双方が浮遊物１８２に照射される。この場合、走査方向＃２及び＃４では、送信ビーム１２１及び１２２の双方で物体が検出される。このとき、走査方向＃３では、送信ビーム１２１及び１２２のうち、送信ビーム１２１のみが浮遊物１８２に照射され、送信ビーム１２２は浮遊物１８２をすり抜ける。この場合、走査方向＃３では、送信ビーム１２１で物体が検出され、送信ビーム１２２では物体が検出されない。

監視対象領域に存在する物体が浮遊物１８２などの小さな物体の疎な塊である場合、送信ビームを走査すると、一部の走査方向において、ビーム径が細い送信ビーム１２２が浮遊物１８２をすり抜けることがある。このため、隣接する２つの走査方向を考えた場合に、一方の走査方向では送信ビーム１２２で物体が検出されるのに対し、他方の走査方向では送信ビーム１２２で物体が検出されない場合がある。一方、ビーム径が太い送信ビーム１２１については、各走査方向において、物体が検出される。このことから、複数の走査方向に送信ビームを走査した場合に、ビーム径が太い送信ビーム１２１では物体を検知できるが、ビーム径が細い送信ビーム１２２では一部歯抜けになるような対象は、空中の浮遊物１８２など、小さな物体の散らばった集合であると判断できる。

以上から、識別検知器１３３は、例えば、それぞれ複数の方向に放射された、ビーム径が太い送信ビーム１２１の反射光に基づく距離計測結果と、ビーム径が細い送信ビーム１２２の反射光に基づく距離計測結果とに基づいて、監視対象領域に存在する物体の大きさについての特徴を抽出する。識別検知器１３３は、例えば、隣接する複数の走査方向のそれぞれにおいて、送信ビーム１２１及び１２２の双方について距離計測結果が得られた場合は、監視対象領域にある程度の大きさを有する塊状の物体が存在するという特徴を抽出する。識別検知器１３３は、送信ビーム１２１では隣接する複数の走査方向のそれぞれにおいて距離計測結果が得られるものの、送信ビーム１２２ではそれら複数の走査方向のうちの一部において距離計測結果が得られない場合は、小さな物体の疎な集合物が存在するという特徴を抽出する。

ここで、所定の走査範囲において、ビーム径が細い送信ビーム１２２を高密度で走査する場合、物体の詳細の形状が認識でき、検出された物体が侵入者であるか、又は浮遊物であるかの判別が可能である。しかしながら、その場合、１回あたりの走査に要する時間が長くなり、走査の繰返し周期が長くなる。一方で、送信ビーム１２２の走査密度を低くした場合、繰返し周期は短縮できるものの、物体の詳細な形状は認識できない。本実施形態では、ビーム径が異なる２つの送信ビームを用いることで、走査密度をある程度低くした場合でも、ある程度の大きさを有する塊と、浮遊物などの小さな物体の疎な塊とを判別できる。

なお、図３Ａにおいて、ビーム径が異なる２つの送信ビームの双方が２以上の連続する走査方向で対象物を検出した場合に、侵入者（大きな塊）が存在すると判断されている。しかしながら、図３Ａは、説明簡略化のために、最も単純な判断手法を模式的に表したものであり、判断手法は、上記したものには限定されない。本実施形態において、監視対象となる物体の大きさ、及び送信ビームの走査密度などに応じて判断基準を好適に調整すれば、リアルタイム性を損なうほど走査密度を上げなくても、ある程度のスキャン密度で対象物を識別可能である。

上記に代えて、又は加えて、識別検知器１３３は、複数の方向に放射された送信ビーム１２１及び１２２に基づく距離計測結果に基づいて、監視対象領域に存在する物体の表面の粗さについての特徴を抽出してもよい。例えば、物体の表面が粗い場合、ビーム径が細い送信ビーム１２２について、走査位置に応じて距離計測結果、或いは反射強度（輝度情報）が大きく変化することが考えられる。一方、物体の表面が粗くない場合、送信ビーム１２２について、走査位置が変化しても、距離計測結果、或いは反射強度は大きく変化しないと考えられる。また、ビーム径が太い送信ビーム１２１に基づく距離計測結果は、物体の表面の粗さに依存しないものと考えられる。従って、このような送信ビーム１２１及び１２２に基づく距離計測結果を用いることで、物体の表面の粗さについての特徴を抽出できると考えられる。

さらに、上記に代えて、又は加えて、識別検知器１３３は、送信ビーム１２１に基づく距離計測結果と送信ビーム１２２に基づく距離計測結果とに基づいて、監視対象領域に存在する物体が移動しているか否かについての特徴を抽出してもよい。例えば、光監視装置１００は、送信ビーム１２１及び１２２を複数回放射する。識別検知器１３３は、例えばある時刻で送信ビーム１２１及び１２２の双方で距離計測結果が得られた場合で、かつ、その後の時刻でビーム径が細い送信ビーム１２２で距離計測結果が得られなくなった場合は、物体が移動しているという特徴を抽出してもよい。

なお、上記では、監視対象領域に物体が存在するか否かに応じて物体の特徴を抽出することを説明したが、識別検知器１３３は、検出された物体までの距離の情報も用いて物体の特徴を抽出してもよい。図４は、光監視装置１００を用いた監視対象領域の監視の他の例を模式的に示す。図４では、監視対象領域に侵入者１８２と浮遊物１８２とが存在する。監視対象領域において、浮遊物１８２は光監視装置１００から見て手前側の領域Ａに存在しており、侵入者１８１は奥側の領域Ｂに存在している。

図４の例では、走査方向＃１及び＃５において、送信ビーム１２１及び１２２が双方とも侵入者１８１及び浮遊物１８２に照射されない。この場合、走査方向＃１及び＃５において、送信ビーム１２１及び１２２の双方で距離計測結果が得られない。走査方向＃２では、ビーム径が太い送信ビーム１２１は侵入者１８１及び浮遊物１８２に照射されるものの、ビーム径が細い送信ビーム１２２は手前側の浮遊物１８２にのみ照射される。この場合、送信ビーム１２１については、侵入者１８１に対応した距離計測結果と、浮遊物１８２に対応した距離計測結果とが得られる。一方、送信ビーム１２２については、浮遊物１８２に対応した距離計測結果が得られる。

走査方向＃３及び＃４では、ビーム径が太い送信ビーム１２１は、走査方向＃２と同様に、侵入者１８１及び浮遊物１８２に照射される。このとき、ビーム径が細い送信ビーム１２２は手前側の浮遊物１８２をすり抜け、奥側の侵入者１８１にのみ照射される。この場合、送信ビーム１２１については、侵入者１８１に対応した距離計測結果と、浮遊物１８２に対応した距離計測結果とが得られる。また、送信ビーム１２２については、侵入者１８１に対応した距離計測結果が得られる。

識別検知器１３３は、例えば監視対象領域を、光監視装置１００からの距離に応じて複数の領域に分割する。識別検知器１３３は、送信ビーム１２１についての距離計測結果と、送信ビーム１２２についての距離計測結果とに基づいて、各領域に存在する物体の特徴を抽出する。例えば図４の場合、ビーム径が太い送信ビーム１２１について、走査方向＃２〜＃４において、領域Ａと領域Ｂとに距離計測結果が得られる。また、ビーム径が細い送信ビーム１２２については、走査方向＃２で手前側の領域Ａに距離計測結果が得られ、走査方向＃３及び＃４では奥側の領域Ｂに距離計測結果が得られる。この場合、領域Ａについては、送信ビーム１２２について、隣接する２つの走査方向で距離計測結果が得られてないことから、識別検知器１３３は、小さな物体の疎な集合物が存在するという特徴を抽出する。一方、領域Ｂについては、送信ビーム１２２について、隣接する２つの走査方向で距離計測結果が得られていることから、識別検知器１３３は、ある程度の大きさを有する塊状の物体が存在するという特徴を抽出する。この例のように、距離計測結果を利用して、距離範囲ごとに、対象物の特徴を抽出してもよい。

続いて、動作手順を説明する。図５は、光監視装置１００における動作手順を示す。送信器１０８及び１１３は、それぞれ光源１０１及び光源１１１から出射した光からパルスレーザ光などの測距信号を送信する。ミラー１０５は、送信器１０８及び１１３から送信された光を、それぞれ送信ビーム１２１及び１２２として監視対象領域に放射する（ステップＳ１）。ミラー１０５は、ステップＳ１では、送信ビーム１２１及び１２２を、相互に異なるビーム径で監視対象領域に放射する。

光受信器１３１は、送信ビーム１２１及び１２２が監視対象領域で反射した反射光を検出する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、受信器１３１ａは送信ビーム１２１の反射光を検出し、受信器１３１ｂは送信ビーム１２２の反射光を検出する。測距部１３２は、ステップＳ２で検出された送信ビーム１２１及び１２２の反射光に基づいて、物体までの距離を検出する（ステップＳ３）。ステップＳ３において、測距部１３２ａは受信器１３１ａが検出した反射光に基づいて距離を計測し、測距部１３２ｂは受信器１３１ｂが検出した反射光に基づいて距離を計測する。

識別検知器１３３は、ステップＳ３で得られた距離計測結果に基づいて、監視対象領域内の物体の特徴を抽出する（ステップＳ４）。識別検知器１３３は、ステップＳ４では、例えば測距部１３２ａの距離計測結果と測距部１３２ｂの距離計測結果とを比較し、それら距離計測結果の組み合わせに基づいて、物体の特徴を抽出する。

本実施形態では、光監視装置１００は、ビーム径が互いに異なる２つの送信ビーム１２１及び１２２を監視対象領域に放射する。識別検知器１３３は、送信ビーム１２１の反射光に基づく距離計測結果と、送信ビーム１２２の反射光に基づく距離計測結果とに基づいて、物体の特徴を抽出する。監視対象領域に放射される光のビーム径が相互に異なる場合、ビーム径の太さ（細さ）に応じて、距離計測結果が変化する場合がある。本実施形態では、そのような性質を利用して、２つの距離計測結果から、物体の特徴を抽出する。このようにすることで、例えば検出された物体の大小などを判別することができる。

次いで、本開示の第２実施形態を説明する。図６は、本開示の第２実施形態に係る光監視装置を示す。光監視装置１００ａは、３つの光源１４１〜１４３、３つの送信器１５３〜１５５、３つのビームエキスパンダ１４４〜１４６、３つのビームコンバイナ１４７〜１４９、偏光ビームスプリッタ１５０、１／４波長板１５１、集光レンズ１５２、走査機構１０７、光受信器１３１、測距部１３２、及び識別検知器１３３を有する。本実施形態に係る光監視装置１００ａは、３つの送信ビーム１６１〜１６３を用いて、監視対象領域内の物体の特徴を抽出する。

光源１４１〜１４３は、それぞれ所定波長の光を出射する。各光源が出射する光の波長は、相互に異なる。送信器１５３〜１５５は、それぞれ光源１４１〜１４３が出射する光から測距信号を生成し、送信する。ビームエキスパンダ１４４は、送信器１５３が送信する測距信号（光）のビーム径を拡大する。ビームエキスパンダ１４５は、送信器１５４が送信する測距信号（光）のビーム径を拡大する。ビームエキスパンダ１４６は、送信器１５５が送信する測距信号（光）のビーム径を拡大する。

ビームコンバイナ１４９は、ビームエキスパンダ１４６でビーム径が拡大された光を反射し、送信ビーム１６３として監視対象領域方向に放射する。ビームコンバイナ１４８は、ビームエキスパンダ１４５でビーム径が拡大された光を反射し、送信ビーム１６２として監視対象領域方向に放射する。また、ビームコンバイナ１４８は、送信ビーム１６３を通過させ、送信ビーム１６２と送信ビーム１６３とを合成する。ビームコンバイナ１４７は、ビームエキスパンダ１４４でビーム径が拡大された光を反射し、送信ビーム１６１として監視対象領域方向に放射する。また、ビームコンバイナ１４７は、送信ビーム１６２及び１６２を通過させ、送信ビーム１６１と送信ビーム１６２及び１６３とを合成する。

ビームコンバイナ１４７には、例えばハーフミラーや、送信ビーム１６１の波長の光を反射し、送信ビーム１６２及び１６３の波長の光を透過するダイクロイックミラーが用いられる。ビームコンバイナ１４８には、例えばハーフミラーや、送信ビーム１６２の波長の光を反射し、送信ビーム１６３の波長の光を透過するダイクロイックミラーが用いられる。ビームコンバイナ１４９には、例えば通常のミラーが用いられる。

ここで、本実施形態において、ビームエキスパンダ１４４〜１４６は、相互に異なる拡大率で、入射した光のビーム径を拡大する。つまり、本実施形態において、送信ビーム１６１〜１６３のビーム径は相互に異なる。送信ビーム１６１のビーム径は最も太く、送信ビーム１６３のビーム径は最も細い。送信ビーム１６２のビーム径は、送信ビーム１６１及び１６３のビーム径の中間である。ビームコンバイナ１４７〜１４９は、それぞれの光軸が一致するように配置されている。ビームコンバイナ１４７は、送信ビーム１６１〜１６３を、それぞれの光軸が一致した状態で監視対象領域に向けて放射する。本実施形態において、ビームエキスパンダ１４４〜１４６、及びビームコンバイナ１４７〜１４９は、図１の光放射手段１２に対応する。

偏光ビームスプリッタ１５０は、所定偏光方向の光を透過し、所定偏光方向と直交する偏光方向の光を反射する。例えば、光源１４１〜１４３は所定偏波面の光を出射し、偏光ビームスプリッタ１５０は、所定偏波面の送信ビーム１６１〜１６３を監視対象領域側に透過する。光監視装置１００ａは、光源１４１〜１４３から偏光ビームスプリッタ１５０までの光路上に、光の偏波面を所定方向に揃える偏光板を更に有していてもよい。１／４波長板１５１は、送信ビーム１６１〜１６３の偏波面をλ／４だけ回転させ、監視対象領域側に出射する。走査機構１０７は、送信ビーム１６１〜１６３を監視対象領域内で走査する。

１／４波長板１５１には、監視対象領域側から、送信ビーム１６１〜１６３の反射光が入射する。１／４波長板１５１は、送信ビーム１６１〜１６３の反射光の偏波面をλ／４だけ回転させ、偏光ビームスプリッタ１５０側に出射する。偏光ビームスプリッタ１５０に１／４波長板１５１側から入射する光の偏波面は、ビームコンバイナ１４７側から入射する光の偏波面に対して９０°回転している。偏光ビームスプリッタ１５０は、１／４波長板１５１側から入射する送信ビーム１６１〜１６３の反射光を集光レンズ１５２側に反射する。本実施形態において、偏光ビームスプリッタ１５０、及び１／４波長板１５１は、送信光と受信光とを分離する光分離手段を構成する。偏光ビームスプリッタ１５０に代えて、光の一部を反射し、一部を透過するハーフミラーを光分離手段として用いてもよい。その場合、１／４波長板１５１は不要である。

集光レンズ１５２は、送信ビーム１６１〜１６３の反射光を、光受信器１３１の光検出面に集光する。光受信器１３１は、送信ビーム１６１〜１６３の反射光を検出（受光）する。測距部１３２は、送信ビーム１６１〜１６３のそれぞれについて、光受信器１３１で検出された反射光に基づいて、監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測する。識別検知器１３３は、測距部１３２で計測された、送信ビーム１６１〜１６３の反射光に基づく距離計測結果に基づいて、監視対象領域内に存在する物体の特徴を抽出する。光受信器１３１、測距部１３２、及び識別検知器１３３は、取り扱う反射光の数、及び距離計測結果の数が３つに増える点を除けば、第１実施形態で説明したものと同様でよい。

本実施形態では、光監視装置１００ａは、３つの送信ビーム１６１〜１６３を監視対象領域に放射する。識別検知器１３３は、送信ビーム１６１〜１６３の反射光のそれぞれに基づく距離計測結果に基づいて、物体の特徴を抽出する。本実施形態では、特徴抽出に用いる送信ビームの数が３つに増えており、２つの送信ビームを用いる第１実施形態に比べて、物体の詳細な特徴を抽出できる。その他の効果は第１実施形態と同様である。

なお、第１実施形態では、コリメートレンズを用いて送信ビームを平行光化する例を説明したが、これには限定されない。上記各実施形態において、監視対象領域に放射される送信ビームは平行光には限定されず、収束光であってもよいし、発散光であってもよい。また、第１実施形態では、送信光と受信光との分離にサーキュレータが用いられる例を説明したが、これには限定されない。第１実施形態において、偏光ビームスプリッタ及び１／４波長板を用いて送信光と受信光とを分離することも可能である。あるいは、ハーフミラーを用いて、送信光と受信光とを分離することも可能である。

第１実施形態では、２つの送信ビーム１２１及び１２２が用いられる例を説明したが、これには限定されない。第１実施形態において、監視対象領域に３つ以上の送信ビームが放射されることとしてもよい。例えば、光監視装置１００において、ミラー１０５に複数の穴１０６、又は複数の送信ビームが通過可能なスリットを設け、ビーム径が細い複数の送信ビームが複数の穴１０６又はスリットを通して監視対象領域に放射されることとしてもよい。また、第２実施形態では、３つの送信ビーム１６１〜１６３のビーム径が相互に異なる例を説明したが、これには限定されない。３以上の送信ビームが監視対象領域に照射される場合、光放射手段１２（図１を参照）は、複数の光のうちの１つの光を第１のビーム径で監視対象領域に放射し、複数の光のうちの残りの光を第１のビーム径よりも細い第２のビーム径で監視対象領域に放射してもよい。

上記各実施形態において、測距部１３２及び識別検知器１３３で実施される処理は、光監視装置１００が有するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）若しくはＣＰＵ（Central Processing Unit）又はこれらの組み合わせを含むコンピュータ・システムを用いて実現することができる。具体的には、測距部１３２及び識別検知器１３３の機能は、反射光に基づく距離計測を行うための計算や、複数の距離計測結果に基づく特徴抽出などの処理に関する命令群を含むプログラムをコンピュータ・システムに実行させることで、実現できる。

上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

以上、実施の形態を参照して本開示を説明したが、本開示は上記によって限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

例えば、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

［付記１］
複数の光源と、
前記複数の光源から出射した複数の光を監視対象領域に放射する光放射手段であって、前記複数の光のうちの少なくとも１つの光と、前記複数の光のうちの他の少なくとも１つの光とを、相互に異なるビーム径で監視対象領域に放射する光放射手段と、
前記監視対象領域から入射する、前記複数の光の反射光を受光する受光手段と、
前記複数の光のそれぞれについて、前記反射光に基づいて前記監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測する測距手段と、
前記測距手段で計測された、前記複数の光についての距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域内に存在する物体の特徴を抽出する特徴抽出手段とを備える光監視装置。

［付記２］
光放射手段は、前記複数の光を、それぞれの光軸が一致した状態で前記監視対象領域に放射する付記１に記載の光監視装置。

［付記３］
前記複数の光源が、第１の光を出射する第１の光源と、第２の光を出射する第２の光源とを含む付記１又は２に記載の光監視装置。

［付記４］
前記測距手段が、前記第１の光の反射光に基づいて前記監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測する第１の測距手段と、前記第２の光の反射光に基づいて前記監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測する第２の測距手段とを含む付記３に記載の光監視装置。

［付記５］
前記第１の測距手段と前記第２の測距手段とは、相互に異なる測距手法を用いて前記物体までの距離を計測する付記４に記載の光監視装置。

［付記６］
前記第１の光の波長と前記第２の光の波長とは相互に異なる付記４又は５に記載の光監視装置。

［付記７］
前記監視対象領域に放射される前記第２の光のビーム径は、前記監視対象領域に放射される前記第１の光のビーム径よりも細い付記３から６何れか１つに記載の光監視装置。

［付記８］
前記光放射手段が、前記第１の光を反射して前記監視対象領域に放射するミラーを含む付記３から７何れか１つに記載の光監視装置。

［付記９］
前記ミラーは放物面ミラーである付記８に記載の光監視装置。

［付記１０］
前記ミラーは、更に、前記監視対象領域側から前記反射光を入射し、前記受光手段側に反射する付記８又は９に記載の光監視装置。

［付記１１］
前記ミラーは穴又はスリットを有しており、前記第２の光は前記穴又はスリットを通過して前記監視対象領域に放射される付記８から１０何れか１つに記載の光監視装置。

［付記１２］
前記光放射手段は、前記複数の光源から出射した光を合成するビームコンバイナを含む付記１から７何れか１つに記載の光監視装置。

［付記１３］
前記光放射手段から前記監視対象領域に放射される光と、前記反射光とを分離する光分離手段を更に有する付記１から１２何れか１つに記載の光監視装置。

［付記１４］
前記光分離手段はハーフミラーを含む付記１３に記載の光監視装置。

［付記１５］
前記光分離手段は、所定偏光方向の光を透過し、前記所定偏光方向と直交する偏光方向の光を反射する偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタと前記監視対象領域との間に配置された１／４波長板とを含む付記１３に記載の光監視装置。

［付記１６］
前記複数の光は、前記監視対象領域の複数の方向に向けて放射され、
前記特徴抽出手段は、複数の方向に放射された前記複数の光のうち、前記光放射手段から第１のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果、及び前記光放射手段から第１のビーム径よりも細い第２のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域に存在する物体の大きさについての特徴を抽出する付記１から１５何れか１つに記載の光監視装置。

［付記１７］
前記複数の光は、前記監視対象領域の複数の方向に向けて放射され、
前記特徴抽出手段は、複数の方向に放射された前記複数の光のうち、前記光放射手段から第１のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果、及び前記光放射手段から第１のビーム径よりも細い第２のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域に存在する物体の表面の粗さについての特徴を抽出する付記１から１６何れか１つに記載の光監視装置。

［付記１８］
前記光放射手段は、前記複数の光を前記監視対象領域に複数回放射し、
前記特徴抽出手段は、複数回放射された前記複数の光のうち、前記光放射手段から第１のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果、及び前記光放射手段から第１のビーム径よりも細い第２のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域に存在する物体が移動しているか否かについての特徴を抽出する付記１から１７何れか１つに記載の光監視装置。

［付記１９］
前記光放射手段は、前記監視対象領域に放射される光を走査する光走査手段を含む付記１から１８何れか１つに記載の光監視装置。

［付記２０］
前記光放射手段と前記複数の光源の少なくとも一部との間に、前記光源から出射した光のビーム径を拡大するビームエキスパンダを更に有する付記１から１９何れか１つに記載の光監視装置。

［付記２１］
前記光放射手段と前記複数の光源の少なくとも一部との間に、前記光源から出射した光を平行光化するコリメートレンズを更に有する付記１から２０何れか１つに記載の光監視装置。

［付記２２］
前記光放射手段は、前記複数の光を、相互に異なるビーム径で前記監視対象領域に放射する付記１から２１何れか１つに記載の光監視装置。

［付記２３］
前記光放射手段は、前記複数の光のうちの１つの光を第１のビーム径で前記監視対象領域に放射し、前記複数の光のうちの残りの光を前記第１のビーム径よりも細い第２のビーム径で前記監視対象領域に放射する付記１から２１何れか１つに記載の光監視装置。

［付記２４］
ビーム径が相互に異なる２つの光を含む複数の光を監視対象領域に放射し、
前記監視対象領域から入射する、前記複数の光の反射光を受光し、
前記複数の光のそれぞれについて、前記反射光に基づいて前記監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測し、
前記複数の光についての距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域内に存在する物体の特徴を抽出する光監視方法。

［付記２５］
前記複数の光は、それぞれの光軸が一致した状態で前記監視対象領域に放射される付記２４に記載の光監視方法。

１０：光監視装置
１１：光源
１２：光放射手段
１３：受光手段
１４：測距手段
１５：特徴抽出手段
１６：監視対象領域
１００：光監視装置
１０１、１１１、１４１〜１４３：光源
１０２：サーキュレータ
１０３、１１２：コリメートレンズ
１０４：凸レンズ
１０５：ミラー
１０６：穴
１０７：走査機構
１０８、１１３、１５３〜１５５：送信器
１２１、１２２、１６１〜１６３：送信ビーム
１３１：光受信器
１３２：測距部
１３３：識別検知器
１４４〜１４６：ビームエキスパンダ
１４７〜１４９：ビームコンバイナ
１５０：偏光ビームスプリッタ
１５１：１／４波長板
１５２：集光レンズ

Claims

複数の光源と、
前記複数の光源から出射した複数の光を監視対象領域に放射する光放射手段であって、前記複数の光のうちの少なくとも１つの光と、前記複数の光のうちの他の少なくとも１つの光とを、相互に異なるビーム径で監視対象領域に放射する光放射手段と、
前記監視対象領域から入射する、前記複数の光の反射光を受光する受光手段と、
前記複数の光のそれぞれについて、前記反射光に基づいて前記監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測する測距手段と、
前記測距手段で計測された、前記複数の光についての距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域内に存在する物体の特徴を抽出する特徴抽出手段とを備える光監視装置。
光放射手段は、前記複数の光を、それぞれの光軸が一致した状態で前記監視対象領域に放射する請求項１に記載の光監視装置。
前記複数の光源が、第１の光を出射する第１の光源と、第２の光を出射する第２の光源とを含む請求項１又は２に記載の光監視装置。
前記測距手段が、前記第１の光の反射光に基づいて前記監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測する第１の測距手段と、前記第２の光の反射光に基づいて前記監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測する第２の測距手段とを含む請求項３に記載の光監視装置。
前記第１の測距手段と前記第２の測距手段とは、相互に異なる測距手法を用いて前記物体までの距離を計測する請求項４に記載の光監視装置。
前記第１の光の波長と前記第２の光の波長とは相互に異なる請求項４又は５に記載の光監視装置。
前記監視対象領域に放射される前記第２の光のビーム径は、前記監視対象領域に放射される前記第１の光のビーム径よりも細い請求項３から６何れか１項に記載の光監視装置。
前記光放射手段が、前記第１の光を反射して前記監視対象領域に放射するミラーを含む請求項３から７何れか１項に記載の光監視装置。
前記ミラーは放物面ミラーである請求項８に記載の光監視装置。
前記ミラーは、更に、前記監視対象領域側から前記反射光を入射し、前記受光手段側に反射する請求項８又は９に記載の光監視装置。
前記ミラーは穴又はスリットを有しており、前記第２の光は前記穴又はスリットを通過して前記監視対象領域に放射される請求項８から１０何れか１項に記載の光監視装置。
前記光放射手段は、前記複数の光源から出射した光を合成するビームコンバイナを含む請求項１から７何れか１項に記載の光監視装置。
前記光放射手段から前記監視対象領域に放射される光と、前記反射光とを分離する光分離手段を更に有する請求項１から１２何れか１項に記載の光監視装置。
前記光分離手段はハーフミラーを含む請求項１３に記載の光監視装置。
前記光分離手段は、所定偏光方向の光を透過し、前記所定偏光方向と直交する偏光方向の光を反射する偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタと前記監視対象領域との間に配置された１／４波長板とを含む請求項１３に記載の光監視装置。
前記複数の光は、前記監視対象領域の複数の方向に向けて放射され、
前記特徴抽出手段は、複数の方向に放射された前記複数の光のうち、前記光放射手段から第１のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果、及び前記光放射手段から第１のビーム径よりも細い第２のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域に存在する物体の大きさについての特徴を抽出する請求項１から１５何れか１項に記載の光監視装置。
前記複数の光は、前記監視対象領域の複数の方向に向けて放射され、
前記特徴抽出手段は、複数の方向に放射された前記複数の光のうち、前記光放射手段から第１のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果、及び前記光放射手段から第１のビーム径よりも細い第２のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域に存在する物体の表面の粗さについての特徴を抽出する請求項１から１６何れか１項に記載の光監視装置。
前記光放射手段は、前記複数の光を前記監視対象領域に複数回放射し、
前記特徴抽出手段は、複数回放射された前記複数の光のうち、前記光放射手段から第１のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果、及び前記光放射手段から第１のビーム径よりも細い第２のビーム径で放射される光の反射光についての前記距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域に存在する物体が移動しているか否かについての特徴を抽出する請求項１から１７何れか１項に記載の光監視装置。
前記光放射手段は、前記監視対象領域に放射される光を走査する光走査手段を含む請求項１から１８何れか１項に記載の光監視装置。
前記光放射手段と前記複数の光源の少なくとも一部との間に、前記光源から出射した光のビーム径を拡大するビームエキスパンダを更に有する請求項１から１９何れか１項に記載の光監視装置。
前記光放射手段と前記複数の光源の少なくとも一部との間に、前記光源から出射した光を平行光化するコリメートレンズを更に有する請求項１から２０何れか１項に記載の光監視装置。
前記光放射手段は、前記複数の光を、相互に異なるビーム径で前記監視対象領域に放射する請求項１から２１何れか１項に記載の光監視装置。
前記光放射手段は、前記複数の光のうちの１つの光を第１のビーム径で前記監視対象領域に放射し、前記複数の光のうちの残りの光を前記第１のビーム径よりも細い第２のビーム径で前記監視対象領域に放射する請求項１から２１何れか１項に記載の光監視装置。
ビーム径が相互に異なる２つの光を含む複数の光を監視対象領域に放射し、
前記監視対象領域から入射する、前記複数の光の反射光を受光し、
前記複数の光のそれぞれについて、前記反射光に基づいて前記監視対象領域内に存在する物体までの距離を計測し、
前記複数の光についての距離計測結果に基づいて、前記監視対象領域内に存在する物体の特徴を抽出する光監視方法。
前記複数の光は、それぞれの光軸が一致した状態で前記監視対象領域に放射される請求項２４に記載の光監視方法。