JP6325354B2 - レーザ監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ監視装置に関し、特に、視野の旋回方向及び俯仰方向の監視が可能なレーザ監視装置に関する。

従来、レーザ光を監視フィールドに照射して海上遭難者及び海上遭難船などを捜索するレーザ監視装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このレーザ監視装置においては、レーザ光送信部から照射されたレーザ光を対象物に向けて照射する。そして、レンズを備えた撮像カメラなどのレーザ光受信部を駆動装置によって視野の旋回方向及び俯仰方向に駆動することにより、対象物から反射されたレーザ光の反射光を受信する。これにより、レーザ監視装置の視野の全域に亘ってレーザ光の反射光を受信することが可能となる。

特開２００７−２１８８０７号公報

ところで、特許文献１に記載のレーザ監視装置においては、視野の旋回方向及び俯仰方向の監視を行う場合には、重量物であるレンズ及び撮像カメラを備えたレーザ光受信装置を備えた筐体全体をステッピングモータなどの旋回駆動装置によって旋回させる必要がある。このため、特許文献１に記載されたレーザ監視装置においては、装置全体の小型化が困難であり、また旋回駆動装置の負荷が大きい問題がある。さらに、特許文献１に記載されたレーザ監視装置においては、装置全体を旋回させながら監視する場合には、装置全体の回転に伴って反射光によって撮像される画像も回転するので、撮像された画像を適宜補正処理する必要があり、画像の補正処理の負荷が増大する場合がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、装置全体の小型化が可能であり、しかも、画像の補正処理が容易なレーザ監視装置を提供することを目的とする。

本発明のレーザ監視装置は、光源から対象物に送信されたレーザ光の反射光を受信するレーザ光受信部、前記反射光の撮像画像を回転させる第１光学部品及び前記第１光学部品を旋回させる第１駆動部を備えた第１筐体と、前記レーザ光受信部に向けて前記反射光を反射する反射部材、及び前記反射部材を旋回方向及び俯仰方向に駆動する第２駆動部を備えた第２筐体と、を具備し、前記第２筐体は、前記第１筐体とは別体として設けられ、前記第１筐体に対して旋回可能に固定されたことを特徴とする。

この構成によれば、撮像カメラ及びレンズなどの重量物によって構成されるレーザ光受信部を備えた第１筐体と、対象物によって反射されたレーザ光の反射光をレーザ光受信部に向けて反射する反射部材を備えた第２筐体とを別体として構成するので、反射部材を備えた第１筐体を駆動するだけで対象物の監視及び捜索が可能となる。これにより、第１駆動部の小型化及び負荷の低減が可能となるので、第１筐体の小型化が可能となり、装置全体の小型化を実現できる。そして、第２駆動部が第１光学部品を回転させることにより、反射光の撮像画像を回転させることができるので、画像の補正処理が容易となる。したがって、装置全体の小型化が可能であり、しかも、画像の補正処理が容易なレーザ監視装置を実現できる。

本発明のレーザ監視装置においては、前記第１駆動部及び前記第２駆動部は、前記反射部材の回転量に対して前記第１光学部品を略半分の回転量で旋回させることが好ましい。この構成により、受信画像に対する反射光の撮像画像の回転を防ぐことが可能となるので、画像の補正処理が一層容易となる。

本発明のレーザ監視装置においては、前記第１駆動部及び前記第２駆動部は、前記第１光学部品における前記反射光の入射面が前記反射部材の反射面に対して略９０度回転するように前記反射部材及び前記第１光学部品を旋回させることが好ましい。この構成により、レーザ光受信部で撮像される撮像画像の方向と受信画像の方向とを略一致させることが可能となるので、撮像画像に対する受信画像の回転を防ぐことができる。この結果、画像補正処理が不要となり画像補正処理に伴うコスト増大をふせぐことができる。

本発明のレーザ監視装置においては、レーザ光受信部は、前記第１光学部品の前段に配置され、前記反射光の受信光路を略１８０度反転させる第２光学部品を備えることが好ましい。この構成により、第１光学部品を第１筐体内に配置した場合であっても、第１筐体内において反射光の受信光路を略１８０度反転させることができるので、第１筐体の全長を短縮することが可能となり、装置全体をより一層小型化することができる。

本発明のレーザ監視装置においては、前記第２光学部品が反射プリズムであることが好ましい。この構成により、反射光が反射プリズム内で全反射して反射プリズムから出射されるので、反射光の光の損失を低減することが可能となる。

本発明のレーザ監視装置においては、前記第１光学部品がプリズムであることが好ましい。この構成により、反射光がプリズム内で全反射してプリズムから出射されるので、反射光の光の損失を低減することが可能となる。
また、本発明のレーザ監視装置においては、前記第１筐体は、前記反射部材によって反射された反射光を集光する第３光学部品と、前記第３項各部材によって集光された反射された反射光を平行光にして前記第１光学部品に出光する第４光学部品を備えたことが好ましい。

本発明によれば、装置全体の小型化が可能であり、しかも、画像の補正処理が容易なレーザ監視装置を実現できる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ監視装置１の模式的な斜視図である。 図２は、第１の実施の形態に係るレーザ監視装置１の模式図である。 図３は、第１の実施の形態に係るプリズムの模式図である。 図４Ａは、第１の実施の形態に係るレーザ監視装置における撮像画像及び受信画像との関係を示す概念図である。 図４Ｂは、第１の実施の形態に係るレーザ監視装置における撮像画像及び受信画像との関係を示す概念図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ監視装置の概略を示す模式図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ監視装置の概略を示す模式図である。 図７は、本実施の形態に係るレーザ監視装置の他の例を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態は適宜組み合わせて実施可能である。また、各実施の形態において共通する構成要素には同一の符号を付し、説明の重複を避ける。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ監視装置１の模式的な斜視図である。図１に示すように、本実施の形態に係るレーザ監視装置１は、光源から対象物に向けて送信したレーザ光の反射光Ｘを受信するレーザ光受信部１１を備えた第１筐体１０と、この第１筐体１０に対して旋回可能に固定され、レーザ光の反射光Ｘをレーザ光受信部１１に向けて反射する反射ミラー２１を備えた第２筐体２０とを備える。

図２は、本実施の形態に係るレーザ監視装置１の模式図である。図２に示すように、レーザ光受信部１１は、反射ミラー２１によって反射された反射光の受光経路に配置された集光レンズ１１１と、この集光レンズ１１１の後段に配置されたコリメートレンズ１１２と、このコリメートレンズ１１２の後段に配置されたプリズム１１３と、このプリズム１１３の後段に配置された結像レンズ１１４と、この結像レンズ１１４の後段に配置された撮像カメラ１１５とを備える。

集光レンズ１１１は、反射ミラー２１によって反射された反射光Ｘを集光してコリメートレンズ１１２に向けて出射する。コリメートレンズ１１２は、集光レンズ１１１によって集光された反射光Ｘを略平行光にしてプリズム１１３に出射する。プリズム１１３は、反射光の撮像画像を所定方向に回転する。

図３は、本実施の形態に係るプリズム１１３の模式図である。図３に示すように、本実施の形態においては、プリズム１１３は、長手方向Ｄの一端側から入射する反射光Ｘの画像Ｇ１を反転させて画像Ｇ２として結像レンズ１１４に向けて出射する。このようにプリズム１１３を配置することにより、反射ミラー２１を旋回方向に回転させた場合であっても、プリズム１１３の回転角度を制御することにより、画像の逆転を防ぐことが可能となる。結像レンズ１１４は、反転した画像Ｇ２を含む反射光Ｘを結像して撮像カメラ１１５に出射する。また、プリズム１１３を用いることにより、反射光Ｘがプリズム１１３内で全反射してプリズム１１３から出射されるので、反射光Ｘの光の損失を低減することが可能となる。

また、第１筐体１０には、レーザ光受信部１１のプリズム１１３を駆動して旋回させるプリズム駆動部１２と、プリズム１１３の旋回方向における角度を検出する検出部１３と、検出部１３によって検出されたプリズム１１３の旋回方向における角度に基づいてプリズム１１３の旋回方向における角度を制御する制御部１４とが配置されている。プリズム駆動部１２としては、プリズム１１３を旋回できるものであれば特に制限はなく、本発明の効果を奏する範囲でステッピングモータなどの各種モータ及び各種アクチュエータなどを用いることができる。

第２筐体２０には、反射ミラー２１を駆動して反射ミラー２１の旋回方向及び俯仰方向の角度を変更するミラー駆動部２２と、反射ミラー２１の旋回方向及び俯仰方向の角度を検出する検出部２３とが配置される。また、このレーザ監視装置１においては、第１筐体１０に配置された制御部１４が、検出部２３によって検出された反射ミラー２１の旋回方向及び俯仰方向の角度に基づいて反射ミラー２１の旋回方向及び俯仰方向の角度を制御する。このように制御部１４が反射ミラー２１及びプリズム１１３の回転をそれぞれ制御することにより、反射ミラー２１が旋回して反射光の撮像画像が回転した場合であっても、撮像カメラ１１５で撮像される画像を任意に回転させることができるので、撮像画像における画像の補正が不要となる。ミラー駆動部２２としては、反射ミラー２１を旋回できるものであれば特に制限はなく、本発明の効果を奏する範囲でステッピングモータなどの各種モータ及び各種アクチュエータなどを用いることができる。

図４Ａ及び図４Ｂは、本実施の形態に係るレーザ監視装置１における撮像画像及び受信画像との関係を示す概念図である。図４Ａに示すように、本実施の形態に係るレーザ監視装置１においては、レーザ光受信部１１にプリズム１１３が配置されているので、撮像画像がプリズム１１３によって反転されて受信画像となる。そこで、本実施の形態においては、プリズム駆動部１２及びミラー駆動部２２は、プリズム１１３における反射光Ｘの入射面１１３ａが反射ミラー２１の反射面２１ａに対して略９０度回転するように反射ミラー２１及びプリズム１１３を旋回させることが好ましい。この構成により、図４Ｂに示すように、撮像画像に対して受信画像の方向を略一致させることが可能となるので、レーザ光受信部１１における受信画像の補正処理が不要となる。

次に、本実施の形態に係るレーザ監視装置１の全体動作について説明する。光源（不図示）から照射されて対象物によって反射された反射光Ｘは、第２筐体２０に配置された反射ミラー２１で反射されて第１筐体１０のレーザ光受信部１１に入射する。ここで、本実施の形態においては、第２筐体２０内には反射ミラー２１及びミラー駆動部２２が配置されているので、ミラー駆動部２２が反射ミラー２１を駆動するだけでレーザ監視装置１の周囲の対象物Ｘを監視できる。これにより、重量物である撮像カメラ１１５及び複数のレンズを含むレーザ光受信部１１の全体を回転させる場合と比較して装置全体を小型化することが可能となる。

また、反射ミラー２１によって反射された反射光は、集光レンズ１１１によって集光されてコリメートレンズ１１２に入射し、略平行光に揃えられる。この反射光は、プリズム１１３によって画像が反転された後、結像レンズ１１４によって画像が結像された撮像カメラ１１５に入射する。ここで、本実施の形態においては、制御部１４が、プリズム駆動部１２を介してプリズム１１３を反射光Ｘの画像に応じて旋回させると共に、ミラー駆動部２２を介して反射ミラー２１を旋回させるので、反射ミラー２１の旋回角度に応じてプリズム１１３を旋回させることが可能となり、受信画像の回転を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、撮像カメラ１１５、集光レンズ１１１及び結像レンズ１１４などの重量物を有するレーザ光受信部１１を備えた第１筐体１０と、当該レーザ光受信部１１に向けて対象物Ｘによって反射された反射光Ｘをレーザ光受信部１１に向けて反射する反射ミラー２１を備えた第２筐体２０とを別体として構成する。これにより、反射ミラー２１を備えた第２筐体２０を駆動するだけで対象物Ｘの監視及び捜索が可能となるので、第２筐体２０の小型化及び第２筐体２０を旋回させるための負荷の低減が可能となり、装置全体の小型化を実現できる。そして、プリズム駆動部１２がプリズム１１３を回転させることにより、反射光Ｘの画像を回転させることができるので、画像の補正処理が容易となる。したがって、装置全体の小型化が可能であり、しかも、画像の補正処理が容易なレーザ監視装置１を実現できる。

また、本実施の形態によれば、プリズム駆動部１２及びミラー駆動部２２は、反射ミラー２１の回転量に対してプリズム１１３を略半分の回転量で旋回させることができる。これにより、反射光Ｘの撮像画像に対する受信画像の回転を防ぐことが可能となるので、画像の補正処理が一層容易となる。

なお、上記実施の形態においては、コリメートレンズ１１２と結像レンズ１１４との間にプリズム１１３を配置する例について説明したが、この構成に限定されるものではない。コリメートレンズ１１２と結像レンズ１１４との間に配置される光学部品としては、撮像画像に対して受信画像を反転できるものであれば、コリメートレンズ１１２と結像レンズ１１４との間には、プリズム１１３以外のものであってもよい。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ監視装置２の概略を示す模式図である。図５に示すように、本実施の形態に係るレーザ監視装置２は、上述した第１の実施の形態に係るレーザ監視装置１の構成に加えて、第１筐体１０内の受信光路におけるコリメートレンズ１１２の後段であって、プリズム１１３の前段に配置された反射プリズム１１６を備える。この反射プリズム１１６は、コリメートレンズ１１２から出射した反射光Ｘを反射プリズム１１６内に導いた後、反射光Ｘの方向を略１８０度反転させてプリズム１１３に入射させる。このように第１筐体１０内に反射プリズム１１６を配置して第１筐体１０内で反射光Ｘの方向を略１８０度変化させることにより、プリズム１１３を設けて第１筐体１０内における反射光Ｘの受信光路が長くなった場合であっても、第１筐体１０の全長Ｌを短縮することが可能となる。また、反射プリズム１１６を用いることにより、反射光Ｘが反射プリズム１１６内で全反射して反射プリズム１１６から出射されるので、反射光Ｘの光の損失を低減することが可能となる。

また、本実施の形態においても、図６に示すように、上述した第１の実施の形態と同様に、プリズム駆動部１２及びミラー駆動部２２は、プリズム１１３における反射光Ｘの入射面１１３ａが反射部材２１の反射面２１ａに対して略９０度回転するように反射ミラー２１及びプリズム１１３を旋回させることが好ましい。この構成により、図４Ｂに示すように、撮像画像に対して受信画像の方向を略一致させることが可能となるので、レーザ光受信部１１における受信画像の補正処理が不要となる。

次に、本実施の形態に係るレーザ監視装置２の全体動作について説明する。光源（不図示）から照射されて対象物Ｘによって反射された反射光Ｘは、第２筐体２０に配置された反射ミラー２１で反射されて第１筐体１０のレーザ光受信部１１に入射する。ここで、本実施の形態においては、第２筐体２０内には反射ミラー２１及びミラー駆動部２２が配置されているので、ミラー駆動部２２が反射ミラー２１を駆動するだけでレーザ監視装置２の周囲の対象物Ｘを監視できる。これにより、重量物である撮像カメラ１１５及び複数のレンズを含むレーザ光受信部１１の全体を回転させる場合と比較して装置全体を小型化することが可能となる。

また、反射ミラー２１によって反射された反射光Ｘは、集光レンズ１１１によって集光されてコリメートレンズ１１２に入射し、略平行光に揃えられる。この反射光Ｘは、反射プリズム１１６に照射されて受信光路が略１８０度変換されてプリズム１１３に入射する。プリズム１１３に入射した光は、プリズム１１３によって画像が反転された後、結像レンズ１１４によって結像されて撮像カメラ１１５に入射する。ここで、本実施の形態においては、制御部１４が、プリズム駆動部１２を介してプリズム１１３を反射光Ｘの画像に応じて旋回させると共に、ミラー駆動部２２を介して反射ミラー２１を旋回させるので、反射ミラー２１の旋回角度に応じてプリズム１１３を旋回させることが可能となり、受信画像の回転を防ぐことができる。

なお、上述した実施の形態においては、第１筐体１０内に反射プリズム１１６を配置して反射光Ｘの受信光路を略１８０度反転させる例について説明したが、反射光Ｘの受信光路は、必ずしも反射プリズム１１６を用いて反転させる必要はない。例えば、図７は、本実施の形態に係るレーザ監視装置２の他の例を示す図である。図７に示すレーザ監視装置２は、反射プリズム１１６に代えてコリメートレンズ１１２の後段に配置された第１のリレーレンズ１１７Ａと、この第１のリレーレンズ１１７Ａの後段に配置された第２のリレーレンズ１１７Ｂとを備える。この第１のリレーレンズ１１７Ａ及び第２のリレーレンズ１１７Ｂは、反射光Ｘの受光経路に対して、それぞれ反射面が４５度傾斜するように配置されている。

すなわち、図７に示すレーザ監視装置２では、コリメートレンズ１１２から第１のリレーレンズ１１７Ａに照射された反射光Ｘが第１のリレーレンズ１１７Ａによって９０度光路が変更されて第２のリレーレンズ１１７Ｂに照射され、第２のリレーレンズ１１７Ｂに照射された反射光Ｘがリレーレンズ１１７Ａによって９０度光路が変更されてプリズム１１３に照射される。このように第１筐体１０内に第１のリレーレンズ１１７Ａ及び第２のリレーレンズ１１７Ｂを配置して第１筐体１０内で反射光Ｘの方向を略１８０度変化させることにより、プリズム１１３を設けて第１筐体１０内における反射光Ｘの受信光路が長くなった場合であっても、第１筐体１０の全長Ｌを短縮することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、撮像カメラ１１５、集光レンズ１１２及び結像レン１１４などの重量物を有するレーザ光受信部１１を備えた第２筐体１０Ｂと、当該レーザ光受信部１１１に向けて対象物Ｘによって反射された反射光Ｘをレーザ光受信部１３に向けて反射する反射ミラー２１を備えた第１筐体１０Ａとを別体として構成する。これにより、反射ミラー２１を備えた第１筐体１０Ａを駆動するだけで対象物Ｘの監視及び捜索が可能となるので、第１筐体１０Ａの小型化及び第１筐体１０Ａを旋回させるための負荷の低減が可能となり、装置全体の小型化を実現できる。そして、プリズム駆動部１２がプリズム１１３を回転させることにより、反射光Ｘの画像を回転させることができるので、画像の補正処理が容易となる。

さらに、本実施の形態によれば、第１筐体１０内に反射プリズム１１６を配置して第１筐体１０内で反射光Ｘの方向を略１８０度変化させる。これにより、プリズム１１３を設けて第１筐体１０内における反射光Ｘの受信光路が長くなった場合であっても、第１筐体１０の全長Ｌを短縮することが可能となる。したがって、装置全体のより一層の小型化が可能であり、しかも、画像の補正処理が容易なレーザ監視装置２を実現できる。

なお、上記実施の形態においては、コリメートレンズ１１２とプリズム１１３との間に反射プリズム１１６を配置する例について説明したが、この構成に限定されるものではない。コリメートレンズ１１２とプリズム１１３との間に配置される第２光学部品としては、第１筐体１０内で反射光Ｘの方向を略１８０度変化させることができる光学部材であればよい。

１，２ レーザ監視装置
１０ 第１筐体
１１ レーザ光受信部
１１１ 集光レンズ
１１２ コリメートレンズ
１１３ プリズム（第１光学部品）
１１４ 結像レンズ
１１５ 撮像カメラ
１１６ 反射プリズム（第２光学部品）
１１７Ａ，１１７Ｂ リレーレンズ
１２ プリズム駆動部
１３ 検出部
１４ 制御部
２０ 第２筐体
２１ 反射ミラー
２１ａ 反射面
２２ ミラー駆動部
２３ 検出部
Ｘ 反射光

Claims (6)

1. 光源から対象物に送信されたレーザ光の反射光を受信するレーザ光受信部、前記反射光の撮像画像を回転させる第１光学部品及び前記第１光学部品を旋回させる第１駆動部を備えた第１筐体と、
   前記レーザ光受信部に向けて前記反射光を反射する反射部材、及び前記反射部材を旋回方向及び俯仰方向に駆動する第２駆動部を備えた第２筐体と、を具備し、
   前記第１駆動部及び前記第２駆動部は、前記第１光学部品における前記反射光の入射面が前記反射部材の反射面に対して略９０度回転するように前記反射部材及び前記第１光学部品を旋回させることを特徴とする、レーザ監視装置。
2. 前記第２筐体は、前記第１筐体とは別体として設けられ、前記第１筐体に対して旋回可能に固定された、請求項１に記載のレーザ監視装置。
3. レーザ光受信部は、前記第１光学部品の前段に配置され、前記反射光の受信光路を略１８０度反転させる第２光学部品を備えた、請求項１又は請求項２に記載のレーザ監視装置。
4. 前記第２光学部品が反射プリズムである、請求項３に記載のレーザ監視装置。
5. 前記第１光学部品がプリズムである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーザ監視装置。
6. 前記第１筐体は、前記反射部材によって反射された反射光を集光する第３光学部品と、前記第３光学部品によって集光された反射された反射光を平行光にして前記第１光学部品に出光する第４光学部品を備えた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレーザ監視装置。
   

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