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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-227837(P2015-227837A)
(43)【公開日】2015年12月17日
(54)【発明の名称】レーザ監視装置
(51)【国際特許分類】
   G01S 7/481 20060101AFI20151120BHJP
   G01S 17/88 20060101ALI20151120BHJP
   G03B 17/02 20060101ALI20151120BHJP
   G03B 17/17 20060101ALI20151120BHJP
【FI】
   G01S7/481 A
   G01S17/88
   G03B17/02
   G03B17/17
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2014-114115(P2014-114115)
(22)【出願日】2014年6月2日
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
(74)【代理人】
【識別番号】100118762
【弁理士】
【氏名又は名称】高村 順
(72)【発明者】
【氏名】窪田 隆博
(72)【発明者】
【氏名】川添 浩平
(72)【発明者】
【氏名】山田 利幸
(72)【発明者】
【氏名】西村 潔俊
【テーマコード(参考)】
2H100
2H101
5J084
【Fターム(参考)】
2H100CC04
2H101CC01
2H101FF00
5J084AA01
5J084AD05
5J084BA03
5J084BA11
5J084BA34
5J084BA50
5J084BB02
5J084BB04
5J084BB13
5J084BB28
5J084CA65
5J084EA31
(57)【要約】      (修正有)
【課題】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。
【解決手段】レーザ監視装置1は、光源から対象物に送信されたレーザ光の反射光Xを受信するレーザ光受信部11、及び反射光の撮像画像を回転させるプリズム113及びプリズム113を旋回させるプリズム駆動部12を備えた第1筐体10と、レーザ光受信部11に向けて反射光Xを反射する反射ミラー21、反射ミラー21を旋回方向及び俯仰方向に駆動するミラー駆動部22を備えた第2筐体20と、を具備することを特徴とする。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項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、及び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、を具備することを特徴とする、レーザ監視装置。
【請求項2】
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、請求項1に記載のレーザ監視装置。
【請求項3】
レーザ光受信部は、前記第1光学部品の後段に配置され、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。
【請求項4】
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、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のレーザ監視装置。
【請求項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。
【請求項6】
前記第2光学部品が反射プリズムである、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−218807号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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、及び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、を具備することを特徴とする。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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光学部品の後段に配置され、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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【発明の効果】
【0013】
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。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1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。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
【0016】
(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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
(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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【符号の説明】
【0037】
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
図1
図2
図3
図4A
図4B
図5
図6
図7