(57)【要約】【課題】  小型の装置により、鮮明な監視画面を得ることのできる監視装置を提供することを目的とする。【解決手段】  レーザレーダ制御部２内の画像処理装置２５が、ＩＣＣＤカメラヘッド１２３から出力された画像信号をＣＣＤカメラの１フレーム期間に渡って蓄積し、蓄積した複数の画像信号を重畳して監視画像を作成することにより、輝度の高い監視画像を得る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状のレーザ光を所定のパルス周期で射出する半導体レーザと、
前記半導体レーザから射出された前記レーザ光が物体に到達し、前記物体により反射された反射光が到達するタイミングに合わせてシャッタを開き、取り込んだ前記反射光を画像信号に変換して出力する撮像手段と、
前記撮像手段から出力される前記画像信号を１フレーム期間に渡って蓄積し、蓄積した複数の前記画像信号を重畳することにより、監視画像を作成する画像処理手段と、
前記画像処理手段によって作成された監視画像を表示する表示手段と
を具備する監視装置。
【請求項２】
前記半導体レーザからレーザ光が射出されてから前記撮像手段のシャッタが開くまでの第１の期間は、監視距離に応じて決定されるとともに、前記１フレーム期間中は固定されている請求項１に記載の監視装置。
【請求項３】
前記撮像手段のシャッタが開状態となる第２の期間は、監視幅に応じて決定される請求項１または請求項２に記載の監視装置。
【請求項４】
前記半導体レーザから射出されるレーザ光は、８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の周波数帯に属する光である請求項１から請求項３のいずれかに記載の監視装置。
【請求項５】
前記半導体レーザは、ＡｌＧａＡｓレーザである請求項１から請求項４のいずれかに記載の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶などにおける障害物などの監視を行う監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶等に設置され、広範囲に渡り物体を探知する監視装置として、レーザレーダを使用した監視装置がある（例えば、特開２００２−１６２４６６号公報参照）。
このようなレーザレーダを用いた監視装置は、例えば、図３に示すように、レーザレーダ５１と、レーザレーダ５１を制御するレーザレーダ制御部５２と、レーザレーダ５１により得られた画像信号を表示する表示部５３とを備えている。レーザレーダ５１は、旋回台５４により、その迎角及び回転角が制御される構成となっている。
このような構成において、監視時においては、レーザレーダ５１内のレーザレッドからパルス状のレーザ光を船舶の周辺に射出し、このレーザ光が対象物Ａに到達して反射された反射光をレーザレーダ内に設けられた受光部にて撮像し、この画像信号を表示部５３に出力することにより、周囲に存在する物体が表示部５３に表示される。
【特許文献１】特開２００２−１６２４６６号公報（第２−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、レーザレーダの小型化の観点から、光源として半導体レーザを採用することが望まれている。
しかしながら、半導体レーザは、従来、一般的に用いられていたフラッシュランプ励起による固体レーザなどに比べて出力が低いため、受光部にて撮像されるレーザ光の光強度が低くなる。これにより、表示部に表示される画像は、所望の輝度が得られず、対象物の輪郭などを鮮明に映し出すことができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決する為になされたもので、装置の小型化を図るとともに、鮮明な監視画面を得ることのできる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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、パルス状のレーザ光を所定のパルス周期で射出する半導体レーザと、前記半導体レーザから射出された前記レーザ光が物体に到達し、前記物体により反射された反射光が到達するタイミングに合わせてシャッタを開き、取り込んだ前記反射光を画像信号に変換して出力する撮像手段と、前記撮像手段から出力される前記画像信号を１フレーム期間に渡って蓄積し、蓄積した複数の前記画像信号を重畳することにより、監視画像を作成する画像処理手段と、前記画像処理手段によって作成された監視画像を表示する表示手段とを具備する監視装置を提供する。
【０００６】
上記構成によれば、半導体レーザから所定のパルス周期で連続的に射出されるパルス状のレーザ光は、物体に到達することにより反射され、その反射光がシャッタを介して撮像手段に取り込まれる。取り込まれた反射光は、撮像手段により画像信号に変換されて出力される。画像信号は、画像処理手段により、１フレーム期間に渡って蓄積され、蓄積された複数の画像信号が重畳されることにより１枚の監視画像が作成され、表示手段に表示される。
このように、１フレーム期間に渡って蓄積された複数の画像信号を積算して一枚の監視画像を作成し、これを表示手段に表示させるので、輝度の高い監視画像を得ることが可能となる。
【０００７】
上記監視装置において、前記半導体レーザからレーザ光が射出されてから前記撮像手段のシャッタが開くまでの第１の期間は、監視距離に応じて決定されるとともに、前記１フレームの期間中は固定されていることが好ましい。
【０００８】
このように、１フレームの期間において、第１の期間を固定することにより、１フレーム間において撮影される画像を同じ監視距離の画像とすることができる。これにより、画像のブレをなくし、より鮮明な画像を得ることが可能となる。なお、１フレームごとに第１の期間を変化させることとしてもよい。このように、１フレーム単位で第１の期間を変化させることにより、監視距離の異なる画像を順次取得することが可能となる。
【０００９】
上記監視装置において、前記撮像手段のシャッタが開状態となる第２の期間は、監視幅に応じて決定されることとしてもよい。
このように、監視幅に応じて第２の期間を決めることで、所望の画像を得ることができる。
【００１０】
上記監視装置において、前記半導体レーザから射出されるレーザ光は、例えば、８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の周波数帯に属する光であることが好ましい。
また、前記半導体レーザとしては、例えば、ＡｌＧａＡｓレーザを採用することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の監視装置によれば、装置の小型化を図ることができるとともに、雨・霧などからの散乱光を除去した鮮明な監視画面を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る監視装置の全体構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係る監視装置は、レーザレーダ１、レーザレーダ制御部２、制御装置３、及び表示装置（表示手段）４を備えて構成されている。
【００１３】
レーザレーダ１は、送光部１１、受光部（撮像手段）１２を備えて構成されている。
上記送光部１１は、例えば、パルス状のレーザ光を連続的に射出する半導体レーザ１１１と、半導体レーザ１１１から射出されたレーザ光を目標物へ照射させる送光レンズ１１２、及び送光レンズ１１２の角度を調整するための送光レンズアクチュエータ（図示略）を主な構成要素として備えている。
上記半導体レーザ１１１は、例えば、ＡｌＧａＡｓレーザ等であり、後述するレーザレーダ制御部２内のレーザ電源２６から電源供給をうけ、パルス状のレーザ光を連続的に射出する。また、半導体レーザ１１１から射出されるレーザ光は、例えば、８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の周波数帯に属するレーザ光とされる。
送光レンズアクチュエータは、後述するレーザレーダ制御部２から供給される制御信号に基づいて、送光レンズ１１２の位置を調整する。これにより、送光レンズ１１２に入射されるレーザ光の角度を調整し、所望の範囲に、レーザ光を射出させることが可能となる。
【００１４】
受光部１２は、例えば、ズームレンズ１２１、高速ゲート装置１２２、及びＩＣＣＤ（イメージインテンシファイアＣＣＤ）カメラヘッド１２３を備えて構成されている。ズームレンズ１２１は、上記送光部１１から発せられ、目標物により反射された反射光を集光して、高速ゲート装置１２２に導く。高速ゲート装置１２２は、後述するレーザレーダ制御部２内に設けられた高速ゲート装置制御部２４により駆動されるものであり、ズームレンズ１２１により導かれた光をＩＣＣＤカメラヘッド１２３に取り込むシャッタとして機能する。ＩＣＣＤカメラヘッド１２３は、取り込んだ光を電気信号に変換して画像信号を生成し、この画像信号をレーザレーダ制御部２内の画像処理装置（画像処理手段）２５へ出力する。
このようなレーザレーダ１は、旋回台５によりその回転角及び迎角が所望の角度に調節される構造となっている。
【００１５】
レーザレーダ制御部２は、制御装置３から供給される各種制御信号に基づいて、上記レーザレーダ１の送光部１１、受光部１２、及びレーザレーダ１の回転角などを調整する旋回台５を制御する。レーザレーダ制御部２は、例えば、旋回台駆動部２１、同期回路２２、制御信号変換装置２３、高速ゲート装置制御部２４、画像処理装置２５、及びレーザ電源２６などを備えている。
制御装置３は、レーザレーダ１を制御するための各種制御信号を生成し、生成した各種制御信号をレーザレーダ制御部２に出力するとともに、レーザレーダ制御部２から供給される監視画像等を表示装置４へ出力する。
【００１６】
制御装置３は、図２に示すように、１フレーム期間Ｔにおいて、半導体レーザ１１１からパルス状のレーザ光が所定のパルス周期で連続的に射出されるように、レーザレーダ制御部２を制御する。ここで、本実施形態では、ＩＣＣＤカメラヘッド１２３は、ＮＴＳＣ規格の画像を出力しており、３０Ｈｚにて画像信号を出力、つまり、１秒間に３０枚の静止画像を出力する。従って、本実施形態では、１フレーム期間Ｔは、約３３ｍｓ（１／３０秒）である。
また、制御装置３は、上記半導体レーザ１１１から連続的に射出されるパルス状のレーザ光が所望の監視距離に存在する物体に到達し、該物体により反射された反射光が到達するタイミングにあわせて、高速ゲート装置１２２を開くように、レーザレーダ制御部２を制御する。つまり、図２において、半導体レーザ１１１からレーザ光が射出されてから受光部１２の高速ゲート装置１２２が開くまでの第１の期間Δｔ１は、監視距離に応じて決定される。ここで、この第１の期間Δｔ１は、１フレーム期間Ｔにおいて一定とされることが好ましい。このように第１の期間Δｔ１を一定とすることにより、常に同じ位置の画像を取得することが可能となり、画像のブレを防止し、より鮮明な画像を得ることができる。また、高速ゲート装置１２２が開いている第２の期間Δｔ２は、監視幅に応じて決定される。
【００１７】
なお、図２には、１フレーム期間Ｔを３３ｍｓとし、この１フレーム期間Ｔに半導体レーザ１１１からパルス状のレーザ光が３３回射出される場合のタイミングチャートが示されているが、レーザ光のパルス周期は、この周期に限定されない。
また、レーザ光のパルス周期は、できるだけ短く設定されていることが好ましい。このように、パルス周期を短く設定することで、１フレーム期間Ｔにおける画像枚数を多くすることができるので、輝度のより高い監視画像を得ることができる。
【００１８】
また、レーザレーダ制御部２における画像処理装置２５は、ＩＣＣＤカメラヘッド１２３から出力される画像信号を１フレーム期間に渡って蓄積し、蓄積した複数の画像信号を重畳することにより、監視画像を作成する。画像処理装置２５によって作成された監視画像は、制御装置３を経由して表示装置４に出力されるように構成されている。
表示装置４は、制御装置３から出力される監視画像等を表示する表示モニタ（図示略）を備えている。
【００１９】
次に、本実施形態に係る監視装置の作用について、図３を用いて説明する。
まず、監視時において、制御装置３は、パルス状のレーザ光を所定のパルス周期で連続的に射出させるために必要となる同期制御信号、半導体レーザから連続的に射出されたパルス状のレーザ光が監視距離の位置にある物体に到達し、反射された反射光のみを受光部１２が取り込むためのシャッタ駆動信号などを生成し、これらをレーザレーダ制御部２に出力する。
【００２０】
制御装置３から出力された上記同期制御信号及びシャッタ駆動信号は、レーザレーダ制御部２内の制御信号変換装置２３を経由して、同期回路２２、高速ゲート装置制御部２４へそれぞれ供給される。
同期回路２２は、入力された同期制御信号に基づいて、レーザ光の送光と受光の同期を取るための同期信号を生成し、この同期信号をレーザ電源２６及び高速ゲート装置制御部２４に出力する。
レーザ電源２６は、同期回路２２から供給された同期信号に基づいて、レーザレーダ１が備える送光部１１内の半導体レーザ１１１の動作信号を生成し、この動作信号に基づいて半導体レーザ１１１を駆動する。
一方、高速ゲート装置制御部２４は、制御装置３から入力されたシャッタ駆動信号及び同期回路２２から入力された同期信号に基づいて、レーザレーダ１が備える受光部１２の高速ゲート装置１２２を駆動する。
【００２１】
これにより、まず、レーザ電源２６により半導体レーザ１１１が駆動されることにより、レーザ発信器１１１から所定のパルス周期で連続的にパルス状のレーザ光が射出される。このレーザ光は、送光レンズ１１２により所定の範囲を有する照射領域に拡張されて、外部へ射出され、更に、照射領域内に存在する物体により反射された上記レーザ光が受光部１２１に導かれることとなる。この場合において、上述の高速ゲート装置制御部２４が上記シャッタ駆動信号に基づいて高速ゲート装置１２２を駆動することにより、所定の監視距離の位置に存在する物体によって反射されてきたレーザ光のみをＩＣＣＤカメラヘッド１２３に順次取り込むことが可能となる。
【００２２】
そして、ＩＣＣＤカメラヘッド１２３により取り込まれた反射光の情報は、電気信号である画像信号に変換されて、レーザレーダ制御部２内の画像処理装置２５に出力される。画像処理装置２５は、図２に示されるように、ＩＣＣＤカメラヘッド１２３が開いてから閉じるまでの１フレーム期間Ｔにおいて、高速ゲート装置１２２の開閉によって取り込まれた反射光に基づいて生成された複数の画像を蓄積する。そして、蓄積した複数の画像を積算（重畳）することにより輝度の高い監視画像を作成し、この監視画像を出力する。画像処理装置２５により作成された監視画像は、制御信号変換装置２３を経由して制御装置３へ入力される。制御装置３は、入力された監視画像を表示装置４に出力する。これにより、例えば、監視距離の位置にあった浮遊物の輪郭などが可視情報として、表示装置４の表示モニタに鮮明に（輝度が高く）表示されることとなる。この結果、表示モニタに表示された画像を乗組員等が確認することにより、照射領域に存在した物体の形状や大きさなどの情報を取得することが可能となる。
【００２３】
以上、述べてきたように、本実施形態に係る監視装置によれば、レーザレーダ１が備える受光部１２のＩＣＣＤカメラヘッド１２３から出力された画像信号は、画像処理装置２５により、１フレーム期間Ｔにわたって蓄積され、蓄積された複数の画像信号が重畳されて監視画像が作成されるので、輝度の高い監視画像を得ることができる。これにより、低出力である半導体レーザ１１１を光源として採用したとしても、鮮明な監視画像を得ることが可能となる。
なお、上記監視装置において、図２における第１の期間Δｔ１を１フレームごとに変化させれば、監視距離の異なる監視画像を順次取得することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る監視装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】ＣＣＤカメラの１フレーム、半導体レーザから射出されるレーザ光のパルス周期、高速ゲート装置の開閉タイミングについて説明するためのタイミングチャートである。
【図３】従来の監視装置の全体構成を示した図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  レーザレーダ装置
２  レーザレーダ制御部
３  制御装置
４  表示装置
５  旋回台
１１  送光部
１２  受光部
２１  旋回台駆動部
２２  同期回路
２３  制御信号変換装置
２４  高速ゲート装置制御部
２５  画像処理装置
２６  レーザ電源
１１１  半導体レーザ
１１２  送光レンズ
１２１  ズームレンズ
１２２  高速ゲート装置
１２３  ＩＣＣＤカメラヘッド
【図１】
2008224593.tif 000003
【図２】
2008224593.tif 000004
【図３】
2008224593.tif 000005