WO2024070180A1 - スキャンセンサ - Google Patents

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WO2024070180A1
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light
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康孝 川畠
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    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a scan sensor used for crime prevention, etc.
  • a conventional scan sensor used for crime prevention at important facilities is configured to detect intruders on a specified plane by rotating a mirror and reflecting laser light off the mirror to scan the plane.
  • Such important facilities include facilities that store and exhibit rare or valuable items.
  • shelves are provided to house the stored items and exhibits, and it is important to be able to detect access to these shelves.
  • the above-mentioned problem is not limited to cases where the object to be prevented from being stolen is a shelf, but also occurs in cases where it is necessary to scan the scanning light along multiple planes surrounding the object to be prevented from being stolen, such as a bronze statue or other work of art.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to make it possible to scan a scanning light along multiple planes surrounding an object to be protected from crime, while minimizing the effort required to install sensors and keeping costs down.
  • the scanning sensor of the present invention is characterized in that it comprises a light source, a sensor unit having a scanning mechanism for scanning light emitted from the light source along a predetermined plane, and an optical system for converting a first scanning light scanned along the predetermined plane into a second scanning light scanned along three planes different from the predetermined plane and perpendicular to each other.
  • scanning along a plane is a concept that includes not only scanning in a direction parallel to the plane, but also scanning in a direction slightly tilted relative to the plane.
  • the first scanning light scanned along a specific plane is converted into the second scanning light scanned along three mutually orthogonal planes different from the specific plane, so that the scanning light can be scanned along the three mutually orthogonal planes using a single scan sensor.
  • the number of sensors required can be reduced compared to a configuration in which one sensor can only scan the scanning light along one plane, making it possible to scan the scanning light along at least three planes surrounding the object to be prevented while reducing the effort required to install the sensors and keeping costs down.
  • the three planes are a plane extending along the horizontal direction and two planes extending along the vertical direction and perpendicular to each other. This configuration contributes to crime prevention for rectangular or cubic objects such as shelves.
  • the optical system has a reflecting surface corresponding to each of the three planes, and the first scanning light is a light that is rotationally scanned around a predetermined axis and reflected by each of the reflecting surfaces.
  • the first scanning light can be converted into the second scanning light in a reasonable configuration, and for example, the second scanning light can be scanned over a wide range of each plane while keeping the distance from the first scanning light to the reflective surface short, thereby enabling high-density scanning of the second scanning light on three planes while keeping the product compact.
  • the reflective surfaces would need to be made larger, making it difficult to design a compact device or one that performs high-density scanning.
  • the reflecting surface is provided around a vertex of a rectangular parallelepiped or cubic object, and the sensor unit is attached to the vertex.
  • the senor further comprises a holder that can be attached to the apex portion, and that the sensor portion is held by the holder.
  • the sensor unit can be more easily installed on the target object.
  • the top or side of an object such as a shelf may be slightly inclined with respect to the horizontal or vertical plane. Therefore, it is preferable to further provide an optical adjustment mechanism for adjusting the position or angle of the optical system.
  • the position or angle of the optical system can be adjusted according to the above-mentioned tilt, and the three planes as the surveillance area can be optimally set, thereby improving the reliability of detection. Furthermore, the degree of freedom in setting the direction of the second scanning light can be improved, making it possible to meet various requirements at installation sites.
  • the optical adjustment mechanism adjusts the optical system so that the second scanning light is directed at an acute angle or an obtuse angle relative to the first scanning light, rather than a direction perpendicular to the first scanning light.
  • the surveillance area in each of the three planes can be changed independently.
  • one of the three planes can be excluded from the security area in one of the scan sensors, thereby preventing the above-mentioned erroneous detection.
  • an operating part such as a switch that is operated by many people is provided on the side of a shelf or the like, security for the switch etc. can be relaxed by excluding that side from the security area.
  • the present invention makes it possible to scan the scanning light along multiple planes surrounding the object of crime prevention while minimizing the effort required to install the sensor and keeping costs down.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which the scan sensor of the embodiment is attached.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the scan sensor of the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a second scanning light in the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the arrangement of mirrors in the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an optical adjustment mechanism of the embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which a scan sensor according to another embodiment is attached.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which a scan sensor according to another embodiment is attached.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which a scan sensor according to another embodiment is attached.
  • 13A and 13B are schematic diagrams showing the configuration of a position adjustment mechanism according to another embodiment.
  • the scan sensor of this embodiment is used for indoor security, and a specific example of an implementation is one in which it is installed in a facility that has shelves for storing or displaying rare or valuable items, etc., to prevent intruders from accessing the shelves.
  • the device can be used to prevent intruders from accessing artworks such as bronze statues, and can be installed and used not only indoors but also outdoors in important facilities such as nuclear power plants and airport facilities.
  • this scan sensor 100 has a sensor unit 10 that detects objects such as intruders in a pre-defined security area.
  • the sensor unit 10 has a light source 11, a scanning mechanism 12 that scans the light emitted from the light source 11, a photodetector 13 that receives the light reflected by the detected object, and a control device 14 that sends and receives signals between the light source 11 and the photodetector 13.
  • the light source 11 emits light that is scanned in the security area described above. Details of the security area will be described later.
  • the light source 11 in this embodiment is a laser light source that emits laser light, and more specifically, it receives a control signal from the control device 14 and emits a pulse of laser light.
  • the light source 11 is not limited to a laser light source, but may be a radiator that emits radio waves or electromagnetic waves, such as millimeter waves, microwaves, or ultrasound.
  • the scanning mechanism 12 scans the light emitted from the light source 11 along a predetermined plane.
  • the light scanned along this predetermined plane is referred to as the first scanning light L1.
  • the sensor unit 10 of this embodiment has a mirror 15 that reflects the light emitted from the light source 11, and the scanning mechanism 12 rotates this mirror 15 around a predetermined axis T.
  • the first scanning light L1 becomes light that is rotationally scanned around the predetermined axis T.
  • the mirror 15 is disposed at an angle to the laser light emitted from the light source 11, and the scanning mechanism 12 rotates the mirror 15, for example, around the optical axis of the light source 11 as the axis of rotation, thereby scanning the laser light along a predetermined plane.
  • the scanning mechanism 12 may be configured to rotate the light source 11 around a predetermined axis of rotation to cause the light emitted from the light source 11 to scan along a predetermined plane, and in this case the sensor unit 10 may not be required to include a mirror 15.
  • the photodetector 13 detects light reflected by objects present in the above-mentioned security area, and outputs a light detection signal indicating the detection to the control device 14.
  • the photodetector 13 in this embodiment receives laser light and is, for example, a photodiode such as an APD.
  • the photodetector 13 is not necessarily limited to this and may be changed as appropriate depending on, for example, the type of light source 11.
  • the control device 14 physically comprises at least an information processing circuit composed of a CPU, memory, etc., and functionally functions as an object detection unit that detects objects present in the surveillance area based on the light detection signal from the above-mentioned light detector 13 by the CPU and other peripheral devices working together in accordance with the program stored in the memory.
  • the alert area of the scan sensor 100 is the range in which an object can be detected and in which a signal (alarm) is output when an object is detected.
  • the scan sensor 100 of this embodiment is what is known as LiDAR (Light Detection and Ranging), and the control device 14 is equipped with a TOF circuit 16 as shown in FIG. 1.
  • LiDAR Light Detection and Ranging
  • control device 14 of this embodiment measures the time from when the light source 11 emits a pulse of laser light to when the laser light is reflected and received by the detected object, and by converting this measured time into distance, it also functions as a distance measuring unit that measures the distance to the detected object, and as a position acquisition unit that acquires the coordinates, which are position information of the detected object, from the angle of the received laser light.
  • control device 14 only needs to have at least the functionality of an object detection unit, and does not necessarily need to have the functionality of one or both of a distance measurement unit and a position acquisition unit.
  • the scan sensor 100 of this embodiment is used to prevent access to the shelf, and the shelf can be considered the object X of crime prevention.
  • the sensor unit 10 is attached to a shelf, which is an object X to be protected from theft.
  • the sensor unit 10 of this embodiment is attached to an object X that has a rectangular parallelepiped or cubic shape.
  • rectangular parallelepiped shape referred to here is a concept that includes not only strict rectangular parallelepipeds but also shapes that are slightly deformed from rectangular parallelepipeds
  • cubic shape referred to here is a concept that includes not only strict cubes but also shapes that are slightly deformed from cubes.
  • the scan sensor 100 of this embodiment further includes a holder 20 that holds the sensor unit 10, and the sensor unit 10 is attached to the object X via this holder 20.
  • the holder 20 can be attached to one of the vertices X1 of the object X, and in this case is attached to the vertex X1 located at the corner of the top surface from the outside of the object X.
  • the vertex X1 here is a concept that includes not only the strict vertex, but also an area slightly away from the vertex.
  • the holder 20 has a triangular pyramid shape with installation surfaces 21 aligned along three planes including the apex X1 of the object X.
  • the sensor unit 10 is attached to the apex of the holder 20, for example, via a mounting member (not shown).
  • each of the installation surfaces 21 is installed on the three planes of the object X, and the sensor unit 10 is attached to the vertex X1 of the object X via the holder 20.
  • the holder 20 In order to easily install the holder 20 on the object X, it is desirable for the holder 20 to have the three installation surfaces 21 described above, but the specific shape is not limited to a triangular pyramid shape and may be modified as appropriate.
  • the scan sensor 100 of this embodiment further includes an optical system 30 that converts the first scanning light L1 scanned along the above-mentioned specific plane into a second scanning light L2 scanned along three planes that are different from the specific plane and perpendicular to each other, as shown in Figure 4.
  • FIG. 4 shows the second scanning light L2 that scans along the top surface of the object X, and omits the second scanning light L2 that scans along the other two planes.
  • This optical system 30 converts the first scanning light L1 into the second scanning light L2 that is scanned along multiple planes that surround at least a portion of the object X, and the entire area scanned by the second scanning light L2 is set as the security area. However, as for the security area, a portion of the area scanned by the second scanning light L2 may also be set as the security area.
  • the surveillance area is set along at least three planes of the object X, which has a rectangular or cubic shape.
  • the three planes scanned by the second scanning light L2 are a plane along the horizontal direction and two planes along the vertical direction that are perpendicular to each other.
  • plane along the horizontal direction here refers not only to planes parallel to the horizontal direction, but also to planes slightly tilted relative to the horizontal direction
  • plane along the vertical direction refers not only to planes parallel to the vertical direction, but also to planes slightly tilted relative to the vertical direction.
  • the optical system 30 is connected to the above-mentioned holder 20 via a connecting portion 40, and thus, when positioned relative to the sensor portion 10, converts the first scanning light L1 into a second scanning light L2 that is scanned along the top surface of the object X, a second scanning light L2 that is scanned along one side surface perpendicular to the top surface, and a second scanning light L2 that is scanned along another side surface perpendicular to the top surface.
  • the first scanning light L1 is set to be rotated and scanned 360 degrees around a specific axis T, and the optical system 30 can be said to split this rotated and scanned first scanning light L1 into second scanning light L2 along three mutually orthogonal planes.
  • the sensor unit 10 of this embodiment is capable of changing the angular range in which the first scanning light L1 is rotated for scanning, and by appropriately changing this angular range, the scanning range of the second scanning light L2 in each of the three planes can be changed.
  • the optical system 30 has a plurality of mirrors 31, which are optical elements that convert the first scanning light L1 into the second scanning light L2 by reflecting it, and an exterior member 32 that holds these mirrors 31.
  • the mirror 31 has a reflective surface that reflects the first scanning light L1, and is provided corresponding to each of the three planes on which the second scanning light L2 is scanned. These reflective surfaces of the mirror 31 are provided around the vertex X1 on which the above-mentioned sensor unit 10 is attached. With this configuration, the first scanning light L1 that is rotationally scanned around a specific axis is reflected by each of the reflective surfaces and converted into the second scanning light L2 along each of the three planes.
  • these mirrors 31 are arranged so that the angle ⁇ formed around a specific axis T, which is the center of rotation of the first scanning light L1, is a constant angle.
  • One example of an arrangement when the object X has a cubic shape is one in which, when looking down on the vertices of the object X, the three mirrors 31 are arranged at 120 degree intervals around the specific axis T.
  • the distance from the specified axis T to each mirror 31 is set to be equal here, the distance from the specified axis T to each mirror 31 may be set to be different.
  • an exterior member 32 is provided for each mirror 31, and in this embodiment, the exterior members 32 are provided integrally. More specifically, three exterior members 32 are arranged to form a triangular pyramid shape, and each exterior member 32 holds each mirror 31 so that the reflective surface of each mirror 31 faces the sensor unit 10, in other words, so that the reflective surface of each mirror 31 surrounds the sensor unit 10. It is not necessary that these exterior members 32 are integral, and some or all of the exterior members 32 may be separate.
  • the scan sensor 100 of this embodiment is provided with an optical adjustment mechanism 50 that is interposed between the mirror 31 and the exterior member 32 and adjusts the position or angle of the mirror 31.
  • the scan sensor 100 according to the present invention does not necessarily need to be provided with the optical adjustment mechanism 50.
  • the optical adjustment mechanism 50 of this embodiment moves the mirror 31 relative to the exterior member 32, and specifically includes a rotating member 51 that rotatably supports the mirror 31, which is an optical element that constitutes the optical system 30, and a power transmission mechanism (not shown) that transmits the power to rotate the rotating member 51 to the rotating member 51.
  • the power transmission mechanism include a mechanism using a shelf and pinion, and a mechanism using one or more cams or gears.
  • the optical adjustment mechanism 50 may adjust the optical system 30 so that the second scanning light L2 is directed at an acute angle relative to the first scanning light L1, as shown in the schematic diagram of FIG. 7, or may be configured to adjust the optical system 30 so that the second scanning light L2 is directed at an obtuse angle relative to the first scanning light L1, as shown in the schematic diagram of FIG. 8.
  • the configuration in which the second scanning light L2 is directed at an acute angle to the first scanning light L1 (FIG. 8) is more compact than the configuration in which the second scanning light L2 is directed at an obtuse angle to the first scanning light L1 (FIG. 7) because it is not necessary to expand the mirror 31, which is an optical element, making the device more compact.
  • the position or angle of the optical system 30 can be adjusted according to this tilt, and the three planes as the surveillance area can be optimally set, improving the reliability of detection.
  • the second scanning light L2 when the second scanning light L2 is scanned in a direction perpendicular to a wall or floor surface, there is a risk of false detection due to the second scanning light L2 being reflected by the wall or floor surface.
  • the second scanning light L2 is directed at an acute or obtuse angle relative to the first scanning light L1 rather than perpendicular to the first scanning light L1, thereby preventing the second scanning light L2 from being reflected by the wall or floor surface and preventing the above-mentioned false detection.
  • the degree of freedom in setting the direction of the second scanning light L2 can be improved, making it possible to meet the various requirements of the installation site.
  • the configuration shown in Figures 7 and 8 has a through hole that allows either the emitted light emitted from the light source 11 or the reflected light reflected by an object to pass through, and uses a mirror 17 that reflects the other. This allows part of the light projection path La of the emitted light and part of the light receiving path Lb of the reflected light to be shared, thereby reducing the number of parts and making the device more compact.
  • the scan sensor 100 configured in this manner is equipped with an optical system 30 that converts the first scanning light L1 scanned along a specific plane into the second scanning light L2 scanned along three mutually orthogonal planes different from the specific plane, so that a single scan sensor 100 can be used to scan the scanning light along the three mutually orthogonal planes.
  • the number of sensors required can be reduced compared to a configuration in which one sensor can only scan one plane with the scanning light, so that it is possible to scan the scanning light along at least three planes surrounding the crime prevention object X while reducing the effort required for installing the sensors and keeping costs down.
  • the three planes scanned by the second scanning light L2 are a plane along the horizontal direction and two planes along the vertical direction that are perpendicular to each other, which contributes to crime prevention for objects X that have a rectangular or cubic shape, such as shelves.
  • the optical system has a reflective surface corresponding to each of the three planes
  • the first scanning light can be converted into the second scanning light in a reasonable configuration, and for example, the second scanning light can be scanned over a wide area of each plane while keeping the distance from the first scanning light to the reflective surface short. This makes it possible to keep the product compact while enabling high-density scanning of the second scanning light on the three planes.
  • the reflective surface of the mirror 31 is provided around the vertex X1 of the object X, which has a rectangular or cubic shape, and the sensor unit 10 is attached to the vertex X1, so that a surveillance area can be set along three planes of the object X with a simple configuration.
  • the holder 20 is attached to the vertex X1, and the sensor unit 10 is held by the holder 20, so the sensor unit 10 can be more easily installed on the object X.
  • a single scan sensor 100 was used to set a security area along three planes of the object X, but as shown in FIG. 9, two scan sensors 100 may be used to set a security area along five planes excluding the bottom surface of the object X.
  • a scan sensor 100 may be installed at each of two diagonal vertices X1 on the top surface of the target object X.
  • the top surface of the object X will be scanned by both the second scanning light L2 from one scan sensor 100 and the second scanning light L2 from the other scan sensor 100, and as a result, the second scanning light L2 from one scan sensor 100 will be detected by the other scan sensor 100, which may lead to an erroneous detection.
  • the scanning sensor 100 according to the present invention is capable of changing the surveillance area independently in each of the three planes.
  • a specific example of a practical implementation for independently changing the surveillance area is to change the scanning range of the second scanning light L2 in each of the three planes by changing the angular range of rotational scanning of the first scanning light L1, as described in the above embodiment.
  • Other embodiments include a configuration in which the scanning range of the second scanning light L2 is maintained while the area within that scanning range in which an object can be detected is changeable, and a configuration in which the area within that scanning range in which a signal (alarm) is output when an object is detected is changeable.
  • the security area along the top surface of that one scan sensor 100 is modified (eliminated) independently from the security areas along the other side surfaces.
  • one of the three planes can be excluded from the security area, and erroneous detection caused by using the two scan sensors 100 described above can be prevented.
  • an operating part such as a switch that is operated by many people is provided on the side of the object X such as a shelf, the security of the operating part such as the switch can be released by excluding the side from the security area.
  • the scanning range for scanning the second scanning light L2 may be set independently of each other in each plane, as shown in FIG. 10.
  • the scanning range of the second scanning light L2 does not necessarily have to be set over the entire plane of the object X, but may be set over only a part of the plane.
  • a specific example of the configuration is one in which the scanning range of the second scanning light L2 in each of the three planes can be set by inputting the lengths of the mutually orthogonal X-axis, Y-axis, and Z-axis.
  • the optical system 30 is described as being configured using a mirror 31 as an optical element, but it may also be configured using an optical element such as a prism that refracts the first scanning light L1.
  • the holder 20 is attached to the vertex X1 of the object X from the outside, but as shown in FIG. 11, if the object X is accessible to the inside of a shelf or the like, it may be attached to the vertex X1 of the object X from the inside.
  • the sensor unit 10 held by this holder may be attached to the outside of the vertex X1 of the object X, or may be attached to the inside of the vertex X1 of the object X.
  • the sensor unit 10 is provided at the vertex X1 of the object X via the holder 20, but the sensor unit 10 does not necessarily have to be provided at the vertex X1, and may be provided on a certain surface or side of the object X.
  • the power transmission mechanism 52 constituting the optical adjustment mechanism 50 can be, for example, a mechanism using a shelf and pinion, or a mechanism using one or more cams or gears, as shown in FIG. 12.
  • the present invention makes it possible to scan a scanning light along multiple planes surrounding an object to be protected from crime, while minimizing the effort required to install sensors and keeping costs down.
  • Scan sensor X Target object (shelf) REFERENCE SIGNS LIST 10 Sensor unit 11 Light source 12 Scanning mechanism 13 Photodetector 14 Control device 15 Mirror T Predetermined axis 20 Holder 21 Installation surface 30 Optical system 31 Mirror L1 First scanning light L2 Second scanning light 40 Connection unit 50 Optical adjustment mechanism

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Abstract

本発明は、センサを設置する手間を少なく済ませつつ、且つ、コストを抑えながらも、防犯の対象物を囲う複数平面に沿って走査光を走査できるようにすることを目的とする。　本発明のスキャンセンサ（１００）は、光源、及び、前記光源から射出される光を所定平面に沿って走査させる走査機構を有するセンサ部（１０）と、前記所定平面に沿って走査される第１走査光を、当該所定平面とは異なり互いに直交する３平面に沿って走査される第２走査光に変換する、３平面それぞれに対応する反射面（３１）を有する光学系（３０）と、を備える。

Description

スキャンセンサ
　本願発明は、防犯などに用いられるスキャンセンサに関するものである。
　重要施設の防犯などに用いられている従来のスキャンセンサとしては、特許文献１に示すように、鏡を回転させながら、この鏡でレーザ光を反射させて所定平面に沿って走査させることにより、この所定平面への侵入者などを検知できるように構成されたものがある。
　このような重要施設としては、例えば希少品や貴重品などを保管したり展示したりする施設を挙げることができ、かかる施設においては、保管物や展示物を収容する棚が設けられていることから、この棚へのアクセスを検知できるようにすることが重要視される。
　しかしながら、棚へのアクセスを上述したスキャンセンサを用いて検知しようとする場合、棚の底面を除く５平面に沿ってレーザ光を走査させる必要があり、言い換えれば、５台のスキャンセンサが必要となるから、センサの設置に手間がかかるうえ、高コスト化を招来するといった課題が生じる。
　なお、上述した課題は、防犯の対象物が棚である場合に限らず、例えば銅像等の美術品など、防犯の対象物を囲う複数平面に沿って走査光を走査させる必要がある場合において共通して生じるものである。
特開２０１７－２２７５６９号公報
　そこで、本願発明は、上述した課題を解決するべくなされたものであり、センサを設置する手間を少なく済ませつつ、且つ、コストを抑えながらも、防犯の対象物を囲う複数平面に沿って走査光を走査できるようにすることを課題とするものである。
　本願発明に係るスキャンセンサは、光源、及び、前記光源から射出される光を所定平面に沿って走査させる走査機構を有するセンサ部と、前記所定平面に沿って走査される第１走査光を、当該所定平面とは異なり互いに直交する３平面に沿って走査される第２走査光に変換する光学系とを備えることを特徴とするものである。
　なお、本明細書において「平面に沿って走査される」とは、その平面と平行な方向に走査されることのみならず、その平面に対して僅かに傾いた方向に走査されることも含む概念である。
　このように構成されたスキャンセンサによれば、所定平面に沿って走査される第１走査光を、当該所定平面とは異なり互いに直交する３平面に沿って走査される第２走査光に変換するので、１台のスキャンセンサを用いて互いに直交する３平面に沿って走査光を走査させることができる。
　その結果、１台のセンサでは１平面にしか走査光を走査できない構成に比べて、センサの必要な個数を削減することができるので、センサを設置する手間を少なく済ませつつ、且つ、コストを抑えながらも、防犯の対象物を囲う少なくとも３平面に沿って走査光を走査することが可能となる。
　前記３平面が、水平方向に沿った平面と、鉛直方向に沿った互いに直交する２つの平面とであることが好ましい。
　このような構成であれば、棚等の直方体形状又は立方体形状をなす対象物の防犯に資する。
　前記光学系が、前記３平面それぞれに対応する反射面を有し、前記第１走査光が、所定軸周りに回転走査されて、前記反射面のそれぞれにより反射される光であることが好ましい。
　このような構成であれば、第１走査光を無理のない構成で第２走査光に変換することができ、例えば第１走査光から反射面までの距離を短く保ちつつ、各平面の広範囲に亘って第２走査光を走査させることができる。これにより、製品をコンパクトに保ちつつ、３平面における第２走査光の高密度な走査を可能にすることができる。
　なお、仮に２つの反射面で第１走査光を３平面に沿った第２走査光に変換しようとすると、例えば各平面の広範囲に第２走査光を走査させるためには、反射面の大型化が必要となり、コンパクト化や高密度な走査を行う設計が困難になる。
　前記反射面が、直方体形状又は立方体形状をなす対象物の頂点部の周囲に設けられており、その頂点部に前記センサ部が取り付けられていることが好ましい。
　このような構成であれば、シンプルな構成で３平面を警戒エリアとして設定することができる。
　前記頂点部に取付可能な保持体をさらに備えており、その保持体に前記センサ部が保持されていることが好ましい。
　このような構成であれば、対象物に対してセンサ部をより簡単に設置することができる。
　棚等の対象物の天面や側面が水平面や鉛直平面に対してやや傾いていることがある。
　そこで、前記光学系の位置又は角度を調整する光学調整機構をさらに備えることが好ましい。
　このような構成であれば、上述した傾きに応じて光学系の位置又は角度を調整することができ、警戒エリアとしての３平面を最適に設定することができ、検知信頼性の向上を図れる。
　また、第２走査光の向きの設定自由度を向上させることができ、設置現場の種々の要求に対応することが可能となる。
　例えば、第２走査光が壁面又は床面に直交する方向に走査される場合、第２走査光が壁面又は床面で反射することによる誤検知を招く恐れがある。
　そこで、前記光学調整機構が、前記第１走査光に対して前記第２走査光を、直交させる向きよりも鋭角に又は鈍角に向かわせるように前記光学系を調整するものであることが好ましい。
　このような構成であれば、第２走査光の壁面又は床面での反射を逃がすことができ、上述した誤検知を防ぐことができる。
　例えば、棚の底面を除く５平面を警戒エリアとして設定したい場合、本願発明に係るスキャンセンサを２台用いれば良い。
　しかしながら、この場合、例えば棚の天面など５平面のうちの１平面には、一方のスキャンセンサによる第２走査光と、他方のスキャンセンサによる第２走査光とのそれぞれが走査されることになり、その結果、一方のスキャンセンサによる第２走査光が他方のスキャンセンサで検知されて、誤検知を招く恐れがある。
　そこで、前記３平面それぞれにおける警戒エリアを独立して変更可能であることが好ましい。
　このような構成であれば、一方のスキャンセンサにおいて、３平面のうちの１平面を警戒エリアから除くことができ、上述した誤検知を防ぐことができる。
　また、棚等の側面に多数の人が操作するスイッチ等の操作部が設けられている場合、その側面を警戒エリアから除くことでスイッチ等に対する警戒を解くことができる。
　本願発明によれば、センサを設置する手間を少なく済ませつつ、且つ、コストを抑えながらも、防犯の対象物を囲う複数平面に沿って走査光を走査させることができる。
本願発明に係る一実施形態のセンサ部の構成を示す概略図。 同実施形態のスキャンセンサが取り付けられている状態を示す模式図。 同実施形態のスキャンセンサの分解斜視図。 同実施形態の第２走査光を示す模式図。 同実施形態のミラーの配置を示す模式図。 同実施形態の光学調整機構の構成を示す模式図。 同実施形態の光学調整機構の実施態様を示す模式図。 同実施形態の光学調整機構の実施態様を示す模式図。 その他の実施形態のスキャンセンサが取り付けられている状態を示す模式図。 その他の実施形態のスキャンセンサが取り付けられている状態を示す模式図。 その他の実施形態のスキャンセンサが取り付けられている状態を示す模式図。 その他の実施形態の位置調整機構の構成を示す模式図。
　本願発明の一実施形態におけるスキャンセンサについて図面を参照しながら説明する。
［スキャンセンサの構成］
　本実施形態のスキャンセンサは、屋内の防犯に用いられるものであり、具体的な実施態様としては、希少品や貴重品などの保管物又は展示物を収容する棚が設けられた施設に設置されて、侵入者による棚へのアクセスを防ぐためのものが挙げられる。
　また、別の実施態様としては、侵入者による銅像などの美術品へのアクセスを防ぐために用いれても良いし、屋内に限らず、例えば原子力発電所や空港施設など、屋外の重要施設に設置されて用いられても良い。
　このスキャンセンサ１００は、図１の模式図に示すように、予め設定した警戒エリアへの侵入者などの物体を検知するセンサ部１０を有するものであり、具体的にセンサ部１０は、光源１１と、光源１１から射出される光を走査させる走査機構１２と、被検知物で反射した反射光を受光する光検出器１３と、光源１１及び光検出器１３との間で信号を授受する制御機器１４とを備えている。
　光源１１は、上述した警戒エリアに走査される光を射出するものである。なお、警戒エリアの詳細については後述する。
　本実施形態の光源１１は、レーザ光を射出するレーザ光源であり、具体的には、制御機器１４からの制御信号を受け付けてレーザ光のパルスを射出するものである。
　なお、光源１１は、レーザ光源に限らず、例えばミリ波、マイクロ波、或いは超音波などの電波又は電磁波を射出する放射体であっても良い。
　走査機構１２は、光源１１から射出された光を所定平面に沿って走査させるものである。なお、以下では、この所定平面に沿って走査される光を第１走査光Ｌ１と呼ぶ。
　本実施形態のセンサ部１０は、図１に示すように、光源１１から射出される光を反射させる鏡１５を有しており、走査機構１２は、この鏡１５を所定軸Ｔ周りに回転させるものである。これにより、第１走査光Ｌ１は、所定軸Ｔ周りに回転走査される光となる。
　より具体的に説明すると、鏡１５は光源１１から射出されるレーザ光に対して傾いた姿勢で設けられており、走査機構１２は、この鏡１５を例えば光源１１の光軸を回転軸として回転させることで、レーザ光を所定平面に沿って走査させる。
　なお、走査機構１２としては、光源１１を所定の回転軸周りに回転させることで、光源１１から射出される光を所定平面に沿って走査させるものであっても良く、この場合のセンサ部１０としては、鏡１５を備えていなくても良い。
　光検出器１３は、上述した警戒エリアに存在する物体によって反射した反射光を検出するとともに、検出したことを示す光検出信号を制御機器１４に出力するものである。
　本実施形態の光検出器１３は、レーザ光を受光するものであり、例えばＡＰＤ等のフォトダイオードである。ただし、光検出器１３は、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば光源１１の種類に応じて適宜変更して構わない。
　制御機器１４は、物理的にはＣＰＵやメモリなどから構成される情報処理回路を少なくとも備えるものであり、機能的には、前記メモリに記憶されたプログラムに従ってＣＰＵやその他の周辺機器が協働することにより、上述した光検出器１３からの光検出信号に基づいて、警戒エリアに存在する物体を検知する物体検知部としての機能を発揮する。
　すなわち、このスキャンセンサ１００における警戒エリアとは、物体を検知可能な範囲であって、物体が検知された場合にそのこと示す信号（警報）が出力される範囲である。
　本実施形態のスキャンセンサ１００は、所謂LiDAR（Light Detection And Ranging）と称されるものであり、制御機器１４は、図１に示すように、ＴＯＦ回路１６を備えている。
　すなわち、本実施形態の制御機器１４は、光源１１がレーザ光のパルスを射出してから、そのレーザ光が被検知物により反射して受光するまでの時間を測定し、その測定時間を距離に換算することで、検知された被検知物までの距離を測定する測距部としての機能と、受光したレーザ光の角度から被検知物の位置情報である座標を取得する位置取得部としての機能をも発揮する。
　ただし、制御機器１４としては、少なくとも物体検知部としての機能を備えていれば良く、必ずしも測距部及び位置取得部の一方又は両方の機能は備えていなくても良い。
　ここで、本実施形態のスキャンセンサ１００は、上述したように、棚へのアクセスを防ぐためのものであり、棚が防犯の対象物Ｘと言える。
　そこで、センサ部１０は、図２に示すように、防犯の対象物Ｘである棚に取り付けて用いられるようにしてある。つまり、本実施形態のセンサ部１０は、直方体形状又は立方体形状をなす対象物Ｘに取り付けられるものである。
　なお、ここでいう直方体形状とは、厳密な直方体のみならず、直方体が僅か崩れた形状をも含む概念であり、ここでいう立方体形状とは、厳密な立方体のみならず、立方体が僅か崩れた形状をも含む概念である。
　本実施形態のスキャンセンサ１００は、図２及び図３に示すように、センサ部１０を保持する保持体２０をさらに備えており、この保持体２０を介してセンサ部１０が対象物Ｘに取り付けられる。
　保持体２０は、対象物Ｘの頂点部Ｘ１のうちの１つに取付可能なものであり、ここでは対象物Ｘの外側から天面の角部に位置する頂点部Ｘ１に取り付けられる。なお、ここでいう頂点部Ｘ１は、厳密な頂点のみならず、頂点からやや離れた領域をも含む概念である。
　この保持体２０は、図３に示すように、対象物Ｘの頂点部Ｘ１を含む３平面にそれぞれに沿った設置面２１を有する三角錐形状をなすものである。そして、この保持体２０の頂点部に、例えば図示しない取付部材を介してセンサ部１０が取り付けられている。
　かかる構成により、対象物Ｘの頂点部Ｘ１に対して保持体２０の頂点部を重ね合わせることにより、設置面２１それぞれが対象物Ｘの３平面に対して設置されるとともに、センサ部１０が保持体２０を介して対象物Ｘの頂点部Ｘ１に取り付けられる。
　なお、保持体２０を対象物Ｘに簡単に設置するために、保持体２０としては、上述した３つの設置面２１を有していることが望ましいところ、具体的な形状は三角錐形状に限られるものではなく、適宜変更して構わない。
　然して、本実施形態のスキャンセンサ１００は、図４に示すように、上述した所定平面に沿って走査される第１走査光Ｌ１を、当該所定平面とは異なり互いに直交する３平面に沿って走査される第２走査光Ｌ２に変換する光学系３０をさらに備えてなる。
　なお、図４においては、説明の便宜上、対象物Ｘの天面に沿って走査される第２走査光Ｌ２を示してあり、その他の２平面に沿って走査される第２走査光Ｌ２は省略してある。
　この光学系３０は、第１走査光Ｌ１を、対象物Ｘの少なくとも一部を取り囲む複数平面に沿って走査される第２走査光Ｌ２に変換するものであり、この第２走査光Ｌ２が走査される領域の全体が警戒エリアとして設定されている。ただし、警戒エリアとしては、第２走査光Ｌ２が走査される領域の一部が警戒エリアとして設定されていても良い。
　本実施形態では、直方体形状又は立方体形状をなす対象物Ｘの少なくとも３平面に沿って警戒エリアが設定されており、言い換えれば、第２走査光Ｌ２が走査される３平面は、水平方向に沿った平面と、鉛直方向に沿った互いに直交する２つの平面とである。
　なお、ここでいう「水平方向に沿った平面」とは、水平方向と平行な平面のみならず、水平方向に対して僅かに傾いた平面も含む概念であり、「鉛直方向に沿った平面」とは、鉛直方向と平行な平面のみならず、鉛直方向に対して僅かに傾いた平面も含む概念である。
　光学系３０は、図３及び図４に示すように、上述した保持体２０に連結部４０を介して連結されており、これによりセンサ部１０に対して位置決めされた状態で、第１走査光Ｌ１を、対象物Ｘの天面に沿って走査される第２走査光Ｌ２と、この天面に対して直交する１つの側面に沿って走査される第２走査光Ｌ２と、天面に対して直交する別の側面に沿って走査される第２走査光Ｌ２とに変換する。
　本実施形態では、第１走査光Ｌ１が所定軸Ｔを中心に３６０度に亘り回転走査されるように設定されており、光学系３０は、この回転走査される第１走査光Ｌ１を、互いに直交する３つの平面に沿った第２走査光Ｌ２に分割するものともいえる。
　なお、本実施形態のセンサ部１０は、第１走査光Ｌ１を回転走査させる角度範囲を変更可能なものであり、この角度範囲を適宜変更することより、第２走査光Ｌ２の３つの平面それぞれにおける走査範囲を変更することができる。
　光学系３０は、図３に示すように、第１走査光Ｌ１を反射させることにより第２走査光Ｌ２に変換する光学素子たる複数のミラー３１と、これらのミラー３１を保持する外装部材３２とを有している。
　ミラー３１は、第１走査光Ｌ１を反射させる反射面を有するものであり、第２走査光Ｌ２が走査される３平面それぞれに対応して設けられている。これらのミラー３１の反射面は、上述したセンサ部１０が取り付けられている頂点部Ｘ１の周囲に設けられている。かかる構成により、所定軸周りに回転走査される第１走査光Ｌ１が、反射面のそれぞれにより反射されて、３平面それぞれに沿った第２走査光Ｌ２に変換されることになる。
　これらのミラー３１は、図５の模式図に示すように、第１走査光Ｌ１の回転中心である所定軸Ｔを中心としたなす角度θが一定角度となるように配置されており、対象物Ｘが立方体形状をなす場合の配置の一例としては、その対象物Ｘの頂点を俯瞰した状態において、３枚のミラー３１が、所定軸Ｔを中心に１２０度ごとに配置されている態様を挙げることができる。
　なお、ここでは所定軸Ｔから各ミラー３１までの距離が互いに等しい距離としているが、所定軸Ｔから各ミラー３１までの距離を互いに異なる距離としても構わない。
　外装部材３２は、図３に示すように、ミラー３１それぞれに対して設けられており、この実施形態では一体的に設けられている。より具体的には、３枚の外装部材３２が三角錐状をなすように配置されており、各ミラー３１の反射面がセンサ部１０に臨むように、言い換えれば、各ミラー３１の反射面がセンサ部１０を取り囲むように、各外装部材３２が各ミラー３１を保持している。
　なお、これらの外装部材３２は必ずしも一体である必要はなく、一部又は全部の外装部材３２が別体のものであっても良い。
　ここで、本実施形態のスキャンセンサ１００は、図６に示すように、ミラー３１と外装部材３２との間に介在して、ミラー３１の位置又は角度を調整する光学調整機構５０を備えている。ただし、本発明に係るスキャンセンサ１００としては、必ずしも光学調整機構５０を備えている必要はない。
　本実施形態の光学調整機構５０は、外装部材３２に対してミラー３１を相対移動させるものであり、具体的な構成としては、光学系３０を構成する光学素子たるミラー３１を回転可能に支持する回転部材５１と、この回転部材５１を回転させるための動力を回転部材５１に伝える動力伝達機構（不図示）とを備えたものを挙げることができる。なお、動力伝達機構としては、例えば棚アンドピニオンを用いた機構や、１又は複数のカムやギアなどを用いた機構などを挙げることができる。
　かかる構成において、光学調整機構５０は、図７の模式図に示すように、第２走査光Ｌ２を、第１走査光Ｌ１に対して直交する向きよりも鋭角に向かわせるように光学系３０を調整しても良いし、図８の模式図に示すように、第２走査光Ｌ２を、第１走査光Ｌ１に対して直交する向きよりも鈍角に向かわせるように光学系３０を調整するように構成されていても良い。
　なお、第２走査光Ｌ２を第１走査光Ｌ１に対して鈍角に向かわせる構成（図７）よりも、第２走査光Ｌ２を第１走査光Ｌ１に対して鋭角に向かわせる構成（図８）の方が、光学素子たるミラー３１を拡げなくて済む分、装置がコンパクトになる。
　このような構成であれば、防犯の対象物Ｘである棚の天面や側面が水平面や鉛直平面に対してやや傾いていたとしても、この傾きに応じて光学系３０の位置又は角度を調整することができ、警戒エリアとしての３平面を最適に設定することができ、検知信頼性の向上を図れる。
　さらに、例えば、第２走査光Ｌ２が壁面又は床面に直交する方向に走査される場合、第２走査光Ｌ２が壁面又は床面で反射することによる誤検知を招く恐れがあるところ、上述した構成により、第１走査光Ｌ１に対して第２走査光Ｌ２を、直交させる向きよりも鋭角に又は鈍角に向かわせることで、第２走査光Ｌ２の壁面又は床面での反射を逃がすことができ、上述した誤検知を防ぐことができる。
　そのうえ、第２走査光Ｌ２の向きの設定自由度を向上させることができ、設置現場の種々の要求に対応することが可能となる。
　なお、図７及び図８に示す構成は、光源１１から射出された射出光と、物体で反射した反射光との一方を通過させる通過穴を有し、他方を反射させるミラー１７を用いており、これにより、射出光の投光経路Ｌａと、反射光の受光経路Ｌｂとの一部を共通化することで、部品点数の削減やコンパクト化を図っている。
［本実施形態の作用効果］
　このように構成されたスキャンセンサ１００によれば、所定平面に沿って走査される第１走査光Ｌ１を、当該所定平面とは異なり互いに直交する３平面に沿って走査される第２走査光Ｌ２に変換する光学系３０を備えるので、１台のスキャンセンサ１００を用いて互いに直交する３平面に沿って走査光を走査させることができる。
　その結果、１台のセンサでは１平面にしか走査光を走査できない構成に比べて、センサの必要な個数を削減することができるので、センサを設置する手間を少なく済ませつつ、且つ、コストを抑えながらも、防犯の対象物Ｘを囲う少なくとも３平面に沿って走査光を走査することが可能となる。
　また、第２走査光Ｌ２が走査される３平面が、水平方向に沿った平面と、鉛直方向に沿った互いに直交する２つの平面とであるので、棚等の直方体形状又は立方体形状をなす対象物Ｘの防犯に資する。
　光学系が、３平面それぞれに対応する反射面を有するので、第１走査光を無理のない構成で第２走査光に変換することができ、例えば第１走査光から反射面までの距離を短く保ちつつも、各平面の広範囲に亘って第２走査光を走査させることができる。これにより、製品をコンパクトに保ちつつ、３平面における第２走査光の高密度な走査を可能にすることができる。
　さらに、ミラー３１の反射面が、直方体形状又は立方体形状をなす対象物Ｘの頂点部Ｘ１の周囲に設けられており、その頂点部Ｘ１にセンサ部１０が取り付けられているので、シンプルな構成で対象物Ｘの３平面に沿った警戒エリアを設定することができる。
　保持体２０が頂点部Ｘ１に取り付けられており、その保持体２０にセンサ部１０が保持されているので、対象物Ｘに対してセンサ部１０をより簡単に設置することができる。
［その他の実施形態］
　なお、本願発明は、前記実施形態に限られるものではない。
　例えば、前記実施形態では、１台のスキャンセンサ１００を用いることにより、対象物Ｘの３平面に沿って警戒エリアを設定していたが、図９に示すように、２台のスキャンセンサ１００を用いることにより、対象物Ｘの底面を除く５平面に沿って警戒エリアを設定しても良い。
　この場合、例えば対象物Ｘの天面の対角線上にある２つの頂点部Ｘ１それぞれにスキャンセンサ１００を設置する態様が考えられる。
　ところが、この場合、対象物Ｘの天面には、一方のスキャンセンサ１００による第２走査光Ｌ２と、他方のスキャンセンサ１００による第２走査光Ｌ２とのそれぞれが走査されることになり、その結果、一方のスキャンセンサ１００による第２走査光Ｌ２が他方のスキャンセンサ１００で検知されて、誤検知を招く恐れがある。
　そこで、本発明に係るスキャンセンサ１００としては、３平面それぞれにおける警戒エリアを独立して変更可能であることが好ましい。
　警戒エリアを独立して変更するための具体的な実施態様としては、例えば、前記実施形態で述べた通り、第１走査光Ｌ１の回転走査される角度範囲を変更することにより、３平面それぞれにおける第２走査光Ｌ２の走査範囲を変更する態様が挙げられる。
　また、別の実施態様としては、第２走査光Ｌ２の走査範囲を維持しつつ、その走査範囲のうち、物体を検知可能な領域を変更可能にする態様や、その走査範囲のうち、物体が検知された場合にそのことを示す信号（警報）が出力される範囲を変更可能にする態様などを挙げることができる。
　具体的には、例えば２台のスキャンセンサ１００の双方による第２走査光Ｌ２が対象物Ｘの天面に沿って走査される場合、一方のスキャンセンサ１００において、天面に沿って走査される第２走査光Ｌ２によっては物体を検知しない、或いは、検知したとしてもそのことを示す信号（警報）が出力されないように変更することにより、その一方のスキャンセンサ１００においては、天面に沿った警戒エリアが、他の側面に沿った警戒エリアとは独立して変更される（無くならせる）ことになる。
　このように、例えば３平面のうちの１平面を警戒エリアから除くことができ、上述した２台のスキャンセンサ１００を用いることによる誤検知を防ぐことができる。
　また、棚等の対象物Ｘの側面に多数の人が操作するスイッチ等の操作部が設けられている場合、その側面を警戒エリアから除くことでスイッチ等の操作部の警戒を解くことができる。
　さらに、第２走査光Ｌ２を走査する走査範囲は、図１０に示すように、各平面において互いに独立して設定できるようにしても良い。つまり、第２走査光Ｌ２の走査範囲は、必ずしも対象物Ｘの平面の全体に亘り設定されている必要はなく、その平面の一部のみに設定されていても良い。
　具体的な構成としては、例えば互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの長さを入力することにより、３平面それぞれにおける第２走査光Ｌ２の走査範囲を設定できるような構成を挙げることができる。
　光学系３０としては、前記実施形態では光学素子としてミラー３１を用いて構成されたものを取り上げて説明したが、例えば第１走査光Ｌ１を屈折させるプリズム等の光学素子を用いて構成されていても良い。
　保持体２０としては、前記実施形態では外側から対象物Ｘの頂点部Ｘ１に取り付けられていたが、図１１に示すように、対象物Ｘが棚などの内側にアクセス可能なものであれば、内側から対象物Ｘの頂点部Ｘ１に取り付けられていても良い。つまり、この保持部に保持されるセンサ部１０としては、対象物Ｘの頂点部Ｘ１の外側に取り付けられるものであっても良いし、対象物Ｘの頂点部Ｘ１の内側に取り付けられるものであっても良い。
　さらに、前記実施形態では、センサ部１０が保持体２０を介して対象物Ｘの頂点部Ｘ１に設けられていたが、センサ部１０は、必ずしも頂点部Ｘ１に設けられている必要はなく、対象物Ｘのとある面や辺に設けられていても良い。
　また、光学調整機構５０を構成する動力伝達機構５２としては、図１２に示すように、例えば棚アンドピニオンを用いた機構や、１又は複数のカムやギアなどを用いた機構などを挙げることができる。
　その他、本願発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
　本発明によれば、センサを設置する手間を少なく済ませつつ、且つ、コストを抑えながらも、防犯の対象物を囲う複数平面に沿って走査光を走査させることができる。
１００・・・スキャンセンサ
Ｘ　　・・・対象物（棚）
１０　・・・センサ部
１１　・・・光源
１２　・・・走査機構
１３　・・・光検出器
１４　・・・制御機器
１５　・・・鏡
Ｔ　　・・・所定軸
２０　・・・保持体
２１　・・・設置面
３０　・・・光学系
３１　・・・ミラー
Ｌ１　・・・第１走査光
Ｌ２　・・・第２走査光
４０　・・・連結部
５０　・・・光学調整機構

Claims (8)

  1. 　光源、及び、前記光源から射出される光を所定平面に沿って走査させる走査機構を有するセンサ部と、
    　前記所定平面に沿って走査される第１走査光を、当該所定平面とは異なり互いに直交する３平面に沿って走査される第２走査光に変換する光学系とを備えることを特徴とするスキャンセンサ。
  2. 　前記３平面が、水平方向に沿った平面と、鉛直方向に沿った互いに直交する２つの平面とであることを特徴とする請求項１記載のスキャンセンサ。
  3. 　前記光学系が、前記３平面それぞれに対応する反射面を有し、
    　前記第１走査光が、所定軸周りに回転走査されて、前記反射面のそれぞれにより反射される光であることを特徴とする請求項１記載のスキャンセンサ。
  4. 　前記反射面が、直方体形状又は立方体形状をなす対象物の頂点部の周囲に設けられており、その頂点部に前記センサ部が取り付けられていることを特徴とする請求項３記載のスキャンセンサ。
  5. 　前記頂点部に取付可能な保持体をさらに備えており、その保持体に前記センサ部が保持されていることを特徴とする請求項４記載のスキャンセンサ。
  6. 　前記光学系の位置又は角度を調整する光学調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のスキャンセンサ。
  7. 　前記光学調整機構が、前記第１走査光に対して前記第２走査光を、直交させる向きよりも鋭角に又は鈍角に向かわせるように前記光学系を調整するものであることを特徴とする請求項６記載のスキャンセンサ。
  8. 　前記３平面それぞれにおける警戒エリアを独立して変更可能であることを特徴とする請求項１記載のスキャンセンサ。
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