(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を投光する投光手段と、
前記投光手段から投光された光を撮像する撮像手段と、
前記投光手段から投光する光の変調周波数を算出する変調周波数算出手段と、
前記変調周波数算出手段により算出された変調周波数に基づいて、前記光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を算出する周波数算出手段と、
前記撮像手段により撮像された撮像情報を検波するとともに、前記周波数算出手段により算出された周波数の情報を除去し、前記撮像手段により撮像された撮像情報に含まれる光の情報を検出する検波手段と、を有し、
前記周波数算出手段は、前記光の情報の検出に影響を及ぼすノイズ光源の周波数に基づいて第１周波数を算出し、前記ノイズ光源の周波数と前記撮像手段の撮像周期とに基づいて第２周波数を算出し、前記光検出装置の移動速度に基づいて第３周波数を算出し、前記第１乃至第３周波数のうち前記変調周波数との差が最小の周波数を、前記光の情報の検出に影響を及ぼす周波数として算出する光検出装置。
【請求項２】
光を投光する投光手段と、
前記投光手段から投光された光を撮像する撮像手段と、
前記投光手段から投光する光の変調周波数を算出する変調周波数算出手段と、
前記変調周波数算出手段により算出された変調周波数に基づいて、前記光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を算出する周波数算出手段と、
前記撮像手段により撮像された撮像情報を検波するとともに、前記周波数算出手段により算出された周波数を除去するフィルタを用いて、前記撮像情報から前記周波数の情報を除去し、前記撮像手段により撮像された撮像情報に含まれる光の情報を検出する検波手段と、を有し、
前記フィルタが所定の特性を示すまでのデータ個数に基づいて、前記光の情報を観測するためのサンプリング数を算出するサンプリング数算出手段と、
前記サンプリング数算出手段により算出されたサンプリング数に基づいて、前記光の情報を観測するためのサンプリングポイントを前記撮像情報に追加し、これを前記検波手段に出力する追加処理手段と、をさらに備え、
前記検波手段は、前記サンプリングポイントが追加された撮像情報について同期検波を行い、前記光の情報を検出する光検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光検出装置において、
前記サンプリング数算出手段は、前記フィルタが所定の特性を示すまでのデータ個数と、予め設定された検出時間と、前記撮像手段の撮像周期とに基づいて、前記サンプリング数を算出する光検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の光検出装置において、
前記周波数算出手段は、前記変調周波数と、前記光の情報の検出に影響を及ぼすノイズ光源の周波数とに基づいて、前記光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を算出する光検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の光検出装置において、
前記変調周波数算出手段は、前記光検出装置の移動速度に基づいて、前記変調周波数を算出する光検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の光検出装置において、
前記光検出装置は、車両に搭載され、
前記投光手段は、前記車両の進行方向の検出対象領域に光を投光し、
前記撮像手段は、前記検出対象領域を撮像する、光検出装置。
【請求項７】
光を投光するステップと、
前記投光された光を撮像するステップと、
前記投光する光の変調周波数を算出するステップと、
前記算出された変調周波数に基づいて、前記光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を算出するステップと、
前記撮像された撮像情報を検波するとともに、前記算出された周波数の情報を除去するステップと、
前記撮像された撮像情報に含まれる光の情報を検出するステップと、を有し、
前記光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を算出するステップは、前記光の情報の検出に影響を及ぼすノイズ光源の周波数に基づいて第１周波数を算出し、前記ノイズ光源の周波数と前記撮像手段の撮像周期とに基づいて第２周波数を算出し、前記光検出装置の移動速度に基づいて第３周波数を算出し、前記第１乃至第３周波数のうち前記変調周波数との差が最小の周波数を、前記光の情報の検出に影響を及ぼす周波数として算出する光検出方法。
【請求項８】
光を投光するステップと、
前記投光された光を撮像するステップと、
前記投光する光の変調周波数を算出するステップと、
前記算出された変調周波数に基づいて、前記光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を算出するステップと、
前記撮像された撮像情報を検波するとともに、前記算出された周波数を除去するフィルタを用いて、前記撮像情報から前記周波数の情報を除去するステップと、
前記フィルタが所定の特性を示すまでのデータ個数に基づいて、前記光の情報を観測するためのサンプリング数を算出するステップと、
前記算出されたサンプリング数に基づいて、前記光の情報を観測するためのサンプリングポイントを前記撮像情報に追加するステップと、
前記サンプリングポイントが追加された撮像情報について同期検波を行い、前記撮像された撮像情報に含まれる光の情報を検出するステップと、を有する光検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光した光を検出する光検出装置及び光検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
投光された光の反射光を検出するに際し、背景光雑音を除去するものとして、点滅光源を用いて対象物を一定の周期で点滅照射し、点灯時の光センサの出力を正の値とし、消灯時の光センサの出力を負の値とし、光検出器の出力を積分することで点滅光源の光信号を検出する同期検波を用いたロックイン撮像装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８１３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術は積分処理により光信号を検出するため、蛍光灯などの外乱周波数の光源が近傍に存在する場合は、積分処理に時間がかかり、光の情報の検出精度が低下するという問題があった。
【０００５】
本願発明が解決しようとする課題は、光の情報の検出精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、投光する光の変調周波数に基づいて光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を算出し、算出された周波数の情報を光の撮像情報から除去することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、蛍光灯などのノイズ光源が近傍に存在する場合であっても、そのノイズ光源による外乱周波数の情報を撮像情報から除去することができるので、従来のように積分処理に時間を要することなく光の情報の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本実施形態の光検出装置は、検出対象領域に向けて光を投光し、投光した光の反射光をＣＣＤなどの撮像装置で撮像し、その撮像情報に含まれる光の情報を検出する装置である。この検出した光の情報は、測距装置、位置検出装置、障害物検出装置、警報装置などの外部装置へ出力され、対象物体までの距離、対象物体の位置、又は対象物体の形状などの検出に用いられる。
【０００９】
本実施形態の光検出装置を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態の光検出装置１００のブロック構成図である。図１に示すように、本実施形態の光検出装置１００は、光を投光する投光装置１と、投光された光を撮像する撮像装置２と、撮像された撮像情報から光の情報を検出するコントロールユニットＣＵを有する。
【００１１】
図２は、光検出装置１００の搭載例を示す図である。図２に示すように、本実施形態の光検出装置１００は車両ＭＢに搭載され、車両前方の検出対象領域に存在する対象物体と車両ＭＢとの距離を計測する距離計測装置Ａの一部を構成する。
【００１２】
同図に示すように、投光手段の一態様としての投光装置１は車両ＭＢのフロントバンパー３に搭載され、撮像手段の一態様としての撮像装置２は車両ＭＢのルーフ４の前短部中央裏側のルームミラー（不図示）の近傍に取り付けられ、コントロールユニットＣＵはコンソール、インパネ内部などの車両内部に搭載される。これら投光装置１と、撮像装置２と、コントロールユニットＣＵ、及び他の車載された電子制御ユニットとは、情報の授受が可能なようにＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ＬＡＮにより接続される。
【００１３】
以下、各構成について説明する。
【００１４】
投光装置１は所定の領域に向けて光を投光する。本実施形態の投光装置１は、車両ＭＢの走行方向前方に設定された検出対象領域に投光する。投光する光の態様は特に限定されないが、本実施形態の投光装置１は、スリット光を投光するラインレーザを用いて、スリット状のレーザ光を投光する。
【００１５】
この投光装置１は、後述するコントロールユニットＣＵの駆動制御部３１の制御信号（Ｔ１）に従い、所定の周波数、所定の強度でレーザ光を投光する。
【００１６】
また、撮像装置２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子を用いて、投光装置１により光が投光された検出対象領域を撮像することにより、投光装置１から投光された光を撮像する。
【００１７】
この撮像装置２は、後述するコントロールユニットＣＵの駆動制御部３１の制御信号（Ｔ２）に従い、所定の周期で検出対象領域を撮像する。そして、撮像装置２は、撮像した撮像情報をコントロールユニットＣＵに入力する。
【００１８】
コントロールユニットＣＵは、投光装置１及び撮像装置２を制御するとともに、撮像装置２により撮像された撮像情報に含まれる光を検出する。本実施形態のコントロールユニットＣＵは、プログラム又はファームウェアが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行することでコントロールユニットＣＵとして機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶部としてのＲＡＭ（Random Access Memory）とを備える。
【００１９】
そして、本実施形態のコントロールユニットＣＵは、図１に示すように、駆動制御部３１と、変調周波数算出部３２と、周波数算出部３３と、フィルタ選択部３４と、サンプリング数算出部３５と、追加処理部３６と、同期検波処理部３７とを有する。
【００２０】
コントロールユニットＣＵの内部構成について説明する。
【００２１】
まず、駆動制御部３１について説明する。駆動制御部３１は、投光装置１の駆動及び撮像装置２の駆動を制御する。
【００２２】
この駆動制御部３１は、撮像コントロール信号Ｔ２を撮像装置２へ送出する。撮像コントロール信号Ｔ２は、撮像開始命令、撮像周期などの撮像動作の制御命令を含む。この撮像コントロール信号Ｔ２を受け付けた撮像装置２は、コントロール信号Ｔ２に従い、撮像を開始し、所定の周期で検出対象領域を撮像する。また、駆動制御部３１は、コントロール信号Ｔ２を撮像装置２に送ることにより、投光装置１と撮像装置２との同期をとる。
【００２３】
また、駆動制御部３１は、投光コントロール信号Ｔ１を投光装置１へ送出する。投光コントロール信号Ｔ１は、投光開始命令、変調周波数ｆｍ、光の強度信号Ｌなどの投光動作の制御命令を含む。この投光コントロール信号Ｔ１を受け付けた投光装置１は、コントロール信号Ｔ１に従い、指定された変調周波数ｆｍ、指定された光の強度Ｌで光の投光を開始する。
【００２４】
また、駆動制御部３１は、投光装置１と撮像装置２と後述する同期検波処理部３７の同期をとるため、同期コントロール信号Ｔ３を同期検波処理部３７へ送出する。
【００２５】
続いて、変調周波数算出部３２について説明する。変調周波数算出部３２は、投光装置１から投光する光の変調周波数を算出する。本実施形態の変調周波数算出部３２は、本体である光検出装置１００の移動速度に基づいて変調周波数を算出する。本実施形態の光検出装置１００は車両に搭載されているので、光検出装置１００の移動速度は車両の走行速度とし、本実施形態の変調周波数算出部３２は、車速センサ４からＣＡＮ（Controller Area Network）を介して取得した車両の走行速度に基づいて、投光装置１から投光する光の変調周波数ｆｍを算出する。
【００２６】
本実施形態では、光検出装置１００の移動、すなわち、車両の走行による画像変化が光の情報の検出に影響を与えない周波数を算出し、この周波数を変調周波数ｆｍとする。つまり、変調周波数ｆｍは、走行による撮像情報の変化の影響を最も受けずに光検出処理を行うことができる投光周波数である。  本実施形態では、車両の走行速度に基づいて走行による撮像情報が影響を受ける最大の周波数を算出し、その周波数よりも高い周波数を変調周波数ｆｍとする。
【００２７】
ここで、投光周波数ｆｍの算出方法の一例を具体的に説明する。
【００２８】
車両の走行時において、車両が６０ｋｍ／ｈで走行する場合は、周波数が８０Ｈｚまでの領域において、走行による影響で撮像情報にノイズが発生する。
【００２９】
走行によって撮像情報に発生するノイズ周波数の上限をｆｎとし、車速センサ４により検出された車両の走行速度をｖとすると、ｆｎは以下のように表すことができる。
【００３０】
ｆｎ=（８０／６０）・ｖ＝1.333・ｖ
変調周波数算出部３２は、上式を用いて、車速情報Ｖｃから「走行により撮像情報が変化する周波数の上限値ｆｎ」を算出し、このｆｎよりも高い値を、投光時の変調周波数ｆｍとして算出する。つまり、ｆｍ＞ｆｎである。
【００３１】
変調周波数算出部３２は、算出した変調周波数ｆｍを駆動制御部３１と周波数算出部３３に送出する。変調周波数ｆｍを取得した駆動制御部３１は、変調周波数ｆｍの光を投光させる投光コントロール信号Ｔ１を投光装置１に送出する。
【００３２】
このように投光する光の変調周波数ｆｍを、車両の走行（光検出装置１００の移動）によって生じる撮像画像のノイズ成分とは異なる周波数とすることにより、走行によって生じるノイズを除去することができる。
【００３３】
次に、周波数算出部３３について説明する。周波数算出部３３は、変調周波数算出部３２により算出された変調周波数に基づいて、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数ｆｃを算出する。光の情報の検出に影響を及ぼす周波数とは、光の情報の検出の結果、光の情報の検出の精度、光の情報の検出速度を変動させる原因となる周波数である。
【００３４】
第１の手法として、周波数算出部３３は、変調周波数と、光の情報の検出に影響を及ぼすノイズ光源の周波数とに基づいて、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数ｆｃを算出する。特に限定されないが、周波数算出部３３は、ノイズ光源の周波数の整数倍の値を、変調周波数ｆｍと比較し、その差が最も小さい周波数を光の情報の検出に影響を及ぼす周波数ｆｃとする。
【００３５】
ノイズ光源が蛍光灯である場合（蛍光灯の周波数＝１００Ｈｚ）は、下式により求める。
【００３６】
【数１】
0005277650.tif 000002
また、第２の手法として、周波数算出部３３は、ノイズ光源による影響、ノイズ光源由来のビート周波数成分による影響、車両の走行による影響を考慮して、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数ｆｃを算出する。
【００３７】
具体的に、周波数算出部３３は、ノイズ光源の周波数に基づく第１周波数ｆ１と、ノイズ光源の周波数と撮像装置２の撮像周期に基づく第２周波数ｆ２と、車両の走行速度（光検出装置１００の移動速度）に基づく第３周波数ｆ３とを算出し、これらを変調周波数ｆｍと比較し、第１周波数ｆ１乃至第３周波数ｆ３の中から光の情報の検出に影響を及ぼす周波数ｆｃを算出する。
【００３８】
周波数ｆｃの算出例を以下に説明する。
【００３９】
まず、ノイズ光源が光の情報の検出に与える影響を検討する。ノイズ光源が周波数ｆｉで交流点灯する場合は、ノイズ光源が影響を及ぼす第１周波数ｆ１は、ノイズ光源の周波数ｆｉと変調周波数ｆｍを用いて以下のように表すことができる。
【００４０】
【数２】
0005277650.tif 000003
次に、ノイズ光源由来のビート周波数成分が光の情報の検出に与える影響を検討する。交流点灯する光源の点灯周期と撮像周期が異なる場合は、ビート周波数成分が発生する。このビート周波数成分の1つはノイズ光源の周波数ｆｉと撮像装置１の撮像周期ｆｒを用いて以下のように表すことができる。そして、ビート周波数成分が影響を及ぼす第２周波数ｆ２は、ノイズ光源の周波数ｆｉと撮像周期ｆｒと変調周波数ｆｍを用いて以下のように表すことができる。
【００４１】
【数３】
0005277650.tif 000004
同様に他のビート周波数成分を求め、そのなかで最小の周波数成分をｆ２とする。
【００４２】
最後に、車両の走行による画像変化ノイズ成分を検討する。走行による画像変化によって発生する第３周波数ｆ３は、変調周波数算出部３２により走行速度に基づいて算出されたｆｎとｆｍを用いて以下のように表すことができる。
【００４３】
【数４】
0005277650.tif 000005
ここで得られた３つの周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３から、光の情報の検出に最も影響を及ぼす周波数ｆｃを求める。光の情報の検出に最も影響を及ぼすのは、検波時に投光される光の変調周波数ｆｍに近接する、すなわちその差が最小の周波数成分の情報である。したがって、周波数ｆｃは以下のように表すことができる。
【００４４】
【数５】
0005277650.tif 000006
図３に基づいて、具体的な算出例を説明する。図３は、ノイズ光源が蛍光灯である場合における光の周波数成分の分布である。図３（Ａ）は撮像情報に基づく光の周波数分布であり、図３（Ｂ）に示した図は参照信号を乗じて検波処理がなされた情報に基づく光の周波数分布である。本例では、フレームレートｆｒが４８０ｆｐｓ、変調周波数ｆｍが１６０Ｈｚ、ノイズ光源の周波数ｆｉが１００Ｈｚ、車速が６０Ｋｍ／ｈである。式１〜４により、ｆ１＝２０、ｆ２＝４０、ｆ３＝８０となり、光の情報の検出に最も影響を及ぼす周波数はｆ１〜ｆ３の中で最も小さいｆｃ＝２０Ｈｚである。このｆｃ＝２０Ｈｚを除去することができれば、その影響を排除して、変調周波数ｆｍで投光された光を精度よく検出することができる。
【００４５】
このように、周波数算出部３３は、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を、走行による撮像情報の変化、蛍光灯などのノイズ光源による雑音、又はノイズ光源と撮像周期との関係から生じるビート周波数による雑音など、各原因に応じて、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を算出し、その中で光の情報の検出に最も影響を及ぼす周波数を求めることができる。
【００４６】
そして、周波数算出部３３は、算出した周波数ｆｃの情報を、フィルタ選択部３４およびサンプリング数算出部３５へ送信する。
【００４７】
続いて、フィルタ選択部３４について説明する。フィルタ選択部３４は、予め除去（カットオフ）対象となる周波数ごとに複数のフィルタ回路を備える。そして、フィルタ選択部３４は、周波数算出部３３により算出された周波数ｆｃに基づいて、撮像情報から周波数ｆｃの情報を除去するためのフィルタ回路を、記憶されたフィルタ回路の中から選択する。選択されたローパスフィルタの回路情報Ｃｆは同期検波処理部３７へ送られる。
【００４８】
本実施形態では、フィルタ選択部３４が複数のローパスフィルタの回路を予め備える例を示したが、これに限定されず、フィルタ選択部３４が、周波数算出部３３により算出された周波数ｆｃに基づいて、フィルタのパラメータを変更し、周波数ｆｃの情報を取り除くことが可能なフィルタを新たに生成してもよい。カットオフ周波数が周波数ｆｃのローパスフィルタを生成することにより、同期検波処理部３７は周波数ｆｃの情報を除去することができる。
【００４９】
また、本実施形態のフィルタ選択部３４は、フィルタが所定の特性を示すまでのデータ個数Ｎｆをフィルタごとに記憶する。この「フィルタが所定の特性を示すまでのデータ個数Ｎｆ」とは、各フィルタが所定の周波数成分を除去する機能に関し、その出力特性が安定するまでのデータ個数Ｎｆである。具体的には、フィルタのステップ応答において一定の出力が得られる（安定する）までのデータ個数Ｎｆである。本実施形態では、フィルタにデータを入力した後、出力に揺れが発生し、その後、一定の出力値が出るようになるまでのデータ数Ｎｆと定義する。「一定の出力値が出た」か、否かの判断基準は、出力値のバラツキ等により定義する。
【００５０】
このデータ個数Ｎｆは、予め定義された基準に従いフィルタごとに実験的に予め求められ、フィルタの識別子と対応づけて記憶される。つまり、フィルタ選択部３４は、フィルタを選択するときに、同時に、そのフィルタに対応づけられた「出力が安定するまでに要するデータ個数Ｎｆ」を取得することができる。フィルタ選択部３４は、選択したローパスフィルタのデータ個数Ｎｆをサンプリング数算出部３５へ送る。
【００５１】
次に、サンプリング数算出部３５について説明する。本実施形態のサンプリング数算出部３５は、周波数算出部３３により算出され、取得したデータ個数Ｎｆと、予め設定された検出時間Ｔと、撮像装置２の撮像周期とに基づいて、下式により撮像情報のサンプリング数を算出する。ここでＮが整数ではない場合は、Ｎを超える最小の整数をＮとする。なお、サンプリング数算出部３２により算出されたサンプリング数は、撮像装置２により取得された撮像情報の観測点であるサンプリング数より多い。
【００５２】
【数６】
0005277650.tif 000007
算出されたサンプリング数情報Ｎは、追加処理部３６へ送られる。このように、予め設定されている検出時間Ｔに基づいてサンプリング数Ｎを算出するため、所定時間内に投光される光を検出することができる。また、サンプリング数を、データ個数Ｎｆと、検出時間Ｔと、撮像周期ｆｒとにより算出するため、安定した光検出処理に必要な、最小限のサンプリング数を求めることができる。このように、本実施形態では、サンプリング数を不必要に増加させないため、ハードウェアソース構成の大容量化及び複雑化を抑制することができる。また、サンプリング数が過剰に増加することに伴うランダムノイズの発生を抑制することができる。
【００５３】
続いて、追加処理部３６について説明する。追加処理部３６は、サンプリング数算出部３４により算出されたサンプリング数に基づいて、撮像情報のサンプリング（観測）のポイントを追加する。サンプリングポイントの追加位置は、特に限定されないが、本実施形態では等価的に追加する。
【００５４】
図４（Ａ）は、撮像装置２により撮像された撮像情報である。図４（Ａ）において、黒丸で示すポイントＡは光の情報の観測点、すなわち、サンプリングポイントである。図４（Ｂ）は、追加処理部３６によりサンプリングポイントが追加された撮像情報である。図４（Ｂ）において、図４（Ａ）の黒丸よりも小さい丸は、追加されたサンプリングポイントである。本実施形態の追加処理部３６は、撮像情報中の２つのサンプリングポイントの間に、新たなサンプリングポイントを等間隔で追加する。
【００５５】
このように、追加処理部３６は、図４（Ａ）に示す撮像装置２から離散的に出力された観測点における信号（Ａ）から、図４（Ｂ）に示すような連続波形（破線）に変換する。本実施形態の追加処理部３６は、連続する２つの撮像情報に基づいてサンプリングポイントの線形追加を行い、離散的である撮像情報を連続波形とする。
【００５６】
追加処理部３６は、サンプリングポイントを追加し、サンプリング数がＮの撮像信号ｓ（ｔ）を、同期検波処理部３７へ送出する。
【００５７】
同期検波処理部３７について説明する。同期検波処理部３７は、撮像信号ｓ（ｔ）に基づいて同期検波を行い、光の情報を検出する。
【００５８】
図５は、同期検波処理部３７のブロック構成を示す。同期検波処理部３７は、検波部５１と参照信号生成部５２とローパスフィルタ回路（ＬＰＦ）５３とを備える。検波部５１は、追加処理部３６によりサンプリングポイントが追加された撮像信号ｓ（ｔ）に、参照信号生成部５２により生成された参照信号ｒ（ｔ）を積算して、積信号ｐ（ｔ）を得る。参照信号生成部５２は、変調周波数算出部３２により算出された投光する光の変調周波数に基づいて、参照信号ｒ（ｔ）を生成する。
【００５９】
検波部５１は、積信号ｐ（ｔ）をローパスフィルタ回路５３に出力する。なお、同期検波の手法は特に限定されず、公知の手法を用いることができる。
【００６０】
ちなみに、参照信号生成部５２は、駆動制御部３１から送信される同期コントロール信号Ｔ３を取得し、参照信号を生成することにより、投光装置１および撮像装置２と同期をとる。
【００６１】
また、ローパスフィルタ回路５３は、周波数算出部３３により算出された周波数を除去するフィルタを用いて、撮像情報からその周波数の情報を除去する。具体的に、ローパスフィルタ回路５３は、フィルタ選択部３４が選択したフィルタの回路情報Ｃｆに従い、フィルタの回路を特定する。ローパスフィルタ回路５３は、入力された積信号ｐ（ｔ）について、フィルタＣｆを用いて周波数ｆｃの情報が除去された出力信号ｘ（ｔ）を出力する。
【００６２】
以上の処理は、撮像装置２の撮像素子単位で実行される。投光される光の成分ｘ（ｔ）が存在する画素を検出することで、投光される光の位置情報を検出することができる。
【００６３】
検出した光の情報は、本実施形態の光検出装置１００を含む距離計測装置Ａの測距用コントロールユニットＣＵ２（図２参照）に出力される。測距用コントロールユニットＣＵ２は、検出された光の情報と、画像上で検出された対象物体の位置関係に基づいて、自車両と対象物体の距離、位置関係などの相対位置を計測する。検出された光の情報と撮像された画像の情報とに基づいて、自車両と対象物体との距離、位置関係を導く手法は特に限定されず、公知の手法を用いることができる。例えば、所定の位置に配置された投光装置１と撮像装置２との位置と、画像情報から検出されるスリット光の位置と検出された画素の位置に基づいて、対象物体の位置を測定することができる。
【００６４】
続いて、本実施形態の光検出装置１００の制御手順を、図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００６５】
まず、光検出装置１００の起動とともに、変調周波数算出部３２は、自車両の走行速度を車速センサ４から取得する（ステップＳ１）。変調周波数算出部３２は、自車両の走行速度に基づいて投光する光の変調周波数を算出する（ステップＳ２）。
【００６６】
次に、周波数算出部３３は、変調周波数算出部３２により算出された変調周波数に基づいて、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を算出する（ステップＳ３）。周波数算出部３３は、算出した周波数の情報をフィルタ選択部３４へ転送する。
【００６７】
続いて、フィルタ選択部３４は、周波数算出部３３から取得した周波数の情報に基づいて、使用するフィルタを選択する（ステップＳ４）。フィルタ選択部３４は、使用するフィルタが所定の特性を示すまでのデータ個数Ｎｆをサンプリング数算出部３５へ送出する。
【００６８】
そして、サンプリング数算出部３５は、フィルタが所定の特性を示すまでのデータ個数Ｎｆと、予め設定された検出時間と、撮像手段の撮像周期とに基づいて、光の情報を観測するためのサンプリング数Ｎを算出する（ステップＳ５）。サンプリング数算出部３５は、算出したサンプリング数Ｎを追加処理部３６へ送出する。
【００６９】
ここで、駆動制御部３１は、ステップＳ２で算出された変調周波数を含む制御信号（Ｔ１）を投光装置１へ送出し、制御信号（Ｔ２）を撮像装置２に送出するとともに、同期検波処理部３７に同期コントロール信号（Ｔ３）を送出し、投光・撮像・参照信号の生成を開始する（ステップＳ６）。
【００７０】
ステップＳ５で算出されたサンプリング数Ｎを取得した追加処理部３６は、サンプリング数に基づいて、撮像情報についてサンプリングポイントの追加処理を行う（ステップＳ７）。
【００７１】
同期検波処理部３７は、サンプリングポイントが追加された撮像情報について同期検波処理を行い（ステップＳ８）、撮像情報から光の情報を検出する（ステップＳ９）。
【００７２】
本実施形態の光検出装置１００は、以上のように構成され、動作するので以下の効果を奏する。
【００７３】
本実施形態の光検出装置１００は、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数の情報を撮像情報から除去するため、処理時間を短縮するとともに、高い精度で投光される光を検出することができる。
【００７４】
通常、検出対象領域に蛍光灯や水銀灯などの商用電源周期で点灯する光源や、ある一定の周期で点灯する交流点灯光源などのノイズ光源が存在する場合は、投光した光はこれらのノイズ光源から発せられた背景光雑音に埋もれ、ノイズ光を誤って検出する場合があるが、本実施形態では、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数、すなわち、蛍光灯や商用灯などの外乱周波数の情報を除去することができるため、検出領域内にノイズ光源が存在したとしても、光の情報を高い精度で検出することができる。
【００７５】
特に、光の情報の検出に際して積分処理を行うものに比べて、短い処理時間で高い精度で光の情報を検出することができる。
【００７６】
具体的に、蛍光灯や水銀灯などの商用電源周期で点灯する光源や、ある一定の周期で点灯する交流点灯光源などのノイズ光源のように、投光する光の変調周波数に近い周波数の光源が検出対象領域に存在する場合は、投光した光を正確に検出するためには、積分回数を増大させる必要があるため、多くの時間がかかり、投光した光を早く検出しようとすると、一定周期で点灯するノイズ光源の光を投光した光として誤って検出してしまう。これに対し、本実施形態では、積分処理を行わないため、検出対象領域内にノイズ光源が存在したとしても、光の情報を高い精度で検出することができる。
【００７７】
検出対象領域にノイズ光源が存在する場合は、投光された光のみを正確に検出するには、相当に高い光量レベルの光を投光するか、または時間をかける必要があるが、本実施形態の光検出装置１００によれば、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数の情報を除去することにより、ノイズ光源が存在したとしても、投光する光の光量レベルを抑えて外界に影響を与えないようにすることができる。
【００７８】
また、実施形態の光検出装置１００は、ノイズ光源の周波数に基づいて、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数の情報を算出することができるため、光の情報の検出に影響を及ぼすと考えられるノイズ光源ごとに除去する周波数を算出し、算出されたすべての周波数の情報、又は算出された周波数の中から最も影響の大きい周波数の情報を、撮像情報から除去することができる。
【００７９】
さらに、本実施形態の光検出装置１００は、走行による撮像情報の変化、蛍光灯などのノイズ光源による雑音、又はノイズ光源と撮像周期との関係によるビート周波数など、各原因に応じて光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を算出し、その周波数の情報を撮像情報から除去できるため、高い精度で光の情報の検出を行うことができる。つまり、ノイズ光源としてその影響を排除したい蛍光灯や商用灯の周波数に基づいて、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数を算出し、その周波数の情報を撮像情報から除去できるため、投光した光がノイズ光源による背景光雑音に埋もれてしまうことを防止することができる。
【００８０】
加えて、原因ごとに算出された周波数のうち、光の情報の検出に最も影響を及ぼす周波数の情報を撮像情報から除去できるため、光の情報の検出に影響を及ぼす原因が複数ある場合であっても、最も影響の強い周波数の情報を撮像情報から除去することができ、精度の高い光の情報の検出を行うことができる。
【００８１】
また、車両の走行速度（光検出装置１００の移動速度）に基づいて投光する光の変調周波数を算出するため、車両の走行により撮像情報に発生するノイズ成分を除去することができる。つまり、投光する光の変調周波数ｆｍを、車両の走行によって生じる撮像画像のノイズ成分とは異なる周波数とすることにより、走行によって生じるノイズを除去することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、フィルタが所定の特性を示すまでのデータ個数に基づいて、光の情報を観測するためのサンプリングポイントを追加した撮像情報に基づいて検波処理を行うため、検波対象のデータ数を適切に増加させることができ、走行による撮像画像に生じるノイズや検出領域内に存在するノイズ光源の影響を排除しながらも、高速かつ高い精度で光を検出することができる。
【００８３】
加えて、フィルタが所定の特性を示すまでのデータ個数と、予め設定された検出時間と、撮像手段の撮像周期とに基づいてサンプリング数を算出するため、予め設定された所定時間内（検出時間内）に投光される光を検出することができ、短時間で光の情報の検出を行うことができる。
【００８４】
このように、適正なサンプリング数を算出し、サンプリングポイントを過剰に増加させないようにするため、サンプリングポイントの増加に伴うハードウェア構成の大容量化及び複雑化、処理コスト増を抑制することができる。また、増加したサンプリングポイントにおける情報の観察のためのフィッティング誤差の発生により生じるランダムノイズ成分の増加を抑制することができる。
【００８５】
さらにまた、サンプリングポイントの追加を行ってから同期検波を行うため、蛍光灯などのノイズ光源による影響、走行による影響を取り除きつつも、高速かつ高精度で投光される光を検出することができる。
【００８６】
また、本実施形態の光検出装置１００を車両に搭載することにより、車両走行時に検出対象内に存在する蛍光灯や商用灯の影響を排除して高い精度で光を検出することができる。また、車両の走行により撮像情報に生じるノイズを除去し、高い精度で光を検出することができる。
【００８７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００８８】
すなわち、本実施形態では、本発明の光検出装置として車両に搭載するものを例にして説明したが、これに限定されず、例えば、鉄道、船舶、その他の移動体や、産業ロボット、警備ロボット、介護ロボットその他のロボット、産業機器などの動作を制御する装置、静止する物体又は移動する物体の位置を測定する機器にも適用することができる。
【００８９】
また、投光装置１から投光する光は、本実施形態において例示した形態に限定されず、本実施形態の光検出装置１００が適用された機器、検出対象領域、及び検出対象物に応じて適宜決定することができる。例えば、検出領域全体に光を投光してもよい。このようにすることで、投光した光を高い精度で検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本実施形態の光検出装置１００のブロック構成図である。
【図２】投光装置１、撮像装置２を車両に搭載した場合の搭載例を示す図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は、変調周波数に基づいて、光の情報の検出に影響を及ぼす周波数の算出例を説明するための図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）は、サンプリングポイントの追加処理例を説明するための図である。
【図５】同期検波処理部のブロック構成図である。
【図６】本実施形態の光検出装置の制御手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００９１】
１００…光検出装置
１…投光装置
２…撮像装置
ＣＵ…コントロールユニット
３１…駆動制御部
３２…変調周波数算出部
３３…周波数算出部
３４…フィルタ選択部
３５…サンプリング数算出部
３６…追加処理部
３７…同期検波処理部
５１…検波部
５２…参照信号生成部
５３…ＬＰＦ，ローパスフィルタ回路
【図１】
0005277650.tif 000008
【図２】
0005277650.tif 000009
【図３】
0005277650.tif 000010
【図４】
0005277650.tif 000011
【図５】
0005277650.tif 000012
【図６】
0005277650.tif 000013