(57)【要約】【課題】光源の出力増大や配置スペース等の問題を克服しつつ、遠方及び広範囲のどちらの距離測定も可能にした変調光利用の距離測定装置を提供する。【解決手段】距離測定装置１は、ＬＥＤ１０からの変調光をプリズムアレイ３５と液晶部３４とに通過させて前方へ出射するとともに印加電圧により液晶部３４の液晶の配向を変更する液晶光学素子４と、液晶部３４への印加電圧を制御する液晶制御部２１と、前方撮影範囲の撮像画像を生成する画像センサ１８と、撮像画像に基づいて出射光が前方範囲の被測定物まで行って被測定物に反射して戻って来るのに要した所要時間を算出して被測定物までの距離を算出する距離算出部２３とを備える。【選択図】図２
2013200172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方撮影範囲の撮像画像を生成する撮像装置と、
変調された光を出力する変調光出力部と、
プリズムアレイ部と該プリズムアレイ部に積層された液晶部とを有し前記変調光出力部の出力光を前記プリズムアレイ部及び前記液晶部に通過させて前記前方撮影範囲に向けて出射するとともに前記液晶部への印加電圧に応じて前記液晶部の液晶の配向を変更して出射光の広がり角を変化させる液晶光学素子と、
前記液晶光学素子の前記液晶部への印加電圧を制御する出射光制御部と、
前記撮像装置の生成した撮像画像に基づいて出射光が前方範囲の被測定物まで行って反射光として戻って来るのに要した所要時間を算出し該所要時間に基づいて前記被測定物までの距離を算出する距離算出部とを備えることを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
請求項１の距離測定装置において、
前記変調光出力部と前記液晶光学素子とを有するユニットを単一の前記撮像装置に対して複数装備し、
各ユニットは、出射光の光軸を前記前方撮影範囲の相互に異なる特定部分内に向けて配置され、
前記出射光制御部は、各ユニットの液晶部への印加電圧及び変調光出力部の駆動を個々に制御するものであることを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
請求項２の距離測定装置において、
前記出射光制御部は、前記撮像装置から前記特定部分に対応する特定画像部分のみを抽出して該特定画像部分における被測定物の移動方向を解析し、解析により判明した移動先の特定部分に対し該特定部分内に光軸を向けているユニットから光を該特定部分に対応する広がり角で出射するように、各ユニットの液晶部への印加電圧及び変調光出力部の駆動を制御することを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の距離測定装置において、
前記変調光出力部は、前記出射光制御部により点灯及び消灯を切り替えられて前記変調された光を生成する光源であり、
前記出射光制御部は、前記光源を連続点灯状態にして前記出射光を照明光として出射することを特徴とする距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調光を出射して、被測定物からの反射光に基づいて被測定物までの距離を測定する距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の前方に向けて変調光を出射して、該変調光が自動車の前方の被測定物に反射して戻って来た反射光をカメラにより検出し、カメラの出力から変調光が被測定物との往復に要した所要時間を算出し、該所要時間に基づいて被測定物までの距離を測定する距離測定装置が知られている（例：特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８９３４６号公報
【特許文献２】特開２００８−９８９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような距離測定装置では、出射光が広がり角全体にわたり均等強度で出射するとともに、被測定物からの反射光が所定の強度以上で入射する必要がある。
【０００５】
従来の距離測定装置では、距離測定装置からの出射光の広がり角は固定であるので、広がり角全体にわたる出射光の均等強度と反射光の所定値以上の入射強度とを確保し、かつ十分に遠方の被測定物と十分に広い範囲内のどこかに存在する被測定物までの距離を測定するためには、（ａ）光源の出力量を増大するか、（ｂ）十分に遠方まで光が届く狭範囲出射の遠距離測定用の距離測定装置と、大きな広がり角で光が出射する広範囲出射の近距離測定用の距離測定装置との２種類、装備するかのいずれかが必要となる。
【０００６】
（ａ）の場合は、光源の消費電力量が膨大になる問題があり、（ｂ）の場合は、部品点数が増大するとともに、配置スペースが増大する。
【０００７】
なお、出射光の広がり角を切り替える機械的機構を従来の距離測定装置に追加、装備することも考えられるが、これはコストを増大させる。
【０００８】
本発明の目的は、光源の出力増大や配置スペース等の問題を克服しつつ、遠方及び広範囲のどちらの距離測定も可能にした変調光利用の距離測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明の距離測定装置は、前方撮影範囲の撮像画像を生成する撮像装置と、変調された光を出力する変調光出力部と、プリズムアレイ部と該プリズムアレイ部に積層された液晶部とを有し前記変調光出力部の出力光を前記プリズムアレイ部及び前記液晶部に通過させて前記前方撮影範囲に向けて出射するとともに前記液晶部への印加電圧に応じて前記液晶部の液晶の配向を変更して出射光の広がり角を変化させる液晶光学素子と、前記液晶光学素子の前記液晶部への印加電圧を制御する出射光制御部と、前記撮像装置の生成した撮像画像に基づいて出射光が前方範囲の被測定物まで行って反射光として戻って来るのに要した所要時間を算出し該所要時間に基づいて前記被測定物までの距離を算出する距離算出部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
第１発明によれば、液晶光学素子の液晶部の印加電圧を制御して、出射光の広がり角を増減することができる。こうして、広範囲の距離測定においては光を広角で出射するとともに、遠方の距離測定においては光を狭角で出射することにより、光源の出力増大や配置スペース等の問題を克服しつつ、遠方及び広範囲のどちらの距離測定も行うことができる。
【００１１】
第２発明の距離測定装置は、第１発明において、前記変調光出力部と前記液晶光学素子とを有するユニットを単一の前記撮像装置に対して複数装備し、各ユニットは、出射光の光軸を前記前方撮影範囲の相互に異なる特定部分内に向けて配置され、前記出射光制御部は、各ユニットの液晶部への印加電圧及び変調光出力部の駆動を個々に制御するものであることを特徴とする。
【００１２】
第２発明によれば、撮像装置の前方撮影範囲において、遠方の被測定物の距離を測定できる特定部分を増大することができる。
【００１３】
第３発明の距離測定装置は、第２発明において、前記出射光制御部は、前記撮像装置から前記特定部分に対応する特定画像部分のみを抽出して該特定画像部分における被測定物の移動方向を解析し、解析により判明した移動先の特定部分に対し該特定部分内に光軸を向けているユニットから光を該特定部分に対応する広がり角で出射するように、各ユニットの液晶部への印加電圧及び変調光出力部の駆動を制御することを特徴とする。
【００１４】
第３発明によれば、撮像画像から被測定物の移動を検出する際の処理時間を短縮しつつ、被測定物の移動に追従して、被測定物の距離の変化を測定することができる。
【００１５】
第４発明の距離測定装置は、第１〜第３発明のいずれかの発明において、前記変調光出力部は、前記出射光制御部により点灯及び消灯を切り替えられて前記変調された光を生成する光源であり、前記出射光制御部は、前記光源を連続点灯状態にして前記出射光を照明光として出射することを特徴とする。
【００１６】
第４発明によれば、出射光を照射光として利用することにより距離測定装置の用途を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】距離測定装置の構造図。
【図２】距離測定装置の制御ブロック図。
【図３】変調光を使用した距離測定方式の説明図。
【図４】出射光ユニットの構造図。
【図５】液晶分子の配向パターンを示す図。
【図６】距離測定装置から出射光の広がり状態と広がり範囲における光の強度分布を示す図。
【図７】監視制御の切替状況を例示する図。
【図８】撮像画像における全体撮像画像と中心撮像画像との位置関係を示す図。
【図９】図７及び図８の説明に基づいて実施される距離測定方法のフローチャート。
【図１０】全体撮像画像内の歩行者の動きに追従して歩行者までの距離を距離測定装置が測定するときの説明図。
【図１１】図１０の説明に基づいて実施される距離測定方式のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１（ａ）及び（ｂ）は距離測定装置１についてそれぞれ前面及び内部構造を示している。距離測定装置１は、自動車に前部に配備されて、自動車前方の被測定物までの距離を算出する。
【００１９】
なお、図１（ａ）の上下方向及び左右方向は、距離測定装置１が自動車に配備されるときの上下及び水平方向に一致している。図１（ｂ）における上下方向及び左右方向は、距離測定装置１が自動車に配備されるときの前後方向及び水平方向に一致している。
【００２０】
距離測定装置１は、後述の各素子をケーシング２内に収容している。ケーシング２の矩形の前壁３には複数の液晶光学素子４及び単一の凸レンズ５の前面が露出している。凸レンズ５の前面は前壁３の中心に配置され、計６つの液晶光学素子４の前面は、凸レンズ５を囲うように、左右及び上下に対称に配置されている。図１（ａ）の各液晶光学素子４に描かれている同心円模様は、無電圧印加時の後述の図５の液晶分子４１の配向を表現したものであり、実際に目に見えるものではない。
【００２１】
図１（ｂ）において、基板１３はケーシング２内を前後に仕切り、基板１４，１５は、基板１３の後ろ側に基板１３に対して平行にそれぞれ前及び後ろの位置関係で配設されている。各出射光ユニット８は、前側の液晶光学素子４と後ろ側の光源部９とを備え、凸レンズ５と共に基板１３の前面に固定される。光源部９は内部に光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）１０をもつ。出射光ユニット８の光源としては、ＬＥＤ１０以外に、例えばＬＤ（Laser Diode）やＳＬＤ（super luminescent diode）を採用することもできる。ＬＥＤ１０が前方に出射した光は液晶光学素子４を経て出射光ユニット８の前方へ出射される。
【００２２】
画像センサ１８は、基板１４の前面に取り付けられ、距離測定装置１の前方から凸レンズ５を介して入射して来る光を受けて、前方範囲の撮影による撮像画像を生成する。凸レンズ５及び画像センサ１８は距離測定装置１においてカメラ（撮像装置）としての機能を果たす。演算装置２０は、ＣＰＵ（central processing unit）を含み、基板１５の前面に取り付けられ、各出射光ユニット８を制御するとともに、画像センサ１８の出力に基づいて被測定物までの距離を測定する。
【００２３】
図２は距離測定装置１における素子間の接続についてのブロック図である。演算装置２０は、液晶制御部２１、光源制御部２２及び距離算出部２３を備える。液晶制御部２１は、各出射光ユニット８の液晶光学素子４に供給する印加電圧を制御する。光源制御部２２は、各出射光ユニット８のＬＥＤ１０を制御して、ＬＥＤ１０のオン（点灯）・オフ（消灯）を制御する。後述の図３において説明する変調光は、光源制御部２２がＬＥＤ１０のオン・オフを制御することにより生成される。
【００２４】
各出射光ユニット８は、それからの出射光の光軸が相互に異なる向きになるように、設定される。
【００２５】
光源制御部２２は、それが属する出射光ユニット８の各ＬＥＤ１０の給電を制御する。ＬＥＤ１０は、給電（オン）時は点灯し、無給電（オフ）時は消灯する。光源制御部２２の役目は、ＬＥＤ１０において変調光を生成すること、及び画像センサ１８の撮影範囲の特定の部位のみに対して狭角で光を出射する時に、対応のＬＥＤ１０のみを点灯して、その他のＬＥＤ１０を消灯することである。
【００２６】
画像センサ１８は、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（complementarray Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子やフォトダイオードを複数並べたイメージセンサから成る。画像センサ１８は各画素ごとに輝度に対応する電荷量を出力する。
【００２７】
距離算出部２３は、飛行時間計測法（ＴＯＦ：Time Of Flight）を使用して、画像センサ１８からの出力に基づいて画像センサ１８の撮影範囲に含まれる被測定物までの距離を算出する。距離算出部２３は、画像センサ１８から１フレーム当たりの各画素の電荷量の合計（該合計は画像センサ１８の受光量に対応する。）の変化に基づいて出射光ユニット８からの出射光に由来する被測定物からの反射光の入射時刻を検出することができる。
【００２８】
図３は、距離算出部２３がＴＯＦを用いて被測定物までの距離を算出する説明図である。図３には、出射光ユニット８から出射する出射光と画像センサ１８の受光強度（各時点の受光量に対応する。）とのタイミングチャートが示されている。
【００２９】
ＬＥＤ１０がオン（点灯）とオフ（消灯）と交互に繰り返されることによりパルス列からなる変調光が生成される。変調光の周波数は、広角時及び狭角時でそれぞれ例えば１０ＭＨｚ及び５ＭＨｚとされる。なお、広角及び狭角については後述する。
【００３０】
画像センサ１８への入射光の受光強度は、出射光ユニット８からの出射光が被測定物に当たって反射して入射する反射光の強度と、背景光由来の反射光の入射強度との重畳となる。画像センサ１８の受光強度は、出射光由来の光の入射期間には前後の受光強度に対して隆起する。
【００３１】
ＴＯＦでは、ＬＥＤ１０における変調光の立ち上がり時（＝出射光ユニット８から出射光の出射開始時）と該出射光が前方の被測定物に当たって反射してきた該出射光由来の反射光の、画像センサ１８への入射開始時との光の位相差から光飛行時間を算出し、光飛行時間に基づいて該被測定物までの距離を算出する。
【００３２】
図４は出射光ユニット８の縦断面図である。ＬＥＤ１０、非球面凸レンズ２５及び液晶光学素子４は共通の光軸４３を有する。非球面凸レンズ２５は、液晶光学素子４とＬＥＤ１０と間に配設され、ＬＥＤ１０からの出射光を、液晶光学素子４の径内に収まるように、つぼめて、液晶光学素子４へ入射させる。
【００３３】
液晶光学素子４は、光軸４３の方向に前側及び後ろ側のガラス基板３０，３１と、ガラス基板３０，３１の内面側に積層された透明電極３２，３３と、透明電極３３の内面側に載設されたプリズムアレイ３５と、プリズムアレイ３５の内面側としての凹凸面側と透明電極３２の間に封入されている液晶部３４とを備えている。液晶部３４の層とプリズムアレイ３５の層とは積層関係になっている。液晶部３４の層の厚さは、透明電極３２とプリズムアレイ３５との間の球状スペーサ（図示せず）により保持される。液晶光学素子４は無色透明である。
【００３４】
プリズムアレイ３５は、中心の凸レンズ状の凸面部３９と、凸面部３９と同心で等ピッチで半径が増大する三角断面の複数の円環状凸部４０とから成る。図示していない配向膜がガラス基板３０側の透明電極３２の上に形成されていてもよい。
【００３５】
液晶光学素子４の製造方法の例を工程順に説明する。ガラス基板３０，３１については、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）の厚さは１５００オングストローム、ガラス板厚は０．７ｍｍ、ガラス材質は無アルカリガラス又はソーダライムガラスとなっている。
【００３６】
プリズムアレイ３５は、いわゆるフレネル状レンズであり、ガラス基板３１上に形成する。プリズムアレイ３５は、例えば、精密金型を用いた反転転写により形成する。ガラス基板３０上に、所定量のアクリル系ＵＶ硬化性樹脂（屈折率：１．５１）を滴下し、その上に、金型を所定位置に置き、厚手の石英等のガラス基板３１の裏側に配置してから、補強した状態でプレスを行う。
【００３７】
ＵＶ硬化性樹脂は、金型パターンの中央部分に精密なディスペンサーを用いて、必要量滴下する。金型内に気泡（５０〜２００μｍ）が残留しないように、時間をかけて気泡を逃がしながら、プレスを少しずつ押し込むことにより、ガラス基板３１と金型パターンとの間に気泡のない状態でＵＶ硬化性樹脂を広げることが可能となる。この時、周囲の気圧は低いことが望ましい。気圧が低いほど、プレスの押込み速度を大きくすることができる。例えば、周囲気圧は２０Ｔｏｒｒである。
【００３８】
プレス後、１分以上放置し、ＵＶ硬化性樹脂を十分に広げてから、ＵＶ硬化性樹脂を硬化させる。照射量は例えば２Ｊ／ｃｍ2である。プレスの圧力は一定とし、プリズムアレイ３５の大きさは主に材料の滴下量で調整する。
【００３９】
プリズムアレイ３５付きガラス基板３１を洗浄機により洗浄する。洗浄は、例えば、アルカリ性洗剤を用いるブラシ洗浄、純粋洗浄、エアブロー、ＵＶ照射、ＩＲ（赤外線）乾燥の順に行う。
【００４０】
ガラス基板３０には、ポリイミド等の配向膜を形成する。配向膜材料は、例えばＴＮ（twisted nematic）やＩＰＳ（In Plane Switching）用に用いられるポリイミド系の材料が選択される。
【００４１】
プリズムアレイ３５付きガラス基板３１上に、ギャップコントロール剤を２〜５ｗｔ％含んだメインシール剤を形成する。
【００４２】
ガラス基板３０には、ギャップコントロール剤を散布する。散布機として、例えば、５０μｍのプラスチックボールを散布する乾式ギャップ散布機を用いる。
【００４３】
次に、ガラス基板３０とプリズムアレイ３５付きガラス基板３１の重ね合わせを行い、プレス機等により一定圧の加圧状態で熱処理してメインシール剤を硬化させる。
【００４４】
液晶部３４を構成する液晶を注入してから、プレスし、余分な液晶を吐き出して、注入口をエンドシール剤で封止する。
【００４５】
封止後、再配向処理を行い、液晶部３４の配向状態を整える。
【００４６】
再配向処理には、界面の液晶分子を界面吸着から解放するための熱エネルギーが必要になる。該熱エネルギーは、おおむね液晶の相転移温度付近又はそれ以上である。液晶分子は、相転移温度付近において配向秩序度が低下する傾向にある。
【００４７】
配向秩序度について、表面凹凸のある界面＞バルク＞表面凹凸のない界面となる。液晶部３４に対してプリズムアレイ３５側には、プリズムアレイ３５の表面凹凸が存在するので、支障なく再配向処理を実施できる。
【００４８】
図５は無電圧印加時の液晶部３４の液晶分子４１の長軸の向きを模式的に示している。図５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ透明電極３２及びプリズムアレイ３５における液晶分子４１の長軸の向きである。液晶部３４の液晶分子４１はプリズムアレイ３５側ではプリズムアレイの各プリズムによって画定される溝に沿って同心円状に配列し、透明電極３２では再配向処理によりプリズムアレイ３５側の液晶配向状態が転写され、同心円状に配列する。この結果、透明電極３２側の液晶分子４１の配向パターンは、図５（ａ）に示されるように、図５（ｂ）の配向パターンと同一になる。
【００４９】
所定電圧が透明電極３２−透明電極３３間に印加されると、液晶分子４１の長軸は、図示は省略しているが、光軸４３に対して平行な方向になる。
【００５０】
液晶光学素子４を構成する各材料の屈折率を述べる。ガラス基板３０，３１及びプリズムアレイ３５は、ガラスの屈折率を有し、屈折率はすべて１．５１である。液晶部３４の屈折率は、電圧印加時では、１．５１で、プリズムアレイ３５の屈折率と同一であり、無電圧印加時では、１．７４で、ガラスの屈折率より大きくなる。
【００５１】
なお、ガラス基板３０，３１の屈折率は液晶光学素子４における光を曲げる角度に全く寄与せず、プリズムアレイ３５のプリズム材料の屈折率と液晶部３４の液晶の屈折率とプリズムアレイ３５の斜角とによっても決まる。液晶の屈折率（常光屈折率と異常光屈折率）は材料を変えることにより比較的自由に選ぶことができる。常光屈折率は１．４８〜１．５３付近の液晶材料が多いので、プリズムアレイ３５の屈折率もそれに近いものが選ばれる。
【００５２】
図４に戻って、光は、２つの材料間の境界を通過する際に、両材料の屈折率が同一であれば、屈折することなく、直進するが、両材料の屈折率が異なっていると、境界面において屈折する。
【００５３】
この結果、所定電圧が透明電極３２−透明電極３３間に印加されている期間では、非球面凸レンズ２５から液晶光学素子４のガラス基板３１に入射した光は、直進経路４７に沿って進み、液晶光学素子４から狭角で出射される（後述の図６（ｂ））。
【００５４】
これに対し、透明電極３２−透明電極３３間に電圧が印加されていない無電圧印加期間では、非球面凸レンズ２５から液晶光学素子４のガラス基板３１に入射した光は、屈折経路４６に沿って進み、すなわち、プリズムアレイ３５と液晶部３４との境界面及び液晶部３４とガラス基板３０との境界面において半径方向外側に広がり、液晶光学素子４から広角で出射される（後述の図６（ａ））。
【００５５】
図６（ａ）及び（ｂ）は前方にそれぞれ広角及び狭角で出射されたときの出射光の模式図である。図６では、出射光ユニット８が左右に１つずつ配備される距離測定装置１についての出射光が示されており、２つの出射光ユニット８は、（ａ）及び（ｂ）においてそれぞれ広角出射及び狭角出射を行っている。
【００５６】
図６（ａ）及び（ｂ）において、出射光ユニット８からの出射光が各到達点で有する強度は点密度による濃淡で示されており、点密度の大きい領域ほど、出射光の到達強度が大きいことを示している。出射光は、出射光ユニット８から出射後、出射点から遠ざかるに連れて、減衰し、遠方の箇所ほど、出射光の到達時の強度は減少する。
【００５７】
各出射光ユニット８からの出射光は、その光軸４３（図４）に沿って進むに連れて、広がっていき、強度が低下する。被測定物までの距離を測定する場合、出射光をその広がり角内で均等強度で出射するとともに、画像センサ１８に入射する時の被測定物からの反射光は所定強度以上を確保する必要がある。
【００５８】
したがって、出射光を広角及び狭角で出射するときに距離測定可能な被測定物までの最大距離をＬ１，Ｌ２とすると、Ｌ１＜Ｌ２となる。また、この理由により、距離測定装置１は、Ｌ１からＬ２までの距離範囲にある被測定物までの距離を測定する場合には、出射光を狭角で出射し、Ｌ１以下の距離範囲にある被測定物までの距離を測定する場合には、出射光を広角で出射する。なお、光軸が被測定物の方へ向いていれば、Ｌ１以下の距離範囲にある被測定物までの距離を、狭角の出射光によっても検出することができる。
【００５９】
例えば出射光の広がり角の広角及び狭角をそれぞれ６０°及び３０°としたときを考えると、ＬＥＤ１０の発光エネルギー量はどちらのときも同一であるとし、単位面積当たりのエネルギー量は広がり角が３０°であるときは、広がり角が６０°であるときの４倍となるので、その分、Ｌ２はＬ１より増大させることができる。
【００６０】
例えば、広角の出射光は１５ｍ（＝Ｌ１）以内の距離測定に使用するものとし、その場合は、変調光の周波数は１０ＭＨｚとする。また、狭角の出射光は３０ｍ（＝Ｌ２）以内までの距離測定に使用するものとし、変調光の周波数は５ＭＨｚとする。
【００６１】
複数の出射光ユニット８から光を広角で同時に出射するとき、各出射光の広がり範囲は、距離Ｌ１内で重ならず、距離Ｌ１の前方において、画像センサ１８の画角に対応する撮影範囲をほぼ隙間なく埋めるように、設定されている。
【００６２】
広がり範囲の重なりを排除する理由は、もし重なると、画像センサ１８に入射する被測定物からの反射光がどの出射光ユニット８の出射光由来のものか不明瞭になり、距離測定の精度が低下する虞があるからである。しかしながら、もし、出射光ユニット８の出射光としての変調光が完全に同期していれば、重なっても支障なく距離の測定が可能であるとともに、重なりにより被測定物からの反射光による画像センサ１８の入射光量が増大するので、Ｌ１を増大することができる。
【００６３】
同様に、複数の出射光ユニット８から光を狭角で同時に出射するとき、各出射光の広がり範囲は、距離Ｌ２内で重ならず、距離Ｌ２の前方において、画像センサ１８の画角に対応する撮影範囲をほぼカバーする（覆う）ように、設定されている。
【００６４】
なお、Ｌ１からＬ２までの距離範囲の被測定物の距離を測定する場合は、典型的には、被測定物の存在する部位の方へ光軸を向けている出射光ユニット８のみから光を狭角で出射するので、画像センサ１８の画角に対応する撮影範囲のほぼ全部をいずれかの出射光ユニット８からの狭角の出射光によりカバーするために、出射光ユニット８の個数を増やして、各出射光ユニット８からの狭角の出射光の広がり範囲が重なっても、距離測定には支障はない。
【００６５】
図７は距離測定装置１における車両前方広角監視と自車線前方監視との切替状況を示し、図８は車両前方広角監視と自車線前方監視とにおいて監視対象となる画像の関係を示している。図９は図７及び図８の説明に従う距離測定方法のフローチャートである。図７〜図９では、距離測定装置１が装備する出射光ユニット８は唯一であると想定している。
【００６６】
液晶制御部２１及び光源制御部２２は、同期してそれぞれ液晶光学素子４の印加電圧及びＬＥＤ１０の給電を制御する。車両前方広角監視と自車線前方監視とには１フレームずつが割り当てられ、車両前方広角監視と自車線前方監視とは、１フレームの周期に相当する時間間隔で交互に切り替えられる。
【００６７】
図８において、全体撮像画像５３は、画像センサ１８の撮影範囲全体を映したものであり、画像センサ１８の上下及び左右の画角に対応する前方範囲の画像となっている。全体撮像画像５３には、自車レーン５６及びその右隣りの隣接レーン５７が映され、前方車５８，５９が自車の前方の自車レーン５６及び隣接レーン５７をそれぞれ走行している。また、歩行者６０が自車レーン５６の左側縁近傍に存在している。
【００６８】
中心撮像画像５４は、出射光ユニット８から出射光を狭角で出射したときの該狭角に等しい画角に対応しかつ中心が出射光の光軸上に存在する前方範囲の画像に相当する。中心撮像画像５４では、自車レーン５６が大きく占め、自車レーン５６の前方車５８の占める割合が増大する。
【００６９】
画像センサ１８には、全体撮像画像５３全体の各画素の輝度データが記憶される。距離算出部２３は、全体撮像画像５３から任意の領域の輝度データを抽出できるようになっている。
【００７０】
図９のフローチャートを参照して、車両前方広角監視及び自車線監視の交互切り替え式の距離測定方法について説明する。
【００７１】
ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ３は車両前方広角監視に対応する処理である。ＳＴＥＰ１では、出射光ユニット８は、液晶制御部２１及び光源制御部２２による制御に従い、全体撮像画像５３の撮影範囲に相当する広がり角である広角で光を出射する。
【００７２】
ＳＴＥＰ２では、距離算出部２３は、画像センサ１８から全体撮像画像５３のデータを取得する。
【００７３】
ＳＴＥＰ３では、距離算出部２３は、全体撮像画像５３に基づいて全体撮像画像５３内の各被測定物を特定し、全体撮像画像５３から被測定物の画像部分を抜き出して、該画像部分に基づいて被測定物からの反射光の検出時刻に基づいて被測定物までの距離を算出する。
【００７４】
距離算出部２３が車両前方広角監視において距離を測定できる被測定物は、自車から所定距離Ｌ１未満の被測定物に限られる。自車から所定距離Ｌ１以上の被測定物は、画像センサ１８に入射した反射光の強度が所定の閾値未満になり、距離の測定が不能になるからである。
【００７５】
ＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ６は自車線前方監視に対応する処理である。ＳＴＥＰ４では、出射光ユニット８は、液晶制御部２１及び光源制御部２２による制御に従い、中心撮像画像５４に相当する広がり角である狭角で光を出射する。
【００７６】
ＳＴＥＰ５では、距離算出部２３は、画像センサ１８から中心撮像画像５４のデータを取得する。
【００７７】
ＳＴＥＰ６では、距離算出部２３は、中心撮像画像５４に基づいて中心撮像画像５４内の各被測定物を特定し、中心撮像画像５４から各被測定物の画像部分を抜き出して、該画像部分に基づいて被測定物からの反射光の検出時刻に基づいて被測定物までの距離を算出する。自車線前方監視時の距離測定では、自車から所定距離Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ１）以内の被測定物について距離測定が可能になる。
【００７８】
図１０は全体撮像画像５３内の歩行者６０の動きに追従して歩行者６０までの距離を距離測定装置１が測定するときの説明図である。図１１は図１０の説明に従う距離測定方式のフローチャートである。図１０及び図１１の距離測定方式では、距離測定装置１は、図１のように、複数の出射光ユニット８を装備することを想定している。
【００７９】
歩行者６０は歩行経路６３に沿って移動する。距離測定装置１は、歩行者６０の移動に合わせて、各時点で歩行者６０の存在方向へ光軸を向ける出射光ユニット８を選択して、該選択した出射光ユニット８から出射光を広角で出射する。そして、距離測定装置１は、全体撮像画像５３における各時点の歩行者６の存在部位としての部分撮像画像６４ａ，・・・，６４ｎを抽出し、抽出した部分撮像画像６４ａ，・・・，６４ｎに基づいて歩行者６までの距離を測定する。なお、以降、部分撮像画像６４ａ，・・・，６４ｎを総称するときは、「部分撮像画像６４」という。
【００８０】
歩行者６０の動きに追従する歩行者６０の距離測定方式では、全体撮像画像５３における歩行者６０の図９の全体撮像画像５３から歩行者６０の存在が認められると、光源制御部２２は、歩行者６０の存在方向へ光軸が向けられている出射光ユニット８を探索し、探索した出射光ユニット８のＬＥＤ１０のみをオンにするとともに、その他の出射光ユニット８のＬＥＤ１０はオフにする。また、液晶制御部２１は、光源制御部２２が探索した出射光ユニット８の液晶光学素子４の印加電圧を無電圧にする。
【００８１】
図１１の被測定物追尾式距離測定方法は一定時間間隔で実行される。ＳＴＥＰ１１では、液晶制御部２１及び光源制御部２２は、全部の出射光ユニット８から出射光を広角で出射させる。これにより、全体撮像画像５３（図８）全体に出射光が均一の強度で照射される。
【００８２】
ＳＴＥＰ１２では、被測定物の追尾機能付きの距離算出部２３は、画像センサ１８から全体撮像画像５３のデータを取得する。
【００８３】
ＳＴＥＰ１３では、距離算出部２３は、ＳＴＥＰ１２で取得したデータに基づいて全体撮像画像５３内に歩行者６０（以下、「被測定物」という。）が存在するか否かを調べ、存在すれば、ＳＴＥＰ１４へ進み、存在しなければ、処理を終了する。
【００８４】
ＳＴＥＰ１４では、距離算出部２３は、全体撮像画像５３内における被測定物の画像部分を検出する。
【００８５】
ＳＴＥＰ１５では、被測定物の画像部分の方向に光軸を向けている出射光ユニット８から光を狭角で出射する。全体撮像画像５３における各部位と距離測定装置１から該部位への方向とは対応関係があるので、全体撮像画像５３における被測定物の画像部分の部位が分かれば、距離測定装置１からの被測定物の方向を検出することができる。
【００８６】
ＳＴＥＰ１６では、距離算出部２３は、被測定物の移動距離が所定値以内か否かを判定し、所定値以内であれば、ＳＴＥＰ１７へ進み、所定値を超えていれば、処理を終了する。例えば、前回、被測定物までの距離が、１０ｍであった被測定物が、今回、１ｍや３０ｍと、極端に変化していることは、常識上、あり得ない。したがって、被測定物の移動距離が所定値を超えるときは、なんらかの問題が生じたと判断して、処理は終了する。被測定物の移動距離が、１ｍ以内等、常識の移動距離として妥当であれば、ＳＴＥＰ１７へ進む。なお、所定値は、車速等に応じて動的に変更することができる。
【００８７】
ＳＴＥＰ１７では、距離算出部２３は、全体撮像画像５３から、ＳＴＥＰ１５で光を出射した出射先の該当部分（図１０の部分撮像画像６４ａ，・・・，６４ｎ前記に相当）のデータを取得する。
【００８８】
ＳＴＥＰ１８では、距離算出部２３は、ＳＴＥＰ１７で取得したデータと、前回の全体撮像画像５３における出射先の相当部分とのマッチング処理を行う。マッチング処理とは、具体的には閾値以上の相関関係が認められる画像部分（被測定物の画像部分）としてのマッチング部分を探索する処理である。
【００８９】
ＳＴＥＰ１８のマッチング処理では、今回の全体撮像画像５３の全体ではなく、今回の全体撮像画像５３のうち、出射先の該当部分に限定して、該該当部分の画像データ内における被測定物のマッチング用データの有無を調べるので、処理時間及び処理負荷を大幅に軽減することができる。
【００９０】
例えば、ＶＧＡ（Video Graphics Array）としての画像センサ１８の画素数（＝全体撮像画像５３の画素数）は６４０×４８０で、検出した被測定物から作成したマッチング用データが４０×１００とする。全画素から検出を行なうと計算回数は、（６４０−４０）×（４８０−１００）＝２２８，０００回となる。これに対し、マッチング用データに被測定物の移動分を加味した検索用データ領域を５０×１２０とすると、計算回数は、（５０−４０）×（１２０−１００）＝２００回となり、演算回数は０．１％以下に削減される。読み出し及び演算回数がそれぞれ削減できるため、被測定物の追従性も向上することが可能である。
【００９１】
ＳＴＥＰ１９では、距離算出部２３は、ＳＴＥＰ１８における探索の結果に基づいてマッチング部分が有るか否かを判定し、有れば、ＳＴＥＰ２０へ進み、無ければ、ＳＴＥＰ２１へ進む。
【００９２】
ＳＴＥＰ２０では、距離算出部２３は、同一の部分撮像画像６４内における被測定物の移動方向を検出する。そして、ＳＴＥＰ１５へ戻る。
【００９３】
ＳＴＥＰ２１では、距離算出部２３は、前回のＳＴＥＰ２０の処理時に検出した移動方向の先側に光軸を向けている出射光ユニット８が有るか否かを判定し、有れば、ＳＴＥＰ２２へ進み、無ければ、処理を終了する。
【００９４】
ＳＴＥＰ２２では、液晶制御部２１及び光源制御部２２は、ＳＴＥＰ２１で、有るとされた出射光ユニット８を、被測定物の対応方向に光軸を向けている出射光ユニット８に設定する。ＳＴＥＰ２２の実行後、ＳＴＥＰ１５へ戻る。
【００９５】
本発明を発明の実施の形態について説明したが、本発明は、説明した発明の実施の形態に限定されることなく、要旨の範囲内で種々に変形して、実施可能である。
【００９６】
例えば、各出射光ユニット８からの出射光を変調光ではなく、連続光とすることにより出射光を照明光として利用することも可能になる。連続光は、ＬＥＤ１０を連続点灯状態にすることにより、生成することができる。その場合、図１１の被測定物追尾式距離測定方法における被測定物の追尾機能を利用すれば、被測定物の移動に合わせて、被測定物を追尾しつつ、被測定物のみを照明光で照らす追尾機能式照明を実現することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１・・・距離測定装置、４・・・液晶光学素子、８・・・出射光ユニット、９・・・光源部（変調光出力部）、１０・・・ＬＥＤ（光源）、１８・・・画像センサ、２１・・・液晶制御部（出射光制御部）、２２・・・光源制御部（出射光制御部）、２３・・・距離算出部、３４・・・液晶部、３５・・・プリズムアレイ（プリズムアレイ部）、４３・・・光軸、５３・・・全体画像、５４・・・中心撮像画像。
【図３】
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【図９】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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