JP5073273B2 - 遠近判定方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、遠近判定方法およびその装置に関し、さらに詳細には、光を物体に照射することにより当該物体が存在する位置の遠近の判定を行う遠近判定方法およびその装置に関する。

従来、自動車などの車両に搭載可能な距離計測システムにおける距離計測の手法としては、例えば、当該距離計測システムに設けられている発光部から測定方向に光を照射し、当該照射した光の反射光を当該距離計測システムの受光部で受光し、光を照射した時間から受光した時間までの時間遅れを検出することにより距離の計測を行うＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ：飛行時間型測定）法が用いられてきた。

こうしたＴＯＦによる距離計測システムによれば、正確な距離計測を行うことが可能となるが、計測の精度は受光部の応答速度による影響を受けるものであった。このため、受光部としてカメラを用いる場合には、高速撮影が可能なカメラを用いる必要があった。

ところが、このような距離計測システムに用いることのできる高速撮影可能なカメラは高価であるため、その製造のためにはコスト高を招来するという問題点があった。

また、距離計測システムの発光部としてレーザー光源を用いる場合には、レーザー発振させるための駆動部が必要になるとともに、測定方向にいる人体への影響を排除するためにレーザー光の出力調整が必要になるなど、その構成や設定が複雑になるといった問題点も指摘されていた。

なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡潔かつ安価な構成により、物体が存在する位置の遠近の判定を行うことができるようにした遠近判定方法およびその装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、物体に対して所定の時間間隔でパルス状に光を照射し、該光の反射光を受光することにより該光を反射した物体との距離の遠近を判定する遠近判定方法において、所定のパターンのパルス状の光を異なる方向より異なるタイミングでそれぞれ照射し、上記異なるタイミングでそれぞれ照射された光の反射光を上記異なるタイミング毎に受光し、上記異なるタイミング毎に受光した反射光の輝度値の差分の絶対値を算出し、上記絶対値に基づいて、上記異なるタイミングでそれぞれ照射された光を反射した物体との距離の遠近を判定するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、物体に対して所定の時間間隔でパルス状に光を照射し、該光の反射光を受光することにより該光を反射した物体との距離の遠近を判定する遠近判定方法において、所定のパターンのパルス状の光を異なる方向より異なるタイミングでそれぞれ照射し、上記異なるタイミングでそれぞれ照射された光の反射光を上記異なるタイミング毎に受光し、上記異なるタイミング毎に受光した反射光を合成し、上記合成した反射光が示す画像の位置と面積と輝度値とを算出し、上記算出結果に基づいて、上記異なるタイミングでそれぞれ照射された光を反射した物体との距離の遠近を判定するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、本発明のうち請求項１または２のいずれか１項に記載の発明において、上記異なるタイミングでそれぞれ照射される光は、上記異なる方向から交互に照射されるようにしたものである。

また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、物体に対して所定の時間間隔でパルス状に光を照射し、該光の反射光を受光することにより該光を反射した物体との距離の遠近を判定する遠近判定装置において、所定のパターンのパルス状の光を異なる方向より異なるタイミングでそれぞれ照射する光照射手段と、上記光照射手段から上記異なるタイミングでそれぞれ照射された光の反射光を上記異なるタイミング毎に受光する受光手段と、上記受光手段が上記異なるタイミング毎に受光した反射光の輝度値の差分の絶対値を算出する算出手段と、上記算出手段が算出した絶対値に基づいて、上記異なるタイミングでそれぞれ照射された光を反射した物体との距離の遠近を判定する判定手段とを有するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、物体に対して所定の時間間隔でパルス状に光を照射し、該光の反射光を受光することにより該光を反射した物体との距離の遠近を判定する遠近判定装置において、所定のパターンのパルス状の光を異なる方向より異なるタイミングでそれぞれ照射する光照射手段と、上記光照射手段から上記異なるタイミングでそれぞれ照射された光の反射光を上記異なるタイミング毎に受光する受光手段と、上記受光手段が上記異なるタイミング毎に受光した反射光を合成する合成手段と、上記合成手段により合成された反射光が示す画像の位置と面積と輝度値とを算出する算出手段と、上記算出手段の算出結果に基づいて、上記異なるタイミングでそれぞれ照射された光を反射した物体との距離の遠近を判定する判定手段とを有するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、本発明のうち請求項４または５のいずれか１項に記載の発明において、上記光照射手段は、上記異なる方向から交互に光を照射するようにしたものである。

本発明は、以上説明したように構成されているので、物体が存在する位置の遠近の判定を簡潔かつ安価な構成により実現することができるようになるという優れた効果を奏する。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による遠近判定方法およびその装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。

図１には、本発明の第１の実施の形態による遠近判定装置のブロック構成説明図が示されている。

本発明の第１の実施の形態による遠近判定装置１０は、制御手段としてマイクロ・コンピュータにより構築される制御部１２によって、その全体の動作の制御を行うように構成されている。

そして、この遠近判定装置１０は、制御部１２の制御により物体１４に対して光を照射する光照射手段であって電球またはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）などの半導体光源などのような各種の光源により構築される２つの発光部１６−１、１６−２と、発光部１６−１、１６−２から光を照射された物体１４の表面において反射された光（反射光）を受光する受光手段であってＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ：電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補性金属酸化膜半導体）などの個体撮像素子またはフォトダイオードを複数並べたイメージセンサにより構築される受光部１８と、後述する制御部１２における処理によって得られた判定結果を示す信号を入力して当該判定結果を表す出力手段であってＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ：陰極線管）などの表示装置や警報音発生装置などにより構築される出力部１９とを有しており、これら発光部１６−１、１６−２、受光部１８および出力部１９が制御部１２に接続されている。なお、この実施の形態においては、本発明の理解を容易にするために、物体１４は球形状を備えているものとして扱うが、物体１４の形状は球形状に限られるものではないことは勿論である。

ここで、発光部１６−１と発光部１６−２とは、物体１４に対して異なる方向から光を照射することができるように、それぞれ異なる位置に配置されている。

また、受光部１８は、発光部１６−１、１６−２により光を照射された物体１４の表面からの反射光を受光することができるように配置されている。こうした受光部１８は、発光部１６−１と発光部１６−２とを結ぶ直線上の中間の位置に配置することが好ましい。

次に、図２を参照しながら制御部１２について説明すると、制御部１２は、発光部１６−１と発光部１６−２とをそれぞれ異なるタイミングで発光させる発光パターンを生成するとともに当該生成した発光パターンに従い物体１４の表面に光を照射するように発光部１６−１と発光部１６−２とを制御する発光パターン制御部２０と、物体１４の表面からの反射光の受光により出力される受光部１８から信号を入力して当該信号に基づいて画像処理を行う画像処理部２２とを有して構成されている。

発光パターン制御部２０は、例えば、図３（ａ）（ｂ）に示すような発光パターン、具体的には、発光部１６−１と発光部１６−２とで点灯している時間間隔と消灯している時間間隔とは同じであるが、点灯と消灯とのタイミングがそれぞれ異なる発光パターンを生成する発光パターン生成部２０ａと、発光パターン生成部２０ａにおいて生成された発光パターンによる点灯および消灯を実行するように発光部１６−１および発光部１６−２の発光動作を制御する発光動作制御部２０ｂとを有して構成されている。

即ち、この発光パターン制御部２０においては、発光パターン生成部２０ａが、２つの発光部１６−１と発光部１６−２とが同時に点灯することなしに交互に点灯と消灯とを繰り返す発光パターン（図３（ａ）に示す発光パターン）と、発光部１６−１と発光部１６−２とが交互に点灯と消灯とを繰り返すが両者同時に点灯している時間をもつ発光パターン（図３（ｂ）に示す発光パターン）とを選択的に生成し、発光動作制御部２０ｂが、発光パターン生成部２０ａで生成した発光パターンにより物体１４に光を照射するように発光部１６−１と発光部１６−２とをそれぞれ制御するようになされている。

ここで、図３（ａ）に示す発光パターン（以下、「第１発光パターン」と適宜に称する。）ならびに図３（ｂ）に示す発光パターン（以下、「第２発光パターン」と適宜に称する。）について詳細に説明する。

まず、第１発光パターンは、発光部１６−１と発光部１６−２とにおいて、それぞれが点灯している時間間隔Ｔ１と消灯している時間間隔Ｔ２とは同じであるが、発光部１６−１が点灯しているときは発光部１６−２は必ず消灯しており、発光部１６−２が点灯しているときは発光部１６−１は必ず消灯していて、発光部１６−１と発光部１６−２とが同時に点灯することはない。発光部１６−１と発光部１６−２とのそれぞれにおいて、連続する時間間隔Ｔ１と消灯している時間間隔Ｔ２と１サイクルとして、第１発光パターンはこのサイクルを繰り返す。

次に、第２発光パターンは、発光部１６−１と発光部１６−２とにおいて、それぞれが点灯している時間間隔Ｔ３と消灯している時間間隔Ｔ４とは同じであるが、時間間隔Ｔ３は時間間隔Ｔ４の２倍の長さの時間間隔を備えている。そして、発光部１６−１と発光部１６−２とのいずれか一方の点灯が開始されてから時間間隔Ｔ３の１／２が経過すると、発光部１６−１と発光部１６−２とのいずれか他方の点灯が開始され、時間間隔Ｔ３の１／２の時間間隔だけ発光部１６−１と発光部１６−２とが同時に点灯する。発光部１６−１と発光部１６−２とのそれぞれにおいて、連続する時間間隔Ｔ３と消灯している時間間隔Ｔ４と１サイクルとして、第２発光パターンはこのサイクルを繰り返す。

なお、第１発光パターンと第２発光パターンとにおいては、いずれの発光パターンでも最初に発光部１６−１が点灯する。

また、画像処理部２２は、発光部１６−１と発光部１６−２とから上記の発光パターンに従って光を照射された物体１４の表面からの反射光の受光により出力される受光部１８から信号を入力して物体１４の画像を生成する画像生成部２２ａと、画像生成部２２ａで生成された画像の輝度値を算出する演算処理部２２ｂと、演算処理部２２ｂで算出された輝度値を用いて物体１４が存在する位置を判定する処理を行う判定処理部２２ｃとを有して構成されている。

そして、判定処理部２２ｃの処理によって得られた判定結果たる物体１４の存在する位置の遠近を示す信号は出力部１９へ出力されて、出力部１９は当該信号に判定結果に応じた処理を行う。

以上の構成において、図４乃至図８を参照しながら遠近判定装置１０の動作について説明する。

なお、遠近判定装置１０における各構成部材の配置としては、図４（ａ）ならびに図５（ａ）に示すように、物体１４に対して左方側に発光部１６−１が配置されるとともに、物体１４に対して右方側に発光部１６−２が配置され、発光部１６−１と発光部１６−２とを結ぶ直線上の中間位置に受光部１８が配置されるものとする

まず、発光パターン生成部２０ａで生成する発光パターンとして、図３（ａ）に示す第１発光パターンを選択した場合について説明する。

この場合には、遠近判定装置１０において、発光パターン生成部２０ａで生成した図３（ａ）に示す第１発光パターンに基づいて、発光動作制御部２０ｂにより発光部１６−１および発光部１６−２の発光動作が制御される。即ち、図３（ａ）に示す第１発光パターンに従って、まず最初のサイクルとして、発光部１６−２は点灯せずに発光部１６−１のみが点灯し、発光部１６−１から物体１４へ向けて光が照射され（図４（ａ）を参照する。）、当該照射された光が物体１４の表面で反射されて受光部１８により受光される。

受光部１８における反射光の受光により受光部１８から出力される信号は、画像生成部２２ａへ入力されて、画像生成部２２ａにより物体１４の画像が生成される。なお、上記のようにして画像生成部２２ａにより生成される画像を、「撮影画像」と適宜に称することとする。

上記のようにして画像生成部２２ａで生成された撮影画像は、発光部１６−２は点灯せずに発光部１６−１のみが点灯して物体１４の左方側のみから光を当てられた場合の画像であるため、物体の右方側に比べて左方側の方が明るい画像となる（図４（ｂ）を参照する。）。

次に、発光部１６−１は点灯せずに発光部１６−２のみが点灯し、発光部１６−２から物体１４へ向けて光が照射され（図５（ａ）を参照する）、当該照射された光が物体１４の表面で反射されて受光部１８により受光される。

受光部１８における反射光の受光により受光部１８から出力される信号は画像生成部２２ａへ入力されて、上記と同様に、画像生成部２２ａにより物体１４の撮影画像が生成されることになるが、画像生成部２２ａで生成された撮影画像は、発光部１６−１は点灯せずに発光部１６−２のみが点灯して物体１４の右方側のみから光を当てられた場合の画像であるため、物体の左方側に比べて右方側の方が明るい画像となる（図５（ｂ）を参照する。）。

遠近判定装置１０においては、上記した第１発光パターンの１サイクルの処理を繰り返し行うことになる。

ここで、画像生成部２２ａで生成された撮影画像は、図６に示すように、物体１４が遠近判定装置１０に近い位置に存在するほど、物体１４の外側部分に高い光量の光が照射されるようになり（図６の位置Ａを参照する。）、物体１４が遠近判定装置１０から遠ざかるほど、物体１４の全体に低い光量の光が照射されるようになる（図６の位置Ｂならびに位置Ｃを参照する。）。

なお、図６においては、図示を簡略化して本発明の理解を容易にするために、物体１４に対して２つの発光部１６−１および発光部１６−２から光が照射されている状態を示している。

上記のようにして画像生成部２２ａで撮影画像が生成されると、演算処理部２２ｂは画像生成部２２ａで生成された画像の輝度値を算出する処理を行う。即ち、演算処理部２２ｂは、生成された撮影画像から各画素における輝度値を算出し、さらに、第１発光パターンの各サイクルにおける発光部１６−１が点灯して発光部１６−２が消灯している場合の撮影画像と発光部１６−１が消灯して発光部１６−２が点灯している場合の撮影画像との各画素における輝度値の差の絶対値をそれぞれ算出する。

そして、判定処理部２２ｃは、演算処理部２２ｂで算出された上記各サイクルにおける輝度値の差の絶対値に基づいて、物体１４が存在する位置の遠近を判定してその判定結果を出力部１９へ出力することになる。

即ち、演算処理部２２ｂで算出される第１発光パターンの各サイクルにおける発光部１６−１が点灯して発光部１６−２が消灯している場合の撮影画像の各画素における輝度値をｆ１とし、演算処理部２２ｂで算出される同じサイクルにおける発光部１６−１が消灯して発光部１６−２が点灯している場合の撮影画像の各画素における輝度値をｆ２とすると、演算処理部２２ｂで算出される同じサイクルにおける撮影画像の各画素における輝度値の差の絶対値は、
｜ｆ１（ｘ、ｙ）−ｆ２（ｘ、ｙ）｜ ・・・ 式１
で表される。

なお、図１９には、受光部１８で連続受光しているときの輝度値のイメージ図が示されている。受光部１８で受光される輝度値には、背景光の輝度値の上に発光部１６−１、１６−２の照射に伴う物体１４からの反射光の輝度値が積み重ねられることになるため、輝度値ｆ１と輝度値ｆ２との差分をとることで背景光の輝度値を取り除き、当該反射光の輝度値を得ることができる。

ここで、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）には、上記の式１により算出された値が大きいほど明るく表現するようにして示された物体１４の画像が示されているが、図７（ａ）は物体１４が遠近判定装置１０に最も近い位置Ａ（図６を参照する。）に存在する場合の画像を示し、また、図７（ｃ）は物体１４が遠近判定装置１０に最も遠い位置Ｃ（図６を参照する。）に存在する場合の画像を示し、また、図７（ｂ）は物体１４が位置Ａと位置Ｃとの中間の位置Ｂ（図６を参照する。）に存在する場合の画像を示している。

これら図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す画像から理解されるように、遠近判定装置１０によれば、物体１４が遠近判定装置１０に近い位置に存在するほど、物体１４に照射される光量が多くなるため輝度値も高くなり、物体１４の左右両側が明るくなり明暗がはっきり形成される。一方、物体１４が遠近判定装置１０に遠い位置に存在するほど、物体１４に照射される光量が減るため輝度値は距離の二乗に反比例して低くなり、画像の明暗はぼやけるようになる。

従って、上記各サイクルにおける輝度値の差の絶対値を評価することにより、物体１４が遠近判定装置１０から遠く離れてた位置に存在しているか、あるいは、物体１４が遠近判定装置１０の近くに存在しているかについての判定を行うことができる。

判定処理部２２ｃは、こうした評価を行って判定の処理を行うものであり、判定処理部２２ｃの処理によって得られた判定結果は出力部１９へ出力されて、出力部１９はその判定結果に応じた処理、例えば、表示装置に物体１４の接近を知らせる表示をしたりする処理、あるいは、警報音発生装置により物体１４の接近を知らせる警報を鳴らしたりする処理を行うものである。

なお、判定処理部２２ｃにおいて、上記各サイクルにおける輝度値の差の絶対値を評価して、物体１４の遠近判定装置１０に対する存在位置の遠近を判定する手法としては、例えば、予め所定の閾値を設定しておき、上記絶対値が当該閾値を超えれば物体１４が遠近判定装置１０の近くに存在していると判定し、一方、上記絶対値が当該閾値を超えなければ物体１４が遠近判定装置１０の遠くに存在していると判定するなどの手法がある。あるいは、判定処理部２２ｃにおいて図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような画像を順次に比較し、その比較結果に基づいて、物体１４が遠近判定装置１０の近くへ接近しているのか、あるいは、物体１４が遠近判定装置１０の遠くへ離れて行くのかを判定するなどの手法も用いることができる。

従って、遠近判定装置１０が自動車などの車両に搭載されている場合などのように、遠近判定装置１０や物体１４が移動するような場合であっても、遠近判定装置１０に対する物体１４の存在位置の遠近を常に判定することが可能となる。

なお、図８には光の入射する角度と輝度との関係が示されているが、発光部１６−１または発光部１６−２から照射された光Ｌ１と、光Ｌ１が物体１４の表面で乱反射する際に形成される法線輝度Ｌ２との関係は、光Ｌ１をＩ_０、法線輝度Ｌ２をＩ、光Ｌ１と法線輝度Ｌ２とのなす角度をθとすると、
Ｉ＝Ｉ_０ｃｏｓθ ・・・ 式２
で表される。

この式２は、ｃｏｓθの値が大きくなるほど、つまり、物体１４に対する光Ｌ１の入射角が鋭角になればなるほど、法線輝度Ｌ２は大きくなることを示している。

物体１４の表面に照射された光Ｌ１は、物体１４が遠近判定装置１０の近くに存在するほど物体１４の表面に対する入射角が小さくなり、輝度法線Ｌ２の値が大きくなるので、物体１４が遠近判定装置１０から近い位置に存在するほど算出される輝度値は大きくなる。

また、物体１４の表面に照射された光Ｌ１は、物体１４が遠近判定装置１０の遠くに存在するほど物体１４の表面に対する入射角が大きくなり、輝度法線Ｌ２の値が小さくなるので、物体１４が遠近判定装置１０から遠い位置に存在するほど算出される輝度値は小さくなる。

次に、発光パターン生成部２０ａで生成する発光パターンとして、図３（ｂ）に示す第２発光パターンを選択した場合について説明する。

この第２発光パターンを選択した場合においても、上記した第１発光パターンを選択した場合と同様にして、遠近判定装置１０に対する物体１４の存在位置を判定することがことができる。

また、第２発光パターンにおいては、時間間隔Ｔ３の１／２の時間間隔だけ発光部１６−１と発光部１６−２とが同時に点灯するので、発光部１６−１と発光部１６−２とが同時に点灯された際の撮影画像を得ることができ、精度の高い物体１４の全体の映像を取得することができる。

次に、図９乃至図１２を参照しながら、本発明による遠近判定装置の第２の実施の形態について説明する。

なお、以下の説明においては、図１乃至図８を参照しながら説明した本発明による遠近判定装置の第１の実施の形態と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略することとする。

この本発明の第２の実施の形態による遠近判定装置３０においては、制御部３２により、発光パターンの各サイクル毎に物体１４の表面の撮影画像をそれぞれ合成して生成される画像たる合成画像の面積、位置および輝度値に基づいて、遠近判定装置３０に対して物体１４が存在する位置の遠近を判定するようになされている（図９を参照する。）。

即ち、この遠近判定装置３０の制御部３２においては、画像処理部３４が、図１０に示すように、画像生成部２２ａで生成された撮影画像を各サイクル毎に合成して合成画像を生成する合成画像生成部３４ａと、合成画像生成部３４ａで生成された合成画像について撮影画像の位置、面積および輝度値を算出する演算処理部３４ｂと、演算処理部３４ｂで算出された位置、面積および輝度値の評価を行って判定の処理を行う判定処理部３４ｃとを有して構成されている。判定処理部３２ｃの処理によって得られた判定結果は出力部１９へ出力されて、出力部１９はその判定結果に応じた処理、例えば、表示装置に物体１４の接近を知らせる表示をしたりする処理、あるいは、警報音発生装置により物体１４の接近を知らせる警報を鳴らしたりする処理を行うものである。

以上の構成において、遠近判定装置３０によれば、遠近判定装置１０と同様に、発光パターンに従って物体１４に向けて発光部１６−１と発光部１６−２とからそれぞれ光Ｌ３と光Ｌ４とが照射され、照射された光Ｌ３と光Ｌ４とが物体１４の表面で反射され、それらの反射光が受光部１８により受光される。

そして、受光部１８における反射光の受光により受光部１８から出力される信号は、画像生成部２２ａへ入力されて、画像生成部２２ａにより物体１４の撮影画像が生成される。

以下、図１１（ａ）（ｂ）ならびに図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照しながら説明するが、これらに表す撮影画像や合成画像は、それらの位置関係、面積の割合ならびに輝度値の程度を概念的に示すものであって、球形状の物体１４の正確な撮影画像や合成画像ではない。

ここで、画像生成部２２ａで生成される撮影画像は、物体１４が遠近判定装置３０の近くの位置、例えば、撮影面Ｐ１上に存在する場合に、発光部１６−２は点灯せずに発光部１６−１のみが点灯して光Ｌ３のみが照射されると、図１１（ａ）に示すように、受光領域の制限に伴い撮影面Ｐ１における左側のわずかの部分にのみ表れることになる。また、画像生成部２２ａで生成される撮影画像は、物体１４が撮影面Ｐ１上に存在する場合に、発光部１６−１は点灯せずに発光部１６−２のみが点灯して光Ｌ４のみが照射されると、図１１（ｂ）に示すように、受光領域の制限に伴い撮影面Ｐ１における右側のわずかの部分にのみ表れることになる。

なお、図９においては、図示を簡略化して本発明の理解を容易にするために、物体１４に対して２つの発光部１６−１および発光部１６−２からそれぞれ光Ｌ３および光Ｌ４が照射されている状態を示している。

上記のようにして生成された図１１（ａ）に示す撮影画像と図１１（ｂ）に示す撮影画像、即ち、物体１４が撮影面Ｐ１上に存在するときの１サイクルの発光パターンにより生成された撮影画像は、合成画像生成部２２ｄにおいて合成され、図１２（ａ）に示す合成画像が生成される。

同様に、物体１４が遠近判定装置３０に対して撮影面Ｐ１よりも遠い位置にある撮影面Ｐ２上に存在する場合には、合成画像生成部２２ｄにより図１２（ｂ）に示す合成画像が生成され、また、物体１４が遠近判定装置３０に対して撮影面Ｐ２よりも遠い位置にある撮影面Ｐ３上に存在する場合には、合成画像生成部２２ｄにより図１２（ｃ）に示す合成画像が生成される。

そして、演算処理部３４ｂは、こうして生成された合成画像について、撮影画像の位置、面積および輝度値を算出する。

ここで、上記した図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す合成画像を比較すると、図１２（ａ）に示す物体１４が遠近判定装置３０に最も近い位置にある撮影面Ｐ１上に存在する場合には、合成画像は撮影面Ｐ１上の左右両端の狭い領域に分割して位置しており、その合成画像の面積は小さく、その一方で、高い輝度値ではっきりと明暗が形成されている。

それに対し、図１２（ｃ）に示す物体１４が遠近判定装置３０に最も遠い位置にある撮影面Ｐ３上に存在する場合には、撮影面Ｐ３において光Ｌ３の照射による撮影画像は光Ｌ４の照射による撮影画像よりも右方側に位置しており、一方、撮影面Ｐ３において光Ｌ４の照射による撮影画像は光Ｌ３の照射による撮影画像よりも左方側に位置しており、両者の位置関係が撮影面Ｐ１における場合とは逆転している。そして、合成画像は撮影面Ｐ３上の中央の広い領域に位置しており、その合成画像の面積は大きく、その一方で、低い輝度値でその明暗はぼんやりしている。

また、図１２（ｂ）に示す物体１４が撮影面Ｐ３と撮影面Ｐ１との間に位置する撮影面Ｐ２上に存在する場合には、撮影面Ｐ２において光Ｌ３の照射による撮影画像は光Ｌ４の照射による撮影画像よりも左方側に位置しており、一方、撮影面Ｐ２において光Ｌ４の照射による撮影画像は光Ｌ３の照射による撮影画像よりも右方側に位置していて、両者の位置関係は撮影面Ｐ１における場合と同様である。そして、合成画像は撮影面Ｐ２上の中央の領域に位置しており、その合成画像の面積は図１２（ｃ）に示す場合よりも小さく、低い輝度値でその明暗はぼんやりしている。

従って、合成画像に関して撮影画像の位置、面積および輝度値を評価することにより、物体１４が遠近判定装置３０から遠く離れてた位置に存在しているか、あるいは、物体１４が遠近判定装置３０の近くに存在しているかについての判定を行うことができる。

判定処理部３４ｃは、こうした評価を行って判定の処理を行うものであり、判定処理部３４ｃの処理によって得られた判定結果は出力部１９へ出力されて、出力部１９はその判定結果に応じた処理、例えば、表示装置に物体１４の接近を知らせる表示をしたりする処理、あるいは、警報音発生装置により物体１４の接近を知らせる警報を鳴らしたりする処理を行うものである。

なお、判定処理部３２ｃにおいて、上記各サイクルにおける合成画像に関して撮影画像の位置、面積および輝度値を評価して、物体１４の遠近判定装置１０に対する存在位置の遠近を判定する手法としては、例えば、予め所定の閾値を設定しておき、上記絶対値が当該閾値を超えれば物体１４が遠近判定装置３０の近くに存在していると判定し、一方、上記絶対値が当該閾値を超えなければ物体１４が遠近判定装置３０の遠くに存在していると判定するなどの手法がある。あるいは、判定処理部３４ｃにおいて図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような合成画像を順次に比較し、その比較結果に基づいて、物体１４が遠近判定装置３０の近くへ接近しているのか、あるいは、物体１４が遠近判定装置３０の遠くへ離れて行くのかを判定するなどの手法も用いることができる。

従って、遠近判定装置３０が自動車などの車両に搭載されている場合などのように、遠近判定装置３０や物体１４が移動するような場合であっても、遠近判定装置３０に対する物体１４の存在位置の遠近を常に判定することが可能となる。

また、遠近判定装置３０においては、発光部１６−１と発光部１６−２とに照射される光の波長を異ならせるようにすると、光Ｌ３の照射による撮影画像の位置と光Ｌ４の照射による撮影画像の位置とをより確実に識別することが可能になり、より精度の高い判定を行うことが可能になる。

なお、上記した実施の形態においては、以下の（１）乃至（３）に説明するように変形してもよい。

（１）上記した実施の形態においては、２つの発光部により物体に対して光を照射したが、これに限られるものでないことは勿論であり、発光部を３つ以上設けるようにしてもよい。このように発光部の設置数を増加すると、判定の精度を向上することができる。

例えば、図１３に示すように、発光部１６−１および発光部１６−２に加えて、発光部として発光部１６−１の左方側に発光部１６−３を設けるとともに、発光部１６−２の右方側に発光部１６−４を設けるようにしてもよい。

このように発光部を４つ設けた遠近判定装置においては、受光部１８に最も近い位置Ａに存在する物体１４では、４つある発光部から出射された光のうち、発光部１６−１および発光部１６−２から出射された光のみが物体１４に照射されるが、受光部１８に対して位置Ａよりも遠い位置Ｂや位置Ｃにある物体１４には、４つある発光部から出射された光が全て照射され、輝度値の違いなどによって精度の高い遠近の判定が可能となる。即ち、この輝度値の違いによる判定に際しては、より多くの発光部から光が照射されることによって様々な発光パターンの撮影画像を生成することができるので、物体１４の存在する位置をより高精度で判定することができるようになる。

また、図１４に示すように、８個の発光部１６−１〜１６−８を直線上に配置するようにしてもよい。

こうした８個の発光部１６−１〜１６−８を備えた遠近判定装置のように、多数の発光部を備えた遠近判定装置においては、物体１４に対して発光部を１つずつ順に点灯するようにした発光パターンとしてもよいが、図１５乃至図１８に示すように、複数の発光部を任意に組み合わせて点灯・消灯させる発光パターンのようにしてもよい。このようにすると、例えば、図１６や図１７に示すように、同時並行的に複数の場所に分かれて存在する物体１４の遠近を同時に判定することができるようになるため、発光部を一つずつ点灯させる場合と比較すると処理時間の短縮化を図ることができ、また、物体１４の遠近を判定可能な領域も拡大することができる。

なお、図１８は８個の発光部１６−１〜１６−８を全て点灯させた状態を示しているが、このように全ての発光部を点灯させる場合には、全ての発光部の点灯または消灯以外の状態で発光部が点灯または消灯する発光パターンを用いればよい。

（２）上記した実施の形態においては、物体１４が球形状の場合について説明したが、これに限られるものでないことは勿論であり、物体１４の形状は任意のものでよい。また、物体１４の数も１個あるいは３個に限られるものではなく、本発明による遠近判定装置は任意の数の物体の遠近を判定することができる。

（３）上記した実施の形態ならびに上記した（１）および（２）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、自動車の走行時における障害物検出の用途、防犯システムにおける侵入者検出の用途、ロボットにおける障害物検知や物体検知などの各種の分野に利用することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態による遠近判定装置のブロック構成説明図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態による遠近判定装置の制御部のブロック構成説明図である。 図３（ａ）（ｂ）は、発光パターンを示すタイミングチャートである。 図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態による遠近判定装置において一方の発光部が点灯した状態を示す説明図であり、図４（ｂ）は、一方の発光部が点灯した際の物体の撮影画像を示す説明図である。 図５（ａ）は、本発明の第１の実施の形態による遠近判定装置において他方の発光部が点灯した状態を示す説明図であり、図５（ｂ）は、他方の発光部が点灯した際の物体の撮影画像を示す説明図である。 図６は、遠近の異なる位置にある物体が２つの発光部から光を照射された状態を示す説明図である。 図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態による遠近判定装置の動作を説明するための説明図である。 図８は、光の入射する角度と輝度との関係を示す説明図である。 図９は、本発明の第２の実施の形態による遠近判定装置のブロック構成説明図である。 図１０は、本発明の第２の実施の形態による遠近判定装置の制御部のブロック構成説明図である。 図１１（ａ）（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態による遠近判定装置の動作を説明するための説明図である。 図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態による遠近判定装置の動作を説明するための説明図である。 図１３は、本発明による遠近判定装置の変形例を示す説明図である。 図１４は、本発明による遠近判定装置の変形例を示す説明図である。 図１５は、本発明による遠近判定装置の変形例を示す説明図である。 図１６は、本発明による遠近判定装置の変形例を示す説明図である。 図１７は、本発明による遠近判定装置の変形例を示す説明図である。 図１８は、本発明による遠近判定装置の変形例を示す説明図である。 図１９は、受光部で連続受光しているときの輝度値のイメージ図である。

符号の説明

１０、３０ 遠近判定装置
１２、３２ 制御部
１４ 物体
１６−１、１６−２、１６−３、１６−４、１６−５、１６−６、１６−７、１６−８ 発光部
１８ 受光部
１９ 出力部
２０ 発光パターン制御部
２０ａ 発光パターン生成部
２０ｂ 発光動作制御部
２２、３４ 画像処理部
２２ａ 画像生成部
２２ｂ、３４ｂ 演算処理部
２２ｃ、３４ｃ 判定処理部
３２ａ 合成画像生成部

Claims (6)

1. 物体に対して所定の時間間隔でパルス状に光を照射し、該光の反射光を受光することにより該光を反射した物体との距離の遠近を判定する遠近判定方法において、
   所定のパターンのパルス状の光を異なる方向より異なるタイミングでそれぞれ照射し、
   前記異なるタイミングでそれぞれ照射された光の反射光を前記異なるタイミング毎に受光し、
   前記異なるタイミング毎に受光した反射光の輝度値の差分の絶対値を算出し、
   前記絶対値に基づいて、前記異なるタイミングでそれぞれ照射された光を反射した物体との距離の遠近を判定する
   ことを特徴とする遠近判定方法。
2. 物体に対して所定の時間間隔でパルス状に光を照射し、該光の反射光を受光することにより該光を反射した物体との距離の遠近を判定する遠近判定方法において、
   所定のパターンのパルス状の光を異なる方向より異なるタイミングでそれぞれ照射し、
   前記異なるタイミングでそれぞれ照射された光の反射光を前記異なるタイミング毎に受光し、
   前記異なるタイミング毎に受光した反射光を合成し、
   前記合成した反射光が示す画像の位置と面積と輝度値とを算出し、
   前記算出結果に基づいて、前記異なるタイミングでそれぞれ照射された光を反射した物体との距離の遠近を判定する
   ことを特徴とする遠近判定方法。
3. 請求項１または２のいずれか１項に記載の遠近判定方法において、
   前記異なるタイミングでそれぞれ照射される光は、前記異なる方向から交互に照射される
   ことを特徴とする遠近判定方法。
4. 物体に対して所定の時間間隔でパルス状に光を照射し、該光の反射光を受光することにより該光を反射した物体との距離の遠近を判定する遠近判定装置において、
   所定のパターンのパルス状の光を異なる方向より異なるタイミングでそれぞれ照射する光照射手段と、
   前記光照射手段から前記異なるタイミングでそれぞれ照射された光の反射光を前記異なるタイミング毎に受光する受光手段と、
   前記受光手段が前記異なるタイミング毎に受光した反射光の輝度値の差分の絶対値を算出する算出手段と、
   前記算出手段が算出した絶対値に基づいて、前記異なるタイミングでそれぞれ照射された光を反射した物体との距離の遠近を判定する判定手段と
   を有することを特徴とする遠近判定装置。
5. 物体に対して所定の時間間隔でパルス状に光を照射し、該光の反射光を受光することにより該光を反射した物体との距離の遠近を判定する遠近判定装置において、
   所定のパターンのパルス状の光を異なる方向より異なるタイミングでそれぞれ照射する光照射手段と、
   前記光照射手段から前記異なるタイミングでそれぞれ照射された光の反射光を前記異なるタイミング毎に受光する受光手段と、
   前記受光手段が前記異なるタイミング毎に受光した反射光を合成する合成手段と、
   前記合成手段により合成された反射光が示す画像の位置と面積と輝度値とを算出する算出手段と、
   前記算出手段の算出結果に基づいて、前記異なるタイミングでそれぞれ照射された光を反射した物体との距離の遠近を判定する判定手段と
   を有することを特徴とする遠近判定装置。
6. 請求項４または５のいずれか１項に記載の遠近判定装置において、
   前記光照射手段は、前記異なる方向から交互に光を照射する
   ことを特徴とする遠近判定装置。