JP6766071B2 - 車両用画像取得装置およびそれを備えた車両 - Google Patents

車両用画像取得装置およびそれを備えた車両 Download PDF

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Description

本開示は、車両用画像取得装置およびそれを備えた車両に関する。
特許文献１には、いわゆるＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサである車両用距離画像データ生成装置が開示されている。このようなＴＯＦセンサにおいては、自車両前方の近傍から遠方までの広範囲を撮像する場合に、自車両前方に所定周期でパルス光を投光し、当該パルス光の投光からパルス光の反射光を撮像手段により受光するまでの時間を可変させて撮像を行うことで、物体までの距離を表す距離画像データを生成している。
日本国特開２００９−２５７９８３号公報
特許文献１に記載のようなＴＯＦセンサでは、パルス光の発光から反射光の受光までの時間を可変させて繰り返し撮像しているため、自車両前方の広範囲を撮像するために時間がかかってしまう。また、ＴＯＦセンサに用いられる投光手段や撮像手段を自車両近傍から遠方までの広範囲の撮影に対応可能とするために、光源やレンズの構成が複雑化する。また、これを解消するために、遠距離用の光学系と近距離用の光学系の２つ（あるいはそれ以上）でセンサ用光源を構成した場合、コスト増となる。
本開示の目的は、自車両前方の広範囲を撮影可能であるとともに、コストを抑えることができる車両用画像取得装置およびそれを備えた車両を提供することにある。
上記目的を達成するため、本開示の車両用画像取得装置は、
所定方向にパルス光を発光する発光部と、
ターゲット距離領域に応じて設定される撮像タイミングで前記ターゲット距離領域から帰ってくる反射光を撮像し、ターゲット距離の異なる複数の撮像画像を取得する画像取得部と、
前記パルス光の発光周期および前記撮像タイミングを制御するタイミング制御部と、
を備え、
前記発光部は、近傍照射用の第一の光源と、遠方照射用の第二の光源と、を含み、
前記画像取得部は、前記第一の光源および前記第二の光源によりそれぞれ照射された範囲を撮像する単一のカメラから構成されている。
上記構成によれば、近距離用光源と遠距離用光源とを別途設け、各光源による照射範囲を単一のカメラで撮像することにより、自車両前方の広範囲を撮影可能であるとともに、コストを抑えることができる。
前記第一の光源は車両の左右ヘッドランプの一方に搭載され、前記第二の光源は前記左右ヘッドランプの他方に搭載されていても良い。
上記構成によれば、左右ヘッドランプを用いた簡便な構成で車両前方の広範囲の撮像を行うことができる。
前記単一のカメラは、前記第一の光源により照射され近傍範囲から反射された光の反射時間経過後にシャッタを開閉することで前記近傍範囲の画像を撮像するとともに、前記第二の光源により照射され遠方範囲から反射された光の反射時間経過後にシャッタを開閉することで前記遠方範囲の画像を撮像しても良い。
上記構成によれば、単一のカメラで広範囲を高精度かつ高速に撮像することができる。
前記第一の光源と前記第二の光源とが順に切り替えて発光され、
前記単一のカメラは、近傍範囲からの反射光の反射時間経過後および遠方範囲からの反射光の反射時間経過後にそれぞれシャッタを開閉しても良い。
前記第一の光源と前記第二の光源とが同時に発光され、
前記単一のカメラは、近傍範囲からの反射光の反射時間経過後および遠方範囲からの反射光の反射時間経過後にそれぞれシャッタを開閉しても良い。
これらの構成により、単一のカメラで広範囲の撮像画像を取得することができる。
また、上記目的を達成するため、本開示の別の例の車両用画像取得装置は、
所定方向にパルス光を発光する発光部と、
ターゲット距離領域に応じて設定される撮像タイミングで前記ターゲット距離領域から帰ってくる反射光を撮像し、ターゲット距離の異なる複数の撮像画像を取得する画像取得部と、
前記パルス光の発光周期および前記撮像タイミングを制御するタイミング制御部と、
を備え、
前記発光部は、単一の光源から構成され、
前記画像取得部は、前記単一の光源により照射された領域のうち近傍範囲を撮像する第一のカメラと、前記単一の光源により照射された領域のうち遠方範囲を撮像する第二のカメラとを含み、
前記第一のカメラおよび前記第二のカメラは、前記単一の光源の発光と同期して撮像を行う。
上記構成によれば、自車両前方の広範囲を撮影可能であるとともに、コストを抑えることができる。また、近距離画像と遠距離画像とを同時に撮像することができる。
前記第一のカメラは、前記単一の光源により照射され前記近傍範囲から反射した光の反射時間経過後にシャッタを開閉することで前記近傍範囲の画像を撮像し、
前記第二のカメラは、前記単一の光源により照射され前記遠方範囲から反射した光の反射時間経過後にシャッタを開閉することで前記遠方範囲の画像を撮像しても良い。
上記構成によれば、単一の光源でも広範囲を高精度かつ高速に撮像することができる。
また、本開示の車両は、上記に記載の車両用画像取得装置を備えている。
上記構成によれば、例えば自動運転システムを搭載した車両における安全性を高めることができる。
本開示によれば、自車両前方の広範囲を撮影可能であるとともに、コストを抑えることができる車両用画像取得装置およびそれを備えた車両を提供することができる。
本実施形態の障害物検出装置の構成を示すブロック図である。 各ターゲット距離領域を撮像する際の、発光部の動作（発光動作）とゲートの動作（カメラゲート動作）との時間的な関係を示す図である。 自車両前方の異なる位置に４つの異なる物体が存在している状況を示す図である。 撮像領域の一部がオーバーラップする状態を示す図である。 各物体に対応する画素の時間的な輝度変化を示す模式図である。 実施例１に係る画像取得装置の構成を示すブロック図である。 図７の画像取得装置が備える光源による照射範囲および画像取得部による撮影範囲を示す図である。 実施例１に係る画像取得処理を示す図である。 実施例２に係る画像取得処理を示す図である。 実施例３に係る画像取得装置の構成を示すブロック図である。 実施例３に係る画像取得処理を示す図である。
以下、本実施形態の一例について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、車両用画像取得装置を適用した本実施形態に係る障害物検出装置の構成を示すブロック図である。図２は、各ターゲット距離領域を撮像する際の、発光部の動作（発光動作）とゲートの動作（カメラゲート動作）との時間的な関係を示す模式図である。
図１に示されるように、車両Ｖ（自車両）に設けられる障害物検出装置１は、画像取得装置２と、画像処理部（距離画像データ生成部）３と、物体認識処理部４と、判断部１０とを備えている。
画像取得装置２は、発光部５と、対物レンズ６と、光増倍部７と、高速度カメラ（画像取得部）８と、タイミングコントローラ（タイミング制御部）９とを備えている。
発光部５は、例えば、車両Ｖの前端部に配置した近赤外線ＬＥＤである。図２に示されるように、発光部５は、タイミングコントローラ９から出力されるパルス信号に応じて、所定の発光時間ｔＬ（例えば、５ｎｓ）の間、所定方向（例えば、車両Ｖの前方）にパルス光を出射する。発光部５から照射されるパルス光の発光周期ｔＰは、例えば、１０μｓ以下の間隔とする。
対物レンズ６は、例えば、車両Ｖ前方の所定範囲を撮像できる画角とするように設定された光学系であって、物体からの反射光を受光する。対物レンズ６は、発光部５と近接して配置されていても良く、離隔して配置されていても良い。
光増倍部７は、ゲート７ａとイメージインテンシファイア７ｂとを備えている。
ゲート７ａは、タイミングコントローラ９からの開閉指令信号に応じて開閉する。本実施形態では、ゲート７ａの開放時間（ゲート時間）ｔＧを、発光時間ｔＬと同じ５ｎｓとしている。ゲート時間ｔＧは、領域１から領域ｎまでの全撮像領域における各領域（ターゲット距離領域）の撮像対象長さ（撮像対象深さ）に比例する。ゲート時間ｔＧを長くするほど各領域の撮像対象長さは長くなる。撮像対象長さは、光速度×ゲート時間ｔＧから求められ、本実施形態では、ゲート時間ｔＧ＝５ｎｓとしているため、撮像対象長さは、「光速度（約３×１０８ｍ／ｓ）×ゲート時間（５ｎｓ）」より、１．５ｍとなる。
イメージインテンシファイア７ｂは、極微弱な光（物体からの反射光等）を一旦電子に変換して電気的に増幅し、再度蛍光像に戻すことで光量を倍増してコントラストのついた像を見るためのデバイスである。イメージインテンシファイア７ｂにより増幅された光は高速度カメラ８のイメージセンサに導かれる。
高速度カメラ８は、タイミングコントローラ９からの指令信号に応じて、光増倍部７から発せられた像を撮像し、取得した撮像画像を画像処理部３へ出力する。本実施形態では、解像度６４０×４８０（横：縦）、輝度値１〜２５５(２５６段階)、１００ｆｐｓ以上のカメラを用いている。
タイミングコントローラ９は、高速度カメラ８により撮像される撮像画像が、狙った撮像領域であるターゲット距離領域から帰ってくる反射光のタイミングとなるように、発光部５の発光開始時点からゲート７ａを開くまでの時間であるディレイ時間ｔＤ（図２では、ｔＤｎ，ｔＤｎ＋１）を設定し、ディレイ時間ｔＤに応じた開閉指令信号を出力することで、撮像タイミングを制御する。つまり、ディレイ時間ｔＤは、車両Ｖからターゲット距離領域までの距離（撮像対象距離）を決める値である。ディレイ時間ｔＤと撮像対象距離との関係は、以下の式（１）から求められる。
撮像対象距離＝光速度（約３×１０８ｍ／ｓ）×ディレイ時間ｔＤ／２ ・・・式（１）
タイミングコントローラ９は、ターゲット距離領域が車両Ｖの前方（遠方）へと連続的に離れるように、ディレイ時間ｔＤを所定間隔（例えば、１０ｎｓ）ずつ長くすることで、高速度カメラ８の撮像範囲を車両Ｖの前方側へ変化させる。なお、タイミングコントローラ９は、ゲート７ａが開く直前に高速度カメラ８の撮像動作を開始させ、ゲート７ａが完全に閉じた後に撮像動作を終了させる。
タイミングコントローラ９は、設定された所定のターゲット距離領域（領域１、領域２、…、領域ｎの各領域）毎に複数回の発光および露光を行うよう発光部５、ゲート７ａおよび高速度カメラ８を制御する。高速度カメラ８が受光した光は電荷に変換され、複数回の発光および露光を繰り返すことで蓄積される。所定の電荷蓄積時間ごとに得られる１枚の撮像画像をフレームと呼ぶ。なお、高速度カメラ８は、ターゲット距離領域ごとに１枚（１フレーム）ずつ撮像画像を取得しても良く、あるいは各ターゲット距離領域において複数の撮像画像（数フレーム）を取得しても良い。このようにして、高速度カメラ８は、ターゲット距離領域の異なる複数の撮像画像を取得し、取得した複数の撮像画像を画像処理部３へ出力する。
画像処理部３は、高速度カメラ８により撮像された全撮像領域の撮像画像における同一画素の輝度に基づいて、画素毎の物体（対象物）までの距離を表す距離画像データを生成し、生成した距離画像データを物体認識処理部４へ出力する。
物体認識処理部４は、距離画像データに含まれる物体を特定する。物体の特定方法は、パターンマッチング等、周知の技術を用いることができる。
判断部１０は、物体認識処理部４により特定された物体（人、自動車、標識等）と自車両（車両Ｖ）との関係（距離、方向等）を判断する。
次に、本実施形態に係る画像取得の作用を説明する。
［画像取得作用］
タイミングコントローラ９は、高速度カメラ８により撮像される撮像画像が、所定のターゲット距離領域から帰ってくる反射光のタイミングとなるように、ディレイ時間ｔＤを設定し、高速度カメラ８の撮像タイミングを制御する。ターゲット距離領域に物体が存在している場合、発光部５から出射された光がターゲット距離領域から戻ってくる時間は、車両Ｖとターゲット距離領域との間の距離（撮像対象距離）を光が往復する時間となるため、ディレイ時間ｔＤは、撮像対象距離と光速度から求めることができる。
上記方法で得られた高速度カメラ８の撮像画像において、ターゲット距離領域に物体が存在する場合、当該物体の位置に対応する画素の輝度値データは、反射光の影響を受け、他の画素の輝度値データよりも高い値を示す。これにより、各画素の輝度値データに基づいて、ターゲット距離領域に存在する物体との距離を求めることができる。
図３は、車両Ｖの前方の異なる位置に４つの物体Ａ〜Ｄが存在している状況を示している。物体Ａは傘をさした人物であり、物体Ｂは対向車線側のバイクであり、物体Ｃは歩道側の樹木であり、物体Ｄは対向車線側の車両（対向車）である。車両Ｖと各物体との距離の関係は、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄとする。
このとき、本実施形態では、１つの物体からの反射光が連続する複数の撮像領域における撮像画像の画素に反映されるように、撮像領域の一部をオーバーラップさせている。すなわち、図４に示すように、撮像対象距離をＢ１→Ｂ２→Ｂ３→…と連続的に変化させながら撮像する際、撮像領域の撮像対象長さＡよりも撮像対象距離の増加量（Ｂ２−Ｂ１）を短くすることで、撮像領域の一部がオーバーラップしながら変化するように撮像対象距離の増加量を設定している。
図５は、各物体に対応する画素の時間的な輝度変化を示している。
撮像領域の一部をオーバーラップさせることで、図５に示されるように、連続する複数の撮像画像における同一画素の輝度値は、徐々に増加し、各物体Ａ〜Ｄの位置でピークとなった後は徐々に小さくなる三角波状の特性を示す。このように、１つの物体からの反射光が複数の撮像画像に含まれるようにすることで、画素の時間的な輝度変化が三角波状となるため、当該三角波状のピークと対応する撮像領域を当該画素における車両Ｖから各物体（被写体）Ａ〜Ｄまでの距離とすることで、検出精度を高めることができる。
なお、上記実施形態に係る画像取得装置２を備えた障害物検出装置１を、いわゆるＡＨＢ（オートマチック・ハイビーム）システムやＡＤＢ（アダプティブ・ドライビング・ビーム）システムの配光制御に用いることができる。障害物検出装置１を車両Ｖに搭載される他のカメラセンサと併用することで、例えば、画像取得装置２にて得られたターゲット距離領域の異なる複数の撮像画像から車両Ｖ前方の物体の有無および距離を検出するとともに、他のカメラセンサで車両Ｖ前方の映像を取得する。カメラセンサで取得された映像の中の各光点の距離を画像取得装置２で取得した撮像画像から求め、各光点の距離、輝度、形状（光点とその周辺の形状）、時系列変化等から当該光点が車両か否かを判別することができる。このように、画像取得装置２と他のカメラセンサを併用することで、特に遠方の車両の検知を高精度かつ高速に行うことができ、ＡＨＢシステムやＡＤＢシステムの配光制御を好適に行うことができる。
［実施例１］
図６は、実施形態１に係る画像取得装置の構成を示すブロック図である。図７は、図６の画像取得装置が備える光源による照射範囲および画像取得部による撮影範囲を示す図である。
図６に示されるように、実施例１に係る障害物検出装置１０１は、画像取得装置１０２と、画像処理部（距離画像データ生成部）１０３と、物体認識処理部１０４と、判断部１１０とを備えている。画像取得装置１０２は、近傍照射用ランプ（第一の光源）１０５Ａと、遠方照射用ランプ（第二の光源）１０５Ｂと、ランプ制御部１０６と、カメラ（画像取得部）１０８と、タイミングコントローラ１０９とを備えている。
近傍照射用ランプ１０５Ａは、例えば、車両の前端部の右側ヘッドランプ内に搭載された近赤外線ＬＥＤである。近傍照射用ランプ１０５Ａは、タイミングコントローラ１０９から出力されランプ制御部１０６を介して伝達されるパルス信号に応じて、所定の発光時間ｔＬおよび発光周期ｔＰでパルス光を出力する。図７に示すように、近傍照射用ランプ１０５Ａの照射範囲１００Ａは自車両前方の０〜１００ｍ程度であって、近傍照射用ランプ１０５Ａの光軸を中心に例えば左右±２０〜９０度の範囲である。
遠方照射用ランプ１０５Ｂは、例えば、車両の前端部の左側ヘッドランプ内に搭載された近赤外線ＬＥＤである。遠方照射用ランプ１０５Ｂは、タイミングコントローラ１０９から出力されランプ制御部１０６を介して伝達されるパルス信号に応じて、所定の発光時間ｔＬおよび発光周期ｔＰでパルス光を出力する。図７に示すように、遠方照射用ランプ１０５Ｂの照射範囲１００Ｂは自車両前方の０〜２００ｍ程度であって、遠方照射用ランプ１０５Ｂの光軸を中心に例えば左右±５〜１０度の範囲である。
カメラ１０８は、タイミングコントローラ１０９からの指令信号に応じて、パルス光の反射光を撮像し、撮像画像を画像処理部１０３へ出力する。なお、本実施例では、図１に図示されている対物レンズおよび光増倍部もカメラ１０８に含まれるものとする。カメラ１０８は、図７に示すように、近傍照射用ランプ１０５Ａの照射範囲１００Ａと遠方照射用ランプ１０５Ｂの照射範囲１００Ｂとの双方を含む範囲１００Ｃからの反射光を撮像可能である。
図８は、実施例１に係る画像取得処理を示す図である。
まず、処理ｆにおいて、タイミングコントローラ１０９は、遠方照射用ランプ１０５Ｂを発光させ、遠方照射用ランプ１０５Ｂの照射範囲１００Ｂに含まれる遠方領域（例えば、１００〜２００ｍの領域における所定の距離領域）からの反射光の反射時間ｔＤ２経過後にカメラ１０８のシャッタ（ゲート）を開閉する。この処理ｆにおいては、自車両遠方の物体（例えば、歩行者Ｍ２）からの反射光Ｌ２が受光される一方、自車両近傍の物体（例えば、歩行者Ｍ１）に反射した光Ｌ１はカメラ１０８のシャッタが開放された時にはカメラ１０８を通り過ぎているため受光されない。
次に、処理ｆ+１において、タイミングコントローラ１０９は、近傍照射用ランプ１０５Ａを発光させ、近傍照射用ランプ１０５Ａの照射範囲１００Ａに含まれる近傍領域（例えば、０〜１００ｍの領域における所定の距離領域）からの反射光の反射時間ｔＤ１経過後にカメラ１０８のシャッタを開閉する。この処理ｆ＋１においては、近傍の歩行者Ｍ１からの反射光Ｌ１が受光される一方、遠方の歩行者Ｍ２に反射した光Ｌ２はカメラ１０８のシャッタが開放された時にはカメラ１０８に到達していないため受光されない。
次に、処理ｆ+２において、タイミングコントローラ１０９は、遠方照射用ランプ１０５Ｂを再び発光させ、遠方領域からの反射光の反射時間ｔＤ２＋１経過後にカメラ１０８のシャッタ（ゲート）を開閉する。処理ｆと同様に、処理ｆ＋２では、遠方の歩行者Ｍ２からの反射光Ｌ２が受光される一方、近傍の歩行者Ｍ１からの反射光Ｌ１は受光されない。
次に、処理ｆ+３において、タイミングコントローラ１０９は、近傍照射用ランプ１０５Ａを再び発光させ、近傍領域からの反射光の反射時間ｔＤ１＋１経過後にカメラ１０８のシャッタ（ゲート）を開閉する。処理ｆ＋１と同様に、処理ｆ＋３においては、近傍の歩行者Ｍ１からの反射光Ｌ１が受光される一方、遠方の歩行者Ｍ２からの反射光Ｌ２は受光されない。
処理ｆ+４〜ｆ+ｎにおいても、同様に、タイミングコントローラ１０９は、遠方照射用ランプ１０５Ｂと近傍照射用ランプ１０５Ａとからの照射を順次切り替えつつ、反射時間ｔＤ２およびｔＤ１を徐々に長くするような撮像タイミングでカメラ１０８により撮像を行う。これにより、カメラ１０８は、ターゲット距離領域の全範囲の撮像画像を取得することができる。なお、画像処理部１０３は、カメラ１０８により取得された全撮像範囲の撮像画像を合成することで距離画像データを生成する。
以上説明した実施例１の画像取得装置１０２によれば、以下に列挙する効果を奏する。
（１）画像取得装置１０２は、近傍照射用ランプ１０５Ａと、遠方照射用ランプ１０５Ｂと、近傍照射用ランプ１０５Ａおよび遠方照射用ランプ１０５Ｂによりそれぞれ照射された範囲を撮像する単一のカメラ１０８と、を備えている。このように、近距離用のランプ１０５Ａと遠距離用のランプ１０５Ｂとを別途設け、各ランプ１０５Ａ，１０５Ｂによる照射範囲を単一のカメラ１０８で撮像する構成とすることで、ランプ（特に、レンズや配光制御機構）の構成の複雑化を抑えることができる。そのため、自車両前方の広範囲を撮影可能であるとともに、装置コストを抑えることができる。
（２）近傍照射用ランプ１０５Ａは車両の左右ヘッドランプの一方に搭載され、遠方照射用ランプ１０５Ｂは左右ヘッドランプの他方に搭載されていることが好ましい。この構成によれば、左右ヘッドランプを用いた簡便な構成で車両前方の広範囲の撮像を行うことができる。
（３）カメラ１０８は、近傍照射用ランプ１０５Ａにより照射され近傍範囲から反射された光の反射時間ｔＤ１経過後にシャッタを開閉することで近傍範囲の画像を撮像するとともに、遠方照射用ランプ１０５Ｂにより照射され遠方範囲から反射された光の反射時間ｔＤ２経過後にシャッタを開閉することで遠方範囲の画像を撮像することが好ましい。この構成によれば、単一のカメラ１０８で広範囲を高精度かつ高速に撮像することができる。
（４）近傍照射用ランプ１０５Ａと遠方照射用ランプ１０５Ｂとが順に切り替えて発光され、単一のカメラ１０８は、近傍範囲からの反射光の反射時間ｔＤ１経過後および遠方範囲からの反射光の反射時間ｔＤ２経過後にそれぞれシャッタを開閉することが好ましい。この構成によれば、単一のカメラ１０８で広範囲の撮像画像を取得することができる。
［実施例２］
図９は、実施例２に係る画像取得処理を示す図である。
まず、処理ｆにおいて、タイミングコントローラ１０９は、近傍照射用ランプ１０５Ａと遠方照射用ランプ１０５Ｂとを同時に発光させ、近傍照射用ランプ１０５Ａの照射範囲に含まれる近傍領域からの反射光の反射時間ｔＤ１経過後にカメラ１０８のシャッタを開閉するとともに、遠方照射用ランプ１０５Ｂの照射範囲に含まれる遠方領域からの反射光の反射時間ｔＤ２経過後にカメラ１０８のシャッタを再び開閉する。反射時間ｔＤ１経過後のシャッタの開閉動作により、近傍の歩行者Ｍ１からの反射光Ｌ１が受光される一方、遠方の歩行者Ｍ２に反射した光Ｌ２はシャッタ開放時にはカメラ１０８に到達していないため受光されない。また、反射時間ｔＤ2経過後のシャッタの開閉動作により、遠方の歩行者Ｍ２からの反射光Ｌ２が受光される一方、近傍の歩行者Ｍ１に反射した光Ｌ１はシャッタ開放時にはカメラ１０８を通り過ぎているため受光されない。
このように、処理ｆにおいては、近傍の歩行者Ｍ１からの反射光Ｌ１と遠方の歩行者Ｍ２からの反射光Ｌ２とがそれぞれ異なるタイミングでカメラ１０８により受光される。
次に、処理ｆ+１においても、処理ｆと同様に、タイミングコントローラ１０９は、近傍照射用ランプ１０５Ａと遠方照射用ランプ１０５Ｂとを同時に発光させ、近傍照射用ランプ１０５Ａの照射範囲に含まれる近傍領域からの反射光の反射時間ｔＤ１＋１経過後にカメラ１０８のシャッタを開閉するとともに、遠方照射用ランプ１０５Ｂの照射範囲に含まれる遠方領域からの反射光の反射時間ｔＤ２＋１経過後にカメラ１０８のシャッタを再び開閉する。
処理ｆ+２〜ｆ+ｎにおいても、タイミングコントローラ１０９は、近傍照射用ランプ１０５Ａと遠方照射用ランプ１０５Ｂとを同時に発光させつつ、反射時間ｔＤ１およびｔＤ２を徐々に長くするような撮像タイミングで撮像を行う。これにより、カメラ１０８は、ターゲット距離領域の全範囲の撮像画像を取得することができる。
以上のように、実施例２においては、近傍照射用ランプ１０５Ａと遠方照射用ランプ１０５Ｂとが同時に発光され、カメラ１０８は、近傍範囲からの反射光の反射時間ｔＤ１経過後および遠方範囲からの反射光の反射時間ｔＤ２経過後にそれぞれシャッタを開閉するように構成されている。この構成によれば、単一のカメラ１０８で広範囲の撮像画像を短時間で取得することができる。
［実施例３］
図１０は、実施例３に係る画像取得装置の構成を示すブロック図である。
図１０に示されるように、実施例３に係る障害物検出装置２０１は、画像取得装置２０２と、画像処理部（距離画像データ生成部）２０３と、物体認識処理部２０４と、判断部２１０とを備えている。画像取得装置２０２は、ランプ（単一の光源）２０５と、ランプ制御部２０６と、近傍撮像用カメラ２０８Ａ（第一のカメラ）と、遠方撮像用カメラ２０８Ｂ（第二のカメラ）と、タイミングコントローラ２０９とを備えている。
ランプ２０５は、例えば、車両の前端部に搭載された近赤外線ＬＥＤである。ランプ２０５は、タイミングコントローラ２０９から出力されランプ制御部２０６を介して伝達されるパルス信号に応じて、所定の発光時間ｔＬおよび発光周期ｔＰでパルス光を出力する。
近傍撮像用カメラ２０８Ａは、タイミングコントローラ２０９からの指令信号に応じて、パルス光の反射光を撮像し、撮像画像を画像処理部２０３へ出力する。なお、図１に図示されている対物レンズおよび光増倍部も近傍撮像用カメラ２０８Ａに含まれるものとする。近傍撮像用カメラ２０８Ａは、ランプ２０５の照射範囲のうち近傍領域（例えば、自車両前方の０〜１００ｍの領域）からの反射光を撮像可能である。
遠方撮像用カメラ２０８Ｂは、タイミングコントローラ２０９からの指令信号に応じて、パルス光の反射光を撮像し、撮像画像を画像処理部２０３へ出力する。なお、図１に図示されている対物レンズおよび光増倍部も遠方撮像用カメラ２０８Ｂに含まれるものとする。遠方撮像用カメラ２０８Ｂは、ランプ２０５の照射範囲のうち遠方領域（例えば、自車両前方の１００〜２００ｍの領域）からの反射光を撮像可能である。
図１１は、実施例３に係る画像取得処理を示す図である。
まず、処理ｆにおいて、タイミングコントローラ２０９は、ランプ２０５を発光させ、近傍領域からの反射光の反射時間ｔＤ１経過後に近傍撮像用カメラ２０８Ａのシャッタを開閉するとともに、遠方領域からの反射光の反射時間ｔＤ２経過後に遠方撮像用カメラ２０８Ｂのシャッタを開閉する。この処理ｆにおいては、近傍の歩行者Ｍ１からの反射光と遠方の歩行者Ｍ２からの反射光とがそれぞれカメラ２０８により受光される。
次に、処理ｆ＋１においても、処理ｆと同様に、タイミングコントローラ２０９は、ランプ２０５を発光させ、近傍領域からの反射光の反射時間ｔＤ１＋１経過後に近傍撮像用カメラ２０８Ａのシャッタを開閉するとともに、遠方領域からの反射光の反射時間ｔＤ２＋１経過後に遠方撮像用カメラ２０８Ｂのシャッタを開閉する。
処理ｆ＋２〜ｆ＋ｎにおいても、タイミングコントローラ２０９は、ランプ２０５を発光させつつ、反射時間ｔＤ１およびｔＤ２を徐々に長くするような撮像タイミングで近傍撮像用カメラ２０８Ａおよび遠方撮像用カメラ２０８Ｂによりそれぞれ撮像を行う。このように、近傍撮像用カメラ２０８Ａおよび遠方撮像用カメラ２０８Ｂにより、ターゲット距離領域の全範囲の撮像画像を取得することができる。
以上のように、実施例３に係る画像取得装置２０２は、単一のランプ２０５と、ランプ２０５により照射された領域のうち近傍範囲を撮像する近傍撮像用カメラ２０８Ａと、ランプ２０５により照射された領域のうち遠方範囲を撮像する遠方撮像用カメラ２０８Ｂとを備え、近傍撮像用カメラ２０８Ａおよび遠方撮像用カメラ２０８Ｂは、ランプ２０５の発光と同期して撮像を行う。この構成によれば、自車両前方の広範囲を撮影可能であるとともに、装置コストを抑えることができる。また、近距離画像と遠距離画像とを同時に撮像することができるため、画像取得の際の処理時間を短縮することができる。
以上、本開示を実施するための形態を、実施例に基づき説明したが、本開示の具体的な構成については、実施例の構成に限らず、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計変更や追加等は許容される。
例えば、撮像対象長さ、撮像対象距離の変化量、ターゲット距離領域ごとのフレーム数などは、カメラ８，１０８，２０８Ａ，２０８Ｂや画像処理部３，１０３，２０３の性能に応じて適宜設定することができる。
上記実施の形態では、図１、６、１０に示されるように、カメラ８，１０８，２０８Ａ，２０８Ｂが画像取得部として機能する構成としているが、この例に限られない。例えば、画像取得部としての機能を画像処理部３，１０３，２０３が有していても良く、あるいはカメラ８，１０８，２０８Ａ，２０８Ｂと画像処理部３，１０３，２０３との間に画像取得部として撮像画像を格納する別個のメモリが設けられても良い。
上記実施の形態では、図１に示されるように、対物レンズ６と高速度カメラ８との間に光増倍部７（ゲート７ａ、イメージインテンシファイア７ｂ）が設けられた構成としているが、この例に限られない。例えば、光増倍部７を設けず、高速度カメラ８内で所定の撮像タイミングでゲーティングを行って複数の撮像画像を取得することも可能である。
上記実施の形態では、画像処理部３，１０３，２０３により距離画像データを生成することで物体認識を行う構成としているが、カメラ８，１０８，２０８Ａ，２０８Ｂで撮像された個々のターゲット距離の撮像画像から物体認識を行っても良い。
本出願は、２０１５年１２月２１日出願の日本特許出願・出願番号２０１５−２４８８２３に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (4)

  1. 所定方向にパルス光を発光する発光部と、
    ターゲット距離領域に応じて設定される撮像タイミングで前記ターゲット距離領域から帰ってくる反射光を撮像し、ターゲット距離領域の異なる複数の撮像画像を取得する画像取得部と、
    前記パルス光の発光周期および前記撮像タイミングを制御するタイミング制御部と、
    を備え、
    前記発光部は、近傍照射用の第一の光源と、遠方照射用の第二の光源と、を含み、
    前記画像取得部は、前記第一の光源および前記第二の光源によりそれぞれ照射された範囲を撮像する単一のカメラから構成され、
    前記第一の光源と前記第二の光源とが順に切り替えて発光され、
    前記単一のカメラは、近傍範囲からの反射光の反射時間経過後および遠方範囲からの反射光の反射時間経過後にそれぞれシャッタを開閉する、車両用画像取得装置。
  2. 前記第一の光源は車両の左右ヘッドランプの一方に搭載され、前記第二の光源は前記左右ヘッドランプの他方に搭載されている、請求項１に記載の車両用画像取得装置。
  3. 前記単一のカメラは、前記第一の光源により照射され近傍範囲から反射された光の反射時間経過後にシャッタを開閉することで前記近傍範囲の画像を撮像するとともに、前記第二の光源により照射され遠方範囲から反射された光の反射時間経過後にシャッタを開閉することで前記遠方範囲の画像を撮像する、請求項１または２に記載の車両用画像取得装置。
  4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用画像取得装置を備えている、車両。
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