WO2016199442A1 - レーザレーダ装置および検知方法 - Google Patents

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WO2016199442A1
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light
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laser
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菅原　孝
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株式会社Ｊｖｃケンウッド
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Definitions

  • the present invention relates to a laser radar device and a detection method for recognizing an object by two-dimensionally scanning infrared laser light and receiving reflected light.
  • a TOF (Time of Flight) method As a method for measuring the distance of an object using a laser, a TOF (Time of Flight) method is known in which an infrared laser is pulsed and the distance of the object is measured from a time delay amount of reflected light from the object. Yes.
  • a wide range of sensing can be performed by two-dimensionally scanning an infrared laser with a polygon mirror or MEMS (micro-electro-mechanical system) mirror, so it is practical as a distance detection and obstacle detection sensor for in-vehicle applications. It has become.
  • Laser radar devices generally display an image of an object on a monitor when an object such as an obstacle is detected. In this case, the user estimates the actual position and size of the object from the image displayed on the monitor.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a technique for allowing a user to more intuitively recognize an object detected by a laser radar.
  • a laser radar device (1) includes a first light source part (Dir) that emits infrared laser light and a second light source part (Db) that emits visible laser light.
  • Dir first light source part
  • Db second light source part
  • Dg, Dr infrared laser beam emitted from the first light source unit
  • Db, Dg, Dr visible laser beam emitted from the second light source unit
  • the second light source unit (Db, Dg, Dr) transmits a different visible laser beam according to information on the target object to the target object or the target object. Irradiate near the object or toward the object and its vicinity.
  • Another aspect of the present invention is a detection method.
  • This method includes a step of two-dimensionally scanning an infrared laser beam emitted from an infrared light source unit (Dir) through a scanning mirror unit (13), and a red beam irradiated through the scanning mirror unit (13).
  • a step of detecting reflected light of the outside laser light a step of recognizing an object located within the irradiation range of the infrared laser light based on the detected reflected light, and a visible light when the object is recognized Irradiating a different visible laser beam from the light source unit (Db, Dg, Dr) according to information on the object toward the object or the vicinity of the object or the object and the vicinity thereof.
  • the object detected by the laser radar can be more intuitively recognized by the user.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams illustrating an example of the detection result of the object according to the first embodiment and irradiation data.
  • 3 is a flowchart for explaining the operation of the laser radar device according to the first embodiment.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams illustrating an example of the detection result of the object according to the first embodiment and irradiation data. 3 is a flowchart for explaining the operation of the laser radar device according to the first embodiment. It is a figure which shows an example of the reference table constructed
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an example of the detection result of the object according to the second embodiment and irradiation data.
  • 6 is a flowchart for explaining an operation of a laser radar apparatus according to a second embodiment.
  • FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating an example of the detection result of the object according to the third embodiment and irradiation data.
  • 9 is a flowchart for explaining an operation of a laser radar device according to a third embodiment.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams illustrating examples of the detection result of the object according to the fourth embodiment and irradiation data.
  • 12A and 12B are diagrams illustrating another example of the detection result of the object according to the fourth embodiment and irradiation data.
  • 9 is a flowchart for explaining an operation of a laser radar device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser radar device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the laser radar device 1 includes a laser light source unit 10, and the laser light source unit 10 includes a visible laser light source unit that emits visible laser light and an infrared laser light source unit that emits infrared laser light.
  • FIG. 1 illustrates an example in which three primary color laser light sources (blue laser diode Db, green laser diode Dg, and red laser diode Dr) are used as visible laser light sources.
  • three primary color laser light sources blue laser diode Db, green laser diode Dg, and red laser diode Dr
  • the collimator lens 11 is disposed at the emission part of the blue laser diode Db, and substantially collimated blue collimated light is formed. Similarly, a collimator lens 11 is disposed at the emission part of the green laser diode Dg, and substantially collimated green collimated light is formed. Similarly, a collimator lens 11 is disposed at the emission portion of the red laser diode Dr, and substantially collimated green collimated light is formed. Similarly, a collimator lens 11 is disposed at the emission part of the infrared laser diode Dir, and substantially collimated infrared collimated light is formed.
  • the optical axes of the laser beams emitted from the three primary color laser light sources and the infrared laser light source are adjusted to be substantially coaxial via the four dichroic mirrors 12 and synthesized.
  • the laser beam light synthesized substantially coaxially is incident on the deflection mirror 13.
  • the blue laser diode Db, the green laser diode Dg, and the red laser diode Dr are driven by the visible light source driver 33 and controlled to emit / extinguish light independently.
  • the infrared laser diode Dir is driven by an infrared light source driver 32 and is controlled to emit / extinguish. Therefore, the laser light source unit 10 can emit infrared laser light, visible laser light, or laser light in which both are superimposed.
  • the deflecting mirror 13 is a biaxial deflecting mirror that can rotate biaxially, and a MEMS mirror or a polygon mirror can be used.
  • a MEMS mirror capable of high-speed and fine scanning is used.
  • the deflection mirror 13 reflects the laser light incident from the laser light source unit 10 and performs two-dimensional scanning.
  • raster scanning as two-dimensional scanning is assumed.
  • a Lissajous scan can be used instead of the raster scan.
  • the laser beam raster-scanned by the deflection mirror 13 is projected to the outside from a projection port (not shown).
  • a projection port (not shown).
  • the laser light projected from the projection port is reflected on the object surface.
  • the projection direction varies depending on the use application of the laser radar device 1. If the laser radar device 1 is used to detect an object in front of the vehicle, a wide range in front of the vehicle is two-dimensionally scanned with the vehicle front as the projection direction. . An object detected in this case is a person, another vehicle, a building, or the like. When only infrared laser light is projected, a human cannot see.
  • FIG. 1 the raster scan locus of the laser beam in the laser beam irradiation range 2 is schematically drawn.
  • the infrared laser light emitted from the infrared laser diode Dir is branched by the first stage dichroic mirror 12 and enters the reference light detector PD1.
  • the reference light detector PD1 converts the incident infrared laser light into an electric signal (hereinafter referred to as a reference signal) and outputs it.
  • the amplifier AP1 amplifies the reference signal output from the reference light detector PD1.
  • the infrared laser light emitted from the infrared laser diode Dir is also irradiated to the outside through the deflection mirror 13.
  • the irradiated infrared laser light is reflected by the surface of various substances existing outside.
  • the condensing lens 14 condenses the reflected infrared laser light.
  • the reflected light detector PD2 converts infrared laser reflected light incident through the condenser lens 14 into an electrical signal (hereinafter referred to as a detection signal) and outputs the electrical signal.
  • the amplifier AP2 amplifies the detection signal output from the reflected light detector PD2.
  • detection malfunction can be reduced by disposing an optical filter that transmits infrared rays and blocks visible light in front of the reflected light detector PD2.
  • the synchronous clock supply unit 31 includes an oscillator such as a crystal resonator, and generates a synchronous signal from the output signal of the oscillator.
  • the synchronization clock supply unit 31 supplies the generated synchronization signal to the infrared light source driver 32, the visible light source driver 33, the scanning mirror driver 34, and the distance measurement unit 21.
  • the scanning mirror driver 34 performs raster scan control of the deflection mirror 13 based on the synchronization signal supplied from the synchronization clock supply unit 31. That is, the scanning mirror driver 34 sequentially moves the scanning position from the upper left end of the scanning area toward the lower right end. Specifically, the X-axis direction (main scanning direction) is updated sequentially from left to right, and when the scan position reaches the right end, the Y-axis direction (sub-scanning direction) is updated one downward. By repeating this process, the scan position reaches the lower right end of the scan area. When the right lower end is reached, the raster scan for one frame is completed, and the raster scan of the next frame starts from the upper left end. The raster scan is performed for 60 frames per second, for example. The frame rate is not limited to 60 Hz, but may be 15 Hz, 30 Hz, 120 Hz, or the like.
  • the infrared light source driver 32 causes the infrared laser diode Dir to emit pulses based on the synchronization signal supplied from the synchronization clock supply unit 31.
  • the infrared laser light emitted from the infrared laser diode Dir is detected as reference light by the reference light detector PD1.
  • the infrared laser light is raster-scanned by the deflecting mirror 13, then reflected by the surface of the substance existing in the irradiation range 2, and detected as reflected light by the reflected light detector PD2.
  • the reference signal detected as reference light by the reference light detector PD1 is amplified by the amplifier AP1 and output to the distance measuring unit 21.
  • the detection signal detected as reflected light by the reflected light detector PD2 is amplified by the amplifier AP2 and output to the distance measuring unit 21.
  • the distance measuring unit 21 measures the distance from the laser radar device 1 to the reflection point based on the amount of time delay with respect to the reference signal of the detection signal (TOF (Time of Flight) method). Since the same synchronization signal is input to the infrared light source driver 32, the scanning mirror driver 34, and the distance measurement unit 21, the distance measurement unit 21 can detect how many clocks are delayed for each scan position, and according to the number of delay clocks. Thus, the distance to the reflection point at each scan position can be estimated. The distance measurement unit 21 outputs distance information of each scan position to the object recognition unit 22.
  • TOF Time of Flight
  • the object recognition unit 22 compares the distance input from the distance measurement unit 21 with the set distance, and recognizes the presence of the object when the input distance is equal to or less than the set distance.
  • the set distance is set to a distance shorter than the distance to a reflection point (for example, the ground or a wall) in a state where no obstacle exists.
  • the distance to the reflection point varies depending on the installation position and use location of the laser radar device 1.
  • the object recognition unit 22 generates distance map data in which distance information of each scan position is mapped for each frame.
  • the object recognition unit 22 identifies the position and shape of the object based on the distance map data. When the detection distance is close at adjacent scan positions, it is determined that they are the same object.
  • the pattern holding unit 23 holds identification pattern data of various objects. For example, pedestrian identification pattern data, automobile identification pattern data, and the like are stored.
  • the object recognition unit 22 collates the shape of the object detected from the distance map data with the pattern data held in the pattern holding unit 23, and determines the type of the object. For this verification, a general pattern matching algorithm may be used, and the algorithm is not particularly limited.
  • the object recognition unit 22 When the object recognition unit 22 recognizes the object in the frame, the object recognition unit 22 supplies the generated distance map data of the frame to the projection data determination unit 24. When the type of the object is determined, the type of the object is also supplied to the projection data determination unit 24.
  • the projection data determination unit 24 determines the projection data of the next frame based on the distance map data supplied from the object recognition unit 22. For example, color data is assigned to each scan position according to distance information of each scan position. In principle, infrared data is assigned to a scan position where an object does not exist, and color data is assigned to a scan position where the object exists. At that time, color data is determined according to the distance to the object. For example, a shorter color may be assigned as the distance is shorter. Further, the infrared laser light may be continuously output even at the scan position where the object is present.
  • the object is irradiated with visible laser light.
  • the irradiation position of the visible laser light and the position of the object do not need to be completely coincident, and the visible laser light may be irradiated over a wider range than the object.
  • color data corresponding to the distance of the target object is also assigned to the vicinity of the scan position where the target object exists in the frame.
  • color data may be determined according to the shape of the object.
  • the shape of the object is a concept including “the size of the object”. Therefore, even if two similar objects are different in size, they are different objects. For example, a more conspicuous color may be assigned as the object is larger. Further, the color data may be determined according to the type of the object.
  • solid color data is allocated to the scan position where the object is present in the frame, but image data including a specific pattern, mark, character, etc. is allocated to the scan position where the object is present. May be.
  • the image data may include a message for the user of the laser radar device 1.
  • the object When the object is a person, it may include a message for the person.
  • These image data are held in the projection data holding unit 25.
  • the position to which the image data is allocated does not have to be completely coincident with the position of the object, and may be a position shifted from the object (for example, a position in the vicinity of the object). Further, it may be a wide range of positions including the object. For example, when the object is a person, the image data may be assigned to a position excluding the range of the head from the viewpoint of the person's eye safety.
  • the content of the image data may be determined according to the distance to the object, or the content of the image data may be determined according to the shape of the object. Further, the content of the image data may be determined according to the type of the object. For example, content reflecting the type of object may be determined as image data. For example, the image type of the mark may be determined as a metaphor for the type of the object, or may be determined as image data including a message corresponding to the type of the object.
  • the projection data determination unit 24 supplies the projection data determined for each frame to the projection data setting unit 26.
  • the projection data setting unit 26 sets the supplied projection data in the visible light source driver 33.
  • the visible light source driver 33 drives the blue laser diode Db, the green laser diode Dg, and the red laser diode Dr according to the set projection data. For example, at the scan position where red data is set as projection data, the red laser diode Dr is turned on, and the blue laser diode Db and the green laser diode Dg are turned off.
  • Each laser diode can control the color gradation by controlling the applied voltage. With such a configuration capable of gradation control, more various colors can be reproduced.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example in which the laser radar device 1 according to the present embodiment is used for in-vehicle use.
  • the laser radar device 1 is installed inside the windshield of the vehicle.
  • the installation position of the laser radar device 1 is not particularly limited as long as it is a position where the front of the vehicle can be within the irradiation range 2, and may be in the front bumper or the front grill.
  • an infrared laser beam when an infrared laser beam is always projected onto the irradiation range 2 and an object is detected within the irradiation range 2, the object or the vicinity of the object or the object and the vicinity thereof are visible.
  • Laser light is irradiated. Since only the infrared laser beam is projected while the object is not detected, the driver can perform the driving operation without being aware of the projection of the laser beam from the laser radar device 1.
  • the object such as a pedestrian, a bicycle, a preceding vehicle, an oncoming vehicle, or an obstacle is detected in front of the vehicle, in principle, the object is illuminated with visible light.
  • Such control is particularly effective during night driving, and the driver can instantly and accurately grasp the position of the object by illuminating the object with visible light.
  • the first embodiment is an example in which a visible laser beam having a preset color is irradiated on the target according to the distance of the target recognized by the target recognition unit 22.
  • the pattern holding unit 23 can be omitted.
  • the projection data holding unit 25 can be omitted.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the reference table 221 constructed in the object recognition unit 22 according to the first embodiment.
  • the reference table 221 is a table in which the distance from the laser radar device 1 measured by the distance measuring unit 21 to the object is associated with the color of the laser light emitted from the visible laser light source.
  • the visible light source driver 33 emits the red laser diode Dr and extinguishes the blue laser diode Db and the green laser diode Dg when the red laser light is selected.
  • yellow laser light is selected, the green laser diode Dg and the red laser diode Dr are caused to emit light, and the blue laser diode Db is extinguished.
  • white laser light is selected, all of the red laser diode Dr, the green laser diode Dg, and the blue laser diode Db are caused to emit light.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams illustrating an example of the detection result of the object according to the first embodiment and irradiation data.
  • FIG. 4A shows distance map data in the irradiation range 2. This distance map data is generated based on the reflected light of the infrared laser beam.
  • three objects, a first object (falling object: cardboard) O1, a second object (person) O2, and a third object (oncoming vehicle) 03 are detected.
  • the object recognition unit 22 since the object type determination is not basically performed, the object recognition unit 22 does not specify the object type.
  • the distance between the first object O1 and the laser radar device 1 is less than 5 m, and the projection data determination unit 24 assigns red data to the scan position of the first object O1.
  • the distance between the second object O2 and the laser radar device 1 is not less than 5 m and less than 10 m, and the projection data determination unit 24 assigns yellow data to the scan position of the second object O2.
  • the distance between the third object O3 and the laser radar device 1 is 10 m or more, and the projection data determination unit 24 assigns white data to the scan position of the third object O3.
  • the projection data determination unit 24 passes color data allocation information to the projection data setting unit 26 as projection data, and the projection data setting unit 26 sets the projection data in the visible light source driver 33.
  • FIG. 4B shows an irradiation pattern of laser light emitted from the laser light source unit 10.
  • the position where the first object O1 exists is irradiated with red laser light
  • the position where the second object O2 exists is irradiated with yellow laser light
  • the position where the third object O3 exists is irradiated with white laser light.
  • the At other positions only infrared laser light is projected. Note that the infrared laser light is also projected to positions where the first object O1, the second object O2, and the third object O3 are present.
  • FIG. 4B illustrates an example in which visible laser light is applied to a minimum rectangular area including each object
  • visible laser light may be applied to the same area as the shape of each object.
  • each object is in a state of being hit with a spotlight of a color corresponding to the distance, and the driver can intuitively grasp the position and distance feeling of the object.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the laser radar device 1 according to the first embodiment.
  • the infrared laser light source projects infrared laser light to a predetermined irradiation range in front of the vehicle (S10).
  • the reflected light detector PD2 detects the reflected light of the infrared laser light (S11).
  • the distance measurement unit 21 detects the delay amount of the reflected light of the infrared laser light with respect to the reference light, and the object recognition unit 22 measures the distance from the delay amount to the reflection point (S12).
  • the object recognition unit 22 detects the object based on the distance to the reflection point (S13). When a scan position where the distance to the reflection point is shorter than the set distance is detected, it is determined that the object has been detected. In order to remove noise, it may be determined that an object has been detected when a scan position where the distance to the reflection point is shorter than the set distance appears in a lump having a certain size or more.
  • the object recognition unit 22 specifies the scan position of the object (S14).
  • the projection data determination unit 24 determines the color of the irradiation light according to the detected distance to the object (S15).
  • the projection data setting unit 26 sets the determined color data as projection data at the scan position of the object.
  • the visible light source driver 33 drives the visible laser light source based on the projection data (S16).
  • step S14 to step S16 If no object is detected in step S13 (N in S13), the processing from step S14 to step S16 is skipped.
  • the processes from step S10 to step S16 described above are repeatedly executed while the power of the laser radar device 1 is on (N in S17), and when the power of the laser radar device 1 is turned off (Y in S17), finish.
  • the processing from step S10 to step S16 is executed for each frame of the raster scan, if the relative distance changes due to the vehicle traveling or the movement of the detected object, the change corresponds to the change, The color of the irradiation light also changes.
  • the infrared laser light is projected to a predetermined range in front of the vehicle, and the object is recognized from the reflected light of the infrared laser light.
  • the object or the object and the vicinity thereof are irradiated with visible laser light having a color corresponding to the distance to the object.
  • the object detected by the laser radar can be more intuitively recognized by the user.
  • the driver can directly recognize the position and size of the object without depending on the display.
  • the urgency level can be conveyed to the driver by color by irradiating the object with visible light of a conspicuous color as the distance from the object is shorter.
  • the visible laser light source and the infrared laser light source share the optical system including the deflection mirror 13, the cost can be reduced as compared with the case where both are configured by separate optical systems. It also contributes to the miniaturization of the laser radar device 1. Further, the positional deviation between the detection position of the object and the irradiation position of the visible laser beam can be reduced.
  • the second embodiment is an example in which a visible laser beam having a preset color is irradiated on the target according to the type of the target recognized by the target recognition unit 22. Even in the second embodiment, since the object is irradiated with the solid visible laser beam, it is not necessary to hold the image data for projection, and the projection data holding unit 25 can be omitted.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a reference table 222 constructed in the object recognition unit 22 according to the second embodiment.
  • the reference table 222 is a table in which the type of the object recognized by the object recognition unit 22 is associated with the color of the laser light emitted from the visible laser light source.
  • red laser light is emitted when the object is a person
  • yellow laser light is emitted when the object is a car, bicycle, or the like
  • white laser light is emitted when the object is a building, a fallen object, a sign, or the like.
  • FIG. 7A and 7B are diagrams illustrating an example of the detection result of the object according to the second embodiment and irradiation data.
  • FIG. 7A is the same as the distance map data shown in FIG.
  • the object recognition unit 22 specifies the type of the object using the pattern data held in the pattern holding unit 23.
  • the first object O1 is a falling object (cardboard), and the projection data determination unit 24 assigns white data to the scan position of the first object O1.
  • the second object O2 is a person, and the projection data determination unit 24 assigns red data to the scan position of the second object O2.
  • the third object O3 is an automobile, and the projection data determination unit 24 assigns yellow data to the scan position of the third object O3.
  • the projection data determination unit 24 passes color data allocation information to the projection data setting unit 26 as projection data, and the projection data setting unit 26 sets the projection data in the visible light source driver 33.
  • FIG. 7B shows an irradiation pattern of laser light emitted from the laser light source unit 10.
  • the position where the first object O1 exists is irradiated with white laser light
  • the position where the second object O2 exists is irradiated with red laser light
  • the position where the third object O3 exists is irradiated with yellow laser light.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the laser radar device 1 according to the second embodiment.
  • the infrared laser light source projects infrared laser light to a predetermined irradiation range in front of the vehicle (S20).
  • the reflected light detector PD2 detects the reflected light of the infrared laser light (S21).
  • the distance measurement unit 21 detects the delay amount of the reflected light of the infrared laser light with respect to the reference light, and the object recognition unit 22 measures the distance from the delay amount to the reflection point (S22).
  • the object recognition unit 22 determines that an object has been detected when a scan position whose distance to the reflection point is shorter than the set distance appears (S23). When the object is detected (Y in S23), the object recognition unit 22 specifies the scan position of the object and the shape of the object (S24). As the shape of the object, for example, the outline of the object is extracted from the distance map data. The object recognition unit 22 identifies the type of the object from the shape of the object with reference to the pattern holding unit 23 (S25). The projection data determination unit 24 determines the color of the irradiation light according to the type of the specified object (S26). The projection data setting unit 26 sets the determined color data as projection data at the scan position of the object. The visible light source driver 33 drives the visible laser light source based on the projection data (S27).
  • step S20 to step S27 are executed for each frame of the raster scan, but the object is detected in step S23, and the object shape specifying process and the object type specifying process in steps S24 and S25 are performed. Once the type of the object is specified, it may be executed at intervals such as every 5 to 10 frames.
  • the distance to the object is measured in the same manner as in the first embodiment, and when the relative distance is less than a predetermined value, for example, less than 5 m, for example, by traveling the vehicle or moving the detected object, For example, a process of repeating projection and projection stop every 5 to 10 frames may be executed so that the irradiation light of the color corresponding to the object appears to blink.
  • a predetermined value for example, less than 5 m
  • a process of repeating projection and projection stop every 5 to 10 frames may be executed so that the irradiation light of the color corresponding to the object appears to blink.
  • step S23 If no object is detected in step S23 (N in S23), the processing from step S24 to step S27 is skipped.
  • the processes from step S20 to step S27 described above are repeatedly executed while the power of the laser radar apparatus 1 is on (N in S28), and when the power of the laser radar apparatus 1 is turned off (Y in S28), finish.
  • the same effects as the first embodiment are obtained. Moreover, the urgency of collision avoidance can be conveyed to the driver by irradiating visible light of a conspicuous color to an object that is strongly requested to avoid collision.
  • Example 3 is an example in which visible laser light is irradiated so as to form a display reflecting the type of object recognized by the object recognition unit 22.
  • the projection data holding unit 25 is essential.
  • FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating an example of the detection result of the object according to the third embodiment and irradiation data.
  • FIG. 9A is the same as the distance map data shown in FIGS. 4A and 7A.
  • the object recognition unit 22 specifies the type of the object using the pattern data held in the pattern holding unit 23.
  • the first object O1 is a falling object (cardboard), and the projection data determination unit 24 assigns image data including “falling” characters or “falling” text data to the scan position of the first object O1.
  • the second object O2 is a person, and the projection data determination unit 24 assigns image data of a person mark to the scan position of the second object O2.
  • the third object O3 is an automobile, and the projection data determination unit 24 assigns the image data of the automobile mark to the scan position of the third object O3.
  • the projection data determination unit 24 passes image data or text data to the projection data setting unit 26 as projection data, and the projection data setting unit 26 sets projection data to the visible light source driver 33 based on the image data or text data. To do.
  • FIG. 9B shows an irradiation pattern of laser light emitted from the laser light source unit 10.
  • a character “drop” is projected at a position where the first object O1 exists, a person mark is projected at a position where the second object O2 exists, and a car mark is projected at a position where the third object O3 exists.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of the laser radar device 1 according to the third embodiment.
  • the processing from step S30 to step S38 in the flowchart of FIG. 10 is the same as the processing from step S20 to step S28 in the flowchart of FIG. 8 except for the processing of step S36 and step S37.
  • step S36 the projection data determination unit 24 determines irradiation data according to the type of the object specified by the object recognition unit 22 (S36).
  • the projection data setting unit 26 sets the determined projection data at the scan position of the object.
  • the visible light source driver 33 drives the visible laser light source based on the projection data (S37). Also in the present embodiment, when the relative distance to the object is less than a predetermined value as in the second embodiment, a process that makes the irradiation pattern appear to blink may be executed.
  • the same effects as the first embodiment are obtained. Further, by projecting marks and characters reflecting the type of the object onto the object, the driver can intuitively grasp the position and type of the object.
  • the fourth embodiment is an example in which visible laser light is irradiated so as to form a display reflecting the moving direction of the object recognized by the object recognition unit 22.
  • the display may reflect the type of the object.
  • the object recognition unit 22 calculates the difference between the position of the object detected in the current frame (current distance map data) and the position of the object detected in the past frame (past distance map data). Then, the motion vector of the object is detected.
  • the object recognition unit 22 can sequentially detect a motion vector between two consecutive frames, and can estimate the moving speed of the object by calculating an average value of the detected motion vectors.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams illustrating an example of the detection result of the object according to the fourth embodiment and irradiation data.
  • the fourth object (person) O4 is detected in the distance map data in the irradiation range 2.
  • the object recognition unit 22 detects that the moving direction of the fourth object O4 is from right to left by detecting the position of the fourth object O4 between successive distance map data. Further, the moving speed of the fourth object O4 is detected from the motion vector of the fourth object O4 that is continuously detected.
  • the projection data determination unit 24 assigns predetermined color data (for example, red data) to the scan position of the fourth object O4, and indicates the traveling direction of the fourth object O4 on the left side of the scan position of the fourth object O4. Allocate image data for arrows. Note that image data of a person mark may be assigned to the scan position of the fourth object O4. The position to which the image data of the arrow is assigned is adjusted according to the moving speed of the fourth object O4.
  • the projection data determination unit 24 passes color data and image data allocation information to the projection data setting unit 26 as projection data, and the projection data setting unit 26 sets the projection data in the visible light source driver 33.
  • FIG. 11B shows an irradiation pattern of laser light emitted from the laser light source unit 10.
  • the position where the fourth object O4 exists is irradiated with red laser light, and an arrow mark O4a is projected on the road surface on the left side of the fourth object O4. At other positions, only infrared laser light is projected.
  • FIGS. 12A and 12B are diagrams illustrating another example of the detection result of the object according to the fourth embodiment and irradiation data.
  • the fifth object (person) O5 is detected in the distance map data in the irradiation range 2.
  • the object recognition unit 22 detects that the moving direction of the fifth object O5 is from right to left by detecting the position of the fifth object O5 between the continuous distance map data. Further, the moving speed of the fifth object O5 is detected from the motion vector of the fifth object O5 that is continuously detected.
  • the projection data determination unit 24 assigns the image data of the person mark to the scan position of the fifth object O5, and the image data including the characters “stop” or “stop” on the left side of the scan position of the fifth object O5. Assign text data. At that time, the direction of the character is rotated according to the traveling direction of the fifth object O5. Since the message by this character is a message for the person who is the fifth object O5, the character is rotated in a direction corresponding to the line-of-sight direction of the person.
  • the position to which the image data including the characters “Stop” or the text data “Stop” is assigned is adjusted according to the moving speed of the fifth object O5.
  • the projection data determination unit 24 passes image data or text data allocation information as projection data to the projection data setting unit 26, and the projection data setting unit 26 sets the projection data in the visible light source driver 33.
  • FIG. 12B shows an irradiation pattern of laser light emitted from the laser light source unit 10.
  • a person mark is projected at a position where the fifth object O5 is present, and a “stop” character O5a is projected onto the road surface on the left side of the fourth object O4. At other positions, only infrared laser light is projected.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of the laser radar device 1 according to the fourth embodiment.
  • the infrared laser light source projects infrared laser light to a predetermined irradiation range in front of the vehicle (S40).
  • the reflected light detector PD2 detects the reflected light of the infrared laser light (S41).
  • the distance measurement unit 21 detects the delay amount of the reflected light of the infrared laser light with respect to the reference light, and the object recognition unit 22 measures the distance from the delay amount to the reflection point (S42).
  • the object recognition unit 22 determines that an object has been detected when a scan position whose distance to the reflection point is shorter than the set distance appears (S43). When the object is detected (Y in S43), the object recognition unit 22 specifies the scan position of the object and the shape of the object. Furthermore, the motion vector of the target object is specified based on the difference between the target object of the current frame and the target object of the previous frame (S44). The object recognition unit 22 identifies the type of the object from the shape of the object with reference to the pattern holding unit 23 (S45). The projection data determination unit 24 determines the projection data and the projection position of the projection data according to the specified type and motion vector of the target object (S46). The projection data setting unit 26 sets the determined image data as projection data at the determined projection position.
  • the visible light source driver 33 drives the visible laser light source based on the projection data (S47).
  • step S43 If no object is detected in step S43 (N in S43), the processing from step S44 to step S47 is skipped.
  • the processes from step S40 to step S47 described above are repeatedly executed while the power of the laser radar apparatus 1 is on (N in S48), and when the power of the laser radar apparatus 1 is turned off (Y in S48), finish.
  • the same effect as the first embodiment is obtained. Further, by projecting the additional information indicating the moving direction of the object, the driver can intuitively recognize the moving direction of the object. In addition, by projecting a message indicating the approach of the vehicle or the like on the road surface in the traveling direction of the person detected as the object, the pedestrian can be alerted against the pedestrian jumping out.
  • the first and second embodiments may be used in combination. That is, the color of the irradiation light may be determined according to the combination of the distance to the object and the type of the object. Moreover, you may determine the color of irradiated light with respect to the combination of the distance to a target object, and the magnitude
  • a monochromatic laser diode may be used as the visible laser light source instead of the three primary color laser diodes.
  • the measured distance to the object is less than a predetermined distance (for example, 10 m)
  • a predetermined distance for example, 10 m
  • the visible laser beam is irradiated toward the object even if the distance to the object is less than a predetermined distance (for example, 10 m).
  • the irradiation position may be shifted so as not to hit the person's eyes as described above.
  • the color of the irradiation light may be changed according to the temperature of the object. For example, when it is determined that the object is a human or an animal from the temperature of the object, red laser light may be emitted.
  • the present invention is not limited to the application example.
  • it can be applied to a surveillance camera.
  • an object such as a person enters the irradiation range of the laser radar device 1, the object is irradiated with visible laser light.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser radar apparatus 2 Irradiation range, 10 Laser light source part, Db blue laser diode, Dg green laser diode, Dr red laser diode, Dir infrared laser diode, 11 collimator lens, 12 dichroic mirror, 13 deflection mirror, 14 condensing Lens, PD1 reference light detector, PD2 reflected light detector, AP1, AP2 amplifier, 21 distance measuring unit, 22 object recognition unit, 23 pattern holding unit, 24 projection data determining unit, 25 projection data holding unit, 26 projection data Setting unit, 31 synchronous clock supply unit, 32 infrared light source driver, 33 visible light source driver, 34 scanning mirror driver.
  • the present invention can be used for in-vehicle use.

Landscapes

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Abstract

走査ミラー部（１３）は、第１光源部（Ｄｉｒ）から出射された赤外レーザ光、第２光源部（Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒ）から出射された可視レーザ光、または両者が重畳されたレーザ光を２次元走査する。反射光検出部（ＰＤ２）は、走査ミラー部（１３）を介して照射された赤外レーザ光の反射光を検出する。対象物認識部（２２）は、反射光検出部（ＰＤ２）により検出された反射光に基づき、赤外レーザ光の照射範囲（２）内に位置する対象物を認識する。対象物認識部２２により対象物が認識されると、第２光源部（Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒ）は、対象物に関する情報に応じて異なる可視レーザ光を対象物または前記対象物の近傍または前記対象物およびその近傍に向けて照射する。

Description

レーザレーダ装置および検知方法
　本発明は、赤外レーザ光を２次元的に走査し、反射光を受光して対象物を認識するレーザレーダ装置および検知方法に関する。
　レーザを用いる対象物の距離測定方法として、赤外レーザをパルス発光させて、対象物からの反射光の時間的遅延量から対象物の距離を測定するＴＯＦ（Time of Flight）法が知られている。さらに、赤外レーザをポリゴンミラーやＭＥＭＳ(micro electro mechanical system)ミラーなどで２次元的に走査することにより広範囲のセンシングを行うことが出来るため、車載用途などの距離検出、障害物検出センサとして実用化されている。
特開２０１１－１５４３２４号公報
　レーザレーダ装置は、障害物などの対象物を検出すると、対象物をモニタに画像表示するものが一般的である。この場合、ユーザはモニタに表示された画像から、実際の対象物の位置や大きさを推測することになる。
　しかしながらモニタの画像では、対象物との距離感や対象物の大きさを実感できない場合がある。また対象物とユーザが急速に接近している場合、対象物の接近をユーザがより直感的に認識できることが望ましい。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザレーダで検知した対象物を、より直感的にユーザに認知させる技術を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様のレーザレーダ装置（１）は、赤外レーザ光を出射する第１光源部（Ｄｉｒ）と、可視レーザ光を出射する第２光源部（Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒ）と、前記第１光源部（Ｄｉｒ）から出射された赤外レーザ光、前記第２光源部（Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒ）から出射された可視レーザ光、または両者が重畳されたレーザ光を２次元走査する走査ミラー部（１３）と、前記走査ミラー部（１３）を介して照射された赤外レーザ光の反射光を検出する反射光検出部（ＰＤ２）と、前記反射光検出部（ＰＤ２）により検出された反射光に基づき、前記赤外レーザ光の照射範囲内に位置する対象物を認識する対象物認識部（２２）と、を備える。前記対象物認識部（２２）により対象物が認識されると、前記第２光源部（Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒ）は、当該対象物に関する情報に応じて異なる可視レーザ光を前記対象物または前記対象物の近傍または前記対象物およびその近傍に向けて照射する。
　本発明の別の態様は、検知方法である。この方法は、赤外光源部（Ｄｉｒ）から出射された赤外レーザ光を走査ミラー部（１３）を介して２次元走査するステップと、前記走査ミラー部（１３）を介して照射された赤外レーザ光の反射光を検出するステップと、検出された反射光に基づき、前記赤外レーザ光の照射範囲内に位置する対象物を認識するステップと、前記対象物が認識されると、可視光源部（Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒ）から当該対象物に関する情報に応じて異なる可視レーザ光を前記対象物または前記対象物の近傍または前記対象物およびその近傍に向けて照射するステップと、を備える。
　なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　本発明によれば、レーザレーダで検知した対象物を、より直感的にユーザに認知させることができる。
本発明の実施の形態に係るレーザレーダ装置の構成を示す図である。 本実施の形態に係るレーザレーダ装置を車載用途で使用する場合の例を模式的に描いた図である。 実施例１に係る対象物認識部内に構築される参照テーブルの一例を示す図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、実施例１に係る対象物の検出結果と、照射データの一例を示す図である。 実施例１に係るレーザレーダ装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施例２に係る対象物認識部内に構築される参照テーブルの一例を示す図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、実施例２に係る対象物の検出結果と、照射データの一例を示す図である。 実施例２に係るレーザレーダ装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図９（ａ）、（ｂ）は、実施例３に係る対象物の検出結果と、照射データの一例を示す図である。 実施例３に係るレーザレーダ装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図１１（ａ）、（ｂ）は、実施例４に係る対象物の検出結果と、照射データの一例を示す図である。 図１２（ａ）、（ｂ）は、実施例４に係る対象物の検出結果と、照射データの別の例を示す図である。 実施例４に係るレーザレーダ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
　図１は、本発明の実施の形態に係るレーザレーダ装置１の構成を示す図である。レーザレーダ装置１はレーザ光源部１０を備え、レーザ光源部１０は、可視レーザ光を出射する可視レーザ光源部と、赤外レーザ光を出射する赤外レーザ光源部を含む。図１では可視レーザ光源として３原色のレーザ光源（青色レーザダイオードＤｂ、緑色レーザダイオードＤｇ、赤色レーザダイオードＤｒ）を使用する例を描いている。
　青色レーザダイオードＤｂの出射部にコリメータレンズ１１が配置され、略平行光の青色コリメート光が形成される。同様に緑色レーザダイオードＤｇの出射部にはコリメータレンズ１１が配置され、略平行光の緑色コリメート光が形成される。同様に赤色レーザダイオードＤｒの出射部にはコリメータレンズ１１が配置され、略平行光の緑色コリメート光が形成される。同様に赤外レーザダイオードＤｉｒの出射部にはコリメータレンズ１１が配置され、略平行光の赤外コリメート光が形成される。
　３原色のレーザ光源および赤外レーザ光源から出射された各レーザ光の光軸は、４つのダイクロイックミラー１２を経て略同軸に調整されて合成される。略同軸上に合成されたレーザビーム光は偏向ミラー１３に入射される。
　青色レーザダイオードＤｂ、緑色レーザダイオードＤｇ及び赤色レーザダイオードＤｒは可視光源ドライバ３３により駆動され、それぞれ独立に発光／消光制御される。赤外レーザダイオードＤｉｒは赤外光源ドライバ３２により駆動され、発光／消光制御される。従ってレーザ光源部１０は、赤外レーザ光、可視レーザ光、又は両者が重畳されたレーザ光を出射可能である。
　偏向ミラー１３は２軸回動可能な２軸偏向ミラーであり、ＭＥＭＳミラーやポリゴンミラーを使用できる。以下の説明では、より高速で細かな走査が可能なＭＥＭＳミラーを使用する例を想定する。偏向ミラー１３は、レーザ光源部１０から入射されるレーザ光を反射して２次元走査する。以下の説明では、２次元走査としてラスタスキャンする例を想定する。なおラスタスキャンの代わりにリサージュスキャンを使用することも可能である。
　偏向ミラー１３によりラスタスキャンされたレーザ光は、図示しない投射口から外部に投射される。投射口から投射されたレーザ光は投射方向の空間に物体が存在する場合、その物体表面で反射する。投射方向は、レーザレーダ装置１の使用用途により様々であり、レーザレーダ装置１が車両前方の物体を検出する用途であれば、車両前方を投射方向として車両前方の広い範囲が２次元走査される。この場合に検出される物体は、人や他の車両、建造物などである。赤外レーザ光のみが投射される場合は人間は目視できない。図１ではレーザ光の照射範囲２におけるレーザ光のラスタスキャン軌跡を模式的に描いている。
　赤外レーザダイオードＤｉｒから出射された赤外レーザ光は、１段目のダイクロイックミラー１２で分岐され、参照光検出器ＰＤ１に入射する。参照光検出器ＰＤ１は入射された赤外レーザ光を電気信号（以下、参照信号という）に変換して出力する。アンプＡＰ１は、参照光検出器ＰＤ１から出力される参照信号を増幅する。
　赤外レーザダイオードＤｉｒから出射された赤外レーザ光は偏向ミラー１３を介して外部にも照射される。照射された赤外レーザ光は、外部に存在する種々の物質表面にあたり反射する。集光レンズ１４は、反射された赤外レーザ光を集光する。反射光検出器ＰＤ２は、集光レンズ１４を介して入射される赤外レーザ反射光を電気信号（以下、検出信号という）に変換して出力する。アンプＡＰ２は、反射光検出器ＰＤ２から出力される検出信号を増幅する。なお、図示はしていないが反射光検出器ＰＤ２の前段に赤外線を透過し可視光を遮断するような光学フィルターを配置することにより検出誤動作を軽減することが出来る。
　同期クロック供給部３１は、水晶振動子などの発振器を含み、当該発振器の出力信号から同期信号を生成する。同期クロック供給部３１は生成した同期信号を、赤外光源ドライバ３２、可視光源ドライバ３３、走査ミラードライバ３４及び距離測定部２１に供給する。
　走査ミラードライバ３４は、同期クロック供給部３１から供給される同期信号をもとに、偏向ミラー１３をラスタスキャン制御する。即ち走査ミラードライバ３４は、スキャン位置を走査領域の左上端から右下端に向けて順次移動させる。具体的にはＸ軸方向（主走査方向）を左から右に順次更新し、スキャン位置が右端に到達するとＹ軸方向（副走査方向）を下に１つ更新する。この処理を繰り返すことにより、スキャン位置が走査領域の右下端に到達する。右下端に到達すると１フレーム分のラスタスキャンが終了し、次のフレームのラスタスキャンが左上端から開始する。ラスタスキャンは例えば１秒間に６０フレーム分、行われる。なおフレームレートは６０Ｈｚに限らず、１５Ｈｚ、３０Ｈｚ、１２０Ｈｚ等であってもよい。
　赤外光源ドライバ３２は、同期クロック供給部３１から供給される同期信号をもとに、赤外レーザダイオードＤｉｒをパルス発光させる。赤外レーザダイオードＤｉｒから出射された赤外レーザ光は、参照光検出器ＰＤ１により参照光として検出される。また当該赤外レーザ光は偏向ミラー１３によりラスタスキャンされた後、照射範囲２内に存在する物質表面で反射され、反射光検出器ＰＤ２により反射光として検出される。
　参照光検出器ＰＤ１により参照光として検出された参照信号はアンプＡＰ１で増幅され、距離測定部２１に出力される。反射光検出器ＰＤ２により反射光として検出された検出信号はアンプＡＰ２で増幅され、距離測定部２１に出力される。
　距離測定部２１は、検出信号の参照信号に対する時間的な遅延量をもとにレーザレーダ装置１から反射点までの距離を測定する（ＴＯＦ（Time of Flight）法）。赤外光源ドライバ３２、走査ミラードライバ３４及び距離測定部２１には同じ同期信号が入力されるため距離測定部２１は、スキャン位置ごとに何クロック遅延しているかを検出でき、遅延クロック数に応じて各スキャン位置における反射点までの距離を推定できる。距離測定部２１は、各スキャン位置の距離情報を対象物認識部２２に出力する。
　対象物認識部２２は、距離測定部２１から入力された距離と設定距離を比較し、入力された距離が設定距離以下の場合、対象物の存在を認識する。当該設定距離は、障害物が存在しない状態の反射点（例えば、地面や壁）までの距離より短い距離に設定される。当該反射点までの距離はレーザレーダ装置１の設置位置や使用場所により異なる。
　対象物認識部２２は、フレームごとに各スキャン位置の距離情報をマッピングした距離マップデータを生成する。対象物認識部２２は当該距離マップデータをもとに対象物の位置および形状を特定する。隣接するスキャン位置において検出距離が近い場合、同一対象物と判定する。
　パターン保持部２３は、各種対象物の識別パターンデータを保持する。例えば歩行者の識別パターンデータ、自動車の識別パターンデータ等を保持する。対象物認識部２２は、距離マップデータから検出した対象物の形状と、パターン保持部２３に保持されたパターンデータとを照合し、対象物の種別を判定する。この照合には、一般的なパターンマッチングアルゴリズムを使用すればよく、特にアルゴリズムは限定されない。
　対象物認識部２２は、フレーム内において対象物を認識した場合、生成した当該フレームの距離マップデータを投射データ決定部２４に供給する。対象物の種別を判定した場合は対象物の種別も投射データ決定部２４に供給する。
　投射データ決定部２４は、対象物認識部２２から供給された距離マップデータをもとに次のフレームの投射データを決定する。例えば各スキャン位置の距離情報に応じて、各スキャン位置に色データを割り当てる。原則的に対象物が存在しないスキャン位置に赤外データを割り当て、対象物が存在するスキャン位置に色データを割り当てる。その際、対象物までの距離に応じて色データを決定する。例えば距離が短いほど、より目立つ色を割り当ててもよい。また、赤外レーザ光は対象物が存在するスキャン位置であっても連続的に出力されていてもよい。
　上記の割り当て方法では、対象物に可視レーザ光が照射されることになる。なお可視レーザ光の照射位置と対象物の位置は完全に一致している必要はなく、対象物より広い範囲に可視レーザ光を照射してもよい。その場合、フレーム内において対象物が存在するスキャン位置の近傍にも、当該対象物の距離に応じた色データを割り当てる。
　上述のように対象物までの距離に応じて色データを決定するのではなく、対象物の形状に応じて色データを決定してもよい。なお本明細書では「対象物の形状」は「対象物の大きさ」を含む概念とする。従って相似している２つの対象物でも、大きさが異なれば別の対象物とする。例えば対象物が大きいほど、より目立つ色を割り当ててもよい。また対象物の種別に応じて色データを決定してもよい。
　上記の割り当て方法では、フレーム内において対象物が存在するスキャン位置に、無地の色データを割り当てたが、対象物が存在するスキャン位置に、特定の模様、マーク、文字などを含む画像データを割り当ててもよい。当該画像データは、レーザレーダ装置１のユーザに対するメッセージを含むものであってもよい。また対象物が人物の場合、当該人物に対するメッセージを含むものであってもよい。これらの画像データは投射データ保持部２５に保持される。
　画像データを割り当てる位置は、対象物の位置と完全に一致している必要はなく、対象物とずれた位置（例えば、対象物の近傍の位置）であってもよい。また対象物を包含する広範囲の位置であってもよい。例えば対象物が人物の場合、人物のアイセーフの観点から、頭部の範囲を除いた位置に画像データを割り当ててもよい。
　また上記と同様に、対象物までの距離に応じて画像データの内容を決定してもよいし、対象物の形状に応じて画像データの内容を決定してもよい。また対象物の種別に応じて画像データの内容を決定してもよい。例えば対象物の種別を反映した内容を画像データに決定してもよい。例えば対象物の種別を暗喩したマークの画像データに決定してもよいし、対象物の種別に応じたメッセージを含む画像データに決定してもよい。
　投射データ決定部２４は、フレームごとに決定した投射データを投射データ設定部２６に供給する。投射データ設定部２６は、供給された投射データを可視光源ドライバ３３に設定する。可視光源ドライバ３３は、設定された投射データに従い青色レーザダイオードＤｂ、緑色レーザダイオードＤｇ及び赤色レーザダイオードＤｒを駆動する。例えば投射データとして赤データが設定されたスキャン位置では、赤色レーザダイオードＤｒを点灯させ、青色レーザダイオードＤｂ及び緑色レーザダイオードＤｇを消灯させる。
　なお各レーザダイオードは、印加電圧を制御することにより色の階調を制御できる。このような階調制御が可能な構成では、より多様な色を再現できる。
　以下、本実施の形態に係るレーザレーダ装置１の適用例を説明する。
　図２は、本実施の形態に係るレーザレーダ装置１を車載用途で使用する場合の例を模式的に描いた図である。図２では、レーザレーダ装置１は車両のフロントガラスの内側に設置されている。なおレーザレーダ装置１の設置位置は、車両の前方を照射範囲２にできる位置であればよく特に限定せず、フロントバンパ内やフロントグリル内などであってもよい。
　この用途では常時、照射範囲２に赤外レーザ光を投射し、照射範囲２内において対象物が検知された場合、当該対象物または当該対象物の近傍または当該対象物およびその近傍に向けて可視レーザ光が照射されることになる。対象物が検知されない間は赤外レーザ光しか投射されないため、運転者はレーザレーダ装置１からのレーザ光の投射を意識することなく運転操作をできる。車両の前方に歩行者、自転車、先行車、対向車、障害物などの対象物が検知された場合、原則として当該対象物が可視光で照らされる。このような制御は特に夜間走行時に有効であり、可視光で対象物を照らすことにより運転者は対象物の位置を瞬時に正確に把握できる。
（実施例１）
　以下、レーザレーダ装置１を車載用途に使用する場合の実施例１を説明する。実施例１は、対象物認識部２２により認識された対象物の距離に応じて、当該対象物に予め設定された色の可視レーザ光を照射する例である。実施例１では対象物の種別を判定する必要はなくパターン保持部２３は省略可能である。また対象物には無地の可視レーザ光を照射するため、投射用の画像データを保持する必要もなく投射データ保持部２５も省略可能である。
　図３は、実施例１に係る対象物認識部２２内に構築される参照テーブル２２１の一例を示す図である。当該参照テーブル２２１は、距離測定部２１により測定されたレーザレーダ装置１から対象物までの距離と、可視レーザ光源から照射するレーザ光の色とを関連付けたテーブルである。
　図３に示す例では、対象物までの距離が５ｍ未満の場合は赤色レーザ光を、５ｍ以上１０ｍ未満の場合は黄色レーザ光を、１０ｍ以上の場合は白色レーザ光を照射するよう設定されている。これは車両と対象物までの距離が近いほど、より運転者の注意を強く喚起する色で対象物を照らすように設定したものである。
　可視光源ドライバ３３は、赤色レーザ光が選択された場合は赤色レーザダイオードＤｒを発光させ、青色レーザダイオードＤｂ及び緑色レーザダイオードＤｇを消光させる。黄色レーザ光が選択された場合は緑色レーザダイオードＤｇ及び赤色レーザダイオードＤｒを発光させ、青色レーザダイオードＤｂを消光させる。白色レーザ光が選択された場合は赤色レーザダイオードＤｒ、緑色レーザダイオードＤｇ及び青色レーザダイオードＤｂの全てを発光させる。
　図４（ａ）、（ｂ）は、実施例１に係る対象物の検出結果と、照射データの一例を示す図である。図４（ａ）は照射範囲２における距離マップデータを示している。この距離マップデータは、赤外レーザ光の反射光に基づき生成される。図４（ａ）に示す例では第１対象物（落下物：ダンボール）Ｏ１、第２対象物（人物）Ｏ２、第３対象物（対向車）０３の３つの対象物が検出されている。なお実施例１では基本的に対象物の種別判定を行わないため対象物認識部２２は、対象物の種別は特定していない。
　第１対象物Ｏ１とレーザレーダ装置１の距離は５ｍ未満であり、投射データ決定部２４は第１対象物Ｏ１のスキャン位置に赤色データを割り当てる。第２対象物Ｏ２とレーザレーダ装置１の距離は５ｍ以上１０ｍ未満であり、投射データ決定部２４は第２対象物Ｏ２のスキャン位置に黄色データを割り当てる。第３対象物Ｏ３とレーザレーダ装置１の距離は１０ｍ以上であり、投射データ決定部２４は第３対象物Ｏ３のスキャン位置に白色データを割り当てる。投射データ決定部２４は投射データとして、色データの割当情報を投射データ設定部２６に渡し、投射データ設定部２６は当該投射データを可視光源ドライバ３３に設定する。
　図４（ｂ）は、レーザ光源部１０から照射されるレーザ光の照射パターンを示している。第１対象物Ｏ１が存在する位置に赤色レーザ光が照射され、第２対象物Ｏ２が存在する位置に黄色レーザ光が照射され、第３対象物Ｏ３が存在する位置に白色レーザ光が照射される。その他の位置は赤外レーザ光のみが投射される。なお第１対象物Ｏ１、第２対象物Ｏ２及び第３対象物Ｏ３が存在する位置にも赤外レーザ光は投射される。
　図４（ｂ）では各対象物を包含する最小の矩形領域に可視レーザ光を照射する例を描いているが、各対象物の形状と同じ領域に可視レーザ光を照射してもよい。夜間走行中では各対象物に、距離に応じた色のスポットライトが当たった状態になり、運転者は対象物の位置と距離感を直感的に把握できる。
　図５は、実施例１に係るレーザレーダ装置１の動作を説明するためのフローチャートである。赤外レーザ光源は、車両前方の所定の照射範囲に赤外レーザ光を投射する（Ｓ１０）。反射光検出器ＰＤ２は当該赤外レーザ光の反射光を検出する（Ｓ１１）。距離測定部２１は当該赤外レーザ光の反射光の、参照光に対する遅延量を検出し、対象物認識部２２は当該遅延量から反射点までの距離を測定する（Ｓ１２）。
　対象物認識部２２は、反射点までの距離をもとに対象物を検出する（Ｓ１３）。反射点までの距離が設定距離より短いスキャン位置が検出された場合、対象物が検出されたと判定する。なおノイズを除去するため、反射点までの距離が設定距離より短いスキャン位置が、一定サイズ以上の塊で出現したときに対象物が検出されたと判定してもよい。
　対象物が検出された場合（Ｓ１３のＹ）、対象物認識部２２は対象物のスキャン位置を特定する（Ｓ１４）。投射データ決定部２４は、検出された対象物までの距離に応じて照射光の色を決定する（Ｓ１５）。投射データ設定部２６は対象物のスキャン位置に、決定された色データを投射データとして設定する。可視光源ドライバ３３は当該投射データをもとに可視レーザ光源を駆動する（Ｓ１６）。
　ステップＳ１３において対象物が検出されない場合（Ｓ１３のＮ）、ステップＳ１４からステップＳ１６までの処理はスキップされる。以上に説明したステップＳ１０からステップＳ１６までの処理が、レーザレーダ装置１の電源がオンの間（Ｓ１７のＮ）、繰り返し実行され、レーザレーダ装置１の電源がオフになると（Ｓ１７のＹ）、終了する。また、ステップＳ１０からステップＳ１６の処理は、ラスタスキャンの１フレーム毎に実行されるため、車両の走行や検出した対象物の移動などで相対的な距離が変化すると、その変化に対応して、照射光の色も変化する。
　以上説明したように実施例１によれば、車両前方の所定の範囲に赤外レーザ光を投射し、当該赤外レーザ光の反射光から対象物を認識する。対象物を認識した場合、当該対象物または当該対象物およびその近傍に、当該対象物までの距離に応じた色の可視レーザ光を照射する。これにより、レーザレーダで検知した対象物を、より直感的にユーザに認知させることができる。運転者は、ディスプレイに依らずに対象物の位置、大きさを直接認識できる。
　また対象物との距離が近いほど目立つ色の可視光を当該対象物に照射することにより、運転者に色で緊急度を伝えることができる。また可視レーザ光源と赤外レーザ光源とで、偏向ミラー１３を含む光学系を共有した構成であるため、両者を別々の光学系で構成する場合よりコストを削減できる。またレーザレーダ装置１の小型化にも寄与する。また対象物の検出位置と可視レーザ光の照射位置との位置ずれを少なくできる。
（実施例２）
　次に、レーザレーダ装置１を車載用途に使用する場合の実施例２を説明する。実施例２は、対象物認識部２２により認識された対象物の種別に応じて、当該対象物に予め設定された色の可視レーザ光を照射する例である。実施例２でも対象物には無地の可視レーザ光を照射するため、投射用の画像データを保持する必要はなく投射データ保持部２５は省略可能である。
　図６は、実施例２に係る対象物認識部２２内に構築される参照テーブル２２２の一例を示す図である。当該参照テーブル２２２は、対象物認識部２２により認識された対象物の種別と、可視レーザ光源から照射するレーザ光の色とを関連付けたテーブルである。
　図６に示す例では、対象物が人物の場合は赤色レーザ光を、対象物が自動車、自転車等の場合は黄色レーザ光を、建物、落下物、標識等の場合は白色レーザ光を照射するよう設定されている。これは、車両との衝突を回避する必要性が高いほど、より運転者の注意を強く喚起する色で対象物を照らすように設定したものである。
　図７（ａ）、（ｂ）は、実施例２に係る対象物の検出結果と、照射データの一例を示す図である。図７（ａ）は、図４（ａ）に示した距離マップデータと同じである。なお実施例２では対象物認識部２２は、パターン保持部２３に保持されるパターンデータを用いて対象物の種別を特定する。
　第１対象物Ｏ１は落下物（ダンボール）であり、投射データ決定部２４は第１対象物Ｏ１のスキャン位置に白色データを割り当てる。第２対象物Ｏ２は人物であり、投射データ決定部２４は第２対象物Ｏ２のスキャン位置に赤色データを割り当てる。第３対象物Ｏ３は自動車であり、投射データ決定部２４は第３対象物Ｏ３のスキャン位置に黄色データを割り当てる。投射データ決定部２４は投射データとして、色データの割当情報を投射データ設定部２６に渡し、投射データ設定部２６は当該投射データを可視光源ドライバ３３に設定する。
　図７（ｂ）は、レーザ光源部１０から照射されるレーザ光の照射パターンを示している。第１対象物Ｏ１が存在する位置に白色レーザ光が照射され、第２対象物Ｏ２が存在する位置に赤色レーザ光が照射され、第３対象物Ｏ３が存在する位置に黄色レーザ光が照射される。その他の位置は赤外レーザ光のみが投射される。
　図８は、実施例２に係るレーザレーダ装置１の動作を説明するためのフローチャートである。赤外レーザ光源は、車両前方の所定の照射範囲に赤外レーザ光を投射する（Ｓ２０）。反射光検出器ＰＤ２は当該赤外レーザ光の反射光を検出する（Ｓ２１）。距離測定部２１は当該赤外レーザ光の反射光の、参照光に対する遅延量を検出し、対象物認識部２２は当該遅延量から反射点までの距離を測定する（Ｓ２２）。
　対象物認識部２２は、反射点までの距離が設定距離より短いスキャン位置が出現すると対象物が検出されたと判定する（Ｓ２３）。対象物が検出された場合（Ｓ２３のＹ）、対象物認識部２２は対象物のスキャン位置と、対象物の形状を特定する（Ｓ２４）。対象物の形状として、例えば距離マップデータから対象物の輪郭を抽出する。対象物認識部２２は対象物の形状から、パターン保持部２３を参照して対象物の種別を特定する（Ｓ２５）。投射データ決定部２４は、特定された対象物の種別に応じて照射光の色を決定する（Ｓ２６）。投射データ設定部２６は対象物のスキャン位置に、決定された色データを投射データとして設定する。可視光源ドライバ３３は当該投射データをもとに可視レーザ光源を駆動する（Ｓ２７）。
　ステップＳ２０からステップＳ２７までの処理は、ラスタスキャンの１フレーム毎に実行されるが、ステップＳ２３において対象物が検出されステップＳ２４およびステップＳ２５による対象物の形状特定処理および対象物の種別特定処理は、一旦対象物の種別が特定された後は、例えば５～１０フレーム毎など間隔を置いて実行されてもよい。
　また、本実施例においても実施例１同様に対象物までの距離を測定し、車両の走行や検出した対象物の移動などで相対的な距離が例えば５ｍ未満など所定未満となった場合は、対象物に対応した色の照射光が点滅して見えるように、例えば５～１０フレーム毎に投射と投射停止を繰り返すなどの処理を実行してもよい。
　ステップＳ２３において対象物が検出されない場合（Ｓ２３のＮ）、ステップＳ２４からステップＳ２７までの処理はスキップされる。以上に説明したステップＳ２０からステップＳ２７までの処理が、レーザレーダ装置１の電源がオンの間（Ｓ２８のＮ）、繰り返し実行され、レーザレーダ装置１の電源がオフになると（Ｓ２８のＹ）、終了する。
　以上説明したように実施例２によれば、実施例１と同様の効果を奏する。また衝突を回避する要請が強い対象物ほど目立つ色の可視光を照射することにより、運転者に色で衝突回避の緊急性を伝えることができる。
（実施例３）
　次に、レーザレーダ装置１を車載用途に使用する場合の実施例３を説明する。実施例３は、対象物認識部２２により認識された対象物の種別を反映した表示を形成するよう可視レーザ光を照射する例である。実施例３では投射用の画像データを保持する必要があり、投射データ保持部２５が必須となる。
　図９（ａ）、（ｂ）は、実施例３に係る対象物の検出結果と、照射データの一例を示す図である。図９（ａ）は、図４（ａ）、図７（ａ）に示した距離マップデータと同じである。実施例３でも対象物認識部２２は、パターン保持部２３に保持されるパターンデータを用いて対象物の種別を特定する。
　第１対象物Ｏ１は落下物（ダンボール）であり、投射データ決定部２４は第１対象物Ｏ１のスキャン位置に「落」の文字を含む画像データ又は「落」のテキストデータを割り当てる。第２対象物Ｏ２は人物であり、投射データ決定部２４は第２対象物Ｏ２のスキャン位置に人物マークの画像データを割り当てる。第３対象物Ｏ３は自動車であり、投射データ決定部２４は第３対象物Ｏ３のスキャン位置に自動車マークの画像データを割り当てる。投射データ決定部２４は投射データとして、画像データ又はテキストデータを投射データ設定部２６に渡し、投射データ設定部２６は当該画像データ又はテキストデータをもとに、可視光源ドライバ３３に投射データを設定する。
　図９（ｂ）は、レーザ光源部１０から照射されるレーザ光の照射パターンを示している。第１対象物Ｏ１が存在する位置に「落」の文字が投影され、第２対象物Ｏ２が存在する位置に人物マークが投影され、第３対象物Ｏ３が存在する位置に自動車マークが投影される。その他の位置は赤外レーザ光のみが投射される。
　図１０は、実施例３に係るレーザレーダ装置１の動作を説明するためのフローチャートである。図１０のフローチャートのステップＳ３０からステップＳ３８までの処理は、図８のフローチャートのステップＳ２０からステップＳ２８までの処理と、ステップＳ３６及びステップＳ３７の処理を除き共通である。ステップＳ３６では投射データ決定部２４は、対象物認識部２２により特定された対象物の種別に応じて照射データを決定する（Ｓ３６）。投射データ設定部２６は対象物のスキャン位置に、決定された投射データを設定する。可視光源ドライバ３３は当該投射データをもとに可視レーザ光源を駆動する（Ｓ３７）。本実施例においても実施例２のように対象物までの相対距離が所定未満となった場合は、照射パターンが点滅して見えるような処理を実行してもよい。
　以上説明したように実施例３によれば、実施例１と同様の効果を奏する。また対象物の種別を反映したマークや文字を当該対象物に投影させることにより、運転者に対象物の位置と種別を直感的に把握させることができる。
（実施例４）
　次に、レーザレーダ装置１を車載用途に使用する場合の実施例４を説明する。実施例４は、対象物認識部２２により認識された対象物の移動方向を反映した表示を形成するよう可視レーザ光を照射する例である。なお当該表示は対象物の種別を反映していてもよい。
　実施例４では対象物認識部２２は、現フレーム（現距離マップデータ）で検出された対象物の位置と、過去フレーム（過去距離マップデータ）で検出された当該対象物の位置との差分を検出して、当該対象物の動きベクトルを検出する。対象物認識部２２は、連続する２枚のフレーム間の動きベクトルを順次検出していき、検出した動きベクトルの平均値を算出することにより当該対象物の移動速度を推定できる。
　図１１（ａ）、（ｂ）は、実施例４に係る対象物の検出結果と、照射データの一例を示す図である。図１１（ａ）では、照射範囲２における距離マップデータ内において、第４対象物（人物）Ｏ４が検出されている。対象物認識部２２は、連続する距離マップデータ間の第４対象物Ｏ４の位置を検出することにより、第４対象物Ｏ４の移動方向が右から左であることを検出する。また連続的に検出される第４対象物Ｏ４の動きベクトルから第４対象物Ｏ４の移動速度を検出する。
　投射データ決定部２４は第４対象物Ｏ４のスキャン位置に所定の色データ（例えば赤色データ）を割り当てるとともに、第４対象物Ｏ４のスキャン位置の左側に、第４対象物Ｏ４の進行方向を示す矢印の画像データを割り当てる。なお第４対象物Ｏ４のスキャン位置に人物マークの画像データを割り当ててもよい。なお矢印の画像データを割り当てる位置は第４対象物Ｏ４の移動速度に応じて調整される。投射データ決定部２４は投射データとして、色データ及び画像データの割当情報を投射データ設定部２６に渡し、投射データ設定部２６は当該投射データを可視光源ドライバ３３に設定する。
　図１１（ｂ）は、レーザ光源部１０から照射されるレーザ光の照射パターンを示している。第４対象物Ｏ４が存在する位置に赤色レーザ光が照射され、第４対象物Ｏ４の左側の路面に矢印マークＯ４ａが投影される。その他の位置は赤外レーザ光のみが投射される。
　図１２（ａ）、（ｂ）は、実施例４に係る対象物の検出結果と、照射データの別の例を示す図である。図１２（ａ）では、照射範囲２における距離マップデータ内において、第５対象物（人物）Ｏ５が検出されている。対象物認識部２２は、連続する距離マップデータ間の第５対象物Ｏ５の位置を検出することにより、第５対象物Ｏ５の移動方向が右から左であることを検出する。また連続的に検出される第５対象物Ｏ５の動きベクトルから第５対象物Ｏ５の移動速度を検出する。
　投射データ決定部２４は第５対象物Ｏ５のスキャン位置に人物マークの画像データを割り当てるとともに、第５対象物Ｏ５のスキャン位置の左側に、「止まれ」の文字を含む画像データ又は「止まれ」のテキストデータを割り当てる。その際、第５対象物Ｏ５の進行方向に応じて文字の向きを回転する。この文字によるメッセージは、第５対象物Ｏ５である人物向けのメッセージであるため、当該人物の視線方向に応じた向きに当該文字が回転される。
　「止まれ」の文字を含む画像データ又は「止まれ」のテキストデータを割り当てる位置は第５対象物Ｏ５の移動速度に応じて調整される。投射データ決定部２４は投射データとして、画像データ又はテキストデータの割当情報を投射データ設定部２６に渡し、投射データ設定部２６は当該投射データを可視光源ドライバ３３に設定する。
　図１２（ｂ）は、レーザ光源部１０から照射されるレーザ光の照射パターンを示している。第５対象物Ｏ５が存在する位置に人物マークが投影され、第４対象物Ｏ４の左側の路面に「止まれ」の文字Ｏ５ａが投影される。その他の位置は赤外レーザ光のみが投射される。
　図１３は、実施例４に係るレーザレーダ装置１の動作を説明するためのフローチャートである。赤外レーザ光源は、車両前方の所定の照射範囲に赤外レーザ光を投射する（Ｓ４０）。反射光検出器ＰＤ２は当該赤外レーザ光の反射光を検出する（Ｓ４１）。距離測定部２１は当該赤外レーザ光の反射光の、参照光に対する遅延量を検出し、対象物認識部２２は当該遅延量から反射点までの距離を測定する（Ｓ４２）。
　対象物認識部２２は、反射点までの距離が設定距離より短いスキャン位置が出現すると対象物が検出されたと判定する（Ｓ４３）。対象物が検出された場合（Ｓ４３のＹ）、対象物認識部２２は対象物のスキャン位置、当該対象物の形状を特定する。さらに現フレームの当該対象物と、１つ前のフレームの当該対象物との差分をもとに当該対象物の動きベクトルを特定する（Ｓ４４）。対象物認識部２２は当該対象物の形状から、パターン保持部２３を参照して対象物の種別を特定する（Ｓ４５）。投射データ決定部２４は、特定された対象物の種別および動きベクトルに応じて投射データ及び当該投射データの投射位置を決定する（Ｓ４６）。投射データ設定部２６は決定された投射位置に、決定された画像データを投射データとして設定する。可視光源ドライバ３３は当該投射データをもとに可視レーザ光源を駆動する（Ｓ４７）。
　ステップＳ４３において対象物が検出されない場合（Ｓ４３のＮ）、ステップＳ４４からステップＳ４７までの処理はスキップされる。以上に説明したステップＳ４０からステップＳ４７までの処理が、レーザレーダ装置１の電源がオンの間（Ｓ４８のＮ）、繰り返し実行され、レーザレーダ装置１の電源がオフになると（Ｓ４８のＹ）、終了する。
　以上説明したように実施例４によれば、実施例１と同様の効果を奏する。また対象物の移動方向を示す付加情報を投影することにより、運転者に対象物の移動方向を直感的に認識させることができる。また対象物として検出された人物の進行方向の路面に、車両接近等を示すメッセージを投影することにより、歩行者の飛び出し等に対して当該歩行者に注意喚起ができる。
　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
　実施例１、２を組み合わせて使用してもよい。即ち、対象物までの距離と対象物の種別の組み合わせに応じて照射光の色を決定してもよい。また対象物までの距離と対象物の大きさの組み合わせに対して照射光の色を決定してもよい。
　実施例３、４では、可視レーザ光源として３原色のレーザダイオードではなく、単色のレーザダイオードを使用してもよい。
　また測定された対象物までの距離が所定の距離（例えば１０ｍ）未満の場合、人物のアイセーフの観点から、可視レーザ光の照射を実行しない設定であってもよい。なお対象物の種別が人物以外の場合は、対象物までの距離が所定の距離（例えば１０ｍ）未満であっても、当該対象物に向けて可視レーザ光を照射する。また対象物が人物の場合、上述のように照射位置を人物の眼に当たらないように、ずらして照射してもよい。
　また対象物の温度を検出できる場合、対象物の温度に応じて照射光の色を変えてもよい。例えば対象物の温度から人間や動物と判定できた場合、赤色のレーザ光を照射してもよい。
　以上の説明ではレーザレーダ装置１を車両に搭載する適用例を示したが、当該適用例に限定されるものではない。例えば監視カメラにも適用可能である。この適用例では、レーザレーダ装置１の照射範囲に人物等の対象物が侵入すると、当該対象物に可視レーザ光が照射されることになる。
　１　レーザレーダ装置、　２　照射範囲、　１０　レーザ光源部、　Ｄｂ　青色レーザダイオード、　Ｄｇ　緑色レーザダイオード、　Ｄｒ　赤色レーザダイオード、　Ｄｉｒ　赤外レーザダイオード、　１１　コリメータレンズ、　１２　ダイクロイックミラー、　１３　偏向ミラー、　１４　集光レンズ、　ＰＤ１　参照光検出器、　ＰＤ２　反射光検出器、　ＡＰ１，ＡＰ２　アンプ、　２１　距離測定部、　２２　対象物認識部、　２３　パターン保持部、　２４　投射データ決定部、　２５　投射データ保持部、　２６　投射データ設定部、　３１　同期クロック供給部、　３２　赤外光源ドライバ、　３３　可視光源ドライバ、　３４　走査ミラードライバ。
　本発明は、車載用途に利用することができる。

Claims (6)

  1. 　赤外レーザ光を出射する第１光源部と、
    　可視レーザ光を出射する第２光源部と、
    　前記第１光源部から出射された赤外レーザ光、前記第２光源部から出射された可視レーザ光、または両者が重畳されたレーザ光を２次元走査する走査ミラー部と、
    　前記走査ミラー部を介して照射された赤外レーザ光の反射光を検出する反射光検出部と、
    　前記反射光検出部により検出された反射光に基づき、前記赤外レーザ光の照射範囲内に位置する対象物を認識する対象物認識部と、を備え、
    　前記対象物認識部により対象物が認識されると、前記第２光源部は、当該対象物に関する情報に応じて異なる可視レーザ光を前記対象物または前記対象物の近傍または前記対象物およびその近傍に向けて照射することを特徴とするレーザレーダ装置。
  2. 　前記第２光源部は、複数色の可視レーザ光を出射可能であり、前記対象物までの距離に応じて異なる色の可視レーザ光を照射することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
  3. 　前記対象物認識部は、前記対象物の形状に基づき前記対象物の種別を特定し、
    　前記第２光源部は、複数色の可視レーザ光を出射可能であり、前記対象物の種別に応じて異なる色の可視レーザ光を照射することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
  4. 　前記対象物認識部は、前記対象物の形状に基づき前記対象物の種別を特定し、
    　前記第２光源部は、前記対象物の種別を反映した表示を形成するよう可視レーザ光を照射することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
  5. 　前記対象物認識部は、前記対象物の移動方向を検出し、
    　前記第２光源部は、前記対象物の移動方向を反映した表示を形成するよう可視レーザ光を照射することを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
  6. 　赤外光源部から出射された赤外レーザ光を走査ミラー部を介して２次元走査するステップと、
    　前記走査ミラー部を介して照射された赤外レーザ光の反射光を検出するステップと、
    　検出された反射光に基づき、前記赤外レーザ光の照射範囲内に位置する対象物を認識するステップと、
    　前記対象物が認識されると、可視光源部から当該対象物に関する情報に応じて異なる可視レーザ光を前記対象物または前記対象物の近傍または前記対象物およびその近傍に向けて照射するステップと、
    　を備えることを特徴とする検知方法。
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