WO2017073111A1

WO2017073111A1 - 光照射装置および光照射方法

Info

Publication number: WO2017073111A1
Application number: PCT/JP2016/068514
Authority: WO
Inventors: 菅原　孝
Original assignee: 株式会社Ｊｖｃケンウッド
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2017-05-04
Also published as: JP2017083371A

Abstract

走査ミラー部（１３）は可視レーザ光および赤外レーザ光を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。物体認識部（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内に位置する物体を認識する。照射制御部（２４）は、走査ミラー部（１３）が走査する走査範囲における第１照射範囲に対して可視レーザ光が照射されるように制御し、物体認識部（２２）が認識した物体に対応する第２照射範囲に可視レーザ光により第２照射範囲に描画する映像が描画されるように制御する。

Description

光照射装置および光照射方法

　本発明は、レーザ光を２次元的に走査する光照射装置および光照射方法に関する。

　ＭＥＭＳ(micro electro mechanical system)ミラーの搖動により可視光レーザ光を走査させ、映像を描画する技術がある。このような技術は、レーザ光を用いた車両のヘッドライトや、レーザ光で映像を描画する映像描画装置などに適用されている。また、ＭＥＭＳミラーの搖動により赤外レーザ光を走査させ、走査範囲の物体を検出する技術や、映像の描画を行う可視光レーザと物体検出を行う赤外レーザとを同時に走査させる技術もある。さらに、赤外レーザ光の走査によって物体が検出されることによって、検出された物体への可視レーザ光の照射中止などの処理を行うこともある。

特開２０１４－２０２９５１号公報

　しかしながら、従来の技術では、赤外レーザ光の走査により認識した物体に対して、積極的に可視光を照射して、検出された物体を差別化したり付加価値を与えて観察者に見せることはなかった。また、認識した物体の動きに追従した光照射を行うものでもなかった。

　本実施の形態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、検出された物体に可視光を照射して差別化する光照射技術を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本実施の形態のある態様の光照射装置（１）は、可視レーザ光を出射する第１光源部（Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒ）と、赤外レーザ光を出射する第２光源部（Ｄｉｒ）と、前記第１光源部（Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒ）から出射された可視レーザ光および前記第２光源部（Ｄｉｒ）から出射された赤外レーザ光を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物体を認識する物体認識部（２２）と、前記走査ミラー部（１３）が走査する走査範囲における第１照射範囲に対して前記第１光源部（Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒ）からの可視レーザ光が照射されるように制御し、前記物体認識部（２２）が認識した物体に対応する第２照射範囲に前記第１光源部（Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒ）からの可視レーザ光により前記第２照射範囲に描画する映像が描画されるように制御する照射制御部（２４）とを備える。

　本実施の形態の別の態様は、光照射方法である。この方法は、可視レーザ光および赤外レーザ光を２次元走査するステップと、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物体を認識するステップと、２次元走査による走査範囲における第１照射範囲に対して前記可視レーザ光が照射されるように制御し、認識された前記物体に対応する第２照射範囲に前記可視レーザ光により前記第２照射範囲に描画する映像が描画されるように制御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、本実施の形態の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本実施の形態の態様として有効である。

　本実施の形態によれば、検出された物体に可視光を照射して差別化することができる。

本発明の実施の形態に係る光照射装置の構成を示す図である。図１の光照射装置による光照射手順を説明するフローチャートである。図１の光照射装置による別の光照射手順を説明するフローチャートである。本実施の形態に係る光照射装置を車両用ヘッドライトに適用する例を模式的に描いた図である。図３の物体属性に対応する第２照射範囲設定処理の詳細な手順を実施例１にしたがって説明するフローチャートである。図６（ａ）～図６（ｃ）は、第１照射範囲と、認識された物体が落下物である場合の第２照射範囲とを説明する図である。図７（ａ）～図７（ｃ）は、第１照射範囲と、認識された物体が人物である場合の第２照射範囲とを説明する図である。図８（ａ）～図８（ｃ）は、第１照射範囲と、認識された物体が車両である場合の第２照射範囲とを説明する図である。物体の進行方向に第２照射範囲を設定する例を説明する図である。認識した物体を避けるように第１照射範囲を設定する例を説明する図である。図３の物体属性に対応する第２照射範囲設定処理の詳細な手順を実施例２にしたがって説明するフローチャートである。物体の属性と第２映像を対応付けたテーブルを説明する図である。図１３（ａ）は第１照射範囲に投影される第１映像の例を示し、図１３（ｂ）は第２照射範囲に投影される第２映像の例を示す図である。プロジェクタ装置により映し出されるスクリーンを示す図である。図１５（ａ）～図１５（ｄ）は、特定形状物体が走査範囲内に入った場合に設定される第２照射範囲の例を説明する図である。図１６（ａ）～図１６（ｄ）は、特定形状物体が走査範囲内に入った場合に設定される第２照射範囲の別の例を説明する図である。図１７（ａ）は第１照射範囲に投影される第１映像の例を示し、図１７（ｂ）は第２照射範囲に投影される第２映像の例を示す図である。図１８（ａ）～図１８（ｄ）は、特定形状物体が走査範囲内に入った場合に設定される第２照射範囲の例を説明する図である。

　図１は、本発明の実施の形態に係る光照射装置１の構成を示す図である。光照射装置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、光照射装置１の使用用途により様々であり、光照射装置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光照射装置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物体認識部２２に出力する。

　物体認識部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、物体の存在を認識する。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光照射装置１の設置位置や使用場所により異なる。

　物体認識部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。物体認識部２２は当該距離マップデータをもとに物体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、同一物体と判定する。

　パターン保持部２３は、各種物体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。物体認識部２２は、距離マップデータから検出した物体の形状と、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、物体の種別を判定する。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。

　物体認識部２２は、フレーム内において物体を認識した場合、生成した当該フレームの距離マップデータを照射制御部２４に供給する。物体の種別を判定した場合は物体の種別も照射制御部２４に供給する。

　照射制御部２４は、第１照射範囲に対して可視レーザ光が照射されるように制御する。また、照射制御部２４は、物体認識部２２から供給された距離マップデータをもとに物体認識部２２が認識した物体に対応する第２照射範囲を定め、可視レーザ光により第２照射範囲に映像が描画されるように制御する。映像データは認識された物体の種別に応じて選択される。

　照射制御部２４は、第１照射範囲に対して白色レーザ光が照射されるように制御し、第２照射範囲に対して白色レーザ光とは異なる色調の映像が照射されるように制御してもよい。照射制御部２４は、第１照射範囲に対して第１映像データに基づく第１映像が可視レーザ光により描画されるように制御し、第２照射範囲に対して第１映像データとは異なる第２映像データに基づく第２映像が可視レーザ光により描画されるように制御してもよい。

　物体認識部２２が認識した物体の形状を第２照射範囲として設定してもよいが、第２照射範囲は、物体認識部２２が認識した物体の位置と完全に一致している必要はない。物体を包含する広い範囲を第２照射範囲としてもよい。物体の下方または物体周辺（例えば、物体の近傍の位置）を第２照射範囲としてもよい。例えば物体が人物の場合、人物のアイセーフの観点から、頭部の範囲を除いた身体の領域を第２照射範囲としてもよい。

　第２照射範囲に描画される映像データは、無地の色データでもよく、特定の模様、マーク、文字などを含む画像データであってもよく、光照射装置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。これらの映像データは投射データ保持部２５に保持される。

　認識された物体までの距離に応じて映像データの内容を決定してもよく、物体の形状に応じて映像データの内容を決定してもよい。また物体の種別に応じて映像データの内容を決定してもよい。例えば、人物であるか、落下物であるか、車両であるかに応じて映像データの内容を決定してもよい。

　照射制御部２４は、フレームごとに決定した投射データを第１照射範囲および第２照射範囲に関する情報とともに投射データ設定部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と第１、第２照射範囲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を駆動し、第１照射範囲と第２照射範囲に投射データを照射する。これにより、第１照射範囲には可視光が照射されるとともに、第２照射範囲には可視光により映像が描画される。第１照射範囲に可視光による第１映像が描画され、第２照射範囲に可視光による第１映像とは異なる第２映像を描画されてもよい。

　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。

　図２は、光照射装置１による光照射手順を説明するフローチャートである。ここでは、第ｎフレームの走査手順を説明する。

　赤外光源ドライバ３２は、走査範囲に対して赤外レーザ光を照射する（Ｓ１０）。距離測定部２１は、赤外レーザ光が照射された物体からの反射光を利用して、光照射装置１から物体までの距離を測定し、物体認識部２２は、測定された距離にもとづいて物体の存在を認識する。

　照射制御部２４は、第１照射範囲に対して可視レーザ光を照射するように投射データ設定部２６および可視光源ドライバ３３を制御する（Ｓ１２）。可視光レーザ光は、第１照射範囲を明るくするための白色光であってもよく、第１映像を描画するための色調をもつ可視光であってもよい。

　第ｎ－１フレームにおいて物体認識部２２が物体を認識していた場合（Ｓ１４のＹｅｓ）、照射制御部２４は、物体認識部２２が認識した物体に対応する第２照射範囲を設定し、投射データと第２照射範囲に関する情報を投射データ設定部２６に供給する（Ｓ１６）。投射データ設定部２６は、投射データと第２照射範囲を可視光源ドライバ３３に設定し、可視光源ドライバ３３は、第２照射範囲に投射データにもとづく第２映像を描画する（Ｓ１８）。

　第ｎ－１フレームにおいて物体認識部２２が物体を認識していなかった場合（Ｓ１４のＮｏ）、ステップＳ１６およびステップＳ１８をスキップしてステップＳ２０に進む。

　第ｎフレームにおいて物体認識部２２が物体の存在の有無を調べる（Ｓ２０）。第ｎフレームにおいて物体認識部２２が物体を認識した場合（Ｓ２０のＹｅｓ）、走査範囲内において物体が認識された範囲を記憶する（Ｓ２２）。第ｎフレームにおいて物体認識部２２が物体を認識しなかった場合（Ｓ２０のＮｏ）、ステップＳ２２をスキップする。

　第ｎフレーム走査が終了し、第ｎ＋１フレームについてステップＳ１０からステップＳ２２までの処理を繰り返す。

　図３は、物体の属性に応じて第２照射範囲を設定する場合の光照射装置１による光照射手順を説明するフローチャートである。図２のフローチャートと共通するステップには同一の符号を付して説明を省略し、図２のフローチャートとは異なるステップについて説明する。

　第ｎ－１フレームにおいて物体認識部２２が物体を認識していた場合（Ｓ１４のＹｅｓ）、照射制御部２４は、物体認識部２２が認識した物体の属性に対応する第２照射範囲を設定し、投射データと第２照射範囲に関する情報を投射データ設定部２６に供給する（Ｓ１７）。ステップＳ１７の詳細な手順は、実施例によって異なるため、後述する。

　第ｎフレームにおいて物体認識部２２が物体を認識した場合（Ｓ２０のＹｅｓ）、物体認識部２２は認識した物体の属性を判断し（Ｓ２１）、走査範囲内において物体が認識された範囲と物体の属性を記憶する（Ｓ２３）。

　以下、本実施の形態に係る光照射装置１の実施例を説明する。

（実施例１）
　図４は、本実施の形態に係る光照射装置１を車両用ヘッドライトに適用する例を模式的に描いた図である。光照射装置１は車両の左右のヘッドライトに実装される。以下では説明を簡単にするため、左右いずれか一方のヘッドライトに実装された例を説明する。

　車両のヘッドライトとして光照射装置１が利用された場合、第１照射範囲は、車両から見てヘッドライトとして白色光が照射される範囲に該当する。走査範囲は、車両の前方である。走査ミラードライバ３４は、一例として走査範囲を毎秒１８０回走査する。赤外レーザ光は走査範囲全体に対して出力される。可視レーザ光、ここではヘッドライトとしての白色レーザ光は、走査範囲の内、第１照射範囲の走査時のみ出力される。

　物体認識部２２は、赤外レーザ光の反射光にもとづいて走査範囲内における物体を認識する。認識する物体は、たとえば、車両前方の他の車両（駐車車両、先行車、対向車など）や歩行者である。物体の認識は、赤外レーザ光の反射光のみによる形状照合により行ってもよく、可視光カメラの映像による画像認識結果を利用または併用してもよい。

　実施例１の光照射装置１によれば、第１照射範囲には白色レーザ光がヘッドライトとして照射される一方、走査範囲には赤外レーザ光が投射され、走査範囲内において物体が検知された場合、当該物体または当該物体の周辺が第２照射範囲に設定され、第２照射範囲に向けて白色レーザ光とは異なる色調の可視レーザ光が照射され、所定の映像が描画される。車両の前方に歩行者、二輪車、駐車車両、先行車、対向車、障害物などの物体が検知された場合、当該物体またはその周辺に映像が描画され、運転者に注意喚起することができる。

　なお、ヘッドライトとして照射されるレーザ光は、厳密な白色に限らずヘッドライトとして用いられる色調であればよい。例えば、黄味かかった白色光、青味かかった白色光などであってもよい。検知された物体またはその周辺に投影される映像は、車両の運転者に障害物の存在を伝える目的である場合は、赤色や黄色など目立つ色調のベタ画像や、視線を引き付ける目立つ色調の動的映像などであってもよい。

　図５は、図３のステップＳ１７の物体属性に対応する第２照射範囲設定処理の詳細な手順を実施例１にしたがって説明するフローチャートである。

　第ｎ－１フレームで物体認識部２２が認識した物体の属性と物体が認識された範囲を取得する（Ｓ３０）。

　物体の認識範囲が所定サイズ未満である場合（Ｓ３２のＮｏ）、物体認識部２２は、物体の認識範囲を第２照射範囲に設定し（Ｓ３４）、ステップＳ４４に進む。一例として、物体の認識範囲が５０ｃｍ×５０ｃｍ未満である場合、認識された物体は落下物や小動物と考えられるため、物体の認識範囲全体を第２照射範囲とする。

　物体の認識範囲が所定サイズ以上である場合（Ｓ３２のＹｅｓ）、次に、物体認識部２２は、パターン保持部２３に保持された各種物体の識別パターンデータを参照して、認識された物体の属性が人物または軽車両であるか否かを判定する（Ｓ３６）。

　認識された物体の属性が人物または軽車両である場合（Ｓ３６のＹｅｓ）、物体認識部２２は、物体の認識範囲の周辺を第２照射範囲に設定する（Ｓ３８）。物体の認識範囲の周辺には、当該物体の一部が含まれてもよい。物体認識部２２は、第２照射範囲に照射される物体の属性に応じた第２映像を投射データ保持部２５から選択し、第２映像データと第２照射範囲に関する情報を投射データ設定部２６に供給する（Ｓ４０）。ここでは、物体の属性が人物または二輪車などの軽車両であるため、たとえば、運転手に注意を促すメッセージを含む警告画像を第２映像として選択する。

　物体の認識範囲の周辺を第２照射範囲に設定して第２映像を照射する理由を説明する。認識した物体が歩行者や二輪車などの軽車両である場合、道路に飛び出してくる場合があるため、歩行者や軽車両の周辺や進行方向に第２映像を照射して運転手に注意を促す必要があるからである。物体の周辺は、認識した物体の下部を含む広い範囲または認識した物体よりも自車両に近い範囲であってもよい。

　認識された物体の属性が人物でも軽車両でもない場合（Ｓ３６のＮｏ）、物体は駐車車両、先行車、対向車などである可能性があるため、物体認識部２２は、物体の認識範囲の下部を第２照射範囲に設定する（Ｓ４２）。一例として、物体の認識範囲の下部１０％～３０％を第２照射範囲として設定する。物体認識部２２は、第２照射範囲に照射される物体の属性に応じた第２映像を投射データ保持部２５から選択し、第２映像データと第２照射範囲に関する情報を投射データ設定部２６に供給する（Ｓ４４）。ここでは、物体の属性が車両であるため、たとえば、運転手に前方注意を促す赤ベタ塗り画像を第２映像として選択する。

　物体の認識範囲の下部を第２照射範囲に設定して第２映像を照射する理由を説明する。第２映像の照射は、運転者に障害物の存在を認識させることが目的であるため、運転者の視線の高さに近い範囲に第２映像を描画するのが好ましいからである。また、認識した物体が先行者、対向車である場合、相手を不快にさせない照射位置に設定する必要があり、特に相手車両の運転手や乗員を避けて第２映像を照射する必要があるからである。

　図６（ａ）～図６（ｃ）は、第１照射範囲１１０と、認識された物体が落下物である場合の第２照射範囲１２０とを説明する図である。

　図６（ａ）は、赤外レーザ光による走査範囲１００と、ヘッドライトが照射される第１照射範囲１１０を示す。図６（ｂ）は、物体認識部２２により物体として認識された路上の落下物（ここでは段ボール）２００を示す。物体の認識範囲が所定サイズ未満であるため、図６（ｃ）のように、落下物２００の認識範囲全体が第２照射範囲１２０に設定される。ここでは第２照射範囲１２０には第２映像として運転手に警告を促す赤ベタ塗り画像が描画される。

　図７（ａ）～図７（ｃ）は、第１照射範囲１１０と、認識された物体が人物である場合の第２照射範囲１２０とを説明する図である。

　図７（ａ）は、赤外レーザ光による走査範囲１００と、ヘッドライトが照射される第１照射範囲１１０を示す。図７（ｂ）は、物体認識部２２により物体として認識された人物２１０を示す。物体の認識範囲が所定サイズ以上であり、物体の属性が人物であるため、図７（ｃ）のように、人物２１０の認識範囲の周辺が第２照射範囲１２０に設定される。ここでは第２照射範囲１２０には第２映像として「注意」という文字を含む警告画像が描画される。

　図８（ａ）～図８（ｃ）は、第１照射範囲１１０と、認識された物体が車両である場合の第２照射範囲１２０とを説明する図である。

　図８（ａ）は、赤外レーザ光による走査範囲１００と、ヘッドライトが照射される第１照射範囲１１０を示す。図８（ｂ）は、物体認識部２２により物体として認識された車両２２０を示す。物体の認識範囲が所定サイズ以上であり、物体の属性が車両であるため、図８（ｃ）のように、車両２２０の認識範囲の下部が第２照射範囲１２０に設定される。ここでは第２照射範囲１２０には第２映像として運転手に警告を促す赤ベタ塗り画像が描画される。

　図９は、物体の進行方向に第２照射範囲を設定する例を説明する図である。認識した物体が人物や軽車両である場合、当該物体の進行方向に第２照射範囲１２０を設定し、運転手に注意を促す映像を描画する。図９の場合、人物２１２が認識され、左方向に歩いていることから、人物２１２の左側に第２照射範囲１２０を設定して、「注意」という文字を含む警告画像を描画する。物体の進行方向は、フレーム毎の物体の位置の推移にもとづいて検出される。

　図１０は、認識した物体を避けるように第１照射範囲１１０を設定する例を説明する図である。認識した物体が車両前方の他の車両や歩行者である場合、アイセーフ等の問題を考慮して、第１照射範囲１１０を認識した物体を避けるように設定する。図１０の場合、人物２１４が認識されたため、人物２１４の顔や上半身を避けるように第１照射範囲１１０を設定し、人物２１４にヘッドライトが直接照射されないようにする。

　上記実施例１においては、赤外レーザ光が走査範囲全体に対して出力され、可視レーザ光が第１照射範囲の走査時のみ出力されることとして説明した。赤外レーザ光の出力は、走査範囲全体に対する出力ではなく、第１照射範囲より広い範囲であり物体の認識を要する範囲であればよい。

　（実施例２）
　実施例２では、光照射装置１をプロジェクタ装置に適用する。

　プロジェクタ装置に光照射装置１が利用された場合、プロジェクタ装置は、可視レーザ光と赤外レーザ光を同時に走査して、可視レーザ光により画像描画を行う。プロジェクタ装置は、外部の投映面を第１照射範囲として第１映像（静止画または動画）を投映する。赤外レーザ光の反射光にもとづいてプロジェクタ装置と投映面との間に物体が検出された場合、物体の認識範囲が第２照射範囲に設定され、物体が認識されている期間は、第１映像に対して第２照射範囲に第２映像を合成した映像を生成し、可視レーザで描画する。

　例えば、プロジェクタ装置による映像をプレゼンテーションに用いる場合、プレゼンテーション画面を第１映像とし、プレゼンテーション画面の前にプレゼンタが例えば無地の矩形ボードを提示したとき、物体認識部２２は、プレゼンタとボードを物体として認識するが、認識した物体に特定形状（ここでは矩形）が含まれるため、矩形のボードのみに第２映像を描画する。これにより、プレゼンテーション画面とは別のサブ画面を用いた効果的なプレゼンテーションを行うことができる。

　図１１は、図３のステップＳ１７の物体属性に対応する第２照射範囲設定処理の詳細な手順を実施例２にしたがって説明するフローチャートである。

　第ｎ－１フレームで物体認識部２２が認識した物体の属性と物体が認識された範囲を取得する（Ｓ５０）。

　物体認識部２２は、認識した物体の属性が所定形状であるかどうかを調べる（Ｓ５２）。物体の形状として、矩形や円形、人物形状、動物を模した形状などの識別パターンをあらかじめ登録しておき、認識した物体の形状が識別パターンに合うかどうかを調べる。

　認識した物体の属性が所定形状である場合（Ｓ５２のＹｅｓ）、物体認識部２２は、物体の認識範囲を第２照射範囲に設定する（Ｓ５４）。物体認識部２２は、物体の属性に応じて第２照射範囲に照射される第２映像を決定する（Ｓ５６）。

　図１２は、物体の属性と第２映像を対応付けたテーブルを説明する図である。ここでは物体の属性は物体の形状であり、人物形状、動物を模した形状、矩形、円形があり、それぞれに第２映像のファイル０２－０００１．ｍｏｖ、０２－０００２．ｍｏｖ、０２－０００３．ｍｏｖ、０２－０００４．ｍｏｖが対応づけられている。物体認識部２２は、このテーブルを参照して、物体の形状に応じて第２映像を選択する。

　図１３（ａ）は第１照射範囲に投影される第１映像の例を示し、図１３（ｂ）は第２照射範囲に投影される第２映像の例を示す図である。

　図１４は、プロジェクタ装置により映し出されるスクリーンを示す図である。走査範囲１００内に第１照射範囲１１０が設定され、プロジェクタにより第１照射範囲１１０に図１３（ａ）の第１映像が描画される。第１照射範囲１１０はプロジェクタの描画範囲である。

　図１４に示される特定形状物体３００はここでは矩形の白色のボードである。図１４では、特定形状物体３００が走査範囲１００の外側にあり、赤外レーザ光が照射されないため、物体認識部２２は、特定形状物体３００を物体として認識しない。ユーザが特定形状物体３００を走査範囲１００内に移動させると、物体認識部２２が特定形状物体３００を認識し、特定形状物体３００が第２照射範囲に設定され、特定形状物体３００にはプロジェクタの可視レーザ光により第２映像が描画される。

　図１５（ａ）～図１５（ｄ）は、特定形状物体３００が走査範囲１００内に入った場合に設定される第２照射範囲１２０の例を説明する図である。

　図１５（ａ）は、特定形状物体３００が走査範囲１００の左端から挿入された状態を示す。特定形状物体３００の右側の一部が走査範囲１００内にあり、物体認識部２２は特定形状物体３００の右側の一部を矩形形状として検出するが、物体の認識範囲が所定のサイズに満たないため、ここでは物体認識部２２は特定形状物体３００を物体として認識しない。そのため、特定形状物体３００には第２映像が描画されず、第１照射範囲１１０に描画される第１映像の一部が、走査範囲１００内にある特定形状物体３００上に投影されることになる。

　図１５（ｂ）および図１５（ｃ）では、特定形状物体３００の全体が走査範囲１００内にあるため、物体認識部２２は所定サイズの矩形形状の物体として特定形状物体３００を認識し、特定形状物体３００の認識範囲が第２照射範囲１２０として設定され、第２照射範囲１２０に図１３（ｂ）の第２映像が描画される。その結果、第１照射範囲１１０の第１映像の中に第２照射範囲１２０の第２映像がはめ込まれたような画像がスクリーンに描画されることになる。ここで、ユーザが特定形状物体３００を手にもってスクリーンの前を移動しても、ユーザの姿は矩形形状ではないため、物体として認識されず、特定形状物体３００だけが物体として認識される。

　図１５（ｄ）は、特定形状物体３００が走査範囲１００の右端から外された状態を示す。特定形状物体３００の左側の一部が走査範囲１００内にあり、物体認識部２２は特定形状物体３００の左側の一部を矩形形状として検出するが、物体の認識範囲が所定のサイズに満たないため、ここでは物体認識部２２は特定形状物体３００を物体として認識しない。そのため、特定形状物体３００には第２映像が描画されず、第１照射範囲１１０に描画される第１映像の一部が、走査範囲１００内にある特定形状物体３００上に投影されることになる。

　図１６（ａ）～図１６（ｄ）は、特定形状物体３００が走査範囲１００内に入った場合に設定される第２照射範囲１２０の別の例を説明する図である。

　図１６（ａ）は、特定形状物体３００が走査範囲１００の左端から挿入された状態を示す。特定形状物体３００の右側の一部が走査範囲１００内にあり、物体認識部２２は特定形状物体３００の右側の一部を矩形形状として検出する。この例では、物体認識部２２は矩形形状のサイズに関係なく、矩形であれば物体として認識する。そのため、特定形状物体３００の右側の一部が第２照射範囲１２０に設定され、第２映像の一部が描画される。

　図１６（ｂ）および図１６（ｃ）では、特定形状物体３００の全体が走査範囲１００内にあり、物体認識部２２は特定形状物体３００を認識し、特定形状物体３００の全体が第２照射範囲１２０として設定され、第２照射範囲１２０に図１３（ｂ）の第２映像が描画される。これは図１５（ｂ）および図１５（ｃ）と同じである。

　図１６（ｄ）は、特定形状物体３００が走査範囲１００の右端から外された状態を示す。特定形状物体３００の左側の一部が走査範囲１００内にあり、物体認識部２２は特定形状物体３００の左側の一部を矩形形状として検出し、矩形形状のサイズに関係なく、検出された矩形形状を物体として認識する。そのため、特定形状物体３００の左側の一部が第２照射範囲１２０に設定され、第２映像の一部が描画される。

　物体認識部２２が検知する特定形状として矩形形状の場合を説明したが、特定形状は他の任意の形状でもよく、人物や動物の形状であってもよい。

　図１７（ａ）は第１照射範囲に投影される第１映像の例を示し、図１７（ｂ）は第２照射範囲に投影される第２映像の例を示す図である。図１７（ｂ）は図１７（ａ）と背景が同一であるが、図１３（ｂ）に示すような異なる映像を用いてもよい。

　図１８（ａ）～図１８（ｄ）は、特定形状物体３００が走査範囲１００内に入った場合に設定される第２照射範囲１２０の例を説明する図である。

　図１８（ａ）は、特定形状物体３００が走査範囲１００の左端から挿入された状態を示す。特定形状物体３００の右側の一部が走査範囲１００内にあり、物体認識部２２は特定形状物体３００の右側の一部を矩形形状として検出する。この例では、物体認識部２２は矩形形状のサイズに関係なく、矩形であれば物体として認識する。そのため、特定形状物体３００の右側の一部が第２照射範囲１２０に設定され、第１映像と同一のサイズである第２映像における第２照射範囲１２０に該当する部分が描画される。

　図１８（ｂ）および図１８（ｃ）では、特定形状物体３００の全体が走査範囲１００内にあり、物体認識部２２は特定形状物体３００を認識し、特定形状物体３００の全体が第２照射範囲１２０として設定され、第１映像と同一のサイズである第２映像における第２照射範囲１２０に該当する部分が描画される。

　図１８（ｄ）は、特定形状物体３００が走査範囲１００の右端から外された状態を示す。特定形状物体３００の左側の一部が走査範囲１００内にあり、物体認識部２２は特定形状物体３００の左側の一部を矩形形状として検出し、矩形形状のサイズに関係なく、検出された矩形形状を物体として認識する。そのため、特定形状物体３００の左側の一部が第２照射範囲１２０に設定され、第１映像と同一のサイズである第２映像における第２照射範囲１２０に該当する部分が描画される。

　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。

　以上の説明では光照射装置１を車両やプロジェクタ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、光照射装置１の照射範囲に人物等の物体が侵入すると、当該物体またはその周辺に可視レーザ光による映像が描画されることになる。

　１　光照射装置、　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　物体認識部、　２３　パターン保持部、　２４　照射制御部、　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、　１００　走査範囲、　１１０　第１照射範囲、　１２０　第２照射範囲、　３００　特定形状物体。

　本発明は、レーザ光を２次元的に走査する光照射技術に利用できる。

Claims

　可視レーザ光を出射する第１光源部と、
　赤外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可視レーザ光および前記第２光源部から出射された赤外レーザ光を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物体を認識する物体認識部と、
　前記走査ミラー部が走査する走査範囲における第１照射範囲に対して前記第１光源部からの可視レーザ光が照射されるように制御し、前記物体認識部が認識した物体に対応する第２照射範囲に前記第１光源部からの可視レーザ光により前記第２照射範囲に描画する映像が描画されるように制御する照射制御部とを備えることを特徴とする光照射装置。
　前記照射制御部は、前記第１照射範囲に対して前記第１光源部からの白色レーザ光が照射されるように制御し、前記第２照射範囲に対して白色レーザ光とは異なる色調の映像が照射されるように制御することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
　前記照射制御部は、前記物体認識部が認識した前記物体の下方を前記第２照射範囲として設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。
　前記照射制御部は、前記物体認識部が認識した前記物体の周辺を前記第２照射範囲として設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。
　前記光照射装置は、車両用のヘッドライトであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光照射装置。
　前記照射制御部は、前記第１照射範囲に対して第１映像データに基づく第１映像が前記第１光源部からの可視レーザ光により描画されるように制御し、前記第２照射範囲に対して前記第１映像データとは異なる第２映像データに基づく第２映像が前記第１光源部からの可視レーザ光により描画されるように制御することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
　前記照射制御部は、前記物体認識部が認識した物体の形状を前記第２照射範囲として設定することを特徴とする請求項１または請求項６に記載の光照射装置。
　前記物体認識部は、前記赤外レーザ光の照射範囲内における特定形状の物体を認識し、　前記照射制御部は、前記物体認識部が認識した前記特定形状を前記第２照射範囲として設定することを特徴とする請求項１または請求項６に記載の光照射装置。
　可視レーザ光および赤外レーザ光を２次元走査するステップと、
　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物体を認識するステップと、
　２次元走査による走査範囲における第１照射範囲に対して前記可視レーザ光が照射されるように制御し、認識された前記物体に対応する第２照射範囲に前記可視レーザ光により前記第２照射範囲に描画する映像が描画されるように制御するステップとを備えることを特徴とする光照射方法。