WO2021166542A1

WO2021166542A1 - 物体検出装置、受光部および物体検出装置の制御方法

Info

Publication number: WO2021166542A1
Application number: PCT/JP2021/002052
Authority: WO
Inventors: 満里子瀬戸; 柳井　謙一; 光宏清野; 尾崎　憲幸
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2021-08-26
Also published as: CN115136024A; JP7255513B2; US20220390571A1; JP2021131229A

Abstract

検出範囲を走査して物体を検出する物体検出装置（１０）が提供される。物体検出装置（１０）は、パルス検出光を発光する発光部（３０）と、複数の受光画素群（２２）を有する受光部（２０）とを備える。複数の受光画素群（２２）は、走査の走査単位に対応して、パルス検出光の発光に応じた反射光を受光する反射光受光画素群（Ｐｉｒ）と、可視光を受光し、可視光成分に対応する１または複数の可視光受光画素群（Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂ）とを含む。

Description

物体検出装置、受光部および物体検出装置の制御方法

関連出願の相互参照

　本願は、その全ての開示が参照によりここに組み込まれる、２０２０年２月１８日に出願された、出願番号２０２０－０２４８２３の日本国特許出願に基づく優先権を主張する。

　本開示は車両において用いられる物体を検出するための技術に関する。

　反射光を用いて対象物までの距離を測定する測距装置の固体撮像装置として、ＩＲ画素およびＲＧＢ画素が配列されている画素部を撮像単位として備える固体撮像装置が提案されている（例えば、特開２０１９－１１４７２８号公報）。一般的に、ＩＲ画素を用いて測距画像が取得され、ＲＧＢ画素を用いて可視光画像が取得される。

　しかしながら、従来の技術では、ＩＲ画素によって占められていた画素部にＲＧＢ画素を備えるため、ＩＲ画素の配置領域が小さくなり、測距性能が低下するという問題がある。

　したがって、測距性能の低下をもたらすことなく、測距画像および可視光画像を取得することが求められている。

　本開示は、以下の態様として実現することが可能である。

　第１の態様は、検出範囲を走査して物体を検出する物体検出装置を提供する。第１の態様に係る物体検出装置は、パルス検出光を発光する発光部と、複数の受光画素群を有する受光部と、を備え、前記複数の受光画素群は、前記走査の走査単位に対応して、前記パルス検出光の発光に応じた反射光を受光する反射光受光画素群と、可視光を受光し、可視光成分に対応する１または複数の可視光受光画素群とを含む。

　第１の態様に係る物体検出装置によれば、測距性能の低下をもたらすことなく、測距画像および可視光画像を取得することができる。

　第２の態様は、検出範囲を走査して物体を検出する物体検出装置の制御方法を提供する。第２の態様に係る物体検出装置の制御方法は、前記検出範囲に対してパルス検出光を走査し、前記走査の走査単位に対応して、受光部が備える反射光受光画素群によって前記パルス検出光の発光に応じた反射光を受光し、前記受光部が備える可視光成分に対応する１または複数の可視光受光画素群によって可視光を受光する。

　第２の態様に係る物体検出装置の制御方法によれば、測距性能の低下をもたらすことなく、測距画像および可視光画像を取得することができる。

　第３の態様は、検出範囲を走査する物体検出装置に用いられる受光部を提供する。第３の態様に係る受光部は、複数の受光画素群を備え、前記複数の受光画素群は、前記走査の走査単位に対応して、パルス検出光の発光に応じた反射光を受光する反射光受光画素群と、可視光を受光し、可視光成分に対応する１または複数の可視光受光画素群とを含む。

　第３の態様に係る受光部によれば、測距性能の低下をもたらすことなく、測距画像および可視光画像を取得することができる。なお、本開示は、物体検出装置の制御プログラムまたは当該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能記録媒体としても実現可能である。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は第１の実施形態に係る物体検出装置が搭載された車両の一例を示す説明図、図２は第１の実施形態において用いられるライダーの概略構成を示す説明図、図３は第１の実施形態において用いられる受光素子アレイを模式的に示す説明図、図４は第１の実施形態において用いられる受光素子アレイにおけるフィルタ配置を模式的に示す説明図、図５は第１の実施形態において用いられる受光素子アレイにおけるフィルタ配置の他の例を模式的に示す説明図、図６は第１の実施形態に係る物体検出装置の機能的構成を示すブロック図、図７は第１の実施形態に係る物体検出装置によって実行される物体検出処理の処理フローを示すフローチャート、図８は第１の実施形態における受光素子アレイと走査位置との関係を模式的に示す説明図、図９は第１の実施形態に係る物体検出装置により得られる各色成分データ、取得タイミングおよび走査位置との関係を模式的に示す説明図、図１０はその他の実施形態において用いられる受光素子アレイを模式的に示す説明図、図１１は各色成分の感度を模式的に示す説明図。

　本開示に係る物体検出装置、受光部および物体検出装置の制御方法について、いくつかの実施形態に基づいて以下説明する。

　第１の実施形態：
　図１に示すように、第１の実施形態に係る車両における物体検出装置１０は、車両５０に搭載されて用いられる。物体検出装置１０は、ライダー（Ｌｉｄａｒ：Light Detection and Ranging）２００およびライダー２００の動作を制御する制御装置１００を備えている。なお、物体検出装置１０は、測距装置とも呼ばれ、ライダー２００を用いて対象物までの距離の他、対象物の位置や特性が検出され得る。車両５０は、この他に、ＲＧＢ画像データを取得可能なカメラ４８、運転支援を実行するために運転支援制御装置を備えていても良い。

　図２に示すように、物体検出装置１０は、パルス状の検出光を発光し、検出光の発光に応じて入射する反射光である検出反射光または検出光の反射光とは異なる環境光を受光する光測定部であるライダー２００と、ライダー２００の発光動作や受光動作を制御する制御装置１００とを備えている。ライダー２００および制御装置１００は、物理的に一体の筐体に収容されていても良く、あるいは、別々の筐体に収容されていても良い。ライダー２００は、受光部２０、発光部３０、電動機４０、回転角センサ４１および走査鏡４２を備えている。ライダー２００は、水平方向ＨＤに予め定められた走査角範囲ＳＲを有しており、走査角範囲ＳＲを複数の角度に分割した単位走査角ＳＣを単位として発光部３０による検出光の照射および受光部２０による検出反射光の受光を実行することによって走査角範囲ＳＲの全体にわたる検出反射点の取得が実行され、測距が実現される。単位走査角ＳＣは、水平方向ＨＤにおけるライダー２００の分解能またはライダー２００により得られる測距結果の解像度を規定し、単位走査角が小さくなるに連れて、すなわち検出反射点数が多くなるに連れて分解能および解像度は高くなる。ライダー２００における単位走査角ＳＣを単位とする検出点の取得、すなわち、発光および受光処理は、走査角範囲ＳＲを一方向へ往走査する際、あるいは、走査角範囲ＳＲを双方向へ往復走査する際に実行される。

　受光部２０は、少なくとも、複数の受光画素群を有する受光素子アレイ２２を備えている。受光部は２０さらに、受光制御部２１、並びに図示しない受光レンズを備え、発光部３０から出射される検出光に対応する検出反射光の受光に応じて、検出点を示す検出信号を出力する受光処理を実行し、また、発光部３０からの出射に対応せず入射する環境光の受光に応じて、背景光画像データとも呼ばれる環境光画像データを出力する受光処理を実行する。環境光には、発光部３０からの検出光ではない、太陽光や照明光によりもたらされる周囲雰囲気の雰囲気光、太陽光や照明光が照射された周囲物体からの反射光や散乱光が含まれ、ＲＧＢフィルタを用いることによってＲＧＢ光を得ることができる。受光素子アレイ２２は、図３に示すように、複数の受光素子２２０が縦横方向に配列されている平板状の光センサであり、例えば、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）、その他のフォトダイオードが各受光素子を構成する。なお、受光処理の最小単位、すなわち検出点に対応する受光単位として受光画素の用語が用いられることがあり、受光単位は、単一の受光素子によって構成される受光画素２２１、または、複数の受光素子によって構成される受光画素２２１のいずれかを意味する。受光素子アレイ２２において、受光画素、すなわち、受光単位を構成する受光素子数が少なくなるにつれて、受光単位、すなわち、検出点数は増大する。本実施形態においては、例えば、８個の受光素子２２０から構成される受光画素２２２を受光単位として、走査角範囲ＳＲの垂直方向に対応する上段から、第１の受光画素２２１、第２の受光画素２２２、第３の受光画素２２３および第４の受光画素２２４を備えている。

　本実施形態において、受光素子アレイ２２は、単位走査角ＳＣに対応する受光領域として、検出光の発光に応じた反射光を受光する反射光受光画素群Ｐｉｒと、可視光を受光する可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂとを備えている。単位走査角に応じて反射光および可視光を連続的に取得するために反射光受光画素群Ｐｉｒと、可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂとは、走査方向に対応する方向に隣接して配列されている列群であることが望ましく、複数の可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂは、走査方向に対応する方向に配置されていることが望ましい。また、測距に用いられる反射光を受光する反射光受光画素群Ｐｉｒは、検出精度を維持するために物体検出装置１０の検出軸に対応する受光素子アレイ２２の中央に配置されていることが望ましい。さらには、感度が低いＩＲ光を受光する反射光受光画素群Ｐｉｒの受光面積は、可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂの受光面積以上である。図４に示すように、反射光受光画素群Ｐｉｒには、赤外光のみを透過するＩＲ透過フィルタＦｉｒが配置されている。発光部３０によって照射されたパルス状のＩＲ検出光に応じて物体から反射したＩＲ反射光は、受光素子アレイ２２における反射光受光領域ＤＬＡに入射されるように受光部２０は設計されており、ＩＲ反射光は、反射光受光画素群Ｐｉｒによって受光される。可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂには、それぞれ赤色光、緑色光、青色光のみを透過するＲ透過フィルタＦｒ、Ｇ透過フィルタＦｇ、Ｂ透過フィルタＦｂが配置されており、可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂは、発光部３０による検出光の照射タイミングとは異なるタイミングまたは同じタイミングにて環境光を受光する。この結果、受光部２０は、単位走査角ＳＣに対応する時間ウィンドウの間に、反射光および環境光、すなわち、赤外光、赤色光、緑色光および青色光を異なるタイミングまたは同じタイミングで順次受光する。なお、図４の例では、各受光画素群Ｐｉｒ、Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂの全体に対して各フィルタＦｉｒ、Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂが装着されているが、図５に示すように、各受光画素群Ｐｉｒ、Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂを構成する各受光素子２２０に対して、対応する各フィルタＦｉｒ、Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂが配置されていても良い。この場合、既存の受光素子アレイを用いることが可能となり、汎用性がより向上する。

　受光制御部２１は、発光部３０によるパルス状の検出光の発光に応じて、各受光画素群Ｐｉｒ、Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂ毎に、入射された入射光量または入射光強度に応じた入射光強度信号を出力する受光処理を実行する。具体的には、受光制御部２１は、全受光画素２２１～２２４を用いて単位走査角ＳＣ毎に、受光画素２２１～２２４を構成する受光素子が入射光量に応じて発生させる電流、または、電流から変換された電圧を取り出して入射光強度信号として制御装置１００へ出力する。入射光強度信号は、単位走査各ＳＣ毎に制御装置１００に対して出力されても良く、走査角範囲ＳＲにわたる走査が完了した所で走査角範囲ＳＲに対応する入射光強度信号が制御装置１００に対して出力されても良い。なお、各受光画素２２１～２２４を構成する受光素子が受光する光子の合計個数に応じた入射光強度信号が制御装置１００へ出力されるということもできる。一般的にＳＰＡＤでは、１つの受光素子２２０によって得られる入射光量は少ないので、受光画素２２１のように８個の受光素子２２０からの入射強度信号を図示しない加算器により加算してＳ／Ｎの向上が図られる。ＴＯＦ（Time Of Flight）等による検出点の測距を実行する測距機能部は、受光制御部２１の回路として、一体に備えられていても良く、後述するように、制御装置１００において実行されるプログラムとして備えられても良い。

　発光部３０は、発光制御部３１、発光素子３２およびコリメータレンズを備え、単位走査角ＳＣ単位で検出光を単一回または離散的に複数回照射する。発光素子３２は、例えば、１または複数の赤外レーザダイオードであり、検出光としてパルス状の赤外レーザ光を出射する。発光部３０は垂直方向に単一の発光素子を備えていても良く、複数の発光素子を備えていても良い。複数の発光素子が備えられる場合には、発光制御部３１によって、走査タイミングに応じて発光する発光素子が切り換えられ得る。発光制御部３１は、制御装置１００から単位走査角毎に入力される発光素子の発光を指示する発光制御信号に応じて、パルス駆動波形の駆動信号によって発光素子を駆動して赤外レーザ光の発光を実行する。発光部３０から照射される赤外レーザ光は、走査鏡４２によって反射され、ライダー２００の外部、すなわち、対象物の検出が所望される範囲に向けて射出される。

　電動機４０は、図示しない電動機ドライバを備える。電動機４０には、電動機４０の回転角度を検出するための回転角センサ４１が配置されている。電動機ドライバは、回転角センサ４１から回転角信号の入力を受けて制御装置１００によって出力される回転角度指示信号を受けて電動機４０に対する印加電圧を変更して電動機４０の回転角度を制御する。電動機４０は、例えば、超音波モータ、ブラシレスモータ、ブラシモータであり、走査角範囲ＳＲにおいて往復動を行うための周知の機構を備えている。電動機４０の出力軸の先端部には、走査鏡４２が取り付けられている。走査鏡４２は、発光素子３２から出射された検出光を水平方向ＨＤに走査させる反射体、すなわち、鏡体であり、電動機４０によって往復駆動されることによって水平方向ＨＤにおける走査角範囲ＳＲの走査が実現される。なお、走査鏡４２による１往復の走査は１フレームと呼ばれ、ライダー２００の検出単位である。また、発光部３０による検出光の発光は、走査鏡４２の往方向への変位にのみに対応して実行されても良く、往復方向の平易に対応して実行されても良い。すなわち、ライダー２００による物体検出は、走査角範囲ＳＲにおける一方向、または、双方向において実行され得る。水平方向ＨＤに加えて垂直方向ＶＤへの走査、すなわち垂直方向ＶＤにおける走査位置の変更が実現されても良い。水平方向ＨＤおよび垂直方向ＶＤへの走査を実現するために、走査鏡４２は、多面鏡体、例えば、ポリゴンミラーであっても良く、あるいは、垂直方向ＶＤへ揺動される機構を備える単面鏡体、あるいは、垂直方向ＶＤへ揺動される別の単面鏡体を備えていても良い。なお、走査鏡４２は、電動機４０により回転駆動されて回転走査を実行しても良く、この場合には、走査角範囲ＳＲに対応して発光部３０および受光部２０による発光・受光処理が実行されれば良い。さらに、例えば、６０度程度の走査角範囲ＳＲが実現される場合には、走査鏡４２を備えることなく、走査角範囲ＳＲに応じた横幅の受光素子アレイを備え、行および列を順次選択することによって対象物の検出、すなわち、測距処理が実行されても良い。

　発光部３０から照射された検出光は、走査鏡４２によって反射され、単位走査角ＳＣを単位として水平方向の走査角範囲ＳＲにわたり走査される。検出光が物体によって反射された検出反射光は、走査鏡４２によって、受光部２０へと反射され、単位走査角ＳＣ毎に受光部２０に入射される。受光部２０は、発光部３０による発光タイミングに応じて、列単位にて受光処理を実行する。受光処理が実行される単位走査角ＳＣは、順次インクリメントされ、この結果、所望の走査角範囲ＳＲにわたる受光処理のための走査が可能となる。発光部３０および受光部２０は走査鏡４２と共に電動機４０によって回転されても良く、走査鏡４２とは別体であり、電動機４０によって回転されなくても良い。さらに、走査鏡４２が備えられることなく、走査角範囲ＳＲに対応してアレイ状に配置された複数の受光画素または受光素子アレイ２２を備え、レーザ光を順次外界に対して直接照射し、受光画素を順次切り換えて反射光を直接受光する構成を備えていても良い。

　図６に示すように、制御装置１００は、演算部としての中央処理装置（ＣＰＵ）１０１、記憶部としてのメモリ１０２、入出力部としての入出力インタフェース１０３および図示しないクロック発生器を備えている。ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、入出力インタフェース１０３およびクロック発生器は内部バス１０４を介して双方向に通信可能に接続されている。メモリ１０２は、物体検出処理を実行するための物体検出処理プログラムＰｒ１を不揮発的且つ読み出し専用に格納するメモリ、例えばＲＯＭと、ＣＰＵ１０１による読み書きが可能なメモリ、例えばＲＡＭとを含んでいる。ＣＰＵ１０１、すなわち、制御装置１００は、メモリ１０２に格納されている物体検出処理プログラムＰｒ１を読み書き可能なメモリに展開して実行することによって、物体検出部として機能する。なお、ＣＰＵ１０１は、単体のＣＰＵであっても良く、各プログラムを実行する複数のＣＰＵであっても良く、あるいは、複数のプログラムを同時実行可能なマルチタスクタイプあるいはマルチスレッドタイプのＣＰＵであっても良い。なお、発光タイミングと受光タイミングとを用いた物体までの測距処理は、受光制御部２１において実行される他に、物体検出処理の一処理として、制御装置１００によって実行されても良い。

　入出力インタフェース１０３には、受光部２０を構成する受光制御部２１、発光部３０を構成する発光制御部３１、電動機４０および回転角センサ４１がそれぞれ制御信号線を介して接続されている。発光制御部３１に対しては発光制御信号が送信され、受光制御部２１に対しては環境光取得のための受光処理、あるいは発光制御信号の送信に対応する物体検出のための受光処理を指示する受光制御信号が送信され、受光制御部２１からは環境光強度または検出反射光強度を示す入射光強度信号が受信される。電動機４０に対しては回転角度指示信号が送信され、回転角センサ４１からは回転角信号が受信される。

　第１の実施形態に係る物体検出装置１０により実行される環境光強度の取得を含む物体検出処理について説明する。図７に示す処理ルーチンは、例えば、車両の制御システムの始動時から停止時まで、または、スタートスイッチがオンされてからスタートスイッチがオフされるまで、所定の時間間隔、例えば、数１００ｍｓにて繰り返して実行される。ＣＰＵ１０１が物体検出処理プログラムＰｒ１を実行することによって図７に示す処理フローが実行される。

　ＣＰＵ１０１は、入出力インタフェース１０３を介して、発光制御部３１に対して発光指示信号を送信し、発光素子３２を発光させて検出光を照射する（ステップＳ１００）。ＣＰＵ１０１は、受光制御部２１に対して受光指示信号を送信し、受光素子アレイ２２により検出反射光およびＲＧＢ光を取得して（ステップＳ１０２）、本処理ルーチンを終了する。検出反射光は、既述の反射光受光画素群Ｐｉｒによって受光され、環境光として入射する入射光に含まれるＲＧＢ光は、既述の可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂによって受光される。各受光画素群Ｐｉｒ、Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂは、水平方向に異なった位置に配置されているため、同一タイミングにおいて各受光画素群Ｐｉｒ、Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂによって取得される入射光は、それぞれ異なる位置に対応する入射光となる。例えば、図８に示すように、受光時間Ｔがｔ１からｔ４に進むにつれて、すなわち、走査鏡４２の走査に伴い、位置Ｐ１からの入射光が、受光素子アレイ２２が備える反射光受光画素群Ｐｉｒ、可視光受光画素群Ｐｒ、可視光受光画素群Ｐｇ、可視光受光画素群Ｐｂに対して順次入射する。Ｔ＝ｔ１においては、検出光に応じて位置Ｐ１から反射した入射光が反射光受光画素群Ｐｉｒに入射し、Ｔ＝ｔ２においては、位置Ｐ１からの入射光が可視光受光画素群Ｐｒに入射し、検出光に応じて位置Ｐ２から反射した入射光が反射光受光画素群Ｐｉｒに入射し、Ｔ＝ｔ３においては、位置Ｐ１およびＰ２からの入射光が可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇにそれぞれ入射し、検出光に応じて位置Ｐ３から反射した入射光が反射光受光画素群Ｐｉｒに入射し、Ｔ＝ｔ４においては、位置Ｐ１～Ｐ３からの入射光が可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにそれぞれ入射し、検出光に応じて位置Ｐ４から反射した入射光が反射光受光画素群Ｐｉｒに入射する。図８の例において、各受光時間ｔ１～ｔ４は一定時間であり、また、受光時間Ｔは、検出時間でもあり、さらに、単位走査角ＳＣと置換することが可能である。

　この結果、図９に示すように、位置Ｐ１に対応する赤外反射光ＩＲ、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂが受光時間ｔ１～ｔ４にかけて順次取得される。すなわち、同一位置、あるいは、同一空間における検出反射光および環境光の情報、例えば、強度を示す検出データを取得することができる。なお、各受光時間Ｔの時間間隔はｍｓオーダーであるから、実質的に同一タイミング、あるいは、後段の処理において十分な精度を得ることができる検出反射光および環境光の情報を取得することができる。

　以上説明した第１の実施形態に係る物体検出装置１０によれば、走査の走査単位に対応して、パルス検出光の発光に応じた反射光を受光する反射光受光画素群Ｐｉｒと、可視光を受光し、可視光成分に対応する１または複数の可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂとを含む複数の受光画素群を備える受光部２０を備えるので、測距性能の低下をもたらすことなく、測距画像および可視光画像を取得することができる。すなわち、走査の走査単位である単位走査角に対応して、反射光を受光する反射光受光画素群Ｐｉｒと、可視光成分に対応して可視光を受光する１または複数の可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂとが備えられており、また、各色成分について対応する受光画素群が割り当てられており、受光感度の低減を抑制、あるいは、受光感度の向上を図ることができる。この結果、単位走査角毎に、ＩＲ成分を含む各色成分が受光されるので、各色成分について所望の入射光強度以上の入射光強度を得ることが可能となり、測距精度や対象物の認識精度を向上させることができる。また、反射光に加えてＲＧＢ成分を含む環境光を取得することができるので、対象物の認識の精度を向上させることが可能となり、車両５０と対象物との距離や位置を用いた運転支援制御および自動運転制御の実行精度を向上させることができる。

　以上説明した第１の実施形態に係る物体検出装置１０が備える受光部２０は、単位走査角に対応して、反射光を受光する反射光受光画素群Ｐｉｒと、可視光成分に対応して可視光を受光する１または複数の可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂとを備えているので、物体の検出空間における同一位置に対応する反射光、赤色光、緑色光および青色光を容易に精度良く取得することができる。

　上記の説明においては、受光素子アレイ２２は、各色成分に対して同一面積または同一個数の受光画素２２１を有する各受光画素群Ｐｉｒ、Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂを有しているが、各受光画素群Ｐｉｒ、Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにおける受光画素２２１の受光感度または受光画素２２１を構成する受光素子２２０は光波長によって変化する。そこで、ＩＲ、ＲＧＢの各成分について均一感度または最適感度を設定するために、図１０に示すように、色成分に応じて異なる受光面積を備えていても良い。図１１に示すようにＧ成分は、ＲＧＢ成分およびＩＲ成分の中で最も受光感度が高いので、他の色成分の受光面積よりも小さい受光面積にて同等の入射光強度を得ることができる。一方、ＩＲ成分は、ＲＧＢ成分およびＩＲ成分の中で最も受光感度が低いので、他の色成分の受光面積よりも大きい受光面積を割り当てることで、同等の入射光強度を得ることができる。図１０に示す例では、Ｇ成分に対応する受光画素群Ｐｇの受光面積は、Ｒ成分、Ｂ成分に対応する受光画素群Ｐｒ、Ｐｂの受光面積よりも小さく、ＩＲ成分に対応する受光画素群Ｐｉｒの受光面積は、Ｒ成分、Ｂ成分に対応する受光画素群Ｐｒ、Ｐｂの受光面積よりも大きい。この結果、各色成分の感度に応じた受光面積を設定することにより、受光素子アレイ２２を構成する受光画素２２１を有効活用することができる。なお、受光素子アレイ２２における各色成分に対応する受光面積の割り当ては、各受光画素群Ｐｉｒ、Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂの一部を使用しなかったり、各受光画素群Ｐｉｒ、Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂを構成する受光画素２２１の数を変えることや、各受光画素２２１を構成する受光素子２２０の数を変えることによって実現されても良い。

　上記の説明においては、受光時間Ｔ、すなわち、露光時間は一定であったが、ＲＧＢ成分、すなわち、可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにおける露光時間は可変とされ得る。例えば、ホワイトバランスの観点から、夕刻においては、赤色光を取得する可視光受光画素群Ｐｒの露光時間を短くすることができる。また、受光素子アレイ２２における、ＩＲ成分、ＲＧＢ各成分の受光感度に応じて、反射光受光画素群Ｐｉｒ、可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにおける露光時間が適宜調整されても良い。

　上記説明においては、受光素子２２０として用いられるＳＰＡＤに印加されるエクセスバイアス電圧は一定である。これに対して、エクセスバイアス電圧を変更することによって、ＳＰＡＤの感度が調整されても良い。具体的には、ＩＲ成分、ＲＧＢ各成分の受光感度に応じて、各受光画素群Ｐｉｒ、Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂに対応する受光画素２２１に対するエクセスバイアス電圧が変更されても良い。すなわち、受光感度を低下させるためには、エクセスバイアス電圧値が小さくされ、受光感度を増大させるためにはエクセスバイアス電圧値が大きくされる。

　上記説明においては、各フィルタＦｉｒ、Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂのフィルタ透過率について特に言及しておらず、例えば、同一である。これに対して、ＩＲ成分、ＲＧＢ各成分の受光感度に応じて、各受光画素群Ｐｉｒ、Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂに備えられている各フィルタＦｉｒ、Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂのフィルタ透過率が適用されても良い。具体的には、受光感度を低下させたい場合にはフィルタの透過率を下げ、受光感度を増大させたい場合にはフィルタの透過率が上げられる。なお、上記説明において、受光感度は、ＩＲ成分、ＲＧＢ成分によって決定されているが、受光素子アレイ２２における基準入射強度に対する検出により得られる実際の入射強度の変化によって動的に判定されても良い。

　その他の実施形態：
（１）上記実施形態においては、発光部３０を備える物体検出装置１０について説明したが、上記実施形態において得られる技術的効果は、最小構成として、検出範囲を走査する物体検出装置１０に用いられ、走査の走査単位に対応して、パルス検出光の発光に応じた反射光を受光する反射光受光画素群Ｐｉｒと、可視光を受光する可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂとを含む複数の受光画素群を備える受光部２０によっても得ることができる。

（２）上記実施形態においては、受光素子アレイ２２は、ＲＧＢ成分に対応する可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂを備えているが、Ｒ成分、Ｇ成分およびＢ成分の少なくともいずれかの可視光が受光されれば良い。この場合、反射光受光画素群Ｐｉｒと可視光受光画素群Ｐｒとは走査の方向に対応する方向に隣接して配列されている列群を構成する。例えば、赤色光を取得する可視光受光画素群Ｐｒのみが備えられていても良い。ＲＧＢ成分のうち、Ｒ成分、すなわち、赤色光は、交通信号における赤信号、車両５０の制動灯あるいは緊急車両の赤色灯の色に対応しており、車両５０においては、可能な限り速やかな運転支援や車両制御が求められるからである。この場合、受光時間のずれを抑制するために、反射光受光画素群Ｐｉｒと赤色光を受光する可視光受光画素群Ｐｒとは隣接していることが望ましい。また、上記実施形態においては、ＲＧＢ成分に応じて、３つの可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂを備えているが、単一の可視光受光画素群に複数の色成分、すなわち、Ｒ成分、Ｇ成分、およびＢ成分のフィルタを備える１または複数の可視光受光画素群が用いられても良い。この場合には、同一位置に対応する反射光、赤色光、緑色光および青色光の各色成分、特にＲＧＢ成分の取得時間のずれを解消することができる。さらに、上記実施形態においては、反射光受光画素群Ｐｉｒと、可視光受光画素群Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂとは、走査方向に対応する方向に隣接して配列されているが、隣接していなくても良い。

（３）上記実施形態においては、反射光受光画素群および可視光受光画素群は、同一の受光素子アレイ２２に備えられているが、反射光受光画素群を備える受光素子アレイおよび可視光受光画素群を備える受光素子アレイがそれぞれ別々に備えられていても良い。すなわち、可視光受光画素群としては、ＲＧＢ画像を取得する一般的な撮像素子、例えば、ＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳ）やＣＣＤ（Charge-Coupled Device）が用いられても良い。但し、この場合であっても、撮像素子は、単位走査角毎に反射光受光画素群と連動して同一位置の画像を取得できるように物体検出装置１０に配置されている。

（４）上記各実施形態においては、ＣＰＵ１０１が物体検出処理プログラムＰｒ１を実行することによって、物体検出を実行する物体検出装置１０が実現されているが、予めプログラムされた集積回路またはディスクリート回路によってハードウェア的に実現されても良い。すなわち、上記各実施形態における制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つまたは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部およびその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部およびその手法は、一つまたは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

　以上、実施形態、変形例に基づき本開示について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定するものではない。本開示は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本開示にはその等価物が含まれる。たとえば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

Claims

　検出範囲を走査して物体を検出する物体検出装置（１０）であって、
　パルス検出光を発光する発光部（３０）と、
　複数の受光画素群（２２）を有する受光部（２０）と、を備え、
　前記複数の受光画素群は、前記走査の走査単位に対応して、前記パルス検出光の発光に応じた反射光を受光する反射光受光画素群（Ｐｉｒ）と、可視光を受光し、可視光成分に対応する１または複数の可視光受光画素群（Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂ）とを含む、物体検出装置。
　請求項１に記載の物体検出装置において、
　前記複数の可視光受光画素群は、前記走査の方向に対応する方向に配置されている、物体検出装置。
　請求項１に記載の物体検出装置において、
　前記反射光受光画素群と前記可視光受光画素群とは前記走査の方向に対応する方向に隣接して配列されている列群であり、
　前記受光部は、前記反射光受光画素群による受光処理と前記可視光受光画素群による受光処理とを実行する、物体検出装置。
　請求項１から３のいずれか一項に記載の物体検出装置において、
　前記反射光受光画素群および前記可視光受光画素群は、受光感度に応じた受光面積を有する、物体検出装置。
　請求項１から３のいずれか一項に記載の物体検出装置において、
　前記受光部は、受光感度に応じて、前記反射光受光画素群および前記可視光受光画素群における受光時間を制御する、物体検出装置。
　請求項１から３のいずれか一項に記載の物体検出装置において、
　前記受光部は、受光感度に応じて、前記反射光受光画素群および前記可視光受光画素群における印加電圧を制御する、物体検出装置。
　請求項１から６のいずれか一項に記載の物体検出装置において、
　前記可視光受光画素群は、Ｒ成分、Ｇ成分およびＢ成分の少なくともいずれか一つの可視光成分を受光する、物体検出装置。
　請求項７に記載の物体検出装置において、
　前記可視光受光画素群は、Ｒ成分の可視光成分を受光する、物体検出装置。
　請求項１から８のいずれか一項に記載の物体検出装置において、
　前記可視光受光画素群は、前記受光画素の上にフィルタ（Ｆｉｒ、Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂ）を備えている、物体検出装置。
　検出範囲を走査して物体を検出する物体検出装置（１０）の制御方法であって、
　前記検出範囲に対してパルス検出光を走査し、
　前記走査の走査単位に対応して、受光部（２０）が備える反射光受光画素群（Ｐｉｒ）によって前記パルス検出光の発光に応じた反射光を受光し、前記受光部が備える可視光成分に対応する１または複数の可視光受光画素群（Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂ）によって可視光を受光する、物体検出装置の制御方法。
　検出範囲を走査する物体検出装置に用いられる受光部（２０）であって、
　複数の受光画素群（２２）を備え、
　前記複数の受光画素群は、前記走査の走査単位に対応して、パルス検出光の発光に応じた反射光を受光する反射光受光画素群（Ｐｉｒ）と、可視光を受光し、可視光成分に対応する１または複数の可視光受光画素群（Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂ）とを含む、受光部。