WO2022071332A1 - センサ装置、及び灯具 - Google Patents

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WO2022071332A1
WO2022071332A1 PCT/JP2021/035676 JP2021035676W WO2022071332A1 WO 2022071332 A1 WO2022071332 A1 WO 2022071332A1 JP 2021035676 W JP2021035676 W JP 2021035676W WO 2022071332 A1 WO2022071332 A1 WO 2022071332A1
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electromagnetic wave
unit
state
image data
predetermined
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PCT/JP2021/035676
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French (fr)
Inventor
崇 宮崎
Original Assignee
株式会社小糸製作所
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    • G—PHYSICS
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements

Definitions

  • the present invention relates to a sensor device and a lamp.
  • Patent Document 1 discloses such a sensor device.
  • the sensor device of Patent Document 1 below includes a transmission unit, a switching unit, a first detection unit, a second detection unit, and a control unit for controlling these.
  • the transmitter can irradiate an object with a pulsed electromagnetic wave.
  • the switching unit is a so-called DMD (Digital Micromirror Device), which includes a plurality of elements to which electromagnetic waves propagating from an object are incident, and for each element, the first state and the first state in which the incident electromagnetic waves are emitted in the first direction. It is possible to switch to a second state in which the light is emitted in a second direction different from the direction.
  • the first detection unit receives an electromagnetic wave emitted from the switching unit in the first direction and generates image data related to the electromagnetic wave.
  • the second detection unit receives an electromagnetic wave emitted from the switching unit in the second direction and outputs a signal indicating that the electromagnetic wave has been received.
  • all the elements are first in the first state, and the electromagnetic wave propagating from the object is started to be received by the first detection unit.
  • the transmitting unit emits a pulsed electromagnetic wave toward the object. A part of this electromagnetic wave is reflected by an object, is incident on the element in the second state, is emitted from the element in the second direction, and is received by the second detection unit.
  • the distance to the portion of the object corresponding to this element is calculated by the ToF (Time of Flight) method.
  • this element enters the first state and another element enters the second state, and the transmitting unit emits a pulsed electromagnetic wave toward the object.
  • the distance to the portion of the object corresponding to this other element is calculated by the ToF method.
  • Such switching of the state of the element and emission of the electromagnetic wave are performed for all the elements, and the distance information is generated.
  • the first detection unit ends the reception of the electromagnetic wave and also generates the image data related to the received electromagnetic wave.
  • Such a sensor device is equipped with a camera that captures an object and a laser radar that is arranged at a different position from the camera, and compared with the sensor device, the difference between the coordinate system in the image data and the coordinate system in the distance information. It is said that it can be reduced.
  • an object of the present invention is to provide a sensor device and a lamp that can reduce the calculation load required for calculating the distance to a predetermined object.
  • the sensor device of the present invention includes a plurality of elements to which an electromagnetic wave propagating from a predetermined range is incident, and for each of the elements, a first state in which the incident electromagnetic wave is emitted in a first direction and the above.
  • a switching unit that can switch to a second state that emits in a second direction different from the first direction, and an image data related to the electromagnetic wave that receives the electromagnetic wave emitted from the switching unit in the first direction. It is possible to irradiate the predetermined range with an image data generation unit to be generated, a reception unit that receives the electromagnetic wave emitted from the switching unit in the second direction and outputs a signal related to the electromagnetic wave, and an electromagnetic wave for measurement.
  • the control unit includes a transmission unit and a control unit, and the control unit performs the switching unit in a predetermined state in which the plurality of the elements are in the first state, and the image data generation unit switches the predetermined state.
  • An image acquisition process for receiving the electromagnetic wave from the unit to generate the image data in the predetermined range, and a signal indicating a predetermined object in the image data based on the image data generated by the image acquisition process.
  • the image acquisition process starts with the predetermined object.
  • At least one of the elements that emits the propagating electromagnetic wave in the first direction is in the second state, and the other element is in the first state.
  • this sensor device image data in a predetermined range is obtained by image acquisition processing, and judgment processing is performed to determine whether or not the image data includes a signal indicating a predetermined object. Therefore, this sensor device can detect a predetermined object located in a predetermined range. Further, in this sensor device, when it is determined in the determination process that the image data includes a signal indicating a predetermined object, the switching unit is in the measurement state and at least a part of the period in which the switching unit is in the measurement state. The electromagnetic wave for measurement is irradiated to a predetermined object, and the electromagnetic wave for measurement is reflected by the predetermined object.
  • a part of the measurement electromagnetic wave reflected by the predetermined object can be incident on the element in the second state in the switching unit, emitted from the element in the second direction, and received by the receiving unit.
  • the signal related to the electromagnetic wave for measurement received from can be output during the above period.
  • the distance from the receiving unit to the predetermined object is calculated based on the information related to the measurement electromagnetic wave emitted from the transmitting unit and the signal output from the receiving unit during the above period.
  • the distance calculated in this way does not correspond to pixels other than predetermined pixels that project a predetermined object in the image data. Therefore, this sensor device can reduce the computational load required to calculate the distance to a predetermined object as compared with the case of generating a distance distribution consisting of distances corresponding to each position in the entire area of image data. ..
  • the plurality of the elements that emit the electromagnetic waves propagating from the predetermined object in the first direction may be in the second state, and the other elements may be in the first state. ..
  • the intensity of the measurement electromagnetic wave received by the receiving unit can be increased as compared with the case where there is only one element in the second state in the measurement state, and the distance to a predetermined object can be increased.
  • the distance can be calculated appropriately even if it is far away.
  • At least one of the elements that emits the electromagnetic wave propagating from a portion other than the outer edge portion of the predetermined object in the predetermined pixel in the first direction is the second state, and the other said.
  • the element may be in the first state.
  • the timing at which image data is generated and the timing at which a measurement electromagnetic wave is applied to a predetermined object projected on an image composed of this image data are different from each other. Therefore, when the predetermined object and the sensor device are relatively moving, the predetermined object and the element that emits the electromagnetic wave propagating from the predetermined object in the image acquisition process in the first direction. The positional relationship of the two may change, and the electromagnetic wave for measurement reflected by a member different from the predetermined object may be received by the receiving unit. When the element that emits the electromagnetic wave propagating from the outer edge of the predetermined object in the first direction is in the second state, the measurement electromagnetic wave reflected by the member different from the predetermined object is easily received by the receiving unit. ..
  • the electromagnetic wave reflected by the member different from the predetermined object is received by the receiving unit. It can be reduced and the distance to a predetermined object can be calculated appropriately.
  • the control unit switches the switching unit between the measurement state and the predetermined state, and during at least a part of the period in which the switching unit is in the measurement state, the transmission unit receives the measurement electromagnetic wave. May be applied to the predetermined object, and the energy of the electromagnetic wave received by the image data generation unit may be converted into electrical energy during at least a part of the period in which the switching unit is in the predetermined state.
  • the period during which the energy of the electromagnetic wave received by the image data generation unit is converted into electrical energy and the period during which the switching unit is in the measurement state may be different from each other.
  • the image data generation unit receives at least a part of the above energy conversion period and at least a part of the period in which the switching unit is in the measurement state. It is possible to suppress a decrease in the amount of electromagnetic waves in a part of the image of the electromagnetic waves to be generated. Therefore, this sensor device can make a predetermined range of images consisting of image data generated by the image data generation unit clearer than in the above case.
  • control unit sets the measurement electromagnetic wave within the predetermined range during at least a part of the period during which the energy of the electromagnetic wave received by the image data generation unit is converted into electrical energy by the transmission unit. It may be irradiated.
  • this sensor device can generate image data in a predetermined range even when sunlight as an electromagnetic wave is not irradiated in a predetermined range, and can detect a predetermined object and a distance to a predetermined object. Can be calculated.
  • the control unit performs the image acquisition process at predetermined time intervals, and in the determination process, the image data generated by the image acquisition process includes a pixel signal indicating the energy of the electromagnetic wave of a predetermined value or more.
  • the switching unit In the image acquisition process performed immediately after the determination process of determining whether or not the image data includes the signal of the pixel indicating the energy of the electromagnetic wave of the predetermined value or more, the switching unit.
  • the period during which the element in which the energy of the electromagnetic wave emitted in the first direction in the immediately preceding image acquisition process is equal to or higher than the predetermined value is in the first state is set from the period in the immediately preceding image acquisition process. It may be shortened.
  • the above predetermined value can be set to a value lower than the energy of the electromagnetic wave indicated by the pixel that causes halation in the image, and it is possible to judge whether or not halation has occurred in the image by the judgment process. Further, the energy of the electromagnetic wave emitted from the element whose energy of the electromagnetic wave emitted in the first direction in the immediately preceding image acquisition process is equal to or higher than a predetermined value can be reduced in the first direction and received by the image data generation unit. Therefore, halation can be less likely to occur in the image composed of the image data obtained in the image acquisition process performed immediately after the determination process.
  • the lamp of the present invention is characterized by including the above-mentioned sensor device and a lamp unit that emits light.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a lamp according to the first embodiment of the present invention.
  • the lamp 100 of the present embodiment is a headlight for an automobile.
  • one headlight for an automobile is provided in each of the left and right directions in the front part of the vehicle, and the left and right headlights are configured to be substantially symmetrical in the left and right directions. Therefore, one of the headlights will be described.
  • the lamp 100 of the present embodiment which is a headlight, includes a sensor device 1 and a lamp unit LU as a main configuration.
  • the sensor device 1 of the present embodiment includes a housing 10, a transmitting unit 20, a receiving unit 30, and a control unit CO as main configurations.
  • the housing 10 is shown in a vertical cross section.
  • the housing 10 of the present embodiment includes the housing 11 and the outer cover 12 as the main configurations.
  • the housing 11 and the outer cover 12 are made of, for example, different types of resins.
  • the outer cover 12 is made of a material that transmits light emitted from the lamp unit LU, which will be described later, measurement electromagnetic waves emitted from the transmitting unit 20, and electromagnetic waves received by the receiving unit 30.
  • the housing 11 is configured in a box shape having an opening in the front, and the outer cover 12 is fixed to the housing 11 so as to close the opening.
  • a housing space 13 surrounded by the housing 11 and the outer cover 12 is formed in the housing 10, and a transmitting unit 20, a receiving unit 30, and a lamp unit LU are arranged in the housing space 13.
  • the control unit CO includes, for example, an integrated circuit such as a microcontroller, an IC (Integrated Circuit), an LSI (Large-scale Integrated Circuit), and an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and an NC (Numerical Control) device. Further, when the NC device is used, the control unit CO may use a machine learning device or may not use a machine learning device.
  • an integrated circuit such as a microcontroller, an IC (Integrated Circuit), an LSI (Large-scale Integrated Circuit), and an ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
  • NC Genetic Control
  • the storage unit ME is connected to the control unit CO.
  • the storage unit ME is, for example, a non-transitory recording medium, and a semiconductor recording medium such as RAM (Random Access Memory) or ROM (Read Only Memory) is suitable, but an optical recording medium or an optical recording medium is suitable. It may include any type of recording medium such as a magnetic recording medium.
  • the "non-transient" recording medium includes all computer-readable recording media except for transient propagation signals (transitory, propagating signal), and excludes volatile recording media. is not.
  • Various programs for executing the process of controlling the lamp 100 and information necessary for the process are stored in the storage unit ME, and the control unit CO reads out the programs and information stored in the storage unit ME.
  • the control unit CO includes a sensor control unit 40, a light irradiation control unit 45, a detection unit 50, and a distance calculation unit 55 in a state where various programs are read from the storage unit ME.
  • the sensor control unit 40 outputs control signals to some configurations of the sensor device 1 to control the configurations.
  • the light irradiation control unit 45 outputs a control signal to the lamp unit LU to control the lamp unit LU.
  • the detection unit 50 performs a determination process for determining the presence or absence of a predetermined object
  • the distance calculation unit 55 performs a calculation process for calculating the distance to the predetermined object.
  • the transmission unit 20 emits an electromagnetic wave for measurement.
  • the transmission unit 20 emits infrared IR as an electromagnetic wave for measurement, and the infrared IR propagates toward the outer cover 12, passes through the outer cover 12, and irradiates a predetermined range in front of the vehicle VE. Will be done.
  • the transmitting unit 20 is arranged at a position where a part of the emitted infrared IR is reflected by a predetermined object located in a predetermined range and received by the receiving unit 30.
  • the transmission unit 20 includes an infrared LED (Light Emitting Diode).
  • the transmission unit 20 can switch between emission and non-emission of infrared IR by a control signal from the sensor control unit 40 of the control unit CO, and can emit, for example, a pulsed infrared IR at a desired timing.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the receiving unit 30 shown in FIG.
  • the receiving unit 30 of the present embodiment is configured to receive the electromagnetic wave EW incident on the accommodation space 13 from a predetermined range in front of the vehicle VE via the outer cover 12.
  • the wavelength band of the electromagnetic wave EW received by the receiving unit 30 includes at least the wavelength band of the measurement electromagnetic wave emitted from the transmitting unit 20, and includes the wavelength band of infrared rays and visible light.
  • the electromagnetic wave EW may be an electromagnetic wave including at least one of infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, and radio waves.
  • the receiving unit 30 includes a housing 31 having an accommodation space, a main optical system 32, a switching unit 33, a first sub-optical system 35, an image data generation unit 36, a second sub-optical system 37, a filter 38, and a receiving unit 39. Prepared as the main configuration. In FIG. 2, the housing 31 is shown in a vertical cross section.
  • a main optical system 32 In the accommodation space of the housing 31, a main optical system 32, a switching unit 33, a first sub-optical system 35, an image data generation unit 36, a second sub-optical system 37, a filter 38, and a receiving unit 39 are arranged. .. Further, an opening 31H through which the electromagnetic wave EW can pass is formed in front of the housing 31.
  • the main optical system 32 includes at least one of a lens and a mirror, and is configured to guide the electromagnetic wave EW to the switching unit 33.
  • the main optical system 32 is configured so that an image of the electromagnetic wave EW is formed in the vicinity of the reflection control surface of the switching unit 33, which will be described later, or the vicinity of the reflection control surface.
  • FIG. 2 shows a case where the main optical system 32 is a lens.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of a part of the switching portion 33 shown in FIG. 2 in the thickness direction.
  • the switching unit 33 of the present embodiment is a so-called DMD and has a reflection control surface 33s.
  • the switching unit 33 has a plurality of elements 34 that are two-dimensionally arranged on a substrate (not shown).
  • Each of the elements 34 has a reflecting surface 34r that reflects the electromagnetic wave EW, and the reflection control surface 33s is composed of the reflecting surfaces 34r of the plurality of elements 34.
  • Each of the elements 34 is supported on the substrate so as to be individually tilted about the rotation shaft 34a.
  • the plurality of elements 34 can be individually switched between the first state in which the element 34 is tilted by a predetermined angle on one side and the second state in which the element 34 is tilted by a predetermined angle on the other side.
  • the rotation axes 34a of the plurality of elements 34 are substantially parallel to each other, and each element 34 reflects the electromagnetic wave EW incident on the reflection surface 34r in the first state and emits it in the first direction D1.
  • each element 34 reflects the electromagnetic wave EW incident on the reflecting surface 34r in the second state and emits it in the second direction D2 different from the first direction D1.
  • the switching unit 33 switches between the first state in which the electromagnetic wave EW is emitted in the first direction D1 and the second state in which the electromagnetic wave EW is emitted in the second direction D2 for each element 34 by the control signal from the sensor control unit 40.
  • the switching unit 33 includes a plurality of elements to which the electromagnetic wave EW is incident, and for each element, the switching unit 33 is divided into a first state in which the incident electromagnetic wave EW is emitted in the first direction D1 and a second state in which the incident electromagnetic wave EW is emitted in the second direction D2. It suffices if it is possible to switch.
  • the plurality of elements 34 of the switching unit 33 may be arranged so as to be offset from each other in the direction in which the electromagnetic wave EW is incident.
  • the switching unit 33 may include a plurality of cells including a liquid crystal display as an element, and may be a liquid crystal shutter in which the plurality of cells are two-dimensionally arranged.
  • Such a switching unit 33 can apply a voltage to each cell individually, and can change the orientation of the liquid crystal in each cell. Therefore, the switching unit 33 can switch between the first state in which the incident electromagnetic wave EW is reflected and the second state in which the incident electromagnetic wave EW is transmitted for each cell, and the electromagnetic wave in the cell in the first state can be switched.
  • the emission direction of the EW and the emission direction of the electromagnetic wave EW of the cell in the second state can be different.
  • the first sub-optical system 35 includes at least one of a lens and a mirror, and is configured to guide the electromagnetic wave EW emitted from the switching unit 33 in the first direction D1 to the image data generation unit 36. ..
  • the first sub-optical system 35 is configured so that an image of the electromagnetic wave EW is formed on the receiving surface of the image data generation unit 36 described later or in the vicinity of the receiving surface.
  • FIG. 2 shows a case where the main optical system 32 is a lens.
  • the image of the electromagnetic wave EW incident on the switching unit 33 may be imaged on the receiving surface of the image data generation unit 36 or in the vicinity of the receiving surface.
  • the receiving unit 30 does not have to include the first secondary optical system 35.
  • the image of the electromagnetic wave EW incident on the switching unit 33 and emitted from the switching unit 33 in the first direction D1 is on the receiving surface of the image data generation unit 36 or in the vicinity of the receiving surface. It is configured to form an image.
  • the image data generation unit 36 is configured to receive the electromagnetic wave EW emitted from the switching unit 33 in the first direction D1 and generate image data related to the electromagnetic wave EW.
  • the image data generation unit 36 is configured to generate at least image data related to visible light in the electromagnetic wave EW and output the image data to the control unit CO.
  • the image data generation unit 36 has a receiving surface 36s and a plurality of elements (not shown) arranged two-dimensionally along the receiving surface 36s. By converting the energy of the electromagnetic wave received by each element into electric energy and converting each electric energy into an electric signal, image data of an image of the electromagnetic wave projected on the receiving surface 36s is generated. This image data is composed of a plurality of pixels indicating the energy of the electromagnetic wave received by each element.
  • the image data generation unit 36 generates image data based on the control signal from the sensor control unit 40, and outputs the image data to the detection unit 50. Examples of such an image data generation unit 36 include a CMOS image sensor and a CCD image sensor.
  • each element may convert infrared energy as an electromagnetic wave into electrical energy. Further, each element may convert the energy of electromagnetic waves having a plurality of wavelength bands different from each other into electrical energy. With such a configuration, for example, image data composed of a plurality of pixels including color information can be generated, or image data related to visible light as an electromagnetic wave and image data related to infrared rays as an electromagnetic wave can be generated. You can do it.
  • the second sub-optical system 37 includes at least one of a lens and a mirror, and is configured to guide the electromagnetic wave EW emitted from the switching unit 33 in the second direction D2 to the receiving unit 39.
  • the second sub-optical system 37 is configured so that an image of the electromagnetic wave EW is formed on the receiving surface of the receiving unit 39, which will be described later, or in the vicinity of the receiving surface.
  • FIG. 2 shows a case where the second sub-optical system 37 is a lens.
  • the electromagnetic wave EW incident on the switching unit 33 and emitted in the second direction D2 may be incident on the receiving surface of the receiving unit 39.
  • the receiving unit 30 does not have to include the second secondary optical system 37.
  • the receiving unit 39 is arranged so that the electromagnetic wave EW incident on the switching unit 33 and emitted in the second direction D2 is incident on the receiving surface of the receiving unit 39.
  • the filter 38 is configured to transmit the measurement electromagnetic wave emitted from the transmission unit 20 with a higher transmittance than the electromagnetic wave in a specific wavelength band different from the wavelength band of the measurement electromagnetic wave.
  • the filter 38 include a configuration including at least one of a short pass filter, a long pass filter, and a band pass filter.
  • the filter 38 is configured so that the transmittance of the infrared IR emitted from the transmitting unit 20 is higher than the transmittance of visible light.
  • the filter 38 is arranged on the path of the electromagnetic wave EW emitted from the switching unit 33 in the second direction D2.
  • FIG. 2 shows a case where the filter 38 is arranged between the switching unit 33 and the second sub-optical system 37, but the filter 38 is arranged between the second sub-optical system 37 and the receiving unit 39. May be done.
  • the receiving unit 39 is configured to receive the electromagnetic wave EW emitted from the switching unit 33 in the second direction D2 and output a signal related to the electromagnetic wave EW.
  • the receiving unit 39 is configured to output a signal indicating at least the intensity of infrared rays of the electromagnetic wave EW received on the receiving surface 39s to the distance calculating unit 55.
  • Examples of the receiving unit 39 include PD (PhotoDiode), APD (AvalanchePhotoDiode), SPAD (SinglePhotonAvalancheDiode), and a configuration in which any one of these is two-dimensionally arranged.
  • the detection unit 50 provided in the control unit CO performs a determination process for determining whether or not a predetermined object is projected on an image composed of image data input from the image data generation unit 36. Specifically, the detection unit 50 determines whether or not the image data input from the image data generation unit 36 includes a signal indicating a predetermined object. Then, when the detection unit 50 determines that the image data includes a signal indicating a predetermined object, the detection unit 50 outputs a detection signal related to the predetermined object to the sensor control unit 40 to indicate the predetermined object. If it is determined that the signal is not included, the signal is not output. Therefore, the determination of the detection unit 50 is to change the processing to be performed next by classifying the cases according to the input image data.
  • the predetermined objects are vehicles and humans. Further, the detection unit 50 determines whether or not the image data includes a signal indicating a predetermined object by using a learning model constructed in advance by machine learning.
  • the method of determining whether or not the image data includes a signal indicating a predetermined object is not particularly limited.
  • machine learning for constructing a learning model may be supervised learning, unsupervised learning, or reinforcement learning.
  • the predetermined object determined by the detection unit 50 is not particularly limited.
  • a given object may include a road sign.
  • the detection unit 50 may output a signal indicating that there is no predetermined object when it is determined that the image data does not include a signal indicating the object.
  • the distance calculation unit 55 provided in the control unit CO calculates the distance from the reception unit 39 to a predetermined object based on the information related to the infrared IR emitted from the transmission unit 20 and the signal output from the reception unit 39. do. The calculation of the distance by the distance calculation unit 55 will be described later.
  • the lamp unit LU of the present embodiment is configured to emit light L having a predetermined light distribution pattern toward the front. As shown in FIG. 1, the light L emitted from the lamp unit LU is irradiated to the front of the vehicle VE through the outer cover 12.
  • the region where the light L from the lamp unit LU is irradiated and the predetermined region where the transmission unit 20 can irradiate the infrared IR are preferably overlapped with each other, but may not be overlapped with each other.
  • the lamp unit LU switches between emission and non-emission of the light L by the control signal from the light irradiation control unit 45 of the control unit CO, and the light distribution pattern of the emitted light L is a low beam light distribution.
  • a lamp unit LU for example, a configuration including a light source unit in which a plurality of light emitting elements are arranged in a matrix and a lens through which light emitted from the light source unit is transmitted can be mentioned.
  • the light source unit include an LED (Light Emitting Diode) array.
  • the configuration of the lamp unit LU is not particularly limited.
  • the lamp unit LU may not be able to change the light distribution pattern of the emitted light, and may be a parabola type lamp unit or a projector type lamp unit. Further, the lamp unit LU may be controlled by another control unit different from the control unit CO, and in this case, the light irradiation control unit 45 is provided in the other control unit.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the control unit CO of the present embodiment.
  • the control unit CO of the present embodiment performs a process including an image acquisition process P1, a determination process P2, an electromagnetic wave emission process P3, and a calculation process P4.
  • the control unit CO first performs the image acquisition process P1 by the sensor control unit 40.
  • the sensor control unit 40 controls the switching unit 33 so that the switching unit 33 is in a predetermined state in which the plurality of elements 34 are in the first state. That is, the sensor control unit 40 puts the switching unit 33 in a predetermined state. In the predetermined state of this embodiment, all the elements 34 are in the first state. Further, the sensor control unit 40 causes the image data generation unit 36 to generate image data and output the image data to the detection unit 50 in a state where the switching unit 33 is in a predetermined state.
  • the sunlight reflected in the predetermined range is transmitted through the main optical system 32 and switched. It is incident on the unit 33.
  • the switching unit 33 is in a predetermined state, an image in a predetermined range is formed on the receiving surface 36s of the image data generation unit 36. Therefore, the image data generated by the image data generation unit 36 is the image data in the predetermined range.
  • the sensor control unit 40 repeatedly performs the image acquisition process P1 for controlling the switching unit 33 and the image data generation unit 36 at predetermined time intervals, and the image data generation unit 36 repeats the image data in a predetermined range at predetermined time intervals. Is output to the detection unit 50.
  • the predetermined time interval may change.
  • the switching unit 33 becomes a predetermined state in which the plurality of elements 34 are in the first state, and the image data generation unit 36 emits an electromagnetic wave EW emitted from the switching unit 33 in the predetermined state to the first direction D1.
  • Any process may be used to control the switching unit 33 and the image data generation unit 36 so as to receive and generate image data in a predetermined range. That is, if the image acquisition process P1 is a process of setting the switching unit 33 to a predetermined state and causing the image data generation unit 36 to receive the electromagnetic wave EW from the switching unit 33 in the predetermined state to generate image data in a predetermined range. good.
  • 90% or more of the elements 34 may be in the first state and the other elements 34 may be in the second state in a predetermined state. Further, during the period in which the energy of the electromagnetic wave EW received by the image data generation unit 36 is converted into electrical energy, some elements 34 may be switched between the first state and the second state.
  • the control unit CO performs the determination process P2 by the detection unit 50.
  • the detection unit 50 determines whether or not the image data includes a signal indicating a predetermined object based on the image data generated by the image acquisition process P1.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of an image composed of image data in a predetermined range generated by the image acquisition process P1, and is a diagram showing an example of an image in a predetermined range.
  • the image IM shown in FIG. 5 shows a human 60 as a predetermined object.
  • the detection unit 50 can determine whether or not a predetermined object is projected in this way by the above determination. Then, when the detection unit 50 determines that the image data includes a signal indicating a predetermined object, the detection unit 50 outputs a detection signal indicating information relating to the predetermined object to the sensor control unit 40.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining information relating to a predetermined object, and is a diagram schematically showing a part of an image in which a human 60 as a predetermined object is projected.
  • the information indicated by the detection signal is information related to a predetermined pixel 62 that projects a human 60 among the pixels 61 constituting the image, and is the position of the predetermined pixel 62 in the image.
  • the predetermined pixel 62 is hatched for easy understanding.
  • the sensor device 1 can detect a predetermined object located in a predetermined range by the determination process P2 by the detection unit 50, and when the predetermined object is detected, the control unit CO emits electromagnetic waves P3 and calculation process P4. Acquires distance information to a predetermined object by performing.
  • the detection unit 50 does not have to determine whether or not a signal indicating a predetermined object is included in all the image data generated by the image data generation unit 36.
  • the sensor control unit 40 When the control unit CO determines in the determination process P2 that the image data includes a predetermined object, the sensor control unit 40 performs the electromagnetic wave emission process P3. In the present embodiment, the sensor control unit 40 causes the image data generation unit 36 to generate image data together with the electromagnetic wave emission processing P3.
  • FIG. 7 is a timing chart for explaining the control of each configuration by the sensor control unit 40 in the electromagnetic wave emission processing P3 in the present embodiment.
  • the electromagnetic wave emission process P3 in the case where it is determined in the determination process P2 that the signal indicating the human 60 shown in FIG. 6 is included in the image data and the detection signal is input from the detection unit 50 to the sensor control unit 40 is an example. To explain to.
  • the sensor control unit 40 causes the image data generation unit 36 to start generating image data and start converting the energy of the received electromagnetic wave into electrical energy.
  • the switching unit 33 is in a predetermined state, all the elements 34 in the switching unit 33 are in the first state, and an image in a predetermined range is formed on the receiving surface 36s of the image data generation unit 36. .. Further, the timing t1 is, for example, within 0.1 seconds from the timing at which the image data used for the detection of the human 60 by the detection unit 50 is generated.
  • the sensor control unit 40 causes the image data generation unit 36 to end the conversion of the received electromagnetic wave energy into electric energy and start the conversion of the electric signal of the electric energy.
  • the sensor control unit 40 switches the switching unit 33 from the predetermined state to the measurement state.
  • the measurement state at least one element 34 that emits an electromagnetic wave corresponding to the predetermined pixel 62 that projects the human 60 in the image data in the first direction D1 is in the second state, and the element 34 other than the at least one element 34 is the first. It is in a state. That is, in the image acquisition process P1, at least one element 34 that propagates from the human 60 and emits an electromagnetic wave incident on the switching unit 33 in the first direction D1 is in the second state, and the other element 34 is in the first state. .. In this embodiment, there are a plurality of elements 34 that are in the second state in the measurement state.
  • These elements 34 correspond to the specific pixel 62a in the predetermined pixel 62 shown in FIG. 6, and emit the electromagnetic wave corresponding to the specific pixel 62a in the first direction D1.
  • the specific pixel 62a is subjected to hatching different from the hatching applied to the predetermined pixel 62 different from the specific pixel 62a.
  • the specific pixel 62a is different from the pixel that projects the outer edge of the human 60 among the predetermined pixels 62. Therefore, the element 34, which is in the second state in the measurement state, is the element 34 that emits an electromagnetic wave propagating from a portion other than the outer edge portion of the human 60 in the image acquisition process P1 in the first direction D1.
  • the sensor control unit 40 emits a pulsed infrared IR to the transmission unit 20, and at the timing t5, the sensor control unit 40 returns the switching unit 33 from the measurement state to the predetermined state.
  • the sensor control unit 40 causes the image data generation unit 36 to start generating the next image data and start converting the energy of the received electromagnetic wave into electrical energy. Therefore, the period TF1 from the timing t1 to the timing t6 is a period required for the image data generation unit 36 to generate one image data, for example, 0.025 seconds.
  • the switching unit 33 is in the measurement state, and the switching unit 33 is in the measurement state for a period from timing t3 to timing t5.
  • Infrared IR is applied to a part of TF2 in a predetermined range and a human 60 located in a predetermined range. Therefore, a part of the infrared IR is reflected by the human 60 located in a predetermined range, passes through the main optical system 32, and is incident on the switching unit 33.
  • the timing t5 is later than the timing at which the infrared IR is incident on the switching unit 33, and the length of the period from the timing t4 to the timing t5 is, for example, 1.33 microseconds or more. Therefore, when the infrared IR is incident on the switching unit 33, the switching unit 33 is in the measurement state, and the infrared IR incident on the element 34, which is the second state corresponding to the specific pixel 62a, is in the second direction from the switching unit 33. It emits to D2, passes through the filter 38, and is received by the receiving unit 39. The receiving unit 39 outputs a signal indicating the intensity of the infrared IR received in this way to the distance calculating unit 55.
  • a filter 38 is arranged between the switching unit 33 and the receiving unit 39, and the transmittance of the infrared IR emitted from the transmitting unit 20 in the filter 38 is higher than the transmittance of visible light. Therefore, the signal output from the receiving unit 39 can appropriately indicate the intensity of the infrared IR as compared with the case without such a filter 38.
  • the receiving unit 30 does not have to include the filter 38.
  • the distance calculation unit 55 calculates the distance from the reception unit 39 to the human 60 based on the information related to the infrared IR emitted from the transmission unit 20 and the signal output from the reception unit 39 in this way.
  • the distance calculation unit 55 uses the ToF method based on the timing at which the infrared IR is emitted from the transmission unit 20 and the timing at which the signal from the reception unit 39 is input to the distance calculation unit 55. The distance from to human 60 is calculated.
  • control unit CO uses the distance calculated by the distance calculation unit 55 and the image data used for detecting the human 60 by the detection unit 50, for example, an ECU (Electronic Control Unit) (not shown) provided in the vehicle VE.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the ECU assists the running of the vehicle VE based on this information.
  • the element 34 in the second state corresponds to the specific pixel 62a.
  • the time from the timing when the image data used for the detection of the human 60 by the detection unit 50 to the irradiation of the human 60 with the infrared IR is approximately 0.1 seconds or less. Therefore, the infrared IR received by the receiving unit 39 is an infrared IR reflected at or near the portion corresponding to the specific pixel 62a in the human 60, and the distance calculated by the distance calculating unit 55 is this portion or its vicinity. It is the distance from the vicinity to the receiving unit 39.
  • the sensor device 1 of the present embodiment includes a switching unit 33, an image data generation unit 36, a reception unit 39, a transmission unit 20, and a control unit CO.
  • the switching unit 33 includes a plurality of elements 34 to which the electromagnetic wave EW propagating from a predetermined range is incident, and for each element 34, the incident electromagnetic wave is emitted to the first direction D1 in the first state and the second direction different from the first direction. It is possible to switch to the second state emitted to D2.
  • the image data generation unit 36 receives the electromagnetic wave EW emitted from the switching unit 33 in the first direction D1 and generates image data related to the electromagnetic wave EW.
  • the receiving unit 39 receives the electromagnetic wave EW emitted from the switching unit 33 in the second direction D2 and outputs a signal related to the electromagnetic wave EW.
  • the transmission unit 20 can irradiate an infrared IR as a measurement electromagnetic wave in a predetermined range.
  • the control unit CO includes a sensor control unit 40, a detection unit 50, and a distance calculation unit 55, and has an image acquisition process P1 by the sensor control unit 40, a judgment process P2 by the detection unit 50, and an electromagnetic wave emission process P3 by the sensor control unit 40. And the calculation process P4 by the distance calculation unit 55.
  • the sensor control unit 40 switches the switching unit 33 to a predetermined state in which the plurality of elements 34 are in the first state.
  • the sensor control unit 40 causes the image data generation unit 36 to receive the electromagnetic wave EW from the switching unit 33 in a predetermined state to generate image data in a predetermined range.
  • the detection unit 50 determines whether or not the image data includes a signal indicating a human 60 based on the image data generated by the image acquisition process P1.
  • the sensor control unit 40 determines in the determination process P2 that the image data includes the human 60
  • the sensor control unit 40 performs the electromagnetic wave emission process P3.
  • the sensor control unit 40 switches the switching unit 33 to the measurement state, and causes the transmission unit 20 to irradiate the human 60 with infrared IR to a part of the TF2 during the period when the switching unit 33 is in the measurement state.
  • the distance calculation unit 55 receives information from the receiving unit 39 based on the information related to the infrared IR emitted from the transmitting unit 20 in a part of the period TF2 and the signal output from the receiving unit 39 in the period TF2. Calculate the distance to human 60.
  • the distance calculated in this way does not correspond to pixels other than the predetermined pixel 62 that projects the human 60 in the image data. Therefore, the sensor device 1 of the present embodiment reduces the calculation load required for calculating the distance to the human 60 as compared with the case of generating the distance distribution consisting of the distances corresponding to the respective positions in the entire area of the image data. Can be.
  • the plurality of elements 34 that emit the electromagnetic wave EW propagating from the human 60 in the first direction D1 are in the second state, and the other elements 34 are in the first state.
  • the intensity of the infrared IR received by the receiving unit 39 can be increased as compared with the case where the element 34 in the second state in the measurement state is one, and the distance to the human 60 can be increased. The distance can be calculated appropriately even if it is far away.
  • the plurality of elements 34 that emit the electromagnetic wave EW propagating from the portion other than the outer edge portion of the human 60 in the first direction D1 are in the second state, and the other elements 34 are in the first state. ..
  • the timing at which the image data is generated and the timing at which the infrared IR is applied to the human 60 projected on the image composed of this image data are different from each other. Therefore, when the human 60 and the sensor device 1 are relatively moving, the positional relationship between the human 60 and the element 34 changes, and the infrared IR reflected by a member different from the human 60 is transmitted by the receiving unit 39. May be received.
  • the element 34 that emits the electromagnetic wave EW reflected by the outer edge of the human 60 in the first direction D1 is in the second state, the infrared IR reflected by a member different from the human 60 is easily received by the receiving unit 39.
  • the infrared IR reflected by a member different from the human 60 is received by the receiving unit.
  • the reception at 39 can be reduced and the distance to human 60 can be calculated appropriately.
  • At least one element 34 that emits an electromagnetic wave corresponding to a predetermined pixel 62 that projects a human 60 in the image data in the first direction D1 is in the second state, and other than the at least one element 34 is in the first state. It should be. That is, in the measurement state, at least one element 34 that emits an electromagnetic wave propagating from the human 60 in the first direction D1 in the image acquisition process P1 may be in the second state, and the other element 34 may be present.
  • the number of elements 34 in the second state in the measurement state may be one.
  • the element 34 that is in the second state in the measurement state may be the element 34 that emits the electromagnetic wave EW corresponding to the predetermined pixel 62 that projects the outer edge of the human 60 in the first direction D1, and the predetermined pixel that projects the human 60. All elements 34 that emit the electromagnetic wave EW corresponding to 62 in the first direction D1 may be used. That is, the element 34 that is in the second state in the measurement state may be the element 34 that emits the electromagnetic wave EW propagating from the outer edge of the human 60 in the first direction D1, and the electromagnetic wave EW propagating from the human 60 is the first. All elements 34 that emit light in the direction D1 may be used.
  • the switching unit 33 is switched between the measurement state and the predetermined state, and the infrared IR is part of the period TF2 in which the switching unit 33 is in the measurement state. Is irradiated to human 60. Further, the period in which the switching unit 33 is in the predetermined state is other than the period TF2 in which the switching unit 33 is in the measurement state, and a part of the period in which the switching unit 33 is in the predetermined state and the electromagnetic wave EW received by the image data generation unit 36. It overlaps with the whole of TF3 during the period when the energy of is converted into electric energy.
  • the sensor control unit 40 controls the image data generation unit 36, the switching unit 33, and the transmission unit 20 in this way.
  • the sensor control unit 40 switches the switching unit 33 between the measurement state and the predetermined state, causes the transmission unit 20 to irradiate the human 60 with infrared IR in a part of the period TF2, and the switching unit 33 is in the predetermined state.
  • the energy of the electromagnetic wave EW received by the image data generation unit 36 is converted into electrical energy during a part of the period. Therefore, in the sensor device 1 of the present embodiment, it is possible to acquire the distance information up to the human 60 while acquiring the image data in a predetermined range.
  • the sensor control unit 40 may cause the image data generation unit 36 to convert the energy of the received electromagnetic wave EW into electrical energy for at least a part of the period in which the switching unit 33 is in a predetermined state.
  • the period TF2 and the period TF3 are different from each other. Therefore, the amount of the electromagnetic wave EW is reduced in a part of the image of the electromagnetic wave EW received by the image data generation unit 36 as compared with the case where at least a part of the period TF3 and at least a part of the period TF2 are the same. Can be suppressed. Therefore, the sensor device 1 of the present embodiment can make a predetermined range of images consisting of image data generated by the image data generation unit 36 clearer than in this case.
  • the first embodiment of the sensor device 1 of the present embodiment is capable of generating image data related to infrared rays including at least the wavelength band of infrared rays IR emitted from the transmission unit 20 among the electromagnetic wave EW received by the image data generation unit 36. It is mainly different from the sensor device 1 of the form. Further, the operation flow of the control unit CO of the present embodiment is the same as the operation flow of the control unit CO of the first embodiment. However, the image acquisition process P1 and the electromagnetic wave emission process P3 of the present embodiment are different from the image acquisition process P1 and the electromagnetic wave emission process P3 of the first embodiment, and the determination process P2 and the calculation process P4 of the present embodiment are the first implementation. It is the same as the form determination process P2 and the calculation process P4. Therefore, the description of the determination process P2 and the calculation process P4 will be omitted.
  • the sensor control unit 40 controls the switching unit 33 so that the switching unit 33 is in a predetermined state, and the switching unit 33 is in a predetermined state, as in the first embodiment. In this state, the image data generation unit 36 is made to generate image data.
  • the sensor control unit 40 is a transmission unit so that the infrared IR is irradiated in a predetermined range at least a part of the period during which the energy of the electromagnetic wave EW received by the image data generation unit 36 is converted into electrical energy. 20 is also controlled.
  • the sensor control unit 40 causes the transmission unit 20 to irradiate the transmission unit 20 with infrared IR in a predetermined range at least a part of the period during which the energy of the electromagnetic wave EW received by the image data generation unit 36 is converted into electrical energy. Therefore, a part of the infrared IR irradiated in the predetermined range is reflected by the member located in the predetermined range, enters the switching unit 33 via the main optical system 32, and is emitted from the switching unit 33 in the first direction D1. Then, it is received by the image data generation unit 36. Therefore, the image data generation unit 36 generates image data in a predetermined range, and the image data is output to the detection unit 50.
  • image data can be generated even when sunlight as an electromagnetic wave is not irradiated in a predetermined range, detection of a predetermined object and calculation of a distance to a predetermined object are performed. Can be done. It is preferable to control the transmission unit 20 so that the infrared IR is irradiated in a predetermined range during the entire period during which the energy of the electromagnetic wave EW received by the image data generation unit 36 is converted into electrical energy.
  • the sensor control unit 40 repeats this image acquisition process P1 at predetermined time intervals as in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a timing chart for explaining the control of each configuration by the sensor control unit 40 in the electromagnetic wave emission processing P3 in the present embodiment. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the control of the transmission unit 20 is different from the control of the transmission unit 20 in the first embodiment.
  • the transmission unit 20 emits infrared IR. Then, the sensor control unit 40 causes the transmission unit 20 to stop the emission of the infrared IR at the timing ta between the timing t2 and the timing t3. Further, the sensor control unit 40 causes the transmission unit 20 to emit a pulsed infrared IR at the timing t4, as in the first embodiment. Further, the sensor control unit 40 causes the transmission unit 20 to start emitting infrared IR at the timing tb between the timing t5 and the timing t6.
  • the infrared IR is irradiated in a predetermined range during the entire period TF3, and the image data generation unit 36 can generate image data in a predetermined range. It is sufficient that the infrared IR is irradiated in a predetermined range in at least a part of the period TF3, but it is preferable that the infrared IR is irradiated in a predetermined range in the entire period TF3.
  • the sensor device 1 provided in the lamp 100 which is a headlight for a vehicle
  • the sensor device may be provided in a turn lamp, a brake lamp, or the like, which is a lighting tool for a vehicle, and the predetermined range does not have to be in front of the vehicle VE.
  • the lamp provided with the sensor device is not limited to the lamp for a vehicle, and for example, the sensor device may be provided in a street lamp provided on a sidewalk and irradiating the sidewalk with light. Further, the sensor device may not be provided in the lamp. Examples of the configuration of such a sensor device include a configuration in which the lamp 100 according to the first embodiment does not include the lamp unit LU.
  • the switching unit 33 and the transmitting unit 20 are controlled so that the infrared IR irradiates a predetermined object on a part of the TF2 during the period in which the switching unit 33 is in the measurement state.
  • the sensor control unit 40 is described as an example.
  • the transmission unit 20 may emit the infrared IR so that the infrared IR irradiates a predetermined object at least a part of the period TF2.
  • the sensor control unit 40 in the above embodiment may control the transmission unit 20 so that the electromagnetic wave emission process P3 starts emitting infrared IR at timing t3 and ends emitting infrared IR at timing t5. good.
  • the transmission unit 20 that emits infrared IR as an electromagnetic wave for measurement has been described as an example.
  • the transmission unit 20 may irradiate the measurement electromagnetic wave to the predetermined range so that at least a part of the measurement electromagnetic wave is reflected by a predetermined object located in the predetermined range and is incident on the switching unit 33.
  • the measurement electromagnetic wave emitted by the transmission unit 20 may be any of visible light, ultraviolet rays, and radio waves.
  • the transmitting unit 20 emits a radio wave as an electromagnetic wave for measurement
  • the transmitting unit 20 and the receiving unit 39 are configured to have an antenna.
  • the transmission unit 20 may emit the measurement electromagnetic wave so that the measurement electromagnetic wave scans a predetermined area.
  • the sensor control unit 40 transmits so that the electromagnetic wave emission process P3 emits the electromagnetic wave for measurement so that the predetermined object is scanned by at least a part of the period TF2 in which the switching unit 33 is in the measurement state.
  • the unit 20 is controlled.
  • the orientation of the predetermined object with respect to the transmission unit 20 can be calculated based on the image data generated by the image acquisition process P1.
  • the distance calculation unit 55 that calculates the distance from the reception unit 39 to the human 60 by the ToF method has been described as an example.
  • the distance calculation unit 55 may calculate the distance from the reception unit 39 to the human 60 by the FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) method.
  • the transmission unit 20 is configured to emit, as a measurement electromagnetic wave, a radio wave whose intensity is substantially constant and whose frequency changes so as to repeatedly increase and decrease in a predetermined cycle.
  • the receiving unit 39 is configured to receive a radio wave as an electromagnetic wave and output a signal indicating a waveform of the radio wave, and the receiving unit 30 does not include a filter 38.
  • the sensor control unit 40 for causing the image data generation unit 36 to generate the image data together with the electromagnetic wave emission processing P3 has been described as an example. However, the sensor control unit 40 does not have to cause the image data generation unit 36 to generate image data during the electromagnetic wave emission processing P3.
  • the switching unit 33 is controlled so that the period in which the switching unit 33 is in the measurement state is one continuous period, and is predetermined to at least a part of this one period TF2.
  • the sensor control unit 40 that controls the transmission unit 20 so that the object for measurement is irradiated with the electromagnetic wave for measurement has been described as an example.
  • the sensor control unit 40 controls the switching unit 33 so that the period in which the switching unit 33 is in the measurement state consists of a plurality of specific periods separated from each other, and at least a part of each specific period.
  • the transmission unit 20 may be controlled so that the electromagnetic wave for measurement is irradiated to a predetermined object.
  • the distance calculation unit 55 contains information related to the measurement electromagnetic wave emitted from the transmission unit 20 during at least a part of each specific period, and a signal output from the reception unit 39 during each specific period. Based on the above, the distance from the receiving unit to the predetermined object is calculated. With such a configuration, the distance from the receiving unit to the predetermined object can be calculated multiple times. For example, the average value of these distances can be obtained as the distance from the receiving unit to the predetermined object. Can be done. Further, in this case, the elements 34 that are in the second state in each specific period may be different from each other. With such a configuration, it is possible to measure the distances to different parts of a predetermined object.
  • the detection unit 50 determines whether or not the image data includes a signal indicating a predetermined object based on the image data generated by the image acquisition process P1.
  • the detection unit 50 together with this determination determines whether or not the plurality of pixels constituting the image data generated by the image acquisition process P1 include pixels showing the energy of electromagnetic waves equal to or higher than a predetermined value. May be done. This determination can be made by determining whether or not the image data generated by the image acquisition process P1 includes a signal of a pixel indicating an electromagnetic wave energy of a predetermined value or higher.
  • the predetermined value for example, a value 0.9 times the maximum value that a pixel can show can be mentioned. However, this predetermined value may be the maximum value that the pixel can show, or may be a value smaller than 0.9 times the maximum value. Further, in this case, for example, the sensor control unit 40 has the switching unit 33 and the switching unit 33 in the image acquisition process P1 performed immediately after the determination process P2 for determining that the plurality of pixels include pixels showing the energy of the electromagnetic wave equal to or higher than a predetermined value.
  • the control of the image data generation unit 36 may be changed.
  • the sensor control unit 40 emits an electromagnetic wave corresponding to a pixel indicating the energy of the electromagnetic wave of a predetermined value or more in the first direction D1 among the plurality of elements 34 of the switching unit 33.
  • the switching unit 33 and the image data generation unit 36 are controlled so that the period of the first state is shorter than the period of which the specific element is in the first state in the predetermined state of the image acquisition process P1 immediately before. That is, the sensor control unit 40 causes the switching unit 33 to make the period in which the specific element is in the first state shorter than the period in the immediately preceding image acquisition process P1.
  • the above-mentioned specific element can be understood as an element in which the energy of the electromagnetic wave emitted in the first direction D1 in the immediately preceding image acquisition process P1 is equal to or higher than a predetermined value.
  • the sensor control unit 40 By performing such control by the sensor control unit 40, the energy of the electromagnetic wave emitted from the specific element in the first direction D1 and received by the image data generation unit 36 can be reduced. Therefore, halation can be less likely to occur in the image composed of the image data obtained in the image acquisition process P1 performed immediately after the determination process P2.
  • the detection unit 50 does not have to perform the above two determinations each time the image data is generated by the image acquisition process P1, and may alternately perform one determination and the other determination, for example.
  • control unit CO including the detection unit 50 and the distance calculation unit 55 has been described as an example.
  • the detection unit 50 and the distance calculation unit 55 may be provided in another control unit different from the control unit CO.
  • a sensor device and a lamp that can reduce the calculation load required for calculating the distance to a predetermined object are provided, and can be used in the field of the sensor device for measuring the distance.

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Abstract

センサ装置（１）は、切替部（３３）、切替部（３３）から第１方向（Ｄ１）に出射する電磁波（ＥＷ）に係る画像データを生成する画像データ生成部（３６）、切替部（３３）から第２方向（Ｄ２）に出射する電磁波（ＥＷ）を受信する受信部（３９）、送信部（２０）、制御部（ＣＯ）を備え、制御部（ＣＯ）は、所定状態に切替部（３３）をし、画像データ生成部（３６）に所定範囲の画像データを生成させる画像取得処理（Ｐ１）、判断処理（Ｐ２）で画像データに人間（６０）を示す信号が含まれると判断する場合に、人間（６０）から伝搬する電磁波（ＥＷ）を第１方向（Ｄ１）に出射した素子（３４）が第２状態であり他の素子（３４）が第１状態である測定状態に切替部（３３）をし、測定状態である期間（ＴＦ２）に送信部（２０）に赤外線（ＩＲ）を人間（６０）に照射させる電磁波出射処理（Ｐ３）、人間（６０）までの距離を算出する算出処理（Ｐ４）、を行う。

Description

センサ装置、及び灯具
　本発明は、センサ装置、及び灯具に関する。
　電磁波を用いて画像情報と距離情報とを取得するセンサ装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、このようなセンサ装置が開示されている。
　下記特許文献１のセンサ装置は、送信部と、切替部と、第１の検出部と、第２の検出部と、これらを制御する制御部と、を備える。送信部は、対象物に向けてパルス状の電磁波を照射することが可能である。切替部は、所謂ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）であり、対象物から伝搬する電磁波が入射する複数の素子を含み、素子ごとに、入射する電磁波を第１方向に出射する第１状態と第１方向と異なる第２方向に出射する第２状態とに切り替えることが可能である。第１の検出部は、切替部から第１方向に出射する電磁波を受信して当該電磁波に係る画像データを生成する。第２の検出部は、切替部から第２方向に出射する電磁波を受信して当該電磁波を受信したことを示す信号を出力する。このセンサ装置では、まず全ての素子が第１状態になり、対象物から伝搬する電磁波が第１の検出部に受信が開始される。次に、１つの素子が第２状態になるとともに、送信部がパルス状の電磁波を対象物に向けて出射する。この電磁波の一部は、対象物で反射され、第２状態の素子に入射し、当該素子から第２方向に出射して第２の検出部で受信される。この送信部からの電磁波の出射のタイミングと第２の検出部で受信されるタイミングとに基づいて、ＴｏＦ（Time of Flight）方式によって対象物におけるこの素子に対応する部位までの距離を算出する。次に、この素子が第１状態になるとともに別の素子が第２状態になり、送信部がパルス状の電磁波を対象物に向けて出射する。そして、ＴｏＦ方式によって対象物におけるこの別の素子に対応する部位までの距離を算出する。このような、素子の状態の切り替えと電磁波の出射とを全ての素子に対して行い、距離情報が生成される。また、第１の検出部が電磁波の受信を終了するともに受信した電磁波に係る画像データを生成する。第１の検出部には対象物からの電磁波が入射するため、対象物の画像データが生成され、この画像データと上記の距離情報とが対応関係にある。このようなセンサ装置は、対象物を撮像するカメラと当該カメラと別の位置に配置されるレーザーレーダとを備えセンサ装置と比べて、画像データにおける座標系と距離情報における座標系との差異を低減し得るとされている。
特開２０１８－１３２３８４号公報
　ところで、所定範囲に位置する所定の対象物を検知するとともに検知された所定の対象物までの距離情報を得たいとの要望がある。この要望に対しては、上記特許文献１のセンサ装置を用いて、所定範囲の画像データを得るとともに、当該画像データに基づいて所定の対象物を検知することが考えられる。このセンサ装置では、画像データと画像データに対応する距離情報とが得られるため、検知された所定の対象物までの距離情報も得られる。しかし、このセンサ装置で生成される距離情報は、画像データの全領域における各位置に対応する距離から成る距離の分布であるため、所定の対象物までの距離の算出にかかる演算負荷が高くなる傾向にある。
　そこで、本発明は、所定の対象物までの距離の算出にかかる演算負荷を低下し得るセンサ装置、及び灯具を提供することを目的とする。
　上記目的の達成のため、本発明のセンサ装置は、所定範囲から伝搬する電磁波が入射する複数の素子を含み、前記素子ごとに、入射する前記電磁波を第１方向に出射する第１状態と前記第１方向と異なる第２方向に出射する第２状態とに切り替えることが可能である切替部と、前記切替部から前記第１方向に出射する前記電磁波を受信して当該電磁波に係る画像データを生成する画像データ生成部と、前記切替部から前記第２方向に出射する前記電磁波を受信して当該電磁波に係る信号を出力する受信部と、測定用電磁波を前記所定範囲に照射することが可能な送信部と、制御部と、を備え、前記制御部は、複数の前記素子が前記第１状態である所定状態に前記切替部をするとともに、前記画像データ生成部に前記所定状態の前記切替部からの前記電磁波を受信させて前記所定範囲の前記画像データを生成させる画像取得処理と、前記画像取得処理で生成される前記画像データに基づいて当該画像データに所定の対象物を示す信号が含まれるか否かの判断をする判断処理と、前記判断処理において前記画像データに前記所定の対象物を示す前記信号が含まれると判断する場合に、前記画像取得処理において前記所定の対象物から伝搬する前記電磁波を前記第１方向に出射した少なくとも１つの前記素子が前記第２状態であり他の前記素子が前記第１状態である測定状態に前記切替部をするとともに、前記切替部が前記測定状態である期間の少なくとも一部に前記送信部に前記測定用電磁波を前記所定の対象物に照射させる電磁波出射処理と、前記期間の少なくとも一部に前記送信部から出射する前記測定用電磁波に係る情報と、前記期間に前記受信部から出力される前記信号とに基づいて、前記受信部から前記所定の対象物までの距離を算出する算出処理と、を行うことを特徴とするものである。
　このセンサ装置では、画像取得処理によって所定範囲の画像データが得られ、判断処理によってこの画像データに所定の対象物を示す信号が含まれるか否かの判断が行われる。このため、このセンサ装置は、所定範囲に位置する所定の対象物を検知できる。また、このセンサ装置では、判断処理において画像データに所定の対象物を示す信号が含まれると判断する場合、切替部が測定状態となるとともに、切替部が測定状態である期間の少なくとも一部に測定用電磁波が所定の対象物に照射され、所定の対象物で測定用電磁波が反射する。このため、所定の対象物で反射した測定用電磁波の一部を、切替部における第２状態の素子に入射し当該素子から第２方向に出射して受信部で受信させることができ、受信部から受信した測定用電磁波に係る信号を上記の期間に出力させることができる。そして、送信部から出射する測定用電磁波に係る情報と、このように上記の期間に受信部から出力される信号とに基づいて、受信部から所定の対象物までの距離が算出される。このようにして算出される距離は、画像データにおける所定の対象物を映し出す所定画素以外の画素に対応していない。このため、このセンサ装置は、画像データの全領域における各位置に対応する距離から成る距離の分布を生成する場合と比べて、所定の対象物までの距離の算出にかかる演算負荷を低下し得る。
　前記測定状態では、前記所定の対象物から伝搬する前記電磁波を前記第１方向に出射した複数の前記素子が前記第２状態であり、他の前記素子が前記第１状態であることとしてもよい。
　このような構成にすることで、測定状態において第２状態である素子が１つの場合と比べて、受信部で受信される測定用電磁波の強度を高めることができ、所定の対象物までの距離が遠くても当該距離を適切に算出し得る。
　この場合、前記測定状態では、前記所定の対象物から伝搬する前記電磁波を前記第１方向に出射した全ての前記素子が前記第２状態であり、他の前記素子が前記第１状態であることとしてもよい。
　前記測定状態では、前記所定画素のうち前記所定の対象物における外縁部以外の部位から伝搬する前記電磁波を前記第１方向に出射した少なくとも１つの前記素子が前記第２状態であり、他の前記素子が前記第１状態であることとしてもよい。
　画像データが生成されるタイミングとこの画像データから成る画像に映し出される所定の対象物に測定用電磁波が照射されるタイミングとは互いに異なる。このため、所定の対象物とセンサ装置とが相対的に移動している場合には、所定の対象物と、画像取得処理において所定の対象物から伝搬する電磁波を第１方向に出射した素子との位置関係が変化し、所定の対象物と異なる部材で反射した測定用電磁波が受信部で受信されることがある。そして、所定の対象物の外縁部から伝搬する電磁波を第１方向に出射した素子が第２状態である場合、所定の対象物と異なる部材で反射した測定用電磁波が受信部で受信され易くなる。しかし、このセンサ装置は、この場合と比べて、所定の対象物とセンサ装置とが相対的に移動している場合であっても所定の対象物と異なる部材で反射した電磁波が受信部で受信されることを低減し得、所定の対象物までの距離を適切に算出し得る。
　前記制御部は、前記電磁波出射処理において、前記切替部を前記測定状態と前記所定状態とに切り替え、前記切替部が前記測定状態である前記期間の少なくとも一部に前記送信部に前記測定用電磁波を前記所定の対象物に照射させ、前記切替部が前記所定状態である期間の少なくとも一部に前記画像データ生成部に受信する前記電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換させることとしてもよい。
　このような構成にすることで、所定範囲の画像データを取得しつつ、所定の対象物までの距離情報を取得し得る。
　この場合、前記画像データ生成部が受信する前記電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換している期間と前記切替部が前記測定状態である前記期間とが互いに異なることとしてもよい。
　このような構成にすることで、上記のエネルギーを変換している期間の少なくとも一部と切替部が測定状態である期間の少なくとも一部とが互いに同じ場合と比べて、画像データ生成部で受信される電磁波の像の一部において電磁波の量が低下することを抑制し得る。このため、このセンサ装置は、上記の場合と比べて、画像データ生成部によって生成される画像データから成る所定範囲の画像を鮮明にし得る。
　前記制御部は、前記画像取得処理において、前記送信部に前記画像データ生成部が受信する前記電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換している期間の少なくとも一部に前記測定用電磁波を前記所定範囲に照射させることとしてもよい。
　このような構成にすることで、送信部によって所定範囲に照射されて当該所定範囲の部材で反射する測定用電磁波が画像データ生成部に入射するようにし得る。このため、このセンサ装置は、例えば、電磁波としての太陽光が所定範囲に照射されない場合であっても所定範囲の画像データを生成し得、所定の対象物の検知及び所定の対象物までの距離の算出をし得る。
　前記制御部は、所定の時間間隔で前記画像取得処理を行うとともに、前記判断処理において、前記画像取得処理で生成される前記画像データに所定値以上の前記電磁波のエネルギーを示す画素の信号が含まれるか否かの判断を行い、前記画像データに前記所定値以上の前記電磁波のエネルギーを示す画素の前記信号が含まれると判断する前記判断処理の直後に行う前記画像取得処理において、前記切替部に、直前の前記画像取得処理で前記第１方向に出射した前記電磁波のエネルギーが前記所定値以上であった前記素子が前記第１状態である期間を、直前の前記画像取得処理における当該期間より短くさせることとしてもよい。
　このセンサ装置では、上記の所定値を画像においてハレーションを引き起こす画素が示す電磁波のエネルギーよりも低い値に設定し得、判断処理によって、画像にハレーションが生じているか否かの判断をし得る。また、直前の画像取得処理で第１方向に出射した電磁波のエネルギーが所定値以上であった素子から第１方向に出射して画像データ生成部によって受信される電磁波のエネルギーを小さくし得る。このため、判断処理の直後に行う画像取得処理において得られる画像データから成る画像にハレーションが生じにくくし得る。
　また、本発明の灯具は、上記のセンサ装置と、光を出射する灯具ユニットと、を備えることを特徴とするものである。
　以上のように本発明によれば、所定の対象物までの距離の算出にかかる演算負荷を低下し得るセンサ装置、及び灯具を提供できる。
本発明の第１実施形態における灯具を概略的に示す図である。 図１に示す受信ユニットを概略的に示す図である。 図２に示す切替部の一部の厚さ方向の断面を概略的に示す図である。 第１実施形態の制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 画像取得処理によって生成される所定範囲の画像データから成る画像の一例を模式的に示す図である。 所定の対象物に係る情報を説明するための図である。 第１実施形態における電磁波出射処理でのセンサ制御部による各構成の制御を説明するためのタイミングチャートである。 第２実施形態における電磁波出射処理でのセンサ制御部による各構成の制御を説明するためのタイミングチャートである。
　以下、本発明に係るセンサ装置、及び灯具の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができる。なお、以下で参照する図面では、理解を容易にするために、各部材の寸法を変えて示す場合がある。
（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態における灯具を概略的に示す図である。本実施形態の灯具１００は自動車用の前照灯である。自動車用の前照灯は、一般的に車両の前部における左右方向のそれぞれに１つずつ設けられ、左右の前照灯は左右方向に概ね対称の構成とされる。このため、一方の前照灯について説明する。図１に示すように、前照灯である本実施形態の灯具１００は、センサ装置１と、灯具ユニットＬＵとを主な構成として備える。
　本実施形態のセンサ装置１は、筐体１０と、送信部２０と、受信ユニット３０と、制御部ＣＯと、を主な構成として備える。なお、図１では、筐体１０は鉛直断面にて示されている。
　本実施形態の筐体１０は、ハウジング１１及びアウターカバー１２を主な構成として備える。ハウジング１１及びアウターカバー１２は、例えば、互いに種類の異なる樹脂から構成されている。アウターカバー１２は、後述する灯具ユニットＬＵから出射する光、送信部２０から出射する測定用電磁波、及び受信ユニット３０が受信する電磁波を透過する材料から構成される。ハウジング１１は前方に開口を有する箱状に構成され、当該開口を塞ぐようにアウターカバー１２がハウジング１１に固定される。そして、筐体１０には、ハウジング１１とアウターカバー１２とによって囲われる収容空間１３が形成されており、当該収容空間１３に送信部２０、受信ユニット３０、及び灯具ユニットＬＵが配置されている。
　制御部ＣＯは、例えば、マイクロコントローラ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large-scale Integrated Circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの集積回路やＮＣ（Numerical Control）装置から成る。また、制御部ＣＯは、ＮＣ装置を用いた場合、機械学習器を用いたものであってもよく、機械学習器を用いないものであってもよい。
　また、制御部ＣＯには、記憶部ＭＥが接続されている。記憶部ＭＥは、例えば非一過性（non-transitory）の記録媒体であり、RAM（Random Access Memory）やROM（Read Only Memory）等の半導体記録媒体が好適であるが、光学式記録媒体や磁気記録媒体等の任意の形式の記録媒体を包含し得る。なお、「非一過性」の記録媒体とは、一過性の伝搬信号（transitory, propagating signal）を除く全てのコンピュータ読み取ることが可能な記録媒体を含み、揮発性の記録媒体を除外するものではない。この記憶部ＭＥには、灯具１００を制御する処理を実行するための各種プログラムや当該処理に必要な情報が記憶され、制御部ＣＯは記憶部ＭＥに記憶されるプログラムや情報を読み出す。
　本実施形態では、制御部ＣＯは、記憶部ＭＥから各種プログラムを読み出した状態において、センサ制御部４０、光照射制御部４５、検知部５０、及び距離算出部５５を備える。センサ制御部４０は、センサ装置１のいくつかの構成に制御信号を出力して当該構成を制御する。光照射制御部４５は、灯具ユニットＬＵに制御信号を出力して当該灯具ユニットＬＵを制御する。検知部５０は、所定の対象物の有無を判断する判断処理を行い、距離算出部５５は、所定の対象物までの距離を算出する算出処理を行う。なお、これらの制御や処理については、後述する。
　送信部２０は、測定用電磁波を出射する。本実施形態では、送信部２０は測定用電磁波としての赤外線ＩＲを出射し、赤外線ＩＲは、アウターカバー１２に向かって伝搬し、当該アウターカバー１２を透過して車両ＶＥの前方の所定範囲に照射される。送信部２０は、出射する赤外線ＩＲの一部が所定範囲に位置する所定の対象物で反射して受信ユニット３０で受信されるような位置に配置されている。送信部２０は、赤外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む。送信部２０は、制御部ＣＯのセンサ制御部４０からの制御信号により、赤外線ＩＲの出射と非出射とを切り替え、例えばパルス状の赤外線ＩＲを所望のタイミングで出射できる。
　図２は、図１に示す受信ユニット３０を概略的に示す図である。本実施形態の受信ユニット３０は、車両ＶＥの前方の所定範囲からアウターカバー１２を介して収容空間１３に入射する電磁波ＥＷを受信するように構成される。受信ユニット３０が受信する電磁波ＥＷの波長帯域は、少なくとも送信部２０から出射される測定用電磁波の波長帯域を含み、赤外線及び可視光線の波長帯域を含む。なお、電磁波ＥＷは、赤外線、可視光線、紫外線、及び電波の少なくとも１を含む電磁波であってもよい。受信ユニット３０は、収容空間を有する筐体３１、主光学系３２、切替部３３、第１副光学系３５、画像データ生成部３６、第２副光学系３７、フィルタ３８、及び受信部３９を主な構成として備える。なお、図２では、筐体３１は鉛直断面にて示されている。
　筐体３１の収容空間には、主光学系３２、切替部３３、第１副光学系３５、画像データ生成部３６、第２副光学系３７、フィルタ３８、及び受信部３９が配置されている。また、筐体３１の前方には、電磁波ＥＷが透過可能な開口３１Ｈが形成されている。
　主光学系３２は、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含み、電磁波ＥＷを切替部３３に導くように構成される。本実施形態では、主光学系３２は、後述する切替部３３の反射制御面、または当該反射制御面の近傍で電磁波ＥＷの像が結像するように構成される。図２では、主光学系３２がレンズである場合が示されている。
　図３は、図２に示す切替部３３の一部の厚さ方向の断面を概略的に示す図である。図２、図３に示すように、本実施形態の切替部３３は、所謂ＤＭＤであり、反射制御面３３ｓを有する。切替部３３は、図示せぬ基板に二次元配列される複数の素子３４を有する。素子３４のそれぞれは、電磁波ＥＷを反射する反射面３４ｒを有し、反射制御面３３ｓは、これら複数の素子３４の反射面３４ｒによって構成されている。素子３４のそれぞれは、基板に回転軸３４ａを中心として個別に傾倒することが可能に支持される。また、複数の素子３４は、一方側に所定の角度傾倒する第１状態と他方側に所定の角度傾倒する第２状態とにそれぞれ個別に切り替えることが可能とされている。複数の素子３４の回転軸３４ａは、互いに概ね平行とされており、それぞれの素子３４は、第１状態において反射面３４ｒに入射する電磁波ＥＷを反射して第１方向Ｄ１に出射する。一方、それぞれの素子３４は、第２状態において反射面３４ｒに入射する電磁波ＥＷを反射して第１方向Ｄ１と異なる第２方向Ｄ２に出射する。切替部３３は、センサ制御部４０からの制御信号により、素子３４ごとに、電磁波ＥＷを第１方向Ｄ１に出射する第１状態と第２方向Ｄ２に出射する第２状態とに切り替える。
　なお、切替部３３は、電磁波ＥＷが入射する複数の素子を含み、素子ごとに、入射する電磁波ＥＷを第１方向Ｄ１に出射する第１状態と第２方向Ｄ２に出射する第２状態とに切り替えることが可能であればよい。例えば、切替部３３の複数の素子３４の少なくとも一部は、電磁波ＥＷが入射する方向に互いにずれて配置されていてもよい。また、切替部３３は、素子として、液晶を含む複数のセルを含み、当該複数のセルが二次元配列された液晶シャッターであってもよい。このような切替部３３は、それぞれのセルに個別に電圧を印可することができ、それぞれのセルにおける液晶の配向を変化させることができる。このため、この切替部３３は、セルごとに、入射する電磁波ＥＷが反射する第１状態と入射する電磁波ＥＷが透過する第２状態とに切り替えることが可能であり、第１状態のセルの電磁波ＥＷの出射方向と第２状態のセルの電磁波ＥＷの出射方向とを異ならせることができる。
　図２に示すように、第１副光学系３５は、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含み、切替部３３から第１方向Ｄ１に出射する電磁波ＥＷを画像データ生成部３６に導くように構成される。本実施形態では、第１副光学系３５は、後述する画像データ生成部３６の受信面、または当該受信面の近傍で電磁波ＥＷの像が結像するように構成される。図２では、主光学系３２がレンズである場合が示されている。なお、切替部３３に入射する電磁波ＥＷの像が画像データ生成部３６の受信面、または当該受信面の近傍で結像すればよい。例えば、受信ユニット３０は、第１副光学系３５を備えなくてもよい。この場合、例えば、主光学系３２は、切替部３３に入射して切替部３３から第１方向Ｄ１に出射する電磁波ＥＷの像が画像データ生成部３６の受信面、または当該受信面の近傍で結像するように構成される。
　画像データ生成部３６は、切替部３３から第１方向Ｄ１に出射する電磁波ＥＷを受信して当該電磁波ＥＷに係る画像データを生成するように構成される。本実施形態では、画像データ生成部３６は、電磁波ＥＷのうち少なくとも可視光線に係る画像データを生成し、当該画像データを制御部ＣＯに出力するように構成される。画像データ生成部３６は、受信面３６ｓと当該受信面３６ｓに沿って二次元配列される図示しない複数の素子を有する。それぞれの素子が受信する電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換し、それぞれの電気エネルギーを電気信号に変換することで、受信面３６ｓに映し出される電磁波の像の画像データが生成される。この画像データは、それぞれの素子で受信される電磁波のエネルギーを示す複数の画素から構成される。画像データ生成部３６は、センサ制御部４０からの制御信号により、画像データを生成し、当該画像データを検知部５０に出力する。このような画像データ生成部３６として、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサが挙げられる。
　なお、画像データ生成部３６は、電磁波を受信して当該電磁波に係る画像データを生成できればよい。例えば、それぞれの素子は、電磁波としての赤外線のエネルギーを電気エネルギーに変換してもよい。また、それぞれの素子は、互いに異なる複数の波長帯域の電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換してもよい。このような構成にすることで、例えば色の情報を含む複数の画素から構成される画像データを生成したり、電磁波としての可視光線に係る画像データと電磁波としての赤外線に係る画像データとを生成したりできる。
　第２副光学系３７は、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含み、切替部３３から第２方向Ｄ２に出射する電磁波ＥＷを受信部３９に導くように構成される。本実施形態では、第２副光学系３７は、後述する受信部３９の受信面、または当該受信面の近傍で電磁波ＥＷの像が結像するように構成される。図２では、第２副光学系３７がレンズである場合が示されている。なお、切替部３３に入射して第２方向Ｄ２に出射する電磁波ＥＷが受信部３９の受信面に入射すればよい。例えば、受信ユニット３０は、第２副光学系３７を備えなくてもよい。この場合、例えば、切替部３３に入射して第２方向Ｄ２に出射する電磁波ＥＷが受信部３９の受信面に入射するように、受信部３９が配置される。
　フィルタ３８は、送信部２０から出射する測定用電磁波を、当該測定用電磁波の波長帯域と異なる特定の波長帯域の電磁波より高い透過率で透過させるように構成される。フィルタ３８として、例えば、ショートパスフィルタ、ロングパスフィルタ、及びバンドパスフィルタの少なくとも１つを含む構成が挙げられる。本実施形態では、フィルタ３８は、送信部２０から出射する赤外線ＩＲの透過率が可視光線の透過率より高くなるように構成される。フィルタ３８は、切替部３３から第２方向Ｄ２に出射する電磁波ＥＷの経路上に配置される。図２では、切替部３３と第２副光学系３７との間にフィルタ３８が配置される場合が示されているが、フィルタ３８は第２副光学系３７と受信部３９との間に配置されてもよい。
　受信部３９は、切替部３３から第２方向Ｄ２に出射する電磁波ＥＷを受信して当該電磁波ＥＷに係る信号を出力するように構成される。本実施形態では、受信部３９は、受信面３９ｓで受信する電磁波ＥＷのうち少なくとも赤外線の強度を示す信号を距離算出部５５に出力するように構成される。受信部３９として、例えば、ＰＤ（Photo Diode）、ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）、これらのいずれかが二次元配列された構成が挙げられる。
　制御部ＣＯに備わる検知部５０は、画像データ生成部３６から入力される画像データから成る画像に所定の対象物が映し出されているか否かの判断をする判断処理を行う。具体的には、検知部５０は、画像データ生成部３６から入力される画像データに所定の対象物を示す信号が含まれるか否かの判断をする。そして、検知部５０は、画像データに所定の対象物を示す信号が含まれると判断する場合に、当該所定の対象物に係る検知信号をセンサ制御部４０に出力し、所定の対象物を示す信号が含まれないと判断する場合に、信号を出力しない。このため、検知部５０の判断は、入力される画像データに応じて場合分けをして次に行う処理を変更することである。本実施形態では、所定の対象物は、車両及び人間とされる。また、検知部５０は、機械学習によって予め構築される学習モデルを用いて画像データに所定の対象物を示す信号が含まれるか否を判断する。
　なお、画像データに所定の対象物を示す信号が含まれるか否かの判断をする方法は、特に制限されない。例えば、学習モデルを構築する機械学習は教師あり学習であってもよく、教師なし学習であってもよく、強化学習であってもよい。また、検知部５０が判断する所定の対象物は、特に制限されない。例えば、所定の対象物には、道路標識が含まれてもよい。また、検知部５０は、画像データに対象物を示す信号が含まれないと判断する場合に、所定の対象物がないことを示す信号を出力してもよい。
　制御部ＣＯに備わる距離算出部５５は、送信部２０から出射する赤外線ＩＲに係る情報と、受信部３９から出力される信号とに基づいて、受信部３９から所定の対象物までの距離を算出する。距離算出部５５による距離の算出については、後述する。
　本実施形態の灯具ユニットＬＵは、前方に向かって所定の配光パターンの光Ｌを出射するように構成される。図１に示すように、灯具ユニットＬＵから出射する光Ｌは、アウターカバー１２を介して車両ＶＥの前方に照射される。灯具ユニットＬＵからの光Ｌが照射される領域と、送信部２０が赤外線ＩＲを照射することが可能な所定領域とは、互いに重なっていることが好ましいが、重なっていなくてもよい。本実施形態では、灯具ユニットＬＵは、制御部ＣＯの光照射制御部４５からの制御信号により、光Ｌの出射と非出射とを切り替えるとともに、出射する光Ｌの配光パターンをロービームの配光パターンとハイビームの配光パターンとに切り替えるように構成される。このような灯具ユニットＬＵとして、例えば、複数の発光素子がマトリックス状に配置された光源部と光源部から出射する光が透過するレンズとを備える構成が挙げられる。この光源部として、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイが挙げられる。なお、灯具ユニットＬＵの構成は特に制限されるものではない。灯具ユニットＬＵは、出射する光の配光パターンを変化できなくてもよく、パラボラ型の灯具ユニットやプロジェクター型の灯具ユニットとされてもよい。また、灯具ユニットＬＵは、制御部ＣＯと異なる別の制御部によって制御されてもよく、この場合、当該別の制御部に光照射制御部４５が備えられる。
　次に、本実施形態のセンサ装置１による所定の対象物の検知及び検知された所定の対象物までの距離情報の取得の動作について説明する。
　図４は、本実施形態の制御部ＣＯの動作の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、本実施形態の制御部ＣＯは、画像取得処理Ｐ１と、判断処理Ｐ２と、電磁波出射処理Ｐ３と、算出処理Ｐ４と、を含む処理を行う。
　制御部ＣＯは、まず、センサ制御部４０によって画像取得処理Ｐ１を行う。画像取得処理Ｐ１では、センサ制御部４０は、複数の素子３４が第１状態である所定状態に切替部３３がなるように、切替部３３を制御する。つまり、センサ制御部４０は、切替部３３を所定状態にする。本実施形態の所定状態では、全ての素子３４が第１状態である。また、センサ制御部４０は、切替部３３が所定状態となっている状態において、画像データ生成部３６に、画像データを生成させるとともに当該画像データを検知部５０に出力させる。
　例えば、日中に野外を車両ＶＥが走行して当該車両ＶＥの前方の所定範囲に電磁波としての太陽光が照射される場合、所定範囲で反射した太陽光は主光学系３２を透過して切替部３３に入射する。切替部３３が所定状態であると、画像データ生成部３６の受信面３６ｓに所定範囲の像が結像されるため、画像データ生成部３６によって生成される画像データは、所定範囲の画像データである。センサ制御部４０は、このように切替部３３及び画像データ生成部３６を制御する画像取得処理Ｐ１を所定の時間間隔で繰り返し行い、画像データ生成部３６は所定の時間間隔で所定範囲の画像データを検知部５０に出力する。なお、所定の時間間隔は変化してもよい。
　なお、画像取得処理Ｐ１は、複数の素子３４が第１状態である所定状態に切替部３３がなり、画像データ生成部３６が所定状態の切替部３３から第１方向Ｄ１に出射する電磁波ＥＷを受信して所定範囲の画像データを生成するように、切替部３３及び画像データ生成部３６を制御する処理であればよい。つまり、画像取得処理Ｐ１は、切替部３３を所定状態にするとともに、画像データ生成部３６に所定状態の切替部３３からの電磁波ＥＷを受信させて所定範囲の画像データを生成させる処理であればよい。例えば、所定状態において９０％以上の素子３４が第１状態となり、他の素子３４が第２状態であってもよい。また、画像データ生成部３６が受信する電磁波ＥＷのエネルギーを電気エネルギーに変換している期間中に、一部の素子３４が第１状態と第２状態とで切り替わってもよい。
　次に、制御部ＣＯは、検知部５０によって判断処理Ｐ２を行う。判断処理Ｐ２では、検知部５０は、画像取得処理Ｐ１で生成された画像データに基づいて、当該画像データに所定の対象物を示す信号が含まれるか否かの判断をする。図５は、画像取得処理Ｐ１によって生成される所定範囲の画像データから成る画像の一例を模式的に示す図であり、所定範囲の画像の一例を示す図である。図５に示す画像ＩＭには、所定の対象物としての人間６０が映し出されている。検知部５０は、上記の判断によって、このように所定の対象物が映し出されているか否かの判断ができる。そして、検知部５０は、画像データに所定の対象物を示す信号が含まれると判断する場合には、所定の対象物に係る情報を示す検知信号をセンサ制御部４０に出力する。
　図６は、所定の対象物に係る情報を説明するための図であり、所定の対象物としての人間６０が映し出されている画像の一部を模式的に示す図である。検知信号が示す情報は、画像を構成する画素６１のうち、人間６０を映し出す所定画素６２に係る情報であり、画像における所定画素６２の位置である。なお、理解を容易にするため、図６において、所定画素６２にはハッチングが施されている。
　センサ装置１は、検知部５０による判断処理Ｐ２によって、所定範囲に位置する所定の対象物の検知ができ、所定の対象物を検知した場合に、制御部ＣＯが電磁波出射処理Ｐ３及び算出処理Ｐ４を行うことで所定の対象物までの距離情報を取得する。なお、検知部５０は、画像データ生成部３６で生成される全ての画像データに対して、所定の対象物を示す信号が含まれるか否かを判断しなくてもよい。
　制御部ＣＯは、判断処理Ｐ２において画像データに所定の対象物が含まれると判断する場合、センサ制御部４０によって電磁波出射処理Ｐ３を行う。本実施形態では、センサ制御部４０は、電磁波出射処理Ｐ３とともに、画像データ生成部３６に画像データの生成を行わせる。
　図７は、本実施形態における電磁波出射処理Ｐ３でのセンサ制御部４０による各構成の制御を説明するためのタイミングチャートである。以下では、判断処理Ｐ２において図６に示す人間６０を示す信号が画像データに含まれると判断され、当該検知部５０から検知信号がセンサ制御部４０に入力される場合における電磁波出射処理Ｐ３を例に説明する。
　図７に示すように、タイミングｔ１において、センサ制御部４０は、画像データ生成部３６に、画像データの生成を開始させ、受信する電磁波のエネルギーの電気エネルギーへの変換を開始させる。なお、タイミングｔ１において、切替部３３は所定状態であり、切替部３３における全ての素子３４が第１状態であり、画像データ生成部３６の受信面３６ｓに所定範囲の像が結像されている。また、タイミングｔ１は、例えば、検知部５０による人間６０の検知に用いられた画像データが生成されたタイミングから０．１秒以内である。
　タイミングｔ２において、センサ制御部４０は、画像データ生成部３６に、受信する電磁波のエネルギーの電気エネルギーへの変換を終了させ、電気エネルギーの電気信号の変換を開始させる。
　タイミングｔ３において、センサ制御部４０は、切替部３３を所定状態から測定状態に切り替える。測定状態では、画像データにおける人間６０を映し出す所定画素６２に対応する電磁波を第１方向Ｄ１に出射した少なくとも１つの素子３４が第２状態であり当該少なくとも１つの素子３４以外の素子３４が第１状態である。つまり、画像取得処理Ｐ１において人間６０から伝搬して切替部３３に入射する電磁波を第１方向Ｄ１に出射した少なくとも１つの素子３４が第２状態であり、他の素子３４が第１状態である。本実施形態では、測定状態において第２状態である素子３４は複数である。これら素子３４は、図６に示す所定画素６２における特定画素６２ａに対応しており、特定画素６２ａに対応する電磁波を第１方向Ｄ１に出射していたものである。なお、理解を容易にするため、図６において、特定画素６２ａには当該特定画素６２ａと異なる所定画素６２に施されるハッチングと異なるハッチングが施されている。また、特定画素６２ａは、所定画素６２のうち人間６０の外縁を映し出す画素と異なる。このため、測定状態において第２状態である素子３４は、画像取得処理Ｐ１において人間６０における外縁部以外の部位から伝搬する電磁波を第１方向Ｄ１に出射した素子３４である。
　タイミングｔ４において、センサ制御部４０は、送信部２０に、パルス状の赤外線ＩＲを出射させ、タイミングｔ５において、センサ制御部４０は、切替部３３を測定状態から所定状態に戻す。
　タイミングｔ６において、センサ制御部４０は、画像データ生成部３６に、次の画像データの生成を開始させ、受信する電磁波のエネルギーの電気エネルギーへの変換を開始させる。このため、タイミングｔ１からタイミングｔ６までの期間ＴＦ１は、画像データ生成部３６が１画像データを生成するのにかかる期間であり、例えば０.０２５秒である。
　センサ制御部４０がこのように切替部３３及び送信部２０を制御する電磁波出射処理Ｐ３を行うことで、切替部３３が測定状態となり、切替部３３が測定状態であるタイミングｔ３からタイミングｔ５の期間ＴＦ２の一部に赤外線ＩＲが所定範囲及び所定範囲に位置する人間６０に照射される。このため、赤外線ＩＲの一部は、所定範囲に位置する人間６０で反射し、主光学系３２を透過して切替部３３に入射する。なお、タイミングｔ５は、このように赤外線ＩＲが切替部３３に入射するタイミングより遅く、タイミングｔ４からタイミングｔ５までの期間の長さは、例えば１.３３マイクロ秒以上である。このため、切替部３３に赤外線ＩＲが入射する際、切替部３３は測定状態であり、特定画素６２ａに対応する第２状態である素子３４に入射する赤外線ＩＲは、切替部３３から第２方向Ｄ２に出射し、フィルタ３８を透過して受信部３９によって受信される。受信部３９は、このように受信した赤外線ＩＲの強度を示す信号を距離算出部５５に出力する。なお、切替部３３と受信部３９との間にはフィルタ３８が配置されており、フィルタ３８における送信部２０から出射する赤外線ＩＲの透過率は、可視光線の透過率より高い。このため、このようなフィルタ３８がない場合と比べて、受信部３９から出力される信号が赤外線ＩＲの強度を適切に示すようにし得る。なお、受信ユニット３０は、フィルタ３８を備えなくてもよい。
　次に、制御部ＣＯは、距離算出部５５によって算出処理Ｐ４を行う。距離算出部５５は、送信部２０から出射する赤外線ＩＲに係る情報と、このようにして受信部３９から出力される信号とに基づいて、受信部３９から人間６０までの距離を算出する。本実施形態では、距離算出部５５は、赤外線ＩＲが送信部２０から出射するタイミングと、受信部３９からの信号が距離算出部５５に入力されるタイミングとに基づいて、ＴｏＦ方式によって受信部３９から人間６０までの距離を算出する。そして、制御部ＣＯは、距離算出部５５が算出した距離と、検知部５０による人間６０の検知に用いられた画像データとを、例えば、車両ＶＥに備わる不図示のＥＣＵ (Electronic Control Unit)等に出力し、ＥＣＵは、これら情報を基に車両ＶＥの走行を補助する。
　ここで、測定状態の切替部３３において、第２状態である素子３４は、特定画素６２ａに対応している。また、検知部５０による人間６０の検知に用いられた画像データが生成されたタイミングから人間６０に赤外線ＩＲが照射されるまでの時間は、概ね０．１秒以内である。このため、受信部３９によって受信される赤外線ＩＲは、人間６０における特定画素６２ａに対応する部位またはその近傍で反射した赤外線ＩＲであり、距離算出部５５によって算出される距離は、この部位またはその近傍から受信部３９までの距離である。
　以上説明したように、本実施形態のセンサ装置１は、切替部３３と、画像データ生成部３６と、受信部３９と、送信部２０と、制御部ＣＯと、を備える。切替部３３は、所定範囲から伝搬する電磁波ＥＷが入射する複数の素子３４を含み、素子３４ごとに、入射する電磁波を第１方向Ｄ１に出射する第１状態と第１方向と異なる第２方向Ｄ２に出射する第２状態とに切り替えることが可能である。画像データ生成部３６は、切替部３３から第１方向Ｄ１に出射する電磁波ＥＷを受信して当該電磁波ＥＷに係る画像データを生成する。受信部３９は、切替部３３から第２方向Ｄ２に出射する電磁波ＥＷを受信して当該電磁波ＥＷに係る信号を出力する。送信部２０は、測定用電磁波としての赤外線ＩＲを所定範囲に照射することが可能である。制御部ＣＯは、センサ制御部４０、検知部５０、距離算出部５５を備え、センサ制御部４０による画像取得処理Ｐ１と、検知部５０による判断処理Ｐ２と、センサ制御部４０による電磁波出射処理Ｐ３と、距離算出部５５による算出処理Ｐ４とを行う。画像取得処理Ｐ１では、センサ制御部４０は、複数の素子３４が第１状態である所定状態に切替部３３をする。また、センサ制御部４０は、画像データ生成部３６に、所定状態の切替部３３からの電磁波ＥＷを受信させて所定範囲の画像データを生成させる。判断処理Ｐ２では、検知部５０は、画像取得処理Ｐ１で生成される画像データに基づいて当該画像データに人間６０を示す信号が含まれるか否かの判断をする。センサ制御部４０は、判断処理Ｐ２において画像データに人間６０が含まれると判断する場合に、電磁波出射処理Ｐ３を行う。電磁波出射処理Ｐ３では、センサ制御部４０は、測定状態に切替部３３をするとともに、切替部３３が測定状態である期間ＴＦ２の一部に送信部２０に赤外線ＩＲを人間６０に照射させる。測定状態では、画像取得処理Ｐ１において人間６０から伝搬する電磁波ＥＷを第１方向Ｄ１に出射した少なくとも１つの素子３４が第２状態であり他の素子３４が第１状態である。算出処理Ｐ４では、距離算出部５５は、期間ＴＦ２の一部に送信部２０から出射する赤外線ＩＲに係る情報と、期間ＴＦ２に受信部３９から出力される信号とに基づいて、受信部３９から人間６０までの距離を算出する。
　このようにして算出される距離は、画像データにおける人間６０を映し出す所定画素６２以外の画素に対応していない。このため、本実施形態のセンサ装置１は、画像データの全領域における各位置に対応する距離から成る距離の分布を生成する場合と比べて、人間６０までの距離の算出にかかる演算負荷を低下し得る。
　本実施形態の測定状態では、人間６０から伝搬する電磁波ＥＷを第１方向Ｄ１に出射した複数の素子３４が第２状態であり、他の素子３４が第１状態である。このような構成にすることで、測定状態において第２状態となる素子３４が１つの場合と比べて、受信部３９で受信される赤外線ＩＲの強度を高めることができ、人間６０までの距離が遠くても当該距離を適切に算出し得る。
　本実施形態の測定状態では、人間６０における外縁部以外の部位から伝搬する電磁波ＥＷを第１方向Ｄ１に出射した複数の素子３４が第２状態であり、他の素子３４が第１状態である。
　画像データが生成されるタイミングとこの画像データから成る画像に映し出される人間６０に赤外線ＩＲが照射されるタイミングとは互いに異なる。このため、人間６０とセンサ装置１とが相対的に移動している場合には、人間６０と素子３４との位置関係が変化し、人間６０と異なる部材で反射した赤外線ＩＲが受信部３９で受信されることがある。そして、人間６０の外縁部で反射する電磁波ＥＷを第１方向Ｄ１に出射した素子３４が第２状態である場合、人間６０と異なる部材で反射した赤外線ＩＲが受信部３９で受信され易くなる。しかし、本実施形態のセンサ装置１は、この場合と比べて、人間６０とセンサ装置１とが相対的に移動している場合であっても人間６０と異なる部材で反射した赤外線ＩＲが受信部３９で受信されることを低減し得、人間６０までの距離を適切に算出し得る。
　なお、測定状態では、画像データにおける人間６０を映し出す所定画素６２に対応する電磁波を第１方向Ｄ１に出射した少なくとも１つの素子３４が第２状態であり当該少なくとも１つの素子３４以外が第１状態であればよい。つまり、測定状態では、画像取得処理Ｐ１において人間６０から伝搬する電磁波を第１方向Ｄ１に出射した少なくとも１つの素子３４が第２状態であり他の素子３４があればよい。測定状態において第２状態となる素子３４の数は１つであってもよい。また、測定状態において第２状態となる素子３４は、人間６０の外縁を映し出す所定画素６２に対応する電磁波ＥＷを第１方向Ｄ１に出射した素子３４であってもよく、人間６０を映し出す所定画素６２に対応する電磁波ＥＷを第１方向Ｄ１に出射する全ての素子３４であってもよい。つまり、測定状態において第２状態となる素子３４は、人間６０の外縁部から伝搬する電磁波ＥＷを第１方向Ｄ１に出射した素子３４であってもよく、人間６０から伝搬する電磁波ＥＷを第１方向Ｄ１に出射する全ての素子３４であってもよい。
　本実施形態では、図７に示すように、電磁波出射処理Ｐ３において、切替部３３は測定状態と所定状態とに切り替えられており、切替部３３が測定状態である期間ＴＦ２の一部に赤外線ＩＲが人間６０に照射されている。また、切替部３３が所定状態である期間は、切替部３３が測定状態である期間ＴＦ２以外であり、切替部３３が所定状態である期間の一部と画像データ生成部３６が受信する電磁波ＥＷのエネルギーを電気エネルギーに変換している期間ＴＦ３の全部とが重なっている。つまり、センサ制御部４０は、このようになるように、画像データ生成部３６、切替部３３、及び送信部２０を制御している。換言すれば、センサ制御部４０は、切替部３３を測定状態と所定状態とに切り替え、期間ＴＦ２の一部に送信部２０に赤外線ＩＲを人間６０に照射させ、切替部３３が所定状態である期間の一部に画像データ生成部３６に受信する電磁波ＥＷのエネルギーを電気エネルギーに変換させている。このため、本実施形態のセンサ装置１では、所定範囲の画像データを取得しつつ、人間６０までの距離情報を取得し得る。
　なお、所定範囲の画像データを取得する観点では、切替部３３が所定状態である期間の少なくとも一部と期間ＴＦ３の少なくとも一部とが重なっていればよい。つまり、センサ制御部４０は、画像データ生成部３６に、切替部３３が所定状態である期間の少なくとも一部に、受信する電磁波ＥＷのエネルギーを電気エネルギーに変換させればよい。
　本実施形態では、図７に示すように、期間ＴＦ２と期間ＴＦ３とが互いに異なる。このため、期間ＴＦ３の少なくとも一部と期間ＴＦ２の少なくとも一部とが互いに同じ場合と比べて、画像データ生成部３６で受信される電磁波ＥＷの像の一部において電磁波ＥＷの量が低下することを抑制し得る。このため、本実施形態のセンサ装置１は、この場合と比べて、画像データ生成部３６によって生成される画像データから成る所定範囲の画像を鮮明にし得る。
（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
　本実施形態のセンサ装置１は、画像データ生成部３６が受信する電磁波ＥＷのうち少なくとも送信部２０から出射される赤外線ＩＲの波長帯域を含む赤外線に係る画像データを生成できる点において、第１実施形態のセンサ装置１と主に異なる。また、本実施形態の制御部ＣＯの動作のフローは、第１実施形態の制御部ＣＯの動作のフローと同じである。しかし、本実施形態の画像取得処理Ｐ１と電磁波出射処理Ｐ３は、第１実施形態の画像取得処理Ｐ１と電磁波出射処理Ｐ３と異なり、本実施形態の判断処理Ｐ２と算出処理Ｐ４は、第１実施形態の判断処理Ｐ２と算出処理Ｐ４と同じである。このため、判断処理Ｐ２及び算出処理Ｐ４の説明は省略する。
　本実施形態の画像取得処理Ｐ１では、センサ制御部４０は、第１実施形態と同様に、切替部３３が所定状態となるように切替部３３を制御し、切替部３３が所定状態となっている状態において、画像データ生成部３６に画像データを生成させる。本実施形態では、センサ制御部４０は、画像データ生成部３６が受信する電磁波ＥＷのエネルギーを電気エネルギーに変換している期間の少なくとも一部に赤外線ＩＲが所定範囲に照射されるように送信部２０も制御する。つまり、センサ制御部４０は、送信部２０に、画像データ生成部３６が受信する電磁波ＥＷのエネルギーを電気エネルギーに変換している期間の少なくとも一部に赤外線ＩＲを所定範囲に照射させる。このため、所定範囲に照射される赤外線ＩＲの一部は、所定範囲に位置する部材で反射して主光学系３２を介して切替部３３に入射し、切替部３３から第１方向Ｄ１に出射して画像データ生成部３６に受信される。このため、画像データ生成部３６では、所定範囲の画像データが生成されて当該画像データが検知部５０に出力される。このように、本実施形態では、例えば、電磁波としての太陽光が所定範囲に照射されない場合であっても画像データを生成し得、所定の対象物の検知及び所定の対象物までの距離の算出をし得る。なお、画像データ生成部３６が受信する電磁波ＥＷのエネルギーを電気エネルギーに変換している期間の全部に赤外線ＩＲが所定範囲に照射されるように送信部２０を制御することが好ましい。センサ制御部４０は、第１実施形態と同様に、この画像取得処理Ｐ１を所定の時間間隔で繰り返し行う。
　次に、本実施形態における電磁波出射処理Ｐ３について説明する。図８は、本実施形態における電磁波出射処理Ｐ３でのセンサ制御部４０による各構成の制御を説明するためのタイミングチャートである。図８に示すように、本実施形態では、送信部２０の制御が第１実施形態における送信部２０の制御と異なる。
　図８に示すように、タイミングｔ１において、送信部２０は赤外線ＩＲを出射している。そして、センサ制御部４０は、タイミングｔ２とタイミングｔ３との間であるタイミングｔａにおいて、送信部２０に赤外線ＩＲの出射を停止させる。また、センサ制御部４０は、第１実施形態と同様に、タイミングｔ４において、送信部２０にパルス状の赤外線ＩＲを出射させる。また、センサ制御部４０は、タイミングｔ５とタイミングｔ６との間であるタイミングｔｂにおいて、送信部２０に赤外線ＩＲの出射を開始させる。
　このようにセンサ制御部４０が送信部２０を制御することで、期間ＴＦ３の全部において赤外線ＩＲが所定範囲に照射され、画像データ生成部３６によって所定範囲の画像データを生成できる。なお、期間ＴＦ３の少なくとも一部において赤外線ＩＲが所定範囲に照射されればよいが、期間ＴＦ３の全部において赤外線ＩＲが所定範囲に照射されることが好ましい。
　以上、本発明について、上記実施形態及を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　例えば、上記実施形態では、車両用の前照灯である灯具１００に備わるセンサ装置１を例に説明した。しかし、センサ装置は、車両用の灯具であるターンランプやブレーキランプなどに備わっていてもよく、所定範囲は車両ＶＥの前方でなくてもよい。また、センサ装置が備わる灯具は車両用の灯具に限定されるものではなく、例えば、センサ装置は、歩道に設けられ当該歩道に光を照射する街路灯に備わっていてもよい。また、センサ装置は、灯具に備わっていなくてもよい。このようなセンサ装置の構成として、例えば、上記第１実施形態における灯具１００が灯具ユニットＬＵを備えない構成が挙げられる。
　また、上記実施形態では、電磁波出射処理Ｐ３において、切替部３３が測定状態となる期間ＴＦ２の一部に赤外線ＩＲが所定の対象物に照射されるように、切替部３３及び送信部２０を制御するセンサ制御部４０を例に説明した。しかし、送信部２０は、期間ＴＦ２の少なくとも一部に赤外線ＩＲが所定の対象物に照射されるように赤外線ＩＲを出射すればよい。例えば、上記実施形態におけるセンサ制御部４０は、電磁波出射処理Ｐ３において、タイミングｔ３に赤外線ＩＲの出射を開始し、タイミングｔ５に赤外線ＩＲの出射を終了するように、送信部２０を制御してもよい。
　また、上記実施形態では、測定用電磁波として赤外線ＩＲを出射する送信部２０を例に説明した。しかし、送信部２０は、測定用電磁波の少なくとも一部が所定範囲に位置する所定の対象物で反射して切替部３３に入射するように測定用電磁波を所定範囲に照射することが可能であればよい。例えば、送信部２０が出射する測定用電磁波は、可視光線、紫外線、及び電波のいずれかであってもよい。送信部２０が測定用電磁波として電波を出射する場合、送信部２０及び受信部３９はアンテナを有する構成とされる。また、送信部２０は、測定用電磁波が所定領域を走査するように当該測定用電磁波を出射してもよい。この場合、センサ制御部４０は、電磁波出射処理Ｐ３において、切替部３３が測定状態となる期間ＴＦ２の少なくとも一部に所定の対象物が走査されるように測定用電磁波を出射するように、送信部２０を制御する。なお、送信部２０に対する所定の対象物の方位は、画像取得処理Ｐ１で生成された画像データに基づいて算出することができる。
　また、上記実施形態では、ＴｏＦ方式によって受信部３９から人間６０までの距離を算出する距離算出部５５を例に説明した。しかし、距離算出部５５は、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって受信部３９から人間６０までの距離を算出してもよい。この場合、例えば、送信部２０は、測定用電磁波として、強度が概ね一定で周波数が所定の周期で増加と減少とを繰り返すように変化する電波を出射するように構成される。また、受信部３９は、電磁波としての電波を受信し当該電波の波形を示す信号を出力するように構成にされ、受信ユニット３０は、フィルタ３８を備えない。
　また、上記実施形態では、電磁波出射処理Ｐ３とともに、画像データ生成部３６に画像データの生成を行わせるセンサ制御部４０を例に説明した。しかし、センサ制御部４０は、電磁波出射処理Ｐ３の際に、画像データ生成部３６に画像データの生成を行わせなくてもよい。
　また、上記実施形態では、電磁波出射処理Ｐ３において、切替部３３が測定状態となる期間が連続した１つの期間となるように切替部３３を制御し、この１つの期間ＴＦ２の少なくとも一部に所定の対象物に測定用電磁波が照射されるように送信部２０を制御するセンサ制御部４０を例に説明した。しかし、電磁波出射処理Ｐ３において、センサ制御部４０は、切替部３３が測定状態となる期間が互いに離れた複数の特定期間からなるように切替部３３を制御し、それぞれの特定期間の少なくとも一部に所定の対象物に測定用電磁波が照射されるように送信部２０を制御してもよい。この場合、算出処理Ｐ４において、距離算出部５５は、それぞれの特定期間の少なくとも一部に送信部２０から出射する測定用電磁波に係る情報と、それぞれの特定期間に受信部３９から出力される信号とに基づいて、受信部から所定の対象物までの距離を算出する。このような構成にすることで、受信部から所定の対象物までの距離を複数回算出することになり、例えば、これらの距離の平均値を受信部から所定の対象物までの距離として得ることができる。また、この場合、それぞれの特定期間において第２状態となる素子３４は、互いに異なることとしてもよい。このような構成にすることで、所定の対象物における互いに異なる部位までの距離を測定できる。
　また、上記実施形態では、検知部５０が画像取得処理Ｐ１で生成された画像データに基づいて、当該画像データに所定の対象物を示す信号が含まれるか否かの判断をする判断処理Ｐ２を例に説明した。しかし、判断処理Ｐ２において、検知部５０がこの判断とともに、画像取得処理Ｐ１で生成される画像データを構成する複数の画素に所定値以上の電磁波のエネルギーを示す画素が含まれるか否かの判断を行ってもよい。この判断は、画像取得処理Ｐ１で生成される画像データに所定値以上の電磁波のエネルギーを示す画素の信号が含まれるか否かの判断によって行うことができる。この場合、例えば、上記の所定値を画像においてハレーションを引き起こす画素が示す電磁波のエネルギーよりも低い値に設定することで、判断処理によって、画像にハレーションが生じているか否かの判断をし得る。この所定値として、例えば、画素が示すことができる最大値の０．９倍の値が挙げられる。しかし、この所定値は、画素が示すことができる最大値であってもよく、この最大値の０．９倍より小さい値であってもよい。また、この場合、例えば、センサ制御部４０は、複数の画素に所定値以上の電磁波のエネルギーを示す画素が含まれると判断する判断処理Ｐ２の直後に行う画像取得処理Ｐ１において、切替部３３及び画像データ生成部３６の制御を変化させてもよい。例えば、センサ制御部４０は、この画像取得処理Ｐ１において、切替部３３の複数の素子３４のうち所定値以上の電磁波のエネルギーを示す画素に対応する電磁波を第１方向Ｄ１に出射した特定素子が第１状態である期間が、直前の画像取得処理Ｐ１の所定状態においてこの特定素子が第１状態である期間より短くなるように、切替部３３及び画像データ生成部３６を制御する。つまり、センサ制御部４０は、切替部３３に、上記の特定素子が第１状態である期間を、直前の画像取得処理Ｐ１における当該期間より短くさせる。なお、上記の特定素子は、直前の画像取得処理Ｐ１で第１方向Ｄ１に出射した電磁波のエネルギーが所定値以上であった素子と理解できる。センサ制御部４０がこのような制御を行うことで、上記の特定素子から第１方向Ｄ１に出射して画像データ生成部３６によって受信される電磁波のエネルギーを小さくし得る。このため、判断処理Ｐ２の直後に行う画像取得処理Ｐ１において得られる画像データから成る画像にハレーションが生じにくくし得る。なお、画像データ生成部３６が受信する電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換している期間において上記の特定素子が第１状態である期間が、直前の画像取得処理Ｐ１での当該期間より短くなる。また、検知部５０は、画像取得処理Ｐ１によって画像データが生成される度に上記の２つの判断を行わなくてもよく、例えば一方の判断と他方の判断とを交互に行ってもよい。
　また、上記実施形態では、検知部５０と距離算出部５５とを備える制御部ＣＯを例に説明した。しかし、検知部５０や距離算出部５５は、制御部ＣＯと異なる別の制御部に備わっていてもよい。
　本発明によれば、所定の対象物までの距離の算出にかかる演算負荷を低下し得るセンサ装置及び灯具が提供され、距離を測定するセンサ装置の分野において利用可能である。

Claims (9)

  1. 　所定範囲から伝搬する電磁波が入射する複数の素子を含み、前記素子ごとに、入射する前記電磁波を第１方向に出射する第１状態と前記第１方向と異なる第２方向に出射する第２状態とに切り替えることが可能である切替部と、
    　前記切替部から前記第１方向に出射する前記電磁波を受信して当該電磁波に係る画像データを生成する画像データ生成部と、
    　前記切替部から前記第２方向に出射する前記電磁波を受信して当該電磁波に係る信号を出力する受信部と、
    　測定用電磁波を前記所定範囲に照射することが可能な送信部と、
    　制御部と、
    を備え、
    　前記制御部は、
    　複数の前記素子が前記第１状態である所定状態に前記切替部をするとともに、前記画像データ生成部に前記所定状態の前記切替部からの前記電磁波を受信させて前記所定範囲の前記画像データを生成させる画像取得処理と、
    　前記画像取得処理で生成される前記画像データに基づいて当該画像データに所定の対象物を示す信号が含まれるか否かの判断をする判断処理と、
    　前記判断処理において前記画像データに前記所定の対象物を示す前記信号が含まれると判断する場合に、前記画像取得処理において前記所定の対象物から伝搬する前記電磁波を前記第１方向に出射した少なくとも１つの前記素子が前記第２状態であり他の前記素子が前記第１状態である測定状態に前記切替部をするとともに、前記切替部が前記測定状態である期間の少なくとも一部に前記送信部に前記測定用電磁波を前記所定の対象物に照射させる電磁波出射処理と、
    　前記期間の少なくとも一部に前記送信部から出射する前記測定用電磁波に係る情報と、前記期間に前記受信部から出力される前記信号とに基づいて、前記受信部から前記所定の対象物までの距離を算出する算出処理と、
    を行う
    ことを特徴とするセンサ装置。
  2. 　前記測定状態では、前記所定の対象物から伝搬する前記電磁波を前記第１方向に出射した複数の前記素子が前記第２状態であり、他の前記素子が前記第１状態である
    ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
  3. 　前記測定状態では、前記所定の対象物から伝搬する前記電磁波を前記第１方向に出射した全ての前記素子が前記第２状態であり、他の前記素子が前記第１状態である
    ことを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
  4. 　前記測定状態では、前記所定の対象物における外縁部以外の部位から伝搬する前記電磁波を前記第１方向に出射した少なくとも１つの前記素子が前記第２状態であり、他の前記素子が前記第１状態である
    ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
  5. 　前記制御部は、前記電磁波出射処理において、前記切替部を前記測定状態と前記所定状態とに切り替え、前記切替部が前記測定状態である前記期間の少なくとも一部に前記送信部に前記測定用電磁波を前記所定の対象物に照射させ、前記切替部が前記所定状態である期間の少なくとも一部に前記画像データ生成部に受信する前記電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換させる
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  6. 　前記画像データ生成部が受信する前記電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換している期間と前記切替部が前記測定状態である前記期間とが互いに異なる
    ことを特徴とする請求項５に記載のセンサ装置。
  7. 　前記制御部は、前記画像取得処理において、前記送信部に前記画像データ生成部が受信する前記電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換している期間の少なくとも一部に前記測定用電磁波を前記所定範囲に照射させる
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  8. 　前記制御部は、
    　所定の時間間隔で前記画像取得処理を行うとともに、
    　前記判断処理において、前記画像取得処理で生成される前記画像データに所定値以上の前記電磁波のエネルギーを示す画素の信号が含まれるか否かの判断を行い、
    　前記画像データに前記所定値以上の前記電磁波のエネルギーを示す画素の前記信号が含まれると判断する前記判断処理の直後に行う前記画像取得処理において、前記切替部に、直前の前記画像取得処理で前記第１方向に出射した前記電磁波のエネルギーが前記所定値以上であった前記素子が前記第１状態である期間を、直前の前記画像取得処理における当該期間より短くさせる
    ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載のセンサ装置と、
    　光を出射する灯具ユニットと、
    を備える
    ことを特徴とする灯具。
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