JP2013015338A - 監視装置および監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の増大を抑制しつつ、移動体の詳細な情報を取得すること。
【解決手段】監視装置１０は、光源ＬＤ１１によって照射されるレーザー光を走査する走査範囲内に存在する物体によって反射されたレーザー光の反射光を用いて該物体を検知する。このとき、監視装置１０は、物体が検知された場合には、走査範囲のうち当該物体が検知されたレーザー光の照射点を基準とする所定範囲外に含まれるレーザー光の照射点の数が第１の照射点数となるように光源ＬＤ１１を発光させる。さらに、監視装置１０は、走査範囲のうち当該物体が検知されたレーザー光の照射点を基準とする所定範囲内の照射点の数が第１の照射点数よりも多い第２の照射点数となるように光源ＬＤ１１を発光させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、監視装置および監視方法に関する。

レーザーを用いて距離を測定する距離測定技術が知られている。かかる距離測定技術は、対象物までの距離を測定するだけでなく、車両周辺の障害物を検知したり、鉄道のホームと電車の間に設置されたホームドアに挟まる支障物を検知したり、部屋やホールにおける人の流れを検知したりなどの各種の監視技術に応用されている。

かかる監視技術の一例としては、駅のプラットホーム等に乗客が線路に転落するのを防止するプラットホーム用可動安全柵の戸袋の下方に設けられる自動ドア用安全装置が挙げられる。この自動ドア用安全装置は、ドア部付近で略鉛直方向にレーザー光を照射し、ドア部に平行な検知エリアで面検知を行う。このとき、自動ドア用安全装置は、扇形エリア内に支障物がある場合に、支障物までの距離情報を含む距離画像を生成し、生成した距離画像に基づいて、扇形エリア内に支障物が存在するか否かを判定する。これによって、自動ドア用安全装置では、ドア部に挟み込まれる支障物を検知する際に死角となる部分を減らし、支障物の存在の有無を精度良く判定することを目指す。

特開２００９−２９４０５３号公報

しかしながら、上記の従来技術では、移動体の情報を詳細に取得しようとするほど、空間分解能を向上させるに伴って消費電力が増大してしまうという問題がある。例えば、上記の自動ドア用安全装置の例で言えば、扇形エリア内で移動体の情報を詳細に取得する場合には、レーザー光を所定の角度で走査するにあたってレーザー光を発光する発光部に供給するパルス数を増やす必要がある。このように、パルス数を増加させた場合には、扇形エリア内における空間分解能は向上したとしても、パルス数の増加にしたがって消費電力が増大してしまう。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、消費電力の増大を抑制しつつ、移動体の詳細な情報を取得できる監視装置および監視方法を提供することを目的とする。

本願の開示する監視装置は、レーザー光を発生させる光源を有する。さらに、前記監視装置は、所定の走査範囲において前記光源によって照射されるレーザー光を走査する走査部を有する。さらに、前記監視装置は、前記走査範囲内に存在する物体によって反射されたレーザー光の反射光を用いて該物体を検知する検知部を有する。さらに、前記監視装置は、前記検知部によって前記物体が検知された場合には、前記走査範囲のうち当該物体が検知されたレーザー光の照射点を基準とする所定範囲外に含まれるレーザー光の照射点の数が第１の照射点数となるように前記光源を発光させる発光制御部を有する。さらに、前記発行制御部は、前記走査範囲のうち当該物体が検知されたレーザー光の照射点を基準とする所定範囲内の照射点の数が前記第１の照射点数よりも多い第２の照射点数となるように前記光源を発光させる。

本願の開示する監視装置の一つの態様によれば、消費電力の増大を抑制しつつ、移動体の詳細な情報を取得できるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る監視装置の機能的構成を示すブロック図である。 図２は、移動体が未検知である場合にレーザー光が照射される照射点の一例を示す図である。 図３は、移動体が検知された場合にレーザー光が照射される照射点の一例を示す図である。 図４は、入力距離分布の一例を示す図である。 図５は、参照距離分布の一例を示す図である。 図６は、参照距離分布および入力距離分布の比較結果の一例を示す図である。 図７は、低解像度サンプリングを実行する場合のタイミングテーブルの一例を示す図である。 図８は、高解像度サンプリングを実行する場合のタイミングテーブルの一例を示す図である。 図９は、実施例１に係る監視処理の手順を示すフローチャートである。 図１０は、移動体が検知された場合にレーザー光が照射される照射点の応用例１を示す図である。 図１１は、移動体が検知された場合にレーザー光が照射される照射点の応用例２を示す図である。 図１２は、移動体が検知された場合にレーザー光が照射される照射点の応用例３を示す図である。 図１３は、参照距離分布および入力距離分布の比較結果の応用例を示す図である。 図１４は、高解像度サンプリングを実行する場合のタイミングテーブルの応用例を示す図である。 図１５は、監視装置の移動方向とレーザー光の照射方向とがなす角度および監視装置の速度の相関関係を示す図である。 図１６は、入力距離分布の一例を示す図である。 図１７は、参照距離分布の一例を示す図である。 図１８は、移動距離分布の一例を示す図である。 図１９は、参照距離分布、入力距離分布および移動距離分布の比較結果の一例を示す図である。

以下に、本願の開示する監視装置および監視方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例は開示の技術を限定するものではない。そして、各実施例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

［監視装置の構成］
まず、本実施例に係る監視装置の機能的構成について説明する。図１は、実施例１に係る監視装置の機能的構成を示すブロック図である。図１に示す監視装置１０は、レーザを用いて、自装置の走査範囲内に存在する移動体を検知するものである。なお、図１の例では、監視装置１０が移動せずに静止している場合を想定して以下の説明を行う。

図１に示すように、監視装置１０は、光源ＬＤ（Laser Diode）１１と、ＬＤ駆動部１２と、走査部１３と、受光部１４と、距離記憶部１５ａと、検知部１５と、タイミング記憶部１６ａと、発光制御部１６とを有する。なお、監視装置１０は、図１に示した機能部以外にも既知のコンピュータが有する各種の機能部、例えば各種の入力デバイスや音声出力デバイスなどを始め、カメラや他の装置との通信を制御する通信インターフェースなどの機能部を有することとしてもよい。

このうち、光源ＬＤ１１は、パルス状の光ビーム、いわゆるレーザー光を発生させる光源である。かかる光源ＬＤ１１の一態様としては、半導体レーザダイオードなどが挙げられる。なお、光源ＬＤ１１によって発せられたレーザー光は、図示しない光学系を介して、平行光に調整された後に後述の走査部１３へ導入される。

ＬＤ駆動部１２は、光源ＬＤ１１に電圧を印加することによって光源ＬＤ１１を発光させる回路である。一態様としては、ＬＤ駆動部１２は、後述の発光制御部１６からの指示にしたがって、光源ＬＤ１１をパルス発光させる。

走査部１３は、所定の走査範囲において光源ＬＤ１１によって照射されたレーザー光を走査する機構部である。かかる走査部１３の一態様としては、電圧を印加するによって屈折率を変化させることができる電気光学材料から形成された光学偏向素子が挙げられる。一例としては、走査部１３は、図示しない２次元走査機構を用いて、光源ＬＤ１１から導入されたレーザー光を水平方向または垂直方向に偏向させることにより、走査範囲に設定された水平走査線上でレーザー光を左右交互に走査する。なお、ここでは、走査部１３がラスタースキャンを実行する場合を例示したが、他の走査方式を適用することもできる。

ここで、本実施例に係る監視装置１０は、光源ＬＤ１１によって照射されるレーザー光を走査する走査範囲内に存在する物体によって反射されたレーザー光の反射光を用いて移動体を検知する。このとき、本実施例に係る監視装置１０は、移動体を検知した場合には、走査範囲のうち当該移動体が検知されたレーザー光の照射点を基準とする所定範囲外に含まれるレーザー光の照射点の数が第１の照射点数となるように光源ＬＤ１１を発光させる。さらに、本実施例に係る監視装置１０は、走査範囲のうち当該移動体が検知されたレーザー光の照射点を基準とする所定範囲内の照射点の数が第１の照射点数よりも多い第２の照射点数となるように光源ＬＤ１１を発光させる。

図２及び図３を用いて、上記の光源ＬＤ１１の発光制御について説明する。図２は、移動体が未検知である場合にレーザー光が照射される照射点の一例を示す図である。図３は、移動体が検知された場合にレーザー光が照射される照射点の一例を示す図である。

図２及び図３の例では、走査範囲がＸ座標およびＹ座標を含む２次元座標系において（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ１１，Ｙ１）、（Ｘ１，Ｙ１１）及び（Ｘ１１，Ｙ１１）の４点によって形成される矩形の領域である場合を想定する。また、図２及び図３の例では、監視装置１０の最大のサンプリング周波数が座標の単位間隔、例えば座標（Ｘ１，Ｙ１）から座標（Ｘ２，Ｙ１）までが走査される期間であるものとする。また、図２及び図３の例では、図中の「黒丸」がレーザー光の照射点を示し、また、図中の「白丸」が実際には照射されないが照射するのは可能である照射可能点を示す。なお、走査範囲及びサンプリング周波数は、上述した例に限定されず、任意の形状または大きさの走査範囲および任意の間隔のサンプリング周波数を採用できる。

図２及び図３に示すように、監視装置１０は、座標（Ｘ１，Ｙ１）を始点とし、座標（Ｘ１１，Ｙ１１）を終点としてレーザー光をラスタースキャンする。すなわち、監視装置１０は、座標（Ｘ１，Ｙ１）から座標（Ｘ１１，Ｙ１）までの１走査線目を右方向へ走査する。そして、監視装置１０は、座標（Ｘ１１，Ｙ１）から座標（Ｘ１１，Ｙ２）まで垂直方向に移動した後に、座標（Ｘ１１，Ｙ２）から座標（Ｘ１，Ｙ２）までの２走査線目を左方向へ折り返して走査する。このようにして水平走査線の走査が終点の座標（Ｘ１１，Ｙ１１）に到着するまで繰り返し実行される。なお、以下では、右方向に走査される走査線のことを「往路」と記載し、また、左方向に走査される走査線のことを「復路」と記載する場合がある。

このような走査が実行される環境の下、移動体が未検知である場合には、図２に示すように、黒丸に図示された座標、例えば（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ３，Ｙ１）や（Ｘ５，Ｙ１）などにレーザー光が照射される。すなわち、往路の走査線では、最大のサンプリング周波数でレーザー光を照射する間隔を１サンプリング間隔としたとき、１サンプリング間隔おきにレーザー光が照射される。一方、復路の走査線では、レーザー光は照射されない。

また、移動体が検知された場合には、図３に示すように、移動体が検知された照射点（Ｘ７，Ｙ７）を基準にして移動体が今後存在し得ると推定される存在範囲、本例では縦横斜めの２サンプリング間隔以内の座標（図中の網掛け部分）にもレーザー光が照射される。この場合には、復路の走査線の一部、すなわち６走査線目及び８走査線目の一部にもレーザー光が照射されるとともに、５走査線目から９走査線目の一部では最大のサンプリング周波数でレーザー光が照射される。なお、移動体の存在範囲は、上記の例に限定されず、任意の形状および任意の大きさを設定できる。例えば、移動体の移動速度が大きいほど大きい存在範囲を設定することもできる。

このように、移動体が未検知である場合には、最大のサンプリング周波数でレーザー光を照射する場合の照射点数が「１２１個」であるのに対し、照射点数を「８５個」低減して「３６個」にできる。また、移動体が検知された場合には、移動体が未検知である場合の照射点数「３６個」よりは照射点数が「１６個」増加するものの、最大のサンプリング周波数でレーザー光を照射する場合に比べれば照射点数が半数以下で済む。なお、以下では、移動体が未検知である場合にレーザー光を照射して距離を測定するサンプリングのことを「低解像度サンプリング」と記載する場合がある。また、以下では、移動体が検知された場合にレーザー光を照射して距離を測定するサンプリングのことを「高解像度サンプリング」と記載する場合がある。

さらに、移動体が検知された場合には、移動体の存在範囲にレーザー光を重点的に照射することによって移動体および移動体周辺の空間分解能を向上させることができるので、移動体の詳細な情報も取得できる。

したがって、本実施例に係る監視装置１０によれば、レーザー光の照射点を最小限増加させることによって移動体および移動体周辺の空間分解能を向上させることができる結果、消費電力の増大を抑制しつつ、移動体の詳細な情報を取得することが可能になる。

図１の説明に戻り、受光部１４は、レーザー光の反射光を受光する機構部である。一態様としては、走査範囲内に存在する物体によって反射されたレーザー光の反射光が図示しない受光レンズを介して図示しない受光素子に導入される。このようにして反射光が受光素子に導入されると、受光部１４は、レーザー光の反射光を受光した旨を後述の検知部１５へ通知する。

距離記憶部１５ａは、自装置からレーザー光を反射した物体までの距離を記憶する記憶部である。一例としては、距離記憶部１５ａは、移動体の有無を検知するために、後述の検知部１５によって読み出される。他の一例としては、距離記憶部１５ａは、監視装置１０の周辺環境の変化に追従するために、過去の走査時に測定された距離と今回の走査時に測定された距離とを平滑化する趣旨から、後述の検知部１５によって更新される。

かかる距離記憶部１５ａの一態様としては、レーザー光の照射点ごとに当該照射点で測定された自装置からレーザー光を反射した物体までの距離が対応付けられたデータを採用できる。なお、以下では、走査範囲に分布する各照射点の距離であって移動体の検知時に後述の検知部１５によって参照される距離のことを「参照距離分布」と記載する場合がある。また、以下では、走査範囲に分布する各照射点の距離であって後述の検知部１５によって現に測定された距離のことを「入力距離分布」と記載する場合がある。

検知部１５は、距離記憶部１５ａを参照して、移動体を検知する処理部である。一態様としては、検知部１５は、光源ＬＤ１１によってレーザー光が照射される度に、光源ＬＤ１１によってレーザー光が照射された時刻と、受光部１４によって反射光が受光された時刻との時間差から、自装置からレーザー光を反射した物体までの距離を測定する。そして、検知部１５は、走査範囲内の全ての照射点を対象に距離の測定を繰り返し実行することによって入力距離分布をサンプリングする。その後、検知部１５は、距離記憶部１５ａに記憶された参照距離分布および今回にサンプリングした入力距離分布を比較する。すなわち、検知部１５は、入力距離分布に含まれる距離から参照距離分布に含まれる距離を減算する計算を各照射点間で実行する。なお、ここでは、入力距離分布に含まれる距離から参照距離分布に含まれる距離を減算する場合を例示したが、参照距離分布に含まれる距離から入力距離分布に含まれる距離を減算することとしてもよい。

このとき、各照射点間で減算された減算値が「正」の値である場合には、物体までの距離が以前よりも遠ざかっていると推定できる。一方、各照射点間で減算された減算値が「負」の値である場合には、物体までの距離が以前よりも接近していると推定できる。また、各照射点間で減算された減算値が「ゼロ」である場合には、物体までの距離が以前と変わりないと推定できる。このように、各照射点間で減算された減算値がゼロ以外の値を取る場合には、当該照射点に移動体が存在すると見なすことができる。なお、以下では、自装置に接近する物体だけを移動体として検知する場合を例示するが、自装置から遠ざかる物体だけを移動体として検知したり、自装置に接近する物体および自装置から遠ざかる物体の両方を移動体として検知したりすることもできる。

ここで、図４〜図６を用いて、移動体の検知方法について説明する。図４は、入力距離分布の一例を示す図である。図５は、参照距離分布の一例を示す図である。図６は、入力距離分布および参照距離分布の比較結果の一例を示す図である。これら図４、図５及び図６の例では、図２を用いて説明した低解像度サンプリングによって距離が測定された場合を示している。なお、図６の例では、移動体が検知された照射点を反転表示している。

図４に示す入力距離分布がサンプリングされると、図４に示す入力距離分布に含まれる距離から図５に示す参照距離分布に含まれる距離を減算する計算が検知部１５によって各照射点ごとに実行される。このようにして全ての照射点間で減算が実行されると、図６に示す入力距離分布および参照距離分布の比較結果が得られる。例えば、照射点（Ｘ７，Ｙ７）の例で言えば、入力距離分布に含まれる照射点（Ｘ７，Ｙ７）の距離「２」から参照距離分布に含まれる照射点（Ｘ７，Ｙ７）の距離「３」を減算することによって減算値「−１」が得られる。このように、「負」の減算値が算出された場合には、検知部１５によって照射点（Ｘ７，Ｙ７）に移動体が存在すると検知される。

このように、低解像度サンプリングまたは高解像度サンプリングによって得た移動体の情報は、任意の出力先に出力することができる。例えば、図示しない外部装置、例えばネットワークを介して接続された外部装置、図示しない記憶装置、例えばＵＳＢメモリ、図示しない記録媒体、例えばＣＤ−ＲＯＭへ出力できる。また、移動体の情報を出力する場合には、任意の形態に加工して出力することができる。例えば、入力距離分布及び照距離分布の減算値を濃淡値で表現することによって距離画像を生成してもよいし、入力距離分布及び照距離分布の減算値から移動体の速度や加速度を算出することとしてもよい。

図１の説明に戻り、タイミング記憶部１６ａは、レーザー光を走査させる過程で光源ＬＤ１１を発光させるタイミングを記憶する記憶部である。一例としては、タイミング記憶部１６ａは、走査部１３によってレーザー光の走査が開始される場合に、後述の発光制御部１６によって読み出される。他の一例としては、タイミング記憶部１６ａは、低解像度サンプリング及び高解像度サンプリングのモードを切替える場合に、後述の発光制御部１６によって更新される。かかるタイミング記憶部１６ａの一態様としては、走査範囲に含まれる座標ごとに光源ＬＤ１１を発光させる発光時間が対応付けられたタイミングテーブルを採用できる。

発光制御部１６は、タイミング記憶部１６ａを用いて、光源ＬＤ１１の発光制御を実行する処理部である。一態様としては、発光制御部１６は、光源ＬＤ１１の発光間隔の長短を変更するか、もしくは走査範囲に含まれる走査線のうち光源ＬＤ１１に発光させる走査線の割合を変更することによって照射点の数を増減させる。

これを説明すると、発光制御部１６は、低解像度サンプリングの実行中に検知部１５によって移動体が検知された場合に、移動体が検知された照射点から移動体の存在範囲を計算する。そして、発光制御部１６は、タイミング記憶部１６ａに記憶された座標のうち移動体の存在範囲に対応する座標を照射点に追加する更新を実行する。その後、発光制御部１６は、走査部１３によるレーザー光の走査が開始されると、照射点追加後のタイミング記憶部１６ａに記憶された発光時間のうち照射点として設定されている座標の発光時間に光源ＬＤ１１をＬＤ駆動部１２を介して発光させる。これによって、高解像度サンプリングが実行される。

また、発光制御部１６は、高解像度サンプリングの実行中に検知部１５によって移動体が検知されなくなった場合に、タイミング記憶部１６ａに記憶された座標のうち移動体の存在範囲に追加されていた照射点をリセットする更新を実行する。その後、発光制御部１６は、走査部１３によるレーザー光の走査が開始されると、照射点リセット後のタイミング記憶部１６ａに記憶された発光時間のうち照射点として設定されている座標の発光時間に光源ＬＤ１１をＬＤ駆動部１２を介して発光させる。これによって、低解像度サンプリングが実行される。

ここで、図７及び図８を用いて、タイミング記憶部１６ａの更新方法について説明する。図７は、低解像度サンプリングを実行する場合のタイミングテーブルの一例を示す図である。図８は、高解像度サンプリングを実行する場合のタイミングテーブルの一例を示す図である。これら図７及び図８の例では、照射点として設定されている座標を反転表示している。なお、図８の例では、照射点（Ｘ７，Ｙ７）で移動体が検知されて移動体の存在範囲に照射点が追加された場合を示す。

図７に示すように、低解像度サンプリングを実行する場合には、次のような発光制御が発光制御部１６によって実行される。すなわち、１走査線目の往路はＴ（１，１）、Ｔ（３，１）・・・Ｔ（１１，１）のタイミングで光源ＬＤ１１を発光させ、２走査線目の復路は発光させず、３走査線目の往路はＴ（１，３）・・・Ｔ（１１，３）のタイミングで光源ＬＤ１１を発光させる。そして、照射点（Ｘ７，Ｙ７）で移動体が検知された場合には、図８に示すように、移動体の存在範囲、すなわち照射点（Ｘ７，Ｙ７）の縦横斜めの２サンプリング間隔の座標１６個を照射点に追加する更新が実行される。その後、高解像度サンプリングを実行する場合には、４走査線目の復路までは低解像度サンプリングと同様の発光制御が実行されるが、５走査線目〜９走査線目は低解像度サンプリング時には発光されない照射点でも光源ＬＤ１１を発光させる。すなわち、６走査線目及び８走査線目の復路の一部でもＴ（５，６）〜Ｔ（９，６）やＴ（５，８）〜Ｔ（９，８）のタイミングで光源ＬＤ１１を発光させる。さらに、５走査線目〜９走査線目の一部のタイミングでは、最大のサンプリング周波数で光源ＬＤ１１を発光させる。

また、発光制御部１６は、照射点の数を第１の照射点数とする範囲と照射点の数を第２の照射点数とする存在範囲との間で光源ＬＤ１１に発光させる光量を変化させることもできる。すなわち、移動体の存在範囲の空間分解能を上げてサンプリングする場合には、単位面積当たりのレーザー光の照射量が増加する。このため、消費電力が上昇する上、人体、特に「眼」に影響を与える可能性もある。また、照射されたレーザー光のうち受光部１４に戻ってくる光の量はほぼ距離の２乗に比例して減少する。

そこで、発光制御部１６は、検知部１５によって移動体が検知された場合に、移動体の存在範囲の空間分解能を上げるとともに光源ＬＤ１１における１パルスの照射量を下げる。これによって、消費電力の上昇を抑制するとともに、人体、特に「眼」に与える影響も抑制できる。なお、移動体が遠ざかる場合には、光源ＬＤ１１における１パルスの照射量を上げることもできる。

例えば、図２及び図３に示した例で言えば、高解像度サンプリングを実行する場合には、移動体の存在範囲の照射点の数が２５個であるのに対し、低解像度サンプリングを実行する場合には、移動体の存在範囲と共通する範囲の照射点の数は９個である。このとき、低解像度サンプリング時に「（１０ＷＸ×２０ｎｓ）／パルス」で行っていたものを、高解像度サンプリング時に「（３．６ＷＸ×２０ｎｓ）／パルスで行えば、光源ＬＤ１１による消費電力は変らなくなるので、消費電力の上昇を抑えることができる。

なお、検知部１５及び発光制御部１６には、各種の集積回路や電子回路を採用できる。例えば、集積回路としては、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）が挙げられる。また、電子回路としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などが挙げられる。

また、距離記憶部１５ａ及びタイミング記憶部１６ａなどの記憶部には、半導体メモリ素子や記憶装置を採用できる。例えば、半導体メモリ素子としては、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュメモリ（flash memory）などが挙げられる。また、記憶装置としては、ハードディスク、光ディスクなどの記憶装置が挙げられる。

［処理の流れ］
次に、本実施例に係る監視装置の処理の流れについて説明する。図９は、実施例１に係る監視処理の手順を示すフローチャートである。この監視処理は、監視装置１０の電源がＯＮ状態である場合に繰り返し実行される処理である。

図９に示すように、監視装置１０は、レーザー光の走査を開始し、移動体の存在範囲に対応する照射点が追加されていないタイミング記憶部１６ａを参照して各照射点の発光時間に光源ＬＤ１１を発光させ、低解像度サンプリングを実行する（ステップＳ１０１）。

続いて、監視装置１０は、距離記憶部１５ａに記憶された参照距離分布および今回にサンプリングした入力距離分布を比較することにより、移動体が走査範囲内に存在するか否かを判定する（ステップＳ１０２）。なお、移動体が存在しない場合（ステップＳ１０２否定）には、ステップＳ１０１の処理を繰り返し実行する。

このとき、移動体が存在する場合（ステップＳ１０２肯定）には、監視装置１０は、移動体が検知された照射点を基準にして移動体が今後存在し得ると推定される存在範囲を計算する（ステップＳ１０３）。

そして、監視装置１０は、タイミング記憶部１６ａに記憶された座標のうち移動体の存在範囲に対応する座標を照射点に追加する更新を実行する（ステップＳ１０４）。その後、監視装置１０は、レーザー光の走査を開始し、照射点追加後のタイミング記憶部１６ａを参照して各照射点の発光時間に光源ＬＤ１１を発光させることにより、高解像度サンプリングを実行する（ステップＳ１０５）。

続いて、監視装置１０は、距離記憶部１５ａに記憶された参照距離分布および今回にサンプリングした入力距離分布を比較することにより、移動体が走査範囲内に存在するか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

このとき、移動体が存在する場合（ステップＳ１０６否定）には、監視装置１０は、上記のステップＳ１０３〜ステップＳ１０５の処理を繰り返し実行する。

一方、移動体が存在しない場合（ステップＳ１０６肯定）には、監視装置１０は、タイミング記憶部１６ａに記憶された座標のうち移動体の存在範囲に追加されていた照射点をリセットする更新を実行し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０１に戻る。なお、監視装置１０は、自装置の電源がＯＮ状態である限り、上記のステップＳ１０１〜ステップＳ１０７の処理を繰り返し実行する。

［実施例１の効果］
上述してきたように、本実施例に係る監視装置１０によれば、レーザー光の照射点を最小限増加させることにより移動体及び移動体周辺の空間分解能を向上させることができる結果、消費電力の増大を抑制しつつ、移動体の詳細な情報を取得することが可能である。

また、本実施例に係る監視装置１０は、光源ＬＤ１１の発光間隔の長短を変更するか、もしくは走査範囲に含まれる走査線のうち光源ＬＤ１１に発光させる走査線の割合を変更することによって照射点の数を増減させる。このため、本実施例に係る監視装置１０では、走査範囲のうち移動体の存在範囲に含まれる照射点の数を多面的に増加させることが可能である。

さらに、本実施例に係る監視装置１０は、移動体が検知された場合に、照射点の数を第１の照射点数とする範囲と、照射点の数を第２の照射点数とする範囲との間で光源ＬＤ１１に発光させる光量を変化させる。例えば、移動体が検知された場合に、移動体の存在範囲の空間分解能を上げるとともに光源ＬＤ１１における１パルスの照射量を下げることができる。これによって、本実施例に係る監視装置１０では、消費電力の上昇を抑制するとともに、人体、特に「眼」に与える影響を抑制することが可能である。

さて、これまで開示の装置に関する実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、本発明に含まれる他の実施例を説明する。

［照射点の応用例１］
上記の実施例１では、移動体の存在範囲に含まれる座標を全て照射点として光源ＬＤ１１を発光させる場合を例示したが、必ずしも移動体の存在範囲に対応する座標を全て照射点で光源ＬＤ１１を発光させる必要はない。

例えば、開示の装置は、移動体の存在範囲に含まれる座標のうち、復路の走査線上にある座標であり、かつ低解像度サンプリングの往路の走査線上にある照射点と同様の水平位置の座標を照射点として光源ＬＤ１１を発光させることもできる。これによって、サンプリング周波数を変更せずとも、消費電力の増大を抑制しつつ、移動体の詳細な情報を取得することが可能になる。

図１０は、移動体が検知された場合にレーザー光が照射される照射点の応用例１を示す図である。この図１０の例では、図３の例と同様に、移動体が照射点（Ｘ７，Ｙ７）で検知された場合を想定している。図１０に示すように、移動体の存在範囲のうち座標（Ｘ５，Ｙ６）、（Ｘ７，Ｙ６）、（Ｘ９，Ｙ６）、（Ｘ５，Ｙ８）、（Ｘ７，Ｙ８）及び（Ｘ９，Ｙ８）が照射点としてレーザー光が照射される。このように、図１０に示す例では、最大のサンプリング周波数を基準としたとき、全走査線において１サンプリング間隔おきにレーザー光を照射させるので、サンプリング周波数を変更する必要がない。さらに、図１０に示す例では、移動体が未検知である場合の照射点数「３６個」よりは照射点数が「６個」増加するものの、図３に示した例と比べても、照射点数の増加が「１０個」少なく、消費電力の増大を効果的に抑制できる。

［照射点の応用例２］
また、開示の装置は、移動体の存在範囲に含まれる座標のうち、往路の走査線上にある座標に絞って照射点として光源ＬＤ１１を発光させることもできる。これによって、サンプリング周波数を部分的に変更するだけで、消費電力の増大を抑制しつつ、移動体の詳細な情報を取得することが可能になる。

図１１は、移動体が検知された場合にレーザー光が照射される照射点の応用例２を示す図である。この図１１の例では、図３の例と同様に、移動体が照射点（Ｘ７，Ｙ７）で検知された場合を想定している。図１１に示すように、移動体の存在範囲のうち座標（Ｘ６，Ｙ５）、（Ｘ８，Ｙ５）、（Ｘ６，Ｙ７）、（Ｘ８，Ｙ７）、（Ｘ６，Ｙ９）及び（Ｘ８，Ｙ９）が照射点としてレーザー光が照射される。このように、図１１に示す例では、移動体の存在範囲限定で最大のサンプリング周波数としてレーザー光を照射させる。さらに、図１１に示す例では、移動体が未検知である場合の照射点数「３６個」よりは照射点数が「６個」増加するものの、図３に示した例と比べても、照射点数の増加が「１０個」少なく、消費電力の増大を効果的に抑制できる。

［照射点の応用例３］
また、開示の装置は、走査線ごとにサンプリングの位相を変更することもできる。これによって、移動体の存在範囲に含まれる照射点の配置間隔を水平方向および垂直方向ともに均一にすることができる結果、移動体の存在範囲に追加する照射点を最小限に抑えながらも、移動体の詳細な情報を取得することが可能になる。

図１２は、移動体が検知された場合にレーザー光が照射される照射点の応用例３を示す図である。この図１２の例では、図３の例と同様に、移動体が照射点（Ｘ７，Ｙ７）で検知された場合を想定している。図１２に示すように、移動体の存在範囲のうち座標（Ｘ６，Ｙ６）、（Ｘ８，Ｙ６）、（Ｘ６，Ｙ８）及び（Ｘ８，Ｙ８）が照射点としてレーザー光が照射される。このように、図１２に示す例では、網掛けで図示した移動体の存在範囲内に照射点を４つ追加するだけで、照射点の配置間隔を水平方向および垂直方向ともに均一にできる。さらに、図１２に示す例では、移動体が未検知である場合の照射点数「３６個」よりは照射点数が「４個」増加するものの、図３に示した例と比べても、照射点数の増加が「１２個」少なく、消費電力の増大を効果的に抑制できる。

［移動体の数］
上記の実施例１では、走査範囲内に検知される移動体が１つである場合を例示したが、必ずしも走査範囲内に検知される移動体が１つである必要はなく、走査範囲内に検知される移動体が複数である場合にも開示の装置を適用できる。

図１３は、参照距離分布および入力距離分布の比較結果の応用例を示す図である。図１４は、高解像度サンプリングを実行する場合のタイミングテーブルの応用例を示す図である。図１３に示す入力距離分布および参照距離分布の比較結果は、照射点（Ｘ１，Ｙ９）、照射点（Ｘ５，Ｙ３）、照射点（Ｘ７，Ｙ９）及び照射点（Ｘ９，Ｙ９）の４点で移動体が検知されたことを示している。さらに、４つの照射点は、全て「負」の値を取っているので、いずれの照射点で検知された移動体も接近していることも示している。この場合には、図１４に示すように、各々の移動体の存在範囲に含まれる座標を照射点として光源ＬＤ１１を発光させることもできる。

また、開示の装置は、複数の移動体のうち自装置に接近する相対速度が最も高い移動体が検知された照射点を他の照射点よりも優先して、当該照射点を基準とする存在範囲に含まれる座標を照射点として光源ＬＤ１１を発光させることもできる。例えば、図１３の例で言えば、４つの照射点（Ｘ１，Ｙ９）、照射点（Ｘ５，Ｙ３）、照射点（Ｘ７，Ｙ９）及び照射点（Ｘ９，Ｙ９）のうち、最も絶対値が大きい照射点（Ｘ５，Ｙ３）だけを優先してその存在範囲に含まれる座標を照射点とする。これによって、走査範囲に含まれる座標に占める照射点の割合が増大するのを防止できる結果、消費電力の増大を効果的に抑制できる。

なお、ここでは、自装置によって検知される物体が移動する場合について説明したが、物体が静止しており、自装置もしくは自装置を搭載する搭載装置が移動する場合についても、複数の物体の検知、さらには、最大相対速度の物体の詳細検知の優先を実行できる。

［監視装置の移動］
上記の実施例１では、監視装置１０が静止している場合を例示したが、開示の装置はこれに限定されず、監視装置１０または監視装置１０を搭載する搭載装置、例えば車両などが移動している場合であっても適用できる。

図１５は、監視装置の移動方向とレーザー光の照射方向とがなす角度および監視装置の速度の相関関係を示す図である。例えば、図１５に示すように、監視装置１０の移動方向とレーザー光の照射方向とがなす角度を「α（Ｘｎ，Ｙｎ）」とし、監視装置１０の速度を「Ｖ」としたとき、走査所要時間ｔ秒後の移動距離Ｌは「Ｖ＊Ｔ＊ｃｏｓα（Ｘｎ，Ｙｎ）」となる。

このため、速度センサ等によって計測される監視装置１０の速度Ｖを取得すれば、上記の実施例１と同様に、移動体を検知できる。すなわち、入力距離分布および参照距離分布の間には移動によるズレが発生するが、入力距離分布に含まれる距離から参照距離分布に含まれる距離を各照射点間で減算した減算値から走査所要時間ｔ秒後の移動距離Ｌを減算することにより、移動の影響を排除できる。

ここで、図１６〜図１９を用いて、移動体の検知方法について説明する。図１６は、入力距離分布の一例を示す図である。図１７は、参照距離分布の一例を示す図である。図１８は、移動距離分布の一例を示す図である。図１９は、参照距離分布、入力距離分布および移動距離分布の比較結果の一例を示す図である。これら図１６〜図１９の例では、図２を用いて説明した低解像度サンプリングによって距離が測定された場合を示している。なお、図１９の例では、移動体が検知された照射点を反転表示している。

図１６に示す入力距離分布がサンプリングされると、監視装置１０は、図１６に示す入力距離分布に含まれる距離から図１７に示す参照距離分布に含まれる距離を各照射点間で減算する。このようにして全ての照射点間で減算が実行されると、監視装置１０は、入力距離分布及び参照距離分布の間の減算値から図１８に示した移動距離分布に含まれる移動距離を各照射点間でさらに減算する。このようにして、図１９に示す入力距離分布、参照距離分布及び移動距離分布の間の減算値が得られる。図１９に示す例で言えば、照射点（Ｘｎ−２，Ｙｎ−２）以外の照射点についてはゼロとなるが、照射点（Ｘｎ−２，Ｙｎ−２）の減算値が「−４」となる。このように、「負」の減算値が算出された場合には、照射点（Ｘｎ−２，Ｙｎ−２）に移動体が存在すると検知される。

このように、レーザー光の反射光を用いて各照射点ごとに測定される監視装置１０から物体までの距離の変化と、監視装置１０の速度を計測するセンサによって出力される速度から換算した監視装置１０の移動距離とに基づいて、移動体を検知する。これによって、監視装置１０が移動している場合でも、移動体を検知することが可能になる。

［水平方向の面検知等］
上記の実施例１では、移動体として接近物を検知する場合、すなわち垂直方向を面検知する場合を例示したが、開示の装置はこれに限定されない。例えば、開示の装置は、走査範囲を天面に設定することによって落下物を検知する場合、すなわち水平方向を面検知する場合にも適用できる。

［監視対象］
なお、上記の実施例１では、移動体を監視対象とする場合を例示したが、必ずしも移動体だけを監視対象とする必要はない。例えば、開示の装置は、自装置からの距離が所定の距離以内である物体を検知することとしてもよい。この場合には、開示の装置は、物体を検知した照射点を基準にして存在範囲を計算し、走査範囲のうち存在範囲の照射点の数をそれ以外の範囲の照射点数よりも増加させることもできる。これによって、例えば、監視装置１０を搭載する車両が停止している場合に、近距離にある物体周辺の詳細情報を取得することができる。

［分散および統合］
また、図示した各装置の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、検知部１５または発光制御部１６を監視装置１０の外部装置としてネットワーク経由で接続するようにしてもよい。また、検知部１５または発光制御部１６を別の装置がそれぞれ有し、ネットワーク接続されて協働することで、上記の監視装置１０の機能を実現するようにしてもよい。また、距離記憶部１５ａおよびタイミング記憶部１６ａの全部または一部を別の装置がそれぞれ有し、ネットワーク接続されて協働することで、上記の監視装置１０の機能を実現するようにしてもかまわない。

１０ 監視装置
１１ 光源ＬＤ
１２ ＬＤ駆動部
１３ 走査部
１４ 受光部
１５ａ 距離記憶部
１５ 検知部
１６ａ タイミング記憶部
１６ 発光制御部

Claims (6)

1. レーザー光を発生させる光源と、
   所定の走査範囲において前記光源によって照射されるレーザー光を走査する走査部と、
   前記走査範囲内に存在する物体によって反射されたレーザー光の反射光を用いて該物体を検知する検知部と、
   前記検知部によって前記物体が検知された場合には、前記走査範囲のうち当該物体が検知されたレーザー光の照射点を基準とする所定範囲外に含まれるレーザー光の照射点の数が第１の照射点数となるように前記光源を発光させるとともに、該所定範囲内の照射点の数が前記第１の照射点数よりも多い第２の照射点数となるように前記光源を発光させる発光制御部と
   を有することを特徴とする監視装置。
2. 前記走査部は、前記走査範囲において前記レーザー光をラスタースキャンし、
   前記発光制御部は、前記光源の発光間隔の長短を変更するか、もしくは前記走査範囲に含まれる走査線のうち前記光源に発光させる走査線の割合を変更することによって照射点の数を増減させることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
3. 前記発光制御部は、前記検知部によって複数の物体が検知された場合に、複数の物体のうち自装置に接近する相対速度が最も高い物体が検知された照射点を他の照射点よりも優先して、当該照射点を基準とする所定範囲内の照射点の数が前記第２の照射点数となるように前記光源を発光させることを特徴とする請求項１または２に記載の監視装置。
4. 前記発行制御部は、前記検知部によって前記物体が検知された場合に、前記照射点の数を前記第１の照射点数とする範囲と、前記照射点の数を前記第２の照射点数とする範囲との間で前記光源に発光させる光量を変化させることを特徴とする請求項１、２または３に記載の監視装置。
5. 前記検知部は、前記レーザー光の反射光を用いて照射点ごとに測定される前記監視装置から前記物体までの距離の変化と、前記監視装置の速度もしくは前記監視装置を搭載する搭載装置の速度を計測するセンサによって出力される速度から換算した監視装置の移動距離とに基づいて、前記物体を検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の監視装置。
6. コンピュータが、
   レーザー光を発生させる光源によって照射されるレーザー光を走査する走査範囲内に存在する物体によって反射されたレーザー光の反射光を用いて該物体を検知し、
   前記物体が検知された場合には、前記走査範囲のうち当該物体が検知されたレーザー光の照射点を基準とする所定範囲外に含まれるレーザー光の照射点の数が第１の照射点数となるように前記光源を発光させるとともに、該所定範囲内の照射点の数が前記第１の照射点数よりも多い第２の照射点数となるように前記光源を発光させる
   各処理を実行することを特徴とする監視方法。

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