(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-12
(45)【発行日】2023-12-20
(54)【発明の名称】電磁波検出装置、測距装置および電磁波検出方法
(51)【国際特許分類】
G01S 17/86 20200101AFI20231213BHJP
G01S 17/66 20060101ALI20231213BHJP
G01S 17/931 20200101ALN20231213BHJP
【ＦＩ】
G01S17/86
G01S17/66
G01S17/931
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020114476
(22)【出願日】2020-07-01
(65)【公開番号】P2022012559
(43)【公開日】2022-01-17
【審査請求日】2023-01-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100132045
【弁理士】
【氏名又は名称】坪内 伸
(74)【代理人】
【識別番号】100180655
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 俊樹
(72)【発明者】
【氏名】岡田 浩希
【審査官】藤田 都志行
(56)【参考文献】
【文献】特開平１０－１６０８３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－２００９２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１８６２６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０８３５１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１５７２６９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／００－ ７／５１
Ｇ０１Ｓ １３／００－１３／９５
Ｇ０１Ｓ １７／００－１７／９５
Ｇ０１Ｃ ３／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象が存在する空間の複数の方向に向けて照射された電磁波が前記対象で反射した反射波を検出する第１の検出部と、前記空間の画像情報を取得する画像情報取得部と、
前記対象のうち所定のトラッキング対象の位置を認識し、認識した当該トラッキング対象の位置に向けて前記電磁波が照射されるタイミングに、前記画像情報取得部が前記画像情報を取得するタイミングを近づけるように制御する受光制御部と、を備える、電磁波検出装置。
【請求項2】
前記空間に電磁波を照射する照射系と、前記照射系が前記空間に電磁波を照射する方向およびタイミングを制御する照射制御部と、を備え、
前記受光制御部は、前記照射制御部が前記空間のトラッキング対象を含む方向に電磁波を照射するタイミングであるトラッキング対象照射タイミングを算出し、前記トラッキング対象照射タイミングに基づいて画像情報取得部に前記画像情報を取得させる、請求項１に記載の電磁波検出装置。
【請求項3】
前記画像情報取得部は、所定のタイミングに従って前記画像情報を取得し、前記受光制御部は、前記所定のタイミングを遅延させることで、前記画像情報を取得させるタイミングをトラッキング対象照射タイミングに近づけ、
前記所定のタイミングは、前記受光制御部が前記所定のタイミングを遅延させない場合に、一定のレートで前記画像情報を取得するタイミングである、請求項２に記載の電磁波検出装置。
【請求項4】
前記画像情報取得部が取得した前記画像情報に基づいて、前記対象から前記トラッキング対象を決定するトラッキング処理部を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁波検出装置。
【請求項5】
前記第１の検出部は、照射方向を変えながら前記電磁波を照射することで前記トラッキング対象を走査し、前記画像情報取得部が１フレーム分の前記画像情報を取得するのに要する時間は、前記第１の検出部が１フレーム分の前記反射波を検出するのに要する時間より短い、請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁波検出装置。
【請求項6】
前記画像情報における所定位置と、前記第１の検出部が検出する前記所定位置からの前記反射波と、の光軸が一致するように構成された、請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁波検出装置。
【請求項7】
光を検出し、前記画像情報を出力する第２の検出部と、を備え、前記反射波を含む電磁波を、前記反射波が前記第１の検出部に進行し、前記光が前記第２の検出部に進行するように分離する分離部と、を備える、請求項６に記載の電磁波検出装置。
【請求項8】
前記反射波の検出および前記画像情報における前記トラッキング対象の位置に基づいて、前記トラッキング対象についての位置情報を生成する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電磁波検出装置。
【請求項9】
異なるタイミングにおいて検出した、前記トラッキング対象についての位置情報に基づき前記トラッキング対象の移動速度を算出する、請求項８に記載の電磁波検出装置。
【請求項10】
対象が存在する空間の複数の方向に向けて照射された電磁波が前記対象で反射した反射波を検出する第１の検出部と、前記空間の画像情報を取得する画像情報取得部と、
前記対象のうち所定のトラッキング対象の位置を認識し、認識した当該トラッキング対象の位置に向けて前記電磁波が照射されるタイミングに、前記画像情報取得部が前記画像情報を取得するタイミングを近づけるように制御する受光制御部と、
前記第１の検出部の検出情報に基づいて、前記対象との距離を演算する演算部と、を備える、測距装置。
【請求項11】
対象が存在する空間の複数の方向に向けて照射された電磁波が前記対象で反射した反射波を検出する第１の検出部と、
前記空間の画像情報を取得する画像情報取得部と、
前記画像情報取得部が前記画像情報を取得するタイミングを、前記対象のうち所定のトラッキング対象に向けて前記電磁波が照射されるタイミングに近づけるように制御する受光制御部と、を備え、
前記第１の検出部は、照射方向を変えながら前記電磁波を照射することで前記トラッキング対象を走査し、
前記画像情報取得部が１フレーム分の前記画像情報を取得するのに要する時間は、前記第１の検出部が１フレーム分の前記反射波を検出するのに要する時間より短い、電磁波検出装置。
【請求項12】
対象が存在する空間の複数の方向に向けて照射された電磁波が前記対象で反射した反射波を検出することと、
前記空間の画像情報を取得することと、
前記対象のうち所定のトラッキング対象の位置を認識し、認識した当該トラッキング対象の位置に向けて前記電磁波が照射されるタイミングに、前記画像情報を取得するタイミングを近づけるように制御することと、を含む、電磁波検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電磁波検出装置および測距装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電磁波を検出する複数の検出器による検出結果から周囲に関する情報を得る装置が開発されている。このような装置において、撮像素子によって被写体を含む撮像画像を取得するとともに、被写体で反射した反射波を含む電磁波を検出することによって被写体までの距離等を検出することがある。例えば、距離情報に基づいて、複数の物体がすれ違い等によって交差しても区別可能な電磁波検出装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１９－２１５２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般に、反射波を含む電磁波の１フレーム分の距離情報の検出に要する時間は、撮像素子によって１フレーム分の撮像画像が取得される時間より長い。１フレーム分の距離情報の検出するために、電磁波を照射している間に、複数フレーム分の撮像画像が取得され得る。したがって、被写体に対して電磁波が照射されるタイミングと、撮像素子によって１フレーム分の撮像画像が取得されるタイミングは必ずしも一致しない。すなわち、撮像画像を取得したタイミングにおける被写体の実際の位置と、被写体までの距離を検出するために電磁波を照射したタイミングにおける被写体の実際の位置とがずれることによって、被写体の位置の正確な検出を妨げるおそれがある。
【0005】
上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、被写体の位置を正確に検出できる電磁波検出装置および測距装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決すべく、第１の観点による電磁波検出装置は、
対象が存在する空間の複数の方向に向けて照射された電磁波が前記対象で反射した反射波を検出する第１の検出部と、
前記空間の画像情報を取得する画像情報取得部と、
前記画像情報取得部が前記画像情報を取得するタイミングを、前記対象のうち所定のトラッキング対象に向けて前記電磁波が照射されるタイミングに近づけるように制御する受光制御部と、を備える。
対象が存在する空間の複数の方向に向けて照射された電磁波が前記対象で反射した反射波を検出する第１の検出部と、
前記空間の画像情報を取得する画像情報取得部と、
前記画像情報取得部が前記画像情報を取得するタイミングを、前記対象のうち所定のトラッキング対象に向けて前記電磁波が照射されるタイミングに近づけるように制御する受光制御部と、を備える。
【0007】
また、第２の観点による測距装置は、
対象が存在する空間の複数の方向に向けて照射された電磁波が前記対象で反射した反射波を検出する第１の検出部と、
前記空間の画像情報を取得する画像情報取得部と、
前記画像情報取得部が前記画像情報を取得するタイミングを、前記対象のうち所定のトラッキング対象に向けて前記電磁波が照射されるタイミングに近づけるように制御する受光制御部と、
前記第１の検出部の検出情報に基づいて、前記対象との距離を演算する演算部と、を備える。
対象が存在する空間の複数の方向に向けて照射された電磁波が前記対象で反射した反射波を検出する第１の検出部と、
前記空間の画像情報を取得する画像情報取得部と、
前記画像情報取得部が前記画像情報を取得するタイミングを、前記対象のうち所定のトラッキング対象に向けて前記電磁波が照射されるタイミングに近づけるように制御する受光制御部と、
前記第１の検出部の検出情報に基づいて、前記対象との距離を演算する演算部と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、被写体の位置を正確に検出できる電磁波検出装置および測距装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
図１は、一実施形態に係る電磁波検出装置１０の概略構成を示す構成図である。電磁波検出装置１０は、照射系１１１と、受光系１１０と、制御部１４と、を備えて構成される。本実施形態において、電磁波検出装置１０は測距装置として機能する。本実施形態では、電磁波検出装置１０が１つの照射系１１１と１つの受光系１１０を有するものとして説明するが、照射系１１１および受光系１１０は１つに限られるものではなく、複数の照射系１１１の各々に対して、複数の受光系１１０の各々が対応付けられる構成であり得る。
【0011】
照射系１１１は、照射部１２と、偏向部１３と、を備える。受光系１１０は、入射部１５と、分離部１６と、第１の検出部２０と、第２の検出部１７と、切替部１８と、第１の後段光学系１９と、を備える。制御部１４は、画像情報取得部１４１と、トラッキング処理部１４２と、照射制御部１４３と、受光制御部１４４と、演算部１４５と、を備える。電磁波検出装置１０の各機能ブロックの詳細については後述する。
【0012】
図面において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号または通信される情報の流れを示す。破線が示す通信は有線通信であってよいし、無線通信であってよい。また、実線の矢印はビーム状の電磁波を示す。また、図面において、対象ｏｂは、電磁波検出装置１０の被写体である。被写体は、例えば道路、中央分離帯、歩道、街路樹、車両等の物を含んでよいし、人を含んでよい。また対象ｏｂは１つに限られない。
【0013】
電磁波検出装置１０は、被写体を含む画像を取得するとともに、被写体で反射した反射波を検出することによって被写体を識別可能である。上記のように、電磁波検出装置１０は、対象ｏｂまでの距離を計測する演算部１４５を備えており、測距装置として機能する。
【0014】
（照射系）
照射系１１１は、対象ｏｂが存在する空間に電磁波を照射する。本実施形態において、照射系１１１は、照射部１２が照射する電磁波を、偏向部１３を介して、対象ｏｂが存在する空間に向けて照射する。別の例として、照射系１１１は、照射部１２が電磁波を対象ｏｂに向けて直接に照射する構成であってよい。
照射系１１１は、対象ｏｂが存在する空間に電磁波を照射する。本実施形態において、照射系１１１は、照射部１２が照射する電磁波を、偏向部１３を介して、対象ｏｂが存在する空間に向けて照射する。別の例として、照射系１１１は、照射部１２が電磁波を対象ｏｂに向けて直接に照射する構成であってよい。
【0015】
照射部１２は、赤外線、可視光線、紫外線および電波の少なくともいずれかを照射する。本実施形態において、照射部１２は赤外線を照射する。また、本実施形態において、照射部１２は、幅の細い、例えば０．５°のビーム状の電磁波を照射する。また、照射部１２は電磁波をパルス状に照射する。照射部１２は、電磁波照射素子として、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含んで構成され得る。また、照射部１２は、電磁波照射素子として、例えばＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を含んで構成され得る。照射部１２は、制御部１４の制御に基づいて電磁波の照射および停止を切替える。ここで、照射部１２は複数の電磁波照射素子をアレイ状に配列させたＬＥＤアレイまたはＬＤアレイを構成し、複数本のビームを同時に照射させてよい。
【0016】
偏向部１３は、照射部１２が照射した電磁波を複数の異なる方向に出力させて、対象ｏｂが存在する空間に照射される電磁波の照射位置を変更する。複数の異なる方向への出力は、偏向部１３の向きを変えながら照射部１２からの電磁波を反射することで行ってよい。例えば偏向部１３は、照射部１２が照射した電磁波で一次元方向または二次元方向に対象ｏｂを走査する。ここで、照射部１２が例えばＬＤアレイとして構成されている場合、偏向部１３はＬＤアレイから出力される複数のビームの全てを反射させて、同一方向に出力させてよい。すなわち、照射系１１１は、１つまたは複数の電磁波照射素子を有する照射部１２に対して１つの偏向部１３を有してよい。
【0017】
偏向部１３は、電磁波を出力する空間である照射領域の少なくとも一部が、受光系１１０における電磁波の検出範囲に含まれるように構成されている。したがって、偏向部１３を介して対象ｏｂが存在する空間に照射される電磁波の少なくとも一部は、対象ｏｂの少なくとも一部で反射して、受光系１１０において検出され得る。ここで、照射波が対象ｏｂの少なくとも一部で反射した電磁波を反射波と称する。照射波とは、対象ｏｂが存在する空間の複数の方向に向けて、照射系１１１から照射される電磁波である。
【0018】
偏向部１３は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー、ポリゴンミラー、およびガルバノミラーなどを含む。本実施形態において、偏向部１３は、ＭＥＭＳミラーを含む。
【0019】
偏向部１３は、制御部１４の制御に基づいて、電磁波を反射する向きを変える。また、偏向部１３は、例えばエンコーダなどの角度センサを有してよく、角度センサが検出する角度を、電磁波を反射する方向情報として、制御部１４に通知してよい。このような構成において、制御部１４は、偏向部１３から取得する方向情報に基づいて、電磁波の照射位置を算出し得る。また、制御部１４は、偏向部１３に電磁波を反射する向きを変えさせるために入力する駆動信号に基づいても照射位置を算出し得る。
【0020】
（受光系）
以下において、「反射波を含む電磁波」は、対象ｏｂでの反射波を含んで受光系１１０に入射する電磁波を意味する。つまり、照射波と区別するために、受光系１１０に入射する電磁波は「反射波を含む電磁波」と称されることがある。反射波を含む電磁波は、照射系１１１から照射された電磁波が対象ｏｂで反射した反射波のみならず、太陽光などの外光、外光が対象ｏｂで反射した光などを含む。
以下において、「反射波を含む電磁波」は、対象ｏｂでの反射波を含んで受光系１１０に入射する電磁波を意味する。つまり、照射波と区別するために、受光系１１０に入射する電磁波は「反射波を含む電磁波」と称されることがある。反射波を含む電磁波は、照射系１１１から照射された電磁波が対象ｏｂで反射した反射波のみならず、太陽光などの外光、外光が対象ｏｂで反射した光などを含む。
【0021】
入射部１５は、少なくとも１つの光学部材を有する光学系であって、被写体となる対象ｏｂの像を結像させる。光学部材は、例えばレンズ、ミラー、絞りおよび光学フィルタ等の少なくとも１つを含む。
【0022】
分離部１６は、入射部１５と、入射部１５から所定の位置をおいて離れた対象ｏｂの像の、入射部１５による結像位置である一次結像位置との間に設けられている。分離部１６は、反射波を含む電磁波を波長に応じて分離し、第１の方向ｄ１または第２の方向ｄ２に進行するように分離する。分離部１６は、反射波を含む電磁波を、反射波と、反射波を除く電磁波とに分離してよい。反射波を除く電磁波は、例えば可視光等の光を含んでよい。
【0023】
本実施形態において、分離部１６は、反射波を含む電磁波の一部を第１の方向ｄ１に反射し、別の一部を第２の方向ｄ２に透過する。本実施形態において、分離部１６は、入射する電磁波のうち、太陽光などの環境光が対象ｏｂで反射した可視光を第１の方向ｄ１に反射する。また、分離部１６は、入射する電磁波のうち、照射部１２が照射した赤外線が対象ｏｂで反射した赤外線を第２の方向ｄ２に透過する。別の例として、分離部１６は、入射する電磁波の一部を第１の方向ｄ１に透過し、電磁波の別の一部を第２の方向ｄ２に反射してよい。また、分離部１６は、入射する電磁波の一部を第１の方向ｄ１に屈折させ、電磁波の別の一部を第２の方向ｄ２に屈折させてよい。分離部１６は、例えば、ハーフミラー、ビームスプリッタ、ダイクロイックミラー、コールドミラー、ホットミラー、メタサーフェス、偏向素子およびプリズムなどである。
【0024】
第２の検出部１７は、分離部１６から第１の方向ｄ１に進行する電磁波の経路上に、設けられている。第２の検出部１７は、第１の方向ｄ１における対象ｏｂの結像位置または結像位置の近傍に、設けられている。第２の検出部１７は、分離部１６から第１の方向ｄ１に進行した電磁波を検出する。
【0025】
また、第２の検出部１７は、分離部１６から第１の方向ｄ１に進行する電磁波の第１の進行軸が、第２の検出部１７の第１の検出軸に平行となるように、分離部１６に対して配置されていてよい。第１の進行軸は、分離部１６から第１の方向ｄ１に進行する、放射状に広がりながら伝播する電磁波の中心軸である。本実施形態において、第１の進行軸は、入射部１５の光軸を分離部１６まで延ばし、分離部１６において第１の方向ｄ１に平行になるように折曲げた軸である。第１の検出軸は、第２の検出部１７の検出面の中心を通り、検出面に垂直な軸である。
【0026】
さらに、第２の検出部１７は、第１の進行軸および第１の検出軸の間隔が第１の間隔閾値以下となるように配置されていてよい。また、第２の検出部１７は、第１の進行軸および第１の検出軸が一致するように配置されていてよい。本実施形態において、第２の検出部１７は、第１の進行軸および第１の検出軸が一致するように配置されている。
【0027】
また、第２の検出部１７は、第１の進行軸と、第２の検出部１７の検出面とのなす第１の角度が第１の角度閾値以下または所定の角度となるように、分離部１６に対して配置されていてよい。本実施形態において、第２の検出部１７は、第１の角度が９０°となるように配置されている。
【0028】
本実施形態において、第２の検出部１７は、パッシブセンサである。本実施形態において、第２の検出部１７は、さらに具体的には、素子アレイを含む。例えば、第２の検出部１７は、イメージセンサまたはイメージングアレイなどの撮像素子を含み、検出面において結像した電磁波による像を撮像して、撮像した対象ｏｂを含む空間の画像情報を生成する。
【0029】
本実施形態において、第２の検出部１７は、さらに具体的には可視光の像を撮像する。第２の検出部１７は、生成した画像情報を信号として制御部１４に送信する。第２の検出部１７は、赤外線、紫外線、および電波の像など、可視光以外の像を撮像してよい。
【0030】
切替部１８は、分離部１６から第２の方向ｄ２に進行する電磁波の経路上に設けられている。切替部１８は、第２の方向ｄ２における対象ｏｂの一次結像位置または一次結像位置近傍に、設けられている。
【0031】
本実施形態において、切替部１８は、結像位置に設けられている。切替部１８は、入射部１５および分離部１６を通過した電磁波が入射する作用面ａｓを有している。作用面ａｓは、２次元状に沿って並ぶ複数の切替素子ｓｅによって構成されている。作用面ａｓは、後述する第１の状態および第２の状態の少なくともいずれかにおいて、電磁波に、例えば、反射および透過などの作用を生じさせる面である。
【0032】
切替部１８は、作用面ａｓに入射する電磁波を、第３の方向ｄ３に進行させる第１の状態と、第４の方向ｄ４に進行させる第２の状態とに、切替素子ｓｅ毎に切替可能である。本実施形態において、第１の状態は、作用面ａｓに入射する電磁波を、第３の方向ｄ３に反射する第１の反射状態である。また、第２の状態は、作用面ａｓに入射する電磁波を、第４の方向ｄ４に反射する第２の反射状態である。
【0033】
本実施形態において、切替部１８は、さらに具体的には、切替素子ｓｅ毎に電磁波を反射する反射面を含んでいる。切替部１８は、切替素子ｓｅ毎の各々の反射面の向きを任意に変更することにより、第１の反射状態および第２の反射状態を切替素子ｓｅ毎に切替える。
【0034】
本実施形態において、切替部１８は、例えばＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：デジタルマイクロミラーデバイス）を含む。ＤＭＤは、作用面ａｓを構成する微小な反射面を駆動することにより、切替素子ｓｅ毎に反射面を作用面ａｓに対して＋１２°および－１２°のいずれかの傾斜状態に切替可能である。作用面ａｓは、ＤＭＤにおける微小な反射面を載置する基板の板面に平行である。
【0035】
切替部１８は、制御部１４の制御に基づいて、第１の状態および第２の状態を、切替素子ｓｅ毎に切替える。例えば、図２に示すように、切替部１８は、同時に、一部の切替素子ｓｅ１を第１の状態に切替えることにより切替素子ｓｅ１に入射する電磁波を第３の方向ｄ３に進行させ得、別の一部の切替素子ｓｅ２を第２の状態に切替えることにより切替素子ｓｅ２に入射する電磁波を第４の方向ｄ４に進行させ得る。より具体的には、制御部１４は偏向部１３からの方向情報に基づいて、電磁波が照射された方向または電磁波が照射された位置を検出する。そして、検出した電磁波の照射方向または照射位置に応じた切替素子ｓｅ１を第１の状態とし、それ以外の切替素子ｓｅ１は第２の状態とすることで、対象ｏｂからの反射波を選択的に第３の方向ｄ３に進行させる。分離部１６を通過した電磁波のうち、対象ｏｂからの反射波以外の電磁波は第４の方向ｄ４に進行するため、第１の検出部２０には入射しない。
【0036】
図１に示すように、第１の後段光学系１９は、切替部１８から第３の方向ｄ３に設けられている。第１の後段光学系１９は、例えば、レンズおよびミラーの少なくとも一方を含む。第１の後段光学系１９は、切替部１８において進行方向を切替えられた電磁波としての対象ｏｂの像を結像させる。
【0037】
第１の検出部２０は反射波を検出する。第１の検出部２０は、切替部１８による第３の方向ｄ３に進行した後に第１の後段光学系１９を経由して進行する電磁波を検出可能な位置に配置されている。第１の検出部２０は、第１の後段光学系１９を経由した電磁波、すなわち第３の方向ｄ３に進行した電磁波を検出して、検出信号を出力する。
【0038】
また、第１の検出部２０は、切替部１８とともに、分離部１６から第２の方向ｄ２に進行して切替部１８により第３の方向ｄ３に進行方向が切替えられた電磁波の第２の進行軸が、第１の検出部２０の第２の検出軸に平行となるように、分離部１６に対して配置されていてよい。第２の進行軸は、切替部１８から第３の方向ｄ３に進行する、放射状に広がりながら伝播する電磁波の中心軸である。本実施形態において、第２の進行軸は、入射部１５の光軸を切替部１８まで延ばし、切替部１８において第３の方向ｄ３に平行になるように折曲げた軸である。第２の検出軸は、第１の検出部２０の検出面の中心を通り、検出面に垂直な軸である。
【0039】
さらに、第１の検出部２０は、切替部１８とともに、第２の進行軸および第２の検出軸の間隔が第２の間隔閾値以下となるように配置されていてよい。第２の間隔閾値は、第１の間隔閾値と同じ値であってよいし、異なる値であってよい。また、第１の検出部２０は、第２の進行軸および第２の検出軸が一致するように配置されていてよい。本実施形態において、第１の検出部２０は、第２の進行軸および第２の検出軸が一致するように配置されている。
【0040】
また、第１の検出部２０は、切替部１８とともに、第２の進行軸と、第１の検出部２０の検出面とのなす第２の角度が第２の角度閾値以下または所定の角度となるように、分離部１６に対して配置されていてよい。第２の角度閾値は、第１の角度閾値と同じ値であってよいし、異なる値であってよい。本実施形態において、第１の検出部２０は、上記のように、第２の角度が９０°となるように配置されている。
【0041】
本実施形態において、第１の検出部２０は、照射部１２から対象ｏｂに向けて照射された電磁波の反射波を検出するアクティブセンサである。第１の検出部２０は、例えばＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）、ＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）および測距イメージセンサなどの単一の素子を含む。また、第１の検出部２０は、ＡＰＤアレイ、ＰＤアレイ、測距イメージングアレイ、および測距イメージセンサなどの素子アレイを含むものであってよい。
【0042】
本実施形態において、第１の検出部２０は、被写体からの反射波を検出したことを示す検出情報を信号として制御部１４に送信する。第１の検出部２０は、さらに具体的には、赤外線の帯域の電磁波を検出する。
【0043】
また、本実施形態において、第１の検出部２０は、対象ｏｂまでの距離を測定するための検出素子として用いられる。換言すると、第１の検出部２０は、測距センサを構成する素子であって、電磁波を検出できればよく、検出面において結像される必要がない。それゆえ、第１の検出部２０は、第１の後段光学系１９による結像位置である二次結像位置に設けられなくてよい。すなわち、この構成において、第１の検出部２０は、全ての画角からの電磁波が検出面上に入射可能な位置であれば、切替部１８により第３の方向ｄ３に進行した後に第１の後段光学系１９を経由して進行する電磁波の経路上のどこに配置されてよい。
【0044】
以上のような構成を有することにより、電磁波検出装置１０は撮像画像５０（図５参照）上における所定位置（画像情報における所定位置）と、当該位置の距離を測定するための反射波の光軸を一致させている。
【0045】
ここで、図３は反射波を含む電磁波の検出を説明するための図である。図３において、対象ｏｂが存在する空間は、照射系１１１が電磁波を照射する１フレームあたりの回数で分割され、格子状に区分されている。一般に、反射波を含む電磁波の１フレーム分の検出に要する時間は、撮像素子等によって１フレーム分の撮像画像５０が取得される時間より長い。換言すると、画像情報取得部１４１が１フレーム分の画像情報を取得する時間は、第１の検出部２０が１フレーム分の反射波を検出する時間より早い。一例として、撮像素子は１９２０×１０８０ピクセルの撮像画像５０を１秒間に３０フレーム取得可能である。一方、照射した電磁波の反射波を受光しての距離測定に要する時間は、１ポイントで２０μｓ程度かかることがある。したがって、空間からの反射波を受光して距離情報を取得する地点の数（ポイント数）は、１フレームあたりで１９２０×１０８０よりも小さくなる。
【0046】
図３の例では、照射部１２から照射されたビーム状の電磁波が偏向部１３で反射されて、照射波として、空間における１つの領域Ｒに入射されている。本実施形態において、照射波は赤外線である。領域Ｒに存在する対象ｏｂで反射した反射波を含む電磁波が、入射部１５に入射される。本実施形態において、反射波は赤外線である。また、反射波を含む電磁波は、外光が領域Ｒに存在する対象ｏｂで反射した可視光を含む。分離部１６は、反射波を含む電磁波のうち可視光を第１の方向ｄ１に反射する。反射された可視光は第２の検出部１７で検出される。また、分離部１６は、反射波を含む電磁波のうち赤外線を第２の方向ｄ２に透過する。分離部１６を透過した赤外線は、切替部１８で反射して、少なくとも一部が第３の方向ｄ３に進行する。第３の方向ｄ３に進行した赤外線は、第１の後段光学系１９を通って、第１の検出部２０で検出される。
【0047】
（制御部）
照射制御部１４３は、照射系１１１を制御する。照射制御部１４３は、例えば照射部１２に、電磁波の照射および停止を切替えさせる。照射制御部１４３は、例えば偏向部１３に、電磁波を反射する向きを変えさせる。
照射制御部１４３は、照射系１１１を制御する。照射制御部１４３は、例えば照射部１２に、電磁波の照射および停止を切替えさせる。照射制御部１４３は、例えば偏向部１３に、電磁波を反射する向きを変えさせる。
【0048】
受光制御部１４４は、受光系１１０を制御する。受光制御部１４４は、例えば切替部１８に、第１の状態および第２の状態を切替素子ｓｅ毎に切替えさせる。また、詳細は後述するが、受光制御部１４４によって第２の検出部１７の撮像のタイミング等が指定される。受光制御部１４４は、照射制御部１４３と通信して、電磁波の照射タイミングに基づいて受光系１１０を制御し得る。
【0049】
画像情報取得部１４１は、空間からの電磁波を検出する第２の検出部１７から、対象ｏｂが存在する空間の画像情報を取得する。また、画像情報取得部１４１は、画像情報に基づいて空間を撮像した撮像画像５０を生成してよい。撮像画像５０は、空間の輝度を示す輝度画像であってよい。図５は、対象ｏｂが存在する空間の撮像画像５０の一例を示す図である。図５の例において、対象ｏｂは前方を走行中の車両、道路、白線および側壁等を含む。ここで、輝度画像とは、例えば対象の各点の輝度値が検出された画像であり、カラー画像（ＲＧＢ画像）およびモノクロ画像等が含まれる。
【0050】
演算部１４５は、第１の検出部２０の検出情報に基づいて、対象ｏｂとの距離を演算する。演算部１４５は、取得した検出情報に基づいて、例えばＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）方式で距離を演算可能である。
【0051】
図４に示すように、制御部１４は、照射部１２に電磁波放射信号を入力することにより、照射部１２にパルス状の電磁波を照射させる（“電磁波放射信号”欄参照）。照射部１２は、入力された電磁波放射信号に基づいて電磁波を照射する（“照射部放射量”欄参照）。照射部１２が照射し、かつ、偏向部１３が反射して、対象ｏｂが存在する空間である照射領域に照射された電磁波は、照射領域において反射する。制御部１４は、照射領域の反射波の入射部１５による切替部１８における結像領域の中の少なくとも一部の切替素子ｓｅを第１の状態に切替え、他の切替素子ｓｅを第２の状態に切替える。そして、第１の検出部２０は、照射領域において反射された電磁波を検出するとき（“電磁波検出量”欄参照）、検出情報を制御部１４に通知する。
【0052】
演算部１４５は、検出情報を含む上記の信号の情報を取得する。演算部１４５は、例えば、時間計測ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を含み、照射部１２に電磁波を照射させた時期Ｔ１から、検出情報を取得（“検出情報取得”欄参照）した時期Ｔ２までの時間ΔＴを計測する。演算部１４５は、時間ΔＴに光速を乗算し、かつ、２で除算することにより、照射位置までの距離を算出する。
【0053】
図６は、図５の撮像画像５０と同じ空間を距離に基づく画像（距離画像６０）で示した図である。距離画像６０は、演算部１４５が算出した距離を可視化した画像である。図６の例において、白い部分の距離が遠く、黒い部分の距離が近い。距離画像６０において、例えば前方を走行中の車両は、ほぼ同じ距離にあるため、全体が同じ色で平坦に示されている。ここで、上記のように、空間からの反射波を受光して距離情報を取得する地点の数は、１フレームあたりで撮像画像５０のピクセル数よりも少ない（図３参照）。そのため、距離画像６０は、撮像画像５０よりも低解像度である。ここで、距離画像６０の電磁波の検出の解像度は、被写体を含む空間における電磁波による距離等の検出個所数、すなわち距離情報を取得する地点の数である。レーザーによって空間をスキャンする場合には、電磁波の検出の解像度は、対象空間の１回のスキャンにおけるレーザーの照射箇所の数を指す。
【0054】
トラッキング処理部１４２は、画像情報取得部１４１が取得した画像情報に基づいて、撮像画像５０に含まれるいくつかの対象ｏｂの中からトラッキング対象を決定する。トラッキング対象は例えば移動体である。トラッキング処理部１４２は、トラッキング対象の撮像画像５０における位置を連続的に検出することによって追跡（トラッキング）を行う。
【0055】
トラッキング処理部１４２は、例えば撮像画像５０から物体を検出する。物体の検出は、公知の種々の方法で行うことができる。例えば、物体の検出方法は、物体の形状認識による方法、テンプレートマッチングによる方法、画像から特徴量を算出しマッチングに利用する方法等を含む。物体の形状認識は、画像から背景差分または動き検出等の方法により物体を抽出し、この物体の形状が目的とする物体の形状と一致するか否かを判断することを含む。テンプレートマッチングは、検出対象の物体のテンプレートを用意し画像上でスライドさせ、画像全体の中にテンプレートの画像との類似度が高い部分画像が存在するか探索するものである。特徴量を用いる方法は、画像からパターンを認識するのに有用な特徴を数値化した特徴量を抽出し、認識対象の物体の検出に使用するものである。特徴量は、Ｈａａｒ－ｌｉｋｅ特徴量、ＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ－Ｉｎｖａｒｉａｎｔ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）特徴量、等多くの特徴量から選択される。この方法では、認識対象の物体の特徴量のパターンと画像とのマッチングにより、画像中の物体の検出が行われる。この認識方法では、予め多数の学習用の画像から特徴量を算出し、その結果をコンピュータに学習させることができる。学習した結果に基づいて、識別器が認識対象物を認識する。特徴量を用いた物体の検出には、ディープラーニングを利用することができる。
【0056】
トラッキング処理部１４２は、撮像画像５０に含まれる複数の物体を同時に認識することができる。トラッキング処理部１４２は、物体を認識すると、撮像画像５０において物体の占める領域を検出する。トラッキング処理部１４２は、画像情報取得部１４１から時系列で取得した撮像画像５０に基づいて、検出した物体が移動体であるか否かを判定する。移動体の判定は、例えば、オプティカルフロー法を用いて行うことができる。オプティカルフロー法は、ブロックマッチング法、勾配法およびＬｕｃａｓ－Ｋａｎａｄｅ（ＬＫ）法を含む。トラッキング処理部１４２は、物体の種別を判定してよい。物体の種別は、歩行者、自転車、自動二輪車、自動車および道路上の障害物等を含む。トラッキング処理部１４２は、識別した物体から、移動体を含むトラッキング対象を決定する。つまり、トラッキング対象となる物体のうち、少なくとも１つは移動体である。
【0057】
また、トラッキング処理部１４２は、演算部１４５から距離情報を受信する。トラッキング処理部１４２は、画像情報と距離情報とに基づいて、トラッキング対象のトラッキングを行う。トラッキングとは物体の画像上での位置を追跡することを意味する。トラッキング処理部１４２は、トラッキングを行っている間、トラッキング対象の撮像画像５０における物体の占める領域の座標を把握する。
【0058】
トラッキングを行う方法には、領域ベースの物体追跡手法と、特徴点ベースの物体追跡手法とが含まれる。領域ベースの物体追跡手法には、更新テンプレートマッチング、アクティブ探索法、Ｍｅａｎ－ｓｈｉｆｔ法、パーティクルフィルタ等が含まれる。特徴点ベースの物体追跡手法には、ＫＬＴ（Ｋａｎａｄｅ－Ｌｕｃａｓ－Ｔｏｍａｓｉ）法、ＳＵＲＦ Ｔｒａｃｋｉｎｇ等が含まれる。
【0059】
トラッキング処理部１４２がトラッキング処理を行う間、２つ以上の物体が撮像画像５０においてすれ違う、または、交差することがある。２つ以上の物体が撮像画像５０上で重なり合うと、その時点の画像から２つ以上の物体を別々の物体として識別できなくなることがある。このため、トラッキング中の物体が撮像画像５０上で重なり合うと、その前後で追跡している物体がすり替わることがある。このようなことを避けるため、トラッキング処理部１４２は、画像情報に加えて距離情報を利用する。また、距離情報は、トラッキング中の物体の実空間における存在位置を認識するために利用されてよい。
【0060】
トラッキング処理部１４２は、２つ以上の物体が互いに近づいて、少なくとも部分的に重複した場合、距離情報に基づいて２つ以上の物体を区別する。このようにすることによって、重なり合う２つ以上の物体を、距離を用いて区別することができる。
【0061】
ここで、制御部１４は、１つ以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、アクセス可能なメモリからプログラムをロードして、画像情報取得部１４１、トラッキング処理部１４２、照射制御部１４３、受光制御部１４４および演算部１４５として動作してよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサの少なくともいずれかを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を含んでよい。制御部１４は、１つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）、およびＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎ ａ Ｐａｃｋａｇｅ）の少なくともいずれかを含んでよい。
【0062】
（画像情報と距離情報）
上記のように、撮像画像５０が例えば１秒間に３０フレーム取得されるのに対し、反射波を受光しての距離測定に要する時間は１ポイントで２０μｓ程度かかることがある。そのため、１フレーム分の距離を測定する間に、複数フレーム（例えば５フレーム）の撮像画像５０が取得され得る。１フレーム分の距離情報は、照射波が空間における最初の領域から最後の領域までをスキャンして、それらの反射波に基づく検出情報等を取得することによって算出される。
上記のように、撮像画像５０が例えば１秒間に３０フレーム取得されるのに対し、反射波を受光しての距離測定に要する時間は１ポイントで２０μｓ程度かかることがある。そのため、１フレーム分の距離を測定する間に、複数フレーム（例えば５フレーム）の撮像画像５０が取得され得る。１フレーム分の距離情報は、照射波が空間における最初の領域から最後の領域までをスキャンして、それらの反射波に基づく検出情報等を取得することによって算出される。
【0063】
ここで、１フレーム分の距離を計測する場合において、照射波が空間をスキャンする間に撮像画像５０は次々と更新される。照射波がトラッキング対象に照射されるタイミングと、撮像画像５０が取得されるタイミングとは必ずしも一致しない。したがって、移動するトラッキング対象の距離情報の取得タイミングと画像情報の取得タイミングとには時間差が生じる。つまり、トラッキング対象への照射波によるスキャンがされ反射波が検出された後で、画像情報が取得され得る。トラッキング対象の位置については、電磁波検出装置１０からみて奥行方向（以下ｚ方向という）は反射波の検出によって検出され、電磁波検出装置１０からみて上下左右方向（以下ｘｙ方向という）は画像情報から検出しうる。したがって、距離情報の取得のために、トラッキング対象に照射波を照射したタイミングと、画像情報を取得したタイミングが異なると、トラッキング対象の３次元の位置情報を正確に検出することができないという問題が生じ得る。
【0064】
本実施形態に係る電磁波検出装置１０は、以下に説明するように、画像情報取得部１４１が画像情報を取得するタイミングを、トラッキング対象に向けて電磁波が照射されるタイミングに近づけるように制御することによって、トラッキング対象の３次元の位置を正確に検出することができる。
【0065】
図７は、撮像画像５０および１フレーム分の距離情報の取得タイミングを例示する図である。図８は、後述するトラッキング対象照射タイミングについて説明するための図である。図９は、トラッキング対象の３次元の位置検出を説明するための図である。
【0066】
図７に示された領域Ｒ１～Ｒ１５は、照射系１１１が電磁波を照射する空間の位置に対応する。図７～図９の例において、１フレーム分の撮像画像５０では空間中の領域Ｒ１～Ｒ１５の１５ポイントに対して電磁波が照射されるとして説明する。照射系１１１は、領域Ｒ１～Ｒ１５に対応する空間の位置に向けて電磁波を照射する。このとき、照射系１１１は、領域Ｒ１～Ｒ１５の順に電磁波を照射することで空間をスキャンする。領域Ｒ１～Ｒ１５に対応する空間の位置に向けて順に電磁波が照射されて、例えば時刻ｔａで１フレーム分の距離情報が生成され得る。その後に、領域Ｒ１～Ｒ１５に対応する空間の位置に順に電磁波が照射されて、例えば時刻ｔｃで次の１フレームの距離情報が生成され得る。時刻ｔａと時刻ｔｃとの中間のタイミングである時刻ｔｂにおいて、照射系１１１は領域Ｒ８に対応する空間の位置に向けて電磁波を照射する。ここで、領域Ｒ８に対応する空間の位置に向けて照射された電磁波は、トラッキング対象に照射され、その反射波によってトラッキング対象の距離情報を取得しうる。
【0067】
図７に示すように、１フレーム分の距離情報が取得される間に、複数フレームの撮像画像５０が取得される。トラッキング処理部１４２は、例えば複数の撮像画像５０のフレームＦＩｐを用いて、トラッキング対象を決定する。トラッキング対象は、例えば前方を走行中の車両である。図７～図９の例において、トラッキング対象である車両は、撮影画像においてｘｙ方向で右から左へと水平移動しているとする。トラッキング処理部１４２によってトラッキング対象が決定された後に、受光制御部１４４は、画像情報取得部１４１が第２の検出部１７から画像情報を取得するタイミングを調整する。
【0068】
受光制御部１４４は、トラッキング処理部１４２からトラッキング対象を取得する。受光制御部１４４は、トラッキング処理部１４２から、複数の撮像画像５０のフレームＦＩｐから予測されるトラッキング対象の大体の移動方向も取得してよい。ここで、照射制御部１４３は、図８に示す共有クロックのタイミングで、領域Ｒ１～Ｒ１５を変えながら電磁波を照射させるための照射トリガを生成する。照射制御部１４３は、照射トリガを照射系１１１に出力することによって、領域Ｒ１～Ｒ１５に対応する空間の位置に向けて順に電磁波を照射させる。受光制御部１４４は、これらの情報を取得して、トラッキング対象に電磁波が照射されるタイミングであるトラッキング対象照射タイミングを算出する。図７および図８の例において、時刻ｔｂがトラッキング対象照射タイミングに対応する。受光制御部１４４は、図８に示すように、時刻ｔｂのタイミングで画像情報を取得できるようシャッタトリガを生成して、第２の検出部１７および画像情報取得部１４１に出力する。第２の検出部１７はシャッタトリガに応じて画像情報を生成する。また、画像情報取得部１４１はシャッタトリガに応じて第２の検出部１７から画像情報を取得する。このように、トラッキング対象に向けて電磁波が照射されるトラッキング対象照射タイミングの近く、もしくは同時に、画像情報取得部１４１は画像情報を取得する。
【0069】
図８に示すように、画像情報取得部１４１は、時刻ｔｂにおけるフレームＦＩｔｂの画像情報を取得する。フレームＦＩｔｂにおけるトラッキング対象の位置は、トラッキング対象に電磁波が照射されたときの位置（領域Ｒ８）と一致する。トラッキング処理部１４２は、画像情報に基づいてトラッキング対象のｘｙ方向の位置を検出し、距離情報に基づいてトラッキング対象のｚ方向の位置を検出し、これらを組み合わせることによって、トラッキング対象の３次元の正確な位置を検出することができる。ここで、トラッキング対象の位置（領域Ｒ８）は、トラッキング処理部１４２がトラッキング対象照射タイミングよりも前のタイミングで取得された画像情報から検出しうる。
【0070】
例えば、１フレーム分の距離情報が生成され得る時刻ｔａおよび時刻ｔｃにおいても、画像情報取得部１４１は、フレームＦＩｔａおよびフレームＦＩｔｃの撮像画像５０を取得できる。しかし、トラッキング対象が移動している場合、時刻ｔａおよび時刻ｔｃにおいて取得した画像におけるトラッキング対象の位置（ｘｙ方向の位置）は、時刻ｔｂの時点からずれているため、トラッキング対象の３次元の正確な位置を検出することができない。
【0071】
ここで、第２の検出部１７は、フレームレートの維持よりもシャッタトリガで指示されたタイミングを優先させて画像情報を生成する。受光制御部１４４は、第２の検出部１７がトラッキング対象照射タイミングに合わせて画像情報を生成できるよう、適切なタイミングでシャッタトリガを第２の検出部１７および画像情報取得部１４１に出力する。第２の検出部１７は、所定のタイミングで受光制御部１４４からのシャッタトリガを受信して所定のレートで画像情報を生成する。所定のタイミングは、通常、１秒間に３０フレーム等の一定のレートで画像情報を生成するタイミングである。トラッキング対象照射タイミングが近づいた場合に、受光制御部１４４はシャッタトリガの出力タイミングを制御し、トラッキング対象照射タイミングに合わせてシャッタトリガを出力する。例えば、受光制御部１４４は、通常であればトラッキング対象照射タイミングの直前に出力すべきシャッタトリガの出力タイミングを遅延させることで、当該シャッタトリガをトラッキング対象照射タイミングに合わせて出力する。画像情報取得部１４１は、受光制御部１４４によって所定のタイミングが遅延されない場合に一定の通常レートで画像情報を取得するが、受光制御部１４４によって所定のタイミングが遅延されると、通常レートより少し低いレートで画像情報を取得することになる。
【0072】
ここで、図９に示すように、トラッキング処理部１４２は、少なくとも２つのトラッキング対象照射タイミングにおいて取得された画像情報に基づいてトラッキング対象のｘｙ方向の位置を検出し、同じタイミングで取得された距離情報に基づいてｚ方向の位置を検出して、これらを組み合わせる。つまり、トラッキング処理部１４２は、少なくとも２つのトラッキング対象への電磁波の照射タイミングにおいて、トラッキング対象の３次元の位置を検出する。図９の例では、トラッキング処理部１４２は、位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）および位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を検出する。そして、これら２つの位置と、位置を取得したタイミング（時間）に基づいて、トラッキング処理部１４２は、トラッキング対象の移動速度を算出することもできる。
【0073】
（制御方法）
照射制御部１４３は、例えば図１０のフローチャートに従って照射系１１１を制御する。また、受光制御部１４４は、例えば図１１のフローチャートに従って受光系１１０を制御する。図１０および図１１は、どちらも１フレーム分の処理を示すフローチャートである。また、図１０の処理は、図１１の処理と並行して実行される。
照射制御部１４３は、例えば図１０のフローチャートに従って照射系１１１を制御する。また、受光制御部１４４は、例えば図１１のフローチャートに従って受光系１１０を制御する。図１０および図１１は、どちらも１フレーム分の処理を示すフローチャートである。また、図１０の処理は、図１１の処理と並行して実行される。
【0074】
照射制御部１４３は、第１のタイミングで電磁波をトラッキング対象の存在する空間へ向けて照射させる（ステップＳ１）。ここで、第１のタイミングは、一例として１秒間に６フレームに従う、一定の照射タイミングである。
【0075】
照射制御部１４３は、１フレーム分の照射が完了していない場合に（ステップＳ２のＮｏ）、ステップＳ１の処理に戻る。照射制御部１４３は、１フレーム分の照射が完了するまで、第１のタイミングに従って、照射方向を変えながら電磁波を照射させる。照射制御部１４３は、１フレーム分の照射が完了した場合に（ステップＳ２のＹｅｓ）、一連の処理を終了する。
【0076】
受光制御部１４４は、トラッキング対象の位置を認識する（ステップＳ１１）。トラッキング対象の位置の認識は、上記のように、例えばトラッキング処理部１４２からトラッキング対象等を取得することを含む。また、トラッキング対象の位置の認識は、上記のように、照射制御部１４３から共有クロックおよび照射トリガ等を取得してトラッキング対象照射タイミングを算出することを含む。
【0077】
受光制御部１４４は、第２のタイミングでの次のシャッタトリガの出力までに照射する電磁波の照射位置がトラッキング対象の位置である場合に（ステップＳ１２のＹｅｓ）、ステップＳ１３の処理に進む。つまり、受光制御部１４４は、トラッキング対象照射タイミングであれば、ステップＳ１３の処理に進む。
【0078】
受光制御部１４４は、電磁波の照射位置がトラッキング対象の位置でない場合に（ステップＳ１２のＮｏ）、ステップＳ１４の処理に進む。つまり、受光制御部１４４は、トラッキング対象照射タイミングでなければ、ステップＳ１４の処理に進む。
【0079】
受光制御部１４４は、シャッタトリガの出力タイミングを遅延させて、トラッキング対象照射タイミングに合わせてシャッタトリガを生成して出力する。受光制御部１４４は、ステップＳ１５の処理に進む。
【0080】
受光制御部１４４は、トラッキング対象照射タイミングでなければ、第２のタイミングでシャッタトリガを出力することで、第２の検出部１７に画像情報を生成させる。また、受光制御部１４４は、画像情報取得部１４１に、第２のタイミングで画像情報を取得させる（ステップＳ１４）。ここで、第２のタイミングは、一例として１秒間に３０フレームに従う、一定のタイミングである。
【0081】
受光制御部１４４は、画像情報取得部１４１が、１フレーム分の画像情報を取得していない場合に（ステップＳ１５のＮｏ）、ステップＳ１２の処理に戻る。受光制御部１４４は、画像情報取得部１４１が、１フレーム分の画像情報を取得した場合に（ステップＳ１５のＹｅｓ）、一連の処理を終了する。
【0082】
以上のように、本実施形態に係る電磁波検出装置１０は、上記の構成によって画像情報が取得されるタイミングを被写体に向けて照射波が照射されるタイミングに近づけることができる。そのため、電磁波検出装置１０は、被写体の位置を正確に検出できる。
【0083】
（変形例）
本開示を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。
本開示を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。
【0084】
上記の実施形態において、１フレーム分の反射波を検出する間におけるトラッキング対象照射タイミングは１つ（例えば図８の時刻ｔｂ）である。ここで、トラッキング対象照射タイミングは複数であってよい。例えば、トラッキング対象が領域Ｒ３、Ｒ８およびＲ１３の位置（図７参照）にある場合に、領域Ｒ３、Ｒ８およびＲ１３のそれぞれに電磁波を照射するタイミングをトラッキング対象照射タイミングとしてよい。
【0085】
上記の実施形態において、受光制御部１４４は、通常、所定のタイミングで出力されているシャッタトリガの出力タイミングを制御することで、トラッキング対象照射タイミングに合わせて第２の検出部１７と画像情報取得部１４１に画像情報を取得させた。ここで、シャッタトリガの出力タイミングを制御するのではなく、シャッタトリガに画像情報を取得すべきタイミングの情報を付加して、第２の検出部１７と画像情報取得部１４１を制御してよい。
【0086】
上記の実施形態において、トラッキング対象照射タイミングと画像取得のタイミングが一致するように制御が行われた。ここで、トラッキング対象照射タイミングと画像情報の取得のタイミングは完全に一致させる必要がなく、通常のタイミングで画像情報を取得した場合に比べて、トラッキング対象照射タイミングに近いタイミングで画像情報を取得できるように制御してよい。
【0087】
上記の実施形態において、電磁波検出装置１０は、上記のように、レーザー光を照射して、返ってくるまでの時間を直接測定するＤｉｒｅｃｔ ＴｏＦにより距離情報を作成する構成である。しかし、電磁波検出装置１０は、このような構成に限られない。例えば、電磁波検出装置１０は、電磁波を一定の周期で照射し、照射された電磁波と返ってきた電磁波との位相差から、返ってくるまでの時間を間接的に測定するＦｌａｓｈ ＴｏＦにより距離情報を作成してよい。また、電磁波検出装置１０は、他のＴｏＦ方式、例えば、Ｐｈａｓｅｄ ＴｏＦにより距離情報を作成してよい。
【0088】
上記の実施形態において、切替部１８は、作用面ａｓに入射する電磁波の進行方向を２方向に切替え可能であるが、２方向のいずれかへの切替えでなく、３以上の方向に切替え可能であってよい。
【0089】
上記の実施形態の切替部１８において、第１の状態および第２の状態は、作用面ａｓに入射する電磁波を、それぞれ、第３の方向ｄ３に反射する第１の反射状態、および第４の方向ｄ４に反射する第２の反射状態であるが、他の態様であってよい。
【0090】
例えば、第１の状態が、作用面ａｓに入射する電磁波を、透過させて第３の方向ｄ３に進行させる透過状態であってよい。上記の切替部１８に代わる別構成の切替部１８１は、さらに具体的には、切替素子毎に電磁波を第４の方向ｄ４に反射する反射面を有するシャッタを含んでいてよい。このような構成の切替部１８１においては、切替素子毎のシャッタを開閉することにより、第１の状態としての透過状態および第２の状態としての反射状態を切替素子毎に切替え得る。
【0091】
このような構成の切替部１８１として、例えば、開閉可能な複数のシャッタがアレイ状に配列されたＭＥＭＳシャッタを含む切替部が挙げられる。また、切替部１８１は、電磁波を反射する反射状態と電磁波を透過する透過状態とを液晶配向に応じて切替え可能な液晶シャッタを含む切替部が挙げられる。このような構成の切替部１８１においては、切替素子毎の液晶配向を切替えることにより、第１の状態としての透過状態および第２の状態としての反射状態を切替素子毎に切替え得る。
【0092】
また、電磁波検出装置１０において、受光系１１０がさらに第２の後段光学系および第３の検出部を備えてよい。第２の後段光学系は、切替部１８から第４の方向ｄ４に設けられて、対象ｏｂの像を結像させる。第３の検出部は、切替部１８による第４の方向ｄ４に進行した後に第２の後段光学系を経由して進行する電磁波の経路上に設けられて、第４の方向ｄ４に進行した電磁波を検出する。
【0093】
また、上記の実施形態において、電磁波検出装置１０は、第２の検出部１７がパッシブセンサであり、第１の検出部２０がアクティブセンサである構成を有する。しかし、電磁波検出装置１０は、このような構成に限られない。例えば、電磁波検出装置１０において、第２の検出部１７および第１の検出部２０が共にアクティブセンサである構成でも、パッシブセンサである構成でも上記の実施形態と類似の効果が得られる。
【0094】
本実施形態において、電磁波検出装置１０は、演算部１４５が対象ｏｂまでの距離を測定し、測距装置としての機能を備える。ここで、電磁波検出装置１０は距離を測定するものに限定されない。例えば、電磁波検出装置１０は、路上の障害物である対象ｏｂの存在を検出して警告する運転支援装置であってよい。このとき、制御部１４は演算部１４５を含まない構成であってよい。別の例として、電磁波検出装置１０は、周囲の不審な対象ｏｂの存在を検出する監視装置であってよい。
【0095】
画像情報取得部１４１、トラッキング処理部１４２、照射制御部１４３、受光制御部１４４および演算部１４５の一部は、制御部１４に含まれるのでなく、制御部１４と別に設けられてよい。例えば、演算部１４５は、制御部１４から独立した制御装置として設けられてよい。
【0096】
上記の実施形態において代表的な例を説明したが、本開示の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換が可能であることは当業者に明らかである。したがって、本開示は、上記の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形および変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【0097】
また、本開示の解決手段を装置として説明してきたが、本開示は、これらを含む態様としても実現し得るものであり、また、これらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【符号の説明】
【0098】
１０ 電磁波検出装置
１２ 照射部
１３ 偏向部
１４ 制御部
１５ 入射部
１６ 分離部
１７ 第２の検出部
１８、１８１ 切替部
１９ 第１の後段光学系
２０ 第１の検出部
５０ 撮像画像
６０ 距離画像
１１０ 受光系
１１１ 照射系
１４１ 画像情報取得部
１４２ トラッキング処理部
１４３ 照射制御部
１４４ 受光制御部
１４５ 演算部
ａｓ 作用面
ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４ 第１の方向、第２の方向、第３の方向、第４の方向
ｏｂ 対象
１２ 照射部
１３ 偏向部
１４ 制御部
１５ 入射部
１６ 分離部
１７ 第２の検出部
１８、１８１ 切替部
１９ 第１の後段光学系
２０ 第１の検出部
５０ 撮像画像
６０ 距離画像
１１０ 受光系
１１１ 照射系
１４１ 画像情報取得部
１４２ トラッキング処理部
１４３ 照射制御部
１４４ 受光制御部
１４５ 演算部
ａｓ 作用面
ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４ 第１の方向、第２の方向、第３の方向、第４の方向
ｏｂ 対象
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】