CN102686975A - 物体检测装置及信息取得装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种即使激光的点图案因衍射光学元件的形状、位置及激光的波长等而变化，也能够适当地检测到检测对象物体的距离的信息取得装置及搭载该信息取得装置的物体检测装置。信息取得装置(1)具有：射出波长为830nm左右的激光的激光光源(111)；将激光朝向所述目标区域投射的投射光学系统(11)；对来自所述目标区域的反射光进行受光并输出信号的CMOS图像传感器(124)；保持基准样板的存储器(25)，该基准样板通过将由CMOS图像传感器(124)所受光的光的基准图案利用呈矩阵状排列的基准分段区域划分而成；更新基准样板的更新部(21b)。更新部(21b)根据在基准样板上设定的参照分段区域的实测时的位移来更新基准样板。

Description

物体检测装置及信息取得装置

技术领域

本发明涉及根据向目标区域投射光时的反射光的状态来检测目标区域内的物体的物体检测装置及适合使用于该物体检测装置的信息取得装置。

背景技术

以往，在各种领域中开发出利用了光的物体检测装置。在利用了所谓的距离图像传感器的物体检测装置中，不仅能够检测二维平面上的平面的图像，还能够对检测对象物体的进深方向的形状、移动进行检测。在这样的物体检测装置中，从激光光源或LED(Light Emitting Diode)向目标区域投射预先确定的波段的光，并通过CMOS图像传感器等受光元件来对其反射光进行受光。作为距离图像传感器，公知有各种类型的图像传感器。

在将具有规定的点图案的激光向目标区域照射的类型的距离图像传感器中，通过图像传感器对从目标区域反射的点图案进行受光，并根据图像传感器上的点图案的受光位置，利用三角测量法，来检测到检测对象物体的各部分的距离(例如，非专利文献1)。

在该方式中，例如，在距激光的照射部规定的距离的位置配置有反射平面的状态下，射出具有点图案的激光，将此时照射到图像传感器上的激光的点图案作为样板保持。然后，将实测时照射到图像传感器上的激光的点图案与保持为样板的点图案对照，来检测样板上的点图案的分段区域在实测时的点图案上的哪个位置移动。根据其移动量，来算出到与各分段区域对应的目标区域的各部分的距离。

在先技术文献

非专利文献

非专利文献1：第19次日本机器人学会学术讲演会(2001年9月18-20日)预稿集，P1279-1280

发明内容

发明所要解决的技术问题

在上述物体检测装置中，为了生成点图案的激光而使用衍射光学元件。激光的点图案依赖于衍射光学元件的形状、位置及激光的波长等。然而，上述要素容易因温度而变化，并且还可能因时间的经过而变化。尤其在衍射光学元件由树脂材料形成的情况下，衍射光学元件的特性容易因温度而变化，与此相伴，点图案也容易变化。当这样点图案发生变化时，作为样板而保持的点图案变得不适当，从而无法适当进行实测时的点图案与保持为样板的点图案的对照。其结果是，相对于检测对象物体的距离的检测精度可能下降。

本发明为了消除这样的问题而提出，其目的在于提供一种即使激光的点图案因衍射光学元件的形状、位置及激光的波长等而变化，也能够适当地检测到检测对象物体的距离的信息取得装置及搭载该信息取得装置的物体检测装置。

发明解决技术问题的手段

本发明的第一方式涉及利用光来取得目标区域的信息的信息取得装置。该方式所涉及的信息取得装置具有：光源，其射出规定波段的光；投射光学系统，其将从所述光源射出的光以规定的点图案朝向所述目标区域投射；受光元件，其对从所述目标区域反射的反射光进行受光并输出信号；存储部，其保持在由所述受光元件所受光的所述光的基准图案中设定多个基准分段区域而成的基准样板；更新部，其对所述基准样板进行更新。所述更新部根据在所述基准样板中设定的参照分段区域的实测时的位移来更新所述基准样板。

本发明的第二方式涉及物体检测装置。该方式所涉及的物体检测装置具有上述第一方式所涉及的信息取得装置。

发明效果

根据本发明，能够提供一种即使激光的点图案因衍射光学元件的形状、位置及激光的波长等而变化，也能够适当地检测到检测对象物体的距离的信息取得装置及搭载该信息取得装置的物体检测装置。

本发明的特征通过以下所示的实施方式的说明变得更加清楚。但是，以下的实施方式只不过是本发明的一个实施方式，本发明乃至各构成要件的用语的意义并不被以下的实施方式所记载的内容所限制。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的物体检测装置的结构的图。

图2是表示实施方式所涉及的信息取得装置和信息处理装置的结构的图。

图3是表示实施方式所涉及的激光对目标区域的照射状态和图像传感器上的激光的受光状态的图。

图4是说明实施方式所涉及的基准样板的设定方法的图。

图5是说明实施方式所涉及的距离检测方法的图。

图6是说明实施方式所涉及的引起距离检测错误的状态的图。

图7是表示实施方式所涉及的样板的更新处理的流程图。

图8是表示实施方式所涉及的样板的更新方法的图。

图9是表示实施方式所涉及的样板的更新例的图。

图10是表示实施方式所涉及的样板的更新例的图。

图11是表示实施方式所涉及的样板的更新方法的变更例的图。

图12是表示实施方式所涉及的样板的更新方法的变更例的图。

图13是表示实施方式所涉及的参照分段区域的其它设定方法的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中例示出将具有规定的点图案的激光向目标区域照射的类型的信息取得装置。

首先，在图1中示出本实施方式所涉及的物体检测装置的简要结构。如图所示，物体检测装置具备信息取得装置1、信息处理装置2。电视3由来字信息处理装置2的信号进行控制。

信息取得装置1通过向目标区域整体投射红外光，并通过CMOS图像传感器对其反射光进行受光，来取得位于目标区域的物体各部分的距离(以下，称为“三维距离信息”)。取得的三维距离信息经由线缆4向信息处理装置2输送。

信息处理装置2例如为电视控制用的控制器、游戏机、个人计算机等。信息处理装置2根据从信息取得装置1接收到的三维距离信息，来检测目标区域中的物体，并根据检测结果来控制电视3。

例如，信息处理装置2根据接收到的三维距离信息来检测人，并根据三维距离信息的变化，来检测该人的移动。例如，在信息处理装置2为电视控制用的控制器的情况下，在信息处理装置2中安装有应用程序，该应用程序根据接收到三维距离信息来检测该人的姿势，并根据姿势向电视3输出控制信号。在该情况下，使用者通过边看电视3边进行规定的姿势，能够使电视3执行频道切换或音量的Up/Down等规定的功能。

另外，例如，在信息处理装置2为游戏机的情况下，在信息处理装置2中安装应用程序，该应用程序根据接收到的三维距离信息来检测该人的移动，并根据检测到的移动来使电视画面上的角色动作，从而使游戏的对战状況变化。这种情况下，使用者通过边看电视3边进行规定的移动，能够体验到自身作为电视画面上的角色而进行游戏的对战的亲临现场的感觉。

图2是表示信息取得装置1和信息处理装置2的结构的图。

信息取得装置1作为光学系统具备投射光学系统11和受光光学系统12。投射光学系统11和受光光学系统12以沿X轴方向排列的方式配置在信息取得装置1上。

投射光学系统11具备激光光源111、准直透镜112、光阑113、衍射光学元件(DOE：Diffractive Optical Element)114、温度传感器115。另外，受光光学系统12具备光阑121、摄像透镜122、滤光片123、CMOS图像传感器124。此外，信息取得装置1具备CPU(Central Processing Unit)21、激光驱动电路22、摄像信号处理电路23、输入输出电路24、以及存储器25来作为电路部的构成。

激光光源111输出波长为830nm左右的窄波段的激光。准直透镜112将从激光光源111射出的激光转换成平行光。光阑113将激光的光束截面调整成规定的形状。DOE114在入射面具有衍射图案。通过该衍射图案产生的衍射作用，将从光阑113向DOE114入射的激光转换成点图案的激光而向目标区域照射。温度传感器115对激光光源111的周围的温度进行检测。

从目标区域反射的激光经由光阑121向摄像透镜122入射。光阑121以与摄像透镜122的F值一致的方式使来自外部的光收束。摄像透镜122使经由光阑121入射的光会聚到CMOS图像传感器124上。

滤光片123是使包括激光光源111的出射波长(830nm左右)的波段的光透过，且使可见光的波段截止的带通滤光片。CMOS图像传感器124对由摄像透镜122会聚的光进行受光，并按像素将与受光光量对应的信号(电荷)向摄像信号处理电路23输出。在此，CMOS图像传感器124使信号的输出速度高速化，从而能够根据各像素的受光以高响应将该像素的信号(电荷)向摄像信号处理电路23输出。

CPU21按照保存在存储器25中的控制程序来控制各部分。通过这样的控制程序，对CPU21赋予激光控制部21a、后述的更新部21b、三维距离运算部21c的功能，其中激光控制部21a用于控制激光光源111，三维距离运算部21c用于生成三维距离信息。

激光驱动电路22根据来自CPU21的控制信号来驱动激光光源111。摄像信号处理电路23对CMOS图像传感器124进行控制，从而按每行顺次取入由CMOS图像传感器124生成的各像素的信号(电荷)。然后，将取入的信号顺次向CPU21输出。CPU21以从摄像信号处理电路23供给的信号(摄像信号)为基础，通过三维距离运算部21c所进行的处理来算出从信息取得装置1到检测对象物的各部分的距离。输入输出电路24对与信息处理装置2的数据通信进行控制。

信息处理装置2具备CPU31、输入输出电路32、存储器33。另外，信息处理装置2中除了该图所示的结构外，还配置有用于进行与电视3的通信的结构、用于读取保存在CD-ROM等外部存储器中的信息并将其安装到存储器33中的驱动装置等，但为了方便，将上述周边电路的结构省略图示。

CPU31按照保存在存储器33中的控制程序(应用程序)来控制各部分。通过这样的控制程序，对CPU31赋予用于检测图像中的物体的物体检测部31a的功能。这样的控制程序例如由未图示的驱动装置从CD-ROM读取，并安装到存储器33中。

例如，在控制程序为游戏程序的情况下，物体检测部31a根据从信息取得装置1供给的三维距离信息来检测图像中的人及其移动。然后，根据检测出的移动，通过控制程序来执行用于使电视画面上的角色动作的处理。

另外，在控制程序为用于控制电视3的功能的程序的情况下，物体检测部31a根据从信息取得装置1供给的三维距离信息来检测图像中的人及其移动(姿势)。然后，根据检测出的移动(姿势)，通过控制程序来执行用于控制电视3的功能(频道切换或音量调整等)的处理。

输入输出电路32对与信息取得装置1的数据通信进行控制。

图3(a)是示意性表示激光对目标区域的照射状态的图，图3(b)是示意性表示CMOS图像传感器124中的激光的受光状态的图。另外，为了方便，在该图(b)中示出在目标区域存在平坦的面(屏幕)时的受光状态。

从投射光学系统11将具有点图案的激光(以下，将具有该图案的激光的整体称为“DP光”)向目标区域照射。在该图(a)中，DP光的光束区域由实线的框表示。在DP光的光束中，因DOE114所产生的衍射作用而提高了激光的强度的点区域(以下，仅称为“点”)按照DOE114所产生的衍射作用形成的点图案来分布。

另外，在图3(a)中，为了方便，将DP光的光束划分成呈矩阵状排列的多个分段区域。在各分段区域中点以固有的图案分布。一个分段区域中的点的分布图案与其它全部的分段区域中的点的分布图案不同。由此，各分段区域能够根据点的分布图案而从其它全部的分段区域区别开。

当在目标区域存在平坦的面(屏幕)时，由此反射的DP光的各分段区域如该图(b)所示，在CMOS图像传感器124上呈矩阵状分布。例如，该图(a)所示的目标区域上的分段区域S0的光在CMOS图像传感器124上向该图(b)所示的分段区域Sp入射。另外，在图3(b)中，DP光的光束区域也由实线的框表示，为了方便，将DP光的光束划分为呈矩阵状排列的多个分段区域。

在上述距离运算部21c中，检测出CMOS图像传感器240上的各分段区域的位置，根据检测出的各分段区域的位置，并基于三角测量法，来检测出到与检测对象物体的各分段区域对应的位置的距离。这样的检测方法的详细情况例如在上述非专利文献1(第19次日本机器人学会学术讲演会(2001年9月18-20日)预稿集，P1279-1280)中公开。

图4是示意性表示上述距离检测中使用的基准样板的生成方法的图。

如图4(a)所示，在基准样板的生成时，在距投射光学系统11规定的距离Ls的位置上配置有与Z轴方向垂直的平坦的反射平面RS。在该状态下，从投射光学系统11以规定时间Te射出DP光。射出的DP光由反射平面RS反射，而向受光光学系统12的CMOS图像传感器124入射。由此，从CMOS图像传感器124输出各像素的电信号。输出的各像素的电信号的值(像素值)被展开到图2的存储器25上。

根据这样展开到存储器25上的像素值，如图4(b)所示，来设定CMOS图像传感器124上的规定DP光的照射区域的基准图案区域。并且，将该基准图案区域纵横划分来设定分段区域。如上所述，在各分段区域，点以固有的图案分布。因此，分段区域的像素值的图案在各分段区域不同。另外，各分段区域为与其它全部的分段区域为相同的尺寸。

基准样板通过使这样设定在CMOS图像传感器124上的各分段区域与该分段区域中含有的各像素的像素值建立对应而构成。

具体而言，基准样板包括：与CMOS图像传感器124上的基准图案区域的位置相关的信息；基准图案区域所包含的全部像素的像素值；用于将基准图案区域分割成分段区域的信息。基准图案区域所包含的全部像素的像素值与基准图案区域所包含的DP光的点图案相对应。另外，通过将基准图案区域所包含的全部像素的像素值的映射区域划分成分段区域，来取得各分段区域所包含的像素的像素值。另外，基准样板还可以将各分段区域所包含的像素的像素值按各分段区域保持。

构成的基准样板以不能消去的状态保持在图2的存储器25中。

在计算从投射光学系统11到检测对象物体的各部分的距离时参照这样保持在存储器25中的基准样板。

例如，如图4(a)所示，在比距离Ls近的位置存在物体的情况下，与基准图案上的规定的分段区域Sn对应的DP光(DPn)由物体反射，而向与分段区域Sn不同的区域Sn’入射。由于投射光学系统11和受光光学系统12在X轴方向上相邻，因此区域Sn相对于分段区域Sn的位移方向与X轴平行。在该图的情况下，由于物体位于比距离Ls近的位置，因此区域Sn’相对于分段区域Sn向X轴正方向位移。若物体位于比距离Ls远的位置，则区域Sn’相对于分段区域Sn向X轴负方向位移。

以区域Sn’相对于分段区域Sn的位移方向和位移量为基础，利用距离Ls，并基于三角测量法算出从投射光学系统11到DP光(DPn)所照射的物体的部分的距离Lr。同样，对于与其它分段区域对应的物体的部分，也算出距投射光学系统11的距离。

在这样的距离算出中，需要检测基准样板的分段区域Sn在实测时是否向哪个位置位移。该检测通过将实测时照射到CMOS图像传感器124上的DP光的点图案和分段区域Sn所包含的点图案对照来进行。

图5是说明这样的检测的方法的图。该图(a)是表示CMOS图像传感器124上的基准图案区域和分段区域的设定状态的图，该图(b)是表示实测时的分段区域的检索方法的图，该图(c)是表示实测的DP光的点图案与基准样板的分段区域所含有的点图案的对照方法的图。

例如，在检索该图(a)的分段区域S1的实测时的位移位置的情况下，如该图(b)所示，将分段区域S1在范围P1～P2内沿X轴方向按每个像素进行输送，在各输送位置，求出分段区域S1的点图案与实测的DP光的点图案的匹配程度。这种情况下，分段区域S1仅在通过基准图案区域的最上段的分段区域组的行L1上沿X轴方向输送。这是由于如上所述，通常各分段区域在实测时从通过基准样板设定的位置仅沿X轴方向位移。即，这是由于认为分段区域S1位于最上段的行L1上。这样，通过仅在X轴方向上进行检索，从而减轻了用于检索的处理负担。

另外，在实测时，因检测对象物体的位置不同而可能引起分段区域从基准图案区域的范围沿X轴方向超出的情况。因此，范围P1～P2设定得比基准图案区域的X轴方向的宽度宽。

在上述匹配程度的检测时，在行L1上设定与分段区域S1相同尺寸的区域(比较区域)，求出该比较区域与分段区域S1之间的相似度。即，求出分段区域S1的各像素的像素值与比较区域的对应的像素的像素值的差量。然后，对于比较区域的全部的像素来求出该差量，并将该差量相加后的值Rsad来作为表示相似度的值而取得。

例如，如图5(c)所示，在一个分段区域中含有m列×n行的像素的情况下，求出分段区域的i列、j行的像素的像素值T(i，j)与比较区域的i列、j行的像素的像素值I(i，j)的差量。然后，对于分段区域的全部的像素求出差量，通过该差量的总和求出值Rsad。即，值Rsad由下式算出。

[式1]

$\mathrm{Rsad}=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}|I(i,j)-T(i,j)|$

值Rsad越小，分段区域于比较区域之间的相似度越高。

在检索时，在行L1上按每一个像素错开的同时顺次设定比较区域。然后，对于行L1上的整个比较区域求出值Rsad。从求出的值Rsad中抽出比阈值小的值Rsad。若没有比阈值小的值Rsad，则分段区域S1的检索错误。并且，将与抽出的Rsad中值最小的Rsad对应的比较区域判定为分段区域S1的移动区域。行L1上的分段区域S1以外的分段区域也进行与上述同样的检索。另外，其它行上的分段区域也与上述同样，在该行上设定比较区域而进行检索。

这样，当根据实测时取得的DP光的点图案来检索各分段区域的位移位置时，如上所述，根据该位移位置，通过三角测量法，求出到与各分段区域对应的检测对象物体的部位的距离。

但是，DP光的点图案依赖于DOE114的形状、位置及从激光光源111射出的激光的波长等而可变。然而，上述的要素容易因温度而变化，并且还可能因时间的经过而变化。尤其在DOE114由树脂材料形成的情况下，DOE114的特性容易因温度而变化，与此相伴，点图案也容易变化。这样，当点图案变化时，作为基准样板而保持的点图案变得不适当，从而无法适当进行实测时的点图案与保持为基准样板的点图案的对照。其结果是，相对于检测对象物体的距离的检测精度有可能会下降。

图6是表示因上述那样的主要原因而实测时的分段区域S1从行L1偏离的状态的图。在该图(a)中，分段区域S1向行L1的上侧(Y轴正方向)偏离，在该图(b)中，分段区域S1向行L1的下侧(Y轴负方向)偏离。这样的情况下，即使如上述那样在行L1上检索，也无法抽出分段区域S1的位移区域。因此，分段区域S1的检索结果错误，由此，相对于检测对象物体的距离检测的精度劣化。

在本实施方式中，为了消除这样的问题，根据实测时的DP光的点图案来生成将基准样板更新了的样板，并利用该更新样板来进行分段区域的检索。

图7是表示样板更新时的处理的图。图7的处理由图2的更新部21b来进行。更新部21b在实测时以规定的时间间隔来进行图7(a)的处理。

参照图7(a)，更新部21b判定前次的更新时从温度传感器115取得的温度(前次温度)与当前通过温度传感器115检测出的温度(当前温度)的差量是否超过阈值Ts(S101)。另外，在信息取得装置1的起动时，判定构成基准样板时的基准温度与当前温度的差量是否超过阈值Ts。

若S101的判定为是，则进行样板的更新(S103)。若S101的判定为否，则判定在当前的实测时的分段区域的检索中检索错误的分段区域相对于整个分段区域的比例是否超过阈值Es。若S102的判定为是，则进行样板的更新(S103)，若为否，则结束样板的更新。

图7(b)是表示图7(a)的S103中的更新处理的流程图。图7(b)的处理参照预先保持在存储器25中的上述基准样板与实测时取得并展开到存储器25中的点图案的信息来进行。如上所述，基准样板包括：与基准图案区域的位置相关的信息；基准图案区域所包含的全部像素的像素值；用于将基准图案区域分割成分段区域的信息。以下，为了说明的方便，以点图案为基础进行说明。

参照图7(b)，更新部21b首先根据实测时的DP光的CMOS图像传感器124上的点图案来检索预先设定的参照分段区域的位移位置(S201)。

在本实施方式中，如图8(a)所示，在基准样板的基准图案区域的四角设定参照分段区域Sr1～Sr4。检索上述参照分段区域Sr1～Sr4位于图8(b)所示的检索区域MA内的哪个位置。检索区域MA覆盖CMOS图像传感器124的受光区域的大致整体。另外，对于各参照分段区域Sr1～Sr4，通过对照检索区域MA的整体来进行检索。即，对检索区域MA的最上段进行检索后，对位于比最上段向下一个像素的下一段进行检索，以下同样地向下一段进行检索。检索以参照图5(c)说明的方法同样的方法来进行。

返回图7(b)，在S201中，取得参照分段区域Sr1～Sr4的位移位置时，更新部21b根据取得的位移位置，来设定适合于CMOS图像传感器124上的当前的点图案的区域(更新图案区域)(S202)。在本实施方式中，根据参照分段区域Sr1～Sr4的位移位置来求出参照分段区域Sr1～Sr4的Y轴方向的位移量。然后，将基准图案区域的四角分别位移参照分段区域Sr1～Sr4的Y轴方向的位移量后的位置连结而得到的矩形形状的区域设定为更新图案区域。

接着，更新部21b将基准样板的点图案适用于设定的更新图案区域(S203)。然后，对更新图案区域进行分割来设定分段区域(S204)。这样，更新部21b将与更新图案区域的位置相关的信息、与更新图案区域所包含的点图案相关的信息(全部像素的像素值)、用于将更新图案区域分割成分段区域的信息作为更新样板而保持在存储器25中。通过将更新图案区域所包含的全部像素的像素值的映射区域划分成分段区域，来取得各分段区域所包含的像素的像素值(点图案)。

这样，在更成更新样板后，利用更新样板来进行上述的分段区域的检索。

在图9及图10中示出更新样板的结构例。

图9(a)表示将在图7(b)的S201中检索出的参照分段区域Sr1～Sr4的位置相对于基准图案区域向上方(Y轴正方向)错开相同量的情况。这种情况下，如图9(b)所示，把将基准图案区域的四角分别向上方(Y轴正方向)位移参照分段区域Sr1～Sr4的Y轴方向的位移量后的位置连结而得到的矩形形状的区域设定为更新图案区域。

然后，将基准样板的点图案适用于设定的更新图案区域。这种情况下，由于基准图案区域与更新图案区域为相同的尺寸，因此将基准图案区域的点图案直接分配给更新图案区域。然后，将更新图案区域呈矩阵状地分割成分段区域。这样，构成更新样板。

图9(c)表示将在图7(b)的S201中检索出的参照分段区域Sr1、Sr2的位置相对于基准图案区域向上方(Y轴正方向)错开相同量，并将参照分段区域Sr3、Sr4的位置相对于基准图案区域向下方(Y轴负方向)错开相同量的情况。这种情况下，如图9(d)所示，把将基准图案区域的上边的二角分别向上方(Y轴正方向)位移参照分段区域Sr1、Sr2的Y轴方向的位移量后的位置、和将基准图案区域的下边的二角分别向下方(Y轴负方向)位移参照分段区域Sr3、Sr4的Y轴方向的位移量后的位置连结而得到的矩形形状的区域设定为更新图案区域。

然后，将基准样板的点图案适用于设定的更新图案区域。这种情况下，由于更新图案区域为将基准图案区域沿Y轴方向拉长的形状，因此将基准图案区域的点图案以沿Y轴方向均等地拉伸的方式分配给更新图案区域。然后，将更新图案区域呈矩阵状地分割成分段区域。在本实施方式中，更新样板的分段区域为与基准样板的分段区域相同的尺寸。因此，更新样板的分段区域的个数增加。这样构成更新样板。

图10(a)表示将在图7(b)的S201中检索出的参照分段区域Sr1、Sr2的位置相对于基准图案区域向下方(Y轴负方向)错开相同量，且将参照分段区域Sr3、Sr4的位置相对于基准图案区域向上方(Y轴正方向)错开相同量的情况。这种情况下，如图10(b)所示，把将基准图案区域的上边的二角分别向下方(Y轴负方向)位移参照分段区域Sr1、Sr2的Y轴方向的位移量后的位置、将基准图案区域的下边的二角分别向上方(Y轴正方向)位移参照分段区域Sr3、Sr4的Y轴方向的位移量后的位置连结而得到的矩形形状的区域设定为更新图案区域。

然后，将基准样板的点图案适用于设定的更新图案区域。这种情况下，由于更新图案区域为将基准图案区域沿Y轴方向收缩的形状，因此将基准图案区域的点图案以沿Y轴方向均等地收缩的方式分配给更新图案区域。然后，将更新图案区域呈矩阵状地分割成分段区域。在本实施方式中，更新样板的分段区域为与基准样板的分段区域相同的尺寸。因此，更新样板的分段区域的个数减少。这样构成更新样板。

图10(c)表示将在图7(b)的S201中检索出的Sr2的位置相对于基准图案区域向上方(Y轴正方向)错开，并将参照分段区域Sr4的位置相对于基准图案区域向下方(Y轴负方向)错开的情况。这种情况下，如图10(d)所示，将基准图案区域的右面的二角分别向上方(Y轴正方向)和下方(Y轴负方向)位移参照分段区域Sr2、Sr4的Y轴方向的位移量后的位置、基准图案区域的左面的二角连结而得到的矩形形状的区域设定为更新图案区域。这种情况下，更新图案区为梯形。

然后，将基准样板的点图案适用于设定的更新图案区域。这种情况下，由于更新图案区域为将基准图案区域沿Y轴方向拉长的形状，因此将基准图案区域的点图案以根据更新图案区域的Y轴方向的距离而沿Y轴方向拉伸的方式分配给更新图案区域。然后，将更新图案区域呈矩阵状地分割成分段区域。

在本实施方式中，在更新图案区域内设定最大的矩形区域，并将该区域呈矩阵状地分割成分段区域。这样构成更新样板。

另外，在图10(c)、(d)中，在更新图案区域内设定的最大的矩形区域为与基准图案区域相同的尺寸。并且，更新图案区域与基准图案区域的位置相同。进而，在本实施方式中，更新样板的分段区域为与基准样板的分段区域相同的尺寸，因此更新样板与基准样板的分段区域的个数相同。然而，在更新样板中，由于基准图案区域的点图案为呈梯形状拉长的点图案，因此各分段区域的点图案与基准样板的对应的分段区域的点图案不同。

另外，在图10(c)、(d)中，示出了更新图案区域为梯形的情况的一个例子，但更新图案区域为其它的形状的梯形的情况也与上述同样，在将基准样板的点图案适用于更新图案区域后，在更新图案区域内设定最大的矩形区域，并将该区域呈矩阵状地分割成分段区域来构成更新样板。

以上，根据本实施方式，基于在所述基准样板中设定的参照分段区域的实测时的位移，来更新所述基准样板，并利用更新后的样板(更新样板)来进行分段区域的检索，因此即使激光的点图案因DOE114的形状、位置及激光的波长等而变化，也能够适当地进行分段区域的检索。因此，能够适当地检测出到检测对象物体的距离。

另外，根据本实施方式，如图7(a)所示，在温度变化大的情况、分段区域的检索错误的比例大的情况等激光的点图案变化的可能性高的情况下，进行对基准样板的更新处理，因此能够有效地进行基准样板的更新。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，本发明丝毫不被上述实施方式限制，并且，本发明的实施方式在上述之外还能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，通过使基准图案区域仅向上下方向(Y轴方向)移动·变形，来构成更新图案区域。这是由于即使使基准图案区域在X轴方向上变形，通过更新样板也能够检索分段区域。即，在上述实施方式的更新样板中，分段区域的位置存在从适当位置向X轴方向错动的可能性。但是，由于为X轴方向的错动，因此当如上述那样在X轴方向上进行检索时，实测时的分段区域的位移位置不会成为错误而能够取得。这种情况下，取得的位移位置虽然可能产生从本来的位置错动的情况，但通常该错动不那么大。因此，距离信息的取得能够不太成为问题地进行。

然而，在将分段区域的位移位置的X轴方向的错动也消除的情况下，如图11所示，可以使基准图案区域在X轴方向上也变形来构成更新图案区域。图11(a)、(b)表示将基准图案区域在X轴方向上也扩张来构成更新图案区域的例子，图11(c)、(d)表示将基准图案区域在X轴方向上也缩小来构成更新图案区域的例子。

这种情况下，能够采用将基准图案区域以与Y轴方向同样的比例在X轴方向上扩张·缩小的方法。此外，也可以根据实测时检测出的温度，使基准图案区域在X轴方向上扩张·缩小来构成更新图案区域。这种情况下，将温度和X轴方向的扩张·缩小的比例建立对应而保存在存储器25中。即使更新图案区域相对于基准图案区域在Y轴方向上扩张·缩小，也能够适用这样的利用温度进行的调整。

另外，在上述实施方式中，即使更新图案区域相对于基准图案区域扩张·缩小，更新样板的分段区域的尺寸也与基准样板的分段区域的尺寸相同。也可以取代于此，而如图12所示那样，使更新样板的分段区域的个数与基准样板的分段区域的个数相同。图12(a)、(b)表示使基准图案区域在Y轴方向上扩张来构成更新图案区域的例子，图12(c)、(d)表示使基准图案区域在Y轴方向上缩小来构成更新图案区域的例子。这种情况下，更新样板的分段区域成为将基准样板的分段区域在Y轴方向上扩张·缩小后的形状。

另外，在上述实施方式中，使用基准样板的分段区域的一部分来作为参照分段区域Sr1～Sr4，也可以将与基准样板的分段区域不同的区域设定为参照分段区域。

另外，在上述实施方式中，参照分段区域Sr1～Sr4设定为基准图案区域的四角，参照分段区域除了这样设定为四角之外，还可以设定为在Y轴方向上分离的两个区域、在Y轴方向上分离且在Y轴方向上与上述两个区域不重叠的另外的两个区域。这样，与上述实施方式同样，不仅可以使基准图案区域在Y轴方向上移动，而且可以在Y轴方向上变形来构成更新图案区域。

另外，还可以如图13(a)所示，在基准图案区域的边部部分追加参照分段区域Sr5～Sr8来增加参照分段区域的设定个数。于是，能够使基准布局区域更细致地变形来设定更新图案区域。另外，也可以如图13(b)所示，在基准图案区域的中心追加参照分段区域Sr9。于是，能够以参照分段区域Sr9的位移位置为重心来设定更新图案区域。

另外，还可以如图13(c)所示，仅设置上下两个参照分段区域Sr10、Sr11。但是，这种情况下，虽然能够使基准图案区域在Y轴方向上移动、扩张或缩小来构成更新图案区域，但不能够像图10(c)、(d)那样使基准图案区域变形成梯形形状而构成更新图案区域。

另外，还可以如图13(d)所示，在基准图案区域的对角的两个角和中心设定三个参照分段区域Sr12、Sr13、Sr14。这种情况下，虽然也无法像图10(c)、(d)那样使基准图案区域变形成梯形形状来构成更新图案区域，但可以将参照分段区域Sr14的位移位置作为重心来设定更新图案区域。

另外，在上述实施方式中，如图4(b)所示，将各分段区域彼此不重叠地设定，但各分段区域也可以设定成与其上下的分段区域局部重叠。另外，各分段区域还可以设定成与其左右的分段区域局部重叠而排列成矩阵状。该情况的基准样板包括：与CMOS图像传感器124上的基准图案区域的位置相关的信息；基准图案区域所包含的全部像素的像素值；与分段区域的尺寸(纵横的宽度)相关的信息；与各分段区域在基准图案区域上的位置相关的信息。

另外，基准图案区域的形状除了如上述实施方式那样为长方形之外，还可以为正方形等其它的形状。另外，更新图案区域的形状也能够适当变更。

并且，在上述实施方式中，使用了CMOS图像传感器124来作为受光元件，但也可以代替于此而使用CCD图像传感器。

本发明的实施方式在权利要求书所示的技术的思想的范围内能够适当进行各种变更。

符号说明：

1    信息取得装置

11   投射光学系统

111  激光光源(光源)

112  准直透镜(投射光学系统)

113  光阑(投射光学系统)

114  DOE(投射光学系统)

115  温度传感器

124  CMOS图像传感器(受光元件)

21   CPU

21b  更新部

25   存储器(存储部)

Claims (6)

1.一种信息取得装置，利用光来取得目标区域的信息，其特征在于，

具有：

光源，其射出规定波段的光；

投射光学系统，其将从所述光源射出的光以规定的点图案朝向所述目标区域投射；

受光元件，其对从所述目标区域反射的反射光进行受光并输出信号；

存储部，其对在由所述受光元件所受光的所述光的基准图案中设定有多个基准分段区域的基准样板进行存储；

更新部，其对所述基准样板进行更新，

所述更新部根据在所述基准样板中设定的参照分段区域的实测时的位移，来更新所述基准样板。

2.根据权利要求1所述的信息取得装置，其特征在于，

所述更新部对所述基准图案和实测时由所述受光元件所受光的所述光的实测图案进行对照，根据在所述基准图案上设定的参照分段区域在所述实测图案上的位置来设定更新图案区域，将所述基准图案适用于设定的所述更新图案区域来设定更新图案，并在设定的更新图案上设定多个更新分段区域来构成更新样板。

3.根据权利要求2所述的信息取得装置，其特征在于，

通过根据与所述光源和所述受光元件的排列方向相垂直的方向上的所述受光元件上的所述参照分段区域的位移量，使所述基准图案的基准图案区域沿所述垂直的方向移动或变形来设定所述更新图案区域。

4.根据权利要求3所述的信息取得装置，其特征在于，

所述参照分段区域设定成在所述垂直的方向上离开的两个区域、以及在所述垂直的方向离开且在所述垂直的方向上与所述两个区域不重叠的另外两个区域。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的信息取得装置，其特征在于，

还具备对该信息取得装置内部的温度进行检测的温度传感器，

在由所述温度传感器检测出的温度的变化超过规定阈值时，所述更新部进行所述基准样板的更新。

6.一种物体检测装置，其具有权利要求1至5中任一项所述的信息取得装置。

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