CN102822622A - 物体检测装置及信息取得装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现装置的小型化，且同时能够抑制激光光源的温度变化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)具备发光装置(10)、受光装置(20)、具有导热性的基体板(300)。发光装置(10)具备：激光光源(110)；准直透镜(120)；衍射光学元件(140)；将激光朝向衍射光学元件(140)的方向反射的立起反射镜(130)；具有导热性的壳体(150)。立起反射镜(130)对激光的反射方向的相反侧的壳体(150)的侧面成为平面，以该平面配置在基体板(300)的上表面的方式将壳体(150)设置在基体板(300)上。从激光光源(110)产生的热量经由壳体(150)高效率地向基体板(300)传递。

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接受其反射光。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，通过受光元件接受具有点图案的激光的从目标区域的反射光。并且，根据点在受光元件上的受光位置，利用三角测量法，来检测到检测对象物体的各部分(检测对象物体上的各点的照射位置)的距离(例如，非专利文献1)。

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

发明要解决的课题

在上述物体检测装置中，作为用于投射点图案的激光的光学系统，使用激光光源、准直透镜、衍射光学元件。当将所述光学元件沿着投射方向排列配置时，投射方向上的光学系统的尺寸增大。除了这些光学元件之外，为了抑制温度变化引起的激光光源的波长变动，而配置珀耳帖元件等温度调节元件时，投射方向上的投射光学系统的尺寸进一步增大。然而，由于衍射光学元件的光学特性依赖于激光的波长，因此需要用于抑制激光光源的温度变化的结构。而且，当将激光光源原样保持为高温时，激光光源的寿命变短。

本发明为了解决这种问题而作出，目的在于提供一种实现装置的小型化，且能够抑制激光光源的温度变化的信息取得装置及搭载该信息取得装置的物体检测装置。

用于解决课题的手段

本发明的第一方式涉及一种信息取得装置。本方式的信息取得装置具备：发光装置，其向目标区域照射点图案的激光；受光装置，其与所述发光装置排列配置，并拍摄所述目标区域；支承板，其设置有所述发光装置和所述受光装置，且具有导热性。所述发光装置具备：激光光源；准直透镜，其将从所述激光光源射出的激光转换为平行光；衍射光学元件，其将被转换成所述平行光的激光转换成所述点图案的激光；反射镜，其将透过了所述准直透镜的所述激光朝向所述衍射光学元件的方向反射；壳体，其以将所述激光光源、所述准直透镜及所述反射镜排列成直线状的方式保持所述激光光源、所述准直透镜、所述反射镜及所述衍射光学元件，且具有导热性。所述发光装置中，所述反射镜对激光的反射方向的相反侧的所述壳体的侧面成为平面，以该平面配置在所述支承板的上表面的方式将所述壳体设置在所述支承板。

本发明的第二方式涉及一种物体检测装置。本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，能够提供一种实现装置的小型化，且同时能够抑制激光光源的温度变化的信息取得装置及搭载该信息取得装置的物体检测装置。

本发明的效果乃至意义通过以下所示的实施方式的说明变得更加清楚。但是，以下所示的实施方式只不过是实施本发明时的一个例示，本发明丝毫不被以下的实施方式限制。

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是表示实施方式所涉及的发光装置的分解立体图的图。

图5是表示实施方式所涉及的发光装置的结构的图。

图6是表示实施方式所涉及的信息取得装置的组装过程的图。

图7是表示实施方式所涉及的信息取得装置的组装过程的图。

图8是表示实施方式所涉及的信息取得装置的组装过程的图。

图9是表示实施方式所涉及的信息取得装置的结构和比较例所涉及的信息取得装置的结构的图。

图10是表示其它的变更例的信息取得装置的结构的图。

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、和信息处理装置2。电视机3由来自信息处理装置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图像传感器接受其反射光，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例如为电视机控制用的控制器、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机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为电视机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，并根据姿势向电视机3输出控制信号。在该情况下，使用者通过边看电视机3边进行规定的姿势，能够使电视机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机画面上的角色动作，从而使游戏的对战状况变化。这种情况下，使用者通过边看电视机3边进行规定的移动，能够体验到自身作为电视机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。在图2中，为了方便起见，而标注彼此正交的X-Y-Z轴，以表示与投射光学系统100和受光光学系统200相关的方向。

信息取得装置1具备投射光学系统100和受光光学系统20来作为光学部的构成。投射光学系统100和受光光学系统200以沿Z轴方向排列的方式配置在信息取得装置1中。

投射光学系统100具备激光光源110、准直透镜120、上升反射镜(立ち上げミラ一)130、衍射光学元件(DOE：Diffractive Optical Element)140。另外，受光光学系统200具备滤光片210、光阑220、摄像透镜230、和CMOS图像传感器240。此外，信息取得装置1具备CPU(CentralProcessing 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、存储器25来作为电路部的构成。

激光光源110向离开受光光学系统200的方向(Z轴正方向)输出波长为830nm左右的窄波段的激光。准直透镜120将从激光光源110射出的激光从平行光转换成略微扩展的光(以下，简称为“平行光”)。上升反射镜130使从准直透镜120侧入射的激光向朝着DOE140的方向(Y轴正方向)反射。

DOE140在入射面具有衍射图案。通过该衍射图案产生的衍射作用，向DOE140入射的激光被转换成点图案的激光而向目标区域照射。衍射图案例如为阶梯(step)型的衍射全息图以规定的图案形成的结构。衍射全息图以将通过准直透镜120成为平行光的激光转换成点图案的激光的方式来调整图案和间距。

DOE140使从上升反射镜130入射的激光成为呈放射状扩展的点图案的激光而向目标区域照射。点图案的各点的大小与向DOE140入射时的激光的光束尺寸对应。在DOE140未发生衍射的激光(0次光)透过DOE140而照原来那样直线前进。

另外，随后，参照图4至图8，对投射光学系统100的详细的结构进行说明。

从目标区域反射的激光经由滤光片210和光阑220向摄像透镜230入射。

滤光片210是使包括激光光源110的出射波长(830nm左右)的波段的光透过，且将可见光的波段截止的带通滤光片。光阑220以与摄像透镜230的F值一致的方式使来自外部的光收束。摄像透镜230使经由光阑220入射的光会聚在CMOS图像传感器240上。

CMOS图像传感器240接受由摄像透镜230会聚的光，并按像素将与受光量对应的信号(电荷)向摄像信号处理电路23输出。在此，CMOS图像传感器240实现信号的输出速度的高速化，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、距离运算部21b的功能，其中激光控制部21a用于控制激光光源110，距离运算部21b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110。摄像信号处理电路23对CMOS图像传感器240进行控制，从而按每行顺次取入由CMOS图像传感器240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，通过距离运算部21b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机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，但为了方便起见，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机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机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机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240中的激光的受光状态的图。另外，为了方便起见，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100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。DP光的光束中，利用因DOE140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DOE140的衍射作用形成的点图案来分布。

另外，在图3(a)中，为了方便起见，将DP光的光束划分成呈矩阵状排列的多个分段区域。在各分段区域中分布有固有的图案。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与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240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240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，为了方便起见，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21b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，来检测距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。

然而，DOE140的光学特性依赖于激光的波长。当激光光源110的温度变化时，激光的波长容易变化，伴随于此，激光的点图案也容易变化。如此，当点图案变化时，不能适当地进行点图案的对准。其结果是，对检测对象物体的距离的检测精度可能会下降。

这种情况下，作为激光光源的温度调整机构，可以使用珀耳帖元件等温度调节元件。然而，这样的话，由于珀耳帖元件自身的厚度、或为了使珀耳帖元件自身的发热散发，而需要增大散热板。

另外，当投射光学系统100沿着朝向目标区域的光的投射方向排列时，投射方向上的投射光学系统100的尺寸增大。另一方面，在投射光学系统100与受光光学系统200之间需要一定以上的间隔，以便于进行基于三角测量法的距离的测定。因此，如上所述当投射方向上的投射光学系统100的尺寸增大时，对应于投射光学系统100与受光光学系统200的间隔，信息取得装置1整体的外形变得大型化。

因此，在本实施方式中，配备了用于抑制信息处理装置1的大型化且有效地使激光光源110的热量散发的结构。

图4是表示本实施方式所涉及的发光装置10的构成例的分解立体图。发光装置10是将图2中的投射光学系统100与其它部件一起单元化而得到的装置。另外，在图4(a)中示出了图2所示的X-Y-Z轴，并示出了前后左右上下的方向。上下方向与Y轴方向平行，左右方向与X轴方向平行，前后方向与Z轴方向平行。

参照图4(a)，发光装置10除了具备上述的激光光源110、准直透镜120、上升反射镜130、DOE140以外，还具备激光支架111、透镜支架121、DOE支架141、壳体150、压紧弹簧160。

如图所示，激光光源110具有基体110a和CAN110b。基体110a在主视下具备外周被局部切除的圆形的轮廓。另外，准直透镜120包括：具有圆柱状的外周面的大径部120a；直径比大径部小的小径部120b。

激光支架111在主视下具有正方形的轮廓，由在中央形成有圆形的开口111a的框构件构成。开口111a形成为沿前后方向贯通激光支架111，且在同轴上排列有直径不同的圆柱状的两个孔的结构。开口111a的前方的孔的直径比后方的孔的直径大，在直径变化的边界形成有环状的台阶。开口111a的前方的孔的直径比激光光源110的基体110a的直径稍大。通过从前侧将基体110a嵌入到开口111a，直到激光光源110的基体110a的后表面与开口111a内的台阶抵接为止，从而将激光光源110相对于激光支架111定位。在该状态下，向基体110a的外周的切口注入粘接材料，来将激光光源110粘接固定于激光支架111。

另外，激光支架111由导热率高的物质形成。例如，激光支架111由121W/(m·K)这样的导热率高的锌等物质形成，通过通常的压力(die cast)铸造制造。

如图4(b)所示，在激光支架111的背面的外周部形成有比其他的部分高出一段的4个台阶部111b。4个台阶部111b为相同高度、相同形状。4个台阶部111b的高度方向的端面均与X-Y平面平行。如后所述，在使台阶部111b与壳体150的外侧面抵接的状态下，通过使激光支架111沿着X-Y平面的面内方向位移，来调整激光源110的位置。此时，由于台阶部111b与壳体150的外侧面之间的接触面积小，因此能顺畅地进行激光支架111的位移。

返回图4(a)，透镜支架121在主视下具有大致圆形的轮廓，由在中央形成有开口121a的框构件构成。开口121a形成为沿前后方向贯通透镜支架121，且在同轴上排列有直径不同的圆柱状的两个孔的结构。开口121a的前方的孔的直径比后方的孔的直径大，在直径变化的边界形成有环状的台阶。开口121a的前方的孔的直径比准直透镜120的大径部120a的直径稍大。通过从前侧将大径部120a嵌入到开口121a，直到准直透镜120的大径部120a的后表面与开口121a内的台阶抵接为止，从而将准直透镜120相对于透镜支架121定位。在该状态下，将准直透镜120粘接固于透镜支架121。

在透镜支架121的上表面形成有沿前后延伸的凹部121c。在凹部121c中形成有沿前后延伸的凸部121d。在透镜支架121的侧面分别形成有将准直透镜120和透镜支架121粘接固定时用于使粘接剂流入的两个槽121b。

在透镜支架121的下侧面形成有沿左右方向(X轴方向)呈直线状地延伸的矩形形状的槽121e(参照图5(b))。该槽121e在将透镜支架121的位置沿前后方向(Z轴方向)调整时使用。另外，透镜支架121的周向上的凸部121d的中心与槽121e的中心处于彼此错开180度的状态。因此，当凸部121d朝向正上方时，槽121e朝向正下方。

DOE支架141在下表面形成有用于安装DOE140的阶梯部(未图示)。另外，在DOE支架141的中央形成有用于将激光向目标区域引导的开口141a。DOE140从DOE支架141的下方嵌入到DOE支架141中，并被粘接固定。另外，在DOE支架141的左右的端部形成有用于将DOE支架141固定于壳体150的阶梯部141b。

壳体150由俯视下为长方形的轮廓的有底的框构件构成。壳体150除了螺纹孔150i的形状之外，形成为相对于与Y-Z平面平行的面为左右对称的形状。

壳体150由导热率高的物质形成。例如，壳体150由具有121W/(m·K)的导热率的锌或具有157W/(m·K)的导热率的镁等高导热率的物质形成，通过通常的压力铸造制造。另外，锌与镁相比，虽然导热性稍差，但能够抑制制造成本。根据状况，而在壳体150应用最佳的物质。

如图所示，在壳体150的内部后侧形成有向YZ平面的面内方向倾斜了45°的反射镜安装部150a。上升反射镜130安装并粘接固定在反射镜安装部150a上。并且，在壳体150的前方的侧面形成有U字型的开口150b。开150b的左右方向的宽度比激光光源110的CAN110b的直径大。

在壳体150的底面形成有用于将Z轴调整用夹具(未图示)向透镜支架121的槽121e引导的孔150c(参照图5(b))。孔150c的直径比透镜支架121的槽121e的Z轴方向的宽度大。在壳体150的沿左右方向排列的两个侧面上分别形成有用于使UV粘接剂流入到壳体150的内部的两个孔150e。

另外，在壳体150的沿左右方向排列的两个内侧面的下端形成有彼此面对的一对倾斜面150d。两个倾斜面150d分别相对于与X-Z平面平行的面而向下方倾斜相同的角度。当在两个倾斜面150d上载置透镜支架121时，透镜支架121在X轴方向(左右方向)上被限制位移。

在壳体150的上表面形成有用于安装DOE支架141的阶梯部150f和四个螺纹孔150g。Z轴方向上的阶梯部150f的宽度比DOE支架141的左右的阶梯部141b的宽度稍大。在壳体150的沿左右方向排列的两个外侧面的下端形成有向壳体150的外侧方向突出的两个凸缘部150h。在两个凸缘部150h上分别形成有用于将壳体150固定在后述的基体板300上的螺纹孔150i。

压紧弹簧160为具有弹性的板簧，在中央具有低出一级的阶梯部160a。压紧弹簧160具有左右对称的形状。在压紧弹簧160上形成有用于将压紧弹簧160从上部固定于壳体150的四个螺纹孔160b。

在发光装置10的组装时，首先，将上升反射镜130安装到壳体150内的反射镜安装部150a。由此，将上升反射镜130以相对于X-Z平面向Y-Z平面的面内方向具有45度的倾斜的方式设置在壳体150内。

接着，将安装有准直透镜120的透镜支架121以槽121e与孔150c对合的方式载置在一对倾斜面150d上，并收容在壳体150的内部。此时，通过以使凸部121d朝向正上方的方式将透镜支架121载置在倾斜面150d上，从而能够使槽121e与孔150c对齐。

并且，以使压紧弹簧160的四个螺纹孔160b与壳体150的四个螺纹孔150g对合的方式使压紧弹簧160与壳体150的上部相抵。在该状态下，从上方经由四个螺纹孔160b将四个金属制的螺钉161螺入到四个螺纹孔150g中。此时，透镜支架121的凸部121d被压紧弹簧160的阶梯部160a向下方压紧。由此，透镜支架121在压紧弹簧160的作用下被压紧于壳体150的倾斜面150d，被暂时固定，从而在X轴方向(左右方向)、Y轴方向(上下方向)上不会移动。

另外，当压紧弹簧160安装于壳体150时，凸部121d位于阶梯部160a的正中，压紧弹簧160以阶梯部160a为中心且左右均等地弯曲。因此，透镜支架121在周向上不易发生位置错动。而且，凸部121d从阶梯部160a的正中偏离时，只要以将凸部121d作为记号并将凸部121d定位于阶梯部160a的正中的方式使透镜支架121沿着周向旋转即可。由此，能够使槽121e与孔150c对齐(参照图5(b))。

当这样将透镜支架121暂时固定于壳体150时，在透镜支架121与壳体150的内侧面之间存在规定的间隙，从而透镜支架121能够在Z轴方向(前后方向)上移动。

接着，以将激光光源110的CAN110b插入到壳体150的U字型的开口150b的方式使激光支架111的后表面与壳体150的外侧面相抵。此时，与壳体150抵接的是该图(b)所示的激光支架111的阶梯部111b中的除了上侧的阶梯部111b之外的3个阶梯部111b。在激光光源110的CAN110b与壳体150的开口150b之间存在规定的间隙，从而激光光源110能够在XY轴方向(上下左右方向)上移动。

在该状态下，通过XY轴调整用夹具(未图示)将激光支架111向壳体150压紧，并同时使激光光源110在XY轴方向(上下左右方向)上位移，来进行XY轴方向(上下左右方向)的位置调整。由此，使激光光源110的光轴与准直透镜120的光轴对齐。并且，经由在壳体150的下部形成的孔150c，使Z轴调整用夹具(未图示)与透镜支架121的槽121e卡合，来进行透镜支架121的Z轴方向(前后方向)的位置调整。由此，准直透镜120的焦点位置相对于激光光源110的发光点被适当地定位。

通过以上的位置调整，在目标区域能够得到所期望的点图案。

在这样进行位置调整后，向激光支架111的左右的两个侧面与壳体150的侧面的边界以左右均等的方式添加UV粘接剂。在添加了UV粘接剂后，再次确认激光的光轴的错动，若没有问题，则向UV粘接剂照射紫外线，从而将激光支架111粘接固定在壳体150上。另外，在激光的光轴的错动的确认中存在问题的情况下，再次对激光支架111进行微调整，之后向UV粘接剂照射紫外线，将激光支架111粘接固定在壳体150上。

并且，经由在壳体150的左右的侧面形成的孔150e，向透镜支架121与壳体150内部的倾斜面150d彼此抵接的位置以左右均等的方式添加UV粘接剂。在添加了UV粘接剂后，再次确认激光光源110与准直透镜120的位置关系，若没有问题，则向UV粘接剂照射紫外线，从而将透镜支架121粘接固定在壳体150上。另外，在激光光源110与准直透镜120的位置关系的确认中存在问题的情况下，再次对透镜支架121进行微调整，之后向UV粘接剂照射紫外线，将透镜支架121粘接固定在壳体150上。

这样，在激光光源110和准直透镜120相对于壳体150的设置完成后，将安装有DOE140的DOE支架141的阶梯部141b嵌入壳体150的阶梯部150f，将DOE支架141固接于壳体150。这样，如图5(a)所示，完成发光装置10的组装。图5(a)是从上方观察发光装置10的立体图，图5(b)是从下方观察发光装置10的立体图。

在本实施方式中，如上所述，由于以使从激光光源110射出的激光的光路弯折的方式构成投射光学系统100，因此发光装置10的朝向目标区域的Y轴方向的高度降低，Z轴方向的长度变大。由此，壳体150的外侧面中的、底面的表面积最大。即，壳体150中，上升反射镜130对激光的反射方向的相反侧的侧面的面积最大。

图6至图8是表示信息取得装置1的组装过程的立体图。另外，为了方便起见，将受光装置20的组装过程和受光装置20向基体板300的安装过程省略图示。受光装置20是将图2中的受光光学系统200与其它部件一起单元化而得到的装置。

在图6中，300是支承发光装置10和受光装置20的基体板。

在基体板300上配置有发光装置10和受光装置20。如图所示，基体板300具有长方形的板状的形状。并且，基体板300由具有16.7～20.9W/(m·K)的导热率且抗弯曲性优良的不锈钢等构成。

在基体板300上形成有用于将发光装置10固定于基体板300上的两个螺纹孔300a。并且，在基体板300上形成有决定发光装置10的设置位置的阶梯部301。发光装置10的设置位置预先设置成使发光装置10的发光中心与受光装置20的受光中心彼此在Z轴方向上排列。

另外，发光装置10与受光装置20的设置间隔根据信息取得装置1与目标区域的基准面的距离来设定。基准面根据以离开何种程度的目标物作为检测对象，而使其与信息取得装置1的距离变化。到检测对象的目标物的距离越近，发光装置10与受光装置20的设置间隔越窄。相反，到检测对象的目标物的距离越远，发光装置10与受光装置20的设置间隔越宽。

这样，基体板300的大小在发光装置10与受光装置20的排列方向上变宽。在本实施方式中，将这样宽的面积的基体板300作为用于使从发光装置10发出的热量散发的散热器(heat sink)来使用，从而抑制激光光源110的温度上升。

另外，在基体板300的与壳体150的底面接触的部分(图中点线部)上涂敷有散热树脂300b，来提高壳体150与基体板300的密接性。散热树脂300b含有导热性树脂和金属粉，具有3～4W/(m·K)的导热率。另外，与通常使用于支架等的PPS树脂的导热率为0.4W/(m·K)左右的情况相比可知，基体板300的不锈钢和散热树脂300b具有充分大的导热率。

在基体板300的中央下部形成有用于将激光光源110的配线向基体板300的背部取出的孔302。另外，在基体板300的受光装置20的设置位置的下部形成有用于使受光装置20的连接器202向基体板300的背部露出的开口303。并且，如图所示，在基体板300上形成有凸缘部(鍔部)304，在凸缘部304上形成有用于将后述的罩400向基体板300固定的螺纹孔304a。

如图2所示，受光装置20具备滤光片210、光阑220、摄像透镜230、以及CMOS图像传感器240。受光装置20通过基板固定部201固定于基体板300上。受光装置20的连接器202经由在基体板300上形成的开口303而在基体板300的背面露出。

发光装置10以壳体150的侧面与基体板300的阶梯部301抵接的方式配置。通过涂敷在基体板300的表面上的散热树脂300b，使发光装置10的壳体150的底面与基体板300密接。在该状态下，两个螺纹孔300a与两个螺纹孔150i对合，两个金属制的螺钉305分别与螺纹孔150i和螺纹孔300a螺纹连接。另外，螺钉305由不锈钢等导热率高的金属构成。由此，将发光装置10固接于基体板300。

这样，组装图7所示的结构体。如此，发光装置10中，通过散热树脂300b，壳体150的底面与基体板300的表面密接并进行热耦合。另外，壳体150通过金属制的螺钉305，固定于基体板300，因此壳体150也经由螺钉305而与基体板300热耦合。

此外，激光支架111由于固定在壳体150的外侧面，因此激光支架111与壳体150热。

因此，因激光源110的发光而产生的热量经由激光支架111及壳体150，由螺钉305及散热树脂300b向基体板300传递。这样，传递给基体板300的热量从基体板300的表面散热到外气中。

在本实施方式中，壳体150的发光装置10沿着基体板300的表面(XZ平面)为大尺寸，因此壳体150的底面与基体板300的表面接触的表面积大。不同的物质间的传热量与所接触的表面积的大小成比例地增大。因此，从壳体150向基体板300传递的热量也变大。

另外，成为热的传递路径的、激光支架111、壳体150、螺钉305、散热树脂300b分别由高导热性的物质构成。由此，发光装置10能够将通过激光源110的发光而产生的热量高效率地向基体板300传递，由此，能得到充分的散热效果。

组装图7所示的结构体之后，在该结构体上安装罩400(图8)。此时，基体板300的螺纹孔304a与罩400的螺纹孔400a对合，罩400螺纹紧固于基体板300。由此，完成图8所示的结构体的组装。图8(a)是从前面观察该结构体而得到的立体图，图8(b)是从背面观察该结构体而得到的立体图。

在罩400的前表面形成有用于将从发光装置10射出的光向目标物引导的投射窗401、和用于将来自目标物的反射光向受光装置20引导的受光窗402。在基体板300的背面还设置有电路基板500(未图示)。激光光源110经由在基体板300的背部形成的孔302而与该电路基板500连接。另外，电路基板500经由在基体板300的背部形成的开口303，与受光装置20的连接器202连接。在电路基板500上安装有图2所示的CPU21、激光驱动电路22等信息取得装置1的电路部。

图9是用于说明本实施方式所涉及的发光装置10的散热特性和比较例的散热特性的示意图。

参照图9(a)，如上所述，本实施方式的激光光源110朝向Z轴方向设置。从激光光源110射出的激光通过准直透镜120形成为平行光，并通过上升反射镜130，朝向DOE140反射。因此，激光光源110、准直透镜120、上升反射镜130的排列方向(Z轴方向)的长度变长，朝向目标区域的方向(Y轴方向)的高度H低。由此，壳体150的底面的与基体板300的表面接触的表面积S大。

图9(b)作为比较例，示出了未将激光光源110朝向Z轴方向设置，而将投射光学系统100沿着朝向目标区域的方向(Y轴方向)排列时的结构例。这种情况下，壳体150的与基体板300接触的表面积S0减小，因此在壳体150与基体板300之间配置珀耳帖元件170。另外，对于与本实施方式同样的结构的部分，向各构件标注与本实施方式相同的编号。

珀耳帖元件170将利用电极电连结的n型/p型热电半导体170c由陶瓷绝缘基板170a和陶瓷绝缘基板170b夹持并保持。珀耳帖元件170通过使电流流过n型/p型热电半导体170c，而从与壳体150抵接的陶瓷绝缘基板170a来吸收激光光源110产生的热量，具有向另一方的陶瓷绝缘基板170b传递热量的作用。由此，珀耳帖元件170经由兼作为散热器的基体板300，将激光光源110产生的热量向外部散热。

然而，对于珀耳帖元件170，为了使热量从陶瓷绝缘基板170a向陶瓷绝缘基板170b移动，珀耳帖元件170自身发热。因此，作为发光装置10整体的散热量增大，在兼作为散热器的基体板300中，可能会产生无法顺畅地散热的情况。这种情况下，如该图(b)所示，需要使基体板300的大小W₀大于本实施方式的基体板300的大小W。

另外，为了使激光光源110产生的热量有效地移动，如图所示，需要在壳体150的下部配置珀耳帖元件170，此外，由于全部的投射光学系统100沿着激光的光轴方向排列，因此比较例的投射光学系统100的朝向目标区域的方向(Y轴方向)的高度H0比本实施方式的投射光学系统100的高度H高出很多。

另外，投射光学系统100的发光中心与受光光学系统200的受光中心的位置需要沿着Z轴方向排列，因此对应于投射光学系统100的高度H0，而使得受光光学系统200的高度h0也增大。

在比较例中，与壳体150的底面抵接的珀耳帖元件170的陶瓷绝缘基板170a、170b的导热率通常大于本实施方式中的与壳体150抵接的不锈钢的基体板300的导热率16.7～20.9W/(m·K)。然而，在本实施方式中，壳体150的底面与基体板300抵接的表面积S远大于比较例的壳体150与珀耳帖元件170的陶瓷绝缘基板170a接触的表面积S0。当接触的表面积变大时，不同的物质间的传热量也成比例地变大。因此，在本实施方式中，即便不配置珀耳帖元件170，也能得到充分的散热效果。

以上，根据本实施方式，从激光光源110到上升反射镜130为止的光学系统平行于基体板300的表面而排列设置，因此收容投射光学系统100的壳体150的朝向目标区域的方向的高度降低，且与兼作为散热器的基体板300的表面接触的壳体150的底面的表面积变大。由此，能够实现发光装置10的薄型化，且能得到充分的散热特性。

另外，根据本实施方式，作为从激光光源110产生的热量的传递路径的激光支架111、壳体150、螺钉305分别由高导热性的物质构成，因此能够高效率地将因激光光源110的发光而产生的热量向基体板300传递。

另外，根据本实施方式，例如图5(a)所示，以壳体150的侧面与激光支架111的侧面重合的方式将激光支架111安装于壳体150，因此经由所述重合的部分将激光光源110的热量向壳体150传递。由此，能够提高对激光光源110的散热效果。

另外，根据本实施方式，即便未配置珀耳帖元件等温度调节元件，也能得到充分的散热特性，因此能够减少作用于基体板300的总散热量，即使基体板300比较小也能适当地进行散热。

另外，根据本实施方式，在朝向目标区域的方向上，能够实现发光装置10的薄型化，因此受光装置20也能实现薄型化。

另外，根据本实施方式，通过将基体板300兼用作散热器，能够削减部件个数。

另外，根据本实施方式，基体板300由具有抗弯曲性及高导热性的物质构成，因此能够实现基体板的薄型化，且能够高效率地对传递来的热量进行散热。

此外，根据本实施方式，由于在壳体150与基体板300之间涂敷高导热性的散热树脂300b，因此壳体150与基体板300彼此密接而热耦合。由此，能够高效率地从壳体150向基体板300传递热量。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并未受到上述实施方式的任何限制，而且，本发明的实施方式除了上述之外也能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，作为激光支架111、壳体150的原料，使用了具有高导热性的锌、镁等金属，但在上述实施方式中，能够增大与散热器相接的表面积，具有高散热特性，因此也可以使用导热率为20～30W/(m·K)左右的散热PPS树脂。散热PPS树脂是在PPS树脂中包含金属粒而提高了散热特性的树脂。比较通常的PPS树脂的导热率为0.4W/(m·K)左右的情况、不锈钢的导热率为16.7～20·9W/(m·K)左右的情况可知，散热PPS树脂具有非常高的散热特性。由此，与上述实施方式相比，能够实现发光装置10的制造成本的削减。

另外，上述实施方式所示的激光支架111、壳体150、基体板300等的原料是例示，也可以是上述实施方式所示的以外的原料或通过复合的合金等构成上述原料。例如，壳体150除了锌和镁之外，也可以使用导热率为237W/(m·K)的铝。与上述实施方式中使用的锌和镁相比，铝的铸造精度差，需要二次加工，但导热率高且成本低。而且，基体板300除了不锈钢之外，也可以使用导热率为398W/(m·K)的铜。与不锈钢相比，铜的抗弯曲性差，因此需要增加基体板300的厚度，但由于导热率高，因此能够得到更好的散热特性。

另外，在上述实施方式中，激光光源110设置在比投射窗140更接近受光装置20的位置，但也可以如图10(a)所示，将激光光源110设置在比投射窗140从受光装置20更加离开的位置，还可以如图10(b)所示，设置在发光装置10与受光装置20的排列方向和激光光源110的光轴正交的位置。如图10(a)、(b)所示，若将激光光源110设置在基体板300的周缘附近，则来自激光光源110的热量容易散热，热量不易停滞在信息取得装置1内部。但是，在图10(a)、(b)的情况下，与上述实施方式相比，基体板300的尺寸在Z轴方向或X轴方向上变大。

另外，当目标区域的基准面接近时，发光装置10与受光装置20的间隔变短，因此在发光装置10与受光装置20之间难以配置激光光源110。这种情况下，可以如图10(a)、(b)那样配置激光光源110。当目标区域的基准面处于十分远的位置时，在发光装置10与受光装置20之间能够确保充分的空间，因此如上述实施方式那样，通过将激光光源110配置在接近受光装置20的位置，能够减小基体板300的大小。

如此，若DOE140(投射中心)与受光装置20(受光中心)的相对位置不变，则根据状况，激光光源110在基体板300的表面上的水平的面内方向，可以朝向任何方向设置。

另外，在上述实施方式中，仅激光支架111的阶梯部111b与壳体150的外侧面抵接，但也可以不设置阶梯部111b，而使激光支架111直接与壳体150的外侧面抵接。由此，与上述实施方式相比，能够高效率地将激光支架111产生的热量向壳体150传递。而且，在激光支架111与壳体150的外侧面之间也可以夹设散热树脂。此外，也可以不设置激光支架111，而在壳体150内直接收容激光光源110。

另外，在上述实施方式中，使用了与激光光源111的光轴垂直及水平的面内方向的截面为长方形的立方体形状的壳体150，但也可以使用截面为梯形的立方体形状的壳体或截面为多边形的立方体形状的壳体。这种情况下，通过使壳体的表面积最大的面与基体板300抵接，而能够与上述实施方式同样地使来自激光光源111的热量高效率地散热。

另外，在上述实施方式中，为了将朝向Z轴方向射出的激光向目标区域的方向反射，而使用了上升反射镜130，但也可以取代上升反射镜130，而使用使入射的光的一部分反射的偏光光束分离器或漏光反射镜。

另外，在上述实施方式中，使用CMOS图像传感器240作为受光元件，但也可以代替于此而使用CCD图像传感器。并且，受光光学系统200的结构也能够适当变更。另外，信息取得装置1和信息处理装置2可以一体化，或者信息取得装置1和信息处理装置2也可以与电视机、游戏机、个人计算机一体化。

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

10...发光装置

20...受光装置

110...激光光源

111...激光支架

120...准直透镜

130...上升反射镜(反射镜)

140...DOE(衍射光学元件)

150...壳体

300...基体板(支承板)

300b...散热树脂

Claims (6)

1.一种信息取得装置，其特征在于，

具备：

发光装置，其向目标区域照射点图案的激光；

受光装置，其与所述发光装置排列配置，并对所述目标区域进行摄像；

支承板，其设置有所述发光装置和所述受光装置，且具有导热性，

所述发光装置具备：

激光光源；

准直透镜，其将从所述激光光源射出的激光转换为平行光；

衍射光学元件，其将被转换成所述平行光的激光转换成所述点图案的激光；

反射镜，其将透过了所述准直透镜的所述激光朝向所述衍射光学元件的方向反射；以及

壳体，其以将所述激光光源、所述准直透镜及所述反射镜排列成直线状的方式保持所述激光光源、所述准直透镜、所述反射镜及所述衍射光学元件，且具有导热性，

所述反射镜对激光的反射方向的相反侧的所述壳体的侧面成为平面，以该平面配置在所述支承板的上表面的方式将所述壳体设置在所述支承板上。

2.根据权利要求1所述的信息取得装置，其特征在于，

在对所述壳体的所述平面进行设置的所述支承板的上表面涂敷散热树脂。

3.根据权利要求1或2所述的信息取得装置，其特征在于，

所述壳体是为了收容所述激光光源、所述准直透镜及所述反射镜而上部敞开的框体，该框体的下表面设置在所述支承板的上表面。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的信息取得装置，其特征在于，

所述激光光源经由具有导热性的激光支架而安装于所述壳体，以所述壳体的侧面与所述激光支架的侧面重合的方式将所述激光支架安装于所述壳体。

5.根据权利要求4所述的信息取得装置，其特征在于，

以所述激光光源比所述反射镜更靠近所述受光装置的方式将所述壳体设置于所述支承板。

6.一种物体检测装置，其具有权利要求1～5中任一项所述的信息取得装置。

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