JP2013011511A - Object detection device and information acquisition device - Google Patents

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勝美 楳田
Yoichiro Goto
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an information acquisition device capable of performing proper control of a light amount of a laser source by using a spectroscopic element with high reproductivity of a transmission factor and an object detection device having the information acquisition device.SOLUTION: The information acquisition device 1 includes a light-emitting device 10 and a light-receiving device 20. The light-emitting device 10 includes a laser source 110, a collimator lens 120, a leakage mirror 130, a DOE 140 for converting a laser beam reflected by the leakage mirror 130 into a laser beam having a dot pattern, a FMD 160 for receiving the laser beams having passed through the leakage mirror 130 and outputting a detection signal corresponding to the received light amount, a filter 150 arranged between the leakage mirror 130 and the FMD 160 for attenuating the light amount of the laser beam having passed through the leakage mirror 130 and an APC control part 21b for controlling an emitted light amount of the laser source 110 on the basis of the detection signal of the FMD 160.

Description

本発明は、目標領域に光を投射したときの反射光の状態に基づいて目標領域内の物体を検出する物体検出装置および当該物体検出装置に用いて好適な情報取得装置に関する。   The present invention relates to an object detection apparatus that detects an object in a target area based on the state of reflected light when light is projected onto the target area, and an information acquisition apparatus suitable for use in the object detection apparatus.

従来、光を用いた物体検出装置が種々の分野で開発されている。いわゆる距離画像センサを用いた物体検出装置では、2次元平面上の平面的な画像のみならず、検出対象物体の奥行き方向の形状や動きを検出することができる。かかる物体検出装置では、レーザ光源やLED(Light Emitting Diode)から、予め決められた波長帯域の光が目標領域に投射され、その反射光がCMOSイメージセンサ等の受光素子により受光される。距離画像センサとして、種々のタイプのものが知られている。   Conventionally, object detection devices using light have been developed in various fields. An object detection apparatus using a so-called distance image sensor can detect not only a planar image on a two-dimensional plane but also the shape and movement of the detection target object in the depth direction. In such an object detection apparatus, light in a predetermined wavelength band is projected from a laser light source or an LED (Light Emitting Diode) onto a target area, and the reflected light is received by a light receiving element such as a CMOS image sensor. Various types of distance image sensors are known.

所定のドットパターンを持つレーザ光を目標領域に照射するタイプの距離画像センサでは、ドットパターンを持つレーザ光の目標領域からの反射光が受光素子によって受光される。そして、ドットの受光素子上の受光位置に基づいて、三角測量法を用いて、検出対象物体の各部(検出対象物体上の各ドットの照射位置)までの距離が検出される(たとえば、非特許文献1)。   In a distance image sensor of a type that irradiates a target region with laser light having a predetermined dot pattern, reflected light from the target region of laser light having a dot pattern is received by a light receiving element. Based on the light receiving position of the dot on the light receiving element, the distance to each part of the detection target object (irradiation position of each dot on the detection target object) is detected using triangulation (for example, non-patent) Reference 1).

第19回日本ロボット学会学術講演会(2001年9月18−20日)予稿集、P1279−128019th Annual Conference of the Robotics Society of Japan (September 18-20, 2001) Proceedings, P1279-1280

上記構成の物体検出装置では、ドットパターンのレーザ光を投射するための光学系として、レーザ光源と、コリメータレンズと、回折光学素子が用いられる。レーザ光源は、発熱や経年劣化により、出射光量が変化するため、レーザ光の出力をモニタし、所望の光出力レベルが得られるようにAPC(Auto Power Control)制御を行う必要がある。   In the object detection apparatus having the above configuration, a laser light source, a collimator lens, and a diffractive optical element are used as an optical system for projecting a dot pattern laser beam. Since the laser light source changes the amount of emitted light due to heat generation or aging deterioration, it is necessary to monitor the output of the laser light and perform APC (Auto Power Control) control so as to obtain a desired light output level.

APC制御を行う手法として、レーザ光の出射方向に分光素子を設け、レーザ光の一部を透過して光検出器に導光する、いわゆるフロントモニタ方式の構成が用いられ得る。上記構成の物体検出装置では、遠方の目標領域にドットパターンのレーザ光を投射するために、高出力のレーザ光源が用いられる。この場合、分光素子の透過率が十分に小さくないと、光検出器の検出信号が飽和し、APC制御に悪影響をおよぼす惧れがある。しかし、製造上、透過率が非常に低い分光素子を再現性よく製造するのは困難である。   As a method for performing APC control, a so-called front monitor configuration in which a spectroscopic element is provided in the laser beam emission direction and a part of the laser beam is transmitted and guided to the photodetector can be used. In the object detection device having the above-described configuration, a high-power laser light source is used to project a laser beam having a dot pattern onto a far target region. In this case, if the transmittance of the spectroscopic element is not sufficiently small, the detection signal of the photodetector is saturated, which may adversely affect APC control. However, it is difficult to manufacture a spectroscopic element having a very low transmittance with good reproducibility.

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、透過率の再現性が高い分光素子を用いながら、適正にレーザ光源の光量制御が可能な情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and includes an information acquisition apparatus capable of appropriately controlling the light amount of a laser light source while using a spectroscopic element having high reproducibility of transmittance, and the information acquisition apparatus. An object of the present invention is to provide an object detection device.

本発明の第1の態様は、光を用いて目標領域の情報を取得する情報取得装置に関する。本態様に係る情報取得装置は、目標領域に所定のドットパターンでレーザ光を投射する発光装置と、前記発光装置に対して所定の距離だけ横方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域を撮像する受光装置と、を備える。前記発光装置は、所定の波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリ
メータレンズと、前記コリメータレンズを透過した前記レーザ光を分岐させる分光素子と、前記分光素子によって分光された第1のレーザ光を目標領域において所定のドットパターンを有するレーザ光に変換して前記目標領域に投射する回折光学素子と、前記分光素子によって分光された第2のレーザ光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する光検出器と、前記分光素子と前記光検出器との間に配置され、前記光検出器に到達する前記第2のレーザ光の光量を減衰させる光量調節部材と、前記光検出器の前記検出信号に基づいて、前記レーザ光源の発光量を制御するレーザ制御部と、を有する。
A 1st aspect of this invention is related with the information acquisition apparatus which acquires the information of a target area | region using light. The information acquisition device according to the present aspect is arranged so that a light emitting device that projects a laser beam with a predetermined dot pattern on a target area, and arranged side by side by a predetermined distance from the light emitting device, the target area And a light receiving device for imaging. The light emitting device includes: a laser light source that emits laser light having a predetermined wavelength; a collimator lens that converts the laser light emitted from the laser light source into parallel light; and a spectroscopic device that branches the laser light that has passed through the collimator lens. An element, a diffractive optical element that converts the first laser light dispersed by the spectroscopic element into laser light having a predetermined dot pattern in the target area, and projects the laser light on the target area; A photodetector that receives two laser beams and outputs a detection signal corresponding to the amount of received light; and the second laser that is disposed between the spectroscopic element and the photodetector and reaches the photodetector. A light amount adjusting member that attenuates the amount of light; and a laser control unit that controls the light emission amount of the laser light source based on the detection signal of the photodetector.

本発明の第2の態様は、物体検出装置に関する。本態様に係る物体検出装置は、上記第1の態様に係る情報取得装置を有する。   A 2nd aspect of this invention is related with an object detection apparatus. The object detection apparatus according to this aspect includes the information acquisition apparatus according to the first aspect.

本発明によれば、透過率の再現性が高い分光素子を用いながら、適正にレーザ光源の光量制御が可能な情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the information acquisition apparatus which can control the light quantity of a laser light source appropriately, and the object detection apparatus carrying this can be provided, using the spectroscopic element with high reproducibility of the transmittance | permeability.

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態により何ら制限されるものではない。   The effects and significance of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments. However, the embodiment described below is merely an example when the present invention is implemented, and the present invention is not limited to the following embodiment.

実施の形態に係る物体検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the object detection apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る情報取得装置と情報処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the information acquisition apparatus and information processing apparatus which concern on embodiment. 実施の形態に係る目標領域に対するレーザ光の照射状態とイメージセンサ上のレーザ光の受光状態を示す図である。It is a figure which shows the irradiation state of the laser beam with respect to the target area | region which concerns on embodiment, and the light reception state of the laser beam on an image sensor. 実施の形態に係る発光装置の分解斜視図を示す図である。It is a figure which shows the disassembled perspective view of the light-emitting device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る情報取得装置の組立過程を示す図である。It is a figure which shows the assembly process of the information acquisition apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る情報取得装置の組立過程を示す図である。It is a figure which shows the assembly process of the information acquisition apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る情報取得装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the information acquisition apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る情報取得装置のAPC制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows APC control of the information acquisition apparatus which concerns on embodiment. 他の変更例の情報取得装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the information acquisition apparatus of another modification.

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態には、所定のドットパターンを持つレーザ光を目標領域に照射するタイプの情報取得装置が例示されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, an information acquisition device of a type that irradiates a target area with laser light having a predetermined dot pattern is exemplified.

まず、図1に本実施の形態に係る物体検出装置の概略構成を示す。図示の如く、物体検出装置は、情報取得装置1と、情報処理装置2とを備えている。テレビ3は、情報処理装置2からの信号によって制御される。   First, FIG. 1 shows a schematic configuration of the object detection apparatus according to the present embodiment. As illustrated, the object detection device includes an information acquisition device 1 and an information processing device 2. The television 3 is controlled by a signal from the information processing device 2.

情報取得装置1は、目標領域全体に赤外光を投射し、その反射光をCMOSイメージセンサにて受光することにより、目標領域にある物体各部の距離(以下、「3次元距離情報」という)を取得する。取得された3次元距離情報は、ケーブル4を介して情報処理装置2に送られる。   The information acquisition device 1 projects infrared light over the entire target area and receives the reflected light with a CMOS image sensor, whereby the distance between each part of the object in the target area (hereinafter referred to as “three-dimensional distance information”). To get. The acquired three-dimensional distance information is sent to the information processing apparatus 2 via the cable 4.

情報処理装置2は、たとえば、テレビ制御用のコントローラやゲーム機、パーソナルコンピュータ等である。情報処理装置2は、情報取得装置1から受信した3次元距離情報に基づき、目標領域における物体を検出し、検出結果に基づきテレビ3を制御する。   The information processing apparatus 2 is, for example, a television control controller, a game machine, a personal computer, or the like. The information processing device 2 detects an object in the target area based on the three-dimensional distance information received from the information acquisition device 1, and controls the television 3 based on the detection result.

たとえば、情報処理装置2は、受信した3次元距離情報に基づき人を検出するとともに、3次元距離情報の変化から、その人の動きを検出する。たとえば、情報処理装置2がテレビ制御用のコントローラである場合、情報処理装置2には、受信した3次元距離情報からその人のジェスチャを検出するとともに、ジェスチャに応じてテレビ3に制御信号を出力するアプリケーションプログラムがインストールされている。この場合、ユーザは、テレビ3を見ながら所定のジェスチャをすることにより、チャンネル切り替えやボリュームのUp/Down等、所定の機能をテレビ3に実行させることができる。   For example, the information processing apparatus 2 detects a person based on the received three-dimensional distance information and detects the movement of the person from the change in the three-dimensional distance information. For example, when the information processing device 2 is a television control controller, the information processing device 2 detects the person's gesture from the received three-dimensional distance information, and outputs a control signal to the television 3 in accordance with the gesture. The application program to be installed is installed. In this case, the user can cause the television 3 to execute a predetermined function such as channel switching or volume up / down by making a predetermined gesture while watching the television 3.

また、たとえば、情報処理装置2がゲーム機である場合、情報処理装置2には、受信した3次元距離情報からその人の動きを検出するとともに、検出した動きに応じてテレビ画面上のキャラクタを動作させ、ゲームの対戦状況を変化させるアプリケーションプログラムがインストールされている。この場合、ユーザは、テレビ3を見ながら所定の動きをすることにより、自身がテレビ画面上のキャラクタとしてゲームの対戦を行う臨場感を味わうことができる。   Further, for example, when the information processing device 2 is a game machine, the information processing device 2 detects the person's movement from the received three-dimensional distance information, and displays a character on the television screen according to the detected movement. An application program that operates and changes the game battle situation is installed. In this case, the user can experience a sense of realism in which he / she plays a game as a character on the television screen by making a predetermined movement while watching the television 3.

図2は、情報取得装置1と情報処理装置2の構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating configurations of the information acquisition device 1 and the information processing device 2.

情報取得装置1は、光学部の構成として、投射光学系100と受光光学系200とを備えている。投射光学系100と受光光学系200は、X軸方向に並ぶように、情報取得装置1に配置される。   The information acquisition apparatus 1 includes a projection optical system 100 and a light receiving optical system 200 as a configuration of an optical unit. The projection optical system 100 and the light receiving optical system 200 are arranged in the information acquisition apparatus 1 so as to be aligned in the X-axis direction.

投射光学系100は、レーザ光源110と、コリメータレンズ120と、リーケージミラー130と、回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element)140と、フィルタ150と、FMD(Front Monitor Diode)160とを備えている。また、受光光学系200は、アパーチャ210と、撮像レンズ220と、フィルタ230と、CMOSイメージセンサ240とを備えている。この他、情報取得装置1は、回路部の構成として、CPU(Central Processing Unit)21と、レーザ駆動回路22と、PD信号処理回路23と、撮像信号処理回路24と、入出力回路25と、メモリ26を備えている。   The projection optical system 100 includes a laser light source 110, a collimator lens 120, a leakage mirror 130, a diffractive optical element (DOE) 140, a filter 150, and an FMD (Front Monitor Diode) 160. . The light receiving optical system 200 includes an aperture 210, an imaging lens 220, a filter 230, and a CMOS image sensor 240. In addition, the information acquisition apparatus 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 21, a laser driving circuit 22, a PD signal processing circuit 23, an imaging signal processing circuit 24, an input / output circuit 25, and a circuit unit. A memory 26 is provided.

レーザ光源110は、受光光学系200から離れる方向(X軸正方向)に波長830nm程度の狭波長帯域のレーザ光を出力する。コリメータレンズ120は、レーザ光源110から出射されたレーザ光を平行光から僅かに広がった光(以下、単に「平行光」という)に変換する。   The laser light source 110 outputs laser light in a narrow wavelength band with a wavelength of about 830 nm in a direction away from the light receiving optical system 200 (X-axis positive direction). The collimator lens 120 converts the laser light emitted from the laser light source 110 into light slightly spread from parallel light (hereinafter simply referred to as “parallel light”).

リーケージミラー130は、誘電体薄膜の多層膜からなり、反射率が100%よりも若干低く、透過率が反射率よりも数段小さくなるように膜の層数や膜厚が設計されている。リーケージミラー130は、製造工程において反射/透過率の再現性が確保されるよう、ある程度の高さの透過率を有している(たとえば、透過率4%)。リーケージミラー130は、コリメータレンズ120側から入射されたレーザ光の大部分をDOE140に向かう方向(Z軸方向)に反射し、残りの一部分をFMD160に向かう方向(X軸方向)に透過する。   The leakage mirror 130 is formed of a multilayer film of dielectric thin films, and the number of layers and the thickness of the film are designed so that the reflectance is slightly lower than 100% and the transmittance is several steps smaller than the reflectance. The leakage mirror 130 has a certain degree of transmittance (for example, a transmittance of 4%) so that the reproducibility of the reflection / transmittance is ensured in the manufacturing process. The leakage mirror 130 reflects most of the laser light incident from the collimator lens 120 side in the direction toward the DOE 140 (Z-axis direction) and transmits the remaining part in the direction toward the FMD 160 (X-axis direction).

DOE140は、入射面に回折パターンを有する。この回折パターンによる回折作用により、DOE140に入射したレーザ光は、ドットパターンのレーザ光に変換されて、目標領域に照射される。回折パターンは、たとえば、ステップ型の回折ホログラムが所定のパターンで形成された構造とされる。回折ホログラムは、コリメータレンズ120により平行光とされたレーザ光をドットパターンのレーザ光に変換するよう、パターンとピッチが調整されている。   The DOE 140 has a diffraction pattern on the incident surface. Due to the diffraction effect of the diffraction pattern, the laser light incident on the DOE 140 is converted into a dot pattern laser light and irradiated onto the target region. The diffraction pattern has, for example, a structure in which a step type diffraction hologram is formed in a predetermined pattern. The diffraction hologram is adjusted in pattern and pitch so as to convert the laser light converted into parallel light by the collimator lens 120 into laser light of a dot pattern.

DOE140は、リーケージミラー130から入射されたレーザ光を、放射状に広がる
ドットパターンのレーザ光として、目標領域に照射する。ドットパターンの各ドットの大きさは、DOE140に入射する際のレーザ光のビームサイズに応じたものとなる。DOE140にて回折されないレーザ光(0次光)は、DOE140を透過してそのまま直進する。
The DOE 140 irradiates the target region with the laser beam incident from the leakage mirror 130 as a laser beam having a dot pattern that spreads radially. The size of each dot in the dot pattern depends on the beam size of the laser light when entering the DOE 140. Laser light (0th order light) that is not diffracted by the DOE 140 passes through the DOE 140 and travels straight.

フィルタ150は、レーザ光源110から出射されるレーザ光の波長帯域の光を吸収する素材からなっている。たとえば、フィルタ150は、樹脂材料に、シアニン染料、メチン染料等の赤外光を吸収する特性を有した有機染料を混ぜた材料から形成される。フィルタ150は、リーケージミラー130を透過したレーザ光の光量を1/3程度に減衰させる。   The filter 150 is made of a material that absorbs light in the wavelength band of the laser light emitted from the laser light source 110. For example, the filter 150 is formed of a material obtained by mixing a resin material with an organic dye having a characteristic of absorbing infrared light, such as a cyanine dye or a methine dye. The filter 150 attenuates the amount of laser light transmitted through the leakage mirror 130 to about 1/3.

FMD160は、フィルタ150によって減衰されたレーザ光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。FMD160は、レーザ光源110の1%程度の光量を検出可能な範囲に含んでいる。   The FMD 160 receives the laser light attenuated by the filter 150 and outputs an electrical signal corresponding to the amount of received light. The FMD 160 includes a light amount of about 1% of the laser light source 110 in a detectable range.

なお、投射光学系100と受光光学系200の詳細な構成は、追って図4、図5を参照して、説明する。   The detailed configurations of the projection optical system 100 and the light receiving optical system 200 will be described later with reference to FIGS.

目標領域から反射されたレーザ光は、アパーチャ210を介して撮像レンズ220に入射する。   The laser light reflected from the target area enters the imaging lens 220 via the aperture 210.

アパーチャ210は、撮像レンズ220のFナンバーに合うように、外部からの光に絞りを掛ける。撮像レンズ220は、アパーチャ210を介して入射された光をCMOSイメージセンサ240上に集光する。フィルタ230は、レーザ光源110の出射波長(830nm程度)を含む赤外の波長帯域の光を透過し、可視光の波長帯域をカットするIRフィルタ(Infrared Filter)である。   The aperture 210 stops the light from the outside so as to match the F number of the imaging lens 220. The imaging lens 220 collects the light incident through the aperture 210 on the CMOS image sensor 240. The filter 230 is an IR filter (Infrared Filter) that transmits light in the infrared wavelength band including the emission wavelength (about 830 nm) of the laser light source 110 and cuts the wavelength band of visible light.

CMOSイメージセンサ240は、撮像レンズ220にて集光された光を受光して、画素毎に、受光量に応じた信号(電荷)を撮像信号処理回路24に出力する。ここで、CMOSイメージセンサ240は、各画素における受光から高レスポンスでその画素の信号(電荷)を撮像信号処理回路24に出力できるよう、信号の出力速度が高速化されている。   The CMOS image sensor 240 receives the light collected by the imaging lens 220 and outputs a signal (charge) corresponding to the amount of received light to the imaging signal processing circuit 24 for each pixel. Here, in the CMOS image sensor 240, the output speed of the signal is increased so that the signal (charge) of the pixel can be output to the imaging signal processing circuit 24 with high response from light reception in each pixel.

CPU21は、メモリ26に格納された制御プログラムに従って各部を制御する。かかる制御プログラムによって、CPU21には、レーザ光源110を制御するためのレーザ制御部21aと、FMD160から出力された信号量に応じてレーザ光源110の光量の自動制御を行う、いわゆるAPC(Auto Power Control)制御を行うAPC制御部21bと、3次元距離情報を生成するための距離演算部21cの機能が付与される。   The CPU 21 controls each unit according to a control program stored in the memory 26. With this control program, the CPU 21 controls the laser light source 110 and a so-called APC (Auto Power Control) that automatically controls the light amount of the laser light source 110 in accordance with the signal amount output from the FMD 160. ) Functions of an APC control unit 21b that performs control and a distance calculation unit 21c for generating three-dimensional distance information are provided.

レーザ駆動回路22は、CPU21からの制御信号に応じてレーザ光源110を駆動する。PD信号処理回路23は、FMD160から出力された受光量に応じた電圧信号を増幅およびデジタル化してCPU21に出力する。CPU21は、PD信号処理回路23から供給される信号をもとに、APC制御部21bによる処理によって、レーザ光源110の光量を増幅もしくは減少させる判断を行う。APC制御部21bにより、レーザ光源110の光量を変化させる必要があると判断された場合、レーザ制御部21aは、レーザ光源110の発光量を変化させる制御信号をレーザ駆動回路22に送信する。なお、APC制御にかかる処理については、追って、図8を参照して説明する。   The laser drive circuit 22 drives the laser light source 110 according to a control signal from the CPU 21. The PD signal processing circuit 23 amplifies and digitizes the voltage signal corresponding to the amount of received light output from the FMD 160 and outputs it to the CPU 21. Based on the signal supplied from the PD signal processing circuit 23, the CPU 21 determines to amplify or decrease the light amount of the laser light source 110 by processing by the APC control unit 21 b. When the APC control unit 21 b determines that the light amount of the laser light source 110 needs to be changed, the laser control unit 21 a transmits a control signal for changing the light emission amount of the laser light source 110 to the laser driving circuit 22. The processing related to APC control will be described later with reference to FIG.

撮像信号処理回路24は、CMOSイメージセンサ240を制御して、CMOSイメージセンサ240で生成された各画素の信号(電荷)をライン毎に順次取り込む。そして、取り込んだ信号を順次CPU21に出力する。CPU21は、撮像信号処理回路24から
供給される信号(撮像信号)をもとに、情報取得装置1から検出対象物の各部までの距離を、距離演算部21cによる処理によって算出する。入出力回路25は、情報処理装置2とのデータ通信を制御する。
The imaging signal processing circuit 24 controls the CMOS image sensor 240 and sequentially takes in the signal (charge) of each pixel generated by the CMOS image sensor 240 for each line. Then, the captured signals are sequentially output to the CPU 21. Based on the signal (imaging signal) supplied from the imaging signal processing circuit 24, the CPU 21 calculates the distance from the information acquisition device 1 to each part of the detection target by processing by the distance calculation unit 21c. The input / output circuit 25 controls data communication with the information processing apparatus 2.

情報処理装置2は、CPU31と、入出力回路32と、メモリ33を備えている。なお、情報処理装置2には、同図に示す構成の他、テレビ3との通信を行うための構成や、CD−ROM等の外部メモリに格納された情報を読み取ってメモリ33にインストールするためのドライブ装置等が配されるが、便宜上、これら周辺回路の構成は図示省略されている。   The information processing apparatus 2 includes a CPU 31, an input / output circuit 32, and a memory 33. In addition to the configuration shown in the figure, the information processing apparatus 2 is configured to communicate with the television 3, and to read information stored in an external memory such as a CD-ROM and install it in the memory 33. However, the configuration of these peripheral circuits is not shown for the sake of convenience.

CPU31は、メモリ33に格納された制御プログラム(アプリケーションプログラム)に従って各部を制御する。かかる制御プログラムによって、CPU31には、画像中の物体を検出するための物体検出部31aの機能が付与される。かかる制御プログラムは、たとえば、図示しないドライブ装置によってCD−ROMから読み取られ、メモリ33にインストールされる。   The CPU 31 controls each unit according to a control program (application program) stored in the memory 33. With such a control program, the CPU 31 is provided with the function of the object detection unit 31a for detecting an object in the image. Such a control program is read from a CD-ROM by a drive device (not shown) and installed in the memory 33, for example.

たとえば、制御プログラムがゲームプログラムである場合、物体検出部31aは、情報取得装置1から供給される3次元距離情報から画像中の人およびその動きを検出する。そして、検出された動きに応じてテレビ画面上のキャラクタを動作させるための処理が制御プログラムにより実行される。   For example, when the control program is a game program, the object detection unit 31a detects a person in the image and its movement from the three-dimensional distance information supplied from the information acquisition device 1. Then, a process for operating the character on the television screen according to the detected movement is executed by the control program.

また、制御プログラムがテレビ3の機能を制御するためのプログラムである場合、物体検出部31aは、情報取得装置1から供給される3次元距離情報から画像中の人およびその動き(ジェスチャ)を検出する。そして、検出された動き(ジェスチャ)に応じて、テレビ3の機能(チャンネル切り替えやボリューム調整、等)を制御するための処理が制御プログラムにより実行される。   When the control program is a program for controlling the function of the television 3, the object detection unit 31 a detects a person in the image and its movement (gesture) from the three-dimensional distance information supplied from the information acquisition device 1. To do. Then, processing for controlling functions (channel switching, volume adjustment, etc.) of the television 3 is executed by the control program in accordance with the detected movement (gesture).

入出力回路32は、情報取得装置1とのデータ通信を制御する。   The input / output circuit 32 controls data communication with the information acquisition device 1.

図3(a)は、目標領域に対するレーザ光の照射状態を模式的に示す図、図3(b)は、CMOSイメージセンサ240におけるレーザ光の受光状態を模式的に示す図である。なお、同図(b)には、便宜上、目標領域に平坦な面(スクリーン)が存在するときの受光状態が示されている。   FIG. 3A is a diagram schematically showing the irradiation state of the laser light on the target region, and FIG. 3B is a diagram schematically showing the light receiving state of the laser light in the CMOS image sensor 240. For the sake of convenience, FIG. 6B shows a light receiving state when a flat surface (screen) exists in the target area.

投射光学系100からは、ドットパターンを持ったレーザ光(以下、このパターンを持つレーザ光の全体を「DP光」という)が、目標領域に照射される。同図(a)には、DP光の光束領域が実線の枠によって示されている。DP光の光束中には、DOE140による回折作用によってレーザ光の強度が高められたドット領域(以下、単に「ドット」という)が、DOE140による回折作用によるドットパターンに従って点在している。   From the projection optical system 100, laser light having a dot pattern (hereinafter, the entire laser light having this pattern is referred to as “DP light”) is irradiated onto the target area. In FIG. 5A, the light flux region of DP light is indicated by a solid line frame. In the light flux of DP light, dot regions (hereinafter simply referred to as “dots”) in which the intensity of the laser light is increased by the diffraction action by the DOE 140 are scattered according to the dot pattern by the diffraction action by the DOE 140.

なお、図3(a)では、便宜上、DP光の光束が、マトリックス状に並ぶ複数のセグメント領域に区分されている。各セグメント領域には、ドットが固有のパターンで点在している。一つのセグメント領域におけるドットの点在パターンは、他の全てのセグメント領域におけるドットの点在パターンと相違する。これにより、各セグメント領域は、ドットの点在パターンをもって、他の全てのセグメント領域から区別可能となっている。   In FIG. 3A, for convenience, the light beam of DP light is divided into a plurality of segment regions arranged in a matrix. In each segment area, dots are scattered in a unique pattern. The dot dot pattern in one segment area is different from the dot dot pattern in all other segment areas. As a result, each segment area can be distinguished from all other segment areas with a dot dot pattern.

目標領域に平坦な面(スクリーン)が存在すると、これにより反射されたDP光の各セグメント領域は、同図(b)のように、CMOSイメージセンサ240上においてマトリックス状に分布する。たとえば、同図(a)に示す目標領域上におけるセグメント領域S0の光は、CMOSイメージセンサ240上では、同図(b)に示すセグメント領域Sp
に入射する。なお、図3(b)においても、DP光の光束領域が実線の枠によって示され、便宜上、DP光の光束が、マトリックス状に並ぶ複数のセグメント領域に区分されている。
When a flat surface (screen) exists in the target area, the segment areas of DP light reflected thereby are distributed in a matrix on the CMOS image sensor 240 as shown in FIG. For example, the light in the segment area S0 on the target area shown in FIG. 5A is reflected on the segment area Sp shown in FIG.
Is incident on. In FIG. 3B as well, the light flux region of DP light is indicated by a solid frame, and for convenience, the light beam of DP light is divided into a plurality of segment regions arranged in a matrix.

上記距離演算部21cでは、CMOSイメージセンサ240上における各セグメント領域の位置が検出され、検出された各セグメント領域の位置から、三角測量法に基づいて、検出対象物体の各セグメント領域に対応する位置までの距離が検出される。かかる検出手法の詳細は、たとえば、上記非特許文献1(第19回日本ロボット学会学術講演会(2001年9月18−20日)予稿集、P1279−1280)に示されている。   In the distance calculation unit 21c, the position of each segment area on the CMOS image sensor 240 is detected, and the position corresponding to each segment area of the detection target object based on the triangulation method from the detected position of each segment area. The distance to is detected. The details of such a detection method are described in, for example, Non-Patent Document 1 (The 19th Annual Conference of the Robotics Society of Japan (September 18-20, 2001) Proceedings, P1279-1280).

ところで、図2のように、リーケージミラー130によりレーザ光源110から出射されたレーザ光の一部を透過させてFMD160に導かせると、レ―ザ光源110のCAN内にバックモニタ用の光検出器を配さずとも、FMD160によりレーザ光源110の光量をモニタすることができる。   Incidentally, as shown in FIG. 2, when a part of the laser light emitted from the laser light source 110 is transmitted by the leakage mirror 130 and guided to the FMD 160, a photodetector for back monitoring is provided in the CAN of the laser light source 110. Even if it is not arranged, the light quantity of the laser light source 110 can be monitored by the FMD 160.

しかし、リーケージミラー130は、製造上、透過率が非常に低いもの(たとえば、透過率略1%)を再現性よく製造するのは困難である。また、レーザ光源110は、遠方の目標領域にレーザ光を投射するために、高出力のレーザ光が用いられる。したがって、透過率の再現性が不安定なリーケージミラー130のみでFMD160に入射するレーザ光の光量を調整しようとすると、使用されたリーケージミラー130の透過率が目標値(たとえば略1%)値よりも高い場合に、FMD160から出力される検出信号が飽和し、レーザ光源110の光量制御を行うことが困難となる。   However, it is difficult to manufacture the leakage mirror 130 with a very low transmittance (for example, a transmittance of about 1%) with good reproducibility. Further, the laser light source 110 uses high-power laser light to project the laser light to a far target area. Therefore, when the light quantity of the laser beam incident on the FMD 160 is adjusted only by the leakage mirror 130 whose transmittance reproducibility is unstable, the transmittance of the used leakage mirror 130 is larger than a target value (for example, approximately 1%). Is too high, the detection signal output from the FMD 160 is saturated, making it difficult to control the light amount of the laser light source 110.

そこで、本実施の形態では、透過率の再現性が確保された、透過率がやや高いリーケージミラー130を用いながら、リーケージミラー130からFMD160に向かう光路中に、レーザ光の光量調節部材として、フィルタ150が配置される。   Therefore, in the present embodiment, a filter is used as a light amount adjusting member for laser light in the optical path from the leakage mirror 130 to the FMD 160 while using the leakage mirror 130 with a slightly high transmittance that ensures reproducibility of the transmittance. 150 is arranged.

図4は、本実施の形態に係る発光装置10の構成例を示す分解斜視図である。発光装置10は、図2中の投射光学系100が他の部品とともにユニット化された装置である。なお、図4には、図2で示したX−Y−Z軸とともに、前後左右上下の方向が示されている。上下方向はZ軸方向に平行、前後方向はY軸方向に平行、左右方向はX軸方向に平行である。   FIG. 4 is an exploded perspective view showing a configuration example of the light emitting device 10 according to the present embodiment. The light emitting device 10 is a device in which the projection optical system 100 in FIG. 2 is unitized together with other components. FIG. 4 shows the front, rear, left, right, and up and down directions along with the XYZ axes shown in FIG. The vertical direction is parallel to the Z-axis direction, the front-rear direction is parallel to the Y-axis direction, and the left-right direction is parallel to the X-axis direction.

図4を参照して、発光装置10は、上述のレーザ光源110と、コリメータレンズ120と、リーケージミラー130と、DOE140と、フィルタ150と、FMD160の他に、レーザホルダ111と、レンズホルダ121と、DOE押さえバネ141と、FMD回路基板161と、温度検出回路基板162と、ハウジング170と、レンズホルダ押さえバネ180を備えている。   Referring to FIG. 4, light emitting device 10 includes laser holder 111, lens holder 121, in addition to laser light source 110, collimator lens 120, leakage mirror 130, DOE 140, filter 150, and FMD 160 described above. The DOE holding spring 141, the FMD circuit board 161, the temperature detection circuit board 162, the housing 170, and the lens holder holding spring 180 are provided.

図示の如く、レーザ光源110は、ベース110aとCAN110bとを有する。ベース110aは、正面視において、外周が一部切り欠かれた円形の輪郭を有する。   As illustrated, the laser light source 110 includes a base 110a and a CAN 110b. The base 110a has a circular outline with a part of the outer periphery cut out when viewed from the front.

レーザホルダ111は、正面視において正方形の輪郭を有し、中央に円形の開口111aが形成された枠部材からなっている。開口111aは、レーザホルダ111を左右方向に貫通しており、径が異なる円柱状の2つの穴が同軸上に並んだ構成となっている。開口111aの右方の穴の径は左方の穴の径よりも大きくなっており、径が変化する境界には、リング状の段差が形成されている。開口111aの右方の穴の径は、レーザ光源110のベース110aの径よりも僅かに大きい。レーザ光源110のベース110aの左面が開口111a内の段差に当接するまで、右側からベース110aを開口111aに嵌め込むことにより、レーザ光源110がレーザホルダ111に対して位置決めされる。この状
態で、ベース110aの外周の切り欠きに接着材が注入され、レーザ光源110がレーザホルダ111に接着固定される。
The laser holder 111 is a frame member having a square outline in a front view and having a circular opening 111a formed at the center. The opening 111a penetrates the laser holder 111 in the left-right direction, and has a configuration in which two cylindrical holes having different diameters are arranged on the same axis. The diameter of the right hole of the opening 111a is larger than the diameter of the left hole, and a ring-shaped step is formed at the boundary where the diameter changes. The diameter of the right hole of the opening 111 a is slightly larger than the diameter of the base 110 a of the laser light source 110. The laser light source 110 is positioned with respect to the laser holder 111 by fitting the base 110a into the opening 111a from the right side until the left surface of the base 110a of the laser light source 110 contacts the step in the opening 111a. In this state, an adhesive is injected into a cutout on the outer periphery of the base 110 a, and the laser light source 110 is bonded and fixed to the laser holder 111.

レンズホルダ121は、正面視において略円形の輪郭を有し、中央に開口121aが形成された枠部材からなっている。開口121aは、レンズホルダ121を左右方向に貫通しており、径が異なる円柱状の2つの穴が同軸上に並んだ構成となっている。開口121aの右方の穴の径は左方の穴の径よりも小さくなっており、径が変化する境界には、リング状の段差が形成されている。開口121aの右方の穴の径は、コリメータレンズ120の径よりも僅かに小さい。コリメータレンズ120の右方が開口121a内の段差に当接するまで、左側からコリメータレンズ120を開口121aに嵌め込むことにより、コリメータレンズ120がレンズホルダ121に対して位置決めされる。この状態で、コリメータレンズ120がレンズホルダ121に接着固定される。   The lens holder 121 has a substantially circular outline in a front view, and is made of a frame member having an opening 121a formed at the center. The opening 121a penetrates the lens holder 121 in the left-right direction, and has a configuration in which two cylindrical holes having different diameters are arranged on the same axis. The diameter of the right hole of the opening 121a is smaller than the diameter of the left hole, and a ring-shaped step is formed at the boundary where the diameter changes. The diameter of the right hole of the opening 121a is slightly smaller than the diameter of the collimator lens 120. The collimator lens 120 is positioned with respect to the lens holder 121 by fitting the collimator lens 120 into the opening 121a from the left side until the right side of the collimator lens 120 contacts the step in the opening 121a. In this state, the collimator lens 120 is bonded and fixed to the lens holder 121.

レンズホルダ121の側面には、それぞれ、コリメータレンズ120とレンズホルダ121を接着固定する際に接着剤を流入させるための2つの溝が形成されている。   Two grooves are formed on the side surfaces of the lens holder 121 for allowing an adhesive to flow in when the collimator lens 120 and the lens holder 121 are bonded and fixed.

DOE押さえバネ141の中央には、レーザ光を目標領域に導くための開口141aが形成されている。DOE140は、DOE押さえバネ141の下方向から、DOE押さえバネ141に嵌め込まれ、接着固定される。また、DOE押さえバネ141は、前後の側面に、DOE押さえバネ141をハウジング170に固定するための鉤部141bが形成されている。   In the center of the DOE holding spring 141, an opening 141a for guiding the laser beam to the target area is formed. The DOE 140 is fitted into the DOE holding spring 141 from below the DOE holding spring 141 and is fixedly bonded. Further, the DOE holding spring 141 is formed with a flange 141 b for fixing the DOE holding spring 141 to the housing 170 on the front and rear side surfaces.

フィルタ150は、一定の厚みの平板形状を有している。フィルタ150は、前述のごとく、赤外光を吸収する染料等が含まれた樹脂材からなり、他の光学部材と比べて厚みが薄い形状を有している(たとえば、0.1mm程度)。   The filter 150 has a flat plate shape with a constant thickness. As described above, the filter 150 is made of a resin material containing a dye or the like that absorbs infrared light, and has a shape that is thinner than other optical members (for example, about 0.1 mm).

FMD回路基板161は、FMD160と、コンデンサ161aを搭載する回路基板である。FMD回路基板161には、図2で示したPD信号処理回路23が搭載され、FMD160から出力された電気信号を増幅する増幅回路およびデジタル変換するA/D変換回路等が搭載されている。また、FMD回路基板161には、CPU21等が搭載された後段の回路基板およびレーザ光源110と電気的に接続するためのFPC(Flexible Printed Circuit)161bが後方から前方に延びるように配されている。コンデンサ161aは、FMD回路基板161に発生する電気的ノイズを低減させる。温度検出回路基板162は、サーミスタを備え、レーザ光源110の温度を検出する。   The FMD circuit board 161 is a circuit board on which the FMD 160 and the capacitor 161a are mounted. The PD signal processing circuit 23 shown in FIG. 2 is mounted on the FMD circuit board 161, and an amplification circuit that amplifies the electrical signal output from the FMD 160, an A / D conversion circuit that performs digital conversion, and the like are mounted. Further, on the FMD circuit board 161, a circuit board on the subsequent stage on which the CPU 21 and the like are mounted and an FPC (Flexible Printed Circuit) 161b for electrical connection with the laser light source 110 are arranged so as to extend from the rear to the front. . The capacitor 161a reduces electrical noise generated on the FMD circuit board 161. The temperature detection circuit board 162 includes a thermistor and detects the temperature of the laser light source 110.

ハウジング170は、上面視において長方形の輪郭の、有底の枠部材からなっている。ハウジング170は、X−Z平面に平行な面に対して前後方向に対称な形状となっている。   The housing 170 is composed of a bottomed frame member having a rectangular outline in a top view. The housing 170 has a symmetrical shape in the front-rear direction with respect to a plane parallel to the XZ plane.

ハウジング170の内部左側の側面には、X−Z平面の面内方向に45°傾いた2つのミラー装着部170aが前後方向に並んで形成されている。また、ミラー装着部170aの左方には、FMD回路基板161を装着するための溝170bとFMD装着部170cが形成されている。さらに、FMD装着部170cの左方には、フィルタ150を装着するためのフィルタ装着部170dが形成されている。   On the inner left side surface of the housing 170, two mirror mounting portions 170a inclined by 45 ° in the in-plane direction of the XZ plane are formed side by side in the front-rear direction. Further, on the left side of the mirror mounting portion 170a, a groove 170b for mounting the FMD circuit board 161 and an FMD mounting portion 170c are formed. Further, a filter mounting portion 170d for mounting the filter 150 is formed on the left side of the FMD mounting portion 170c.

また、ハウジング170の右方の側面には、U字型の開口170eが形成されている。開口170eの前後方向の幅は、レーザ光源110のCAN110bの径よりも大きい。   A U-shaped opening 170e is formed on the right side surface of the housing 170. The width of the opening 170e in the front-rear direction is larger than the diameter of the CAN 110b of the laser light source 110.

また、ハウジング170の前後方向にならぶ2つの内側面の下端には、互いに向き合う一対の傾斜面170fが形成されている。2つの傾斜面170fは、それぞれ、X−Y平
面に平行な面に対して下方向に同じ角度だけ傾いている。2つの傾斜面170fにレンズホルダ121を載せると、レンズホルダ121は、Y軸方向(前後方向)において、変位が規制される。
A pair of inclined surfaces 170f facing each other are formed at the lower ends of the two inner side surfaces of the housing 170 in the front-rear direction. The two inclined surfaces 170f are inclined by the same angle downward with respect to a plane parallel to the XY plane. When the lens holder 121 is placed on the two inclined surfaces 170f, the displacement of the lens holder 121 is restricted in the Y-axis direction (front-rear direction).

ハウジング170の側面には、DOE押さえバネ141の鉤部141bを装着するための穴170gと、後述するレンズホルダ押さえバネ180の鉤部180bを装着するための穴170hが形成されている。さらに、ハウジング170の中央付近の底面には、ハウジング170を後述するベースプレート300に固定するためのネジ穴170iが形成されている。   On the side surface of the housing 170, a hole 170g for mounting the flange 141b of the DOE pressing spring 141 and a hole 170h for mounting a flange 180b of the lens holder pressing spring 180 described later are formed. Further, a screw hole 170i for fixing the housing 170 to a base plate 300 described later is formed on the bottom surface near the center of the housing 170.

レンズホルダ押さえバネ180は、バネ性のある板ばねであり、中央に、一段低い段部180aを有する。レンズホルダ押さえバネ180は、前後方向に対称な形状を有する。レンズホルダ押さえバネ180には、レンズホルダ押さえバネ180をハウジング170に上部から固定するための2つの鉤部180bが形成されている。   The lens holder pressing spring 180 is a leaf spring having a spring property, and has a stepped portion 180a one step lower in the center. The lens holder holding spring 180 has a symmetrical shape in the front-rear direction. The lens holder pressing spring 180 is formed with two flange portions 180b for fixing the lens holder pressing spring 180 to the housing 170 from above.

発光装置10の組立時には、まず、図4において、リーケージミラー130が、ハウジング170内のミラー装着部170aに装着される。これにより、リーケージミラー130が、X−Y平面に対してX−Z平面の面内方向に45度の傾きを持つように、ハウジング170内に設置される。   In assembling the light emitting device 10, first, in FIG. 4, the leakage mirror 130 is mounted on the mirror mounting portion 170 a in the housing 170. Accordingly, the leakage mirror 130 is installed in the housing 170 so as to have an inclination of 45 degrees in the in-plane direction of the XZ plane with respect to the XY plane.

次に、コリメータレンズ120が装着されたレンズホルダ121が、一対の傾斜面170f上に載せられ、ハウジング170の内部に収容される。   Next, the lens holder 121 on which the collimator lens 120 is mounted is placed on the pair of inclined surfaces 170 f and accommodated in the housing 170.

そして、レンズホルダ押さえバネ180の鉤部180bがハウジング170の穴170gに差し込まれ、レンズホルダ押さえバネ180がハウジング170の上部に当てられる。このとき、レンズホルダ121の上部水平面が、レンズホルダ押さえバネ180の段部180aによって、下方向に押し付けられる。これにより、レンズホルダ121は、レンズホルダ押さえバネ180の付勢によって、ハウジング170の傾斜面170fに押し付けられ、Y軸方向(前後方向)、Z軸方向(上下方向)に動かないように仮固定される。   Then, the flange portion 180 b of the lens holder pressing spring 180 is inserted into the hole 170 g of the housing 170, and the lens holder pressing spring 180 is applied to the upper portion of the housing 170. At this time, the upper horizontal surface of the lens holder 121 is pressed downward by the step portion 180 a of the lens holder pressing spring 180. Thereby, the lens holder 121 is pressed against the inclined surface 170f of the housing 170 by the bias of the lens holder holding spring 180, and temporarily fixed so as not to move in the Y-axis direction (front-rear direction) and the Z-axis direction (vertical direction). Is done.

こうしてレンズホルダ121がハウジング170に仮固定されると、レンズホルダ121と、ハウジング170の内側面の間には、レンズホルダ121がX軸方向(左右方向)に移動可能なように、所定の隙間が存在する。   When the lens holder 121 is temporarily fixed to the housing 170 in this way, a predetermined gap is provided between the lens holder 121 and the inner surface of the housing 170 so that the lens holder 121 can move in the X-axis direction (left-right direction). Exists.

次に、レーザ光源110のCAN110bがハウジング170のU字型の開口170eに挿入されるよう、レーザホルダ111の後面がハウジング170の外側面に当てられる。レーザ光源110のCAN110bとハウジング170の開口170eとの間には、レーザ光源110がYZ軸方向(上下左右方向)に移動可能なように、所定の隙間が存在する。   Next, the rear surface of the laser holder 111 is brought into contact with the outer surface of the housing 170 so that the CAN 110 b of the laser light source 110 is inserted into the U-shaped opening 170 e of the housing 170. A predetermined gap exists between the CAN 110b of the laser light source 110 and the opening 170e of the housing 170 so that the laser light source 110 can move in the YZ axis direction (up / down / left / right direction).

この状態で、調整用治具により、レーザホルダ111をハウジング170に押し付けつつ、レーザ光源110がYZ軸方向(上下左右方向)に変位され、YZ軸方向(上下左右方向)の位置調整が行われる。これにより、レーザ光源110の光軸とコリメータレンズ120の光軸が整合する。また、レンズホルダ121のX軸方向(左右方向)の位置調整が行われる。これにより、コリメータレンズ120の焦点位置がレーザ光源110の発光点に対して適正に位置付けられる。   In this state, while the laser holder 111 is pressed against the housing 170 by the adjustment jig, the laser light source 110 is displaced in the YZ axis direction (up / down / left / right direction), and position adjustment in the YZ axis direction (up / down / left / right direction) is performed. . As a result, the optical axis of the laser light source 110 and the optical axis of the collimator lens 120 are aligned. Further, the position of the lens holder 121 in the X-axis direction (left-right direction) is adjusted. Thereby, the focal position of the collimator lens 120 is appropriately positioned with respect to the light emitting point of the laser light source 110.

以上の位置調整によって、目標領域において所望のドットパターンが得られるようになる。   With the above position adjustment, a desired dot pattern can be obtained in the target area.

こうして位置調整がなされた後、レーザホルダ111の前後の2つの側面とハウジング170の側面との境界に、前後均等にUV接着剤が添着される。UV接着剤が添着された後、再度、レーザ光の光軸のずれが確認され、問題なければ、UV接着剤に紫外線が照射されて、レーザホルダ111がハウジング170に接着固定される。なお、レーザ光の光軸のずれの確認において問題があった場合には、再度、レーザホルダ111が微調整された後に、UV接着剤に紫外線が照射され、レーザホルダ111がハウジング170に接着固定される。   After the position is adjusted in this way, the UV adhesive is evenly attached to the boundary between the two front and rear side surfaces of the laser holder 111 and the side surface of the housing 170. After the UV adhesive is attached, the deviation of the optical axis of the laser light is confirmed again. If there is no problem, the UV adhesive is irradiated with ultraviolet rays, and the laser holder 111 is bonded and fixed to the housing 170. If there is a problem in checking the deviation of the optical axis of the laser beam, the laser holder 111 is finely adjusted again, and then the UV adhesive is irradiated with ultraviolet rays, so that the laser holder 111 is bonded and fixed to the housing 170. Is done.

さらに、レンズホルダ121とハウジング170内部の傾斜面170fとが互いに当接する位置に、前後均等にUV接着剤が添着される。UV接着剤が添着された後、再度、レーザ光源110とコリメータレンズ120の位置関係が確認され、問題なければ、UV接着剤に紫外線が照射されて、レンズホルダ121がハウジング170に接着固定される。なお、レーザ光源110とコリメータレンズ120の位置関係の確認において問題があった場合には、再度、レンズホルダ121が微調整された後に、UV接着剤に紫外線が照射され、レンズホルダ121がハウジング170に接着固定される。   Further, UV adhesive is evenly attached in the front-rear direction at a position where the lens holder 121 and the inclined surface 170f inside the housing 170 contact each other. After the UV adhesive is attached, the positional relationship between the laser light source 110 and the collimator lens 120 is confirmed again. If there is no problem, the UV adhesive is irradiated with ultraviolet rays, and the lens holder 121 is bonded and fixed to the housing 170. . If there is a problem in confirming the positional relationship between the laser light source 110 and the collimator lens 120, the lens holder 121 is finely adjusted again, and then the UV adhesive is irradiated with ultraviolet rays. Adhered and fixed to.

こうして、ハウジング170に対するレーザ光源110とコリメータレンズ120の設置が完了した後、DOE140が装着されたDOE押さえバネ141の鉤部141bがハウジング170の穴170gに嵌め込まれ、DOE押さえバネ141がハウジング170に固着される。   Thus, after the installation of the laser light source 110 and the collimator lens 120 with respect to the housing 170 is completed, the flange portion 141b of the DOE holding spring 141 to which the DOE 140 is attached is fitted into the hole 170g of the housing 170, and the DOE holding spring 141 is attached to the housing 170. It is fixed.

しかる後、ハウジング170のフィルタ装着部170dに、フィルタ150が取り付けられ、接着固定される。そして、ハウジング170の溝170bに、上方からFMD回路基板161が差し込まれる。このとき、FMD160とコンデンサ161aが装着されたFMD回路基板161が、FMD回路基板161の上端をFMD装着部170cの上端に揃えるようにして、FMD装着部170cに位置づけられる。このようにFMD回路基板161が位置づけられると、レーザ光源110から出射されたレーザ光の一部は、ミラー装着部170aに装着されたリーケージミラー130を透過し、FMD160に入射する。この状態で、FMD160から正常に検出信号が出力されるかが確認され、問題なければ、FMD回路基板161がFMD装着部170cに接着固定される。FMD160から正常に検出信号が出力されない場合、正常に検出信号が出力されるまで、FMD回路基板161の位置が調整される。これにより、FMD160が適正に位置づけられ、FMD160の受光面がレーザ光源110の光軸に対して垂直になるように、FMD160がハウジング170に装着される。さらに、FPC161bの、FMD回路基板161と温度検出回路基板162との間の部分が、ハウジング170の後側面に接着される。これにより、温度検出回路基板162がレーザホルダ111の後側面に対向する位置に位置付けられる。こうして、発光装置10の組み立てが完了する。   Thereafter, the filter 150 is attached to the filter mounting portion 170d of the housing 170 and fixed by adhesion. Then, the FMD circuit board 161 is inserted into the groove 170b of the housing 170 from above. At this time, the FMD circuit board 161 on which the FMD 160 and the capacitor 161a are mounted is positioned on the FMD mounting section 170c so that the upper end of the FMD circuit board 161 is aligned with the upper end of the FMD mounting section 170c. When the FMD circuit board 161 is positioned in this way, a part of the laser light emitted from the laser light source 110 passes through the leakage mirror 130 mounted on the mirror mounting portion 170a and enters the FMD 160. In this state, it is confirmed whether the detection signal is normally output from the FMD 160. If there is no problem, the FMD circuit board 161 is bonded and fixed to the FMD mounting portion 170c. When the detection signal is not normally output from the FMD 160, the position of the FMD circuit board 161 is adjusted until the detection signal is normally output. Thus, the FMD 160 is mounted on the housing 170 so that the FMD 160 is properly positioned and the light receiving surface of the FMD 160 is perpendicular to the optical axis of the laser light source 110. Further, a portion of the FPC 161 b between the FMD circuit board 161 and the temperature detection circuit board 162 is bonded to the rear side surface of the housing 170. Thereby, the temperature detection circuit board 162 is positioned at a position facing the rear side surface of the laser holder 111. Thus, the assembly of the light emitting device 10 is completed.

本実施の形態では、上記のように、レーザ光源110から出射されたレーザ光の光路が折り曲げられるよう投射光学系100が構成されているため、Z軸方向において、発光装置10を薄くすることができる。ここで、レーザ光源110のCAN110b内にバックモニタ用の光検出器を配する必要がないため、CAN110bの径を小さくすることができ、発光装置10の薄型化を進めても、この薄型化がCAN110bの径によって制限されることがない。   In the present embodiment, as described above, since the projection optical system 100 is configured such that the optical path of the laser light emitted from the laser light source 110 is bent, the light emitting device 10 can be thinned in the Z-axis direction. it can. Here, since it is not necessary to arrange a photodetector for back monitoring in the CAN 110b of the laser light source 110, the diameter of the CAN 110b can be reduced, and even if the light emitting device 10 is made thinner, this reduction in thickness can be achieved. It is not limited by the diameter of the CAN 110b.

また、リーケージミラー130からFMD160に向かう光路中にフィルタ150が配されるため、透過率の高いリーケージミラー130を用いても、FMD160の検出信号が飽和することなく、適正にレーザ光源110の光量制御を行うことができる。フィルタ150は、薄い平板形状を有するため、このようにフィルタ150が配されても、ハウジング170の大きさに大きな影響を与えない。   In addition, since the filter 150 is arranged in the optical path from the leakage mirror 130 to the FMD 160, the amount of light of the laser light source 110 can be controlled appropriately without saturation of the detection signal of the FMD 160 even when the leakage mirror 130 having a high transmittance is used. It can be performed. Since the filter 150 has a thin flat plate shape, even if the filter 150 is arranged in this way, the size of the housing 170 is not greatly affected.

図5、図6は、情報取得装置1の組立過程を示す斜視図である。なお、便宜上、受光装置20の組立過程は図示省略する。受光装置20は、図2中の受光光学系200が他の部品とともにユニット化された装置である。アパーチャ210と、撮像レンズ220と、フィルタ230は、レンズホルダ260の筒部261内に収容されている。また、CMOSイメージセンサ240は、イメージセンサ回路基板241を介して、レンズホルダ260の下面に装着されている。   5 and 6 are perspective views showing the assembly process of the information acquisition device 1. For convenience, the assembly process of the light receiving device 20 is not shown. The light receiving device 20 is a device in which the light receiving optical system 200 in FIG. 2 is unitized with other components. The aperture 210, the imaging lens 220, and the filter 230 are accommodated in the cylindrical portion 261 of the lens holder 260. Further, the CMOS image sensor 240 is mounted on the lower surface of the lens holder 260 via the image sensor circuit board 241.

図5において、300は、発光装置10と受光装置20を支持するベースプレートである。   In FIG. 5, reference numeral 300 denotes a base plate that supports the light emitting device 10 and the light receiving device 20.

ベースプレート300には、発光装置10と受光装置20が配置される。ベースプレート300は、図示の如く、前後方向(Y軸方向)の幅が狭く、左右方向(X軸方向)の幅が広い形状を有している。また、ベースプレート300は、外縁が他の部分と比べ、一段高くなったリブ300aを有している。このリブ300aにより、ベースプレート300がZ軸正負の方向に撓みにくくなる。よって、本実施の形態のように、前後方向の幅が狭いベースプレート300を用いても、情報取得装置1の検出精度を確保することができる。   The light emitting device 10 and the light receiving device 20 are disposed on the base plate 300. As illustrated, the base plate 300 has a shape with a narrow width in the front-rear direction (Y-axis direction) and a wide width in the left-right direction (X-axis direction). The base plate 300 has a rib 300a whose outer edge is one step higher than other portions. The rib 300a makes it difficult for the base plate 300 to bend in the positive and negative directions of the Z axis. Therefore, the detection accuracy of the information acquisition apparatus 1 can be ensured even when the base plate 300 having a narrow width in the front-rear direction is used as in the present embodiment.

ベースプレート300には、発光装置10をベースプレート300に取り付ける際の位置決めとなる開口301、302が形成されており、また、発光装置10を取り付けるためのネジ孔(図示せず)が形成されている。   The base plate 300 is formed with openings 301 and 302 for positioning when the light emitting device 10 is attached to the base plate 300, and screw holes (not shown) for attaching the light emitting device 10 are formed.

また、ベースプレート300には、下方(Z軸負方向)からレンズホルダ260の筒部261を嵌め込むための開口303が形成されている。開口303は、筒部261の外径と同様の形状を有しており、筒部261を嵌め込ませることができる寸法を有している。また、ベースプレート300には、レンズホルダ260の位置調整時に仮固定するためのネジ孔304aおよび、接着固定時に接着剤を流し込ませるための4つの孔304bが形成されている。   In addition, the base plate 300 is formed with an opening 303 for fitting the cylindrical portion 261 of the lens holder 260 from below (Z-axis negative direction). The opening 303 has the same shape as the outer diameter of the cylindrical portion 261 and has a dimension that allows the cylindrical portion 261 to be fitted therein. Further, the base plate 300 is formed with screw holes 304a for temporarily fixing the lens holder 260 when adjusting the position, and four holes 304b for pouring an adhesive when fixing the adhesive.

発光装置10と受光装置20は、それぞれ、発光装置10の射出瞳と、受光装置の入射瞳がX軸方向の直線上に並ぶように配置される必要がある。そのため、ベースプレート300は、段差305を有し、受光装置20を下方(Z軸負方向)からベースプレート300に取り付けた際、発光装置10の射出瞳の位置と受光装置20の入射瞳の位置が一致するように、ベースプレート300の右端周辺がレーザ光の投射方向(Z軸正方向)に一段高くなっている。なお、発光装置10の射出瞳はDOE140の出射面の近傍となり、受光装置20の入射瞳はアパーチャ210の絞りの位置となる。   The light emitting device 10 and the light receiving device 20 need to be arranged so that the exit pupil of the light emitting device 10 and the entrance pupil of the light receiving device are aligned on a straight line in the X-axis direction. Therefore, the base plate 300 has a step 305, and when the light receiving device 20 is attached to the base plate 300 from below (Z-axis negative direction), the position of the exit pupil of the light emitting device 10 matches the position of the entrance pupil of the light receiving device 20. Thus, the periphery of the right end of the base plate 300 is raised by one step in the laser light projection direction (Z-axis positive direction). The exit pupil of the light emitting device 10 is in the vicinity of the exit surface of the DOE 140, and the entrance pupil of the light receiving device 20 is the position of the aperture of the aperture 210.

また、発光装置10と受光装置20の設置間隔は、情報取得装置1と目標領域の基準面との距離に応じて、設定される。どの程度離れた目標物を検出対象とするかによって、基準面と情報取得装置1との間の距離が変わる。検出対象の目標物までの距離が近くなるほど、発光装置10と受光装置20の設置間隔は狭くなる。逆に、検出対象の目標物までの距離が遠くなるほど、発光装置10と受光装置20の設置間隔は広くなる。   The installation interval between the light emitting device 10 and the light receiving device 20 is set according to the distance between the information acquisition device 1 and the reference plane of the target area. The distance between the reference plane and the information acquisition device 1 varies depending on how far away the target is to be detected. The closer the distance to the target to be detected is, the narrower the interval between the light emitting device 10 and the light receiving device 20 is. Conversely, as the distance to the target to be detected increases, the installation interval between the light emitting device 10 and the light receiving device 20 increases.

このように、ベースプレート300の大きさは、発光装置10と受光装置20の並び方向において広くなる。   As described above, the size of the base plate 300 increases in the direction in which the light emitting device 10 and the light receiving device 20 are arranged.

情報取得装置1の組立時には、まず、ハウジング170の底面がベースプレート300の開口301、302の縁に当接するように、上方から、発光装置10がベースプレート300に配置される。この状態で、ベースプレート300に形成されたネジ孔(図示せず
)と、発光装置10の底面に形成されたネジ穴170i(図4参照)が合わされ、これらネジ穴を介して、ハウジング170がベースプレート300に螺着される。
When assembling the information acquisition device 1, first, the light emitting device 10 is disposed on the base plate 300 from above so that the bottom surface of the housing 170 contacts the edges of the openings 301 and 302 of the base plate 300. In this state, screw holes (not shown) formed in the base plate 300 and screw holes 170i (see FIG. 4) formed in the bottom surface of the light emitting device 10 are combined, and the housing 170 is connected to the base plate via these screw holes. 300 is screwed.

次に、下方から、筒部261が開口303に嵌め込まれ、レンズホルダ260のベースプレート装着部262がベースプレート300に当接するように、受光装置20が配置される。この状態で、ベースプレート300に形成されたネジ孔304aと、レンズホルダ260に形成されたネジ穴262aが合わされ、これらネジ穴を介して、レンズホルダ260がベースプレート300に螺着される。その後、受光装置20の角度調整がされた後、孔304bより接着剤が流入され、受光装置20は、ベースプレート300に接着固定される。こうして、図6に示す構成体が組み立てられる。   Next, from the lower side, the light receiving device 20 is disposed so that the cylindrical portion 261 is fitted into the opening 303 and the base plate mounting portion 262 of the lens holder 260 is in contact with the base plate 300. In this state, the screw holes 304a formed in the base plate 300 and the screw holes 262a formed in the lens holder 260 are combined, and the lens holder 260 is screwed to the base plate 300 through these screw holes. Thereafter, after the angle of the light receiving device 20 is adjusted, an adhesive is introduced from the hole 304b, and the light receiving device 20 is bonded and fixed to the base plate 300. In this way, the structure shown in FIG. 6 is assembled.

発光装置10のFPC161bは、一端が温度検出回路基板162に接続され、また、一端がFMD回路基板161に接続され、さらに、もう一端が、後段の回路基板500(図7参照)に接続される。温度検出回路基板162は、レーザ光源110の近傍に配置される。   One end of the FPC 161b of the light emitting device 10 is connected to the temperature detection circuit board 162, one end is connected to the FMD circuit board 161, and the other end is connected to the circuit board 500 in the subsequent stage (see FIG. 7). . The temperature detection circuit board 162 is disposed in the vicinity of the laser light source 110.

受光装置20のFPC241bは、一端がイメージセンサ回路基板241に接続され、また、もう一端が、後段の回路基板500(図7参照)に接続される。回路基板500には、図2に示すレーザ駆動回路22、CPU21等の情報取得装置1の回路部が実装されている。その後、ベースプレート300を外部から保護するカバー部材(図示せず)が装着され、情報取得装置1の組立が完了する。   One end of the FPC 241 b of the light receiving device 20 is connected to the image sensor circuit board 241, and the other end is connected to the circuit board 500 (see FIG. 7) at the subsequent stage. A circuit portion of the information acquisition device 1 such as the laser drive circuit 22 and the CPU 21 shown in FIG. 2 is mounted on the circuit board 500. Thereafter, a cover member (not shown) for protecting the base plate 300 from the outside is attached, and the assembly of the information acquisition device 1 is completed.

図7は、本実施の形態に係る情報取得装置1の構成を示す模式図である。図7は、図6に示す情報取得装置1を後側から見た図であり、発光装置10と受光装置20の内部が透視された状態となっている。   FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of the information acquisition apparatus 1 according to the present embodiment. FIG. 7 is a view of the information acquisition device 1 shown in FIG. 6 as viewed from the rear side, in which the insides of the light emitting device 10 and the light receiving device 20 are seen through.

図7を参照して、前述のごとく、発光装置10と受光装置20の設置間隔Daは、ある程度、広くなっている。また、レーザ光源110と、コリメータレンズ120と、リーケージミラー130がX軸方向に並んで配置されているため、DOE140の発光中心pから、レーザ光源110までの距離Laと、DOE140の発光中心pからFMD160までの距離Lbは、距離Laの方が大きくなりやすい。したがって、情報取得装置1の小型化のためには、本実施の形態のように、レーザ光源110が、受光装置20に近づく方向に配置されるほうが望ましい。   Referring to FIG. 7, as described above, the installation interval Da between the light emitting device 10 and the light receiving device 20 is increased to some extent. Further, since the laser light source 110, the collimator lens 120, and the leakage mirror 130 are arranged side by side in the X-axis direction, the distance La from the light emission center p of the DOE 140 to the laser light source 110 and the light emission center p of the DOE 140. As for the distance Lb to the FMD 160, the distance La tends to be larger. Therefore, in order to reduce the size of the information acquisition device 1, it is desirable that the laser light source 110 be arranged in a direction approaching the light receiving device 20 as in the present embodiment.

この場合、ベースプレート300のX軸正方向の大きさは、DOE140の発光中心pからFMD160までの距離Lbによって決定される。したがって、ベースプレート300をX軸方向において、さらに小型化するためには、この距離Lbができるだけ小さいほうが望ましい。   In this case, the size of the base plate 300 in the positive direction of the X axis is determined by the distance Lb from the light emission center p of the DOE 140 to the FMD 160. Therefore, in order to further reduce the size of the base plate 300 in the X-axis direction, it is desirable that the distance Lb is as small as possible.

ここで、フィルタ150は、赤外光を吸収する染料等が含まれた樹脂材からなり、厚さDfの薄い形状である。このため、距離Lbを小さく抑えることができる。かかるフィルタ150に代えて、たとえば、ガラス製NDフィルタ(Neutral Density Filter)や、フィルタ150と同様の染料が含まれたガラス材等を用いることもできる。しかし、これらは、厚みが、フィルタ150と比べ、かなり大きくなるため、これらの部材を用いると、距離Lbが大きくなり、情報取得装置1の大型化につながる。   Here, the filter 150 is made of a resin material containing a dye or the like that absorbs infrared light, and has a thin shape with a thickness Df. For this reason, the distance Lb can be kept small. Instead of the filter 150, for example, a glass ND filter (Neutral Density Filter), a glass material containing a dye similar to the filter 150, or the like can be used. However, since these are considerably thicker than the filter 150, the use of these members increases the distance Lb, leading to an increase in the size of the information acquisition device 1.

また、フィルタ150は、樹脂材等に染料を混ぜ込むといった簡易な手法により製造することができるため、他のフィルタを用いるよりも、製造コストが安価である。   Further, since the filter 150 can be manufactured by a simple method of mixing a dye into a resin material or the like, the manufacturing cost is lower than using other filters.

したがって、本実施の形態のように、樹脂材にレーザ光源110の光を吸収する染料等
が混ぜ込まれたフィルタ150を用いることで、情報取得装置1の製造コストを抑えつつ、装置の大型化を抑えることができる。
Therefore, as in the present embodiment, by using the filter 150 in which a dye or the like that absorbs light from the laser light source 110 is mixed in a resin material, the manufacturing cost of the information acquisition device 1 is reduced, and the size of the device is increased. Can be suppressed.

図8は、APC制御の処理を示す図である。図8の処理は、図2のAPC制御部21bによって行われる。   FIG. 8 is a diagram showing APC control processing. The process of FIG. 8 is performed by the APC control unit 21b of FIG.

図8(a)参照して、APC制御部21bは、レーザ制御部21aによるレーザ発光タイミングにおいて(S101:YES)、PD信号処理回路23より出力された受光量に応じたPD信号を取得する(S102)。そして、APC制御部21bは、取得したPD信号の値に基づき、FMD160の受光量が規定光量の範囲内にあるかを判定する(S103)。なお、規定光量は、レーザ光源110の適正発光量の上限値と下限値に対応する2つの閾値により規定され、これら2つの閾値が、あらかじめ、メモリ26に保持されている。   Referring to FIG. 8A, the APC control unit 21b acquires a PD signal corresponding to the received light amount output from the PD signal processing circuit 23 at the laser emission timing by the laser control unit 21a (S101: YES) ( S102). Then, the APC control unit 21b determines whether the amount of light received by the FMD 160 is within the specified light amount range based on the acquired PD signal value (S103). The prescribed light amount is defined by two threshold values corresponding to the upper limit value and the lower limit value of the appropriate light emission amount of the laser light source 110, and these two threshold values are stored in the memory 26 in advance.

受光量が規定光量内であれば(S103:YES)、APC制御部21bは、レーザ光源110から適正な発光量のレーザ光が出射されていると判断し、処理をS107に進める。他方、受光量が規定光量内でない場合(S103:NO)、APC制御部21bは、レーザ光源110からは、適正でない発光量のレーザ光が出射されていると判断し、受光量が規定光量よりも大きいかを判定する(S104)。   If the received light amount is within the specified light amount (S103: YES), the APC control unit 21b determines that the laser light source 110 has emitted an appropriate amount of laser light, and advances the process to S107. On the other hand, when the received light amount is not within the prescribed light amount (S103: NO), the APC control unit 21b determines that the laser light source 110 emits an inappropriate amount of laser light, and the received light amount is less than the prescribed light amount. Is also larger (S104).

受光量が規定光量よりも大きい場合(S104:YES)、APC制御部21bは、レーザ制御部21aにレーザ光源110から発光されるレーザ光の発光量を1ステップ減少させるための信号を出力する(S105)。これに応じて、レーザ制御部21aは、レーザ光源110の発光量を1ステップ減少させる。これにより、レーザ光源110からの発光量が1ステップだけ小さくなる。   When the received light amount is larger than the prescribed light amount (S104: YES), the APC control unit 21b outputs a signal for reducing the light emission amount of the laser light emitted from the laser light source 110 to the laser control unit 21a by one step ( S105). In response to this, the laser control unit 21a decreases the light emission amount of the laser light source 110 by one step. As a result, the amount of light emitted from the laser light source 110 is reduced by one step.

受光量が規定光量よりも小さい場合(S104:NO)、APC制御部21bは、レーザ制御部21aにレーザ光源110から発光されるレーザ光の発光量を1ステッ上昇させるための信号を出力する(S106)。これに応じて、レーザ制御部21aは、レーザ光源110の発光量を1ステップ上昇させる。これにより、レーザ光源110からの発光量が1ステップだけ大きくなる。   When the received light amount is smaller than the prescribed light amount (S104: NO), the APC control unit 21b outputs a signal for increasing the light emission amount of the laser light emitted from the laser light source 110 to the laser control unit 21a by one step ( S106). In response to this, the laser control unit 21a increases the light emission amount of the laser light source 110 by one step. As a result, the amount of light emitted from the laser light source 110 is increased by one step.

その後、レーザ発光の終了タイミングであるかが判定され(S107)、レーザ発光の終了タイミングでない場合(S107:NO)、レーザ光源110の発光量の調節処理(S102〜S107)が繰り返される。レーザ発光の終了タイミングに到達すると(S107:YES)、APC制御部21bは、APC制御の処理を終了し、S101に戻って次の発光タイミングを待つ。   Thereafter, it is determined whether it is the end timing of laser emission (S107). If it is not the end timing of laser emission (S107: NO), the process of adjusting the light emission amount of the laser light source 110 (S102 to S107) is repeated. When the laser emission end timing is reached (S107: YES), the APC control unit 21b ends the APC control process, returns to S101, and waits for the next emission timing.

図8(b)は、本実施の形態における時間の経過によるFMD160の検出信号の変化の例を模式的に示す図、図8(c)は、フィルタ150を配置しなかった場合の比較例における時間の経過によるFMD160の検出信号の変化の例を模式的に示す図である。図中、横軸は時間の経過、縦軸は、FMD160の検出信号(PD信号)の大きさを示している。ステップS103の規定光量の上限値としてS2、下限値としてS1が設定されている。また、Smは、FMD160が出力できる検出信号の限度値である。   FIG. 8B is a diagram schematically illustrating an example of a change in the detection signal of the FMD 160 over time in the present embodiment, and FIG. 8C is a comparative example in which the filter 150 is not disposed. It is a figure which shows typically the example of the change of the detection signal of FMD160 by progress of time. In the figure, the horizontal axis indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the magnitude of the detection signal (PD signal) of the FMD 160. In step S103, S2 is set as the upper limit value of the prescribed light amount, and S1 is set as the lower limit value. Sm is a limit value of the detection signal that can be output by the FMD 160.

図8(b)を参照して、時間T1において、PD信号が、規定光量の下限値であるS1を下回っている。この場合、上記S106の処理により、レーザ光源110の発光量が引き上げられ、規定光量の範囲内に位置づけられる。   Referring to FIG. 8B, at time T1, the PD signal is below S1, which is the lower limit value of the prescribed light amount. In this case, the amount of light emitted from the laser light source 110 is increased by the processing of S106 and is positioned within the range of the prescribed light amount.

時間T2、4においては、PD信号が規定光量の範囲内であるため、レーザ光源110
の光量制御は行われない。
At times T2 and T4, since the PD signal is within the prescribed light amount range, the laser light source 110
The amount of light is not controlled.

時間T3において、PD信号が規定光量の上限値であるS2を上回っている。この場合、上記S105の処理により、レーザ光源110の発光量が引き下げられ、規定光量の範囲内に位置づけられる。   At time T3, the PD signal exceeds S2, which is the upper limit value of the prescribed light amount. In this case, the amount of light emitted from the laser light source 110 is lowered by the processing of S105 and is positioned within the range of the prescribed light amount.

このようにして、レーザ光源110の出射光量は、規定光量の範囲内に保たれる。   In this way, the amount of light emitted from the laser light source 110 is kept within the range of the prescribed light amount.

図8(c)を参照して、フィルタ150を配置しなかった場合、レーザ光源110からのレーザ光が減衰されることなく、大きな光量のレーザ光がFMD160に入射することとなる。この場合、FMD160からのPD信号が飽和することとなり、時間T1〜T4すべての区間において、FMD160の出力できるPD信号の限度値が出力される。したがって、実際は、図8(b)のようにレーザ光源110からの発光量に変化があったとしても、FMD160から出力されるPD信号からは光量の変化を読み取ることができず、適正にレーザ光源110の光量制御を行うことができない。   Referring to FIG. 8C, when the filter 150 is not arranged, the laser light from the laser light source 110 is not attenuated, and a large amount of laser light enters the FMD 160. In this case, the PD signal from the FMD 160 is saturated, and the limit value of the PD signal that can be output by the FMD 160 is output in all the sections of time T1 to T4. Therefore, actually, even if there is a change in the light emission amount from the laser light source 110 as shown in FIG. 8B, the change in the light amount cannot be read from the PD signal output from the FMD 160, and the laser light source is appropriately 110 light quantity control cannot be performed.

このように、本実施の形態では、発光量の大きいレーザ光と、透過率の高いリーケージミラー130を用いたとしても、フィルタ150によってレーザ光の光量がFMD160の検出可能な範囲にまで減衰されるため、適正にレーザ光源110の光量制御を行うことができる。   As described above, in this embodiment, even when the laser light having a large light emission amount and the leakage mirror 130 having a high transmittance are used, the light amount of the laser light is attenuated to the detectable range of the FMD 160 by the filter 150. Therefore, the light amount control of the laser light source 110 can be appropriately performed.

以上、本実施の形態によれば、レーザ光源110から出射されたレーザ光の光路が折り曲げられるよう投射光学系100が構成されているため、目標領域に向かう方向の発光装置10の高さを低くすることができる。   As described above, according to the present embodiment, since the projection optical system 100 is configured so that the optical path of the laser light emitted from the laser light source 110 is bent, the height of the light emitting device 10 in the direction toward the target region is reduced. can do.

また、本実施の形態によれば、リーケージミラー130からFMD160に向かう光路中にフィルタ150が配されるため、透過率の高いリーケージミラー130を用いても、FMD160の検出信号が飽和することなく、適正にレーザ光源110の光量制御を行うことができる。   Further, according to the present embodiment, since the filter 150 is arranged in the optical path from the leakage mirror 130 to the FMD 160, the detection signal of the FMD 160 is not saturated even when the leakage mirror 130 having a high transmittance is used. The light quantity control of the laser light source 110 can be appropriately performed.

さらに、本実施の形態によれば、光量調節部材として、樹脂材にレーザ光源110の光を吸収する染料等が混ぜ込まれたフィルタ150が用いられるため、情報取得装置1の製造コストを抑えつつ、装置の大型化を抑えることができる。   Furthermore, according to the present embodiment, the filter 150 in which a dye or the like that absorbs the light of the laser light source 110 is mixed into the resin material is used as the light amount adjusting member, so that the manufacturing cost of the information acquisition device 1 is suppressed. , Increase in size of the apparatus can be suppressed.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記の他に種々の変更が可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made to the embodiment of the present invention in addition to the above. .

たとえば、上記実施の形態では、フィルタ150がリーケージミラー130とFMD160の間に、コリメータレンズ120の光軸に対して垂直となるように配置されたが、図9(a)に示すように、リーケージミラー130の背面にフィルタ150を装着し、フィルタ150とリーケージミラー130とが一体化されてもよい。また、この構成において、リーケージミラー130とフィルタ150が傾いて設置されることによってできる背部のスペースに、FMD160が配置されてもよい。この場合、DOE140の発光中心pからFMD160までの距離Lb’は、上記実施の形態と比べ、小さいものとなる。したがって、発光装置10および情報取得装置1をX軸方向においてさらに小型化することができる。   For example, in the above embodiment, the filter 150 is disposed between the leakage mirror 130 and the FMD 160 so as to be perpendicular to the optical axis of the collimator lens 120. However, as shown in FIG. The filter 150 may be attached to the back surface of the mirror 130, and the filter 150 and the leakage mirror 130 may be integrated. Further, in this configuration, the FMD 160 may be disposed in a back space formed by tilting the leakage mirror 130 and the filter 150. In this case, the distance Lb ′ from the light emission center p of the DOE 140 to the FMD 160 is smaller than that in the above embodiment. Therefore, the light emitting device 10 and the information acquisition device 1 can be further downsized in the X-axis direction.

なお、本実施の形態では、染料が混ぜ込まれたフィルタ150が用いられるため、光の入射角が変わってもフィルタ150のフィルタ特性は略変わらない。よって、図9(a)のように、フィルタ150は、レーザ光源110の光軸に対して傾くように配置されても
、フィルタ150によるレーザ光の減衰は、適正に行われ得る。
In this embodiment, since the filter 150 mixed with the dye is used, the filter characteristics of the filter 150 are not substantially changed even when the incident angle of light is changed. Therefore, as shown in FIG. 9A, even if the filter 150 is disposed so as to be inclined with respect to the optical axis of the laser light source 110, the attenuation of the laser light by the filter 150 can be appropriately performed.

また、上記実施の形態では、レーザ光源110から出射されたレーザ光の光路が折り曲げられるようにして発光装置10が構成されたが、図9(b)に示すように、レーザ光源110からDOE140までの光学素子が投射方向(Z軸方向)に並ぶように構成されてもよい。この場合、分光素子190は、透過率が高いものが用いられる。ただし、本発明は、上記実施の形態のように、レーザ光源110から出射されたレーザ光の光路を折り曲げることにより、投射光学系100の高さを抑える構成に用いて好ましいものである。すなわち、この構成では、高さ方向の薄型化が進むと、レーザ光源110のCAN110b内にバックモニタ用の光検出器を配せなくなる。本発明は、レーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分光させる構成であるため、このようにレーザ光源110のCAN110b内にバックモニタ用の光検出器を配せないような光学系において、より効果を発揮するものである。   In the above embodiment, the light emitting device 10 is configured such that the optical path of the laser light emitted from the laser light source 110 is bent. However, as shown in FIG. 9B, from the laser light source 110 to the DOE 140. The optical elements may be arranged in the projection direction (Z-axis direction). In this case, a spectroscopic element 190 having a high transmittance is used. However, the present invention is preferable for use in a configuration in which the height of the projection optical system 100 is suppressed by bending the optical path of the laser light emitted from the laser light source 110 as in the above embodiment. In other words, in this configuration, when the thickness in the height direction is reduced, the back monitor photodetector cannot be disposed in the CAN 110b of the laser light source 110. Since the present invention is configured to disperse part of the laser light emitted from the laser light source, in such an optical system in which a photodetector for back monitoring cannot be arranged in the CAN 110b of the laser light source 110, It is more effective.

また、上記実施の形態では、分光素子として、リーケージミラー130が用いられたが、偏光方向により分光する偏光ビームスプリッタや回折現象で分光する回折格子、回折光学素子等が用いられてもよい。これらの分光素子を用いる場合、FMD160に入射する光量が大きくなりやすいが、フィルタ150による遮光量を調節することで、FMD160の検出信号が飽和することなく、適正にレーザ光源の光量制御を行うことができる。   In the above-described embodiment, the leakage mirror 130 is used as the spectroscopic element. However, a polarizing beam splitter that splits the light according to the polarization direction, a diffraction grating that splits by a diffraction phenomenon, a diffractive optical element, or the like may be used. When these spectroscopic elements are used, the amount of light incident on the FMD 160 tends to increase. However, by adjusting the amount of light shielded by the filter 150, the amount of light detected by the FMD 160 can be appropriately controlled without saturation of the detection signal of the FMD 160. Can do.

また、上記実施の形態では、光量調節部材として、赤外光を吸収する染料がフィルタ150に混ぜ込まれたが、レーザ光源110の光量を減衰できれば、どのような波長帯域の光を吸収する材料が混ぜ込まれてもよいし、また、複数種類の材料が混ぜ込まれてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the dye which absorbs infrared light was mixed in the filter 150 as a light quantity adjustment member, However, If the light quantity of the laser light source 110 can be attenuated, it will absorb the light of what wavelength band May be mixed, or a plurality of types of materials may be mixed.

また、フィルタ150に代えて、バンドパスフィルタ等の光干渉型のフィルタが用いられてもよい。この場合、フィルタ150を用いる場合に比べて、発光装置10および情報取得装置1が、X軸方向においてやや大きくなる。   Further, instead of the filter 150, an optical interference filter such as a band pass filter may be used. In this case, the light emitting device 10 and the information acquisition device 1 are slightly larger in the X-axis direction than when the filter 150 is used.

また、フィルタ150の設置位置、設置角度は、リーケージミラー130とFMD160の間であれば、上記実施の形態および変更例の設置位置、設置角度のほか、どのような位置、角度で配置されてもよい。   Moreover, as long as the installation position and installation angle of the filter 150 are between the leakage mirror 130 and the FMD 160, any position and angle other than the installation position and installation angle of the above-described embodiment and modification example may be used. Good.

また、上記実施の形態では、フィルタ150は、樹脂材が用いられ、平板状に形成されたが、どのような材料が用いられ、また、どのような形状であってもよい。   In the above embodiment, the filter 150 is made of a resin material and formed in a flat plate shape. However, any material may be used, and any shape may be used.

さらに、上記実施の形態では、ベースプレート300に段差305が形成されたが、段差が形成されてなくてもよい。また、受光装置20は、ベースプレート300の背面に取り付けられたが、発光装置10と同様に、ベースプレート300の上面に設置されてもよい。   Furthermore, although the step 305 is formed in the base plate 300 in the above embodiment, the step may not be formed. Further, although the light receiving device 20 is attached to the back surface of the base plate 300, it may be installed on the upper surface of the base plate 300 as in the light emitting device 10.

また、上記実施の形態では、受光素子として、CMOSイメージセンサ240を用いたが、これに替えて、CCDイメージセンサを用いることもできる。さらに、投射光学系100および受光光学系200の構成も、適宜変更可能である。また、情報取得装置1と情報処理装置2は一体化されてもよいし、情報取得装置1と情報処理装置2がテレビやゲーム機、パーソナルコンピュータと一体化されてもよい。   In the above embodiment, the CMOS image sensor 240 is used as the light receiving element, but a CCD image sensor may be used instead. Furthermore, the configurations of the projection optical system 100 and the light receiving optical system 200 can be changed as appropriate. The information acquisition device 1 and the information processing device 2 may be integrated, or the information acquisition device 1 and the information processing device 2 may be integrated with a television, a game machine, or a personal computer.

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。   The embodiments of the present invention can be appropriately modified in various ways within the scope of the technical idea shown in the claims.

1 … 情報取得装置
10 … 発光装置
20 … 受光装置
21a … レーザ制御部
21b … APC制御部(レーザ制御部)
110 … レーザ光源
120 … コリメータレンズ
130 … リーケージミラー(分光素子)
140 … DOE(回折光学素子)
150 … フィルタ(光量調節部材、光吸収板)
160 … FMD(光検出器)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Information acquisition apparatus 10 ... Light-emitting device 20 ... Light-receiving device 21a ... Laser control part 21b ... APC control part (laser control part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Laser light source 120 ... Collimator lens 130 ... Leakage mirror (spectral element)
140 ... DOE (diffractive optical element)
150 ... Filter (light quantity adjusting member, light absorbing plate)
160 ... FMD (light detector)

Claims (6)

光を用いて目標領域の情報を取得する情報取得装置において、
目標領域に所定のドットパターンでレーザ光を投射する発光装置と、
前記発光装置に対して所定の距離だけ横方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域を撮像する受光装置と、を備え、
前記発光装置は;
所定の波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを透過した前記レーザ光を分岐させる分光素子と、
前記分光素子によって分光された第1のレーザ光を目標領域において所定のドットパターンを有するレーザ光に変換して前記目標領域に投射する回折光学素子と、
前記分光素子によって分光された第2のレーザ光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する光検出器と、
前記分光素子と前記光検出器との間に配置され、前記光検出器に到達する前記第2のレーザ光の光量を減衰させる光量調節部材と、
前記光検出器の前記検出信号に基づいて、前記レーザ光源の発光量を制御するレーザ制御部と、を有する、
ことを特徴とする情報取得装置。
In an information acquisition device that acquires information on a target area using light,
A light emitting device that projects a laser beam with a predetermined dot pattern onto a target area;
A light receiving device that is arranged so as to be laterally separated from the light emitting device by a predetermined distance, and that images the target area,
The light emitting device;
A laser light source that emits laser light of a predetermined wavelength;
A collimator lens for converting laser light emitted from the laser light source into parallel light;
A spectroscopic element for branching the laser light transmitted through the collimator lens;
A diffractive optical element that converts the first laser beam dispersed by the spectroscopic element into a laser beam having a predetermined dot pattern in the target region and projects the laser beam onto the target region;
A photodetector that receives the second laser beam dispersed by the spectroscopic element and outputs a detection signal corresponding to the amount of received light;
A light amount adjusting member that is disposed between the spectroscopic element and the photodetector and attenuates the amount of the second laser light that reaches the photodetector;
A laser control unit that controls a light emission amount of the laser light source based on the detection signal of the photodetector;
An information acquisition apparatus characterized by that.
請求項1に記載の情報取得装置において、
前記分光素子は、前記レーザ光の一部を反射させて前記回折光学素子に導くとともに、前記レーザ光の一部を透過させ前記光量調節部材に導き、
前記レーザ光源、前記コリメータレンズおよび前記分光素子が直線状に並び、且つ、前記回折光学素子が前記目標領域に対向するように、前記レーザ光源、前記コリメータレンズ、前記分光素子、前記光量調節部材、前記光検出器および前記回折光学素子が配される、
ことを特徴とする情報取得装置。
The information acquisition device according to claim 1,
The spectroscopic element reflects a part of the laser light and guides it to the diffractive optical element, transmits a part of the laser light and guides it to the light amount adjusting member,
The laser light source, the collimator lens, the spectroscopic element, the light amount adjusting member, so that the laser light source, the collimator lens and the spectroscopic element are arranged in a straight line, and the diffractive optical element faces the target region. The photodetector and the diffractive optical element are disposed;
An information acquisition apparatus characterized by that.
請求項2に記載の情報取得装置において、
前記分光素子は、前記レーザ光源の光軸に対して傾くように配置されたリーケージミラーであり、
前記光量調節部材は、前記リーケージミラーの前記光検出器側の面に装着されている、ことを特徴とする情報取得装置。
The information acquisition device according to claim 2,
The spectroscopic element is a leakage mirror arranged to be inclined with respect to the optical axis of the laser light source,
The information acquisition device, wherein the light amount adjusting member is attached to a surface of the leakage mirror on the photodetector side.
請求項1ないし3の何れか一項に記載の情報取得装置において、
前記光量調節部材は、少なくとも前記レーザ光源の前記波長の光を吸収する光吸収材を含有する、
ことを特徴とする情報取得装置。
In the information acquisition device according to any one of claims 1 to 3,
The light amount adjusting member contains at least a light absorbing material that absorbs light of the wavelength of the laser light source.
An information acquisition apparatus characterized by that.
請求項4に記載の情報取得装置において、
前記光量調節部材は、前記光吸収材を含有した平板状の樹脂材からなる光吸収板である、
ことを特徴とする情報取得装置。
The information acquisition device according to claim 4,
The light amount adjusting member is a light absorbing plate made of a flat resin material containing the light absorbing material.
An information acquisition apparatus characterized by that.
請求項1ないし5の何れか一項に記載の情報取得装置を有する物体検出装置。   An object detection apparatus comprising the information acquisition apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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