JP2013205089A - Information acquisition device and object detection device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an information acquisition device and an object detection device mounted with the same, which can appropriately detect a distance to a detection object even when laser light of a plurality of wavelength bands is emitted from a laser light source of a single mode in actual measurement.SOLUTION: An information acquisition device 1 includes: a projection optical system 100; a light-receiving optical system 200; a heater 170; a heater control unit 21c; memory 28 for holding a reference template based on a reference image; and a distance acquisition unit 21b which refers to an actually measured image and the reference template, and acquires distance information on the basis of a positional relation between a segment area on the reference image and a comparison area on the actually measured image for the segment area. The heater control unit 21c changes a temperature of a laser light source 110 by the heater 170 on the basis of the determination that the laser light source 110 is shifted from a single mode oscillation state to a multimode oscillation state.

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、特許文献1、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. Then, 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, Patent Literature 1, Non-Patent Document 1).

特開2012−32379号公報JP 2012-32379 A

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

上記物体検出装置では、たとえば、単一の波長帯域でレーザ光を発振するシングルモードの半導体レーザと、回折光学素子が用いられる。回折光学素子は、回折作用によって、単一の波長帯域のレーザ光を、所定のドットパターンのレーザ光に変換する。そして、このドットパターンを基準面に照射したときに受光素子が取得するドットパターンを、予め、基準パターンとして保持しておき、実動作時に受光素子が受光したドットパターン上において基準パターン上のドットがどの位置に移動したかによって、検出対象物体までの距離が検出される。   In the object detection apparatus, for example, a single mode semiconductor laser that oscillates laser light in a single wavelength band and a diffractive optical element are used. The diffractive optical element converts laser light having a single wavelength band into laser light having a predetermined dot pattern by diffractive action. The dot pattern acquired by the light receiving element when this dot pattern is irradiated onto the reference surface is held in advance as a reference pattern, and the dot on the reference pattern is received on the dot pattern received by the light receiving element during actual operation. The distance to the detection target object is detected depending on which position it is moved to.

しかし、上記シングルモードの半導体レーザでは、温度条件等、動作環境が所定の条件に達すると、複数の波長帯域(マルチモード)でレーザ光を発振することが起こり得る。このようにレーザ光源がマルチモードで発振すると、レーザ光は、回折光学素子により、それぞれの波長に応じて、異なる回折作用を受けるため、回折光学素子によって生成されるドットパターンが基準パターンから変化する。このため、ドットの受光位置を適正に検出できず、検出対象物体の各部までの距離の検出精度が劣化するとの問題が生じる。   However, in the single mode semiconductor laser, when the operating environment reaches a predetermined condition such as a temperature condition, the laser light may oscillate in a plurality of wavelength bands (multimode). When the laser light source oscillates in multimode in this way, the laser light is subjected to different diffractive effects by the diffractive optical element depending on the respective wavelengths, so that the dot pattern generated by the diffractive optical element changes from the reference pattern. . For this reason, the light reception position of a dot cannot be detected appropriately, but the problem that the detection accuracy of the distance to each part of a detection target object deteriorates arises.

本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、実測時にシングルモードのレーザ光源から複数の波長帯域のレーザ光が出射される場合においても、検出対象物体までの距離を適正に検出し得る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 in view of this point, and even when laser light of a plurality of wavelength bands is emitted from a single-mode laser light source at the time of actual measurement, the distance to the detection target object can be properly detected. An object is to provide an information acquisition apparatus and an object detection apparatus equipped with the information acquisition apparatus.

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、レーザ光を発振するレーザ光源と回折光学素子とを備え、当該レーザ光源から出射されたレーザ光を前記回折光学素子による回折作用によって所定のドットパターンで目標領域に投射する投射光学系と、前記投射光学系に対して所定の距離だけ横に離れて並ぶように配置され、前記目標領域をイメージセンサにより撮像する受光光学系と、前記レーザ光源の温度を調整する温度調整素子と、前記温度調整素子を制御する温度制御部と、基準面に前記レーザ光を照射したときに前記受光光学系により撮像された基準ドットパターンに基づく参照情報を保持する記憶部と、実測時に前記イメージセンサにより撮像された実測ドットパターンに基づく実測情報と前記参照情報とを参照し、前記基準ドットパターン上の参照領域と、当該参照領域に対応する前記実測ドットパターン上の領域との位置関係に基づいて、当該参照領域に対する距離情報を取得する距離取得部と、を備える。前記温度制御部は、前記レーザ光源が、主として一つの波長帯域のレーザ光を出射するシングルモードの発振状態から複数の波長帯域のレーザ光を出射するマルチモードの発振状態に移行したと判定したことに基づいて、前記温度調整素子により、前記レーザ光源の温度を変化させる。   A 1st aspect of this invention is related with the information acquisition apparatus which acquires the information of a target area | region using light. An information acquisition apparatus according to this aspect includes a laser light source that oscillates laser light and a diffractive optical element, and the laser light emitted from the laser light source is applied to a target region in a predetermined dot pattern by a diffractive action by the diffractive optical element. A projection optical system for projecting, a light receiving optical system for arranging the target area by an image sensor, arranged side by side with a predetermined distance from the projection optical system, and adjusting the temperature of the laser light source A temperature adjustment element; a temperature control unit that controls the temperature adjustment element; and a storage unit that holds reference information based on a reference dot pattern imaged by the light receiving optical system when the laser beam is irradiated on a reference surface; Referring to the actual measurement information based on the actual measurement dot pattern imaged by the image sensor at the time of actual measurement and the reference information, Comprising a irradiation area, based on the positional relationship between the actual dot pattern on the area corresponding to the reference region, and the distance acquisition section that acquires distance information for the reference region. The temperature control unit has determined that the laser light source has shifted from a single mode oscillation state in which laser light mainly in one wavelength band is emitted to a multimode oscillation state in which laser light in a plurality of wavelength bands is emitted. Based on the above, the temperature of the laser light source is changed by the temperature adjusting element.

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、実測時にシングルモードのレーザ光源から複数の波長帯域のレーザ光が出射される場合においても、検出対象物体までの距離を適正に検出し得る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。   According to the present invention, an information acquisition device capable of appropriately detecting the distance to a detection target object even when laser light of a plurality of wavelength bands is emitted from a single mode laser light source at the time of actual measurement, and an object equipped with the information acquisition device A detection device can be provided.

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. 実施の形態に係る投射光学系と受光光学系の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the projection optical system which concerns on embodiment, and a light-receiving optical system. 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. 実施の形態に係る参照パターンの生成方法を説明する図である。It is a figure explaining the production | generation method of the reference pattern which concerns on embodiment. 実施の形態に係る距離検出手法を説明する図である。It is a figure explaining the distance detection method which concerns on embodiment. 実施の形態に係る温度変化に応じて参照テンプレートを保持する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to hold | maintain a reference template according to the temperature change which concerns on embodiment. 実施の形態に係るシングルモードとマルチモードのレーザ光の波形と、受光素子上におけるドットパターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the waveform of the laser beam of the single mode which concerns on embodiment, and the dot pattern on a light receiving element. 実施の形態に係る距離取得の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of distance acquisition which concerns on embodiment. 実施の形態に係るヒーター制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the heater control process which concerns on embodiment. 変更例に係るヒーター制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the heater control process which concerns on the example of a change. 変更例に係るヒーター制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the heater control process which concerns on the example of a change. 変更例に係るヒーター制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the heater control process which concerns on the example of a change.

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、FMD(FrontMonitor Diode)150と、温度センサ160と、ヒーター170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、温度検出回路24と、温度調整回路25と、撮像信号処理回路26と、入出力回路27と、メモリ28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, an FMD (Front Monitor Diode) 150, a temperature sensor 160, and a heater 170. I have. 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 drive circuit 22, a PD signal processing circuit 23, a temperature detection circuit 24, a temperature adjustment circuit 25, and an image pickup as a circuit unit. A signal processing circuit 26, an input / output circuit 27, and a memory 28 are provided.

レーザ光源110は、単一の縦モードで発振することで、一定の波長帯域で安定してレーザ光を出力するシングルモードの半導体レーザである。レーザ光源110は、受光光学系200から離れる方向(X軸負方向)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 is a single mode semiconductor laser that oscillates in a single longitudinal mode and stably outputs laser light in a certain wavelength band. The laser light source 110 outputs laser light in a narrow wavelength band having a wavelength of about 830 nm in a direction away from the light receiving optical system 200 (X-axis negative 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、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FMD150に向かう方向(X軸負方向)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 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 150 (X-axis negative 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、所定の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。   The DOE 140 has a diffraction pattern on the incident surface. Due to the diffractive action of this diffraction pattern, the laser light incident on the DOE 140 is converted into laser light having a predetermined dot pattern and irradiated onto the target area.

DOE140の回折パターンは、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 diffraction pattern of the DOE 140 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。   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.

FMD150は、リーケージミラー130を透過し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。   The FMD 150 receives the laser light transmitted through the leakage mirror 130 and outputs an electrical signal corresponding to the amount of received light.

温度センサ160は、NTC(negative temperaturecoefficient)サーミスタにより構成されている。NTCサーミスタは、温度の上昇に対して抵抗値が減少する特性を有し、抵抗値の変化から、レーザ光源110の周囲の温度を検出する。そして、NTCサーミスタは、検出した温度に応じた信号を温度検出回路24に出力する。   The temperature sensor 160 is configured by an NTC (negative temperaturecoefficient) thermistor. The NTC thermistor has a characteristic that the resistance value decreases with increasing temperature, and detects the temperature around the laser light source 110 from the change in resistance value. Then, the NTC thermistor outputs a signal corresponding to the detected temperature to the temperature detection circuit 24.

ヒーター170は、PTC(positive temperaturecoefficient)サーミスタにより構成されている。PTCサーミスタは、所定の温度(キュリー温度)で急激に抵抗が増加する特性と、所定以上の印加電圧に対して、一定の電力値となるように抵抗値が変動する静特性(電圧電流特性)を有している。PTCサーミスタは、温度調整回路25からの出力信号に応じて、静特性を利用して自身が一定温度で発熱することにより、レーザ光源110の周囲の温度を調整する。PTCサーミスタのキュリー温度は、実動作時にレーザ光源110が到達し得ると想定される上限温度よりもやや高く設定される。   The heater 170 is composed of a PTC (positive temperature coefficient) thermistor. The PTC thermistor has a characteristic in which the resistance suddenly increases at a predetermined temperature (Curie temperature), and a static characteristic (voltage-current characteristic) in which the resistance value fluctuates so as to have a constant power value with respect to an applied voltage exceeding a predetermined value. have. The PTC thermistor adjusts the ambient temperature of the laser light source 110 by generating heat at a constant temperature using static characteristics according to the output signal from the temperature adjustment circuit 25. The Curie temperature of the PTC thermistor is set slightly higher than the upper limit temperature that the laser light source 110 is supposed to reach during actual operation.

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26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26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 26 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 26 with high response from the light reception in each pixel.

CPU21は、メモリ28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、3次元距離情報を生成するための距離取得部21bと、ヒーター170を制御するためのヒーター制御部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 28. With such a control program, the CPU 21 has a laser control unit 21a for controlling the laser light source 110, a distance acquisition unit 21b for generating three-dimensional distance information, and a heater control unit 21c for controlling the heater 170. Functions are granted.

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、FMD150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、レーザ制御部21a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。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。これにより、レーザ光源110から出射されるレーザ光のパワーが略一定に制御される。   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 150 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 laser control unit 21a. When it is determined 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. Thereby, the power of the laser beam emitted from the laser light source 110 is controlled to be substantially constant.

温度検出回路24は、温度センサ160から出力された温度に応じた信号をデジタル化してCPU21に出力する。本実施の形態において、温度検出回路24は、0.2℃単位で検出温度を出力する。CPU21は、温度検出回路24から供給される信号をもとに、レーザ光源110の出射波長変動を検知し、後述のように、距離検出のための参照テンプレートの入れ替えを行う。なお、温度変化に応じた参照テンプレートの入れ替え処理については、図7を参照して後述する。   The temperature detection circuit 24 digitizes a signal corresponding to the temperature output from the temperature sensor 160 and outputs it to the CPU 21. In the present embodiment, the temperature detection circuit 24 outputs the detected temperature in units of 0.2 ° C. The CPU 21 detects the emission wavelength variation of the laser light source 110 based on the signal supplied from the temperature detection circuit 24, and replaces the reference template for distance detection as will be described later. Note that the reference template replacement process according to the temperature change will be described later with reference to FIG.

温度調整回路25は、CPU21からの制御信号に応じてヒーター170を駆動する。CPU21は、ヒーター制御部21cによる処理によって、レーザ光源110が単一の波長帯域ではなく、複数の波長帯域でレーザ光を発振していると判断すると、ヒーター170を起動、または停止し、レーザ光源110周辺の温度を調整する。なお、ヒーター170の駆動処理については、図10を参照して後述する。   The temperature adjustment circuit 25 drives the heater 170 according to a control signal from the CPU 21. When the CPU 21 determines that the laser light source 110 is oscillating laser light in a plurality of wavelength bands instead of a single wavelength band by processing by the heater control unit 21c, the CPU 21 starts or stops the heater 170, and the laser light source Adjust the temperature around 110. The heater 170 driving process will be described later with reference to FIG.

撮像信号処理回路26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26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、距離取得部21bによる処理によって算出する。また、CPU21は、ヒーター170の駆動制御によって、レーザ光源110周辺の温度が所定温度以上に変化すると、CMOSイメージセンサ240の受光感度を調整する。入出力回路27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 26 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 26, the CPU 21 calculates the distance from the information acquisition device 1 to each part of the detection target by processing by the distance acquisition unit 21b. Further, the CPU 21 adjusts the light receiving sensitivity of the CMOS image sensor 240 when the temperature around the laser light source 110 changes to a predetermined temperature or more by the drive control of the heater 170. The input / output circuit 27 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は、投射光学系100と受光光学系200の設置状態を示す斜視図である。   FIG. 3 is a perspective view showing an installation state of the projection optical system 100 and the light receiving optical system 200.

投射光学系100と受光光学系200は、ベースプレート300に配置される。投射光学系100を構成する光学部材は、ハウジング100aに設置され、このハウジング100aがベースプレート300上に設置される。これにより、投射光学系100がベースプレート300上に配置される。   The projection optical system 100 and the light receiving optical system 200 are disposed on the base plate 300. The optical members constituting the projection optical system 100 are installed in the housing 100a, and the housing 100a is installed on the base plate 300. Thereby, the projection optical system 100 is arranged on the base plate 300.

レーザ光源110は、亜鉛、アルミ等の熱伝導性に優れる金属製のレーザホルダ110aに収容されており、レーザホルダ110aは、ハウジング100aに接着固定されている。   The laser light source 110 is accommodated in a metal laser holder 110a having excellent thermal conductivity such as zinc or aluminum, and the laser holder 110a is bonded and fixed to the housing 100a.

レーザホルダ110aの側面(Y軸負方向)には、回路基板180が配されており、回路基板180とレーザホルダ110aの側面(Y軸負方向)の間には、温度センサ160(図2参照)が配されている。温度センサ160は、回路基板180に電気的に接続されており、レーザ光源110周辺の温度を検出する。   A circuit board 180 is disposed on the side surface (Y-axis negative direction) of the laser holder 110a, and a temperature sensor 160 (see FIG. 2) is provided between the circuit board 180 and the side surface (Y-axis negative direction) of the laser holder 110a. ) Is arranged. The temperature sensor 160 is electrically connected to the circuit board 180 and detects the temperature around the laser light source 110.

また、レーザホルダ110aの上面(Z軸正方向)には、ヒーター170が配されている。ヒーター170は、熱伝導性に優れるステンレス製の平板170aに接着固定されており、平板170aがレーザホルダ110aの上面(Z軸正方向)に接着固定される。また、図示しないが、ヒーター170は、回路基板180に電気的に接続されており、ヒーター170を駆動することにより、平板170a、レーザホルダ110aを介してレーザ光源110周辺の温度を調整する。   A heater 170 is arranged on the upper surface (Z-axis positive direction) of the laser holder 110a. The heater 170 is bonded and fixed to a stainless steel flat plate 170a having excellent thermal conductivity, and the flat plate 170a is bonded and fixed to the upper surface (Z-axis positive direction) of the laser holder 110a. Although not shown, the heater 170 is electrically connected to the circuit board 180 and drives the heater 170 to adjust the temperature around the laser light source 110 via the flat plate 170a and the laser holder 110a.

150a、240aは、それぞれ、FMD150、温度センサ160、ヒーター170およびCMOSイメージセンサ240からの信号を回路基板(図示せず)に供給するためのFPC(フレキシブルプリント基板)である。   Reference numerals 150a and 240a denote FPCs (flexible printed circuit boards) for supplying signals from the FMD 150, the temperature sensor 160, the heater 170, and the CMOS image sensor 240 to a circuit board (not shown), respectively.

受光光学系200を構成する光学部材は、レンズホルダ200aに設置され、このレンズホルダ200aが、ベースプレート300の背面からベースプレート300に取りつけられる。これにより、受光光学系200がベースプレート300に配置される。なお、受光光学系200は、Z軸方向に光学部材が並ぶため、投射光学系100と比べ、Z軸方向の高さが高くなっている。ベースプレート300は、Z軸方向の高さを抑えるために、受光光学系200の配置位置周辺がZ軸方向に一段高くなっている。   The optical member constituting the light receiving optical system 200 is installed in the lens holder 200a, and the lens holder 200a is attached to the base plate 300 from the back surface of the base plate 300. As a result, the light receiving optical system 200 is disposed on the base plate 300. In the light receiving optical system 200, since optical members are arranged in the Z-axis direction, the height in the Z-axis direction is higher than that of the projection optical system 100. In the base plate 300, in order to suppress the height in the Z-axis direction, the periphery of the arrangement position of the light receiving optical system 200 is raised by one step in the Z-axis direction.

図3に示す設置状態において、投射光学系100の射出瞳と受光光学系200の入射瞳の位置は、Z軸方向において、略一致する。また、投射光学系100と受光光学系200は、投射光学系100の投射中心と受光光学系200の撮像中心がX軸に平行な直線上に並ぶように、X軸方向に所定の距離をもって並んで設置される。   In the installation state shown in FIG. 3, the positions of the exit pupil of the projection optical system 100 and the entrance pupil of the light receiving optical system 200 substantially coincide with each other in the Z-axis direction. Further, the projection optical system 100 and the light receiving optical system 200 are arranged with a predetermined distance in the X-axis direction so that the projection center of the projection optical system 100 and the imaging center of the light-receiving optical system 200 are aligned on a straight line parallel to the X axis. Installed at.

投射光学系100と受光光学系200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、投射光学系100と受光光学系200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、投射光学系100と受光光学系200の設置間隔は広くなる。本実施の形態では、ある程度の遠距離(たとえば、数m)の目標物を検出対象として、投射光学系100と受光光学系200の設置間隔が調整されている。   The installation interval between the projection optical system 100 and the light receiving optical system 200 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 installation interval between the projection optical system 100 and the light receiving optical system 200 is. Conversely, as the distance to the target to be detected increases, the installation interval between the projection optical system 100 and the light receiving optical system 200 increases. In the present embodiment, the installation interval between the projection optical system 100 and the light receiving optical system 200 is adjusted with a target at a certain distance (for example, several meters) as a detection target.

図4(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4(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、図4(b)には、便宜上、目標領域に平坦な面(スクリーン)とスクリーンの前に人物が存在するときの受光状態が示されている。   FIG. 4A is a diagram schematically showing the irradiation state of the laser light on the target region, and FIG. 4B is a diagram schematically showing the light receiving state of the laser light in the CMOS image sensor 240. In FIG. 4B, for the sake of convenience, a flat surface (screen) in the target area and a light receiving state when a person is present in front of the screen are shown.

図4(a)に示すように、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。図4(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るドット領域(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。   As shown in FIG. 4A, the projection optical system 100 irradiates a target region with laser light having a dot pattern (hereinafter, the entire laser light having this pattern is referred to as “DP light”). . In FIG. 4A, the luminous 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”) due to the diffraction effect by the DOE 140 are scattered according to a dot pattern due to the diffraction effect by the DOE 140.

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光は、図4(b)のように、CMOSイメージセンサ240上に分布する。   When a flat surface (screen) is present in the target area, DP light reflected thereby is distributed on the CMOS image sensor 240 as shown in FIG.

図4(b)には、CMOSイメージセンサ240上のDP光の全受光領域が破線の枠によって示され、CMOSイメージセンサ240の撮像有効領域に入射するDP光の受光領域が実線の枠によって示されている。CMOSイメージセンサ240の撮像有効領域は、CMOSイメージセンサ240がDP光を受光した領域のうち、センサとして信号を出力する領域であり、たとえば、VGA(横640画素×縦480画素)のサイズである。また、同図(a)に示す目標領域上におけるDt0の光は、CMOSイメージセンサ240上では、同図(b)に示すDt’0の位置に入射する。スクリーンの前の人物の像は、CMOSイメージセンサ240上では、上下左右が反転して撮像される。   In FIG. 4B, the entire DP light receiving area on the CMOS image sensor 240 is indicated by a dashed frame, and the DP light receiving area incident on the imaging effective area of the CMOS image sensor 240 is indicated by a solid frame. Has been. The effective imaging area of the CMOS image sensor 240 is an area where the CMOS image sensor 240 receives a DP light and outputs a signal as a sensor, and has a size of, for example, VGA (horizontal 640 pixels × vertical 480 pixels). . Further, the light of Dt0 on the target area shown in FIG. 10A enters the position of Dt′0 shown in FIG. An image of a person in front of the screen is taken upside down on the CMOS image sensor 240 in the vertical and horizontal directions.

ここで、図5、図6を参照して、上記距離検出の方法を説明する。   Here, the distance detection method will be described with reference to FIGS.

図5は、上記距離検出手法に用いられる参照パターンの設定方法を説明する図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining a reference pattern setting method used in the distance detection method.

図5(a)に示すように、投射光学系100から所定の距離Lsの位置に、Z軸方向に垂直な平坦な反射平面RSが配置される。出射されたDP光は、反射平面RSによって反射され、受光光学系200のCMOSイメージセンサ240に入射する。これにより、CMOSイメージセンサ240から、撮像有効領域内の画素毎の電気信号が出力される。出力された画素毎の電気信号の値(画素値)は、図2のメモリ28上に展開される。   As shown in FIG. 5A, a flat reflection plane RS perpendicular to the Z-axis direction is disposed at a position of a predetermined distance Ls from the projection optical system 100. The emitted DP light is reflected by the reflection plane RS and enters the CMOS image sensor 240 of the light receiving optical system 200. Thereby, an electrical signal for each pixel in the effective imaging area is output from the CMOS image sensor 240. The output electric signal value (pixel value) for each pixel is developed on the memory 28 of FIG.

以下、反射面RSからの反射によって得られた全画素値からなる画像を、「基準画像」、反射面RSを「基準面」と称する。そして、図5(b)に示すように、基準画像上に、「参照パターン領域」が設定される。なお、図5(b)には、CMOSイメージセンサ240の背面側から受光面をZ軸正方向に透視した状態が図示されている。図6以降の図においても同様である。   Hereinafter, an image including all pixel values obtained by reflection from the reflection surface RS is referred to as a “reference image”, and the reflection surface RS is referred to as a “reference surface”. Then, as shown in FIG. 5B, a “reference pattern region” is set on the standard image. FIG. 5B shows a state in which the light receiving surface is seen through in the positive direction of the Z axis from the back side of the CMOS image sensor 240. The same applies to the drawings after FIG.

こうして設定された参照パターン領域に対して、所定の大きさを有する複数のセグメント領域が設定される。セグメント領域の大きさは、得られる距離情報による物体の輪郭抽
出精度、CPU21に対する距離検出の演算量の負荷および後述する距離検出手法によるエラー発生率を考慮して決定される。本実施の形態では、セグメント領域の大きさは、横15画素×縦15画素に設定される。
A plurality of segment areas having a predetermined size are set for the reference pattern area set in this way. The size of the segment area is determined in consideration of the contour extraction accuracy of the object based on the obtained distance information, the load of the calculation amount of distance detection for the CPU 21, and the error occurrence rate by the distance detection method described later. In the present embodiment, the size of the segment area is set to 15 horizontal pixels × 15 vertical pixels.

図5(c)を参照して、参照パターン領域に設定されるセグメント領域について説明する。なお、図5(c)には、便宜上、各セグメント領域の大きさが横7画素×縦7画素で示され、各セグメント領域の中央の画素が×印で示されている。   With reference to FIG.5 (c), the segment area | region set to a reference pattern area | region is demonstrated. In FIG. 5C, for the sake of convenience, the size of each segment area is indicated by 7 pixels wide by 7 pixels high, and the center pixel of each segment area is indicated by a cross.

セグメント領域は、図5(c)に示すように、隣り合うセグメント領域が参照パターン領域に対してX軸方向およびY軸方向に1画素間隔で並ぶように設定される。すなわち、あるセグメント領域は、このセグメント領域のX軸方向およびY軸方向に隣り合うセグメント領域に対して1画素ずれた位置に設定される。このとき、各セグメント領域には、固有のパターンでドットが点在する。よって、セグメント領域内の画素値のパターンは、セグメント領域毎に異なっている。隣り合うセグメント領域の間隔が狭いほど、参照パターン領域内に含まれるセグメント領域の数が多くなり、目標領域の面内方向(X−Y平面方向)における距離検出の分解能が高められる。   As shown in FIG. 5C, the segment areas are set such that adjacent segment areas are arranged at intervals of one pixel in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the reference pattern area. That is, a certain segment area is set at a position shifted by one pixel with respect to a segment area adjacent to the segment area in the X-axis direction and the Y-axis direction. At this time, each segment area is dotted with dots in a unique pattern. Therefore, the pattern of pixel values in the segment area is different for each segment area. The narrower the interval between adjacent segment areas, the greater the number of segment areas included in the reference pattern area, and the resolution of distance detection in the in-plane direction (XY plane direction) of the target area is enhanced.

こうして、CMOSイメージセンサ240上における参照パターン領域の位置に関する情報と、参照パターン領域に含まれる全画素の画素値(参照パターン)と、参照パターン領域に対して設定されるセグメント領域の情報が、図2のメモリ28に記憶される。メモリ28に記憶されるこれらの情報を、以下、「参照テンプレート」と称する。   Thus, information on the position of the reference pattern area on the CMOS image sensor 240, pixel values (reference patterns) of all pixels included in the reference pattern area, and segment area information set for the reference pattern area are shown in FIG. 2 memory 28. These pieces of information stored in the memory 28 are hereinafter referred to as “reference templates”.

図2のCPU21は、投射光学系100から検出対象物体の各部までの距離を算出する際に、参照テンプレートを参照する。CPU21は、距離を算出する際に、参照テンプレートから得られる各セグメント領域内のドットパターンのずれ量に基づいて、物体の各部までの距離を算出する。   The CPU 21 in FIG. 2 refers to the reference template when calculating the distance from the projection optical system 100 to each part of the detection target object. When calculating the distance, the CPU 21 calculates the distance to each part of the object based on the shift amount of the dot pattern in each segment area obtained from the reference template.

たとえば、図5(a)に示すように距離Lsよりも近い位置に物体がある場合、参照パターン上の所定のセグメント領域Snに対応するDP光(DPn)は、物体によって反射され、セグメント領域Snとは異なる領域Sn’に入射する。投射光学系100と受光光学系200はX軸方向に隣り合っているため、セグメント領域Snに対する領域Sn’の変位方向はX軸に平行となる。図5(a)の場合、物体が距離Lsよりも近い位置にあるため、領域Sn’は、セグメント領域Snに対してX軸正方向に変位する。物体が距離Lsよりも遠い位置にあれば、領域Sn’は、セグメント領域Snに対してX軸負方向に変位する。   For example, as shown in FIG. 5A, when an object is present at a position closer than the distance Ls, DP light (DPn) corresponding to a predetermined segment area Sn on the reference pattern is reflected by the object, and the segment area Sn. It is incident on a different region Sn ′. Since the projection optical system 100 and the light receiving optical system 200 are adjacent to each other in the X-axis direction, the displacement direction of the region Sn ′ with respect to the segment region Sn is parallel to the X-axis. In the case of FIG. 5A, since the object is at a position closer than the distance Ls, the region Sn 'is displaced in the positive direction of the X axis with respect to the segment region Sn. If the object is at a position farther than the distance Ls, the region Sn ′ is displaced in the negative X-axis direction with respect to the segment region Sn.

セグメント領域Snに対する領域Sn’の変位方向と変位量をもとに、投射光学系100からDP光(DPn)が照射された物体の部分までの距離Lrが、距離Lsを用いて、三角測量法に基づき算出される。同様にして、他のセグメント領域に対応する物体の部分について、投射光学系100からの距離が算出される。かかる算出手法の詳細は、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。   Based on the displacement direction and displacement amount of the region Sn ′ with respect to the segment region Sn, the distance Lr from the projection optical system 100 to the part of the object irradiated with DP light (DPn) is triangulated using the distance Ls. Calculated based on Similarly, the distance from the projection optical system 100 is calculated for the part of the object corresponding to another segment area. The details of this calculation 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).

かかる距離算出では、参照テンプレートのセグメント領域Snが、実測時においてどの位置に変位したかを検出する。この検出は、実測時にCMOSイメージセンサ240上に照射されたDP光から得られたドットパターンと、セグメント領域Snに含まれるドットパターンとを照合することによって行われる。以下、実測時にCMOSイメージセンサ240上の撮像有効領域に照射されたDP光から得られた全画素値からなる画像を、「実測画像」と称する。実測時のCMOSイメージセンサ240の撮像有効領域は、基準画像取得時と同様に、たとえば、VGA(横640画素×縦480画素)のサイズである。   In this distance calculation, it is detected to which position the segment area Sn of the reference template has been displaced during actual measurement. This detection is performed by collating the dot pattern obtained from the DP light irradiated onto the CMOS image sensor 240 at the time of actual measurement with the dot pattern included in the segment region Sn. Hereinafter, an image made up of all the pixel values obtained from the DP light irradiated to the imaging effective area on the CMOS image sensor 240 at the time of actual measurement will be referred to as “measured image”. The effective imaging area of the CMOS image sensor 240 at the time of actual measurement is, for example, the size of VGA (horizontal 640 pixels × vertical 480 pixels), as in the case of acquiring the reference image.

図6(a)〜(e)は、かかる距離検出の手法を説明する図である。図6(a)は、CMOSイメージセンサ240上における基準画像に設定された参照パターン領域を示す図であり、図6(b)は、実測時のCMOSイメージセンサ240上の実測画像を示す図であり、図6(c)〜(e)は、実測画像に含まれるDP光のドットパターンと、参照テンプレートのセグメント領域に含まれるドットパターンとの照合方法を説明する図である。なお、便宜上、図6(a)、(b)には、一部のセグメント領域のみが示されており、図6(c)〜(e)には、各セグメント領域の大きさが、横9画素×縦9画素で示されている。また、図6(b)の実測画像には、便宜上、図4(b)のように、検出対象物体として基準面より前に人物が存在しており、人物の像が写り込んでいることが示されている。   6A to 6E are diagrams for explaining such a distance detection method. FIG. 6A is a diagram showing a reference pattern region set in a standard image on the CMOS image sensor 240, and FIG. 6B is a diagram showing an actually measured image on the CMOS image sensor 240 at the time of actual measurement. FIG. 6C to FIG. 6E are diagrams for explaining a matching method between the dot pattern of the DP light included in the actual measurement image and the dot pattern included in the segment area of the reference template. For convenience, FIGS. 6 (a) and 6 (b) show only a part of the segment areas, and FIGS. 6 (c) to 6 (e) show the size of each segment area. It is shown by pixel × 9 pixels vertically. In addition, in the actual measurement image of FIG. 6 (b), for convenience, as shown in FIG. 4 (b), there is a person in front of the reference plane as a detection target object, and the image of the person is reflected. It is shown.

図6(a)のセグメント領域Siの実測時における変位位置を探索する場合、図6(b)に示すように、実測画像上に、セグメント領域Siに対して探索領域Riが設定される。探索領域Riは、X軸方向に所定の幅を持っている。セグメント領域Siが探索領域Riにおいて1画素ずつX軸方向に送られ、各送り位置において、セグメント領域Siのドットパターンと実測画像上のドットパターンとが比較される。以下、実測画像上の各送り位置に対応する領域を、「比較領域」と称する。探索領域Riには、セグメント領域Siと同じサイズの比較領域が複数設定され、X軸方向に隣り合う比較領域は互いに1画素ずれている。   When searching for the displacement position at the time of actual measurement of the segment area Si in FIG. 6A, as shown in FIG. 6B, the search area Ri is set for the segment area Si on the actual measurement image. The search area Ri has a predetermined width in the X-axis direction. The segment area Si is sent one pixel at a time in the search area Ri in the X-axis direction, and the dot pattern of the segment area Si is compared with the dot pattern on the measured image at each feed position. Hereinafter, a region corresponding to each feed position on the actually measured image is referred to as a “comparison region”. A plurality of comparison areas having the same size as the segment area Si are set in the search area Ri, and the comparison areas adjacent in the X-axis direction are shifted by one pixel from each other.

探索領域Riは、検出対象物体が基準面よりも情報取得装置1に離れる方向、および近づく方向にどの程度の距離を検出可能な範囲とするかによって決定される。図6中では、基準画像上のセグメント領域Siの画素位置に対応する実測画像上の画素位置(中心画素位置)から、X軸負方向にx画素ずれた位置からX軸正方向にx画素ずれた範囲(以下、「探索範囲Li」という)においてセグメント領域Siが送られるように探索領域Riが設定されている。本実施の形態では、中心画素位置から−30画素ずれた位置から+30画素ずれた位置までの範囲が探索範囲Liに設定される。   The search area Ri is determined by the direction in which the detection target object is farther from the information acquisition apparatus 1 than the reference plane and how much distance is in the detectable direction. In FIG. 6, a shift of x pixels in the X-axis positive direction from a position shifted by x pixels in the negative X-axis direction from the pixel position (center pixel position) on the measured image corresponding to the pixel position of the segment region Si on the reference image. The search area Ri is set so that the segment area Si is sent in the range (hereinafter referred to as “search range Li”). In the present embodiment, a range from a position shifted by −30 pixels from the center pixel position to a position shifted by +30 pixels is set as the search range Li.

比較領域においてセグメント領域SiをX軸方向に1画素ずつ送りながら、各送り位置において、参照テンプレートに記憶されているセグメント領域Siのドットパターンと、実測画像のDP光のドットパターンのマッチング度合いが求められる。このようにセグメント領域Siを探索領域Ri内においてX軸方向にのみ送るのは、上記のように、通常、参照テンプレートにより設定されたセグメント領域のドットパターンは、実測時において、X軸方向の所定の範囲内でのみ変位するためである。   While the segment area Si is fed pixel by pixel in the X axis direction in the comparison area, the degree of matching between the dot pattern of the segment area Si stored in the reference template and the dot pattern of the DP light of the measured image is obtained at each feed position. It is done. As described above, the segment area Si is sent only in the X-axis direction in the search area Ri as described above. Normally, the dot pattern of the segment area set by the reference template is a predetermined value in the X-axis direction at the time of actual measurement. This is because the displacement occurs only within the range.

なお、実測時には、検出対象物体の位置によっては、セグメント領域に対応するドットパターンが実測画像からX軸方向にはみ出すことが起こり得る。たとえば、参照パターン領域のX軸負側のセグメント領域S1に対応するドットパターンが、基準面よりも遠距離の物体に反射された場合、セグメント領域S1に対応するドットパターンは、実測画像よりもX軸負方向に位置づけられる。この場合、セグメント領域に対応するドットパターンは、CMOSイメージセンサ240の撮像有効領域内にないため、このセグメント領域については、適正にマッチングを行うことができない。しかし、このような端のセグメント領域以外については、適正にマッチングを行うことができるため、物体の距離検出への影響は少ない。   At the time of actual measurement, depending on the position of the detection target object, the dot pattern corresponding to the segment area may protrude from the actual measurement image in the X-axis direction. For example, when a dot pattern corresponding to the segment area S1 on the negative X-axis side of the reference pattern area is reflected by an object at a distance farther than the reference plane, the dot pattern corresponding to the segment area S1 is X more than the measured image. Positioned in the negative axis direction. In this case, since the dot pattern corresponding to the segment area is not within the effective imaging area of the CMOS image sensor 240, the segment area cannot be properly matched. However, since it is possible to perform matching appropriately in areas other than the end segment areas, there is little influence on object distance detection.

なお、端の領域についても、適正にマッチングを行う場合には、実測時のCMOSイメージセンサ240の撮像有効領域を、基準画像取得時のCMOSイメージセンサ240の撮像有効領域よりも、大きくすることができるものを用いれば良い。たとえば、基準画像取得時において、VGA(横640画素×縦480画素)のサイズで撮像有効領域が設定された場合、実測時においては、それよりもX軸正方向およびX軸負方向に30画素分大
きいサイズで撮像有効領域を設定する。これにより、実測画像が基準画像よりも大きくなるが、端のセグメント領域についても、適正にマッチングを行うことができる。
In addition, when matching is performed appropriately for the end region, the effective imaging region of the CMOS image sensor 240 at the time of actual measurement may be made larger than the effective imaging region of the CMOS image sensor 240 at the time of acquiring the reference image. What can be used should be used. For example, when an effective imaging area is set with a size of VGA (horizontal 640 pixels × vertical 480 pixels) at the time of acquiring a reference image, 30 pixels in the X-axis positive direction and X-axis negative direction than that when actually measured. The effective imaging area is set by a size that is larger. As a result, the actually measured image becomes larger than the reference image, but matching can be appropriately performed for the end segment area.

上記マッチング度合いの検出時には、まず、参照パターン領域の各画素の画素値と実測画像の各セグメント領域の各画素の画素値が2値化されて、メモリ28に保持される。たとえば、基準画像および実測画像の画素値が8ビットの階調の場合、0〜255の画素値のうち、所定の閾値以上の画素が、画素値1に、所定の閾値未満の画素が、画素値0に変換されて、メモリ28に保持される。その後、比較領域とセグメント領域Siとの間の類似度が求められる。すなわち、セグメント領域Siの各画素の画素値と、比較領域の対応する画素の画素値との差分が求められる。そして、求めた差分を比較領域の全ての画素について加算した値Rsadが、類似度を示す値として取得される。   When detecting the matching degree, first, the pixel value of each pixel in the reference pattern area and the pixel value of each pixel in each segment area of the actually measured image are binarized and stored in the memory 28. For example, when the pixel values of the reference image and the actually measured image are 8-bit gradations, among the pixel values of 0 to 255, the pixels that are equal to or greater than the predetermined threshold are the pixel values 1 and the pixels that are less than the predetermined threshold are pixels The value is converted to 0 and stored in the memory 28. Thereafter, the similarity between the comparison region and the segment region Si is obtained. That is, the difference between the pixel value of each pixel in the segment area Si and the pixel value of the corresponding pixel in the comparison area is obtained. A value Rsad obtained by adding the obtained difference to all the pixels in the comparison region is acquired as a value indicating the similarity.

たとえば、図6(c)のように、一つのセグメント領域中に、m列×n行の画素が含まれている場合、セグメント領域のi列、j行の画素の画素値T(i,j)と、比較領域のi列、j行の画素の画素値I(i,j)との差分が求められる。そして、セグメント領域の全ての画素について差分が求められ、その差分の総和により、図6(c)に示す式の値Rsadが求められる。値Rsadが小さい程、セグメント領域と比較領域との間の類似度が高い。   For example, as shown in FIG. 6C, when pixels of m columns × n rows are included in one segment area, the pixel values T (i, j) of the pixels of i columns and j rows of the segment area ) And the pixel value I (i, j) of the pixel in the comparison area i column and j row. Then, the difference is obtained for all the pixels in the segment area, and the value Rsad of the equation shown in FIG. 6C is obtained from the sum of the differences. The smaller the value Rsad, the higher the degree of similarity between the segment area and the comparison area.

こうして、図6(d)に示すように、セグメント領域Siについて、探索領域Riの全ての比較領域に対して値Rsadが求められる。図6(e)は、探索領域Riの各送り位置における値Rsadが模式的に示されたグラフである。セグメント領域Siについて、探索領域Riの全ての比較領域に対して値Rsadが求められると、まず、求めた値Rsadの中から、最小値Bt1が参照される。次に、求めた値Rsadの中から、2番目に小さい値Bt2が参照される。最小値Bt1と2番目に小さい値Bt2の位置が2画素以上離れた位置であり、且つ、その差分値Esが閾値未満であれば、セグメント領域Siの探索はエラーとされる。他方、差分値Esが閾値以上であれば、最小値Bt1に対応する比較領域Ciが、セグメント領域Siの移動領域と判定される。たとえば、図6(d)のように、セグメント領域Siに対応する比較領域Ciは、基準画像上のセグメント領域Siの画素位置と同位置の実測画像上の画素位置Si0よりもX軸正方向にα画素ずれた位置で検出される。これは、基準面よりも近い位置に存在する検出対象物体(人物)によって、実測画像上のDP光のドットパターンが基準画像上のセグメント領域Si0よりもX軸正方向に変位したためである。なお、セグメント領域Siの大きさが大きいほど、セグメント領域Siに含まれるドットパターンのユニーク性が増し、上記エラーの発生率が減少する。たとえば、セグメント領域Siの大きさが横15画素×縦15画素に設定されると、通常、距離検出がエラーとなることは少なく、適正にマッチングを行うことができる。   Thus, as shown in FIG. 6D, the value Rsad is obtained for all the comparison regions of the search region Ri for the segment region Si. FIG. 6E is a graph schematically showing the value Rsad at each feed position in the search area Ri. When the value Rsad is obtained for all the comparison regions of the search region Ri for the segment region Si, first, the minimum value Bt1 is referred to from the obtained value Rsad. Next, the second smallest value Bt2 is referred to from the obtained value Rsad. If the position of the minimum value Bt1 and the second smallest value Bt2 is two pixels or more and the difference value Es is less than the threshold value, the search for the segment area Si is considered as an error. On the other hand, if the difference value Es is equal to or greater than the threshold value, the comparison area Ci corresponding to the minimum value Bt1 is determined as the movement area of the segment area Si. For example, as shown in FIG. 6D, the comparison area Ci corresponding to the segment area Si is in the positive direction of the X axis with respect to the pixel position Si0 on the measured image at the same position as the pixel position of the segment area Si on the reference image. It is detected at a position shifted by α pixels. This is because the dot pattern of the DP light on the measured image is displaced in the X-axis positive direction from the segment area Si0 on the reference image by a detection target object (person) that is present at a position closer to the reference plane. Note that as the size of the segment region Si increases, the uniqueness of the dot pattern included in the segment region Si increases and the error rate decreases. For example, when the size of the segment region Si is set to 15 pixels wide × 15 pixels vertically, the distance detection usually does not cause an error, and matching can be performed appropriately.

こうして、実測時に取得されたDP光のドットパターンから、各セグメント領域の変位位置が探索されると、上記のように、その変位位置に基づいて、三角測量法により、各セグメント領域に対応する検出対象物体の部位までの距離が求められる。   Thus, when the displacement position of each segment region is searched from the dot pattern of DP light acquired at the time of actual measurement, detection corresponding to each segment region is performed by triangulation based on the displacement position as described above. The distance to the part of the target object is obtained.

このようにして、セグメント領域S1〜セグメント領域Snまで全てのセグメント領域について、上記同様のセグメント領域の探索が行われる。   In this manner, the same segment area search is performed for all the segment areas from the segment area S1 to the segment area Sn.

図7(a)は、温度変化に応じたレーザ光源110の出射波長変動を示したグラフである。横軸は、レーザ光源110の周辺環境温度Tcであり、縦軸は、レーザ光源110の出射波長を示している。なお、横軸は、温度検出回路24における検出温度の細かさと同じく、0.2℃刻みでスケールされている。   FIG. 7A is a graph showing fluctuations in the emission wavelength of the laser light source 110 according to temperature changes. The horizontal axis represents the ambient temperature Tc of the laser light source 110, and the vertical axis represents the emission wavelength of the laser light source 110. The horizontal axis is scaled in increments of 0.2 ° C., as is the case with the fine detection temperature in the temperature detection circuit 24.

図7(a)を参照して、周辺環境温度Tcが25℃〜27.0℃の区間において、レーザ光の出射波長は、略823.5nmで安定している。周辺環境温度Tcが27.2℃になると、レーザ光の出射波長は、略824.4nmに変動している。これは、レーザ光源110の周辺環境温度Tcの変動とともに、レーザ光源110の素子温度が変化し、共振器長の変化および利得スペクトルの変化によって、発振モードが隣の縦モードに飛び移る、いわゆるモードホッピング現象が生じたためである。モードホップが生じた後、レーザ光の出射波長は、略824.4nmで安定している。   Referring to FIG. 7A, the emission wavelength of the laser beam is stable at about 823.5 nm in the section where the ambient environment temperature Tc is 25 ° C. to 27.0 ° C. When the ambient environment temperature Tc reaches 27.2 ° C., the emission wavelength of the laser light varies to approximately 824.4 nm. This is a so-called mode in which the element temperature of the laser light source 110 changes as the ambient temperature Tc of the laser light source 110 changes, and the oscillation mode jumps to the adjacent longitudinal mode due to changes in the resonator length and gain spectrum. This is because a hopping phenomenon has occurred. After the mode hop occurs, the emission wavelength of the laser light is stable at about 824.4 nm.

次に、周辺環境温度Tcが31.0℃になると、同様にモードホップが発生し、レーザ光の出射波長は、略825.3nmに変動している。その後、レーザ光の出射波長は、略825.3nmで安定している。さらに、周辺環境温度Tcが34.4℃になると、モードホップが発生し、レーザ光の出射波長は、略826.2nmに変動し、その後、周辺環境温度Tcが37.6℃のときを除き、略826.2nmで安定している。   Next, when the ambient environment temperature Tc reaches 31.0 ° C., a mode hop occurs in the same manner, and the emission wavelength of the laser light changes to approximately 825.3 nm. Thereafter, the emission wavelength of the laser light is stable at about 825.3 nm. Further, when the ambient environment temperature Tc reaches 34.4 ° C., a mode hop occurs, and the emission wavelength of the laser light fluctuates to approximately 826.2 nm. Thereafter, except when the ambient environment temperature Tc is 37.6 ° C. It is stable at about 826.2 nm.

このように、原則、シングルモードの半導体レーザでは、レーザ光の波長は、温度変化に応じて、連続的に変動するのではなく、モードホップが発生するタイミングで波長が1nm程度変動する。したがって、モードホップが発生するタイミングにおいて、ドットパターンがずれることとなる。この場合、ドットパターンは、X軸方向のみならず、Y軸方向にもずれ得る。ドットパターンがY軸方向にずれると、実測時のドットパターンと参照テンプレートに保持されたドットパターンとの照合が適正に行われなくなる。   Thus, in principle, in a single-mode semiconductor laser, the wavelength of the laser light does not continuously change according to the temperature change, but the wavelength changes by about 1 nm at the timing when the mode hop occurs. Therefore, the dot pattern is shifted at the timing when the mode hop occurs. In this case, the dot pattern can shift not only in the X-axis direction but also in the Y-axis direction. If the dot pattern deviates in the Y-axis direction, matching between the actually measured dot pattern and the dot pattern held in the reference template cannot be performed properly.

また、図7(a)を参照すると、シングルモードの半導体レーザが用いられたとしても、モードホップが発生していない温度帯域において、常に安定した波長帯域のレーザ光が得られるとは限られないことが分かる。たとえば、周辺環境温度Tcが37.6℃のときのレーザ光の出射波長は、略826.7nmであり、前後の温度のときの波長よりも、略0.5nm上昇している。   Further, referring to FIG. 7A, even if a single mode semiconductor laser is used, a laser beam having a stable wavelength band is not always obtained in a temperature band where no mode hop occurs. I understand that. For example, the emission wavelength of the laser light when the ambient environment temperature Tc is 37.6 ° C. is about 826.7 nm, which is about 0.5 nm higher than the wavelengths at the front and rear temperatures.

図8(a)は、周辺環境温度TcがTc1(=27.2℃)のときにおけるスペクトルアナライザによって得られたレーザ光の出力強度の分布、図8(b)は、周辺環境温度TcがTc2(=37.6℃)のときにおけるスペクトルアナライザによって得られたレーザ光の出力強度の分布を模式的に示す図である。図8(a)、(b)において、横軸は、レーザ光の波長(nm)、縦軸は、1mWに対する相対的な光出力の強度(dBm)である。なお、スペクトルアナライザは、一般的に用いられるものであり、波長に応じた光出力の強度の分布を解析する。   FIG. 8A shows the distribution of the output intensity of the laser beam obtained by the spectrum analyzer when the ambient environment temperature Tc is Tc1 (= 27.2 ° C.), and FIG. 8B shows the ambient environment temperature Tc is Tc2. It is a figure which shows typically distribution of the output intensity of the laser beam obtained by the spectrum analyzer at the time of (= 37.6 degreeC). 8A and 8B, the horizontal axis represents the wavelength (nm) of the laser beam, and the vertical axis represents the relative light output intensity (dBm) with respect to 1 mW. Note that the spectrum analyzer is generally used, and analyzes the distribution of the intensity of the light output according to the wavelength.

図8(a)を参照して、周辺環境温度TcがTc1のとき、レーザ光源110は、中心波長が824.4nmのときにのみ、大きい光強度で発振している。すなわち、周辺環境温度Tc1の場合、レーザ光源110はシングルモードで発振している。他方、図8(b)を参照して、周辺環境温度TcがTc2のとき、レーザ光源110は、中心波長が826.2nm、827.1nmの複数の波長帯域において、大きい光強度で発振している。すなわち、周辺環境温度Tc2の場合、レーザ光源110はマルチモードで発振している。なお、図8(b)では、2つの波長帯域で発振している例を示したが、この他3つ以上の波長帯域で発振することも起こり得る。   Referring to FIG. 8A, when the ambient environment temperature Tc is Tc1, the laser light source 110 oscillates with high light intensity only when the center wavelength is 824.4 nm. That is, in the case of the ambient environment temperature Tc1, the laser light source 110 oscillates in a single mode. On the other hand, referring to FIG. 8B, when the ambient environment temperature Tc is Tc2, the laser light source 110 oscillates with a large light intensity in a plurality of wavelength bands whose center wavelengths are 826.2 nm and 827.1 nm. Yes. That is, in the case of the ambient environment temperature Tc2, the laser light source 110 oscillates in multimode. In addition, although the example which oscillates in two wavelength bands was shown in FIG.8 (b), it can also oscillate in three or more wavelength bands.

図8(c)、(d)は、レーザ光源110がシングルモードで発振した場合のCMOSイメージセンサ240上におけるドットの入射状況と、画素値の出力レベルの例を概念的に示す図である。図8(e)、(f)は、レーザ光源110がマルチモードで発振した場合のCMOSイメージセンサ240上におけるドットの入射状況と、画素値の出力レベルの例を概念的に示す図である。なお、図8(d)、(f)において、各画素は、入射するドットの光量が大きく、画素値が高いほど、濃い色のハッチングで示されている。   8C and 8D are diagrams conceptually showing an example of dot incidence on the CMOS image sensor 240 and the output level of the pixel value when the laser light source 110 oscillates in a single mode. FIGS. 8E and 8F are diagrams conceptually showing an example of dot incidence on the CMOS image sensor 240 and the output level of the pixel value when the laser light source 110 oscillates in multimode. In FIGS. 8D and 8F, each pixel is indicated by darker hatching as the amount of incident dots is larger and the pixel value is higher.

図8(c)を参照して、レーザ光源110がシングルモードで発振した場合、上述したように、レーザ光は、DOE140により、所定の回折作用を受けて、所定の光強度のドットDt1を有するドットパターンとなって、CMOSイメージセンサ240上に入射する。このとき、図8(d)に示すように、CMOSイメージセンサ240からドットDt1の光強度に応じた画素値が出力される。そして、各画素値が所定の閾値以上であるかが判断され、画素値が2値化される。図8(d)の場合、十分に大きい画素値が出力されているため、閾値を超え、濃いハッチングの部分にドットDt1が入射したことが識別される。   Referring to FIG. 8C, when the laser light source 110 oscillates in a single mode, as described above, the laser light is subjected to a predetermined diffraction action by the DOE 140 and has a dot Dt1 having a predetermined light intensity. A dot pattern is incident on the CMOS image sensor 240. At this time, as shown in FIG. 8D, a pixel value corresponding to the light intensity of the dot Dt1 is output from the CMOS image sensor 240. Then, it is determined whether each pixel value is equal to or greater than a predetermined threshold, and the pixel value is binarized. In the case of FIG. 8D, since a sufficiently large pixel value is output, it is identified that the dot Dt1 is incident on a dark hatched portion that exceeds the threshold value.

他方、レーザ光源110がマルチモードで発振した場合、レーザ光には、複数の波長帯が含まれているため、DOE140により、それぞれの波長に応じて、異なる回折作用を受けて、ドットパターンが作製される。この場合、図8(e)に示すように、レーザ光は、シングルモードのときの一つのドットDt1(図8(c)参照)が複数個のドットDt2に分離されたドットパターンでCMOSイメージセンサ240上に入射する。このとき、ドットDt2は、複数個に分離されることにより、図8(c)のシングルモードの場合に比べ、光強度が低下している。したがって、図8(f)に示すように、分離されたドットDt2の光強度に応じて、各画素値は、低いものとなる。よって、レーザ光源110がマルチモードで発振した場合は、ドットDt2の入射状況を適正に認識することができない惧れがある。   On the other hand, when the laser light source 110 oscillates in a multi-mode, the laser light includes a plurality of wavelength bands. Therefore, the DOE 140 receives a different diffractive action depending on each wavelength, thereby producing a dot pattern. Is done. In this case, as shown in FIG. 8E, the laser light is a CMOS image sensor in a dot pattern in which one dot Dt1 (see FIG. 8C) in the single mode is separated into a plurality of dots Dt2. Incident on 240. At this time, the dot Dt2 is separated into a plurality of parts, so that the light intensity is lower than that in the single mode of FIG. Therefore, as shown in FIG. 8F, each pixel value is low according to the light intensity of the separated dot Dt2. Therefore, when the laser light source 110 oscillates in the multi mode, there is a possibility that the incident state of the dot Dt2 cannot be properly recognized.

このように、レーザ光源110がマルチモードで発振すると、CMOSイメージセンサ240上におけるドットの識別が困難になり、適正なマッチング処理ができない惧れがある。上記のように、あらかじめ、シングルモードで出射されたレーザ光のドットパターンにより参照テンプレートが生成されている場合、実測時にマルチモードでレーザ光が出射されると、ドットパターンがシングルモードの場合から大きく変動し、参照テンプレートに保持されたドットパターンと実測時に取得されたドットパターンとの照合精度が顕著に劣化する。   As described above, when the laser light source 110 oscillates in the multi-mode, it is difficult to identify dots on the CMOS image sensor 240, and there is a possibility that proper matching processing cannot be performed. As described above, when the reference template is generated in advance using the dot pattern of the laser light emitted in the single mode, if the laser light is emitted in the multimode at the time of actual measurement, the dot pattern is larger than that in the single mode. Fluctuating, and the matching accuracy between the dot pattern held in the reference template and the dot pattern acquired at the time of actual measurement is significantly deteriorated.

なお、シングルモードの半導体レーザにおいて、マルチモードでレーザ光を発振する条件、頻度等は、半導体レーザの製造個体ごとに、種々に異なる。また、図7(a)のように、シングルモードの半導体レーザにおいて、マルチモードでレーザ光を発振する温度帯域は、ごく短い範囲である。   Note that in a single mode semiconductor laser, the conditions, frequency, etc. for oscillating laser light in multiple modes vary depending on the individual semiconductor laser manufacturer. Further, as shown in FIG. 7A, in a single mode semiconductor laser, the temperature band in which laser light is oscillated in a multimode is in a very short range.

以上のように、シングルモードで発振するレーザ光源110を用いる場合、レーザ光源110から出力されるレーザ光の波長は、モードホップにより、所定の温度帯毎に、階段状に変化する。また、一つの温度帯内においても、レーザ光源110がマルチモードで発振する場合があり、これにより、ドットパターンのマッチング精度が劣化することが起こり得る。   As described above, when the laser light source 110 that oscillates in the single mode is used, the wavelength of the laser light output from the laser light source 110 changes stepwise for each predetermined temperature zone due to mode hopping. In addition, even within one temperature range, the laser light source 110 may oscillate in a multi-mode, which may cause deterioration in dot pattern matching accuracy.

そこで、本実施の形態では、あらかじめ、波長が略一定の温度帯毎に参照テンプレートを準備し、メモリ28に保持しておく。このとき、各温度帯の参照テンプレートは、シングルモードでレーザ光源110が発振するときのドットパターンを撮像することにより取得する。そして、実測時には、レーザ光源110の温度を含む温度帯の参照テンプレートを用いて、図6(a)〜(e)で述べたマッチング処理を行う。また、レーザ光源110がマルチモードで発振したと判定されると、ヒーター170により、マルチモードでレーザ光源110が発振する温度帯域から外れるように、レーザ光源110周辺の温度を変化させる。   Therefore, in this embodiment, a reference template is prepared in advance for each temperature zone having a substantially constant wavelength, and is stored in the memory 28. At this time, the reference template of each temperature zone is acquired by imaging a dot pattern when the laser light source 110 oscillates in a single mode. At the time of actual measurement, the matching process described in FIGS. 6A to 6E is performed using a reference template in a temperature range including the temperature of the laser light source 110. Further, when it is determined that the laser light source 110 oscillates in the multimode, the heater 170 changes the temperature around the laser light source 110 so as to be out of the temperature band in which the laser light source 110 oscillates in the multimode.

図7(b)は、参照テンプレートテーブルRTを示す図である。参照テンプレートテー
ブルRTは、あらかじめ、メモリ28に格納されている。なお、図7(b)の参照テンプレートテーブルRTには、便宜上、一部の温度帯における参照テンプレートのみが示されている。
FIG. 7B shows the reference template table RT. The reference template table RT is stored in the memory 28 in advance. Note that, in the reference template table RT of FIG. 7B, only the reference templates in some temperature zones are shown for convenience.

参照テンプレートテーブルRTには、温度帯に対応付けて、各温度帯に応じた波長で取得した参照テンプレートが保持される。各温度帯に対応する参照テンプレートの参照パターン領域は、互いに、同じ大きさで同じ位置に設定される。温度帯には、図7(a)に示した、モードホップが発生してから次にモードホップが発生するまでの温度が設定されている。したがって、互いに隣り合う温度帯では、レーザ光の波長が1nm程度ずれている。   In the reference template table RT, a reference template acquired at a wavelength corresponding to each temperature zone is stored in association with the temperature zone. The reference pattern areas of the reference template corresponding to each temperature zone are set to the same position with the same size. In the temperature zone, the temperature shown in FIG. 7A until the next mode hop occurs after the mode hop is set is set. Therefore, in the temperature zone adjacent to each other, the wavelength of the laser beam is shifted by about 1 nm.

たとえば、温度帯が31.0℃〜34.2℃の場合、レーザ光源110がシングルモードで発振し、且つ、レーザ光の波長が略825.3nm(たとえば温度32℃)である状態でドットパターンが反射平面RSに照射され、基準画像が取得される。そして、取得された基準画像に基づいて参照テンプレートRcが生成され、生成された参照テンプレートRcが当該31.0℃〜34.2℃の温度帯の参照テンプレートとして設定される。また、温度帯が34.4℃〜38.6℃の場合、レーザ光源110がシングルモードで発振し、且つ、レーザ光の波長が略826.2nm(たとえば温度36℃)である状態でドットパターンが反射平面RSに照射され、基準画像が取得される。そして、取得された基準画像に基づいて参照テンプレートRdが生成され、生成された参照テンプレートRdが当該34.4℃〜38.6℃の温度帯の参照テンプレートとして設定される。他の温度帯についても、同様に、レーザ光の波長が各温度帯の波長となる状態でドットパターンが反射平面RSに照射されて、参照テンプレート(Ra、Rb、Re、…)が生成され、生成された参照テンプレートが、対応する温度帯の参照テンプレートとして設定される。   For example, when the temperature zone is 31.0 ° C. to 34.2 ° C., the dot pattern is obtained in a state where the laser light source 110 oscillates in a single mode and the wavelength of the laser light is approximately 825.3 nm (for example, temperature 32 ° C.) Is irradiated onto the reflection plane RS, and a reference image is acquired. Then, a reference template Rc is generated based on the acquired standard image, and the generated reference template Rc is set as a reference template in the temperature range of 31.0 ° C. to 34.2 ° C. Further, when the temperature range is 34.4 ° C. to 38.6 ° C., the dot pattern is obtained in a state where the laser light source 110 oscillates in a single mode and the wavelength of the laser light is approximately 826.2 nm (for example, temperature 36 ° C.). Is irradiated onto the reflection plane RS, and a reference image is acquired. Then, a reference template Rd is generated based on the acquired standard image, and the generated reference template Rd is set as a reference template in the temperature range of 34.4 ° C. to 38.6 ° C. Similarly, in the other temperature zones, the dot pattern is irradiated onto the reflection plane RS in a state where the wavelength of the laser beam is the wavelength of each temperature zone, and reference templates (Ra, Rb, Re,...) Are generated. The generated reference template is set as a reference template for the corresponding temperature zone.

図9は、距離取得の処理を示すフローチャートである。図9の処理は、図2のCPU21の距離取得部21bの機能によって行われる。   FIG. 9 is a flowchart showing distance acquisition processing. The processing of FIG. 9 is performed by the function of the distance acquisition unit 21b of the CPU 21 of FIG.

図9を参照して、まず、CPU21は、温度センサ160により、レーザ光源110周辺の現在温度を取得する(S101)。そして、CPU21は、参照テンプレートテーブルRTに保持された参照テンプレートのうち、現在温度に対応する温度帯の参照テンプレートを距離の測定に用いる参照テンプレートRtに設定する(S102)。その後、CPU21は、距離取得タイミングであるかを判定し(S103)、距離取得タイミングでなければ(S103:NO)、シャットダウンが行われない限り(S104:NO)、処理をS103に戻す。   Referring to FIG. 9, first, the CPU 21 acquires the current temperature around the laser light source 110 by the temperature sensor 160 (S101). Then, the CPU 21 sets the reference template in the temperature zone corresponding to the current temperature among the reference templates held in the reference template table RT as the reference template Rt used for distance measurement (S102). Thereafter, the CPU 21 determines whether it is the distance acquisition timing (S103). If it is not the distance acquisition timing (S103: NO), the process returns to S103 unless the shutdown is performed (S104: NO).

距離取得タイミングになると(S103:YES)、CPU21は、温度センサ160により、レーザ光源110周辺の現在温度を取得する(S105)。そして、CPU21は、取得した現在温度と、現在、距離測定用に設定されている参照テンプレートに対応する温度帯Wuとを比較し、現在温度が温度帯Wuから外れたかを判定する(S106)。現在温度が温度帯Wuから外れていなければ(S106:NO)、処理をS108に進め、現在温度が温度帯Wuから外れていれば(S106:YES)、CPU21は、参照テンプレートテーブルRTに保持された参照テンプレートのうち、現在温度に対応する温度帯の参照テンプレートを距離の測定に用いる参照テンプレートRtに再設定する(S107)。   When the distance acquisition timing is reached (S103: YES), the CPU 21 acquires the current temperature around the laser light source 110 by the temperature sensor 160 (S105). Then, the CPU 21 compares the acquired current temperature with the temperature zone Wu corresponding to the reference template currently set for distance measurement, and determines whether the current temperature is out of the temperature zone Wu (S106). If the current temperature is not out of the temperature zone Wu (S106: NO), the process proceeds to S108. If the current temperature is out of the temperature zone Wu (S106: YES), the CPU 21 is held in the reference template table RT. Among the reference templates, the reference template in the temperature range corresponding to the current temperature is reset to the reference template Rt used for distance measurement (S107).

その後、CPU21は、参照テンプレートRtを用いて、実測画像のドットパターンに対する照合を行い、距離を取得する(S108)。そして、CPU21は、処理をS103に戻し、距離取得の処理を繰り返す。   Thereafter, the CPU 21 uses the reference template Rt to collate with the dot pattern of the actually measured image and acquire the distance (S108). And CPU21 returns a process to S103 and repeats the process of distance acquisition.

図10は、ヒーター170の制御処理を示すフローチャートである。図10の制御処理は、レーザ光源110をマルチモードの発振状態からシングルモードの発振状態へと移行させるために行われる。この制御処理は、図9の制御処理に並行して行われる。また、この制御処理は、図2のCPU21のヒーター制御部21cの機能によって行われる。   FIG. 10 is a flowchart showing the control process of the heater 170. The control process of FIG. 10 is performed to shift the laser light source 110 from the multimode oscillation state to the single mode oscillation state. This control process is performed in parallel with the control process of FIG. Moreover, this control process is performed by the function of the heater control part 21c of CPU21 of FIG.

CPU21は、図9のS108における距離取得の際のセグメント領域の探索において、探索がエラーとなったセグメント領域の全セグメント領域に対する割合(マッチングエラー率)Erを取得する(S201)。そして、CPU21は、マッチングエラー率Erが閾値Eshを超えているかを判定する(S202)。なお、図9のS106、S107の処理により、現在温度に対応する適正な参照テンプレートが用いられていることから、通常、マッチングエラー率は、閾値Eshを超えないものと想定される。しかし、上述したように、レーザ光源110がマルチモードで発振すると、実測時におけるドットパターンが大きく変動し、マッチングエラー率が顕著に上昇する。したがって、このように現在温度に応じた参照テンプレートが用いられても、マッチングエラー率Erが大きいような場合には、レーザ光源110がマルチモードで発振したと想定することができる。   The CPU 21 acquires the ratio (matching error rate) Er of the segment areas in which the search is an error to the total segment areas in the search of the segment areas at the time of distance acquisition in S108 of FIG. 9 (S201). Then, the CPU 21 determines whether or not the matching error rate Er exceeds the threshold value Esh (S202). In addition, since the appropriate reference template corresponding to the current temperature is used in the processing of S106 and S107 in FIG. 9, it is normally assumed that the matching error rate does not exceed the threshold value Esh. However, as described above, when the laser light source 110 oscillates in the multi mode, the dot pattern at the time of actual measurement fluctuates greatly, and the matching error rate significantly increases. Therefore, even if the reference template corresponding to the current temperature is used as described above, it can be assumed that the laser light source 110 oscillates in a multimode when the matching error rate Er is large.

マッチングエラー率Erが閾値Eshを超えていなければ(S202:NO)、CPU21は、処理をS203に進め、シャットダウンが行われない限り(S203:NO)、処理をS201に戻す。他方、マッチングエラー率Erが閾値Eshを超えていれば(S202:YES)、CPU21は、レーザ光源110がマルチモードで発振していると判定し、処理をS204に進めてヒーター170を制御する。   If the matching error rate Er does not exceed the threshold value Esh (S202: NO), the CPU 21 advances the process to S203, and returns the process to S201 unless shutdown is performed (S203: NO). On the other hand, if the matching error rate Er exceeds the threshold value Esh (S202: YES), the CPU 21 determines that the laser light source 110 is oscillating in the multimode, advances the process to S204, and controls the heater 170.

S204において、CPU21は、現在、ヒーター170が起動されているかどうかを判定する(S204)。   In S204, the CPU 21 determines whether or not the heater 170 is currently activated (S204).

現在、ヒーター170が起動されていない場合(S204:NO)、CPU21は、ヒーター170を起動させる(S205)。これにより、レーザ光源110が温められ、レーザ光源110の温度が、マルチモードで発振している温度からシングルモードで発振する温度へと移行する。ヒーター170の起動後、CPU21は、温度センサ160の検出温度を参照し、ヒーター170を起動した後のレーザ光源110の温度変化ΔTuが所定の温度幅ΔT0を超えるのを待つ(S206)。ここで、温度幅ΔT0は、マルチモードでレーザ光源110が発振する温度帯よりもやや広く設定され、レーザ光源110のマルチモードの発生傾向に応じて、適宜調整される。これにより、温度変化ΔTuが温度幅ΔT0を超えると、レーザ光源110は、シングルモードで発振することとなる。   If the heater 170 is not currently activated (S204: NO), the CPU 21 activates the heater 170 (S205). As a result, the laser light source 110 is warmed, and the temperature of the laser light source 110 shifts from the temperature oscillating in the multimode to the temperature oscillating in the single mode. After starting the heater 170, the CPU 21 refers to the temperature detected by the temperature sensor 160 and waits for the temperature change ΔTu of the laser light source 110 after starting the heater 170 to exceed a predetermined temperature range ΔT0 (S206). Here, the temperature range ΔT0 is set to be slightly wider than the temperature range in which the laser light source 110 oscillates in the multimode, and is appropriately adjusted according to the tendency of the laser light source 110 to generate the multimode. Thereby, when the temperature change ΔTu exceeds the temperature range ΔT0, the laser light source 110 oscillates in a single mode.

上述のように、マルチモードでレーザ光源110が発振する温度帯域は、ごく短く、たとえば、図7(a)の場合、0.4℃程度である。この場合、少なくとも、0.4℃以上温度を上昇させることによって、レーザ光源110の温度がマルチモードで発振する温度帯域から外れ、レーザ光源110はシングルモードで発振するようになる。   As described above, the temperature band in which the laser light source 110 oscillates in the multimode is very short, for example, about 0.4 ° C. in the case of FIG. In this case, at least by raising the temperature by 0.4 ° C. or more, the temperature of the laser light source 110 deviates from the temperature band in which oscillation occurs in the multimode, and the laser light source 110 oscillates in single mode.

こうして、温度変化ΔTuが温度幅ΔT0を超えて(S206:YES)、レーザ光源110がシングルモードで発振するようになると、図9のフローチャートにおける距離取得ステップ(S108)において、適正に距離マッチングが行われるようになる。   Thus, when the temperature change ΔTu exceeds the temperature range ΔT0 (S206: YES) and the laser light source 110 oscillates in the single mode, distance matching is appropriately performed in the distance acquisition step (S108) in the flowchart of FIG. Will come to be.

なお、図10のS205においてヒーター170が駆動されてレーザ光源110の温度が上昇すると、モードホップが発生し、ドットパターンが変わることが起こり得る。しかし、この場合も、図9のS106、S107により、温度に応じて参照テンプレートが再設定されるため、適正に距離マッチングが行われる。   Note that if the heater 170 is driven in S205 of FIG. 10 to increase the temperature of the laser light source 110, a mode hop may occur and the dot pattern may change. However, also in this case, the reference template is reset according to the temperature in S106 and S107 in FIG. 9, and thus distance matching is appropriately performed.

CPU21は、こうして温度変化ΔTuが温度幅ΔT0を超えると、CMOSイメージ
センサ240の受光感度を上昇させる(S207)。CMOSイメージセンサ240は、露光時間を長くすることや、出力信号を増幅させることによって、受光感度が調整される。一般的に、半導体レーザのレーザ素子は温度が上昇すると、レーザ光の発光量が減少する傾向がある。このため、ヒーター170を起動し、レーザ光源110周辺の温度が上昇すると、レーザ光源110からのレーザ光の発光量が減少し、CMOSイメージセンサ240上の出力信号(画素値)が、若干、低下する。このように画素値が低下すると、実測画像を2値化するための閾値を画素値が下回ることが起こる可能性があり、マッチング処理に不所望な影響を及ぼし兼ねない。
When the temperature change ΔTu thus exceeds the temperature range ΔT0, the CPU 21 increases the light receiving sensitivity of the CMOS image sensor 240 (S207). The CMOS image sensor 240 adjusts the light receiving sensitivity by increasing the exposure time or amplifying the output signal. In general, when the temperature of a laser element of a semiconductor laser rises, the amount of emitted laser light tends to decrease. Therefore, when the heater 170 is activated and the temperature around the laser light source 110 rises, the amount of laser light emitted from the laser light source 110 decreases, and the output signal (pixel value) on the CMOS image sensor 240 slightly decreases. To do. If the pixel value decreases in this way, the pixel value may fall below a threshold value for binarizing the measured image, which may have an undesired influence on the matching process.

したがって、ヒーター170の起動後に、予め、S207において、CMOSイメージセンサ240の受光感度を上昇させ、レーザ光の発光量の低下に備えることにより、ヒーター170の起動による温度上昇後も画素値を適正に保つことができる。このため、より適正に距離マッチングを行うことができる。   Therefore, after the heater 170 is started, in advance, in S207, the light receiving sensitivity of the CMOS image sensor 240 is increased to prepare for a decrease in the light emission amount of the laser light. Can keep. For this reason, distance matching can be performed more appropriately.

こうしてCMOSイメージセンサ240の受光感度を上昇させた後、CPU21は、処理をS201に戻す。この場合、レーザ光源110は、S205、S206の処理により、通常、シングルモードの状態に移行するため、次のS202の判定はNOとなる。   After increasing the light receiving sensitivity of the CMOS image sensor 240 in this way, the CPU 21 returns the process to S201. In this case, since the laser light source 110 normally shifts to the single mode state by the processes of S205 and S206, the determination of the next S202 is NO.

なお、図10のS206において、温度変化ΔTuが温度幅ΔT0を超えた後も、ヒーター170は駆動され続ける。このため、レーザ光源110の温度は、その後も上昇し続け、マルチモードで発振する温度から次第に離れる。しかし、こうして温度が上昇すると、やがて、レーザ光源110の温度は、マルチモードで発振する次の温度(より高い温度)へと到達する。これにより、図10のS202の判定がYESとなり、処理がS204に進められる。この場合、既にヒーター170が駆動状態にあるため、図10の処理フローチャートでは、S204においてYESと判定され、処理がS208に進められる。   In S206 of FIG. 10, the heater 170 continues to be driven even after the temperature change ΔTu exceeds the temperature range ΔT0. For this reason, the temperature of the laser light source 110 continues to rise after that, and gradually moves away from the temperature at which oscillation occurs in the multimode. However, when the temperature rises in this way, the temperature of the laser light source 110 eventually reaches the next temperature (higher temperature) that oscillates in the multimode. Thereby, determination of S202 of FIG. 10 becomes YES and a process is advanced to S204. In this case, since the heater 170 is already in the drive state, in the process flowchart of FIG. 10, it is determined YES in S204, and the process proceeds to S208.

S204の判定がYESの場合、CPU21は、ヒーター170を停止させる(S208)。これにより、引き上げられていたレーザ光源110の温度が降下し、レーザ光源110が、マルチモードで発振している温度からシングルモードで発振する温度へと移行する。その後、CPU21は、温度センサ160の検出温度を参照し、ヒーター170を停止した後のレーザ光源110の温度変化ΔTdが上記温度幅ΔT0を超えるのを待つ(S209)。温度変化ΔTdが温度幅ΔT0を超えると、レーザ光源110は、シングルモードで発振するようになる。これにより、その後の距離取得タイミングにおいて、適正に距離マッチングを行うことができる。   If the determination in S204 is YES, the CPU 21 stops the heater 170 (S208). As a result, the temperature of the laser light source 110 that has been lifted decreases, and the laser light source 110 shifts from a temperature that oscillates in the multimode to a temperature that oscillates in the single mode. Thereafter, the CPU 21 refers to the temperature detected by the temperature sensor 160 and waits for the temperature change ΔTd of the laser light source 110 after stopping the heater 170 to exceed the temperature range ΔT0 (S209). When the temperature change ΔTd exceeds the temperature range ΔT0, the laser light source 110 oscillates in a single mode. Thereby, distance matching can be appropriately performed at the subsequent distance acquisition timing.

CPU21は、こうしてヒーター170が停止した後、温度変化ΔTdが温度幅ΔT0を超えると、S207で上昇させたCMOSイメージセンサ240の受光感度を低下させる(S210)。これにより、CMOSイメージセンサ240は、レーザ光源110のレーザ光の発光量に適した受光感度に調整される。   When the temperature change ΔTd exceeds the temperature range ΔT0 after the heater 170 is stopped in this way, the CPU 21 decreases the light receiving sensitivity of the CMOS image sensor 240 increased in S207 (S210). Thereby, the CMOS image sensor 240 is adjusted to the light receiving sensitivity suitable for the light emission amount of the laser light from the laser light source 110.

なお、S209において、温度変化ΔTdが温度幅ΔT0を超えた後も、ヒーター170は停止され続ける。このため、レーザ光源110の温度は、その後も低下し続け、マルチモードで発振する温度から次第に離れる。しかし、こうして温度が低下すると、やがて、レーザ光源110の温度は、マルチモードで発振する次の温度(より低い温度)へと到達する。この場合、図10の処理フローチャートでは、S204においてNOと判定され、処理がS205に進められる。   In S209, the heater 170 continues to be stopped even after the temperature change ΔTd exceeds the temperature range ΔT0. For this reason, the temperature of the laser light source 110 continues to decrease thereafter, and gradually deviates from the temperature at which oscillation occurs in the multimode. However, when the temperature decreases in this manner, the temperature of the laser light source 110 eventually reaches the next temperature (lower temperature) that oscillates in the multimode. In this case, in the process flowchart of FIG. 10, it is determined NO in S204, and the process proceeds to S205.

このようにして、ヒーター170が起動または停止され、レーザ光源110がマルチモードで発振している状態から、シングルモードで発振する状態へと調整される。そして、CPU21は、図10の処理をS201に戻し、再度、レーザ光源110の温度調整処理
を繰り返す。
In this way, the heater 170 is started or stopped, and the laser light source 110 is adjusted from a state in which it oscillates in the multi mode to a state in which it oscillates in the single mode. And CPU21 returns the process of FIG. 10 to S201, and repeats the temperature adjustment process of the laser light source 110 again.

以上、本実施の形態によれば、レーザ光がマルチモードで発振すると、ヒーター170により、レーザ光がシングルモードで出射される温度になるように、レーザ光源110周辺の温度が調整されるため、適正に距離を検出することができる。   As described above, according to the present embodiment, when the laser light oscillates in the multi mode, the temperature around the laser light source 110 is adjusted by the heater 170 so that the temperature of the laser light is emitted in the single mode. The distance can be detected properly.

また、本実施の形態によれば、ヒーター170の起動、停止に応じて、CMOSイメージセンサ240の受光感度が調整されるため、ヒーター170の起動による温度上昇後も画素値を適正に保つことができる。したがって、より適正に距離を検出することができる。   In addition, according to the present embodiment, since the light receiving sensitivity of the CMOS image sensor 240 is adjusted according to the start and stop of the heater 170, the pixel value can be kept appropriate even after the temperature rises due to the start of the heater 170. it can. Therefore, the distance can be detected more appropriately.

また、本実施の形態によれば、温度変化に応じて、距離取得に用いる参照テンプレートが適正な参照テンプレートに入れ替えられるため、温度変化によるレーザ光の波長シフトによって、ドットパターンがY軸方向にずれても、適正に距離を検出することができる。   In addition, according to the present embodiment, the reference template used for distance acquisition is replaced with an appropriate reference template according to the temperature change, so that the dot pattern is shifted in the Y-axis direction due to the wavelength shift of the laser light due to the temperature change. However, the distance can be detected appropriately.

また、本実施の形態によれば、波長が階段状に変動するモードホップが発生するタイミングで、参照テンプレートが入れ替えられることにより、適正に参照テンプレートの入れ替えを行うことができる。   Moreover, according to this Embodiment, a reference template can be appropriately replaced by replacing a reference template at the timing when a mode hop in which the wavelength fluctuates stepwise occurs.

さらに、本実施の形態では、ペルチェ素子等の温度制御素子により、波長を一定に制御せずとも、適宜、波長変動(温度変動)に応じて参照テンプレートを入れ替えることにより、検出物体までの距離を精度良く測定することができる。よって、物体検出装置のコストダウンと小型化を図ることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the distance to the detection object is appropriately changed by changing the reference template according to the wavelength variation (temperature variation) without changing the wavelength constant by a temperature control element such as a Peltier element. It can measure with high accuracy. Thus, the cost and size of the object detection device can be reduced.

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、ヒーター170を起動した後、次にマッチングエラー率Erが所定の閾値Eshを超えない限り、ヒーター170は、起動したままであったが、図11に示すフローチャートのように、ヒーター170の起動から所定時間経過後に、ヒーター170を停止しても良い。   For example, in the above embodiment, after the heater 170 is started, the heater 170 remains started unless the matching error rate Er next exceeds a predetermined threshold value Esh. However, the flowchart shown in FIG. In addition, the heater 170 may be stopped after a predetermined time has elapsed since the activation of the heater 170.

図11は、ヒーター170の停止制御処理を示すフローチャートである。図11の制御処理は、図10の制御処理において、マッチングエラー率Erが閾値Eshを超えていないと判定された場合(S202:NO)に実行される。   FIG. 11 is a flowchart showing stop control processing of the heater 170. The control process of FIG. 11 is executed when it is determined in the control process of FIG. 10 that the matching error rate Er does not exceed the threshold value Esh (S202: NO).

図11を参照して、CPU21は、まず、現在、ヒーター170が起動されているかどうかを判定する(S301)。現在、ヒーター170が起動されていない場合(S301:NO)、CPU21は、処理を図10のS203に進める。現在、ヒーター170が起動されている場合(S301:YES)、CPU21は、ヒーター170の起動からの経過時間(駆動時間)が所定の閾値Tsを超えているかを判定する(S302)。なお、ヒーター170の駆動時間は、あらかじめ、図10のS205の処理において、CPU21において計時される。ヒーター170の駆動時間が閾値Tsを超えると(S302:YES)、CPU21は、ヒーター170を停止させ(S303)、図10のS207で上昇させたCMOSイメージセンサ240の受光感度を低下させる(S304)。他方、ヒーター170の駆動時間が閾値Tsを超えない場合(S302:NO)、CPU21は、ヒーター170を駆動させたまま、処理を図10のS203に進める。   Referring to FIG. 11, CPU 21 first determines whether heater 170 is currently activated (S301). If the heater 170 is not currently activated (S301: NO), the CPU 21 advances the process to S203 in FIG. If the heater 170 is currently activated (S301: YES), the CPU 21 determines whether the elapsed time (driving time) from the activation of the heater 170 exceeds a predetermined threshold Ts (S302). The driving time of the heater 170 is previously measured by the CPU 21 in the process of S205 in FIG. When the driving time of the heater 170 exceeds the threshold Ts (S302: YES), the CPU 21 stops the heater 170 (S303), and decreases the light receiving sensitivity of the CMOS image sensor 240 raised in S207 of FIG. 10 (S304). . On the other hand, when the driving time of the heater 170 does not exceed the threshold Ts (S302: NO), the CPU 21 advances the processing to S203 in FIG. 10 while driving the heater 170.

このようにして、本変更例では、ヒーター170の起動後、所定時間が経過した場合に、自動的にヒーター170が停止される。上述したように、レーザ光源110がマルチモ
ードで発振する温度帯域は、僅かである。また、レーザ光源110は、発光により自ら温度が上昇するため、このようにヒーター170を停止しても、レーザ光源110の温度は、通常、ヒーター170の起動時と同じ温度まで戻らず、レーザ光源110がマルチモードで発振する温度帯域から外れることが想定される。したがって、本変更例のように、ヒーター170の起動から所定時間を経過した場合、自動でヒーター170を停止することによって、消費電力を抑えることができる。なお、ヒーター170を自動的に停止した後、レーザ光源110がマルチモードで発振する温度帯域に戻ることも起こり得る。この場合、再度、レーザ光源110がマルチモードで発振し得るため、より正確に距離を検出する場合には、上記実施の形態にように、マッチングエラー率が劣化したときにのみ、ヒーター170を停止または起動する方が望ましい。
In this way, in this modified example, the heater 170 is automatically stopped when a predetermined time elapses after the heater 170 is started. As described above, the temperature band in which the laser light source 110 oscillates in multimode is very small. Further, since the temperature of the laser light source 110 rises by itself due to light emission, even if the heater 170 is stopped in this way, the temperature of the laser light source 110 does not normally return to the same temperature as when the heater 170 is started. It is assumed that 110 deviates from the temperature band in which oscillation occurs in the multimode. Therefore, as in this modified example, when a predetermined time has elapsed since the activation of the heater 170, power consumption can be suppressed by automatically stopping the heater 170. Note that after the heater 170 is automatically stopped, the laser light source 110 may return to the temperature band in which the laser light source oscillates in the multi mode. In this case, since the laser light source 110 can oscillate again in multi-mode, when detecting the distance more accurately, the heater 170 is stopped only when the matching error rate is deteriorated as in the above embodiment. Or it is better to start.

また、本変更例の場合、閾値Tsを調整することにより、ヒーター170の起動によって上昇させる温度幅を調整することができる。上述したように、レーザ光源110がマルチモードで発振する温度帯域は、ごく短いため、ヒーター170の起動によって上昇させる温度幅は小さくてよく、したがって、閾値Tsも短くて良い。このように閾値Tsを短くすると、温度上昇に伴うレーザ光の発光量の減少幅を僅かなものとすることができる。したがって、本変更例において閾値Tsを短く設定する場合には、CMOSイメージセンサ240の受光感度の調整ステップ(S207、S210、S304)が省略されても良い。   In the case of this modification, the temperature range to be raised by the activation of the heater 170 can be adjusted by adjusting the threshold value Ts. As described above, since the temperature band in which the laser light source 110 oscillates in the multimode is very short, the temperature range raised by the activation of the heater 170 may be small, and therefore the threshold value Ts may be short. If the threshold value Ts is shortened in this way, the amount of decrease in the amount of laser light emitted as the temperature rises can be made small. Therefore, when the threshold value Ts is set short in this modification, the light receiving sensitivity adjustment step (S207, S210, S304) of the CMOS image sensor 240 may be omitted.

なお、図11のフローチャートのS302を、ヒーター170を起動した後の温度の上昇幅が所定の閾値を超えたときにヒーター170を停止するように変更することもできる。請求項5の所定時間は、図11のように予め時間を設定する形態の他、温度上昇が所定の温度幅に到達または超えるタイミングまでの時間をも含むものである。   Note that S302 in the flowchart of FIG. 11 can be changed so that the heater 170 is stopped when the temperature increase after starting the heater 170 exceeds a predetermined threshold. The predetermined time of claim 5 includes a time until a temperature rise reaches or exceeds a predetermined temperature range in addition to a mode in which the time is set in advance as shown in FIG.

また、上記実施の形態では、温度に応じた参照テンプレートが用いられても、マッチングエラー率が所定の閾値を超えた場合に、レーザ光源110がマルチモードで発振している状態にあると判定したが、他の手法によって、レーザ光源110がマルチモードで発振する状態にあることを判定しても良い。たとえば、あらかじめ、レーザ光源110毎に、温度を変化させながらレーザ光を出射させて、レーザ光の波長をスペクトルアナライザで計測し、その計測結果から、マルチモードでレーザ光が出射される温度帯域を取得するようにしても良い。この場合、取得された温度帯域がメモリ28に保持される。そして、実動作時において、レーザ光源110の温度がメモリ28に保持された温度帯域に含まれることとなった場合に、レーザ光源110がマルチモードで発振している状態にあると判定され、ヒーター170が駆動される。   Moreover, in the said embodiment, even if the reference template according to temperature was used, when the matching error rate exceeded the predetermined threshold value, it determined with the laser light source 110 being in the state which is oscillating in multimode. However, it may be determined by other methods that the laser light source 110 is in a state of oscillating in a multimode. For example, for each laser light source 110, laser light is emitted while changing the temperature, the wavelength of the laser light is measured with a spectrum analyzer, and the temperature band in which the laser light is emitted in multimode is determined from the measurement result. You may make it acquire. In this case, the acquired temperature band is held in the memory 28. In the actual operation, when the temperature of the laser light source 110 is included in the temperature band held in the memory 28, it is determined that the laser light source 110 is in a multimode oscillation state, and the heater 170 is driven.

図12は、この場合のヒーター170の制御処理を示すフローチャートである。図12の制御処理は、図10の制御処理の代わりに実行される。   FIG. 12 is a flowchart showing the control process of the heater 170 in this case. The control process of FIG. 12 is executed instead of the control process of FIG.

図12を参照して、CPU21は、まず、現在温度が、あらかじめメモリ28に保持されたマルチモード発振温度帯に含まれるかを判定する(S401)。現在温度がマルチモード発振温度帯に含まれる場合(S401:YES)、CPU21は、上記実施の形態同様、ヒーター170の起動、停止処理を行う(S204〜S210)。他方、現在温度がマルチモード発振温度帯に含まれない場合(S401:NO)、CPU21は、処理をS203に進め、シャットダウンが行われない限り(S203:NO)、処理をS401に戻す。   Referring to FIG. 12, the CPU 21 first determines whether or not the current temperature is included in the multimode oscillation temperature range previously stored in the memory 28 (S401). When the current temperature is included in the multi-mode oscillation temperature range (S401: YES), the CPU 21 performs start-up and stop processing of the heater 170 (S204 to S210) as in the above embodiment. On the other hand, when the current temperature is not included in the multimode oscillation temperature range (S401: NO), the CPU 21 advances the process to S203, and returns the process to S401 unless shutdown is performed (S203: NO).

これにより、上記実施の形態と同様、レーザ光源110がマルチモードで発振すると、ヒーター170により、レーザ光源110がシングルモードで発振する温度になるように、レーザ光源110周辺の温度が調整されるため、適正に距離を検出することができる。   As a result, as in the above embodiment, when the laser light source 110 oscillates in multimode, the heater 170 adjusts the temperature around the laser light source 110 so that the laser light source 110 oscillates in single mode. The distance can be detected properly.

なお、この変更例では、情報取得装置1の製造出荷後、何らかの要因により、レーザ光源110がマルチモードで発振する温度帯が変動すると、適正にレーザ光源110に対する温度制御を行うことができなくなる。したがって、上記実施の形態のように、マッチングエラー率を評価する等、適宜、レーザ光源110のレーザ光の出射状況の変化を把握することができる手法によって、レーザ光源110がマルチモードで発振しているか否かを判断する方が望ましい。   In this modified example, if the temperature range in which the laser light source 110 oscillates in a multimode varies due to some factor after the manufacture and shipment of the information acquisition apparatus 1, it becomes impossible to appropriately control the temperature of the laser light source 110. Accordingly, the laser light source 110 oscillates in a multimode by a method capable of grasping a change in the laser light emission state of the laser light source 110 as appropriate, such as evaluating the matching error rate as in the above embodiment. It is better to judge whether or not.

また、レーザ光の波長の状況をスペクトルアナライザで計測する方法に代えて、所定の空き動作時に、図13に示す制御を行って、レーザ光源110がマルチモードで発振する温度帯を取得するようにしても良い。   Further, instead of the method of measuring the wavelength state of the laser light with a spectrum analyzer, the control shown in FIG. 13 is performed during a predetermined idle operation so that the temperature range where the laser light source 110 oscillates in the multimode is acquired. May be.

この制御では、所定の空き動作時に、レーザ光源110とヒーター170が起動されて(S501)、図9の処理により距離測定が実行される(S502)。そして、距離の取得タイミングにおいて、マッチングエラー率Erが求められ(S503)、求めたマッチングエラー率Erが閾値Eshを超える場合に(S504:YES)、レーザ光源110がマルチモードで発振していると判定し、そのときの現在温度がメモリ28に保持される(S505)。以上の処理が、レーザ光源110の温度が、レーザ光源110の動作上限温度に到達するまで繰り返される(S506)。そして、レーザ光源110の温度が動作上限温度に到達すると(S506:YES)、レーザ光源110とヒーター170が停止され、処理が終了する。   In this control, during a predetermined idle operation, the laser light source 110 and the heater 170 are activated (S501), and distance measurement is executed by the processing of FIG. 9 (S502). Then, at the distance acquisition timing, the matching error rate Er is obtained (S503), and when the obtained matching error rate Er exceeds the threshold value Esh (S504: YES), the laser light source 110 is oscillating in multimode. The current temperature at that time is stored in the memory 28 (S505). The above process is repeated until the temperature of the laser light source 110 reaches the operation upper limit temperature of the laser light source 110 (S506). Then, when the temperature of the laser light source 110 reaches the operation upper limit temperature (S506: YES), the laser light source 110 and the heater 170 are stopped, and the process ends.

この処理では、S505でメモリ28に保持された温度が、レーザ光源110がマルチモードで発振する温度として参照される。すなわち、メモリ28に保持された温度を図12のS401におけるマルチモード発振温度帯として用いて、図12の処理フローが実行される。   In this process, the temperature held in the memory 28 in S505 is referred to as the temperature at which the laser light source 110 oscillates in multimode. That is, the processing flow of FIG. 12 is executed using the temperature held in the memory 28 as the multimode oscillation temperature zone in S401 of FIG.

また、上記実施の形態では、ヒーター170を駆動することにより、レーザ光源110の周辺を温めて、温度を調整したが、たとえば、レーザ光源110の近傍に通風口を設け、この通風口から風を送ってレーザ光源110の周辺を冷却することにより、レーザ光源110の温度を調整しても良い。なお、この場合、風を発生させるためにファン等の送風手段を設ける必要があるため、情報取得装置1が大型化し易い。このため、上述のように、PTCサーミスタを用いたヒーター170によって、レーザ光源110を温める方が望ましい。   In the above embodiment, the heater 170 is driven to warm the periphery of the laser light source 110 and adjust the temperature. For example, a ventilation hole is provided in the vicinity of the laser light source 110, and air is blown from the ventilation hole. The temperature of the laser light source 110 may be adjusted by sending and cooling the periphery of the laser light source 110. In this case, since it is necessary to provide a blowing means such as a fan in order to generate wind, the information acquisition device 1 is likely to be increased in size. For this reason, as described above, it is desirable to warm the laser light source 110 with the heater 170 using a PTC thermistor.

なお、本発明は、ペルチェ素子等の温度制御素子により、レーザ光源110の温度を略一定に制御する構成の場合にも適用可能である。すなわち、ペルチェ素子を用いて温度制御を行っても、レーザ光源110は、所定の温度幅の範囲内において、温度が変化する。このため、この温度幅の範囲内に、レーザ光源110がマルチモードで発振する温度が含まれることが起こり得る。このような場合、ヒーター170を設ける代わりに、ペルチェ素子により制御する温度範囲を、現在の温度範囲から温度が上昇または下降する方向にシフトさせる。これにより、レーザ光源110がシングルモードで発振する温度に、レーザ光源110の温度が変化するようになる。   Note that the present invention is also applicable to a configuration in which the temperature of the laser light source 110 is controlled to be substantially constant by a temperature control element such as a Peltier element. That is, even if temperature control is performed using a Peltier element, the temperature of the laser light source 110 changes within a predetermined temperature range. For this reason, a temperature at which the laser light source 110 oscillates in a multimode may be included in the temperature range. In such a case, instead of providing the heater 170, the temperature range controlled by the Peltier element is shifted in the direction in which the temperature rises or falls from the current temperature range. As a result, the temperature of the laser light source 110 changes to a temperature at which the laser light source 110 oscillates in a single mode.

また、上記実施の形態では、モードホップが発生してから次にモードホップが1回発生するまでの温度間隔で参照テンプレートが保持されたが、モードホップが発生してから次にモードホップが2回以上発生するまでの温度間隔で参照テンプレートが保持されても良い。この場合、CPU21に対する演算量を抑えることができる。   In the above embodiment, the reference template is held at the temperature interval from the occurrence of the mode hop until the next occurrence of the mode hop. However, after the occurrence of the mode hop, the next mode hop is 2 The reference template may be held at a temperature interval until it occurs more than once. In this case, the calculation amount for the CPU 21 can be suppressed.

また、上記実施の形態では、隣り合うセグメント領域が互いに重なるように、セグメン
ト領域が設定されたが、左右に隣り合うセグメント領域が、互いに重ならないように、セグメント領域が設定されても良く、また、上下に隣り合うセグメント領域が、互いに重ならないように、セグメント領域が設定されても良い。また、上下左右に隣り合うセグメント領域のずれ量は、1画素に限られるものではなく、ずれ量が他の画素数に設定されても良い。また、上記実施の形態では、セグメント領域の大きさが横15画素×縦15画素に設定されたが、検出精度に応じて、任意に設定可能である。さらに、上記実施の形態では、セグメント領域は、正方形状に設定されたが、長方形であっても良い。
In the above embodiment, the segment areas are set so that the adjacent segment areas overlap each other, but the segment areas may be set so that the segment areas adjacent to the left and right do not overlap each other. The segment areas may be set so that the segment areas adjacent in the vertical direction do not overlap each other. Further, the shift amount of the segment areas adjacent in the vertical and horizontal directions is not limited to one pixel, and the shift amount may be set to another number of pixels. Moreover, in the said embodiment, although the magnitude | size of the segment area | region was set to horizontal 15 pixels x vertical 15 pixels, it can set arbitrarily according to detection accuracy. Furthermore, in the said embodiment, although the segment area | region was set to square shape, a rectangle may be sufficient.

また、上記実施の形態では、セグメント領域と比較領域のマッチング率を算出する前に、セグメント領域と比較領域に含まれる画素の画素値を2値化したが、CMOSイメージセンサ240によって得られた画素値をそのまま用いて、マッチングしても良い。また、上記実施の形態では、CMOSイメージセンサ240によって得られた画素値をそのまま2値化したが、画素値について、所定の画素の重みづけ処理、および背景光の除去処理、等の補正処理を行った後に、2値化、もしくは多値化しても良い。   In the above embodiment, the pixel values of the pixels included in the segment area and the comparison area are binarized before calculating the matching rate between the segment area and the comparison area. Matching may be performed using the values as they are. In the above embodiment, the pixel value obtained by the CMOS image sensor 240 is binarized as it is. However, the pixel value is subjected to correction processing such as predetermined pixel weighting processing and background light removal processing. After performing, it may be binarized or multi-valued.

また、上記実施の形態では、三角測量法を用いて距離情報が求められ、メモリ27に記憶されたが、物体の輪郭抽出を主目的とするような場合は、三角測量法を用いた距離を演算せずに、セグメント領域の変位量(画素ずれ量)が距離情報として取得されても良い。   Further, in the above embodiment, the distance information is obtained by using the triangulation method and stored in the memory 27. However, when the main purpose is to extract the contour of the object, the distance using the triangulation method is set. The displacement amount (pixel displacement amount) of the segment area may be acquired as the distance information without calculating.

また、上記実施の形態では、目標領域に照射されるレーザ光の波長帯以外の波長帯の光を除去するためにフィルタ230を配したが、たとえば、目標領域に照射されるレーザ光以外の光の信号成分を、CMOSイメージセンサ240から出力される信号から除去する回路構成が配されるような場合には、フィルタ230を省略することができる。また、アパーチャ210の配置位置は、何れか2つの撮像レンズの間であっても良い。   Further, in the above embodiment, the filter 230 is disposed to remove light in a wavelength band other than the wavelength band of the laser light irradiated to the target region. For example, light other than the laser light irradiated to the target region is used. In the case where a circuit configuration for removing the signal component is removed from the signal output from the CMOS image sensor 240, the filter 230 can be omitted. Further, the arrangement position of the aperture 210 may be between any two imaging lenses.

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は一体化されても良いし、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良い。   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
21 … CPU(距離取得部、温度制御部)
21b … 距離取得部
21c … ヒーター制御部(温度制御部)
25 … 温度調整回路(温度制御部)
26 … 撮像信号処理回路(距離取得部)
28 … メモリ(記憶部)
100 … 投射光学系
110 … レーザ光源
140 … DOE(回折光学素子)
170 … ヒーター(温度調整素子)
200 … 受光光学系
240 … CMOSイメージセンサ(イメージセンサ)
S1〜Sn … セグメント領域(参照領域)
Ra〜Re … 参照テンプレート(参照情報)
Er … マッチングエラー率(照合率)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Information acquisition apparatus 21 ... CPU (distance acquisition part, temperature control part)
21b ... Distance acquisition unit 21c ... Heater control unit (temperature control unit)
25 ... Temperature adjustment circuit (Temperature controller)
26 ... Imaging signal processing circuit (distance acquisition unit)
28 ... Memory (storage unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Projection optical system 110 ... Laser light source 140 ... DOE (diffractive optical element)
170… Heater (temperature adjustment element)
200 ... Light receiving optical system 240 ... CMOS image sensor (image sensor)
S1 to Sn: Segment area (reference area)
Ra to Re ... Reference template (reference information)
Er ... Matching error rate (matching rate)

Claims (8)

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、
レーザ光を発振するレーザ光源と回折光学素子とを備え、当該レーザ光源から出射されたレーザ光を前記回折光学素子による回折作用によって所定のドットパターンで目標領域に投射する投射光学系と、
前記投射光学系に対して所定の距離だけ横に離れて並ぶように配置され、前記目標領域をイメージセンサにより撮像する受光光学系と、
前記レーザ光源の温度を調整する温度調整素子と、
前記温度調整素子を制御する温度制御部と、
基準面に前記レーザ光を照射したときに前記受光光学系により撮像された基準ドットパターンに基づく参照情報を保持する記憶部と、
実測時に前記イメージセンサにより撮像された実測ドットパターンに基づく実測情報と前記参照情報とを参照し、前記基準ドットパターン上の参照領域と、当該参照領域に対応する前記実測ドットパターン上の領域との位置関係に基づいて、当該参照領域に対する距離情報を取得する距離取得部と、を備え、
前記温度制御部は、前記レーザ光源が、主として一つの波長帯域のレーザ光を出射するシングルモードの発振状態から複数の波長帯域のレーザ光を出射するマルチモードの発振状態に移行したと判定したことに基づいて、前記温度調整素子により、前記レーザ光源の温度を変化させる、
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 projection optical system that includes a laser light source that oscillates laser light and a diffractive optical element, and that projects the laser light emitted from the laser light source onto a target area with a predetermined dot pattern by diffractive action by the diffractive optical element;
A light receiving optical system that is arranged so as to be laterally separated by a predetermined distance with respect to the projection optical system, and that captures the target area by an image sensor;
A temperature adjusting element for adjusting the temperature of the laser light source;
A temperature control unit for controlling the temperature adjusting element;
A storage unit that holds reference information based on a reference dot pattern imaged by the light receiving optical system when the laser beam is irradiated on a reference surface;
Referring to the actual measurement information based on the actual measurement dot pattern imaged by the image sensor at the time of actual measurement and the reference information, a reference area on the standard dot pattern and an area on the actual measurement dot pattern corresponding to the reference area A distance acquisition unit that acquires distance information with respect to the reference region based on the positional relationship;
The temperature control unit has determined that the laser light source has shifted from a single mode oscillation state in which laser light mainly in one wavelength band is emitted to a multimode oscillation state in which laser light in a plurality of wavelength bands is emitted. And changing the temperature of the laser light source by the temperature adjusting element,
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、
前記距離取得部は、前記温度制御部が、前記温度調整素子により、前記レーザ光源の温度を上昇させたことに基づいて、前記イメージセンサの受光感度を高める、
ことを特徴とする情報取得装置。
The information acquisition device according to claim 1,
The distance acquisition unit increases the light receiving sensitivity of the image sensor based on the temperature control unit using the temperature adjustment element to increase the temperature of the laser light source.
An information acquisition apparatus characterized by that.
請求項1または2に記載の情報取得装置において、
前記温度調整素子は、前記レーザ光源の温度を上昇させるヒーターである、
ことを特徴とする情報取得装置。
In the information acquisition device according to claim 1 or 2,
The temperature adjustment element is a heater that raises the temperature of the laser light source.
An information acquisition apparatus characterized by that.
請求項3に記載の情報取得装置において、
前記温度制御部は、前記レーザ光源が前記シングルモードの発振状態から前記マルチモードの発振状態に移行したと判定したことに基づいて、前記ヒーターを駆動し、その後、再び、前記レーザ光源が前記シングルモードの発振状態から前記マルチモードの発振状態に移行したと判定したことに基づいて、前記ヒーターを停止させる、
ことを特徴とする情報取得装置。
In the information acquisition device according to claim 3,
The temperature control unit drives the heater based on the determination that the laser light source has shifted from the single mode oscillation state to the multi-mode oscillation state, and then the laser light source is again the single mode oscillation state. Based on determining that the mode has shifted from the mode oscillation state to the multi-mode oscillation state, the heater is stopped.
An information acquisition apparatus characterized by that.
請求項3に記載の情報取得装置において、
前記温度制御部は、前記レーザ光源が前記シングルモードの発振状態から前記マルチモードの発振状態に移行したと判定したことに基づいて、所定時間の間、前記ヒーターを駆動する、
ことを特徴とする情報取得装置。
In the information acquisition device according to claim 3,
The temperature control unit drives the heater for a predetermined time based on determining that the laser light source has shifted from the single-mode oscillation state to the multi-mode oscillation state.
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において、
前記記憶部は、前記レーザ光の波長に応じた複数種類の前記参照情報を保持し、
前記距離取得部は、前記記憶部に記憶された複数種類の前記参照情報の中から、現在の波長に対応する前記参照情報を選択し、選択した参照情報を用いて、前記距離情報の取得を実行する、
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 5,
The storage unit holds a plurality of types of the reference information according to the wavelength of the laser beam,
The distance acquisition unit selects the reference information corresponding to the current wavelength from the plurality of types of reference information stored in the storage unit, and acquires the distance information using the selected reference information. Run,
An information acquisition apparatus characterized by that.
請求項6に記載の情報取得装置において、
前記記憶部に保持された前記参照情報は、前記レーザ光源が前記シングルモードで発振するときのレーザ光に基づいて取得されたものであり、
前記温度制御部は、実測時に取得された前記実測情報と前記距離取得部によって選択された前記参照情報との照合率に基づいて、前記温度調整素子を制御する、
ことを特徴とする情報取得装置。
The information acquisition apparatus according to claim 6,
The reference information held in the storage unit is acquired based on laser light when the laser light source oscillates in the single mode,
The temperature control unit controls the temperature adjustment element based on a matching rate between the actual measurement information acquired at the time of actual measurement and the reference information selected by the distance acquisition unit.
An information acquisition apparatus characterized by that.
請求項1ないし7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。   The object detection apparatus which has an information acquisition apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 7.
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