JP2019028456A - Diffraction optical element, light irradiation device, light irradiation system and correction method of projection pattern - Google Patents

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Abstract

To provide a diffraction optical element capable of easily correcting distortion caused by an imaging lens, a light irradiation device, a light irradiation system and a correction method of a projection pattern.SOLUTION: A diffraction optical element 10 is a diffraction optical element for shaping light and includes a diffraction grating that projects a first projection pattern 23 as a projection pattern projected by diffracting incident light to exit, and a position reference pattern 24 that is a projection pattern different from the first projection pattern 23, for specifying a position in the projection pattern.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、回折光学素子、光照射装置、光照射システム、投影パターンの補正方法に関するものである。   The present invention relates to a diffractive optical element, a light irradiation apparatus, a light irradiation system, and a projection pattern correction method.

近年、センサシステムの用途が拡大している。センサには色々な種類があり、検出する情報も様々である。その中の1つの手段として、光源から対象物に対して光を照射し、反射してきた光から情報を得るというものがある。例えば、パターン認証センサ、赤外線レーダ等は、その一例である。   In recent years, applications of sensor systems have been expanded. There are various types of sensors, and various types of information are detected. As one of the means, there is a method in which light is emitted from a light source to an object and information is obtained from the reflected light. For example, a pattern authentication sensor, an infrared radar, etc. are examples.

これらのセンサの光源は、用途に応じた波長分布、明るさ、広がり等をもったものが使用される。光の波長は、可視光から赤外線までの範囲がよく用いられる。特に、赤外線は、外光の影響を受けにくく、不可視であり、対象物のやや内部を観察することも可能という特徴があるため、広く用いられている。また、光源の種類としては、LED光源、レーザ光源等が多く用いられる。例えば、遠いところを検知する場合には光の広がりが少ないレーザ光源が好適に用いられ、比較的近いところを検知する場合、ある程度の広がりを持った領域を照射する場合等にはLED光源が好適に用いられる。   The light sources of these sensors are those having a wavelength distribution, brightness, spread, etc. according to the application. As the wavelength of light, a range from visible light to infrared light is often used. In particular, infrared rays are widely used because they are not easily affected by outside light, are invisible, and can slightly observe the inside of an object. As the type of light source, an LED light source, a laser light source, and the like are often used. For example, when detecting a distant place, a laser light source with a small light spread is preferably used, and when detecting a relatively close place, an LED light source is suitable for irradiating an area with a certain extent. Used for.

ところで、対象とする照射領域の大きさ、形状等は、必ずしも光源からの光の広がり(プロファイル)と一致しているとは限らず、拡散板、レンズ、遮蔽板等により光を整形する必要がある。光を整形する手段として、回折光学素子(Diffractive Optical Element :DOE)が挙げられる。これは異なる屈折率を持った材料が周期性を持って配列している場所を光が通過する際の回折現象を応用したものである。DOEは、基本的に単一波長の光に対して設計されるが、理論的には、ほぼ任意の形状に光を整形することが可能である。また、DOEでは、照射領域内の光分布の均一性を制御することが可能である。DOEのこのような特性は、不要な領域への照射を抑えることによる高効率化、光源数の削減等による装置の小型化等の点で有利となる。
また、DOEは、レーザの様な平行光源、LEDの様な拡散光源のいずれにも対応可能であり、また、紫外光から可視光、赤外線までの広い範囲の波長に対して適用可能である。
回折格子を用いて光マークを照射して利用する技術が特許文献1に開示されている。
By the way, the size, shape, etc. of the target irradiation region do not necessarily match the spread (profile) of the light from the light source, and it is necessary to shape the light with a diffusion plate, a lens, a shielding plate, etc. is there. As means for shaping the light, a diffractive optical element (DOE) can be cited. This is an application of the diffraction phenomenon when light passes through a place where materials having different refractive indexes are arranged with periodicity. A DOE is basically designed for light of a single wavelength, but theoretically it is possible to shape the light into almost any shape. Also, with DOE, it is possible to control the uniformity of the light distribution in the irradiation area. Such a characteristic of the DOE is advantageous in terms of high efficiency by suppressing irradiation to an unnecessary area, miniaturization of the apparatus by reducing the number of light sources, and the like.
The DOE can be applied to both a parallel light source such as a laser and a diffuse light source such as an LED, and can be applied to a wide range of wavelengths from ultraviolet light to visible light and infrared light.
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a technique of using a diffraction grating by irradiating an optical mark.

DOEを利用して光を整形して照射するセンサシステムでは、例えば、投影されたパターンをカメラを用いて撮影して、各種検出や解析に用いる場合がある。そのような場合、カメラの撮影レンズに固有の歪みが撮影結果に生じることがある。この歪みは、本来の投影像を歪ませてしまうことから、修正が必要となる場合がある。従来は、カメラの撮影レンズの収差で歪む量を考慮して、予め投影像を逆の方向に歪ませて投影するようにDOEを構成して対応することがあった。しかし、従来の対応方法では、撮影レンズが変ってしまうと、DOEをそれにあわせた物として作り直す必要があり、効率が悪かった。   In a sensor system that shapes and irradiates light using DOE, for example, a projected pattern may be photographed using a camera and used for various types of detection and analysis. In such a case, distortion inherent to the camera's photographic lens may occur in the photographic result. Since this distortion distorts the original projected image, it may need to be corrected. Conventionally, taking into account the amount of distortion caused by the aberration of the taking lens of the camera, the DOE is sometimes configured so as to project the projection image with distortion in the opposite direction in advance. However, in the conventional response method, if the photographic lens changes, it is necessary to recreate the DOE as an object corresponding to it, which is inefficient.

特開2012−73822号公報JP 2012-73822 A

本発明の課題は、撮影レンズに起因する歪みを簡単に修正できる回折光学素子、光照射装置、光照射システム、投影パターンの補正方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a diffractive optical element, a light irradiation apparatus, a light irradiation system, and a projection pattern correction method that can easily correct distortion caused by a photographing lens.

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this.

第1の発明は、光を整形する回折光学素子(10)であって、入射した光を回折して出射することにより投影される投影パターンとして、第1の投影パターン(23)と、前記第1の投影パターン(23)とは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定する位置基準パターン(24)と、を投影する回折格子を備える回折光学素子(10)である。   The first invention is a diffractive optical element (10) for shaping light, and as a projection pattern projected by diffracting and emitting incident light, the first projection pattern (23) and the first The diffractive optical element (10) includes a diffraction grating that projects a position reference pattern (24) that specifies a position in the projection pattern, which is a projection pattern different from the one projection pattern (23).

第2の発明は、第1の発明に記載の回折光学素子(10)において、前記位置基準パターン(24)の輝度が前記第1の投影パターン(23)の輝度よりも低くなるように回折格子が構成されていること、を特徴とする回折光学素子(10)である。   According to a second invention, in the diffractive optical element (10) according to the first invention, the diffraction grating is configured such that the luminance of the position reference pattern (24) is lower than the luminance of the first projection pattern (23). The diffractive optical element (10) is characterized by comprising:

第3の発明は、第2の発明に記載の回折光学素子(10)において、前記位置基準パターン(24)の輝度が前記第1の投影パターン(23)の輝度の1/10以上、2/3以下となるように回折格子が構成されていること、を特徴とする回折光学素子(10)である。   According to a third invention, in the diffractive optical element (10) according to the second invention, the luminance of the position reference pattern (24) is 1/10 or more of the luminance of the first projection pattern (23). The diffractive optical element (10) is characterized in that the diffraction grating is configured to be 3 or less.

第4の発明は、光源部(20)と、前記光源部(20)からの光が照射される位置に配置され、前記光源部(20)からの光を整形して出射する回折光学素子(10)と、を備え、前記回折光学素子(10)が出射して投影される投影パターンは、第1の投影パターン(23)と、前記第1の投影パターン(23)とは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定する位置基準パターン(24)と、を含む光照射装置(1)である。   The fourth invention is a light source unit (20) and a diffractive optical element that is arranged at a position irradiated with light from the light source unit (20), and shapes and emits light from the light source unit (20). 10), and the projection pattern projected from the diffractive optical element (10) is a projection pattern different from the first projection pattern (23) and the first projection pattern (23). The light irradiation device (1) includes a position reference pattern (24) for specifying a position in the projection pattern.

第5の発明は、第4の発明に記載の光照射装置(1)において、前記位置基準パターン(24)は、少なくとも3箇所の位置を特定すること、を特徴とする光照射装置(1)である。   5th invention is the light irradiation apparatus (1) as described in 4th invention, The said position reference pattern (24) specifies the position of at least 3 places, The light irradiation apparatus (1) characterized by the above-mentioned. It is.

第6の発明は、第4の発明又は第5の発明に記載の光照射装置(1)において、前記位置基準パターン(24)は、前記第1の投影パターン(23)の投影範囲の周囲に配置されていること、を特徴とする光照射装置(1)である。   A sixth invention is the light irradiation apparatus (1) according to the fourth invention or the fifth invention, wherein the position reference pattern (24) is around the projection range of the first projection pattern (23). It is arrange | positioning, It is a light irradiation apparatus (1) characterized by the above-mentioned.

第7の発明は、第6の発明に記載の光照射装置(1)において、前記位置基準パターン(24)は、前記第1の投影パターン(23)の投影範囲の外形形状に沿って配置されていること、を特徴とする光照射装置(1)である。   According to a seventh aspect, in the light irradiation device (1) according to the sixth aspect, the position reference pattern (24) is arranged along the outer shape of the projection range of the first projection pattern (23). It is the light irradiation apparatus (1) characterized by these.

第8の発明は、第4の発明から第7の発明までのいずれかに記載の光照射装置(1)において、前記位置基準パターン(24)の輝度が前記第1の投影パターン(23)の輝度よりも低いこと、を特徴とする光照射装置(1)である。   According to an eighth aspect of the present invention, in the light irradiation apparatus (1) according to any one of the fourth to seventh aspects, the luminance of the position reference pattern (24) is the same as that of the first projection pattern (23). The light irradiation device (1) is characterized by being lower than luminance.

第9の発明は、第8の発明に記載の光照射装置(1)において、前記位置基準パターン(24)の輝度が前記第1の投影パターン(23)の輝度の1/10以上、2/3以下であること、を特徴とする光照射装置(1)である。   According to a ninth aspect, in the light irradiation apparatus (1) according to the eighth aspect, the luminance of the position reference pattern (24) is 1/10 or more of the luminance of the first projection pattern (23). It is a light irradiation apparatus (1) characterized by being 3 or less.

第10の発明は、光源部(20)と、前記光源部(20)からの光が照射される位置に配置され、前記光源部(20)からの光を整形して出射する回折光学素子(10)と、前記回折光学素子(10)が出射して投影される投影パターンの画像を取得するカメラ(30)と、を備え、前記回折光学素子(10)が出射して投影される投影パターンは、第1の投影パターン(23)と、前記第1の投影パターン(23)とは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定する位置基準パターン(24)と、を含み、さらに、前記カメラ(30)が取得した投影パターンの画像を解析し、前記位置基準パターン(24)の位置に基づいて前記カメラ(30)によって生じる投影パターンの歪みを補正する補正処理部(40)と、を備える光照射システム(2)である。   A tenth aspect of the invention is a diffractive optical element (20) and a diffractive optical element (20) disposed at a position where light from the light source unit (20) is irradiated, and shaping and emitting light from the light source unit (20). 10) and a camera (30) for acquiring an image of a projection pattern projected and projected from the diffractive optical element (10), and a projection pattern projected and projected from the diffractive optical element (10) Includes a first projection pattern (23) and a position reference pattern (24) that is a projection pattern different from the first projection pattern (23) and specifies a position in the projection pattern, and A correction processing unit (40) for analyzing an image of the projection pattern acquired by the camera (30) and correcting distortion of the projection pattern caused by the camera (30) based on the position of the position reference pattern (24); The Is obtain an optical illumination system (2).

第11の発明は、第10の発明に記載の光照射システム(2)において、前記位置基準パターン(24)の輝度が前記第1の投影パターン(23)の輝度よりも低いこと、を特徴とする光照射システム(2)である。   An eleventh invention is characterized in that, in the light irradiation system (2) according to the tenth invention, the luminance of the position reference pattern (24) is lower than the luminance of the first projection pattern (23). This is a light irradiation system (2).

第12の発明は、第11の発明に記載の光照射システム(2)において、前記位置基準パターン(24)の輝度が前記第1の投影パターン(23)の輝度の1/10以上、2/3以下であること、を特徴とする光照射システム(2)である。   According to a twelfth aspect, in the light irradiation system (2) according to the eleventh aspect, the luminance of the position reference pattern (24) is 1/10 or more of the luminance of the first projection pattern (23). It is a light irradiation system (2) characterized by being 3 or less.

第13の発明は、光源部(20)からの光を整形して出射する回折光学素子(10)が投影する投影パターンをさらにカメラ(30)で撮影したときの投影パターンの歪みを補正する、投影パターンの補正方法であって、前記回折光学素子(10)は、第1の投影パターン(23)と、前記第1の投影パターン(23)とは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定する位置基準パターン(24)と、を含む投影パターンを投影し、前記カメラ(30)は、前記投影パターンを撮影し、補正処理部(40)が、前記カメラ(30)が撮影した投影パターンの画像に含まれる前記位置基準パターン(24)の位置に基づいて前記カメラ(30)によって生じる投影パターンの画像の歪みを補正する、投影パターンの補正方法である。   The thirteenth aspect of the invention corrects distortion of the projection pattern when the projection pattern projected by the diffractive optical element (10) that shapes and emits the light from the light source unit (20) is further photographed by the camera (30). A method for correcting a projection pattern, wherein the diffractive optical element (10) is a projection pattern different from the first projection pattern (23) and the first projection pattern (23). A projection pattern including a position reference pattern (24) for specifying a position is projected, the camera (30) images the projection pattern, and a correction processing unit (40) images the camera (30). Projection pattern correction method for correcting distortion of a projection pattern image generated by the camera (30) based on the position of the position reference pattern (24) included in the projection pattern image A.

第14の発明は、第13の発明に記載の投影パターンの補正方法において、前記位置基準パターン(24)の輝度が前記第1の投影パターン(23)の輝度よりも低いこと、を特徴とする投影パターンの補正方法である。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the projection pattern correction method according to the thirteenth aspect of the present invention, the luminance of the position reference pattern (24) is lower than the luminance of the first projection pattern (23). This is a projection pattern correction method.

第15の発明は、第14の発明に記載の投影パターンの補正方法において、前記位置基準パターン(24)の輝度が前記第1の投影パターン(23)の輝度の1/10以上、2/3以下であること、を特徴とする投影パターンの補正方法である。   A fifteenth aspect of the invention is the projection pattern correction method according to the fourteenth aspect of the invention, wherein the luminance of the position reference pattern (24) is 1/10 or more of the luminance of the first projection pattern (23). The projection pattern correction method is characterized by the following.

本発明によれば、撮影レンズに起因する歪みを簡単に修正できる回折光学素子、光照射装置、光照射システム、投影パターンの補正方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a diffractive optical element, a light irradiation apparatus, a light irradiation system, and a projection pattern correction method that can easily correct distortion caused by a photographing lens.

本発明による回折光学素子の実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows embodiment of the diffractive optical element by this invention. 図1の回折光学素子の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the partial periodic structure in the example of the diffractive optical element of FIG. 回折光学素子を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed the diffractive optical element typically. 回折光学素子を説明する図である。It is a figure explaining a diffractive optical element. 光照射装置1を備える光照射システム2の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the light irradiation system 2 provided with the light irradiation apparatus 1. FIG. 第1の投影パターン23及び位置基準パターン24のスクリーン500への投影例を拡大して示す図である。FIG. 4 is an enlarged view showing an example of projection of a first projection pattern 23 and a position reference pattern 24 onto a screen 500. 図6に示した位置基準パターン24を拡大した図である。It is the figure which expanded the position reference pattern 24 shown in FIG. スクリーン500へ投影された第1の投影パターン23及び位置基準パターン24をカメラ30で撮影した結果、歪曲収差を含んだ撮影画像の例を拡大して示す図である。FIG. 4 is an enlarged view showing an example of a captured image including distortion as a result of capturing the first projection pattern 23 and the position reference pattern 24 projected onto the screen 500 by the camera 30; 第1の投影パターン23が矩形形状の場合の位置基準パターン24の配置例である。It is an arrangement example of the position reference pattern 24 when the first projection pattern 23 is rectangular. カメラ30によって撮影される前の第1の投影パターン23の形状が糸巻き型である場合の位置基準パターン24の配置例である。It is an arrangement example of the position reference pattern 24 when the shape of the first projection pattern 23 before being photographed by the camera 30 is a pincushion type. カメラ30によって撮影される前の第1の投影パターン23の形状が台形形状である場合の位置基準パターン24の配置例である。It is an arrangement example of the position reference pattern 24 when the shape of the first projection pattern 23 before being photographed by the camera 30 is a trapezoidal shape. カメラ30によって撮影される前の第1の投影パターン23の形状が円形形状である場合の位置基準パターン24の配置例である。It is an example of arrangement | positioning of the position reference pattern 24 in case the shape of the 1st projection pattern 23 before image | photographing with the camera 30 is circular shape. 三角形を基本とした位置基準パターン24の形状例を示す図である。It is a figure which shows the example of the shape of the position reference pattern 24 based on a triangle. 円を基本とした位置基準パターン24の形状例を示す図である。It is a figure which shows the example of the shape of the position reference pattern 24 based on the circle. 角を丸めた四角形を基本とした位置基準パターン24の形状例を示す図である。It is a figure which shows the example of the shape of the position reference pattern 24 based on the square which rounded the corner. 四角形を基本とした位置基準パターン24の形状例を示す図である。It is a figure which shows the example of a shape of the position reference pattern 24 based on a rectangle. 十文字を基本とした位置基準パターン24の形状例を示す図である。It is a figure which shows the example of a shape of the position reference pattern 24 based on a cross. 第2実施形態の回折光学素子による第1の投影パターン23及び位置基準パターン24のスクリーン500への投影例を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the example of a projection to the screen 500 of the 1st projection pattern 23 and the position reference pattern 24 by the diffractive optical element of 2nd Embodiment.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明による回折光学素子の第1実施形態を示す平面図である。
図2は、図1の回折光学素子の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
図3は、回折光学素子を模式的に示した断面図である。
図4は、回折光学素子を説明する図である。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a diffractive optical element according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a partial periodic structure in the example of the diffractive optical element of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the diffractive optical element.
FIG. 4 is a diagram illustrating a diffractive optical element.
In addition, each figure shown below including FIG. 1 is the figure shown typically, and the magnitude | size and shape of each part are exaggerated suitably for easy understanding.
In the following description, specific numerical values, shapes, materials, and the like are shown and described, but these can be changed as appropriate.

なお、本発明において用いる、形状や幾何学的条件、及び、それらの程度を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。   As used in the present invention, the shape and geometric conditions, and terms specifying the degree thereof, for example, terms such as “parallel”, “orthogonal”, “same”, length and angle values, etc. Without being limited to a strict meaning, it should be interpreted to include a range where a similar function can be expected.

また、本発明において「光を整形する」とは、光の進行方向を制御することにより、対象物又は対象領域に投影された光の形状(照射領域)が任意の形状となるようにすることをいう。例えば、図4の例に示されるように、平面形状のスクリーン500に直接投影した場合に照射領域22が円形となる光21(図4(b))を発光する光源部20を用意する。この光21を、本発明の回折光学素子10を透過させることにより、投影パターン(第1の投影パターン)23を正方形(図4(a))や、長方形、円形(図示せず)等、目的の形状としたり、照度分布を目的の分布となるように照射したりすることを、「光を整形する」いう。
なお、光源部20と、光源部20が発光する光が通過する位置に少なくとも1つ配置された、本実施形態の回折光学素子10とを組み合わせることにより、光を成形した状態で照射可能な光照射装置とすることができる。
また、本発明において透明とは、少なくとも利用する波長の光を透過するものをいう。例えば、仮に可視光を透過しないものであっても、赤外線を透過するものであれば、赤外線用途に用いる場合においては、透明として取り扱うものとする。
In the present invention, “shaping the light” means controlling the light traveling direction so that the shape of the light projected on the target object or target region (irradiation region) becomes an arbitrary shape. Say. For example, as shown in the example of FIG. 4, a light source unit 20 is prepared that emits light 21 (FIG. 4B) in which the irradiation region 22 has a circular shape when directly projected onto a planar screen 500. By transmitting this light 21 through the diffractive optical element 10 of the present invention, the projection pattern (first projection pattern) 23 can be formed into a square (FIG. 4A), a rectangle, a circle (not shown), or the like. Making the shape of or irradiating the illuminance distribution so as to be the target distribution is called “shaping light”.
Note that light that can be irradiated in a molded state by combining the light source unit 20 and the diffractive optical element 10 of the present embodiment, which is disposed at a position where at least one light emitted from the light source unit 20 passes. It can be set as an irradiation apparatus.
In the present invention, the term “transparent” refers to a material that transmits at least light having a wavelength to be used. For example, even if it does not transmit visible light, as long as it transmits infrared light, it is handled as transparent when used for infrared applications.

本実施形態の回折光学素子10は、光を整形する回折光学素子(DOE)である。回折光学素子10は、例えば、波長が850nmの光を発光する光源部20からの光に対して十文字形状や矩形形状等に光を広げるように設計されている。
本実施形態の回折光学素子10は、図1に示したA,B,C,Dのそれぞれの位置において深さが異なっている。すなわち、回折光学素子10は、4段階の高さの異なる多段階形状により構成されている。そして、回折光学素子10は、通常、異なる周期構造を持つ複数の領域(部分周期構造:例えば、図1のE,F領域)を有している。図3では、部分周期構造の一部を抽出して示している。
回折光学素子10は、図2に示すような複雑な形状をしているが、簡略化して模式的に示すと、図3に示すように、断面形状において複数の凸部11aが並んで配置されている高屈折率部11を備えている。
The diffractive optical element 10 of this embodiment is a diffractive optical element (DOE) that shapes light. The diffractive optical element 10 is designed so as to spread light into a cross shape, a rectangular shape, or the like with respect to light from the light source unit 20 that emits light having a wavelength of 850 nm.
The diffractive optical element 10 of the present embodiment has different depths at positions A, B, C, and D shown in FIG. That is, the diffractive optical element 10 has a multi-stage shape with four levels of height. The diffractive optical element 10 usually has a plurality of regions having different periodic structures (partial periodic structures: for example, E and F regions in FIG. 1). In FIG. 3, a part of the partial periodic structure is extracted and shown.
The diffractive optical element 10 has a complicated shape as shown in FIG. 2, but when schematically illustrated schematically, a plurality of convex portions 11a are arranged side by side in a cross-sectional shape as shown in FIG. The high refractive index portion 11 is provided.

高屈折率部11は、例えば、クオーツ(SiO、合成石英)をエッチング処理により形状を加工して作製可能である。また、高屈折率部11は、クオーツを加工した物から型取りを行って成形型を作成し、この成形型を利用して電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化して作製してもよい。電離放射線硬化性樹脂組成物を用いてこのような周期構造の物を製造する方法は、様々な手法が公知であり、回折光学素子10の高屈折率部11は、それら公知の手法を利用して、適宜作製することができる。 The high refractive index portion 11 can be manufactured by processing the shape of quartz (SiO 2 , synthetic quartz) by an etching process, for example. Alternatively, the high refractive index portion 11 may be produced by taking a mold from a material obtained by processing quartz and forming a forming die and curing the ionizing radiation curable resin composition using the forming die. Various methods for producing such a periodic structure using an ionizing radiation curable resin composition are known, and the high refractive index portion 11 of the diffractive optical element 10 uses these known methods. And can be appropriately manufactured.

また、凸部11aの間に形成されている凹部12及び凸部11aの頂部付近の空間13を含む図3の上方の部分は、空気が存在しており、高屈折率部11よりも屈折率が低い低屈折率部14となっている。これら高屈折率部11及び低屈折率部14が交互に並んで配置された周期構造により、光を整形する作用を備える回折層15が構成されている。   In addition, air is present in the upper portion of FIG. 3 including the recess 12 formed between the protrusions 11 a and the space 13 near the top of the protrusion 11 a, and the refractive index is higher than that of the high refractive index portion 11. The low refractive index portion 14 is low. A diffraction layer 15 having a function of shaping light is constituted by a periodic structure in which the high refractive index portions 11 and the low refractive index portions 14 are alternately arranged.

凸部11aは、側面形状の一方側(図3では、左側)に、高さの異なる4つの段部を備えた多段階形状を有している。具体的には、凸部11aは、最も突出したレベル1段部11a−1と、レベル1段部11a−1よりも一段低いレベル2段部11a−2と、レベル2段部11a−2よりもさらに一段低いレベル3段部11a−3と、レベル3段部11a−3よりもさらに一段低いレベル4段部11a−4とを一側面側に有している。また、凸部11aの側面形状の他方側(図3では、右側)は、レベル1段部11a−1からレベル4段部11a−4まで直線上につながる側壁部11bとなっている。   The convex portion 11a has a multi-stage shape including four step portions having different heights on one side (left side in FIG. 3) of the side surface shape. Specifically, the convex portion 11a includes the most protruding level 1 step portion 11a-1, the level 2 step portion 11a-2 that is one step lower than the level 1 step portion 11a-1, and the level 2 step portion 11a-2. Furthermore, it has a level 3 step portion 11a-3 that is one step lower and a level 4 step portion 11a-4 that is one step lower than the level 3 step portion 11a-3 on one side surface side. Moreover, the other side (right side in FIG. 3) of the side surface shape of the convex portion 11a is a side wall portion 11b that is connected in a straight line from the level 1 step portion 11a-1 to the level 4 step portion 11a-4.

図5は、光照射装置1を備える光照射システム2の概要を説明する図である。
本実施形態の光照射システム2は、光照射装置1と、カメラ30と、補正処理部40とを備えている。
光照射装置1は、回折光学素子10と、光源部20とを備えている。
FIG. 5 is a diagram illustrating an outline of the light irradiation system 2 including the light irradiation device 1.
The light irradiation system 2 of this embodiment includes a light irradiation device 1, a camera 30, and a correction processing unit 40.
The light irradiation device 1 includes a diffractive optical element 10 and a light source unit 20.

回折光学素子10は、基本的な構成は、上述した通りである。ただし、本実施形態の回折光学素子10は、第1の投影パターン23に加えて、位置基準パターン24の投影も行うように回折層15の回折格子が設計され、かつ、形成されている。
図6は、第1の投影パターン23及び位置基準パターン24のスクリーン500への投影例を拡大して示す図である。
図6に示す例では、第1の投影パターン23は、ハッチングで示した正方形の領域に、具体的な形状は図示しないが、微細なランダムドットを多数投影するパターンである。このランダムドットは、それぞれの位置が既知である。したがって、この第1の投影パターン23がどのように投影されたか、すなわち、どのように位置が変化しているかを、後述のカメラ30により撮影して解析することにより、立体検出や測距を行うことが可能である。
The basic configuration of the diffractive optical element 10 is as described above. However, in the diffractive optical element 10 of the present embodiment, the diffraction grating of the diffraction layer 15 is designed and formed so as to project the position reference pattern 24 in addition to the first projection pattern 23.
FIG. 6 is an enlarged view showing an example of projection of the first projection pattern 23 and the position reference pattern 24 onto the screen 500.
In the example shown in FIG. 6, the first projection pattern 23 is a pattern in which a large number of fine random dots are projected onto a square area indicated by hatching, although the specific shape is not shown. Each position of this random dot is known. Therefore, how the first projection pattern 23 is projected, that is, how the position is changed, is captured and analyzed by the camera 30 described later, and solid detection and distance measurement are performed. It is possible.

位置基準パターン24は、第1の投影パターンとは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定するパターンである。この位置の特定については、後述する。
図6に示す例では、位置基準パターン24は、第1の投影パターン23の周囲に一定の間隔を空けて配置されている。より具体的には、位置基準パターン24は、第1の投影パターン23の4隅それぞれに対応する位置と、第1の投影パターン23の4辺のそれぞれの中央位置に対応する位置に配置されている。すなわち、合計8箇所に、位置基準パターン24が配置されている。
位置基準パターン24を第1の投影パターン23の周囲に配置することにより、本来必要な第1の投影パターン23には影響を与えず、かつ、正確な補正処理が可能となる。特に、位置基準パターン24を第1の投影パターン23の投影範囲の外形形状に沿って配置すると、より正確な補正処理が可能である。なお、位置基準パターン24は、多数設ける方が補正処理上は有利である。しかし、多数設けると、本来の目的では第1の投影パターン23のみがあればよい場合が想定される。したがって、位置基準パターン24が邪魔になる場合には、適宜位置基準パターン24の数を減らすこともできる。ただし、位置基準パターン24は、最低でも3箇所の位置を特定可能なように配置するとよい。
The position reference pattern 24 is a projection pattern different from the first projection pattern, and is a pattern for specifying a position in the projection pattern. The specification of this position will be described later.
In the example shown in FIG. 6, the position reference pattern 24 is arranged around the first projection pattern 23 with a certain interval. More specifically, the position reference pattern 24 is arranged at a position corresponding to each of the four corners of the first projection pattern 23 and a position corresponding to the center position of each of the four sides of the first projection pattern 23. Yes. That is, the position reference patterns 24 are arranged in a total of eight locations.
By disposing the position reference pattern 24 around the first projection pattern 23, an accurate correction process can be performed without affecting the originally required first projection pattern 23. In particular, when the position reference pattern 24 is arranged along the outer shape of the projection range of the first projection pattern 23, more accurate correction processing can be performed. In addition, it is advantageous in terms of correction processing to provide a large number of position reference patterns 24. However, when a large number are provided, it is assumed that only the first projection pattern 23 is necessary for the original purpose. Therefore, when the position reference pattern 24 is in the way, the number of the position reference patterns 24 can be appropriately reduced. However, the position reference pattern 24 is preferably arranged so that at least three positions can be specified.

図7は、図6に示した位置基準パターン24を拡大した図である。
この例では、位置基準パターン24は、直交する2本の直線24aと、この直線24の両端に設けられた三角形24bとにより構成されている。このように2本の直線24aを配置すると、その交点で位置の特定が容易になる。また、三角形24bを設けたことにより、仮に、直線24の撮影像が不鮮明であった場合に、三角形の頂点を結ぶ部直線を演算処理で生成でき、位置の特定が可能となる。
FIG. 7 is an enlarged view of the position reference pattern 24 shown in FIG.
In this example, the position reference pattern 24 includes two orthogonal straight lines 24 a and triangles 24 b provided at both ends of the straight line 24. When the two straight lines 24a are arranged in this way, the position can be easily identified at the intersection. Further, by providing the triangle 24b, if the captured image of the straight line 24 is unclear, a partial straight line connecting the vertices of the triangle can be generated by arithmetic processing, and the position can be specified.

このような第1の投影パターン23及び位置基準パターン24の投影が可能な回折層15の設計は、例えば、厳密結合波解析(RCWA)アルゴリズムを用いたGratingMOD(Rsoft社製)、反復フーリエ変換アルゴリズム(IFTA)を用いたVirtuallab(LightTrans社製)等の各種シミュレーションツールを用いて行うことができる。   The design of the diffraction layer 15 capable of projecting the first projection pattern 23 and the position reference pattern 24 is, for example, GradingMOD (manufactured by Rsoft) using an exact coupling wave analysis (RCWA) algorithm, an iterative Fourier transform algorithm. It can be performed using various simulation tools such as Virtuallab (made by LightTrans) using (IFTA).

図5に戻って、光源部20は、回折光学素子10に対して光を照射する発光素子等により構成されている。光源部20としては、例えばLEDを用いてもよいしVCSEL等のレーザ発光素子を用いてもよい。また、光源部20が発する光は、赤外光であってもよいし、可視光であってもよく、カメラ30で撮影可能な光であれば、どのような光であってもよい。   Returning to FIG. 5, the light source unit 20 includes a light emitting element that irradiates light to the diffractive optical element 10. As the light source unit 20, for example, an LED or a laser light emitting element such as a VCSEL may be used. Further, the light emitted from the light source unit 20 may be infrared light, visible light, or any light that can be photographed by the camera 30.

カメラ30は、光照射装置1が投影した投影パターン(第1の投影パターン23及び位置基準パターン24)を撮影する。カメラ30は、光源部20が発する光を撮影可能なように構成されている。例えば、光源部20が赤外光を発する場合には、カメラ30は、赤外光を撮影可能な構成となっている。   The camera 30 captures the projection pattern (the first projection pattern 23 and the position reference pattern 24) projected by the light irradiation device 1. The camera 30 is configured to be able to photograph light emitted from the light source unit 20. For example, when the light source unit 20 emits infrared light, the camera 30 is configured to capture infrared light.

補正処理部40は、カメラ30が取得した投影パターンの画像を解析し、位置基準パターン24の位置に基づいてカメラ30によって生じる投影パターンの歪みを補正する。
カメラ30は、撮影用のレンズ(不図示)を用いて投影パターンを撮影するが、このレンズの歪曲収差によって撮影画像に歪みが生じる。この歪みは、レンズの光学系によって様々であって、例えば、中心部が膨らむようなゆがみにより矩形が樽型になったり、逆に中心部が収縮するようなゆがみにより矩形が糸巻き型になったりする。また、樽型と糸巻き型とが組み合わさったような収差も存在する。この歪曲収差は、基本的には、レンズの光学系が同じもので有れば、個体差は無視できる程度に小さい。しかし、レンズの光学系が異なる、すなわち、異なる設計のレンズであると、歪曲収差の発現具合が大きく異なる。よって、異なる種類のカメラ30を用いる場合には、歪曲収差による像の歪み方が変ってしまう。
The correction processing unit 40 analyzes the projection pattern image acquired by the camera 30 and corrects the distortion of the projection pattern generated by the camera 30 based on the position of the position reference pattern 24.
The camera 30 shoots a projection pattern using a shooting lens (not shown), but the captured image is distorted by the distortion of the lens. This distortion varies depending on the optical system of the lens.For example, the rectangle becomes barrel-shaped due to distortion that the center part swells, or conversely, the rectangle becomes pincushion type due to distortion that the center part shrinks. To do. There is also an aberration that combines a barrel type and a pincushion type. Basically, the distortion is small enough that the individual difference can be ignored if the optical system of the lens is the same. However, if the lens optical system is different, that is, if the lens has a different design, the degree of expression of distortion is greatly different. Therefore, when different types of cameras 30 are used, the image distortion caused by distortion changes.

従来は、それぞれの光学系に合せて、適正な形状に投影パターンが撮影されるように、回折光学素子10の設計及び製造を行っていた。例えば、糸巻き型に歪む光学系の場合には、その歪み量を予め見込んだ量だけ樽型となる投影パターンを投影できるような回折光学素子10を作製していた。しかし、その作製は、複数回の実測と試作とを繰り返して行うものとなり、非常に効率の悪いものであった。また、完全に歪みの無い投影パターンの撮影像を得ることは困難であった。さらに、そのように苦労して作製した回折光学素子10であっても、カメラ30が異なるものとなる場合には、その光学系の歪みに合せて、再度、回折光学素子10を作り直す必要があった。   Conventionally, the diffractive optical element 10 has been designed and manufactured so that a projection pattern is photographed in an appropriate shape according to each optical system. For example, in the case of an optical system that is distorted into a pincushion type, the diffractive optical element 10 that can project a barrel-shaped projection pattern by an amount that is estimated in advance is produced. However, the production was performed by repeating a plurality of actual measurements and trial productions, which was very inefficient. Also, it has been difficult to obtain a captured image of a projection pattern that is completely free of distortion. Furthermore, even if the diffractive optical element 10 is manufactured with such difficulty, if the camera 30 is different, it is necessary to recreate the diffractive optical element 10 again in accordance with the distortion of the optical system. It was.

そこで、本実施形態では、位置基準パターン24を用いて、歪曲収差の量を正確に取得し、その取得した歪曲収差の量に基づいて、補正処理部40が撮影画像に対する補正量を演算して、撮影画像に補正を行い、歪曲収差のない投影パターンの補正画像を生成する。   Therefore, in the present embodiment, the position reference pattern 24 is used to accurately acquire the amount of distortion, and the correction processing unit 40 calculates the correction amount for the captured image based on the acquired amount of distortion. Then, the photographed image is corrected to generate a corrected image of the projection pattern without distortion.

図8は、スクリーン500へ投影された第1の投影パターン23及び位置基準パターン24をカメラ30で撮影した結果、歪曲収差を含んだ撮影画像の例を拡大して示す図である。
図8に示した撮影画像の例では、糸巻き型に歪んだ画像となっている。補正処理部40は、この歪みを含んだ撮影画像を取得して、位置基準パターン24の位置が本来の位置とどれだけずれているか、すなわち、どれだけ撮影画像が歪んでいるかを演算する。そして、演算した歪み量に基づいて、撮影画像をスクリーン500上に投影された第1の投影パターン23及び位置基準パターン24の位置を正しく表した画像データに補正するための補正量、又は、補正式を生成して取得する。この補正量又は補正式にしたがって撮影画像を補正すれば、カメラ30によって生じる歪曲収差を正しく補正することができる。
FIG. 8 is an enlarged view showing an example of a photographed image including distortion as a result of photographing the first projection pattern 23 and the position reference pattern 24 projected onto the screen 500 by the camera 30.
In the example of the photographed image shown in FIG. 8, the image is distorted into a pincushion mold. The correction processing unit 40 acquires a captured image including this distortion, and calculates how much the position of the position reference pattern 24 is shifted from the original position, that is, how much the captured image is distorted. Then, based on the calculated distortion amount, a correction amount for correcting the captured image to image data correctly representing the positions of the first projection pattern 23 and the position reference pattern 24 projected on the screen 500, or correction Generate and get an expression. If the captured image is corrected according to the correction amount or the correction formula, the distortion generated by the camera 30 can be corrected correctly.

なお、上述した補正処理部による補正量、又は、補正式を取得する処理は、カメラ30の個体差では大きな変化がないことが想定されるので、一度だけ行うようにして、その補正量、又は、補正式を同一構成の光照射装置1で共通で用いてもよい。
また、本実施形態の光照射装置1を、カメラ30とは機種の異なる他のカメラを備えた光照射システムに転用するような場合には、新たなカメラで一度、補正量、又は、補正式を取得すれば、上記と同様にその後は、その補正量、又は、補正式を同一構成の光照射装置で共通可能である。
In addition, since it is assumed that the correction amount by the correction processing unit or the process of acquiring the correction formula does not change greatly due to individual differences of the cameras 30, the correction amount or The correction formula may be commonly used in the light irradiation device 1 having the same configuration.
Further, when the light irradiation device 1 of the present embodiment is diverted to a light irradiation system including another camera of a different model from the camera 30, a correction amount or a correction formula is once used with a new camera. After that, similarly to the above, the correction amount or the correction formula can be shared by the light irradiation apparatuses having the same configuration.

(位置基準パターン24の配置に関する変形例)
位置基準パターン24の配置は、上述した例に限らず、第1の投影パターン23の外形形状に合わせて適宜変更可能である。
図9は、第1の投影パターン23が矩形形状の場合の位置基準パターン24の配置例である。
図9(b)は、上述した例と同じ配置であるが、例えば、図9(a)のように、4隅のみに配置してもよい。
(Modification regarding arrangement of position reference pattern 24)
The arrangement of the position reference pattern 24 is not limited to the above-described example, and can be appropriately changed according to the outer shape of the first projection pattern 23.
FIG. 9 is an arrangement example of the position reference pattern 24 when the first projection pattern 23 has a rectangular shape.
FIG. 9B is the same arrangement as the above-described example, but, for example, as shown in FIG.

図10は、カメラ30によって撮影される前の第1の投影パターン23の形状が糸巻き型である場合の位置基準パターン24の配置例である。
図11は、カメラ30によって撮影される前の第1の投影パターン23の形状が台形形状である場合の位置基準パターン24の配置例である。
図12は、カメラ30によって撮影される前の第1の投影パターン23の形状が円形形状である場合の位置基準パターン24の配置例である。
図10(a)、図11(a)、図12(a)に示すように、第1の投影パターン23の形状によらずに位置基準パターン24を繋げると矩形形状になるように配置してもよい。また、図10(b)図11(b)、図12(b)に示すように、第1の投影パターン23の外形形状に沿って位置基準パターン24を配置してもよい。
FIG. 10 is an arrangement example of the position reference pattern 24 when the shape of the first projection pattern 23 before being photographed by the camera 30 is a pincushion type.
FIG. 11 is an arrangement example of the position reference pattern 24 when the shape of the first projection pattern 23 before being photographed by the camera 30 is a trapezoidal shape.
FIG. 12 is an arrangement example of the position reference pattern 24 when the shape of the first projection pattern 23 before being photographed by the camera 30 is a circular shape.
As shown in FIG. 10A, FIG. 11A, and FIG. 12A, the position reference pattern 24 is arranged so as to have a rectangular shape regardless of the shape of the first projection pattern 23. Also good. Further, as shown in FIG. 10B, FIG. 11B, and FIG. 12B, the position reference pattern 24 may be arranged along the outer shape of the first projection pattern 23.

(位置基準パターン24の形状に関する変形例)
また、位置基準パターン24の形状については、上述した形状が最良の形態であると考えられるが、以下の各図に例示するような形態としてもよい。
図13は、三角形を基本とした位置基準パターン24の形状例を示す図である。
図14は、円を基本とした位置基準パターン24の形状例を示す図である。
図15は、角を丸めた四角形を基本とした位置基準パターン24の形状例を示す図である。
図16は、四角形を基本とした位置基準パターン24の形状例を示す図である。
図13(a)、図14(a)、図15(a)、図16(a)に示すように、位置基準パターン24の形状は、各形状の中抜きの形状としてもよい。
図13(b)、図14(b)、図15(b)、図16(b)に示すように、位置基準パターン24の形状は、各形状の中を塗り潰した形状としてもよい。
図13(c)、図14(c)、図15(c)、図16(c)に示すように、位置基準パターン24の形状は、各形状の中抜きの形状として、かつ、中央に点を備えた形状としてもよい。
(Modification regarding the shape of the position reference pattern 24)
Further, regarding the shape of the position reference pattern 24, the above-described shape is considered to be the best form, but it may be a form as illustrated in the following drawings.
FIG. 13 is a diagram illustrating a shape example of the position reference pattern 24 based on a triangle.
FIG. 14 is a diagram showing a shape example of the position reference pattern 24 based on a circle.
FIG. 15 is a diagram showing a shape example of the position reference pattern 24 based on a quadrangle with rounded corners.
FIG. 16 is a diagram illustrating a shape example of the position reference pattern 24 based on a quadrangle.
As shown in FIGS. 13A, 14A, 15A, and 16A, the position reference pattern 24 may have a hollow shape.
As shown in FIGS. 13B, 14B, 15B, and 16B, the shape of the position reference pattern 24 may be a shape in which each shape is filled.
As shown in FIG. 13C, FIG. 14C, FIG. 15C, and FIG. It is good also as a shape provided with.

図17は、十文字を基本とした位置基準パターン24の形状例を示す図である。
十文字を基本とした位置基準パターン24の形状は、図17(a)のように斜め45°に直線が配置されていてもよいし、図17(b)のように水平と垂直に直線が配置されていてもよい。また、図17(c)に示すように、中央を白抜きした形状としてもよい。
FIG. 17 is a diagram showing an example of the shape of the position reference pattern 24 based on cross characters.
As for the shape of the position reference pattern 24 based on the crossed characters, straight lines may be arranged at an angle of 45 ° as shown in FIG. 17A, or straight lines are arranged horizontally and vertically as shown in FIG. 17B. May be. Moreover, as shown in FIG.17 (c), it is good also as a shape where the center was outlined.

以上説明したように、本実施形態によれば、位置基準パターン24を第1の投影パターン23とともに投影してこれをカメラ30で撮影した画像について、補正処理部40が位置基準パターン24の位置変化に基づき、補正量又は補正式を生成して取得する。したがって、取得した補正量又は補正式を用いれば、その後は、常にその補正量又は補正式によって正しい画像に補正が可能であり、カメラ30の歪曲収差を除去可能である。
また、位置基準パターン24によって歪み量を正確に把握可能であるので、補正の高い補正を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the correction processing unit 40 changes the position of the position reference pattern 24 with respect to an image obtained by projecting the position reference pattern 24 together with the first projection pattern 23 and capturing the image with the camera 30. Based on the above, a correction amount or a correction formula is generated and acquired. Therefore, if the acquired correction amount or correction formula is used, then the correct image can be always corrected by the correction amount or correction formula, and the distortion aberration of the camera 30 can be removed.
In addition, since the amount of distortion can be accurately grasped by the position reference pattern 24, correction with high correction can be performed.

(第2実施形態)
図18は、第2実施形態の回折光学素子による第1の投影パターン23及び位置基準パターン24のスクリーン500への投影例を拡大して示す図である。
第2実施形態は、第1の投影パターン23及び位置基準パターン24の輝度を変更した形態であり、その他の部分は、第1実施形態と同様である。よって、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 18 is an enlarged view showing an example of projection of the first projection pattern 23 and the position reference pattern 24 onto the screen 500 by the diffractive optical element according to the second embodiment.
The second embodiment is a form in which the luminance of the first projection pattern 23 and the position reference pattern 24 is changed, and other parts are the same as those of the first embodiment. Therefore, the same reference numerals are given to the portions that perform the same functions as those in the first embodiment described above, and repeated descriptions are omitted as appropriate.

先に説明した第1実施形態では、わかりやすい例として、第1の投影パターン23を比較的大きな面積に形成された矩形形状の領域とし、位置基準パターン24とは形状的に明確に異なる例を説明した。しかし、第1の投影パターン23は、用途に応じて様々な形態とすることが可能であり、例えば、図18に示すように多数の照射スポットの集合体となる場合もある。このような場合、第1の投影パターン23と位置基準パターン24との区別が難しくなるおそれがある。特に、図18に示すように位置基準パターン24の形状が第1の投影パターン23の形状に近い場合には、誤認識のおそれが高くなる。   In the first embodiment described above, as an easy-to-understand example, an example in which the first projection pattern 23 is a rectangular area formed in a relatively large area and is clearly different in shape from the position reference pattern 24 will be described. did. However, the first projection pattern 23 can take various forms depending on the application. For example, the first projection pattern 23 may be an aggregate of a large number of irradiation spots as shown in FIG. In such a case, it may be difficult to distinguish between the first projection pattern 23 and the position reference pattern 24. In particular, when the shape of the position reference pattern 24 is close to the shape of the first projection pattern 23 as shown in FIG.

そこで、第2実施形態では、位置基準パターン24の輝度が第1の投影パターン23の輝度よりも低くなるようにして、パターンの形状に加えて輝度差についても、位置基準パターン24と第1の投影パターン23とを区別して認識する判断基準として用いる。これにより、位置基準パターン24と第1の投影パターン23とを区別して認識する精度を高めることができ、誤認識を防止できる。
ここで、位置基準パターン24の輝度が第1の投影パターン23の輝度の1/10よりも低いと、位置基準パターン24の検出と認識が困難となる。また、位置基準パターン24の輝度が第1の投影パターン23の輝度の2/3を越えてしまうと、位置基準パターン24の輝度と第1の投影パターン23の輝度との差が小さくなり過ぎ、輝度差による区別が困難になる。よって、位置基準パターン24の輝度が第1の投影パターン23の輝度の1/10以上、2/3以下であることが望ましい。
Therefore, in the second embodiment, the luminance of the position reference pattern 24 is lower than the luminance of the first projection pattern 23, and the luminance difference in addition to the pattern shape is also different from that of the first reference pattern 24. This is used as a criterion for distinguishing and recognizing the projection pattern 23. Thereby, the precision which distinguishes and recognizes the position reference pattern 24 and the 1st projection pattern 23 can be raised, and misrecognition can be prevented.
Here, if the luminance of the position reference pattern 24 is lower than 1/10 of the luminance of the first projection pattern 23, it is difficult to detect and recognize the position reference pattern 24. If the luminance of the position reference pattern 24 exceeds 2/3 of the luminance of the first projection pattern 23, the difference between the luminance of the position reference pattern 24 and the luminance of the first projection pattern 23 becomes too small. It becomes difficult to distinguish by luminance difference. Therefore, it is desirable that the luminance of the position reference pattern 24 is 1/10 or more and 2/3 or less of the luminance of the first projection pattern 23.

以上説明したように、第2実施形態によれば、位置基準パターン24の輝度が第1の投影パターン23の輝度よりも低くなるようにして、パターンの形状に加えて輝度差についても、位置基準パターン24と第1の投影パターン23とを区別して認識する判断基準として用いる。よって、精度良く位置基準パターン24と第1の投影パターン23とを区別して認識することができ、誤検出や誤認識を防止できる。   As described above, according to the second embodiment, the brightness of the position reference pattern 24 is lower than the brightness of the first projection pattern 23, and the brightness difference in addition to the shape of the pattern is also determined. The pattern 24 and the first projection pattern 23 are used as judgment criteria for distinguishing and recognizing. Therefore, the position reference pattern 24 and the first projection pattern 23 can be distinguished and recognized with high accuracy, and erroneous detection and recognition can be prevented.

(変形形態)
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
(Deformation)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the scope of the present invention.

(1)実施形態において、位置基準パターン24の配置及び形状は、複数具体例を挙げて説明した。これに限らず、位置基準パターン24の配置及び形状は、適宜変更可能である。 (1) In the embodiment, the arrangement and shape of the position reference pattern 24 have been described with a plurality of specific examples. However, the arrangement and shape of the position reference pattern 24 can be changed as appropriate.

(2)実施形態において、位置基準パターン24は、第1の投影パターン23から離れた位置に配置した例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、位置基準パターン24は、第1の投影パターン23と一部が重なって配置されていてもよいし、全てが重なって配置されていてもよい。 (2) In the embodiment, the position reference pattern 24 has been described with an example in which the position reference pattern 24 is arranged at a position away from the first projection pattern 23. For example, the position reference pattern 24 may be partially overlapped with the first projection pattern 23 or may be entirely overlapped.

なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。   Each embodiment and modification may be used in appropriate combination, but detailed description is omitted. Further, the present invention is not limited by the embodiments described above.

1 光照射装置
2 光照射システム
10 回折光学素子
11 高屈折率部
11a 凸部
11a 凸部
11a−1 レベル1段部
11a−2 レベル2段部
11a−3 レベル3段部
11a−4 レベル4段部
11b 側壁部
12 凹部
13 空間
14 低屈折率部
15 回折層
20 光源部
21 光
22 照射領域
23 第1の投影パターン
24 位置基準パターン
24a 直線
24b 三角形
30 カメラ
40 補正処理部
115 回折層
500 スクリーン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light irradiation apparatus 2 Light irradiation system 10 Diffractive optical element 11 High refractive index part 11a Convex part 11a Convex part 11a-1 Level 1 step part 11a-2 Level 2 step part 11a-3 Level 3 step part 11a-4 Level 4 step Part 11b Side wall part 12 Recess 13 Space 14 Low refractive index part 15 Diffraction layer 20 Light source part 21 Light 22 Irradiation area 23 First projection pattern 24 Position reference pattern 24a Straight line 24b Triangle 30 Camera 40 Correction processing part 115 Diffraction layer 500 Screen

Claims (15)

光を整形する回折光学素子であって、
入射した光を回折して出射することにより投影される投影パターンとして、
第1の投影パターンと、
前記第1の投影パターンとは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定する位置基準パターンと、
を投影する回折格子を備える回折光学素子。
A diffractive optical element for shaping light,
As a projection pattern projected by diffracting and emitting incident light,
A first projection pattern;
A position reference pattern for specifying a position in the projection pattern, which is a projection pattern different from the first projection pattern;
A diffractive optical element comprising a diffraction grating for projecting.
請求項1に記載の回折光学素子において、
前記位置基準パターンの輝度が前記第1の投影パターンの輝度よりも低くなるように回折格子が構成されていること、
を特徴とする回折光学素子。
The diffractive optical element according to claim 1,
The diffraction grating is configured such that the luminance of the position reference pattern is lower than the luminance of the first projection pattern;
A diffractive optical element characterized by the above.
請求項2に記載の回折光学素子において、
前記位置基準パターンの輝度が前記第1の投影パターンの輝度の1/10以上、2/3以下となるように回折格子が構成されていること、
を特徴とする回折光学素子。
The diffractive optical element according to claim 2,
The diffraction grating is configured so that the brightness of the position reference pattern is 1/10 or more and 2/3 or less of the brightness of the first projection pattern;
A diffractive optical element characterized by the above.
光源部と、
前記光源部からの光が照射される位置に配置され、前記光源部からの光を整形して出射する回折光学素子と、
を備え、
前記回折光学素子が出射して投影される投影パターンは、
第1の投影パターンと、
前記第1の投影パターンとは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定する位置基準パターンと、
を含む光照射装置。
A light source unit;
A diffractive optical element that is disposed at a position to which light from the light source unit is irradiated, and shapes and emits light from the light source unit;
With
The projection pattern projected from the diffractive optical element is:
A first projection pattern;
A position reference pattern for specifying a position in the projection pattern, which is a projection pattern different from the first projection pattern;
A light irradiation apparatus including:
請求項4に記載の光照射装置において、
前記位置基準パターンは、少なくとも3箇所の位置を特定すること、
を特徴とする光照射装置。
In the light irradiation apparatus of Claim 4,
The position reference pattern specifies at least three positions;
The light irradiation apparatus characterized by this.
請求項4又は請求項5に記載の光照射装置において、
前記位置基準パターンは、前記第1の投影パターンの投影範囲の周囲に配置されていること、
を特徴とする光照射装置。
In the light irradiation apparatus of Claim 4 or Claim 5,
The position reference pattern is arranged around a projection range of the first projection pattern;
The light irradiation apparatus characterized by this.
請求項6に記載の光照射装置において、
前記位置基準パターンは、前記第1の投影パターンの投影範囲の外形形状に沿って配置されていること、
を特徴とする光照射装置。
In the light irradiation apparatus of Claim 6,
The position reference pattern is disposed along an outer shape of a projection range of the first projection pattern;
The light irradiation apparatus characterized by this.
請求項4から請求項7までのいずれかに記載の光照射装置において、
前記位置基準パターンの輝度が前記第1の投影パターンの輝度よりも低いこと、
を特徴とする光照射装置。
In the light irradiation apparatus in any one of Claim 4 to Claim 7,
The luminance of the position reference pattern is lower than the luminance of the first projection pattern;
The light irradiation apparatus characterized by this.
請求項8に記載の光照射装置において、
前記位置基準パターンの輝度が前記第1の投影パターンの輝度の1/10以上、2/3以下であること、
を特徴とする光照射装置。
In the light irradiation apparatus of Claim 8,
The brightness of the position reference pattern is 1/10 or more and 2/3 or less of the brightness of the first projection pattern;
The light irradiation apparatus characterized by this.
光源部と、
前記光源部からの光が照射される位置に配置され、前記光源部からの光を整形して出射する回折光学素子と、
前記回折光学素子が出射して投影される投影パターンの画像を取得するカメラと、
を備え、
前記回折光学素子が出射して投影される投影パターンは、
第1の投影パターンと、
前記第1の投影パターンとは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定する位置基準パターンと、
を含み、
さらに、
前記カメラが取得した投影パターンの画像を解析し、前記位置基準パターンの位置に基づいて前記カメラによって生じる投影パターンの歪みを補正する補正処理部と、
を備える光照射システム。
A light source unit;
A diffractive optical element that is disposed at a position to which light from the light source unit is irradiated, and shapes and emits light from the light source unit;
A camera for obtaining an image of a projection pattern projected from the diffractive optical element; and
With
The projection pattern projected from the diffractive optical element is:
A first projection pattern;
A position reference pattern for specifying a position in the projection pattern, which is a projection pattern different from the first projection pattern;
Including
further,
A correction processing unit that analyzes an image of the projection pattern acquired by the camera and corrects distortion of the projection pattern caused by the camera based on a position of the position reference pattern;
A light irradiation system comprising:
請求項10に記載の光照射システムにおいて、
前記位置基準パターンの輝度が前記第1の投影パターンの輝度よりも低いこと、
を特徴とする光照射システム。
The light irradiation system according to claim 10, wherein
The brightness of the position reference pattern is lower than the brightness of the first projection pattern;
Light irradiation system characterized by.
請求項11に記載の光照射システムにおいて、
前記位置基準パターンの輝度が前記第1の投影パターンの輝度の1/10以上、2/3以下であること、
を特徴とする光照射システム。
The light irradiation system according to claim 11,
The brightness of the position reference pattern is 1/10 or more and 2/3 or less of the brightness of the first projection pattern;
Light irradiation system characterized by.
光源部からの光を整形して出射する回折光学素子が投影する投影パターンをさらにカメラで撮影したときの投影パターンの歪みを補正する、投影パターンの補正方法であって、
前記回折光学素子は、
第1の投影パターンと、
前記第1の投影パターンとは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定する位置基準パターンと、
を含む投影パターンを投影し、
前記カメラは、前記投影パターンを撮影し、
補正処理部が、前記カメラが撮影した投影パターンの画像に含まれる前記位置基準パターンの位置に基づいて前記カメラによって生じる投影パターンの画像の歪みを補正する、
投影パターンの補正方法。
A projection pattern correction method for correcting distortion of a projection pattern when a projection pattern projected by a diffractive optical element that shapes and emits light from a light source is further captured by a camera,
The diffractive optical element is
A first projection pattern;
A position reference pattern for specifying a position in the projection pattern, which is a projection pattern different from the first projection pattern;
Project a projection pattern containing
The camera captures the projection pattern;
The correction processing unit corrects the distortion of the image of the projection pattern generated by the camera based on the position of the position reference pattern included in the image of the projection pattern captured by the camera;
Projection pattern correction method.
請求項13に記載の投影パターンの補正方法において、
前記位置基準パターンの輝度が前記第1の投影パターンの輝度よりも低いこと、
を特徴とする投影パターンの補正方法。
The method of correcting a projection pattern according to claim 13,
The luminance of the position reference pattern is lower than the luminance of the first projection pattern;
A projection pattern correction method characterized by the above.
請求項14に記載の投影パターンの補正方法において、
前記位置基準パターンの輝度が前記第1の投影パターンの輝度の1/10以上、2/3以下であること、
を特徴とする投影パターンの補正方法。
The method of correcting a projection pattern according to claim 14,
The brightness of the position reference pattern is 1/10 or more and 2/3 or less of the brightness of the first projection pattern;
A projection pattern correction method characterized by the above.
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