WO2012137674A1 - 情報取得装置、投射装置および物体検出装置 - Google Patents

情報取得装置、投射装置および物体検出装置 Download PDF

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WO2012137674A1
WO2012137674A1 PCT/JP2012/058512 JP2012058512W WO2012137674A1 WO 2012137674 A1 WO2012137674 A1 WO 2012137674A1 JP 2012058512 W JP2012058512 W JP 2012058512W WO 2012137674 A1 WO2012137674 A1 WO 2012137674A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
dots
dot pattern
information acquisition
optical system
light
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/058512
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
楳田　勝美
後藤　陽一郎
山口　淳
Original Assignee
三洋電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三洋電機株式会社 filed Critical 三洋電機株式会社
Publication of WO2012137674A1 publication Critical patent/WO2012137674A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/46—Indirect determination of position data
    • G01S17/48—Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves

Definitions

  • the present invention relates to an object detection device that detects an object in a target region based on a state of reflected light when light is projected onto the target region, an information acquisition device suitable for use in the object detection device, and the object detection device.
  • the present invention relates to a projection device mounted on the projector.
  • 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.
  • light in a predetermined wavelength band is projected from a laser light source or LED (Light Emitting Diode) onto a target area, and the reflected light is received (imaged) by a photodetector such as a CMOS image sensor.
  • CMOS image sensor complementary metal-sector
  • a distance image sensor of a type that irradiates a target area with laser light having a predetermined dot pattern reflected light from the target area of laser light having a dot pattern is received by a photodetector. Then, based on the light receiving position of the dot on the photodetector, the distance to each part of the detection target object (irradiation position of each dot on the detection target object) is detected using a triangulation method (for example, non- Patent Document 1).
  • laser light having a dot pattern is generated by diffracting laser light emitted from a laser light source by a diffractive optical element.
  • the diffractive optical element is designed, for example, so that the dot pattern on the target area is uniformly distributed with the same luminance.
  • the brightness of each dot on the target area is not necessarily uniform and varies due to an error generated in the diffractive optical element. For this reason, dots with low luminance are likely to be buried in light (stray light) such as natural light or room light, and there is a possibility that the accuracy of distance detection is lowered at the irradiation position of such dots.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an information acquisition device, a projection device, and an object that can suppress a decrease in accuracy of distance detection even when a variation in luminance occurs in a dot pattern.
  • An object is to provide a detection device.
  • the 1st aspect of this invention is related with the information acquisition apparatus which acquires the information of a target area
  • the information acquisition device is arranged so as to be arranged in a lateral direction separated by a predetermined distance with respect to the projection optical system, and a projection optical system that projects laser light with a predetermined dot pattern on the target area, A light receiving optical system for imaging the target area.
  • the projection optical system includes a laser light source and a diffractive optical element that converts the laser light emitted from the laser light source into light of a dot pattern by diffraction.
  • the light receiving optical system includes an image sensor and a condenser lens that condenses light from the target area onto the image sensor.
  • the diffractive optical element is configured such that the brightness of the dots of the dot pattern in the target area is higher in the peripheral part than in the central part of the dot pattern.
  • the second aspect of the present invention relates to a projection apparatus.
  • the projection apparatus according to this aspect includes the projection optical system according to the first aspect.
  • the third aspect of the present invention relates to an object detection apparatus.
  • the object detection apparatus according to this aspect includes the information acquisition apparatus according to the first aspect.
  • an information acquisition device a projection device, and an object detection device that can suppress a decrease in the accuracy of distance detection even when a variation in luminance occurs in a dot pattern.
  • FIG. 1 It is a figure which shows schematic structure of the object detection apparatus which concerns on embodiment. It is a figure which shows the structure of the information acquisition apparatus and information processing apparatus which concern on embodiment. It is the figure which shows typically the irradiation state of the laser beam with respect to the target area
  • an information acquisition device of a type that irradiates a target area with laser light having a predetermined dot pattern is exemplified.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of the object detection apparatus according to the present embodiment.
  • 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.
  • a device including the information acquisition device 1 and the information processing device 2 corresponds to the object detection device of the present invention.
  • 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.
  • the information processing apparatus 2 is, for example, a controller for TV control, 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the information processing device 2 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.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the information acquisition device 1 and the information processing device 2.
  • the information acquisition apparatus 1 includes a projection optical system 11 and a light receiving optical system 12 as a configuration of the optical unit.
  • the information acquisition device 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 21, a laser driving circuit 22, an imaging signal processing circuit 23, an input / output circuit 24, and a memory 25 as a circuit unit.
  • CPU Central Processing Unit
  • the projection optical system 11 irradiates a target area with laser light having a predetermined dot pattern.
  • the light receiving optical system 12 receives the laser beam reflected from the target area.
  • the configurations of the projection optical system 11 and the light receiving optical system 12 will be described later with reference to FIGS.
  • the CPU 21 controls each unit according to a control program stored in the memory 25.
  • the CPU 21 has functions of a laser control unit 21 a for controlling a laser light source 111 (described later) in the projection optical system 11 and a three-dimensional distance calculation unit 21 b for generating three-dimensional distance information. Is granted.
  • the laser drive circuit 22 drives a laser light source 111 (described later) according to a control signal from the CPU 21.
  • the imaging signal processing circuit 23 controls a CMOS image sensor 123 (described later) in the light receiving optical system 12 and sequentially takes in each pixel signal (charge) generated by the CMOS image sensor 123 for each line. Then, the captured signals are sequentially output to the CPU 21.
  • CPU21 calculates the distance from the information acquisition apparatus 1 to each part of a detection target based on the signal (imaging signal) supplied from the imaging signal processing circuit 23 by the process by the three-dimensional distance calculation part 21b.
  • the input / output circuit 24 controls data communication with the information processing apparatus 2.
  • the information processing apparatus 2 includes a CPU 31, an input / output circuit 32, and a memory 33.
  • the information processing apparatus 2 has a configuration for performing communication with the television 3 and for reading information stored in an external memory such as a CD-ROM and installing it in the memory 33.
  • an external memory such as a CD-ROM
  • the configuration of these peripheral circuits is not shown for the sake of convenience.
  • the CPU 31 controls each unit according to a control program (application program) stored in the memory 33.
  • a control program application program
  • the CPU 31 is provided with the function of the object detection unit 31a for detecting an object in the image.
  • a control program is read from a CD-ROM by a drive device (not shown) and installed in the memory 33, for example.
  • 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.
  • 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).
  • the input / output circuit 32 controls data communication with the information acquisition device 1.
  • FIG. 3 (a) is a diagram schematically showing the irradiation state of the laser light on the target area
  • FIG. 3 (b) is a diagram schematically showing the light receiving state of the laser light in the CMOS image sensor 123.
  • FIG. 6B shows a light receiving state when a flat surface (screen) exists in the target area.
  • the projection optical system 11 emits laser light having a dot pattern (hereinafter, the entire laser light having this pattern is referred to as “DP light”) toward the target region. Is done.
  • the DP light projection area is indicated by a solid frame.
  • dot regions hereinafter simply referred to as “dots” in which the intensity of the laser light is increased by the diffractive action by the diffractive optical element are scattered according to the dot pattern by the diffractive action by the diffractive optical element. Yes.
  • the light beam of DP light is divided into a plurality of segment regions arranged in a matrix.
  • dots are scattered in a unique pattern.
  • the dot dot pattern in one segment area is different from the dot dot pattern in all other segment areas.
  • each segment area can be distinguished from all other segment areas with a dot dot pattern.
  • the segment areas of DP light reflected thereby are distributed in a matrix on the CMOS image sensor 123 as shown in FIG.
  • the light in the segment area S0 on the target area shown in FIG. 9A enters the segment area Sp shown in FIG.
  • the light flux region of DP light is indicated by a solid frame, and for convenience, the light beam of DP light is divided into a plurality of segment regions arranged in a matrix.
  • the three-dimensional distance calculation unit 21b detects at which position on the CMOS image sensor 123 each segment region is incident (hereinafter referred to as “pattern matching”), and based on the light receiving position based on the triangulation method. Thus, the distance to each part (irradiation position of each segment area) of the detection target object is detected. Details of such a detection technique 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).
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a method of generating a reference template used for the distance detection.
  • a flat reflection plane RS perpendicular to the Z-axis direction is arranged at a predetermined distance Ls from the projection optical system 11.
  • the temperature of the laser light source 111 is maintained at a predetermined temperature (reference temperature).
  • DP light is emitted from the projection optical system 11 for a predetermined time Te.
  • the emitted DP light is reflected by the reflection plane RS and enters the CMOS image sensor 123 of the light receiving optical system 12.
  • an electrical signal for each pixel is output from the CMOS image sensor 123.
  • the output electric signal value (pixel value) for each pixel is developed on the memory 25 of FIG.
  • a reference pattern region that defines the DP light irradiation region on the CMOS image sensor 123 is set as shown in FIG. Further, the reference pattern area is divided vertically and horizontally to set a segment area. As described above, each segment area is dotted with dots in a unique pattern. Therefore, the pixel value pattern of the segment area is different for each segment area. Each segment area has the same size as all other segment areas.
  • the reference template is configured by associating each segment area set on the CMOS image sensor 123 with the pixel value of each pixel included in the segment area.
  • the reference template includes information on the position of the reference pattern area on the CMOS image sensor 123, pixel values of all pixels included in the reference pattern area, and information for dividing the reference pattern area into segment areas. Contains.
  • the pixel values of all the pixels included in the reference pattern area correspond to the DP light dot pattern included in the reference pattern area.
  • the mapping area of the pixel values of all the pixels included in the reference pattern area into segment areas the pixel values of the pixels included in each segment area are acquired.
  • the reference template may further hold pixel values of pixels included in each segment area for each segment area.
  • the configured reference template is held in the memory 25 of FIG. 2 in an unerasable state.
  • the reference template thus stored in the memory 25 is referred to when calculating the distance from the projection optical system 11 to each part of the detection target object.
  • DP light 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 11 and the light receiving optical system 12 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. 4A, since the object is located at a position closer than the distance Ls, the region Sn 'is displaced in the X-axis positive direction 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.
  • the distance Lr from the projection optical system 11 to the portion 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 11 is calculated for the part of the object corresponding to another segment area.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining such a detection technique.
  • FIG. 5A is a diagram showing the setting state of the reference pattern region and the segment region on the CMOS image sensor 123
  • FIG. 5B is a diagram showing a method for searching the segment region at the time of actual measurement
  • FIG. These are figures which show the collation method with the dot pattern of measured DP light, and the dot pattern contained in the segment area
  • the segment area S1 is one pixel in the X-axis direction in the range P1 to P2.
  • the matching degree between the dot pattern of the segment area S1 and the actually measured dot pattern of DP light is obtained.
  • the segment area S1 is sent in the X-axis direction only on the line L1 passing through the uppermost segment area group of the reference pattern area. This is because, as described above, each segment region is normally displaced only in the X-axis direction from the position set by the reference template at the time of actual measurement. That is, the segment area S1 is considered to be on the uppermost line L1.
  • the processing load for the search is reduced.
  • the segment area may protrude from the reference pattern area in the X-axis direction. Therefore, the ranges P1 and P2 are set wider than the width of the reference pattern area in the X-axis direction.
  • a region (comparison region) having the same size as the segment region S1 is set on the line L1, and the similarity between the comparison region and the segment region S1 is obtained. That is, the difference between the pixel value of each pixel in the segment area S1 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.
  • the comparison area is sequentially set while being shifted by one pixel on the line L1. Then, the value Rsad is obtained for all the comparison regions on the line L1. A value smaller than the threshold value is extracted from the obtained value Rsad. If there is no value Rsad smaller than the threshold value, the search for the segment area S1 is regarded as an error. Then, it is determined that the comparison area corresponding to the extracted Rsad having the smallest value is the movement area of the segment area S1. The same search as described above is performed for the segment areas other than the segment area S1 on the line L1. Similarly, the segment areas on the other lines are searched by setting the comparison area on the lines as described above.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an installation state of the projection optical system 11 and the light receiving optical system 12.
  • the projection optical system 11 and the light receiving optical system 12 are installed on a base plate 300 having high thermal conductivity.
  • the optical members constituting the projection optical system 11 are installed on the chassis 11 a, and the chassis 11 a is installed on the base plate 300. Thereby, the projection optical system 11 is installed on the base plate 300.
  • the light receiving optical system 12 is installed on the upper surface of the two pedestals 300a on the base plate 300 and the upper surface of the base plate 300 between the two pedestals 300a.
  • a CMOS image sensor 123 described later is installed on the upper surface of the base plate 300 between the two pedestals 300a, and a holding plate 12a is installed on the upper surface of the pedestal 300a.
  • a lens holder 12b for holding 122 is installed.
  • the projection optical system 11 and the light receiving optical system 12 are installed side by side with a predetermined distance in the X axis direction so that the projection center of the projection optical system 11 and the imaging center of the light receiving optical system 12 are aligned on a straight line parallel to the X axis.
  • a circuit board 200 (see FIG. 7) that holds the circuit unit (see FIG. 2) of the information acquisition device 1 is installed on the back surface of the base plate 300.
  • a hole 300 b for taking out the wiring of the laser light source 111 to the back of the base plate 300 is formed in the lower center of the base plate 300.
  • an opening 300 c for exposing the connector 12 c of the CMOS image sensor 123 to the back of the base plate 300 is formed below the installation position of the light receiving optical system 12 on the base plate 300.
  • the left half of FIG. 6 constitutes a projection device, and the right half constitutes a light receiving device.
  • the left half projection device corresponds to the projection device of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of the projection optical system 11 and the light receiving optical system 12 according to the present embodiment.
  • the projection optical system 11 includes a laser light source 111, a collimator lens 112, a rising mirror 113, and a diffractive optical element (DOE: Diffractive Optical Element) 114.
  • the light receiving optical system 12 includes a filter 121, an imaging lens 122, and a CMOS image sensor 123.
  • the laser light source 111 outputs laser light in a narrow wavelength band with a wavelength of about 830 nm.
  • the laser light source 111 is installed so that the optical axis of the laser light is parallel to the X axis.
  • the collimator lens 112 converts the laser light emitted from the laser light source 111 into substantially parallel light.
  • the collimator lens 112 is installed so that its own optical axis is aligned with the optical axis of the laser light emitted from the laser light source 111.
  • the raising mirror 113 reflects the laser beam incident from the collimator lens 112 side.
  • the optical axis of the laser beam is bent 90 ° by the rising mirror 113 and becomes parallel to the Z axis.
  • the DOE 114 has a diffraction pattern on the incident surface.
  • the DOE 114 is formed by injection molding using a resin or using a lithography and dry etching technique on a glass substrate.
  • the diffraction pattern is composed of, for example, a step type hologram. Due to the diffractive action of this diffraction pattern, the laser light reflected by the rising mirror 113 and incident on the DOE 114 is converted into a laser light having a dot pattern and irradiated onto the target area.
  • the diffraction pattern is designed to be a predetermined dot pattern in the target area. The dot pattern in the target area will be described later with reference to FIGS.
  • the laser light reflected from the target area passes through the filter 121 and enters the imaging lens 122.
  • the filter 121 transmits light in a wavelength band including the emission wavelength (about 830 nm) of the laser light source 111 and cuts other wavelength bands.
  • the imaging lens 122 condenses the light incident through the filter 121 on the CMOS image sensor 123.
  • the imaging lens 122 includes a plurality of lenses, and an aperture and a spacer are interposed between the predetermined lenses. Such an aperture stops the light from the outside so as to match the F number of the imaging lens 122.
  • the CMOS image sensor 123 receives the light collected by the imaging lens 122 and outputs a signal (charge) corresponding to the amount of received light to the imaging signal processing circuit 23 for each pixel.
  • 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 23 with high response from the light reception in each pixel.
  • the filter 121 is arranged so that the light receiving surface is perpendicular to the Z axis.
  • the imaging lens 122 is installed so that the optical axis is parallel to the Z axis.
  • the CMOS image sensor 123 is installed such that the light receiving surface is perpendicular to the Z axis.
  • the filter 121, the imaging lens 122, and the CMOS image sensor 123 are arranged so that the center of the filter 121 and the center of the light receiving region of the CMOS image sensor 123 are aligned on the optical axis of the imaging lens 122.
  • the projection optical system 11 and the light receiving optical system 12 are installed on the base plate 300 as described with reference to FIG.
  • a circuit board 200 is further installed on the lower surface of the base plate 300, and wirings (flexible boards) 201 and 202 are connected from the circuit board 200 to the laser light source 111 and the CMOS image sensor 123.
  • the circuit unit of the information acquisition apparatus 1 such as the CPU 21 and the laser driving circuit 22 shown in FIG.
  • the DOE 114 is normally designed so that the dots of the dot pattern are uniformly distributed with the same brightness in the target area. By dispersing the dots in this way, it is possible to search the target area evenly.
  • the dot pattern is actually generated using the DOE 114 designed in this way, the brightness of the dot differs depending on the region. Moreover, it turned out that there exists a fixed tendency in the difference in the brightness
  • analysis and evaluation of DOE 114 performed by the inventors of the present application will be described.
  • the inventor of the present application adjusted the diffraction pattern of the DOE 114 as a comparative example so that the dots of the dot pattern are uniformly distributed with the same luminance on the target area.
  • FIG. 8 is a diagram showing a dot pattern simulation example in the target area in this case.
  • the DOE 114 of the comparative example is designed so that the dots of the dot pattern are distributed with the same luminance and uniform density in the target area as shown in the figure by the diffraction action.
  • the inventor of the present application uses the DOE 114 (comparative example) configured according to such a design to actually project a dot pattern onto the target area, and the CMOS image sensor 123 indicates the projected state of the dot pattern at that time. I took an image. Then, the brightness distribution of the dot pattern on the CMOS image sensor 123 was measured from the received light amount (detection signal) of each pixel of the CMOS image sensor 123.
  • FIG. 9 is a measurement result showing a luminance distribution on the CMOS image sensor 123 when the DOE 114 of the comparative example is used.
  • the central part of FIG. 9 is a luminance distribution diagram showing the luminance on the light receiving surface (two-dimensional plane) of the CMOS image sensor 123 by color (in this figure, the difference in luminance is represented by the difference in color). .
  • the luminance values of the portions along the A-A ′ line and the B-B ′ line of the luminance distribution diagram are shown by graphs, respectively.
  • the left and lower graphs in FIG. 9 are each normalized with the maximum luminance being 15. Note that, as shown in the left and lower graphs of FIG. 9, in reality, there is also luminance in the area around the diagram shown in the central portion of FIG. 9, but the luminance of such area is low. For convenience, the central portion of FIG. 9 does not show the luminance of such a region.
  • the luminance on the CMOS image sensor 123 is maximum at the center and decreases as the distance from the center increases.
  • luminance variations occur on the CMOS image sensor 123. That is, it can be seen from this measurement result that the dot pattern projected onto the target area has a lower dot brightness as it goes from the center to the end.
  • the number of dots included in the segment area is approximately the same near the center and the edge of the CMOS image sensor 123, but natural light or illumination is near the edge where the luminance is low. Stray light such as lamp light makes it difficult to detect dots. As a result, the pattern matching accuracy may be reduced in the segment region near the end of the CMOS image sensor 123.
  • the luminance of the dots changes radially from the center. That is, it is considered that the dots having substantially the same brightness are distributed in a substantially concentric shape with respect to the center of the dot pattern, and the brightness of the dots gradually decreases with increasing distance from the center.
  • the inventors of the present application performed the same measurement as described above for a plurality of DOEs 114 formed in the same manner, this tendency was confirmed in any of the DOEs 114. Therefore, when the DOE 114 is designed so that the dots of the dot pattern are uniformly distributed with the same brightness on the target area, the dots projected on the target area are generally distributed with the above-described tendency. Conceivable.
  • the diffraction pattern of the DOE 114 is adjusted so that the brightness of the dots is not uniform in the target area.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a dot distribution state in the target area of the present embodiment.
  • the DOE 114 according to the present embodiment is configured so that the density of dots in the target area decreases concentrically from the center (in proportion to the distance from the center) by the diffraction action as shown in the figure.
  • a portion indicated by a broken line in the figure is a region where the density of dots is substantially equal.
  • the density of dots is reduced by, for example, combining a plurality of dots into one.
  • the comparative example it is assumed that eight dots D1 to D8 are included in one segment area.
  • the brightness of each dot has the size schematically shown on the lower side of FIG.
  • the design of the DOE 114 is adjusted from this state so that, for example, the dots D1, D3, D5, and D7 are led to positions that overlap the dots D2, D4, D6, and D8, respectively.
  • the dots D1, D3, D5, and D7 are led to positions that overlap the dots D2, D4, D6, and D8, respectively.
  • the dots D1, D3, D5, and D7 are superimposed on the dots D2, D4, D6, and D8, respectively, but in reality, the dot pattern included in each segment area is a unique pattern.
  • a plurality of dots are overlapped, and the brightness of the dots is increased.
  • Dots that overlap each other need not be included in the same segment area. In this way, the diffraction pattern of the DOE 114 is adjusted so that the dot pattern of each segment area becomes a unique pattern and the brightness of the dots around the dot pattern is increased.
  • the dot density at the periphery of the dot pattern is 1 ⁇ 2 of the density at the center, and the difference in dot density between the center and the periphery increases.
  • the density of dots is reduced in the peripheral portion, the number of dots included in one segment area is reduced, and an error is likely to occur in matching of segment areas. For this reason, when increasing the brightness of the dots in the peripheral portion, it is desirable to minimize the difference in dot density between the central portion and the peripheral portion of the dot pattern.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a method of increasing the brightness of the dots in the peripheral portion while suppressing the decrease in the density of the dots in the peripheral portion.
  • the dot area includes 8 dots D11 to D18 and D1 to D8 in the central and peripheral segment areas, respectively.
  • the dots D1, D5, and D7 are led to positions that overlap with the dots D2, D6, and D8, respectively, and the central dots D15 and D16 are led to positions that overlap with the peripheral dots D3 and D4, respectively.
  • the design of DOE 114 is adjusted.
  • five dots D1 ′ to D5 ′ are included in one segment area in the peripheral portion, which is compared with the case of FIG. Dot density is increased.
  • the dots D1, D5, D7 and the dots D15, D16 are superimposed on the dots D2, D6, D8 and the dots D3, D4, respectively, but are actually included in each segment area.
  • a plurality of dots are overlapped so that the dot pattern becomes a unique pattern, and the brightness of the dots is increased. Dots that overlap each other need not be included in the same segment area. In this way, the diffraction pattern of the DOE 114 is adjusted so that the dot pattern of each segment region becomes a unique pattern and the brightness of the dots around the dot pattern is increased.
  • the dot at the center of the dot pattern is overlapped with a part of the dots at the periphery.
  • the dots in the region between the center and the periphery are not limited to the center.
  • the dots may be superimposed on the dots, or the dots in the central part may be superimposed on the dots in the area between the central part and the peripheral part.
  • the DOE 114 may be designed so that the brightness of the peripheral dots is higher than that of the central portion.
  • the dot density does not necessarily need to be smaller in the peripheral area than in the central area of the dot pattern.
  • the density may be substantially the same.
  • the number of overlapping dots is not two, but may be three or more.
  • the DOE 114 is designed so that the brightness of the dots around the dot pattern is increased, when the dot pattern is actually generated by the DOE 114, as described with reference to FIG.
  • the brightness of the dots around the pattern is lower than the design value (ideal value).
  • the DOE 114 is designed to increase the brightness of the dots in the periphery of the dot pattern in this way, the brightness of the dots in the periphery when the dot pattern is actually irradiated onto the target area approaches the brightness of the dots in the center.
  • the effect is that the peripheral dots are less susceptible to stray light. Thereby, the precision of the pattern matching of a segment area
  • the brightness of the dots may be increased linearly with increasing distance from the center of the dot pattern, or may be increased stepwise.
  • a plurality of regions are set concentrically from the center of the dot pattern as shown in FIGS. 13A and 13B, and the dot brightness is set in each region.
  • FIGS. 13A and 13B regions having the same dot luminance are shown with the same darkness.
  • the density of dots is also equal.
  • the brightness of the peripheral portion was increased by appropriately adjusting the irradiation position of each dot included in the dot pattern of the comparative example, but the dot pattern of the comparative example was maintained as it was, It is also possible to adjust the DOE 114 so as to increase the brightness of the peripheral dots by superimposing new dots (light beams) on the dots of the dots. In this way, it is possible to increase the brightness of the dots around the dot pattern while making the dot density uniform as in the comparative example. However, in this case, in addition to the dot pattern of the comparative example, it is necessary for the DOE 114 to generate a new dot (light beam) to be superimposed on the peripheral dots, so that the output of the laser light source 111 is the same.
  • the luminance of one dot is lowered.
  • the dots that can be detected in the comparative example may be buried in stray light because the brightness of the peripheral dots is increased. Therefore, when adjusting the DOE 114 so as to increase the brightness of the peripheral dots, it is desirable that the existing dots are appropriately overlapped as described above without generating new dots (light fluxes) as much as possible. .
  • the dots in the peripheral portion are not easily buried in stray light. Therefore, the accuracy of pattern matching in the segment area near the outside of the target area can be improved. Therefore, the accuracy of distance detection of the object detection device can be improved.
  • the CMOS image sensor 123 is used as the photodetector, but a CCD image sensor may be used instead.
  • the density of dots in the target area is configured to decrease concentrically as the distance from the center increases.
  • the present invention is not limited to this, and FIG. As shown to b), you may be comprised so that it may become small as it leaves
  • the dot density may be decreased linearly with increasing distance from the center of the dot pattern, or may be decreased stepwise as in FIGS. 13 (a) and 13 (b).
  • the design value (ideal value) of the brightness of the dots may be set so as to increase stepwise as the distance from the center increases, as shown in FIGS. 14 (c) and 14 (d). Or you may set so that it may become linearly large as it leaves
  • the laser light source 111 and the collimator lens 112 are arranged in the X-axis direction, and the optical axis of the laser beam is bent in the Z-axis direction by the rising mirror 113.
  • the laser light source 111 may be arranged so as to emit, and the laser light source 111, the collimator lens 112, and the DOE 114 may be arranged side by side in the Z-axis direction.
  • the rising mirror 113 can be omitted, but the dimension of the projection optical system 11 increases in the Z-axis direction.
  • adjacent segment areas are segmented without overlapping each other, but a predetermined segment area and segment areas adjacent vertically or horizontally to the segment area are set to overlap each other. Also good.

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Abstract

ドットパターンに輝度のばらつきが生じても、距離検出の精度が低下することを抑制可能な情報取得装置、投射装置および物体検出装置を提供する。投射光学系は、レーザ光源から出射されたレーザ光を回折によりドットパターンの光に変換する回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を備え、目標領域に所定のドットパターンを投射する。ＤＯＥは、目標領域における周辺部のドットの輝度が、目標領域における中心部のドットの輝度に比べて大きくなるよう構成される。これにより、目標領域の外側付近のセグメント領域についてパターンマッチングを行う際に、目標領域周辺部のセグメント領域内に含まれるドットの輝度が上昇し、パターンマッチングの精度が向上され得る。よって、物体検出装置の距離検出の精度が高められ得る。

Description

情報取得装置、投射装置および物体検出装置
　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、当該物体検出装置に用いて好適な情報取得装置、および当該物体検出装置に搭載される投射装置に関する。
　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光検出器により受光（撮像）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。
　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光検出器によって受光される。そして、ドットの光検出器上の受光位置に基づいて、三角測量法を用いて、検出対象物体の各部（検出対象物体上の各ドットの照射位置）までの距離が検出される（たとえば、非特許文献１）。
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
　上記物体検出装置では、レーザ光源から出射されたレーザ光を回折光学素子により回折させて、ドットパターンを持つレーザ光が生成される。この場合、回折光学素子は、たとえば、目標領域上のドットパターンが同じ輝度で均一に分布するよう設計される。しかしながら、回折光学素子に生じる誤差等により、目標領域上の各ドットの輝度は必ずしも均一にならずばらつきが生じる。このため、輝度の低いドットが自然光や室内灯等の光（迷光）に埋もれ易くなり、このようなドットの照射位置において、距離検出の精度が低下する惧れがある。
　本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、ドットパターンに輝度のばらつきが生じても、距離検出の精度が低下することを抑制可能な情報取得装置、投射装置および物体検出装置を提供することを目的とする。
　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。この態様に係る情報取得装置は、前記目標領域に所定のドットパターンでレーザ光を投射する投射光学系と、前記投射光学系に対して所定の距離だけ横方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域を撮像する受光光学系と、を備える。ここで、前記投射光学系は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を回折によりドットパターンの光に変換する回折光学素子とを備える。前記受光光学系は、撮像素子と、前記目標領域からの光を前記撮像素子に集光する集光レンズとを備える。前記回折光学素子は、前記目標領域における前記ドットパターンのドットの輝度が、前記ドットパターンの中心部よりも周辺部の方が大きくなるよう構成される。
　本発明の第２の態様は、投射装置に関する。この態様に係る投射装置は、上記第１の態様に係る投射光学系を備える。
　本発明の第３の態様は、物体検出装置に関する。この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。
　本発明によれば、ドットパターンに輝度のばらつきが生じても、距離検出の精度が低下することを抑制可能な情報取得装置、投射装置および物体検出装置を提供することができる。
　本発明の特徴は、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、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
実施の形態に係る物体検出装置の概略構成を示す図である。 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。 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を模式的に示す図およびＣＭＯＳイメージセンサにおけるレーザ光の受光状態を模式的に示す図である。 実施の形態に係る基準テンプレートの生成方法を模式的に示す図である。 実施の形態に係る基準テンプレートのセグメント領域が実測時においてどの位置に変位したかを検出する手法を説明する図である。 実施の形態に係る投射光学系と受光光学系の設置状態を示す斜視図である。 実施の形態に係る投射光学系と受光光学系の構成を模式的に示す図である。 実施の形態に係る目標領域におけるドットパターンのシミュレーション例を示す図である。 実施の形態に係るＣＭＯＳイメージセンサ上の輝度分布を示す測定結果である。 実施の形態に係る目標領域におけるドットの分布状態を模式的に示す図である。 実施の形態に係る周辺部のドットの密度を小さくする方法を説明する図である。 実施の形態に係る周辺部のドットの密度の低下を抑制しながら、周辺部のドットの輝度を高める方法を説明する図である。 実施の形態に係るドットの輝度の設計値を模式的に示す図である。 変更例に係る目標領域におけるドットの分布状態を模式的に示す図およびドットの輝度の設計値を模式的に示す図である。
　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。
　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。なお、情報取得装置１と情報処理装置２とからなる装置が、本発明の物体検出装置に相当する。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　情報取得装置１は、光学部の構成として、投射光学系１１と受光光学系１２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、撮像信号処理回路２３と、入出力回路２４と、メモリ２５を備えている。
　投射光学系１１は、所定のドットパターンのレーザ光を、目標領域に照射する。受光光学系１２は、目標領域から反射されたレーザ光を受光する。投射光学系１１と受光光学系１２の構成は、追って、図６、７を参照して説明する。
　ＣＰＵ２１は、メモリ２５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、投射光学系１１内のレーザ光源１１１（後述）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３次元距離演算部２１ｂの機能が付与される。
　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１１１（後述）を駆動する。撮像信号処理回路２３は、受光光学系１２内のＣＭＯＳイメージセンサ１２３（後述）を制御して、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３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２３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、３次元距離演算部２１ｂによる処理によって算出する。入出力回路２４は、情報処理装置２とのデータ通信を制御する。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　図３（ａ）は、目標領域に対するレーザ光の照射状態を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３におけるレーザ光の受光状態を模式的に示す図である。なお、同図（ｂ）には、便宜上、目標領域に平坦な面（スクリーン）が存在するときの受光状態が示されている。
　同図（ａ）に示すように、投射光学系１１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、目標領域に向けて照射される。同図（ａ）には、ＤＰ光の投射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、回折光学素子による回折作用によってレーザ光の強度が高められたドット領域（以下、単に「ドット」という）が、回折光学素子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。
　なお、図３（ａ）では、便宜上、ＤＰ光の光束が、マトリックス状に並ぶ複数のセグメント領域に区分されている。各セグメント領域には、ドットが固有のパターンで点在している。一つのセグメント領域におけるドットの点在パターンは、他の全てのセグメント領域におけるドットの点在パターンと相違する。これにより、各セグメント領域は、ドットの点在パターンをもって、他の全てのセグメント領域から区別可能となっている。
　目標領域に平坦な面（スクリーン）が存在すると、これにより反射されたＤＰ光の各セグメント領域は、同図（ｂ）のように、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３上においてマトリックス状に分布する。たとえば、同図（ａ）に示す目標領域上におけるセグメント領域Ｓ０の光は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３上では、同図（ｂ）に示すセグメント領域Ｓｐに入射する。なお、図３（ｂ）においても、ＤＰ光の光束領域が実線の枠によって示され、便宜上、ＤＰ光の光束が、マトリックス状に並ぶ複数のセグメント領域に区分されている。
　上記３次元距離演算部２１ｂでは、各セグメント領域がＣＭＯＳイメージセンサ１２３上のどの位置に入射したかの検出（以下、「パターンマッチング」という）が行われ、その受光位置から、三角測量法に基づいて、検出対象物体の各部（各セグメント領域の照射位置）までの距離が検出される。かかる検出手法の詳細は、たとえば、上記非特許文献１（第１９回日本ロボット学会学術講演会（２００１年９月１８－２０日）予稿集、Ｐ１２７９－１２８０）に示されている。
　図４は、上記距離検出に用いられる基準テンプレートの生成方法を模式的に示す図である。
　図４（ａ）に示すように、基準テンプレートの生成時には、投射光学系１１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。レーザ光源１１１の温度は、所定の温度（基準温度）に維持される。この状態で、投射光学系１１からＤＰ光が所定時間Ｔｅだけ出射される。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１２のＣＭＯＳイメージセンサ１２３に入射する。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３から、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）が、図２のメモリ２５上に展開される。
　こうしてメモリ２５上に展開された画素値に基づいて、図４（ｂ）に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３上におけるＤＰ光の照射領域を規定する基準パターン領域が設定される。さらに、この基準パターン領域が、縦横に区分されてセグメント領域が設定される。上記のように、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。なお、各セグメント領域は、他の全てのセグメント領域と同じサイズである。
　基準テンプレートは、このようにＣＭＯＳイメージセンサ１２３上に設定された各セグメント領域に、そのセグメント領域に含まれる各画素の画素値を対応付けて構成される。
　具体的には、基準テンプレートは、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３上における基準パターン領域の位置に関する情報と、基準パターン領域に含まれる全画素の画素値と、基準パターン領域をセグメント領域に分割するための情報を含んでいる。基準パターン領域に含まれる全画素の画素値は、基準パターン領域に含まれるＤＰ光のドットパターンに相応するものになる。また、基準パターン領域に含まれる全画素の画素値のマッピング領域をセグメント領域に区分することで、各セグメント領域に含まれる画素の画素値が取得される。なお、基準テンプレートは、さらに、各セグメント領域に含まれる画素の画素値を、セグメント領域毎に保持していても良い。
　構成された基準テンプレートは、図２のメモリ２５に、消去不可能な状態で保持される。こうしてメモリ２５に保持された基準テンプレートは、投射光学系１１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される。
　たとえば、図４（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、基準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１１と受光光学系１２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４（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。
　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１１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１１からの距離が算出される。
　かかる距離算出では、基準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必要がある。この検出は、実測時にＣＭＯＳイメージセンサ１２３上に照射されたＤＰ光のドットパターンと、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。
　図５は、かかる検出の手法を説明する図である。同図（ａ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３上における基準パターン領域とセグメント領域の設定状態を示す図、同図（ｂ）は、実測時におけるセグメント領域の探索方法を示す図、同図（ｃ）は、実測されたＤＰ光のドットパターンと、基準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示す図である。
　たとえば、同図（ａ）のセグメント領域Ｓ１の実測時における変位位置を探索する場合、同図（ｂ）に示すように、セグメント領域Ｓ１が、範囲Ｐ１～Ｐ２において、Ｘ軸方向に１画素ずつ送られ、各送り位置において、セグメント領域Ｓ１のドットパターンと、実測された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。この場合、セグメント領域Ｓ１は、基準パターン領域の最上段のセグメント領域群を通るラインＬ１上のみをＸ軸方向に送られる。これは、上記のように、通常、各セグメント領域は、実測時において、基準テンプレートにより設定された位置からＸ軸方向にのみ変位するためである。すなわち、セグメント領域Ｓ１は、最上段のラインＬ１上にあると考えられるためである。このように、Ｘ軸方向にのみ探索を行うことで、探索のための処理負担が軽減される。
　なお、実測時には、検出対象物体の位置によっては、セグメント領域が基準パターン領域の範囲からＸ軸方向にはみ出すことが起こり得る。このため、範囲Ｐ１～Ｐ２は、基準パターン領域のＸ軸方向の幅よりも広く設定される。
　上記マッチング度合いの検出時には、ラインＬ１上に、セグメント領域Ｓ１と同じサイズの領域（比較領域）が設定され、この比較領域とセグメント領域Ｓ１との間の類似度が求められる。すなわち、セグメント領域Ｓ１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。
　たとえば、図５（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、値Ｒｓａｄが求められる。すなわち、値Ｒｓａｄは、次式により算出される。
 
　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。
　探索時には、比較領域が、ラインＬ１上を１画素ずつずらされつつ順次設定される。そして、ラインＬ１上の全ての比較領域について、値Ｒｓａｄが求められる。求めた値Ｒｓａｄの中から、閾値より小さいものが抽出される。閾値より小さい値Ｒｓａｄが無ければ、セグメント領域Ｓ１の探索はエラーとされる。そして、抽出されたＲｓａｄの中で最も値が小さいものに対応する比較領域が、セグメント領域Ｓ１の移動領域であると判定される。ラインＬ１上のセグメント領域Ｓ１以外のセグメント領域も、上記と同様の探索が行われる。また、他のライン上のセグメント領域も、上記と同様、そのライン上に比較領域が設定されて、探索が行われる。
　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。
　図６は、投射光学系１１と受光光学系１２の設置状態を示す斜視図である。
　投射光学系１１と受光光学系１２は、熱伝導性の高いベースプレート３００上に設置される。投射光学系１１を構成する光学部材は、シャーシ１１ａに設置され、このシャーシ１１ａ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１１がベースプレート３００上に設置される。
　受光光学系１２は、ベースプレート３００上の２つの台座３００ａの上面と、２つの台座３００ａの間のベースプレート３００の上面に設置される。２つの台座３００ａの間のベースプレート３００の上面には、後述するＣＭＯＳイメージセンサ１２３が設置され、台座３００ａの上面には保持板１２ａが設置され、この保持板１２ａに、後述するフィルタ１２１および撮像レンズ１２２を保持するレンズホルダ１２ｂが設置される。
　投射光学系１１と受光光学系１２は、投射光学系１１の投射中心と受光光学系１２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ている。ベースプレート３００の裏面に、情報取得装置１の回路部（図２参照）を保持する回路基板２００（図７参照）が設置される。
　ベースプレート３００の中央下部には、レーザ光源１１１の配線をベースプレート３００の背部に取り出すための孔３００ｂが形成されている。また、ベースプレート３００の受光光学系１２の設置位置の下部には、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３のコネクタ１２ｃをベースプレート３００の背部に露出させるための開口３００ｃが形成されている。
　なお、図６の左半分が投射装置を構成し、右半分が受光装置を構成する。左半分の投射装置は、本発明の投射装置に相当する。
　図７は、本実施の形態に係る投射光学系１１と受光光学系１２の構成を模式的に示す図である。
　投射光学系１１は、レーザ光源１１１と、コリメータレンズ１１２と、立ち上げミラー１１３と、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）１１４を備えている。また、受光光学系１２は、フィルタ１２１と、撮像レンズ１２２と、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３とを備えている。
　レーザ光源１１１は、波長８３０ｎｍ程度の狭波長帯域のレーザ光を出力する。レーザ光源１１１は、レーザ光の光軸がＸ軸に平行となるように設置される。コリメータレンズ１１２は、レーザ光源１１１から出射されたレーザ光を略平行光に変換する。コリメータレンズ１１２は、自身の光軸がレーザ光源１１１から出射されたレーザ光の光軸に整合するように設置される。立ち上げミラー１１３は、コリメータレンズ１１２側から入射されたレーザ光を反射する。レーザ光の光軸は、立ち上げミラー１１３によって９０°折り曲げられてＺ軸に平行となる。
　ＤＯＥ１１４は、入射面に回折パターンを有する。ＤＯＥ１１４は、樹脂による射出成型もしくはガラス基材にリソグラフィとドライエッチング手法を用いるなどして形成される。回折パターンは、たとえば、ステップ型のホログラムにより構成される。この回折パターンによる回折作用により、立ち上げミラー１１３により反射されＤＯＥ１１４に入射したレーザ光は、ドットパターンのレーザ光に変換されて、目標領域に照射される。回折パターンは、目標領域において所定のドットパターンとなるように設計されている。目標領域におけるドットパターンについては、追って図８～１０を参照して説明する。
　目標領域から反射されたレーザ光は、フィルタ１２１を透過して撮像レンズ１２２に入射する。
　フィルタ１２１は、レーザ光源１１１の出射波長（８３０ｎｍ程度）を含む波長帯域の光を透過し、その他の波長帯域をカットする。撮像レンズ１２２は、フィルタ１２１を介して入射された光をＣＭＯＳイメージセンサ１２３上に集光する。撮像レンズ１２２は複数のレンズから構成され、所定のレンズとレンズとの間にアパーチャとスペーサが介挿されている。かかるアパーチャは、撮像レンズ１２２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。
　ＣＭＯＳイメージセンサ１２３は、撮像レンズ１２２にて集光された光を受光して、画素毎に、受光光量に応じた信号（電荷）を撮像信号処理回路２３に出力する。ここで、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３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２３に出力できるよう、信号の出力速度が高速化されている。
　フィルタ１２１は、受光面がＺ軸に垂直になるように配置される。撮像レンズ１２２は、光軸がＺ軸に平行となるように設置される。ＣＭＯＳイメージセンサ１２３は、受光面がＺ軸に垂直になるように設置される。また、フィルタ１２１の中心とＣＭＯＳイメージセンサ１２３の受光領域の中心が撮像レンズ１２２の光軸上に並ぶように、フィルタ１２１、撮像レンズ１２２およびＣＭＯＳイメージセンサ１２３が配置される。
　投射光学系１１と受光光学系１２は、図６を参照して説明したように、ベースプレート３００に設置されている。ベースプレート３００の下面には、さらに、回路基板２００が設置され、この回路基板２００から、レーザ光源１１１およびＣＭＯＳイメージセンサ１２３に配線（フレキシブル基板）２０１、２０２が接続されている。回路基板２００には、図２に示すＣＰＵ２１やレーザ駆動回路２２等の情報取得装置１の回路部が実装されている。
　図７の構成において、ＤＯＥ１１４は、通常、ドットパターンのドットが、目標領域において、同じ輝度で、且つ、均一に分散するように設計される。このようにドットを分散させることにより、目標領域を満遍なく探索することが可能となる。しかしながら、このように設計されたＤＯＥ１１４を用いて実際にドットパターンを生成すると、ドットの輝度が領域によって相違することが分かった。また、ドットの輝度の相違には、一定の傾向があることが分かった。以下、本件出願の発明者が行ったＤＯＥ１１４の分析および評価について説明する。
　まず、本件出願の発明者は、比較例として、ドットパターンのドットが目標領域上で同じ輝度で且つ均一に分布するよう、ＤＯＥ１１４の回折パターンを調整した。
　図８は、この場合の目標領域におけるドットパターンのシミュレーション例を示す図である。比較例のＤＯＥ１１４は、回折作用により、図示の如く、目標領域においてドットパターンのドットを同じ輝度かつ均一な密度で分布させるよう設計されている。
　次に、本件出願の発明者は、かかる設計に従って構成されたＤＯＥ１１４（比較例）を用いて、実際に目標領域にドットパターンを投射し、そのときのドットパターンの投射状態をＣＭＯＳイメージセンサ１２３によって撮像した。そして、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３の各画素の受光光量（検出信号）から、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３上におけるドットパターンの輝度分布を測定した。
　図９は、比較例のＤＯＥ１１４を用いた場合のＣＭＯＳイメージセンサ１２３上の輝度分布を示す測定結果である。図９の中央部分は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３の受光面（２次元平面）上における輝度を色（この図には、輝度の違いが色の違いによって表されている）によって示す輝度分布図である。図９の左側および下側には、それぞれ、かかる輝度分布図のＡ－Ａ’直線およびＢ－Ｂ’直線に沿う部分の輝度値がグラフにより示されている。図９の左側および下側のグラフは、それぞれ、最大輝度を１５として正規化されている。なお、図９の左側および下側のグラフに示されるように、実際には、図９の中央部分に示された図の周りの領域にも輝度が存在するが、かかる領域の輝度は低いため、便宜上、図９の中央部分の図には、かかる領域の輝度が表わされていない。
　図示の如く、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３上の輝度は、中心において最大となっており、中心から離れるに従って小さくなっている。このように、目標領域においてドットの密度が均一となるようＤＯＥ１１４が設計された場合でも、実際には、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３上において輝度のばらつきが生じてしまう。すなわち、この測定結果から、目標領域に投射されたドットパターンは、中央から端に向かうにつれて、ドットの輝度が低下することが分かる。
　このように輝度のばらつきが生じると、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３の中心付近と端付近において、セグメント領域に含まれるドット数は略同じであるにも拘わらず、輝度が低い端付近においては、自然光や照明灯の光などの迷光によって、ドットが検出されにくくなってしまう。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３の端付近のセグメント領域において、パターンマッチングの精度が低下する惧れがある。
　なお、図９の中央部分の輝度分布図を参照すると、ドットの輝度は、中央から放射状に変化することが分かる。つまり、輝度が略同じであるドットは、ドットパターンの中心に対して略同心円状に分布し、中心から離れるにしたがって徐々にドットの輝度が低下するものと考えられる。本件出願の発明者が同様に形成された複数のＤＯＥ１１４について上記と同様の測定を行ったところ、この傾向は、何れのＤＯＥ１１４でも同じく確認された。よって、ドットパターンのドットが目標領域上で同じ輝度で且つ均一に分布するようにＤＯＥ１１４を設計した場合には、目標領域に投射されるドットは、一般に、上記のような傾向で分散するものと考えられる。
　そこで、本実施の形態では、図１０に示すように、目標領域においてドットの輝度が不均一となるよう、ＤＯＥ１１４の回折パターンが調整される。
　図１０は、本実施の形態の目標領域におけるドットの分布状態を模式的に示す図である。本実施の形態のＤＯＥ１１４は、回折作用により、図示の如く、目標領域においてドットの密度が同心円状に中心から離れるに従って（中心からの距離に比例して）小さくなるよう構成される。図中の破線で示す部分は、ドットの密度が略等しい領域である。
　ここで、ドットの密度は、たとえば、複数のドットを一つに纏めることにより小さくされる。たとえば、図１１（ａ）に示すように、比較例において、一つのセグメント領域に、Ｄ１～Ｄ８の８個のドットが含まれているとする。この場合、ドットパターンの周辺部のセグメント領域では、個々のドットの輝度が、同図（ａ）の下側に模式的に示された大きさを持っているとする。本実施の形態では、この状態から、たとえば、ドットＤ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７がドットＤ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８にそれぞれ重なる位置に導かれるように、ＤＯＥ１１４の設計が調整される。これにより、同図（ｂ）のように、一つのセグメント領域に、Ｄ１’～Ｄ４’の４つのドットが含まれるようになり、比較例に比べてドットの密度が１／２になる。このとき、ドットＤ１’～Ｄ４’は、比較例の２つのドットが重ねられたものであるため、同図（ｂ）の下側に模式的に示すように、比較例の各ドットの２倍程度の輝度を持つようになる。こうして、ドットは、密度を減じられながら、輝度が高められる。なお、ドットパターンの中央部では、上記のようなドットの重ね合わせは行われない。したがって、ドットパターンの中央部のドットは、比較例の場合と、密度も輝度も変わらない。
　なお、図１１の例では、ドットＤ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７がドットＤ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８にそれぞれ重ねられたが、実際には、各セグメント領域に含まれるドットのパターンが固有のパターンとなるように、複数のドットが重ねられ、ドットの輝度が高められる。互いに重なるドットは、同じセグメント領域に含まれなくても良い。このように各セグメント領域のドットのパターンが固有のパターンとなり、且つ、ドットパターン周辺部のドットの輝度が高められるように、ＤＯＥ１１４の回折パターンが調整される。
　図１１に示すようにＤＯＥ１１４を調整すると、ドットパターン周辺部のドットの密度が中央部の密度の１／２になり、中央部と周辺部との間のドットの密度の差が大きくなる。このように周辺部においてドットの密度が小さくなると、一つのセグメント領域に含まれるドットの数が少なくなり、セグメント領域のマッチングにエラーが生じ易くなる。このため、周辺部のドットの輝度を高める場合には、ドットパターンの中心部と周辺部とで、なるべくドットの密度に差が生じないようにするのが望ましい。
　図１２は、周辺部のドットの密度の低下を抑制しながら、周辺部のドットの輝度を高める方法を説明する図である。
　たとえば、同図（ａ）、（ｂ）の上段に示すように、比較例において、ドットパターンの中央部と周辺部のセグメント領域に、それぞれ、８個のドットＤ１１～Ｄ１８、Ｄ１～Ｄ８が含まれているとする。この状態から、たとえば、ドットＤ１、Ｄ５、Ｄ７がドットＤ２、Ｄ６、Ｄ８にそれぞれ重なる位置に導かれ、且つ、中央部のドットＤ１５、Ｄ１６が周辺部のドットＤ３、Ｄ４にそれぞれ重なる位置に導かれるように、ＤＯＥ１１４の設計が調整される。これにより、同図（ｂ）の下段のように、周辺部では、一つのセグメント領域に、Ｄ１’～Ｄ５’の５つのドットが含まれるようになり、図１１（ｂ）の場合に比べてドットの密度が高められる。このとき、Ｄ１’～Ｄ５’は、２つのドットが重ねられたものであるため、輝度が高められる。こうして、周辺部のドットは、密度を減じられながら、輝度が高められる。他方、ドットパターンの中央部では、ドットＤ１５、１６が除かれるため、図１２（ａ）の下段のように、一つのセグメント領域に、６つのドットが含まれるようになる。したがって、ドットパターンの中央部のドットは、密度がやや小さくなる。
　なお、図１２の例では、ドットＤ１、Ｄ５、Ｄ７およびドットＤ１５、Ｄ１６が、それぞれ、ドットＤ２、Ｄ６、Ｄ８およびドットＤ３、Ｄ４に重ねられたが、実際には、各セグメント領域に含まれるドットのパターンが固有のパターンとなるように、複数のドットが重ねられ、ドットの輝度が高められる。互いに重なるドットは、同じセグメント領域に含まれなくても良い。このように各セグメント領域のドットのパターンが固有のパターンとなり、且つ、ドットパターン周辺部のドットの輝度が高められるように、ＤＯＥ１１４の回折パターンが調整される。
　また、図１２の例では、ドットパターンの中央部のドットが周辺部のドットの一部に重ねられたが、中央部に限らず、中央部と周辺部の間の領域のドットが周辺部のドットに重ねられても良く、あるいは、中央部のドットが中央部と周辺部の間の領域のドットに重ねられても良い。要するに、周辺部のドットの輝度が中央部よりも高められるように、ＤＯＥ１１４が設計されれば良い。また、ドットの密度は、必ずしも、ドットパターンの中央部よりも周辺部の方が小さくなる必要はなく、周辺部のドットの輝度が中央部よりも高められれば、中央部と周辺部とでドットの密度が略同じであっても良い。また、互いに重なるドットの数は、２個でなく、３個以上でも良い。
　このように、ドットパターンの周辺部のドットの輝度が高まるようにＤＯＥ１１４が設計されたとしても、実際に、ＤＯＥ１１４によりドットパターンが生成されると、図９を参照して述べたように、ドットパターン周辺部のドットの輝度は、設計値（理想値）よりも低くなる。しかしながら、このようにドットパターン周辺部のドットの輝度が高まるようにＤＯＥ１１４を設計すると、実際にドットパターンが目標領域に照射されたときの周辺部のドットの輝度が中央部のドットの輝度に近づき、周辺部のドットが迷光による影響を受けにくくなるとの効果が奏される。これにより、セグメント領域のパターンマッチングの精度が高められ、結果、距離検出精度が高まる。
　なお、ドットの輝度は、ドットパターンの中心から放射状に離れるに従ってリニアに増加させてもよく、あるいは、段階的に増加させてもよい。たとえば、ドットの輝度を段階的に増加させる場合、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、ドットパターンの中心から同心円状に複数の領域を設定し、それぞれの領域内ではドットの輝度を等しくする。図１３（ａ）、（ｂ）では、ドットの輝度が等しい領域は、同じ濃さで示されている。ドットの輝度が等しい領域は、ドットの密度も等しくなっている。
　なお、上記のＤＯＥ調整方法では、比較例のドットパターンに含まれる各ドットの照射位置を適宜調整することにより、周辺部の輝度が高められたが、比較例のドットパターンはそのまま維持し、周辺部のドットに新たなドット（光束）を重ね合わせることで、周辺部のドットの輝度を高めるように、ＤＯＥ１１４を調整することも可能である。こうすると、ドットの密度を比較例と同様に均一としながら、ドットパターン周辺部のドットの輝度を高めることができる。しかしながら、こうすると、比較例のドットパターンに加えて、周辺部のドットに重ね合わせるための新たなドット（光束）がＤＯＥ１１４により生成される必要があるため、レーザ光源１１１の出力が同じであれば、一つのドットの輝度が低下することとなる。これにより、比較例において検出可能であったドットが、周辺部のドットの輝度を高めたために、迷光に埋もれることが起こり得る。よって、周辺部のドットの輝度を高めるようＤＯＥ１１４を調整する場合には、極力、新たなドット（光束）を生成せずに、既存のドットを上記のように適宜重ね合わせるようにするのが望ましい。
　以上、本実施の形態によれば、輝度の低いドットパターンの周辺部分においてドットの輝度が高められるため、当該周辺部分のドットが迷光に埋もれにくくなる。これにより、目標領域の外側付近のセグメント領域におけるパターンマッチングの精度が向上され得る。よって、物体検出装置の距離検出の精度が高められ得る。
　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。
　たとえば、上記実施の形態では、光検出器として、ＣＭＯＳイメージセンサ１２３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。
　また、上記実施の形態では、図１０に示すように、目標領域におけるドットの密度は、同心円状に中心から離れるに従って小さくなるよう構成されたが、これに限らず、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、楕円形状および方形状に中心から離れるに従って小さくなるよう構成されても良い。この場合も、ドットの密度は、ドットパターンの中心から放射状に離れるに従ってリニアに減少させてもよく、あるいは、図１３（ａ）、（ｂ）と同様、段階的に減少させてもよい。
　また、ドットの輝度の設計値（理想値）も、図１４（ｃ）、（ｄ）に示すように、楕円形状および方形状に中心から離れるに従って段階的に大きくなるよう設定されても良く、あるいは、楕円形状および方形状に中心から離れるに従ってリニアに大きくなるよう設定されてもよい。
　また、上記実施の形態では、レーザ光源１１１とコリメータレンズ１１２をＸ軸方向に並べ、立ち上げミラー１１３でレーザ光の光軸をＺ軸方向に折り曲げるようにしたが、レーザ光をＺ軸方向に出射するようレーザ光源１１１を配置し、レーザ光源１１１と、コリメータレンズ１１２と、ＤＯＥ１１４をＺ軸方向に並べて配置するようにしても良い。この場合、立ち上げミラー１１３を省略できるが、投射光学系１１の寸法がＺ軸方向に大きくなる。
　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ことなく区分されたが、所定のセグメント領域と、当該セグメント領域に対し上下または左右に隣り合うセグメント領域が、互いに重なるように設定されても良い。
　この他、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。
　　　１　情報取得装置
　　１１　投射光学系
　　１２　受光光学系
　１１１　レーザ光源
　１１２　コリメータレンズ
　１１４　ＤＯＥ（回折光学素子）
　１２２　撮像レンズ（集光レンズ）
　１２３　ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）

Claims (7)

  1. 　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、
    　前記目標領域に所定のドットパターンでレーザ光を投射する投射光学系と、
    　前記投射光学系に対して所定の距離だけ横方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域を撮像する受光光学系と、を備え、
    　前記投射光学系は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を回折によりドットパターンの光に変換する回折光学素子とを備え、
    　前記受光光学系は、撮像素子と、前記目標領域からの光を前記撮像素子に集光する集光レンズとを備え、
    　前記回折光学素子は、前記目標領域における前記ドットパターンのドットの輝度が、前記ドットパターンの中心部よりも周辺部の方が大きくなるよう構成される、
    ことを特徴とする情報取得装置。
  2. 　請求項１に記載の情報取得装置において、
    　前記回折光学素子は、前記目標領域における前記ドットの輝度が、前記目標領域における前記ドットパターンの中心からの距離に応じて大きくなるよう構成される、
    ことを特徴とする情報取得装置。
  3. 　請求項２に記載の情報取得装置において、
    　前記回折光学素子は、前記ドットの輝度が、前記ドットパターンの中心から放射状に離れるに従って段階的に大きくなるよう構成される、
    ことを特徴とする情報取得装置。
  4. 　請求項１ないし３の何れか一項に記載の情報取得装置において、
    　前記回折光学素子は、さらに、前記目標領域における前記ドットパターンのドットの密度が、前記ドットパターンの中心部よりも周辺部の方が小さくなるよう構成される、
    ことを特徴とする情報取得装置。
  5. 　請求項１ないし４の何れか一項に記載の情報取得装置において、
    　前記投射光学系は、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を平行光に変換するコリメータレンズをさらに備え、
    　前記回折光学素子は、前記コリメータレンズによって平行光に変換された前記レーザ光を回折によりドットパターンの光に変換する、
    ことを特徴とする情報取得装置。
  6. 　請求項１ないし５の何れか一項に記載の投射光学系を備えた投射装置。
  7. 　請求項１ないし５の何れか一項に記載の情報取得装置を有する物体検出装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106017317A (zh) * 2016-05-13 2016-10-12 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机载天线安装精度检测方法及检测装置
CN109325394A (zh) * 2017-08-01 2019-02-12 苹果公司 确定稀疏图案照明与密集图案照明
WO2022257023A1 (zh) * 2021-06-08 2022-12-15 深圳市汇顶科技股份有限公司 光发射模组、摄像模组及电子设备
CN116718355A (zh) * 2023-08-08 2023-09-08 陕西省计量科学研究院 一种逆反射样品位姿调整装置及调整方法
WO2024001608A1 (zh) * 2022-06-28 2024-01-04 嘉兴驭光光电科技有限公司 提升散斑点密度的方法、衍射光学元件及投射器

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10488192B2 (en) 2015-05-10 2019-11-26 Magik Eye Inc. Distance sensor projecting parallel patterns
EP3552180B1 (en) 2016-12-07 2022-01-26 Magik Eye Inc. Distance sensor including adjustable focus imaging sensor
CN111164650B (zh) 2017-10-08 2021-10-29 魔眼公司 用于确定传感器位置的系统和方法
WO2019070867A2 (en) 2017-10-08 2019-04-11 Magik Eye Inc. DISTANCE MEASUREMENT USING A LONGITUDINAL GRID PATTERN
US10679076B2 (en) 2017-10-22 2020-06-09 Magik Eye Inc. Adjusting the projection system of a distance sensor to optimize a beam layout
KR20200123849A (ko) * 2018-03-20 2020-10-30 매직 아이 인코포레이티드 가변 밀도들의 투영 패턴을 사용하는 거리 측정
WO2019182871A1 (en) 2018-03-20 2019-09-26 Magik Eye Inc. Adjusting camera exposure for three-dimensional depth sensing and two-dimensional imaging
US11474245B2 (en) 2018-06-06 2022-10-18 Magik Eye Inc. Distance measurement using high density projection patterns
WO2020033169A1 (en) 2018-08-07 2020-02-13 Magik Eye Inc. Baffles for three-dimensional sensors having spherical fields of view
US11483503B2 (en) 2019-01-20 2022-10-25 Magik Eye Inc. Three-dimensional sensor including bandpass filter having multiple passbands
WO2020197813A1 (en) 2019-03-25 2020-10-01 Magik Eye Inc. Distance measurement using high density projection patterns
JP2022532725A (ja) 2019-05-12 2022-07-19 マジック アイ インコーポレイテッド ３次元深度マップデータの２次元画像上へのマッピング
US11320537B2 (en) 2019-12-01 2022-05-03 Magik Eye Inc. Enhancing triangulation-based three-dimensional distance measurements with time of flight information
JP2023508501A (ja) 2019-12-29 2023-03-02 マジック アイ インコーポレイテッド ３次元座標と２次元特徴点との関連付け
US11688088B2 (en) 2020-01-05 2023-06-27 Magik Eye Inc. Transferring the coordinate system of a three-dimensional camera to the incident point of a two-dimensional camera

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09257436A (ja) * 1996-03-22 1997-10-03 Nippon Steel Corp パターン投影装置
JP2000292135A (ja) * 1999-04-07 2000-10-20 Minolta Co Ltd ３次元情報入力カメラ
JP2006061222A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 動き検出装置
JP2006322906A (ja) * 2005-05-20 2006-11-30 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 三次元位置測定装置及びソフトウエアプログラム
JP2009014712A (ja) * 2007-06-07 2009-01-22 Univ Of Electro-Communications 物体検出装置とそれを適用したゲート装置
JP2009204991A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Funai Electric Co Ltd 複眼撮像装置
JP2009270915A (ja) * 2008-05-07 2009-11-19 Kagawa Univ ３次元形状の計測方法および装置
JP2010101683A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Nissan Motor Co Ltd 距離計測装置および距離計測方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09257436A (ja) * 1996-03-22 1997-10-03 Nippon Steel Corp パターン投影装置
JP2000292135A (ja) * 1999-04-07 2000-10-20 Minolta Co Ltd ３次元情報入力カメラ
JP2006061222A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 動き検出装置
JP2006322906A (ja) * 2005-05-20 2006-11-30 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 三次元位置測定装置及びソフトウエアプログラム
JP2009014712A (ja) * 2007-06-07 2009-01-22 Univ Of Electro-Communications 物体検出装置とそれを適用したゲート装置
JP2009204991A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Funai Electric Co Ltd 複眼撮像装置
JP2009270915A (ja) * 2008-05-07 2009-11-19 Kagawa Univ ３次元形状の計測方法および装置
JP2010101683A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Nissan Motor Co Ltd 距離計測装置および距離計測方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106017317A (zh) * 2016-05-13 2016-10-12 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机载天线安装精度检测方法及检测装置
CN106017317B (zh) * 2016-05-13 2019-02-12 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机载天线安装精度检测方法及检测装置
CN109325394A (zh) * 2017-08-01 2019-02-12 苹果公司 确定稀疏图案照明与密集图案照明
WO2022257023A1 (zh) * 2021-06-08 2022-12-15 深圳市汇顶科技股份有限公司 光发射模组、摄像模组及电子设备
WO2024001608A1 (zh) * 2022-06-28 2024-01-04 嘉兴驭光光电科技有限公司 提升散斑点密度的方法、衍射光学元件及投射器
CN116718355A (zh) * 2023-08-08 2023-09-08 陕西省计量科学研究院 一种逆反射样品位姿调整装置及调整方法
CN116718355B (zh) * 2023-08-08 2023-10-13 陕西省计量科学研究院 一种逆反射样品位姿调整装置及调整方法

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