物体検出装置および情報取得装置
【課題】簡素な構成にて目標領域の情報を精度よく取得できる情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供する。
【解決手段】情報取得装置１は、波長８００ｎｍ程度の光を出射するレーザ光源１１と、レーザ光源１１の温度を調節する温調素子１２と、レーザ光源１１の温度を検出する温度センサ１３と、目標領域から反射された反射光を透過させるためのフィルタ２１１と、フィルタ２１１を透過した反射光を受光して信号を出力するＣＭＯＳイメージセンサ２３と、反射光に対するフィルタ２１１の傾き角を変化させるフィルタ駆動部２００とを備える。ＣＰＵ３１は、温調素子１２により設定可能な前記レーザ光源１１の温度範囲内で、ＣＭＯＳイメージセンサ２３の受光量が最大となるよう温調素子１２およびフィルタ駆動部２００を制御する。
【解決手段】情報取得装置１は、波長８００ｎｍ程度の光を出射するレーザ光源１１と、レーザ光源１１の温度を調節する温調素子１２と、レーザ光源１１の温度を検出する温度センサ１３と、目標領域から反射された反射光を透過させるためのフィルタ２１１と、フィルタ２１１を透過した反射光を受光して信号を出力するＣＭＯＳイメージセンサ２３と、反射光に対するフィルタ２１１の傾き角を変化させるフィルタ駆動部２００とを備える。ＣＰＵ３１は、温調素子１２により設定可能な前記レーザ光源１１の温度範囲内で、ＣＭＯＳイメージセンサ２３の受光量が最大となるよう温調素子１２およびフィルタ駆動部２００を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域に光を投写したときの反射光の状態に基づいて目標領域内の物体を検出する物体検出装置およびこれに用い好適な情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。たとえば、車載用のレーザレーダでは、車両前方からレーザ光が投射され、そのときの反射光の有無に基づいて車両前方に物体が存在するかが判別される。また、レーザ光の投射タイミングと反射光の受光タイミングに基づいて、物体までの距離が検出される。この他、業務用ゲーム機やセキュリティシステム等においても、赤外光を用いた物体検出装置が搭載され、人またはそのジェスチャ等の検出が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７０１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる物体検出装置では、半導体レーザやＬＥＤ（Light Emitting Device）などの光源から、予め決められた波長帯域の光が目標領域に投射される。この場合、当該波長帯域の光のみをＰＳＤ（Position Sensitive Detector）やＣＭＯＳイメージセンサ等の受光素子に導くために、当該帯域を透過帯域とする狭帯域フィルタが用いられる。光源から出射される光の波長が変化した場合に、かかるフィルタの傾き角を変化させると、光源から出射された光のうち受光素子に照射される光の光量が減少することを抑制することができる。また、光源から出射される光の波長は、光源の温度変化に応じて変化するため、光源の温度変化を抑制するために、ペルチェ素子等からなる温度調節素子が用いられる。
【０００５】
しかしながら、上記のような温度調節素子によって調節可能な光源の温度範囲は限られている。このため、温度調節素子によって光源の温度が調節されても、光源から出射される光の波長を予め決められた波長帯域とすることができなくなる惧れがある。また、フィルタの傾き角を変化させる場合、フィルタの回動スペースが装置内に必要となるため、装置が大型になるとの問題を生じる。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、簡素な構成にて目標領域の情報を精度よく取得できる情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、光を用いて目標領域の情報を取得する情報取得装置に関する。本態様に係る情報取得装置は、所定波長帯域の光を出射する光源と、前記光源の温度を調節する温調素子と、前記光源の温度を検出する温度センサと、前記光源から出射された前記光を前記目標領域に向けて投射する投射光学系と、前記目標領域から反射された反射光を透過させるためのフィルタと、前記フィルタを透過した前記反射光を受光して信号を出力する受光素子と、前記反射光に対する前記フィルタの傾き角を変化させるアクチュエータと、前記温調素子により設定可能な前記光源の温度範囲内で、前記受光素子の受光量が最大となるよう前記温調素子および前記アクチュエータを制御する制御部とを備える。
【０００８】
本発明の第２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。
【発明の効果】
【０００９】
以上のとおり本発明によれば、簡素な構成にて目標領域の情報を精度よく取得できる情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することができる。
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る物体検出装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態１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。
【図３】実施形態１に係る３次元距離演算部の処理を説明する図である。
【図４】実施形態１に係る受光モジュールの要部の構成を示すである。
【図５】実施形態１に係る光源モジュールおよび受光モジュールの構成を示す図である。
【図６】実施形態１に係る光源モジュールの構成を詳細に示す図である。
【図７】実施形態１に係るフィルタ駆動部の構成を詳細に示す図である。
【図８】実施形態１に係る温度センサの検出温度とレーザ光の波長の関係を示す図およびフィルタの傾き角と透過率の関係を示す図である。
【図９】実施形態１に係る参照テーブルを示す図およびレーザ光源の雰囲気温度と温度センサの検出温度との関係を示す図である。
【図１０】実施形態１に係るレーザ光源の温度制御とフィルタの傾き角制御を示すフローチャートである。
【図１１】実施形態１に係るレーザ光源の温度制御とフィルタの傾き角制御を示すフローチャートである。
【図１２】実施形態２に係る情報取得装置の構成を示す図である。
【図１３】実施形態２に係るフィルタ駆動部の構成を詳細に示す図である。
【図１４】実施形態３に係る光源モジュールの構成を詳細に示す図である。
【図１５】実施形態３に係る目標温度と目標傾き角の更新制御を示すフローチャートである。
【図１６】実施形態３に係るレーザ光源の温度制御とフィルタの傾き角制御を示すフローチャートの変更例である。
【図１７】実施形態４に係る目標温度と目標傾き角の更新制御を示すフローチャートおよび参照可能範囲のシフトを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜実施形態１＞
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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ャスチャー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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
情報取得装置１は、光学部の構成として、光源モジュール１０と受光モジュール２０を備えている。また、回路部の構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、レーザ駆動回路３２と、温調素子駆動回路３３と、撮像信号処理回路３４と、モータ駆動回路３５と、メモリ３６と、入出力回路３７を備えている。
【００２０】
光源モジュール１０は、レーザ光源１１と、温調素子１２と、温度センサ１３と、投射レンズ１４を含んでいる。レーザ光源１１は、たとえば半導体レーザからなり、波長８００ｎｍ程度の狭波長帯域のレーザ光を出力する。温調素子１２は、ペルチェ素子等の熱電素子からなっている。温調素子１２は、レーザ光源１１を加熱または冷却する。温度センサ１３は、レーザ光源１１の温度を間接的に検出して、検出信号をＣＰＵ２１に出力する。投射レンズ１４は、レーザ光源１１から出射されたレーザ光を目標領域全体に広げて投射する。
【００２１】
なお、光源モジュール１０の詳細な構成については、追って図５、６を参照して説明する。
【００２２】
受光モジュール２０は、アパーチャ２１と、撮像レンズ２２と、ＣＭＯＳイメージセンサ２３と、フィルタ駆動部２００を備えている。目標領域から反射されたレーザ光は、アパーチャ２１を介して撮像レンズ２２に入射する。アパーチャ２１は、撮像レンズ２２のＦナンバーに合うように、外部からの光に絞りを掛ける。撮像レンズ２２は、アパーチャ２１を介して入射された光をＣＭＯＳイメージセンサ２３上に集光する。
【００２３】
ＣＭＯＳイメージセンサ２３は、撮像レンズ２２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３４に出力する。ここで、ＣＭＯＳイメージセンサ２３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３４に出力できるよう、信号の出力速度が高速化されている。
【００２４】
フィルタ駆動部２００は、フィルタ２１１を含んでいる。フィルタ駆動部２００は、モータ駆動回路３５から出力される駆動信号に従って、フィルタ２１１を、同図Ｘ−Ｙ平面に平行な状態からＹ−Ｚ平面に平行な方向に傾ける。フィルタ２１１は、レーザ光源１１の出射波長帯域に略整合する波長帯域の光を透過しその他の波長帯域をカットするバンドパスフィルタである。フィルタ２１１は、ファブリペローフィルタ等の誘電体膜干渉型フィルタからなっており、フィルタ２１１の形状は、所定の厚みを有する平行平板形状となっている。
【００２５】
なお、受光モジュール２０の詳細な構成については、追って図４、５、７を参照して説明する。
【００２６】
ＣＰＵ３１は、メモリ３６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、ＣＰＵ３１には、３次元距離情報を生成するための３次元距離演算部３１ａの機能が付与される。
【００２７】
レーザ駆動回路３２は、ＣＰＵ３１からの制御信号に応じてレーザ光源１１を駆動する。ここで、レーザ駆動回路３２は、所定の変調方式に従ってレーザ光源１１を駆動する。これにより、レーザ光源１１からは、固有の変調パターンを持つレーザ光が出射される。温調素子駆動回路３３は、ＣＰＵ３１からの制御信号に応じて温調素子１２を駆動する。
【００２８】
撮像信号処理回路３４は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３を制御して、ＣＭＯＳイメージセンサ２３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、取り込んだ電荷を順次信号としてＣＰＵ３１に出力する。ＣＰＵ３１は、撮像信号処理回路３４から供給される信号をもとに、情報取得装置１から各画素位置までの距離を、３次元距離演算部３１ａによる処理によって算出する。このとき、ＣＰＵ３１は、各画素位置の信号が、レーザ駆動回路３２におけるレーザ光の変調方式と同様に変調されているかを判定し、同様に変調されている場合にのみ、この信号を、３次元距離の算出に用いる。
【００２９】
モータ駆動回路３５は、ＣＰＵ３１からの制御信号に応じて、フィルタ駆動部２００を制御する。メモリ３６は、ＣＰＵ３１が各部を制御するためのプログラムに加えて、温度センサ１３の検出温度とフィルタ２１１の傾き角を設定するためのテーブルを保持している。かかるテーブルについては、追って図９を参照して説明する。
【００３０】
入出力回路３７は、情報処理装置２とのデータ通信を制御する。
【００３１】
情報処理装置２は、ＣＰＵ４１と、メモリ４２と、入出力回路４３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４２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。
【００３２】
ＣＰＵ４１は、メモリ４２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、ＣＰＵ４１には、画像中の物体を検出するための物体検出部４１ａ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４２にインストールされる。
【００３３】
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４１ａ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。
【００３４】
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４１ａ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１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。
【００３５】
入出力回路４３は、情報取得装置１とのデータ通信を制御する。
【００３６】
図３は、３次元距離演算部３１ａにおける処理を説明する図である。
【００３７】
情報処理装置２からの指令に応じて情報取得装置１における情報取得処理が起動されると、レーザ光源１１から目標領域に向かって固有の変調パターンでレーザ光が投射される。このとき、同図のように目標領域に人（Ｍ）がいると、レーザ光は人（Ｍ）により反射され、撮像レンズ２２を介してＣＭＯＳイメージセンサ２３に入射される。こうして、人（Ｍ）の像がＣＭＯＳイメージセンサ２３に投影される。
【００３８】
このとき、レーザ光源１１からのレーザ光のうち、人（Ｍ）の位置Ｐｏに当たった光は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３上の画素Ｐｐの位置に入射する。したがって、レーザ光源１１における変調レーザ光の出射タイミングと、画素Ｐｐにおける当該変調レーザ光の受光タイミングの時間差をΔｔとすると、情報取得装置１から人（Ｍ）の位置Ｐｏまでの距離Ｄｐは、
Ｄｐ＝Ｃ×Δｔ（Ｃ：光速） …（１）
で求められる。人（Ｍ）のその他の位置の距離も同様に求められる。
【００３９】
３次元距離演算部３１ａは、レーザ駆動回路３２に変調レーザ光の発光指令を行ってから、各画素における変調レーザ光の受光信号が撮像信号処理回路３４から入力されるまでの時間差ΔＴをもとに、各回路部におけるタイムラグおよびレーザ光源１１とＣＭＯＳイメージセンサ２３のレスポンスを考慮して、上記式（１）における時間差Δｔを画素毎に求め、求めたΔｔをもとに式（１）の演算を行って、情報取得装置１から人（Ｍ）の各位置までの距離を求める。このとき、目標領域内に人（Ｍ）以外に物や壁等があれば、これらについても同様に距離が求められる。
【００４０】
３次元距離演算部３１ａは、こうして求めた、目標領域内の各位置の距離を３次元距離情報として情報処理装置２に出力する。この場合、たとえば、人（Ｍ）が前後にまっすぐ手を動かすと、手の位置の距離が変化する３次元距離情報が順次情報処理装置２に出力される。情報処理装置２の物体検出部４１ａは、このように変化する３次元距離情報をもとに、人（Ｍ）の検出と、この人（Ｍ）が手を前後に動かす動作を行っていることの検出を行う。そして、ＣＰＵ４１は、この検出結果に基づいて、制御プログラムに規定された制御動作を行う。
【００４１】
図４は、受光モジュール２０の要部の構成を示す図である。
【００４２】
同図（ａ）において、２４は、アパーチャ２１と撮像レンズ２２を保持する保持筒である。保持筒２４は、底部が開放された中空の箱形状を有しており、内部に複数枚のレンズ群からなる撮像レンズ２２を収容している。保持筒２４の上部には、円形状の開口が形成され、この開口から外部に臨むようにアパーチャ２１が保持筒２４の上部に装着されている。
【００４３】
２１０は、フィルタ２１１の傾き角を変化させるアクチュエータである。アクチュエータ２１０には中央に光を通過させるための開口が形成され、この開口を覆うようにして、アクチュエータ２１０の上面にフィルタ２１１が装着される。なお、アクチュエータ２１０は、図２に示したフィルタ駆動部２００の一部である。アクチュエータ２１０の詳細については、追って図７（ａ）を参照して説明する。
【００４４】
３０２は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３が装着された回路基板である。回路基板３０２には、ＣＭＯＳイメージセンサ２３の他、ＣＭＯＳイメージセンサ２３に関連する回路が配されている。３０３は、フレキシブルケーブルであり、３０４は、接続端子である。フレキシブルケーブル３０３は、回路基板３０２と接続端子３０４との信号伝達を仲介する。接続端子３０４は、後述する回路基板３０１と接続される。接続端子３０４は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３側から出力される信号を回路基板３０１に出力すると共に、回路基板３０１から出力される制御信号をＣＭＯＳイメージセンサ２３側に出力する。
【００４５】
２５は、アクチュエータ２１０を回路基板３０２上に保持するための保持枠である。保持枠２５には、中央に光を通過させるための開口が形成されている。
【００４６】
組み立て時には、同図（ａ）に示す如く、保持枠２５の開口がＣＭＯＳイメージセンサ２３の真上に位置付けられるようにして、保持枠２５が回路基板３０２上に設置される。続いて、フィルタ２１１がＣＭＯＳイメージセンサ２３の真上に位置付けられるようにして、アクチュエータ２１０が、保持枠２５上に設置される。さらに、アクチュエータ２１０の上に保持筒２４が設置される。同図（ｂ）は、保持筒２４と、アクチュエータ２１０と、保持枠２５と、回路基板３０２が組み立てられた状態を示している。
【００４７】
図５は、情報取得装置１の光源モジュール１０と受光モジュール２０の構成を示す図である。
【００４８】
図示の如く、光源モジュール１０と受光モジュール２０は、それぞれ、Ｘ軸方向に横長のシャーシ３１０と回路基板３０１上に配置されている。シャーシ３１０は、熱伝導性の高い金属からなる板状部材である。また、シャーシ３１０は、シャーシ３１０上に配置された部品の熱を放熱する機能を有する。
【００４９】
光源モジュール１０は、図示の如く、温調素子１２を介してシャーシ３１０上に設置されている。光源モジュール１０は、図示の如くカバー１５を有し、カバー１５は、温調素子１２上に設置されている。カバー１５は、図２のレーザ光源１１と、温調素子１２と、温度センサ１３と、投射レンズ１４を収容している。また、カバー１５のＺ軸正方向の面には、出射窓１５ａが形成されており、レーザ光源１１から出射されるレーザ光は、出射窓１５ａを通って目標領域に出射される。
【００５０】
図４で示した受光モジュール２０の要部は、図示の如く、回路基板３０１上に設置されている。すなわち、回路基板３０２は、回路基板３０１上に固定されており、接続端子３０４（図４参照）は、回路基板３０１上のコネクタ（図示せず）に接続されている。
【００５１】
ギア部２２０は、図示の如く、シャーシ３１０の鍔部３１０ａに設置されており、ウォームギア２２１と、ギア２２２、２２３を含んでいる。２３０は、モータ制御回路３５によって駆動されるステッピングモータである。なお、図２のフィルタ駆動部２００は、アクチュエータ２１０と、ギア部２２０と、ステッピングモータ２３０から構成されている。なお、ギア部２２０とステッピングモータ２３０の詳細な構成およびギア部２２０とアクチュエータ２１０の関係については、追って図７を参照して説明する。
【００５２】
図６は、光源モジュール１０の構成を詳細に示す図である。
【００５３】
光源モジュール１０は、図２で示したレーザ光源１１と、温調素子１２と、温度センサ１３、投射レンズ１４と、図５で示したカバー１５の他に、レーザホルダ１６を備えている。
【００５４】
図示の如く、温調素子１２は、シャーシ３１０上に設置されている。レーザホルダ１６は、熱伝導性を有する部材からなり、レーザ光源１１を保持している。また、レーザホルダ１６は、温調素子１２と接するように配置されている。温度センサ１３は、レーザホルダ１６の側面に設置されている。これにより、温調素子１２は、レーザホルダ１６を介して、レーザ光源１１を加熱または冷却することができ、温度センサ１３は、レーザホルダ１６を介して、間接的にレーザ光源１１の（ＣＡＮ）温度を検出することができる。
【００５５】
レーザ光源１１の端子には、レーザ光源１１に電源を供給するための配線１７が接続されている。配線１７の他方の端部は、回路基板３０１に接続されている。このため、カバー１５とレーザホルダ１６には、配線１７が通る開口が形成されている。レーザ光源１１には、回路基板３０１を介して駆動電流が印加される。
【００５６】
図７（ａ）は、アクチュエータ２１０の構成を詳細に示す図である。
【００５７】
アクチュエータ２１０は、フィルタ２１１と、ベース２１２と、ホルダ２１３と、軸２１４、２１５を備えている。
【００５８】
ベース２１２には、左右に壁部２１２ａ、２１２ｂが形成されている。また、壁部２１２ａ、２１２ｂには、それぞれ、軸孔２１２ｃ、２１２ｄが形成され、これら軸孔２１２ｃ、２１２ｄに軸２１４、２１５が回動可能に挿入される。軸２１４は端部に抜け止めを有している。ベース２１２の底部には、光を通すための開口２１２ｅが形成されている。
【００５９】
ホルダ２１３は、中央に光を通すための開口２１３ａが形成された枠部材からなっており、左右の壁に、軸２１４、２１５と嵌合する孔が形成されている。ホルダ２１３の上面には、段部２１３ｂが形成され、この段部２１３ｂにフィルタ２１１が嵌め込まれて装着される。
【００６０】
組み立て時には、まず、ホルダ２１３をベース２１２の壁部２１２ａ、２１２ｂの間に収容する。そして、軸２１４、２１５を軸孔２１２ｃ、２１２ｄに挿入しつつ、ホルダ２１３の孔に嵌合させる。これにより、アクチュエータ２１０の組み立てが完了する。
【００６１】
図７（ｂ）は、ギア部２２０とステッピングモータ２３０の詳細な構成について示す図である。
【００６２】
ステッピングモータ２３０が、モータ駆動回路３５によって駆動されると、ステッピングモータ２３０の駆動軸に装着されたウォームギア２２１がＹ軸周りに回動する。これにより、ウォームギア２２１に嵌合するギア２２２がＸ軸周りに回動される。ギア２２２の内周部には、外周よりも径の小さいギア２２２ａが形成されている。ギア２２２が回動すると、ギア２２２ａに篏合するギア２２３が回動される。ギア２２３の中心には軸孔２２３ａが設けられている。かかる軸孔２２３ａに、アクチュエータ２１０の軸２１５が通されて固定される。
【００６３】
図７（ｃ）は、アクチュエータ２１０とギア部２２０が接続された状態を示す図である。なお、ギア部２２０については、便宜上、ギア２２３のみが図示されている。
【００６４】
このように、アクチュエータ２１０の軸２１５が、ギア２２３の軸孔２２３ａに固定されると、ギア２２３が回動されることにより、ホルダ２１３が軸２１４、２１５を中心として回動される。これにより、ステッピングモータ２３０が駆動されると、ギア２２３が回動され、フィルタ２１１が、Ｘ−Ｙ平面に平行な状態からＹ−Ｚ平面に平行な方向に傾けられる。
【００６５】
図８（ａ）は、温度センサ１３の検出温度とレーザ光の波長の関係を示す図（シミュレーション結果）である。横軸は温度センサ１３の検出温度を表し、縦軸はレーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長を表している。
【００６６】
同図（ａ）により、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長は、温度センサ１３の検出温度の変化に伴って変化することが分かる。すなわち、レーザ光源１１の温度が変化することにより、温度センサ１３の検出温度が変化すると、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長が変化することが分かる。
【００６７】
図８（ｂ）は、フィルタ２１１の傾き角と透過率との関係を示す図（シミュレーション結果）である。横軸は、フィルタ２１１が図２のＺ軸に垂直な状態からＹ−Ｚ平面に平行な方向に傾けられたときの傾き角（Ｔｉｌｔ方向の傾き角）を表し、縦軸は、フィルタ２１１に対して図２のＺ軸方向に進む光の透過率を表している。なお、図８（ｂ）では、５つの波長（７９５ｎｍ、８００ｎｍ、８０５ｎｍ、８１０ｎｍ、８１５ｎｍ）の光の透過率が示されている。また、この場合のフィルタ２１１は、波長８１０ｎｍ付近（以下、「最適波長」という）の光がフィルタ２１１に対して垂直に入射するときに透過率が最大となる。
【００６８】
図８（ｂ）から、フィルタ２１１に対して図２のＺ軸方向に入射する光の波長が、最適波長である８１０ｎｍから変化すると、最大透過率は減少し、且つ、最大透過率となるときのフィルタ２１１の傾き角が変化することが分かる。すなわち、フィルタ２１１に対して図２のＺ軸方向に入射する光の波長が最適波長から変化すると、透過率を最大とするためにフィルタ２１１の傾き角を変化させる必要がある。また、フィルタ２１１の傾き角を変化させて透過率が最大となるようにしても、その時の最大透過率は、最適波長（８１０ｎｍ）のときの最大透過率よりも減少してしまう。
【００６９】
このため、上記情報取得装置１では、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長が、最適波長に維持されるよう、温調素子１２によってレーザ光源１１の温度を調節するのが望ましい。
【００７０】
しかしながら、温調素子１２によって調節可能な温度範囲は限られている。このため、レーザ光源１１が駆動される直前、または駆動中のレーザ光源１１周辺の雰囲気温度によっては、レーザ光源１１の温度を最適波長のレーザ光を出射する温度に調節できない場合がある。
【００７１】
よって、このような場合には、調節可能な温度範囲、すなわち、調節可能な波長の範囲において、最大の透過率を与える温度（波長）と傾き角となるように、レーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角を調節する必要がある。これを実現するために、本実施の形態では、予め参照テーブルを準備し、参照テーブルに基づいてレーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角が調節される。
【００７２】
図９（ａ）は、参照テーブルを示す図である。
【００７３】
図示の如く、参照テーブルには、レーザ光源１１が点灯状態にあるときの温度センサ１３の検出温度（横方向）と、フィルタ２１１のＴｉｌｔ方向の傾き角（縦方向）とに対応づけてＣＭＯＳイメージセンサ２３による検出信号のＳ／Ｎ比が記載されている。このテーブルは、図２に示すレーザ光源１１、フィルタ２１１、ＣＭＯＳイメージセンサ２３、温調素子１２および温度センサ１３に基づいて、実際に、温度センサ１３により検出される温度とフィルタ２１１の傾き角とを変えながら、ＣＭＯＳイメージセンサ２３からの検出信号を測定することによって作成される。
【００７４】
図９（ａ）に示す参照テーブルにおいて、温度センサ１３の検出温度毎に、検出信号のＳ／Ｎ比が最大となる傾き角が異なるのは、温度センサ１３の検出温度、すなわちレーザ光の波長と、フィルタ２１１の傾き角と透過率との間に図８（ｂ）に示すような関係があるからである。
【００７５】
なお、図９（ａ）に示す参照テーブルでは、たとえば、温度センサ１３の検出温度が３０℃である場合、レーザ光源１１から出射されるレーザ光のフィルタ２１１の透過率が最大となるのは、フィルタ２１１の傾き角が５°のときである。参照テーブルに記載される温度センサ１０３の検出温度は、実動作時に、温度センサ１０３によって検出されることが想定される範囲に設定される。
【００７６】
図９（ｂ）は、点灯時のレーザ光源１１周辺の雰囲気温度と、レーザ光源１１の点灯時の温度センサ１３の検出温度との関係を示す図である。縦軸のＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、それぞれ、雰囲気温度がｔ１、ｔ２、ｔ３であるときに、温調素子１２による温度調節が行われない場合の温度センサ１３の検出温度を表している。図中の矢印は、温調素子１２が駆動されることによって、温度センサ１３により検出される温度が変化し得る範囲を模式的に示している。
【００７７】
図示の如く、温調素子１２によって温度調節が行われたときに、温度センサ１３によって検出され得る温度の範囲（以下、「検出可能範囲」という）は、そのときの雰囲気温度によって異なる。例えば、雰囲気温度がｔ１のとき、レーザ光源１１点灯時の温度センサ１３の検出範囲は、Ｓ１を中心とする同図（ｂ）の矢印範囲であり、また、雰囲気温度がｔ２になると、温度センサ１３の検出範囲は、Ｓ２を中心とする矢印範囲にシフトする。
【００７８】
点灯状態におけるレーザ光源１１の温度は、雰囲気温度の変化に伴って変化する。他方、温調素子１２によって温度調節可能な範囲は限られている。したがって、雰囲気温度が変化すれば、点灯状態におけるレーザ光源１１の温度調節可能な範囲も変化する。このように、レーザ光源１１の温度調節可能範囲が変化すると、これに応じて温度センサ１３により検出され得る温度の範囲（検出可能範囲）も変化する。
【００７９】
ＣＰＵ２１は、レーザ光源１１の駆動開始時に、温度センサ１３によって検出された温度（雰囲気温度）に基づいて、実動作時に温度センサ１３によって検出され得る温度範囲（検出可能範囲）を求める。そして、ＣＰＵ２１は、求めた検出可能範囲を、参照可能範囲として、参照テーブルに適用する（図９（ａ）参照）。なお、参照可能範囲は、温調素子２４の性能や設置環境温度の他、情報取得装置１の回路設定などによって決定される。
【００８０】
ＣＰＵ２１は、こうして設定された参照可能範囲から、Ｓ／Ｎ比が最大となる温度センサ１３の検出温度とフィルタ２１１の傾き角、すなわち、フィルタ２１１の透過率が最大となる温度センサ１３の検出温度とフィルタ２１１の傾き角を取得する。たとえば、図示の如く参照可能範囲が指定されるとき、参照可能範囲内で最も高いＳ／Ｎ比は“８０”である。したがって、この場合、ＣＰＵ２１は、Ｓ／Ｎ比が８０に対応づけられている温度センサ１３の検出温度（３０℃）と、フィルタ２１１の傾き角（５°）とを参照テーブルから取得する。ＣＰＵ２１は、温度センサ１３の検出温度が取得したセンサ温度となるように温調素子１２を駆動し、また、フィルタ駆動部２００を駆動してフィルタ２１１を取得した傾き角に合わせる。
【００８１】
このように温度センサ１３の検出温度とフィルタ２１１の傾き角を設定することにより、そのときの雰囲気温度において、目標領域に投射された光を最も効率よく受光できるように、情報取得装置１を調節することができる。
【００８２】
図１０は、レーザ光源１１の温度制御とフィルタ２１１の傾き角制御を示すフローチャートである。同図の処理フローは、情報取得装置１の電源がＯＮされたときに開始される。
【００８３】
ＣＰＵ２１は、まず、温度センサ１３から出力される検出信号により、温度センサ１３の検出温度（雰囲気温度）を得る（Ｓ１）。次に、ＣＰＵ２１は、メモリ３６に保持されている参照テーブルを参照し、Ｓ１で得られた温度センサ１３の検出温度が、参照テーブルに記述されたセンサ温度の範囲内にあるかを判定する（Ｓ２）。検出温度が参照テーブルのセンサ温度の範囲内にあるとき（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、温度センサ１３の検出温度に基づいて、参照テーブル内の参照可能範囲を決定する（Ｓ３）。検出温度が参照テーブルのセンサ温度の範囲内にないとき（Ｓ２：ＮＯ）、異常として、情報取得装置における動作が終了する。
【００８４】
次に、ＣＰＵ２１は、参照テーブルの参照可能範囲において、Ｓ／Ｎ比が最大となるときの温度センサ１３の目標温度とフィルタ２１１の目標傾き角を得る（Ｓ４）。続いて、ＣＰＵ２１は、得られた目標温度と目標傾き角に基づいて、“レーザ光源の温度制御”と“フィルタの傾き角制御”を開始する（Ｓ５）。なお、“レーザ光源の温度制御”と“フィルタの傾き角制御”は、図１０の処理フローと並行して行われる。
【００８５】
図１１（ａ）は、“レーザ光源の温度制御”を示すフローチャートである。
【００８６】
ＣＰＵ２１は、温度センサ１３の検出温度が、図１０のＳ４で得られた目標温度に一致しているかを判定する（Ｓ１１）。温度センサ１３の検出温度が目標温度に一致していると判定されると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、処理がＳ１１に戻される。温度センサ１３の検出温度が目標温度に一致していないと判定されると（Ｓ１１：ＮＯ）、温度センサ１３の検出温度が目標温度となるよう、温調素子１２が駆動され、処理がＳ１１に戻される。
【００８７】
このように、温度センサ１３の検出温度がいったん目標温度に到達した後も、検出温度が目標温度に維持されるよう温度センサ１３が制御され続ける。
【００８８】
図１１（ｂ）は、“フィルタの傾き角制御”を示すフローチャートである。
【００８９】
ＣＰＵ２１は、モータ駆動回路３５を介してフィルタ駆動部２００を駆動させ、フィルタ２１１の傾き角を、図１０のＳ４で得られた目標傾き角に一致させる（Ｓ２１）。なお、フィルタ２１１の傾き角は、基準位置からのステッピングモータ２３０のステップ数により検出される。基準位置は、フィルタ２１１がＺ軸に垂直となる位置に設定されている。ステッピングモータ２３０を基準位置から目標傾き角に対応するステップ数だけ駆動することにより、目標傾き角に一致される。
【００９０】
次に、ＣＰＵ２１は、温度センサ１３の検出温度が、図１０のＳ４で得られた目標温度に到達しているかを判定する（Ｓ２２）。すなわち、図１１（ａ）のＳ１１の判定処理においてＹＥＳと判定されたかが判定される。温度センサ１３の検出温度が目標温度に到達していると判定されると（Ｓ２２：ＹＥＳ）、処理がＳ２３に進められる。温度センサ１３の検出温度が目標温度に到達していないと判定されると（Ｓ２２：ＮＯ）、処理が待機される。これにより、温度センサ１３の検出温度とフィルタ２１１の傾き角が、目標値となったときにのみ、後段の処理が進められることになる。
【００９１】
次に、ＣＰＵ２１は、フィルタ２１１の目標傾き角において、ＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値を取得し、さらに、フィルタ２１１を前後に１段階だけ傾けさせ、それぞれの傾き角においてＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値を取得する（Ｓ２３）。なお、フィルタ２１１を前後に１段階だけ傾けるには、ステッピングモータ２３０が異なる回転方向に１パルス分だけ駆動されれば良い。
【００９２】
Ｓ２３で得られた３つの出力値のうち、フィルタ２１１の目標傾き角におけるＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値が最大であるとき（Ｓ２４：ＹＥＳ）、フィルタ２１１の傾き角を目標傾き角に設定して（Ｓ２５）、処理が終了する。フィルタ２１１の目標傾き角における出力値が最大でないとき（Ｓ２４：ＮＯ）、処理がＳ２５に進められる。続いて、Ｓ２３で得られたフィルタ２１１の目標傾き角の前後におけるＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値のうち、フィルタ２１１が前に１段階だけ傾けられたときの出力値が最大であるとき（Ｓ２５：ＹＥＳ）、処理がＳ２７に進められる。フィルタ２１１が後ろに１段階だけ傾けられたときの出力値が最大であるとき（Ｓ２５：ＮＯ）、処理がＳ３０に進められる。
【００９３】
Ｓ２７では、フィルタ２１１が、ステッピングモータ２３０により、Ｓ２３にて目標傾き角から１段階前に傾けられた傾き角からさらに前に１段階だけ傾けられる。続いて、ＣＰＵ２１により、フィルタ２１１を傾けた後のＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値が、目標傾き角から１段階前に傾けられた傾き角のときの出力値から増加しているかが判定される（Ｓ２８）。出力値が増加していると判定されると（Ｓ２８：ＹＥＳ）、Ｓ２７に戻り、フィルタ２１１がさらに前に１段階だけ傾けられ、フィルタ２１１を傾ける前後でＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力が増加したかが判別される。Ｓ２７とＳ２８の処理は、Ｓ２８における判別がＮＯとなるまで繰り返される。そして、Ｓ２８にて出力値が増加していないと判定されると（Ｓ２８：ＮＯ）、フィルタ２１１が１段階だけ後ろに傾けられ（Ｓ２９）、この傾き角が、実動作時のフィルタ２１１の傾き角に設定される。こうして、傾き角制御の処理が終了する。
【００９４】
Ｓ３０〜Ｓ３２では、Ｓ２７〜Ｓ２９と同様に、ＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値が増加する間、フィルタ２１１が後ろに傾けられ続ける。すなわち、フィルタ２１１を後ろに１ステップ傾けることによりＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力が減少すると判定されるまで（Ｓ３１：ＮＯ）、フィルタ２１１を１ステップずつ後ろに傾ける。そして、Ｓ３１にて出力値が増加していないと判定されると（Ｓ３１：ＮＯ）、フィルタ２１１が１段階だけ前に傾けられ（Ｓ３２）、この傾き角が、実動作時のフィルタ２１１の傾き角に設定される。こうして、傾き角制御の処理が終了する。
【００９５】
このようにして、フィルタ２１１の傾き角は、目標傾き角の近傍で、さらに最適な出力値が得られる傾き角に合わせられる。これにより、情報取得装置１の精度が高く維持され得る。
【００９６】
以上、本実施の形態によれば、上記参照テーブルの参照可能範囲内において、透過率が最大となるよう、レーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角が設定される。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ２３にて受光される光量が高められるため、情報取得装置１による検出精度が高められ得る。
【００９７】
また、本実施の形態によれば、点灯中のレーザ光源１１の温度が変化する場合でも、温調素子１２により、レーザ光源１１の温度の変化が抑制される。これにより、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長の変化が抑制されるため、フィルタ２１１の傾き角を大きく変化させる必要がなくなる。よって、フィルタ２１１を傾かせるために必要なバックフォーカスを短くすることができ、情報取得装置１の小型化が可能となり得る。なお、この場合、参照可能範囲内においてフィルタ２１１の傾き角が一定とされるため、フィルタ２１１の制御が簡素とされ得る。
【００９８】
＜実施形態２＞
上記実施形態１の構成では、フィルタ２１１の傾きの変化によって、透過光に対するフィルタ２１１の屈折作用が変化する。このため、フィルタ２１１の傾きの変化に応じて、フィルタ２１１を透過した後の光の光路が図２のＹ軸に平行な方向に変化することとなり、ＣＭＯＳイメージセンサ２３上における光の照射領域がＹ軸方向に変化する。このように、光の照射領域が変化すると、３次元距離情報の精度が劣化し、結果、物体検出部３１ａにおける検出精度が低下する。本実施の形態は、かかる問題を解消するものである。
【００９９】
図１２は、本実施の形態に係る情報取得装置１の構成の要部を示す図である。ここでは、図２に比べ、調整板２４１が追加されている。調整板２４１は、フィルタ２１１と同じ形状で同じ屈折作用を持つ透明な板からなっている。
【０１００】
図１３（ａ）は、アクチュエータ２１０、２４０の構成を示す図である。アクチュエータ２４０は、アクチュエータ２１０と略同様の構成である。以下、アクチュエータ２１０と２４０の相違点、上記実施形態１のアクチュエータとの相違点について説明する。
【０１０１】
アクチュエータ２１０の軸２１５には、図示の如く、壁部２１２ｂの外側付近にギア２１６が設置されている。ギア２１６の中心に形成された軸孔は、軸２１５に通されて固定されている。これにより、軸２１５がＸ軸方向を中心として回動されると、ギア２１６はＸ軸方向を中心として回動することとなる。
【０１０２】
アクチュエータ２４０の軸２４５は、図示の如く、アクチュエータ２１０の軸２１５に比べて短く形成されている。アクチュエータ２４０の軸２４５には、図示の如く、壁部２４２ｂの外側付近にギア２１６と同じギア２４６が設置されている。ギア２４６の中心に形成された軸孔は、軸２４５に通されて固定されている。これにより、ギア２４６がＸ軸方向を中心として回動されると、軸２４５はＸ軸方向を中心として回動することとなる。
【０１０３】
組み立て時には、調整板２４１が、アクチュエータ２４０のホルダ２４３の上面に形成された段部２４３ｂに嵌め込まれて装着される。調整板２４１とフィルタ２１１が装着されたアクチュエータ２４０、２１０は、図示の如くＺ軸方向に重ね合わされる。このとき、ギア２１６とギア２４６は互いに嵌合している。
【０１０４】
図１３（ｂ）は、アクチュエータ２１０と２４０が重ね合わされた状態を示す図である。この状態において、フィルタ２１１と調整板２４１は、共にＸ−Ｙ平面に平行になっている。
【０１０５】
このようにアクチュエータ２１０と２４０が重ね合わされると、軸２１５が回動されるとき、アクチュエータ２１０のホルダ２１３とギア２４５は、互いに異なる方向に回動される。また、ギア２１６と２４６は同じギアであるため、ギア２４６はギア２１６と同じ回転数で回動されることになる。ギア２４６が回動されると、軸２４５が回動され、アクチュエータ２４０のホルダ２４３が回動される。よって、軸２１５がＸ軸方向を中心として回動されると、フィルタ２１１と調整板２４１は、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向であって、互いに異なる方向に同じ角度だけ傾けられることとなる。 図１３（ｃ）は、情報取得装置１の受光モジュール２０の構成を詳細に示す図である。上記実施形態１と比べ、アクチュエータ２１０とＣＭＯＳイメージセンサ２３上に配された保持枠（図示せず）の間に、図示の如く、アクチュエータ２４０が配されている。
【０１０６】
アクチュエータ２１０の軸２１５は、上記実施形態１と同様、ギア２２３の軸孔に通されて固定されている。これにより、ステッピングモータ２３０が駆動されると、軸２１５がＸ軸周りに回動され、フィルタ２１１と調整板２４１がＹ−Ｚ平面に平行な方向であって、互いに異なる方向に同じ角度だけ傾けられることとなる。
【０１０７】
以上、本実施の形態によれば、フィルタ２１１の傾きによるＹ軸方向の光束の変化は、調整板２４１を通ることにより打ち消される。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ２３には、常に同じ領域に光が導かれ得る。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、調整板２４１とフィルタ２１１とを１つのステッピングモータ２３０で駆動させるようにしたが、別のステッピングモータにより、それぞれ個別に駆動するようにしても良い。
【０１０９】
また、本実施の形態では、調整板２４１によりＣＭＯＳイメージセンサ２３に常に同じ領域に光が導かれるようにしたが、調整板２４１を配する替わりに、撮像レンズ２２やＣＭＯＳイメージセンサ２３をフィルタ２１１の傾き角に応じてＹ軸方向に変位させることにより、ＣＭＯＳイメージセンサ２３に常に同じ領域に光が導かれるようにしても良い。
【０１１０】
＜実施形態３＞
上記実施形態１では、図１０のフローチャートに示すように、情報取得装置１の電源がＯＮされたときに参照テーブルから目標温度と目標傾き角が取得された。本実施の形態は、上記実施形態１の取得タイミングに加えて、情報取得装置１の電源がＯＮされた後に、雰囲気温度を検出する温度センサに基づいて目標温度と目標傾き角が更新されるようにする。
【０１１１】
図１４は、光源モジュール１０の構成を詳細に示す図である。
【０１１２】
本実施の形態の光源モジュール１０は、上記実施形態１で示した光源モジュール１０（図６参照）と、光源モジュール１０内に設置された温度センサ１８から構成されている。温度センサ１８は、カバー１５の内壁に設置されており、レーザ光源１１の周辺温度（雰囲気温度）を検出して、検出信号をＣＰＵ２１に出力する。
【０１１３】
図１５（ａ）は、目標温度と目標傾き角の更新制御を示すフローチャートである。なお、同図（ａ）の処理フローは、図１０（ａ）の動作開始時の処理フローが開始された後に、図１０（ａ）の処理と並行して行われる。
【０１１４】
まず、ＣＰＵ２１は、経過時間のカウントを開始する（Ｓ４１）。続いて、ＣＰＵ２１は、経過時間が、所定時間Ｔを超えたかを判定する（Ｓ４２）。なお、所定時間Ｔは、たとえば、１時間と設定される。また、これに限らず、情報取得装置１の精度が低下しない程度に、適宜、所定時間Ｔが設定されても良い。
【０１１５】
経過時間が所定時間Ｔを超えたと判定されると（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、温度センサ１８から出力される検出信号により、レーザ光源１１の雰囲気温度を得る（Ｓ４３）。続いて、ＣＰＵ２１は、メモリ３６に保持されている参照テーブルを参照し、Ｓ４３で得られた温度センサ１８の検出温度が、参照テーブルに記述されたセンサ温度の範囲内にあるかを判定する（Ｓ４４）。検出温度が参照テーブルのセンサ温度の範囲内にあるとき（Ｓ４４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、温度センサ１８の検出温度に基づいて、参照テーブル内の参照可能範囲を再設定する（Ｓ４５）。検出温度が参照テーブルのセンサ温度の範囲内にないとき（Ｓ４４：ＮＯ）、異常として、情報取得装置における動作が終了する。
【０１１６】
次に、ＣＰＵ２１は、再設定された参照可能範囲において、Ｓ／Ｎ比が最大となるときの温度センサ１３の目標温度とフィルタ２１１の目標傾き角を得る（Ｓ４６）。続いて、ＣＰＵ２１は、取得した目標温度と目標傾き角を用いて、温調素子１２とアクチュエータ２１０の制御を更新する（Ｓ４７）。すなわち、図１１（ａ）で用いられる目標温度をＳ４６で得られた目標温度とし、図１１（ａ）の処理フローが継続される。また、Ｓ４６で得られた目標傾き角に基づいて、図１１（ｂ）の処理フローが開始される。
【０１１７】
このように本実施の形態では、所定時間Ｔが経過する毎に、その時の雰囲気温度に基づいて、参照可能範囲が再設定される。そして、再設定された参照可能範囲内で最もＳ／Ｎ比が大きいセンサ温度と傾き角にレーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角が調節される。これにより、時間の経過に伴って雰囲気温度が変化しても、その時々の雰囲気温度に最も適したセンサ温度と傾き角に、レーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角を設定できる。
【０１１８】
なお、図１５（ａ）のフローチャートに替えて、または、図１５（ａ）のフローチャートとともに、図１５（ｂ）のフローチャートによる処理を実行しても良い。
【０１１９】
図１５（ｂ）を参照して、Ｓ５１において、ＣＰＵ２１は、温調素子１２によって検出温度を目標温度に調節可能かを判定する。なお、温調素子１２による温度調節が不可能となる場合として、温調素子１２の駆動電流が最大値を超える直前にある場合や、温調素子１２を駆動しても検出温度が目標温度に到達しない場合などが含まれる。
【０１２０】
温調素子１２による温度調節が不可能と判定されると（Ｓ５１：ＮＯ）、処理がＳ５２に進められる。Ｓ５２以下の処理は、図１５（ａ）のＳ４３以下の処理と同様に行われる。
【０１２１】
こうすると、参照可能範囲が取得されてから所定時間Ｔが経過する前であっても、雰囲気温度が変化し温度調節が不可能となると、迅速に参照可能範囲が再設定されるため、より適切にレーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角を調節できる。
【０１２２】
なお、本実施形態のように、温度センサ１３に加えて、雰囲気温度を検出する温度センサ１８が設置される場合、動作開始時に行われる図１０の処理フローにおいて、温度センサ１８の検出温度に基づいて、動作開始時の参照可能範囲が決定されるようにしても良い。すなわち、図１０のＳ１において、温度センサ１３の替わりに温度センサ１８の検出温度を得るようにしても良い。
【０１２３】
また、本実施形態では、図１５（ａ）のＳ４７と図１５（ｂ）のＳ５６において、温調素子１２およびアクチュエータ２１０の制御を更新する際に、それぞれ、図１１（ａ）および（ｂ）の処理フローが実行されたが、これに替えて、図１６（ａ）および（ｂ）に示す処理フローが実行されても良い。図１６（ａ）は、図１１（ａ）と同じ処理フローであり、図１６（ｂ）は、図１１（ｂ）のＳ２１のみからなる処理フローである。こうすると、フィルタ２１１の傾き角が、目標傾き角の近傍で微調整されなくなるものの、ＣＰＵ２１の制御が簡素化され得る。
【０１２４】
＜実施形態４＞
上記図１５（ｂ）では、温調素子１２によって検出温度を目標温度に調節できない場合に、再度雰囲気温度を取得し、かかる参照温度に基づいて参照可能範囲が再設定された。本実施の形態では、再度雰囲気温度を取得することなく、参照可能範囲を再設定する。
【０１２５】
図１７（ａ）は、目標温度と目標傾き角の更新制御を示すフローチャートである。なお、同図（ａ）の処理フローは、図１０（ａ）の動作開始時の処理フローが開始された後に、図１０（ａ）の処理フローと並行して行われる。
【０１２６】
まず、ＣＰＵ２１は、温調素子１２によって検出温度を目標温度に調節可能かを判定する（Ｓ６１）。Ｓ６１において、温調素子１２による温度調節が不可能であると判定されると（Ｓ６１：ＮＯ）、参照テーブル上において、参照可能範囲を温度調節可能な方向にシフト可能かが判別される（Ｓ６２）。ここで、参照可能範囲のシフトを行うことが不可能と判定されると（Ｓ６２：ＮＯ）、異常として、情報取得装置における動作が終了する。
【０１２７】
参照可能範囲のシフトを行うことが可能と判定されると（Ｓ６２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、参照可能範囲を温度調整可能な方向に１つシフトさせる（Ｓ６３）。これにより、新たな参照可能範囲が再設定される。
【０１２８】
ここで、Ｓ６３における参照可能範囲のシフト方向は、温調素子１２の制御状態に基づいて決定される。たとえば、温調素子１２の加熱制御中に、駆動電流が最大値に到達したことにより、検出温度を目標温度に調節できなくなったと判定された場合には、参照可能範囲は、図９（ａ）に示す参照テーブル上において、右方向へ１つシフトされる。また、温調素子１２の冷却中に、駆動電流が最大値に到達したことにより検出温度を目標温度に調節できなくなったと判定された場合、参照可能範囲は、参照テーブル上において、左方向へ１つシフトされる。以下、Ｓ６４、Ｓ６５では、図１５（ａ）のＳ４６、Ｓ４７と同様の処理が行われる。
【０１２９】
図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の処理により、参照可能範囲が、図９（ａ）の状態から右方向に１つシフトされた状態を示す図である。
【０１３０】
図示の如く、参照可能範囲は、図９（ａ）の３０℃〜５０℃の範囲から、右方向に１つシフトして４０℃〜６０℃となっている。これに伴い、図９（ａ）の参照可能範囲においてＳ／Ｎ比が最大となるセンサ温度と傾き角も変化する。すなわち、図９（ａ）の参照可能範囲では、センサ温度が３０℃、傾き角が５°のときにＳ／Ｎ比が最大の８０となったが、図１６（ｂ）の参照可能範囲では、センサ温度が４０℃、傾き角が１０°のときにＳ／Ｎ比が最大の７５となる。
【０１３１】
このように参照可能範囲が再設定されると、上記実施形態３と同様、より適切にレーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角を調節できる。
【０１３２】
また、図１６（ａ）に示したように参照可能範囲を再設定する際に、雰囲気温度を取得する温度センサ１８を使用することなく、参照可能範囲を再設定できる。このため、上記実施形態１、２においても図１６（ａ）のように参照可能範囲が再設定されれば、より適切にレーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角を調節することができる。
【０１３３】
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。
【０１３４】
たとえば、上記実施の形態では、目標領域にレーザ光を広げて投写するようにしたが、目標領域をレーザ光が走査するように構成しても良い。この場合、レーザ光の走査手段として、ミラーを用いたスキャン機構（たとえば、特開２００８−１０２０２６号公報）やレンズを用いたスキャン機構（たとえば、特開２００６−３０８５５８号公報）を用いることができる。また、レーザ光の走査位置が検出可能であれば、ＣＭＯＳイメージセンサに替えて、受光光量を検出可能な光検出器を用いることができる。
【０１３５】
また、上記図１１の構成例では、調整板１５とフィルタ２１１が反対方向に傾けられることにより光路補正を行うようにしたが、制御信号により回折作用が変化する回折素子等、他の光路補正素子を用いることもできる。
【０１３６】
また、上記実施の形態では、光源としてレーザ光源を用いたが、これに替えて狭帯域ＬＥＤを用いることもでき、また、ＣＭＯＳイメージセンサ１４に替えて、高速応答性のＣＣＤイメージセンサを用いることもできる。さらに、情報取得装置１と情報処理装置２は一体化されても良い。
【０１３７】
また、上記実施の形態の参照テーブル（図９（ａ）、図１７（ｂ）参照）には、温度センサ１３の検出温度に対応して、複数のフィルタ２１１の傾き角におけるＳ／Ｎ比が記憶されたが、各センサ温度においてＳ／Ｎ比が最大となる傾き角のみが記憶されるようにしても良い。
【０１３８】
また、上記実施形態１で示した“フィルタの傾き角制御”（図１１（ｂ）参照）は、情報取得装置１の電源がＯＮされた後に１度だけ実行されたが、“レーザ光源の温度制御”と同様、いったんフィルタ２１１の傾き角が最適な傾き角に合わせられた後も、最適な傾き角が維持されるよう、フィルタ２１１の傾き角が繰り返し制御されるようにしても良い。
【０１３９】
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。
【符号の説明】
【０１４０】
１ 情報取得装置
１０ 光源モジュール（投射光学系）
１１ レーザ光源（光源）
１２ 温調素子
１３、１８ 温度センサ
２３ ＣＭＯＳイメージセンサ（受光素子）
３１ ＣＰＵ（制御部）
２００ フィルタ駆動部（アクチュエータ）
２１０ アクチュエータ
２１１ フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域に光を投写したときの反射光の状態に基づいて目標領域内の物体を検出する物体検出装置およびこれに用い好適な情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。たとえば、車載用のレーザレーダでは、車両前方からレーザ光が投射され、そのときの反射光の有無に基づいて車両前方に物体が存在するかが判別される。また、レーザ光の投射タイミングと反射光の受光タイミングに基づいて、物体までの距離が検出される。この他、業務用ゲーム機やセキュリティシステム等においても、赤外光を用いた物体検出装置が搭載され、人またはそのジェスチャ等の検出が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７０１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる物体検出装置では、半導体レーザやＬＥＤ（Light Emitting Device）などの光源から、予め決められた波長帯域の光が目標領域に投射される。この場合、当該波長帯域の光のみをＰＳＤ（Position Sensitive Detector）やＣＭＯＳイメージセンサ等の受光素子に導くために、当該帯域を透過帯域とする狭帯域フィルタが用いられる。光源から出射される光の波長が変化した場合に、かかるフィルタの傾き角を変化させると、光源から出射された光のうち受光素子に照射される光の光量が減少することを抑制することができる。また、光源から出射される光の波長は、光源の温度変化に応じて変化するため、光源の温度変化を抑制するために、ペルチェ素子等からなる温度調節素子が用いられる。
【０００５】
しかしながら、上記のような温度調節素子によって調節可能な光源の温度範囲は限られている。このため、温度調節素子によって光源の温度が調節されても、光源から出射される光の波長を予め決められた波長帯域とすることができなくなる惧れがある。また、フィルタの傾き角を変化させる場合、フィルタの回動スペースが装置内に必要となるため、装置が大型になるとの問題を生じる。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、簡素な構成にて目標領域の情報を精度よく取得できる情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、光を用いて目標領域の情報を取得する情報取得装置に関する。本態様に係る情報取得装置は、所定波長帯域の光を出射する光源と、前記光源の温度を調節する温調素子と、前記光源の温度を検出する温度センサと、前記光源から出射された前記光を前記目標領域に向けて投射する投射光学系と、前記目標領域から反射された反射光を透過させるためのフィルタと、前記フィルタを透過した前記反射光を受光して信号を出力する受光素子と、前記反射光に対する前記フィルタの傾き角を変化させるアクチュエータと、前記温調素子により設定可能な前記光源の温度範囲内で、前記受光素子の受光量が最大となるよう前記温調素子および前記アクチュエータを制御する制御部とを備える。
【０００８】
本発明の第２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。
【発明の効果】
【０００９】
以上のとおり本発明によれば、簡素な構成にて目標領域の情報を精度よく取得できる情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することができる。
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る物体検出装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態１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。
【図３】実施形態１に係る３次元距離演算部の処理を説明する図である。
【図４】実施形態１に係る受光モジュールの要部の構成を示すである。
【図５】実施形態１に係る光源モジュールおよび受光モジュールの構成を示す図である。
【図６】実施形態１に係る光源モジュールの構成を詳細に示す図である。
【図７】実施形態１に係るフィルタ駆動部の構成を詳細に示す図である。
【図８】実施形態１に係る温度センサの検出温度とレーザ光の波長の関係を示す図およびフィルタの傾き角と透過率の関係を示す図である。
【図９】実施形態１に係る参照テーブルを示す図およびレーザ光源の雰囲気温度と温度センサの検出温度との関係を示す図である。
【図１０】実施形態１に係るレーザ光源の温度制御とフィルタの傾き角制御を示すフローチャートである。
【図１１】実施形態１に係るレーザ光源の温度制御とフィルタの傾き角制御を示すフローチャートである。
【図１２】実施形態２に係る情報取得装置の構成を示す図である。
【図１３】実施形態２に係るフィルタ駆動部の構成を詳細に示す図である。
【図１４】実施形態３に係る光源モジュールの構成を詳細に示す図である。
【図１５】実施形態３に係る目標温度と目標傾き角の更新制御を示すフローチャートである。
【図１６】実施形態３に係るレーザ光源の温度制御とフィルタの傾き角制御を示すフローチャートの変更例である。
【図１７】実施形態４に係る目標温度と目標傾き角の更新制御を示すフローチャートおよび参照可能範囲のシフトを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜実施形態１＞
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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ャスチャー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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
情報取得装置１は、光学部の構成として、光源モジュール１０と受光モジュール２０を備えている。また、回路部の構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、レーザ駆動回路３２と、温調素子駆動回路３３と、撮像信号処理回路３４と、モータ駆動回路３５と、メモリ３６と、入出力回路３７を備えている。
【００２０】
光源モジュール１０は、レーザ光源１１と、温調素子１２と、温度センサ１３と、投射レンズ１４を含んでいる。レーザ光源１１は、たとえば半導体レーザからなり、波長８００ｎｍ程度の狭波長帯域のレーザ光を出力する。温調素子１２は、ペルチェ素子等の熱電素子からなっている。温調素子１２は、レーザ光源１１を加熱または冷却する。温度センサ１３は、レーザ光源１１の温度を間接的に検出して、検出信号をＣＰＵ２１に出力する。投射レンズ１４は、レーザ光源１１から出射されたレーザ光を目標領域全体に広げて投射する。
【００２１】
なお、光源モジュール１０の詳細な構成については、追って図５、６を参照して説明する。
【００２２】
受光モジュール２０は、アパーチャ２１と、撮像レンズ２２と、ＣＭＯＳイメージセンサ２３と、フィルタ駆動部２００を備えている。目標領域から反射されたレーザ光は、アパーチャ２１を介して撮像レンズ２２に入射する。アパーチャ２１は、撮像レンズ２２のＦナンバーに合うように、外部からの光に絞りを掛ける。撮像レンズ２２は、アパーチャ２１を介して入射された光をＣＭＯＳイメージセンサ２３上に集光する。
【００２３】
ＣＭＯＳイメージセンサ２３は、撮像レンズ２２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３４に出力する。ここで、ＣＭＯＳイメージセンサ２３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３４に出力できるよう、信号の出力速度が高速化されている。
【００２４】
フィルタ駆動部２００は、フィルタ２１１を含んでいる。フィルタ駆動部２００は、モータ駆動回路３５から出力される駆動信号に従って、フィルタ２１１を、同図Ｘ−Ｙ平面に平行な状態からＹ−Ｚ平面に平行な方向に傾ける。フィルタ２１１は、レーザ光源１１の出射波長帯域に略整合する波長帯域の光を透過しその他の波長帯域をカットするバンドパスフィルタである。フィルタ２１１は、ファブリペローフィルタ等の誘電体膜干渉型フィルタからなっており、フィルタ２１１の形状は、所定の厚みを有する平行平板形状となっている。
【００２５】
なお、受光モジュール２０の詳細な構成については、追って図４、５、７を参照して説明する。
【００２６】
ＣＰＵ３１は、メモリ３６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、ＣＰＵ３１には、３次元距離情報を生成するための３次元距離演算部３１ａの機能が付与される。
【００２７】
レーザ駆動回路３２は、ＣＰＵ３１からの制御信号に応じてレーザ光源１１を駆動する。ここで、レーザ駆動回路３２は、所定の変調方式に従ってレーザ光源１１を駆動する。これにより、レーザ光源１１からは、固有の変調パターンを持つレーザ光が出射される。温調素子駆動回路３３は、ＣＰＵ３１からの制御信号に応じて温調素子１２を駆動する。
【００２８】
撮像信号処理回路３４は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３を制御して、ＣＭＯＳイメージセンサ２３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、取り込んだ電荷を順次信号としてＣＰＵ３１に出力する。ＣＰＵ３１は、撮像信号処理回路３４から供給される信号をもとに、情報取得装置１から各画素位置までの距離を、３次元距離演算部３１ａによる処理によって算出する。このとき、ＣＰＵ３１は、各画素位置の信号が、レーザ駆動回路３２におけるレーザ光の変調方式と同様に変調されているかを判定し、同様に変調されている場合にのみ、この信号を、３次元距離の算出に用いる。
【００２９】
モータ駆動回路３５は、ＣＰＵ３１からの制御信号に応じて、フィルタ駆動部２００を制御する。メモリ３６は、ＣＰＵ３１が各部を制御するためのプログラムに加えて、温度センサ１３の検出温度とフィルタ２１１の傾き角を設定するためのテーブルを保持している。かかるテーブルについては、追って図９を参照して説明する。
【００３０】
入出力回路３７は、情報処理装置２とのデータ通信を制御する。
【００３１】
情報処理装置２は、ＣＰＵ４１と、メモリ４２と、入出力回路４３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４２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。
【００３２】
ＣＰＵ４１は、メモリ４２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、ＣＰＵ４１には、画像中の物体を検出するための物体検出部４１ａ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４２にインストールされる。
【００３３】
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４１ａ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。
【００３４】
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４１ａ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１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。
【００３５】
入出力回路４３は、情報取得装置１とのデータ通信を制御する。
【００３６】
図３は、３次元距離演算部３１ａにおける処理を説明する図である。
【００３７】
情報処理装置２からの指令に応じて情報取得装置１における情報取得処理が起動されると、レーザ光源１１から目標領域に向かって固有の変調パターンでレーザ光が投射される。このとき、同図のように目標領域に人（Ｍ）がいると、レーザ光は人（Ｍ）により反射され、撮像レンズ２２を介してＣＭＯＳイメージセンサ２３に入射される。こうして、人（Ｍ）の像がＣＭＯＳイメージセンサ２３に投影される。
【００３８】
このとき、レーザ光源１１からのレーザ光のうち、人（Ｍ）の位置Ｐｏに当たった光は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３上の画素Ｐｐの位置に入射する。したがって、レーザ光源１１における変調レーザ光の出射タイミングと、画素Ｐｐにおける当該変調レーザ光の受光タイミングの時間差をΔｔとすると、情報取得装置１から人（Ｍ）の位置Ｐｏまでの距離Ｄｐは、
Ｄｐ＝Ｃ×Δｔ（Ｃ：光速） …（１）
で求められる。人（Ｍ）のその他の位置の距離も同様に求められる。
【００３９】
３次元距離演算部３１ａは、レーザ駆動回路３２に変調レーザ光の発光指令を行ってから、各画素における変調レーザ光の受光信号が撮像信号処理回路３４から入力されるまでの時間差ΔＴをもとに、各回路部におけるタイムラグおよびレーザ光源１１とＣＭＯＳイメージセンサ２３のレスポンスを考慮して、上記式（１）における時間差Δｔを画素毎に求め、求めたΔｔをもとに式（１）の演算を行って、情報取得装置１から人（Ｍ）の各位置までの距離を求める。このとき、目標領域内に人（Ｍ）以外に物や壁等があれば、これらについても同様に距離が求められる。
【００４０】
３次元距離演算部３１ａは、こうして求めた、目標領域内の各位置の距離を３次元距離情報として情報処理装置２に出力する。この場合、たとえば、人（Ｍ）が前後にまっすぐ手を動かすと、手の位置の距離が変化する３次元距離情報が順次情報処理装置２に出力される。情報処理装置２の物体検出部４１ａは、このように変化する３次元距離情報をもとに、人（Ｍ）の検出と、この人（Ｍ）が手を前後に動かす動作を行っていることの検出を行う。そして、ＣＰＵ４１は、この検出結果に基づいて、制御プログラムに規定された制御動作を行う。
【００４１】
図４は、受光モジュール２０の要部の構成を示す図である。
【００４２】
同図（ａ）において、２４は、アパーチャ２１と撮像レンズ２２を保持する保持筒である。保持筒２４は、底部が開放された中空の箱形状を有しており、内部に複数枚のレンズ群からなる撮像レンズ２２を収容している。保持筒２４の上部には、円形状の開口が形成され、この開口から外部に臨むようにアパーチャ２１が保持筒２４の上部に装着されている。
【００４３】
２１０は、フィルタ２１１の傾き角を変化させるアクチュエータである。アクチュエータ２１０には中央に光を通過させるための開口が形成され、この開口を覆うようにして、アクチュエータ２１０の上面にフィルタ２１１が装着される。なお、アクチュエータ２１０は、図２に示したフィルタ駆動部２００の一部である。アクチュエータ２１０の詳細については、追って図７（ａ）を参照して説明する。
【００４４】
３０２は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３が装着された回路基板である。回路基板３０２には、ＣＭＯＳイメージセンサ２３の他、ＣＭＯＳイメージセンサ２３に関連する回路が配されている。３０３は、フレキシブルケーブルであり、３０４は、接続端子である。フレキシブルケーブル３０３は、回路基板３０２と接続端子３０４との信号伝達を仲介する。接続端子３０４は、後述する回路基板３０１と接続される。接続端子３０４は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３側から出力される信号を回路基板３０１に出力すると共に、回路基板３０１から出力される制御信号をＣＭＯＳイメージセンサ２３側に出力する。
【００４５】
２５は、アクチュエータ２１０を回路基板３０２上に保持するための保持枠である。保持枠２５には、中央に光を通過させるための開口が形成されている。
【００４６】
組み立て時には、同図（ａ）に示す如く、保持枠２５の開口がＣＭＯＳイメージセンサ２３の真上に位置付けられるようにして、保持枠２５が回路基板３０２上に設置される。続いて、フィルタ２１１がＣＭＯＳイメージセンサ２３の真上に位置付けられるようにして、アクチュエータ２１０が、保持枠２５上に設置される。さらに、アクチュエータ２１０の上に保持筒２４が設置される。同図（ｂ）は、保持筒２４と、アクチュエータ２１０と、保持枠２５と、回路基板３０２が組み立てられた状態を示している。
【００４７】
図５は、情報取得装置１の光源モジュール１０と受光モジュール２０の構成を示す図である。
【００４８】
図示の如く、光源モジュール１０と受光モジュール２０は、それぞれ、Ｘ軸方向に横長のシャーシ３１０と回路基板３０１上に配置されている。シャーシ３１０は、熱伝導性の高い金属からなる板状部材である。また、シャーシ３１０は、シャーシ３１０上に配置された部品の熱を放熱する機能を有する。
【００４９】
光源モジュール１０は、図示の如く、温調素子１２を介してシャーシ３１０上に設置されている。光源モジュール１０は、図示の如くカバー１５を有し、カバー１５は、温調素子１２上に設置されている。カバー１５は、図２のレーザ光源１１と、温調素子１２と、温度センサ１３と、投射レンズ１４を収容している。また、カバー１５のＺ軸正方向の面には、出射窓１５ａが形成されており、レーザ光源１１から出射されるレーザ光は、出射窓１５ａを通って目標領域に出射される。
【００５０】
図４で示した受光モジュール２０の要部は、図示の如く、回路基板３０１上に設置されている。すなわち、回路基板３０２は、回路基板３０１上に固定されており、接続端子３０４（図４参照）は、回路基板３０１上のコネクタ（図示せず）に接続されている。
【００５１】
ギア部２２０は、図示の如く、シャーシ３１０の鍔部３１０ａに設置されており、ウォームギア２２１と、ギア２２２、２２３を含んでいる。２３０は、モータ制御回路３５によって駆動されるステッピングモータである。なお、図２のフィルタ駆動部２００は、アクチュエータ２１０と、ギア部２２０と、ステッピングモータ２３０から構成されている。なお、ギア部２２０とステッピングモータ２３０の詳細な構成およびギア部２２０とアクチュエータ２１０の関係については、追って図７を参照して説明する。
【００５２】
図６は、光源モジュール１０の構成を詳細に示す図である。
【００５３】
光源モジュール１０は、図２で示したレーザ光源１１と、温調素子１２と、温度センサ１３、投射レンズ１４と、図５で示したカバー１５の他に、レーザホルダ１６を備えている。
【００５４】
図示の如く、温調素子１２は、シャーシ３１０上に設置されている。レーザホルダ１６は、熱伝導性を有する部材からなり、レーザ光源１１を保持している。また、レーザホルダ１６は、温調素子１２と接するように配置されている。温度センサ１３は、レーザホルダ１６の側面に設置されている。これにより、温調素子１２は、レーザホルダ１６を介して、レーザ光源１１を加熱または冷却することができ、温度センサ１３は、レーザホルダ１６を介して、間接的にレーザ光源１１の（ＣＡＮ）温度を検出することができる。
【００５５】
レーザ光源１１の端子には、レーザ光源１１に電源を供給するための配線１７が接続されている。配線１７の他方の端部は、回路基板３０１に接続されている。このため、カバー１５とレーザホルダ１６には、配線１７が通る開口が形成されている。レーザ光源１１には、回路基板３０１を介して駆動電流が印加される。
【００５６】
図７（ａ）は、アクチュエータ２１０の構成を詳細に示す図である。
【００５７】
アクチュエータ２１０は、フィルタ２１１と、ベース２１２と、ホルダ２１３と、軸２１４、２１５を備えている。
【００５８】
ベース２１２には、左右に壁部２１２ａ、２１２ｂが形成されている。また、壁部２１２ａ、２１２ｂには、それぞれ、軸孔２１２ｃ、２１２ｄが形成され、これら軸孔２１２ｃ、２１２ｄに軸２１４、２１５が回動可能に挿入される。軸２１４は端部に抜け止めを有している。ベース２１２の底部には、光を通すための開口２１２ｅが形成されている。
【００５９】
ホルダ２１３は、中央に光を通すための開口２１３ａが形成された枠部材からなっており、左右の壁に、軸２１４、２１５と嵌合する孔が形成されている。ホルダ２１３の上面には、段部２１３ｂが形成され、この段部２１３ｂにフィルタ２１１が嵌め込まれて装着される。
【００６０】
組み立て時には、まず、ホルダ２１３をベース２１２の壁部２１２ａ、２１２ｂの間に収容する。そして、軸２１４、２１５を軸孔２１２ｃ、２１２ｄに挿入しつつ、ホルダ２１３の孔に嵌合させる。これにより、アクチュエータ２１０の組み立てが完了する。
【００６１】
図７（ｂ）は、ギア部２２０とステッピングモータ２３０の詳細な構成について示す図である。
【００６２】
ステッピングモータ２３０が、モータ駆動回路３５によって駆動されると、ステッピングモータ２３０の駆動軸に装着されたウォームギア２２１がＹ軸周りに回動する。これにより、ウォームギア２２１に嵌合するギア２２２がＸ軸周りに回動される。ギア２２２の内周部には、外周よりも径の小さいギア２２２ａが形成されている。ギア２２２が回動すると、ギア２２２ａに篏合するギア２２３が回動される。ギア２２３の中心には軸孔２２３ａが設けられている。かかる軸孔２２３ａに、アクチュエータ２１０の軸２１５が通されて固定される。
【００６３】
図７（ｃ）は、アクチュエータ２１０とギア部２２０が接続された状態を示す図である。なお、ギア部２２０については、便宜上、ギア２２３のみが図示されている。
【００６４】
このように、アクチュエータ２１０の軸２１５が、ギア２２３の軸孔２２３ａに固定されると、ギア２２３が回動されることにより、ホルダ２１３が軸２１４、２１５を中心として回動される。これにより、ステッピングモータ２３０が駆動されると、ギア２２３が回動され、フィルタ２１１が、Ｘ−Ｙ平面に平行な状態からＹ−Ｚ平面に平行な方向に傾けられる。
【００６５】
図８（ａ）は、温度センサ１３の検出温度とレーザ光の波長の関係を示す図（シミュレーション結果）である。横軸は温度センサ１３の検出温度を表し、縦軸はレーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長を表している。
【００６６】
同図（ａ）により、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長は、温度センサ１３の検出温度の変化に伴って変化することが分かる。すなわち、レーザ光源１１の温度が変化することにより、温度センサ１３の検出温度が変化すると、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長が変化することが分かる。
【００６７】
図８（ｂ）は、フィルタ２１１の傾き角と透過率との関係を示す図（シミュレーション結果）である。横軸は、フィルタ２１１が図２のＺ軸に垂直な状態からＹ−Ｚ平面に平行な方向に傾けられたときの傾き角（Ｔｉｌｔ方向の傾き角）を表し、縦軸は、フィルタ２１１に対して図２のＺ軸方向に進む光の透過率を表している。なお、図８（ｂ）では、５つの波長（７９５ｎｍ、８００ｎｍ、８０５ｎｍ、８１０ｎｍ、８１５ｎｍ）の光の透過率が示されている。また、この場合のフィルタ２１１は、波長８１０ｎｍ付近（以下、「最適波長」という）の光がフィルタ２１１に対して垂直に入射するときに透過率が最大となる。
【００６８】
図８（ｂ）から、フィルタ２１１に対して図２のＺ軸方向に入射する光の波長が、最適波長である８１０ｎｍから変化すると、最大透過率は減少し、且つ、最大透過率となるときのフィルタ２１１の傾き角が変化することが分かる。すなわち、フィルタ２１１に対して図２のＺ軸方向に入射する光の波長が最適波長から変化すると、透過率を最大とするためにフィルタ２１１の傾き角を変化させる必要がある。また、フィルタ２１１の傾き角を変化させて透過率が最大となるようにしても、その時の最大透過率は、最適波長（８１０ｎｍ）のときの最大透過率よりも減少してしまう。
【００６９】
このため、上記情報取得装置１では、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長が、最適波長に維持されるよう、温調素子１２によってレーザ光源１１の温度を調節するのが望ましい。
【００７０】
しかしながら、温調素子１２によって調節可能な温度範囲は限られている。このため、レーザ光源１１が駆動される直前、または駆動中のレーザ光源１１周辺の雰囲気温度によっては、レーザ光源１１の温度を最適波長のレーザ光を出射する温度に調節できない場合がある。
【００７１】
よって、このような場合には、調節可能な温度範囲、すなわち、調節可能な波長の範囲において、最大の透過率を与える温度（波長）と傾き角となるように、レーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角を調節する必要がある。これを実現するために、本実施の形態では、予め参照テーブルを準備し、参照テーブルに基づいてレーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角が調節される。
【００７２】
図９（ａ）は、参照テーブルを示す図である。
【００７３】
図示の如く、参照テーブルには、レーザ光源１１が点灯状態にあるときの温度センサ１３の検出温度（横方向）と、フィルタ２１１のＴｉｌｔ方向の傾き角（縦方向）とに対応づけてＣＭＯＳイメージセンサ２３による検出信号のＳ／Ｎ比が記載されている。このテーブルは、図２に示すレーザ光源１１、フィルタ２１１、ＣＭＯＳイメージセンサ２３、温調素子１２および温度センサ１３に基づいて、実際に、温度センサ１３により検出される温度とフィルタ２１１の傾き角とを変えながら、ＣＭＯＳイメージセンサ２３からの検出信号を測定することによって作成される。
【００７４】
図９（ａ）に示す参照テーブルにおいて、温度センサ１３の検出温度毎に、検出信号のＳ／Ｎ比が最大となる傾き角が異なるのは、温度センサ１３の検出温度、すなわちレーザ光の波長と、フィルタ２１１の傾き角と透過率との間に図８（ｂ）に示すような関係があるからである。
【００７５】
なお、図９（ａ）に示す参照テーブルでは、たとえば、温度センサ１３の検出温度が３０℃である場合、レーザ光源１１から出射されるレーザ光のフィルタ２１１の透過率が最大となるのは、フィルタ２１１の傾き角が５°のときである。参照テーブルに記載される温度センサ１０３の検出温度は、実動作時に、温度センサ１０３によって検出されることが想定される範囲に設定される。
【００７６】
図９（ｂ）は、点灯時のレーザ光源１１周辺の雰囲気温度と、レーザ光源１１の点灯時の温度センサ１３の検出温度との関係を示す図である。縦軸のＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、それぞれ、雰囲気温度がｔ１、ｔ２、ｔ３であるときに、温調素子１２による温度調節が行われない場合の温度センサ１３の検出温度を表している。図中の矢印は、温調素子１２が駆動されることによって、温度センサ１３により検出される温度が変化し得る範囲を模式的に示している。
【００７７】
図示の如く、温調素子１２によって温度調節が行われたときに、温度センサ１３によって検出され得る温度の範囲（以下、「検出可能範囲」という）は、そのときの雰囲気温度によって異なる。例えば、雰囲気温度がｔ１のとき、レーザ光源１１点灯時の温度センサ１３の検出範囲は、Ｓ１を中心とする同図（ｂ）の矢印範囲であり、また、雰囲気温度がｔ２になると、温度センサ１３の検出範囲は、Ｓ２を中心とする矢印範囲にシフトする。
【００７８】
点灯状態におけるレーザ光源１１の温度は、雰囲気温度の変化に伴って変化する。他方、温調素子１２によって温度調節可能な範囲は限られている。したがって、雰囲気温度が変化すれば、点灯状態におけるレーザ光源１１の温度調節可能な範囲も変化する。このように、レーザ光源１１の温度調節可能範囲が変化すると、これに応じて温度センサ１３により検出され得る温度の範囲（検出可能範囲）も変化する。
【００７９】
ＣＰＵ２１は、レーザ光源１１の駆動開始時に、温度センサ１３によって検出された温度（雰囲気温度）に基づいて、実動作時に温度センサ１３によって検出され得る温度範囲（検出可能範囲）を求める。そして、ＣＰＵ２１は、求めた検出可能範囲を、参照可能範囲として、参照テーブルに適用する（図９（ａ）参照）。なお、参照可能範囲は、温調素子２４の性能や設置環境温度の他、情報取得装置１の回路設定などによって決定される。
【００８０】
ＣＰＵ２１は、こうして設定された参照可能範囲から、Ｓ／Ｎ比が最大となる温度センサ１３の検出温度とフィルタ２１１の傾き角、すなわち、フィルタ２１１の透過率が最大となる温度センサ１３の検出温度とフィルタ２１１の傾き角を取得する。たとえば、図示の如く参照可能範囲が指定されるとき、参照可能範囲内で最も高いＳ／Ｎ比は“８０”である。したがって、この場合、ＣＰＵ２１は、Ｓ／Ｎ比が８０に対応づけられている温度センサ１３の検出温度（３０℃）と、フィルタ２１１の傾き角（５°）とを参照テーブルから取得する。ＣＰＵ２１は、温度センサ１３の検出温度が取得したセンサ温度となるように温調素子１２を駆動し、また、フィルタ駆動部２００を駆動してフィルタ２１１を取得した傾き角に合わせる。
【００８１】
このように温度センサ１３の検出温度とフィルタ２１１の傾き角を設定することにより、そのときの雰囲気温度において、目標領域に投射された光を最も効率よく受光できるように、情報取得装置１を調節することができる。
【００８２】
図１０は、レーザ光源１１の温度制御とフィルタ２１１の傾き角制御を示すフローチャートである。同図の処理フローは、情報取得装置１の電源がＯＮされたときに開始される。
【００８３】
ＣＰＵ２１は、まず、温度センサ１３から出力される検出信号により、温度センサ１３の検出温度（雰囲気温度）を得る（Ｓ１）。次に、ＣＰＵ２１は、メモリ３６に保持されている参照テーブルを参照し、Ｓ１で得られた温度センサ１３の検出温度が、参照テーブルに記述されたセンサ温度の範囲内にあるかを判定する（Ｓ２）。検出温度が参照テーブルのセンサ温度の範囲内にあるとき（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、温度センサ１３の検出温度に基づいて、参照テーブル内の参照可能範囲を決定する（Ｓ３）。検出温度が参照テーブルのセンサ温度の範囲内にないとき（Ｓ２：ＮＯ）、異常として、情報取得装置における動作が終了する。
【００８４】
次に、ＣＰＵ２１は、参照テーブルの参照可能範囲において、Ｓ／Ｎ比が最大となるときの温度センサ１３の目標温度とフィルタ２１１の目標傾き角を得る（Ｓ４）。続いて、ＣＰＵ２１は、得られた目標温度と目標傾き角に基づいて、“レーザ光源の温度制御”と“フィルタの傾き角制御”を開始する（Ｓ５）。なお、“レーザ光源の温度制御”と“フィルタの傾き角制御”は、図１０の処理フローと並行して行われる。
【００８５】
図１１（ａ）は、“レーザ光源の温度制御”を示すフローチャートである。
【００８６】
ＣＰＵ２１は、温度センサ１３の検出温度が、図１０のＳ４で得られた目標温度に一致しているかを判定する（Ｓ１１）。温度センサ１３の検出温度が目標温度に一致していると判定されると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、処理がＳ１１に戻される。温度センサ１３の検出温度が目標温度に一致していないと判定されると（Ｓ１１：ＮＯ）、温度センサ１３の検出温度が目標温度となるよう、温調素子１２が駆動され、処理がＳ１１に戻される。
【００８７】
このように、温度センサ１３の検出温度がいったん目標温度に到達した後も、検出温度が目標温度に維持されるよう温度センサ１３が制御され続ける。
【００８８】
図１１（ｂ）は、“フィルタの傾き角制御”を示すフローチャートである。
【００８９】
ＣＰＵ２１は、モータ駆動回路３５を介してフィルタ駆動部２００を駆動させ、フィルタ２１１の傾き角を、図１０のＳ４で得られた目標傾き角に一致させる（Ｓ２１）。なお、フィルタ２１１の傾き角は、基準位置からのステッピングモータ２３０のステップ数により検出される。基準位置は、フィルタ２１１がＺ軸に垂直となる位置に設定されている。ステッピングモータ２３０を基準位置から目標傾き角に対応するステップ数だけ駆動することにより、目標傾き角に一致される。
【００９０】
次に、ＣＰＵ２１は、温度センサ１３の検出温度が、図１０のＳ４で得られた目標温度に到達しているかを判定する（Ｓ２２）。すなわち、図１１（ａ）のＳ１１の判定処理においてＹＥＳと判定されたかが判定される。温度センサ１３の検出温度が目標温度に到達していると判定されると（Ｓ２２：ＹＥＳ）、処理がＳ２３に進められる。温度センサ１３の検出温度が目標温度に到達していないと判定されると（Ｓ２２：ＮＯ）、処理が待機される。これにより、温度センサ１３の検出温度とフィルタ２１１の傾き角が、目標値となったときにのみ、後段の処理が進められることになる。
【００９１】
次に、ＣＰＵ２１は、フィルタ２１１の目標傾き角において、ＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値を取得し、さらに、フィルタ２１１を前後に１段階だけ傾けさせ、それぞれの傾き角においてＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値を取得する（Ｓ２３）。なお、フィルタ２１１を前後に１段階だけ傾けるには、ステッピングモータ２３０が異なる回転方向に１パルス分だけ駆動されれば良い。
【００９２】
Ｓ２３で得られた３つの出力値のうち、フィルタ２１１の目標傾き角におけるＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値が最大であるとき（Ｓ２４：ＹＥＳ）、フィルタ２１１の傾き角を目標傾き角に設定して（Ｓ２５）、処理が終了する。フィルタ２１１の目標傾き角における出力値が最大でないとき（Ｓ２４：ＮＯ）、処理がＳ２５に進められる。続いて、Ｓ２３で得られたフィルタ２１１の目標傾き角の前後におけるＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値のうち、フィルタ２１１が前に１段階だけ傾けられたときの出力値が最大であるとき（Ｓ２５：ＹＥＳ）、処理がＳ２７に進められる。フィルタ２１１が後ろに１段階だけ傾けられたときの出力値が最大であるとき（Ｓ２５：ＮＯ）、処理がＳ３０に進められる。
【００９３】
Ｓ２７では、フィルタ２１１が、ステッピングモータ２３０により、Ｓ２３にて目標傾き角から１段階前に傾けられた傾き角からさらに前に１段階だけ傾けられる。続いて、ＣＰＵ２１により、フィルタ２１１を傾けた後のＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値が、目標傾き角から１段階前に傾けられた傾き角のときの出力値から増加しているかが判定される（Ｓ２８）。出力値が増加していると判定されると（Ｓ２８：ＹＥＳ）、Ｓ２７に戻り、フィルタ２１１がさらに前に１段階だけ傾けられ、フィルタ２１１を傾ける前後でＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力が増加したかが判別される。Ｓ２７とＳ２８の処理は、Ｓ２８における判別がＮＯとなるまで繰り返される。そして、Ｓ２８にて出力値が増加していないと判定されると（Ｓ２８：ＮＯ）、フィルタ２１１が１段階だけ後ろに傾けられ（Ｓ２９）、この傾き角が、実動作時のフィルタ２１１の傾き角に設定される。こうして、傾き角制御の処理が終了する。
【００９４】
Ｓ３０〜Ｓ３２では、Ｓ２７〜Ｓ２９と同様に、ＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力値が増加する間、フィルタ２１１が後ろに傾けられ続ける。すなわち、フィルタ２１１を後ろに１ステップ傾けることによりＣＭＯＳイメージセンサ２３の出力が減少すると判定されるまで（Ｓ３１：ＮＯ）、フィルタ２１１を１ステップずつ後ろに傾ける。そして、Ｓ３１にて出力値が増加していないと判定されると（Ｓ３１：ＮＯ）、フィルタ２１１が１段階だけ前に傾けられ（Ｓ３２）、この傾き角が、実動作時のフィルタ２１１の傾き角に設定される。こうして、傾き角制御の処理が終了する。
【００９５】
このようにして、フィルタ２１１の傾き角は、目標傾き角の近傍で、さらに最適な出力値が得られる傾き角に合わせられる。これにより、情報取得装置１の精度が高く維持され得る。
【００９６】
以上、本実施の形態によれば、上記参照テーブルの参照可能範囲内において、透過率が最大となるよう、レーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角が設定される。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ２３にて受光される光量が高められるため、情報取得装置１による検出精度が高められ得る。
【００９７】
また、本実施の形態によれば、点灯中のレーザ光源１１の温度が変化する場合でも、温調素子１２により、レーザ光源１１の温度の変化が抑制される。これにより、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長の変化が抑制されるため、フィルタ２１１の傾き角を大きく変化させる必要がなくなる。よって、フィルタ２１１を傾かせるために必要なバックフォーカスを短くすることができ、情報取得装置１の小型化が可能となり得る。なお、この場合、参照可能範囲内においてフィルタ２１１の傾き角が一定とされるため、フィルタ２１１の制御が簡素とされ得る。
【００９８】
＜実施形態２＞
上記実施形態１の構成では、フィルタ２１１の傾きの変化によって、透過光に対するフィルタ２１１の屈折作用が変化する。このため、フィルタ２１１の傾きの変化に応じて、フィルタ２１１を透過した後の光の光路が図２のＹ軸に平行な方向に変化することとなり、ＣＭＯＳイメージセンサ２３上における光の照射領域がＹ軸方向に変化する。このように、光の照射領域が変化すると、３次元距離情報の精度が劣化し、結果、物体検出部３１ａにおける検出精度が低下する。本実施の形態は、かかる問題を解消するものである。
【００９９】
図１２は、本実施の形態に係る情報取得装置１の構成の要部を示す図である。ここでは、図２に比べ、調整板２４１が追加されている。調整板２４１は、フィルタ２１１と同じ形状で同じ屈折作用を持つ透明な板からなっている。
【０１００】
図１３（ａ）は、アクチュエータ２１０、２４０の構成を示す図である。アクチュエータ２４０は、アクチュエータ２１０と略同様の構成である。以下、アクチュエータ２１０と２４０の相違点、上記実施形態１のアクチュエータとの相違点について説明する。
【０１０１】
アクチュエータ２１０の軸２１５には、図示の如く、壁部２１２ｂの外側付近にギア２１６が設置されている。ギア２１６の中心に形成された軸孔は、軸２１５に通されて固定されている。これにより、軸２１５がＸ軸方向を中心として回動されると、ギア２１６はＸ軸方向を中心として回動することとなる。
【０１０２】
アクチュエータ２４０の軸２４５は、図示の如く、アクチュエータ２１０の軸２１５に比べて短く形成されている。アクチュエータ２４０の軸２４５には、図示の如く、壁部２４２ｂの外側付近にギア２１６と同じギア２４６が設置されている。ギア２４６の中心に形成された軸孔は、軸２４５に通されて固定されている。これにより、ギア２４６がＸ軸方向を中心として回動されると、軸２４５はＸ軸方向を中心として回動することとなる。
【０１０３】
組み立て時には、調整板２４１が、アクチュエータ２４０のホルダ２４３の上面に形成された段部２４３ｂに嵌め込まれて装着される。調整板２４１とフィルタ２１１が装着されたアクチュエータ２４０、２１０は、図示の如くＺ軸方向に重ね合わされる。このとき、ギア２１６とギア２４６は互いに嵌合している。
【０１０４】
図１３（ｂ）は、アクチュエータ２１０と２４０が重ね合わされた状態を示す図である。この状態において、フィルタ２１１と調整板２４１は、共にＸ−Ｙ平面に平行になっている。
【０１０５】
このようにアクチュエータ２１０と２４０が重ね合わされると、軸２１５が回動されるとき、アクチュエータ２１０のホルダ２１３とギア２４５は、互いに異なる方向に回動される。また、ギア２１６と２４６は同じギアであるため、ギア２４６はギア２１６と同じ回転数で回動されることになる。ギア２４６が回動されると、軸２４５が回動され、アクチュエータ２４０のホルダ２４３が回動される。よって、軸２１５がＸ軸方向を中心として回動されると、フィルタ２１１と調整板２４１は、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向であって、互いに異なる方向に同じ角度だけ傾けられることとなる。 図１３（ｃ）は、情報取得装置１の受光モジュール２０の構成を詳細に示す図である。上記実施形態１と比べ、アクチュエータ２１０とＣＭＯＳイメージセンサ２３上に配された保持枠（図示せず）の間に、図示の如く、アクチュエータ２４０が配されている。
【０１０６】
アクチュエータ２１０の軸２１５は、上記実施形態１と同様、ギア２２３の軸孔に通されて固定されている。これにより、ステッピングモータ２３０が駆動されると、軸２１５がＸ軸周りに回動され、フィルタ２１１と調整板２４１がＹ−Ｚ平面に平行な方向であって、互いに異なる方向に同じ角度だけ傾けられることとなる。
【０１０７】
以上、本実施の形態によれば、フィルタ２１１の傾きによるＹ軸方向の光束の変化は、調整板２４１を通ることにより打ち消される。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ２３には、常に同じ領域に光が導かれ得る。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、調整板２４１とフィルタ２１１とを１つのステッピングモータ２３０で駆動させるようにしたが、別のステッピングモータにより、それぞれ個別に駆動するようにしても良い。
【０１０９】
また、本実施の形態では、調整板２４１によりＣＭＯＳイメージセンサ２３に常に同じ領域に光が導かれるようにしたが、調整板２４１を配する替わりに、撮像レンズ２２やＣＭＯＳイメージセンサ２３をフィルタ２１１の傾き角に応じてＹ軸方向に変位させることにより、ＣＭＯＳイメージセンサ２３に常に同じ領域に光が導かれるようにしても良い。
【０１１０】
＜実施形態３＞
上記実施形態１では、図１０のフローチャートに示すように、情報取得装置１の電源がＯＮされたときに参照テーブルから目標温度と目標傾き角が取得された。本実施の形態は、上記実施形態１の取得タイミングに加えて、情報取得装置１の電源がＯＮされた後に、雰囲気温度を検出する温度センサに基づいて目標温度と目標傾き角が更新されるようにする。
【０１１１】
図１４は、光源モジュール１０の構成を詳細に示す図である。
【０１１２】
本実施の形態の光源モジュール１０は、上記実施形態１で示した光源モジュール１０（図６参照）と、光源モジュール１０内に設置された温度センサ１８から構成されている。温度センサ１８は、カバー１５の内壁に設置されており、レーザ光源１１の周辺温度（雰囲気温度）を検出して、検出信号をＣＰＵ２１に出力する。
【０１１３】
図１５（ａ）は、目標温度と目標傾き角の更新制御を示すフローチャートである。なお、同図（ａ）の処理フローは、図１０（ａ）の動作開始時の処理フローが開始された後に、図１０（ａ）の処理と並行して行われる。
【０１１４】
まず、ＣＰＵ２１は、経過時間のカウントを開始する（Ｓ４１）。続いて、ＣＰＵ２１は、経過時間が、所定時間Ｔを超えたかを判定する（Ｓ４２）。なお、所定時間Ｔは、たとえば、１時間と設定される。また、これに限らず、情報取得装置１の精度が低下しない程度に、適宜、所定時間Ｔが設定されても良い。
【０１１５】
経過時間が所定時間Ｔを超えたと判定されると（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、温度センサ１８から出力される検出信号により、レーザ光源１１の雰囲気温度を得る（Ｓ４３）。続いて、ＣＰＵ２１は、メモリ３６に保持されている参照テーブルを参照し、Ｓ４３で得られた温度センサ１８の検出温度が、参照テーブルに記述されたセンサ温度の範囲内にあるかを判定する（Ｓ４４）。検出温度が参照テーブルのセンサ温度の範囲内にあるとき（Ｓ４４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、温度センサ１８の検出温度に基づいて、参照テーブル内の参照可能範囲を再設定する（Ｓ４５）。検出温度が参照テーブルのセンサ温度の範囲内にないとき（Ｓ４４：ＮＯ）、異常として、情報取得装置における動作が終了する。
【０１１６】
次に、ＣＰＵ２１は、再設定された参照可能範囲において、Ｓ／Ｎ比が最大となるときの温度センサ１３の目標温度とフィルタ２１１の目標傾き角を得る（Ｓ４６）。続いて、ＣＰＵ２１は、取得した目標温度と目標傾き角を用いて、温調素子１２とアクチュエータ２１０の制御を更新する（Ｓ４７）。すなわち、図１１（ａ）で用いられる目標温度をＳ４６で得られた目標温度とし、図１１（ａ）の処理フローが継続される。また、Ｓ４６で得られた目標傾き角に基づいて、図１１（ｂ）の処理フローが開始される。
【０１１７】
このように本実施の形態では、所定時間Ｔが経過する毎に、その時の雰囲気温度に基づいて、参照可能範囲が再設定される。そして、再設定された参照可能範囲内で最もＳ／Ｎ比が大きいセンサ温度と傾き角にレーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角が調節される。これにより、時間の経過に伴って雰囲気温度が変化しても、その時々の雰囲気温度に最も適したセンサ温度と傾き角に、レーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角を設定できる。
【０１１８】
なお、図１５（ａ）のフローチャートに替えて、または、図１５（ａ）のフローチャートとともに、図１５（ｂ）のフローチャートによる処理を実行しても良い。
【０１１９】
図１５（ｂ）を参照して、Ｓ５１において、ＣＰＵ２１は、温調素子１２によって検出温度を目標温度に調節可能かを判定する。なお、温調素子１２による温度調節が不可能となる場合として、温調素子１２の駆動電流が最大値を超える直前にある場合や、温調素子１２を駆動しても検出温度が目標温度に到達しない場合などが含まれる。
【０１２０】
温調素子１２による温度調節が不可能と判定されると（Ｓ５１：ＮＯ）、処理がＳ５２に進められる。Ｓ５２以下の処理は、図１５（ａ）のＳ４３以下の処理と同様に行われる。
【０１２１】
こうすると、参照可能範囲が取得されてから所定時間Ｔが経過する前であっても、雰囲気温度が変化し温度調節が不可能となると、迅速に参照可能範囲が再設定されるため、より適切にレーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角を調節できる。
【０１２２】
なお、本実施形態のように、温度センサ１３に加えて、雰囲気温度を検出する温度センサ１８が設置される場合、動作開始時に行われる図１０の処理フローにおいて、温度センサ１８の検出温度に基づいて、動作開始時の参照可能範囲が決定されるようにしても良い。すなわち、図１０のＳ１において、温度センサ１３の替わりに温度センサ１８の検出温度を得るようにしても良い。
【０１２３】
また、本実施形態では、図１５（ａ）のＳ４７と図１５（ｂ）のＳ５６において、温調素子１２およびアクチュエータ２１０の制御を更新する際に、それぞれ、図１１（ａ）および（ｂ）の処理フローが実行されたが、これに替えて、図１６（ａ）および（ｂ）に示す処理フローが実行されても良い。図１６（ａ）は、図１１（ａ）と同じ処理フローであり、図１６（ｂ）は、図１１（ｂ）のＳ２１のみからなる処理フローである。こうすると、フィルタ２１１の傾き角が、目標傾き角の近傍で微調整されなくなるものの、ＣＰＵ２１の制御が簡素化され得る。
【０１２４】
＜実施形態４＞
上記図１５（ｂ）では、温調素子１２によって検出温度を目標温度に調節できない場合に、再度雰囲気温度を取得し、かかる参照温度に基づいて参照可能範囲が再設定された。本実施の形態では、再度雰囲気温度を取得することなく、参照可能範囲を再設定する。
【０１２５】
図１７（ａ）は、目標温度と目標傾き角の更新制御を示すフローチャートである。なお、同図（ａ）の処理フローは、図１０（ａ）の動作開始時の処理フローが開始された後に、図１０（ａ）の処理フローと並行して行われる。
【０１２６】
まず、ＣＰＵ２１は、温調素子１２によって検出温度を目標温度に調節可能かを判定する（Ｓ６１）。Ｓ６１において、温調素子１２による温度調節が不可能であると判定されると（Ｓ６１：ＮＯ）、参照テーブル上において、参照可能範囲を温度調節可能な方向にシフト可能かが判別される（Ｓ６２）。ここで、参照可能範囲のシフトを行うことが不可能と判定されると（Ｓ６２：ＮＯ）、異常として、情報取得装置における動作が終了する。
【０１２７】
参照可能範囲のシフトを行うことが可能と判定されると（Ｓ６２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、参照可能範囲を温度調整可能な方向に１つシフトさせる（Ｓ６３）。これにより、新たな参照可能範囲が再設定される。
【０１２８】
ここで、Ｓ６３における参照可能範囲のシフト方向は、温調素子１２の制御状態に基づいて決定される。たとえば、温調素子１２の加熱制御中に、駆動電流が最大値に到達したことにより、検出温度を目標温度に調節できなくなったと判定された場合には、参照可能範囲は、図９（ａ）に示す参照テーブル上において、右方向へ１つシフトされる。また、温調素子１２の冷却中に、駆動電流が最大値に到達したことにより検出温度を目標温度に調節できなくなったと判定された場合、参照可能範囲は、参照テーブル上において、左方向へ１つシフトされる。以下、Ｓ６４、Ｓ６５では、図１５（ａ）のＳ４６、Ｓ４７と同様の処理が行われる。
【０１２９】
図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の処理により、参照可能範囲が、図９（ａ）の状態から右方向に１つシフトされた状態を示す図である。
【０１３０】
図示の如く、参照可能範囲は、図９（ａ）の３０℃〜５０℃の範囲から、右方向に１つシフトして４０℃〜６０℃となっている。これに伴い、図９（ａ）の参照可能範囲においてＳ／Ｎ比が最大となるセンサ温度と傾き角も変化する。すなわち、図９（ａ）の参照可能範囲では、センサ温度が３０℃、傾き角が５°のときにＳ／Ｎ比が最大の８０となったが、図１６（ｂ）の参照可能範囲では、センサ温度が４０℃、傾き角が１０°のときにＳ／Ｎ比が最大の７５となる。
【０１３１】
このように参照可能範囲が再設定されると、上記実施形態３と同様、より適切にレーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角を調節できる。
【０１３２】
また、図１６（ａ）に示したように参照可能範囲を再設定する際に、雰囲気温度を取得する温度センサ１８を使用することなく、参照可能範囲を再設定できる。このため、上記実施形態１、２においても図１６（ａ）のように参照可能範囲が再設定されれば、より適切にレーザ光源１１の温度とフィルタ２１１の傾き角を調節することができる。
【０１３３】
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。
【０１３４】
たとえば、上記実施の形態では、目標領域にレーザ光を広げて投写するようにしたが、目標領域をレーザ光が走査するように構成しても良い。この場合、レーザ光の走査手段として、ミラーを用いたスキャン機構（たとえば、特開２００８−１０２０２６号公報）やレンズを用いたスキャン機構（たとえば、特開２００６−３０８５５８号公報）を用いることができる。また、レーザ光の走査位置が検出可能であれば、ＣＭＯＳイメージセンサに替えて、受光光量を検出可能な光検出器を用いることができる。
【０１３５】
また、上記図１１の構成例では、調整板１５とフィルタ２１１が反対方向に傾けられることにより光路補正を行うようにしたが、制御信号により回折作用が変化する回折素子等、他の光路補正素子を用いることもできる。
【０１３６】
また、上記実施の形態では、光源としてレーザ光源を用いたが、これに替えて狭帯域ＬＥＤを用いることもでき、また、ＣＭＯＳイメージセンサ１４に替えて、高速応答性のＣＣＤイメージセンサを用いることもできる。さらに、情報取得装置１と情報処理装置２は一体化されても良い。
【０１３７】
また、上記実施の形態の参照テーブル（図９（ａ）、図１７（ｂ）参照）には、温度センサ１３の検出温度に対応して、複数のフィルタ２１１の傾き角におけるＳ／Ｎ比が記憶されたが、各センサ温度においてＳ／Ｎ比が最大となる傾き角のみが記憶されるようにしても良い。
【０１３８】
また、上記実施形態１で示した“フィルタの傾き角制御”（図１１（ｂ）参照）は、情報取得装置１の電源がＯＮされた後に１度だけ実行されたが、“レーザ光源の温度制御”と同様、いったんフィルタ２１１の傾き角が最適な傾き角に合わせられた後も、最適な傾き角が維持されるよう、フィルタ２１１の傾き角が繰り返し制御されるようにしても良い。
【０１３９】
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。
【符号の説明】
【０１４０】
１ 情報取得装置
１０ 光源モジュール（投射光学系）
１１ レーザ光源（光源）
１２ 温調素子
１３、１８ 温度センサ
２３ ＣＭＯＳイメージセンサ（受光素子）
３１ ＣＰＵ（制御部）
２００ フィルタ駆動部（アクチュエータ）
２１０ アクチュエータ
２１１ フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項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、
所定波長帯域の光を出射する光源と、
前記光源の温度を調節する温調素子と、
前記光源の温度を検出する温度センサと、
前記光源から出射された前記光を前記目標領域に向けて投射する投射光学系と、
前記目標領域から反射された反射光を透過させるためのフィルタと、
前記フィルタを透過した前記反射光を受光して信号を出力する受光素子と、
前記反射光に対する前記フィルタの傾き角を変化させるアクチュエータと、
前記温調素子により設定可能な前記光源の温度範囲内で、前記受光素子の受光量が最大となるよう前記温調素子および前記アクチュエータを制御する制御部と、を備える、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報取得装置において、
前記制御部は、前記温度センサによって検出される前記温度と当該温度において最大透過率を与える前記フィルタの前記傾き角とに対応づけて前記最大透過率に関する情報が記載されたテーブルを備え、当該テーブルに基づいて前記温調素子および前記アクチュエータを制御する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報取得装置において、
前記制御部は、雰囲気温度に基づいて前記テーブルの参照範囲を決定し、当該参照範囲内で前記最大透過率が最大となる前記温度と前記傾き角を前記テーブルから取得し、前記温度センサによって検出される前記温度および前記フィルタの傾き角が、前記テーブルから取得した前記温度と前記傾き角となるよう前記温調素子および前記アクチュエータを制御する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項４】
請求項３に記載の情報取得装置において、
前記制御部は、前記フィルタの前記傾き角が前記テーブルから取得した前記傾き角となるよう制御した後、前記フィルタの透過率が最も大きくなるよう前記フィルタの前記傾き角を微調整する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の情報取得装置において、
前記制御部は、前記温調素子によって、前記温度センサによって検出される前記温度を前記テーブルから取得した前記温度とすることができないとき、前記テーブルの参照範囲を再決定し、再決定後の参照範囲に基づいて前記温調素子および前記アクチュエータを制御する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項６】
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。
【請求項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、
所定波長帯域の光を出射する光源と、
前記光源の温度を調節する温調素子と、
前記光源の温度を検出する温度センサと、
前記光源から出射された前記光を前記目標領域に向けて投射する投射光学系と、
前記目標領域から反射された反射光を透過させるためのフィルタと、
前記フィルタを透過した前記反射光を受光して信号を出力する受光素子と、
前記反射光に対する前記フィルタの傾き角を変化させるアクチュエータと、
前記温調素子により設定可能な前記光源の温度範囲内で、前記受光素子の受光量が最大となるよう前記温調素子および前記アクチュエータを制御する制御部と、を備える、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報取得装置において、
前記制御部は、前記温度センサによって検出される前記温度と当該温度において最大透過率を与える前記フィルタの前記傾き角とに対応づけて前記最大透過率に関する情報が記載されたテーブルを備え、当該テーブルに基づいて前記温調素子および前記アクチュエータを制御する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報取得装置において、
前記制御部は、雰囲気温度に基づいて前記テーブルの参照範囲を決定し、当該参照範囲内で前記最大透過率が最大となる前記温度と前記傾き角を前記テーブルから取得し、前記温度センサによって検出される前記温度および前記フィルタの傾き角が、前記テーブルから取得した前記温度と前記傾き角となるよう前記温調素子および前記アクチュエータを制御する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項４】
請求項３に記載の情報取得装置において、
前記制御部は、前記フィルタの前記傾き角が前記テーブルから取得した前記傾き角となるよう制御した後、前記フィルタの透過率が最も大きくなるよう前記フィルタの前記傾き角を微調整する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の情報取得装置において、
前記制御部は、前記温調素子によって、前記温度センサによって検出される前記温度を前記テーブルから取得した前記温度とすることができないとき、前記テーブルの参照範囲を再決定し、再決定後の参照範囲に基づいて前記温調素子および前記アクチュエータを制御する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項６】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１１７８４９（Ｐ２０１１−１１７８４９Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７５９２１（Ｐ２００９−２７５９２１）
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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