物体検出装置および情報取得装置
【課題】透過率の再現性が高い分光素子を用いながら、適正にレーザ光源の光量制御が可能な情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供する。
【解決手段】情報取得装置１は、発光装置１０と、受光装置２０と、を備える。発光装置１０は、レーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、リーケージミラー１３０と、リーケージミラー１３０によって反射されたレーザ光をドットパターンを有するレーザ光に変換するＤＯＥ１４０と、リーケージミラー１３０を透過したレーザ光を受光して受光量に応じた検出信号を出力するＦＭＤ１６０と、リーケージミラー１３０とＦＭＤ１６０との間に配置され、リーケージミラー１３０を透過したレーザ光の光量を減衰させるフィルタ１５０と、ＦＭＤ１６０の検出信号に基づいて、レーザ光源１１０の発光量を制御するＡＰＣ制御部２１ｂと、を有する。
【解決手段】情報取得装置１は、発光装置１０と、受光装置２０と、を備える。発光装置１０は、レーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、リーケージミラー１３０と、リーケージミラー１３０によって反射されたレーザ光をドットパターンを有するレーザ光に変換するＤＯＥ１４０と、リーケージミラー１３０を透過したレーザ光を受光して受光量に応じた検出信号を出力するＦＭＤ１６０と、リーケージミラー１３０とＦＭＤ１６０との間に配置され、リーケージミラー１３０を透過したレーザ光の光量を減衰させるフィルタ１５０と、ＦＭＤ１６０の検出信号に基づいて、レーザ光源１１０の発光量を制御するＡＰＣ制御部２１ｂと、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域に光を投射したときの反射光の状態に基づいて目標領域内の物体を検出する物体検出装置および当該物体検出装置に用いて好適な情報取得装置に関する。
【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。いわゆる距離画像センサを用いた物体検出装置では、２次元平面上の平面的な画像のみならず、検出対象物体の奥行き方向の形状や動きを検出することができる。かかる物体検出装置では、レーザ光源やＬＥＤ（Light Emitting Diode）から、予め決められた波長帯域の光が目標領域に投射され、その反射光がＣＭＯＳイメージセンサ等の受光素子により受光される。距離画像センサとして、種々のタイプのものが知られている。
【０００３】
所定のドットパターンを持つレーザ光を目標領域に照射するタイプの距離画像センサでは、ドットパターンを持つレーザ光の目標領域からの反射光が受光素子によって受光される。そして、ドットの受光素子上の受光位置に基づいて、三角測量法を用いて、検出対象物体の各部（検出対象物体上の各ドットの照射位置）までの距離が検出される（たとえば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成の物体検出装置では、ドットパターンのレーザ光を投射するための光学系として、レーザ光源と、コリメータレンズと、回折光学素子が用いられる。レーザ光源は、発熱や経年劣化により、出射光量が変化するため、レーザ光の出力をモニタし、所望の光出力レベルが得られるようにＡＰＣ（Auto Power Control）制御を行う必要がある。
【０００６】
ＡＰＣ制御を行う手法として、レーザ光の出射方向に分光素子を設け、レーザ光の一部を透過して光検出器に導光する、いわゆるフロントモニタ方式の構成が用いられ得る。上記構成の物体検出装置では、遠方の目標領域にドットパターンのレーザ光を投射するために、高出力のレーザ光源が用いられる。この場合、分光素子の透過率が十分に小さくないと、光検出器の検出信号が飽和し、ＡＰＣ制御に悪影響をおよぼす惧れがある。しかし、製造上、透過率が非常に低い分光素子を再現性よく製造するのは困難である。
【０００７】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、透過率の再現性が高い分光素子を用いながら、適正にレーザ光源の光量制御が可能な情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、光を用いて目標領域の情報を取得する情報取得装置に関する。本態様に係る情報取得装置は、目標領域に所定のドットパターンでレーザ光を投射する発光装置と、前記発光装置に対して所定の距離だけ横方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域を撮像する受光装置と、を備える。前記発光装置は、所定の波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリ
メータレンズと、前記コリメータレンズを透過した前記レーザ光を分岐させる分光素子と、前記分光素子によって分光された第１のレーザ光を目標領域において所定のドットパターンを有するレーザ光に変換して前記目標領域に投射する回折光学素子と、前記分光素子によって分光された第２のレーザ光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する光検出器と、前記分光素子と前記光検出器との間に配置され、前記光検出器に到達する前記第２のレーザ光の光量を減衰させる光量調節部材と、前記光検出器の前記検出信号に基づいて、前記レーザ光源の発光量を制御するレーザ制御部と、を有する。
【０００９】
本発明の第２の態様は、物体検出装置に関する。本態様に係る物体検出装置は、上記第１の態様に係る情報取得装置を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、透過率の再現性が高い分光素子を用いながら、適正にレーザ光源の光量制御が可能な情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態により何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る物体検出装置の構成を示す図である。
【図２】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。
【図３】実施の形態に係る目標領域に対するレーザ光の照射状態とイメージセンサ上のレーザ光の受光状態を示す図である。
【図４】実施の形態に係る発光装置の分解斜視図を示す図である。
【図５】実施の形態に係る情報取得装置の組立過程を示す図である。
【図６】実施の形態に係る情報取得装置の組立過程を示す図である。
【図７】実施の形態に係る情報取得装置の構成を示す図である。
【図８】実施の形態に係る情報取得装置のＡＰＣ制御を示すフローチャートである。
【図９】他の変更例の情報取得装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
情報取得装置１は、光学部の構成として、投射光学系１００と受光光学系２００とを備えている。投射光学系１００と受光光学系２００は、Ｘ軸方向に並ぶように、情報取得装置１に配置される。
【００２１】
投射光学系１００は、レーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、リーケージミラー１３０と、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）１４０と、フィルタ１５０と、ＦＭＤ（Front Monitor Diode）１６０とを備えている。また、受光光学系２００は、アパーチャ２１０と、撮像レンズ２２０と、フィルタ２３０と、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０とを備えている。この他、情報取得装置１は、回路部の構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、レーザ駆動回路２２と、ＰＤ信号処理回路２３と、撮像信号処理回路２４と、入出力回路２５と、メモリ２６を備えている。
【００２２】
レーザ光源１１０は、受光光学系２００から離れる方向（Ｘ軸正方向）に波長８３０ｎｍ程度の狭波長帯域のレーザ光を出力する。コリメータレンズ１２０は、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光を平行光から僅かに広がった光（以下、単に「平行光」という）に変換する。
【００２３】
リーケージミラー１３０は、誘電体薄膜の多層膜からなり、反射率が１００％よりも若干低く、透過率が反射率よりも数段小さくなるように膜の層数や膜厚が設計されている。リーケージミラー１３０は、製造工程において反射／透過率の再現性が確保されるよう、ある程度の高さの透過率を有している（たとえば、透過率４％）。リーケージミラー１３０は、コリメータレンズ１２０側から入射されたレーザ光の大部分をＤＯＥ１４０に向かう方向（Ｚ軸方向）に反射し、残りの一部分をＦＭＤ１６０に向かう方向（Ｘ軸方向）に透過する。
【００２４】
ＤＯＥ１４０は、入射面に回折パターンを有する。この回折パターンによる回折作用により、ＤＯＥ１４０に入射したレーザ光は、ドットパターンのレーザ光に変換されて、目標領域に照射される。回折パターンは、たとえば、ステップ型の回折ホログラムが所定のパターンで形成された構造とされる。回折ホログラムは、コリメータレンズ１２０により平行光とされたレーザ光をドットパターンのレーザ光に変換するよう、パターンとピッチが調整されている。
【００２５】
ＤＯＥ１４０は、リーケージミラー１３０から入射されたレーザ光を、放射状に広がる
ドットパターンのレーザ光として、目標領域に照射する。ドットパターンの各ドットの大きさは、ＤＯＥ１４０に入射する際のレーザ光のビームサイズに応じたものとなる。ＤＯＥ１４０にて回折されないレーザ光（０次光）は、ＤＯＥ１４０を透過してそのまま直進する。
【００２６】
フィルタ１５０は、レーザ光源１１０から出射されるレーザ光の波長帯域の光を吸収する素材からなっている。たとえば、フィルタ１５０は、樹脂材料に、シアニン染料、メチン染料等の赤外光を吸収する特性を有した有機染料を混ぜた材料から形成される。フィルタ１５０は、リーケージミラー１３０を透過したレーザ光の光量を１／３程度に減衰させる。
【００２７】
ＦＭＤ１６０は、フィルタ１５０によって減衰されたレーザ光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。ＦＭＤ１６０は、レーザ光源１１０の１％程度の光量を検出可能な範囲に含んでいる。
【００２８】
なお、投射光学系１００と受光光学系２００の詳細な構成は、追って図４、図５を参照して、説明する。
【００２９】
目標領域から反射されたレーザ光は、アパーチャ２１０を介して撮像レンズ２２０に入射する。
【００３０】
アパーチャ２１０は、撮像レンズ２２０のＦナンバーに合うように、外部からの光に絞りを掛ける。撮像レンズ２２０は、アパーチャ２１０を介して入射された光をＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に集光する。フィルタ２３０は、レーザ光源１１０の出射波長（８３０ｎｍ程度）を含む赤外の波長帯域の光を透過し、可視光の波長帯域をカットするＩＲフィルタ（Infrared Filter）である。
【００３１】
ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、撮像レンズ２２０にて集光された光を受光して、画素毎に、受光量に応じた信号（電荷）を撮像信号処理回路２４に出力する。ここで、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、各画素における受光から高レスポンスでその画素の信号（電荷）を撮像信号処理回路２４に出力できるよう、信号の出力速度が高速化されている。
【００３２】
ＣＰＵ２１は、メモリ２６に格納された制御プログラムに従って各部を制御する。かかる制御プログラムによって、ＣＰＵ２１には、レーザ光源１１０を制御するためのレーザ制御部２１ａと、ＦＭＤ１６０から出力された信号量に応じてレーザ光源１１０の光量の自動制御を行う、いわゆるＡＰＣ（Auto Power Control）制御を行うＡＰＣ制御部２１ｂと、３次元距離情報を生成するための距離演算部２１ｃの機能が付与される。
【００３３】
レーザ駆動回路２２は、ＣＰＵ２１からの制御信号に応じてレーザ光源１１０を駆動する。ＰＤ信号処理回路２３は、ＦＭＤ１６０から出力された受光量に応じた電圧信号を増幅およびデジタル化してＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、ＰＤ信号処理回路２３から供給される信号をもとに、ＡＰＣ制御部２１ｂによる処理によって、レーザ光源１１０の光量を増幅もしくは減少させる判断を行う。ＡＰＣ制御部２１ｂにより、レーザ光源１１０の光量を変化させる必要があると判断された場合、レーザ制御部２１ａは、レーザ光源１１０の発光量を変化させる制御信号をレーザ駆動回路２２に送信する。なお、ＡＰＣ制御にかかる処理については、追って、図８を参照して説明する。
【００３４】
撮像信号処理回路２４は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を制御して、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０で生成された各画素の信号（電荷）をライン毎に順次取り込む。そして、取り込んだ信号を順次ＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、撮像信号処理回路２４から
供給される信号（撮像信号）をもとに、情報取得装置１から検出対象物の各部までの距離を、距離演算部２１ｃによる処理によって算出する。入出力回路２５は、情報処理装置２とのデータ通信を制御する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図３（ａ）は、目標領域に対するレーザ光の照射状態を模式的に示す図、図３（ｂ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０におけるレーザ光の受光状態を模式的に示す図である。なお、同図（ｂ）には、便宜上、目標領域に平坦な面（スクリーン）が存在するときの受光状態が示されている。
【００４１】
投射光学系１００からは、ドットパターンを持ったレーザ光（以下、このパターンを持つレーザ光の全体を「ＤＰ光」という）が、目標領域に照射される。同図（ａ）には、ＤＰ光の光束領域が実線の枠によって示されている。ＤＰ光の光束中には、ＤＯＥ１４０による回折作用によってレーザ光の強度が高められたドット領域（以下、単に「ドット」という）が、ＤＯＥ１４０による回折作用によるドットパターンに従って点在している。
【００４２】
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。
【００４３】
目標領域に平坦な面（スクリーン）が存在すると、これにより反射されたＤＰ光の各セグメント領域は、同図（ｂ）のように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上においてマトリックス状に分布する。たとえば、同図（ａ）に示す目標領域上におけるセグメント領域Ｓ０の光は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上では、同図（ｂ）に示すセグメント領域Ｓｐ
に入射する。なお、図３（ｂ）においても、ＤＰ光の光束領域が実線の枠によって示され、便宜上、ＤＰ光の光束が、マトリックス状に並ぶ複数のセグメント領域に区分されている。
【００４４】
上記距離演算部２１ｃでは、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上における各セグメント領域の位置が検出され、検出された各セグメント領域の位置から、三角測量法に基づいて、検出対象物体の各セグメント領域に対応する位置までの距離が検出される。かかる検出手法の詳細は、たとえば、上記非特許文献１（第１９回日本ロボット学会学術講演会（２００１年９月１８−２０日）予稿集、Ｐ１２７９−１２８０）に示されている。
【００４５】
ところで、図２のように、リーケージミラー１３０によりレーザ光源１１０から出射されたレーザ光の一部を透過させてＦＭＤ１６０に導かせると、レ―ザ光源１１０のＣＡＮ内にバックモニタ用の光検出器を配さずとも、ＦＭＤ１６０によりレーザ光源１１０の光量をモニタすることができる。
【００４６】
しかし、リーケージミラー１３０は、製造上、透過率が非常に低いもの（たとえば、透過率略１％）を再現性よく製造するのは困難である。また、レーザ光源１１０は、遠方の目標領域にレーザ光を投射するために、高出力のレーザ光が用いられる。したがって、透過率の再現性が不安定なリーケージミラー１３０のみでＦＭＤ１６０に入射するレーザ光の光量を調整しようとすると、使用されたリーケージミラー１３０の透過率が目標値（たとえば略１％）値よりも高い場合に、ＦＭＤ１６０から出力される検出信号が飽和し、レーザ光源１１０の光量制御を行うことが困難となる。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、透過率の再現性が確保された、透過率がやや高いリーケージミラー１３０を用いながら、リーケージミラー１３０からＦＭＤ１６０に向かう光路中に、レーザ光の光量調節部材として、フィルタ１５０が配置される。
【００４８】
図４は、本実施の形態に係る発光装置１０の構成例を示す分解斜視図である。発光装置１０は、図２中の投射光学系１００が他の部品とともにユニット化された装置である。なお、図４には、図２で示したＸ−Ｙ−Ｚ軸とともに、前後左右上下の方向が示されている。上下方向はＺ軸方向に平行、前後方向はＹ軸方向に平行、左右方向はＸ軸方向に平行である。
【００４９】
図４を参照して、発光装置１０は、上述のレーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、リーケージミラー１３０と、ＤＯＥ１４０と、フィルタ１５０と、ＦＭＤ１６０の他に、レーザホルダ１１１と、レンズホルダ１２１と、ＤＯＥ押さえバネ１４１と、ＦＭＤ回路基板１６１と、温度検出回路基板１６２と、ハウジング１７０と、レンズホルダ押さえバネ１８０を備えている。
【００５０】
図示の如く、レーザ光源１１０は、ベース１１０ａとＣＡＮ１１０ｂとを有する。ベース１１０ａは、正面視において、外周が一部切り欠かれた円形の輪郭を有する。
【００５１】
レーザホルダ１１１は、正面視において正方形の輪郭を有し、中央に円形の開口１１１ａが形成された枠部材からなっている。開口１１１ａは、レーザホルダ１１１を左右方向に貫通しており、径が異なる円柱状の２つの穴が同軸上に並んだ構成となっている。開口１１１ａの右方の穴の径は左方の穴の径よりも大きくなっており、径が変化する境界には、リング状の段差が形成されている。開口１１１ａの右方の穴の径は、レーザ光源１１０のベース１１０ａの径よりも僅かに大きい。レーザ光源１１０のベース１１０ａの左面が開口１１１ａ内の段差に当接するまで、右側からベース１１０ａを開口１１１ａに嵌め込むことにより、レーザ光源１１０がレーザホルダ１１１に対して位置決めされる。この状
態で、ベース１１０ａの外周の切り欠きに接着材が注入され、レーザ光源１１０がレーザホルダ１１１に接着固定される。
【００５２】
レンズホルダ１２１は、正面視において略円形の輪郭を有し、中央に開口１２１ａが形成された枠部材からなっている。開口１２１ａは、レンズホルダ１２１を左右方向に貫通しており、径が異なる円柱状の２つの穴が同軸上に並んだ構成となっている。開口１２１ａの右方の穴の径は左方の穴の径よりも小さくなっており、径が変化する境界には、リング状の段差が形成されている。開口１２１ａの右方の穴の径は、コリメータレンズ１２０の径よりも僅かに小さい。コリメータレンズ１２０の右方が開口１２１ａ内の段差に当接するまで、左側からコリメータレンズ１２０を開口１２１ａに嵌め込むことにより、コリメータレンズ１２０がレンズホルダ１２１に対して位置決めされる。この状態で、コリメータレンズ１２０がレンズホルダ１２１に接着固定される。
【００５３】
レンズホルダ１２１の側面には、それぞれ、コリメータレンズ１２０とレンズホルダ１２１を接着固定する際に接着剤を流入させるための２つの溝が形成されている。
【００５４】
ＤＯＥ押さえバネ１４１の中央には、レーザ光を目標領域に導くための開口１４１ａが形成されている。ＤＯＥ１４０は、ＤＯＥ押さえバネ１４１の下方向から、ＤＯＥ押さえバネ１４１に嵌め込まれ、接着固定される。また、ＤＯＥ押さえバネ１４１は、前後の側面に、ＤＯＥ押さえバネ１４１をハウジング１７０に固定するための鉤部１４１ｂが形成されている。
【００５５】
フィルタ１５０は、一定の厚みの平板形状を有している。フィルタ１５０は、前述のごとく、赤外光を吸収する染料等が含まれた樹脂材からなり、他の光学部材と比べて厚みが薄い形状を有している（たとえば、０．１ｍｍ程度）。
【００５６】
ＦＭＤ回路基板１６１は、ＦＭＤ１６０と、コンデンサ１６１ａを搭載する回路基板である。ＦＭＤ回路基板１６１には、図２で示したＰＤ信号処理回路２３が搭載され、ＦＭＤ１６０から出力された電気信号を増幅する増幅回路およびデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路等が搭載されている。また、ＦＭＤ回路基板１６１には、ＣＰＵ２１等が搭載された後段の回路基板およびレーザ光源１１０と電気的に接続するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１６１ｂが後方から前方に延びるように配されている。コンデンサ１６１ａは、ＦＭＤ回路基板１６１に発生する電気的ノイズを低減させる。温度検出回路基板１６２は、サーミスタを備え、レーザ光源１１０の温度を検出する。
【００５７】
ハウジング１７０は、上面視において長方形の輪郭の、有底の枠部材からなっている。ハウジング１７０は、Ｘ−Ｚ平面に平行な面に対して前後方向に対称な形状となっている。
【００５８】
ハウジング１７０の内部左側の側面には、Ｘ−Ｚ平面の面内方向に４５°傾いた２つのミラー装着部１７０ａが前後方向に並んで形成されている。また、ミラー装着部１７０ａの左方には、ＦＭＤ回路基板１６１を装着するための溝１７０ｂとＦＭＤ装着部１７０ｃが形成されている。さらに、ＦＭＤ装着部１７０ｃの左方には、フィルタ１５０を装着するためのフィルタ装着部１７０ｄが形成されている。
【００５９】
また、ハウジング１７０の右方の側面には、Ｕ字型の開口１７０ｅが形成されている。開口１７０ｅの前後方向の幅は、レーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂの径よりも大きい。
【００６０】
また、ハウジング１７０の前後方向にならぶ２つの内側面の下端には、互いに向き合う一対の傾斜面１７０ｆが形成されている。２つの傾斜面１７０ｆは、それぞれ、Ｘ−Ｙ平
面に平行な面に対して下方向に同じ角度だけ傾いている。２つの傾斜面１７０ｆにレンズホルダ１２１を載せると、レンズホルダ１２１は、Ｙ軸方向（前後方向）において、変位が規制される。
【００６１】
ハウジング１７０の側面には、ＤＯＥ押さえバネ１４１の鉤部１４１ｂを装着するための穴１７０ｇと、後述するレンズホルダ押さえバネ１８０の鉤部１８０ｂを装着するための穴１７０ｈが形成されている。さらに、ハウジング１７０の中央付近の底面には、ハウジング１７０を後述するベースプレート３００に固定するためのネジ穴１７０ｉが形成されている。
【００６２】
レンズホルダ押さえバネ１８０は、バネ性のある板ばねであり、中央に、一段低い段部１８０ａを有する。レンズホルダ押さえバネ１８０は、前後方向に対称な形状を有する。レンズホルダ押さえバネ１８０には、レンズホルダ押さえバネ１８０をハウジング１７０に上部から固定するための２つの鉤部１８０ｂが形成されている。
【００６３】
発光装置１０の組立時には、まず、図４において、リーケージミラー１３０が、ハウジング１７０内のミラー装着部１７０ａに装着される。これにより、リーケージミラー１３０が、Ｘ−Ｙ平面に対してＸ−Ｚ平面の面内方向に４５度の傾きを持つように、ハウジング１７０内に設置される。
【００６４】
次に、コリメータレンズ１２０が装着されたレンズホルダ１２１が、一対の傾斜面１７０ｆ上に載せられ、ハウジング１７０の内部に収容される。
【００６５】
そして、レンズホルダ押さえバネ１８０の鉤部１８０ｂがハウジング１７０の穴１７０ｇに差し込まれ、レンズホルダ押さえバネ１８０がハウジング１７０の上部に当てられる。このとき、レンズホルダ１２１の上部水平面が、レンズホルダ押さえバネ１８０の段部１８０ａによって、下方向に押し付けられる。これにより、レンズホルダ１２１は、レンズホルダ押さえバネ１８０の付勢によって、ハウジング１７０の傾斜面１７０ｆに押し付けられ、Ｙ軸方向（前後方向）、Ｚ軸方向（上下方向）に動かないように仮固定される。
【００６６】
こうしてレンズホルダ１２１がハウジング１７０に仮固定されると、レンズホルダ１２１と、ハウジング１７０の内側面の間には、レンズホルダ１２１がＸ軸方向（左右方向）に移動可能なように、所定の隙間が存在する。
【００６７】
次に、レーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂがハウジング１７０のＵ字型の開口１７０ｅに挿入されるよう、レーザホルダ１１１の後面がハウジング１７０の外側面に当てられる。レーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂとハウジング１７０の開口１７０ｅとの間には、レーザ光源１１０がＹＺ軸方向（上下左右方向）に移動可能なように、所定の隙間が存在する。
【００６８】
この状態で、調整用治具により、レーザホルダ１１１をハウジング１７０に押し付けつつ、レーザ光源１１０がＹＺ軸方向（上下左右方向）に変位され、ＹＺ軸方向（上下左右方向）の位置調整が行われる。これにより、レーザ光源１１０の光軸とコリメータレンズ１２０の光軸が整合する。また、レンズホルダ１２１のＸ軸方向（左右方向）の位置調整が行われる。これにより、コリメータレンズ１２０の焦点位置がレーザ光源１１０の発光点に対して適正に位置付けられる。
【００６９】
以上の位置調整によって、目標領域において所望のドットパターンが得られるようになる。
【００７０】
こうして位置調整がなされた後、レーザホルダ１１１の前後の２つの側面とハウジング１７０の側面との境界に、前後均等にＵＶ接着剤が添着される。ＵＶ接着剤が添着された後、再度、レーザ光の光軸のずれが確認され、問題なければ、ＵＶ接着剤に紫外線が照射されて、レーザホルダ１１１がハウジング１７０に接着固定される。なお、レーザ光の光軸のずれの確認において問題があった場合には、再度、レーザホルダ１１１が微調整された後に、ＵＶ接着剤に紫外線が照射され、レーザホルダ１１１がハウジング１７０に接着固定される。
【００７１】
さらに、レンズホルダ１２１とハウジング１７０内部の傾斜面１７０ｆとが互いに当接する位置に、前後均等にＵＶ接着剤が添着される。ＵＶ接着剤が添着された後、再度、レーザ光源１１０とコリメータレンズ１２０の位置関係が確認され、問題なければ、ＵＶ接着剤に紫外線が照射されて、レンズホルダ１２１がハウジング１７０に接着固定される。なお、レーザ光源１１０とコリメータレンズ１２０の位置関係の確認において問題があった場合には、再度、レンズホルダ１２１が微調整された後に、ＵＶ接着剤に紫外線が照射され、レンズホルダ１２１がハウジング１７０に接着固定される。
【００７２】
こうして、ハウジング１７０に対するレーザ光源１１０とコリメータレンズ１２０の設置が完了した後、ＤＯＥ１４０が装着されたＤＯＥ押さえバネ１４１の鉤部１４１ｂがハウジング１７０の穴１７０ｇに嵌め込まれ、ＤＯＥ押さえバネ１４１がハウジング１７０に固着される。
【００７３】
しかる後、ハウジング１７０のフィルタ装着部１７０ｄに、フィルタ１５０が取り付けられ、接着固定される。そして、ハウジング１７０の溝１７０ｂに、上方からＦＭＤ回路基板１６１が差し込まれる。このとき、ＦＭＤ１６０とコンデンサ１６１ａが装着されたＦＭＤ回路基板１６１が、ＦＭＤ回路基板１６１の上端をＦＭＤ装着部１７０ｃの上端に揃えるようにして、ＦＭＤ装着部１７０ｃに位置づけられる。このようにＦＭＤ回路基板１６１が位置づけられると、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光の一部は、ミラー装着部１７０ａに装着されたリーケージミラー１３０を透過し、ＦＭＤ１６０に入射する。この状態で、ＦＭＤ１６０から正常に検出信号が出力されるかが確認され、問題なければ、ＦＭＤ回路基板１６１がＦＭＤ装着部１７０ｃに接着固定される。ＦＭＤ１６０から正常に検出信号が出力されない場合、正常に検出信号が出力されるまで、ＦＭＤ回路基板１６１の位置が調整される。これにより、ＦＭＤ１６０が適正に位置づけられ、ＦＭＤ１６０の受光面がレーザ光源１１０の光軸に対して垂直になるように、ＦＭＤ１６０がハウジング１７０に装着される。さらに、ＦＰＣ１６１ｂの、ＦＭＤ回路基板１６１と温度検出回路基板１６２との間の部分が、ハウジング１７０の後側面に接着される。これにより、温度検出回路基板１６２がレーザホルダ１１１の後側面に対向する位置に位置付けられる。こうして、発光装置１０の組み立てが完了する。
【００７４】
本実施の形態では、上記のように、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光の光路が折り曲げられるよう投射光学系１００が構成されているため、Ｚ軸方向において、発光装置１０を薄くすることができる。ここで、レーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂ内にバックモニタ用の光検出器を配する必要がないため、ＣＡＮ１１０ｂの径を小さくすることができ、発光装置１０の薄型化を進めても、この薄型化がＣＡＮ１１０ｂの径によって制限されることがない。
【００７５】
また、リーケージミラー１３０からＦＭＤ１６０に向かう光路中にフィルタ１５０が配されるため、透過率の高いリーケージミラー１３０を用いても、ＦＭＤ１６０の検出信号が飽和することなく、適正にレーザ光源１１０の光量制御を行うことができる。フィルタ１５０は、薄い平板形状を有するため、このようにフィルタ１５０が配されても、ハウジング１７０の大きさに大きな影響を与えない。
【００７６】
図５、図６は、情報取得装置１の組立過程を示す斜視図である。なお、便宜上、受光装置２０の組立過程は図示省略する。受光装置２０は、図２中の受光光学系２００が他の部品とともにユニット化された装置である。アパーチャ２１０と、撮像レンズ２２０と、フィルタ２３０は、レンズホルダ２６０の筒部２６１内に収容されている。また、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、イメージセンサ回路基板２４１を介して、レンズホルダ２６０の下面に装着されている。
【００７７】
図５において、３００は、発光装置１０と受光装置２０を支持するベースプレートである。
【００７８】
ベースプレート３００には、発光装置１０と受光装置２０が配置される。ベースプレート３００は、図示の如く、前後方向（Ｙ軸方向）の幅が狭く、左右方向（Ｘ軸方向）の幅が広い形状を有している。また、ベースプレート３００は、外縁が他の部分と比べ、一段高くなったリブ３００ａを有している。このリブ３００ａにより、ベースプレート３００がＺ軸正負の方向に撓みにくくなる。よって、本実施の形態のように、前後方向の幅が狭いベースプレート３００を用いても、情報取得装置１の検出精度を確保することができる。
【００７９】
ベースプレート３００には、発光装置１０をベースプレート３００に取り付ける際の位置決めとなる開口３０１、３０２が形成されており、また、発光装置１０を取り付けるためのネジ孔（図示せず）が形成されている。
【００８０】
また、ベースプレート３００には、下方（Ｚ軸負方向）からレンズホルダ２６０の筒部２６１を嵌め込むための開口３０３が形成されている。開口３０３は、筒部２６１の外径と同様の形状を有しており、筒部２６１を嵌め込ませることができる寸法を有している。また、ベースプレート３００には、レンズホルダ２６０の位置調整時に仮固定するためのネジ孔３０４ａおよび、接着固定時に接着剤を流し込ませるための４つの孔３０４ｂが形成されている。
【００８１】
発光装置１０と受光装置２０は、それぞれ、発光装置１０の射出瞳と、受光装置の入射瞳がＸ軸方向の直線上に並ぶように配置される必要がある。そのため、ベースプレート３００は、段差３０５を有し、受光装置２０を下方（Ｚ軸負方向）からベースプレート３００に取り付けた際、発光装置１０の射出瞳の位置と受光装置２０の入射瞳の位置が一致するように、ベースプレート３００の右端周辺がレーザ光の投射方向（Ｚ軸正方向）に一段高くなっている。なお、発光装置１０の射出瞳はＤＯＥ１４０の出射面の近傍となり、受光装置２０の入射瞳はアパーチャ２１０の絞りの位置となる。
【００８２】
また、発光装置１０と受光装置２０の設置間隔は、情報取得装置１と目標領域の基準面との距離に応じて、設定される。どの程度離れた目標物を検出対象とするかによって、基準面と情報取得装置１との間の距離が変わる。検出対象の目標物までの距離が近くなるほど、発光装置１０と受光装置２０の設置間隔は狭くなる。逆に、検出対象の目標物までの距離が遠くなるほど、発光装置１０と受光装置２０の設置間隔は広くなる。
【００８３】
このように、ベースプレート３００の大きさは、発光装置１０と受光装置２０の並び方向において広くなる。
【００８４】
情報取得装置１の組立時には、まず、ハウジング１７０の底面がベースプレート３００の開口３０１、３０２の縁に当接するように、上方から、発光装置１０がベースプレート３００に配置される。この状態で、ベースプレート３００に形成されたネジ孔（図示せず
）と、発光装置１０の底面に形成されたネジ穴１７０ｉ（図４参照）が合わされ、これらネジ穴を介して、ハウジング１７０がベースプレート３００に螺着される。
【００８５】
次に、下方から、筒部２６１が開口３０３に嵌め込まれ、レンズホルダ２６０のベースプレート装着部２６２がベースプレート３００に当接するように、受光装置２０が配置される。この状態で、ベースプレート３００に形成されたネジ孔３０４ａと、レンズホルダ２６０に形成されたネジ穴２６２ａが合わされ、これらネジ穴を介して、レンズホルダ２６０がベースプレート３００に螺着される。その後、受光装置２０の角度調整がされた後、孔３０４ｂより接着剤が流入され、受光装置２０は、ベースプレート３００に接着固定される。こうして、図６に示す構成体が組み立てられる。
【００８６】
発光装置１０のＦＰＣ１６１ｂは、一端が温度検出回路基板１６２に接続され、また、一端がＦＭＤ回路基板１６１に接続され、さらに、もう一端が、後段の回路基板５００（図７参照）に接続される。温度検出回路基板１６２は、レーザ光源１１０の近傍に配置される。
【００８７】
受光装置２０のＦＰＣ２４１ｂは、一端がイメージセンサ回路基板２４１に接続され、また、もう一端が、後段の回路基板５００（図７参照）に接続される。回路基板５００には、図２に示すレーザ駆動回路２２、ＣＰＵ２１等の情報取得装置１の回路部が実装されている。その後、ベースプレート３００を外部から保護するカバー部材（図示せず）が装着され、情報取得装置１の組立が完了する。
【００８８】
図７は、本実施の形態に係る情報取得装置１の構成を示す模式図である。図７は、図６に示す情報取得装置１を後側から見た図であり、発光装置１０と受光装置２０の内部が透視された状態となっている。
【００８９】
図７を参照して、前述のごとく、発光装置１０と受光装置２０の設置間隔Ｄａは、ある程度、広くなっている。また、レーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、リーケージミラー１３０がＸ軸方向に並んで配置されているため、ＤＯＥ１４０の発光中心ｐから、レーザ光源１１０までの距離Ｌａと、ＤＯＥ１４０の発光中心ｐからＦＭＤ１６０までの距離Ｌｂは、距離Ｌａの方が大きくなりやすい。したがって、情報取得装置１の小型化のためには、本実施の形態のように、レーザ光源１１０が、受光装置２０に近づく方向に配置されるほうが望ましい。
【００９０】
この場合、ベースプレート３００のＸ軸正方向の大きさは、ＤＯＥ１４０の発光中心ｐからＦＭＤ１６０までの距離Ｌｂによって決定される。したがって、ベースプレート３００をＸ軸方向において、さらに小型化するためには、この距離Ｌｂができるだけ小さいほうが望ましい。
【００９１】
ここで、フィルタ１５０は、赤外光を吸収する染料等が含まれた樹脂材からなり、厚さＤｆの薄い形状である。このため、距離Ｌｂを小さく抑えることができる。かかるフィルタ１５０に代えて、たとえば、ガラス製ＮＤフィルタ（Neutral Density Filter）や、フィルタ１５０と同様の染料が含まれたガラス材等を用いることもできる。しかし、これらは、厚みが、フィルタ１５０と比べ、かなり大きくなるため、これらの部材を用いると、距離Ｌｂが大きくなり、情報取得装置１の大型化につながる。
【００９２】
また、フィルタ１５０は、樹脂材等に染料を混ぜ込むといった簡易な手法により製造することができるため、他のフィルタを用いるよりも、製造コストが安価である。
【００９３】
したがって、本実施の形態のように、樹脂材にレーザ光源１１０の光を吸収する染料等
が混ぜ込まれたフィルタ１５０を用いることで、情報取得装置１の製造コストを抑えつつ、装置の大型化を抑えることができる。
【００９４】
図８は、ＡＰＣ制御の処理を示す図である。図８の処理は、図２のＡＰＣ制御部２１ｂによって行われる。
【００９５】
図８（ａ）参照して、ＡＰＣ制御部２１ｂは、レーザ制御部２１ａによるレーザ発光タイミングにおいて（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ＰＤ信号処理回路２３より出力された受光量に応じたＰＤ信号を取得する（Ｓ１０２）。そして、ＡＰＣ制御部２１ｂは、取得したＰＤ信号の値に基づき、ＦＭＤ１６０の受光量が規定光量の範囲内にあるかを判定する（Ｓ１０３）。なお、規定光量は、レーザ光源１１０の適正発光量の上限値と下限値に対応する２つの閾値により規定され、これら２つの閾値が、あらかじめ、メモリ２６に保持されている。
【００９６】
受光量が規定光量内であれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ＡＰＣ制御部２１ｂは、レーザ光源１１０から適正な発光量のレーザ光が出射されていると判断し、処理をＳ１０７に進める。他方、受光量が規定光量内でない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、ＡＰＣ制御部２１ｂは、レーザ光源１１０からは、適正でない発光量のレーザ光が出射されていると判断し、受光量が規定光量よりも大きいかを判定する（Ｓ１０４）。
【００９７】
受光量が規定光量よりも大きい場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ＡＰＣ制御部２１ｂは、レーザ制御部２１ａにレーザ光源１１０から発光されるレーザ光の発光量を１ステップ減少させるための信号を出力する（Ｓ１０５）。これに応じて、レーザ制御部２１ａは、レーザ光源１１０の発光量を１ステップ減少させる。これにより、レーザ光源１１０からの発光量が１ステップだけ小さくなる。
【００９８】
受光量が規定光量よりも小さい場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、ＡＰＣ制御部２１ｂは、レーザ制御部２１ａにレーザ光源１１０から発光されるレーザ光の発光量を１ステッ上昇させるための信号を出力する（Ｓ１０６）。これに応じて、レーザ制御部２１ａは、レーザ光源１１０の発光量を１ステップ上昇させる。これにより、レーザ光源１１０からの発光量が１ステップだけ大きくなる。
【００９９】
その後、レーザ発光の終了タイミングであるかが判定され（Ｓ１０７）、レーザ発光の終了タイミングでない場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、レーザ光源１１０の発光量の調節処理（Ｓ１０２〜Ｓ１０７）が繰り返される。レーザ発光の終了タイミングに到達すると（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、ＡＰＣ制御部２１ｂは、ＡＰＣ制御の処理を終了し、Ｓ１０１に戻って次の発光タイミングを待つ。
【０１００】
図８（ｂ）は、本実施の形態における時間の経過によるＦＭＤ１６０の検出信号の変化の例を模式的に示す図、図８（ｃ）は、フィルタ１５０を配置しなかった場合の比較例における時間の経過によるＦＭＤ１６０の検出信号の変化の例を模式的に示す図である。図中、横軸は時間の経過、縦軸は、ＦＭＤ１６０の検出信号（ＰＤ信号）の大きさを示している。ステップＳ１０３の規定光量の上限値としてＳ２、下限値としてＳ１が設定されている。また、Ｓｍは、ＦＭＤ１６０が出力できる検出信号の限度値である。
【０１０１】
図８（ｂ）を参照して、時間Ｔ１において、ＰＤ信号が、規定光量の下限値であるＳ１を下回っている。この場合、上記Ｓ１０６の処理により、レーザ光源１１０の発光量が引き上げられ、規定光量の範囲内に位置づけられる。
【０１０２】
時間Ｔ２、４においては、ＰＤ信号が規定光量の範囲内であるため、レーザ光源１１０
の光量制御は行われない。
【０１０３】
時間Ｔ３において、ＰＤ信号が規定光量の上限値であるＳ２を上回っている。この場合、上記Ｓ１０５の処理により、レーザ光源１１０の発光量が引き下げられ、規定光量の範囲内に位置づけられる。
【０１０４】
このようにして、レーザ光源１１０の出射光量は、規定光量の範囲内に保たれる。
【０１０５】
図８（ｃ）を参照して、フィルタ１５０を配置しなかった場合、レーザ光源１１０からのレーザ光が減衰されることなく、大きな光量のレーザ光がＦＭＤ１６０に入射することとなる。この場合、ＦＭＤ１６０からのＰＤ信号が飽和することとなり、時間Ｔ１〜Ｔ４すべての区間において、ＦＭＤ１６０の出力できるＰＤ信号の限度値が出力される。したがって、実際は、図８（ｂ）のようにレーザ光源１１０からの発光量に変化があったとしても、ＦＭＤ１６０から出力されるＰＤ信号からは光量の変化を読み取ることができず、適正にレーザ光源１１０の光量制御を行うことができない。
【０１０６】
このように、本実施の形態では、発光量の大きいレーザ光と、透過率の高いリーケージミラー１３０を用いたとしても、フィルタ１５０によってレーザ光の光量がＦＭＤ１６０の検出可能な範囲にまで減衰されるため、適正にレーザ光源１１０の光量制御を行うことができる。
【０１０７】
以上、本実施の形態によれば、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光の光路が折り曲げられるよう投射光学系１００が構成されているため、目標領域に向かう方向の発光装置１０の高さを低くすることができる。
【０１０８】
また、本実施の形態によれば、リーケージミラー１３０からＦＭＤ１６０に向かう光路中にフィルタ１５０が配されるため、透過率の高いリーケージミラー１３０を用いても、ＦＭＤ１６０の検出信号が飽和することなく、適正にレーザ光源１１０の光量制御を行うことができる。
【０１０９】
さらに、本実施の形態によれば、光量調節部材として、樹脂材にレーザ光源１１０の光を吸収する染料等が混ぜ込まれたフィルタ１５０が用いられるため、情報取得装置１の製造コストを抑えつつ、装置の大型化を抑えることができる。
【０１１０】
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。
【０１１１】
たとえば、上記実施の形態では、フィルタ１５０がリーケージミラー１３０とＦＭＤ１６０の間に、コリメータレンズ１２０の光軸に対して垂直となるように配置されたが、図９（ａ）に示すように、リーケージミラー１３０の背面にフィルタ１５０を装着し、フィルタ１５０とリーケージミラー１３０とが一体化されてもよい。また、この構成において、リーケージミラー１３０とフィルタ１５０が傾いて設置されることによってできる背部のスペースに、ＦＭＤ１６０が配置されてもよい。この場合、ＤＯＥ１４０の発光中心ｐからＦＭＤ１６０までの距離Ｌｂ’は、上記実施の形態と比べ、小さいものとなる。したがって、発光装置１０および情報取得装置１をＸ軸方向においてさらに小型化することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態では、染料が混ぜ込まれたフィルタ１５０が用いられるため、光の入射角が変わってもフィルタ１５０のフィルタ特性は略変わらない。よって、図９（ａ）のように、フィルタ１５０は、レーザ光源１１０の光軸に対して傾くように配置されても
、フィルタ１５０によるレーザ光の減衰は、適正に行われ得る。
【０１１３】
また、上記実施の形態では、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光の光路が折り曲げられるようにして発光装置１０が構成されたが、図９（ｂ）に示すように、レーザ光源１１０からＤＯＥ１４０までの光学素子が投射方向（Ｚ軸方向）に並ぶように構成されてもよい。この場合、分光素子１９０は、透過率が高いものが用いられる。ただし、本発明は、上記実施の形態のように、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光の光路を折り曲げることにより、投射光学系１００の高さを抑える構成に用いて好ましいものである。すなわち、この構成では、高さ方向の薄型化が進むと、レーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂ内にバックモニタ用の光検出器を配せなくなる。本発明は、レーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分光させる構成であるため、このようにレーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂ内にバックモニタ用の光検出器を配せないような光学系において、より効果を発揮するものである。
【０１１４】
また、上記実施の形態では、分光素子として、リーケージミラー１３０が用いられたが、偏光方向により分光する偏光ビームスプリッタや回折現象で分光する回折格子、回折光学素子等が用いられてもよい。これらの分光素子を用いる場合、ＦＭＤ１６０に入射する光量が大きくなりやすいが、フィルタ１５０による遮光量を調節することで、ＦＭＤ１６０の検出信号が飽和することなく、適正にレーザ光源の光量制御を行うことができる。
【０１１５】
また、上記実施の形態では、光量調節部材として、赤外光を吸収する染料がフィルタ１５０に混ぜ込まれたが、レーザ光源１１０の光量を減衰できれば、どのような波長帯域の光を吸収する材料が混ぜ込まれてもよいし、また、複数種類の材料が混ぜ込まれてもよい。
【０１１６】
また、フィルタ１５０に代えて、バンドパスフィルタ等の光干渉型のフィルタが用いられてもよい。この場合、フィルタ１５０を用いる場合に比べて、発光装置１０および情報取得装置１が、Ｘ軸方向においてやや大きくなる。
【０１１７】
また、フィルタ１５０の設置位置、設置角度は、リーケージミラー１３０とＦＭＤ１６０の間であれば、上記実施の形態および変更例の設置位置、設置角度のほか、どのような位置、角度で配置されてもよい。
【０１１８】
また、上記実施の形態では、フィルタ１５０は、樹脂材が用いられ、平板状に形成されたが、どのような材料が用いられ、また、どのような形状であってもよい。
【０１１９】
さらに、上記実施の形態では、ベースプレート３００に段差３０５が形成されたが、段差が形成されてなくてもよい。また、受光装置２０は、ベースプレート３００の背面に取り付けられたが、発光装置１０と同様に、ベースプレート３００の上面に設置されてもよい。
【０１２０】
また、上記実施の形態では、受光素子として、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を用いたが、これに替えて、ＣＣＤイメージセンサを用いることもできる。さらに、投射光学系１００および受光光学系２００の構成も、適宜変更可能である。また、情報取得装置１と情報処理装置２は一体化されてもよいし、情報取得装置１と情報処理装置２がテレビやゲーム機、パーソナルコンピュータと一体化されてもよい。
【０１２１】
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】
【０１２２】
１ … 情報取得装置
１０ … 発光装置
２０ … 受光装置
２１ａ … レーザ制御部
２１ｂ … ＡＰＣ制御部（レーザ制御部）
１１０ … レーザ光源
１２０ … コリメータレンズ
１３０ … リーケージミラー（分光素子）
１４０ … ＤＯＥ（回折光学素子）
１５０ … フィルタ（光量調節部材、光吸収板）
１６０ … ＦＭＤ（光検出器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域に光を投射したときの反射光の状態に基づいて目標領域内の物体を検出する物体検出装置および当該物体検出装置に用いて好適な情報取得装置に関する。
【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。いわゆる距離画像センサを用いた物体検出装置では、２次元平面上の平面的な画像のみならず、検出対象物体の奥行き方向の形状や動きを検出することができる。かかる物体検出装置では、レーザ光源やＬＥＤ（Light Emitting Diode）から、予め決められた波長帯域の光が目標領域に投射され、その反射光がＣＭＯＳイメージセンサ等の受光素子により受光される。距離画像センサとして、種々のタイプのものが知られている。
【０００３】
所定のドットパターンを持つレーザ光を目標領域に照射するタイプの距離画像センサでは、ドットパターンを持つレーザ光の目標領域からの反射光が受光素子によって受光される。そして、ドットの受光素子上の受光位置に基づいて、三角測量法を用いて、検出対象物体の各部（検出対象物体上の各ドットの照射位置）までの距離が検出される（たとえば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成の物体検出装置では、ドットパターンのレーザ光を投射するための光学系として、レーザ光源と、コリメータレンズと、回折光学素子が用いられる。レーザ光源は、発熱や経年劣化により、出射光量が変化するため、レーザ光の出力をモニタし、所望の光出力レベルが得られるようにＡＰＣ（Auto Power Control）制御を行う必要がある。
【０００６】
ＡＰＣ制御を行う手法として、レーザ光の出射方向に分光素子を設け、レーザ光の一部を透過して光検出器に導光する、いわゆるフロントモニタ方式の構成が用いられ得る。上記構成の物体検出装置では、遠方の目標領域にドットパターンのレーザ光を投射するために、高出力のレーザ光源が用いられる。この場合、分光素子の透過率が十分に小さくないと、光検出器の検出信号が飽和し、ＡＰＣ制御に悪影響をおよぼす惧れがある。しかし、製造上、透過率が非常に低い分光素子を再現性よく製造するのは困難である。
【０００７】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、透過率の再現性が高い分光素子を用いながら、適正にレーザ光源の光量制御が可能な情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、光を用いて目標領域の情報を取得する情報取得装置に関する。本態様に係る情報取得装置は、目標領域に所定のドットパターンでレーザ光を投射する発光装置と、前記発光装置に対して所定の距離だけ横方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域を撮像する受光装置と、を備える。前記発光装置は、所定の波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリ
メータレンズと、前記コリメータレンズを透過した前記レーザ光を分岐させる分光素子と、前記分光素子によって分光された第１のレーザ光を目標領域において所定のドットパターンを有するレーザ光に変換して前記目標領域に投射する回折光学素子と、前記分光素子によって分光された第２のレーザ光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する光検出器と、前記分光素子と前記光検出器との間に配置され、前記光検出器に到達する前記第２のレーザ光の光量を減衰させる光量調節部材と、前記光検出器の前記検出信号に基づいて、前記レーザ光源の発光量を制御するレーザ制御部と、を有する。
【０００９】
本発明の第２の態様は、物体検出装置に関する。本態様に係る物体検出装置は、上記第１の態様に係る情報取得装置を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、透過率の再現性が高い分光素子を用いながら、適正にレーザ光源の光量制御が可能な情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態により何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る物体検出装置の構成を示す図である。
【図２】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。
【図３】実施の形態に係る目標領域に対するレーザ光の照射状態とイメージセンサ上のレーザ光の受光状態を示す図である。
【図４】実施の形態に係る発光装置の分解斜視図を示す図である。
【図５】実施の形態に係る情報取得装置の組立過程を示す図である。
【図６】実施の形態に係る情報取得装置の組立過程を示す図である。
【図７】実施の形態に係る情報取得装置の構成を示す図である。
【図８】実施の形態に係る情報取得装置のＡＰＣ制御を示すフローチャートである。
【図９】他の変更例の情報取得装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
情報取得装置１は、光学部の構成として、投射光学系１００と受光光学系２００とを備えている。投射光学系１００と受光光学系２００は、Ｘ軸方向に並ぶように、情報取得装置１に配置される。
【００２１】
投射光学系１００は、レーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、リーケージミラー１３０と、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）１４０と、フィルタ１５０と、ＦＭＤ（Front Monitor Diode）１６０とを備えている。また、受光光学系２００は、アパーチャ２１０と、撮像レンズ２２０と、フィルタ２３０と、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０とを備えている。この他、情報取得装置１は、回路部の構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、レーザ駆動回路２２と、ＰＤ信号処理回路２３と、撮像信号処理回路２４と、入出力回路２５と、メモリ２６を備えている。
【００２２】
レーザ光源１１０は、受光光学系２００から離れる方向（Ｘ軸正方向）に波長８３０ｎｍ程度の狭波長帯域のレーザ光を出力する。コリメータレンズ１２０は、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光を平行光から僅かに広がった光（以下、単に「平行光」という）に変換する。
【００２３】
リーケージミラー１３０は、誘電体薄膜の多層膜からなり、反射率が１００％よりも若干低く、透過率が反射率よりも数段小さくなるように膜の層数や膜厚が設計されている。リーケージミラー１３０は、製造工程において反射／透過率の再現性が確保されるよう、ある程度の高さの透過率を有している（たとえば、透過率４％）。リーケージミラー１３０は、コリメータレンズ１２０側から入射されたレーザ光の大部分をＤＯＥ１４０に向かう方向（Ｚ軸方向）に反射し、残りの一部分をＦＭＤ１６０に向かう方向（Ｘ軸方向）に透過する。
【００２４】
ＤＯＥ１４０は、入射面に回折パターンを有する。この回折パターンによる回折作用により、ＤＯＥ１４０に入射したレーザ光は、ドットパターンのレーザ光に変換されて、目標領域に照射される。回折パターンは、たとえば、ステップ型の回折ホログラムが所定のパターンで形成された構造とされる。回折ホログラムは、コリメータレンズ１２０により平行光とされたレーザ光をドットパターンのレーザ光に変換するよう、パターンとピッチが調整されている。
【００２５】
ＤＯＥ１４０は、リーケージミラー１３０から入射されたレーザ光を、放射状に広がる
ドットパターンのレーザ光として、目標領域に照射する。ドットパターンの各ドットの大きさは、ＤＯＥ１４０に入射する際のレーザ光のビームサイズに応じたものとなる。ＤＯＥ１４０にて回折されないレーザ光（０次光）は、ＤＯＥ１４０を透過してそのまま直進する。
【００２６】
フィルタ１５０は、レーザ光源１１０から出射されるレーザ光の波長帯域の光を吸収する素材からなっている。たとえば、フィルタ１５０は、樹脂材料に、シアニン染料、メチン染料等の赤外光を吸収する特性を有した有機染料を混ぜた材料から形成される。フィルタ１５０は、リーケージミラー１３０を透過したレーザ光の光量を１／３程度に減衰させる。
【００２７】
ＦＭＤ１６０は、フィルタ１５０によって減衰されたレーザ光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。ＦＭＤ１６０は、レーザ光源１１０の１％程度の光量を検出可能な範囲に含んでいる。
【００２８】
なお、投射光学系１００と受光光学系２００の詳細な構成は、追って図４、図５を参照して、説明する。
【００２９】
目標領域から反射されたレーザ光は、アパーチャ２１０を介して撮像レンズ２２０に入射する。
【００３０】
アパーチャ２１０は、撮像レンズ２２０のＦナンバーに合うように、外部からの光に絞りを掛ける。撮像レンズ２２０は、アパーチャ２１０を介して入射された光をＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に集光する。フィルタ２３０は、レーザ光源１１０の出射波長（８３０ｎｍ程度）を含む赤外の波長帯域の光を透過し、可視光の波長帯域をカットするＩＲフィルタ（Infrared Filter）である。
【００３１】
ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、撮像レンズ２２０にて集光された光を受光して、画素毎に、受光量に応じた信号（電荷）を撮像信号処理回路２４に出力する。ここで、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、各画素における受光から高レスポンスでその画素の信号（電荷）を撮像信号処理回路２４に出力できるよう、信号の出力速度が高速化されている。
【００３２】
ＣＰＵ２１は、メモリ２６に格納された制御プログラムに従って各部を制御する。かかる制御プログラムによって、ＣＰＵ２１には、レーザ光源１１０を制御するためのレーザ制御部２１ａと、ＦＭＤ１６０から出力された信号量に応じてレーザ光源１１０の光量の自動制御を行う、いわゆるＡＰＣ（Auto Power Control）制御を行うＡＰＣ制御部２１ｂと、３次元距離情報を生成するための距離演算部２１ｃの機能が付与される。
【００３３】
レーザ駆動回路２２は、ＣＰＵ２１からの制御信号に応じてレーザ光源１１０を駆動する。ＰＤ信号処理回路２３は、ＦＭＤ１６０から出力された受光量に応じた電圧信号を増幅およびデジタル化してＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、ＰＤ信号処理回路２３から供給される信号をもとに、ＡＰＣ制御部２１ｂによる処理によって、レーザ光源１１０の光量を増幅もしくは減少させる判断を行う。ＡＰＣ制御部２１ｂにより、レーザ光源１１０の光量を変化させる必要があると判断された場合、レーザ制御部２１ａは、レーザ光源１１０の発光量を変化させる制御信号をレーザ駆動回路２２に送信する。なお、ＡＰＣ制御にかかる処理については、追って、図８を参照して説明する。
【００３４】
撮像信号処理回路２４は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を制御して、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０で生成された各画素の信号（電荷）をライン毎に順次取り込む。そして、取り込んだ信号を順次ＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、撮像信号処理回路２４から
供給される信号（撮像信号）をもとに、情報取得装置１から検出対象物の各部までの距離を、距離演算部２１ｃによる処理によって算出する。入出力回路２５は、情報処理装置２とのデータ通信を制御する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図３（ａ）は、目標領域に対するレーザ光の照射状態を模式的に示す図、図３（ｂ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０におけるレーザ光の受光状態を模式的に示す図である。なお、同図（ｂ）には、便宜上、目標領域に平坦な面（スクリーン）が存在するときの受光状態が示されている。
【００４１】
投射光学系１００からは、ドットパターンを持ったレーザ光（以下、このパターンを持つレーザ光の全体を「ＤＰ光」という）が、目標領域に照射される。同図（ａ）には、ＤＰ光の光束領域が実線の枠によって示されている。ＤＰ光の光束中には、ＤＯＥ１４０による回折作用によってレーザ光の強度が高められたドット領域（以下、単に「ドット」という）が、ＤＯＥ１４０による回折作用によるドットパターンに従って点在している。
【００４２】
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。
【００４３】
目標領域に平坦な面（スクリーン）が存在すると、これにより反射されたＤＰ光の各セグメント領域は、同図（ｂ）のように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上においてマトリックス状に分布する。たとえば、同図（ａ）に示す目標領域上におけるセグメント領域Ｓ０の光は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上では、同図（ｂ）に示すセグメント領域Ｓｐ
に入射する。なお、図３（ｂ）においても、ＤＰ光の光束領域が実線の枠によって示され、便宜上、ＤＰ光の光束が、マトリックス状に並ぶ複数のセグメント領域に区分されている。
【００４４】
上記距離演算部２１ｃでは、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上における各セグメント領域の位置が検出され、検出された各セグメント領域の位置から、三角測量法に基づいて、検出対象物体の各セグメント領域に対応する位置までの距離が検出される。かかる検出手法の詳細は、たとえば、上記非特許文献１（第１９回日本ロボット学会学術講演会（２００１年９月１８−２０日）予稿集、Ｐ１２７９−１２８０）に示されている。
【００４５】
ところで、図２のように、リーケージミラー１３０によりレーザ光源１１０から出射されたレーザ光の一部を透過させてＦＭＤ１６０に導かせると、レ―ザ光源１１０のＣＡＮ内にバックモニタ用の光検出器を配さずとも、ＦＭＤ１６０によりレーザ光源１１０の光量をモニタすることができる。
【００４６】
しかし、リーケージミラー１３０は、製造上、透過率が非常に低いもの（たとえば、透過率略１％）を再現性よく製造するのは困難である。また、レーザ光源１１０は、遠方の目標領域にレーザ光を投射するために、高出力のレーザ光が用いられる。したがって、透過率の再現性が不安定なリーケージミラー１３０のみでＦＭＤ１６０に入射するレーザ光の光量を調整しようとすると、使用されたリーケージミラー１３０の透過率が目標値（たとえば略１％）値よりも高い場合に、ＦＭＤ１６０から出力される検出信号が飽和し、レーザ光源１１０の光量制御を行うことが困難となる。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、透過率の再現性が確保された、透過率がやや高いリーケージミラー１３０を用いながら、リーケージミラー１３０からＦＭＤ１６０に向かう光路中に、レーザ光の光量調節部材として、フィルタ１５０が配置される。
【００４８】
図４は、本実施の形態に係る発光装置１０の構成例を示す分解斜視図である。発光装置１０は、図２中の投射光学系１００が他の部品とともにユニット化された装置である。なお、図４には、図２で示したＸ−Ｙ−Ｚ軸とともに、前後左右上下の方向が示されている。上下方向はＺ軸方向に平行、前後方向はＹ軸方向に平行、左右方向はＸ軸方向に平行である。
【００４９】
図４を参照して、発光装置１０は、上述のレーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、リーケージミラー１３０と、ＤＯＥ１４０と、フィルタ１５０と、ＦＭＤ１６０の他に、レーザホルダ１１１と、レンズホルダ１２１と、ＤＯＥ押さえバネ１４１と、ＦＭＤ回路基板１６１と、温度検出回路基板１６２と、ハウジング１７０と、レンズホルダ押さえバネ１８０を備えている。
【００５０】
図示の如く、レーザ光源１１０は、ベース１１０ａとＣＡＮ１１０ｂとを有する。ベース１１０ａは、正面視において、外周が一部切り欠かれた円形の輪郭を有する。
【００５１】
レーザホルダ１１１は、正面視において正方形の輪郭を有し、中央に円形の開口１１１ａが形成された枠部材からなっている。開口１１１ａは、レーザホルダ１１１を左右方向に貫通しており、径が異なる円柱状の２つの穴が同軸上に並んだ構成となっている。開口１１１ａの右方の穴の径は左方の穴の径よりも大きくなっており、径が変化する境界には、リング状の段差が形成されている。開口１１１ａの右方の穴の径は、レーザ光源１１０のベース１１０ａの径よりも僅かに大きい。レーザ光源１１０のベース１１０ａの左面が開口１１１ａ内の段差に当接するまで、右側からベース１１０ａを開口１１１ａに嵌め込むことにより、レーザ光源１１０がレーザホルダ１１１に対して位置決めされる。この状
態で、ベース１１０ａの外周の切り欠きに接着材が注入され、レーザ光源１１０がレーザホルダ１１１に接着固定される。
【００５２】
レンズホルダ１２１は、正面視において略円形の輪郭を有し、中央に開口１２１ａが形成された枠部材からなっている。開口１２１ａは、レンズホルダ１２１を左右方向に貫通しており、径が異なる円柱状の２つの穴が同軸上に並んだ構成となっている。開口１２１ａの右方の穴の径は左方の穴の径よりも小さくなっており、径が変化する境界には、リング状の段差が形成されている。開口１２１ａの右方の穴の径は、コリメータレンズ１２０の径よりも僅かに小さい。コリメータレンズ１２０の右方が開口１２１ａ内の段差に当接するまで、左側からコリメータレンズ１２０を開口１２１ａに嵌め込むことにより、コリメータレンズ１２０がレンズホルダ１２１に対して位置決めされる。この状態で、コリメータレンズ１２０がレンズホルダ１２１に接着固定される。
【００５３】
レンズホルダ１２１の側面には、それぞれ、コリメータレンズ１２０とレンズホルダ１２１を接着固定する際に接着剤を流入させるための２つの溝が形成されている。
【００５４】
ＤＯＥ押さえバネ１４１の中央には、レーザ光を目標領域に導くための開口１４１ａが形成されている。ＤＯＥ１４０は、ＤＯＥ押さえバネ１４１の下方向から、ＤＯＥ押さえバネ１４１に嵌め込まれ、接着固定される。また、ＤＯＥ押さえバネ１４１は、前後の側面に、ＤＯＥ押さえバネ１４１をハウジング１７０に固定するための鉤部１４１ｂが形成されている。
【００５５】
フィルタ１５０は、一定の厚みの平板形状を有している。フィルタ１５０は、前述のごとく、赤外光を吸収する染料等が含まれた樹脂材からなり、他の光学部材と比べて厚みが薄い形状を有している（たとえば、０．１ｍｍ程度）。
【００５６】
ＦＭＤ回路基板１６１は、ＦＭＤ１６０と、コンデンサ１６１ａを搭載する回路基板である。ＦＭＤ回路基板１６１には、図２で示したＰＤ信号処理回路２３が搭載され、ＦＭＤ１６０から出力された電気信号を増幅する増幅回路およびデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路等が搭載されている。また、ＦＭＤ回路基板１６１には、ＣＰＵ２１等が搭載された後段の回路基板およびレーザ光源１１０と電気的に接続するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１６１ｂが後方から前方に延びるように配されている。コンデンサ１６１ａは、ＦＭＤ回路基板１６１に発生する電気的ノイズを低減させる。温度検出回路基板１６２は、サーミスタを備え、レーザ光源１１０の温度を検出する。
【００５７】
ハウジング１７０は、上面視において長方形の輪郭の、有底の枠部材からなっている。ハウジング１７０は、Ｘ−Ｚ平面に平行な面に対して前後方向に対称な形状となっている。
【００５８】
ハウジング１７０の内部左側の側面には、Ｘ−Ｚ平面の面内方向に４５°傾いた２つのミラー装着部１７０ａが前後方向に並んで形成されている。また、ミラー装着部１７０ａの左方には、ＦＭＤ回路基板１６１を装着するための溝１７０ｂとＦＭＤ装着部１７０ｃが形成されている。さらに、ＦＭＤ装着部１７０ｃの左方には、フィルタ１５０を装着するためのフィルタ装着部１７０ｄが形成されている。
【００５９】
また、ハウジング１７０の右方の側面には、Ｕ字型の開口１７０ｅが形成されている。開口１７０ｅの前後方向の幅は、レーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂの径よりも大きい。
【００６０】
また、ハウジング１７０の前後方向にならぶ２つの内側面の下端には、互いに向き合う一対の傾斜面１７０ｆが形成されている。２つの傾斜面１７０ｆは、それぞれ、Ｘ−Ｙ平
面に平行な面に対して下方向に同じ角度だけ傾いている。２つの傾斜面１７０ｆにレンズホルダ１２１を載せると、レンズホルダ１２１は、Ｙ軸方向（前後方向）において、変位が規制される。
【００６１】
ハウジング１７０の側面には、ＤＯＥ押さえバネ１４１の鉤部１４１ｂを装着するための穴１７０ｇと、後述するレンズホルダ押さえバネ１８０の鉤部１８０ｂを装着するための穴１７０ｈが形成されている。さらに、ハウジング１７０の中央付近の底面には、ハウジング１７０を後述するベースプレート３００に固定するためのネジ穴１７０ｉが形成されている。
【００６２】
レンズホルダ押さえバネ１８０は、バネ性のある板ばねであり、中央に、一段低い段部１８０ａを有する。レンズホルダ押さえバネ１８０は、前後方向に対称な形状を有する。レンズホルダ押さえバネ１８０には、レンズホルダ押さえバネ１８０をハウジング１７０に上部から固定するための２つの鉤部１８０ｂが形成されている。
【００６３】
発光装置１０の組立時には、まず、図４において、リーケージミラー１３０が、ハウジング１７０内のミラー装着部１７０ａに装着される。これにより、リーケージミラー１３０が、Ｘ−Ｙ平面に対してＸ−Ｚ平面の面内方向に４５度の傾きを持つように、ハウジング１７０内に設置される。
【００６４】
次に、コリメータレンズ１２０が装着されたレンズホルダ１２１が、一対の傾斜面１７０ｆ上に載せられ、ハウジング１７０の内部に収容される。
【００６５】
そして、レンズホルダ押さえバネ１８０の鉤部１８０ｂがハウジング１７０の穴１７０ｇに差し込まれ、レンズホルダ押さえバネ１８０がハウジング１７０の上部に当てられる。このとき、レンズホルダ１２１の上部水平面が、レンズホルダ押さえバネ１８０の段部１８０ａによって、下方向に押し付けられる。これにより、レンズホルダ１２１は、レンズホルダ押さえバネ１８０の付勢によって、ハウジング１７０の傾斜面１７０ｆに押し付けられ、Ｙ軸方向（前後方向）、Ｚ軸方向（上下方向）に動かないように仮固定される。
【００６６】
こうしてレンズホルダ１２１がハウジング１７０に仮固定されると、レンズホルダ１２１と、ハウジング１７０の内側面の間には、レンズホルダ１２１がＸ軸方向（左右方向）に移動可能なように、所定の隙間が存在する。
【００６７】
次に、レーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂがハウジング１７０のＵ字型の開口１７０ｅに挿入されるよう、レーザホルダ１１１の後面がハウジング１７０の外側面に当てられる。レーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂとハウジング１７０の開口１７０ｅとの間には、レーザ光源１１０がＹＺ軸方向（上下左右方向）に移動可能なように、所定の隙間が存在する。
【００６８】
この状態で、調整用治具により、レーザホルダ１１１をハウジング１７０に押し付けつつ、レーザ光源１１０がＹＺ軸方向（上下左右方向）に変位され、ＹＺ軸方向（上下左右方向）の位置調整が行われる。これにより、レーザ光源１１０の光軸とコリメータレンズ１２０の光軸が整合する。また、レンズホルダ１２１のＸ軸方向（左右方向）の位置調整が行われる。これにより、コリメータレンズ１２０の焦点位置がレーザ光源１１０の発光点に対して適正に位置付けられる。
【００６９】
以上の位置調整によって、目標領域において所望のドットパターンが得られるようになる。
【００７０】
こうして位置調整がなされた後、レーザホルダ１１１の前後の２つの側面とハウジング１７０の側面との境界に、前後均等にＵＶ接着剤が添着される。ＵＶ接着剤が添着された後、再度、レーザ光の光軸のずれが確認され、問題なければ、ＵＶ接着剤に紫外線が照射されて、レーザホルダ１１１がハウジング１７０に接着固定される。なお、レーザ光の光軸のずれの確認において問題があった場合には、再度、レーザホルダ１１１が微調整された後に、ＵＶ接着剤に紫外線が照射され、レーザホルダ１１１がハウジング１７０に接着固定される。
【００７１】
さらに、レンズホルダ１２１とハウジング１７０内部の傾斜面１７０ｆとが互いに当接する位置に、前後均等にＵＶ接着剤が添着される。ＵＶ接着剤が添着された後、再度、レーザ光源１１０とコリメータレンズ１２０の位置関係が確認され、問題なければ、ＵＶ接着剤に紫外線が照射されて、レンズホルダ１２１がハウジング１７０に接着固定される。なお、レーザ光源１１０とコリメータレンズ１２０の位置関係の確認において問題があった場合には、再度、レンズホルダ１２１が微調整された後に、ＵＶ接着剤に紫外線が照射され、レンズホルダ１２１がハウジング１７０に接着固定される。
【００７２】
こうして、ハウジング１７０に対するレーザ光源１１０とコリメータレンズ１２０の設置が完了した後、ＤＯＥ１４０が装着されたＤＯＥ押さえバネ１４１の鉤部１４１ｂがハウジング１７０の穴１７０ｇに嵌め込まれ、ＤＯＥ押さえバネ１４１がハウジング１７０に固着される。
【００７３】
しかる後、ハウジング１７０のフィルタ装着部１７０ｄに、フィルタ１５０が取り付けられ、接着固定される。そして、ハウジング１７０の溝１７０ｂに、上方からＦＭＤ回路基板１６１が差し込まれる。このとき、ＦＭＤ１６０とコンデンサ１６１ａが装着されたＦＭＤ回路基板１６１が、ＦＭＤ回路基板１６１の上端をＦＭＤ装着部１７０ｃの上端に揃えるようにして、ＦＭＤ装着部１７０ｃに位置づけられる。このようにＦＭＤ回路基板１６１が位置づけられると、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光の一部は、ミラー装着部１７０ａに装着されたリーケージミラー１３０を透過し、ＦＭＤ１６０に入射する。この状態で、ＦＭＤ１６０から正常に検出信号が出力されるかが確認され、問題なければ、ＦＭＤ回路基板１６１がＦＭＤ装着部１７０ｃに接着固定される。ＦＭＤ１６０から正常に検出信号が出力されない場合、正常に検出信号が出力されるまで、ＦＭＤ回路基板１６１の位置が調整される。これにより、ＦＭＤ１６０が適正に位置づけられ、ＦＭＤ１６０の受光面がレーザ光源１１０の光軸に対して垂直になるように、ＦＭＤ１６０がハウジング１７０に装着される。さらに、ＦＰＣ１６１ｂの、ＦＭＤ回路基板１６１と温度検出回路基板１６２との間の部分が、ハウジング１７０の後側面に接着される。これにより、温度検出回路基板１６２がレーザホルダ１１１の後側面に対向する位置に位置付けられる。こうして、発光装置１０の組み立てが完了する。
【００７４】
本実施の形態では、上記のように、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光の光路が折り曲げられるよう投射光学系１００が構成されているため、Ｚ軸方向において、発光装置１０を薄くすることができる。ここで、レーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂ内にバックモニタ用の光検出器を配する必要がないため、ＣＡＮ１１０ｂの径を小さくすることができ、発光装置１０の薄型化を進めても、この薄型化がＣＡＮ１１０ｂの径によって制限されることがない。
【００７５】
また、リーケージミラー１３０からＦＭＤ１６０に向かう光路中にフィルタ１５０が配されるため、透過率の高いリーケージミラー１３０を用いても、ＦＭＤ１６０の検出信号が飽和することなく、適正にレーザ光源１１０の光量制御を行うことができる。フィルタ１５０は、薄い平板形状を有するため、このようにフィルタ１５０が配されても、ハウジング１７０の大きさに大きな影響を与えない。
【００７６】
図５、図６は、情報取得装置１の組立過程を示す斜視図である。なお、便宜上、受光装置２０の組立過程は図示省略する。受光装置２０は、図２中の受光光学系２００が他の部品とともにユニット化された装置である。アパーチャ２１０と、撮像レンズ２２０と、フィルタ２３０は、レンズホルダ２６０の筒部２６１内に収容されている。また、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、イメージセンサ回路基板２４１を介して、レンズホルダ２６０の下面に装着されている。
【００７７】
図５において、３００は、発光装置１０と受光装置２０を支持するベースプレートである。
【００７８】
ベースプレート３００には、発光装置１０と受光装置２０が配置される。ベースプレート３００は、図示の如く、前後方向（Ｙ軸方向）の幅が狭く、左右方向（Ｘ軸方向）の幅が広い形状を有している。また、ベースプレート３００は、外縁が他の部分と比べ、一段高くなったリブ３００ａを有している。このリブ３００ａにより、ベースプレート３００がＺ軸正負の方向に撓みにくくなる。よって、本実施の形態のように、前後方向の幅が狭いベースプレート３００を用いても、情報取得装置１の検出精度を確保することができる。
【００７９】
ベースプレート３００には、発光装置１０をベースプレート３００に取り付ける際の位置決めとなる開口３０１、３０２が形成されており、また、発光装置１０を取り付けるためのネジ孔（図示せず）が形成されている。
【００８０】
また、ベースプレート３００には、下方（Ｚ軸負方向）からレンズホルダ２６０の筒部２６１を嵌め込むための開口３０３が形成されている。開口３０３は、筒部２６１の外径と同様の形状を有しており、筒部２６１を嵌め込ませることができる寸法を有している。また、ベースプレート３００には、レンズホルダ２６０の位置調整時に仮固定するためのネジ孔３０４ａおよび、接着固定時に接着剤を流し込ませるための４つの孔３０４ｂが形成されている。
【００８１】
発光装置１０と受光装置２０は、それぞれ、発光装置１０の射出瞳と、受光装置の入射瞳がＸ軸方向の直線上に並ぶように配置される必要がある。そのため、ベースプレート３００は、段差３０５を有し、受光装置２０を下方（Ｚ軸負方向）からベースプレート３００に取り付けた際、発光装置１０の射出瞳の位置と受光装置２０の入射瞳の位置が一致するように、ベースプレート３００の右端周辺がレーザ光の投射方向（Ｚ軸正方向）に一段高くなっている。なお、発光装置１０の射出瞳はＤＯＥ１４０の出射面の近傍となり、受光装置２０の入射瞳はアパーチャ２１０の絞りの位置となる。
【００８２】
また、発光装置１０と受光装置２０の設置間隔は、情報取得装置１と目標領域の基準面との距離に応じて、設定される。どの程度離れた目標物を検出対象とするかによって、基準面と情報取得装置１との間の距離が変わる。検出対象の目標物までの距離が近くなるほど、発光装置１０と受光装置２０の設置間隔は狭くなる。逆に、検出対象の目標物までの距離が遠くなるほど、発光装置１０と受光装置２０の設置間隔は広くなる。
【００８３】
このように、ベースプレート３００の大きさは、発光装置１０と受光装置２０の並び方向において広くなる。
【００８４】
情報取得装置１の組立時には、まず、ハウジング１７０の底面がベースプレート３００の開口３０１、３０２の縁に当接するように、上方から、発光装置１０がベースプレート３００に配置される。この状態で、ベースプレート３００に形成されたネジ孔（図示せず
）と、発光装置１０の底面に形成されたネジ穴１７０ｉ（図４参照）が合わされ、これらネジ穴を介して、ハウジング１７０がベースプレート３００に螺着される。
【００８５】
次に、下方から、筒部２６１が開口３０３に嵌め込まれ、レンズホルダ２６０のベースプレート装着部２６２がベースプレート３００に当接するように、受光装置２０が配置される。この状態で、ベースプレート３００に形成されたネジ孔３０４ａと、レンズホルダ２６０に形成されたネジ穴２６２ａが合わされ、これらネジ穴を介して、レンズホルダ２６０がベースプレート３００に螺着される。その後、受光装置２０の角度調整がされた後、孔３０４ｂより接着剤が流入され、受光装置２０は、ベースプレート３００に接着固定される。こうして、図６に示す構成体が組み立てられる。
【００８６】
発光装置１０のＦＰＣ１６１ｂは、一端が温度検出回路基板１６２に接続され、また、一端がＦＭＤ回路基板１６１に接続され、さらに、もう一端が、後段の回路基板５００（図７参照）に接続される。温度検出回路基板１６２は、レーザ光源１１０の近傍に配置される。
【００８７】
受光装置２０のＦＰＣ２４１ｂは、一端がイメージセンサ回路基板２４１に接続され、また、もう一端が、後段の回路基板５００（図７参照）に接続される。回路基板５００には、図２に示すレーザ駆動回路２２、ＣＰＵ２１等の情報取得装置１の回路部が実装されている。その後、ベースプレート３００を外部から保護するカバー部材（図示せず）が装着され、情報取得装置１の組立が完了する。
【００８８】
図７は、本実施の形態に係る情報取得装置１の構成を示す模式図である。図７は、図６に示す情報取得装置１を後側から見た図であり、発光装置１０と受光装置２０の内部が透視された状態となっている。
【００８９】
図７を参照して、前述のごとく、発光装置１０と受光装置２０の設置間隔Ｄａは、ある程度、広くなっている。また、レーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、リーケージミラー１３０がＸ軸方向に並んで配置されているため、ＤＯＥ１４０の発光中心ｐから、レーザ光源１１０までの距離Ｌａと、ＤＯＥ１４０の発光中心ｐからＦＭＤ１６０までの距離Ｌｂは、距離Ｌａの方が大きくなりやすい。したがって、情報取得装置１の小型化のためには、本実施の形態のように、レーザ光源１１０が、受光装置２０に近づく方向に配置されるほうが望ましい。
【００９０】
この場合、ベースプレート３００のＸ軸正方向の大きさは、ＤＯＥ１４０の発光中心ｐからＦＭＤ１６０までの距離Ｌｂによって決定される。したがって、ベースプレート３００をＸ軸方向において、さらに小型化するためには、この距離Ｌｂができるだけ小さいほうが望ましい。
【００９１】
ここで、フィルタ１５０は、赤外光を吸収する染料等が含まれた樹脂材からなり、厚さＤｆの薄い形状である。このため、距離Ｌｂを小さく抑えることができる。かかるフィルタ１５０に代えて、たとえば、ガラス製ＮＤフィルタ（Neutral Density Filter）や、フィルタ１５０と同様の染料が含まれたガラス材等を用いることもできる。しかし、これらは、厚みが、フィルタ１５０と比べ、かなり大きくなるため、これらの部材を用いると、距離Ｌｂが大きくなり、情報取得装置１の大型化につながる。
【００９２】
また、フィルタ１５０は、樹脂材等に染料を混ぜ込むといった簡易な手法により製造することができるため、他のフィルタを用いるよりも、製造コストが安価である。
【００９３】
したがって、本実施の形態のように、樹脂材にレーザ光源１１０の光を吸収する染料等
が混ぜ込まれたフィルタ１５０を用いることで、情報取得装置１の製造コストを抑えつつ、装置の大型化を抑えることができる。
【００９４】
図８は、ＡＰＣ制御の処理を示す図である。図８の処理は、図２のＡＰＣ制御部２１ｂによって行われる。
【００９５】
図８（ａ）参照して、ＡＰＣ制御部２１ｂは、レーザ制御部２１ａによるレーザ発光タイミングにおいて（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ＰＤ信号処理回路２３より出力された受光量に応じたＰＤ信号を取得する（Ｓ１０２）。そして、ＡＰＣ制御部２１ｂは、取得したＰＤ信号の値に基づき、ＦＭＤ１６０の受光量が規定光量の範囲内にあるかを判定する（Ｓ１０３）。なお、規定光量は、レーザ光源１１０の適正発光量の上限値と下限値に対応する２つの閾値により規定され、これら２つの閾値が、あらかじめ、メモリ２６に保持されている。
【００９６】
受光量が規定光量内であれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ＡＰＣ制御部２１ｂは、レーザ光源１１０から適正な発光量のレーザ光が出射されていると判断し、処理をＳ１０７に進める。他方、受光量が規定光量内でない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、ＡＰＣ制御部２１ｂは、レーザ光源１１０からは、適正でない発光量のレーザ光が出射されていると判断し、受光量が規定光量よりも大きいかを判定する（Ｓ１０４）。
【００９７】
受光量が規定光量よりも大きい場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ＡＰＣ制御部２１ｂは、レーザ制御部２１ａにレーザ光源１１０から発光されるレーザ光の発光量を１ステップ減少させるための信号を出力する（Ｓ１０５）。これに応じて、レーザ制御部２１ａは、レーザ光源１１０の発光量を１ステップ減少させる。これにより、レーザ光源１１０からの発光量が１ステップだけ小さくなる。
【００９８】
受光量が規定光量よりも小さい場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、ＡＰＣ制御部２１ｂは、レーザ制御部２１ａにレーザ光源１１０から発光されるレーザ光の発光量を１ステッ上昇させるための信号を出力する（Ｓ１０６）。これに応じて、レーザ制御部２１ａは、レーザ光源１１０の発光量を１ステップ上昇させる。これにより、レーザ光源１１０からの発光量が１ステップだけ大きくなる。
【００９９】
その後、レーザ発光の終了タイミングであるかが判定され（Ｓ１０７）、レーザ発光の終了タイミングでない場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、レーザ光源１１０の発光量の調節処理（Ｓ１０２〜Ｓ１０７）が繰り返される。レーザ発光の終了タイミングに到達すると（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、ＡＰＣ制御部２１ｂは、ＡＰＣ制御の処理を終了し、Ｓ１０１に戻って次の発光タイミングを待つ。
【０１００】
図８（ｂ）は、本実施の形態における時間の経過によるＦＭＤ１６０の検出信号の変化の例を模式的に示す図、図８（ｃ）は、フィルタ１５０を配置しなかった場合の比較例における時間の経過によるＦＭＤ１６０の検出信号の変化の例を模式的に示す図である。図中、横軸は時間の経過、縦軸は、ＦＭＤ１６０の検出信号（ＰＤ信号）の大きさを示している。ステップＳ１０３の規定光量の上限値としてＳ２、下限値としてＳ１が設定されている。また、Ｓｍは、ＦＭＤ１６０が出力できる検出信号の限度値である。
【０１０１】
図８（ｂ）を参照して、時間Ｔ１において、ＰＤ信号が、規定光量の下限値であるＳ１を下回っている。この場合、上記Ｓ１０６の処理により、レーザ光源１１０の発光量が引き上げられ、規定光量の範囲内に位置づけられる。
【０１０２】
時間Ｔ２、４においては、ＰＤ信号が規定光量の範囲内であるため、レーザ光源１１０
の光量制御は行われない。
【０１０３】
時間Ｔ３において、ＰＤ信号が規定光量の上限値であるＳ２を上回っている。この場合、上記Ｓ１０５の処理により、レーザ光源１１０の発光量が引き下げられ、規定光量の範囲内に位置づけられる。
【０１０４】
このようにして、レーザ光源１１０の出射光量は、規定光量の範囲内に保たれる。
【０１０５】
図８（ｃ）を参照して、フィルタ１５０を配置しなかった場合、レーザ光源１１０からのレーザ光が減衰されることなく、大きな光量のレーザ光がＦＭＤ１６０に入射することとなる。この場合、ＦＭＤ１６０からのＰＤ信号が飽和することとなり、時間Ｔ１〜Ｔ４すべての区間において、ＦＭＤ１６０の出力できるＰＤ信号の限度値が出力される。したがって、実際は、図８（ｂ）のようにレーザ光源１１０からの発光量に変化があったとしても、ＦＭＤ１６０から出力されるＰＤ信号からは光量の変化を読み取ることができず、適正にレーザ光源１１０の光量制御を行うことができない。
【０１０６】
このように、本実施の形態では、発光量の大きいレーザ光と、透過率の高いリーケージミラー１３０を用いたとしても、フィルタ１５０によってレーザ光の光量がＦＭＤ１６０の検出可能な範囲にまで減衰されるため、適正にレーザ光源１１０の光量制御を行うことができる。
【０１０７】
以上、本実施の形態によれば、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光の光路が折り曲げられるよう投射光学系１００が構成されているため、目標領域に向かう方向の発光装置１０の高さを低くすることができる。
【０１０８】
また、本実施の形態によれば、リーケージミラー１３０からＦＭＤ１６０に向かう光路中にフィルタ１５０が配されるため、透過率の高いリーケージミラー１３０を用いても、ＦＭＤ１６０の検出信号が飽和することなく、適正にレーザ光源１１０の光量制御を行うことができる。
【０１０９】
さらに、本実施の形態によれば、光量調節部材として、樹脂材にレーザ光源１１０の光を吸収する染料等が混ぜ込まれたフィルタ１５０が用いられるため、情報取得装置１の製造コストを抑えつつ、装置の大型化を抑えることができる。
【０１１０】
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。
【０１１１】
たとえば、上記実施の形態では、フィルタ１５０がリーケージミラー１３０とＦＭＤ１６０の間に、コリメータレンズ１２０の光軸に対して垂直となるように配置されたが、図９（ａ）に示すように、リーケージミラー１３０の背面にフィルタ１５０を装着し、フィルタ１５０とリーケージミラー１３０とが一体化されてもよい。また、この構成において、リーケージミラー１３０とフィルタ１５０が傾いて設置されることによってできる背部のスペースに、ＦＭＤ１６０が配置されてもよい。この場合、ＤＯＥ１４０の発光中心ｐからＦＭＤ１６０までの距離Ｌｂ’は、上記実施の形態と比べ、小さいものとなる。したがって、発光装置１０および情報取得装置１をＸ軸方向においてさらに小型化することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態では、染料が混ぜ込まれたフィルタ１５０が用いられるため、光の入射角が変わってもフィルタ１５０のフィルタ特性は略変わらない。よって、図９（ａ）のように、フィルタ１５０は、レーザ光源１１０の光軸に対して傾くように配置されても
、フィルタ１５０によるレーザ光の減衰は、適正に行われ得る。
【０１１３】
また、上記実施の形態では、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光の光路が折り曲げられるようにして発光装置１０が構成されたが、図９（ｂ）に示すように、レーザ光源１１０からＤＯＥ１４０までの光学素子が投射方向（Ｚ軸方向）に並ぶように構成されてもよい。この場合、分光素子１９０は、透過率が高いものが用いられる。ただし、本発明は、上記実施の形態のように、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光の光路を折り曲げることにより、投射光学系１００の高さを抑える構成に用いて好ましいものである。すなわち、この構成では、高さ方向の薄型化が進むと、レーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂ内にバックモニタ用の光検出器を配せなくなる。本発明は、レーザ光源から出射されたレーザ光の一部を分光させる構成であるため、このようにレーザ光源１１０のＣＡＮ１１０ｂ内にバックモニタ用の光検出器を配せないような光学系において、より効果を発揮するものである。
【０１１４】
また、上記実施の形態では、分光素子として、リーケージミラー１３０が用いられたが、偏光方向により分光する偏光ビームスプリッタや回折現象で分光する回折格子、回折光学素子等が用いられてもよい。これらの分光素子を用いる場合、ＦＭＤ１６０に入射する光量が大きくなりやすいが、フィルタ１５０による遮光量を調節することで、ＦＭＤ１６０の検出信号が飽和することなく、適正にレーザ光源の光量制御を行うことができる。
【０１１５】
また、上記実施の形態では、光量調節部材として、赤外光を吸収する染料がフィルタ１５０に混ぜ込まれたが、レーザ光源１１０の光量を減衰できれば、どのような波長帯域の光を吸収する材料が混ぜ込まれてもよいし、また、複数種類の材料が混ぜ込まれてもよい。
【０１１６】
また、フィルタ１５０に代えて、バンドパスフィルタ等の光干渉型のフィルタが用いられてもよい。この場合、フィルタ１５０を用いる場合に比べて、発光装置１０および情報取得装置１が、Ｘ軸方向においてやや大きくなる。
【０１１７】
また、フィルタ１５０の設置位置、設置角度は、リーケージミラー１３０とＦＭＤ１６０の間であれば、上記実施の形態および変更例の設置位置、設置角度のほか、どのような位置、角度で配置されてもよい。
【０１１８】
また、上記実施の形態では、フィルタ１５０は、樹脂材が用いられ、平板状に形成されたが、どのような材料が用いられ、また、どのような形状であってもよい。
【０１１９】
さらに、上記実施の形態では、ベースプレート３００に段差３０５が形成されたが、段差が形成されてなくてもよい。また、受光装置２０は、ベースプレート３００の背面に取り付けられたが、発光装置１０と同様に、ベースプレート３００の上面に設置されてもよい。
【０１２０】
また、上記実施の形態では、受光素子として、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を用いたが、これに替えて、ＣＣＤイメージセンサを用いることもできる。さらに、投射光学系１００および受光光学系２００の構成も、適宜変更可能である。また、情報取得装置１と情報処理装置２は一体化されてもよいし、情報取得装置１と情報処理装置２がテレビやゲーム機、パーソナルコンピュータと一体化されてもよい。
【０１２１】
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】
【０１２２】
１ … 情報取得装置
１０ … 発光装置
２０ … 受光装置
２１ａ … レーザ制御部
２１ｂ … ＡＰＣ制御部（レーザ制御部）
１１０ … レーザ光源
１２０ … コリメータレンズ
１３０ … リーケージミラー（分光素子）
１４０ … ＤＯＥ（回折光学素子）
１５０ … フィルタ（光量調節部材、光吸収板）
１６０ … ＦＭＤ（光検出器）
【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、
目標領域に所定のドットパターンでレーザ光を投射する発光装置と、
前記発光装置に対して所定の距離だけ横方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域を撮像する受光装置と、を備え、
前記発光装置は；
所定の波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを透過した前記レーザ光を分岐させる分光素子と、
前記分光素子によって分光された第１のレーザ光を目標領域において所定のドットパターンを有するレーザ光に変換して前記目標領域に投射する回折光学素子と、
前記分光素子によって分光された第２のレーザ光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する光検出器と、
前記分光素子と前記光検出器との間に配置され、前記光検出器に到達する前記第２のレーザ光の光量を減衰させる光量調節部材と、
前記光検出器の前記検出信号に基づいて、前記レーザ光源の発光量を制御するレーザ制御部と、を有する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報取得装置において、
前記分光素子は、前記レーザ光の一部を反射させて前記回折光学素子に導くとともに、前記レーザ光の一部を透過させ前記光量調節部材に導き、
前記レーザ光源、前記コリメータレンズおよび前記分光素子が直線状に並び、且つ、前記回折光学素子が前記目標領域に対向するように、前記レーザ光源、前記コリメータレンズ、前記分光素子、前記光量調節部材、前記光検出器および前記回折光学素子が配される、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報取得装置において、
前記分光素子は、前記レーザ光源の光軸に対して傾くように配置されたリーケージミラーであり、
前記光量調節部材は、前記リーケージミラーの前記光検出器側の面に装着されている、ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項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、
前記光量調節部材は、少なくとも前記レーザ光源の前記波長の光を吸収する光吸収材を含有する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項５】
請求項４に記載の情報取得装置において、
前記光量調節部材は、前記光吸収材を含有した平板状の樹脂材からなる光吸収板である、
ことを特徴とする情報取得装置。
【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、
目標領域に所定のドットパターンでレーザ光を投射する発光装置と、
前記発光装置に対して所定の距離だけ横方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域を撮像する受光装置と、を備え、
前記発光装置は；
所定の波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズを透過した前記レーザ光を分岐させる分光素子と、
前記分光素子によって分光された第１のレーザ光を目標領域において所定のドットパターンを有するレーザ光に変換して前記目標領域に投射する回折光学素子と、
前記分光素子によって分光された第２のレーザ光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する光検出器と、
前記分光素子と前記光検出器との間に配置され、前記光検出器に到達する前記第２のレーザ光の光量を減衰させる光量調節部材と、
前記光検出器の前記検出信号に基づいて、前記レーザ光源の発光量を制御するレーザ制御部と、を有する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報取得装置において、
前記分光素子は、前記レーザ光の一部を反射させて前記回折光学素子に導くとともに、前記レーザ光の一部を透過させ前記光量調節部材に導き、
前記レーザ光源、前記コリメータレンズおよび前記分光素子が直線状に並び、且つ、前記回折光学素子が前記目標領域に対向するように、前記レーザ光源、前記コリメータレンズ、前記分光素子、前記光量調節部材、前記光検出器および前記回折光学素子が配される、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報取得装置において、
前記分光素子は、前記レーザ光源の光軸に対して傾くように配置されたリーケージミラーであり、
前記光量調節部材は、前記リーケージミラーの前記光検出器側の面に装着されている、ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項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、
前記光量調節部材は、少なくとも前記レーザ光源の前記波長の光を吸収する光吸収材を含有する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項５】
請求項４に記載の情報取得装置において、
前記光量調節部材は、前記光吸収材を含有した平板状の樹脂材からなる光吸収板である、
ことを特徴とする情報取得装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１１５１１（Ｐ２０１３−１１５１１Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４４２４９（Ｐ２０１１−１４４２４９）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【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２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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