(57)【要約】【課題】フィルタの傾きの変化によって生ずる入射光の焦点ずれを抑制することができる受光装置、情報取得装置および物体検出装置を提供する。【解決手段】情報取得装置１は、レーザ光源１１から出射され目標領域から反射されたレーザ光を受光して信号を出力するＣＭＯＳイメージセンサ１７と、レーザ光をＣＭＯＳイメージセンサ１７へと導く受光光学系とを備える。ここで、受光光学系は、フィルタ１５を具備する。フィルタ１５は、レーザ光の進行方向に対して傾けられることにより透過波長帯域がシフトする。さらに、受光光学系は、フィルタ１５の傾きの変化に伴う当該フィルタ１５内での光路長の変化を補償するための透過板１６を具備する。【選択図】図２
2010271046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光装置において、
光を受光して信号を出力する受光素子と、
前記光を前記受光素子へと導く受光光学系と、を備え、
前記受光光学系は、
前記光の進行方向に対して傾けられることにより透過波長帯域がシフトするフィルタと、
前記フィルタを傾けるためのアクチュエータと、
前記フィルタの傾きの変化に伴う前記フィルタ内での光路長の変化を補償するための補償部と、を具備する、
ことを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の受光装置において、
前記補償部は、前記光が入射するとともに、前記フィルタと一定の傾き角を保って前記フィルタと一体的に動く光透過部材を具備する、
ことを特徴とする受光装置。
【請求項３】
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、
所定波長の光を出射する光源と、
前記光源からの光を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受光する、請求項１または２に記載の受光装置と、
を備えた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、
前記フィルタは、前記光源からの光の波長変動に対応するべく所定の角度範囲において傾けられ、
前記フィルタに対する前記光透過部材の傾き角は、前記角度範囲の最大値に一致するよう設定されている、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項５】
物体検出装置において、
請求項４に記載の情報取得装置と、
前記情報取得装置にて取得された情報をもとに目標領域の物体を検出する検出部と、
を備えたことを特徴とする物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を受光する受光装置に関する。また、本発明は、目標領域に光を投写したときの反射光を上記受光装置より受光し、受光した反射光の状態に基づいて目標領域内の情報を取得する情報取得装置、および、当該情報取得装置から取得した情報に基づいて目標領域内の物体を検出する物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から出射された光を受光する受光装置において、太陽光や電灯などの背景光の入射によって上記光源からの光の検出精度が低下しないよう、レンズと受光素子との間に光源からの光の波長（中心波長、以下同じ）に整合させた波長選択性のフィルタを配した構成が知られている。光源には、レーザ光源やＬＥＤ（Light Emitting Device）等が用いられる。また、受光素子には、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）やＣＭＯＳイメージセンサ等が用いられ、フィルタには、干渉フィルタやエタロンタイプのフィルタ等が用いられる。
【０００３】
かかる発光装置では、光源毎に波長の公差があるため、フィルタの透過波長帯域を光源の波長に完全に整合させることができないという問題があった。
【０００４】
そこで、かかる問題に対処すべく、かかる発光装置において、入射する光に対してフィルタを傾けて配置し、フィルタの傾きを調整することにより、透過波長帯域を調節できるような構成が採られ得る（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１２２２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる受光装置では、フィルタの傾き角を変化させると、それに伴い、実効的なフィルタ厚が変わるため光路長が変化する。そして、このように光路長が変わると、入射光に焦点ずれ（フォーカスシフト）が生じ、受光素子に適正な結像がなされない惧れがある。特に、受光量を高めて受光素子の受光信号が大きくなるようにすべく、Ｆナンバーの小さなレンズを用いた場合には、焦点深度が浅くなるため、上記焦点ずれが生じやすい。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、フィルタの傾きの変化によって生ずる入射光の焦点ずれを抑制することができる受光装置、および、このような受光装置を用いた情報取得装置、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、受光装置に関する。本態様に係る受光装置は、光を受光して信号を出力する受光素子と、前記光を前記受光素子へと導く受光光学系とを備える。ここで、前記受光光学系は、前記光の進行方向に対して傾けられることにより透過波長帯域がシフトするフィルタと、前記フィルタを傾けるためのアクチュエータと、前記フィルタの傾きの変化に伴う前記フィルタ内での光路長の変化を補償するための補償部とを具備する。
【０００９】
本発明の第２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、所定波長の光を出射する光源と、前記光源からの光を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受光する、上記第１の態様に係る受光装置とを備える。
【００１０】
本発明の第３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２の態様に係る情報取得装置と、前記情報取得装置にて取得された情報をもとに目標領域の物体を検出する検出部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フィルタの傾きの変化によって生ずる入射光の焦点ずれを抑制できる受光装置、および、このような受光装置を用いた情報取得装置、物体検出装置を提供することができる。
【００１２】
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】
【００１３】
【図１】実施の形態に係る物体検出装置の構成を示す。
【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３】実施の形態に係る３次元距離演算部の処理を説明する図である。
【図４】実施の形態に係るフィルタの傾き角と透過率の関係を示す。
【図５】実施の形態に係るアクチュエータの構成を示す。
【図６】実施の形態に係るアクチュエータの構成を示す。
【図７】実施の形態に係る情報取得装置の受光部の構成を詳細に示す。
【図８】実施の形態に係るフィルタの傾き角を変化させた状態を示す。
【図９】実施の形態に係る物体検出装置の効果について説明する図（ＭＴＦデフォーカス特性図）である。
【図１０】実施の形態に係る物体検出装置の効果について説明する図（ＭＴＦデフォーカス特性図）である。
【図１１】実施の形態に係る物体検出装置の効果について説明する図（フィルタの傾き角に対するフォーカスシフトを示す図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
情報取得装置１は、光学部の構成として、レーザ光源１１と、投射レンズ１２と、アパーチャ１３と、撮像レンズ１４と、フィルタ１５と、透過板１６と、ＣＭＯＳイメージセンサ１７とを備えている。また、回路部の構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、レーザ駆動回路２２と、撮像信号処理回路２３と、フィルタ制御回路２４と、入出力回路２５と、メモリ２６を備えている。
【００２２】
なお、アパーチャ１３、撮像レンズ１４、フィルタ１５、透過板１６、ＣＭＯＳイメージセンサ１７からなる構成部分が、本発明の受光装置の一つの実施形態に相当する。
【００２３】
レーザ光源１１は、波長８００ｎｍ程度のレーザ光を出力する。投射レンズ１２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。目標領域から反射されたレーザ光は、アパーチャ１３を介して撮像レンズ１４に入射する。アパーチャ１３は、撮像レンズ１４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１４は、アパーチャ１３を介して入射された光をＣＭＯＳイメージセンサ１７上に集光する。
【００２４】
フィルタ１５は、レーザ光源１１の波長に透過中心波長が整合するバンドパスフィルタである。フィルタ１５は、ガラス等からなる基板の一面に誘電体膜が積層された構成を有する、いわゆる「干渉フィルタ」であり、誘電体膜での多光束干渉の作用によって特定の波長帯域の光のみを透過させる。フィルタ１５は、後述の如く、同図Ｚ軸に垂直な方向からＹ−Ｚ平面に平行な方向に所定角度だけ傾けられて配置されている。
【００２５】
透過板１６は、ガラス等からなる基板であり、フィルタ１５を透過したレーザ光を透過する。本実施の形態では、透過板１６の厚みが、フィルタ１５の基板の厚みと等しくされており、その材質も、フィルタ１５の基板の材質と等しくされている。
【００２６】
フィルタ１５および透過板１６は、後述の如く、アクチュエータ５０によってＹ−Ｚ平面に平行な方向に一体的に回動されることにより、その傾きが調整される。
【００２７】
ＣＭＯＳイメージセンサ１７は、撮像レンズ１４にて集光された光を受光して、画素毎に、受光光量に応じた信号（電荷）を撮像信号処理回路２３に出力する。ここで、ＣＭＯＳイメージセンサ１７は、各画素における受光から高レスポンスでその画素の信号（電荷）を撮像信号処理回路２３に出力できるよう、信号の出力速度が高速化されている。
【００２８】
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、３次元距離情報を生成するための３次元距離演算部２１ａの機能が付与される。
【００２９】
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１１を駆動する。ここで、レーザ駆動回路２２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。
【００３０】
撮像信号処理回路２３は、ＣＭＯＳイメージセンサ１７を制御して、ＣＭＯＳイメージセンサ１７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ＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、撮像信号処理回路２３から供給される信号をもとに、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２１ａによる処理によって算出する。このとき、ＣＰＵ２１は、各画素位置の信号が、レーザ駆動回路２２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。
【００３１】
フィルタ制御回路２４は、アクチュエータ５０を駆動する。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
図３は、３次元距離演算部２１ａにおける処理を説明する図である。
【００３８】
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、同図に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１４を介してＣＭＯＳイメージセンサ１７に入射される。こうして、人（Ｍ）の像がＣＭＯＳイメージセンサ１７に投影される。
【００３９】
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１７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。
【００４０】
３次元距離演算部２１ａは、レーザ駆動回路２２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２３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１７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。
【００４１】
３次元距離演算部２１ａ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３１ａ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、ＣＰＵ３１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。
【００４２】
次に、フィルタ１５の傾き調整について説明する。図４は、フィルタを図２のＹ−Ｚ平面に平行な方向に傾けたときに、図２のＺ軸方向に進む光の透過率と波長との関係を示す図（シミュレーション結果）である。同図には、１１個の関係曲線が示されている。図中、最も右の曲線は図２のＺ軸に垂直となるようにフィルタを配置したときの関係曲線であり、最も左の曲線は図２のＺ軸に垂直となる状態から図２のＹ−Ｚ平面に平行な方向に２０度傾けたときの関係曲線である。最も右の曲線から左に一つずつ移行する毎に、傾きが２度ずつ大きくなっている。
【００４３】
図示の如く、誘電体膜による干渉フィルタにおいては、光束に対するフィルタの傾き角を変化させることにより、フィルタ１５の透過波長帯域を変化させることができる。よって、図２の構成において、レーザ光源１１の波長がフィルタ１５の透過中心波長からずれているような場合には、透過中心波長がレーザ光源１１の波長に最も近づくように、フィルタ１５の傾きを調整することで、目標領域からの変調レーザ光を適正にＣＭＯＳイメージセンサ１７に導くことができる。
【００４４】
なお、フィルタ１５の傾き角が２０度程度であれば、フィルタ１５の傾き方向をどのように設定しても、略同様にフィルタ１５の透過波長帯域を変化させることができる。図２の構成では、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向にフィルタ１５を傾けたが、Ｘ−Ｚ平面に平行な方向にフィルタ１５を傾けてもよく、あるいは、その他の方向にフィルタを傾けても良い。
【００４５】
図５は、アクチュエータ５０の構成を示す図である。図５（ａ）はアクチュエータ５０の分解斜視図、図５（ｂ）はホルダ５３の断面図、図５（ｃ）はアクチュエータ５０の組み立て状態を示す図である。
【００４６】
図５を参照して、アクチュエータ５０は、ベース５１と、マグネット５２ａ、５２ｂと、ホルダ５３と、コイル５４と、軸５５、５６を備えている。
【００４７】
ベース５１には、左右に壁部５１ａ、５１ｃが形成され、これら壁部５１ａ、５１ｃの内側の凹部５１ｂ、５１ｄに、それぞれマグネット５２ａ、５２ｂが装着される。また、壁部５１ａ、５１ｃには、それぞれ、軸穴５１ｅ、５１ｆが形成され、これら軸穴５１ｅ、５１ｆに端部に抜け止めを有する軸５５、５６が回動可能に挿入される。さらに、ベース５１の底部には、光を通すための開口５１ｇが形成されている。
【００４８】
ホルダ５３は、中央に光を通すための開口５３ａが形成された枠部材からなっており、左右の壁に、軸５５、５６と嵌合する孔（図示せず）が形成されている。ホルダ５３の外周には、軸５５、５６が孔に嵌合された状態で、一方向にコイル５４が巻回されている。
【００４９】
ホルダ５３の上面には、その底面が傾斜した収容部５３ｂが形成され、この収容部５３ｂにフィルタ１５が嵌め込まれて装着される。また、ホルダ５３の下面には、その底面が水平な収容部５３ｃが形成され、この収容部５３ｃに透過板１６が嵌め込まれて装着される。
【００５０】
図５（ｂ）に示すように、ホルダ５３に装着された状態において、フィルタ１５と透過板１６とは所定の傾き角αを有している。本実施の形態では、傾き角αが、フィルタ１５の傾きを調整する際にフィルタ１５を傾けることができる角度範囲、即ちフィルタ１５の最大振り角と同じに設定されている。本実施の形態では、たとえば、最大振り角が３０度に設定される。この場合、傾き角αも３０度に設定される。なお、最大振り角は、３０度に限られるものではなく、レーザ光源１１の波長の公差による波長変動の大きさに基づいて適宜設定されるものである。
【００５１】
組み立て時には、まず、マグネット５２ａ、５２ｂが軸穴５１ｅ、５１ｆを塞がないよう、凹部５１ｂ、５１ｄに装着される。一方、ホルダ５３には、フィルタ１５および透過板１６が装着される。次に、軸５５、５６をホルダ５３から外し、ホルダ５３を壁部５１ａ、５１ｃの間に収容する。そして、軸５５、５６を軸穴５１ｅ、５１ｆに挿入しつつ、ホルダ５３の孔（図示せず）に嵌合させる。これにより、図５（ｃ）に示すように、アクチュエータ５０の組み立てが完了する。
【００５２】
図６は、マグネット５２ａ、５２ｂの極性を示す図である。マグネット５２ａ、５２ｂは図示の極性の状態で、凹部５１ｂ、５１ｄに装着される。したがって、コイル５４に同図の矢印Ｂ方向に電流が流れると、ホルダには、矢印Ｃ方向に回動する力が働き、矢印Ｂと逆方向に電流が流れると、矢印Ｃと逆方向に回動する力が働く。よって、図５（ｃ）に示す組み立て状態において、コイル５４に電流が流れると、その電流によってホルダ５３に働く力と重力とが釣り合う回転位置にホルダ５３が位置づけられ、そのときのホルダ５３の回転位置に応じた傾き角で、フィルタ１５が傾く。このとき、フィルタ１５に対し傾き角αを持ってフィルタ１５と一体的に透過板１６が傾く。
【００５３】
図７は、アパーチャ１３、撮像レンズ１４、フィルタ１５、透過板１６、アクチュエータ５０およびＣＭＯＳイメージセンサ１７の部分の詳細な構成を示す図である。図７（ａ）は、保持筒４１、アクチュエータ５０、保持枠４２、回路基板４３が組み立てられる前の分解斜視図であり、図７（ｂ）は、組み立て状態を示す図である。
【００５４】
図７（ａ）、（ｂ）に示す如く、本実施の形態では、保持枠４２が回路基板４３上に重ねられ、その上に、フィルタ１５が装着されたアクチュエータ５０が重ねられる。回路基板４３は、ＣＭＯＳイメージセンサ１７が装着されている他、ＣＭＯＳイメージセンサ１７に関連する回路が配されている。保持枠４２には、中央に光を透過させる開口が形成されており、その開口からＣＭＯＳイメージセンサ１７が上方に臨んでいる。
【００５５】
さらに、アクチュエータ５０のマグネット５２ａ、５２ｂの上に、保持筒４１が載せられる。保持筒４１は、アパーチャ１３と撮像レンズ１４を保持する。即ち、保持筒４１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１４を収容している。また、保持筒４１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１３が保持筒４１の上部に装着されている。
【００５６】
図２に戻り、本実施の形態おいて、フィルタ制御回路２４は、ＣＭＯＳイメージセンサ１７にて受光される１画面分の光の総光量が最大となるように、アクチュエータ５０にサーボを掛ける。ここで、総光量の検出は、撮像信号処理回路２３から出力される１画面分の信号を加算することにより行われる。このようにサーボを掛けることにより、フィルタ１５は、その時々のレーザ光源１１の波長に最も適した傾きに追従するようになる。
【００５７】
したがって、本実施の形態によれば、レーザ光源１１の波長が公差よって所期の波長からずれている場合に、その波長にフィルタ１５の透過波長帯域を合わせることができる。さらに、その後の温度変化等によってレーザ光源１１の波長が時々刻々と変化しても、その波長にフィルタ１５の透過波長帯域を合わせることができる。よって、本実施の形態によれば、３次元距離演算部２１ａにおいて３次元距離情報を精度よく求めることができ、結果、物体検出部３１ａにおける検出精度を高めることができる。
【００５８】
図８は、フィルタ１５を図のＹ−Ｚ平面に平行な方向に傾き角０度から最大角度（たとえば、３０度）まで傾けた状態を示す図である。フィルタ１５と透過板１６の傾きの関係は以下のようになる。即ち、フィルタ１５の傾き角が０度のときは、透過板１６の傾きは最大（上記傾き角αが３０度の場合は、３０度）となる（同図（ａ）参照）。この状態から、フィルタ１５の傾きが大きくなっていくに従い、透過板１６の傾きは小さくなっていく（同図（ｂ）参照）。そして、フィルタ１５の傾き角が最大角度になると、透過板１６の傾き角は０度となる（同図（ｃ）参照）。
【００５９】
フィルタ１５の傾きが変わると、フィルタ１５へのレーザ光の入射角が変わるため屈折角が変わる。これにより、フィルタ１５内での光路長が変わる。フィルタ１５の傾きが大きくなれば、フィルタ１５での光路長は長くなる。このとき、透過板１６の傾きも変わるので、透過板１６内での光路長も変わる。即ち、フィルタ１５とは反対に、透過板１６の傾きは小さくなるため、透過板１６での光路長は短くなる。このように、透過板１６での光路長はフィルタ１５での光路長と相反する変化をするため、フィルタ１５を傾けたときのフィルタ１５の光路長の変化が、透過板１６の光路長の変化によって相殺される。つまり、フィルタ１５での光路長の変化が透過板１６によって補償される。
【００６０】
したがって、本実施の形態によれば、フィルタ１５の傾きが変化しても、光路長が変化し難くなるため、ＣＭＯＳイメージセンサ１７に入射される光の焦点ずれ（フォーカスシフト）が抑制される。
【００６１】
図９および図１０は、フィルタ１５の傾きを変化させたときのＣＭＯＳイメージセンサ１７の像面からのフォーカスシフト量を示す図であり、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）デフォーカス特性のシミュレーション結果を示す図である。図９（ａ）、図１０（ａ）は、透過板１６が配された本実施の形態におけるシミュレーション結果であり、図９（ｂ）、図１０（ｂ）は、本実施の形態と比較するために、透過板１６を外した構成（比較例）におけるシミュレーション結果である。なお、これらシミュレーションに用いられた撮像レンズの仕様は、以下の通りである。
・焦点距離：６ｍｍ
・Ｆナンバー：３．０
・バックフォーカス：４ｍｍ
・水平画角：４８度
・垂直画角：３６度
【００６２】
図９は、レーザ光源１１の公差によってずれた波長に合わせてフィルタ１５の傾き角を１４度に初期設定し（中央の図）、その後、温度変化等に応じて、フィルタ１５をさらに１９度（左図）または１０度（右図）の角度に傾けたときのＭＴＦデフォーカス特性を示す。また、図１０は、フィルタ１５の傾き角を２１度に初期設定し、その後、フィルタ１５をさらに２４度または１８度の角度に傾けたときのＭＴＦデフォーカス特性を示す。なお、最初の傾き角（１４度、２１度）において、フォーカスが最適となるようＣＭＯＳイメージセンサ１７の位置が設定されている。
【００６３】
なお、図９および図１０の各図には、撮像レンズ１４に入射する各画角でのデフォーカス特性が示されている。また、各図の下部には、対応するフィルタ傾き角によって生じるフォーカスシフト量が付記されている。ここで、フォーカスシフト量は、これら各画角でのデフォーカス特性におけるフォーカスシフト量を平均化したものである。
【００６４】
図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示すように、比較例の構成では、フィルタ１５の傾きが変化したときに透過板１６によって光路長が補償されないため、フォーカスシフト量が大きくなってしまう。これに対し、図９（ａ）、図１０（ａ）に示すように、本実施の形態では、フィルタ１５の傾きが変化したときに透過板１６によって光路長が補償されるので、フォーカスシフト量が小さくなる。
【００６５】
図１１は、フィルタ１５を０度から３０度まで傾けたときの本実施の形態と比較例におけるフォーカスシフトを線グラフで示した図である。なお、このとき、本実施の形態のフィルタ１５と透過板１６との間の傾き角α（図５（ｂ）参照）は３０度となっている。
【００６６】
図１１から明らかなように、フィルタ１５を０度から３０度まで傾けたとき、本実施の形態のフォーカスシフト量は、比較例の構成の半分程度に抑制される。
【００６７】
以上のように、本実施の形態によれば、フィルタ１５の傾きの変化に伴う光路長の変化を透過板１６により補償することができるため、フィルタ１５および透過板１６全体としての光路長の変化が抑制される。したがって、ＣＭＯＳイメージセンサ１７に入射されるレーザ光の焦点ずれを抑制することができる。
【００６８】
また、フィルタ１５と一定の傾き角αを持って透過板１６を配するという簡易な構成により入射光の焦点ずれを抑制できるので、そのためのコストを低廉に抑えることができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態によれば、フィルタ１５に対する透過板１６の傾き角αが、フィルタ１５の最大振り角と等しくされているので、この最大振り角の範囲でフィルタ１５の傾きを調整するときに、入射光の焦点ずれをより最小に抑えることが可能となる。たとえば、傾き角αが最大振り角よりも小さく設定された場合、フィルタ１５が最大振り角になったとき、透過板１６は、図８（ｃ）のように傾き角が０度にはならず、フィルタ１５と同じ方向に傾いた状態となってしまう。このため、透過板１６によって光路長の変化が適正に補償されず、焦点ずれの抑制効果が低減されてしまう。一方、傾き角αが上記最大振り角より大きく設定される場合には、焦点ずれの抑制効果の低減はないものの、レーザ光の進行方向の寸法が大きくなってしまい、必要以上に装置が大きくなってしまう。また、フィルタ１５の傾き角が０度のときの透過板１６の傾きが大きくなり、透過板１６の傾きが大きくなれば収差が増大する。よって、このような点からも、必要以上に透過板１６の傾き角αを大きくすることは望ましくない。
【００７０】
ただし、必ずしも傾き角αが最大振り角と等しくされなくても、透過板１６が配されていない場合に比べて焦点ずれを抑制できるという効果は奏される。したがって、傾き角αは、抑制効果と他の設計要素とを考慮して、適宜設定され得る。
【００７１】
さらに、本実施の形態によれば、透過板１６の材質および厚みをフィルタ１５の基板の材質および厚みと等しくしたので、これら材質および厚みの違いによる光路長の変化の違いを考慮する必要がなく、光路長の変化を最適に抑制するための傾き角αを容易に設定することが可能となる。なお、透過板１６の厚みあるいは材質のどちらか一方のみをフィルタと等しくすることもできる。この場合も、傾き角αを容易に設定できるとの効果が奏される。
【００７２】
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。
【００７３】
たとえば、上記実施の形態では、フィルタ１５として、基板に誘電体膜を積層した干渉フィルタを用いているが、これに限らず、エタロンタイプのフィルタを用いるようにしても良い。なお、エタロンタイプのフィルタも、干渉フィルタと同様、光束に対するフィルタの傾き角を変化させることにより、フィルタの透過波長帯域を変化させることができる。
【００７４】
また、上記実施の形態では、フィルタ１５に対し、ＣＭＯＳイメージセンサ１７側に透過板１６を配するようにしている（図２参照）。しかしこれに限らず、フィルタ１５に対し、撮像レンズ１４側に透過板１６を配するようにしても良い。このようにしても、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００７５】
さらに、上記実施の形態では、コイルとマグネットによる駆動力を用いたアクチュエータを示したが、この構成からコイル５４とマグネット５２ａ、５２ｂを省略し、軸５５、５６の一方をギアとして、ステッピングモータによる駆動力をホルダ５３に供給する構成することもできる。また、コイル５４とマグネット５２ａ、５２ｂを省略し、軸５５、５６の一方につまみを設けて、手動によりホルダ５３を駆動する構成とすることもできる。
【００７６】
また、上記実施の形態には、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。
【００７７】
さらに、上記実施の形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ１７の総受光光量をモニタし、これが最大となるようにフィルタ１５の傾きを制御したが、たとえば、レーザ光源１１の温度を検出する温度センサを配置し、検出された温度をもとに、フィルタの傾き角を制御するようにしても良い。この場合、フィルタ制御回路２４は、たとえば、温度と傾き角（その温度のときに最適であると想定される傾き角）との関係を規定するテーブルを保持しており、このテーブルを参照して、フィルタ１５の傾き角を設定する。なお、テーブルには、温度とアクチュエータ５０（コイル５４）への印加電流とが対応づけられていても良い。あるいは、アクチュエータ５０をステッピングモータにより駆動する場合、テーブルには、温度と、中立位置からのステッピングモータのステップ数とが対応づけられていても良い。この場合、磁石とホール素子による検出手段等、中立位置を検出するための構成が別途アクチュエータ５０に必要となる。
【００７８】
また、上記実施の形態では、フィルタ１５の傾き角を、情報取得装置１が作動される全期間において動的に制御したが、情報取得装置１の作動時と、その後、一定期間毎あるいはレーザ光源１１の温度上昇が所定の温度幅を超える毎に、フィルタ１５の傾き角を調整するようにしても良い。この場合には、アクチュエータ５０の駆動源をステッピングモータとするのが望ましい。駆動源としてステッピングモータを用いる場合、フィルタ制御回路２４は、傾き角の調整タイミングにおいて、フィルタ１５を中立位置から所定の角度範囲（ステッピングモータのステップ数で規定される）で回動させ、各角度位置におけるＣＭＯＳイメージセンサ１７の総受光光量を取得する。そして、取得した全ての総受光光量のうち最大の受光光量を与える角度（ステップ数）だけ中立位置からフィルタ１５を傾ける。この場合も、磁石とホール素子による検出手段等、中立位置を検出するための構成が別途アクチュエータ５０に必要となる。
【００７９】
さらに、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１７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。
【００８０】
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】
【００８１】
１  情報取得装置
２  情報処理装置（検出部）
１１  レーザ光源（光源）
１２  投射レンズ(投射光学系)
１３  アパーチャ（受光光学系）
１４  撮像レンズ（受光光学系）
１５  フィルタ
１６  透過板（補償部、光透過部材）
１７  ＣＭＯＳイメージセンサ（受光素子）
５０  アクチュエータ
【図１】
2010271046.tif 000003
【図２】
2010271046.tif 000004
【図３】
2010271046.tif 000005
【図４】
2010271046.tif 000006
【図５】
2010271046.tif 000007
【図６】
2010271046.tif 000008
【図７】
2010271046.tif 000009
【図８】
2010271046.tif 000010
【図９】
2010271046.tif 000011
【図１０】
2010271046.tif 000012
【図１１】
2010271046.tif 000013