(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光の波長変動により、実測時にドットパターンが変化する場合にも、正確な距離情報を取得可能な情報取得装置および物体検出装置を提供する。【解決手段】情報取得装置は、基準画像上に設定したセグメント領域の、実測画像上における変位位置を探索し、探索された変位位置に基づいて、当該セグメント領域に対する距離値Ｄｉを取得する工程Ｓ１０５、セグメント領域の縦画素ずれ量Ｈｉに基づいて、横画素ずれ量Ｗｉを取得する工程Ｓ１０６、横画素ずれ量Ｗｉに応じた横ずれ補正値ｗｉに基づいて、距離値Ｄｉを補正する工程Ｓ１０７、Ｓ１０８を含む。【選択図】図１２
2014044113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出射されたレーザ光を所定のドットパターンで目標領域に投射する投射光学系と、
前記投射光学系に対して所定の距離だけ第１の方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域をイメージセンサにより撮像する受光光学系と、
基準面に前記レーザ光を照射したときに前記受光光学系により撮像された基準ドットパターンと、実測時に前記イメージセンサにより撮像された実測ドットパターンとに基づいて、前記目標領域に含まれる物体までの距離に関する距離情報を取得する距離取得部と、を備え、
前記基準ドットパターンと前記実測ドットパターンの何れか一方を第１のドットパターンとし、他方を第２のドットパターンとしたとき、前記距離取得部は、
前記第１のドットパターン上に設定したセグメント領域の前記第２のドットパターン上における変位位置を探索し、
前記第１のドットパターンに対する前記第２のドットパターンの、前記第１の方向に直交する第２の方向における第１の変位量に基づいて、前記距離情報を補正するための補正値を取得し、
前記補正値と前記変位位置とに基づいて、前記距離情報を取得する、
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、
前記距離取得部は、前記セグメント領域の前記変位位置を前記第２のドットパターン上において前記第１の方向に探索し、前記第１の変位量に基づいて、前記変位位置の探索範囲を、前記第２の方向に補正する、
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、
前記距離取得部は、前記第１の変位量に基づいて、前記第１のドットパターンに対する前記第２のドットパターンの、前記第１の方向における第２の変位量を取得し、前記セグメント領域の探索によって得られた前記距離情報の値から、前記第２変位量に応じた前記補正値を減算することによって、前記距離情報を補正する、
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、
前記第１の変位量から前記第２の変位量を求めるためのパラメータ値を保持する記憶部を備え、
前記距離取得部は、前記パラメータ値に基づいて、前記第１の変位量から前記第２の変位量を取得する、
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、
前記記憶部は、前記第１のドットパターン上の所定の位置に設定された参照領域に含まれるドットが、前記第２のドットパターン上において正規の位置から前記第２の方向に変位するときの、前記ドットの前記第２の方向における変位量と、前記ドットの前記第１の方向における変位量との比に関する値を、前記パラメータ値として保持する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項６】
請求項５に記載の情報取得装置において、
前記距離取得部は、前記比を用いた近似演算により、前記第１のドットパターン上の各位置に設定された前記各セグメント領域に対する前記補正値を算出する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の情報取得装置と、
前記距離情報に基づいて、所定の対象物体を検出する物体検出部と、を備える、
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、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、受光素子上におけるドット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、特許文献１、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３２３７９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
上記物体検出装置では、投射光学系と受光光学系が横に並ぶように配置される。この場合、通常、イメージセンサ上のドットの受光位置は、投射光学系と受光光学系の並び方向にのみ変位する。上記物体検出装置では、投射光学系と受光光学系の並び方向のドットの移動量をもとに、距離が検出される。
【０００７】
また、上記物体検出装置では、ドットパターンのレーザ光を生成するために回折光学素子が用いられる。回折光学素子の光学的特性は、レーザ光の波長に依存する。他方、レーザ光の波長は、光源の温度変化等に応じて変化し易い。この場合、レーザ光の波長の変動に応じて、レーザ光のドットパターンは、投射光学系と受光光学系の並び方向にも変化し得る。
【０００８】
このような場合、投射光学系と受光光学系の並び方向にドットの移動を探索すると、不正確な位置でドットのマッチングが検出され、取得された距離の精度が低下する惧れがある。
【０００９】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、レーザ光の波長変動等により、実測時にドットパターンが変化する場合にも、正確な距離情報を取得可能な情報取得装置および物体検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、情報取得装置に関する。本態様に係る情報取得装置は、レーザ光源から出射されたレーザ光を所定のドットパターンで目標領域に投射する投射光学系と、前記投射光学系に対して所定の距離だけ第１の方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域をイメージセンサにより撮像する受光光学系と、基準面に前記レーザ光を照射したときに前記受光光学系により撮像された基準ドットパターンと、実測時に前記イメージセンサにより撮像された実測ドットパターンとに基づいて、前記目標領域に含まれる物体までの距離に関する距離情報を取得する距離取得部と、を備える。前記基準ドットパターンと前記実測ドットパターンの何れか一方を第１のドットパターンとし、他方を第２のドットパターンとしたとき、前記距離取得部は、前記第１のドットパターン上に設定したセグメント領域の前記第２のドットパターン上における変位位置を探索し、前記第１のドットパターンに対する前記第２のドットパターンの、前記第１の方向に直交する第２の方向における第１の変位量に基づいて、前記距離情報を補正するための補正値を取得し、前記補正値と前記変位位置とに基づいて、前記距離情報を取得する。
【００１１】
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と、前記距離情報に基づいて、所定の対象物体を検出する物体検出部と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レーザ光の波長変動により、実測時にドットパターンが変化する場合にも、正確な距離情報を取得可能な情報取得装置および物体検出装置を提供することができる。
【００１３】
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】
【００１４】
【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】実施の形態に係る参照パターンの生成方法を説明する図である。
【図５】実施の形態に係る距離検出手法を説明する図である。
【図６】実施の形態に係るドットパターンの変化と距離取得結果を示す図である。
【図７】実施の形態および比較例に係る検証例のレーザ光源の出射波長を示す図である。
【図８】実施の形態に係るドットパターンの縦方向と横方向の変位量の関係を示すグラフである。
【図９】実施の形態に係るイメージセンサの画素位置におけるＸ軸方向の変位量の求め方を説明する図である。
【図１０】実施の形態に係る光学設計において縦ずれ／横ずれ変換係数を求める方法を説明する図である。
【図１１】実施の形態に係るドットパターンの縦方向のずれを補正する方法を説明する図である。
【図１２】実施の形態に係る距離取得の処理を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態に係るドットパターンの横方向のずれによる距離情報の誤差を補正する例を説明する図である。
【図１４】実施の形態に係る距離取得の検証例を示すグラフである。
【図１５】実施の形態に係る距離取得の検証例を示すグラフである。
【図１６】変更例に係るドットパターンの横方向のずれによる距離情報の誤差を補正する例および距離取得の処理を示すフローチャートである。
【図１７】変更例に係る距離検出手法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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に本発明を適用したものである。
【００１６】
まず、図１に本実施の形態に係る物体検出装置１の概略構成を示す。図示の如く、物体検出装置１は、情報取得装置２と、情報処理装置３とを備えている。テレビ４は、情報処理装置３からの信号によって制御される。
【００１７】
情報取得装置２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５を介して情報処理装置３に送られる。
【００１８】
情報処理装置３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３は、情報取得装置２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４を制御する。
【００１９】
たとえば、情報処理装置３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３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３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４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。
【００２０】
また、たとえば、情報処理装置３がゲーム機である場合、情報処理装置３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。
【００２１】
図２は、情報取得装置２と情報処理装置３の構成を示す図である。
【００２２】
情報取得装置２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２に配置される。
【００２３】
投射光学系１００は、レーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、ミラー１３０と、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）１４０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２は、回路部の構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、レーザ駆動回路２２と、撮像信号処理回路２３と、入出力回路２４と、メモリ２５を備えている。
【００２４】
レーザ光源１１０は、受光光学系２００から離れる方向（Ｘ軸負方向）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略平行光に変換する。
【００２５】
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をＤＯＥ１４０に向かう方向（Ｚ軸方向）に反射する。
【００２６】
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、所定の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。なお、レーザ光の０次回折光は、ＤＯＥ１４０により回折されることなく、ＤＯＥ１４０を透過する。
【００２７】
ＤＯＥ１４０の回折パターンは、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により略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。ＤＯＥ１４０は、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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バンドパスフィルタである。
【００３０】
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２３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。
【００３１】
ＣＰＵ２１は、メモリ２５に格納された制御プログラムに従って各部を制御する。かかる制御プログラムによって、ＣＰＵ２１には、レーザ光源１１０を制御するためのレーザ制御部２１ａと、３次元距離情報を生成するための距離取得部２１ｂと、撮像したドットパターンの縦方向（Ｙ軸方向）のずれ量を検出するための縦ずれ検出部２１ｃの機能が付与される。
【００３２】
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。
【００３３】
撮像信号処理回路２３は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を制御して、所定の撮像間隔で、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０により生成された各画素の信号（電荷）をライン毎に順次取り込む。そして、取り込んだ信号を順次ＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、撮像信号処理回路２３から供給される信号（撮像信号）をもとに、情報取得装置２から検出対象物の各部までの距離を、距離取得部２１ｂによる処理によって算出する。また、ＣＰＵ２１は、撮像信号をもとに、撮像したドットパターンの縦方向のずれ量を縦ずれ検出部２１ｃによる処理によって算出し、メモリ２５に縦ずれ補正テーブルＴｒを生成する。そして、ＣＰＵ２１は、縦ずれ補正テーブルＴｒと、あらかじめ、メモリ２５に保持された縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎに基づいて、撮像したドットパターンの縦ずれ／横ずれに関する補正を行って距離取得を行う。入出力回路２４は、情報処理装置３とのデータ通信を制御する。なお、縦ずれ／横ずれに関する補正処理は、追って、図１１ないし図１３を参照して、後述する。
【００３４】
情報処理装置３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３には、同図に示す構成の他、テレビ４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。
【００３５】
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と、物体の動きに応じて、テレビ４の機能を制御するための機能制御部３１ｂ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。
【００３６】
物体検出部３１ａは、情報取得装置２から供給される３次元距離情報から画像中の物体の形状を抽出し、抽出した物体形状の動きを検出する。機能制御部３１ｂは、物体検出部３１ａによる検出結果に応じて所定の処理を実行する。たとえば、制御プログラムがゲームプログラムである場合、機能制御部３１ｂは、物体検出部３１ａによって検出された人の動き（ジェスチャ）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を実行する。また、制御プログラムがテレビ４の機能を制御するためのプログラムである場合、機能制御部３１ｂは、物体検出部３１ａから人の動き（ジェスチャ）に応じた信号に基づき、テレビ４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を実行する。
【００３７】
入出力回路３２は、情報取得装置２とのデータ通信を制御する。
【００３８】
投射光学系１００と受光光学系２００は、投射光学系１００の投射中心と受光光学系２００の撮像中心がＸ軸に平行な直線上に並ぶように、Ｘ軸方向に所定の距離をもって並んで設置される。投射光学系１００と受光光学系２００の設置間隔は、情報取得装置２と目標領域の基準面との距離に応じて、設定される。
【００３９】
次に、情報取得装置２による３次元距離情報の取得方法について説明する。
【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、図３（ｂ）には、便宜上、目標領域に平坦な面（スクリーン）とスクリーンの前に人物が存在するときの受光状態が示されている。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、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。図３（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り生成されるドット領域（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】
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光は、図３（ｂ）のように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に分布する。
【００４３】
図３（ｂ）には、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上のＤＰ光の全受光領域が破線の枠によって示され、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域に入射するＤＰ光の受光領
域が実線の枠によって示されている。ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０がＤＰ光を受光した領域のうち、センサとして信号を出力する領域であり、たとえば、ＶＧＡ（横６４０画素×縦４８０画素）のサイズである。また、同図（ａ）に示す目標領域上におけるＤｔ０の光は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上では、同図（ｂ）に示すＤｔ０’の位置に入射する。スクリーンの前の人物の像は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上では、上下左右が反転して撮像される。
【００４４】
ここで、図４、図５を参照して、上記距離検出の方法を説明する。
【００４５】
図４は、上記距離検出手法に用いられる参照パターンの設定方法を説明する図である。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、投射光学系１００から所定の距離Ｌｓの位置に、Ｚ軸方向に垂直な平坦な反射平面ＲＳが配置される。出射されたＤＰ光は、反射平面ＲＳによって反射され、受光光学系２００のＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から、撮像有効領域内の画素毎の電気信号が出力される。出力された画素毎の電気信号の値（画素値）は、図２のメモリ２５上に展開される。
【００４７】
以下、反射面ＲＳからの反射によって得られた全画素値からなる画像を、「基準画像」、反射面ＲＳを「基準面」と称する。そして、図４（ｂ）に示すように、基準画像上に、「参照パターン領域」が設定される。なお、図４（ｂ）には、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の背面側から受光面をＺ軸正方向に透視した状態が図示されている。図５以降の図においても同様である。
【００４８】
なお、本実施の形態では、ＤＯＥ１４０を透過し基準面によって反射されたレーザ光の０次回折光が、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域の中心に入射するよう光学系が調整されている。
【００４９】
こうして設定された参照パターン領域に対して、所定の大きさを有する複数のセグメント領域が設定される。セグメント領域の大きさは、得られる距離情報による物体の輪郭抽出精度、ＣＰＵ２１に対する距離検出の演算量の負荷および後述する距離検出手法によるエラー発生率を考慮して決定される。
【００５０】
図４（ｃ）を参照して、参照パターン領域に設定されるセグメント領域について説明する。なお、図４（ｃ）には、便宜上、各セグメント領域の大きさが横９画素×縦９画素で示され、各セグメント領域の中央の画素が×印で示されている。
【００５１】
セグメント領域は、図４（ｃ）に示すように、隣り合うセグメント領域が参照パターン領域に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に１画素間隔で並ぶように設定される。すなわち、あるセグメント領域は、このセグメント領域のＸ軸方向およびＹ軸方向に隣り合うセグメント領域に対して１画素ずれた位置に設定される。このとき、各セグメント領域には、固有のパターンでドットが点在する。よって、セグメント領域内の画素値のパターンは、セグメント領域毎に異なっている。
【００５２】
こうして、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上における参照パターン領域の位置に関する情報と、参照パターン領域に含まれる全画素の画素値（参照パターン）と、参照パターン領域に対して設定されるセグメント領域の情報が、図２のメモリ２５に記憶される。メモリ２５に記憶されるこれらの情報を、以下、「参照テンプレート」と称する。
【００５３】
図２のＣＰＵ２１は、投射光学系１００から検出対象物体の各部までの距離を算出する際に、参照テンプレートを参照する。ＣＰＵ２１は、距離を算出する際に、参照テンプレ
ートから得られる各セグメント領域内のドットパターンのずれ量に基づいて、物体の各部までの距離を算出する。
【００５４】
たとえば、図４（ａ）に示すように距離Ｌｓよりも近い位置に物体がある場合、参照パターン上の所定のセグメント領域Ｓｎに対応するＤＰ光（ＤＰｎ）は、物体によって反射され、セグメント領域Ｓｎとは異なる領域Ｓｎ’に入射する。投射光学系１００と受光光学系２００はＸ軸方向に隣り合っているため、セグメント領域Ｓｎに対する領域Ｓｎ’の変位方向はＸ軸に平行となる。図４（ａ）の場合、物体が距離Ｌｓよりも近い位置にあるため、領域Ｓｎ’は、セグメント領域Ｓｎに対してＸ軸正方向に変位する。物体が距離Ｌｓよりも遠い位置にあれば、領域Ｓｎ’は、セグメント領域Ｓｎに対してＸ軸負方向に変位する。
【００５５】
セグメント領域Ｓｎに対する領域Ｓｎ’の変位方向と変位量をもとに、投射光学系１００からＤＰ光（ＤＰｎ）が照射された物体の部分までの距離Ｌｒが、距離Ｌｓを用いて、三角測量法に基づき算出される。同様にして、他のセグメント領域に対応する物体の部分について、投射光学系１００からの距離が算出される。かかる算出手法の詳細は、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。
【００５６】
かかる距離算出では、参照テンプレートのセグメント領域Ｓｎが、実測時においてどの位置に変位したかが検出される。この検出は、実測時にＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に照射されたＤＰ光から得られたドットパターンと、セグメント領域Ｓｎに含まれるドットパターンとを照合することによって行われる。以下、実測時にＣＭＯＳイメージセンサ２４０上の撮像有効領域に照射されたＤＰ光から得られた全画素値からなる画像を、「実測画像」と称する。実測時のＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域は、基準画像取得時と同様に、たとえば、ＶＧＡ（横６４０画素×縦４８０画素）のサイズである。
【００５７】
図５（ａ）〜（ｅ）は、かかる距離検出の手法を説明する図である。図５（ａ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上における基準画像に設定された参照パターン領域を示す図であり、図５（ｂ）は、実測時のＣＭＯＳイメージセンサ２４０上の実測画像を示す図であり、図５（ｃ）〜（ｅ）は、実測画像に含まれるＤＰ光のドットパターンと、参照テンプレートのセグメント領域に含まれるドットパターンとの照合方法を説明する図である。なお、便宜上、図５（ａ）、（ｂ）には、一部のセグメント領域のみが示されており、図５（ｃ）〜（ｅ）には、各セグメント領域の大きさが、横９画素×縦９画素で示されている。また、図５（ｂ）の実測画像には、便宜上、図４（ｂ）のように、検出対象物体として基準面より前に人物が存在しており、人物の像が写り込んでいることが示されている。
【００５８】
図５（ａ）のセグメント領域Ｓｉの実測時における変位位置を探索する場合、図５（ｂ）に示すように、実測画像上に、セグメント領域Ｓｉに対して探索領域Ｒｉが設定される。探索領域Ｒｉは、Ｘ軸方向に所定の幅を持っている。セグメント領域Ｓｉが探索領域Ｒｉにおいて１画素ずつＸ軸方向に送られ、各送り位置において、セグメント領域Ｓｉのドットパターンと実測画像上のドットパターンとが比較される。以下、実測画像上の各送り位置に対応する領域を、「比較領域」と称する。探索領域Ｒｉには、セグメント領域Ｓｉと同じサイズの比較領域が複数設定され、Ｘ軸方向に隣り合う比較領域は互いに１画素ずれている。
【００５９】
図５（ｄ）では、基準画像上のセグメント領域Ｓｉの画素位置に対応する実測画像上の画素位置（中心画素位置）から、Ｘ軸負方向にｘ画素ずれた位置からＸ軸正方向にｘ画素ずれた範囲（以下、「探索範囲Ｌ０」という）においてセグメント領域Ｓｉが送られるように探索領域Ｒｉが設定されている。
【００６０】
距離検出時には、探索領域Ｒｉにおいてセグメント領域ＳｉをＸ軸方向に１画素ずつ送りながら、各送り位置において、参照テンプレートに記憶されているセグメント領域Ｓｉのドットパターンと、実測画像のＤＰ光のドットパターンのマッチング度合いが求められる。このようにセグメント領域Ｓｉを探索領域Ｒｉ内においてＸ軸方向にのみ送るのは、上記のように、通常、参照テンプレートにより設定されたセグメント領域のドットパターンは、実測時において、Ｘ軸方向の所定の範囲内でのみ変位するためである。
【００６１】
上記マッチング度合いの検出時には、まず、参照パターン領域の各画素の画素値と実測画像の各セグメント領域の各画素の画素値の階調数が減少される。たとえば、基準画像および実測画像の画素値が８ビットの階調の場合、０〜２５５の画素値が、０〜１４の画素値に変換される。そして、変換された画素値がメモリ２５に保持される。その後、比較領域とセグメント領域Ｓｉとの間の類似度が求められる。すなわち、セグメント領域Ｓｉの各画素の画素値と、比較領域の対応する画素の画素値との差分が求められる。そして、求めた差分を比較領域の全ての画素について加算した値Ｒｓａｄが、類似度を示す値として取得される。
【００６２】
たとえば、図５（ｃ）のように、一つのセグメント領域中に、ｎ列×ｍ行の画素が含まれている場合、セグメント領域のｉ列、ｊ行の画素の画素値Ｔ（ｉ，ｊ）と、比較領域のｉ列、ｊ行の画素の画素値Ｉ（ｉ，ｊ）との差分が求められる。そして、セグメント領域の全ての画素について差分が求められ、その差分の総和により、図５（ｃ）に示す式の値Ｒｓａｄが求められる。値Ｒｓａｄが小さい程、セグメント領域と比較領域との間の類似度が高い。
【００６３】
こうして、図５（ｄ）に示すように、セグメント領域Ｓｉについて、探索領域Ｒｉの全ての比較領域に対して値Ｒｓａｄが求められる。
【００６４】
図５（ｅ）は、探索領域Ｒｉの各送り位置における値Ｒｓａｄが模式的に示されたグラフである。セグメント領域Ｓｉについて、探索領域Ｒｉの全ての比較領域に対して値Ｒｓａｄが求められると、まず、求めた値Ｒｓａｄの中から、最小値Ｂ１が参照される。次に、求めた値Ｒｓａｄの２番目に小さい値Ｂ２が参照される。２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比の大きさが所定の閾値以下であれば、セグメント領域Ｓｉの探索はエラーとされる。他方、２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比の大きさが閾値を超える場合、最小値Ｂ１に対応する比較領域Ｃｉがセグメント領域Ｓｉの移動領域と判定される。
【００６５】
たとえば、図５（ｄ）のように、セグメント領域Ｓｉに対応する比較領域Ｃｉは、基準画像上のセグメント領域Ｓｉの画素位置と同位置の実測画像上の画素位置Ｓｉ０よりもＸ軸正方向にα画素ずれた位置で検出される。これは、基準面よりも近い位置に存在する検出対象物体（人物）によって、実測画像上のＤＰ光のドットパターンが基準画像上のセグメント領域Ｓｉ０よりもＸ軸正方向に変位したためである。
【００６６】
こうして、実測時に取得されたＤＰ光のドットパターンから、各セグメント領域の変位位置が探索されると、上記のように、その変位位置に基づいて、三角測量法により、各セグメント領域に対応する検出対象物体の部位までの距離が求められる。
【００６７】
このようにして、セグメント領域Ｓ１〜セグメント領域Ｓｎまで全てのセグメント領域について、上記同様のセグメント領域の探索が行われる。
【００６８】
情報取得装置２は、上記のようにして取得された各セグメント領域に対応する検出対象物体までの距離を値に割り当て、情報処理装置３に出力する。以下、各セグメント領域に
対応する距離を画素値で表現した画像を「距離画像」と称する。上記のように、本実施の形態では、セグメント領域は、基準画像の参照パターン領域に対して、１画素間隔で設定されるため、距離画像は、基準画像と略同様のＶＧＡサイズの解像度（略６４０×略４８０）を有する。
【００６９】
なお、上記のマッチング度合いの検出方法は一例であり、これに限られるものではない。たとえば、上記では、セグメント領域Ｓｉのエラー検出の方法として、値Ｒｓａｄの２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比の大きさが用いられたが、全ての比較領域について求めた値Ｒｓａｄの平均値Ｂａと最小値Ｂ１との比（Ｂ１／Ｂａ）が所定の閾値以下のときにエラーと判定する手法が用いられても良く、または、最小値Ｂ１の大きさが所定の閾値以下のときにエラーと判定する手法が用いられても良い。
【００７０】
図６（ａ）は、レーザ光源１１０の出射波長変動によるドットパターンの変位を示す模式図である。図６（ｂ）は、ドットパターンが変位した場合におけるセグメント領域の探索範囲を縦方向にずらす例を示す図である。図６（ｃ）は、セグメント領域の探索範囲を縦方向にずらさない場合における距離画像、図６（ｄ）は、セグメント領域の探索範囲を縦方向にずらす場合における距離画像を示す図である。
【００７１】
図６（ｃ）、図６（ｄ）は、目標領域に平坦なスクリーンのみを設置した状態で得られた距離画像である。したがって、適正に距離が取得された場合は、すべての領域において、同一のグレーの階調が得られる。なお、図６（ｃ）、図６（ｄ）において、黒の階調が得られている領域は、上述のセグメント領域の探索がエラーとなった領域である。
【００７２】
上述のように、通常、実測時において、ドットは、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光面においてＸ軸方向のみにずれる。しかし、図６（ａ）に示すように、レーザ光源１１０の出射波長が変動すると、ドットパターン中のドットは、ＤＯＥ１４０に構成される回折パターンのピッチとＤＯＥ１４０の光学的収差等の関係から、ドットパターン領域の中心から放射上にシフトする。さらに、レーザ光の波長は、温度によって変化し易い。このように、ドットパターン中のドットは、Ｘ軸方向のみならず、Ｙ軸方向にもずれ得る。
【００７３】
ドットの変位量は、ドットパターンの中心から離れれば離れるほど大きくなる。図６（ａ）の例では、実測画像の外周に近いドットのＸ軸方向の変位量Δｘ１、Ｙ軸方向の変位量Δｙ１は、ドットパターンの中心に近いドットのＸ軸方向の変位量Δｘ２、Ｙ軸方向の変位量Δｙ２よりも大きい。このように、ドットがＹ軸方向にずれると、実測時のドットパターンと参照テンプレートに保持されたドットパターンとの照合が適正に行われなくなる。
【００７４】
この場合、図６（ｂ）に示すように、ドットパターンのＹ軸方向の変位量Δｙ１に応じて、セグメント領域Ｓｉの探索範囲Ｒｉを、縦方向にΔｙだけずらすことによって、ドットパターンの照合が適正に行われ得る。
【００７５】
図６（ｃ）の距離画像では、実測時のドットパターンがＹ軸方向に変位することにより、ドットパターンの中心から離れた上部および下部の領域において、セグメント領域に対するマッチングを検出できず、エラーが多発している。他方、図６（ｄ）の距離画像では、ドットパターンのＹ軸方向の変位量に応じて、セグメント領域の探索領域を縦方向にずらすことにより、上部と下部の領域においても、適正に距離が取得できている。
【００７６】
このように、レーザ光源１１０の出射波長が変動し、ドットパターンが変化した場合にも、セグメント領域の探索範囲を縦方向にずらすことによって、エラーの発生を抑制することができる。
【００７７】
しかし、上述のように、ドットパターンは、レーザ光の波長変動により、Ｘ軸方向にも変位する。このため、セグメント領域の探索範囲を縦方向にずらしたことによって得られた距離情報には、波長変動によるドットパターンのＸ軸方向の変位に応じて、誤差が含まれている。たとえば、図６（ｂ）では、セグメント領域Ｓｉは、本来検出されるべき適正な位置からＸ軸方向にΔｘだけずれた位置で検出される。
【００７８】
ドットパターンのＹ軸方向の変位量は、たとえば、上端近辺のセグメント領域をＹ軸方向にも探索することによって得ることができる。これに対し、波長変動によるドットパターンのＸ軸方向の変位量をセグメント領域の探索によって検出するのは困難である。すなわち、ドットパターンは、目標領域にある物体からの反射によってもＸ軸方向に変位し得るため、物体からの反射によるドットパターンのＸ軸方向の変位と、波長変動によるドットパターンのＸ軸方向の変位とを区別することは困難である。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、レーザ光源１１０の波長変動に基づく、ドットパターンのＹ軸方向の変位量とＸ軸方向の変位量との関係を予め保持しておき、この関係から、波長変動によるドットパターンのＸ軸方向の変位量（誤差）を取得し、誤差を含んだ距離情報を正確な値に補正する。
【００８０】
上述のように、ドットパターン中のドットは、レーザ光源１１０の波長変動に伴って、ドットパターン領域の中心（０次光の照射位置）から放射状に変位する。このとき、ドットの変位量は、ドットパターンの中心から離れるに従って、大きくなる。すなわち、縦方向（Ｙ軸方向）のドットの変位量は、ドットパターンの中心からＹ軸方向に離れるに従って大きくなり、また、横方向（Ｘ軸方向）のドットの変位量は、ドットパターンの中心からＸ軸方向に離れるに従って大きくなる。横方向（Ｘ軸方向）に並ぶドットの縦方向（Ｙ軸方向）の変位量は、互いに略同じであり、縦方向（Ｙ軸方向）に並ぶドットの横方向（Ｘ軸方向）の変位量は、互いに略同じである。ドットパターンの中心位置のドットは、レーザ光源１１０の波長が変動しても変位しない。また、ドットパターンの中心位置から横方向（Ｘ軸方向）に並ぶドットは、レーザ光源１１０の波長が変動しても縦方向（Ｙ軸方向）には変位せず、ドットパターンの中心位置から縦方向（Ｙ軸方向）に並ぶドットは、レーザ光源１１０の波長が変動しても横方向（Ｘ軸方向）には変位しない。
【００８１】
このように、レーザ光源１１０の波長変動に伴うドットの縦方向（Ｙ軸方向）および横方向（Ｘ軸方向）の変位には、互いに、所定の相関関係がある。よって、この相関関係を示すパラメータ値に基づいて、縦方向（Ｙ軸方向）のドットの変位量から当該ドットの横方向（Ｘ軸方向）の変位量を取得することができる。
【００８２】
本件出願の発明者は、以下の検証を行って、レーザ光源１１０の波長変動に伴うドットの縦方向（Ｙ軸方向）の変位量と横方向（Ｘ軸方向）の変位量との関係を求めた。以下、この検証について、説明する。
【００８３】
図７（ａ）は、検証方法を説明する図である。本検証では、参照パターン領域の上端近傍においてＸ軸方向に並ぶセグメント領域のうち、Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、−Ｐ１、−Ｐ２、−Ｐ３の位置にあるセグメント領域について、波長変動に伴う変位を測定した。ここで、位置Ｐ０は、参照パターン領域のＸ軸方向の中央ラインＸ０上にあり、位置Ｐ１、−Ｐ１は、それぞれ、参照パターン領域の右端近傍および左端近傍のラインＸ１、−Ｘ１上にある。また、位置Ｐ２は、ラインＸ０とラインＸ１との間の間隔の２／３の位置のラインＸ２上にあり、位置−Ｐ２は、ラインＸ０とライン−Ｘ１との間の間隔の２／３の位置のライン−Ｘ２上にある。さらに、位置Ｐ３は、ラインＸ０とラインＸ１との間の間隔の１／３の位置のラインＸ３上にあり、位置−Ｐ３は、ラインＸ０とライン−Ｘ１との間
の間隔の１／３の位置のライン−Ｘ３上にある。
【００８４】
Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、−Ｐ１、−Ｐ２、−Ｐ３の位置にある各セグメント領域の、適正位置からのＸ軸方向およびＹ軸方向の変位量を、レーザ光源１１０の波長を変動させながら測定した。目標領域には、基準画像を取得したときの距離位置に、平坦なスクリーンを配置した。基準画像は、レーザ光源１１０の出射波長が８２０ｎｍ近傍であるときに取得した。本検証において、レーザ光源１１０の出射波長は、レーザ光源１１０の駆動電流を変化させることによって、変動させた。
【００８５】
図７（ｂ）は、検証例におけるレーザ光源１１０の駆動制御を示すグラフである。図７（ｂ）は、レーザ光源１１０の駆動電流とレーザ光源１１０の出射波長との関係を示すグラフである。図７（ａ）のグラフの横軸は、時間（秒）、縦軸は、レーザ光源１１０の駆動電流である。図７（ｂ）のグラフの横軸は、レーザ光源１１０の駆動電流、縦軸は、レーザ光源１１０の出射波長である。
【００８６】
図７（ａ）に示すように、レーザ光源１１０の駆動電流を変化させると、これに伴い、レーザ光源１１０の出射波長は、図７（ｂ）のように変化する。図７（ａ）では、レーザ光源１１０の駆動電流が、３００ｍＡから１００ｍＡまで、２０数秒間、徐々に減少し、その後、３００ｍＡになるまで、２０数秒間、徐々に増加している。これに伴い、図７（ｂ）に示すように、レーザ光源１１０の出射波長は、略８２０ｎｍから８２８ｎｍの範囲で変動する。レーザ光源１１０は、シングルモードのレーザ光源であるため、モードホップが発生するまでは、略一定の波長に保たれる。
【００８７】
図８は、検証結果を示す図である。図８において、横軸は、セグメント領域のＹ軸方向の変位量を示し、縦軸は、セグメント領域のＸ軸方向の変位量を示す。図８には、上記のようにレーザ光源１１０の出射波長を変動させたときの、各測定タイミングにおけるセグメント領域のＸ軸方向の変位量とＹ軸方向の変位量とに対応する位置に、プロットが付されている。なお、図８には、便宜上、プロットが簡略化されて示されているが、実際には、一つのセグメント領域について、レーザ光源１１０の出射波長を図７（ｂ）のように４０秒程度変化させる間に、一定の時間間隔で、１２００回程度の測定が行われ、Ｘ軸方向の変位量とＹ軸方向の変位量が取得されている。
【００８８】
図８における各プロットは、図８の右側に示すように、形状によって区分されている。ここで、図８右側の“右端”、“右２／３”、“右１／３”、“中央”、“左１／３”、“左２／３”、“左端”は、それぞれ、図７（ａ）の位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ０、−Ｐ３、−Ｐ２、−Ｐ１の位置のセグメント領域に対応する。したがって、図８における各プロットは、図７（ａ）の位置Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、−Ｐ１、−Ｐ２、−Ｐ３の何れかのセグメント領域の測定結果を示している。
【００８９】
図８には、各セグメント領域の変位量を線形的に近似した直線があわせて示されている。図８の近似直線を参照すると、位置Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、−Ｐ１、−Ｐ２、−Ｐ３のセグメント領域のＸ軸方向の変位量は、Ｙ軸方向の変位量の変化に伴って、略線形的に変化することが分かる。また、セグメント領域のＸ軸方向の位置に応じて、近似直線の傾きが変化している。したがって、参照パターン領域の右端、または左端の位置（Ｐ１または−Ｐ１）における、セグメント領域のＹ軸方向の変位量とＸ軸方向の変位量との比を係数としてメモリ２５に保持しておけば、その他の位置におけるドットパターンのＸ軸方向の変位量を計算によって求めることができる。本実施の形態では、この係数を「縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎ」と称する。
【００９０】
図９（ａ）、（ｂ）は、各画素位置におけるＸ軸方向の変位量の求め方を説明する図で
ある。
【００９１】
図９（ａ）において、領域Ｓｒ’は、図７（ａ）の位置Ｐ１のセグメント領域Ｓｒにマッチングする領域である。ここでは、セグメント領域Ｓｒについて、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎが設定されている。破線で示す領域Ｓｒ’はセグメント領域Ｓｒに対応する領域であり、実線で示す領域Ｓｒ’は、セグメント領域Ｓｒにマッチングする実測画像上の領域である。
【００９２】
図９（ａ）に示すように、実測画像上において、領域Ｓｒ’が適正位置（セグメント領域Ｓｒに対応する位置）から縦方向（Ｙ軸方向）にΔＹだけ変位している場合、波長変動による領域Ｓｒ’の横方向（Ｘ軸方向）の変位量ΔＸは、次式で求められる。
【００９３】
ΔＸ＝Ｎ×ΔＹ  …（１）
この変位量ΔＸは、基準画像上においてラインＸ１上に並ぶ全てのセグメント領域に適用される。すなわち、ラインＸ１上の各セグメント領域は、レーザ光源１１０の出射波長の変動により、実測画像上において、一様に、変位量ΔＸだけＸ軸正方向に変位する。Ｙ軸方向に並ぶ他のセグメント領域の実測画像上における波長変動による変位量も、互いに同じである。すなわち、波長変動によるセグメント領域のＸ軸方向の変位量は、Ｘ軸方向の画素位置が異なると変わり、Ｙ軸方向の画素位置が異なっても変わらない。
【００９４】
本実施の形態では、ドットパターンの中心（レーザ光の０次回折光の入射位置）が参照パターン領域の中心Ｏに一致しているため、中心Ｏを通るラインＸ０上のセグメント領域の波長変動による変位量は０となる。したがって、Ｘ軸方向の各画素位置における変位量は、図９（ｂ）に示す補正直線により求められ得る。
【００９５】
実測時には、まず、セグメント領域Ｓｒについて変位量ΔＹが求められる。このとき、セグメント領域Ｓｒの探索範囲は、セグメント領域Ｓｒに対応する位置からＸ軸方向のみならずＹ軸方向にも広がりを持つように設定される。次に、求めた変位量ΔＹをもとに、上記式（１）から、波長変動によるＸ軸方向の変位量ΔＸが求められる。そして、各画素位置におけるＸ軸方向の変位量が、変位量ΔＸにより規定される補正直線に基づいて、演算により求められる。
【００９６】
変位量ΔＹが小さいほど、変位量ΔＸは小さくなり、補正直線の傾きが小さくなる。逆に、変位量ΔＹが大きいほど、変位量ΔＸは大きくなり、補正直線の傾きが大きくなる。
【００９７】
なお、上記では、所定位置のセグメント領域の変位量を実測することによって、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを求めたが、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎは、光学設計から算出することもできる。
【００９８】
図１０（ａ）は、本実施の形態に係る光学設計において縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを求める方法を説明する図である。図１０（ａ）の上段は、基準面に対するＤＰ光の投射状態を示し、図１０（ａ）の下段は、正面側から基準面を見たときのＤＰ光の投射状態を示す図である。なお、図１０（ａ）の下段には、便宜上、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域とセグメント領域Ｓｒに対応する領域が示されている。
【００９９】
図１０（ａ）の構成において、レーザ光源１１０の出射波長が変動すると、上記のように、ドットパターンは、０次光の照射位置を中心に放射状に変位する。ここで、セグメント領域Ｓｒに含まれるドットは、０次光の一部が回折されたものであるため、その回折方向は、０次光の照射位置からセグメント領域Ｓｒに向かう方向である。この回折作用を、図示のように、ベクトルＶｒで表すと、レーザ光源１１０の出射波長が変動する場合には
、このベクトルＶｒの大きさ（回折作用）が変化すると考えれば良い。したがって、波長変動における縦方向（Ｙ軸方向）の変位量と横方向（Ｘ軸方向）の変位量の比は、ベクトルＶｒのＹ方向成分とＸ方向成分の比となる。撮像有効領域の中心が０次光の照射位置に一致する場合、ベクトルＶｒのＹ方向成分とＸ方向成分の比は、撮像有効領域の縦横比に等しい。つまり、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎは、撮像有効領域の縦横比（４８０画素：６４０画素≒１：１．３）と略等価である。したがって、この場合、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎは、Ｎ＝１．３と求めることができる。
【０１００】
次に、図１０（ｂ）のように、０次光の照射位置がドットパターンの中心および撮像有効領域の中心からずれている場合について考える。この場合、ベクトルＶｒの方向は、図１０（ａ）の場合と異なるが、図１０（ａ）の場合と同様、０次光の照射位置からセグメント領域Ｓｒに向かう方向である。したがって、この場合は、ベクトルＶｒのＹ方向成分とＸ方向成分の比を、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎとして用いることができる。ただし、この場合は、０次光の照射位置が撮像有効領域の中心からずれているため、図９（ｂ）の補正直線の横軸との交点は、０次光の照射位置に対応するＸ軸方向の画素位置に変更される。
【０１０１】
このように、光学設計に応じて縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎが求められ、メモリ２５に保持されていても良い。
【０１０２】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、ドットパターンのＹ軸方向のずれに対する補正を行うための縦ずれ補正テーブルＴｒの生成方法を説明する図である。
【０１０３】
本実施の形態では、図１１（ａ）に示す如く、基準画像の最上部からやや下側のセグメント領域が、参照セグメント領域Ｓｒ１〜Ｓｒｎとして設定されている。これら参照セグメント領域Ｓｒ１〜Ｓｒｎが、図１１（ｂ）に示す探索領域ＭＡ内のどの位置にあるかが探索される。探索領域ＭＡは、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光領域のうち、上段を大きく囲う領域をカバーする。また、探索は、参照セグメント領域Ｓｒ１〜Ｓｒｎのそれぞれについて、探索領域ＭＡの全てを照合することにより行われる。すなわち、探索領域ＭＡの最上段に対して探索が行われた後、最上段よりも１画素だけ下にある次の段について探索が行われ、以下同様に、下の段へと探索が行われる。探索は、図５（ａ）〜図５（ｅ）を参照して説明したと同様の方法で行われる。
【０１０４】
この探索により、参照セグメント領域Ｓｒ１〜Ｓｒｎの実測画像上における画素位置Ｐｒ１’〜Ｐｒｎ'が取得される。こうして取得された画素位置Ｐｒ１’〜Ｐｒｎ'と、参照セグメント領域Ｓｒ１〜Ｓｒｎの基準画像上における画素位置Ｐｒ１〜Ｐｒｎとが比較され、両画素位置のＹ軸方向における差分ΔＹｄ１〜ΔＹｄｎが求められる。ここで、差分ΔＹｄ１〜ΔＹｄｎの符号は、実測画像上の画素位置の方が基準画像上の画素位置よりもＹ軸負側にある場合に正となる。こうして得られた差分ΔＹｄ１〜ΔＹｄｎを平均したものが、参照パターン領域の最上段のセグメント領域に対する縦画素ずれ量Ｈ０とされる。
【０１０５】
この縦画素ずれ量Ｈ０は、参照パターン領域の最上段の全てのセグメント領域に適用される。この縦画素ずれ量Ｈ０は、図１１（ｃ）に示す縦ずれ補正テーブルＴｒの上から１行目に格納される。補正テーブルＴｒの上から１行目は、参照パターン領域の最上段の画素位置Ｙ０に対応付けられている。
【０１０６】
なお、図１１（ｃ）に示す縦ずれ補正テーブルＴｒにおいて、Ｙ軸方向の画素位置Ｙｉの値は、セグメント領域のＹ軸方向の画素位置を示し、縦画素ずれ量Ｈｉの欄の各値は、セグメント領域のＹ軸方向の画素位置Ｙｉに対応付けられた縦画素ずれ量を示している。したがって、Ｙ軸方向の画素位置が同じであるセグメント領域には、同じ縦画素ずれ量が
適用される。
【０１０７】
上述したように、ドットパターンは、ドットパターンの中心から放射状に変位するため、通常、Ｘ軸方向の画素位置が変化しても、縦画素ずれ量は変化せず、Ｙ軸方向の画素位置が変化すると、縦画素ずれ量が変化する。したがって、このように、Ｙ軸方向の画素位置Ｙｉごとに縦画素ずれ量Ｈｉを保持しておき、画素位置Ｙｉが同じセグメント領域には同じ縦画素ずれ量Ｈｉを適用しても、各セグメント領域には適正な縦画素ずれ量が適用され得る。こうすることで、全ての画素位置のセグメント領域にについて縦画素ずれ量を保持する場合よりも、メモリ２５の容量を抑えることができる。
【０１０８】
上記のように縦画素ずれ量Ｈ０を縦ずれ補正テーブルＴｒに設定した後、最下段の各セグメント領域の画素位置Ｙｅに対する縦画素ずれ量Ｈｅに、縦画素ずれ量Ｈ０と同じ値が設定される。また、Ｙ軸方向において中央の各セグメント領域の画素位置Ｙｃに対する縦画素ずれ量Ｈｃとして値０が縦ずれ補正テーブルＴｒに設定される。
【０１０９】
こうして、縦画素ずれ量Ｈ０、Ｈｃ、Ｈｅが設定されると、これらの間のセグメント領域に対する縦画素ずれ量が、最上段から中央または最下段から中央に向かって値が線形的に変位するように補間される。たとえば、最上段の縦画素ずれ量Ｈ０が４の場合、最上段と中央の間のセグメント領域に対する縦画素ずれ量が３、２、１の値をもって補間される。
【０１１０】
こうして、全てのＹ軸方向の画素位置について縦画素ずれ量が設定された縦ずれ補正テーブルＴｒがメモリ２５に保持される。
【０１１１】
なお、ここでは、Ｙ軸方向において１画素ごとに縦画素ずれ量Ｈｉが設定されたが、通常、縦画素ずれ量は、急に変化しないため、Ｙ軸方向において数十画素（たとえば、１６画素）ごとに縦画素ずれ量Ｈｉが設定されても良い。こうすると、縦ずれ補正テーブルＴｒの保持に必要なメモリ２５の容量をさらに抑えることができる。
【０１１２】
また、ここでは、参照セグメント領域Ｓｒ１〜Ｓｒｎに対して取得した差分ΔＹｄ１〜ΔＹｄｎを平均することにより縦画素ずれ量Ｈ０を取得したが、参照セグメント領域Ｓｒ１〜Ｓｒｎのうち何れか一つについて差分値を取得し、この差分値を縦画素ずれ量Ｈ０として用いても良い。この場合、たとえば、参照セグメント領域Ｓｒ１〜Ｓｒｎのうち、Ｘ軸方向において参照パターン領域の中央にある参照セグメント領域について、差分値が取得される。
【０１１３】
また、通常、波長変動によるドットパターンの変位量は、短時間では大きく変化しないため、縦ずれ補正テーブルＴｒの更新処理は、１フレームの距離取得ごとに行う必要はなく、数フレームごとに行われれば良い。
【０１１４】
次に、図１２を参照して、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎと縦ずれ補正テーブルＴｒを用いた距離取得の処理について説明する。この処理は、図２のＣＰＵ２１の距離取得部２１ｂにおける機能によって行われる。
【０１１５】
なお、図１２に記載の処理フローのＳ１０２は、請求項２に記載の構成の一例である。また、Ｓ１０６は、請求項６に記載の構成の一例である。Ｓ１０８は、請求項３に記載の構成の一例である。
【０１１６】
図１２を参照して、ＣＰＵ２１は、縦ずれ補正テーブルＴｒから距離を取得するセグメント領域Ｓｉの中心画素位置に対応する縦画素ずれ量Ｈｉを取得する（Ｓ１０１）。たと
えば、最上端のセグメント領域の場合、図１１（ｃ）の縦ずれ補正テーブルＴｒから縦画素ずれ量Ｈ０が取得され、その１画素下のセグメント領域の場合、図１１（ｃ）の縦ずれ補正テーブルＴｒから縦画素ずれ量Ｈ１が取得される。そして、ＣＰＵ２１は、取得した縦画素ずれ量Ｈｉだけ縦方向に探索範囲をずらした補正探索範囲Ｒｉ’でセグメント領域Ｓｉを探索する（Ｓ１０２）。そして、ＣＰＵ２１は、セグメント領域Ｓｉの探索結果がエラーであるか否かを判定する（Ｓ１０３）。
【０１１７】
探索結果がエラーの場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、エラー値として、０を情報処理装置３に出力する（Ｓ１０４）。探索結果がエラーでない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、セグメント領域Ｓｉがマッチングした位置に応じた距離値Ｄｉを取得する（Ｓ１０５）。
【０１１８】
これにより、レーザ光源１１０の出射波長変動により、ドットパターンのＹ軸方向に変位していたとしても、適正にセグメント領域Ｓｉの探索を行うことができる。しかし、ここで取得した距離値Ｄｉは、ドットパターンのＸ軸方向の変位に伴って誤差が含んでいる可能性がある。
【０１１９】
ＣＰＵ２１は、メモリ２５にセットされた縦ずれ補正テーブルＴｒの上端の縦画素ずれ量Ｈ０と縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを参照し、以下の演算を行い、横画素ずれ量Ｗｉを取得する（Ｓ１０６）。
【０１２０】
Ｗｉ＝Ｎ×Ｈ０×（Ｘｉ／Ｓｘ）
なお、Ｘｉは、セグメント領域ＳｉのＸ軸方向の画素位置であり、Ｓｘは、右端のセグメント領域のＸ軸方向の画素位置である。Ｓｉは、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを取得した際のＸ軸方向の画素位置に相当する。また、上端の縦画素ずれ量Ｈ０は、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを取得した際の画素位置（右上隅）に相当する位置の縦画素ずれ量に相当する。
【０１２１】
ここで、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎに右上隅の位置に相当する縦画素ずれ量Ｈ０を乗算して、さらにその乗算した値を、画素位置Ｓｘで除算した値が、図９（ｂ）に示した補正直線の傾きに相当する。この補正直線の傾きに対して、距離取得対象のセグメント領域ＳｉのＸ軸方向の画素位置Ｘｉを乗算することにより、セグメント領域Ｓｉの位置における横画素ずれ量Ｗｉが取得される。
【０１２２】
たとえば、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎが１．３であり、右上隅の縦画素ずれ量Ｈ０が４、右上隅のＸ軸方向の画素位置が２４０である場合、補正直線の傾きは、略０．０２１６となる。
【０１２３】
このように補正直線の傾きが０．０２１６の場合、セグメント領域Ｓｉが右端の位置であれば、セグメント領域ＳｉのＸ軸方向の画素位置Ｘｉに２４０が代入され、横画素ずれ量Ｗｉは、５．２に設定される。また、セグメント領域Ｓｉが中央から右方向に１／３進んだ位置であれば、Ｘｉに８０が代入され、横画素ずれ量Ｗｉは、略１．７３に設定される。セグメント領域Ｓｉが中央の位置であれば、Ｘｉに０が代入され、横画素ずれ量Ｗｉは、０に設定される。セグメント領域Ｓｉが中央の位置から左方向に１／３進んだ位置であれば、Ｘｉに−８０が代入され、横画素ずれ量Ｗｉは、略−１．７３に設定される。セグメント領域Ｓｉが左端の位置であれば、Ｘｉに−２４０が代入され、横画素ずれ量Ｗｉは、−５．２に設定される。
【０１２４】
そして、ＣＰＵ２１は、横画素ずれ量Ｗｉに応じた横ずれ補正値ｗｉを取得する（Ｓ１０７）。そして、ＣＰＵ２１は、距離値Ｄｉから横ずれ補正値ｗｉを減算した値を情報処
理装置３に出力する（Ｓ１０８）。これにより、レーザ光源１１０の出射波長変動により、ドットパターンのＸ軸方向の誤差を補正することができ、正確な距離値を取得することができる。
【０１２５】
そして、ＣＰＵ２１は、次のセグメント領域があるか否かを判定する（Ｓ１０９）。次のセグメント領域がある場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、変数ｉに１を加算し（Ｓ１１０）、処理をＳ１０１に戻す。これにより、全てのセグメント領域Ｓ１〜Ｓｎについて、距離取得の処理が行われる。
【０１２６】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、セグメント領域Ｓｉの探索範囲の縦ずれ補正と、取得結果の横ずれ補正の一例を示す図である。
【０１２７】
たとえば、図１３（ａ）に示すように、セグメント領域Ｓｉに対応する比較領域ＣｉがＣｉ’の位置に変位した場合、探索範囲Ｒｉで探索しても適正にマッチングすることはできない。
【０１２８】
本実施の形態では、図１３（ｂ）に示すように、縦ずれ補正テーブルＴｒの縦画素ずれ量Ｈｉに応じて、探索範囲Ｒｉの位置からＹ軸方向に２画素ずれた補正探索範囲Ｒｉ’が設定されるため、セグメント領域Ｓｉに対するマッチングが適正に行われ得る。これにより、マッチングした位置に応じた距離値Ｄｉが取得される。そして、取得した距離値Ｄｉから横画素ずれ量（２画素）に相当する横ずれ補正値ｗｉが減算され、ドットパターンのＸ軸方向のずれによる距離値の誤差が補正される。
【０１２９】
図１４、図１５は、本実施の形態の効果を検証するために、図７の条件でセグメント領域の縦ずれ補正、横ずれ補正を行った場合のエラー率と深さ値（距離値）の測定結果を示す図である。図１４（ａ）〜（ｃ）および図１５（ａ）〜（ｄ）に示す各グラフにおいて、横軸は、深さ値（距離値）の取得処理の累積回数である。なお、図１４、図１５には、比較対象として、ドットパターンのＸ軸方向、Ｙ軸方のずれを補正しなかった場合の比較例の値が併せて示されている。
【０１３０】
本検証例では、セグメント領域が実測画像上の対応する位置から探索方向にｎ画素ずれた位置でマッチングした場合、基準画像取得時の深さ値（１２８）から４ｎだけ上昇する設定とした。また、本検証例、比較例では、実測画像取得時に設置したスクリーンは、右に行けば行くほど遠くなるように若干傾いている。具体的には、右端の位置において、略１３５、中央の位置から右方向に１／３進んだ位置において略１２５、中央の位置において略１２０、中央の位置から左方向に１／３進んだ位置において略１１５、左端の位置において略１１０の深さ値（距離）の位置が得られるようにスクリーンが傾いている。
【０１３１】
図１４（ａ）は、セグメント領域の探索範囲の縦方向の調整値を示すグラフである。本検証例では、図１４（ａ）に示すように、図７（ｂ）に示すレーザ光源１１０の出射波長が略２ｎｍ変動するごとに、セグメント領域の探索範囲が縦方向に、−４画素〜０画素の範囲で調整されている。
【０１３２】
図１４（ｂ）は、距離取得のエラー率を示すグラフである。図１４（ｂ）を参照して、比較例では、レーザ光源１１０の出射波長が基準画像を取得したときの出射波長から大きくずれない区間（距離情報の取得処理の累積回数が５００〜７００回程度の区間）を除き、エラー率が高くなっている。これに対し、本検証例では、レーザ光源１１０の出射波長が変動しても、エラー率が略０に抑えられていることがわかる。
【０１３３】
図１４（ｃ）は、ドットパターンが変動しない中央の位置に設定されたセグメント領域
に対する深さ値（距離値）の取得結果を示すグラフである。図１４（ｃ）を参照して、ドットパターンの中央の位置では、レーザ光源１１０の出射波長が変動したとしても、ドットパターンがずれることがないため、本検証例、比較例ともに、全ての距離取得タイミングにおいて、略均一の深さ値が得られている。
【０１３４】
図１５（ａ）は、ドットパターンの右端の位置に設定されたセグメント領域に対する深さ値（距離値）の取得結果を示すグラフである。図１５（ｂ）は、ドットパターンの中央から右方向に１／３進んだ位置に設定されたセグメント領域に対する深さ値（距離値）の取得結果を示すグラフである。なお、図１５（ａ）、図１５（ｂ）において、深さ値を取得したセグメント領域は、検証例、比較例とも、ドットパターンのＹ軸方向の中央に設定されている。
【０１３５】
図１５（ａ）の場合、本検証例、比較例ともに、レーザ光源１１０の出射波長が略８２０ｎｍとなる、５００〜７００回目の距離取得時において、略１３５（適正値）の深さ値が得られている。比較例では、レーザ光源１１０の出射波長が８２０ｎｍから離れるに従って、得られた深さ値が正規の深さ値から離れており、得られた深さ値と正規の深さ値との差は、０〜１００回目、１１００〜１２００回目の距離取得時において、略１６程度となっている。これに対し、本検証例では、得られた深さ値と正規の深さ値との差は、０〜１００回目、１１００〜１２００回目の距離取得時においても、略４程度に抑制されている。
【０１３６】
図１５（ｂ）の場合、本検証例、比較例ともに、レーザ光源１１０の出射波長が略８２０ｎｍとなる、５００〜７００回目の距離取得時において、略１２５（適正値）の深さ値が得られている。比較例では、レーザ光源１１０の出射波長が８２０ｎｍから離れるに従って、得られた深さ値が正規の深さ値から離れており、得られた深さ値と正規の深さ値との差は、０〜１００回目、１１００〜１２００回目の距離取得時において、略４程度となっている。これに対し、本検証例では、得られた深さ値と正規の深さ値との差は、０〜１００回目、１１００〜１２００回目の距離取得時において、略２程度に抑制されている。
【０１３７】
図１５（ｃ）は、ドットパターンの左端の位置に設定されたセグメント領域に対する深さ値（距離値）の取得結果を示すグラフである。図１７（ｄ）は、ドットパターンの中央から左方向に１／３進んだ位置に設定されたセグメント領域に対する深さ値（距離値）の取得結果を示すグラフである。なお、図１５（ｃ）、図１５（ｄ）において、深さ値を取得したセグメント領域は、検証例、比較例とも、ドットパターンのＹ軸方向の中央に設定されている。
【０１３８】
図１５（ｃ）の場合、本検証例、比較例ともに、レーザ光源１１０の出射波長が略８２０ｎｍとなる、５００〜７００回目の距離取得時において、略１１０（適正値）の深さ値が得られている。比較例では、レーザ光源１１０の出射波長が８２０ｎｍから離れるに従って、得られた深さ値が正規の深さ値から離れており、得られた深さ値と正規の深さ値との差は、０〜１００回目、１１００〜１２００回目の距離取得時において、略１６程度となっている。これに対し、本検証例では、得られた深さ値と正規の深さ値との差は、０〜１００回目、１１００〜１２００回目の距離取得時において、略８程度に抑制されている。
【０１３９】
図１５（ｄ）の場合、本検証例、比較例ともに、レーザ光源１１０の出射波長が略８２０ｎｍとなる、５００〜７００回目の距離取得時において、略１１５の深さ値（適正値）が得られている。比較例では、レーザ光源１１０の出射波長が８２０ｎｍから離れるに従って、得られた深さ値が正規の深さ値から離れており、得られた深さ値と正規の深さ値との差は、０〜１００回目、１１００〜１２００回目の距離取得時において、略４程度とな
っている。これに対し、本検証例では、得られた深さ値と正規の深さ値との差は、０〜１００回目、１１００〜１２００回目の距離取得時において、略２程度に抑制されている。
【０１４０】
以上のように、本検証例では、何れの位置においても、波長変動による深さ値（距離値）の誤差が、比較例の場合に比べ、略半分以下に抑えられていることがわかる。
【０１４１】
＜実施の形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、レーザ光源１１０の出射波長変動によって、ドットパターンが変化した場合にも、正確な距離情報を取得することができる。
【０１４２】
また、本実施の形態によれば、ドットパターンの端の位置に基づいた縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎにより、ドットパターンのその他の位置のＸ軸方向の変位量が演算によって取得されるため、メモリ２５の容量を低く抑えることができる。
【０１４３】
また、本実施の形態によれば、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎは、あらかじめ実測した距離値に基づいて、設定されるため、より適正にドットパターンのＸ軸方向のずれを補正することができる。
【０１４４】
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。
【０１４５】
たとえば、上記実施の形態では、図１２のＳ１０６において、補正直線の傾きの演算と横画素ずれ量Ｗｉの取得処理が行われたが、縦ずれ補正テーブルＴｒの更新時に、補正直線の傾きを取得してメモリ２５に保持しても良い。縦ずれ補正テーブルＴｒの更新処理は、毎フレームの距離取得ごとではなく、数フレームごとに行われるため、ＣＰＵ２１に対する演算負荷を多少抑えることができる。なお、補正直線の傾きの演算処理にかかる負荷は軽微であるため、上述のように、距離取得時に直接演算を行った方が、メモリ２５の容量が削減できるため、望ましい。この他、全てのＸ軸方向の画素位置について、予め、横画素ずれ量を算出しておき、テーブルに保持するようにしても良い。
【０１４６】
また、上記実施の形態では、メモリ２５の縦ずれ補正テーブルＴｒに、Ｙ軸方向の画素位置ごとの縦画素ずれ量が保持されたが、ドットパターンの上端または下端の位置の縦画素ずれ量のみを保持しておき、横画素ずれ量の演算と同様に、セグメント領域ＳｉのＹ軸方向の画素位置に応じて計算によって縦画素ずれ量が算出されても良い。この場合、縦画素ずれ量の取得にかかる演算量は増大するが、メモリ２５の容量をさらに低く抑えることができる。
【０１４７】
また、上記実施の形態では、図１２のＳ１０５において、距離値Ｄｉを取得した後、横画素ずれ量Ｗｉ’に応じた横ずれ補正値ｗｉを距離値Ｄｉから減算することにより、ドットパターンのＸ軸方向のずれに対する補正を行ったが、距離値Ｄｉを取得する前に、セグメント領域Ｓｉがマッチングした画素位置から横画素ずれ量Ｗｉだけずらした位置をマッチング位置として距離値を取得するようにしても良い。
【０１４８】
また、上記実施の形態では、図１３に示すように、探索範囲ＲｉをＹ軸方向に２画素ずらした補正探索範囲Ｒｉ’でセグメント領域Ｓｉの探索が行われたが、図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示すように、探索範囲ＲｉをＹ軸方向に２画素ずらし、さらにＸ軸方向にも２画素ずらした補正探索範囲Ｒｉ’’でセグメント領域Ｓｉの探索が行われても良い。
【０１４９】
図１６（ｃ）は、この場合の距離取得の処理を示すフローチャートである。この処理は、図２のＣＰＵ２１の距離取得部２１ｂにおける機能によって行われる。なお、図１６（
ｃ）は、図１２のフローチャートを一部変更するものであり、変更のない処理については、同一の番号が付与されている。図１２の処理フローのＳ１０２が、Ｓ２０１、Ｓ２０２に、Ｓ１０６〜Ｓ１０８が、Ｓ２０３に置き換えられている。
【０１５０】
図１６（ｃ）を参照して、ＣＰＵ２１は、縦ずれ補正テーブルＴｒから距離取得するセグメント領域Ｓｉの中心画素位置に対応する縦画素ずれ量Ｈｉを取得する（Ｓ１０１）。そして、ＣＰＵ２１は、Ｓ１０６と同様の演算処理を行い、横画素ずれ量Ｗｉを取得する（Ｓ２０１）。
【０１５１】
ＣＰＵ２１は、取得したセグメント領域Ｓｉの縦画素ずれ量Ｈｉだけ縦方向に、横画素ずれ量Ｗｉだけ横方向にずらした補正探索範囲Ｒｉ’’でセグメント領域Ｓｉを探索する（Ｓ２０２）。そして、ＣＰＵ２１は、セグメント領域Ｓｉの探索結果がエラーであるか否かを判定する（Ｓ１０３）。
【０１５２】
これにより、図１６（ｂ）に示すように、ドットパターンのＸ軸方向、Ｙ軸方向のずれに応じた探索範囲Ｒｉ’’でセグメント領域Ｓｉの探索が行われ、探索範囲をより適正なものとすることができる。
【０１５３】
また、上記実施の形態では、ドットパターンのＹ軸方向の変位量は、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、上端付近の１ライン分の参照セグメント領域Ｓｒ１〜Ｓｒｎの探索によって求められたが、下端付近の１ライン等、その他の位置の参照セグメント領域がさらに探索されることによって求められても良い。この場合、より精度よく縦ずれ補正テーブルＴｒを生成することができる。
【０１５４】
さらには、レーザ光源１１０の近傍に温度検出素子が配され、温度変化によるレーザ光源１１０の出射波長の変動を検知して、縦ずれ補正テーブルＴｒが生成されても良い。
【０１５５】
また、上記実施の形態では、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、基準画像上に設定されたセグメント領域Ｓｉに対応する比較領域を、実測画像上の探索範囲Ｒｉにおいて探索することにより、距離マッチングが行われたが、図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示すように、実測画像上に逆セグメント領域Ｕｉを設定し、逆セグメント領域Ｕｉに対応する比較領域Ｚｉを、基準画像上の探索範囲Ｖｉにおいて探索することにより、距離マッチングが行われても良い。この場合も、上記実施の形態と同様、たとえば、参照パターン領域（実測画像）の右上端近傍に設定された逆セグメント領域Ｕｒについて縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを求めておき、当該逆セグメント領域の実測時における縦ずれ量と縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎとに基づいて、各逆セグメント領域Ｕｉに対する距離値または画素位置の補正値が算出される。
【０１５６】
また、上記実施の形態では、基準ドットパターンの右上端近傍に設定されたセグメント領域Ｓｒについて、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを求めるようにしたが、縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを求めるセグメント領域は、これに限られず、たとえば、中央から右方向に２／３の位置の上端近傍のセグメント領域や、中央から左方向に１／２の位置の上端近傍のセグメント領域について縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを求めても良い。さらに、複数のセグメント領域について縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを求め、図９に示す補正直線をより最適化するようにしても良い。
【０１５７】
また、上記実施の形態では、基準ドットパターンに設定されたセグメント領域について縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを求めたが、セグメント領域とは異なるサイズまたは形状の参照領域を基準ドットパターン上に設定し、この参照領域について縦ずれ／横ずれ変換係数Ｎを求めるようにしても良い。この場合、実測時に、当該参照領域の縦ずれ量に基づいて
、図９に示す補正直線が規定される。同様に、図１１（ａ）に示す参照セグメント領域Ｓｒ１〜Ｓｒｎも、セグメント領域とは異なるサイズまたは形状の領域であっても良い。
【０１５８】
また、上記実施の形態では、ドットパターンのマッチング度合いを算出するために、図５（ｃ）に示す差分値の絶対値の総和の値ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）を用いたが、差分値の２乗の総和の値ＳＳＤ（Sum of Squared Difference）を用いても良い。
【０１５９】
また、上記実施の形態では、隣り合うセグメント領域が互いに重なるように、セグメント領域が設定されたが、左右に隣り合うセグメント領域が、互いに重ならなくても良く、また、上下に隣り合うセグメント領域が、互いに重ならなくても良い。また、上下左右に隣り合うセグメント領域のずれ量は、１画素に限られるものではなく、ずれ量が他の画素数に設定されても良い。さらに、上記実施の形態では、セグメント領域は、正方形状に設定されたが、長方形であっても良い。
【０１６０】
また、上記実施の形態では、セグメント領域と比較領域のマッチング率を算出する前に、セグメント領域と比較領域に含まれる画素の画素値を０〜１４の階調に減少したが、さらに階調を減少して２値化しても良いし、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０によって得られた画素値をそのまま用いて、マッチングしても良い。また、基準画像と実測画像に対して、ドットのエッジを強調させる所定の微分フィルタが適用されても良い。
【０１６１】
また、上記実施の形態では、三角測量法を用いて距離情報が求められ、メモリ２５に記憶されたが、三角測量法による演算なしに、セグメント領域の変位量（画素ずれ量）を距離情報として取得しても良く、他の手法で距離情報を取得しても良い。
【０１６２】
また、上記実施の形態では、目標領域に照射されるレーザ光の波長帯以外の波長帯の光を除去するためにフィルタ２３０を配したが、たとえば、目標領域に照射されるレーザ光以外の光の信号成分を、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される信号から除去する回路構成が配されるような場合には、フィルタ２３０が省略され得る。  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。
【０１６３】
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】
【０１６４】
１  …  物体検出装置
２  …  情報取得装置
２１ｂ  …  距離取得部
２３  …  撮像信号処理回路（距離取得部）
３  …  情報処理装置
３１ａ  …  物体検出部
１００  …  投射光学系
１１０  …  レーザ光源
２００  …  受光光学系
２４０  …  ＣＭＯＳイメージセンサ（イメージセンサ）
【図１】
2014044113.tif 000003
【図２】
2014044113.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014044113.tif 000006
【図５】
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【図７】
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【図８】
2014044113.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１７】
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【図６】
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【図１４】
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【図１５】
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