(57)【要約】【課題】外乱光の影響を抑制して距離検出の精度を高めること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、目標領域に所定のドットパターンの光を投射する投射光学系１１と、投射光学系１１に対して所定の距離だけ離れて並ぶように配置され、目標領域を撮像する受光光学系１２と、を備える。レーザ光源１１１は出射波長帯域の異なる２つの発光部１１１ａ、１１１ｂを備える。レーザ制御部２１ａは、測定に用いる発光部を一の発光部から他の発光部へと切り替える所定の切替条件２５ａを保持し、当該切替条件２５ａに基づいて、発光部１１１ａ、１１１ｂのうち測定に用いる発光部を決定する。【選択図】図２
2014062796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長のレーザ光を出射する複数の発光部を備えたレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記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一方向に離れて配置され、前記目標領域から反射された反射光を透過させるためのフィルタを備え、前記フィルタを透過した前記反射光を受光して、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、
実測時に前記イメージセンサにより撮像された前記ドットパターンを含む実測画像に基づいて、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、
前記レーザ光源を制御するレーザ制御部と、を備え、
前記レーザ制御部は、温度変化に基づく出射波長帯域の変動により前記複数の発光部のうち、測定に用いる発光部を一の発光部から他の発光部へと切り替える所定の切替条件を保持し、当該切替条件に基づいて、前記複数の発光部のうち測定に用いる発光部を決定する
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、
前記レーザ光源の温度を検出するための温度センサをさらに備え、
前記レーザ制御部は、前記温度センサにより検出される温度が所定の閾値以上であるか否かを、前記切替条件として保持する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の情報取得装置において、
前記複数の発光部は、測定に用いる発光部が一の発光部から他の発光部に切り替えられたときに目標領域においてドットパターンがシフトする方向が、前記投射光学系と前記受光光学系の並び方向に略平行となるよう配置されている、
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、
前記投射光学系は、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が入射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光を反射するミラーと、前記ミラーによって反射された光を前記ドットパターンの光に変換する回折光学素子とを備え、前記レーザ光源、前記コリメータレンズおよび前記ミラーが直線状に並び、前記回折光学素子が前記目標領域を向くように、前記レーザ光源、前記コリメータレンズ、前記ミラーおよび前記回折光学素子が配置される、
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、
前記レーザ光源は、フレームタイプの半導体レーザであり、
前記半導体レーザには、前記複数の発光部が、レーザ光の出射方向に垂直な方向に一列に並ぶように配置され、
前記複数の発光部の並び方向が、前記ミラーによって折り曲げられる前後の前記コリメータレンズの光軸を含む平面に対して略垂直となるように、前記半導体レーザが配置される、
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において、
前記レーザ光源は、所定の温度帯域において第１の波長帯域のレーザ光を出射する第１
の発光部と、前記温度帯域において前記第１の波長帯域と一部が重複する第２の波長帯域のレーザ光を出射する第２の発光部とを備え、
前記切替条件は、前記第１および第２の発光部のうち、前記フィルタの透過波長帯域に含まれる波長のレーザ光を出射する発光部が選択されるように規定されている、
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５の何れか一項に記載の情報取得装置において、
前記レーザ光源は、所定の温度帯域において出射波長帯域の一部が互いに重なり合う３つの発光部を備え、
前記切替条件は、前記３つの発光部のうち、前記フィルタの透過波長帯域に含まれる波長のレーザ光を出射する発光部が選択されるように規定されている、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項８】
請求項１ないし７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。
【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情報取得装置として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（撮像）される。情報取得装置として、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情報取得装置では、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】
上記構成の情報取得装置では、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を受光素子に導くために、このレーザ光の波長帯域の光のみを透過させる狭帯域のバンドパスフィルタが用いられる。その一方、レーザ光源の温度は、レーザ光源の周りの温度等、レーザ光源を取り巻く使用環境に応じて変化する。このような波長変動に対応するためには、上記バンドパスフィルタの透過波長帯域を、予め広めに設定しておく必要がある。
【０００６】
しかしながら、バンドパスフィルタの透過波長帯域が広くなると、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以外の光である外乱光も、バンドパスフィルタを透過して受光素子に導かれることになる。このように、受光される外乱光の量が増加すると、距離検出の精度が低下する惧れがある。
【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、外乱光の影響を抑制して距離検出の精度を高めることが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、互いに異なる波長のレーザ光を出射する複数の発光部を備えたレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記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一方向に離れて配置され、前記目標領域から反射された反射光を透過させるためのフィルタを備え、前記フィルタを透過した前記反射光を受光して、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、実測時に前記イメージセンサにより撮像された前記ドットパターンを含む実測画像に基づいて、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、前記レーザ光源を制御するレーザ制御部と、を備える。前記レーザ制御部は、温度変化に基づく出射波長帯域の変動により前記複数の発光部のうち、測定に用いる発光部を一の発光部から他の発光部へと切り替える所定の切替条件を保持し、当該切替条件に基づいて、前記複数の発光部のうち測定に用いる発光部を決定する。
【０００９】
本発明の第２の態様は、物体検出装置に関する。この態様に係る物体検出装置は、上記第１の態様に係る情報取得装置を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、外乱光の影響を抑制して距離検出の精度を高めること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】
【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】本実施の形態に係る距離検出手法を説明する図である。
【図５】実施の形態に係る投射光学系と受光光学系の外観を示す斜視図である。
【図６】実施の形態に係る投射光学系と受光光学系の構成を示す側面図、ＤＯＥを透過したレーザ光の状態を模式的に示す図、および、レーザ光源の構成を模式的に示す図である。
【図７】実施の形態に係る発光部を切り替えたときのドットパターンのシフト状況を模式的に示す図である。
【図８】実施の形態に係る２つの発光部の出射波長帯域と温度との関係を示す図である。
【図９】実施の形態に係る２つの発光部の点灯制御を示すフローチャートである。
【図１０】変更例に係る投射光学系と受光光学系の構成を示す側面図、および、発光部を切り替えたときのドットパターンのシフト状況を模式的に示す図である。
【図１１】前記変更例に係るドットパターンがシフトしたときのドットのマッチング状況を模式的に示す図である。
【図１２】他の変更例に係る発光部の点灯制御を示すフローチャートである。
【図１３】さらに他の変更例に係る発光部の発振特性およびレーザ光源の構成を示す図である。
【図１４】図１３に示す変更例に係る発光部の点灯制御を示すフローチャートおよび切替条件の内容を示す図である。
【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】
本実施の形態において、ＤＯＥ１１４は、特許請求の範囲に記載の「回折光学素子」に相当する。距離演算部２１ｂは、特許請求の範囲に記載の「距離取得部」に相当する。た
だし、これらの対応関係は、あくまでも一例であって、特許請求の範囲を実施の形態に限定するものではない。
【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１に示すように、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】
図２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２には、便宜上、投射光学系１１と受光光学系１２に関する方向を示すために、互いに直交するＸ−Ｙ−Ｚ軸が付されている。
【００１９】
情報取得装置１は、光学部の構成として、投射光学系１１と受光光学系１２とを備えている。投射光学系１１と受光光学系１２は、Ｘ軸方向に並ぶように、情報取得装置１に配置される。
【００２０】
投射光学系１１は、レーザ光源１１１と、コリメータレンズ１１２と、反射ミラー１１３と、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）１１４とを備えている。
また、受光光学系１２は、フィルタ１２１と、アパーチャ１２２と、撮像レンズ１２３と、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４とを備えている。この他、情報取得装置１は、回路部の構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、レーザ駆動回路２２と、撮像
信号処理回路２３と、入出力回路２４と、メモリ２５を備えている。
【００２１】
さらに、情報取得装置１は、レーザ光源１１１の温度を検出するための温度センサ１３０を備えている。温度センサ１３０は、レーザ光源１１１の周囲の温度を検出するため、レーザ光源１１１に近接する位置に配置されている。
【００２２】
レーザ光源１１１は、いわゆるフレームタイプの半導体レーザであり、受光光学系１２から離れる方向（Ｘ軸負方向）に狭波長帯域のレーザ光を出力する。レーザ光源１１１には、Ｘ軸方向に並ぶように２つの発光部１１１ａ、１１１ｂが配置されている。これらの発光部からそれぞれ出射されるレーザ光は、想定される使用環境温度において、その波長帯域の一部が互いに重なり合っている。なお、レーザ光源１１１および発光部１１１ａ、１１１ｂの詳細については、追って、図６（ｃ）および図８を参照して詳述する。
【００２３】
コリメータレンズ１１２は、レーザ光源１１１から出射されたレーザ光を平行光よりやや広がった光に変換する。
【００２４】
反射ミラー１１３は、コリメータレンズ１１２側から入射されたレーザ光をＤＯＥ１１４に向かう方向（Ｚ軸方向）に反射する。
【００２５】
ＤＯＥ１１４は、板状の部材より構成され、出射面が目標領域に向くように設置されている。ＤＯＥ１１４には、入射面に回折パターンが形成されている。この回折パターンに
よる回折作用により、ＤＯＥ１１４に入射したレーザ光は、ドットパターンのレーザ光に変換されて、目標領域に照射される。回折パターンは、たとえば、ステップ型の回折格子が所定のパターンで形成された構造とされる。回折格子は、コリメータレンズ１１２を透過し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。ドットパターン中の各ドットは、ＤＯＥ１１４に入射したレーザ光が、回折格子によって分離されたものである。
【００２６】
ＤＯＥ１１４は、反射ミラー１１３から入射したレーザ光を、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。目標領域における各ドットの大きさは、コリメータレンズ１１２による収束作用に応じた大きさとなる。ＤＯＥ１１４にて回折されないレーザ光（０次光）は、ＤＯＥ１１４を透過してそのまま直進する。目標領域における０次光のスポットの大きさも、他のドットと同様、コリメータレンズ１１２による収束作用に応じた大きさとなる。
【００２７】
目標領域から反射されたレーザ光は、フィルタ１２１とアパーチャ１２２を介して撮像レンズ１２３に入射する。
【００２８】
フィルタ１２１は、レーザ光源１１１の出射波長を含む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。フィルタ１２１の透過波長帯域は、追って、図８を参照して説明する。
【００２９】
アパーチャ１２２は、撮像レンズ１２３のＦナンバーに合うように、外部から入射する光の外周部を遮光する。撮像レンズ１２３は、アパーチャ１２２を介して入射された光をＣＭＯＳイメージセンサ１２４上に集光する。撮像レンズ１２３は、複数枚のレンズからなっている。
【００３０】
ＣＭＯＳイメージセンサ１２４は、撮像レンズ１２３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１２４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１１１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演算部２１ｂの機能が付与される。メモリ２５には、所定の切替条件２５ａが保持されている。レーザ制御部２１ａは、この切替条件２５ａと、温度センサ１３０によって検出される温度とに基づいて、発光部１１１ａ、１１１ｂの何れか一方を、測定に用いる発光部に設定する。
【００３２】
レーザ駆動回路２２は、ＣＰＵ２１（レーザ制御部２１ａ）からの制御信号に応じてレーザ光源１１１を駆動する。
【００３３】
撮像信号処理回路２３は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４を制御して、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４で生成された各画素の信号（電荷）をライン毎に順次取り込む。そして、取り込んだ信号を順次ＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、撮像信号処理回路２３から供給される信号（撮像信号）をもとに、情報取得装置１から検出対象物体の各部までの距離を、距離演算部２１ｂによる処理によって算出する。入出力回路２４は、情報処理装置２とのデータ通信を制御する。
【００３４】
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。
【００３５】
ＣＰＵ３１は、メモリ３３に格納された制御プログラムに従って各部を制御する。かかる制御プログラムによって、ＣＰＵ３１には、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。
【００３６】
たとえば、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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１２４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）が存在するときの受光状態が示されている。
【００３９】
投射光学系１１からは、ドットパターンを持ったレーザ光（以下、このパターンを持つレーザ光の全体を「ＤＰ光」という）が、目標領域に照射される。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、ＤＯＥ１１４による回折作用によって生成されたドット領域（以下、単に「ドット」という）が、ＤＯＥ１１４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。上記のように、ドットパターン中の各ドットは、ＤＯＥ１１４に入射したレーザ光が、回折格子によって分離されたものである。
【００４０】
なお、図３（ａ）において、ＤＰ光の光束は、距離検出のために、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る。各セグメント領域は、セグメント領域内のドットの点在パターンをもって、他のセグメント領域から区別可能となっている。すなわち、各セグメント領域には、複数のドットが含まれており、セグメント領域内におけるドットの分布が、他のセグメント領域と異なっている。
【００４１】
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、図３（ｂ）のように、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４上においてマトリックス状に分布する。
【００４２】
図４（ａ）は、本実施の形態に係る距離検出手法を説明する図である。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、投射光学系１１から所定の距離Ｌｓの位置に、Ｚ軸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１２のＣＭＯＳイメージセンサ１２４に入射する。
【００４４】
以下、反射平面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」、反射平面ＲＳを「基準面」と称する。
【００４５】
たとえば、図４（ａ）に示すように距離Ｌｓよりも近い位置に物体がある場合、基準画像上のセグメント領域Ｓｎに対応するＤＰ光（ＤＰｎ）は、物体によって反射され、セグメント領域Ｓｎとは異なる領域Ｓｎ’に入射する。投射光学系１１と受光光学系１２はＸ軸方向に隣り合っているため、セグメント領域Ｓｎに対する領域Ｓｎ’の変位方向はＸ軸に平行となる。図４（ａ）の場合、物体が距離Ｌｓよりも近い位置にあるため、領域Ｓｎ’は、セグメント領域Ｓｎに対してＸ軸正方向に変位する。物体が距離Ｌｓよりも遠い位
置にあれば、領域Ｓｎ’は、セグメント領域Ｓｎに対してＸ軸負方向に変位する。
【００４６】
セグメント領域Ｓｎに対する領域Ｓｎ’の変位方向と変位量をもとに、投射光学系１１からＤＰ光が照射された物体の部分（セグメント領域Ｓｎに対応する部分）までの距離Ｌｒが、距離Ｌｓを用いて、三角測量法に基づき算出される。同様にして、他のセグメント領域に対応する物体の部分について、投射光学系１１からの距離が算出される。かかる算出手法の詳細は、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。
【００４７】
このように、３次元距離情報の取得のためには、セグメント領域Ｓｎの変位位置を検出する必要がある。このため、実測時には、セグメント領域Ｓｎに含まれるドットと、実測時に撮像された画像（以下、「実測画像」という）に含まれるドットとが照合され、実測画像上におけるセグメント領域Ｓｎの変位位置が探索される。
【００４８】
たとえば、図４（ｂ）に示すセグメント領域Ｓｉの実測時における変位位置を探索する場合、図４（ｃ）に示すように、実測画像上において、セグメント領域Ｓｉと同じ位置にある領域Ｓｉ０を中心にＸ軸方向に＋α画素および−α画素の範囲が探索範囲Ｌ０に設定される。探索時には、セグメント領域Ｓｉが探索範囲Ｌ０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。探索範囲Ｌ０には、セグメント領域Ｓｉと同じサイズの比較領域が１画素おきに設定される。探索範囲Ｌ０は、取得しようとする距離の範囲に応じて設定される。取得しようとする距離の範囲が広い程、探索範囲Ｌ０は広くなる。
【００４９】
こうして設定された探索範囲Ｌ０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、セグメント領域Ｓｉのドットパターンと、各送り位置の比較領域のドットパターンと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を探索範囲Ｌ０内においてＸ軸方向のみに送るのは、上記のように、通常、セグメント領域のドットパターンは、実測時において、Ｘ軸方向にのみ変位するためである。
【００５０】
上記マッチング度合いの検出時には、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。
【００５１】
たとえば、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、以下に示す式の値Ｒｓａｄが求められる。
【００５２】
【数１】
2014062796.tif 000003
【００５３】
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。したがって、求めた値Ｒｓａｄが最小の比較領域が、セグメント領域Ｓｉの移動領域として検出される。こうして検出されたセグメント領域Ｓｉの変位位置に基づいて、上記のように、三角
測量法により、３次元距離情報が取得される。他のセグメント領域についても、同様の処理が行われる。
【００５４】
図５は、投射光学系１１と受光光学系１２の設置状態を示す斜視図である。
【００５５】
投射光学系１１と受光光学系１２は、熱伝導性の高いベースプレート３００上に設置される。投射光学系１１を構成する光学部材（レーザ光源１１１、コリメータレンズ１１２、反射ミラー１１３、ＤＯＥ１１４）は、シャーシ１１ａに設置され、このシャーシ１１ａがベースプレート３００の設置面Ｐ１に設置される。これにより、投射光学系１１がベースプレート３００上の設置面Ｐ１に設置される。
【００５６】
なお、レーザ光源１１１は、熱伝導性の高いホルダ１１ｂに保持されている。このホルダ１１ｂがシャーシ１１ａに装着されることにより、レーザ光源１１１がシャーシ１１ａに設置される。上記の如く、レーザ光源１１１は、扁平な形状を有するフレームタイプの半導体レーザから成っている。レーザ光の光軸に平行な方向に見たとき、レーザ光源１１１は、厚み方向の寸法が幅方向の寸法よりも数段小さくなっている。図５に示すように、レーザ光源１１１は、厚み方向がＹ軸に平行または略平行となるように配置される。ここで、「略平行」とは、レーザ光源１１１の厚み方向がＹ軸に平行な状態からＸ軸回りに１０度程度傾いた状態を含む。
【００５７】
なお、図２に示す温度センサ１３０は、ホルダ１１ｂに近接するよう配置される。
【００５８】
受光光学系１２は、ベースプレート３００上の２つの台座３００ａの上面（設置面Ｐ２）と、２つの台座３００ａの間のベースプレート３００の上面（設置面Ｐ２）に設置される。２つの台座３００ａの間のベースプレート３００の上面（設置面Ｐ２）には、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４が設置され、台座３００ａの上面（設置面Ｐ２）には、フィルタ１２１、アパーチャ１２２および撮像レンズ１２３を保持する保持板１２ａが設置される。撮像レンズ１２３およびアパーチャ１２２は、保持板１２ａに装着されたレンズホルダ１２ｂに保持され、レンズホルダ１２ｂの前部にフィルタ１２１が装着される。
【００５９】
投射光学系１１と受光光学系１２は、Ｘ軸方向に所定の距離をもって並んでいる。投射光学系１１と受光光学系１２との間のスペースＳに、図２に示す情報取得装置１の回路部を搭載せうる回路基板２００（図６参照）が設置される。
【００６０】
図６（ａ）は、本実施の形態に係る投射光学系１１と受光光学系１２の構成を模式的に示す図である。
【００６１】
図６（ａ）に示すように、本実施の形態では、レーザ光源１１１、コリメータレンズ１１２および反射ミラー１１３が直線状に並び、ＤＯＥ１１４が目標領域を向くように、レーザ光源１１１、コリメータレンズ１１２、反射ミラー１１３およびＤＯＥ１１４が、ベースプレート３００に設置される。レーザ光源１１１およびコリメータレンズ１１２の光軸は、反射ミラー１１３によって垂直に折り曲げられ、Ｚ軸に平行となる。
【００６２】
なお、このように投射光学系１１を構成する光学部品がベースプレート３００に設置される構成は、請求項４に記載の構成の一例である。
【００６３】
図６（ｂ）は、ＤＯＥ１１４におけるレーザ光の出射状態を模式的に示す図である。図６（ｂ）に示すように、レーザ光は、ＤＯＥ１１４の回折パターンにより回折された回折光（回折次数が０以外の回折光）と、回折パターンでは回折を受けない０次光に分離される。本実施の形態では、レーザ光源１１１の光軸が反射ミラー１１３によってＺ軸に平行
となるよう折り曲げられるため、ＤＯＥ１１４を透過した０次光は、Ｚ軸に平行な方向に進む。
【００６４】
図６（ｃ）は、レーザ光源１１１における発光部１１１ａ、１１１ｂの配置を模式的に示す図である。上記のとおり、レーザ光源１１１は、フレームタイプの半導体レーザからなっている。
【００６５】
レーザ光源１１１は、一つのパッケージに、異なる波長帯域のレーザ光を出射する２つの発光部１１１ａ、１１１ｂを備える。発光部１１１ａ、１１１ｂは、基板１１１ｃ上に、間隔がΔｄとなるように一体的に形成されている。基板１１１ｃは、フレーム１１１ｄ上に設置されている。発光部１１１ａ、１１１ｂは、直線状に並ぶように形成されている。
【００６６】
本実施の形態において、レーザ光源１１１は、発光部１１１ａ、１１１ｂの並び方向がＺ軸方向に平行または略平行となるよう配置される。ここで、「略平行」とは、発光部１１１ａ、１１１ｂの並び方向がＺ軸に平行な状態からＸ軸回りに１０度程度傾いた状態を含む。
【００６７】
このように発光部１１１ａ、１１１ｂが配置されると、反射ミラー１１３によって折り曲げられた後の発光部１１１ａ、１１１ｂの光軸は、Ｘ軸に略平行な方向に、互いにずれるようになる。このため、ＤＯＥ１１４によって生成されるドットパターンは、測定に用いられる発光部が発光部１１１ａ、１１１ｂ間で切り替えられることにより、Ｘ軸方向、すなわち、投射光学系１１と受光光学系１２の並び方向に略平行な方向にシフトすることとなる。
【００６８】
図７（ａ）、（ｂ）は、測定に用いられる発光部が発光部１１１ａ、１１１ｂ間で切り替えられることによって生じるドットパターンのシフトの状態を模式的に示す図である。
【００６９】
図７（ａ）は、発光部１１１ａが点灯されたときの目標領域上におけるドットパターンの照射状態を示す図である。図７（ａ）において、ドットパターンの中心には、ＤＯＥ１１４により回折されずにＤＯＥ１１４を透過した０次回折光Ｄ０ａが照射される。Ｌ１ａは、ドットパターンのＸ軸方向の中心位置を示す直線であり、Ｌ２は、ドットパターンのＹ軸方向の中心位置を示す直線である。
【００７０】
図７（ｂ）は、発光部１１１ｂが点灯されたときの目標領域上におけるドットパターンの照射状態を示す図である。図７（ｂ）において、ドットパターンの中心には、ＤＯＥ１１４により回折されずにＤＯＥ１１４を透過した０次回折光Ｄ０ｂが照射される。Ｌ１ｂは、ドットパターンのＸ軸方向の中心位置を示す直線であり、Ｌ２は、図７（ａ）と同様、ドットパターンのＹ軸方向の中心位置を示す直線である。なお、図７（ｂ）には、便宜上、図７（ａ）における直線Ｌ１ａが示されている。
【００７１】
図７（ｂ）に示すように、点灯される発光部が発光部１１１ａから発光部１１１ｂに切り替えられると、目標領域に照射されるドットパターンは、距離ΔＬだけＸ軸負方向にシフトする。他方、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明した３次元距離情報の取得形態では、セグメント領域Ｓｎを設定するための基準画像が、予め、メモリ２５に保持され、実測時には、メモリ２５に保持された基準画像を用いて、セグメント領域毎に、上述の３次元距離情報の取得処理が行われる。
【００７２】
この場合、たとえば、発光部１１１ａと発光部１１１ｂのうち発光部１１１ａを点灯させた状態で基準画像が取得されメモリ２５に保持されると、図７（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、点灯される発光部が発光部１１１ｂに切り替えられるとドットパターンがＸ軸負方向に距離ΔＬだけ変位するため、発光部１１１ｂを点灯させたときに本来取得されるべき基準画像は、メモリ２５に保持された基準画像からＸ軸負方向に距離ΔＬだけずれることとなる。このため、発光部１１１ｂを点灯させて３次元距離情報の取得処理を行う場合に、メモリ２５に保持された基準画像（発光部１１１ａを点灯させて取得された基準画像）が用いられると、セグメント領域Ｓｎの実測画像上におけるＸ軸方向の変位位置が、距離ΔＬだけ誤差を持つこととなり、この誤差により３次元距離情報も誤差を含むこととなる。
【００７３】
したがって、このように発光部１１１ａを点灯させた状態で基準画像が取得されメモリ２５に保持される場合には、発光部１１１ｂを点灯させて３次元距離情報を取得する際に、ドットパターンのずれ量（距離ΔＬ）に基づく３次元距離情報の補正処理を行うのが望ましい。たとえば、この補正処理は、上述の探索により検出されるセグメント領域の変位位置を、ドットパターンのずれ量（距離ΔＬ）だけ、ドットパターンのずれ方向と反対方向に移動させることにより行われる。なお、ドットパターンのずれ量（距離ΔＬ）に基づく３次元距離情報の誤差が軽微である場合には、この補正処理を省略しても良い。
【００７４】
また、このような補正処理を行う方法に代えて、発光部１１１ａ、１１１ｂをそれぞれ点灯させたときの２つの基準画像をメモリ２５に保持する方法を用いることもできる。この場合、発光部１１１ａが点灯される際には、発光部１１１ａを点灯させて取得した基準画像を用いて３次元距離情報の取得処理が行われ、発光部１１１ｂが点灯される際には、発光部１１１ｂを点灯させて取得した基準画像を用いて３次元距離情報の取得処理が行われる。ただし、この場合には、２つの基準画像をメモリ２５に保持する必要があるため、上記のように一つの基準画像をメモリ２５に保持する場合に比べて、基準画像を保持するために必要なメモリ容量が増加するとの問題がある。よって、この問題からすると、上記のように、発光部１１１ａ、１１１ｂのうち何れか一方を点灯させたときに取得される基準画像をメモリ２５に保持するのが望ましい。
【００７５】
なお、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、点灯される発光部が発光部１１１ａと発光部１１１ｂとの間で切り替えられるとドットパターンがＸ軸方向（投射光学系１１と受光光学系１２の並び方向）にシフトするようレーザ光源１１１が配置される構成は、請求項３に記載の構成の一例である。
【００７６】
図８は、発光部１１１ａ、１１１ｂから出射されるレーザ光の波長変動特性の一例を示すグラフである。図８において、横軸は、レーザ光源１１１付近の温度、縦軸は、発光部１１１ａ、１１１ｂからから出射されるレーザ光の波長（発振波長）である。横軸の温度は、図２に示す温度センサ１３０によって検出される。また、図８の右端に示された８３０ｎｍ、８２０ｎｍは、それぞれ、温度が２５℃のときの発光部１１１ａ、１１１ｂの発振波長である。
【００７７】
図８に示すように、発光部１１１ａ、１１１ｂの発振波長は、温度の上昇に伴って長くなる。各グラフにおいて、発振波長がステップ状に変化しているのは、発光部１１１ａ、１１１ｂにおいて生じるモードホッピングによるものである。ここで、使用環境温度が０℃〜６０℃であると想定すると、発光部１１１ａの発振波長は、使用環境温度の変動範囲において、８１２．８ｎｍ〜８３０．８ｎｍの範囲で変化し、このときのレーザ光の波長変動幅Δλ１は、１８ｎｍとなる。したがって、仮に、レーザ光源１１１に発光部１１１ａのみが配されている場合には、この波長変動幅Δλ１に含まれる波長の光を透過するように、フィルタ１２１の透過波長帯域が設定される必要がある。
【００７８】
これに対し、本実施の形態では、発光部１１１ａの他に発光部１１１ｂがレーザ光源１
１１に設けられているため、発光部１１１ａのみが設けられている場合に比べ、フィルタ１２１の透過波長帯域を狭めることができる。すなわち、図８のグラフにおいて、温度が０〜３０℃の範囲では発光部１１１ｂを用いて測定が行われ、温度が３０〜６０℃の範囲では発光部１１１ａを用いて測定が行われるよう、レーザ光源１１１が制御される。こうすると、目標領域に照射されるレーザ光の波長の変動範囲は、温度が３０℃のときの発光部１１１ａの発振波長（８２２．８ｎｍ）から温度が３０℃のときの発光部１１１ｂの発振波長（８３０．８ｎｍ）の範囲となり、このときのレーザ光の波長変動幅Δλ２は、８ｎｍとなる。
【００７９】
このように、本実施の形態では、使用環境温度の温度範囲において、発光部１１１ａの発振波長の一部と、発光部１１１ｂの発振波長の一部が互いに重複するように、これら２つの発光部１１１ａ、１１１ｂの発振波長が設定されている。このため、上記のように測定に用いる発光部を切替えることにより、フィルタ１２１の透過波長帯域を８ｎｍ程度に狭めることができ、フィルタ１２１を透過する外乱光の量を抑制することができる。よって、本実施の形態によれば、３次元距離情報の精度を高めることができる。
【００８０】
なお、このように、使用環境温度の温度範囲（０〜６０℃）において、発光部１１１ａの発振波長の一部と発光部１１１ｂの発振波長の一部が互いに重複するように、これら２つの発光部１１１ａ、１１１ｂの発振波長が設定される構成は、請求項６に記載の構成の一例である。
【００８１】
図９（ａ）は、発光部１１１ａ、１１１ｂの切替処理を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、発光部１１１ａ、１１１ｂの発振波長が図８のグラフに示すように設定されている場合のものである。ここで、図３のメモリ２５には、切替条件２５ａとして、温度値が３０℃の閾値温度Ｔｓｈが保持されている。また、図９（ａ）の処理は、図３に示すＣＰＵ２１のレーザ制御部２１ａの機能によって行われる。
【００８２】
なお、このように、切替条件２５ａとして閾値温度Ｔｓがメモリ２５に保持される構成は、請求項２に記載の構成の一例である。
【００８３】
図９（ａ）を参照して、距離取得動作が開始されると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、所定の温度取得タイミングにおいて、温度センサ１３０により、レーザ光源１１１の温度Ｔを取得する（Ｓ１０２）。次に、ＣＰＵ２１は、取得した温度Ｔが、メモリ２５に切替条件２５ａとして保持された閾値温度Ｔｓｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。取得した温度Ｔが閾値温度Ｔｓｈ以上である場合、ＣＰＵ２１は、発光部１１１ａを点灯し発光部１１１ｂを消灯する（Ｓ１０４）。他方、取得した温度Ｔが閾値温度Ｔｓｈ未満である場合、ＣＰＵ２１は、発光部１１１ａを消灯し発光部１１１ｂを点灯する（Ｓ１０４）。これにより、レーザ光源１１１から出射されるレーザ光の波長は、図８に示す波長の変動幅Δλ２の範囲に含まれることとなる。
【００８４】
こうして、測定に用いられる発光部が設定されると、ＣＰＵ２１は、距離取得動作が終了したか否かを判定する（１０６）。距離取得動作が終了していなければ、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０２に進めて、再度、Ｓ１０２以降の処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ２１は、所定の温度取得タイミングにおいて、温度センサ１３０により、レーザ光源１１１の温度Ｔを取得し（Ｓ１０２）、取得した温度Ｔが閾値温度Ｔｓｈ以上であるか否かに応じて（Ｓ１０３）、測定に用いる発光部を、発光部１１１ａと発光部１１１ｂとの間で切り替える（Ｓ１０４、Ｓ１０５）。以下、同様に、距離取得動作が終了するまで、発光部の切替制御が行われる。
【００８５】
以上、本実施の形態によれば、レーザ光源１１１に２つの発光部１１１ａ、１１１ｂが
設けられ、メモリ２５に切替条件２５ａとして保持された閾値温度Ｔｓｈと温度センサ１３０によって取得された温度とに基づいて、測定に用いる発光部が発光部１１１ａと発光部１１１ｂとの間で切り替えられる。このため、図８を参照して説明したとおり、フィルタ１２１の透過波長帯域を狭めることができ、フィルタ１２１を透過する外乱光の量を抑制することができる。よって、本実施の形態によれば、距離演算部２１ｂにより取得される３次元距離情報の精度を高めることができる。
【００８６】
また、本実施の形態によれば、レーザ光源１１１、コリメータレンズ１１２および反射ミラー１１３が直線状に並び、ＤＯＥ１１４が目標領域を向くように、レーザ光源１１１、コリメータレンズ１１２、反射ミラー１１３およびＤＯＥ１１４が配置される。これにより、Ｚ軸方向における投射光学系１１の背高を低くすることができ、情報取得装置１の小型化を図ることができる。
【００８７】
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、本発明の実施形態も、上記の他に種々の変更が可能である。
【００８８】
たとえば、上記実施の形態では、図６（ａ）に示すように、フレームタイプの半導体レーザからなるレーザ光源１１１を、厚み方向がＹ軸に平行または略平行となるように配置したが、図１０（ａ）に示すように、厚み方向がＺ軸に平行または略平行となるように、レーザ光源１１１が配置されても良い。こうすると、上記実施の形態に比べて、Ｚ軸方向における投射光学系１１の背高をさらに低くすることができ、情報取得装置１のさらなる小型化を図ることができる。
【００８９】
なお、このようにレーザ光源１１１を配置すると、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、点灯される発光部が発光部１１１ａ、１１１ｂとの間で切り替えられたときにＤＰ光（ドットパターン）がシフトする方向が、Ｙ軸に平行な方向となる。図１０（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、発光部１１１ａ、１１１ｂが点灯されたときの目標領域に対するドットパターンの照射状態を模式的に示す図である。Ｌ２ａは、発光部１１１ａが点灯されたときの、Ｙ軸方向におけるドットパターンの中心位置を示す直線であり、Ｌ２ｂは、発光部１１１ｂが点灯されたときの、Ｙ軸方向におけるドットパターンの中心位置を示す直線である。点灯される発光部が発光部１１１ａから発光部１１１ｂに切り替えられると、目標領域に照射されるドットパターンは、距離ΔＬ’だけＹ軸負方向にシフトする。
【００９０】
この場合、たとえば、発光部１１１ａが点灯されたときに取得された基準画像がメモリ２５に保持され、この基準画像が、発光部１１１ｂを点灯する際にも用いられると、以下のとおり、図４（ｂ）、（ｃ）を参照して説明した３次元距離情報の取得動作が適正に行われないことが起こり得る。
【００９１】
図１１（ａ）、（ｂ）は、この問題を説明するための図である。図１１（ａ）は、発光部１１１ａが点灯されたときのセグメント領域Ｓｉの探索動作を模式的に示す図、図１１（ｂ）は、発光部１１１ｂが点灯されたときのセグメント領域Ｓｉの探索動作を模式的に示す図である。
【００９２】
まず、図１１（ａ）を参照して、上記のように、メモリ２５に保持される基準画像が、発光部１１１ａを点灯した状態で取得されたものである場合、距離測定の際に点灯される発光部が発光部１１１ａであると、距離測定時に取得される実測画像と、メモリ２５に保持された基準画像が、互いに、Ｙ軸方向にずれることはない。このため、図１１（ａ）に示すように、セグメント領域Ｓｉは比較領域Ｃｊに正しくマッチングし、セグメント領域Ｓｉの探索動作は、適正に行われる。
【００９３】
これに対し、点灯される発光部は発光部１１１ｂに切り替えられると、本来取得されるべき基準画像が、図１０（ｃ）に示すように、メモリ２５に保持された基準画像に対して、Ｙ軸負方向に距離ΔＬ’だけずれているため、距離測定時に取得される実測画像もまた、メモリ２５に保持された基準画像に対して、Ｙ軸負方向に距離ΔＬ’だけずれている。このため、図１１（ｂ）に示すように、セグメント領域Ｓｉにマッチングする比較領域もまた、セグメント領域ＳｉのＸ軸方向の探索範囲に対して、Ｙ軸負方向に距離ΔＬ’だけずれている。この場合、セグメント領域Ｓｉの探索を行っても、図１１（ｂ）に示すように、セグメント領域Ｓｉが比較領域Ｃｊにマッチングせず、セグメント領域Ｓｉの探索動作は、エラーとなる可能性が高い。
【００９４】
したがって、図１０（ａ）のように、厚み方向がＺ軸に平行または略平行となるようにレーザ光源１１１を配置すると、上記実施の形態に比べて、Ｚ軸方向における投射光学系１１の背高をさらに低くすることができるが、その反面、セグメント領域の探索がエラーとなって、３次元距離情報を適正に取得できないことが起こり得る。これに対し、上記実施の形態のように、厚み方向がＹ軸に平行または略平行となるようにレーザ光源１１１を配置する場合には、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、基準画像と実測画像が互いにＸ軸方向にずれることが起こり得るものの、基準画像と実測画像が互いにＹ軸方向にずれることは無いため、３次元距離情報の取得がエラーとなって３次元距離情報が取得されないことは起こり得ない。したがって、３次元距離情報の取得がエラーとなることを回避するためには、上記実施の形態のように、厚み方向がＹ軸に平行または略平行となるようにレーザ光源１１１を配置するのが望ましい。
【００９５】
なお、図１０（ｃ）に示す距離ΔＬ’が小さくなると、これに伴い、図１１（ｂ）におけるセグメント領域Ｓｉと比較領域Ｃｊとの間のＹ軸方向のずれ量も小さくなるため、探索動作において、セグメント領域Ｓｉが比較領域Ｃｊに正しくマッチングする可能性が高まる。ここで、図１０（ｃ）に示す距離ΔＬ’は、図６（ｃ）に示す発光部１１１ａと発光部１１１ｂとの間の間隔Δｄに対応する。したがって、セグメント領域Ｓｉが比較領域Ｃｊに正しくマッチングする程度に発光部１１１ａと発光部１１１ｂとの間の間隔Δｄが小さい場合には、図１０（ａ）のように、厚み方向がＺ軸に平行または略平行となるようにレーザ光源１１１を配置して、Ｚ軸方向における投射光学系１１の背高を低くするのが望ましい。
【００９６】
なお、図１０（ａ）に示すように、レーザ光源１１１の厚み方向がＺ軸に略平行となるようにレーザ光源１１１が配置される構成、すなわち、発光部１１１ａ、１１１ｂの並び方向（レーザ光源１１１の幅方向）が反射ミラー１１３によって折り曲げられる前後のコリメータレンズ１１２の光軸を含む平面（ＸＺ平面）に対して略垂直となるようにレーザ光源１１１が配置される構成は、請求項５に記載の構成の一例である。
【００９７】
図１０（ａ）に示す変更例においても、上記実施の形態と同様、発光部毎に基準画像をメモリ２５に保持しておき、測定に用いられる発光部に応じて、セグメント領域の探索に用いる基準画像を切り替えるようにしても良い。ただし、この場合には、上記のように、基準画像を記憶するためのメモリ容量が大きくなるとの問題が生じる。
【００９８】
また、上記実施の形態では、温度センサ１３０によって検出された温度Ｔが閾値温度Ｔｓｈ以上であるか否かによって、測定に用いる発光部が、発光部１１１ａと発光部１１１ｂとの間で切り替えられた。しかしながら、発光部を切り替えるための条件は、これに限らず、発振波長がフィルタ１２１の透過波長帯域に含まれる発光部を適正に選択可能な他の条件が用いられて良い。
【００９９】
たとえば、図１２（ａ）に示すフローチャートでは、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４の
総受光光量Ｒが、閾値Ｒｓｈ以下となったか否かによって、測定に用いられる発光部が、発光部１１１ａと発光部１１１ｂとの間で切り替えられる。すなわち、図１２（ａ）の処理では、距離取得動作が開始されると（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、発光部１１１ａが消灯され、発光部１１１ｂが点灯される（Ｓ１１２）。そして、所定のタイミングで、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４の総受光光量Ｒが取得され（Ｓ１１３）、取得された総受光光量Ｒが、閾値Ｒｓｈ以下となったか否かが判定される（Ｓ１１４）。
【０１００】
取得された総受光光量Ｒが閾値Ｒｓｈ以下であれば（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、現在使用されている発光部（ここでは、発光部１１１ａ）の発振波長が、温度変化によって、フィルタ１２１の透過波長帯域を外れたと判定され、測定に用いられる発光部が、他方の発光部（ここでは、発光部１１１ｂ）に切り替えられる（Ｓ１１５）。また、取得された総受光光量Ｒが閾値Ｒｓｈ以下でなければ（Ｓ１１４：ＮＯ）、現在使用されている発光部（ここでは、発光部１１１ａ）の発振波長が、未だ、フィルタ１２１の透過波長帯域に含まれていると判定され、現在使用されている発光部がそのまま、測定に用いられる。以上の処理が、距離取得動作が終了されるまで（Ｓ１１６：ＹＥＳ）、繰り返される。
【０１０１】
図１２（ａ）のフローチャートでは、切替条件２５ａとして、閾値Ｒｓｈがメモリ２５に保持される。ここで、閾値Ｒｓｈは、選択された発光部の発振波長がフィルタ１２１の透過波長帯域に含まれることとなるように設定される。
【０１０２】
また、図１２（ｂ）に示すフローチャートでは、セグメント領域に対する探索処理のエラーレートＥが、閾値Ｅｓｈ以上となったか否かによって、測定に用いられる発光部が、発光部１１１ａと発光部１１１ｂとの間で切り替えられる。図１２（ｂ）のフローチャートは、図１２（ａ）のフローチャートのＳ１１３、Ｓ１１４が、Ｓ１２１、Ｓ１２２に置き換えられている。
【０１０３】
すなわち、図１２（ｂ）のフローチャートでは、距離取得動作が開始されると（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、発光部１１１ａが消灯され、発光部１１１ｂが点灯される（Ｓ１１２）。そして、所定のタイミングで、セグメント領域に対する探索処理のエラーレートＥが取得され（Ｓ１２１）、取得されたエラーレートＥが、閾値Ｅｓｈ以上となったか否かが判定される（Ｓ１２１）。取得されたエラーレートＥが閾値Ｅｓｈ以上であれば（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、現在使用されている発光部（ここでは、発光部１１１ａ）の発振波長が、温度変化によって、フィルタ１２１の透過波長帯域を外れたためエラーレートが増加したと判定され、測定に用いられる発光部が、他方の発光部（ここでは、発光部１１１ｂ）に切り替えられる（Ｓ１１５）。また、取得されたエラーレートＥが閾値Ｅｓｈ以上でなければ（Ｓ１１４：ＮＯ）、現在使用されている発光部（ここでは、発光部１１１ａ）の発振波長が、未だ、フィルタ１２１の透過波長帯域に含まれていると判定され、現在使用されている発光部がそのまま、測定に用いられる。
【０１０４】
図１２（ｂ）のフローチャートでは、切替条件２５ａとして、閾値Ｅｓｈがメモリ２５に保持される。ここで、閾値Ｅｓｈは、図１２（ａ）の場合と同様、選択された発光部の発振波長がフィルタ１２１の透過波長帯域に含まれることとなるように設定される。
【０１０５】
また、上記実施の形態では、レーザ光源１１１に２つの発光部１１１ａ、１１１ｂが設けられたが、３つ以上の発光部がレーザ光源１１１に設けられても良い。この場合も、上記実施の形態と同様、一つの発光部が用いられる場合よりも、フィルタ１２１の透過波長帯域を狭めることができるように、各発光部の発振波長が設定される。また、上記実施の形態と同様、選択された発光部の発振波長が、そのときの使用環境温度において、フィルタ１２１の透過波長帯域に含まれるよう、複数の発光部の中から一の発光部が、測定に用いる発光部として選択される。
【０１０６】
図１３（ａ）、（ｂ）は、３つの発光部１１１ｅ〜１１１ｇがレーザ光源１１１に配置される場合の構成例を示す図である。この場合、図１３（ｂ）に示すように、基板１１１ｃ上に、直線状に並ぶように３つの発光部１１１ｅ〜１１１ｇ形成される。また、これら３つの発光部１１１ｅ〜１１１ｇは、図１３（ａ）に示す発振特性を有する。使用環境温度の範囲が０〜６０℃の場合、０〜２３℃の範囲では発光部１１１ｅが測定に用いられ、２３℃〜４０℃の範囲では発光部１１１ｆが測定に用いられ、４０℃〜６０℃の範囲では発光部１１１ｇが測定に用いられる。
【０１０７】
このように発光部１１１ｅ〜１１１ｆが切替制御されると、目標領域に照射されるレーザ光の波長の変動範囲は、温度が３０℃のときの発光部１１１ｅの発振波長（８３０ｎｍ程度）から温度が２３℃のときの発光部１１１ｅの発振波長（８３６ｎｍ程度）の範囲となり、このときのレーザ光の波長変動幅Δλ３は、６ｎｍ程度となる。したがって、上記実施の形態に比べて、レーザ光の波長変動幅Δλ３をさらに狭くすることができ、フィルタ１２１の透過波長帯域をさらに狭めることができる。よって、フィルタ１２１を透過する外乱光の量をさらに抑制することができ、距離演算部２１ｂにより取得される３次元距離情報の精度をさらに高めることができる。
【０１０８】
図１４（ａ）は、この場合のレーザ制御部２１ａによる制御処理を示すフローチャート、図１４（ｂ）は、メモリ２５に保持される切替条件２５ａを示す図である。
【０１０９】
本変更例では、図１４（ｂ）に示すように、切替条件２５ａとして、２つの閾値温度Ｔｓｈ１、Ｔｓｈ２が保持される。発光部１１１ｅ〜１１１ｆが図１３（ａ）の発振特性を持つ場合、閾値温度Ｔｓｈ１は２３℃、閾値温度Ｔｓｈ２は４０℃である。
【０１１０】
図１４（ａ）のフローチャートにおいて、ＣＰＵ２１は、所定のタイミングで取得したレーザ光源１１１の温度Ｔ（Ｓ１０２）が、閾値温度Ｔｓｈ１よりも低い場合（Ｓ１３１：ＮＯ、Ｓ１３２：ＮＯ）、発光部ｅを点灯させる（Ｓ１３５）。また、温度Ｔが閾値温度Ｔｓｈ１以上で閾値温度Ｔｓｈ２未満の場合（Ｓ１３１：ＮＯ、Ｓ１３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、発光部１１１ｆを点灯させる（Ｓ１３４）。また、温度Ｔが閾値温度Ｔｓｈ２以上の場合（Ｓ１３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、発光部１１１ｇを点灯させる（Ｓ１３３）。
【０１１１】
なお、図１４（ａ）、（ｂ）には、温度センサ１３０によって取得された温度によって発光部１１１ｅ〜１１１ｇを切替制御するようにしたが、図１２（ａ）、（ｂ）と同様に、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４の総受光光量またはセグメント領域探索時のエラーレートに基づいて、発光部１１１ｅ〜１１１ｇが切替制御されても良い。この場合、発振波長が他の２つの発振波長の間にある発光部１１１ｆがまず点灯され、その後、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４の総受光光量またはセグメント領域探索時のエラーレートが閾値を満たさなくなったときに、測定に用いる発光部が、発光部１１１ｅ、１１１ｆのうち閾値を満たす方の発光部に切り替えられる。
【０１１２】
なお、このように、出射波長帯域の一部が互いに重なり合う３つの発光部１１１ｅ〜１１１ｇをレーザ光源１１１に配置し、切替条件２５ａとして２つの閾値温度Ｔｓｈ１、Ｔｓｈ２を用いる構成は、請求項７に記載の構成の一例である。
【０１１３】
また、上記実施の形態では、レーザ光源１１１の厚み方向がＹ軸に略平行とされ、図１０（ａ）に示す変更例では、レーザ光源１１１の厚み方向がＺ軸に略平行とされたが、レーザ光源１１１の配置は、これらの配置に限られず、たとえば、レーザ光源１１１の厚み方向がＹ軸とＺ軸に４５°程度傾くようにレーザ光源１１１が配置されても良い。
【０１１４】
また、上記実施の形態では、図８に示すように、使用環境温度の温度範囲が前半と後半に分割され、使用される発光部が当該温度範囲の前半と後半とで切り替えられた。しかし、使用される発光部を切り替えるための温度は、必ずしも、使用環境温度の温度範囲の中間の温度でなくても良く、各発光部の発振波長に応じて、適宜、所定の温度に調整され得る。
【０１１５】
また、上記実施の形態では、レーザ光源１１１として、フレームタイプの半導体レーザが用いられたが、ＣＡＮタイプの半導体レーザが用いられても良い。
【０１１６】
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１２４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。
【０１１７】
また、上記実施の形態では、レーザ光源１１１の光軸を、反射ミラー１１３で折り曲げるよう構成されたが、反射ミラー１１３を省略し、レーザ光源１１１と、コリメータレンズ１１２と、ＤＯＥ１１４を直線状に並べて配置するよう、投射光学系１１を構成しても良い。この場合、反射ミラー１１３を省略できるが、投射光学系１１の寸法がＤＰ光の出射方向に大きくなる。さらに、受光光学系１２の構成も、適宜変更可能である。
【０１１８】
また、上記実施の形態では、情報取得装置１と情報処理装置２が別体であったが、これらが一体化されても良く、さらに、これらがテレビ３や他の機器に内蔵されても良い。
【０１１９】
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】
【０１２０】
１  …  情報取得装置
２  …  情報処理装置
１１  …  投射光学系
１２  …  受光光学系
２１ａ  …  レーザ制御部
２１ｂ  …  距離演算部（距離取得部）
２５  …  メモリ
２５ａ  …  切替条件
１１１  …  レーザ光源（光源）
１１１ａ、１１１ｂ  …  発光部
１１１ｅ、１１１ｆ、１１１ｃ  …  発光部
１１２  …  コリメータレンズ（レンズ）
１１３  …  反射ミラー
１１４  …  ＤＯＥ（回折光学素子）
１２１  …  フィルタ
１３０  …  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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１４】
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