(57)【要約】      （修正有）【課題】回折光学素子に脱落等が生じたような場合に、レーザ光源からのレーザ光の出射を速やかに停止させることが可能な情報取得装置および物体検出装を提供する。【解決手段】情報取得装置は、ドットパターンのレーザ光を投射する投射ユニットと、目標領域をＣＭＯＳイメージセンサにより撮像する受光ユニットとを備える。投射ユニットは、レーザ光源１１０と、レーザ光をドットパターンのレーザ光に変換するＤＯＥ１４０とを有する。ＤＯＥ１４０の直下には、エナメル線１４１が配され、ＤＯＥ１４０は、脱落方向に力が付与されたときにＤＯＥ１４０が破損する力Ｆｃよりも小さい保持力ＦｓでＤＯＥ装着部４１５に保持される。ＤＯＥ１４０が脱落すると、電圧検出回路２４は、エナメル線が断線したことを検出し、ＣＰＵ２１は、レーザ光の照射を中止させる。【選択図】図１４
2014190823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標領域にドットパターンのレーザ光を投射する投射部と、
前記目標領域をイメージセンサにより撮像する受光部と、を備え、
前記投射部は、レーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を前記ドットパターンのレーザ光に変換する回折光学素子と、
脱落方向に力が付与されたときに前記回折光学素子が破損する力よりも小さい保持力で前記回折光学素子を保持する保持部と、
前記回折光学素子が前記保持部から外れたことに基づいて、前記目標領域に対する前記レーザ光の照射を中止させるレーザ停止部と、を備える、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報取得装置において、
前記保持力は、落下衝撃によって、前記回折光学素子が前記保持部から外れる方向に、前記回折光学素子にかかる力よりも大きくなるように設定される、
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、
前記保持部は、前記回折光学素子が所定の設置位置に接着剤により固定されることにより、前記回折光学素子を保持し、
前記保持力は、少なくとも、前記接着剤によって前記回折光学素子が前記設置位置に固定される力を調整することにより設定される、
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、
前記レーザ停止部は、前記回折光学素子が前記保持部から外れたことにより電気的状態が変化する電気素子を含む、
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、
前記レーザ停止部は、前記回折光学素子が前記保持部から外れた場合に断線するよう構成された電気配線を含む、
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、
前記レーザ停止部は、前記電気配線が断線したことを検出する回路部を備え、前記回路部による検出結果に基づいて、前記レーザ光源を制御する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項７】
請求項５に記載の情報取得装置において、
前記レーザ停止部は、前記電気配線を、前記レーザ光源に対して直列に接続させる構成を備え、
前記電気配線が断線すると、前記レーザ光源に対する駆動電流の供給が遮断され、前記レーザ光源からのレーザ光の出射が停止される、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項８】
請求項４に記載の情報取得装置において、
前記レーザ停止部は、前記回折光学素子が前記保持部に保持されると互いに接触し、前記回折光学素子が前記保持部から外れると互いに離間する電極と、前記電極が互いに接触しているか否かを検出する回路部と、を備え、前記回路部による検出結果に基づいて、前
記レーザ光源を制御する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項９】
請求項４に記載の情報取得装置において、
前記レーザ停止部は、前記回折光学素子と前記保持部との間の距離に応じて電気容量が変化する電気容量部と、前記電気容量部における電気容量に基づいて、前記回折光学素子が前記保持部から外れたことを検出する回路部と、を備え、前記回路部による検出結果に基づいて、前記レーザ光源を制御する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９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。この種の情報取得装置では、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。
【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、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、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】
上記情報取得装置では、レーザ光源から出射されたレーザ光が回折光学素子によって回折されることにより、ドットパターンのレーザ光が生成される。このため、目標領域においては、レーザ光が広範囲に分散した状態にあり、このため、目標領域の各位置に照射されるレーザ光の強度は小さくなる。しかしながら、回折光学素子に脱落等が生じると、レーザ光が分散せずに、ある位置において、レーザ光の照射光量が高まることが起こり得る。このような場合、レーザ光の出射を速やかに停止させる必要がある。
【０００６】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、回折光学素子に脱落等が生じたような場合に、レーザ光源からのレーザ光の出射を速やかに停止させ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】
【０００７】
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、目標領域にドットパターンのレーザ光を投射する投射部と、前記目標領域をイメージセンサにより撮像する受光部と、を備える。前記投射部は、レーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を前記ドットパターンのレーザ光に変換する回折光学素子と、脱落方向に力が付与されたときに前記回折光学素子が破損する力よりも小さい保持力で前記回折光学素子を保持する保持部と、前記回折光学素子が前記保持部から外れたことに基づいて、前記目標領域に対する前記レーザ光の照射を中止させるレーザ停止部と、を備える。
【０００８】
本発明の第２の態様は、物体検出装置に関する。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備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回折光学素子に脱落等が生じたような場合に、レーザ光源からのレーザ光の出射を速やかに停止させ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ができる。
【００１０】
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】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る物体検出装置を内蔵したパーソナルコンピュータの外観構成を示す図である
【図２】実施形態１に係る物体検出装置の構成を示す図である。
【図３】実施形態１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】実施形態１に係る距離検出の手法を説明する図である。
【図５】実施形態１に係る情報取得装置の構成を示す分解斜視図である。
【図６】実施形態１に係るベースの構成を示す図である。
【図７】実施形態１に係る投射ユニットの組立過程を示す図である。
【図８】実施形態１に係る投射ユニットの組立過程を示す図である。
【図９】実施形態１に係るＤＯＥの保持力の設定方法を説明する図である。
【図１０】実施形態１に係る投射ユニットの組立過程を示す図である。
【図１１】実施形態１に係る投射ユニットの組立過程を示す図である。
【図１２】実施形態１に係る情報取得装置を示す図である。
【図１３】実施形態１に係るＤＯＥ保持時のレーザ光源の動作を説明する図である。
【図１４】実施形態１に係るＤＯＥ脱落時のレーザ光源の動作を説明する図である。
【図１５】実施形態１に係る電圧検出回路の制御を示すフローチャートである。
【図１６】実施形態２に係る物体検出装置の構成を示す図である。
【図１７】実施形態２に係るＤＯＥ保持時、およびＤＯＥ脱落時のレーザ光源の動作を説明する図である。
【図１８】変更例に係るＤＯＥ脱落検知方式を説明する図である。
【図１９】変更例に係るＤＯＥ脱落検知方式を説明する図である。
【図２０】変更例に係る電圧検出回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
以下、実施形態１につき図面を参照して説明する。
【００１３】
以下に示す実施形態１において、ＣＰＵ２１、レーザ制御部２１ａ、レーザ駆動回路２２および電圧検出回路２４は、特許請求の範囲に記載の「レーザ停止部」に相当する。また、電圧検出回路２４は、特許請求の範囲に記載の「回路部」にも相当する。投射ユニット１００は、特許請求の範囲に記載の「投射部」に相当する。ＤＯＥ１４０は、特許請求の範囲に記載の「回折光学素子」に相当する。エナメル線１４１は、特許請求の範囲に記載の「電気素子」および「電気配線」に相当する。受光ユニット２００は、特許請求の範囲に記載の「受光部」に相当する。ＤＯＥ装着部４１５は、特許請求の範囲に記載の「保持部」に相当する。ただし、上記特許請求の範囲と本実施形態１との対応の記載はあくまで一例であって、特許請求の範囲に係る発明を本実施形態１に限定するものではない。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係るパーソナルコンピュータ１の概略構成を示す図である。図
１に示すように、パーソナルコンピュータ１は、情報取得装置２と、情報処理部３を備えている。この他、パーソナルコンピュータ１は、キーボード４と、操作パッド５と、モニタ６を備えている。
【００１５】
情報取得装置２は、目標領域全体に、可視光の波長帯よりも長い赤外の波長帯域の光（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、目標領域に存在する物体までの距離（以下、「距離情報」という）を取得する。情報処理部３は、情報取得装置２により取得された距離情報に基づいて、目標領域に存在する所定の物体を検出し、さらに、当該物体の動きを検出する。そして、情報処理部３は、当該物体の動きに応じて、パーソナルコンピュータ１の機能を制御する。
【００１６】
たとえば、ユーザが手を用いて所定のジェスチャを行うと、情報取得装置２からジェスチャに応じた距離情報が情報処理部３に送信される。この情報に基づき、情報処理部３は、ユーザの手を検出対象物体として検出し、手の動きに対応付けられた機能（画面の拡大・縮小や、画面の明るさ調整、ページ送り、等）を実行する。
【００１７】
図２は、情報取得装置２と情報処理部３の構成を示す図である。
【００１８】
情報取得装置２は、光学部の構成として、投射光学系１０と受光光学系２０とを備えている。投射光学系１０と受光光学系２０は、Ｘ軸方向に並ぶように、情報取得装置２に配置される。
【００１９】
投射光学系１０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２０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、電圧検出回路２４と、入出力回路２５と、メモリ２６を備えている。
【００２０】
レーザ光源１１０は、受光光学系２０に近づく方向（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略平行光に変換する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。また、ＤＯＥ１４０は、ＤＯＥ１４０に対するレーザ光の入射方向に見たときに方形形状の輪郭を有している。
【００２３】
ＤＯＥ１４０の回折パターンは、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。
【００２４】
また、ＤＯＥ１４０の直下には、後述のように、脱落を検知するためのエナメル線１４１が配置されている。エナメル線１４１は、電圧検出回路２４に接続される。ＤＯＥ１４０が脱落するとエナメル線１４１が断線し、電圧検出回路２４から出力される検出信号（
電圧値）が降下する。ＤＯＥ１４０の脱落検知にかかる構成については、追って図１３〜図１５を参照して説明する。
【００２５】
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。
【００２６】
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、外部からの光を遮光する。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。
【００２７】
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。
【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、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１１０を駆動する。
【００３０】
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。
【００３１】
電圧検出回路２４は、エナメル線１４１と抵抗Ｒに電圧Ｅを印加し、抵抗Ｒの両端に掛る電圧Ｖを監視する。この電圧Ｖに基づいて、エナメル線１４１の状態を検出し、検出した検出信号をＣＰＵ２１に出力する。レーザ制御部２１ａは、電圧検出回路２４からの検出信号に基づいて、レーザ光源１１０のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００３２】
入出力回路２５は、情報処理部３とのデータ通信を制御する。
【００３３】
メモリ２６は、ＣＰＵ２１により実行される制御プログラムの他、ＣＰＵ２１における処理の際のワーク領域としても用いられる。
【００３４】
情報処理部３は、ＣＰＵ３１と、入出力回路３２と、メモリ３３を備えている。なお、情報処理部３には、図２に示す構成の他、パーソナルコンピュータ１の各部を駆動および制御するための構成が配されるが、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、物体検出部３１ａの機能と、当該物体検出部３１ａからの信号に応じて、パーソナルコンピュータ１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。
【００３６】
物体検出部３１ａは、距離取得部２１ｂによって取得される距離情報から物体の形状を抽出し、さらに、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により検出された物体の動きが所定の動きパターンに合致しているかを判定し、物体の動きが所定の動きパターンに合致している場合に、当該動きパターンに対応する制御を実行する。
【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１０と受光光学系２０は、投射光学系１０の投射中心と受光光学系２０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。
【００３９】
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。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、投射光学系１０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。
【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光は、図３（ｂ）のように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に分布する。
【００４２】
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。図３（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、図３（ｂ）に示すＤｔ０’の位置に入射する。
【００４３】
図４は、実施形態１に係る距離検出手法を説明する図である。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、投射光学系１０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２０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２６上に展開される。
【００４５】
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。
【００４６】
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、基準画像上の領域Ｓｎに対応するＤＰ光（ＤＰｎ）は、物体によって反射され、領域Ｓｎとは異なる領域Ｓｎ’に入射する。投射光学系１０と受光光学系２０はＸ軸方向に隣り合っているため、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、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、領域Ｓｎに対し
てＸ軸負方向に変位する。
【００４７】
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１０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、他の領域に対応する物体の部分について、投射光学系１０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。
【００４８】
上記のように、領域Ｓｎに対する領域Ｓｎ’の変位方向はＸ軸に平行となるため、実測画像上における領域Ｓｎの変位位置の探索は、Ｘ軸方向にのみ行えば良い。ここで、実測画像とは、距離測定の際にＣＭＯＳイメージセンサ２４０によって撮像された画像のことである。たとえば、図４（ｂ）に示す基準画像上の領域Ｓｎについては、図４（ｂ）に示す実測画像上に両矢印で示された範囲が、変位位置の探索範囲に設定される。すなわち、実測画像上において、領域Ｓｎに対応する位置Ｐｎを中心に、Ｘ軸正負の方向に所定の幅を有する範囲が、領域Ｓｎに対する変位位置の探索範囲に設定される。なお、図４（ｂ）、（ｃ）では、便宜上、撮像有効領域をマトリックス状に区分するための升目が示されている。ここでは、各升目に対応する領域毎に、距離の測定が行われる。
【００４９】
領域Ｓｎの探索では、このように設定された探索範囲において、領域Ｓｎのドットの分布に最もマッチングするドットの分布を持つ領域が検出され、検出された領域が、領域Ｓｎの移動領域とされる。図４（ｃ）の例では、基準画像上の領域Ｓｎが、実測画像上において、領域Ｓｎ’の位置に移動している。したがって、領域Ｓｎの探索においては、領域Ｓｎ’が、領域Ｓｎの移動領域として検出される。
【００５０】
図５は、実施形態１に係る情報取得装置２の構成を示す分解斜視図である。
【００５１】
図５を参照して、情報取得装置２は、投射ユニット１００と、受光ユニット２００と、回路基板３００と、ベース４００を備えている。なお、図２に示すＣＰＵ２１、レーザ駆動回路２２、電圧検出回路２４、入出力回路２５およびメモリ２６は、回路基板３００に配され、撮像信号処理回路２３は、イメージセンサ回路基板２４１に配されている。
【００５２】
投射ユニット１００は、図２に示す投射光学系１０（レーザ光源１１０〜ＤＯＥ１４０）の他に、レーザホルダ１１１と、コリメータレンズホルダ１２１と、押さえばね１２２と、２本のエナメル線１４１と、ＦＰＣ１４２を備えている。レーザホルダ１１１は、レーザ光源１１０を保持し、コリメータレンズホルダ１２１は、コリメータレンズ１２０を保持し、押さえばね１２２は、コリメータレンズホルダ１２１をベース４００に装着するために用いられる。
【００５３】
また、受光ユニット２００は、上述の受光光学系２０（アパーチャ２１０〜ＣＭＯＳイメージセンサ２４０）の他に、レンズバレル２５０と、撮像レンズホルダ２６０と、イメージセンサ回路基板２４１を備えている。レンズバレル２５０は、アパーチャ２１０と撮像レンズ２２０を保持し、撮像レンズホルダ２６０は、レンズバレル２５０とフィルタ２３０を保持する。また、イメージセンサ回路基板２４１には、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０が設置される。
【００５４】
イメージセンサ回路基板２４１は、ＦＰＣ３０１によって回路基板３００に接続されている。ＦＰＣ３０１は、図示の如く、Ｚ軸正方向に撓んでおり、Ｘ軸方向に変形可能となっている。この他、回路基板３００には、回路基板３００とＦＰＣ１４２を接続するための導線が接続される。この導線により、回路基板３００は、ＦＰＣ１４２を介して、２本
のエナメル線１４１と接続される。
【００５５】
図５には、レンズバレル２５０に保持されるアパーチャ２１０と撮像レンズ２２０のうち、アパーチャ２１０が示されている。また、フィルタ２３０は、撮像レンズホルダ２６０のＺ軸負側の面に装着されている。
【００５６】
投射ユニット１００は、ベース４００のＺ軸負側の面に設置される。具体的には、レーザ光源１１０は、レーザホルダ１１１に装着された状態で、ベース４００に設置され、コリメータレンズ１２０は、円筒状のコリメータレンズホルダ１２１に装着された状態で、ベース４００に設置され、ミラー１３０は、直接、ベース４００に設置される。レーザ光源１１０は、フレームパッケージ型の半導体レーザである。レーザホルダ１１１は、レーザ光源１１０により発生する熱を放熱するため、熱伝導性に優れる金属（亜鉛、マグネシウム等）により形成されている。レーザホルダ１１１のＸ軸正側の側面には開口（図示せず）が形成され、この開口からＸ軸正方向にレーザ光が出射される。コリメータレンズホルダ１２１は、押さえばね１２２によって、ベース４００のＺ軸負側の面に装着される。ＤＯＥ１４０は、ベース４００のＺ軸負側の面に装着される。
【００５７】
また、受光ユニット２００のうち、アパーチャ２１０、撮像レンズ２２０およびフィルタ２３０は、レンズバレル２５０と撮像レンズホルダ２６０を介して、ベース４００のＺ軸負側の面に設置される。
【００５８】
図６（ａ）は、ベース４００をＺ軸負側から見た斜視図、図６（ｂ）は、ベース４００をＺ軸正側から見た斜視図である。
【００５９】
図６（ａ）、図６（ｂ）を参照して、ベース４００は、Ｘ軸方向に長い板状の形状を有し、投射ユニット１００を収容するための投射ハウジング部４１０と、受光ユニット２００を収容するための受光ハウジング部４２０が一体的に形成されている。ベース４００は、剛性が高く、且つ、熱伝導率が高い材料により形成されている。たとえば、ベース４００は、亜鉛、マグネシウム等の金属材料により形成されている。
【００６０】
また、ベース４００には、回路基板３００を装着するための凸部４００ａ〜４００ｄが形成され、さらに、回路基板３００を螺着するためのネジ穴４００ｅ、４００ｆが形成されている。ベース４００には、投射ユニット１００と受光ユニット２００が、互いにＸ軸方向に並ぶように装着される。また、ベース４００は、レーザ光源１１０等で生じた熱を外部に放熱するヒートシンクとして作用する。投射ハウジング部４１０のＺ軸負側の面（光学部材の設置面）は、受光ハウジング部４２０に比べて、Ｚ軸正方向に、一段低くなっている。
【００６１】
図７は、投射ハウジング部４１０周辺をＺ軸負側から見た斜視図である
図７を参照して、投射ハウジング部４１０は、Ｚ軸負側の面に、レーザホルダ１１１、コリメータレンズホルダ１２１、ミラー１３０およびＤＯＥ１４０を装着するための構造を有している。投射ハウジング部４１０には、Ｚ軸正方向に一段低くなった段部４１１と、Ｚ軸負方向に突出する壁部４１２と、コリメータレンズホルダ装着部４１３と、ミラー装着部４１４とＤＯＥ装着部４１５が形成されている。
【００６２】
段部４１１には、中央に円形の開口４１１ａが形成され、さらに、２つの隅に方形状の穴４１１ｂ、４１１ｃ（図６（ａ）参照）が形成されている。壁部４１２は、ＹＺ平面に平行な平面となっており、中央にＵ字型の切り欠き４１２ａが形成されている。切り欠き４１２ａは、レーザ光源１１０から出射されるレーザ光をコリメータレンズ１２０へと通すためのものである。
【００６３】
コリメータレンズホルダ装着部４１３には、ＸＹ平面に平行な底面４１３ａと、ＸＹ平面からＹＺ平面の面内方向かつＺ軸負方向に所定の角度だけそれぞれ傾いた傾斜面４１３ｂ（図７には一方の傾斜面は図示せず）が形成されている。底面４１３ａの中央には、略方形状の開口４１３ｃが形成されている。また、コリメータレンズホルダ装着部４１３のＹ軸正負方向には、押さえばね１２２を装着するための押さえばね装着部４１３ｄが形成されている。押さえばね装着部４１３ｄには、押さえばね１２２の端縁に形成された鉤部１２２ｂと係合して押さえばね１２２を抜け止めする係合部が設けられている。
【００６４】
また、ミラー装着部４１４は、ＸＹ平面からＸＺ平面の面内方向かつＺ軸負方向に４５°傾いた２つの傾斜面からなっている。２つの傾斜面間のＹ軸方向の幅は、ミラー１３０のＹ軸方向の幅よりも狭い。ミラー装着部４１４の傾斜面の側面下部には、エナメル線１４１を通すための孔４１４ａ〜４１４ｄが形成されている。孔４１４ａ、４１４ｃと孔４１４ｂ、４１４ｄは、それぞれ、Ｙ軸方向に並んでいる。
【００６５】
ミラー装着部４１４の奥には、ＤＯＥ装着部４１５が形成されている。ＤＯＥ装着部４１５は、ＤＯＥ１４０を僅かな隙間をもって嵌め込むことが可能な方形状の輪郭を有し、また、ベース４００の表面よりも一段低くなっている。ＤＯＥ装着部４１５のＺ軸方向の深さは、ＤＯＥ１４０の厚みよりもやや浅い。また、ＤＯＥ装着部４１５の底面は、ＸＹ平面に平行な平面となっている。また、ＤＯＥ装着部４１５のＸ軸方向の幅は、ＤＯＥ１４０のＸ軸方向の幅よりも広く、ＤＯＥ装着部４１５のＹ軸方向の幅は、ＤＯＥ１４０のＹ軸方向の幅よりもやや広い。ＤＯＥ装着部４１５には、ＤＯＥ１４０の外周と僅かな隙間をもって対向する壁面が形成されている。Ｙ軸方向に並ぶ壁面は、ＸＺ平面に平行な平面となっており、Ｘ軸方向に並ぶ壁面は、ＹＺ平面に平行な平面となっている。
【００６６】
ＤＯＥ装着部４１５の底面の中央には、ＤＯＥ１４０を透過したレーザ光を外部に導くための開口４１５ａが形成されている。
【００６７】
投射ユニット１００の組立時には、まず、ミラー１３０が、ミラー装着部４１４の傾斜面に載置され、この状態で、ミラー１３０が治具により固定される。
【００６８】
次に、コリメータレンズ１２０が装着されたコリメータレンズホルダ１２１が、傾斜面４１３ｂ、４１３ｃ（図示せず）に載せられる。このとき、コリメータレンズホルダ１２１の円周部と、傾斜面４１３ｂ、４１３ｃ（図示せず）が互いに線接触する。
【００６９】
そして、押さえばね１２２が、押さえばね装着部４１３ｄに装着される。このとき、押さえばね１２２の段部１２２ａがＺ軸負方向に撓み、その復元力によって、コリメータレンズホルダ１２１の外周面に形成された平坦部１２１ａがＺ軸正方向に押される。これにより、コリメータレンズホルダ１２１は、傾斜面４１３ｂ、４１３ｃ（図示せず）に押し付けられ、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の移動が抑制される。
【００７０】
次に、レーザ光源１１０が装着されたレーザホルダ１１１に治具が取り付けられ、レーザホルダ１１１のＸ軸正方向の外側面が壁部４１２のＸ軸負側の面に押し当てられる。
【００７１】
図８（ａ）は、レーザホルダ１１１が、治具により、壁部４１２に押し当てられた状態をＺ軸負側から見た斜視図である。図８（ｂ）は、この状態をＺ軸正側から見た斜視図である。なお、図８（ａ）、図８（ｂ）には、便宜上、位置調整用の治具の図示が省略されている。
【００７２】
図８（ａ）に示す状態において、レーザホルダ１１１と段部４１１との間には、Ｚ軸方
向およびＹ軸方向に、所定の隙間が存在する。レーザホルダ１１１は、治具により、壁部４１２に押し付けられつつ、ＹＺ平面の面内方向に変位される。こうして、レーザ光源１１０を変位させながら、レーザ光源１１０の光軸とコリメータレンズ１２０の光軸が一致するよう、レーザ光源１１０のＹＺ平面の面内方向における位置調整が行われる。この調整は、レーザ光を点灯させた状態で行われる。
【００７３】
かかる調整の後、コリメータレンズ１２０の位置調整が行われる。ここでは、治具を用いて、コリメータレンズホルダ１２１がＸ軸方向に変位され、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な位置となるよう、コリメータレンズ１２０のＸ軸方向の位置調整が行われる。
【００７４】
図８（ｂ）を参照して、こうして位置調整がなされた後、穴４１１ｂ、４１１ｃを介して、レーザホルダ１１１と壁部４１２の接触部に接着剤が塗布される。これにより、レーザホルダ１１１が投射ハウジング部４１０に接着固定される。
【００７５】
このようにレーザホルダ１１１が投射ハウジング部４１０に固定された状態において、レーザホルダ１１１と段部４１１の間に、所定の隙間が存在する。この隙間に、開口４１１ａを介して、ヒートジェルが流入され、この隙間がヒートジェルによって埋められる。これにより、レーザ光源１１０で発生した熱は、レーザホルダ１１１、ヒートジェルを介して、ベース４００に効率よく伝達される。こうして、伝達されたレーザ光源１１０の熱は、表面積の広いベース４００により、効率よく外部に放熱される。
【００７６】
さらに、開口４１３ｃを介して、コリメータレンズホルダ１２１とコリメータレンズホルダ装着部４１３の傾斜面４１３ｂ、４１３ｃとが接触する位置に、左右均等に接着剤が塗布される。これにより、コリメータレンズホルダ１２１が投射ハウジング部４１０に接着固定される。
【００７７】
しかる後、ミラー１３０が取り外され、ＤＯＥ１４０が、ＤＯＥ装着部４１５に嵌め込まれる。そして、ＤＯＥ１４０のＹ軸負側の側面とＸ軸負側の側面が、ＤＯＥ装着部４１５の壁面に押し当てられ、ＤＯＥ１４０のＹ軸方向とＸ軸方向の位置が決定される。この状態で、ＤＯＥ１４０とＤＯＥ装着部４１５の接触部に接着剤が塗布され、ＤＯＥ１４０が投射ハウジング部４１０に固着される。
【００７８】
図９（ａ）は、ＤＯＥ１４０と、ＤＯＥ装着部４１５のＸＺ平面の断面を示す模式図である。図９（ｂ）は、ＤＯＥ１４０にかかる衝撃力と接着剤によりＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に保持される力Ｆｓとの関係を示す図である。図９（ａ）には、便宜上、レーザ光源１１０〜ＤＯＥ１４０の光学系が併せて示されている。
【００７９】
図９（ａ）に示すように、ＤＯＥ１４０は、接着剤により、ＤＯＥ装着部４１５に保持される。実施形態１の場合、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に保持される力Ｆｓは、ＤＯＥ１４０の重量、ＤＯＥ１４０とＤＯＥ装着部４１５の接触面積、接着剤の塗布量、接着剤の材料等のパラメータに依存する。
【００８０】
図９（ｂ）に示すように、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に保持される力Ｆｓは、ＤＯＥ１４０の出射面に垂直な方向（脱落方向）に力が付与されたときにＤＯＥ１４０が割れる力Ｆｃよりも小さくなるように設定される。また、保持力Ｆｓは、パーソナルコンピュータ１の輸送時において想定され得る所定の落下衝撃により、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５から脱落する方向に、ＤＯＥ１４０にかかる力Ｆｄよりも大きくなるように設定される。このように、保持力Ｆｓが力Ｆｃよりも小さく且つ力Ｆｄよりも大きくなるように、上述のパラメータが調整される。
【００８１】
通常、パーソナルコンピュータ１の使用時にＤＯＥ１４０にかかる衝撃力よりも、パーソナルコンピュータ１の輸送時にＤＯＥ１４０にかかる衝撃力の方が大きい。このことから、落下衝撃によりＤＯＥ１４０にかかる力Ｆｄは、パーソナルコンピュータ１の輸送時にＤＯＥ１４０にかかることが想定される衝撃力に設定される。ＤＯＥ１４０の自重がｐ（Ｋｇ）、重力がＧ、輸送環境における係数をＣとすると、落下衝撃によりＤＯＥ１４０にかかる力Ｆｄは、ＣｐＧ以下の値とされる。係数Ｃは、輸送環境によって異なり、商品を輸送する際の荷扱いに対する梱包理論または経験則によって算出される。たとえば、係数Ｃを１０００程度に設定すれば、多種多様な輸送環境においてＤＯＥ１４０に係る落下衝撃よりも強い保持力ＦｓでＤＯＥ１４０をＤＯＥ装着部４１５に保持させることができる。
【００８２】
また、図９（ｂ）において、ＤＯＥ１４０が割れる力Ｆｃは、ＤＯＥ１４０の基板厚の厚みや材質等を変えることによって調整され得る。図９（ｂ）に示すように、この力Ｆｓが、輸送時の落下衝撃によりＤＯＥ１４０にかかる力Ｆｄよりも大きくなるように、ＤＯＥ１４０の厚み等が調整される。そして、ＤＯＥ１４０の保持力Ｆｓが力Ｆｓよりも小さく、且つ、力Ｆｄよりも大きくなるように、接着剤の塗布量や接着剤の材料等の上述のパラメータが調整される。
【００８３】
このように設定することにより、ＤＯＥ１４０に外部から衝撃力が加えられた場合、ＤＯＥ１４０が破損する前に、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５から脱落する。これにより、ＤＯＥ１４０が破損することを防ぐことができる。また、ＤＯＥ１４０の保持力Ｆｓは、落下衝撃によりＤＯＥ１４０にかかる力Ｆｄよりも大きく設定されているため、輸送時に想定されるパーソナルコンピュータ１の落下等の衝撃によって、ＤＯＥ１４０が脱落することを防ぐことができる。
【００８４】
なお、このように、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に保持される力Ｆｓが、ＤＯＥ１４０が割れる力Ｆｃよりも小さく設定される構成は、請求項１に記載の構成の一例である。また、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に保持される力Ｆｓが、落下衝撃により、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５から脱落する方向に、ＤＯＥ１４０にかかる力Ｆｄよりも大きく設定される構成は、請求項２に記載の構成の一例である。さらに、ＤＯＥ１４０とＤＯＥ装着部４１５間の接着剤の塗布量、接着剤の材料等によって、ＤＯＥ１４０の保持力Ｆｓが調整される構成は、請求項３に記載の構成の一例である。
【００８５】
図７に戻り、こうして、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に接着固定された後、２本のエナメル線１４１が孔４１４ａ〜４１４ｄに通される。２本のエナメル線１４１は、表面が薄い樹脂で被覆されている。エナメル線１４１は、樹脂によって表面が絶縁されているため、金属製の投射ハウジング部４１０に導通することを防ぐことができる。２本のエナメル線１４１は、ＤＯＥ１４０の脱落によって断線するように構成される。したがって、２本のエナメル線１４１は、ＤＯＥ１４０が脱落したときに断線し易い材料で構成され、また、細く、断面積が小さく構成されるのが望ましい。
【００８６】
図１０（ａ）は、投射ハウジング部４１０にＤＯＥ１４０が装着され、２本のエナメル線１４１が通された状態を示す斜視図である。
【００８７】
図１０（ａ）に示すように、２本のエナメル線１４１がそれぞれ両端から引っ張られた状態で、孔４１４ａ〜４１４ｄに樹脂剤が充填され、エナメル線１４１と投射ハウジング部４１０の隙間が埋められる。その後、ミラー１３０が、ミラー装着部４１４の傾斜面に載置され、この状態で、ミラー１３０が接着固定される。これにより、ミラー１３０が、ＸＹ平面に対して、ＹＺ平面の面内方向に４５°の傾きを持つように、投射ハウジング部
４１０に装着される。そして、ＦＰＣ１４２が、ミラー装着部４１４、ＤＯＥ装着部４１５を覆うようにして、投射ハウジング部４１０の外周部に取り付けられる。
【００８８】
図１１（ａ）は、投射ハウジング部４１０をＹ軸負側から見た側面図、図１１（ｂ）は、投射ハウジング部４１０をＹ軸正側から見た側面図である。
【００８９】
図１１（ａ）に示すように、エナメル線１４１の一端が、ＦＰＣ１４２のＹ軸負側の端部に配された端子１４１ａ、１４１ｂに半田付けされる。また、図１１（ｂ）に示すように、エナメル線１４１の他端が、ＦＰＣ１４２のＹ軸正側の端部に配された端子１４１ｃ、１４１ｄに半田付けされる。ＦＰＣ１４２のＹ軸負側に配された端子１４１ａ、１４１ｂは、互いに、回路パターンによって電気的に接続されている。ＦＰＣ１４２のＹ軸正側に配された端子１４１ｃ、１４１ｄは、それぞれ、回路パターンによって、端子１４１ｆ、１４１ｅに電気的に接続されている。端子１４１ｆ、１４１ｅには、それぞれ、回路基板３００に搭載された電圧検出回路２４に接続される導線が半田付けされる。
【００９０】
なお、ＦＰＣ１４２は、両端部がエナメル線１４１によって接続されることにより、投射ハウジング部４１０の外周に装着される。
【００９１】
こうして、図１０（ｂ）に示すように、投射ユニット１００の組立が完了する。その後、図５に示す受光ユニット２００が、背面側からベース４００に装着され、ベース４００に対する受光ユニット２００の組み立てが行われる。さらに、回路基板３００がベース４００に装着される。そして、ネジ４０１、４０２が、回路基板３００のネジ孔３００ｅ、３００ｆを介して、ベース４００のネジ穴４００ｅ、４００ｆに螺着される。
【００９２】
図１２（ａ）は、回路基板３００がベース４００に装着された状態の情報取得装置２をＺ軸負側から見た斜視図である。図１２（ｂ）は、当該情報取得装置２をＺ軸正側から見た斜視図である。
【００９３】
上述のようにして、投射ユニット１００と受光ユニット２００の組立が完了すると、回路基板３００の四隅に設けられた切り欠き３００ａ〜３００ｄと、これら切り欠き３００ａ〜３００ｄに係合するベース４００の凸部４００ａ〜４００ｄとの間に、接着剤が塗布される。これにより、回路基板３００がベース４００に接着固定される。
【００９４】
こうして、図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、情報取得装置２の組立が完了する。
【００９５】
次に、ＤＯＥ１４０の脱落検知方法と、レーザ光源１１０の動作を説明する。
【００９６】
図１３（ａ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ’の断面図である。図１３（ｂ）は、ＤＯＥ１４０の脱落検知にかかる回路構成を模式的に示す図である。なお、図１３（ａ）には、便宜上、回路基板３００に搭載された電圧検出回路２４、ＣＰＵ２１、レーザ駆動回路２２と、レーザ光源１１０が併せて示されている。
【００９７】
上記のように情報取得装置２の組立が行われると、２本のエナメル線１４１は、ＤＯＥ１４０の入射面に接触せず、ＤＯＥ１４０の直下に位置づけられる。また、２本のエナメル線１４１は、それぞれ、ＤＯＥ１４０のＸ軸方向の端部に位置づけられている。これにより、エナメル線１４１によって、ミラー１３０により反射されＤＯＥ１４０に入射するレーザ光を遮ることが抑制される。
【００９８】
上述のように、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に保持される力Ｆｓが、ＤＯＥ１４
０が割れる力Ｆｃよりも小さく、落下衝撃によりＤＯＥ１４０にかかる力Ｆｄよりも大きくなるように設定されている。したがって、ＤＯＥ１４０は、外部から力が加えられた場合、ＤＯＥ１４０が破損する前に、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５から脱落する。
【００９９】
ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５から脱落すると、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように、ＤＯＥ１４０の直下に配されたエナメル線１４１に接触し、エナメル線１４１が断線する。
【０１００】
２本のエナメル線１４１は、ＦＰＣ１４２を介して、回路基板３００に搭載された電圧検出回路２４に直列に接続されている。図１３（ｂ）に示すように、電圧検出回路２４は、エナメル線１４１と抵抗Ｒに電圧Ｅを印加する。電圧検出回路２４は、このように電圧Ｅを印加しながら、抵抗Ｒの両端に掛かる電圧Ｖを監視し、この電圧Ｖに基づいて、エナメル線１４１の状態を検出する。
【０１０１】
なお、孔４１４ａ〜４１４ｄには、樹脂剤によって、隙間が充填されているため、２本のエナメル線１４１が、金属製の投射ハウジング部４１０により短絡されることが抑制される。
【０１０２】
この構成により、ＤＯＥ１４０が脱落してエナメル線１４１が断線した場合に、抵抗Ｒに掛かる電圧Ｖが変化する。ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に保持され、エナメル線１４１が断線していない場合、抵抗Ｒに掛かる電圧Ｖは、電圧Ｅをエナメル線１４１の抵抗値と抵抗Ｒの抵抗値で分圧した値となる。これに対し、ＤＯＥ１４０が脱落してエナメル線１４１が断線した場合、抵抗Ｒに掛かる電圧Ｖはゼロとなる。電圧検出回路２４は、このような電圧Ｖの変化に基づいて、ＤＯＥ１４０の脱落を検出し、検出結果を、ＣＰＵ２１に出力する。
【０１０３】
なお、エナメル線１４１がＤＯＥ１４０の直下に配され、ＤＯＥ１４０が脱落してエナメル線１４１が断線した場合の電圧Ｖの変化を検出する構成は、請求項４〜６に記載の構成の一例である。
【０１０４】
図１５は、本実施形態の電圧検出回路２４の検出結果によるレーザ光源１１０の遮断制御を示すフローチャートである。
【０１０５】
情報取得装置２が起動すると、ＣＰＵ２１は、電圧検出回路２４を作動させる（Ｓ１０１）。そして、ＣＰＵ２１は、電圧検出回路２４において、抵抗Ｒに掛かる電圧Ｖが、閾値Ｖｓｈよりも小さいことが検出されたか否かを判定する（Ｓ１０２）。ここで、閾値Ｖｓｈは、予めメモリ２６に記憶されている。また、閾値Ｖｓｈは、エナメル線１４１が断線していないときに抵抗Ｒにかかる電圧よりも所定の値だけ小さく設定されている。
【０１０６】
ＣＰＵ２１は、抵抗Ｒにかかる電圧Ｖが閾値Ｖｓｈよりも小さいと判定すると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、レーザ駆動回路２２を制御して、レーザ光源１１０によるレーザ光の出射を停止させる（Ｓ１０３）。他方、ＣＰＵ２１は、抵抗Ｒにかかる電圧Ｖが閾値Ｖｓｈ以上であると判定すると（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０３をスキップして、シャットダウン指示が行われたかを判定する（Ｓ１０４）。そして、シャットダウン指示が行われていない場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０２に戻して、電圧Ｖの監視を継続する。このように、情報取得装置２が動作し続ける間（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０２、Ｓ１０３の処理が繰り返される。
【０１０７】
＜実施形態１の効果＞
以上、本実施形態によれば、以下の効果が奏され得る。
【０１０８】
図１４（ａ）に示すように、ＤＯＥ１４０が脱落した場合、エナメル線１４１が断線し、電圧検出回路２４により、電圧Ｖの変化が検知され、ＣＰＵ２１に検知信号が出力される。ＣＰＵ２１は、検知信号に基づいて、ＤＯＥ１４０の脱落を検知し、レーザ光源１１０によるレーザ光の出射が停止される。これにより、ＤＯＥ１４０の脱落により、レーザ光が開口４１５ａを介して、直接目標領域に照射されることを回避でき、目標領域のある位置においてレーザ光の照射光量が高まることを防止することができる。
【０１０９】
また、図９（ｂ）に示すように、ＤＯＥ１４０の保持力Ｆｓが、ＤＯＥ１４０が割れる力Ｆｃよりも小さくなるように設定されている。したがって、ＤＯＥ１４０は、外部から力が加えられた場合、ＤＯＥ１４０が破損する前に、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５から脱落する。これにより、ＤＯＥ１４０が破損することを防ぐことができる。
【０１１０】
また、図９（ｂ）に示すように、ＤＯＥ１４０の保持力Ｆｓが、落下衝撃によりＤＯＥ１４０にかかる力Ｆｄよりも大きくなるように設定されている。したがって、通常起こり得る落下の衝撃により容易に、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５から脱落することを防ぐことができる。
【０１１１】
また、図１０（ａ）に示すように、エナメル線１４１は、ＤＯＥ１４０の両端の直下にそれぞれ１本ずつ配されるため、ＤＯＥ１４０がわずかに傾くだけで、少なくとも、１本のエナメル線１４１が断線し、適正にＤＯＥ１４０の脱落を検知することができる。これにより、ＤＯＥ１４０が僅かに傾いた段階、すなわち、ＤＯＥ１４０が脱落しかかっている状態でも、レーザ光源１１０によるレーザ光の出射が確実に停止される。
【０１１２】
また、エナメル線１４１は、ＤＯＥ１４０の端部に配されるため、エナメル線１４１がレーザ光を遮ることを防ぐことができる。また、エナメル線１４１は、ＦＰＣ１４２によって、両端が引っ張られた状態で、弛みなく、固定されるため、ＤＯＥ１４０の接触によって、容易に断線される。したがって、より確実にＤＯＥ１４０の脱落を検知することができる。
【０１１３】
＜実施形態２＞
以下、実施形態２につき図面を参照して説明する。
【０１１４】
以下に示す実施形態２において、特許請求の範囲と本実施形態２との対応の記載は、上記特許請求の範囲と実施形態１との対応の記載と同様である。ただし、上記特許請求の範囲と本実施形態２との対応の記載はあくまで一例であって、特許請求の範囲に係る発明を本実施形態２に限定するものではない。
【０１１５】
上記実施形態１では、電圧検出回路２４により、電圧値の変化が検知され、電圧検出回路２４の検知信号に基づいて、レーザ光源１１０のＯＮ／ＯＦＦが制御されたが、実施形態２では、エナメル線１４１がレーザ光源１１０に対する電気配線に利用され、エナメル線１４１が断線することにより、レーザ光源１１０に対する駆動電流の供給が停止される。
【０１１６】
図１６は、本実施形態の情報取得装置２と情報処理部３の構成を示す図である。
【０１１７】
実施形態２では、電圧検出回路２４が省略され、レーザ駆動回路２２とレーザ光源１１０がエナメル線１４１を介して接続される。なお、投射光学系１０および受光光学系２０の構成は、上記実施形態１と同様である。また、ＤＯＥ装着部４１５に対するＤＯＥ１４０の装着方法およびＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に保持される力Ｆｓの設定方法も
、上記実施形態１と同様である。
【０１１８】
図１７（ａ）、図１７（ｂ）は、実施形態２にかかるＤＯＥ１４０の脱落検知方法と、レーザ光源１１０の動作を説明する図である。
【０１１９】
図１７（ａ）を参照して、エナメル線１４１は、レーザ光源１１０に駆動電流を供給する信号線に直列に接続される。
【０１２０】
図１７（ａ）に示すように、レーザ光源１１０からレーザ光が出射されているときに、たとえば、ＤＯＥ１４０に落下衝撃にかかる力Ｆｄよりも大きな力が加えられ、図１７（ｂ）に示すようにＤＯＥ１４０が脱落すると、エナメル線１４１が断線することになる。このように、エナメル線１４１が断線すると、レーザ光源１１０に駆動電流が供給されなくなり、結果、レーザ光源１１０によるレーザ光の出射が停止される。
【０１２１】
なお、このように、レーザ光源１１０に駆動電流を供給する信号線にエナメル線１４１が直列に接続され、エナメル線１４１が断線するとレーザ光源１１０からのレーザ光の出射が停止される構成は、請求項７に記載の構成の一例である。
【０１２２】
＜実施形態２の効果＞
以上、本実施形態によれば、以下の効果が奏され得る。
【０１２３】
ＤＯＥ１４０が脱落した場合、エナメル線１４１が断線し、レーザ光源１１０に駆動電流が供給されなくなる。これにより、ＤＯＥ１４０の脱落により、レーザ光が開口４１５ａを介して、直接目標領域に照射されることを回避でき、目標領域のある位置においてレーザ光の照射光量が高まることを防止することができる。
【０１２４】
なお、本実施形態では、電圧検出回路２４が不要となるため、回路の簡素化を図ることができる。また、電圧検出回路２４により電圧Ｖを監視する必要がないため、処理の簡素化を図ることもできる。
【０１２５】
また、本実施形態においても、実施形態１同様に、ＤＯＥ１４０の保持力Ｆｓが、ＤＯＥ１４０が割れる力Ｆｃよりも小さくなるように設定されている。したがって、ＤＯＥ１４０は、外部から力が加えられた場合、ＤＯＥ１４０が破損する前に、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５から脱落する。これにより、ＤＯＥ１４０が破損することを防ぐことができる。この他、本実施形態においても、上記実施形態１と同様の効果が奏され得る。
【０１２６】
＜変更例＞
以上、本発明の実施形態１、２について説明したが、本発明は、上記実施形態１、２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。
【０１２７】
たとえば、上記実施形態１では、エナメル線１４１を用いてＤＯＥ１４０の脱落が検知されたが、その他の構成によりＤＯＥ１４０の脱落が検知されても良い。
【０１２８】
以下に示す変更例は、請求項８および９に記載の構成の一例である。本変更例において、金属板１４３ａ、１４３ｂ、金属板１４４ａ、１４４ｂは、請求項８に記載の「電極」に相当する。また、電圧検出回路２４は、請求項８および９に記載の「回路部」に相当する。ただし、上記請求項と本変更例との対応の記載はあくまで一例であって、これら請求項に係る発明を本変更例に限定するものではない。
【０１２９】
図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は、本変更例にかかるＤＯＥ１４０の脱落検知方式を説明する模式図である。
【０１３０】
図１８（ａ）を参照して、本変更例では、投射ハウジング部４１０側に導電性の金属板１４３ａ、１４３ｂが配されている。金属板１４３ａと金属板１４３ｂは、導電性の投射ハウジング部４１０を介して、互いに電気的に導通されている。
【０１３１】
また、ＤＯＥ１４０のパターンが形成されていない両端には、導電性の金属板１４４ａ、１４４ｂが接着されている。図１８（ｂ）に示すように、金属板１４４ａ、１４４ｂには、導線等を介して、電圧検出回路２４が接続される。ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に接着された状態で、金属板１４３ａ、１４３ｂが、それぞれ、金属板１４４ａ、１４４ｂに接触する。これにより、金属板１４３ａ、１４４ａが、投射ハウジング部４１０と金属板１４３ｂ、１４４ｂにより短絡され、抵抗Ｒの電圧Ｖが所定の値となる。
【０１３２】
なお、投射光学系１０および受光光学系２０のその他の構成は、上記実施形態１と同様である。また、ＤＯＥ装着部４１５に対するＤＯＥ１４０の装着方法およびＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に保持される力Ｆｓの設定方法も、上記実施形態１と同様である。
【０１３３】
このように構成すれば、図１８（ｃ）に示すように、ＤＯＥ１４０が脱落すると、金属板１４３ａと金属板１４４ａ、金属板１４３ｂと金属板１４４ｂが離間し、抵抗Ｒにかかる電圧Ｖが０となる。これにより、電圧検出回路２４は、ＤＯＥ１４０の脱落検知信号をＣＰＵ２１に送信する。ＣＰＵ２１は、電圧検出回路２４からの検知信号に基づき、レーザ光源１１０によるレーザ光の出射を停止させる。
【０１３４】
本変更例においても、上記実施形態１、２と同様に、ＤＯＥ１４０の脱落により、レーザ光が開口４１５ａを介して、直接目標領域に照射されることを回避でき、目標領域のある位置においてレーザ光の照射光量が高まることを防止することができる。
【０１３５】
また、本変更例においても、上記実施形態１、２と同様に、ＤＯＥ１４０の保持力Ｆｓが、ＤＯＥ１４０が割れる力Ｆｃよりも小さくなるように設定されている。したがって、ＤＯＥ１４０は、外部から力が加えられた場合、ＤＯＥ１４０が破損する前に、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５から脱落する。これにより、ＤＯＥ１４０が破損することを防ぐことができる。
【０１３６】
なお、本変更例において、金属板１４４ａ、１４４ｂが押さえばね等によって、金属板１４３ａ、１４３ｂに押さえつけられていても良い。この場合、振動等により、金属板１４４ａ、１４４ｂが金属板１４３ａ、１４３ｂから僅かに離れたために、ＤＯＥ１４０の脱落が誤って検知されることを防ぐことができる。なお、この場合、ＤＯＥ１４０の保持力Ｆｓは、この押さえばねによる力も考慮して、ＤＯＥが割れる力Ｆｃよりも小さく、落下衝撃によりＤＯＥ１４０にかかる力Ｆｄよりも大きくなるように設定される。
【０１３７】
また、本変更例の他、図１９（ａ）に示すように、ＤＯＥ１４０の回折パターンが形成されていない領域に電極１４５を配置し、この電極１４５と投射ハウジング部４１０との間の電気容量Ｃの変化を検知することにより、ＤＯＥ１４０の脱落を検知しても良い。
【０１３８】
以下に示す変更例は、請求項９に記載の構成の一例である。本変更例において、電極１４５は、請求項９に記載の構成の「電気容量部」に相当する。また、電圧検出回路２４は、請求項９に記載の「回路部」に相当する。ただし、上記請求項と本変更例との対応の記載はあくまで一例であって、請求項９に係る発明を本変更例に限定するものではない。
【０１３９】
図１９（ａ）〜図１９（ｄ）は、本変更例にかかるＤＯＥ１４０の脱落検知方式を説明する模式図である。
【０１４０】
図１９（ａ）を参照して、本変更例では、金属製の投射ハウジング部４１０が接地されている。また、ＤＯＥ１４０の回折パターンが形成されていない領域に電極１４５が接着されている。
【０１４１】
図１９（ｂ）に示すように、電極１４５には、導線等を介して、電圧検出回路２４が接続される。電圧検出回路２４は、電極１４５に、交流電源を供給する。ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に接着された状態では、電極１４５と金属製の投射ハウジング部４１０との間に電界Ｅ１が生じ、電極１４５と金属製の投射ハウジング部４１０との間の電気容量Ｃは、Ｃ１となる。また、抵抗Ｒにかかる電圧ＶがＶ１となる。
【０１４２】
なお、投射光学系１０および受光光学系２０のその他の構成は、上記実施形態１と同様である。また、ＤＯＥ装着部４１５に対するＤＯＥ１４０の装着方法およびＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に保持される力Ｆｓの設定方法も、上記実施形態１と同様である。
【０１４３】
このように構成すれば、図１９（ｃ）に示すように、ＤＯＥ１４０が脱落すると、電極１４５が投射ハウジング部４１０から離れ、電極１４５と金属製の投射ハウジング部４１０間の電界がＥ１からＥ２に変化する。これに伴い、電気容量ＣがＣ１からＣ２に変化し、抵抗Ｒにかかる電圧がＶ１からＶ２に変化する。電圧検出回路２４は、電気容量Ｃの変化に伴う電圧Ｖの変化を検出し、ＤＯＥ１４０の脱落検知信号をＣＰＵ２１に送信する。
【０１４４】
本変更例においても、上記実施形態１、２と同様に、ＤＯＥ１４０の脱落により、レーザ光が開口４１５ａを介して、直接目標領域に照射されることを回避でき、目標領域のある位置においてレーザ光の照射光量が高まることを防止することができる。
【０１４５】
また、本変更例においても、上記実施形態１、２と同様に、ＤＯＥ１４０が破損する前に、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５から脱落するように、ＤＯＥ１４０の保持力Ｆｓが設定されているため、ＤＯＥ１４０が破損することを防ぐことができる。
【０１４６】
なお、上記実施形態１では、図２０（ｂ）に示すように、電源Ｅとエナメル線１４１との間に、さらに、抵抗Ｒ０を配置するのが望ましい。こうすると、図２０（ａ）のようにエナメル線１４１が断線した場合に、何らかの要因により、エナメル線１４１と電源Ｅとが短絡されたとしても、エナメル線１４１と導線に過度の電流が流れて、エナメル線１４１と導線が発熱することを抑制することができる。同様に、図１７（ａ）、（ｂ）の構成においても、電源Ｅとエナメル線１４１との間に、さらに、抵抗Ｒ０を配置するのが望ましい。
【０１４７】
また、上記実施形態１、２では、２本のエナメル線１４１により、ＤＯＥ１４０の脱落が検知されたが、エナメル線１４１の本数はこれに限られるものではない。たとえば、１本であっても良いし、３本以上であっても良い。
【０１４８】
また、上記実施形態１、２では、表面が樹脂で被覆されたエナメル線１４１が用いられたが、たとえば、ＤＯＥ装着部４１５が導電性を有さない場合には、被覆されていない銅線等その他の電気配線が用いられても良い。また、上記実施形態１、２では、エナメル線１４１が、ＤＯＥ１４０の端部の直下に配されたが、ＤＯＥ１４０をその他の位置に電気配線が配されても良い。なお、電気配線がレーザ光の光路に掛かる位置に配される場合には、電気配線によりレーザ光が遮られることを抑制するために、電気配線を、透光性を有する材料から構成するのが望ましい。
【０１４９】
また、上記実施形態１、２では、１枚のＦＰＣ１４２により、エナメル線１４１の両端が固定されたが、投射ハウジング部４１０の外周部に、回路基板等が接着固定され、この回路基板等によってエナメル線１４１が固定されても良い。なお、上記のように１枚のＦＰＣ１４２によって、エナメル線１４１を固定するほうが、部品点数および接着工数を削減することができ、コストの削減を図ることができる。
【０１５０】
また、上記実施形態１、２では、接着剤により、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に装着されたが、他の方法により、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に装着されても良い。たとえば、ＤＯＥ１４０に係合する係合部をＤＯＥ装着部４１５に設け、ＤＯＥ１４０と係合部との係合によって、ＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５に保持されても良い。この場合、係合部によるＤＯＥ１４０の保持力Ｆｓが、ＤＯＥ１４０が割れる力Ｆｃよりも小さく設定され、また、落下衝撃によりＤＯＥ１４０にかかる力よりも大きく設定される。この他、力Ｆｓが掛かるとＤＯＥ１４０がＤＯＥ装着部４１５から脱落する他の構成が、ＤＯＥ１４０の装着のために用いられても良い。
【０１５１】
また、上記実施形態１、２では、投射ハウジング部４１０は、ベース４００に一体的に形成されたが、ベース４００とは別のハウジング部材に投射光学系１０が装着され、このハウジング部材がベース４００に装着される構成とされても良い。
【０１５２】
また、上記実施形態１、２では、レーザ光源１１０として、フレームパッケージ型の半導体レーザが用いられたが、ＣＡＮパッケージ型の半導体レーザが用いられても良い。
【０１５３】
また、上記実施形態１、２では、レーザ光源１１０の光軸がミラー１３０によって折り曲げられるよう、投射ユニット１００が構成されたが、ミラー１３０を省略して、レーザ光源１１０、コリメータレンズ１２０およびＤＯＥ１４０が直線状に並ぶように配置されても良い。ただし、この場合は、投射ユニット１００の寸法がＤＰ光の投射方向（Ｚ軸方向）に大きくなるため、情報取得装置２の厚みが大きくなる。よって、情報取得装置２の薄型化のためには、上記実施形態のように、レーザ光源１１０の光軸をミラー１３０によって折り曲げるよう、投射ユニット１００が構成される方が良い。
【０１５４】
また、上記実施形態では、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。
【０１５５】
また、上記実施形態では、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１０および受光光学系２０の構成も、適宜変更可能である。また、パーソナルコンピュータ等の制御入力以外の制御形態にも、本発明は適用可能である。
【０１５６】
本発明の実施形態は、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】
【０１５７】
１  …  パーソナルコンピュータ
２  …  情報取得装置
２１  …  ＣＰＵ（レーザ停止部）
２１ａ  …  レーザ制御部（レーザ停止部）
２２  …  レーザ駆動回路（レーザ停止部）
２４  …  電圧検出回路（レーザ停止部、回路部）
１００  …  投射ユニット（投射部）
１１０  …  レーザ光源
１４０  …  ＤＯＥ（回折光学素子）
１４１  …  エナメル線（電気素子、電気配線）
１４３ａ、１４３ｂ  …  電極（電気素子）
１４４ａ、１４４ｂ  …  電極（電気素子）
１４５  …  電極（電気素子、電気容量部）
２００  …  受光ユニット（受光部）
４１５  …  ＤＯＥ装着部（保持部）
Ｆｓ  …  ＤＯＥ保持力
Ｆｃ  …  ＤＯＥが割れる力
Ｆｄ  …  落下衝撃によりＤＯＥにかかる力
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2014190823.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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