(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から強度変調された測定光を発光させる光源ドライバと、前記測定光を所定の投影パターンに変換して対象物に投影する光学変換素子と、前記対象物から反射された前記測定光を受光する受光素子と、制御部とを有し、
前記投影パターンは、前記光源から発せられた光を複数箇所に集約し前記対象物に投影して形成された光照射領域と、前記光照射領域の間を埋める光非照射領域とを有し、前記光照射領域は、光の輝度が高い高輝度部と前記高輝度部よりも光の輝度が低い低輝度部とを有しており、
前記制御部は、前記光照射領域の光を前記受光素子で受光した受光出力から前記高輝度部の光の位相差を求めて、前記受光素子から前記光照射領域までのＺ方向の距離情報を演算することを特徴とする光学式検知装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記投影パターンからの反射光の光強度変化の連続性を監視することで前記対象物の輪郭を検出する請求項１記載の光学式検知装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記低輝度部からの反射光の光強度変化の連続性を監視することで前記対象物の輪郭を検出する請求項２記載の光学式検知装置。
【請求項４】
Ｚ方向の距離情報と前記輪郭とから、前記対象物の立体形状が演算される請求項２または３に記載の光学式検知装置。
【請求項５】
前記投影パターンはドットパターンである請求項１ないし４のいずれかに記載の光学式検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物から反射された光の位相差を検知して、対象物との距離を計測することができる光学式検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、コヒーレント光源からの検知光をランダムスペックルパターンに変換して対象物へ照射する照明ユニットと、対象物から反射された光を受光する画像化装置とを有するシステムが記載されている。このシステムでは、照明ユニットと画像化装置とで三次元測量が行われる。被測定物体が測定領域へ移動したときに画像化装置で検出される被測定物体からの反射パターンと、被測定物体が存在していないときに得られる参照画像とで、ランダムスペックルパターンのずれを検出して、被測定物体の三次元マップを構築するというものである。
【０００３】
特許文献２には、発光源からの光を強度変調して物体に照射する検出方法が記載されている。この方法は、物体からの反射光が光電変換部で受光され、発光源から発せられた光と光電変換部で受光された光との位相差を求めることで、空間に存在する物体までの距離が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５００１２８６号公報
【特許文献２】特表平１０−５０８７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたシステムは、対象物の形状を数値化するのには適しているかもしれないが、ランダムスペックルパターンのずれの検出値から、対象物の三次元情報を求めるには、膨大な計算量が必要となって、処理速度の高速化を期待することができない。
【０００６】
特許文献２に記載された方法は、発光源から発せられた光と光電変換部で取得された光との位相差を測定することで、距離情報を直接得ることができる。しかしながら、特許文献２に記載された方法では、外乱光の影響を低減させるためにレーザ光源が使用されているため、スペックルノイズの影響を受けやすく、対象物のエッジ部付近においてノイズが発生し測定誤差が生じやすくなる。また、光電変換部では、光の照射視野の全域からの反射光について位相差を求めることになるため、個々の画素において前記位相差を正確に検出するためには、かなり大きな発光エネルギーが必要となる。
【０００７】
さらに、特許文献２に記載された方法で対象物の平面形状を求めようとすると、全ての画素からの輝度情報を用いて画像処理による分析を行うことが必要となるため、演算部の負担が大きくなる。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、光源からの光エネルギーを効果的に使用して、対象物の距離情報を高精度に検知することができ、さらに対象物の平面形状に関する情報も取得することができる光学式検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光源と、前記光源から強度変調された測定光を発光させる光源ドライバと、前記測定光を所定の投影パターンに変換して対象物に投影する光学変換素子と、前記対象物から反射された前記測定光を受光する受光素子と、制御部とを有し、前記投影パターンは、前記光源から発せられた光を複数箇所に集約して前記対象物に投影し形成された光照射領域と、前記光照射領域の間を埋める光非照射領域とを有し、前記光照射領域は、光の輝度が高い高輝度部と前記高輝度部よりも光の輝度が低い低輝度部とを有しており、前記制御部は、前記光照射領域の光を前記受光素子で受光した受光出力から前記高輝度部の光の位相差を求めて、前記受光素子から前記光照射領域までのＺ方向の距離情報を演算することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明は、前記制御部において、前記投影パターンからの反射光の光強度変化の連続性を監視することで前記対象物の輪郭を検出することが可能である。
【００１２】
この場合に、前記制御部は、前記低輝度部からの反射光の光強度変化の連続性を監視することで前記対象物の輪郭を検出することが可能である。
【００１４】
本発明の光学式検知装置は、Ｚ方向の距離情報と前記輪郭とから、前記対象物の立体形状を演算することが可能である。
【００１５】
本発明は、例えば、前記投影パターンはドットパターンである。ただし、光照射領域のパターン形状はどのようなものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、光学変換素子を使用して、光源から発せられる測定光を、複数箇所に集約して複数の光照射領域を形成している。そのため、対象物へ照射される光の投影パターンは、複数の光照射領域と、それぞれの光照射領域の間を埋める光非照射領域とを有するものとなる。
【００１７】
本発明は、光が集約されて形成された光照射領域からの受光出力から光の位相差を検出して、対象物のＺ方向の距離情報（奥行情報）を得ているが、光照射領域に光エネルギーを集中させ、この光照射領域からの反射光から光の位相差を算出することで、Ｚ方向の情報を得るときのＳ／Ｎ比を高くでき、Ｚ方向の情報を算出するときの計測精度を向上させることができる。また、光照射領域に光を集中させることができるため、太陽光などの外光に対しても強い耐性を得ることができる。
【００１８】
また、手などの測定対象物と、対象物の背景に存在する物とでは、光の反射強度が相違するため、所定の投影パターンで投影された光の反射光の強度の連続性を監視することで、測定物の境界部を把握することが可能である。特に、対象物が移動しているときには、対象物の境界部を検出しやすい。
【００１９】
本発明の好ましい例では、光照射領域を高輝度部と低輝度部に区分し、高輝度部と低輝度部とで投影パターンを形成している。この場合に、高輝度部の受光出力から光の位相差を検出してＺ方向の距離情報を得て、低輝度部の受光出力から光強度の連続性を監視して対象物の境界部を検出することが好ましい。
【００２０】
光照射領域を高輝度部と低輝度部とに区分することにより、受光出力にしきい値を設けることで、位相差検出によりＺ方向の距離を算出するための受光出力であるか、強度変化の連続性を監視して対象物の境界部を検出するための受光出力であるかを区分しやすくなり、奥行き検出とＸ−Ｙ情報検出を区分して演算しやすくなる。
【００２１】
また、Ｚ方向の情報を得るための光エネルギーを大きくすることで、Ｚ方向の距離情報を、外光の影響を受けにくい状態で高精度に検知できるようになる。
【００２２】
本発明では、特に投影パターンをドットパターンとすることで、高輝度部に光エネルギーを集中しやすくなって、Ｚ方向の距離情報の検出精度を向上させることができ、低輝度部を一定のピッチのドットパターンとすることで、対象物の境界部の形状を精度よく検知できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光学式検知装置の構成を示す側面図、
【図２】第１の実施の形態の測定光の投影パターンの一例を示す写真、
【図３】受光素子の一例を示す平面図、
【図４】受光出力の処理動作を示すタイムチャート、
【図５】（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態の効果を示す線図、
【図６】光学式検知装置のブロック図、
【図７】第２の実施の形態の測定光の投影パターンの一例を示す説明図、
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１には、本発明の第１の実施の形態の光学式検知装置１の構造が示され、図６に光学式検知装置１の回路ブロック図が示されている。
図１に示すように、光学式検知装置１は、投影装置１０と受光装置２０を有している。
【００２５】
投影装置１０は、光源１１と、光源１１から発せられる測定光をコリメート光または発散光に変換する１つ以上の投影レンズ１２と、前記測定光を所定の投影パターンに変換する光学変換素子１３を有している。光源１１は非可視光を発するレーザダイオード（ＬＤ）素子であり、実施の形態では近赤外光または赤外光を発光するＬＤ素子が使用されている。
【００２６】
光学変換素子１３はホログラム素子であり、光源１１から発せられた測定光を、所定の投影パターンに変換して対象物に向けて照射する。図２に示すように、光照射パターンは、高輝度部ｄ１と、前記高輝度部ｄ１よりも輝度が低い低輝度部ｄ２とを有している。ホログラム素子は、通過する光を回折させ、所定の空間領域に光エネルギーを集中させることができる。光をより高い密度で集約させた箇所が高輝度部ｄ１となり、それよりも光の集約率が低い箇所が低輝度部ｄ２となる。
【００２７】
図２には、第１の実施の形態において、光学変換素子１３で変換された投影パターンによって、測定光が対象物（手Ｈ）に照射されている状態が示されている。
【００２８】
共に光照射領域として定義される高輝度部ｄ１と低輝度部ｄ２はスポット状（ドット状）である。高輝度部ｄ１と低輝度部ｄ２との間を埋める領域であって図２において暗く現れている領域が光非照射領域となっている。
【００２９】
光非照射領域は、光が全く当たらない領域を意味しているのではなく、光が集約されている高輝度部ｄ１や低輝度部ｄ２に比べて光の集約率がきわめて低く、高輝度部ｄ１や低輝度部ｄ２に比べるとほとんど光が当たっていないとみなされる領域である。
【００３０】
高輝度部ｄ１と低輝度部ｄ２の配置パターンはどのようなものであってもよいが、図２に示す例では、高輝度部ｄ１と低輝度部ｄ２が共に定型パターンによって規則的に配置されている。図２に示す定型パターンは、光照射領域であるスポット（ドット）が８×８を１ユニットとし、ユニットの４か所の角部に高輝度部ｄ１が位置し、それ以外の６０のスポット（ドット）が低輝度部ｄ２となっている。このユニットは、高輝度部ｄ１が存在している列と行を隣接するユニットが共有する規則性をもって、Ｘ−Ｙ方向に並べられている。
【００３１】
ただし、高輝度部ｄ１と低輝度部ｄ２はランダムに配置されているものであってもよいし、高輝度部ｄ１がＸ−Ｙ方向へ交差して延びるように線状に形成されており、高輝度部ｄ１の間に低輝度部ｄ２が線状に形成され、あるいはスポット状（ドット状）に形成されているものであってもよい。
【００３２】
図６に示すように、光源１１には光源ドライバ１４が接続されている。光源ドライバ１４は、光源１１から発せられる測定光に強度変調を与えるものである。この実施の形態では、光源ドライバ１４にパルス発振回路１５が接続されており、光源ドライバ１４によって光源１１から間欠的に測定光が発せられる。
【００３３】
図１に示すように、受光装置２０は、受光素子２１と、その前方に位置する少なくとも１つの受光レンズ２２と、その前方に配置されたフィルター２３とを有している。フィルター２３は、光源の波長に対応した発光波長（本実施例においては赤外光）を透過し、例えば可視光などのそれ以外の波長を遮ることができるように構成されている。
【００３４】
受光素子２１は、投影基準面（背景）２の表面付近に位置する対象物（図２の例では手Ｈ）の全体に照射された高輝度部ｄ１と低輝度部ｄ２からの反射光を取得できる画角で光を受光可能である。
【００３５】
受光素子２１はＸ方向とＹ方向に規則的に並ぶ複数の画素を有している。それぞれの画素は、図３に概略を示す横電界制御型電荷変調画素構造（ＬＥＦＭ）を有している。
【００３６】
図４は、前記ＬＥＦＭの動作タイミングを示している。ＬＥＦＭは、画素（ＰＣ）で受光された光が、ゲートＧ１（ＴＸ１）、ゲートＧ２（ＴＸ２）、ゲートＧ３（ＴＸＤ）のそれぞれで所定のタイミングで取得されて、これが所定の蓄積期間で繰り返される。蓄積期間に蓄積された電荷が、読出し期間において取り出される。
【００３７】
図４に示すように、光源１１から発せられる測定光の発光期間をＴ０とし、画素で検知された反射光（パルス光）の遅れ時間Ｔｄとする。仮に、対象物までの距離Ｌがゼロであれば、発光期間Ｔ０と受光期間Ｔｄとの間に位相差が生じないため、反射光を受光したときの電荷は、全てゲートＧ３から転送される。逆に、前記距離Ｌが長くなるほど、受光期間ＴｄがゲートＧ２の転送時間にかかるようになり、反射光を受光したときの電荷の一部が、ゲートＧ２から転送されるようになる。
【００３８】
よって、ゲートＧ１のノードにおける出力をＳ１，ゲートＧ２のノードにおける出力をＳ２，ゲートＧ３のノードにおける出力をＳ３とすると、ＬＥＦＭから光の照射点までの距離Ｌは、
Ｌ＝（ｃＴ０／２）×｛（Ｓ２−Ｓ１）／（Ｓ２＋Ｓ３−２Ｓ１）｝（数１）
で表される。（Ｓ２＋Ｓ３−２Ｓ１）は、発光期間Ｔ０以外の光、すなわち外光を相殺するための計算値である。同様に、（Ｓ２−Ｓ１）も外光の効果を取り除いている計算値である。
【００３９】
Ｓ２−Ｓ１がゼロのときは、距離Ｌはゼロである。受光期間Ｔｄが全てゲートＧ２の転送期間に入り込むと、距離Ｌは最大値の（ｃＴ０／２）となる。
【００４０】
このように、光源１１から発せられる光に強度変調を与え、画素をＬＥＦＭで構成することで、受光出力に基づいて、受光素子２１から対象物までの距離Ｌを知ることができるようになる。
【００４１】
なお、受光素子２１には、図２に示す高輝度部ｄ１からの反射光と低輝度部ｄ２からの反射光の双方が受光されるため、受光素子２１の画素によって受光強度が相違する。高輝度部ｄ１からの反射光を受光する画素のＬＥＦＭからの受光出力は高く、低輝度部ｄ２からの反射光を受光する画素のＬＥＦＭからの受光出力は低くなり、光非照射領域からの反射を受光する画素のＬＥＦＭからの受光出力はさらに低くなる。
【００４２】
図６に示す画素処理回路２４には所定のしきい値が設定されており、ＬＥＦＭからの受光出力のうちの前記しきい値よりも大きい受光出力が位相差検出回路３１に与えられて、前記数１の演算が行われる。すなわち、高輝度部ｄ１からの反射光にのみ基づいて、前記距離Ｌの計算が行われる。
【００４３】
図２に示すように、光源１１から発せられる測定光は、ホログラム素子で構成された光学変換素子１３によって、スポット状（ドット状）の高輝度部ｄ１に多くの光エネルギーが集中する。この高輝度部ｄ１に集約された光エネルギーが前記しきい値の設定で抽出されて位相差が検出されるため、光源１１からの光エネルギーを距離測定のために効率良く使用することが可能になる。したがって、光源１１の出力が限られていても、測定光の照射範囲を広くでき、広い照射範囲において距離測定が可能になる。また、スポット状（ドット状）の高輝度部ｄ１からの反射光は強度が高く、この強度の高い検知出力を使用して位相差を測定するため、Ｓ／Ｎ比も向上させることができる。また、太陽光などの外光に対する耐性も高くすることが可能である。
【００４４】
図５（Ａ）は、図２に示すドットパターンである投影パターンで測定光を投影したときと、光学変換素子１３を使用せずに、対象物に対し測定光として単なる拡散光を与えたときとでの距離の測定結果を示している。図５（Ｂ）は、図２に示すドットパターンである投影パターンで測定光を投影したときと、光学変換素子１３を使用せずに、対象物に対し測定光として単なる拡散光を与えたときとでの距離の測定値のばらつきを示している。
【００４５】
図５（Ａ）（Ｂ）において、横軸には光源１１を発光させる光源ドライバ１４に与えられた電圧の逆数を示しており、右へ進むにつれて電圧が低下し、よって光源１１からの発光強度は低下する。縦軸は前記数式により測定された距離Ｌである。測定に使用した画素数は、１つのドット状の高輝度部ｄ１が照射される領域を含む３×３ピクセルである。なお、光源のパルス幅に基づく計測可能な距離範囲である実効距離を５００ｍｍとした。図５の各測定ポイントの下部に、有効な距離の計測値が得られたフレーム数が記載されている。
【００４６】
図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、ドットパターンである投影パターンを使用することにより、光源１１からの発光強度を低下させても、有効な計測値を得ることができるフレーム数が多くなり、また、距離の検出値のばらつきが小さいことが解る。
【００４７】
このとき、光源から出力される光強度をＰとし、高輝度部のドットを形成するための回折格子のエネルギー効率をλとする。発散光源の場合の、光照射領域における単位面積当たりの平均光強度をＰdiffとし、ドットパターン光の場合の、１つのスポット（ドット）における単位面積当たりの平均光強度をＰdotとする。光源からの光強度Ｐが共通の場合に、Ｋ＝Ｐdot／Ｐdiffが１よりも十分大きければ、ドットパターンを使用した照射方式の方が、発散光の照射方式に比べて背景光に対する信号光の割合が大きいことになり、より外乱光に対して強い耐性を持つようになる。
【００４８】
拡散光の照射面積をＳ、ドットパターン照射方式での１つのスポット（ドット）の面積の平均をａ、スポット（ドット）の総数をＮとすると、Ｐdiff=Ｐ／Ｓで、Ｐdot＝（λ・P）／（Ｎ・ａ）であるから、Ｋ＝（λ・Ｓ）／（Ｎ・ａ）となり、ドットパターン照射方式が発散光の照射方式よりも精度を高くできる条件は、（λ・Ｓ）／（Ｎ・ａ）≫１、である。
【００４９】
図１と図２に示す例では、測定される対象物は手Ｈであり、手Ｈが投影基準面２を移動している状態を示している。
【００５０】
図６に示すように、受光素子２１の各画素のＬＥＦＭで受光された受光出力は、前記画素処理回路２４に与えられ、受光出力がしきい値よりも大きい出力が制御部３０の位相差検出回路３１に与えられ、しきい値よりも小さい出力がドットパターン検出回路３３に与えられる。
【００５１】
好ましくは、画素処理回路２４から位相差検出回路３１とドットパターン検出回路３３に時分割で交互に出力が与えられる。
【００５２】
制御部３０は、ＣＰＵとメモリなどで構成されており、図６に示すブロック図に相当する処理動作が、予め組み込まれたソフトウエアによって実行される。
【００５３】
制御部３０で実行される位相差検出回路３１には、各画素のＬＥＦＭで受光された受光出力のうち前記しきい値よりも大きい検知出力が与えられ、その検知出力からＳ１、Ｓ２，Ｓ３のそれぞれの出力の蓄積値が求められ、Ｚ距離演算部３２において、前記数１で示した演算が行われて、外乱光成分を除いた状態で測定光の照射点から受光素子２１までの距離Ｌが測定される。この距離は、ドット状に分布するそれぞれの高輝度部ｄ１の距離情報として取得される。
【００５４】
制御部３０のドットパターン検出回路３３では、画素処理回路２４で得られた検知出力のうちの前記しきい値よりも小さい出力であって主に低輝度部ｄ２からの検知出力が抽出される。
【００５５】
ドットパターン検出回路３３では、低輝度部ｄ２からの反射光の受光強度（受光光量）の連続性を監視する。対象物である手Ｈの表面と、投影基準面（背景）２とでは光の反射率が相違しているため、手Ｈが動くと、手Ｈの境界部に位置する低輝度部ｄ２からの反射光の強度が変化する。よって、低輝度部ｄ２からの反射光の強度の連続性を監視することにより、手の境界部の位置を測定できる。制御部３０では、ドットパターン検出回路３３で、それぞれの低輝度部ｄ２からの反射光の強度の連続性が監視され、その結果がＸ−Ｙ位置演算部３４に与えられ、Ｘ−Ｙ位置演算部３４において、手Ｈの外形が割り出される。
【００５６】
高輝度部ｄ１の反射光から得られたＺ距離情報と、低輝度部ｄ２の反射光から得られたＸ−Ｙ座標情報は、主演算回路３５に与えられる。主演算回路３５では、それぞれの高輝度部ｄ１の距離情報から、対象物である手Ｈの表面の立体形状を把握でき、それぞれの低輝度部ｄ２から得られたＸ−Ｙ座標情報から手Ｈの形状（輪郭情報）を把握でき、これらを統合することにより、対象物である手Ｈの立体形状を把握することができる。また、投影装置１０や受光装置２０から手Ｈまでの距離を把握できるので、手Ｈが投影基準面２からどの位浮き上がっているのかも測定することができる。
【００５７】
さらに、手Ｈの表面においてＸ−Ｙ座標上に分布している低輝度部ｄ２からの反射光の消滅およびそれぞれの高輝度部ｄ１からの反射光の消滅を把握することで、手ＨがＸ−Ｙ方向へ移動したときのその移動速度、加速度情報を得ることができる。
【００５８】
なお、高輝度部ｄ１の反射光から得られたＺ距離情報の連続性を監視することによっても、手Ｈの外形を割り出すことが可能である。
【００５９】
図１に示す光学検知装置１では、投影装置１０の光軸Ｏ１と受光装置２０の光軸Ｏ２とが離れた位置にあり幾何学上の同軸に位置していない。しかし、光軸Ｏ１と光軸Ｏ２との距離は、対象物である手Ｈまでの距離Ｌに比較して十分に短く設定されている。そのため、手Ｈが動くなどして、手Ｈに照射されている高輝度部ｄ１のドット部がＺ方向へ移動したとしても、受光素子２１で受光したときの高輝度部ｄ１からの反射光のＸ−Ｙ方向への移動量はわずかであり、演算上無視することが可能である。このような状態は、光軸Ｏ１と光軸Ｏ２とが実質的に同軸上に位置するということができ、Ｘ−Ｙ方向へのドットの移動が最短となるため、Ｚ軸方向の距離測定の精度を向上させることができる。
【００６０】
ただし、本発明では、前記光軸Ｏ１と光軸Ｏ２とが実質的な同軸上に位置しておらず、手Ｈが動くなどして、手Ｈに照射されている高輝度部ｄ１（および低輝度部ｄ２）のドット部がＺ方向へ移動したときに、受光素子２１において受光された反射光のドットが、三次元測定におけるいわゆるエピポーラ線上を移動するものとして検知されてもよい。つまり、Ｚ方向の移動情報については高輝度部ｄ１の位相の変化を用いて検知を行い、輪郭情報については高輝度部ｄ１、低輝度部ｄ２の移動情報に基づいて検知を行うことができる。この場合、輪郭情報についてはドットパターンの移動情報を読み取るだけで検知が可能であることから、処理が容易であると共に、Ｚ方向の移動情報については高輝度部ｄ１の位相変化を対象としていることから、検知を行いやすい。
【００６１】
なお、前記実施の形態では、光照射領域が高輝度部ｄ１でＺ方向の移動情報を得て低輝度部ｄ２でＸ−Ｙ方向の座標情報を得ているが、高輝度部ｄ１と低輝度部ｄ２の双方を使用してＸ−Ｙ方向の座標情報の検出し、すなわち手Ｈの境界部の検出や手の移動検出を行ってもよい。
【００６２】
図７には、第２の実施の形態において、光学変換素子１３で変換された投影パターンによって、測定光が対象物（手Ｈ）に照射されている状態が示されている。
【００６３】
第２の実施の形態では、光源１１から発せられた測定光が光学変換素子１３で変換されて、ドット状（スポット状）の光照射領域ｄを形成する投影パターンが形成されている。個々の光照射領域ｄの形状は円形であり、それぞれの光照射領域ｄは、直交する２方向へ同一のピッチで配置されている。あるいは、直交する２方向へ異なるピッチで配置されている。また、全ての光照射領域ｄは輝度が均一である。光照射領域ｄが形成されていない領域、すなわち、光照射領域ｄの間を埋めている領域が光非照射領域である。
【００６４】
この投影パターンでは、全ての光照射領域ｄからの反射光がＬＥＦＭで受光され、その受光出力が位相差検出回路３１に与えられて、前記数２の演算が行われ、それぞれの光照射領域ｄごとに前記距離Ｌの計算が行われる。ただし、図７に示す複数の光照射領域ｄのうちのいずれかを選択し、選択された光照射領域ｄからの受光出力から位相差が求められ、前記距離Ｌが演算されてもよい。例えば、直交する２方向において数個ごとに配列している光照射領域ｄが選択されて、距離Ｌの演算が行われる。
【００６５】
また、それぞれの光照射領域ｄからの反射光の光強度の連続性を監視することによって、対象物である手Ｈの境界部を検出することも可能である。
【００６６】
第２の実施の形態においても、光源１１からの測定光が、光学変換素子１３によって集約させられて光照射領域ｄが形成されているため、この光照射領域ｄからの反射光の位相差を求めることにより、距離Ｌを高いＳ／Ｎ比で求めることができる。したがって、この距離Ｌの連続性を監視することで、手Ｈの外形を割り出すことも可能である。
【００６７】
なお、第１の実施の形態の高輝度部ｄ１や低輝度部ｄ２または第２の実施の形態の光照射領域ｄは、線状パターンや丸以外の図形パターンであってもよい。あるいは、高輝度部ｄ１を大きく低輝度部ｄ２を小さく形成してもよい。また、高輝度部ｄ１や低輝度部ｄ２または光照射領域ｄを、ランダムに配列するものであってもよい。
【００６８】
さらに、同じ光源１１からの光を変換する光学変換素子１３の回折構造を時分割で変化させて、高輝度部ｄ１のみの投影パターンと低輝度部ｄ２のみの投影パターンを交互に対象物に与えることも可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  光学式検知装置
１０  投影装置
１１  光源
１３  光学変換素子
１４  光源ドライバ
２０  受光装置
２１  受光素子
２２  受光レンズ
２４  画素処理回路
３０  制御部
ｄ１  高輝度部
ｄ２  低輝度部
ｄ  光照射領域
【図１】
0006531326.tif 000002
【図２】
0006531326.tif 000003
【図３】
0006531326.tif 000004
【図４】
0006531326.tif 000005
【図５】
0006531326.tif 000006
【図６】
0006531326.tif 000007
【図７】
0006531326.tif 000008