(57)【要約】【課題】実測時にシングルモードのレーザ光源から複数の波長帯域のレーザ光が出射される場合においても、検出対象物体までの距離を適正に検出し得る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、投射光学系１００と、受光光学系２００と、ヒーター１７０と、ヒーター制御部２１ｃと、基準画像に基づく参照テンプレートを保持するメモリ２８と、実測画像と参照テンプレートとを参照し、基準画像上のセグメント領域と、セグメント領域に対する実測画像上の比較領域との位置関係に基づいて、距離情報を取得する距離取得部２１ｂと、を備える。ヒーター制御部２１ｃは、レーザ光源１１０が、シングルモードの発振状態からマルチモードの発振状態に移行したと判定したことに基づいて、ヒーター１７０により、レーザ光源１１０の温度を変化させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を用いて目標領域の情報を取得する情報取得装置において、
レーザ光を発振するレーザ光源と回折光学素子とを備え、当該レーザ光源から出射されたレーザ光を前記回折光学素子による回折作用によって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横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、
前記レーザ光源の温度を調整する温度調整素子と、
前記温度調整素子を制御する温度制御部と、
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に基づく参照情報を保持する記憶部と、
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に基づく実測情報と前記参照情報とを参照し、前記基準ドットパターン上の参照領域と、当該参照領域に対応する前記実測ドットパターン上の領域との位置関係に基づいて、当該参照領域に対する距離情報を取得する距離取得部と、を備え、
前記温度制御部は、前記レーザ光源が、主として一つの波長帯域のレーザ光を出射するシングルモードの発振状態から複数の波長帯域のレーザ光を出射するマルチモードの発振状態に移行したと判定したことに基づいて、前記温度調整素子により、前記レーザ光源の温度を変化させる、
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、前記温度制御部が、前記温度調整素子により、前記レーザ光源の温度を上昇させたことに基づいて、前記イメージセンサの受光感度を高める、
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、
前記温度調整素子は、前記レーザ光源の温度を上昇させるヒーターである、
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、
前記温度制御部は、前記レーザ光源が前記シングルモードの発振状態から前記マルチモードの発振状態に移行したと判定したことに基づいて、前記ヒーターを駆動し、その後、再び、前記レーザ光源が前記シングルモードの発振状態から前記マルチモードの発振状態に移行したと判定したことに基づいて、前記ヒーターを停止させる、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項５】
請求項３に記載の情報取得装置において、
前記温度制御部は、前記レーザ光源が前記シングルモードの発振状態から前記マルチモードの発振状態に移行したと判定したことに基づいて、所定時間の間、前記ヒーターを駆動する、
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、
前記記憶部は、前記レーザ光の波長に応じた複数種類の前記参照情報を保持し、
前記距離取得部は、前記記憶部に記憶された複数種類の前記参照情報の中から、現在の波長に対応する前記参照情報を選択し、選択した参照情報を用いて、前記距離情報の取得を実行する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項７】
請求項６に記載の情報取得装置において、
前記記憶部に保持された前記参照情報は、前記レーザ光源が前記シングルモードで発振するときのレーザ光に基づいて取得されたものであり、
前記温度制御部は、実測時に取得された前記実測情報と前記距離取得部によって選択された前記参照情報との照合率に基づいて、前記温度調整素子を制御する、
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、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、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、たとえば、単一の波長帯域でレーザ光を発振するシングルモードの半導体レーザと、回折光学素子が用いられる。回折光学素子は、回折作用によって、単一の波長帯域のレーザ光を、所定のドットパターンのレーザ光に変換する。そして、このドットパターンを基準面に照射したときに受光素子が取得するドットパターンを、予め、基準パターンとして保持しておき、実動作時に受光素子が受光したドットパターン上において基準パターン上のドットがどの位置に移動したかによって、検出対象物体までの距離が検出される。
【０００７】
しかし、上記シングルモードの半導体レーザでは、温度条件等、動作環境が所定の条件に達すると、複数の波長帯域（マルチモード）でレーザ光を発振することが起こり得る。このようにレーザ光源がマルチモードで発振すると、レーザ光は、回折光学素子により、それぞれの波長に応じて、異なる回折作用を受けるため、回折光学素子によって生成されるドットパターンが基準パターンから変化する。このため、ドットの受光位置を適正に検出できず、検出対象物体の各部までの距離の検出精度が劣化するとの問題が生じる。
【０００８】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、実測時にシングルモードのレーザ光源から複数の波長帯域のレーザ光が出射される場合においても、検出対象物体までの距離を適正に検出し得る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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、レーザ光を発振するレーザ光源と回折光学素子とを備え、当該レーザ光源から出射されたレーザ光を前記回折光学素子による回折作用によって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横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、前記レーザ光源の温度を調整する温度調整素子と、前記温度調整素子を制御する温度制御部と、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に基づく参照情報を保持する記憶部と、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に基づく実測情報と前記参照情報とを参照し、前記基準ドットパターン上の参照領域と、当該参照領域に対応する前記実測ドットパターン上の領域との位置関係に基づいて、当該参照領域に対する距離情報を取得する距離取得部と、を備える。前記温度制御部は、前記レーザ光源が、主として一つの波長帯域のレーザ光を出射するシングルモードの発振状態から複数の波長帯域のレーザ光を出射するマルチモードの発振状態に移行したと判定したことに基づいて、前記温度調整素子により、前記レーザ光源の温度を変化させる。
【００１０】
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有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、実測時にシングルモードのレーザ光源から複数の波長帯域のレーザ光が出射される場合においても、検出対象物体までの距離を適正に検出し得る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。
【００１２】
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】
【００１３】
【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】実施の形態に係る投射光学系と受光光学系の外観を示す斜視図である。
【図４】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５】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６】実施の形態に係る距離検出手法を説明する図である。
【図７】実施の形態に係る温度変化に応じて参照テンプレートを保持する方法を説明する図である。
【図８】実施の形態に係るシングルモードとマルチモードのレーザ光の波形と、受光素子上におけるドットパターンの例を示す図である。
【図９】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１０】実施の形態に係るヒーター制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】変更例に係るヒーター制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】変更例に係るヒーター制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】変更例に係るヒーター制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。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。
【００１５】
まず、図１に本実施の形態に係る物体検出装置の概略構成を示す。図示の如く、物体検出装置は、情報取得装置１と、情報処理装置２とを備えている。テレビ３は、情報処理装置２からの信号によって制御される。
【００１６】
情報取得装置１は、目標領域全体に赤外光を投射し、その反射光をＣＭＯＳイメージセンサにて受光することにより、目標領域にある物体各部の距離（以下、「３次元距離情報」という）を取得する。取得された３次元距離情報は、ケーブル４を介して情報処理装置２に送られる。
【００１７】
情報処理装置２は、たとえば、テレビ制御用のコントローラやゲーム機、パーソナルコンピュータ等である。情報処理装置２は、情報取得装置１から受信した３次元距離情報に基づき、目標領域における物体を検出し、検出結果に基づきテレビ３を制御する。
【００１８】
たとえば、情報処理装置２は、受信した３次元距離情報に基づき人を検出するとともに、３次元距離情報の変化から、その人の動きを検出する。たとえば、情報処理装置２がテレビ制御用のコントローラである場合、情報処理装置２には、受信した３次元距離情報からその人のジ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３に制御信号を出力するアプリケーションプログラムがインストールされている。この場合、ユーザは、テレビ３を見ながら所定のジェスチャをすることにより、チャンネル切り替えやボリュームのＵｐ／Ｄｏｗｎ等、所定の機能をテレビ３に実行させることができる。
【００１９】
また、たとえば、情報処理装置２がゲーム機である場合、情報処理装置２には、受信した３次元距離情報からその人の動きを検出するとともに、検出した動きに応じてテレビ画面上のキャラクタを動作させ、ゲームの対戦状況を変化させるアプリケーションプログラムがインストールされている。この場合、ユーザは、テレビ３を見ながら所定の動きをすることにより、自身がテレビ画面上のキャラクタとしてゲームの対戦を行う臨場感を味わうことができる。
【００２０】
図２は、情報取得装置１と情報処理装置２の構成を示す図である。
【００２１】
情報取得装置１は、光学部の構成として、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１に配置される。
【００２２】
投射光学系１００は、レーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、リーケージミラー１３０と、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）１４０と、ＦＭＤ（FrontMonitor Diode）１５０と、温度センサ１６０と、ヒーター１７０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、ＰＤ信号処理回路２３と、温度検出回路２４と、温度調整回路２５と、撮像信号処理回路２６と、入出力回路２７と、メモリ２８を備えている。
【００２３】
レーザ光源１１０は、単一の縦モードで発振することで、一定の波長帯域で安定してレーザ光を出力するシングルモードの半導体レーザである。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平行
光から僅かに広がった光（以下、単に「平行光」という）に変換する。
【００２４】
リーケージミラー１３０は、誘電体薄膜の多層膜からなり、反射率が１００％よりも若干低く、透過率が反射率よりも数段小さくなるように膜の層数や膜厚が設計されている。リーケージミラー１３０は、コリメータレンズ１２０側から入射されたレーザ光の大部分をＤＯＥ１４０に向かう方向（Ｚ軸方向）に反射し、残りの一部分をＦＭＤ１５０に向かう方向（Ｘ軸負方向）に透過する。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
ＤＯＥ１４０は、リーケージミラー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。ドットパターンの各ドットの大きさは、ＤＯＥ１４０に入射する際のレーザ光のビームサイズに応じたものとなる。
【００２８】
ＦＭＤ１５０は、リーケージミラー１３０を透過したレーザ光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。
【００２９】
温度センサ１６０は、ＮＴＣ（negative temperaturecoefficient）サーミスタにより構成されている。ＮＴＣサーミスタは、温度の上昇に対して抵抗値が減少する特性を有し、抵抗値の変化から、レーザ光源１１０の周囲の温度を検出する。そして、ＮＴＣサーミスタは、検出した温度に応じた信号を温度検出回路２４に出力する。
【００３０】
ヒーター１７０は、ＰＴＣ（positive temperaturecoefficient）サーミスタにより構成されている。ＰＴＣサーミスタは、所定の温度（キュリー温度）で急激に抵抗が増加する特性と、所定以上の印加電圧に対して、一定の電力値となるように抵抗値が変動する静特性（電圧電流特性）を有している。ＰＴＣサーミスタは、温度調整回路２５からの出力信号に応じて、静特性を利用して自身が一定温度で発熱することにより、レーザ光源１１０の周囲の温度を調整する。ＰＴＣサーミスタのキュリー温度は、実動作時にレーザ光源１１０が到達し得ると想定される上限温度よりもやや高く設定される。
【００３１】
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。
【００３２】
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ＩＲフィルタ（Infrared Filter）である。
【００３３】
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２６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２６に出力できるよう、信号の出力速度が高速化されている。
【００３４】
ＣＰＵ２１は、メモリ２８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、ヒーター１７０を制御するためのヒーター制御部２１ｃの機能が付与される。
【００３５】
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。ＰＤ信号処理回路２３は、ＦＭＤ１５０から出力された受光量に応じた電圧信号を増幅およびデジタル化してＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、ＰＤ信号処理回路２３から供給される信号をもとに、レーザ制御部２１ａによる処理によって、レーザ光源１１０の光量を増幅もしくは減少させる判断を行う。レーザ光源１１０の光量を変化させる必要があると判断された場合、レーザ制御部２１ａは、レーザ光源１１０の発光量を変化させる制御信号をレーザ駆動回路２２に送信する。これにより、レーザ光源１１０から出射されるレーザ光のパワーが略一定に制御される。
【００３６】
温度検出回路２４は、温度センサ１６０から出力された温度に応じた信号をデジタル化してＣＰＵ２１に出力する。本実施の形態において、温度検出回路２４は、０．２℃単位で検出温度を出力する。ＣＰＵ２１は、温度検出回路２４から供給される信号をもとに、レーザ光源１１０の出射波長変動を検知し、後述のように、距離検出のための参照テンプレートの入れ替えを行う。なお、温度変化に応じた参照テンプレートの入れ替え処理については、図７を参照して後述する。
【００３７】
温度調整回路２５は、ＣＰＵ２１からの制御信号に応じてヒーター１７０を駆動する。ＣＰＵ２１は、ヒーター制御部２１ｃによる処理によって、レーザ光源１１０が単一の波長帯域ではなく、複数の波長帯域でレーザ光を発振していると判断すると、ヒーター１７０を起動、または停止し、レーザ光源１１０周辺の温度を調整する。なお、ヒーター１７０の駆動処理については、図１０を参照して後述する。
【００３８】
撮像信号処理回路２６は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を制御して、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０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２６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、ヒーター１７０の駆動制御によって、レーザ光源１１０周辺の温度が所定温度以上に変化すると、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度を調整する。入出力回路２７は、情報処理装置２とのデータ通信を制御する。
【００３９】
情報処理装置２は、ＣＰＵ３１と、入出力回路３２と、メモリ３３を備えている。なお、情報処理装置２には、同図に示す構成の他、テレビ３との通信を行うための構成や、ＣＤ−ＲＯＭ等の外部メモリに格納された情報を読み取ってメモリ３３にインストールするためのドライブ装置等が配されるが、便宜上、これら周辺回路の構成は図示省略されている。
【００４０】
ＣＰＵ３１は、メモリ３３に格納された制御プログラム（アプリケーションプログラム）に従って各部を制御する。かかる制御プログラムによって、ＣＰＵ３１には、画像中の物体を検出するための物体検出部３１ａの機能が付与される。かかる制御プログラムは、たとえば、図示しないドライブ装置によってＣＤ−ＲＯＭから読み取られ、メモリ３３にインストールされる。
【００４１】
たとえば、制御プログラムがゲームプログラムである場合、物体検出部３１ａは、情報
取得装置１から供給される３次元距離情報から画像中の人およびその動きを検出する。そして、検出された動きに応じてテレビ画面上のキャラクタを動作させるための処理が制御プログラムにより実行される。
【００４２】
また、制御プログラムがテレビ３の機能を制御するためのプログラムである場合、物体検出部３１ａは、情報取得装置１から供給される３次元距離情報から画像中の人およびその動き（ジェスチャ）を検出する。そして、検出された動き（ジェスチャ）に応じて、テレビ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。
【００４３】
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。
【００４４】
図３は、投射光学系１００と受光光学系２００の設置状態を示す斜視図である。
【００４５】
投射光学系１００と受光光学系２００は、ベースプレート３００に配置される。投射光学系１００を構成する光学部材は、ハウジング１００ａに設置され、このハウジング１００ａがベースプレート３００上に設置される。これにより、投射光学系１００がベースプレート３００上に配置される。
【００４６】
レーザ光源１１０は、亜鉛、アルミ等の熱伝導性に優れる金属製のレーザホルダ１１０ａに収容されており、レーザホルダ１１０ａは、ハウジング１００ａに接着固定されている。
【００４７】
レーザホルダ１１０ａの側面（Ｙ軸負方向）には、回路基板１８０が配されており、回路基板１８０とレーザホルダ１１０ａの側面（Ｙ軸負方向）の間には、温度センサ１６０（図２参照）が配されている。温度センサ１６０は、回路基板１８０に電気的に接続されており、レーザ光源１１０周辺の温度を検出する。
【００４８】
また、レーザホルダ１１０ａの上面（Ｚ軸正方向）には、ヒーター１７０が配されている。ヒーター１７０は、熱伝導性に優れるステンレス製の平板１７０ａに接着固定されており、平板１７０ａがレーザホルダ１１０ａの上面（Ｚ軸正方向）に接着固定される。また、図示しないが、ヒーター１７０は、回路基板１８０に電気的に接続されており、ヒーター１７０を駆動することにより、平板１７０ａ、レーザホルダ１１０ａを介してレーザ光源１１０周辺の温度を調整する。
【００４９】
１５０ａ、２４０ａは、それぞれ、ＦＭＤ１５０、温度センサ１６０、ヒーター１７０およびＣＭＯＳイメージセンサ２４０からの信号を回路基板（図示せず）に供給するためのＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）である。
【００５０】
受光光学系２００を構成する光学部材は、レンズホルダ２００ａに設置され、このレンズホルダ２００ａが、ベースプレート３００の背面からベースプレート３００に取りつけられる。これにより、受光光学系２００がベースプレート３００に配置される。なお、受光光学系２００は、Ｚ軸方向に光学部材が並ぶため、投射光学系１００と比べ、Ｚ軸方向の高さが高くなっている。ベースプレート３００は、Ｚ軸方向の高さを抑えるために、受光光学系２００の配置位置周辺がＺ軸方向に一段高くなっている。
【００５１】
図３に示す設置状態において、投射光学系１００の射出瞳と受光光学系２００の入射瞳の位置は、Ｚ軸方向において、略一致する。また、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。
【００５２】
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１と目標領域の基準面との距離に応じて、設定される。どの程度離れた目標物を検出対象とするかによって、基準面と情報取得装置１との間の距離が変わる。検出対象の目標物までの距離が近くなるほど、投射光学系１００と受光光学系２００の設置間隔は狭くなる。逆に、検出対象の目標物までの距離が遠くなるほど、投射光学系１００と受光光学系２００の設置間隔は広くなる。本実施の形態では、ある程度の遠距離（たとえば、数ｍ）の目標物を検出対象として、投射光学系１００と受光光学系２００の設置間隔が調整されている。
【００５３】
図４（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４（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４（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。
【００５４】
図４（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４（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。
【００５５】
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４（ｂ）のように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に分布する。
【００５６】
図４（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Ｄｔ’０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。
【００５７】
ここで、図５、図６を参照して、上記距離検出の方法を説明する。
【００５８】
図５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。
【００５９】
図５（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２８上に展開される。
【００６０】
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５（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５（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６以降の図においても同様である。
【００６１】
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。本実施の形態では、セグメント領域の大きさは、横１５画素×縦１５画素に設定される。
【００６２】
図５（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５（ｃ）には、便宜上、各セグメント領域の大きさが横７画素×縦７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。
【００６３】
セグメント領域は、図５（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。隣り合うセグメント領域の間隔が狭いほど、参照パターン領域内に含まれるセグメント領域の数が多くなり、目標領域の面内方向（Ｘ−Ｙ平面方向）における距離検出の分解能が高められる。
【００６４】
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２８に記憶される。メモリ２８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。
【００６５】
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。
【００６６】
たとえば、図５（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５（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。
【００６７】
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。
【００６８】
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を検出する。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。
【００６９】
図６（ａ）〜（ｅ）は、かかる距離検出の手法を説明する図である。図６（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６（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６（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６（ａ）、（ｂ）には、一部のセグメント領域のみが示されており、図６（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６（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。
【００７０】
図６（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６（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。
【００７１】
探索領域Ｒｉは、検出対象物体が基準面よりも情報取得装置１に離れる方向、および近づく方向にどの程度の距離を検出可能な範囲とするかによって決定される。図６中では、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Ｌｉ」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。本実施の形態では、中心画素位置から−３０画素ずれた位置から＋３０画素ずれた位置までの範囲が探索範囲Ｌｉに設定される。
【００７２】
比較領域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。
【００７３】
なお、実測時には、検出対象物体の位置によっては、セグメント領域に対応するドットパターンが実測画像からＸ軸方向にはみ出すことが起こり得る。たとえば、参照パターン領域のＸ軸負側のセグメント領域Ｓ１に対応するドットパターンが、基準面よりも遠距離の物体に反射された場合、セグメント領域Ｓ１に対応するドットパターンは、実測画像よりもＸ軸負方向に位置づけられる。この場合、セグメント領域に対応するドットパターンは、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域内にないため、このセグメント領域については、適正にマッチングを行うことができない。しかし、このような端のセグメント領域以外については、適正にマッチングを行うことができるため、物体の距離検出への影響は少ない。
【００７４】
なお、端の領域についても、適正にマッチングを行う場合には、実測時のＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域を、基準画像取得時のＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域よりも、大きくすることができるものを用いれば良い。たとえば、基準画像取得時において、ＶＧＡ（横６４０画素×縦４８０画素）のサイズで撮像有効領域が設定された場合、実測時においては、それよりもＸ軸正方向およびＸ軸負方向に３０画素分大
きいサイズで撮像有効領域を設定する。これにより、実測画像が基準画像よりも大きくなるが、端のセグメント領域についても、適正にマッチングを行うことができる。
【００７５】
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が２値化されて、メモリ２８に保持される。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の画素値のうち、所定の閾値以上の画素が、画素値１に、所定の閾値未満の画素が、画素値０に変換されて、メモリ２８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。
【００７６】
たとえば、図６（ｃ）のように、一つのセグメント領域中に、ｍ列×ｎ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６（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。
【００７７】
こうして、図６（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。図６（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Ｂｔ１が参照される。次に、求めた値Ｒｓａｄの中から、２番目に小さい値Ｂｔ２が参照される。最小値Ｂｔ１と２番目に小さい値Ｂｔ２の位置が２画素以上離れた位置であり、且つ、その差分値Ｅｓが閾値未満であれば、セグメント領域Ｓｉの探索はエラーとされる。他方、差分値Ｅｓが閾値以上であれば、最小値Ｂｔ１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。たとえば、図６（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。なお、セグメント領域Ｓｉの大きさが大きいほど、セグメント領域Ｓｉに含まれるドットパターンのユニーク性が増し、上記エラーの発生率が減少する。たとえば、セグメント領域Ｓｉの大きさが横１５画素×縦１５画素に設定されると、通常、距離検出がエラーとなることは少なく、適正にマッチングを行うことができる。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
図７（ａ）は、温度変化に応じたレーザ光源１１０の出射波長変動を示したグラフである。横軸は、レーザ光源１１０の周辺環境温度Ｔｃであり、縦軸は、レーザ光源１１０の出射波長を示している。なお、横軸は、温度検出回路２４における検出温度の細かさと同じく、０．２℃刻みでスケールされている。
【００８１】
図７（ａ）を参照して、周辺環境温度Ｔｃが２５℃〜２７．０℃の区間において、レーザ光の出射波長は、略８２３．５ｎｍで安定している。周辺環境温度Ｔｃが２７．２℃になると、レーザ光の出射波長は、略８２４．４ｎｍに変動している。これは、レーザ光源１１０の周辺環境温度Ｔｃの変動とともに、レーザ光源１１０の素子温度が変化し、共振器長の変化および利得スペクトルの変化によって、発振モードが隣の縦モードに飛び移る、いわゆるモードホッピング現象が生じたためである。モードホップが生じた後、レーザ光の出射波長は、略８２４．４ｎｍで安定している。
【００８２】
次に、周辺環境温度Ｔｃが３１．０℃になると、同様にモードホップが発生し、レーザ光の出射波長は、略８２５．３ｎｍに変動している。その後、レーザ光の出射波長は、略８２５．３ｎｍで安定している。さらに、周辺環境温度Ｔｃが３４．４℃になると、モードホップが発生し、レーザ光の出射波長は、略８２６．２ｎｍに変動し、その後、周辺環境温度Ｔｃが３７．６℃のときを除き、略８２６．２ｎｍで安定している。
【００８３】
このように、原則、シングルモードの半導体レーザでは、レーザ光の波長は、温度変化に応じて、連続的に変動するのではなく、モードホップが発生するタイミングで波長が１ｎｍ程度変動する。したがって、モードホップが発生するタイミングにおいて、ドットパターンがずれることとなる。この場合、ドットパターンは、Ｘ軸方向のみならず、Ｙ軸方向にもずれ得る。ドットパターンが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。
【００８４】
また、図７（ａ）を参照すると、シングルモードの半導体レーザが用いられたとしても、モードホップが発生していない温度帯域において、常に安定した波長帯域のレーザ光が得られるとは限られないことが分かる。たとえば、周辺環境温度Ｔｃが３７．６℃のときのレーザ光の出射波長は、略８２６．７ｎｍであり、前後の温度のときの波長よりも、略０．５ｎｍ上昇している。
【００８５】
図８（ａ）は、周辺環境温度ＴｃがＴｃ１（＝２７．２℃）のときにおけるスペクトルアナライザによって得られたレーザ光の出力強度の分布、図８（ｂ）は、周辺環境温度ＴｃがＴｃ２（＝３７．６℃）のときにおけるスペクトルアナライザによって得られたレーザ光の出力強度の分布を模式的に示す図である。図８（ａ）、（ｂ）において、横軸は、レーザ光の波長（ｎｍ）、縦軸は、１ｍＷに対する相対的な光出力の強度（ｄＢｍ）である。なお、スペクトルアナライザは、一般的に用いられるものであり、波長に応じた光出力の強度の分布を解析する。
【００８６】
図８（ａ）を参照して、周辺環境温度ＴｃがＴｃ１のとき、レーザ光源１１０は、中心波長が８２４．４ｎｍのときにのみ、大きい光強度で発振している。すなわち、周辺環境温度Ｔｃ１の場合、レーザ光源１１０はシングルモードで発振している。他方、図８（ｂ）を参照して、周辺環境温度ＴｃがＴｃ２のとき、レーザ光源１１０は、中心波長が８２６．２ｎｍ、８２７．１ｎｍの複数の波長帯域において、大きい光強度で発振している。すなわち、周辺環境温度Ｔｃ２の場合、レーザ光源１１０はマルチモードで発振している。なお、図８（ｂ）では、２つの波長帯域で発振している例を示したが、この他３つ以上の波長帯域で発振することも起こり得る。
【００８７】
図８（ｃ）、（ｄ）は、レーザ光源１１０がシングルモードで発振した場合のＣＭＯＳイメージセンサ２４０上におけるドットの入射状況と、画素値の出力レベルの例を概念的に示す図である。図８（ｅ）、（ｆ）は、レーザ光源１１０がマルチモードで発振した場合のＣＭＯＳイメージセンサ２４０上におけるドットの入射状況と、画素値の出力レベルの例を概念的に示す図である。なお、図８（ｄ）、（ｆ）において、各画素は、入射するドットの光量が大きく、画素値が高いほど、濃い色のハッチングで示されている。
【００８８】
図８（ｃ）を参照して、レーザ光源１１０がシングルモードで発振した場合、上述したように、レーザ光は、ＤＯＥ１４０により、所定の回折作用を受けて、所定の光強度のドットＤｔ１を有するドットパターンとなって、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に入射する。このとき、図８（ｄ）に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０からドットＤｔ１の光強度に応じた画素値が出力される。そして、各画素値が所定の閾値以上であるかが判断され、画素値が２値化される。図８（ｄ）の場合、十分に大きい画素値が出力されているため、閾値を超え、濃いハッチングの部分にドットＤｔ１が入射したことが識別される。
【００８９】
他方、レーザ光源１１０がマルチモードで発振した場合、レーザ光には、複数の波長帯が含まれているため、ＤＯＥ１４０により、それぞれの波長に応じて、異なる回折作用を受けて、ドットパターンが作製される。この場合、図８（ｅ）に示すように、レーザ光は、シングルモードのときの一つのドットＤｔ１（図８（ｃ）参照）が複数個のドットＤｔ２に分離されたドットパターンでＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に入射する。このとき、ドットＤｔ２は、複数個に分離されることにより、図８（ｃ）のシングルモードの場合に比べ、光強度が低下している。したがって、図８（ｆ）に示すように、分離されたドットＤｔ２の光強度に応じて、各画素値は、低いものとなる。よって、レーザ光源１１０がマルチモードで発振した場合は、ドットＤｔ２の入射状況を適正に認識することができない惧れがある。
【００９０】
このように、レーザ光源１１０がマルチモードで発振すると、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上におけるドットの識別が困難になり、適正なマッチング処理ができない惧れがある。上記のように、あらかじめ、シングルモードで出射されたレーザ光のドットパターンにより参照テンプレートが生成されている場合、実測時にマルチモードでレーザ光が出射されると、ドットパターンがシングルモードの場合から大きく変動し、参照テンプレートに保持されたドットパターンと実測時に取得されたドットパターンとの照合精度が顕著に劣化する。
【００９１】
なお、シングルモードの半導体レーザにおいて、マルチモードでレーザ光を発振する条件、頻度等は、半導体レーザの製造個体ごとに、種々に異なる。また、図７（ａ）のように、シングルモードの半導体レーザにおいて、マルチモードでレーザ光を発振する温度帯域は、ごく短い範囲である。
【００９２】
以上のように、シングルモードで発振するレーザ光源１１０を用いる場合、レーザ光源１１０から出力されるレーザ光の波長は、モードホップにより、所定の温度帯毎に、階段状に変化する。また、一つの温度帯内においても、レーザ光源１１０がマルチモードで発振する場合があり、これにより、ドットパターンのマッチング精度が劣化することが起こり得る。
【００９３】
そこで、本実施の形態では、あらかじめ、波長が略一定の温度帯毎に参照テンプレートを準備し、メモリ２８に保持しておく。このとき、各温度帯の参照テンプレートは、シングルモードでレーザ光源１１０が発振するときのドットパターンを撮像することにより取得する。そして、実測時には、レーザ光源１１０の温度を含む温度帯の参照テンプレートを用いて、図６（ａ）〜（ｅ）で述べたマッチング処理を行う。また、レーザ光源１１０がマルチモードで発振したと判定されると、ヒーター１７０により、マルチモードでレーザ光源１１０が発振する温度帯域から外れるように、レーザ光源１１０周辺の温度を変化させる。
【００９４】
図７（ｂ）は、参照テンプレートテーブルＲＴを示す図である。参照テンプレートテー
ブルＲＴは、あらかじめ、メモリ２８に格納されている。なお、図７（ｂ）の参照テンプレートテーブルＲＴには、便宜上、一部の温度帯における参照テンプレートのみが示されている。
【００９５】
参照テンプレートテーブルＲＴには、温度帯に対応付けて、各温度帯に応じた波長で取得した参照テンプレートが保持される。各温度帯に対応する参照テンプレートの参照パターン領域は、互いに、同じ大きさで同じ位置に設定される。温度帯には、図７（ａ）に示した、モードホップが発生してから次にモードホップが発生するまでの温度が設定されている。したがって、互いに隣り合う温度帯では、レーザ光の波長が１ｎｍ程度ずれている。
【００９６】
たとえば、温度帯が３１．０℃〜３４．２℃の場合、レーザ光源１１０がシングルモードで発振し、且つ、レーザ光の波長が略８２５．３ｎｍ（たとえば温度３２℃）である状態でドットパターンが反射平面ＲＳに照射され、基準画像が取得される。そして、取得された基準画像に基づいて参照テンプレートＲｃが生成され、生成された参照テンプレートＲｃが当該３１．０℃〜３４．２℃の温度帯の参照テンプレートとして設定される。また、温度帯が３４．４℃〜３８．６℃の場合、レーザ光源１１０がシングルモードで発振し、且つ、レーザ光の波長が略８２６．２ｎｍ（たとえば温度３６℃）である状態でドットパターンが反射平面ＲＳに照射され、基準画像が取得される。そして、取得された基準画像に基づいて参照テンプレートＲｄが生成され、生成された参照テンプレートＲｄが当該３４．４℃〜３８．６℃の温度帯の参照テンプレートとして設定される。他の温度帯についても、同様に、レーザ光の波長が各温度帯の波長となる状態でドットパターンが反射平面ＲＳに照射されて、参照テンプレート（Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｅ、…）が生成され、生成された参照テンプレートが、対応する温度帯の参照テンプレートとして設定される。
【００９７】
図９は、距離取得の処理を示すフローチャートである。図９の処理は、図２のＣＰＵ２１の距離取得部２１ｂの機能によって行われる。
【００９８】
図９を参照して、まず、ＣＰＵ２１は、温度センサ１６０により、レーザ光源１１０周辺の現在温度を取得する（Ｓ１０１）。そして、ＣＰＵ２１は、参照テンプレートテーブルＲＴに保持された参照テンプレートのうち、現在温度に対応する温度帯の参照テンプレートを距離の測定に用いる参照テンプレートＲｔに設定する（Ｓ１０２）。その後、ＣＰＵ２１は、距離取得タイミングであるかを判定し（Ｓ１０３）、距離取得タイミングでなければ（Ｓ１０３：ＮＯ）、シャットダウンが行われない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理をＳ１０３に戻す。
【００９９】
距離取得タイミングになると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、温度センサ１６０により、レーザ光源１１０周辺の現在温度を取得する（Ｓ１０５）。そして、ＣＰＵ２１は、取得した現在温度と、現在、距離測定用に設定されている参照テンプレートに対応する温度帯Ｗｕとを比較し、現在温度が温度帯Ｗｕから外れたかを判定する（Ｓ１０６）。現在温度が温度帯Ｗｕから外れていなければ（Ｓ１０６：ＮＯ）、処理をＳ１０８に進め、現在温度が温度帯Ｗｕから外れていれば（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、参照テンプレートテーブルＲＴに保持された参照テンプレートのうち、現在温度に対応する温度帯の参照テンプレートを距離の測定に用いる参照テンプレートＲｔに再設定する（Ｓ１０７）。
【０１００】
その後、ＣＰＵ２１は、参照テンプレートＲｔを用いて、実測画像のドットパターンに対する照合を行い、距離を取得する（Ｓ１０８）。そして、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０３に戻し、距離取得の処理を繰り返す。
【０１０１】
図１０は、ヒーター１７０の制御処理を示すフローチャートである。図１０の制御処理は、レーザ光源１１０をマルチモードの発振状態からシングルモードの発振状態へと移行させるために行われる。この制御処理は、図９の制御処理に並行して行われる。また、この制御処理は、図２のＣＰＵ２１のヒーター制御部２１ｃの機能によって行われる。
【０１０２】
ＣＰＵ２１は、図９のＳ１０８における距離取得の際のセグメント領域の探索において、探索がエラーとなったセグメント領域の全セグメント領域に対する割合（マッチングエラー率）Ｅｒを取得する（Ｓ２０１）。そして、ＣＰＵ２１は、マッチングエラー率Ｅｒが閾値Ｅｓｈを超えているかを判定する（Ｓ２０２）。なお、図９のＳ１０６、Ｓ１０７の処理により、現在温度に対応する適正な参照テンプレートが用いられていることから、通常、マッチングエラー率は、閾値Ｅｓｈを超えないものと想定される。しかし、上述したように、レーザ光源１１０がマルチモードで発振すると、実測時におけるドットパターンが大きく変動し、マッチングエラー率が顕著に上昇する。したがって、このように現在温度に応じた参照テンプレートが用いられても、マッチングエラー率Ｅｒが大きいような場合には、レーザ光源１１０がマルチモードで発振したと想定することができる。
【０１０３】
マッチングエラー率Ｅｒが閾値Ｅｓｈを超えていなければ（Ｓ２０２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ２０３に進め、シャットダウンが行われない限り（Ｓ２０３：ＮＯ）、処理をＳ２０１に戻す。他方、マッチングエラー率Ｅｒが閾値Ｅｓｈを超えていれば（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、レーザ光源１１０がマルチモードで発振していると判定し、処理をＳ２０４に進めてヒーター１７０を制御する。
【０１０４】
Ｓ２０４において、ＣＰＵ２１は、現在、ヒーター１７０が起動されているかどうかを判定する（Ｓ２０４）。
【０１０５】
現在、ヒーター１７０が起動されていない場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、ヒーター１７０を起動させる（Ｓ２０５）。これにより、レーザ光源１１０が温められ、レーザ光源１１０の温度が、マルチモードで発振している温度からシングルモードで発振する温度へと移行する。ヒーター１７０の起動後、ＣＰＵ２１は、温度センサ１６０の検出温度を参照し、ヒーター１７０を起動した後のレーザ光源１１０の温度変化ΔＴｕが所定の温度幅ΔＴ０を超えるのを待つ（Ｓ２０６）。ここで、温度幅ΔＴ０は、マルチモードでレーザ光源１１０が発振する温度帯よりもやや広く設定され、レーザ光源１１０のマルチモードの発生傾向に応じて、適宜調整される。これにより、温度変化ΔＴｕが温度幅ΔＴ０を超えると、レーザ光源１１０は、シングルモードで発振することとなる。
【０１０６】
上述のように、マルチモードでレーザ光源１１０が発振する温度帯域は、ごく短く、たとえば、図７（ａ）の場合、０．４℃程度である。この場合、少なくとも、０．４℃以上温度を上昇させることによって、レーザ光源１１０の温度がマルチモードで発振する温度帯域から外れ、レーザ光源１１０はシングルモードで発振するようになる。
【０１０７】
こうして、温度変化ΔＴｕが温度幅ΔＴ０を超えて（Ｓ２０６:ＹＥＳ）、レーザ光源１１０がシングルモードで発振するようになると、図９のフローチャートにおける距離取得ステップ（Ｓ１０８）において、適正に距離マッチングが行われるようになる。
【０１０８】
なお、図１０のＳ２０５においてヒーター１７０が駆動されてレーザ光源１１０の温度が上昇すると、モードホップが発生し、ドットパターンが変わることが起こり得る。しかし、この場合も、図９のＳ１０６、Ｓ１０７により、温度に応じて参照テンプレートが再設定されるため、適正に距離マッチングが行われる。
【０１０９】
ＣＰＵ２１は、こうして温度変化ΔＴｕが温度幅ΔＴ０を超えると、ＣＭＯＳイメージ
センサ２４０の受光感度を上昇させる（Ｓ２０７）。ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、露光時間を長くすることや、出力信号を増幅させることによって、受光感度が調整される。一般的に、半導体レーザのレーザ素子は温度が上昇すると、レーザ光の発光量が減少する傾向がある。このため、ヒーター１７０を起動し、レーザ光源１１０周辺の温度が上昇すると、レーザ光源１１０からのレーザ光の発光量が減少し、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上の出力信号（画素値）が、若干、低下する。このように画素値が低下すると、実測画像を２値化するための閾値を画素値が下回ることが起こる可能性があり、マッチング処理に不所望な影響を及ぼし兼ねない。
【０１１０】
したがって、ヒーター１７０の起動後に、予め、Ｓ２０７において、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度を上昇させ、レーザ光の発光量の低下に備えることにより、ヒーター１７０の起動による温度上昇後も画素値を適正に保つことができる。このため、より適正に距離マッチングを行うことができる。
【０１１１】
こうしてＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度を上昇させた後、ＣＰＵ２１は、処理をＳ２０１に戻す。この場合、レーザ光源１１０は、Ｓ２０５、Ｓ２０６の処理により、通常、シングルモードの状態に移行するため、次のＳ２０２の判定はＮＯとなる。
【０１１２】
なお、図１０のＳ２０６において、温度変化ΔＴｕが温度幅ΔＴ０を超えた後も、ヒーター１７０は駆動され続ける。このため、レーザ光源１１０の温度は、その後も上昇し続け、マルチモードで発振する温度から次第に離れる。しかし、こうして温度が上昇すると、やがて、レーザ光源１１０の温度は、マルチモードで発振する次の温度（より高い温度）へと到達する。これにより、図１０のＳ２０２の判定がＹＥＳとなり、処理がＳ２０４に進められる。この場合、既にヒーター１７０が駆動状態にあるため、図１０の処理フローチャートでは、Ｓ２０４においてＹＥＳと判定され、処理がＳ２０８に進められる。
【０１１３】
Ｓ２０４の判定がＹＥＳの場合、ＣＰＵ２１は、ヒーター１７０を停止させる（Ｓ２０８）。これにより、引き上げられていたレーザ光源１１０の温度が降下し、レーザ光源１１０が、マルチモードで発振している温度からシングルモードで発振する温度へと移行する。その後、ＣＰＵ２１は、温度センサ１６０の検出温度を参照し、ヒーター１７０を停止した後のレーザ光源１１０の温度変化ΔＴｄが上記温度幅ΔＴ０を超えるのを待つ（Ｓ２０９）。温度変化ΔＴｄが温度幅ΔＴ０を超えると、レーザ光源１１０は、シングルモードで発振するようになる。これにより、その後の距離取得タイミングにおいて、適正に距離マッチングを行うことができる。
【０１１４】
ＣＰＵ２１は、こうしてヒーター１７０が停止した後、温度変化ΔＴｄが温度幅ΔＴ０を超えると、Ｓ２０７で上昇させたＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度を低下させる（Ｓ２１０）。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、レーザ光源１１０のレーザ光の発光量に適した受光感度に調整される。
【０１１５】
なお、Ｓ２０９において、温度変化ΔＴｄが温度幅ΔＴ０を超えた後も、ヒーター１７０は停止され続ける。このため、レーザ光源１１０の温度は、その後も低下し続け、マルチモードで発振する温度から次第に離れる。しかし、こうして温度が低下すると、やがて、レーザ光源１１０の温度は、マルチモードで発振する次の温度（より低い温度）へと到達する。この場合、図１０の処理フローチャートでは、Ｓ２０４においてＮＯと判定され、処理がＳ２０５に進められる。
【０１１６】
このようにして、ヒーター１７０が起動または停止され、レーザ光源１１０がマルチモードで発振している状態から、シングルモードで発振する状態へと調整される。そして、ＣＰＵ２１は、図１０の処理をＳ２０１に戻し、再度、レーザ光源１１０の温度調整処理
を繰り返す。
【０１１７】
以上、本実施の形態によれば、レーザ光がマルチモードで発振すると、ヒーター１７０により、レーザ光がシングルモードで出射される温度になるように、レーザ光源１１０周辺の温度が調整されるため、適正に距離を検出することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態によれば、ヒーター１７０の起動、停止に応じて、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度が調整されるため、ヒーター１７０の起動による温度上昇後も画素値を適正に保つことができる。したがって、より適正に距離を検出することができる。
【０１１９】
また、本実施の形態によれば、温度変化に応じて、距離取得に用いる参照テンプレートが適正な参照テンプレートに入れ替えられるため、温度変化によるレーザ光の波長シフトによって、ドットパターンがＹ軸方向にずれても、適正に距離を検出することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態によれば、波長が階段状に変動するモードホップが発生するタイミングで、参照テンプレートが入れ替えられることにより、適正に参照テンプレートの入れ替えを行うことができる。
【０１２１】
さらに、本実施の形態では、ペルチェ素子等の温度制御素子により、波長を一定に制御せずとも、適宜、波長変動（温度変動）に応じて参照テンプレートを入れ替えることにより、検出物体までの距離を精度良く測定することができる。よって、物体検出装置のコストダウンと小型化を図ることができる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
たとえば、上記実施の形態では、ヒーター１７０を起動した後、次にマッチングエラー率Ｅｒが所定の閾値Ｅｓｈを超えない限り、ヒーター１７０は、起動したままであったが、図１１に示すフローチャートのように、ヒーター１７０の起動から所定時間経過後に、ヒーター１７０を停止しても良い。
【０１２４】
図１１は、ヒーター１７０の停止制御処理を示すフローチャートである。図１１の制御処理は、図１０の制御処理において、マッチングエラー率Ｅｒが閾値Ｅｓｈを超えていないと判定された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）に実行される。
【０１２５】
図１１を参照して、ＣＰＵ２１は、まず、現在、ヒーター１７０が起動されているかどうかを判定する（Ｓ３０１）。現在、ヒーター１７０が起動されていない場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理を図１０のＳ２０３に進める。現在、ヒーター１７０が起動されている場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、ヒーター１７０の起動からの経過時間（駆動時間）が所定の閾値Ｔｓを超えているかを判定する（Ｓ３０２）。なお、ヒーター１７０の駆動時間は、あらかじめ、図１０のＳ２０５の処理において、ＣＰＵ２１において計時される。ヒーター１７０の駆動時間が閾値Ｔｓを超えると（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、ヒーター１７０を停止させ（Ｓ３０３）、図１０のＳ２０７で上昇させたＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度を低下させる（Ｓ３０４）。他方、ヒーター１７０の駆動時間が閾値Ｔｓを超えない場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、ヒーター１７０を駆動させたまま、処理を図１０のＳ２０３に進める。
【０１２６】
このようにして、本変更例では、ヒーター１７０の起動後、所定時間が経過した場合に、自動的にヒーター１７０が停止される。上述したように、レーザ光源１１０がマルチモ
ードで発振する温度帯域は、僅かである。また、レーザ光源１１０は、発光により自ら温度が上昇するため、このようにヒーター１７０を停止しても、レーザ光源１１０の温度は、通常、ヒーター１７０の起動時と同じ温度まで戻らず、レーザ光源１１０がマルチモードで発振する温度帯域から外れることが想定される。したがって、本変更例のように、ヒーター１７０の起動から所定時間を経過した場合、自動でヒーター１７０を停止することによって、消費電力を抑えることができる。なお、ヒーター１７０を自動的に停止した後、レーザ光源１１０がマルチモードで発振する温度帯域に戻ることも起こり得る。この場合、再度、レーザ光源１１０がマルチモードで発振し得るため、より正確に距離を検出する場合には、上記実施の形態にように、マッチングエラー率が劣化したときにのみ、ヒーター１７０を停止または起動する方が望ましい。
【０１２７】
また、本変更例の場合、閾値Ｔｓを調整することにより、ヒーター１７０の起動によって上昇させる温度幅を調整することができる。上述したように、レーザ光源１１０がマルチモードで発振する温度帯域は、ごく短いため、ヒーター１７０の起動によって上昇させる温度幅は小さくてよく、したがって、閾値Ｔｓも短くて良い。このように閾値Ｔｓを短くすると、温度上昇に伴うレーザ光の発光量の減少幅を僅かなものとすることができる。したがって、本変更例において閾値Ｔｓを短く設定する場合には、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度の調整ステップ（Ｓ２０７、Ｓ２１０、Ｓ３０４）が省略されても良い。
【０１２８】
なお、図１１のフローチャートのＳ３０２を、ヒーター１７０を起動した後の温度の上昇幅が所定の閾値を超えたときにヒーター１７０を停止するように変更することもできる。請求項５の所定時間は、図１１のように予め時間を設定する形態の他、温度上昇が所定の温度幅に到達または超えるタイミングまでの時間をも含むものである。
【０１２９】
また、上記実施の形態では、温度に応じた参照テンプレートが用いられても、マッチングエラー率が所定の閾値を超えた場合に、レーザ光源１１０がマルチモードで発振している状態にあると判定したが、他の手法によって、レーザ光源１１０がマルチモードで発振する状態にあることを判定しても良い。たとえば、あらかじめ、レーザ光源１１０毎に、温度を変化させながらレーザ光を出射させて、レーザ光の波長をスペクトルアナライザで計測し、その計測結果から、マルチモードでレーザ光が出射される温度帯域を取得するようにしても良い。この場合、取得された温度帯域がメモリ２８に保持される。そして、実動作時において、レーザ光源１１０の温度がメモリ２８に保持された温度帯域に含まれることとなった場合に、レーザ光源１１０がマルチモードで発振している状態にあると判定され、ヒーター１７０が駆動される。
【０１３０】
図１２は、この場合のヒーター１７０の制御処理を示すフローチャートである。図１２の制御処理は、図１０の制御処理の代わりに実行される。
【０１３１】
図１２を参照して、ＣＰＵ２１は、まず、現在温度が、あらかじめメモリ２８に保持されたマルチモード発振温度帯に含まれるかを判定する（Ｓ４０１）。現在温度がマルチモード発振温度帯に含まれる場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、上記実施の形態同様、ヒーター１７０の起動、停止処理を行う（Ｓ２０４〜Ｓ２１０）。他方、現在温度がマルチモード発振温度帯に含まれない場合（Ｓ４０１：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ２０３に進め、シャットダウンが行われない限り（Ｓ２０３：ＮＯ）、処理をＳ４０１に戻す。
【０１３２】
これにより、上記実施の形態と同様、レーザ光源１１０がマルチモードで発振すると、ヒーター１７０により、レーザ光源１１０がシングルモードで発振する温度になるように、レーザ光源１１０周辺の温度が調整されるため、適正に距離を検出することができる。
【０１３３】
なお、この変更例では、情報取得装置１の製造出荷後、何らかの要因により、レーザ光源１１０がマルチモードで発振する温度帯が変動すると、適正にレーザ光源１１０に対する温度制御を行うことができなくなる。したがって、上記実施の形態のように、マッチングエラー率を評価する等、適宜、レーザ光源１１０のレーザ光の出射状況の変化を把握することができる手法によって、レーザ光源１１０がマルチモードで発振しているか否かを判断する方が望ましい。
【０１３４】
また、レーザ光の波長の状況をスペクトルアナライザで計測する方法に代えて、所定の空き動作時に、図１３に示す制御を行って、レーザ光源１１０がマルチモードで発振する温度帯を取得するようにしても良い。
【０１３５】
この制御では、所定の空き動作時に、レーザ光源１１０とヒーター１７０が起動されて（Ｓ５０１）、図９の処理により距離測定が実行される（Ｓ５０２）。そして、距離の取得タイミングにおいて、マッチングエラー率Ｅｒが求められ（Ｓ５０３）、求めたマッチングエラー率Ｅｒが閾値Ｅｓｈを超える場合に（Ｓ５０４：ＹＥＳ）、レーザ光源１１０がマルチモードで発振していると判定し、そのときの現在温度がメモリ２８に保持される（Ｓ５０５）。以上の処理が、レーザ光源１１０の温度が、レーザ光源１１０の動作上限温度に到達するまで繰り返される（Ｓ５０６）。そして、レーザ光源１１０の温度が動作上限温度に到達すると（Ｓ５０６：ＹＥＳ）、レーザ光源１１０とヒーター１７０が停止され、処理が終了する。
【０１３６】
この処理では、Ｓ５０５でメモリ２８に保持された温度が、レーザ光源１１０がマルチモードで発振する温度として参照される。すなわち、メモリ２８に保持された温度を図１２のＳ４０１におけるマルチモード発振温度帯として用いて、図１２の処理フローが実行される。
【０１３７】
また、上記実施の形態では、ヒーター１７０を駆動することにより、レーザ光源１１０の周辺を温めて、温度を調整したが、たとえば、レーザ光源１１０の近傍に通風口を設け、この通風口から風を送ってレーザ光源１１０の周辺を冷却することにより、レーザ光源１１０の温度を調整しても良い。なお、この場合、風を発生させるためにファン等の送風手段を設ける必要があるため、情報取得装置１が大型化し易い。このため、上述のように、ＰＴＣサーミスタを用いたヒーター１７０によって、レーザ光源１１０を温める方が望ましい。
【０１３８】
なお、本発明は、ペルチェ素子等の温度制御素子により、レーザ光源１１０の温度を略一定に制御する構成の場合にも適用可能である。すなわち、ペルチェ素子を用いて温度制御を行っても、レーザ光源１１０は、所定の温度幅の範囲内において、温度が変化する。このため、この温度幅の範囲内に、レーザ光源１１０がマルチモードで発振する温度が含まれることが起こり得る。このような場合、ヒーター１７０を設ける代わりに、ペルチェ素子により制御する温度範囲を、現在の温度範囲から温度が上昇または下降する方向にシフトさせる。これにより、レーザ光源１１０がシングルモードで発振する温度に、レーザ光源１１０の温度が変化するようになる。
【０１３９】
また、上記実施の形態では、モードホップが発生してから次にモードホップが１回発生するまでの温度間隔で参照テンプレートが保持されたが、モードホップが発生してから次にモードホップが２回以上発生するまでの温度間隔で参照テンプレートが保持されても良い。この場合、ＣＰＵ２１に対する演算量を抑えることができる。
【０１４０】
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、互いに重ならないように、セグメント領域が設定されても良く、また、上下に隣り合うセグメント領域が、互いに重ならないように、セグメント領域が設定されても良い。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。また、上記実施の形態では、セグメント領域の大きさが横１５画素×縦１５画素に設定されたが、検出精度に応じて、任意に設定可能である。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。
【０１４１】
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２値化したが、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、上記実施の形態では、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２値化したが、画素値について、所定の画素の重みづけ処理、および背景光の除去処理、等の補正処理を行った後に、２値化、もしくは多値化しても良い。
【０１４２】
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２７に記憶されたが、物体の輪郭抽出を主目的とするような場合は、三角測量法を用いた距離を演算せずに、セグメント領域の変位量（画素ずれ量）が距離情報として取得されても良い。
【０１４３】
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を省略することができる。また、アパーチャ２１０の配置位置は、何れか２つの撮像レンズの間であっても良い。
【０１４４】
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。また、情報取得装置１と情報処理装置２は一体化されても良いし、情報取得装置１と情報処理装置２がテレビやゲーム機、パーソナルコンピュータと一体化されても良い。
【０１４５】
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】
【０１４６】
１  …  情報取得装置
２１  …  ＣＰＵ（距離取得部、温度制御部）
２１ｂ  …  距離取得部
２１ｃ  …  ヒーター制御部（温度制御部）
２５  …  温度調整回路（温度制御部）
２６  …  撮像信号処理回路（距離取得部）
２８  …  メモリ（記憶部）
１００  …  投射光学系
１１０  …  レーザ光源
１４０  …  ＤＯＥ（回折光学素子）
１７０  …  ヒーター（温度調整素子）
２００  …  受光光学系
２４０  …  ＣＭＯＳイメージセンサ（イメージセンサ）
Ｓ１〜Ｓｎ  …  セグメント領域（参照領域）
Ｒａ〜Ｒｅ  …  参照テンプレート（参照情報）
Ｅｒ  …  マッチングエラー率（照合率）
【図１】
2013205089.tif 000003
【図２】
2013205089.tif 000004
【図３】
2013205089.tif 000005
【図４】
2013205089.tif 000006
【図５】
2013205089.tif 000007
【図６】
2013205089.tif 000008
【図７】
2013205089.tif 000009
【図８】
2013205089.tif 000010
【図９】
2013205089.tif 000011
【図１０】
2013205089.tif 000012
【図１１】
2013205089.tif 000013
【図１２】
2013205089.tif 000014
【図１３】
2013205089.tif 000015