專利名稱：物體檢測裝置及信息取得裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于向目標(biāo)區(qū)域投射光時的反射光的狀態(tài)來對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的物體進(jìn)行檢測的物體檢測裝置及適用于該物體檢測裝置的信息取得裝置。
背景技術(shù)：
以往，在多種領(lǐng)域中開發(fā)了使用光的物體檢測裝置。在使用了所謂的距離圖像傳感器的物體檢測裝置中，不僅是ニ維平面上的平面圖像，還能夠?qū)z測對象物體的進(jìn)深方向的形狀及運(yùn)動進(jìn)行檢測。在相應(yīng)的物體檢測裝置中，從激光光源或LED (Light EmittingDevice)向目標(biāo)區(qū)域投射預(yù)先決定的波段的光，該反射光被CMOS圖像傳感器等的受光元件接收。作為距離圖像傳感器，公知多種類型的傳感器。 在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)掃描激光的這種類型的距離圖像傳感器中，基于各掃描位置處的激光的射出定時與受光定時之間的時間差，來檢測到檢測對象物體的各部(各掃描位置)為止的距離(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。另外，在向目標(biāo)區(qū)域照射具有規(guī)定的光點圖形的激光的這種類型的距離圖像傳感器中，光點圖形上的各光點位置處的激光來自目標(biāo)區(qū)域的反射光被受光元件接收。并且，基于各光點位置處的激光在受光元件上的受光位置，利用三角測量法來檢測到檢測對象物體的各部(光點圖形上的各光點位置)為止的距離(例如，非專利文獻(xiàn)I)。除此之外，還公知一種通過由角度不同的多個照相機(jī)雙眼立體觀看目標(biāo)區(qū)域，來檢測到檢測對象物體的各部為止的距離的、所謂的基于立體照相法的距離圖像傳感器(例如，非專利文獻(xiàn)I)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2008-70157號公報非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)I :第19屆日本機(jī)器人學(xué)會學(xué)術(shù)演講會(2001年9月18-20日)初稿集、P1279-1280

發(fā)明內(nèi)容
在上述物體檢測裝置中，通過配設(shè)僅將從激光光源等射出的波段的光引導(dǎo)至受光元件的濾光器，來提高物體檢測的精度。作為相應(yīng)的濾光器，可以使用將該波段作為透過頻段的窄帶濾光器。但是，即便使用這種濾光器，也會在激光光源等的射出波段中個別地存在公差，因而無法使濾光器的透過頻段與激光光源的射出波段完全地匹配。這種情況下，例如通過改變相對于反射光的濾光器的傾斜角，從而能夠調(diào)節(jié)濾光器的透過波段。但是，為此，需要對濾光器的傾斜角進(jìn)行調(diào)節(jié)的作業(yè)。另外，通過使濾光器傾斜，從而被濾光器表面反射的光的量増加，其結(jié)果由受光元件接收的光的量減少。進(jìn)而，窄帶濾光器的價格提高。
另外，從激光光源射出的光的波長因激光光源的溫度變化而變化。因此，為了在實際動作時使射出波長恒定，而需要用于抑制光源的溫度變化的珀爾帖元件等的溫度調(diào)節(jié)元件。本發(fā)明是為了消除這些問題而提出的，其目的在于提供一種能以簡單構(gòu)成高精度地取得目標(biāo)區(qū)域的信息的信息取得裝置及搭載該信息取得裝置的物體檢測裝置。用于解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案本發(fā)明的第I方式涉及使用光來取得目標(biāo)區(qū)域的信息的信息取得裝置。該方式涉及的信息取得裝置具備光源，其射出規(guī)定波段的光；光源控制部，其控制所述光源；投射光學(xué)系統(tǒng)，其使從所述光源射出的所述光朝向所述目標(biāo)區(qū)域投射；受光元件，其接收從所述目標(biāo)區(qū)域反射的反射光并輸出信號；存儲部，其存儲與從所述受光元件輸出的信號的值相關(guān)的信號值信息；以及信息取得部，其基于存儲于所述存儲部的信號值信息來取得存在于所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的物體的3維信息。其中，所述光源控制部按照反復(fù)進(jìn)行所述光的射出和 不射出的方式控制所述光源。另外，所述存儲部分別存儲第I信號值信息和第2信號值信息，其中所述第I信號值信息與在從所述光源射出了所述光的期間內(nèi)從所述受光元件輸出的信號的值相關(guān)，所述第2信號值信息與在從所述光源沒有射出所述光的期間內(nèi)從所述受光元件輸出的信號的值相關(guān)。由此，所述信息取得部基于從存儲于所述存儲部的所述第I信號值信息中減去了所述第2信號值信息之后的減法運(yùn)算結(jié)果，來取得存在于所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的物體的3維信息。并且，所述信息取得部基于從存儲于所述存儲部的所述第I信號值信息中減去了所述第2信號值信息之后的減法運(yùn)算結(jié)果，來取得存在于所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的物體的3維信息。本發(fā)明的第2方式涉及物體檢測裝置。該方式涉及的物體檢測裝置具有上述第I方式涉及的信息取得裝置。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能以簡單構(gòu)成高精度地取得目標(biāo)區(qū)域的信息的信息取得裝置及搭載該信息取得裝置的物體檢測裝置。本發(fā)明的特征通過以下所示的實施方式的說明變得更明確。其中，以下的實施方式只是本發(fā)明的一個實施方式，本發(fā)明乃至各構(gòu)成要件的用語的意義并不限于以下實施方式記載的內(nèi)容。


圖I是表示實施方式涉及的物體檢測裝置的構(gòu)成的圖。圖2是表示實施方式涉及的信息取得裝置和信息處理裝置的構(gòu)成的圖。圖3是表示實施方式涉及的相對于目標(biāo)區(qū)域的激光的照射狀態(tài)和圖像傳感器上的激光的受光狀態(tài)的圖。圖4是表示實施方式涉及的激光的發(fā)光定時和相對于圖像傳感器的曝光定時及攝像數(shù)據(jù)的存儲定時的時序圖。圖5是表示實施方式涉及的攝像數(shù)據(jù)的存儲處理的流程圖。圖6是表示實施方式涉及的攝像數(shù)據(jù)的減法運(yùn)算處理的流程圖。圖7是示意性表示實施方式涉及的攝像數(shù)據(jù)的處理過程的圖。
圖8是表示實施方式的變更例涉及的激光的發(fā)光定時和相對于圖像傳感器的曝光定時及攝像數(shù)據(jù)的存儲定時的時序圖。
具體實施例方式以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。本實施方式是將本發(fā)明適用于使具有規(guī)定的光點圖形的激光向目標(biāo)區(qū)域照射的這種類型的信息取得裝置的實施方式。首先，在圖I中示出本實施方式涉及的物體檢測裝置的概略構(gòu)成。如圖示那樣，物體檢測裝置具備信息取得裝置I和信息處理裝置2。電視機(jī)3根據(jù)來自信息處理裝置2的信號進(jìn)行控制。信息取得裝置I向目標(biāo)區(qū)域整體投射紅外光，由CMOS圖像傳感器接收該反射光，由此取得位于目標(biāo)區(qū)域的物體各部的距離(以下稱為“3維距離信息”)。所取得到的3維距離信息經(jīng)由電纜4送至信息處理裝置2。
信息處理裝置2例如是電視機(jī)控制用的控制器、游戲機(jī)、個人計算機(jī)等。信息處理裝置2基于從信息取得裝置I接收到的3維距離信息來檢測目標(biāo)區(qū)域中的物體，并基于檢測結(jié)果來控制電視機(jī)3。例如，信息處理裝置2基于所接收到的3維距離信息來檢測人，并且根據(jù)3維距離信息的變化來檢測此人的運(yùn)動。例如，在信息處理裝置2為電視機(jī)控制用的控制器的情況下，信息處理裝置2中安裝了下述應(yīng)用程序根據(jù)所接收到的3維距離信息來檢測此人的姿勢，并且根據(jù)姿勢向電視機(jī)3輸出控制信號。這種情況下，用戶通過邊看電視機(jī)3邊做出規(guī) 定的姿勢，由此能夠使電視機(jī)3執(zhí)行規(guī)定的功能，例如頻道切換或音量的Up/Down等。又例如，在信息處理裝置2為游戲機(jī)的情況下，信息處理裝置2中安裝了下述應(yīng)用程序根據(jù)所接收到的3維距離信息來檢測此人的運(yùn)動，并且按照所檢測到的運(yùn)動來使電視機(jī)畫面上的角色動作，而使游戲的對戰(zhàn)狀況變化。在這種情況下，用戶通過邊看電視機(jī)3邊做出規(guī)定運(yùn)動，由此能夠體味到自身作為電視機(jī)畫面上的角色進(jìn)行游戲的對戰(zhàn)的臨場感。圖2是表示信息取得裝置I和信息處理裝置2的構(gòu)成的圖。信息取得裝置I作為光學(xué)部的構(gòu)成而具備投射光學(xué)系統(tǒng)11和受光光學(xué)系統(tǒng)12。投射光學(xué)系統(tǒng)11具備激光光源111、準(zhǔn)直透鏡112、孔徑113、以及衍射光學(xué)元件(D0E Diffractive Optical Element) 114。另外，受光光學(xué)系統(tǒng)12具備孔徑121、攝像透鏡122、濾光器123、快門124、以及CMOS圖像傳感器125。此外，信息取得裝置I作為電路部的構(gòu)成而具備CPU (Central Processing Unit) 21,激光驅(qū)動電路22、攝像信號處理電路23、輸入輸出電路24、以及存儲器25。激光光源111輸出波長為830nm左右的窄波段的激光。準(zhǔn)直透鏡112將從激光光源111射出的激光變換成平行光?？讖?13將激光的光束斷面調(diào)整成規(guī)定的形狀。D0E114在入射面具有衍射圖形。根據(jù)由該衍射圖形引起的衍射作用，從孔徑113向D0E114入射的激光被變換成點陣圖形的激光，向目標(biāo)區(qū)域照射。從目標(biāo)區(qū)域反射的激光經(jīng)由孔徑121而入射至攝像透鏡122?？讖?21按照與攝像透鏡122的F數(shù)相符的方式對來自外部的光施加光圏。攝像透鏡122將經(jīng)由孔徑121入射的光聚光在CMOS圖像傳感器125上。
濾光器123是使包含激光光源111的射出波長(830nm左右)在內(nèi)的波段的光透過、且剪切可見光的波段的帶通濾光器。濾光器123不是由僅使830nm附近的波段透過的窄帶的濾光器構(gòu)成，而是由使包含830nm的較寬的波段的光透過的價格低的濾光器構(gòu)成?？扉T124根據(jù)來自CPU21的控制信號而使來自濾光器123的光遮蔽或通過?？扉T124例如是機(jī)械快門或電子快門。CMOS圖像傳感器125接收由攝像透鏡122聚集到的光，按每個像素向攝像信號處理電路23輸出與受光光量相應(yīng)的信號(電荷)。在此，CMOS圖像傳感器125按照能夠根據(jù)各像素中的受光以高響應(yīng)向攝像信號處理電路23輸出該像素的信號(電荷)的方式，使信號的輸出速度高速化。CPU21按照存儲于存儲器25的控制程序來控制各部。按照相應(yīng)的控制程序，而給CPU21賦予了用于控制激光光源111的激光控制部21a、后述的數(shù)據(jù)相減部21b、用于生成3維距離信息的3維距離運(yùn)算部21c、以及用于控制快門124的快門控制部21d的功能。激光驅(qū)動電路22按照來自CPU21的控制信號來驅(qū)動激光光源111。攝像信號處理 電路23控制CMOS圖像傳感器125，按每行依次取入在CMOS圖像傳感器125中生成的各像素的信號(電荷)。之后，將所取入的信號依次輸出至CPU21。CPU21基于由攝像信號處理電路23供給的信號(攝像信號)，通過由3維距離運(yùn)算部21c執(zhí)行的處理來計算從信息取得裝置I到檢測對象物的各部為止的距離。輸入輸出電路24控制與信息處理裝置2的數(shù)據(jù)通信。信息處理裝置2具備CPU31、輸入輸出電路32以及存儲器33。此外，在信息處理裝置2中除了該圖所示的構(gòu)成之外，還配置了用干與電視機(jī)3之間進(jìn)行通信的構(gòu)成、用于讀取在CD-ROM等的外部存儲器中存儲的信息并安裝于存儲器33中的驅(qū)動器裝置等，但是為了方便起見，省略了這些外圍電路的構(gòu)成。CPU31按照存儲于存儲器33的控制程序(應(yīng)用程序)來控制各部。根據(jù)相應(yīng)的控制程序，而給CPU31賦予了用于檢測圖像中的物體的物體檢測部31a的功能。相應(yīng)的控制程序例如由未圖示的驅(qū)動器裝置從CD-ROM中讀取并安裝于存儲器33。例如，在控制程序為游戲程序的情況下，物體檢測部31a根據(jù)由信息取得裝置I供給的3維距離信息來檢測圖像中的人及其運(yùn)動。之后，按照所檢測出的運(yùn)動，由控制程序來執(zhí)行用于使電視機(jī)畫面上的角色動作的處理。另外，在控制程序為用于控制電視機(jī)3的功能的程序的情況下，物體檢測部31a根據(jù)由信息取得裝置I供給的3維距離信息來檢測圖像中的人及其運(yùn)動(姿勢)。之后，按照所檢測出的運(yùn)動(姿勢)，由控制程序來執(zhí)行用于控制電視機(jī)I的功能(頻道切換或音量調(diào)整等)的處理。輸入輸出電路32控制與信息取得裝置I的數(shù)據(jù)通信。圖3(a)是示意性表示相對于目標(biāo)區(qū)域的激光的照射狀態(tài)的圖，圖3(b)是示意性表示CMOS圖像傳感器125中的激光的受光狀態(tài)的圖。此外，在圖3(b)中，為了方便起見，示出了在目標(biāo)區(qū)域存在平坦面(屏幕)時的受光狀態(tài)。如圖3(a)所示，從投射光學(xué)系統(tǒng)11向目標(biāo)區(qū)域照射具有點陣圖形的激光(以下，將具有該圖形的激光的整體稱為“DMP光”)。在圖3(a)中，由虛線框來表示DMP光的光束斷面。DMP光內(nèi)的各光點示意性表示由于D0E114的衍射作用而使得激光的強(qiáng)度分布性變高的區(qū)域。在DMP光的光束中，激光的強(qiáng)度變高了的區(qū)域隨著規(guī)定的點陣圖形進(jìn)行分布。
若在目標(biāo)區(qū)域中存在平坦面(屏幕)，則由此反射的DMP光的各光點位置的光如圖3(b)所示那樣在CMOS圖像傳感器125上分布。例如，目標(biāo)區(qū)域上的PO的光點位置的光在CMOS圖像傳感器124上對應(yīng)于Pp的光點位置的光。在上述3維距離運(yùn)算部21c中，檢測與各光點對應(yīng)的光入射至CMOS圖像傳感器124上的什么位置，根據(jù)該受光位置，利用三角測量法來檢測到檢測對象物體的各部(點陣圖形上的各光點位置)為止的距離。相應(yīng)的檢測方法的詳細(xì)內(nèi)容例如已經(jīng)在上述非專利文獻(xiàn)I (第19屆日本機(jī)器人學(xué)會學(xué)術(shù)演講會(2001年9月18-20日)初稿集、P1279-1280)中示出。在相應(yīng)的距離檢測中，需要正確地檢測CMOS圖像傳感器125上的DMP光(各光點位置的光)的分布狀態(tài)。然而，在本實施方式中，由于使用了透過頻段寬度比較寬且價格低的濾光器123，所以DMP光以外的光入射至CMOS圖像傳感器124，該光成為干擾光。例如，若在目標(biāo)區(qū)域中存在熒光燈等的發(fā)光體，則該發(fā)光體的像會被寫入至CMOS圖像傳感器124的攝像圖像，由此可以引起無法正確地檢測DMP光的分布狀態(tài)的情形。
因此，在本實施方式中，通過以下的處理來謀求DMP光的分布狀態(tài)的檢測的適當(dāng)化。參照圖4及圖5來說明由CMOS圖像傳感器125進(jìn)行的DMP光的攝像處理。圖4是表示激光光源111中的激光的發(fā)光定時、相對于CMOS圖像傳感器125的曝光定時、以及通過該曝光由CMOS圖像傳感器125獲得的攝像數(shù)據(jù)的存儲定時的時序圖。圖5是表示攝像數(shù)據(jù)的存儲處理的流程圖。參照圖4，CPU21具有2個函數(shù)發(fā)生器的功能，根據(jù)這些功能來生成脈沖FG1、FG2。脈沖FGl每隔期間Tl重復(fù)High和Low。脈沖FG2在FGl的上升沿定時和下降沿定時被輸出。例如，脈沖FG2通過對脈沖FGl進(jìn)行微分而生成。在脈沖FGl為High的期間內(nèi)，激光控制部21a使激光光源111點亮。另外，在自脈沖FG2變?yōu)镠igh起經(jīng)過了期間T2的期間內(nèi)，快門控制部21d打開快門124，進(jìn)行相對于CMOS圖像傳感器125的曝光。在相應(yīng)的曝光結(jié)束之后，CPU21使存儲器25存儲通過各曝光由CMOS圖像傳感器125取得的攝像數(shù)據(jù)。參照圖5，若脈沖FGl變?yōu)镠igh (S101 :是)，則CPU21將存儲器標(biāo)志MF置為1(S102)，使激光光源111點亮(S103)。之后，若脈沖FG2變?yōu)镠igh(S106 :是)，則快門控制部21d打開快門124，對CMOS圖像傳感器125進(jìn)行曝光(S107)。該曝光從曝光開始起進(jìn)行到經(jīng)過期間T2為止(SI08)。若從曝光開始起經(jīng)過期間T2(S108 :是)，則快門控制部21d關(guān)閉快門124(S109)，由CMOS圖像傳感器125拍攝到的攝像數(shù)據(jù)被輸出至CPU21 (S110)。CPU21判別存儲器標(biāo)志MF是否為I (Slll)。在此，在步驟S102中存儲器標(biāo)志MF被置為1(S111 :是)，所以CPU21將從CMOS圖像傳感器125輸出的攝像數(shù)據(jù)存儲于存儲器25的存儲器區(qū)域A (SI 12)。然后，如果用于取得目標(biāo)區(qū)域的信息的動作沒有結(jié)束(S114 :否)，則返回到S101，CPU21判定脈沖FGl是否為High。接下來，若脈沖FGl為High，則CPU21保持將存儲器標(biāo)志MF置為I的狀態(tài)不變(S102)，使激光光源111持續(xù)點亮(S103)。其中，在該定時，由于沒有輸出脈沖FG2(參照圖4)，因而S106中的判定成為“否”，處理返回到SlOl。這樣，直到脈沖FGl變?yōu)長ow為止，CPU21使激光光源111持續(xù)點亮。
然后，若脈沖FGl變?yōu)長ow，則CPU21將存儲器標(biāo)志MF置為O (S104)，熄滅激光光源111(S105)。之后，若脈沖FG2變?yōu)镠igh(S106 :是)，則快門控制部21d打開快門124，進(jìn)行相對于CMOS圖像傳感器125的曝光(S107)。該曝光與上述同樣地，從曝光開始起進(jìn)行到經(jīng)過期間T2為止(SI08)。若從曝光開始起經(jīng)過期間T2(S108 :是)，則快門控制部21d關(guān)閉快門124(S109)，由CMOS圖像傳感器125拍攝到的攝像數(shù)據(jù)被輸出至CPU125 (SllO)。CPU21判別存儲器標(biāo)志MF是否為I (Slll)。在此，在步驟S104中存儲器標(biāo)志MF被置為0(S111 :否)，所以CPU21將從CMOS圖像傳感器125輸出的攝像數(shù)據(jù)存儲于存儲器25的存儲器區(qū)域B (SI 13)。反復(fù)進(jìn)行以上的處理，直到信息取得動作的結(jié)束為止。根據(jù)該處理，在激光光源111點亮?xí)r由CMOS圖像傳感器125取得的攝像數(shù)據(jù)、和在激光光源111沒有點亮?xí)r由CMOS圖像傳感器125取得的攝像數(shù)據(jù)分別被存儲于存儲器25的存儲器區(qū)域A和存儲器區(qū)域B。圖6 (a)是表示由CPU21的數(shù)據(jù)相減部21b執(zhí)行的處理的流程圖。
若攝像數(shù)據(jù)被更新存儲于存儲器區(qū)域B(S201 :是)，則數(shù)據(jù)相減部21b進(jìn)行從存儲于存儲器區(qū)域A的攝像數(shù)據(jù)之中減去存儲于存儲器區(qū)域B的攝像數(shù)據(jù)的處理(S202)。在此，從存儲于存儲器區(qū)域A的各像素的受光光量所相應(yīng)的信號(電荷)的值之中減去存儲于存儲器區(qū)域B的對應(yīng)像素的受光光量所相應(yīng)的信號(電荷)的值。該減法結(jié)果被存儲于存儲器25的存儲器區(qū)域C(S203)。若用于取得目標(biāo)區(qū)域的信息的動作沒有結(jié)束(S204:否)，則返回到S201，反復(fù)進(jìn)行同樣的處理。通過圖6(a)的處理，從在激光光源111點亮?xí)r所取得的攝像數(shù)據(jù)(第I攝像數(shù)據(jù))之中減去了在隨后激光光源111熄滅時所取得的攝像數(shù)據(jù)(第2攝像數(shù)據(jù))而得到的減法結(jié)果，被更新存儲于存儲器區(qū)域C。在此，第I攝像數(shù)據(jù)和第2攝像數(shù)據(jù)如參照圖4、5說明過的那樣，都是僅在相同的時間T2內(nèi)CMOS圖像傳感器125被曝光而取得的數(shù)據(jù)，所以第2攝像數(shù)據(jù)等于因第I攝像數(shù)據(jù)中含有的來自激光光源111的激光以外的光而引起的噪聲成分。由此，因來自激光光源111的激光以外的光而引起的噪聲成分被除去后的攝像數(shù)據(jù)，被存儲于存儲器區(qū)域C。圖7是示意性例示圖6(a)中的處理帶來的效果的圖。如圖7(a)所示，在攝像區(qū)域內(nèi)包含熒光燈LO的情況下，若從上述實施方式所示的投射光學(xué)系統(tǒng)11照射DMP光、且由受光光學(xué)系統(tǒng)12拍攝攝像區(qū)域，則攝像圖像如圖7(b)所示?；谠摂z像圖像的攝像數(shù)據(jù)被存儲于存儲器25的存儲器區(qū)域A。另外，若從投射光學(xué)系統(tǒng)11不照射DMP光、且由受光光學(xué)系統(tǒng)12拍攝攝像區(qū)域，則攝像圖像如圖7(c)所示。基于該攝像圖像的攝像數(shù)據(jù)被存儲于存儲器25的存儲器區(qū)域B。若從圖7(b)的攝像圖像之中除去圖7(c)的攝像圖像，則攝像圖像如圖7(d)所示?；谠摂z像圖像的攝像數(shù)據(jù)被存儲于存儲器25的存儲器區(qū)域C。由此，因DMP光以外的光(熒光燈)而引起的噪聲成分被除去后的攝像數(shù)據(jù)被存儲于存儲器區(qū)域C。在本實施方式中，使用存儲于存儲器C的攝像數(shù)據(jù)，來進(jìn)行CPU21的3維距離運(yùn)算部21c執(zhí)行的運(yùn)算處理。因而，由此取得的3維距離信息(與到檢測對象物的各部為止的距離相關(guān)的信息)可成為精度高的信息。以上，根據(jù)本實施方式，由于能夠使用價格低的濾光器123，所以能夠謀求成本的降低。而且，即便激光光源111的波長產(chǎn)生偏差，由于通過上述減法運(yùn)算也可取得除去了因DMP光以外的光而引起的噪聲成分的攝像數(shù)據(jù)，因而無需使濾光器123傾斜來調(diào)節(jié)透過波段、或者配設(shè)用于抑制激光光源111的波長變動的珀爾帖元件等的溫度調(diào)節(jié)元件。這樣，根據(jù)本實施方式，能夠以簡單構(gòu)成高精度地取得與目標(biāo)區(qū)域的檢測對象物體相應(yīng)的3維距離信息。此外，在如上述那樣進(jìn)行減法運(yùn)算來除去噪聲成分的情況下，在理論上即便不使用濾光器123，也能夠取得基于DMP光的攝像數(shù)據(jù)。然而，一般可見光頻段的光的光量級別通常比DMP光的光量級別高出幾級，所以難以通過上述減法運(yùn) 算從混合了可見光頻段的光之中僅正確地導(dǎo)出DMP光。由此，在本實施方式中，如上述那樣，為了去除可見光而配設(shè)了濾光器123。只要濾光器123可使入射至CMOS圖像傳感器125的可見光的光量級別充分降低即可。另外，濾光器123的透過波段只要能覆蓋激光的波長因激光光源111的溫度變化而可變動的范圍即可。以上，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并未對上述實施方式進(jìn)行任何限制，另外本發(fā)明的實施方式除了上述之外還可以進(jìn)行各種變更。例如，雖然在上述實施方式的圖6 (a)中，若存儲器區(qū)域B被更新則進(jìn)行減法運(yùn)算，但是也可如圖6(b)所示那樣，若存儲器區(qū)域A被更新則進(jìn)行減法運(yùn)算。這種情況下，若存儲器區(qū)域A被更新(S211 :是)，則使用在之前被存儲于存儲器區(qū)域B的第2攝像數(shù)據(jù)，來進(jìn)行從被更新存儲于存儲器區(qū)域A的第I攝像數(shù)據(jù)之中減去第2攝像數(shù)據(jù)的處理(S212)，減法運(yùn)算結(jié)果被存儲于存儲器區(qū)域C (S203)。另外，在上述實施方式中，雖然如圖4的時序圖所示那樣，交替地進(jìn)行第I攝像數(shù)據(jù)的取得和第2攝像數(shù)據(jù)的取得，但是也可以如圖8所示那樣，每當(dāng)進(jìn)行多次(在圖8中為3次)第I攝像數(shù)據(jù)的取得時，才進(jìn)行第2攝像數(shù)據(jù)的取得(用圖8所示的箭頭進(jìn)行表示)。這種情況下，使用所取得的第2攝像數(shù)據(jù)，每當(dāng)取得第I攝像數(shù)據(jù)時進(jìn)行與之后3次取得的第I攝像數(shù)據(jù)相應(yīng)的減法運(yùn)算，減法運(yùn)算結(jié)果被存儲于存儲器區(qū)域C。這里的減法運(yùn)算按照圖6(b)進(jìn)行。另外，在上述實施方式中，示出了將本發(fā)明應(yīng)用于采用了向目標(biāo)區(qū)域照射點陣圖形的激光的這種類型的距離圖像傳感器的信息取得裝置的例子，但是除此之外，也可以將本發(fā)明適用于采用在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)掃描激光井基于各掃描位置處的激光的射出定時與受光定時之間的時間差來檢測到檢測對象物體的各部(各掃描位置)為止的距離的方式(T0F :Time of Flight)的距離圖像傳感器、立體照相機(jī)方式的距離圖像傳感器的信息取得裝置。在TOF方式的距離圖像傳感器中，受光元件也能夠使用沒有像素、且檢測受光面整體的受光量的這種類型的受光元件。而且，在上述實施方式中，作為受光元件使用了 CMOS圖像傳感器125，也可取而代之使用CXD圖像傳感器。本發(fā)明的實施方式在技術(shù)方案示出的技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行各種變更。エ業(yè)可用性本發(fā)明能夠利用于基于向目標(biāo)區(qū)域投射光時的反射光的狀態(tài)來檢測目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的物體的物體檢測裝置、及使用了該物體檢測裝置的信息取得裝置。符號說明
I信息取得裝置11投射光學(xué)系統(tǒng)111激光光源(光源)124 快門125CM0S圖像傳感器(受光元件)21CPU21a激光控制部(光源控制部)21b數(shù)據(jù)相減部(信息取得部)21c 3維距離運(yùn)算部(信息取得部) 2Id快門控制部25存儲器(存儲部)
權(quán)利要求
1.一種信息取得裝置，使用光來取得目標(biāo)區(qū)域的信息，所述信息取得裝置的特征在于具備 光源，其射出規(guī)定波段的光； 光源控制部，其控制所述光源； 投射光學(xué)系統(tǒng)，其使從所述光源射出的所述光朝向所述目標(biāo)區(qū)域投射； 受光元件，其接收從所述目標(biāo)區(qū)域反射的反射光并輸出信號； 存儲部，其存儲與從所述受光元件輸出的信號的值相關(guān)的信號值信息；以及信息取得部，其基于存儲于所述存儲部的信號值信息來取得存在于所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的物體的3維信息， 所述光源控制部按照反復(fù)進(jìn)行所述光的射出和不射出的方式控制所述光源， 所述存儲部分別存儲第I信號值信息和第2信號值信息，其中所述第I信號值信息與在從所述光源射出了所述光的期間內(nèi)從所述受光元件輸出的信號的值相關(guān)，所述第2信號值信息與在從所述光源沒有射出所述光的期間內(nèi)從所述受光元件輸出的信號的值相關(guān)， 所述信息取得部基于從存儲于所述存儲部的所述第I信號值信息中減去了所述第2信號值信息之后的減法運(yùn)算結(jié)果，來取得存在于所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的物體的3維信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信息取得裝置，其特征在于， 所述存儲部每當(dāng)所述光成為不射出時存儲所述第2信號值信息， 所述信息取得部基于將在所述第I信號值信息存儲于所述存儲部之前或者之后被存儲于所述存儲部的所述第2信號值信息從該第I信號信息中減去的減法運(yùn)算結(jié)果，來取得存在于所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的物體的3維信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的信息取得裝置，其特征在于， 所述受光元件由蓄積與受光量相應(yīng)的電荷并輸出與電荷相應(yīng)的信號的元件構(gòu)成， 所述信息取得裝置具備控制相對于所述受光元件的曝光的快門、以及控制所述快門的快門控制部， 所述快門控制部按照取得所述第I信號信息之際的相對于所述受光元件的曝光的時間、和取得所述第2信號信息之際的相對于所述受光元件的曝光的時間變得相同的方式控制所述快門。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任意一項所述的信息取得裝置，其特征在于， 所述投射光學(xué)系統(tǒng)使從所述光源射出的光以點陣狀的圖形朝向所述目標(biāo)區(qū)域投射， 所述受光元件由針對每個像素能輸出與受光量相應(yīng)的信號的圖像傳感器構(gòu)成。
5.一種物體檢測裝置，具有權(quán)利要求I 4中任意一項所述的信息取得裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠以簡單構(gòu)成高精度地取得目標(biāo)區(qū)域的信息的信息取得裝置及搭載該信息取得裝置的物體檢測裝置。信息取得裝置(1)具有激光光源(111)，射出波長為830nm程度的激光；投射光學(xué)系統(tǒng)(10)，朝向所述目標(biāo)區(qū)域投射激光；以及CMOS圖像傳感器(125)，接收來自所述目標(biāo)區(qū)域的反射光并輸出信號。從在射出了激光時由CMOS圖像傳感器(125)輸出的第1攝像數(shù)據(jù)之中減去在沒有射出激光時由CMOS圖像傳感器(125)輸出的第2攝像數(shù)據(jù)，并將減法結(jié)果存儲于存儲器(25)。3維距離運(yùn)算部(21c)基于存儲于存儲器(25)的減法結(jié)果來運(yùn)算并取得3維距離信息。
文檔編號G01S17/48GK102753932SQ20108006388
公開日2012年10月24日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月17日
發(fā)明者梅田勝美, 森本高明 申請人:三洋電機(jī)株式會社