专利名称：物体检测装置以及信息获取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于将光投射于目标区域时的反射光的状态来检测目标区域内的物体的物体检测装置以及适于用于该物体检测装置的信息获取装置。
背景技术：
过去，在各个领域开发了使用光的物体检测装置。例如，在车载用的激光器雷达中，从车辆前方投射激光，基于此时的有无反射光，来判别在车辆前方是否存在物体。另外， 基于激光的投射时刻和反射光的受光时刻，来检测距物体的距离。此外，在业务用游戏机和安全系统等中，也搭载有使用了红外光的物体检测装置，来进行人或其手势等的检测。专利文献1 JP特开2008-70157号公报在相关的物体检测装置中，从激光器光源或LED(Light Emitting Device)向目标区域投射预先确定的波带的光。在这种情况下，通过配置将仅仅该波带的光引导至PSD (Position Sensitive Detector)或CMOS图像传感器等的受光元件的滤光器 (f i 1 ter)，提高了物体检测的精度。特别是在室外使用物体检测装置的情况下，太阳光会引起检测精度的劣化。图17 是表示太阳光的频谱的图。地上的太阳光的大约4成是红外波带。因此，在使用红外光来进行物体检测的情况下，也需要适当地隔离太阳光。这种情况下，例如使用窄波段的激光器光源来作为光源，作为滤光器，能够使用将该波段作为透过波段的窄波段滤光器。但是，即使如此，由于在出射波带中各个激光器光源存在公差(common difference)，因此，无法使滤光器的透过波段完全与激光器光源的透过波段相匹配。另外，由于激光的出射波带随着发光部的温度变化而变化，因此，按照使用状况，在激光的出射波带和滤光器的透过波段之间有可能会产生偏差。
发明内容
本发明正是为了解决相关的问题而提出，目的在于提供一种信息获取装置以及搭载了该信息获取装置的物体检测装置，该信息获取装置能够适当地接收被投射于目标区域的光，由此能够精度良好地获取目标区域的信息。本发明的第1形态涉及物体检测装置，本形态所涉及的物体检测装置具有信息获取部，其使用光来获取目标区域的信息；和检测部，其根据由所述信息获取部所获取到的信息，来检测目标区域的物体。这里，所述信息获取部具备光源，其出射规定波带的光；投射光学系统，其将来自所述光源的光向目标区域投射；受光元件，其接收从所述目标区域反射的反射光，并输出信号；和受光光学系统，其将所述反射光引导至所述受光元件。并且，所述受光光学系统具备用于使来自所述光源的光透过的滤光器，该滤光器相对于所述反射光的前进方向倾斜，以使透过波带接近于来自所述光源的光的所述波带。根据本形态所涉及的物体检测装置，能够使滤光器的透过波带接近于来自光源的光的波带，由此，能够适当地将来自目标区域的反射光引导至受光元件。若使滤光器相对于光束倾斜，则滤光器的透过波带对应于该倾斜角而变化。本发明利用相关滤光器的特性、作用而提出。根据本发明，即使在来自光源的光的波带中产生公差，也能够通过对滤光器相对于反射光的前进方向的倾斜进行调整这样的简单构成，从而使滤光器的透过波带接近于来自光源的光的波带。由此，能够将来自目标区域的反射光适当地引导至受光元件。在本形态所涉及的物体检测装置中，可以构成为所述信息获取部具备滤光器致动器，该滤光器致动器使所述滤光器相对于所述反射光的倾斜发生变化。如此，能够容易地调节滤光器的倾斜角。这种情况下，物体检测装置可以构成为具备滤光器控制部，该滤光器控制部经由所述滤光器致动器来控制所述滤光器的倾斜，以使来自所述受光元件的信号成为最佳。如此，即使由于温度变化而来自光源的光的波带发生变化，也能够动态地调节滤光器的倾斜， 以使滤光器的透过波带合适。另外，在该构成中，“控制……以使来自所述受光元件的信号成为最佳”，除了直接监视来自受光元件的信号来控制滤光器的倾斜的方法以外，广泛地包括例如检测出光源的温度，预测针对检测出的温度的最佳的倾斜(来自受光元件的信号成为最佳的倾斜)，并将滤光器设定为该倾斜的方法等。另外，若如此滤光器的倾斜角发生变化，则与此相伴，由于滤光器相对于反射光的折射作用变化，因此透过滤光器之后的反射光的光路变化。若如此反射光的光路变化，则与此相伴，受光元件上的反射光的受光位置变化，因此，有可能产生物体的检测精度降低的问题。由此，在如此使滤光器的倾斜动态地变化的情况下，优选还具备补偿部，该补偿部对受光元件上的反射光的位置偏移进行补偿。在此，该补偿部可以构成为具备光学部件，其用于修正所述反射光的光路变化； 和部件驱动部，其对应于所述滤光器的倾斜来驱动所述光学部件。或者，该补偿部可以构成为具备透镜致动器，其使包含于所述受光光学系统的透镜向与该透镜的光轴垂直的方向变位；和透镜驱动部，其对应于所述滤光器的倾斜来驱动所述透镜致动器。进而，该所述补偿部可以构成为具备受光元件致动器，其使所述受光元件向与受光面平行的方向变位；和受光元件驱动部，其对应于所述滤光器的倾斜来驱动所述受光元件致动器。另外，这些补偿部的构成例都是物理地修正反射光的光路和受光元件之间的相对位置偏移。此外，所述补偿部也可以构成为具备修正电路，该修正电路对应于所述滤光器的倾斜，对根据来自所述受光元件的信号而检测的所述反射光的受光位置进行修正。如此，能够抑制部件数目的增加，能够使物体检测装置的构成简单化。本发明的第2形态涉及信息获取装置。该形态所涉及的信息获取装置具备与上述第1形态所涉及的信息获取部相同的构成。由此，能够起到与上述第1形态相同的效果。根据如上的本发明，能够适当地将投射至目标区域的光引导至受光元件，由此，能够提供一种能够精度良好地获取目标区域的信息的信息获取装置以及搭载了该信息获取装置的物体检测装置。本发明的特征通过以下所示的实施方式的说明变得更加明确。但是，以下的实施方式只是本发明的一个实施方式，本发明和各构成要件的用语的意义并不限定于以下实施方式所记载的内容。
图1是表示实施方式1所涉及的物体检测装置的构成的图。图2是表示实施方式1所涉及的信息获取装置和信息处理装置的构成的图。图3是说明实施方式1所涉及的三维距离运算部的处理的图。图4是表示实施方式1所涉及的滤光器的倾斜角和透过率的关系的图。图5是详细表示实施方式1所涉及的信息获取装置的受光部的构成的图。图6是表示实施方式2所涉及的信息获取装置的构成的图。图7是表示实施方式2所涉及的致动器的构成的图。图8是表示实施方式2所涉及的致动器的构成的图。图9是详细表示实施方式2所涉及的信息获取装置的受光部的构成的图。图10是表示实施方式3所涉及的信息获取装置的构成的图。图11是详细表示实施方式3所涉及的信息获取装置的受光部的构成的图。图12是表示实施方式3所涉及的信息获取装置的受光部的变更例的图。图13是表示实施方式4所涉及的信息获取装置的构成的图。图14是表示实施方式4所涉及的信息获取装置的变更例的构成的图。图15是表示实施方式4所涉及的信息获取装置的其它的变更例的构成的图。图16是用于说明图15的构成中的修正处理的图。图17是表示太阳光的波长谱(wavenumber spectrum)的图。但是，附图只是主要用来进行说明，并不限定本发明的范围。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。(实施方式1)首先，在图1中示出本实施方式所涉及的物体检测装置的概略构成。如图所示，物体检测装置具备信息获取装置1和信息处理装置2。电视机3通过来自信息处理装置2的信号来控制。信息获取装置1对目标区域整体投射红外光，通过用CMOS图像传感器接收其反射光，从而获取位于目标区域的物体各部的距离(下面称为“三维距离信息”)。获取到的三维距离信息经由线缆4被发送到信息处理装置2。信息处理装置2例如是电视机控制用的控制器或游戏机、个人计算机等。信息处理装置2根据从信息获取装置1接收到的三维距离信息，检测出目标区域中的物体，根据检测结果来控制电视机3。例如，信息处理装置2根据接收到的三维距离信息检测出人，并且根据三维距离信息的变化，检测出该人的动作。例如，在信息处理装置2是电视机控制用的控制器的情况下，在信息处理装置2中安装有如下应用程序，即，根据接收到的三维距离信息来检测该人的手势，并且按照该手势对电视机3输出控制信号的应用程序。这种情况下，用户通过一边观看电视机3 —边进行规定 的手势，能够使电视机3执行频道的切换、音量的升/降等的规定的功能。另外，例如，在信息处理装置2是游戏机的情况下。在信息处理装置2中安装有如下应用程序，即，根据接收到的三维距离信息来检测该人的动作，并且按照检测出的动作来使电视机画面上的人物动作，使游戏的对战状况变化的应用程序。这种情况下，用户通过一边观看电视机3 —边进行规定的动作，能够享受到自身作为电视机画面上的人物来进行游戏的对战的临场感。图2是表示信息获取装置1和信息处理装置2的构成的图。信息获取装置1作为光学部的构成，具备激光器光源11、投射透镜12、光圈13、 摄像透镜14、滤光器15、CM0S图像传感器16。另外，作为电路部的构成，具备CPU (Central Processing Unit) 21、激光器驱动电路22、摄像信号处理电路23、输入输出电路24、和存储 ^^ 25 ο激光器光源11输出波长SOOnm程度的窄波带的激光。投射透镜12将从激光器光源11出射的激光遍布目标区域整体而投射。从目标区域被反射的激光经由光圈13入射到摄像透镜14。光圈13配合摄像透镜14的F数(F number)，对来自外部的光施加限制。摄像透镜14将经由光圈13入射来的光聚焦到CMOS图像传感器16上。滤光器15是透过与激光器光源11的出射波带大致匹配的波带的光并隔离其它波带的带通滤光器(band pass filter)。滤光器15由法布里-珀罗(Fabry-Perot)滤光器等电介质膜干涉型滤光器构成。滤光器15如后述，从与图2的Z轴垂直的方向向与Y-Z平面平行的方向倾斜了规定的角度来进行配置。另外，滤光器15的形状为具有规定的厚度的平行平板形状。CMOS图像传感器16接收由摄像透镜14所聚焦的光，按每个像素，对摄像信号处理电路23输出与受光光量相应的信号(电荷)。在此，CMOS图像传感器16使信号的输出速度高速化，以便能够根据各像素中的受光，以高响应将该像素的信号(电荷)输出给摄像信号处理电路23。CPU21按照保存于存储器25中的控制程序来控制各部。通过相关的控制程序，对 CPU21赋予用于生成三维距离信息的三维距离运算部21a的功能。激光器驱动电路22按照来自CPU21的控制信号来驱动激光器光源1。在此，激光器驱动电路22按照规定的调制方式来驱动激光器光源11。由此，从激光器光源11出射具有固有的调制模式的激光。摄像信号处理电路23控制CMOS图像传感器16，将由COMS图像传感器16生成的各像素的信号(电荷)按每行依次取入。然后，将取入的电荷作为信号依次输出给CPU21。 CPU21根据从摄像信号处理电路23所提供的信号，通过由三维距离运算部21a所进行的处理，算出从信息获取装置1到各像素位置的距离。此时，CPU21判定是否与激光器驱动电路 22中的激光的调制方式相同地来对各像素位置的信号进行调制，仅在相同地进行调制的情况下，将该信号用于三维距离的算出。输入输出电路24控制与信息处理装置2之间的数据通信。信息处理装置2具备CPU31、输入输出电路32、和存储器33。另外，在信息处理装置2中，除了图2所示的构成以外，还配置有用于与电视机3进行通信的构成、用于读取保存于CD-ROM等外部存储器中的信息来安装于存储器33中的驱动装置等，为了方便，图示中省略的这些外围电路的构成。CPU31按照保存于存储器33中的控制程序(应用程序)来控制各部。通过相关的控制程序，对CPU31赋予用于检测图像中的物体的物体检测部31a的功能。相关的控制程序例如通过未图示的驱动装置从CD-ROM中读取，并安装到存储器33中。例如，在控制程序是游戏程序的情况下，物体检测部31a从信息获取装置1所提供的三维距离信息中检测图像中的人及其动作。然后，按照检测出的动作，通过控制程序来执行用于使电视机画面上的人物动作的处理。另外，在控制程序是用于控制电视机3的功能的程序的情况下，物体检测部31a从信息获取装置1所提供的三维距离信息中检测图像中的人及其动作(手势)。然后，按照检测出的动作(手势)，通过控制程序来执行用于控制电视机1的功能(频道切换、或音量调整等)的处理。输入输出电路32控制与信息获取装置1之间的数据通信。图3是说明三维距离运算部21a中的处理的图。若按照来自信息处理装置2的指令而启动信息获取装置1中的信息获取处理，则从激光器光源11向目标区域以固有的调制模式来投射激光。此时，如图3所示，若在目标区域中存在人(M)，则激光通过人(M)而被反射，经由摄像透镜14入射到CMOS图像传感器 16中。由此，人(M)的像被投影于CMOS图像传感器16。此时，来自激光器光源11的激光中射到人(M)的位置Po的光入射到CMOS图像传感器16上的像素Pp的位置。因此，若将激光器光源11中的调制激光的出射时刻、和像素 Pp中的该调制激光的受光时刻的时间差设为At，则从信息获取装置1到人(M)的位置Po 的距离Dp利用下式来求取。Dp = CX At (C 光速)......(1)人(M)的其它位置的距离也同样地求取。三维距离运算部21a在对激光器驱动电路22发出调制激光的发光指令后，根据直到各像素中的调制激光的受光信号从摄像信号处理电路23输入为止的时间差ΔΤ，来考虑各电路部中的时滞(time lag)以及激光器光源11和CMOS图像传感器16的响应，对每个像素求取上述式⑴中的时间差At，根据求出的At来进行式⑴的运算，由此求取从信息获取装置1到人(M)的各位置的距离。此时，若目标区域内有人(M)以外的物品或墙壁， 则对于它们也相同地求取距离。三维距离运算部21a将如此求得的目标区域内的各位置的距离作为三维距离信息输出给信息处理装置2。这种情况下，例如，若人(M)前后笔直地挥动手，则将手的位置的距离发生变化的三维距离信息依次输出给信息处理装置2。信息处理装置2的物体检测部31a根据如此变化的三维距离信息，进行人(M)的检测和该人(M)进行前后挥动手的动作的情况的检测。然后，CPU31根据该检测结果，来进行由控制程序所规定的控制动作。接下来，对滤光器15的倾斜调整进行说明。图4是表示在将滤光器向与图2的 Y-Z平面平行的方向倾斜时，在图2的Z轴方向上前进的光的透过率和波长之间的关系的图 (模拟结果)。在图4中示出了 11个关系曲线。图中最右边的曲线是按照与图2的Z轴垂直的方式来配置滤光器时的关系曲线，最左边的曲线是从与图2的Z轴垂直的状态向与图2的Y-Z平面平行的方向倾斜了 20度时的关系曲线。每当从最右边的曲线向左一个曲线一个曲线地移转，倾斜就2度、2度地变大。如图所示，在电介质膜干涉型滤光器中，通过使滤光器相对于光束的倾斜角变化， 能够使滤光器的透过波段发生变化。由此，在图2的构成中，在激光器光源11的出射波带从期望的波段偏离的情况下，通过调整滤光器15的倾斜，以使最接近激光器光源11的出射波带，由此能够将来自目标区域的调制激光适当地引导到CMOS图像传感器16。 另外，若滤光器15的倾斜角为20度程度，则不管如何设定滤光器15的倾斜方向， 都能大致相同地使透过波段变化。在图2的构成中，是将滤光器15向与Y-Z平面平行的方向倾斜，但也可以将滤光器15向与X-Z平面平行的方向倾斜，或将滤光器向其它的方向倾斜。图5是表示光圈13、摄像透镜14、滤光器15、以及CMOS图像传感器16的部分的更详细的构成的图。在图5(a)中，41是保持光圈13和摄像透镜14的保持筒。如图所示，保持筒41具有底部开放的中空的箱形，内部收纳由多片透镜组构成的摄像透镜14。在保持筒41的上部，形成有圆形的开口，按照从该开口面向外部的方式将光圈13安装于保持筒41的上部。42是保持滤光器15的保持框。在保持框15的中央形成有用于使光通过的开口， 按照覆盖该开口的方式将滤光器15安装于保持框42的上面。在保持框42的上面形成有将滤光器15嵌入的阶部，该阶部向图5(a)的A-A’平面方向(图5 (a)的箭头方向)倾斜。 由此，若滤光器15嵌入到该阶部中而被安装于保持框42上，则滤光器15相对于保持框42 向A-A’平面方向倾斜。43是安装CMOS图像传感器16的电路基板。在电路基板43上，除了 CMOS图像传感器16以外，还配置有与CMOS图像传感器16相关联的电路。在组装时，如图5(a)所示，保持滤光器15的保持框42按照覆盖CMOS图像传感器 16的方式重叠于电路基板43。进而，保持筒41被载于保持框42之上。图5 (b)是表示组装了保持筒41、保持框42、以及电路基板43的状态的图。在本实施方式中，预先准备阶部的倾斜角不同的多个保持框42。然后，从准备的保持框42b中，选择给出与激光器光源11的出射波带最接近的透过波带的倾斜角的保持框 42，作为用于安装滤光器15的保持框42。具体地，使激光器光源11点亮，用测量器来测量激光的波带。然后，选择给出与测量出的波带最合适的倾斜的保持框42。以上，根据本实施方式，由于能够使滤光器15的透过波带接近于激光器光源11的出射波带，因此能够将来自目标区域的反射光适当地导入到CMOS图像传感器16。S卩，即使在激光器光源11的出射波带从期望的波带偏离的情况下，也能够通过调整滤光器15的倾斜来将来自目标区域的反射光适当地引导到CMOS图像传感器16。由此，根据本实施方式， 能够在三维距离运算部21a中精度良好地求取三维距离信息，结果，能够提高物体检测部 31a中的检测精度。(实施方式2)在上述的实施方式1中，通过从多个保持框42中选择给出与激光器光源11的出射波带最合适的倾斜的保持框42，从而调整了滤光器15的倾斜。与此相对，本实施方式另外配置用于使滤光器15的倾斜状态发生变化的致动器，通过驱动该致动器，来调整滤光器15的倾斜。 在图6中示出了本实施方式的信息获取装置1的构成。在本实施方式中，与图2 的构成相比，配置了用于将滤光器15向与Y-Z平面平行的方向倾斜的致动器50、和用于驱动该致动器50的滤光器控制电路26。图7是表示致动器50的构成的图。参照图7(a)，致动器50具有基体51、磁铁 52a、52b、托架 53、线圈 54、和轴 55、56。在基体51上，左右形成有壁部51a、51c，在这些壁部51a、51c的内侧的凹部51b、 51d中，分别安装有磁铁52a、52b。另外，在壁部51a、51c上分别形成有轴孔51e、51f，在这些轴孔51e、51f中按照能够转动的方式插入在端部具有防脱落的轴55、56。进而，在基体 51的底部形成用于通过光的开口 51g。托架53由框部件构成，在该框部件的中央形成有用于通过光的开口 53a，在左右的壁上形成有与轴55、56嵌合的孔(未图示)。在托架53的外周，在轴55、56嵌合在孔中的状态下，在一个方向上卷绕线圈。在托架53的上面，形成有阶部53b，在该阶部53b中，嵌入安装滤光器15。在组装时，首先按照不塞住轴孔51e、51f的方式，将磁铁52a、52b安装于凹部51b、 51d。接着，将轴55、56从托架53取下，将托架53收纳在壁部51a、51c之间。然后，将轴 55、56插入到轴孔51e、51f，同时嵌合于托架53的孔(未图示)。由此，完成致动器50的组装。图7(b)是表示致动器50的组装状态的图。在该状态下，在托架53的阶部53b中嵌入安装滤光器15。图7(c)是表示将滤光器15安装于致动器50的状态的图。图8是表示磁铁52a、52b的极性的图。磁铁52a、52b在这样的极性的状态下被安装于凹部51b、51d中。因此，若在线圈54中在图8的箭头B的方向上流过电流，则在托架上作用在箭头C的方向上转动的力，若在与箭头B相反的方向上流过电流，则作用在与箭头 C的相反方向上转动的力。由此，在图7(c)所示的组装状态下，若在线圈54中流过电流， 则在通过该电流作用于托架53上的力和重力相平衡的转动位置处，托架53被定位，滤光器 15以与此时的托架53的转动位置相应的倾斜角发生倾斜。图9是表示光圈13、摄像透镜14、滤光器15、致动器50、以及CMOS图像传感器16 的部分的详细的构成的图。在此，与图5的构成相比，添加了致动器50。另外，滤光器15取代安装于保持框42上而安装于致动器50上。在该构成中，如图9 (a)所示，保持框42重叠于电路基板43上，在保持框42上，重叠有安装了滤光器15的致动器50。进而，在致动器50的磁铁52a、52b之上，载有保持筒 41。图9(b)是表示组装状态的图。返回图6，在本实施方式中，滤光器控制电路26对致动器50施加伺服(servo)，以使由CMOS图像传感器16所接收的1个画面量的光的总光量成为最大。在此，通过对从摄像信号处理电路23输出的1个画面量的信号进行加法运算来进行总光量的检测。通过如此施加伺服，滤光器15追随最适于该各个时刻的激光器光源11的出射波带的倾斜。因此，根据本实施方式，不仅在激光器光源11的出射波带从期望的波带偏离的情况下，即使之后由于温度变化等而激光器光源11的出射波带时时刻刻变化，也能够使滤光器15的透过波带与该波带一致。由此，根据本实施方式，能够在三维距离运算部21a中更加精度良好地求取三维距离信息，结果，能够进一步提高物体检测部31a中的检测精度。另外，在图7 图9的构成例中，示出了使用由线圈和磁铁产生的驱动力的致动器，但也可以从该构成中省略线圈54和磁铁52a、52b，将轴55、56的一者构成为齿轮，将由步进电动机产生的驱动力提供给托架53，如此构成。(实施方式3) 在上述实施方式2的构成中，通过滤光器15的倾斜的变化，滤光器15相对于透过光的折射作用变化。由此，通过滤光器15的倾斜的变化，透过滤光器15之后的光的光路向与图6的Y轴平行的方向变化，由此，CMOS图像传感器16上的光的照射区域向与Y轴平行的方向变化。如此，若光的照射区域发生变化，则三维距离信息的精度劣化，结果，物体检测部31a中的检测精度降低。本实施方式解决了相关的问题。图10是表示本实施方式所涉及的信息获取装置1的构成的图。在此，与图6相比， 配置有调整板17、驱动调整板17的致动器50、和控制调整板17的驱动的调整板控制电路 27。另外，驱动调整板17的致动器50直接使用上述实施方式2中的致动器50。另外，调整板17由与滤光器15形状相同且具有相同折射作用的透明的板构成。图11是表示光圈13、摄像透镜14、滤光器15、调整板17、以及CMOS图像传感器16 的部分的详细的构成的图。在此，与图9的构成相比，添加了调整板17和用于驱动调整板 17的致动器50。另外，保持筒41的上下方向的尺寸变短了分配给调整板17用的致动器50 的部分。在该构成中，如图11(a)所示，保持框42重叠在电路基板43上，在保持框42上， 依次重叠有安装了调整板17的致动器50、和安装了滤光器15的致动器50。进而，在致动器50的磁铁52a、52b之上载有保持筒41。图11(b)是表示组装状态的图。返回图10，调整板控制电路27将与从滤光器控制电路26提供给滤光器15的致动器50的电流极性相反的电流提供给调整板17的致动器50。由此，调整板17向与滤光器15的倾斜方向相反的方向倾斜了与滤光器15相同的角度。由此，由于滤光器15的倾斜而引起的Y轴方向的光束的变化通过调整板17，由此被抵消。由此，对于CMOS图像传感器 16，总是将光引导到相同区域。另外，在本实施方式中，虽然是分别个别地驱动调整板17和滤光器15，但也可以如图12的构成那样，通过齿轮将致动器50的驱动力传递到调整板17侧。在此，在调整板 17的致动器60中，没有配置线圈和磁铁。另外，在致动器60的轴64上安装有齿轮64a，另夕卜，在致动器50的轴57上也安装有齿轮57a。致动器60的其它的构成和致动器50相同。在该构成中，与图11的情况相同，在致动器60之上重叠有致动器50。此时，如图 12(b)所示，2个齿轮57a、64a相互咬合。在图12(b)的状态中，滤光器15和调整板17相互平行(水平)。由此，若在线圈54中流过电流而滤光器15倾斜了规定角度，则与此相伴， 调整板17向相反的方向倾斜了相同角度。另外，在该构成中，也能够使用步进电动机来进行驱动。在这种情况下，驱动滤光器15的致动器与致动器60相同地构成，齿轮57a、64a中的任一者都被赋予步进电动机的驱动力。(实施方式4)在实施方式3中，使用调整板17来对由于滤光器15的倾斜的变化而引起的CMOS图像传感器16上的照射区域的变动进行抑制，例如，如图13所示，配置用于使摄像透镜14 向图13中的Y轴方向变化的致动器70，通过使透镜14向Y轴方向变位，也能够抵消滤光器 15的倾斜变化引起的光束的移位(shift)。在这种情况下，在致动器50中配置有用于检测滤光器15的倾斜角度的传感器 (位置传感器等)58。摄像透镜控制电路28根据来自传感器58的信号检测滤光器15的倾斜角度，将与检测出的角度对应的驱动信号提供给致动器70。致动器70例如通过以步进电动机或压电元件等为驱动源的机构来构成。另外，也可以是，代替如此驱动摄像透镜14，如图14所示，配置用于使CMOS图像传感器16向图14的Y轴方向变化的驱动部80，通过使CMOS图像传感器16向Y轴方向变位，能够追随由滤光器15的倾斜变化引起的光束移位。在这种情况下，也在致动器50上配置有用于检测滤光器15的倾斜角度的传感器 (位置传感器等)58。CMOS控制电路29根据来自传感器58的信号检测滤光器15的倾斜角度，将与检测出的角度对应的驱动信号提供给驱动部80。驱动部80例如由将压电元件为驱动源的机构构成。此外，在上述中，通过光学部的构成来对由滤光器15的倾斜变化引起的光束的移位进行修正，但也可以如图15所示，电路性地来修正相关的光束移位所产生的影响。 在这种情况下，也在致动器50上配置有用于检测滤光器15的倾斜角度的传感器 (位置传感器等)58。倾斜测定电路30根据来自传感器58的信号来测定滤光器15的倾斜角度，将测定出的角度提供给CPU21。CPU21根据所提供的倾斜角度，判定CMOS图像传感器 16上的照射区域的偏移量(滤光器15从与Z轴垂直的状态时开始的照射区域的偏移量)， 将通过运算而求出的各像素位置的与物体之间的距离变更为离开了相当于照射区域的偏移量的像素数目后的像素位置的距离。例如，如图16所示，在照射区域从适当的照射区域向左偏移了 2个像素的情况下， 在像素区域A’中求出的与物体之间的距离成为由像素区域A’向右2个像素的像素区域A 中的各像素位置中的距离。通过相关的处理，即使由于滤光器15的倾斜的变化而CMOS图像传感器16上的光的照射区域移位，也能总是获取适当的照射区域中的各像素位置的距离。(物体检测装置的使用形态)以上，对由信息获取装置1和信息处理装置2构成的物体检测装置进行了说明，本发明所涉及的物体检测装置由于能够三维地检测物体及其动作，因此可以通过变更控制程序(应用程序)从而在除了电视机的功能控制或游戏机以外的其它各种场面中使用。(1)本发明所涉及的物体检测装置能用于安全系统中。例如，通过在来自外部的监视线路中设置信息获取装置1，能够检测对监视线路的人的入侵，能够对应于此，使警戒系统启动。另外，若按照从上部向展示品等投射激光的方式来设置信息获取装置1，则能够检测包括展示品在内的空间的状况。例如，能够检测将手伸向展示品等的行为，能够对应于此，使警戒系统启动。(2)本发明的物体检测装置能够用于行走机器人。在这种情况下，信息获取装置1 作为机器人的眼发挥功能，设置为向机器人的前方区域投射激光。机器人根据由信息获取装置1获取的三维距离信息，检测前方区域的状况(物体的有无以及动作等)。(3)本发明的物体检测装置能够用于来客数量的计数中。例如，在设施的入口处设置信息获取装置1来投射激光，由此能够检测出入入口的人，由此能够检测到场者数目。(4)本发明的物体检测装置能够用作FA(Factory Automation)系统的监视装置。 例如，若设置信息获取装置1来向危险区域投射激光，则能够检测出向危险区域的人或人的部 位的入侵，能够对应于此，使安全装置启动。本发明的物体检测装置能够用于汽车等交通工具的控制。例如，若设置信息获取装置1来向汽车的后方区域投射激光，则能够检测距存在于后方的物体的各位置的距离， 能够对应于此，使停车辅助控制启动。另外，通过由信息获取装置1获取驾驶者的三维距离信息，能够检测驾驶者的动作或状况，例如，进行基于手势的驾驶控制或附属设备(音频设备等)的控制。进而，能够检测驾驶者或同乘者的体型，来进行座椅位置的自动调整或气囊的空气注入量以及空气注入速度的控制。以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式任一者，另外，本发明的实施方式也能进行上述之外的各种变更。例如，在上述实施方式中，是在目标区域中扩展激光来进行投射，但也可以构成为用激光来扫描目标区域。在这种情况下，作为激光的扫描单元，能够使用使用了镜子的扫描机构(例如JP特开2008-102026号公报)或使用了透镜的扫描机构(例如JP特开 2006-308558号公报)。另外，只要能检测激光的扫描位置，也能代替CMOS图像传感器而使用能检测受光光量的光检测器。另外，在上述图6 图14的构成例中，监视CMOS图像传感器16的总受光光量，按照其成为最大的方式来控制滤光器15的倾斜，但也可以例如配置检测激光器光源11的温度的温度传感器，根据检测出的温度，来控制滤光器的倾斜角。这种情况下，滤光器控制电路26例如保存对温度和倾斜角(该温度时假想为最合适的倾斜角)之间的关系进行规定的表，参照该表，来设定滤光器15的倾斜角。另外，在表中，也可以将温度和对致动器50 (线圈54)的施加电流建立对应。或者，在由步进电动机来驱动致动器50的情况下，也可以在表中将温度、与距中立位置的步进电动机的步数建立对应。这种情况下，在致动器50中另外需要基于磁铁和霍尔元件的检测单元等用于检测中立位置的构成。进而，在上述图6到图14的构成例中，在信息获取装置1的启动的整个期间动态地控制滤光器15的倾斜角，但也可以在信息获取装置1的启动时和之后，每隔一定期间或每当激光器光源11的温度上升超过了规定的温度幅度时，调整滤光器15的倾斜角。在这种情况下，期望由步进电动机作为致动器50的驱动源。在使用步进电动机作为驱动源的情况下，滤光器控制电路26在倾斜角的调整时刻，使滤光器15从中立位置以规定的角度范围 (用步进电动机的步数来规定)转动，获取各角度位置的CMOS图像传感器16的总受光光量。然后，从中立位置使滤光器15倾斜给出获取到的全部的总受光光量中最大的受光光量的角度(步数)。这种情况下，在致动器50中也另外需要基于磁铁和霍尔元件的检测单元等用于检测中立位置的构成。另外，在上述图10的构成例中，通过将调整板17向与滤光器15相反的方向倾斜来进行光路修正，但也可以使用根据控制信号而衍射作用发生变化的衍射元件等其它的光路修正元件。进而，虽然在上述实施方式中使用激光器光源作为光源，但也可以代替激光器光源而使用窄波段LED，另外，也可以代替CMOS图像传感器16而使用高速响应性的CXD图像传感器。进而，也可以使信息获取装置1和信息处理装置2 —体化。
此外，本发明的实施方式能在权利要求 的范围中所示的技术思想的范围内进行适宜的各种变更。
权利要求
1.一种物体检测装置，具有信息获取部，其使用光来获取目标区域的信息；和检测部，其根据由所述信息获取部所获取到的信息，来检测目标区域的物体， 所述信息获取部具备 光源，其出射规定波带的光；投射光学系统，其将来自所述光源的光向目标区域投射； 受光元件，其接收从所述目标区域反射的反射光，并输出信号；和受光光学系统，其将所述反射光引导至所述受光元件， 所述受光光学系统具备用于使来自所述光源的光透过的滤光器， 所述滤光器相对于所述反射光的前进方向倾斜，以使透过波带接近于来自所述光源的光的所述波带。
2.根据权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于，所述信息获取部具备滤光器致动器，该滤光器致动器使所述滤光器相对于所述反射光的倾斜发生变化。
3.根据权利要求2所述的物体检测装置，其特征在于，所述信息获取部具备滤光器控制部，该滤光器控制部经由所述滤光器致动器来控制所述滤光器的倾斜，以使来自所述受光元件的信号成为最佳。
4.根据权利要求3所述的物体检测装置，其特征在于，所述信息获取部具备补偿部，该补偿部对与所述滤光器的倾斜的变化相应的所述反射光的光路变化所引起的所述受光元件上的所述反射光的位置偏移进行补偿。
5.根据权利要求4所述的物体检测装置，其特征在于， 所述补偿部具备光学部件，其用于修正所述反射光的光路变化；和部件驱动部，其对应于所述滤光器的倾斜来驱动所述光学部件。
6.一种信息获取装置，具备 光源，其出射规定波带的光；投射光学系统，其将来自所述光源的光向目标区域投射； 受光元件，其接收从所述目标区域反射的反射光，并输出信号；和受光光学系统，其将所述反射光引导至所述受光元件， 所述受光光学系统具备用于使来自所述光源的光透过的滤光器， 所述滤光器相对于所述反射光的前进方向倾斜，以使透过波带接近于来自所述光源的光的所述波带。
7.根据权利要求6所述的信息获取装置，其特征在于，具备滤光器致动器，该滤光器致动器使所述滤光器相对于所述反射光的倾斜发生变化。
8.根据权利要求7所述的信息获取装置，其特征在于，具备滤光器控制部，该滤光器控制部经由所述滤光器致动器来控制所述滤光器的倾斜，以使来自所述受光元件的信号成为最佳。
9.根据权利要求8所述的信息获取装置，其特征在于，具备补偿部，该补偿部对与所述滤光器的倾斜的变化相应的所述反射光的光路变化所引起的所述受光元件上的所述反射光的位置偏移进行补偿。
10.根据权利要求9所述的信息获取装置，其特征在于， 所述补偿部具备光学部件，其用于修正所述反射光的光路变化；和部件驱动部，其对应于所述滤光器的倾斜来驱动所述光学部件。
全文摘要
本发明提供一种信息获取装置以及搭载该信息获取装置的物体检测装置，该信息获取装置能够适当地接收投射到目标区域的光，由此能精度良好地获取目标区域的信息。信息获取装置(1)具备出射规定波带的光的激光器光源(11)；将来自激光器光源(11)的光向目标区域投射的投射透镜(12)；接收从目标区域反射的反射光并输出信号的CMOS图像传感器(16)；将反射光引导到CMOS图像传感器(16)的摄像透镜(14)；和用于使来自激光器光源(11)的光透过的滤光器(15)；还具有使滤光器(15)倾斜的致动器(50)。滤光器控制电路(26)使滤光器(15)倾斜，以使透过波带接近于来自激光器光源(11)的光的波带。
文档编号G01S7/48GK102224431SQ20098014636
公开日2011年10月19日 申请日期2009年10月14日 优先权日2008年11月21日
发明者岩月信雄, 梅田胜美 申请人:三洋电机株式会社