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1、物体检测装置及信息取得装置的制作方法专利名称：物体检测装置及信息取得装置的制作方法技术领域：本发明涉及基于向目标区域投射光时的反射光的状态来对目标区域内的物体进行检测的物体检测装置及适用于该物体检测装置的信息取得装置。背景技术：以往，在多种领域中开发了使用光的物体检测装置。在使用了所谓的距离图像传感器的物体检测装置中，不仅是二维平面上的平面图像，还能够对检测对象物体的进深方向的形状及运动进行检测。在相应的物体检测装置中，从激光光源或LED (Light EmittingDiode)向目标区域投射预先决定的波段的光，该反射光被CMOS图像传感器等的受光元件接收。作为距离图像传感器，公知多种类型的
2、传感器。在向目标区域照射具有规定的点图案(dot pattern)的激光的这种类型的距离图 像传感器中，由图像传感器接收从目标区域反射的点图案，并基于图像传感器上的点图案的受光位置，利用三角测量法来检测直至检测对象物体的各部为止的距离(例如，非专利文献I)。在该方法中，在距激光的照射部为规定距离的位置处配置有反射平面的状态下，射出具有点图案的激光，此时在图像传感器上所照射的激光的点图案被作为模板进行保持。并且，在实际测量时，将在图像传感器上所照射的激光的点图案和被保持为模板的点图案进行对照，检测模板上的点图案的分段区域移动到了实际测量时的点图案上的什么位置。并基于该移动量来算出直至各分段区域所
3、对应的目标区域的各部为止的距离。现有技术文献非专利文献非专利文献I :第19回日本口 卜学会学術講演会(2001年9月18-20日)予稿集、P1279-1280发明内容发明要解决的技术问题在上述物体检测装置中，为了生成点图案的激光而使用了衍射光学元件。衍射光学元件的光学特性依存于激光的波长。另一方面，激光的波长容易因光源的温度变化等而发生变化。因而，若激光的波长因温度变化等而发生变化，则与之对应地激光的点图案也发生变化。然而，若由此点图案发生变化，则无法适当地进行实际测量时的点图案和被保持为模板的点图案之间的对照。其结果，针对检测对象物体的距离的检测精度下降。这种情况下，可采取调整激光光源的温
4、度的构成，以免激光的波长发生变化。但是，这样一来，为了调整温度而需要拍尔帖元件(Peltiert element)等,从而招致了成本的增加。本发明是为了消除上述问题而提出的，其目的在于提供一种即便在由衍射光学元件生成的激光的点图案因激光的波长的变化而发生变化的情况下，也能适当地检测直至检测对象物体为止的距离的信息取得装置、以及搭载了该信息取得装置的物体检测装置。为解决上述技术问题而采取的技术方案本发明的第I方式涉及使用光来取得目标区域的信息的信息取得装置。该方式涉及的信息取得装置具备光源，其射出规定波段的光；衍射光学元件，其使所述光以规定的点图案向所述目标区域照射；受光元件，其接收从所述目标区
5、域反射的反射光并输出信号；存储部，其保持在由所述受光元件接收到的所述光的基准图案中设定了多个分段区域而成的基准模板；信息取得部，其从由所述受光元件接收到的所述光的实际测量图案之中搜索与所述分段区域对应的对应区域，并基于所搜索到的所述对应区域的位置来取得存在于所述目标区域中的物体的3维信息；以及宽窄检测部，其检测所述实际测量图案的受光区域相对于所述基准图案的设定区域的宽窄情形的变化。所述信 息取得部沿着与所述光源和所述受光元件的排列方向平行的搜索行来执行针对所述实际测量图案的所述对应区域的搜索，按照由所述宽窄检测部检测的所述宽窄情形的所述变化而使针对各所述分段区域的所述搜索行从没有所述变化时的基
6、准位置开始在与所述排列方向垂直的方向上进行位移。本发明的第2方式涉及物体检测装置。该方式涉及的物体检测装置具备上述第I方式涉及的信息取得装置。发明效果根据本发明，能够提供一种即便在由衍射光学元件生成的激光的点图案因激光的波长的变化而发生变化的情况下，也能够适当地检测直至检测对象物体为止的距离的信息取得装置及搭载了该信息取得装置的物体检测装置。本发明的特征根据以下所示的实施方式的说明变得更加明了。其中，以下的实施方式只是本发明的一个实施方式，本发明乃至各构成要件的用语的含义并不限于以下实施方式中所记载的。图I是表示实施方式涉及的物体检测装置的构成的图。图2是表示实施方式涉及的信息取得装置和信息处
7、理装置的构成的图。图3是表示实施方式涉及的激光相对于目标区域的照射状态和图像传感器上的激光的受光状态的图。图4是说明实施方式涉及的基准模板的设定方法的图。图5是说明实施方式涉及的距离检测方法的图。图6是说明实施方式涉及的因波长的变化引起的点图案的变化的检验的图。图7是说明实施方式涉及的因波长的变化引起的点图案的变化的图。图8是表示实施方式涉及的偏移(offset)的设定方法的图。图9是表示实施方式涉及的偏移的设定处理的流程图。图10是表示实施方式涉及的参照分段区域的位移的检测方法的图。图11是表示实施方式涉及的偏移的处理的例子的图。图12是表示变更例涉及的更新表格的构成和模板的更新处理的流程图
8、。具体实施方式以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。本实施方式是将本发明适用于使具有规定的点图案的激光向目标区域照射的这种类型的信息取得装置的实施方式。首先，在图I中示出本实施方式涉及的物体检测装置的概略构成。如图示那样，物体检测装置具备信息取得装置I和信息处理装置2。电视机3根据来自信息处理装置2的信号进行控制。信息取得装置I向目标区域整体投射红外光，由CMOS图像传感器接收该反射光，由此取得位于目标区域的物体各部的距离(以下称为“3维距离信息”)。所取得到的3维距离信息经由电缆4送至信息处理装置2。信息处理装置2例如是电视机控制用的控制器、游戏机、个人计算机等。信息处理装置2基于从信
9、息取得装置I接收到的3维距离信息来检测目标区域中的物体，并基于检测结果来控制电视机3。例如，信息处理装置2基于所接收到的3维距离信息来检测人，并且根据3维距离信息的变化来检测此人的运动。例如，在信息处理装置2为电视机控制用的控制器的情况下，信息处理装置2中安装了下述应用程序根据所接收到的3维距离信息来检测此人的姿势，并且根据姿势向电视机3输出控制信号。这种情况下，用户通过一边看电视机3 边做出规定的姿势，由此能够使电视机3执行规定的功能，例如频道切换或音量的Up/Down等。又例如，在信息处理装置2为游戏机的情况下，信息处理装置2中安装了下述应用程序根据所接收到的3维距离信息来检测此人的运动，
10、并且按照所检测到的运动来使电视机画面上的角色动作，而使游戏的对战状况变化。在这种情况下，用户通过一边看电视机3边做出规定运动，由此能够体味到自身作为电视机画面上的角色进行游戏的对战的临场感。图2是表示信息取得装置I和信息处理装置2的构成的图。信息取得装置I作为光学系统而具备投射光学系统11和受光光学系统12。投射光学系统11和受光光学系统12按照沿X轴方向排列的方式配置于信息取得装置I。投射光学系统11具备激光光源111、准直透镜112、孔径113、衍射光学元件(DOE Diffractive Optical Element) 114、以及温度传感器115。另外，受光光学系统12具备孔径121
11、、摄像透镜122、滤波器123、以及CMOS图像传感器124。此外，信息取得装置I作为电路部的构成而具备CPU(Central Processing Unit) 21、激光驱动电路22、摄像信号处理电路23、输入输出电路24、以及存储器25。激光光源111输出波长为830nm程度的窄波段的激光。准直透镜112将从激光光源111射出的激光变换成平行光。孔径113将激光的光束断面调整成规定的形状。D0E114在入射面具有衍射图案。根据由该衍射图案引起的衍射作用，从孔径113向D0E114入射的激光被变换成点图案的激光，向目标区域照射。衍射图案例如为步幅(step)型的衍射全息图以规定的图案形成的构
12、造。衍射全息图按照将由准直透镜112变为平行光后的激光变换成点图案的激光的方式来调整图案和间距。DOEl 14将从准直透镜112入射的激光作为放射状扩展的点图案的激光，向目标区域照射。D0E114由一个光学元件构成，且仅仅具备一个具有衍射图案的面。温度传感器115检测激光光源111的周围的温度。从目标区域反射的激光经由孔径121而入射至摄像透镜122。孔径121按照与摄像透镜122的F数(F number)相符的方式对来自外部的光施加光圈。摄像透镜122将经由孔径121入射的光聚焦在CMOS图像传感器124上。滤波器123是使包含激光光源111的射出波长(830nm程度)在内的波段的光透过、且
13、剪切可见光的波段的带通滤波器(bandpass filter)。CMOS图像传感器124接收由摄像透镜122聚焦到的光，按每个像素向摄像信号处理电路23输出与受光光量相应的信号(电荷)。在此，CMOS图像传感器124按照根据各像素中的受光以高响应向摄像信号处理电路23输出该像素的信号(电荷)的方式，使信号的输出速度高速化。CPU21按照存储于存储器25中的控制程序来控制各部。按照相应的控制程序，而给CPU21赋予了用于控制激光光源111的激光控制部21a、后述的更新部21b、以及用于生成3维距离信息的3维距离运算部21c的功能。激光驱动电路22按照来自CPU21的控制信号来驱动激光光源111。
14、摄像信号处理电路23控制CMOS图像传感器124，按每行依次取入在CMOS图像传感器124中生成的各像素的信号(电荷)。之后，将所取入的信号依次输出至CPU21。CPU21基于由摄像信号处理 电路23供给的信号(摄像信号)，通过3维距离运算部21c执行的处理来算出从信息取得装置I直至检测对象物的各部为止的距离。输入输出电路24控制与信息处理装置2的数据通信。信息处理装置2具备CPU31、输入输出电路32、以及存储器33。此外，在信息处理装置2中除了该图所示的构成之外，还配置了用于与电视机3之间进行通信的构成、用于读取在CD-ROM等的外部存储器中存储的信息并安装于存储器33中的驱动器装置等，但
15、是为了方便起见，省略了这些外围电路的构成。CPU31按照存储于存储器33的控制程序(应用程序)来控制各部。根据相应的控制程序，而给CPU31赋予了用于检测图像中的物体的物体检测部31a的功能。相应的控制程序例如由未图示的驱动器装置从CD-ROM中读取并安装于存储器33。例如，在控制程序为游戏程序的情况下，物体检测部31a根据由信息取得装置I供给的3维距离信息来检测图像中的人及其运动。之后，按照所检测出的运动，由控制程序来执行用于使电视机画面上的角色动作的处理。另外，在控制程序为用于控制电视机3的功能的程序的情况下，物体检测部31a根据由信息取得装置I供给的3维距离信息来检测图像中的人及其运动(
16、姿势)。之后，按照所检测出的运动(姿势)，由控制程序来执行用于控制电视机3的功能(频道切换或音量调整等)的处理。输入输出电路32控制与信息取得装置I的数据通信。图3(a)是示意性表示激光相对于目标区域的照射状态的图，图3(b)是示意性表示CMOS图像传感器124中的激光的受光状态的图。此外，在图3(b)中，为了方便起见，示出了在目标区域中存在平坦面(屏幕)时的受光状态。从投射光学系统11向目标区域照射具有点图案的激光(以下，将具有该图案的激光的整体称为“DP光”)。在图3(a)中，用实线框来表示DP光的光束区域。在DP光的光束中，由于D0E114的衍射作用而使得激光的强度变强的点区域(以下仅称为“点”)根据由于DOE114的衍射作用而形成的点图案而进行点状分布。此外，在图3(a)中，为了方便起见，DP光的光束被划分为排列成矩阵状的多个分段区域。在各分段区域中，点以固有的图案进行点状分布。一个分段区域中的点的点状分布图案与其他的所有分段区域中的点的点状分布图案不同。由此，各分段区域能够以点的点状分布图案来与其他的所有分段区域进行区别。
