專利名稱：物體檢測裝置及信息獲取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于將光投射到目標(biāo)區(qū)域時的反射光的狀態(tài)來檢測目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的物體的物體檢測裝置及適用于該物體檢測裝置的信息獲取裝置。
背景技術(shù)：
以往，在各種領(lǐng)域中正在開發(fā)利用了光的物體檢測裝置。在利用了所謂的距離圖像傳感器的物體檢測裝置中，不僅可以檢測二維平面上的平面狀圖像，還可以對檢測對象物體的深度方向上的形狀或活動進行檢測。在該物體檢測裝置中，從激光光源或LED (Light Emitting Device)向目標(biāo)區(qū)域投射預(yù)先決定的波段的光，并由CMOS圖像傳感器等受光元件來接受其反射光。作為距離圖像傳感器，公知有各種類型的裝置。
在將具備規(guī)定光點圖形的激光向目標(biāo)區(qū)域照射這種類型的距離圖像傳感器中，由受光元件來接受各光點位置處的激光的來自目標(biāo)區(qū)域的反射光。而且，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，對到檢測對象物體的各部(檢測對象物體上的各光點位置)為止的距離進行檢測(例如非專利文獻I)。
在先技術(shù)文獻
非專利文獻
非專利文獻I :第19次日本機器人學(xué)會學(xué)術(shù)演講會(2001年9月18 20日)預(yù)稿集、P1279 1280發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)課題
在上述物體檢測裝置中，為了生成具備光點圖形的激光，利用的是衍射光學(xué)元件。 在衍射光學(xué)元件中，由全息圖等來形成規(guī)定的衍射圖案，由該衍射圖案來衍射激光。根據(jù)該衍射作用，可以向目標(biāo)區(qū)域照射具備規(guī)定光點圖形的激光。
若激光形成為光點圖形，則激光在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)分散到比較寬的范圍。然而，若由于時效變化等而使衍射光學(xué)元件的衍射圖案劣化，則伴隨于此針對激光的衍射作用發(fā)生變化，還認(rèn)為未被分散而透過衍射光學(xué)元件的激光會集中到比較窄的范圍。在這種情況下，希望中止激光的射出。
衍射光學(xué)元件的劣化例如通過監(jiān)控被衍射的光的狀態(tài)而能夠檢測到。在該情況下，能夠在比衍射光學(xué)元件更靠近激光的前進方向下游側(cè)配置監(jiān)控用光學(xué)系統(tǒng)。但是，在該構(gòu)成中，由于激光光源、準(zhǔn)直透鏡、衍射光學(xué)元件及監(jiān)控用光學(xué)系統(tǒng)排列為直線狀，因而在這些零件的排列方向上，裝置大型化。
本發(fā)明是為了消除這種問題而進行的，其目的在于提供一種以緊湊(compact)的構(gòu)成就能夠檢測衍射光學(xué)元件的劣化的信息獲取裝置及搭載該信息獲取裝置的物體檢測>J-U ρ α裝直。
用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
本發(fā)明的第I形態(tài)涉及一種利用光來獲取目標(biāo)區(qū)域的信息的信息獲取裝置。本形態(tài)涉及的信息獲取裝置具備激光光源；衍射光學(xué)元件，其被配置于自所述激光光源的光軸離開的方向上；光檢測器，其被配置為隔著所述光軸而與所述衍射光學(xué)元件對置；和光路分支部，其將從所述激光光源射出的激光導(dǎo)入至所述衍射光學(xué)元件，并且將由所述衍射光學(xué)元件反射后的所述激光導(dǎo)入至所述光檢測器。所述衍射光學(xué)元件以規(guī)定的圖案向所述目標(biāo)區(qū)域照射所述激光。再有，所述光檢測器接受由所述衍射光學(xué)元件衍射及反射后的所述激光的一部分。
本發(fā)明的第2形態(tài)涉及一種物體檢測裝置。該形態(tài)涉及的物體檢測裝置具有上述第I形態(tài)涉及的信息獲取裝置。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明可以提供一種以緊湊的構(gòu)成就能夠檢測衍射光學(xué)元件的劣化的信息獲取裝置及搭載該信息獲取裝置的物體檢測裝置。
通過以下所示的實施方式的說明會更加清楚本發(fā)明的特征。其中，以下的實施方式終究只是本發(fā)明的一個實施方式而已，本發(fā)明乃至各構(gòu)成要件的用語的含義并未限制于以下實施方式所記載的內(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獲取裝置與信息處理裝置的構(gòu)成的圖。
圖3是表示實施方式涉及的激光相對于目標(biāo)區(qū)域的照射狀態(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投射光學(xué)系統(tǒng)和受光光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
圖5是表示實施方式涉及的衍射光學(xué)元件的作用和光檢測器的配置的圖。
圖6是表示實施方式涉及的激光光源的控制的流程圖。
圖7是表示用于驗證實施方式涉及的效果的投射光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖8是表示用于驗證實施方式涉及的效果的測量結(jié)果的圖。
圖9是表示變更例涉及的光檢測器的配置的圖。
圖10是表示其他變更例涉及的發(fā)光單元和受光單元的光學(xué)系統(tǒng)的圖。
具體實施方式
以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。在本實施方式中例示出將具備規(guī)定光點圖形的激光照射到目標(biāo)區(qū)域這種類型的信息獲取裝置。
首先，圖I示出本實施方式涉及的物體檢測裝置的示意構(gòu)成。如圖所示，物體檢測裝置具備信息獲取裝置I和信息處理裝置2。電視機3由來自信息處理裝置2的信號控制。
信息獲取裝置I向目標(biāo)區(qū)域整體投射紅外光，通過利用CMOS圖像傳感器接受其反射光，從而獲取位于目標(biāo)區(qū)域的物體各部的距離(以下稱為“三維距離信息”)。所獲取到的三維距離信息經(jīng)由電纜4而被送至信息處理裝置2。
信息處理裝置2例如是電視機控制用的控制器或游戲機、個人計算機等。信息處理裝置2基于從信息獲取裝置I接收到的三維距離信息，對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的物體進行檢測，并基于檢測結(jié)果對電視機3進行控制。
例如，信息處理裝置2基于所接收到的三維距離信息來檢測人，并且根據(jù)三維距離信息的變化來檢測此人的活動。例如，在信息處理裝置2為電視機控制用的控制器的情況下，在信息處理裝置2中安裝有根據(jù)所接收到的三維距離信息對此人的姿態(tài)(gesture) 進行檢測、并且根據(jù)姿態(tài)向電視機3輸出控制信號的應(yīng)用程序。在該情況下，用戶通過一邊觀看電視機3 —邊做出規(guī)定的姿態(tài)，從而可以使電視機3執(zhí)行頻道切換或音量的升高(Up) / 降低(Down)等規(guī)定功能。
再有，例如在信息處理裝置2為游戲機的情況下，在信息處理裝置2中安裝有根據(jù)所接收到的三維距離信息來檢測此人的活動、并且根據(jù)檢測到的活動使電視機畫面上的角色動作由此使游戲的對戰(zhàn)狀況發(fā)生變化的應(yīng)用程序。在該情況下，用戶通過一邊觀看電視機3—邊進行規(guī)定的活動，從而可以體驗到讓自身作為電視機畫面上的角色來進行游戲的對戰(zhàn)的臨場感。
圖2是表示信息獲取裝置I與信息處理裝置2的構(gòu)成的圖。
作為光學(xué)部的構(gòu)成，信息獲取裝置I具備投射光學(xué)系統(tǒng)11與受光光學(xué)系統(tǒng)12。除此以外，作為電路部的構(gòu)成，信息獲取裝置I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和存儲器25。
投射光學(xué)系統(tǒng)11將光點矩陣圖形的激光向目標(biāo)區(qū)域照射。受光光學(xué)系統(tǒng)12接受從目標(biāo)區(qū)域反射來的激光。投射光學(xué)系統(tǒng)11和受光光學(xué)系統(tǒng)12的構(gòu)成將在后面參照圖4 進行說明。
CPU21依據(jù)存儲器25所保存的控制程序來控制各部。根據(jù)該控制程序，向CPU21 賦予用于控制投射光學(xué)系統(tǒng)11內(nèi)的激光光源111(后述)的激光控制部21a和用于生成三維距離信息的三維距離運算部21b的功能。
激光驅(qū)動電路22根據(jù)來自CPU21的控制信號來驅(qū)動激光光源111(后述)。攝像信號處理電路23控制受光光學(xué)系統(tǒng)12內(nèi)的CMOS圖像傳感器124 (后述)，按照每行依次取入CMOS圖像傳感器124中生成的各像素的信號(電荷)。然后，將所取入的信號依次向 CPU21輸出。
CPU21以從攝像信號處理電路23供給的信號(攝像信號)為基礎(chǔ)，通過三維距離運算部21b的處理來算出從信息獲取裝置I到檢測對象物的各部為止的距離。輸入輸出電路24對與信息處理裝置2之間的數(shù)據(jù)通信進行控制。
信息處理裝置2具備CPU31、輸入輸出電路32和存儲器33。另外，在信息處理裝置2中，除了該圖所示的構(gòu)成以外還配備有用于進行與電視機3之間的通信的構(gòu)成、或用于讀取CD-ROM等外部存儲器所保存的信息并安裝到存儲器33的驅(qū)動裝置等，但為了方便而省略這些外圍電路的構(gòu)成的圖示。
CPU31依據(jù)存儲器33所保存的控制程序(應(yīng)用程序)來控制各部。根據(jù)該控制程序，向CPU31賦予用于檢測圖像中的物體的物體檢測部31a的功能。該控制程序例如由未圖示的驅(qū)動裝置從CD-ROM中讀取后并安裝到存儲器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)從信息獲取裝置I供給的三維距離信息來檢測圖像中的人及其活動。而且，通過控制程序來執(zhí)行用于根據(jù)所檢測到的活動而使電視機畫面上的角色動作的處理。
再有，在控制程序為用于控制電視機3的功能的程序的情況下，物體檢測部31a根據(jù)從信息獲取裝置I供給的三維距離信息來檢測圖像中的人及其活動(姿態(tài))。而且，通過控制程序來執(zhí)行用于根據(jù)所檢測到的活動(姿態(tài))控制電視機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對與信息獲取裝置I的數(shù)據(jù)通信進行控制。
圖3(a)是示意地表示激光相對于目標(biāo)區(qū)域的照射狀態(tài)的圖，圖3(b)是示意地表示CMOS圖像傳感器124中的激光的受光狀態(tài)的圖。此外，該圖(b)中，為了方便而示出目標(biāo)區(qū)域中存在平坦的面(屏幕)時的受光狀態(tài)。
如該圖(a)所示，從投射光學(xué)系統(tǒng)11向目標(biāo)區(qū)域照射具備光點矩陣圖形的激光 (以下將具備該圖形的激光的整體稱為“DMP光”)。該圖(a)中由虛線框示出DMP光的光束剖面。DMP光內(nèi)的各光點不意地表不由于投射光學(xué)系統(tǒng)11內(nèi)的衍射光學(xué)兀件的衍射作用以散布的方式提高了激光的強度的區(qū)域。激光的強度被提高的區(qū)域依據(jù)規(guī)定的光點矩陣圖形而散布于DMP光的光束中。
若目標(biāo)區(qū)域內(nèi)存在平坦的面(屏幕)，則由此被反射的DMP光的各光點位置的光如該圖(b)那樣分布 在CMOS圖像傳感器124上。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上與Pp的光點位置的光對應(yīng)。
在上述三維距離運算部21b中，檢測與各光點對應(yīng)的光入射到CMOS圖像傳感器 124上的哪個位置，并根據(jù)該受光位置，基于三角測量法對到檢測對象物體的各部(光點矩陣圖形上的各光點位置)為止的距離進行檢測。該檢測方法的詳細(xì)內(nèi)容例如在上述非專利文獻I (第19次日本機器人學(xué)會學(xué)術(shù)演講會(2001年9月18 20日)預(yù)稿集、P1279 1280)中示出。
圖4(a)是表示投射光學(xué)系統(tǒng)11和受光光學(xué)系統(tǒng)12的構(gòu)成的圖。
投射光學(xué)系統(tǒng)11具備激光光源111、準(zhǔn)直透鏡112、偏振光束分光器(PBS polarizing beam splitter) 113、1/4 波長板 114、光圈(aperture) 115、衍射光學(xué)兀件 (DOE Diffractive Optical Element) 116 和光檢測器(PD Photo Detector) 117。再有，受光光學(xué)系統(tǒng)12具備光圈121、攝像透鏡122、濾光器123和CMOS圖像傳感器124。
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射出的激光變換為平行光。PBS113反射從準(zhǔn)直透鏡112側(cè)入射來的激光。激光光源 111按照相對于PBS113的偏振面而言激光成為S偏振光的方式進行位置調(diào)整。
1/4波長板114將從PBSl 13側(cè)入射來的激光變換為圓偏振光，并且將從光圈115 側(cè)入射來的激光(來自D0E116的反射衍射光)變換到與從PBS113側(cè)入射時的激光的偏振光方向正交的偏振光方向。由此，從光圈115側(cè)入射來的激光(來自D0E116的反射衍射光)相對于PBSl 13而成為P偏振光并透過PBSl 13。
光圈115將激光的光束剖面調(diào)整為規(guī)定的形狀(在本實施方式中為圓形)A0E116 在入射面具有衍射圖案。根據(jù)該衍射圖案的衍射作用，從光圈115入射到D0E116的激光被變換為光點矩陣圖形的激光，然后被照射到目標(biāo)區(qū)域。
另外，如圖4(b)所示，在D0E116產(chǎn)生的衍射光中存在透過光與反射光。其中，透過光(透過衍射光)如上所述那樣作為DMP光而向目標(biāo)區(qū)域投射。由D0E116衍射及反射的激光(反射衍射光)通過光圈115之后入射到1/4波長板114。然后，反射衍射光由1/4波長板114變換為直線偏振光，如上述那樣透過PBS113。
PD117接受透過PBS113之后的反射衍射光。關(guān)于Η)117的配置，將在后面參照圖 5進行說明。
從目標(biāo)區(qū)域反射來的激光經(jīng)由光圈121而入射到攝像透鏡122。光圈121按照與攝像透鏡122的F數(shù)值符合的方式，對來自外部的光施加光圈。攝像透鏡122將經(jīng)由光圈 121入射來的光聚光到CMOS圖像傳感器124上。
濾光器123是透過包含激光光源111的射出波長(830nm左右)在內(nèi)的波段的光而截止其他波段的帶通濾光器。CMOS圖像傳感器124接受由攝像透鏡122聚光后的光，并按照每個像素將與受光光量相應(yīng)的信號(電荷)向攝像信號處理電路23輸出。在此，CMOS 圖像傳感器124使信號的輸出速度高速化，以便可以根據(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)。
在基座300上設(shè)置投射光學(xué)系統(tǒng)11與受光光學(xué)系統(tǒng)12。在基座300上還設(shè)置電路基板200，從該電路基板200起，布線(撓性基板)201 203連接到激光光源111、H)117、 CMOS圖像傳感器124。在電路基板200上安裝有圖2所示的CPU21或激光驅(qū)動電路22等信息獲取裝置I的電路部。
圖5是對TO117的配置方法進行說明的圖。該圖(a)示意地表示激光相對于 DOEl 16的入射狀態(tài)，該圖(b)示意地表示來自D0E116的反射衍射光相對于Η)117的照射狀態(tài)。
如上所述，激光以平行光的狀態(tài)入射到D0E116。因而，來自D0E116的反射衍射光之中的、未被DOE116衍射而被反射的O次的反射衍射光也以大致平行光的狀態(tài)返回到光圈 115。由此，如該圖(a)那樣若激光入射到D0E116，則O次的反射衍射光以與該圖(a)的光束尺寸大致相同的尺寸向TO117照射。除此以外，由D0E116衍射后的I次以上的反射衍射光也向TO117照射。由于I次以上的反射衍射光通過衍射而擴展，因而如該圖(b)所示向包含O次的反射衍射光的區(qū)域在內(nèi)的寬區(qū)域照射。另外，O次的反射衍射光的區(qū)域也被I次以上的反射衍射光照射。
在本實施方式中，如該圖(b)所示，按照大致包含于O次的反射衍射光的照射區(qū)域的方式來配置Η)117的受光面117a。因此，PD117接受O次的反射衍射光和I次以上的反射衍射光。由于I次以上的反射衍射光分散在較寬范圍內(nèi)，故由roii7接受的光量比較小。 因而，在由roii7接受的光量中，ο次的反射衍射光要比I次以上的反射衍射光還多幾個數(shù)量級。由此，來自PD117的輸出信號受到O次的反射衍射光的影響較大。
在D0E116正常的情況下，向受光面117a照射規(guī)定光量的O次的反射衍射光。與此相對，若DOEl 16因時效變化等而劣化，則基于衍射作用的變化，照射到受光面117a的O 次的反射衍射光的光量有所增減，伴隨于此來自TO117的輸出信號也有所增減。由此，通過監(jiān)控來自PDl 17的輸出，從而可以探測到DOEl 16的劣化。
圖6 (a)是表示基于來自Η)117的輸出信號的激光控制部21a的控制的流程圖。在本實施方式中，如圖6(b)所示，為了監(jiān)視來自PDl 17的輸出信號(ro信號)而設(shè)定了閾值 S1、S2。通過ro信號脫離了閾值S1、S2的范圍而判定為D0E116已劣化(異常)。
參照該圖(a)，若激光光源111被點亮(SlOl)，則采樣H)信號(S102)，判定所采樣的ro信號的值是否在閾值SI與閾值S2之間的范圍內(nèi)(S103)。如果ro信號的值在閾值7SI與閾值S2之間的范圍內(nèi)，則維持激光光源111的點亮并重復(fù)步驟S102、S103。
然后，若ro信號自閾值SI與閾值S2之間的范圍脫離(S103 :是)，則判定為 D0E116已劣化(異常)，停止激光光源111。由此，DMP光對目標(biāo)區(qū)域的照射被中止。例如在圖6(b)的例子中，在時間TE下，H)信號自閾值SI與閾值S2之間的范圍脫離，DMP光對目標(biāo)區(qū)域的照射被中止。由此，例如可以防止激光的功率集中于目標(biāo)區(qū)域的一部分，可以確保安全性。
以上，根據(jù)本實施方式，如圖4(a)所不，由于投射光學(xué)系統(tǒng)11構(gòu)成為從激光光源 111射出的激光的光路被彎折，故可以縮小高度方向(與基座300的設(shè)置面垂直的方向)上的投射光學(xué)系統(tǒng)11的尺寸，可以使投射光學(xué)系統(tǒng)11變得緊湊。
例如，如圖4(c)的比較例所示，若將用于檢測D0E116的劣化的監(jiān)控光學(xué)系統(tǒng)118 配置在D0E116的射出面?zhèn)龋瑒t激光光源111、準(zhǔn)直透鏡112、光圈115及D0E116和監(jiān)控光學(xué)系統(tǒng)118在高度方向上排列成一列，因此投射光學(xué)系統(tǒng)11的高度H變得非常高。在該情況下，監(jiān)控光學(xué)系統(tǒng)118構(gòu)成為接受透過D0E116之后的透過衍射光的一部分。
相對于此，在本實施方式中，如圖4(a)所示，由于從激光光源111射出的激光的光路被彎折，故可以縮小高度方向(與基座300的設(shè)置面垂直的方向)上的投射光學(xué)系統(tǒng)11 的尺寸，可以使投射光學(xué)系統(tǒng)11變得緊湊。
再有，根據(jù)本實施方式，如參照圖6而說明過的那樣，若基于ro信號而檢測到 DOEl 16的劣化(異常)，則激光光源111被停止，因此可以防止不穩(wěn)定狀態(tài)的激光向目標(biāo)區(qū)域照射，可以提高使用信息獲取裝置時的安全性。
另外，本申請發(fā)明人們通過實際上進行測量而驗證了 基于ro信號能夠檢測 DOEl 16的劣化(異常)。以下，對該驗證進行說明。
圖7(a)是表示利用于驗證中的投射光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。該圖的投射光學(xué)系統(tǒng)和圖4所示的投射光學(xué)系統(tǒng)11相比，光圈的位置不同。即，在圖4的投射光學(xué)系統(tǒng)11中，光圈115被配置在1/4波長板114與D0E116之間，而在圖7 (a)的投射光學(xué)系統(tǒng)中，光圈115a 被配置在激光光源111與準(zhǔn)直透鏡112之間。再有，PD117被配置于功率表PM中。功率表 PM對TO117接受到的激光的功率進行測量。圖7(a)的投射光學(xué)系統(tǒng)的其他構(gòu)成和圖4的投射光學(xué)系統(tǒng)11相同。
光圈115a將從激光光源111射出的橢圓形的激光整形為大致圓形的激光。在測量中，準(zhǔn)直透鏡112與PBS113之間的間隙被設(shè)定為100mm，PBS113與1/4波長板114之間的間隙被設(shè)定為1mm，1/4波長板114與D0E116之間的間隙被設(shè)定為低于lmm，PBS113與功率表PM之間的間隙被設(shè)定為11mm。PBS113利用的是埃德蒙光學(xué)(Edmund Optics)公司制 47784-K，1/4波長板114利用的是埃德蒙光學(xué)公司制46412-K，功率表利用的是愛德萬測試株式會社(Advantest Corporation)制 Q8230。
激光光源111的射出波長為830nm，且激光光源111被配置為向該圖Y軸方向射出激光。激光光源111的光軸和準(zhǔn)直透鏡112的光軸一致，準(zhǔn)直透鏡112被配置在將激光變換為大致平行光的位置處。PBS113被配置為來自準(zhǔn)直透鏡112的激光以S偏振光入射，并將入射來的激光向Z軸方向反射。1/4波長板114和D0E116分別被配置為入射面與Z軸垂直，PD117被配置為受光面與Z軸垂直。
DOEl 16在被設(shè)定于DOEl 16前方(Z軸正向)2m的位置處的虛擬平面，用于使25000個光點均衡地分散在縱I. 9m、橫2. 3m的長方形區(qū)域內(nèi)的衍射圖案形成于射出面。該衍射圖案由多級型的衍射構(gòu)造構(gòu)成。
在測量時，在圖7(a)的投射光學(xué)系統(tǒng)中，使激光以射出功率200mW從激光光源111 射出，利用功率表PM來測量受光強度。在該測量中，首先將HH17配置到TO117的中心和由DOEl 16衍射及反射后的激光(反射衍射光)的中心一致的位置(偏置量=0)處，在該狀態(tài)下使上述功率的激光射出并對roii7的受光功率進行了測量。接著，保持使上述功率的激光從激光光源111射出的狀態(tài)不變，使roii7移動到自上述偏置量為ο的位置向該圖左方向(Y 軸負(fù)向)位移了 lmm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、IOmm 的位置,并在這些各位置處分別對roii7的受光功率進行了測量。
接著，向D0E116的射出面的激光射出位置滴下水,使輪廓稍大于激光輪廓的水滴附著在該射出面上。在該狀態(tài)下使上述功率的激光射出，與上述同樣，在偏置量=0mm、1mm、 2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10_的各位置處，分別對Η)117的受:光功率進行了測量。
圖8是表示測量結(jié)果的圖。圖中，“實驗前”的曲線圖表示在使水滴附著之前進行了上述測量時的測量結(jié)果，“水滴附著時”的曲線圖表示在使水滴附著的狀態(tài)下進行了上述測量時的測量結(jié)果。
首先，參照“實驗前”的曲線圖可知PD117的受光功率隨著HH17的偏置量增加而緩慢地減少，自偏置量超過5_時起TO117的受光功率急劇地下降。在此，能夠推測到 偏置量為5mm的位置就是roi 17的受光面在Y軸負(fù)向上的端部到達反射衍射光的區(qū)域的邊界的位置。因此可知反射衍射光在包含roii7的受光面在內(nèi)的平面中，自反射衍射光的中心起在左右具備規(guī)定長度的擴展。能夠推測出該反射衍射光的擴展?fàn)顩r反映透過D0E116 后朝向目標(biāo)區(qū)域的激光的擴展?fàn)顩r。
接著，參照“水滴附著時”的曲線圖，PD117的受光功率無論Η)117的偏置量多少都以大致ImW左右進行推移。此外可知在偏置量超過IOmm之后即便增加偏置，PD117的受光功率也難以接近O。由此，能夠推測出在包含HH17的受光面在內(nèi)的平面中，與“實驗前”的情況相比反射衍射光擴展到非常寬的范圍。在該情況下，能夠推測出透過D0E116后朝向目標(biāo)區(qū)域的激光與“實驗前”的情況相比也擴展到非常寬的范圍。
若對圖8示出的2個曲線圖進行比較，則可知水滴附著于D0E116的射出面，若形成在D0E116的射出面上的衍射圖案產(chǎn)生異常，則TO117的受光功率就會較大程度地發(fā)生變化。由此，在D0E116為正常狀態(tài)下，通過按照Η)117的中心定位于反射衍射光的中心附近(反射衍射光的照射區(qū)域的范圍內(nèi))的方式配置roii7，從而以TO117的檢測信號(ro信號)為基礎(chǔ)可以檢測D0E116的異常，還可以檢測該異常引起的投射激光的異常。
因此，若如圖6(a)所示那樣基于H)信號來檢測DOEl 16的劣化(異常)，則通過以停止激光光源111的方式進行控制，從而可以防止不穩(wěn)定狀態(tài)的激光向目標(biāo)區(qū)域照射，可以提高使用信息獲取裝置時的安全性。
另外，在上述測量中，雖然“水滴附著時”的TO117的檢測信號(ro信號)的值要比“實驗前”的ro信號的值還小幾個數(shù)量級，但根據(jù)D0E116產(chǎn)生的劣化(異常)的種類， 能夠設(shè)想到異常時的ro信號的值要比正常時的ro信號的值更大。在該情況下，從D0E116 朝向目標(biāo)區(qū)域的激光會集中在較窄的范圍內(nèi)。如圖6(b)那樣，除了比正常時的ro信號還低的閾值Si以外，還設(shè)定比正常時的檢測信號還高的閾值S2，在ro信號并未處于閾值SI、 S2的范圍內(nèi)時判定為異常，由此能夠檢測這種異常。因此，根據(jù)圖6(a)的控制，可以準(zhǔn)確地檢測由多種方式引起的D0E116的異常。
以上雖然對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本發(fā)明并未限制于上述實施方式， 另外本發(fā)明的實施方式除了上述內(nèi)容以外，還能夠進行各種變更。
例如，在上述實施方式中如圖5(b)所示那樣將Η)117的受光面117a配置在O次的反射衍射光的照射區(qū)域，但也可以如圖9(b)所示那樣將TO117的受光面117a配置在除了 O 次的反射衍射光的照射區(qū)域以外的反射衍射光的照射區(qū)域內(nèi)。即便在該構(gòu)成中，在D0E116 正常的情況下也可以僅以規(guī)定的光量向受光面117a照射I次以上的反射衍射光。再有，若 DOEl 16由于時效變化等而產(chǎn)生劣化，則通過衍射作用的變化，照射到受光面117a的I次以上的反射衍射光的光量有所增減，伴隨于此來自PD117的輸出信號也有所增減。由此，與圖 5(b)的情況同樣，通過監(jiān)控來自HH17的輸出 ，從而可以探測到D0E116的劣化。除此以外， 也可以按照在O次的反射衍射光的照射區(qū)域設(shè)置一部分的方式配置受光面117a。
再有，在上述實施方式中，如圖4 (a)所示雖然利用了立方體(cubic)狀的PBSl 13， 但也可以如圖10(a)所示那樣利用板狀的PBS121。在該情況下，按照偏振面相對于基座300 的設(shè)置面傾斜45度的方式來配置PBS121。
進而，也可以取代PBS113而如圖10(b)所示利用半反射鏡122。在該情況下，按照入射面相對于基座300的設(shè)置面傾斜45度的方式來配置半反射鏡122。在該構(gòu)成中，由于從激光光源111射出的激光的一半透過半反射鏡122，因而與上述實施方式相比，向目標(biāo)區(qū)域照射的激光的光量下降。相反，由于不需要1/4波長板114，因而與上述實施方式相比，構(gòu)成簡化。另外，也可以取代半反射鏡而利用透過率與反射率并不是I : I的其他無偏振光的光束分光器。
還有，在上述實施方式中作為受光元件而利用了 CMOS圖像傳感器124，但取代其也可以利用CCD圖像傳感器。進而，受光光學(xué)系統(tǒng)12的構(gòu)成也能夠適當(dāng)?shù)刈兏?br> 本發(fā)明的實施方式在權(quán)利要求書示出的技術(shù)思想范圍內(nèi)能夠適當(dāng)?shù)剡M行各種變更。
符號說明
I信息獲取裝置
2信息處理裝置
11投射光學(xué)系統(tǒng)
111激光光源
113PBS (光路分支部)
1141/4波長板(光路分支部)
116DOE (衍射光學(xué)元件)
117PD (光檢測器)
122半反射鏡(無偏振光束分光器)
21a激光控制部(控制部)
權(quán)利要求
1.一種信息獲取裝置，其利用光來獲取目標(biāo)區(qū)域的信息，該信息獲取裝置的特征在于，具備 激光光源； 衍射光學(xué)元件，其被配置于自所述激光光源的光軸離開的方向上； 光檢測器，其被配置為隔著所述光軸而與所述衍射光學(xué)元件對置；和光路分支部，其將從所述激光光源射出的激光導(dǎo)入至所述衍射光學(xué)元件，并且將由所述衍射光學(xué)元件反射后的所述激光導(dǎo)入至所述光檢測器， 所述衍射光學(xué)元件以規(guī)定的圖案向所述目標(biāo)區(qū)域照射所述激光， 所述光檢測器接受由所述衍射光學(xué)元件衍射及反射后的所述激光的一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信息獲取裝置，其特征在于， 所述光路分支部具有 偏振光束分光器，其將從所述激光光源射出的所述激光反射；和 1/4波長板，其被配置于所述衍射光學(xué)兀件與所述偏振光束分光器之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信息獲取裝置，其特征在于， 所述光路分支部具有無偏振光束分光器，該無偏振光束分光器將從所述激光光源射出的所述激光的一部分反射并將一部分透過， 從所述激光光源射出的所述激光被所述無偏振光束分光器反射后朝向所述衍射光學(xué)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信息獲取裝置，其特征在于， 所述無偏振光束分光器是半反射鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項所述的信息獲取裝置，其特征在于， 該信息獲取裝置還具備對所述激光光源進行控制的控制部， 若來自所述光檢測器的輸出信號從規(guī)定的閾值范圍脫離，則所述控制部使所述激光光源停止。
6.一種物體檢測裝置，其具有權(quán)利要求I至5任一項所述的信息獲取裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種信息獲取裝置及搭載該信息獲取裝置的物體檢測裝置。信息獲取裝置(1)具備射出波長為830nm左右的激光的激光光源(111)、偏振光束分光器(PBS)(113)、1/4波長板(114)、DOE(116)和PD(117)。DOE(116)以規(guī)定光點圖形向目標(biāo)區(qū)域照射激光。PD(117)接受由DOE(116)衍射及反射后的激光的一部分。由此，以緊湊的構(gòu)成就能夠檢測衍射光學(xué)元件的劣化。
文檔編號G02B5/18GK102933934SQ20118002792
公開日2013年2月13日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者楳田勝美, 森本高明 申請人:三洋電機株式會社