JP2013246010A - 情報取得装置および物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を抑えつつ適正に距離情報を取得可な情報取得装置および物体検出装置を提供する。
【解決手段】情報取得装置２は、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光を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１００と、目標領域をＣＭＯＳイメージセンサ２４０により撮像する受光光学系２００と、レーザ光源１１０を制御するレーザ制御部２１ａと、基準面にレーザ光を照射したときに受光光学系２００により撮像された基準画像と、実測時にＣＭＯＳイメージセンサ２４０により撮像された実測画像とに基づいて、目標領域に含まれる物体までの距離に関する距離情報を取得する距離取得部２１ｂと、を備える。レーザ制御部２１ａは、前記目標領域の状態が、前記距離情報の取得が不要であることを示す所定の停止条件に合致したことに基づいて、レーザ光源１１０を消灯させる。
【選択図】図２

Description

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。

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。

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）。

特開２０１２−３２３７９号公報

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

上記物体検出装置では、通常、所定時間間隔で検出対象物体までの距離情報が取得され、その間、レーザ光が出射され続ける。しかし、距離情報を取得する必要がなくなった場合にも、レーザ光が出射され続け、距離取得の処理が繰り返されると、消費電力が必要以上に嵩むこととなる。

本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、消費電力を抑えつつ適正に距離情報を取得可な情報取得装置および物体検出装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、情報取得装置に関する。本態様に係る情報取得装置は、レーザ光源から出射されたレーザ光を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、前記レーザ光源を制御するレーザ制御部と、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とに基づいて、前記目標領域に含まれる物体までの距離に関する距離情報を取得する距離取得部と、を備える。前記レーザ制御部は、前記目標領域の状態が、前記距離情報の取得が不要であることを示す所定の停止条件に合致したことに基づいて、前記レーザ光源を消灯させる。

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と、前記距離情報に基づいて、所定の対象物体の動きを検出する物体検出部と、を備える。

本発明によれば、消費電力を抑えつつ適正に距離情報を取得可な情報取得装置および物体検出装置を提供することができる。

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。

実施の形態に係る物体検出装置の構成を示す図である。 実施の形態に係る物体検出装置と情報処理装置の構成を示す図である。 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。 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。 実施の形態に係る距離検出手法を説明する図である。 実施の形態に係る物体検出手法を説明する図である。 実施の形態に係るレーザ制御の例を示す図である。 実施の形態に係るレーザ制御処理にかかるフローチャートである。 実施の形態に係るイメージセンサに対する撮像制御処理、距離取得処理および物体検出処理にかかるフローチャートである。 実施の形態に係るイメージセンサ上の撮像画像の例を示す図である。 実施の形態に係るイメージセンサとレーザ光源の制御タイミングを示すタイミングチャートである。 変更例に係るレーザ制御処理にかかるフローチャートである。 変更例に係るレーザ制御処理にかかるフローチャートである。 変更例に係るレーザ制御処理にかかるフローチャートである。 変更例に係るイメージセンサに対する撮像制御処理にかかるフローチャートである。 変更例に係る物体検出装置と情報処理装置の構成を示す図である。

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に本発明を適用したものである。

まず、図１に本実施の形態に係る物体検出装置１の概略構成を示す。図示の如く、物体検出装置１は、情報取得装置２と、情報処理装置３とを備えている。テレビ４は、情報処理装置３からの信号によって制御される。

情報取得装置２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５を介して情報処理装置３に送られる。

情報処理装置３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３は、情報取得装置２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４を制御する。

たとえば、情報処理装置３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３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３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４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。

また、たとえば、情報処理装置３がゲーム機である場合、情報処理装置３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。

図２は、情報取得装置２と情報処理装置３の構成を示す図である。

情報取得装置２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２に配置される。

投射光学系１００は、レーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、ミラー１３０と、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）１４０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２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、撮像信号処理回路２３と、入出力回路２４と、メモリ２５を備えている。

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略平行光に変換する。

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をＤＯＥ１４０に向かう方向（Ｚ軸方向）に反射する。

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。

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により略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。ＤＯＥ１４０は、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。

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。

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（８
３０ｎｍ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バンドパスフィルタである。

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２３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２３に出力できるよう、信号の出力速度が高速化されている。ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、撮像信号処理回路２３からの信号に応じて、電荷を蓄える時間を調整することによって露光時間を調整可能な電子シャッターの機能を有している。また、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、撮像信号処理回路２３からの信号に応じて、受光量に応じた出力信号の増幅量を調整可能なゲイン設定の機能を有している。

ＣＰＵ２１は、メモリ２５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の機能が付与される。

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。

撮像信号処理回路２３は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を制御して、所定の撮像間隔で、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０により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２３から供給される信号（撮像信号）をもとに、情報取得装置２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。入出力回路２４は、情報処理装置３とのデータ通信を制御する。

情報処理装置３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３には、同図に示す構成の他、テレビ４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。

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と、物体の動きに応じて、テレビ４の機能を制御するための機能制御部３１ｂ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。

物体検出部３１ａは、情報取得装置２から供給される３次元距離情報から画像中の物体の形状を抽出し、抽出した物体形状の動きを検出する。ここで、物体検出部３１ａは、距離に関する閾値を基に、情報取得装置２から供給される３次元距離情報から物体の平面形状のみを抽出するため、２値化画像を生成する。その後、生成した２値化画像と、メモリ３３に格納された物体形状を抽出するための物体形状抽出テンプレートとの比較を行い、動きの抽出対象となる物体形状と３次元距離情報中の物体形状の中心位置を特定する。物体検出部３１ａは、こうして、特定した物体形状の中心位置の距離情報を、所定時間ごとに追跡することによって、物体の動きを検出する。

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、機能制御部３１ｂは、物体
検出部３１ａによって検出された人の動き（ジェスチャ）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を実行する。また、制御プログラムがテレビ４の機能を制御するためのプログラムである場合、機能制御部３１ｂは、物体検出部３１ａから人の動き（ジェスチャ）に応じた信号に基づき、テレビ４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を実行する。

入出力回路３２は、情報取得装置２とのデータ通信を制御する。

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。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２と目標領域の基準面との距離に応じて、設定される。

まず、情報取得装置２による３次元距離情報の取得方法について説明する。

図３（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３（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３（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。

図３（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３（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り生成されるドット領域（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。

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３（ｂ）のように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に分布する。

図３（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。

ここで、図４、図５を参照して、上記距離検出の方法を説明する。

図４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。

図４（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２５上に展開される。

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４（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４（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５以降の図においても同様である。

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。

図４（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４（ｃ）には、便宜上、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、各セグメント領域の中央の画素が×印で示されている。

セグメント領域は、図４（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。

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２５に記憶される。メモリ２５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。

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。

たとえば、図４（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４（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。

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。

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。

図５（ａ）〜（ｅ）は、かかる距離検出の手法を説明する図である。図５（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５（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５（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５（ａ）、（ｂ）には、一部のセグメント領域のみが示されており、図５（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５（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。

図５（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５（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。

図５（ｄ）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Ｌ０」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。

距離検出時には、探索領域Ｒｉ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。

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。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。

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。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。

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２５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２５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。

たとえば、図５（ｃ）のように、一つのセグメント領域中に、ｎ列×ｍ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５（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。

こうして、図５（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５（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の位置が互いに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５（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。

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。

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。

情報取得装置２は、上記のようにして取得された各セグメント領域に対応する検出対象物体までの距離を白から黒の階調で表現された画素値に割り当てた画像として、メモリ２５に記憶する。以下、各セグメント領域に対応する距離を画素値で表現した画像を「距離画像」と称する。上記のように、本実施の形態では、セグメント領域は、基準画像の参照パターン領域に対して、１画素間隔で設定されるため、距離画像は、基準画像と略同様のＶＧＡサイズの解像度（略６４０×略４８０）を有する。距離画像の画素の階調は、８ビットの階調であり、近距離ほど白（画素値２５５）に近く、遠距離ほど黒（画素値０）に近い階調が割り当てられる。また、セグメント領域の探索がエラーとなった場合は、黒（画素値０）の階調が割り当てられる。

情報取得装置２は、所定の撮像間隔おきに撮像した実測画像から距離画像を生成し、当該距離画像を、検出対象物体の３次元距離情報として、情報処理装置３に出力する。本実施の形態では、情報取得装置２は、１秒間に３０回の撮像間隔で目標領域を撮像する。すなわち、情報取得装置２は、１秒間に３０枚の距離画像を生成して、情報処理装置３に出力する。以下、１枚の距離画像を１フレーム、１秒間に生成されるフレーム数の割合をフレームレート（ｆｐｓ：frames per second）と称する。本実施の形態では、距離取得時におけるフレームレートは、３０ｆｐｓに設定される。

次に、情報処理装置３の物体検出部３１ａにおける距離画像からの物体の形状抽出方法、および物体の動きの検出方法について説明する。

図６（ａ）は、検出対象物体として人物の距離を取得した距離画像の例を示す図である。図６（ｂ）は、所定の閾値で距離画像を２値化した画像の例を示す図である。図６（ｃ）は、２値化した画像からの物体の形状抽出と、重心の抽出方法を説明する図である。図６（ｄ）は、物体の動きの検出方法を説明する図である。ここでは、人物の右手の動きを抽出する方法を例にして、説明する。

図６（ａ）を参照して、上述のようにして、情報取得装置２により３次元距離測定が行われ、所定の時間ごとに距離画像Ｐｉが生成される。距離画像Ｐｉには、人物が手を前方に突き出した状態で距離を取得したときの画像が示されており、手の位置が最も白く、人物のそれ以外の部分がやや黒に近い階調で示されている。また、人物以外の背景では、物体が検出されておらず、略黒の階調で示されている。

情報取得装置２から出力された距離画像Ｐｉから人物の右手の動きを検出するために、物体検出部３１ａは、動きの中心位置となる右手の重心位置Ｇｉ（距離画像の画素位置）を特定する。右手の重心位置Ｇｉを検出するために、物体検出部３１ａは、まず、距離画像Ｐｉを図６（ｂ）に示すように、白と黒のみで表現された２値化画像Ｍｉを生成し、右手の輪郭形状を抽出する。

上述のように、距離画像Ｐｉの画素の階調は、情報取得装置２から離れる方向（Ｚ軸方向）の物体の距離に相当する。２値化画像Ｍｉを生成するための２値化閾値Ｄｓｈを、距離画像Ｐｉから形状を抽出したい物体の距離よりもやや遠方の距離に相当する値に設定することで、それよりも近い位置の物体の形状のみを抽出することができる。

たとえば、人物の右手を抽出する場合、図６（ａ）の距離画像Ｐｉにおいて、人物の胴体、および肩等に相当するやや黒に近いグレーの画素値よりも大きく、人物の手の部分に相当するやや白に近いグレーの画素値よりもやや小さい値を２値化閾値Ｄｓｈに設定する。これにより、図６（ｂ）に示すように、人物の手の部分のみが白で表現された２値化画像Ｍｉが生成される。

次に、所定の物体の輪郭を抽出する輪郭抽出エンジンによって、あらかじめ、図２に示すメモリ３３に記憶された物体形状抽出テンプレートが参照され、２値化画像Ｍｉから動きの検出対象とする物体の形状の輪郭Ｅｇが検出される。なお、物体形状抽出テンプレートには、動きの検出対象とする物体の形状を示す画素情報が含まれている。物体の輪郭抽出エンジンは、所定の検出手法によって、物体形状抽出テンプレートの画素情報と、２値化画像Ｍｉの画素情報を比較することにより、マッチングする物体の形状の輪郭Ｅｇを抽出する。ここでは、人の右手の輪郭を抽出するための物体形状抽出テンプレートが参照される。

上述の２値化閾値Ｄｓｈの設定は、以下のように行われる。すなわち、２値化閾値Ｄｓ
ｈを変化させながら、２値化画像Ｍｉが生成される。そして、生成されたそれぞれの２値化画像Ｍｉのうち、輪郭抽出エンジンによって右手の輪郭Ｅｇが抽出された２値化画像Ｍｉに対応する２値化閾値Ｄｓｈが取得される。こうして取得された２値化閾値Ｄｓｈのうち、右手の輪郭Ｅｇが抽出可能な最も手前の位置から所定の距離だけ奥の位置に対応する２値化閾値Ｄｓｈが、輪郭抽出のための２値化閾値Ｄｓｈに設定される。右手の輪郭Ｅｇが抽出されなくなると、再度、２値化閾値Ｄｓｈの探索が行われ、２値化閾値Ｄｓｈが再設定される。

こうして、２値化画像Ｍｉにおいて、右手の輪郭Ｅｇを検出した後、輪郭Ｅｇから、重心位置Ｇｉを算出する。これにより、動きの検出対象とされる形状が距離画像Ｐｉにおいてどの位置（画素位置）にあるかが検出される。

そして、図６（ｃ）に示すように、２値化画像Ｍｉにて、右手の重心位置Ｇｉが検出されると、距離画像Ｐｉにおける右手の重心位置Ｇｉの画素位置と画素値を参照し、右手の重心の３次元距離情報Ｄｉ（ｄｘ、ｄｙ、ｄｚ）を算出する。なお、距離画像Ｐｉの重心位置Ｇｉと２値化画像Ｍｉの重心位置Ｇｉは、同位置である。すなわち、距離画像Ｐｉにおける重心位置ＧｉのＸ軸方向の画素位置が３次元距離情報Ｄｉのｄｘに相当し、距離画像Ｐｉにおける重心位置ＧｉのＹ軸方向の画素位置が３次元距離情報Ｄｉのｄｙに相当し、距離画像Ｐｉにおける重心位置Ｇｉの画素値が３次元距離情報Ｄｉのｄｚに相当する。これにより、距離画像Ｐｉが生成されたタイミングにおける右手の３次元距離情報Ｄｉが取得される。

同様にして、各距離取得タイミングで取得された距離画像Ｐｉ＋１以降についても、右手の３次元距離情報Ｄｉ＋１を取得する。そして、各距離取得タイミング間における、３次元距離情報の変化をモニタすることにより、図６（ｄ）に示すように、右手の３次元空間での動きを検出することができる。たとえば、図６（ｄ）では、所定の距離取得タイミング間において、３次元距離情報Ｄｉ（ｄｘ、ｄｙ、ｄｚ）から、３次元距離情報Ｄｉ＋１（ｄｘ＋α、ｄｙ＋β、ｄｚ＋γ）に変化しており、手の位置がＸ軸方向にα、Ｙ軸方向にβ、Ｚ軸方向にγだけ変化したことを検出できる。

こうして検出された右手の動きが所定のパターンの動き（ジェスチャ）に一致した場合、機能制御部３１ｂによって、テレビ４等の機能を制御する処理が実行される。

ここで、所定時間、テレビ４等の機能を制御するための、物体（ここでは、右手）の動きが検出されない場合、操作する人物が離れた、あるいは、テレビ４等を動作させようとする意思がなくなったことが想定される。このような場合にも、レーザ光が発光され続け、距離取得の処理が繰り返されると、消費電力が必要以上に嵩むこととなる。特に、レーザ光源１１０の発光時にかかる消費電力は、略１ｗ程度であり、情報取得装置２にかかる総消費電力のうち、大きな割合を占めている。また、たとえば、情報取得装置２の入出力回路２４と、情報処理装置３の入出力回路３２が、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格である場合、総消費電力は２．５ｗ以下（ＵＳＢ２．０の場合）に抑える必要があり、レーザ光が発光され続けることによる消費電力に対する影響は非常に大きい。

そこで、本実施の形態では、所定時間、テレビ４等の機能を制御するための物体の動きが検出されなかった場合、レーザ光源１１０を自動的に消灯し、距離取得の処理を一時中断する。そして、レーザ光源１１０が消灯している間は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０により、目標領域を所定間隔で撮像し、手が大きく映り込む等、人物が再びテレビ４等の機能を制御する状態になったと判断すると、レーザ光源１１０を点灯し、距離取得の処理を再開する。

なお、レーザ光源１１０の消灯時においては、上記の２値化画像Ｍｉから物体の輪郭Ｅｇを抽出する輪郭抽出エンジンとは異なる、他の輪郭抽出エンジンによって、レーザ光源１１０の消灯時に撮像された画像から人物や右手等の輪郭が検出される。すなわち、レーザ光源１１０の消灯時には、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０によって撮像された２次元画像から人物や右手等の輪郭を抽出する既存の輪郭抽出エンジンが用いられる。以下、レーザ光源１１０が消灯状態で、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０によって撮像された画像を単に「撮像画像」と称する。

レーザ光源１１０の消灯時に用いられる輪郭抽出エンジンは、あらかじめ、図２に示すメモリ２５に記憶され、図２のＣＰＵ２１によって実行される。この場合、図２に示すメモリ２５には、物体形状抽出テンプレートが保持され、この物体形状抽出テンプレートには、検出対象とする物体の形状を示す画素情報が含まれている。この輪郭抽出エンジンが実行されると、所定の検出手法によって、物体形状抽出テンプレートの画素情報と、撮像画像の画素情報とが照合され、撮像画像から、物体形状抽出テンプレートにマッチングする物体の輪郭が抽出される。ここでは、人の右手の輪郭を抽出するための物体形状抽出テンプレートが参照される。なお、レーザ光源１１０の消灯時においては、後述の如く、手の大きさのみが判断できればよく、正確な手の形状の検出までは必要ない。

図７（ａ）は、レーザ光源１１０が点灯した状態におけるＣＭＯＳイメージセンサ２４０上の実測画像を示す図、図７（ｂ）は、レーザ光源１１０が点灯した状態における投射光学系１００と受光光学系２００を上面から見た模式図である。図７（ｃ）は、レーザ光源１１０が消灯した状態におけるＣＭＯＳイメージセンサ２４０上の撮像画像を示す図、図７（ｄ）は、レーザ光源１１０が消灯した状態における投射光学系１００と受光光学系２００を上面から見た模式図である。なお、図７（ｂ）、図７（ｄ）には、目標領域にＸＹ平面に平行な壁面と、壁面の前方に立つ人物が示されている。

上述のように、レーザ光源１１０を消灯すると、図７（ｄ）に示すように、可視光の波長帯域をカットするフィルタ２３０が用いられているため、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する自然光の内、大部分の波長帯域の光がカットされる。すなわち、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する光量は非常に小さいものとなる。したがって、レーザ光源１１０を消灯した状態においては、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される信号（画素値）が非常に小さくなり、図７（ｃ）に模式的に示すように、撮像画像中において、目標領域の状況を適正に把握することができない惧れがある。

そこで、本実施の形態では、レーザ光源１１０の消灯時においては、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の露光時間を長く設定することにより、受光感度を上昇させて、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される撮像信号の出力（画素値）が大きくなるよう調整する。

図８は、レーザ光源１１０の点灯、消灯の制御処理を示すフローチャートである。この処理は、図２のＣＰＵ２１のレーザ制御部２１ａの機能によって行われる。

なお、図８に記載のレーザ光源１１０の消灯にかかる制御処理は、請求項２に記載の処理の一例である。また、図８に記載のレーザ光源１１０の点灯にかかる制御処理は、請求項８に記載の処理の一例である。

図８を参照して、距離取得開始時において、ＣＰＵ２１は、まず、レーザ光源１１０を点灯させる（Ｓ１０１）。そして、ＣＰＵ２１は、物体の動き（ジェスチャ）を検出できない時間（動き未検出経過時間ΔＴ）を計時するため、開始時刻Ｔｏに現在時刻をセットする（Ｓ１０２）。

その後、ＣＰＵ２１は、レーザ光源１１０が点灯されているか否かを判定する（Ｓ１０３）。レーザ光源１１０が点灯されている場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１１１に進め、レーザ光源１１０が点灯されていない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１２１に進める。距離取得開始時は、レーザ光源１１０が点灯されているため、Ｓ１０３において、ＹＥＳと判定される。

次に、ＣＰＵ２１は、レーザ光源１１０が点灯された状態で、距離取得部２１ｂ、および物体検出部３１ａにより、１フレーム分の物体検出の処理が完了したか否かを判定する（Ｓ１１１）。１フレーム分の物体検出の処理が完了していない場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０４に進め、シャットダウンが行われない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、レーザ光源１１０を点灯させたまま、物体検出の処理が完了するまで処理を待機する。

１フレーム分の物体検出処理が完了すると（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、情報処理装置３の物体検出部３１ａによって動き検出信号が出力されていないかを判定する（Ｓ１１２）。なお、動き検出信号は、上述のように、物体検出部３１ａによって、右手の検出が行われ、右手の動きが所定のパターンの動き（ジェスチャ）に一致した場合に、情報処理装置３から情報取得装置２に出力される。距離取得開始時には、動き検出信号は出力されず、Ｓ１１２において、ＹＥＳと判定される。

動き検出信号が出力されていない場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、現在時刻Ｔを取得し（Ｓ１１３）、現在時刻Ｔから開始時刻Ｔｏの差分を演算することにより、動き未検出経過時間ΔＴを取得する（Ｓ１１４）。そして、ＣＰＵ２１は、動き未検出経過時間ΔＴが所定の閾値ΔＴｓを超えているか否かを判定する（Ｓ１１５）。ここで、所定の閾値ΔＴｓは、撮像間隔Ｔａよりも非常に長く、たとえば、人物の所定の動き（ジェスチャ）が未検出の状態が続き、テレビ４等を動作させようとする意思がなくなったと想定できる程度の時間が設定される。距離取得開始時では、動き未検出経過時間ΔＴは、所定の閾値ΔＴｓを超えず、Ｓ１１５において、ＮＯと判定される。

動き未検出経過時間ΔＴが所定の閾値ΔＴｓを超えていない場合（Ｓ１１５：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０４に進め、シャットダウンが行われない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理をＳ１０３に戻す。これにより、ＣＰＵ２１は、動き未検出経過時間ΔＴが所定の閾値ΔＴｓを超えるまで、レーザ光源１１０の点灯状態を継続させる。

レーザ光源１１０が点灯状態において（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、動き未検出経過時間ΔＴが所定の閾値ΔＴｓを超えると（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、人物がテレビ４等を動作させようとする意思がなくなったと想定し、レーザ光源１１０を消灯させる（Ｓ１１６）。そして、ＣＰＵ２１は、シャットダウンが行われない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理をＳ１０３に戻す。こうしてレーザ光源１１０が消灯されると、Ｓ１０３において、ＮＯと判定され、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１２１に進める。

このように、本実施の形態では、物体の動きが所定のパターン（ジェスチャ）に一致せず、情報処理装置３の物体検出部３１ａによって動き検出信号が情報取得装置２に出力されていない状態が長時間続いたことが、レーザ光源１１０の消灯条件となっている。この消灯条件は、物体検出部３１ａから入力される動き検出信号の有無に基づき、情報取得装置２のレーザ制御部２１ａによって判断される（図８のＳ１１２）。この消灯条件は、請求項２に記載の停止条件の一例である。

こうしてレーザ光源１１０が消灯されると（Ｓ１０３：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、所定の
撮像タイミングにおいて、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から撮像信号が取得され、取得された撮像信号のメモリ２５への記憶が完了したか否かを判定する（Ｓ１２１）。撮像信号の記憶が完了していない場合（Ｓ１２１：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０４に進め、シャットダウンが行われない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、レーザ光源１１０を消灯させたまま、撮像信号の記憶が完了するまで処理を待機する。

そして、レーザ光源１１０の消灯時において、撮像信号の記憶が完了し、撮像画像が生成されると（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、撮像画像から手の形状を検出し（Ｓ１２２）、手の形状が所定の大きさよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１２３）。撮像画像からの手の形状の検出は、上述のように、物体検出部３１ａにおける輪郭抽出エンジンとは異なる他の輪郭抽出エンジンによって行われる。ここで、撮像画像は、後述するように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度が高められて撮像されているため、レーザ光源１１０の消灯時においても、適正に手の形状を検出することができる。そして、検出した手の大きさが所定の大きさを超えたことを判定することによって、人物が前方に手を突き出して、再びテレビ４等の機能を制御する状態になったことを判断することができる。

ここで、手の大きさは、たとえば、撮像画像中において、手の形状の輪郭内に含まれる画素数をカウントし、カウントした画素数が、撮像画像の総画素数（略３０万画素）に対して、どの程度の割合を占めるかを算出することによって判定される。すなわち、撮像画像中における手の形状の輪郭内に含まれる画素数が多ければ多いほど、手が大きいと判定される。

撮像画像に映り込んだ手の形状が所定の大きさよりも大きくない場合（Ｓ１２３：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０４に進め、シャットダウンされない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理をＳ１０３に戻す。これにより、人物の手が前方に突き出され、手の形状が大きいと判定されない限り、Ｓ１２３において、ＮＯと判定され続け、レーザ光源１１０の消灯状態が維持される。

レーザ光源１１０の消灯時において（Ｓ１０３：ＮＯ）、撮像画像に人物の手が大きく映り込んだ場合（Ｓ１２３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、人物が再びテレビ４等の機能を制御しようとする状態になったと判断し、レーザ光源１１０を再点灯させる（Ｓ１２４）。そして、ＣＰＵ２１は、物体の動き未検出経過時間ΔＴを再度計時するため、開始時刻Ｔｏに現在時刻をセットする（Ｓ１２５）。その後、ＣＰＵ２１は、シャットダウンされない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理をＳ１０３に戻し、レーザ点灯時における処理を繰り返す（Ｓ１１１〜Ｓ１１７）。

このように、本実施の形態では、消灯時に情報取得装置２の他の輪郭抽出エンジンによって検出された手の形状が所定の大きさよりも大きいことが、レーザ光源１１０の点灯条件となっている。この点灯条件は、消灯時にＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される撮像信号に基づき、情報取得装置２のレーザ制御部２１ａによって判断される（図８のＳ１２３）。この点灯条件は、請求項８に記載の開始条件の一例である。

なお、他の輪郭抽出エンジンは、物体検出部３１ａと同様に、情報処理装置３のメモリ３３に配されていても良い。この場合、情報処理装置３において、撮像画像からの手の形状検出が行われ、手の形状が所定の大きさいよりも大きい場合に、情報取得装置２に検出信号が出力される。そして、ＣＰＵ２１のレーザ制御部２１ａは、この検出信号に基づいて、レーザ光源１１０の点灯条件を判断する。

以上のように、図８のフローチャートによれば、物体の動きが未検出の状態が長時間続いた場合に、距離情報の取得が不要となったと判定して、レーザ光源１１０が消灯される
ため、レーザ光源１１０の発光にかかる消費電力を効果的に抑えることができる。また、消灯時に、撮像画像に手が大きく映り込んだときに、距離情報の取得が必要となったと判定して、レーザ光源１１０が点灯されるため、距離情報の取得動作を円滑に進めることができる。

図９（ａ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０に対する撮像制御処理を示すフローチャートである。図９（ａ）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。

なお、図９（ａ）に記載のＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像制御処理は、請求項１０、１２に記載の処理の一例である。

図９（ａ）を参照して、ＣＰＵ２１は、まず、レーザ光源１１０が点灯されているか否かを判定する（Ｓ２０１）。レーザ光源１１０が点灯されている場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像間隔を撮像間隔Ｔａに設定する（Ｓ２１１）。ここで、撮像間隔Ｔａは、フレームレート３０ｆｐｓに相当する時間間隔であり、略３３ｍｓｅｃである。

さらに、ＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の露光時間を露光時間Ｔαに設定する（Ｓ２１２）。ここで、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の露光時間は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の電子シャッターの機能を制御し、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する光の受光量に応じて生じる電荷の蓄積の開始、終了のタイミングを制御することによって調整される。露光時間Ｔαを長くすればするほど、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される撮像信号（画素値）は大きくなり、短くすればするほど、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される撮像信号（画素値）は小さくなる。レーザ光源１１０の点灯時における露光時間Ｔαは、撮像間隔Ｔａよりもやや短い時間に設定される。

そして、シャットダウンが行われない限り（Ｓ２０２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ２０１に戻す。これにより、レーザ光源１１０が点灯状態の場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、Ｓ２１１、Ｓ２１２における設定が維持され、フレームレート３０ｆｐｓに相当する撮像間隔Ｔａで目標領域の撮像処理が繰り返される。

レーザ光源１１０が点灯されていない場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像間隔を撮像間隔Ｔｂに設定する（Ｓ２２１）。ここで、撮像間隔Ｔｂは、撮像間隔Ｔａよりも長く設定される。たとえば、撮像間隔Ｔｂは、フレームレート３ｆｐｓに相当する時間間隔であり、略３３０ｍｓｅｃである。

次に、ＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の露光時間を露光時間Ｔαよりも長い露光時間Ｔβに設定する（Ｓ２２２）。これにより、露光時間Ｔαよりも長い露光時間Ｔβで電荷が蓄積されるため、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０より出力される撮像信号（画素値）が高められる。なお、レーザ光源１１０の消灯時においては、撮像間隔Ｔａよりも長い撮像間隔Ｔｂに設定されているため、露光時間Ｔαよりも十分に長い露光時間Ｔβを設定することができる。

そして、シャットダウンが行われない限り（Ｓ２０２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ２０１に戻す。これにより、レーザ光源１１０が点灯状態でない場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２２１、Ｓ２２２における設定が維持され、フレームレート３ｆｐｓに相当する撮像間隔Ｔｂで目標領域の撮像処理が繰り返される。

このように、レーザ光源１１０が消灯状態であっても、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０
から出力される画素値が高められ、図１０（ｂ）に示すように、図１０（ａ）の場合よりも明るい撮像画像が生成される。図１０（ａ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度を高めなかった場合の撮像画像を示す模式図、図１０（ｂ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度を高めた場合の撮像画像を示す模式図である。

また、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度が高められた状態で目標領域の撮像が行われるため、レーザ光源１１０の消灯時においても、目標領域の状況を良好に検出することができる。したがって、適正にレーザ光源１１０の点灯条件を判断することができ、レーザ光源１１０を再点灯させることができる。

図９（ｂ）は、距離取得処理を示すフローチャート、図９（ｃ）は、物体検出処理を示すフローチャートである。図９（ｂ）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、図９（ｃ）の処理は、図２のＣＰＵ３１の物体検出部３１ａの機能によって行われる。

図９（ｂ）を参照して、レーザ光源１１０が点灯されている場合（Ｓ２５１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、所定の距離取得タイミングにおいて、上述の距離取得の処理を行う（Ｓ２５２）。他方、レーザ光源１１０が点灯されていない場合（Ｓ２５１：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、距離取得の処理を行わず、シャットダウンが行われない限り（Ｓ２５3：ＮＯ）、処理をＳ２５１に戻す。この場合、ＣＰＵ２１において、距離画像の生成は行われない。

図９（ｃ）を参照して、ＣＰＵ３１は、距離取得部２１ｂから、距離画像が入力された否かを判定する（Ｓ３０１）。距離情報が入力されない場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、シャットダウンが行われない限り（Ｓ３０２：ＮＯ）、処理をＳ３０１に戻し、距離画像の入力を待つ。なお、レーザ光源１１０が消灯状態の場合、距離取得部２１ｂによって、距離取得の処理が行われないため、Ｓ３０１において、ＮＯと判定され、物体検出の処理も行われない。

レーザ光源１１０の点灯状態において、ＣＰＵ２１から距離画像が入力されると（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、上述のようにして、距離画像をもとに物体検出の処理を行う（Ｓ３０３）。その後、ＣＰＵ３１は、処理をＳ３０１に戻し、次の距離画像が入力されるまで処理を待機する。

図１１は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像タイミング、露光タイミングと、距離取得部２１ｂによる距離取得タイミングと、物体検出部３１ａによる物体検出タイミング、およびレーザ光源１１０の発光タイミングを示すタイミングチャートである。なお、図１１では、距離取得開始時、物体の動き未検出時、距離取得再開時の３つの場合におけるタイミングチャートが例示されている。

図１１を参照して、上述のようにして制御が行われることにより、距離取得開始後、テレビ４等を制御させるための動き（ジェスチャ）が未検出の状態が長時間継続しない限り、レーザ光源１１０が点灯された状態のまま、フレームレート３０ｆｐｓに相当する撮像間隔Ｔａで距離取得、物体検出の処理が繰り返される。

そして、動きの未検出の状態が長時間継続し、レーザ光源１１０が消灯されると、撮像間隔がフレームレート３ｆｐｓに相当する撮像間隔Ｔｂに延ばされて、目標領域の撮像処理が繰り返される。ここで、レーザ光源１１０の消灯状態において、目標領域を良好に撮像するために、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の露光時間が露光時間Ｔαから露光時間Ｔβに延ばされる。

その後、レーザ光源１１０の消灯状態において、人物の手が大きく撮像されると、レーザ光源１１０が再点灯され、撮像間隔が撮像間隔Ｔａに、露光時間が露光時間Ｔαに戻されて、距離取得、物体検出の処理が再開される。

このように、レーザ光源１１０の消灯時においては、フレームレートが下げられるため、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の露光時間Ｔβは、撮像間隔Ｔａに相当する３３ｍｓｅｃよりも十分に大きく設定することができる。したがって、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度をさらに高めることができる。

また、レーザ光源１１０の消灯時においては、距離取得の処理、物体検出の処理が一時中断される。したがって、人物がテレビ４等を制御する意思がないときには、不要な距離取得が行われず、距離検出にかかる演算量を抑えることができる。

なお、このように、レーザ光源１１０の消灯時においては、距離取得が行われないため、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度を高めるために、フレームレートを低下させたとしても、距離取得に対する影響はない。

＜実施の形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、物体の動きが未検出の状態が長時間続いた場合、レーザ光源１１０が消灯されるため、距離検出不要時におけるレーザ光源１１０の無駄な発光が回避され、レーザ光源１１０の発光にかかる消費電力を効果的に抑えることができる。また、消灯時において、距離情報の取得が必要になったと判定すると、レーザ光源１１０が点灯されるため、距離情報の取得動作を円滑に進めることができる。

また、本実施の形態によれば、レーザ光源１１０の消灯時においては、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度が高められた状態で目標領域の撮像が行われるため、レーザ光源１１０の消灯時においても、良好に目標領域の状況を検出することができる。したがって、適正にレーザ光源１１０を再点灯させることができる。

また、本実施の形態によれば、レーザ光源１１０の消灯時においては、フレームレートが下げられるため、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の露光時間の延長幅を大きくすることができ、受光感度をより高めることができる。

さらに、本実施の形態によれば、物体の動きが未検出の状態が長時間続いた場合、距離取得処理が中断されるため、不要な距離取得が行われず、距離検出にかかる演算量を抑えることができる。

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。

たとえば、上記実施の形態では、所定時間以上、物体の動きが未検出であった場合に、レーザ光源１１０が消灯されたが、物体検出部３１ａにより、所定時間以上、人物が検出されなかった場合に、レーザ光源１１０を消灯しても良い。また、上記実施の形態では、レーザ光源１１０の消灯時において、手の大きさが大きくなった場合に、レーザ光源１１０を再点灯させたが、レーザ光源１１０の消灯条件とは逆に、人物が検出されたことに応じて、レーザ光源１１０を再点灯させても良い。

図１２は、変更例１にかかるレーザ光源１１０の点灯、消灯の制御処理を示すフローチャートである。図１２において、上記実施の形態と同様の処理については、同じステップ
番号が付与されており、同様の処理については、詳細な説明を省略する。図１２のフローチャートでは、図８のＳ１１４、Ｓ１１５、Ｓ１２２、Ｓ１２３が、それぞれ、Ｓ１３２、Ｓ１３３、Ｓ１４１、Ｓ１４２に置き換えられている。

なお、図１２に記載のレーザ光源１１０の消灯にかかる制御処理は、請求項５に記載の処理の一例である。また、図１２に記載のレーザ光源１１０の点灯にかかる制御処理は、請求項７に記載の処理の一例である。

図１２を参照して、レーザ光源１１０の点灯時において（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、物体検出処理が完了すると（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、人物が未検出であるか否かを判定する（Ｓ１３１）。なお、変更例１において、情報処理装置３の物体検出部３１ａは、距離画像から人物の形状検出を実行し、人物の形状検出が出来た場合、物体の動きに応じた信号に代えて、人物を検出したことを示す人物検出信号を、情報取得装置２に出力する。情報取得装置２は、情報処理装置３の物体検出部３１ａから、人物検出信号を受信したかに基づいて、Ｓ１３１の判定を行う。人物が検出された場合（Ｓ１３１：ＮＯ）、上記実施の形態と同様、開始時刻Ｔｏに現在時刻をセットされる（Ｓ１１７）。そして、現在時刻Ｔから開始時刻Ｔｏが減算されて人物未検出経過時間ΔＴｈが取得され（Ｓ１３２）、取得された人物未検出経過時間ΔＴｈが所定の閾値ΔＴｓを超えない場合には（Ｓ１３３：ＮＯ）、レーザ光源１１０の点灯状態を維持され、人物未検出経過時間ΔＴｈが所定の閾値ΔＴｓを超えると（Ｓ１３３：ＹＥＳ）、レーザ光源１１０が消灯される（Ｓ１１６）。

また、レーザ光源１１０の消灯時において（Ｓ１０３：ＮＯ）、所定の撮像タイミングにおける撮像信号の記憶が完了し、撮像画像が生成されると（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１４１に進める。そして、ＣＰＵ２１は、撮像画像から人物の形状を検出し（Ｓ１４１）、人物が検出されたか否かを判定する（Ｓ１４２）。ＣＰＵ２１は、撮像画像から人物が検出できた場合（Ｓ１４２：ＹＥＳ）、レーザ光源１１０を再点灯させ（Ｓ１２４）、撮像画像から人物が検出できなかった場合（Ｓ１４２：ＮＯ）、処理をＳ１０４に進め、レーザ光源１１０の消灯状態を維持する。

変更例１では、人物が目標領域に居る場合に、テレビ制御等のための動作が行われる可能性があるとして、レーザ光源１１０が点灯され、人物が目標領域から居なくなると、テレビ制御等のための動作が行われる可能性が無くなったとして、レーザ光源１１０が消灯される。なお、消費電力を極力抑えるためには、上記実施の形態のように、人物が目標領域に居るような場合であっても、所定時間以上テレビ４等を制御するための動き（ジェスチャ）がなかった場合に、レーザ光源１１０を消灯させる方が望ましい。

なお、変更例１では、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力された距離画像、撮像画像から人物の形状を検出することによって、人物の有無を判断したが、別途、赤外線センサ等の人感センサを設けて、人感センサからの出力信号に応じて、人物の有無が検出され、変更例１の制御が行われても良い。

また、上記実施の形態、および変更例１では、物体検出部３１ａの物体検出、および動きの検出結果に応じて、レーザ光源１１０を消灯させたが、距離取得部２１ｂの距離取得結果に応じて、レーザ光源１１０を消灯しても良い。

図１３は、変更例２にかかるレーザ光源１１０の点灯、消灯の制御処理を示すフローチャートである。図１３において、上記実施の形態、変更例１と同様の処理については、同じステップ番号が付与されており、同様の処理については、詳細な説明を省略する。

なお、図１３に記載のレーザ光源１１０の消灯にかかる制御処理は、請求項３に記載の処理の一例である。

図１３を参照して、距離取得開始時において、ＣＰＵ２１は、レーザ光源１１０を点灯させ（Ｓ１０１）、距離取得の回数をカウントするための変数ｋに１をセットする（Ｓ１５１）。そして、ＣＰＵ２１は、上記実施の形態と同様、レーザ光源１１０が点灯されているか否かを判定する（Ｓ１０３）。

レーザ光源１１０が点灯されている場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、所定の撮像タイミングにおいて、距離取得部２１ｂにより、１フレーム分の距離取得の処理が完了したか否かを判定する（Ｓ１５２）。距離取得の処理が完了していない場合（Ｓ１５２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０４に進め、シャットダウンが行われない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、レーザ光源１１０を点灯させたまま、距離取得の処理が完了するまで処理を待機する。

距離取得の処理が完了し、距離画像が生成されると（Ｓ１５２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、変数ｋが１を超えているか否かを判定する（Ｓ１５３）。距離取得開始時には、ｋは１であるため、ＮＯと判定される。

変数ｋが１を超えていない場合（Ｓ１５３：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、距離取得部２１ｂによって生成された距離画像から最も近い距離ｄ１を抽出し、メモリ２５に記憶する（Ｓ１５４）。なお、距離画像中の画素値は、上述のように、距離に応じた値となっているため、距離画像中、最も画素値が高いものを参照することによって、距離ｄ１が取得される。そして、ＣＰＵ２１は、変数ｋに１を加算し（Ｓ１５６）、変数ｋが変数ｓを超えているか否かを判定する（Ｓ１５７）。ここで、変数ｓは、メモリ２５に蓄積する距離情報（ｄ１〜ｄｓ）の数である。距離取得開始時には、ｋは１であるため、ｋはｓを超えず、Ｓ１５７において、ＮＯと判定される。変数ｋがｓを超えていない場合（Ｓ１５７：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０４に進め、シャットダウンが行われない限り、処理をＳ１０３に戻す。そして、次の距離取得タイミングにおける距離取得処理が完了すると（Ｓ１５２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、Ｓ１５３において、ＹＥＳと判定する。

変数ｋが１を超えている場合（Ｓ１５３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、距離取得部２１ｂによって生成された距離画像から、ｋ＝１のときに参照した距離ｄ１と同位置の距離ｄｋを参照し、メモリ２５に記憶する（Ｓ１５５）。そして、ＣＰＵ２１は、変数ｋに１を加算し（Ｓ１５６）、変数ｋが変数ｓを超えない限り（Ｓ１５７：ＮＯ）、Ｓ１５５の処理を繰り返す。

所定回数、距離情報の取得が繰り返され、変数ｋがｓを超えると（Ｓ１５７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、Ｓ１５４、Ｓ１５５において、メモリ２５に記憶した距離ｄ１〜ｄｓの変化を取得する（Ｓ１５８）。

通常、テレビ４等の制御を手の動き（ジェスチャ）によって行う場合、人は、手を前に突き出して所定の動作を行う。このように手が動かされる場合、Ｓ１５４において抽出される距離ｄ１は、手までの距離のうち最も短い距離となり、その後、距離ｄ１が検出された位置に対する距離ｄ２〜ｄｓ（Ｓ１５５）は、手の移動に伴って変化することになる。したがって、人がその手によって制御のための動作を行う場合、Ｓ１５８によって取得された距離ｄ１〜ｄｓには、変化が生じることとなる。すなわち、距離ｄ１〜ｄｓに所定の大きさの変化が有るか否かによって、人が制御のための動作を行っているか否かを判定することができる。

ＣＰＵ２１は、距離ｄ１〜ｄｓに所定の大きさの変化がないか、すなわち、人が制御のための動作を行っている最中であるか否かを判定する（Ｓ１５９）。距離ｄ１〜ｄｓに変化があった場合（Ｓ１５９：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、レーザ光源１１０を消灯せずに、変数ｋを１にリセットする（Ｓ１６０）。その後、ＣＰＵ２１は、シャットダウンが行われない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、距離ｄ１〜ｄｓに変化がなくなるまで（Ｓ１５７：ＹＥＳ）、距離ｄ１〜ｄｓの距離取得処理を繰り返す。

距離ｄ１〜ｄｓに変化がない場合（Ｓ１５９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、人が制御のための動作を行っていないと判定し、上記実施の形態同様、レーザ光源１１０を消灯させる（Ｓ１１７）。

レーザ光源１１０の消灯時（Ｓ１０３：ＮＯ）の処理は、図８のフローチャートを略同様である。すなわち、ＣＰＵ２１は、撮像画像に人物の手が大きく映り込んだ場合に（Ｓ１２３：ＹＥＳ）、レーザ光源１１０を再点灯させる（Ｓ１２４）。また、ＣＰＵ２１は、再度、距離ｄ１〜ｄｓの取得を行うため、変数ｋに１をセットする（Ｓ１６１）その後、ＣＰＵ２１は、シャットダウンされない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、処理をＳ１０３に戻し、レーザ点灯時における処理を繰り返す（Ｓ１５２〜Ｓ１６０）。

変更例２の場合、図２の距離取得部２１ｂの距離取得結果に基づいて、レーザ光源１１０の点灯の要否が判定されるため、情報取得装置２内の処理のみによって、レーザ光源１１０を制御することができる。なお、手による制御動作の有無をより正確に判定するためには、上記実施の形態のように、物体検出部３１ａの物体検出結果に基づいて判定を行う方が、望ましい。

また、通常、検出対象物体は、目標領域の中央付近に位置付けられやすいため、変更例２のように、所定の距離取得タイミングにおける最も近距離の位置ではなく、中央位置の距離情報の変化の有無によって、レーザ光源１１０の消灯の制御を行っても良い。すなわち、人物等は目標領域の中央付近に位置付けられやすいため、中央付近で距離情報に変化があると、検出すべき動きが行われ得る状況にある可能性が有る程度高いと推定され得る。逆に、中央付近で距離情報の変化が無い場合には、検出すべき動きが行われ得る状況にある可能性が低いと推定され得る。したがって、このように、中央位置の距離情報の変化によって、レーザ光源１１０の消灯制御を行うことによっても、レーザ光源１１０の不所望な点灯が効果的に抑制され得る。請求項３に記載の停止条件は、このように、目標領域上において、検出すべき動きが行われやすい位置における距離情報の変化が、所定時間、所定の大きさを超えないことをも含み得る。

また、変更例２では、距離ｄ１〜ｄｓの変化の有無に基づいて、レーザ光源１１０を消灯させたが、物体が所定の距離以上に遠ざかった場合に、レーザ光源１１０を消灯しても良い。

図１４は、変更例３にかかるレーザ光源１１０の点灯、消灯の制御処理を示すフローチャートである。図１４において、上記実施の形態および変更例２と同様の処理については、同じステップ番号が付与されており、同様の処理については、詳細な説明を省略する。

なお、図１４に記載のレーザ光源１１０の消灯にかかる制御処理は、請求項４に記載の処理の一例である。

レーザ光源１１０が点灯されている場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、所定の撮像タイミングにおいて、距離取得部２１ｂにより、１フレーム分の距離取得の処理が完了したか否かを判定する（Ｓ１５２）。距離取得の処理が完了していない場合（Ｓ１５２
：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０４に進め、シャットダウンが行われない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、レーザ光源１１０を点灯させたまま、距離取得の処理が完了するまで処理を待機する。

距離取得の処理が完了し、距離画像が生成されると（Ｓ１５２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、距離画像から最も近い距離ｄ１を抽出する（Ｓ１７１）。そして、ＣＰＵ２１は、抽出した距離ｄ１が所定の閾値ｄｓｈを超えているか否かを判定する（Ｓ１７２）。これにより、所定の距離取得タイミングにおいて、最も近距離である物体が、どの程度離れているかを判定することができる。

上述のように、通常、人は、手を前に突き出した状態で、テレビ４等の制御を手の動き（ジェスチャ）によって行う。したがって、最も近距離の物体までの距離ｄ１が所定の距離以上である場合、人は、テレビ４等を制御するための動作を行う状態に無いと判定することができる。

距離ｄ１が閾値ｄｓｈを超えていない場合（Ｓ１７２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、人がテレビ４等を制御する状態にあると判定し、レーザ光源１１０を消灯させずに、処理をＳ１０４に進める。その後、ＣＰＵ２１は、シャットダウンが行われない限り（Ｓ１０４：ＮＯ）、距離ｄ１が所定の閾値ｄｓｈを超えるまで（Ｓ１７２：ＹＥＳ）、レーザ光源１１０を点灯させた状態で、距離取得処理を繰り返す。

距離ｄ１が閾値ｄｓｈを超えた場合（Ｓ１７２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、人がテレビ４等を制御する状態に無いとみなし、上記実施の形態と同様、レーザ光源１１０を消灯させる（Ｓ１１７）。

変更例３の場合、変更例２と同様、図２の距離取得部２１ｂの距離取得結果に基づいて、レーザ光源１１０の点灯の要否が判定されるため、情報取得装置２内の処理のみによって、レーザ光源１１０の消灯を制御することができる。

また、上記実施の形態では、レーザ光源１１０の消灯時に、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度を上昇させるため、露光時間Ｔαを露光時間Ｔβに延長したが、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される信号のゲイン（増幅率）を変化させて、受光感度を調整しても良い。

図１５は、変更例４にかかるＣＭＯＳイメージセンサ２４０に対する撮像制御処理を示すフローチャートである。図１５において、上記実施の形態と同様の処理については、同じステップ番号が付与されており、同様の処理については、詳細な説明を省略する。

なお、図１５に記載のＣＭＯＳイメージセンサ２４０に対する撮像制御処理は、請求項１１に記載の処理の一例である。

図１５を参照して、レーザ光源１１０が点灯している場合（Ｓ２３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像信号の増幅率を増幅率Ｐａに設定する（Ｓ２３２）。そして、シャットダウンが行われない限り（Ｓ２３３：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ２３１に戻す。これにより、レーザ光源１１０が点灯状態の場合（Ｓ２３１：ＹＥＳ）、Ｓ２３２の設定が維持される。

レーザ光源１１０が点灯されていない場合（Ｓ２３１：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像信号の増幅率を増幅率Ｐａよりも大きい増幅率Ｐｂに設定する（Ｓ２４１）。そして、シャットダウンが行われない限り（Ｓ２３３：ＮＯ）、ＣＰ
Ｕ２１は、処理をＳ２０１に戻す。これにより、レーザ光源１１０が点灯状態でない場合（Ｓ２３１：ＮＯ）、Ｓ２４１の設定が維持される。

変更例４によれば、上記実施の形態同様、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される撮像信号（画素値）が高められ、図１０（ｂ）に示すように、図１０（ａ）の場合よりも明るい撮像画像が生成される。

なお、変更例４の場合、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力されるノイズ成分も同様に増幅されるため、ＳＮ比が劣化する惧れがある。したがって、上記実施の形態のように、露光時間を調整することにより、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度を調整した方が望ましい。

なお、図１５の処理は、図９の処理とともに実行されても良く、あるいは、図９の処理に代えて実行されても良い。図１５の処理が図９の処理に代えて実行される場合、撮像間隔と露光時間は、たとえば、レーザ光源１１０の点灯／消灯に拘わらず、それぞれ、撮像間隔Ｔａ、露光時間Ｔαに設定される。

また、上記実施の形態、および変更例１〜４では、フレームレートを３０ｆｐｓから３ｆｐｓに低下させたが、フレームレートを低下させず、フレームレート３０ｆｐｓに相当する撮像間隔Ｔａの範囲内でＣＭＯＳイメージセンサ２４０の露光時間を延長させても良い。

また、上記実施の形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の電子シャッターの機能により露光時間が調整されたが、いわゆるメカニカルシャッターにより露光時間が調整されても良い。この場合、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の前段に、別途、物的なシャッター機構が設けられ、このシャッター機構を制御することにより入射光を遮断し、露光時間が調整される。

また、上記実施の形態では、物体検出部３１ａの機能は、情報処理装置３のＣＰＵ３１に組み込まれたが、図１６に示すように、情報取得装置２のＣＰＵ２１に物体検出部２１ｃとして、組み込まれても良い。この場合、物体検出部２１ｃは、情報取得部によって取得された距離画像から、物体の形状、動きの検出を行い、物体の動きに応じた信号を情報処理装置３に出力する。情報処理装置３は、物体検出部２１ｃにより出力された物体の動きに応じた信号に基づいて、テレビ、パーソナルコンピュータ等の各種機能を制御する。さらに、情報取得装置２と情報処理装置３が統合されても良い。

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、互いに重ならなくても良く、また、上下に隣り合うセグメント領域が、互いに重ならなくても良い。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。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。

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、三角測量法を用いて距離情報が求められ、メモリ２５に記憶されたが、三角測量法による演算なしに、セグメント領域の変位量（画素ずれ量）を距離情報として取得しても良く、他の手法で距離情報を取得しても良い。

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が省略され得る。この場合、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の受光感度は調整されなくても良い。

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、右手を用いたテレビ等の制御入力以外の情報取得形態にも、本発明は適用可能である。

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。

１ … 物体検出装置
２ … 情報取得装置
２１ａ … レーザ制御部
２１ｂ … 距離取得部
２１ｃ … 物体検出部
２３ … 撮像信号処理回路（距離取得部）
２３０ … フィルタ
３ … 情報処理装置
３１ａ … 物体検出部
１００ … 投射光学系
１１０ … レーザ光源
２００ … 受光光学系
２４０ … ＣＭＯＳイメージセンサ（イメージセンサ）

Claims (13)

1. レーザ光源から出射されたレーザ光を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、
   前記レーザ光源を制御するレーザ制御部と、
   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とに基づいて、前記目標領域に含まれる物体までの距離に関する距離情報を取得する距離取得部と、を備え、
   前記レーザ制御部は、前記目標領域の状態が、前記距離情報の取得が不要であることを示す所定の停止条件に合致したことに基づいて、前記レーザ光源を消灯させる、
   ことを特徴とする情報取得装置。
2. 請求項１に記載の情報取得装置において、
   前記停止条件は、前記距離情報に基づいて前記目標領域から抽出される所定の対象物体の動きが、所定時間以上、所定のパターンに合致しないことを含む、
   ことを特徴とする情報取得装置。
3. 請求項１に記載の情報取得装置において、
   前記停止条件は、所定時間以上、前記目標領域上の所定の位置に対する前記距離情報の変化が所定の大きさよりも小さいことを含む、
   ことを特徴とする情報取得装置。
4. 請求項１に記載の情報取得装置において、
   前記停止条件は、所定の対象物体に対する前記距離情報が、所定の距離よりも遠いことを含む、
   ことを特徴とする情報取得装置。
5. 請求項１に記載の情報取得装置において、
   前記停止条件は、所定の対象物体が前記目標領域に存在しなくなったことを含む、
   ことを特徴とする情報取得装置。
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、
   前記レーザ制御部は、前記レーザ光源を消灯させた状態において、前記イメージセンサにより撮像された撮像画像が所定の開始条件に合致したことに基づいて、前記レーザ光源を点灯させる、
   ことを特徴とする情報取得装置。
7. 請求項６に記載の情報取得装置において、
   前記開始条件は、前記撮像画像に所定の対象物体が含まれることを含む、
   ことを特徴とする情報取得装置。
8. 請求項６に記載の情報取得装置において、
   前記開始条件は、前記撮像画像に所定の対象物体が所定の大きさ以上で含まれることを含む、
   ことを特徴とする情報取得装置。
9. 請求項６ないし８の何れか一項に記載の情報取得装置において、
   前記受光光学系は、前記イメージセンサに集光される光のうち、前記レーザ光の波長帯域以外の波長帯域の光を除去するフィルタを備え、
   前記距離取得部は、前記レーザ光源を消灯させた状態において、前記イメージセンサの受光感度を上昇させる、
   ことを特徴とする情報取得装置。
10. 請求項９に記載の情報取得装置において、
    前記距離取得部は、前記レーザ光源を消灯させた状態において、前記イメージセンサの露光時間を、前記レーザ光源を点灯させた状態よりも、長く設定することにより、前記イメージセンサの受光感度を上昇させる、
    ことを特徴とする情報取得装置。
11. 請求項９または１０に記載の情報取得装置において、
    前記距離取得部は、前記レーザ光源を消灯させた状態において、前記イメージセンサから出力される撮像信号を増幅させることにより、前記イメージセンサの受光感度を上昇させる、
    ことを特徴とする情報取得装置。
12. 請求項９ないし１１の何れか一項に記載の情報取得装置において、
    前記距離取得部は、前記レーザ光源を消灯させた状態において、前記イメージセンサの撮像間隔を、前記レーザ光源を点灯させた状態の前記イメージセンサの撮像間隔よりも、長く設定する、
    ことを特徴とする情報取得装置。
13. 請求項１ないし１２の何れか一項に記載の情報取得装置と、
    前記距離情報に基づいて、所定の対象物体の動きを検出する物体検出部と、を備える、ことを特徴とする物体検出装置。