CN116472438A - 测距装置以及移动体 - Google Patents

Abstract

测距装置具备具有发光装置以及光检测器的本体、信号处理电路、振动检测器、以及控制电路。所述发光装置能够向仰角不同的多个方向出射光束。所述光检测器对基于所述光束的反射光进行检测。所述信号处理电路基于从所述光检测器输出的信号生成距离数据。所述振动检测器将振动所引起的所述主体的姿势的变化与所述主体所设置的场所中的地面的倾斜所引起的所述主体的姿势的变化进行区分并检测，输出表示所述振动所引起的所述姿势的变化量的振动信号。所述控制电路基于所述振动信号校正从所述发光装置出射的所述光束的出射方向。

Description

测距装置以及移动体

技术领域

本公开涉及测距装置以及具备测距装置的移动体。

背景技术

以往，提出了在利用了雷达(LiDAR：Light Detection and Ranging)技术的测距装置中，调整激光束的出射方向的技术。

例如，专利文献1公开了一种技术，其中，车辆具备姿势检测用的传感器，基于自车的姿势与前方的坡道的斜率，调整来自雷达的激光束的照射角。

专利文献2公开了一种系统，其基于从传感器取得的表示振动的数据，抑制光偏转器的振动的影响。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2019－100853号公报

专利文献2:日本特表2019－535014号公报

发明内容

发明要解决的课题

本公开提供一种技术，其根据从传感器取得的表示移动体的姿势的信号，能够更高精度地检测移动体的振动状态，并向适当的方向出射光束而进行测距。

用于解决课题的手段

本公开的实施方式的测距装置具备：主体，具备能够向仰角不同的多个方向出射光束的发光装置以及对基于所述光束的反射光进行检测的光检测器；处理电路，基于从所述光检测器输出的信号生成距离数据信号；振动检测器，将振动所引起的所述主体的姿势的变化与所述主体所设置的场所中的地面的倾斜所引起的所述主体的姿势的变化进行区分并检测，输出表示所述振动所引起的所述姿势的变化量的振动信号；以及控制电路，基于所述振动信号，校正从所述发光装置出射的所述光束的出射方向。

本公开的概括性或者具体性的方式也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的记录盘等记录介质实现，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意组合实现。计算机可读取的记录介质例如可以包括CD-ROM(紧凑盘只读存储器(Compact Disc-Read Only Memory))等非易失性的记录介质。装置也可以由一个以上的装置构成。在装置由两个以上的装置构成的情况下，该两个以上的装置可以配置在一个设备内，也可以分开配置在分离的两个以上的设备内。在本说明书及权利要求书中，“装置”不仅可以指一个装置，也可以指由多个装置构成的系统。

发明效果

根据本公开的实施方式，根据从传感器取得的表示移动体的姿势的信号，能够更高精度地检测移动体的振动状态，并向适当的方向出射光束而进行测距。

附图说明

图1是表示基于第一实施方式的测距装置的大致的构成的框图。

图2是表示发光装置的构成例的图。

图3是表示发光装置的其他的构成例的图。

图4是表示发光装置的另外的构成例的图。

图5是示意地表示将测距装置搭载于移动体的状态的图。

图6是表示振动检测器的构成例的图。

图7是表示测距装置的动作的一个例子的流程图。

图8A是用于说明光束的出射方向的校正的第一图。

图8B是用于说明光束的出射方向的校正的第二图。

图8C是用于说明光束的出射方向的校正的第三图。

图9是表示从行驶于具有凹凸的斜面的移动体出射的光束的方向的变化的例子的图。

图10是表示振动检测器的其他例的图。

图11是表示调整控制信号的动作的例子的流程图。

图12是表示测距装置的其他构成例的框图。

图13是表示振动检测器的另外的例子的图。

图14是表示振动检测器的另外的例子的图。

图15是表示根据姿势信号生成振动信号的方法的其他例的流程图。

图16是表示基于第二实施方式的测距装置的大致的构成的框图。

图17是表示第二实施方式中的动作的流程图。

图18A是用于说明第二实施方式中的动作的第一图。

图18B是用于说明第二实施方式中的动作的第二图。

图18C是用于说明第二实施方式中的动作的第三图。

图19是表示基于第三实施方式的测距装置的大致的构成的框图。

图20A是表示行驶中的移动体的俯仰(pitch)方向上的旋转角速度的时间变化的例子的图表。

图20B是表示行驶中的移动体的俯仰角的时间变化的例子的图表。

图20C是表示图20B所示的各区间的频谱的图表。

图20D是表示使姿势信号经过低通滤波器而求出倾斜信号的结果的图表。

图20E是表示从姿势信号减去倾斜信号而求出振动信号的结果的图表。

图21A是表示与移动体的姿势无关地光束相对于移动体向固定的方向出射的例子的图。

图21B是表示基于姿势信号校正光束的出射方向的例子的图。

具体实施方式

在本公开中，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分、或框图中的功能模块的全部或一部分例如也可以由包括半导体装置、半导体集成电路(IC)或LSI(大规模集成电路，large scale integration)的一个或多个电子电路执行。LSI或IC可以集成到一个芯片上，也可以将多个芯片组合而构成。例如，也可以将存储元件以外的功能模块集成到一个芯片上。这里称作LSI或IC，但根据集成的程度而称呼变化，也可以称作系统LSI、VLSI(超大规模集成电路，very large scale integration)或ULSI(甚超大规模集成电路，ultra largescale integration)。也可以以相同的目的使用在LSI的制造后编程的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、或能够进行LSI内部的接合关系的再构成或LSI内部的电路划分的设置的可重构逻辑器件(reconfigurable logic device)。

进而，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分的功能或操作能够通过软件处理来执行。在这种情况下，将软件记录到一个或多个ROM、光盘、硬盘驱动器等的非暂时性记录介质中，在软件被处理装置(processor)执行时，通过该软件确定的功能被处理装置及周边装置执行。系统或装置也可以具备记录有软件的一个或多个非暂时性记录介质、处理装置及需要的硬件设备、例如接口。

(作为本公开的基础的知识)

在对本公开的实施方式进行说明前，对作为本公开的基础的知识进行说明。

能够自动行驶的移动体，例如，无人搬运车(AGV：Automated Guided Vehicle)广泛地使用于在仓库或者工厂中搬运物品的用途。这样的移动体中可以搭载用于推断自身的位置的测位装置、物体检测用的测距装置以及姿势检测用的传感器等各种装置。测位装置例如可以使用接收从GPS(Global Positioning System)等GNSS(全球导航卫星系统，Global Navigation Satellite System)卫星发送的信号并进行测位的GNSS接收机。测位装置除此以外还存在例如利用SLAM(同时定位和测绘，Simultaneous Localization andMapping)技术而进行测位的装置。利用了SLAM技术的测位装置通过对从雷达传感器输出的信号与预先准备的地图数据进行对照来进行自身位置推断。雷达传感器可以用作物体检测用的测距装置。测距装置能够表示存在于移动体行驶的环境的物体的分布的距离图像数据或者三维的点群数据。基于这些数据，能够生成行驶环境中的地图数据、在行驶中检测障碍物并进行避免的动作。关于姿势检测用的传感器，例如，可以使用加速度传感器、陀螺仪、或者具备它们的惯性测量装置(Inertial Measurement Unit：IMU)。

移动体的姿势例如可以通过俯仰角、横滚角以及偏转角来表示。俯仰角表示移动体的绕左右方向的轴的旋转量。横滚角表示移动体的绕前后方向的轴的旋转量。偏转角表示移动体的绕上下方向的轴的旋转量。姿势例如也可以通过欧拉角等其他角度来规定。在对俯仰角、横滚角以及偏转角进行检测的情况下，姿势检测用的传感器例如包含3轴加速度传感器以及陀螺仪中的至少一方。3轴加速度传感器测量固定于移动体的xyz坐标系中的x、y以及z方向中的各个方向的加速度。根据这些加速度的测量值，能够计算出移动体的姿势。陀螺仪测量移动体的偏转、俯仰以及横滚方向中的各个方向的旋转角速度。根据这些旋转角速度的测量值，能够计算出移动体的姿势。对姿势进行检测的传感器在移动体的移动中，例如，以规定的周期重复地生成并输出表示移动体的姿势的信号。

在以下的说明中，将对姿势进行检测的传感器称作“姿势传感器”，将从姿势传感器输出的信号称作“姿势信号”。姿势信号表示基于基准姿势的姿势的变化量。基准姿势例如可以是具备姿势传感器的移动体在水平的地面(也称作路面)之上静止时的姿势。在姿势由俯仰角、横滚角以及偏转角表示的情况下，姿势信号表示它们的角度。姿势信号也可以仅表示俯仰角、横滚角以及偏转角中的一部分。

以往的AGV等移动体构成为主要在仓库或者工厂等室内的平坦的地板面上行驶。为了扩大移动体的运用范围，期望使其移动体在室外，例如，仓库间、或者仓库与工厂之间的通路等也能够行驶。但是，室外也会存在坡道、凹凸以及台阶等成为自动运行的阻碍的位置。因此，难以使AGV等移动体在室外正常地运行。在一边进行使用光束的测距一边移动的移动体沿着存在凹凸或者台阶的地面行驶的情况下，会由振动引起光束的出射方向向不希望的方向变化。其结果，无法适当地进行测距，例如，存在错误地进行自身位置推断、与障碍物碰撞的担心。为了解决这样的课题，例如，考虑了根据通过姿势传感器而检测到的移动体的姿势的变化来校正光束的出射方向的方法。但是，在这样的方法中，无法区分由地面的倾斜导致的姿势的变化与振动导致的姿势的变化，例如，难以在存在凹凸或者台阶的倾斜面正常地行驶。

从姿势传感器输出的姿势信号是表示地面的倾斜所引起的姿势的变化量的信号成分(以下，称作“倾斜成分”)与表示移动体的振动所引起的姿势的变化量的信号成分(以下，称作“振动成分”)的合成。在使移动体自身所产生的振动充分得小，并且移动体匀速的在完全平坦的没有凹凸的地面上行驶的情况下(或者处于静止的情况下)，姿势信号不包含振动成分而仅包含倾斜成分。另一方面，在移动体匀速的在宏观下完全水平且具有凹凸的路面行驶的情况下，姿势信号不包含倾斜成分，仅包含振动成分。在现实的环境中，由于存在具有凹凸的倾斜面，姿势信号一般来说是倾斜成分与信号成分混合存在的信号。在移动体在包含倾斜的位置与水平的位置双方的具有凹凸的路面行驶的情况下，即使使用姿势信号来调整光束的出射方向，也无法适当地校正移动体的振动所引起的出射方向的偏移。

以下，参照图21A以及图21B更具体地对该课题进行说明。图21A以及图21B示意性地示出了具备测距装置100的移动体60在具有凹凸的包含坡道的路面行驶的情形的例子。移动体60是AGV，例如，沿着预先设定的路径进行自动行驶。测距装置100具备出射激光等光束40的光源以及光检测器。测距装置100，例如，利用ToF(飞行时间，Time of Flight)或者FMCW(调频连续波，Frequency Modulated Continuous Wave)等测距技术，一边测量至存在于前方的物体的距离一边行驶。测距装置100，例如，一边进行使光束40的出射方向在预先设定的范围内变化的光束扫描一边重复测量到反射点的距离。在图示的例子中，移动体10依次在水平的路面、具有凹凸的上升斜面以及水平的路面行驶。

图21A示出了与移动体60的姿势无关地，光束40相对于移动体60向固定的方向出射的情况下的例子。在图21A所示的例子中，从移动体60观察，光束40始终向完全正面的方向出射。另外，在进行光束扫描的情况下，光束40还向完全正面以外的方向出射。这样的情况下，不论路面是水平还是斜面，只要不具有凹凸，光束40就朝向路面上的物体而向适当的方向出射。但是，若移动体60在路面的具有凹凸的部分行驶而产生振动，则光束40向靠近路面的方向出射或朝向空中而出射。该情况下，存在无法适当地照射存在于前方的物体的担心。

另一方面，图21B示出了基于姿势信号来校正光束40的出射方向的情况下的例子。该例子中，不考虑移动体60所设置的斜面的状态，认为移动体60的姿势的变化全部由振动引起，以抵消姿势的变化的方式校正光束40的出射方向。在这种情况下，光束40的出射方向或者进行扫描的情况下的出射方向的范围相对于重力的方向固定。换言之，校正出射方向，使得即使在移动体60在斜面上行驶的情况下，从移动体60的外部的观察者来看光束40的方向也始终为相同的方向。在图21B的例子中，光束40始终向与水平面平行的方向出射。在这种情况下，无论路面的凹凸的有无，只要路面水平，光束就向与路面平行的方向出射。但是，在移动体60在斜面行驶的情况下，在向上斜面中光束朝向路面出射，在向下斜面朝向空中出射，因此，存在无法适当地照射存在于前方的物体的担心。

本发明人们为了解决上述的课题，想到了以下进行说明的本公开的实施方式的构成。基于本公开的实施方式的测距装置能够将振动所引起的姿势的变化与地面的倾斜所引起的姿势的变化进行区分而检测，基于振动所引起的姿势的变化量来校正光束的出射方向。由此，在包含凹凸或者台阶等的倾斜面中，也能够适当地进行测距。

以下，对本公开的实施方式的概要进行说明。

本公开的例示的实施方式的测距装置具备：主体，具备发光装置以及光检测器；信号处理电路；信号检测器；以及控制电路。所述发光装置能够向仰角不同的多个方向出射光束。所述光检测器对基于所述光束的反射光进行检测。所述信号处理电路基于从所述光检测器输出的信号生成距离数据。所述振动检测器将振动所引起的所述主体的姿势的变化与所述主体所设置的场所中的地面的倾斜所引起的所述主体的姿势的变化进行区分而检测，输出表示所述振动所引起的所述姿势的变化量的振动信号。所述控制电路与振动检测器，基于所述振动信号，校正从所述发光装置出射的所述光束的出射方向。

根据上述构成，所述振动检测器将振动所引起的所述主体的姿势的变化与所述主体所设置的场所中的地面的倾斜所引起的所述主体的姿势的变化进行区分而检测，输出表示所述振动所引起的所述姿势的变化量的振动信号。所述控制电路与振动检测器基于所述振动信号，校正从所述发光装置出射的所述光束的出射方向。根据这样的构成，例如，在包含凹凸或者台阶等的倾斜面中，也能够向适当的方向出射光束并适当地进行测距。

也可以是，所述发光装置具备：光源出射所述光束；以及促动器，使所述光束的出射方向变化。也可以是，所述控制电路通过基于所述振动信号控制所述促动器，来校正所述光束的出射方向。

也可以是，所述振动检测器具备：姿势传感器，输出表示所述主体的姿势的经时变化的姿势信号；以及运算电路，通过从所述姿势信号去除所述地面的倾斜所引起的所述姿势的变化的成分来生成所述振动信号。

也可以是，所述运算电路通过从所述姿势信号提取比预先设定的截止频率高的高频成分来生成所述振动信号。

也可以是，所述运算电路通过进行从所述姿势信号提取比所述截止频率低的低频成分的低通滤波处理以及从所述姿势信号去除所述低频成分的处理来生成所述振动信号。

也可以是，所述截止频率例如包含于0.1Hz至10Hz的范围。

也可以是，在所述振动信号的大小超过预先设定的范围的情况下，所述控制电路暂时地停止所述光束的出射方向的校正。

也可以是，所述测距装置还具备：测位装置，推断所述测距装置的位置；以及存储装置，存储对所述测距装置的位置与所述地面的倾斜角之间的对应关系进行规定的关系数据。也可以是，所述运算电路，参照所述关系数据，根据由所述测位装置推断的所述位置来确定所述地面的倾斜角，基于所述倾斜角，决定所述地面的倾斜所引起的所述主体的姿势的变化量，通过从所述姿势信号减去所述地面的倾斜所引起的所述主体的姿势的变化量，来生成所述振动信号。

也可以是，在由所述测位装置推断的所述位置包含于特定的范围的情况下，所述控制电路暂时地停止所述光束的出射方向的校正。

所述测距装置例如可以搭载于移动体。也可以是，所述振动检测器还具备测量所述移动体的移动速度的速度传感器。也可以是，所述运算电路基于测量到的所述移动速度，决定所述地面的倾斜所引起的所述姿势的变化的成分。

所述测距装置例如可以搭载于由电动马达驱动的移动体。也可以是，所述振动检测器还具备测量所述电动马达的扭矩的扭矩传感器。也可以是，所述运算电路基于测量到的所述扭矩，决定所述地面的倾斜所引起的所述姿势的变化的成分。

也可以是，所述运算电路在固定时间的所述姿势信号的变化量超过阈值并且具有单调增加或者单调减少中的某一个倾向而变化的情况下，作为没有所述振动所引起的所述姿势的变化而进行处理。

也可以是，所述测距装置还具备高度传感器，其对所述主体距所述地面的高度的变动进行检测，输出表示所述高度相对于基准值的变化量的高度变动信号。也可以是，所述控制电路基于所述振动信号以及所述高度变动信号，决定所述光束的出射方向的校正量。

也可以是，所述测距装置还具备图像传感器，其对包含所述光束出射的方向的场景进行拍摄。也可以是，所述控制电路基于由所述图像传感器取得的图像，确定所述场景所含的一个以上的对象物，以向所述一个以上的对象物照射所述光束的方式，决定所述光束的出射方向。

基于本公开的其他实施方式的移动体具备基于本公开的实施方式的测距装置。

本公开的其他实施方式的计算机程序，用于测距装置，所述测距装置具备能够向仰角不同的多个方向出射光束的发光装置以及对基于所述光束的反射光进行检测的光检测器。所述计算机程序使所述测距装置的计算机执行以下处理：基于从所述光检测器输出的信号生成距离数据；将振动所引起的所述测距装置的姿势的变化与所述测距装置所设置的场所中的地面的倾斜所引起的所述主体的姿势的变化进行区分并检测，输出表示所述振动所引起的所述姿势的变化量的振动信号；以及基于所述振动信号，校正从所述发光装置出射的所述光束的出射方向。

以下，更具体地对本公开的实施方式进行说明。以下说明的实施方式均表示概括性或者具体性的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置以及连接方式、步骤以及步骤的顺序是一个例子，并非旨在限定本公开的技术。以下的实施方式中的构成要素中，没有记载于表示最上位概念的独立权利要求中的构成要素作为任意的构成要素而进行说明。各图是示意图，并不一定是严格的图示。进而，各图中，对实质上相同或者类似的构成要素标注相同的附图标记。存在使重复的说明省略或简略化的情况。

(第一实施方式)

图1是表示基于本公开的例示的第一实施方式的测距装置100的大致的构成的框图。本实施方式的测距装置100例如搭载于AGV等移动体而使用。该测距装置100具备主体110、控制电路150、信号处理电路160、振动检测器170、以及存储装置180。主体110具备发光装置120以及光检测器140。振动检测器170具备姿势传感器172以及运算电路174。

发光装置120具备光源122以及促动器124。发光装置120通过促动器124的动作，能够向仰角不同的多个方向出射光束。“仰角”是在假定移动体置于水平的地面的情况下的相对于水平面的角度。在移动体置于倾斜面的情况下，仰角是以包含移动体的移动方向以及左右方向的平面为基准面的角度。将相对于水平面或者基准面上侧的角度称作“正仰角”，将相对于水平面下侧的角度称作“负仰角”或者“俯角”。

光源122例如是激光源，出射激光束。激光束的点形状可以是接近圆形的形状，也可以是线状。光源122也可以包含半导体激光元件以及对从半导体激光元件出射的激光束进行准直的透镜。

从光源122出射的激光束的波长例如可以是包含于近红外线的波段(约700nm至2.5μm)的波长。使用的波长取决于光检测器140所使用的光电转换元件的材料。例如，在将硅(Si)用作光电转换元件的材料的情况下，可以主要使用900nm左右的波长。在将铟镓砷(InGaAs)用作光电转换元件的材料的情况下，例如，可以使用1000nm以上1650nm以下的波长。另外，激光束的波长并不限定于近红外线的波段。在环境光的影响不会成为问题的用途(例如，夜间用等)中，也可以使用包含于可见区域(约400nm至700nm)的波长。根据用途也能够使用紫外线的波段。在本说明书中，将被包含于紫外线、可见光以及红外线的波段的放射全部称作“光”。

促动器124对从光源122出射的激光束附加折射以及/或者反射等光学的作用，使激光束向特定的方向出射。促动器124响应来自控制电路150的控制信号而使激光束的出射方向在规定的范围内变化。促动器124例如可以具备一个以上的电动马达以及与电动马达连接的一个以上的反射镜。通过驱动马达而使反射镜旋转，从而，能够使激光束的出射方向变化。

光检测器140检测通过从发光装置120出射的光束40而产生的反射光50。反射光50是光束40所含的光中由对象物30反射并返回至测距装置100的成分。光检测器140例如具备雪崩光电二极管(APD)等一个以上的光电转换元件。光检测器140也可以是具备多个光电转换元件的传感器，例如图像传感器。图像传感器具备一维的或者二维地排列的多个光电转换元件。各光电转换元件输出与受光量相应的电信号。通过使用图像传感器，能够生成表示距离的二维分布的距离图像数据。在以下的说明中，有时将图像数据简称作“图像”。

图2是表示光源122、促动器124以及光检测器140的构成例的图。该例中的促动器124具备马达125、与马达125连接并旋转的反射镜126、以及半透半反镜127。反射镜126通过马达125以及未图示的其他马达，能够绕两个轴旋转。半透半反镜127配置于从光源122出射的激光束的光路上，使激光束反射而向反射镜126入射。由反射镜126反射的激光束作为光束40照射对象物30。由对象物30反射的光束40作为反射光50返回反射镜126，被反射而朝向半透半反镜127。半透半反镜127使由反射镜126反射的反射光50透过，并向光检测器140入射。促动器124响应从控制电路150输入的控制信号，使反射镜126的角度变化。由此，能够使光束40在规定的范围内变化。

促动器124也可以具有与图2不同的构造。例如，促动器124也可以具备构成为实现与上述相同的功能的检流计镜或者MEMS镜。

发光装置120也可以取代促动器124，具备具有慢光构造的光扫描器件、或者相位阵列等不具备机械式的可动部而能够使激光束的出射方向变化的光学器件。不包含机械式的可动部的光学器件不受惯性的影响，因此，具有能够使产生了振动的情况下的出射方向的校正高速这一优点。

图3是示意地表示发光装置120是具备慢光构造的光扫描器件的情况下的构成例的立体图。图3示出了相互正交的X轴、Y轴以及Z轴。该发光装置120具备光导波路阵列280A、移相器阵列220A、光分路器230、以及集成了它们的基板240。光导波路阵列280A包含沿Y方向排列的多个光导波路元件280。各光导波路元件280具备沿X方向延伸的构造。移相器阵列220A包含沿Y方向排列的多个移相器220。各移相器220具备沿X方向延伸的光导波路。光导波路阵列280A中的多个光导波路元件280与移相器阵列220A中的多个移相器220分别连接。移相器阵列220A与光分路器230连接。

从光源122发出的激光L0，经由光分路器230被输入到多个移相器20。穿过多个移相器220的光在相位逐次沿Y方向移相一定量的状态下，分别输入到多个光导波路元件280中。分别输入到多个光导波路元件280的光一边在光导波路元件280内沿着X方向传播，一边向与平行于XY平面的光出射面280s交叉的方向出射。

各光导波路元件280具备相互对置的一对镜以及位于这些镜之间的液晶层。液晶层例如位于与镜平行的一对电极之间。各镜是多层反射膜，至少光出射面280s侧的镜具有透光性。输入到液晶层的光在液晶层内一边被一对镜反射一边沿着X方向传播。在液晶层内传播的光的一部分通过具有透光性的光出射面280s侧的镜而向外部出射。通过使施加于一对电极的电压变化，液晶层的折射率变化，从光导波路元件280向外部出射的光的方向变化。根据电压的变化，能够使从光导波路阵列280A出射的光束40的方向沿着与X轴平行的方向D1而变化。

各移相器220例如包含：全反射导波路，包含通过热而折射率变化的热光学材料；加热器，与全反射导波路热接触；一对电极，用于对加热器施加驱动电压。输入到全反射导波路的光一边在全反射导波路内全反射一边沿着X方向传播。通过对一对电极施加电压，全反射导波路被加热器加热。其结果，全反射导波路的折射率变化，从全反射导波路的端部输出的光的相位变化。通过使从相邻的两个移相器220输出的光的相位差变化，能够使光束40的出射方向沿着与Y轴平行的方向D2变化。

根据以上的构成，发光装置120能够使光束40的出射方向二维地变化。这样的发光装置120的动作原理以及动作方法等的详细情况例如在美国专利申请公开第2018/0217258号说明书中公开。将该文献的公开内容的整体援引至本说明书。

在以上的各例中，通过使从一个光源出射的光束40的出射方向沿着相互正交的两个方向变化，实现了光束扫描。并不局限于这样的构成，也可以使用多个光源实现相同的功能。例如，也可以使用图4所示的发光装置120。

图4是示意地表示具备沿纵向排列的多个激光源122的发光装置120的例子的图。图4所示的呈放射状延伸的直线示意地表示从各光源122出射的激光束的中心轴。图中，为了简便，无视激光束的发散，仅示出了激光束的中心轴。在该例子中，从沿纵向排列的多个激光源122以分别不同的仰角出射激光束。在图4中，作为一个例子，示出了第k个激光束Lk的仰角θk。该例中的发光装置120具备分别对从多个光源122出射的激光束的反射光进行检测的多个光检测器。这些光源122以及光检测器与马达连接，构成为绕图4中虚线所示的旋转轴旋转。控制电路150能够从多个光源122中选择出射激光束的光源122。控制电路150通过根据测距装置100的振动状态来切换出射激光束的光源122，从而能够根据振动状态校正激光束的出射方向。此外，控制电路150通过根据测距装置100的振动状态使发光装置120自身的姿势变化而使激光束的出射方向的仰角变化，从而也能够根据振动状态校正激光束的出射方向。

图5是示意地表示本实施方式中的将测距装置100搭载于移动体60的状态的图。移动体60例如是AGV等能够自动行驶的车辆。移动体60在路面70上向图中的箭头的方向行驶。在对存在于移动体60的前方的物体(例如，人或者障碍物)进行测距的情况下，主体110搭载于移动体60的前部，光束40朝向移动体60的前方出射。测距装置100可以作为搭载于移动体60的雷达系统的一部分而利用。

再次参照图1，对控制电路150、信号处理电路160以及振动检测器170的构成进行说明。

控制电路150是控制发光装置120以及光检测器140的电路。控制电路150例如可以是中央运算处理装置(CPU)等处理器、或者内置处理器的微控制器等集成电路。控制电路150例如通过处理器执行储存于存储装置180的计算机程序来执行后述的动作。控制电路150控制光源122的发光定时、促动器124的动作以及光检测器140的光检测的定时。控制电路150可以包含驱动光源122的电路、驱动促动器124的电路、以及驱动光检测器140的电路。控制电路150基于从信号处理电路160以及振动检测器170输出的信号，决定光束40的出射方向，以向该方向出射光束40的方式控制促动器124。也可以是，控制电路150例如基于从信号处理电路160输出的距离数据，对人等特定的对象物30进行检测，以向该对象物30的方向出射光束40的方式控制促动器124。此外，控制电路150还基于从振动检测器170输出的振动信号，以减少振动所引起的姿势的变化的影响的方式校正光束40的出射方向。关于该校正动作的详细情况之后进行叙述。

信号处理电路160是基于从光检测器140输出的电信号来生成距离数据的电路。信号处理电路160例如是数字信号处理器(DSP)等包含处理器的电路。信号处理电路160通过处理器执行储存于存储装置180的计算机程序来执行后述的处理。信号处理电路160基于从光检测器140输出的信号，生成并输出表示到被光束40照射的一个以上的对象物30的距离的距离数据。距离数据的生成能够使用直接ToF、间接TOF、或者FMCW等任意的测距技术。例如，在使用直接ToF法的情况下，信号处理电路160测量从光束40出射开始到反射光50被光检测器140检测到为止的时间，根据该时间以及光速，计算到对象物30的距离。

在本公开中，“距离数据”是指从规定的基准点到被光束40照射的一个以上的测量点(也称作反射点)的绝对距离、或者表示测量点间的相对深度的任意的形式的数据。距离数据例如可以是表示距离的二维分布的距离图像数据，也可以是三维点群数据。此外，距离数据并不限定于直接地表示距离或者深度的数据，也可以是为了计算出距离或者深度而使用的数据。

振动检测器170是检测测距装置100的主体110的振动的装置。主体110固定于移动体60。因此，振动检测器170能够检测移动体60的振动状态。本实施方式中的振动检测器170具备姿势传感器172以及运算电路174。

姿势传感器172例如可以是具备加速度传感器或者陀螺仪的惯性传感器。姿势传感器172也可以是内置有3轴加速度传感器以及陀螺仪的惯性测量装置(IMU)。姿势传感器172固定于测距装置100的主体110、或者搭载主体110的移动体60的内部。姿势传感器172测量主体110或者移动体60的姿势相对于基准的姿势的变化量，输出表示该姿势的变化量的经时变化的姿势信号。姿势信号可以是模拟的电信号，也可以是数字的数据。

姿势传感器172并不局限于惯性传感器，例如，也可以包含图像传感器。在该情况下，姿势传感器172基于由图像传感器取得的图像的时间变化生成姿势信号。例如，能够通过根据图像中的多个特征点的位置的时间变化来计算主体110向哪个旋转方向变化何种程度，从而生成姿势信号。另外，在使用图像传感器作为光检测器14的情况下，也可以基于由该图像传感器取得的图像来生成姿势信号。

运算电路174例如是包含一个以上的处理器的电路。运算电路174包含倾斜检测模块176以及振动检测模块178。这些模块可以是硬件模块，也可以是软件模块。运算电路174例如也可以通过处理器执行储存于存储装置180的程序，作为倾斜检测模块176以及振动检测模块178发挥功能。

倾斜检测模块176从由姿势传感器172输出的姿势信号，提取地面的倾斜引起而产生的姿势变化的成分，将表示该成分的信号作为倾斜信号而输出。在本实施方式中，倾斜信号基于姿势信号而生成，但也可以如后述的其他实施方式那样，与姿势信号独立地生成。

振动检测模块178从由姿势传感器172输出的姿势信号提取振动引起而产生的成分，将表示该成分的信号作为振动信号而生成。在本实施方式中，振动检测模块178通过从姿势信号减去倾斜信号而生成振动信号。振动检测模块178将生成的振动信号送出至控制电路150。控制电路150以抵消主体110的振动所引起的光束40的出射方向的变化的方式控制促动器124。由此，校正了光束40的出射方向。

存储装置180是包含一个以上的存储介质的装置。存储介质例如可以是RAM或者ROM等存储器、磁存储介质、或者光学存储介质等任意的存储介质。存储装置180中可以储存有由控制电路150、信号处理电路160以及运算电路174中的由处理器执行的计算机程序以及在处理的过程中产生的各种数据。

本实施方式中的控制电路150、信号处理电路160以及运算电路174是分离的单独的电路，但它们之中的两个或者全部也可以通过统一的一个电路来实现。此外，控制电路150、信号处理电路160以及运算电路174也可以各自是多个电路的集合体。控制电路150、信号处理电路160以及运算电路174的功能的一部分也可以由配置于与测距装置100的主体110或者移动体60分离的场所的外部的计算机来执行。在该情况下，外部的计算机通过无线通信或者有线通信，与测距装置100中的计算机相互地进行数据的收发。如此，测距装置100的构成要素的一部分也可以不搭载于移动体60。

图6是表示振动检测器170的更具体的构成例的图。该例中的振动检测器170具备陀螺仪传感器172A作为姿势传感器172。运算电路174具备低通滤波器(LPF)176A作为倾斜检测模块176，具备减法器178A作为振动检测模块178。陀螺仪传感器172A具备陀螺仪以及对从陀螺仪输出的信号进行处理的电路。陀螺仪传感器172A基于表示从陀螺仪输出的旋转角速度的信号，生成表示主体110的姿势的变化量的姿势信号。低通滤波器176A从姿势信号提取低频成分，将该成分作为倾斜信号而输出。减法器178A通过从姿势信号减去倾斜信号而生成去除了低频成分的振动信号。

以下，对振动检测器170具备图6所示的构成的情况下的测距装置100的动作进行说明。

图7是表示测距装置100的动作的一个例子的流程图。测距装置100通过在移动体60的行驶中例如以规定的周期重复图7所示的步骤S301至S310的动作来生成测距数据。以下，对各步骤的动作进行说明。

(步骤S301)

控制电路150决定光束的出射方向，将表示出射方向的控制信号送出至促动器124。控制信号规定光束的出射角。控制信号例如可以表示以移动体60的正面方向为基准的仰角以及方位角，也可以表示这些角度所对应的控制参数。促动器124按照控制信号，例如，设定反射镜的旋转角等决定出射方向的参数。也可以是，控制电路150以使用光束对测距对象的场景进行扫描的方式，每次测量时使光束的出射方向变化。

(步骤S302)

陀螺仪传感器172A生成表示主体110的姿势的变化量的姿势信号。由陀螺仪得到的测定值是旋转角速度的值，因此，陀螺仪传感器172A进行积分计算而计算出姿势角度值。在本实施方式中，陀螺仪传感器172A在俯仰角、横滚角以及偏转角的三个姿势角中，计算出俯仰角。由此，能够检测朝向移动体60的行进方向而绕左右方向的轴的姿势的变化。陀螺仪传感器172A将该俯仰角作为姿势信号而输出。另外，陀螺仪传感器172A也可以在俯仰角之外、或者取代俯仰角而计算横滚角或者偏转角。横滚角表示移动体60的绕行进方向的轴的姿势的变化量。通过将横滚角用作姿势信号，能够检测左右的车轮中的一方开上石头等障碍物的情况那样的，在左右的车轮之间产生高低差的状态。此外，偏转角表示朝向移动体60的行进方向而绕上下方向的轴的姿势的变化量。在检测这样的姿势的变化的情况下，也可以计算出偏转角。如此，姿势信号也可以是表示俯仰角、横滚角以及偏转角中的至少一个的信号。姿势信号被送至低通滤波器176A以及减法器178A。

(步骤S303)

低通滤波器176A从至此生成的姿势信号的时间序列数据提取比预先设定的截止频率低的频率的成分即低频成分，作为倾斜信号输出。截止频率根据移动体60的行驶环境或者用途而设定为适当的值。截止频率例如可以设定为包含于0.1Hz至10Hz的范围的值。通过将截止频率设定为上述的范围，如后述，能够从姿势信号有效地去除路面的倾斜所引起的姿势变化的成分。

(步骤S304)

减法器178A通过从姿势信号减去倾斜信号来生成振动信号，并向控制电路150输出。

通过从步骤S302至步骤S304的处理而能够根据姿势信号生成振动信号的理由如下。在AGV等移动体60在室内以及室外沿着路面行驶的情况下，在路面从水平的状态迁移为坡道时以及从坡道迁移为水平的状态时，伴随着该迁移的姿势变化大多是时间上缓慢的(即包含较多的低频成分)变化。这是因为，在路面中，基于减少在坡道与水平的部分之间的边界行驶时的冲击的目的，一般来说以使该边界平滑的方式形成路面。因而，通过进行从姿势信号提取低频信号的低通滤波处理，可以获得较多地包含与路面的倾斜角的变化相伴随的姿势变化的成分的倾斜信号。通过从姿势信号减去该倾斜信号，可以获得较多地包含与振动的姿势变化相伴随的成分的振动信号。

(步骤S305)

控制电路150基于振动信号，校正步骤S301中决定的对光束的出射方向进行规定的控制信号。另外，在此时间点不需要光束处于出射状态。控制电路150在出射了光束的情况下，以向设想的方向出射光束的方式，校正对促动器124所含的反射镜的旋转角或者液晶的折射率等进行规定的控制信号。控制电路150在校正了控制信号的情况下，向促动器124送出校正后的控制信号。促动器124按照校正后的控制信号，例如，进行驱动马达而将反射镜的角度设定为希望的角度等调整。

这里，参照图8A至图8C，对光束的出射方向的校正的具体例进行说明。

图8A示出了移动体60在水平的路面70行驶的状态的例子。图8B示出了移动体60开上了水平的路面70上的凸部72的状态的例子。图8C示出了移动体60开上了倾斜的路面70上的凸部72的状态的例子。这里，为了简便，对步骤S301中决定的光束40的出射方向与移动体60的正面方向一致，即，以正面方向为基准的出射角为0度的情况的例子进行说明。

如图8A所示，在移动体60在没有凹凸的水平的路面70行驶的情况下，振动信号的大小为0，光束40不被校正出射方向而向水平出射。由此，测距装置100对移动体60的前方的对象物32进行测距。

如图8B所示，在行驶于水平的路面70的移动体60开上了路面70的凸部72而产生了振动的情况下，关于俯仰角，检测角度θ的姿势变化作为振动信号。控制电路150以抵消该角度θ的姿势变化的方式，校正光束40的出射方向。

如图8C所示，在行驶于倾斜了倾斜角的路面70的移动体60开上了路面70的凸部72而产生了振动的情况下，移动体60的姿势的变化量是相对于水平面的角度/>该角度中，/>可以作为倾斜信号的角度值而得到，因此，振动信号所表示的角度值为θ。控制电路150以抵消该角度θ的姿势变化的方式，校正光束40的出射方向。

(步骤S306)

控制电路150向光源122送出发光触发信号。光源122基于发光触发信号进行发光。例如，在通过ToF法进行测距的情况下，光源122例如出射具有1ns至100ns的范围内的时间宽度的脉冲光。

(步骤S307)

光检测器140检测来自对象物的反射光，输出表示检测结果的检测信号。

(步骤S308)

信号处理电路160基于检测信号计算测距值。例如，在通过ToF法测量距离的情况下，根据发光脉冲的定时与检测到的反射光脉冲的定时之间的时间差求出测距值。

(步骤S309)

信号处理电路160输出测距值。输出目标例如可以是存储装置180、或者数值显示器或显示器等显示装置。或者，也可以向基于测距值控制移动体60的动作的控制装置或者计算机输出测距值。

(步骤S310)

控制电路150判定是否应该结束测距。例如，在移动体60到达规定的目的地或由于某种错误而使移动体60停止的情况下，判定为应该结束测距判定，结束动作。在继续测距的情况下，返回步骤S301，重复步骤S301至步骤S310的动作直到判定为应该结束测距。

通过以上的动作，无论路面的倾斜状态以及凹凸的有无，移动体60都能够高精度去除振动的影响，并精密地对路面的前方的对象物照射光束而准确地进行测距。

图9是表示本实施方式中的移动体60在水平的路面、具有凸部的上坡以及水平的路面依次行驶的情况下的光束40的出射方向的例子的图。在本实施方式中，与图21A以及图21B所示的例子不同，基于从姿势信号去除了倾斜成分的振动信号来校正光束40的出射方向。因此，无论在倾斜面以及具有凹凸路面的哪一个中，都能够使光束40向希望的方向出射。

上述的构成以及动作是一个例子，本实施方式可以考虑各种变形例。以下，对本实施方式的几个变形例进行说明。

在图7所示的例子中，每次出射光束40时决定基于振动信号的出射角的校正量，但并不一定需要每次都决定校正量。在进行光束扫描的情况下，光束40例如可以在1秒期间出射1000次以上。该情况下，光束的出射的频率例如是1000Hz以上。与此相对，路面的凹凸或者台阶等所引起的振动的频率一般来说低于1000Hz。因而，也可以是，用于抵消振动所引起的光束40的出射角的变化的校正量的计算不需要以那么高的频率进行，也可以以一次的校正量的计算进行多次的光束的出射的比例进行。该情况下，一旦决定的校正量在多次出射中使用，直到决定下一个校正量。

图10是表示振动检测器170的变形例的图。图10所示的例子中的运算电路174具备高通滤波器(HPF)178B作为振动检测模块178。与图1以及图6所示的例不同，不具备倾斜检测模块176。从陀螺仪传感器172A输出的姿势信号被送出至高通滤波器178B。高通滤波器178B从姿势信号提取频率比预先设定的截止频率高的成分即高频成分，将该成分信号作为振动信号而输出。截止频率例如可以在0.1Hz至10Hz的范围内设定。即使是图10所示的构成，也能够生成与图6的构成相同的振动信号。这是因为，只要截止频率与衰减倾度(即，滤波器的衰减特性的斜率)在低通滤波器与高通滤波器中相同，从姿势信号减去经过低通滤波器而得到的信号后的信号就与经过滤器高通滤波器而得到的信号等价。此外，在具有凹凸的路面行驶时移动体振动，伴随着该振动的姿势变化大多是时间上细微的(即，包含较多的高频成分)。由此，将使姿势信号经过高通滤波器而得到的信号用作振动信号是合理的。

控制电路150也可以在取得振动信号之后且向促动器124送出控制信号之前，根据移动体60的状态调整控制信号。例如，也可以是，控制电路150在振动信号的大小超过预先设定的范围的情况下，暂时地停止光束的出射方向的校正。此外，也可以是，控制电路150在基于振动信号而决定的光束的校正后的出射角超过预先设定的范围的情况下，暂时地停止光束的出射方向的校正。以下，对这样的动作的例子进行说明。

图11是表示调整控制信号的动作的例子的流程图。图11所示的动作例如可以取代图7所示的步骤S305而执行。以下，对各步骤的动作进行说明。

(步骤S801)

控制电路150使用与步骤S305相同的方法来决定光束的出射角的校正量。

(步骤S802)

控制电路150判定校正后的出射角是否在规定的范围内。例如，判定向促动器124送出的控制信号所示的校正后的出射角是否在通过促动器124能够控制的光束的出射角的范围内。

(步骤S803)

若校正后的出射角在规定的范围内，控制电路150将表示该出射角的控制信号原样地向促动器124输出。

(步骤S804)

在校正后的出射角在规定值的范围外的情况下，控制电路150向促动器124输出表示不超过该范围的最大值的控制信号。

在图11所示的例子中，在以抵消移动体60的振动所引起的姿势变化的影响的方式决定的校正后的出射角超过预先设定的光束的出射角的范围的情况下，在该范围的极限处停止校正。通过这样的动作，在移动体60产生了没有预期的大的振动的情况下，能够抑制对于促动器124的驱动机构(例如，马达)施加过度的负荷，并防止促动器124的破损或者劣化。另外，也可以是取代基于校正后的出射角，而基于振动信号自身来进行相同的判定。例如，在振动信号的大小超过规定的范围的情况下，也可以暂时地停止校正。

图1所示的倾斜检测模块176通过从姿势信号提取低频成分来生成倾斜信号。但是，能够不依靠这样的方法而生成倾斜信号。例如，也可以基于由测位装置推断的位置以及对预先准备的位置与倾斜角之间的对应关系进行规定的数据来生成倾斜信号。

图12是表示这样的测距装置100的构成例的框图。该例中的测距装置100除图1所示的构成要素之外，还具备测位装置190。此外，在存储装置180中，预先记录有将位置与该位置处的地面的倾斜角等信息相关联的关系数据。关系数据例如可以是移动体60可以行驶的范围内的路面的地图数据。这样的地图数据可以是将坐标与路面的斜率相关联而记录的数据。测位装置190例如包含接收来自GPS等GNSS卫星的信号的GNSS接收机，能够取得测距装置100的当前的位置信息。该例中的运算电路174中的倾斜检测模块176能够参照记录于存储装置180的关系数据，根据由测位装置190推断的当前位置来决定地面的倾斜角，基于该倾斜角，决定地面的倾斜所引起的主体110的姿势的变化量。倾斜检测模块176根据需要，考虑移动体60的行驶方向而决定当前位置处的倾斜角。这是因为，即使是相同的坡道，在开上坡道的情况与开下坡道的情况下，从移动体60观察的倾斜角也不同。振动检测模块178通过从姿势信号减去地面的倾斜所引起的主体的姿势的变化量来生成振动信号。

存储上述的关系数据的存储装置180也可以并不一定搭载于移动体60。例如，也可以是，设置于与移动体60分离的场所的服务器等计算机存储地图信息。在该情况下，测距装置100能够通过与该服务器等计算机无线地通信信息，来取得倾斜角的信息。

在图12所示的构成中，测位装置190并不限定于利用GNSS，例如，也可以基于信号处理电路160生成的距离数据来进行自身位置推断。此外，能够通过分析由没有图示的相机或者图像传感器取得的图像来推断当前位置处的路面的倾斜角。

也可以是，在由测位装置190推断的当前的位置包含于特定的范围的情况下，控制电路150暂时地停止光束的出射方向的校正。在这种情况下，控制电路150判定推断的当前的位置是否属于预先设定的特定的场所，仅在当前位置包含于该范围的情况下，进行前述的出射方向的校正。

可以设定预想移动体60会产生较大的振动的场所作为特定的范围。例如，建筑物的房间与走廊的边界、室内与室外的边界、以及特别是没有铺装的路面等可以包含于特定的范围。通过将这样的场所设为特定的场所，即使在移动体60产生了没有预期的较大的振动的情况下，也能够抑制对促动器124的驱动机构(例如，马达)施加过度的负荷，并防止促动器124的破损或者劣化。

特定的场所也可以是特别地考虑平坦性而构建的室内路面(例如，仓库的内部)。在这样的场所中，即使不进行对振动所引起的姿势变化的影响进行补偿的校正，也能够以足够的精度向对象物照射光束。通过在特定的场所暂时地停止校正动作，能够减少移动体60的能量消费量，加长移动体60的动作时间。

图13是表示振动检测器170的其他例的图。该例中的振动检测器170还具备测量移动体60的移动速度的速度传感器175。运算电路174中的倾斜检测模块176基于测量到的移动速度，决定地面的倾斜所引起的姿势的变化的成分。如此，也可以根据移动体60的行驶速度来生成倾斜信号。速度传感器175例如也可以具备安装于移动体60所具备的行驶用的马达或者转向盘的编码器。编码器测量马达或者转向盘的旋转速度。速度传感器175能够根据旋转速度来测量移动体60的速度。倾斜检测模块176将由速度传感器175测量到的移动体60的速度转换为倾斜角，作为倾斜信号向振动检测模块178送出。在移动体60通过以一定的扭矩被驱动的马达而行驶的情况下，在向上的坡道中速度变慢，在向下的坡道中速度变快，在水平的路面中速度成为它们的中间值。通过利用该性质而将行驶速度与倾斜角对应，能够根据行驶速度生成倾斜信号。

图14是表示振动检测器170的另外的其他例的图。该例中的振动检测器170具备扭矩传感器177。扭矩传感器177测量对移动体60进行驱动的电动马达的扭矩。运算电路174中的倾斜检测模块176基于测量到的扭矩，决定地面的倾斜所引起的姿势的变化的成分。如此，也可以根据移动体60的行驶时的扭矩来生成倾斜信号。扭矩传感器177例如包含安装于行驶用的马达的电流传感器。倾斜检测模块176将测量到的扭矩转换为倾斜角，作为倾斜信号向振动检测模块178送出。在移动体60被马达控制为以一定的速度行驶的情况下，在向上的坡道中扭矩变大，在向下的坡道中扭矩变小，在水平的路面中扭矩成为它们的中间值。通过利用该性质将扭矩与倾斜角对应，能够根据扭矩生成倾斜信号。

图15是表示根据姿势信号生成振动信号的方法的其他例的流程图。在该例子中，取代图7所示的步骤S303以及S304，执行步骤S901至S904的动作。

(步骤S901)

运算电路174从存储装置180取得经过了固定时间的姿势信号的变化的曲线。固定时间例如可以是0.5秒至2秒的范围内的时间。

(步骤S902)

振动检测模块178判定姿势的变化量是否超过阈值并且单调地变化(即单调增加或者单调减少)。这里，振动检测模块178无视姿势的变化量的细微的变化，判定一定期间的姿势的变化量作为整体是否具有单调增加或者单调减少中的某一个倾向而变化。阈值例如可以是在移动体60可以行驶的区域中存在的坡道的倾斜角的1/2以上的值。

(步骤S903)

在步骤S902的判定结果为是的情况下，振动检测模块178设为倾斜信号与姿势信号相等，振动信号的大小为0，输出大小为0的振动信号。

(步骤S904)

在步骤S902的判定结果为否的情况下，振动检测模块178设为倾斜信号的大小为0，振动信号与姿势信号相等，将姿势信号原样地作为振动信号而输出。

如此，在图15所示的例子中，运算电路174在固定时间的姿势信号的变化量超过阈值并且具有单调增加或者单调减少中的某一个倾向而变化的情况下，作为没有振动所引起的姿势的变化而进行处理。反之，在固定时间的姿势信号的变化量没有超过阈值的情况以及该姿势的变化量的变化的倾向既不是单调增加也不是单调减少的情况下，运算电路174设为没有倾斜所引起的姿势的变化，将姿势信号本身作为振动信号而输出。

使用这样的方法能够提取振动成分的理由如下。在AGV等移动体在室内以及室外行驶于路面的情况下，倾斜信号的变化主要在路面从水平迁移为坡道的情形、以及从坡道迁移为水平的情形中产生。这是因为，一般来说，连续的路面构建为将水平的路面与坡道的路面相连的形态。

在这样的迁移的场景中，姿势信号的变化量较大，到移动体从水平的路面完全进入坡道为止、或者从坡道完全进入水平的路面为止，姿势信号具有单调地变化的倾向。另一方面，在振动所引起的姿势变化中，姿势信号的变化量相对较小，变化的极性在相对较短的时间内切换。因而，能够将固定时间的变化量的大小与是否单调变化这两个条件用作振动成分的提取条件。

(第二实施方式)

图16是表示基于第二实施方式的测距装置100的大致的构成的框图。与图1所示的构成不同的点在于测距装置100具备高度传感器195这一点。高度传感器195检测主体110相对于地面的高度的变动，输出表示该高度相对于基准值的变化量的高度变动信号。控制电路150基于该高度变动信号以及从运算电路174输出的振动信号，决定光束的出射方向的校正量。

图17是表示本实施方式的动作的流程图。本实施方式中，取代图7所示的动作中的步骤S305，执行步骤S401以及S402。其他步骤与图7所示的动作相同。以下，对与图7所示的动作不同的点进行说明。

(步骤S401)

高度传感器195检测路面的凹凸所引起的高度变动，将表示该变动量的信号作为高度变动信号而输出。高度传感器195例如包含加速度传感器以及对从加速度传感器输出的信号进行处理的电路。在姿势传感器172包含加速度传感器的情况下，也可以使用该加速度传感器作为代替。从加速度传感器获得的原始的测定值是加速度，因此，高度传感器195进行积分计算而计算出与路面垂直的方向的变动量。

图18A至图18C是用于说明本实施方式中的动作的图。如图18A所示，设移动体60在水平的没有凹凸的路面行驶的状态下的从路面到光束的出射点的高度为h。如图18B所示，在移动体60开上路面的凸部的情况下，从路面到光束的出射点的高度被测量为h+Δh，检测出角度θ的姿势变化作为振动信号。

(步骤S402)

控制电路150基于振动信号以及高度变动信号来校正光束的出射方向。这里，在如果与第一实施方式同样地仅基于振动信号而对光束的出射方向进行了校正的情况下，出射角向俯仰角方向校正θ。然而，光束的出射点的高度变高了Δh，因此，在如果对象物32的高度为比h稍高的程度的情况下，光束从对象物32向上偏移，存在无法进行对象物32的测距的可能性。

因此，本实施方式中的控制电路150将光束的出射角向俯仰角方向进一步校正ψ。这里，ψ＝tan^－1(Δh/d)，d是到对象物32的预测距离。预测距离例如根据在紧接着之前对相同的对象物32进行测量时获得的距离而求出。或者，预测距离也可以是在无法测量移动体60到对象物32的距离的情况下进行某种新的动作(例如，回避动作等)时的最短的距离。

通过使用上述的方法来校正光束的出射方向，能够取得位于与图18A所示的情况相同的高度的位置的对象物32的距离数据。

如图18C所示，在移动体60开上倾斜的路面的凸部的情况下，也能够与第一实施方式同样地从姿势信号提取振动信号。在这种情况下，出射角向俯仰角方向校正θ+ψ，因此，能够取得位于与图18A所示的情况相同的高度的位置的对象物32的距离数据。

如此，无论是水平的路面还是斜面，都能够进一步精密地校正振动所引起的姿势变化，并对对象物进行测距。

(第三实施方式)

图19是表示基于第三实施方式测距装置100的大致的构成的框图。与图1所示的构成不同的点在于还具备对包含被摄体的场景进行拍摄的相机130，基于取得的图像来决定光束40的出射方向这一点。以下，对与实施方式一不同的点进行说明。

相机130具备图像传感器132。图像传感器132对包含光束40出射的方向的场景进行拍摄。图像传感器132响应来自控制电路150的指令，对测距对象的场景进行拍摄。图像传感器132以规定的帧率重复拍摄，生成动态图像的数据。

本实施方式中的控制电路150基于由图像传感器132取得的图像，识别拍摄到的场景所含的一个以上的对象物(例如，其他移动体、人、障碍物等)。接着，基于图像中对象物存在的位置，以该对象物被照射的方式决定光束40的出射方向。控制电路150向促动器124送出表示决定的出射方向的控制信号。与第一实施方式同样地，控制电路150基于从振动检测模块178输出的振动信号，校正光束40的出射方向。

通过这样的构成，无论路面的倾斜状态以及凹凸的有无，移动体都能够高精度地去除振动的影响，并精密地向对象物照射光束。进而，能够一边追踪对象物一边准确地进行测距。

另外，上述的各实施方式中，光束向移动体的前方出射，但出射方向并不限定于前方。也可以根据测距的必要性而向移动体的侧方或者后方出射光束。此外，也可以将上述的各实施方式所说明的技术组合来构成其他实施方式。移动体并不限定于AGV，也可以是可搭载测距装置的任意的移动体。

(实施例)

以下，对为了表示能够从姿势信号提取倾斜信号而实施的预备实验的结果进行说明。

在该实验中，室外沥青路面上，步行地推着搭载有陀螺仪传感器的台车而使其行驶。行驶时间为24秒。行驶的路面按水平(长度200cm)→向上坡道(长度340cm)→水平(长度200cm)的顺序构成。但是，路面的倾斜角取决于位置而存在一些变动。向上坡道的倾斜角实测约为3°。

图20A是表示由陀螺仪传感器测定的、行驶中的俯仰方向的旋转角速度的时间变化的图表。在台车的姿势变化的时刻，旋转角速度的振幅变大。

图20B是表示通过对旋转角速度的变化进行积分而计算出的俯仰角的时间变化的图表。在该实施例中，该信号相当于姿势信号。如图20B所示，可知在水平部与坡道中检测到不同的倾斜角。但是，该姿势信号还包含有在路面的凹凸上行驶导致的细微的变动成分。

接着，为了分析该姿势信号，时间上区分为九个区间。一个区间为2.5秒，从时刻0秒依次以Sec.1(区间1)、Sec.2(区间2)、···的顺序标记各区间。区间1至区间9中，姿势信号特别地大幅度地变化的区间是区间3、4以及7。认为区间4中从水平向向上坡道的迁移导致的姿势变化占主要成分，区间7中从向上坡道向水平的迁移导致的姿势变化占主要成分。认为区间3是向上坡道的跟前存在少量的成为向下坡道的位置，姿势发生了变化。此外，在区间3、4以及7中，可知姿势信号以比较大的变动幅度而单调增加或者单调减少。

图20C是表示各区间的频谱的图表。可知区间3、4以及7的频谱与其他区间的频谱相比1Hz以下的振幅更大。根据其结果，将用于提取倾斜信号的低通滤波器的截止频率设定为1Hz。

图20D是表示使姿势信号经过低通滤波器而求出倾斜信号的结果的图表。图20E是表示从姿势信号减去倾斜信号而求出振动信号的结果的图表。根据这些结果，可知可以分离地得到路面的倾斜变化导致的较大的变化成分与沥青的路面的凹凸导致的细微的变化成分。

根据该实施例，确认了将截止频率设定为接近1Hz的值的有效性。因而，截止频率设定为接近1Hz的值，例如，0.1Hz至10Hz的范围内的值是有效的。

工业上的可利用性

本公开中的测距装置能例如能够利用于搭载于AGV(无人搬运车)、或者汽车等车辆的LiDAR系统等用途。

附图标记的说明

30、32对象物

40光束

50反射光

60移动体

70路面

72凸部

100测距装置

110传感器主体

120发光装置

122光源

124促动器

125马达

126旋转式反射镜

127半透半反镜

130相机

132图像传感器

140光检测器

150控制电路

160处理电路

170振动检测器

172姿势传感器

174运算电路

175速度传感器

176倾斜检测模块

177扭矩传感器

178振动检测模块

180存储装置

190测位装置

195高度传感器

Claims (16)

1.一种测距装置，其中，具备：

主体，具备能够向仰角不同的多个方向出射光束的发光装置以及对基于所述光束的反射光进行检测的光检测器；

信号处理电路，基于从所述光检测器输出的信号生成距离数据；

振动检测器，将振动所引起的所述主体的姿势的变化与所述主体所设置的场所中的地面的倾斜所引起的所述主体的姿势的变化进行区分并检测，输出表示所述振动所引起的所述姿势的变化量的振动信号；以及

控制电路，基于所述振动信号校正从所述发光装置出射的所述光束的出射方向。

2.根据权利要求1所述的测距装置，其中，

所述发光装置具备：

光源，出射所述光束；以及

促动器，使所述光束的出射方向变化；

所述控制电路通过基于所述振动信号控制所述促动器，来校正所述光束的出射方向。

3.根据权利要求1或者2所述的测距装置，其中，

所述振动检测器具备：

姿势传感器，输出表示所述主体的姿势的经时变化的姿势信号；以及

运算电路，通过从所述姿势信号去除所述地面的倾斜所引起的所述姿势的变化的成分来生成所述振动信号。

4.根据权利要求3所述的测距装置，其中，

所述运算电路通过从所述姿势信号提取比预先设定的截止频率高的高频成分来生成所述振动信号。

5.根据权利要求4所述的测距装置，其中，

所述运算电路通过进行从所述姿势信号提取比所述截止频率低的低频成分的低通滤波处理以及从所述姿势信号去除所述低频成分的处理来生成所述振动信号。

6.根据权利要求3或者4所述的测距装置，其中，

所述截止频率包含于0.1Hz至10Hz的范围。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的测距装置，其中，

在所述振动信号的大小超过预先设定的范围的情况下，所述控制电路暂时地停止所述光束的出射方向的校正。

8.根据权利要求3所述的测距装置，其中，还具备：

测位装置，推断所述测距装置的位置；以及

存储装置，存储对所述测距装置的位置与所述地面的倾斜角的对应关系进行规定的关系数据，

所述运算电路，

参照所述关系数据，根据由所述测位装置推断的所述位置确定所述地面的倾斜角，

基于所述倾斜角，决定所述地面的倾斜所引起的所述主体的姿势的变化量，

通过从所述姿势信号减去所述地面的倾斜所引起的所述主体的姿势的变化量，生成所述振动信号。

9.根据权利要求8所述的测距装置，其中，

在由所述测位装置推断的所述位置包含于特定的范围的情况下，所述控制电路暂时地停止所述光束的出射方向的校正。

10.根据权利要求3所述的测距装置，其中，

所述测距装置搭载于移动体，

所述振动检测器还具备测量所述移动体的移动速度的速度传感器，

所述运算电路基于测量到的所述移动速度，决定所述地面的倾斜所引起的所述姿势的变化的成分。

11.根据权利要求3所述的测距装置，其中，

所述测距装置搭载于由电动马达驱动的移动体，

所述振动检测器还具备测量所述电动马达的扭矩的扭矩传感器，

所述运算电路基于测量到的所述扭矩，决定所述地面的倾斜所引起的所述姿势的变化的成分。

12.根据权利要求3至6、8至11中任一项所述的测距装置，其中，

所述测距装置搭载于移动体，

所述运算电路在固定时间的所述姿势信号的变化量超过阈值并且具有单调增加或者单调减少中的某一个倾向而变化的情况下，作为没有所述振动所引起的所述姿势的变化而进行处理。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的测距装置，其中，

还具备高度传感器，其对所述主体相对于所述地面的高度的变动进行检测，输出表示所述高度相对于基准值的变化量的高度变动信号，

所述控制电路基于所述振动信号以及所述高度变动信号，决定所述光束的出射方向的校正量。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的测距装置，其中，

还具备图像传感器，其对包含所述光束出射的方向的场景进行拍摄，

所述控制电路基于由所述图像传感器取得的图像，确定所述场景所含的一个以上的对象物，以向所述一个以上的对象物照射所述光束的方式，决定所述光束的出射方向。

15.一种移动体，其中，

具备权利要求1至14中任一项所述的测距装置。

16.一种计算机程序，用于测距装置，所述测距装置具备能够向仰角不同的多个方向出射光束的发光装置以及对基于所述光束的反射光进行检测的光检测器，其中，

所述计算机程序使所述测距装置的计算机执行以下处理：

基于从所述光检测器输出的信号生成距离数据；

将振动所引起的所述测距装置的姿势的变化与所述测距装置所设置的场所中的地面的倾斜所引起的所述主体的姿势的变化进行区分并检测，输出表示所述振动所引起的所述姿势的变化量的振动信号；以及

基于所述振动信号，校正从所述发光装置出射的所述光束的出射方向。