JP2572641B2 - 光ビーム反射体およびその投受光装置ならびに移動体位置検出方式および移動体走行制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、指向性の高い光ビームの入射光に対して同
方向に反射する反射体で、論理情報を有する光ビーム反
射体に関するものである。

本発明は、前記光ビーム反射体に光ビームを当て、そ
の反射光を受光し、光ビーム反射体の情報を読むことが
できる投受光装置に関するものである。

本発明は、走行路を走る移動体、たとえば路上を走る
走行車に前記投受光装置を載置し、この投受光装置が走
行路に設置された前記光ビーム反射体の情報を読み取る
ことによって、移動体の走行位置を検出することができ
る移動体位置検出方式に関するものである。

本発明は、走行路（たとえば、一般道路、高速道路、
工場内、ゴルフ場など）に情報を有する前記光ビーム反
射体を設置し、この情報にしたがって移動体（たとえ
ば、有人車、無人車、ロボットなど）に載置した前記投
受光装置が移動体の走行状態を制御できる移動体走行制
御方式に関するものである。

移動体の位置検出には、走行路、距離あるいは包囲の
情報を正確に知る必要がある。そして、これらの情報を
得るためには、走行路に設置されたコーナキューブのよ
うな反射体と移動体上から投光される光ビームを受光す
る投受光装置との組合せによる方法が提案されてきた。

〔従来技術〕

第５図は、従来技術説明図である。以下、第５図にし
たがって、従来技術を説明する。

15は移動体、31ないし33は光ビーム、34は左光ビーム
反射体、35は右光ビーム反射体である。移動体15は、第
５図に図示されているようにXY座標軸のＸ方向とθのな
す方向に進行している。また、移動体15は、図示されて
いない投受光装置を載置しており、これは左右方向31、
32および進行方向に対してαの角度33に光ビームを投受
光でき、さらに、移動体15に対して垂直方向にスキャン
ニングできるものである。左右の光ビーム反射体34、35
は、前記投受光装置の光ビームを入射角に対して同方向
に反射する光ビーム反射体であり、走行路に対して常に
直角に相対している。この光ビーム反射体は、普通、コ
ーナキューブが用いられている。

今、第５図に図示されているように、Ｘ軸に対してθ
だけ曲って走行した場合について説明する。

先ず、移動体15から光ビーム33が進行方向に向かって
αの角度で投光されると、同時に光ビーム33は、光ビー
ム反射体34により反射されて図示されていない受光装置
に受光される。

この位置から移動体15が図中でL1だけ走行した時、左
の光ビーム31は、光ビーム反射体34によって反射され、
同時に受光装置に受光される。また、右の光ビーム32
は、さらにL2だけ走行した後に、光ビーム反射体35によ
って反射され、同時に受光装置に受光される。

そして、上記距離L1およびL2は、移動体15の車輪の回
転を検出する公知のロータリエンコーダあるいは車速計
と、左右の光ビームの投光時間差等によって測定するこ
とができ、光ビーム33の角度αおよび光ビーム反射体3
4、35の距離Ｃは一定で、既知の値である。

したがって、この既知の値と移動体の移動距離L1、L2
とがわかれば、移動体15のＸ、Ｙ座標軸での位置（Ｘ、
Ｙ）と進行方位θとが移動体のコンピュータによって計
算できる。

なお、上記計算の詳細は、特開昭61−217787号公報お
よび「第10回ビークル・オートメーション・シンポジウ
ム」昭和62年１月27、28日、日本自動制御協会「レーザ
とコーナキューブを用いた専用道路における移動体の位
置・方位補正方法」大阪府立大学工学部津村俊弘 外４
名著 に記載されている。

上記計算によって、自立航法等による移動体の累積位
置誤差を補正することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来のものは、指向性の高い光ビームを
走行路に設置された反射装置により反射させ、この反射
された光ビームの受光タイミングを計測することにより
移動体の位置と方位とを知る方式である。そのため何等
かの異物による反射、あるいは影にかくれるなどの原因
がある場合には、反射された光ビームを正確に受光する
ことができない。

このような場合には、移動体の正確な位置検出ができ
ないという問題があった。

さらに、従来の技術では、移動体の走行状態を制御す
ることができないという問題があった。

以上のような問題を解決するために、 本発明は、入射した光ビームを反射する場合に特定の
情報として反射することによって、移動体に走行路上の
多くの情報を与えることができる光ビーム反射体を提供
することを目的とする。

本発明は、移動体から光ビームを投光して特定の情報
を構成した反射体に当て、その反射光を受光することが
できる投受光装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記特定の情報を有する光ビーム反射体と
上記投受光装置とによって移動体の位置を検出すること
ができる移動体位置検出方式を提供することを目的とす
る。

本発明は、上記光ビーム反射体と上記投受光装置とに
よって移動体の走行状態を制御することができる移動体
走行制御方式を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、光と偏光板と
の性質に着目して光ビーム反射体に特定のデジタル情報
をもたせたものである。すなわち、本発明の光ビーム反
射体は、入射光に対して同方向に反射する反射体と、当
該反射体の反射光を偏光する偏光板とから構成され、前
記偏光板の偏光方向を変えることによりデジタル情報を
もたせることを特徴とする。

本発明の投受光装置は、円偏光またはランダム偏光を
発生させる光ビーム投光装置と、当該光ビーム投光装置
から投光された光ビームを請求項１記載の光ビーム反射
体によって反射させ、当該反射された光ビーム一方向の
偏光板を通して受光できる第１の受光装置と、上記光ビ
ームを他方向の偏光板を通して受光できる第２の受光装
置とを有し、上記第１および第２の受光装置における受
光出力の値がデジタル情報として区別することを特徴と
する。

本発明の移動体位置検出方式は、走行路に少なくとも
一つ設置された請求項１記載の光ビーム反射体と、移動
体に設置された請求項２記載の投受光装置とによって移
動体の位置を検出するもので、上記走行路に設けられた
光ビーム反射体における偏光板の方向を変えてデジタル
情報として、走行路の位置を表し、上記移動体に搭載し
た第１および第２の受光装置からの出力によって、上記
デジタル情報を検出して移動体の位置を検出することを
特徴とする。

本発明の移動体走行制御方式は、走行路に少なくとも
一つ設置された請求項１記載の光ビーム反射体と、移動
体に設置された請求項２記載の投受光装置とによって移
動体の走行を制御するもので、上記走行路に設けられた
光ビーム反射体における偏光板の方向を変えて、移動体
の走行を制御するためのデジタル情報とし、上記移動体
に搭載した第１および第２の受光装置からの出力によっ
て、上記デジタル情報を検出し、当該デジタル情報にし
たがって移動体の走行を制御することを特徴とする。

〔作 用〕

光ビーム反射体は、反射体と偏光板とから構成され、
前記反射体の光入射側に偏光板が取り付けられている。
そして、上記反射体は、入射光に対して同方向に反射す
る。また、偏光板は、前記反射体から反射された反射光
を、たとえば縦あるいは横方向の偏光に変換する。投受
光装置は、上記偏光を受光するために、たとえば、縦方
向の偏光板を設けた第１の受光装置と横方向の偏光板を
設けた第２の受光装置とを備えている。

上記光ビーム反射体は、走行路に設置されると共に、
偏光板の方向を変えることによってデジタル情報を表す
ことができる。たとえば、光ビーム反射体に設けられた
偏光板が縦方向のものである場合、投受光装置から発射
された光ビームは、反射されて、縦方向の偏光に変換さ
れる。そして、この縦方向の偏光は、上記第１の受光装
置に設けられた縦方向の偏光板によって高い出力レベル
を出し、上記第２の受光装置に設けられた横方向の偏光
板によって低い出力レベルを出す。

また、光ビーム反射体に設けられた偏光板が横方向の
ものである場合、投受光装置から発射された光ビーム
は、反射されて、横方向の偏光に変換される。そして、
この横方向の偏光は、上記第１の受光装置に設けられた
縦方向の偏光板によって低い出力レベルを出し、上記第
２の受光装置に設けられた横方向の偏光板によって高い
出力レベルを出す。

すなわち、光ビーム反射体と受光装置との偏光板が同
方向の場合には、受光装置の出力レベルが高い論理値
を、偏光板が異なる方向の場合には、受光装置の出力レ
ベルが低い論理値を出すことができる。すなわち、光ビ
ーム反射体に取り付ける偏光板の方向と、受光装置に取
り付ける偏光板のなす角により、受光装置の出力レベル
が低い論理値から高い論理値まで多数のレベルを出力す
ることができる。したがって、光ビーム反射体に取り付
ける偏光板の方向により光ビーム反射体は、論理情報を
表わすことができる。

また、本来の目的でない光ビームを反射する物体、た
とえば、建物の窓ガラス等での反射光は、ほぼ円偏光で
戻るので、多経路のうちたとえば縦偏光と横偏光との２
経路の受光装置はほとんど同じ出力レベルとなり、異物
反射が判別される。

本発明において、移動体に設けられた光ビームの投受
光装置から投光される光ビームは、走行路に設置された
光ビームの論理情報に変換されて、投受光装置の受光装
置に論理情報を与える。

この情報に基づいて移動体の位置を検出することがで
きる。

本発明は、同様に、走行路に設置された光ビーム反射
体の情報を投受光装置が得て、その情報に基づいて移動
体の走行状態を制御することができる。

〔実施例〕

第１図ないし第４図は、本発明の一実施例として、２
経路の受光装置を有している説明図である。

第１図は本発明における光ビーム投受光装置概略図、
第２図は本発明における光ビーム反射体説明図、第３図
は本発明における光ビーム反射体を走行路に設けた一実
施例説明図、第４図は本発明における光ビーム反射体を
走行路の交差点に設けた一実施例説明図である。

第１図および第２図に図示された光ビーム投受光装置
および光ビーム反射体について説明する。

図において、 １は光ビームを発生するレーザダイオード、２はレン
ズ、３はポリゴンミラー、４はモータ、５は光ビームを
円偏光とするための偏光板、６は円偏光、７および10は
縦または横方向の偏光板、８および11はレンズ、９およ
び12はフォトダイオードのような受光素子であり、１な
いし12の各構成素子により投受光装置イを構成してい
る。13は縦または横方向の偏光板、14は光ビーム反射体
で、たとえばコーナキューブのようなものである。

レーザダイオード１により発生した指向性の高い光ビ
ームは、レンズ２によてポリゴンミラー３の表面に平行
光線を与える。ポリゴンミラー３は、モータ４によて回
転する。

したがって、レーザダイオード１からの光ビームは、
ポリゴンミラー３によって垂直方向にスキャニングされ
ながら反射され、円偏光板５を通過する際に円偏光とな
る。

光ビーム反射体14は、普通、コーナキューブであり、
入射光に対して同方向に反射するものである。そして、
この光ビーム反射体14の前面に、縦あるいは横方向の偏
光板13が設けられている。

第１図には、２経路の受光装置が示されている。

そして、一方の受光装置では、偏光板13を通過した横
方向の光ビームが、横方向の偏光板７を通り、レンズ８
によって集束し、受光素子９に入力される。また、他方
の受光装置では、偏光板13を通過した縦方向の光ビーム
が、縦方向の偏光板10を通り、レンズ11によって集束
し、受光素子12に入力される。

ここで、光ビーム反射体14に設けられた偏光板13が横
方向である場合には、投受光装置イの偏光板７は、光ビ
ーム反射体14と同方向の横方向であるから、光ビーム反
射体14から反射されたレーザビームは、偏光板７を通過
して、受光素子９から高いレベルの出力を出す。

一方、投受光装置イの偏光板10は、光ビーム反射体14
と異なる縦方向であるから、光ビーム反射体14から反射
された光ビームは、投受光装置イの縦方向の偏光板10を
通過しないため受光素子11から低いレベルの出力を出
す。

したがって、光ビーム反射体14からの反射光は、２経
路の受光装置のいずれか一方が高いレベルで、他方が低
いレベルとなって、出力される。

これに反して、偏光板を通過しない鏡あるいは窓ガラ
ス等の強い反射光は、２経路の受光装置のいずれも高い
出力レベルとするので、論理情報を有する光ビーム反射
体14の反射光と区別することができる。

以上のように、本発明は、光ビーム反射体から反射す
る論理情報を有する反射光を他の物体から反射する反射
光と明らかに区別することができるので、光ビーム反射
体14が有する論理情報を正確に読み取ることができる。

次に、第３図にしたがって、光ビーム反射体を走行路
に設置し、受光装置の出力について、高いレベルを論理
値“1"、低いレベルを論理値“0"とし、受光装置レベル
を二値化した場合について説明する。

15は路上を走行する走行車、あるいは工場やゴルフ場
で使用する無人運転の搬送車、16は走行車の進行方向、
17は光ビーム、18および19は走行路の進行方向に対して
左右に設置される少なくとも一つの論理値を持った第２
図図示の光ビーム反射体である。

そして、図示の白い印は論理値“0"を、黒い印は論理
値“1"を表わしている。

したがって、図示１ないし７は、２値情報として0101
0110を表わしている。

このように、光ビーム反射体を少なくとも一つ、走行
路に設けた場合には、光ビーム反射体からの情報が走行
路のアドレスとなり、この情報により、走行車は走行中
に多くの情報を得られる。

特に、走行車の位置は、何等かの妨害によっていくつ
かの光ビーム反射体の読み落しがあっても、次の光ビー
ム反射体の情報により直ちに修正が可能である。

次に、第４図の実施例について説明する。第４図は光
ビーム反射体から構成された情報を走行路の交差点に設
置して、工場あるいはゴルフ場における無人運転の搬送
車がこの情報を読み取ることによって走行状態を制御す
るものである。

上記車両が交差点に進入した場合に必要な情報とし
て、優先、一旦停止、制限なし、右折れ禁止、左折れ禁
止、直進のみ、等である。

上記の情報が交差点にあれば、最低限の交通体系が守
られ、車両の交差点での衝突あるいは睨み合いが防げる
と考えられる。

したがって、進行左の光ビーム反射体20、22、24、26
には、第４図図示の如く、“0"または“1"の情報を与
え、“0"は優先、“1"は一旦停止とする。また、進行方
向右の光ビーム反射体21、23、25、27には、同じく第４
図図示の如く、２ビットの論理情報を与え、“０ 0"は
制限なし、“０ 1"は右折れ禁止、“１ 0"は左折れ禁
止、“１ 1"は直進のみとする。

なお、第４図では“0"を白い印で、“1"を黒い印で図
示されている。

たとえば、車両Ａは左の光ビーム反射体20の“1"で一
旦停止を、右の光ビーム反射体21の“１ 1"で直進のみ
を読み取り、一旦停止の後に直進することができる。

車両Ｂは左の光ビーム反射体22の“1"で一旦停止を、
右の光ビーム反射体23の“１ 0"で左折れ禁止を読み取
り、一旦停止の後に直進か右折れすることができる。

車両Ｃは左の光ビーム反射体24の“0"で優先を、右の
光ビーム反射体25の“０ 1"で右折れ禁止を読み取り、
直進か左折れすることができる。

同様に、車両Ｄは左の光ビーム反射体26の“0"で優先
を、右の光ビーム反射体27の“０ 0"で制限なしを読み
取り、自由に走行することができる。

以上のように、情報を有する光ビーム反射体を走行路
に設置したため、無人車であっても、走行路あるいは交
差点の情報を読み取り、事故を起こさずに走行できるだ
けでなく、走行路のアドレスにしたがって、目的の場所
まで走行することができる。

なお、光ビーム反射体の情報量を増加すれば、移動体
の複雑な位置検出および制御が可能になることはいうま
でもないことである。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記
実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載された本発明を逸脱することなく、種々の設計変更を
行なうことが可能である。

たとえば、光ビーム反射体の論理情報として、交通渋
滞、距離あるいは地名などの道路情報をもたせておけ
ば、走行車に載置された投受光装置とマイコン等により
時々刻々の情報をデイスプレーに表示することができ
る。

したがって、本発明のような装置および方式を用いれ
ば、常に必要な情報を道路の表示板等から得ることなく
走行車内のデイスプレーから得ることができ、運転は事
故のない楽なものとなる。

さらに、本発明の実施例では、光ビーム反射体を走行
路の左右に設けたが、道路表示板あるいは信号機に設け
ることもできる。この場合には、投光装置からの光ビー
ムは、走行体の斜め上方に発射される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、偏光板を光ビーム反射体の前に向き
を変えて取り付けるだけで、光ビーム反射体に情報を持
たせることができる。

本発明によれば、投受光装置の投光部に、円偏光板を
設けたので、円偏光を投光され、光ビーム反射体と受光
装置の偏光板の組合せによって、鏡等の反射光と区別が
できるから、位置検出および制御が正確にできる。

本発明によれば、光ビーム反射体に情報を持たせてあ
るため、移動体に載置する投受光装置では、単に前記情
報を読み取って判断するだけで移動体の位置検出がで
き、位置検出あるいはその補正を複雑な計算で行なう必
要がない。

本発明によれば、光ビーム反射体の数を増加すること
によって、移動体のきめ細かい位置検出あるいは複雑な
走行状態の制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における光ビーム投受光装置概略図、第
２図は本発明における光ビーム反射体説明図、第３図は
本発明における光ビーム反射体を走行路に設置した一実
施例説明図、第４図は本発明における光ビーム反射体を
走行路の交差点に設置した一実施例説明図、第５図は従
来技術説明図である。 図中、 １……レーザダイオード ２、８、11……レンズ ３……ポリゴンミラー ４……モータ ５……円偏光板 ７、10、13……偏光板 ６……円偏光 ９、12……受光素子 14……光ビーム反射体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 徳朗 東京都狛江市和泉本町１丁目35番１号 東京航空計器株式会社内 (72)発明者 前川 泰昭 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動 機株式会社内 (72)発明者 細井 幸治 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動 機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−196173（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−191544（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−68574（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−170869（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−77362（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射光に対して同方向に反射する反射体
   と、当該反射体の反射光を偏光する偏光板とから構成さ
   れ、前記偏光板の偏光方向を変えることによりデジタル
   情報をもたせたことを特徴とする光ビーム反射体。
2. 【請求項２】円偏光またはランダム偏光を発生させる光
   ビーム投光装置と、 当該光ビーム投光装置から投光された光ビームを請求項
   １記載の光ビーム反射体によって反射させ、当該反射さ
   れた光ビーム一方向の偏光板を通して受光できる第１の
   受光装置と、 上記光ビームを他方向の偏光板を通して受光できる第２
   の受光装置と、 を有し、上記第１および第２の受光装置における受光出
   力の値がデジタル情報として区別することを特徴とする
   投受光装置。
3. 【請求項３】走行路に少なくとも一つ設置された請求項
   １記載の光ビーム反射体と、移動体に設置された請求項
   ２記載の投受光装置とによって移動体の位置を検出する
   移動体位置検出方式において、 上記走行路に設けられた光ビーム反射体における偏光板
   の方向を変えてデジタル情報として、走行路の位置を表
   し、 上記移動体に搭載した第１および第２の受光装置からの
   出力によって、上記デジタル情報を検出して移動体の位
   置を検出することを特徴とする移動体位置検出方式。
4. 【請求項４】走行路に少なくとも一つ設置された請求項
   １記載の光ビーム反射体と、移動体に設置された請求項
   ２記載の投受光装置とによって移動体の走行を制御する
   移動体走行制御方式において、 上記走行路に設けられた光ビーム反射体における偏光板
   の方向を変えて、移動体の走行を制御するためのデジタ
   ル情報とし、 上記移動体に搭載した第１および第２の受光装置からの
   出力によって、上記デジタル情報を検出し、当該デジタ
   ル情報にしたがって移動体の走行を制御することを特徴
   とする移動体走行制御方式。