JPWO2019064750A1 - 距離測定装置、および移動体 - Google Patents

Abstract

【解決手段】発光部を含んで投射光による回転走査を行う投光部と、受光部と、前記投射光の出射と前記受光部による受光とに基づいて計測対象物までの距離を計測する距離計測部と、前記発光部を制御する発光制御部と、を備え、前記発光制御部は、前記回転走査のｎ周期（ｎは１以上の整数）ごとに、前記投射光の平均パワーを一定として前記投射光の出力レベルおよび前記投射光の発光間隔を変化させる距離測定装置としている。

Description

本発明は、距離測定装置、および移動体に関する。

従来、距離測定装置が種々開発されている。例えば、特許文献１には、次のようなレーザレーダが開示される。

特許文献１のレーザレーダは、レーザ光源と、光走査部と、光検出器と、距離測定部と、を備える。レーザ光源は、レーザ光を出射する。光走査部は、目標領域においてレーザ光を走査させる。光検出器は、上記目標領域において反射されたレーザ光を受光する。距離測定部は、光検出器から出力される信号に基づいて上記目標領域における障害物までの距離を測定する。

ここで、発光強度の高い高パルスによるレーザ光の出射によると、光検出器からの信号には、筐体内部での迷光によるノイズ信号が生じる。障害物が近距離にある場合、障害物からの反射光による光検出器から出力される受光パルスは、ノイズ信号と近い位置に現れる。従って、受光パルスはノイズ信号と重なり合い、合成波が生成される。上記合成波が閾値電圧を超えるタイミングに基づき距離が測定されるが、このタイミングは本来検出されるべきタイミングよりも早いので、測定距離に誤差が生じる。

そこで、特許文献１では、発光強度の低い低パルスを出射する場合、低パルスのパルス幅を高パルスよりも狭くする。これにより、障害物が近距離にあっても、受光パルスはノイズ信号とは重なりにくくなる。従って、ノイズ信号が重ならないタイミングにおいて、受光パルスは閾値電圧を超えるので、測定距離の精度の低下を抑制できる。

特開２０１２−１５９３３０号公報

上記特許文献１では、近距離にある障害物の距離を測定する場合、発光強度が低くてパルス幅が狭い低パルスのレーザ光を用いるが、低パルスと高パルスで発光間隔は変化しておらず、角度分解能は同じである。従って、近距離にある物体を遠距離にある物体に比べて詳細に距離測定してはいない。

上記状況に鑑み、本発明は、近距離の範囲における物体については詳細に距離測定を行い、なるべく長い遠距離の範囲での距離測定も可能とする距離測定装置を提供する。

本発明の例示的な距離測定装置は、発光部を含んで投射光による回転走査を行う投光部と、受光部と、前記投射光の出射と前記受光部による受光とに基づいて計測対象物までの距離を計測する距離計測部と、前記発光部を制御する発光制御部と、を備え、前記発光制御部は、前記回転走査のｎ周期（ｎは１以上の整数）ごとに、前記投射光の平均パワーを一定として前記投射光の出力レベルおよび前記投射光の発光間隔を変化させる構成としている。

本発明の例示的な距離測定装置によれば、近距離の範囲における物体については詳細に距離測定を行い、なるべく長い遠距離の範囲での距離測定も可能とする。

図１は、本発明の一実施形態に係る無人搬送車の概略全体斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る無人搬送車の概略側面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る無人搬送車の上方から視た平面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る距離測定装置の概略側面断面図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る距離測定装置の電気的構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る無人搬送車の電気的構成を示すブロック図である。 図７は、発光制御の一例を示す波形図である。 図８は、距離測定可能な近距離範囲の一例を示す図である。 図９は、距離測定可能な遠距離範囲の一例を示す図である。 図１０は、近距離の障害物検知の一例を示す図である。 図１１は、遠距離の障害物検知の一例を示す図である。 図１２は、切替後の発光制御の一例を示す波形図である。 図１３は、切替後の発光制御による走査範囲の一例を示す図である。 図１４は、通路を走行する搬送車における距離測定可能な近距離範囲の一例を示す図である。 図１５は、通路を走行する搬送車における距離測定可能な遠距離範囲の一例を示す図である。 図１６は、３段階で出力レベルを変化させる発光制御の一例を示す波形図である。

以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、距離測定装置をレーザレンジファインダーとして構成した例について述べる。また、距離測定装置を搭載する移動体としては、荷物を運搬する用途である無人搬送車を例に挙げて説明する。無人搬送車は、一般的にＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）とも呼称される。

＜１．無人搬送車の全体構成＞ 図１は、本発明の一実施形態に係る無人搬送車１５の概略全体斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る無人搬送車１５の概略側面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る無人搬送車１５の上方から視た平面図である。無人搬送車１５は、二輪駆動により自律的に走行し、荷物を運搬する。

無人搬送車１５は、車体１と、荷台２と、支持部３Ｌ、３Ｒと、駆動モータ４Ｌ、４Ｒと、駆動輪５Ｌ、５Ｒと、従動輪６Ｆ、６Ｒと、距離測定装置７と、を備える。

車体１は、基部１Ａと、台部１Ｂと、から構成される。板状の台部１Ｂは、基部１Ａの後方上面に固定される。台部１Ｂは、前方に突出する三角形部Ｔｒを有する。板状の荷台２は、台部１Ｂの上面に固定される。荷台２の上面には、荷物を載置することが可能である。荷台２は、台部１Ｂよりも更に前方まで延びる。これにより、基部１Ａの前方と荷台２の前方との間には隙間Ｓが構成される。

距離測定装置７は、隙間Ｓにおいて台部１Ｂの三角形部Ｔｒ頂点の前方位置に配置される。距離測定装置７は、レーザレンジファインダーとして構成され、レーザ光を走査しつつ計測対象物までの距離を計測する装置である。距離測定装置７は、後述する障害物検知、地図情報作成、および自己位置同定に用いられる。距離測定装置７自体の詳細な構成については後述する。

支持部３Ｌは、基部１Ａの左方側に固定され、駆動モータ４Ｌを支持する。駆動モータ４Ｌは、一例としてＡＣサーボモータにより構成される。駆動モータ４Ｌは、不図示の減速機を内蔵する。駆動輪５Ｌは、駆動モータ４Ｌの回転するシャフトに固定される。

支持部３Ｒは、基部１Ａの右方側に固定され、駆動モータ４Ｒを支持する。駆動モータ４Ｒは、一例としてＡＣサーボモータにより構成される。駆動モータ４Ｒは、不図示の減速機を内蔵する。駆動輪５Ｒは、駆動モータ４Ｒの回転するシャフトに固定される。

従動輪６Ｆは、基部１Ａの前方側に固定される。従動輪６Ｒは、基部１Ａの後方側に固定される。従動輪６Ｆ、６Ｒは、駆動輪５Ｌ、５Ｒの回転に応じて受動的に回転する。

駆動モータ４Ｌ、４Ｒにより駆動輪５Ｌ、５Ｒを回転駆動することで、無人搬送車１５を前進および後進させることができる。また、駆動輪５Ｌ、５Ｒの回転速度に差を設けるよう制御することで、無人搬送車１５を右回りまたは左回りに旋回させ、方向転換させることができる。

基部１Ａは、内部に制御ユニットＵ、バッテリーＢ、および通信部Ｔを収容する。制御ユニットＵは、距離測定装置７、駆動モータ４Ｌ、４Ｒ、および通信部Ｔ等に接続される。

制御ユニットＵは、後述するように距離測定装置７との間で種々の信号の通信を行う。制御ユニットＵは、駆動モータ４Ｌ、４Ｒの駆動制御も行う。通信部Ｔは、外部のタブレット端末（不図示）との間で通信を行い、例えばBluetooth（登録商標）に準拠する。これにより、タブレット端末により無人搬送車１５を遠隔操作することができる。バッテリーＢは、例えばリチウムイオン電池により構成され、距離測定装置７、制御ユニットＵ、通信部Ｔ等の各部に電力を供給する。

＜２．距離測定装置の構成＞ 図４は、距離測定装置７の概略側面断面図である。レーザレンジファインダーとして構成される距離測定装置７は、レーザ光源７１と、コリメートレンズ７２と、投光ミラー７３と、受光レンズ７４と、受光ミラー７５と、波長フィルタ７６と、受光部７７と、回転筐体７８と、モータ７９と、筐体８０と、基板８１と、配線８２と、を有する。

筐体８０は、外観視で上下方向に延びる略円柱状であり、内部空間にレーザ光源７１を初めとする各種構成を収容する。レーザ光源７１は、筐体８０の上端部の下面に固定される基板８１の下面に実装される。レーザ光源７１は、例えば赤外領域のレーザ光を下方に出射する。

コリメートレンズ７２は、レーザ光源７１の下方に配置される。コリメートレンズ７２は、レーザ光源７１から出射されるレーザ光を平行光として下方に出射する。コリメートレンズ７２の下方には、投光ミラー７３が配置される。

投光ミラー７３は、回転筐体７８に固定される。回転筐体７８は、モータ７９のシャフト７９Ａに固定され、モータ７９によって回転軸Ｊ周りに回転駆動される。回転筐体７８の回転ととともに、投光ミラー７３も回転軸Ｊ周りに回転駆動される。投光ミラー７３は、コリメートレンズ７２から出射されるレーザ光を反射して、反射されたレーザ光を投射光Ｌ１として出射する。投光ミラー７３は上記のように回転駆動されるので、投射光Ｌ１は回転軸Ｊ周りの３６０度の範囲で出射方向を変えながら出射される。

筐体８０は上下方向の途中において、透過部８０１を有する。透過部８０１は、透光性の樹脂等から構成される。

投光ミラー７３で反射されて出射される投射光Ｌ１は、透過部８０１を透過して、隙間Ｓを通り、無人搬送車１５より外側へ出射される。本実施形態では、所定の回転走査角度範囲θは、図３に示すように、一例として回転軸Ｊ周りの２７０度に設定される。２７０度の範囲は、より具体的には、前方１８０度と後方左右それぞれ４５度ずつを含む。投射光Ｌ１は、少なくとも回転軸Ｊ周り２７０度の範囲で透過部８０１を透過する。なお、後方の透過部８０１が配置されない範囲では、投射光Ｌ１は筐体８０の内壁または配線８２等により遮られる。

受光ミラー７５は、投光ミラー７３より下方の位置で回転筐体７８に固定される。受光レンズ７４は、回転筐体７８の周方向側面に固定される。波長フィルタ７６は、受光ミラー７５より下方に位置し、回転筐体７８に固定される。受光部７７は、波長フィルタ７６より下方に位置し、回転筐体７８に固定される。

距離測定装置７から出射された投射光Ｌ１は、計測対象物で反射して拡散光となる。拡散光の一部は、入射光Ｌ２として隙間Ｓおよび透過部８０１を透過して受光レンズ７４に入射される。受光レンズ７４を透過した入射光Ｌ２は、受光ミラー７５へ入射され、受光ミラー７５により下方へ反射される。反射された入射光Ｌ２は、波長フィルタ７６を透過して受光部７７により受光される。波長フィルタ７６は、赤外領域の光を透過させる。受光部７７は、受光した光を光電変換により電気信号に変換する。

モータ７９により回転筐体７８が回転駆動されると、受光レンズ７４、受光ミラー７５、波長フィルタ７６、および受光部７７は、投光ミラー７３とともに回転駆動される。

図３に示すように、回転走査角度範囲θ（＝２７０度）で回転軸Ｊ周りに所定半径にて回転して形成される範囲が測定範囲Ｒｓとして規定される。但し、上記所定半径は、投射光Ｌ１の出力レベルに応じて変化する。回転走査角度範囲θで投射光Ｌ１が出射され、測定範囲Ｒｓ内に位置する計測対象物で投射光Ｌ１が反射されると、反射光が入射光Ｌ２とし
て透過部８０１を透過して受光レンズ７４に入射される。

モータ７９は、配線８２によって基板８１に接続され、基板８１から通電されることで回転駆動される。モータ７９は、回転筐体７８を所定回転速度で回転させる。例えば、回転筐体７８は、３０００ｒｐｍ程度で回転駆動される。配線８２は、筐体８０の後方内壁に上下方向に沿って引き回される。

＜３．距離測定装置の電気的構成＞ 次に、距離測定装置７の電気的構成について説明する。図５は、距離測定装置７の電気的構成を示すブロック図である。

図５に示すように、距離測定装置７は、レーザ発光部７０１と、レーザ受光部７０２と、距離計測部７０３と、第１演算処理部７０４と、データ通信インタフェース７０５と、第２演算処理部７０６と、駆動部７０７と、モータ７９と、を有する。

レーザ発光部７０１は、レーザ光源７１（図４）と、レーザ光源７１を駆動する不図示のＬＤドライバなどを有する。ＬＤドライバは、基板８１に実装される。レーザ発光部７０１と、投光ミラー７３と、回転筐体７８と、モータ７９と、から投光部が構成される。当該投光部は、投射光Ｌ１による回転走査を行う。

レーザ受光部７０２は、受光部７７と、受光部７７から出力される電気信号を受信する不図示のコンパレータなどを有する。コンパレータは、受光部７７に実装され、上記電気信号のレベルを所定閾値レベルと比較し、比較結果に応じてＨｉｇｈレベルまたはＬｏｗレベルとした計測パルスを出力する。

距離計測部７０３は、レーザ受光部７０２から出力される計測パルスを入力される。レーザ発光部７０１は、第１演算処理部７０４から出力されるレーザ発光パルスをトリガとしてパルス状のレーザ光を発光する。このとき、投射光Ｌ１が出射される。出射された投射光Ｌ１が計測対象物ＯＪにより反射されると、入射光Ｌ２がレーザ受光部７０２により受光される。レーザ受光部７０２の受光量に応じて計測パルスが生成され、計測パルスが距離計測部７０３に出力される。

ここで、距離計測部７０３には、第１演算処理部７０４によりレーザ発光パルスとともに出力される基準パルスが入力される。距離計測部７０３は、基準パルスの立ち上りタイミングから計測パルスの立ち上りタイミングまでの経過時間を計測することで、計測対象物ＯＪまでの距離を取得することができる。すなわち、距離計測部７０３は、所謂ＴＯＦ（Time Of Flight）方式によって距離を計測する。距離の計測結果は計測データとして距離計測部７０３から出力される。

駆動部７０７は、モータ７９を回転駆動制御する。モータ７９は、駆動部７０７によって所定の回転速度で回転駆動される。第１演算処理部７０４は、モータ７９が所定単位角度回転するたびにレーザ発光パルスを出力する。これにより、回転筐体７８および投光ミラー７３が所定単位角度回転するたびにレーザ発光部７０１が発光し、投射光Ｌ１が出射される。例えば、０．２５度ごとにパルス状の投射光Ｌ１が投射される。すなわち、２度の間に８回の投射が行われる。

第１演算処理部７０４は、レーザ発光パルスを出力したタイミングでのモータ７９の回転角度位置と、レーザ発光パルスに対応して得られる計測データに基づいて、距離測定装置７を基準とする直交座標系上の位置情報を生成する。すなわち、投光ミラー７３の回転角度位置と計測された距離に基づき、計測対象物ＯＪの位置が取得される。上記取得される位置情報は、測定距離データとして第１演算処理部７０４より出力される。このようにして、回転走査角度範囲θでの投射光Ｌ１による走査により、計測対象物ＯＪの距離画像を取得することができる。

なお、計測対象物ＯＪでの光の反射率によって、レーザ受光部７０２における受光量が変化する。例えば計測対象物ＯＪが黒い物体で光の反射率が低下する場合、受光量が低下し、計測パルスの立ち上がりが遅くなる。すると、距離計測部７０３により距離が長めに計測されることになる。このように、計測対象物ＯＪでの光の反射率によって、実際には同じ距離であっても、計測された距離が変化することが生じる。ここで、受光量が低下すると、計測パルスの長さは短くなる。そこで、第１演算処理部７０４は、計測パルスの長さに応じて計測データを補正することで、距離の計測精度を向上させる。第１演算処理部７０４は、測定距離データの生成時に、上記補正した計測データを用いる。

第１演算処理部７０４から出力された測定距離データは、データ通信インタフェース７０５を介して後述する図６に示す無人搬送車１５側に伝送される。

第２演算処理部７０６は、測定距離データに基づき、後述する所定エリアＲ１、Ｒ２内に計測対象物が位置するか否かを判定する。具体的には、測定距離データで示される或る計測対象物の位置が所定エリアＲ１、Ｒ２内に位置すれば、計測対象物が所定エリアＲ１、Ｒ２内に位置すると判定される。第２演算処理部７０６は、所定エリアＲ１、Ｒ２内に計測対象物が位置すると判定した場合、フラグである検出信号をＨｉｇｈレベルとして出力する。一方、所定エリアＲ１、Ｒ２内に計測対象物が位置しない場合は、Ｌｏｗレベルとした検出信号を出力する。検出信号は、後述する図６に示す無人搬送車１５側に伝送される。

＜４．無人搬送車の電気的構成＞ 先述のように距離測定装置７側の電気的構成を説明したが、ここでは、図６を用いて無人搬送車１５側の電気的構成について説明する。図６は、無人搬送車１５の電気的構成を示すブロック図である。

図６に示すように、無人搬送車１５は、距離測定装置７と、制御部８と、駆動部９と、通信部Ｔと、を有する。

制御部８は、制御ユニットＵ（図１）に設けられる。駆動部９は、不図示のモータドライバと、駆動モータ４Ｌ、４Ｒなどを有する。モータドライバは、制御ユニットＵに設けられる。制御部８は、駆動部９に対して指令を行い制御する。駆動部９は、駆動輪５Ｌ、５Ｒの回転速度および回転方向を駆動制御する。

制御部８は、通信部Ｔを介して不図示のタブレット端末と通信を行う。例えば、タブレット端末において操作された内容に応じた操作信号を通信部Ｔを介して制御部８が受信することができる。

制御部８は、距離測定装置７から出力される測定距離データを入力される。制御部８は、測定距離データに基づいて地図情報を作成することが可能である。地図情報とは、無人搬送車１５の自己の位置を特定する自己位置同定を行うために生成される情報であり、無人搬送車１５が走行する場所における静止物の位置情報として生成される。例えば、無人搬送車１５が走行する場所が倉庫である場合は、静止物は倉庫の壁、倉庫内に配列された棚などである。

地図情報は、例えばタブレット端末により無人搬送車１５の手動操作が行われる際に生成される。この場合、タブレット端末の例えばジョイスティックの操作に応じた操作信号が通信部Ｔを介して制御部８に送信されることで、制御部８は操作信号に応じて駆動部９に指令を行い、無人搬送車１５を走行制御する。このとき、制御部８は、距離測定装置７から入力される測定距離データと、無人搬送車１５の位置に基づき、無人搬送車１５が走行する場所における計測対象物の位置を地図情報として特定する。無人搬送車１５の位置は、駆動部９の駆動情報に基づき特定される。

上記のように生成された地図情報は、制御部８の記憶部８５により記憶される。制御部８は、距離測定装置７から入力される測定距離データと、記憶部８５に予め記憶された地図情報とを比較することにより、無人搬送車１５の自己の位置を特定する自己位置同定を行う。すなわち、制御部８は、位置同定部として機能する。自己位置同定を行うことで、制御部８は、予め定められた経路に沿った無人搬送車１５の自律的な走行制御を行うことができる。

＜５．発光制御について＞ 次に、本実施形態の距離測定装置７において実施される投射光Ｌ１の発光制御について述べる。投射光Ｌ１の発光制御は、第１演算処理部７０４がレーザ発光部７０１を制御することで行われる。すなわち、第１演算処理部７０４は、発光制御部として機能する。

図７は、本実施形態に係る投射光Ｌ１の発光制御の一例を示す図である。図７において、横軸は時間を、縦軸は投射光Ｌ１の出力レベルを示す。図７に示すように、投射光Ｌ１はパルス状として発光する。

回転走査の１周目である周期Ｔ１と、回転走査の２周目である周期Ｔ２とにおいては、それぞれ発光するパルスの出力レベルおよび発光間隔を変化させ、パルスの幅は変化させない。具体的には、周期Ｔ２においては、周期Ｔ１に比べてパルスの出力レベルを高くするとともにパルスの発光間隔を長くする。これにより、周期Ｔ２ではパルスの出力レベルが高くなっても、発光の平均パワーＰａが周期Ｔ１における平均パワーＰａと同じとなる。すなわち、発光制御部としての第１演算処理部７０４は、回転走査の１周期ごとに、投射光Ｌ１の平均パワーを一定として投射光Ｌ１の出力レベルおよび発光間隔を変化させる。

図７の例では、周期Ｔ２では周期Ｔ１に比べて出力レベルを２倍としているので、発光間隔は２倍としている。回転走査の回転速度は一定であるので、周期Ｔ２では周期Ｔ１に比べて２倍の回転角度ごとに投射光Ｌ１が発光する。例えば、周期Ｔ１で０．２５度ずつに１回発光するとした場合、周期Ｔ２では０．５度ずつに１回発光することになる。

周期Ｔ１、Ｔ２ともに１つの発光パルスごとに距離が測定されて測定距離データが作成されるので、周期Ｔ１は周期Ｔ２に比べて角度分解能が高くなる。低い出力レベルの周期Ｔ１では、図８に示すように近距離範囲Ｒｎにおける物体について距離測定を行うことができ、その際に角度分解能が高いので詳細な距離測定が可能となる。一方、高い出力レベルの周期Ｔ２では、図９に示すように遠距離範囲Ｒｆにおける物体について距離測定を行うことができる。その際、先述のように平均パワーを一定とするので、なるべく長い遠距離の範囲での測定が可能となる。

なお、図７の例において、第１演算処理部７０４は、低い出力レベルの周期Ｔ１においては、時間的に隣り合う２つの発光パルスごとに、それぞれの発光パルスについて測定された距離の平均値を算出し、算出された平均値に基づく測定距離データをデータ通信インタフェース７０５から出力してもよい。このとき、第１演算処理部７０４は、高い出力レベルの周期Ｔ２においては、１つの発光パルスごとに測定された距離に基づく測定距離データを出力する。すなわち、周期Ｔ２においては、距離の平均値は算出しない。

このようにすれば、周期Ｔ２に対応する遠距離の範囲における距離測定の角度分解能が低下することを抑制できる。例えば、周期Ｔ１では、周期Ｔ２と同じく０．５度ずつの距離測定が行われることになる。但し、周期Ｔ１では、高い角度分解能での測定距離についての平均値を算出するので、より正確な距離測定が可能となる。

また、図７の例では、１周期ごとに出力レベルおよび発光間隔を変化させる制御であったが、これに限らず、例えば２周期ごとなど、２以上の周期ごとに変化させる制御を行なってもよい。２周期ごとの場合は、周期Ｔ１の制御を２回行った後、周期Ｔ２の制御を２回行うこととなる。

＜６．障害物検知について＞ 次に、先述した発光制御を用いた障害物検知の一例について述べる。ここで、図１０に示すように無人搬送車１５の周囲の所定領域を所定エリアＲ１として予め規定する。図１０の例では、所定エリアＲ１は、無人搬送車１５の前方所定距離の範囲と、左右両側所定距離の範囲を含む。

第２演算処理部７０６が、低い出力レベルの周期Ｔ１において取得される測定距離データに基づき計測対象物ＯＪが所定エリアＲ１内に位置することを検出した場合、Ｈｉｇｈレベルとなった検出信号が制御部８
に送られる。すると、制御部８は、周期Ｔ１において取得される測定距離データに基づき、計測対象物ＯＪが移動物体であるか否か、計測対象物ＯＪの無人搬送車１５に対する相対的な移動方向を検出する。

計測対象物ＯＪが移動物体であって、相対的な移動方向が無人搬送車１５に近づく方向であった場合は、例えば、制御部８は、駆動部９に無人搬送車１５の停止を指令する。このように、制御部８は、測定距離データに基づき計測対象物ＯＪを障害物として検知する障害物検知部として機能し、近距離の範囲で障害物を精度良く検知することができる。

また、図１１には、高い出力レベルの周期Ｔ２において距離測定が可能な遠距離範囲Ｒｆにおいて、当該遠距離範囲Ｒｆの円弧状の外縁よりも内側に位置する円弧状の外縁を有する領域を所定エリアＲ２と予め規定する。

第２演算処理部７０６が、周期Ｔ２において取得される測定距離データに基づき計測対象物ＯＪが所定エリアＲ２内に位置することを検出すると、Ｈｉｇｈレベルとなった検出信号が制御部８に送られる。すると、制御部８は、周期Ｔ２において取得される測定距離データに基づき、計測対象物ＯＪが移動物体であるか否か、計測対象物ＯＪの無人搬送車１５に対する相対的な移動方向を検出する。

計測対象物ＯＪが移動物体であって、相対的な移動方向が無人搬送車１５に近づく方向であった場合は、例えば、制御部８は、駆動部９に無人搬送車１５の減速を指令する。このように、障害物検知部としての制御部８は、遠距離の範囲での障害物の検知を行うことができる。

＜７．発光制御の切替えについて＞ 本実施形態では、以下のような発光制御の切替えを実施してもよい。制御部８は、高い出力レベルの周期Ｔ２において取得される測定距離データに基づき、遠距離範囲において移動する計測対象物ＯＪを検出した場合、第１演算処理部７０４に通知を行う。例えば、図１３には、遠距離範囲Ｒｆにおいて移動する計測対象物ＯＪを障害物として検知した場合を示す。

通知を受けた第１演算処理部７０４は、制御を図７に示す制御から例えば図１２に示す制御に切替える。図１２に示す制御では、回転走査の１周期Ｔにおいて、発光パルスの出力レベルおよび発光間隔を変化させる制御を行う。１周期Ｔにおける制御を繰り返す。

図１２に示す例では、１周期Ｔにおいては、低い出力レベルの範囲ｔ１と、範囲ｔ１の後に隣接して高い出力レベルの範囲ｔ２と、範囲ｔ２の後に隣接して低い出力レベルの範囲ｔ３と、が含まれる。範囲ｔ２では、範囲ｔ１、ｔ３に比べて発光間隔が長い。１周期Ｔにおいて、発光パルスの幅は一定である。これにより、範囲ｔ１〜ｔ３のそれぞれにおける平均パワーＰａは同じとなる。図１２の例では、範囲ｔ１、ｔ３に比べて範囲ｔ２では出力レベルを２倍としているので、発光間隔は２倍としている。

図１２の範囲ｔ１は、図１３に示す近距離の走査範囲Ｒ１１に相当する。図１２の範囲ｔ２は、図１３に示す遠距離の走査範囲Ｒ１２に相当する。図１２の範囲ｔ３は、図１３に示す近距離の走査範囲Ｒ１３に相当する。走査範囲Ｒ１２に、検出された移動する計測対象物ＯＪの位置が含まれる。

すなわち、図１２の例に示す切替後の制御により、遠距離に位置する障害物を監視するモードへ移行することができる。制御部８は、範囲ｔ２において取得される測定距離データに基づき、移動する計測対象物ＯＪの状況を把握できる。１周期Ｔごとの毎回に範囲ｔ２において距離測定を行うので、計測対象物ＯＪの状況を頻繁に把握できる。

そして、もし計測対象物ＯＪが所定の近距離範囲内に位置したことを検出すれば、制御部８が第１演算処理部７０４に通知を行うことにより、第１演算処理部７０４が制御を図１２の制御から図７の制御へ切替えてもよい。

なお、図１２に示す制御において、低い出力レベルの範囲ｔ１、ｔ３においては、時間的に隣り合う２つの発光パルスごとに、それぞれの発光パルスについて測定された距離の平均値を算出し、算出された平均値に基づく測定距離データをデータ通信インタフェース７０５から出力してもよい。このとき、第１演算処理部７０４は、高い出力レベルの範囲ｔ２においては、１つの発光パルスごとに測定された距離に基づく測定距離データを出力する。すなわち、範囲ｔ２においては、距離の平均値は算出しない。

このようにすれば、範囲ｔ２に対応する遠距離の範囲における距離測定の角度分解能が低下することを抑制できる。

＜８．自己位置同定について＞ 先述したように、制御部８は、記憶部８５に記憶された地図情報と、測定距離データとの照合に基づいて自己位置同定を行うことができる。このとき、先述した図７の例に示した発光制御を用いることができる。

例えば、図１４に示すように長く続く通路５０を無人搬送車１５が移動する場合に、低い出力レベルの周期Ｔ１においては走査範囲が近距離範囲Ｒｎとなるので、近距離に位置する通路５０についてのみ距離が測定される。従って、周期Ｔ１において取得される測定距離データと地図情報を照合しても、自己位置が不明となる。

周期Ｔ１の次の周期Ｔ２においては、図１５に示すように、走査範囲は遠距離範囲Ｒｆとなるので、通路５０のみならず通路５０の奥に位置する壁５１について距離を測定できる。従って、周期Ｔ２において取得される測定距離データと地図情報を照合すれば、特徴的な物体である壁５１の検出によって自己位置を同定することが可能となる。

＜９．出力レベルの段階について＞ また、図７に示した制御では、周期ごとに出力レベルを２段階で変化させた。しかしながら、例えば、図１６に例を示すように、周期ごとに出力レベルを３段階以上で変化させてもよい。図１６では、周期Ｔ１１では、周期Ｔ１と同じ出力レベルおよび発光間隔とし、周期Ｔ１３では、周期Ｔ２と同じ出力レベルおよび発光間隔とし、周期Ｔ１１とＴ１３とに挟まれる周期Ｔ１２では、出力レベルおよび発光間隔を周期Ｔ１１とＴ１３の間の大きさとしている。これにより、周期Ｔ１１〜Ｔ１３で発光パルスの平均パワーＰａは一定としている。

これにより、周期Ｔ１２において、角度分解能の低下を抑えた中距離範囲での距離測定が可能となる。

なお、図１６において、最も低い出力レベルの周期Ｔ１１においては、時間的に隣り合う２つの発光パルスごとに、それぞれの発光パルスについて測定された距離の平均値を算出し、算出された平均値に基づく測定距離データをデータ通信インタフェース７０５から出力してもよい。このとき、第１演算処理部７０４は、最も高い出力レベルの周期Ｔ１３においては、１つの発光パルスごとに測定された距離に基づく測定距離データを出力する。すなわち、周期Ｔ１３においては、距離の平均値は算出しない。

このようにすれば、周期Ｔ１３に対応する遠距離の範囲における距離測定の角度分解能が低下することを抑制できる。

＜１０．本実施形態の作用効果＞ 以上のように本実施形態の距離測定装置（７）は、発光部（７０１）を含んで投射光（Ｌ１）による回転走査を行う投光部と、受光部（７０２）と、前記投射光の出射と前記受光部による受光とに基づいて計測対象物までの距離を計測する距離計測部（７０３）と、前記発光部を制御する発光制御部（７０４）と、を備える。前記発光制御部は、前記回転走査のｎ周期（ｎは１以上の整数）ごとに、前記投射光の平均パワーを一定として前記投射光の出力レベルおよび前記投射光の発光間隔を変化させる。

このような構成によれば、近距離の範囲における物体については詳細に距離測定を行い、なるべく長い遠距離の範囲での距離測定も可能とする。

また、前記距離計測部（７０３）による距離計測結果に基づいて測定距離データを出力する測定距離データ出力部（７０４，７０５）をさらに備え、前記測定距離データ出力部は、前記出力レベルが最も低い周期においては、時間的に隣接する発光単位に基づく前記距離計測結果の平均値を前記測定距離データとし、前記出力レベルが最も高い周期においては、発光単位ごとの前記距離計測結果を前記測定距離データとする。

これにより、遠距離の範囲における距離測定の角度分解能が低下することを抑制できる。

また、前記発光制御部（７０４）は、前記出力レベルを３段階以上で変化させる。これにより、角度分解能の低下を抑制した中距離の範囲での距離測定が可能となる。

また、本実施形態に係る移動体（１５）は、前記距離計測部（７０３）による距離計測結果に基づいて測定距離データを出力する測定距離データ出力部（７０４，７０５）を備える上記いずれかの構成の距離測定装置（７）と、前記測定距離データに基づいて障害物を検知する障害物検知部（８）と、を備える。

これにより、近距離の範囲では精度良く障害物を検知することができるとともに、遠距離の範囲での障害物の検知を行うこともできる。

また、前記投射光（Ｌ１）の出力レベルが高い周期において前記障害物検知部（８）が前記障害物を検知すると、前記発光制御部（７０４）は、前記回転走査の１周期において、前記投射光の出力レベルを変化させる制御へ切替わる。前記制御において、回転走査範囲において検知された前記障害物の位置が含まれる所定範囲は他の範囲よりも前記出力レベルが高い。

これにより、遠距離の障害物を検知した場合に、当該障害物を監視するモードへ切替えることができる。

また、前記制御において、前記出力レベルが低い範囲と前記出力レベルが高い範囲とで平均パワーは同じであり、前記制御において、前記測定距離データ出力部（７０４，７０５）は、前記出力レベルが低い範囲においては、時間的に隣接する発光単位に基づく前記距離計測結果の平均値を前記測定距離データとし、前記出力レベルが高い範囲においては、発光単位ごとの前記距離計測結果を前記測定距離データとする。

これにより、遠距離の範囲における距離測定の角度分解能が低下することを抑制できる。

また、本実施形態に係る移動体（１５）は、前記距離計測部（７０３）による距離計測結果に基づいて測定距離データを出力する測定距離データ出力部（７０４，７０５）を備える上記いずれかの構成の距離測定装置（７）と、地図情報と前記測定距離データとの照合に基づいて自己位置同定を行う位置同定部（８）と、を備える。

これにより、同じような風景が連続する場所を移動体が走行する際に、自己位置が不明となることを抑制できる。

また、上記移動体は、搬送車であることが好適である。搬送車は、障害物が存在する場所を走行したり、自律走行を行うことが一般的であるためである。

＜１１．その他＞ 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、移動体として無人搬送車を例に挙げて説明したが、これに限らず、移動体は掃除ロボット、監視ロボットなど、運搬用途以外の装置に適用してもよい。

本発明は、例えば、荷物を運搬する無人搬送車に利用することができる。

１・・・車体、１Ａ・・・基部、１Ｂ・・・台部、２・・・荷台、３Ｌ、３Ｒ・・・支持部、４Ｌ、４Ｒ・・・駆動モータ、５Ｌ、５Ｒ・・・駆動輪、６Ｆ、６Ｒ・・・従動輪、７・・・距離測定装置、７１・・・レーザ光源、７２・・・コリメートレンズ、７３・・・投光ミラー、７４・・・受光レンズ、７５・・・受光ミラー、７６・・・波長フィルタ、７７・・・受光部、７８・・・回転筐体、７９・・・モータ、７０１・・・レーザ発光部、７０２・・・レーザ受光部、７０３・・・距離計測部、７０４・・・第１演算処理部、７０５・・・データ通信インタフェース、
７０６・・・第２演算処理部、７０７・・・駆動部、８０・・・筐体、８０１・・・透過部、８１・・・基板、８２・・・配線、８・・・制御部、８５・・・記憶部、９・・・駆動部、１５・・・無人搬送車、Ｕ・・・制御ユニット、Ｂ・・・バッテリー、Ｔ・・・通信部、Ｓ・・・隙間、Ｒｓ・・・測定範囲、θ・・・回転走査角度範囲、Ｊ・・・回転軸、Ｌ１・・・投射光、Ｌ２・・・入射光、ＯＪ・・・計測対象物

Claims (9)

1. 発光部を含んで投射光による回転走査を行う投光部と、受光部と、前記投射光の出射と前記受光部による受光とに基づいて計測対象物までの距離を計測する距離計測部と、前記発光部を制御する発光制御部と、を備え、前記発光制御部は、前記回転走査のｎ周期（ｎは１以上の整数）ごとに、前記投射光の平均パワーを一定として前記投射光の出力レベルおよび前記投射光の発光間隔を変化させる、距離測定装置。
2. 前記距離計測部による距離計測結果に基づいて測定距離データを出力する測定距離データ出力部をさらに備え、前記測定距離データ出力部は、前記出力レベルが最も低い周期においては、時間的に隣接する発光単位に基づく前記距離計測結果の平均値を前記測定距離データとし、前記出力レベルが最も高い周期においては、発光単位ごとの前記距離計測結果を前記測定距離データとする、請求項１に記載の距離測定装置。
3. 前記発光制御部は、前記出力レベルを３段階以上で変化させる、請求項１または請求項２に記載の距離測定装置。
4. 前記距離計測部による距離計測結果に基づいて測定距離データを出力する測定距離データ出力部を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の距離測定装置と、前記測定距離データに基づいて障害物を検知する障害物検知部と、を備える移動体。
5. 前記投射光の出力レベルが高い周期において前記障害物検知部が前記障害物を検知すると、前記発光制御部は、前記回転走査の１周期において、前記投射光の出力レベルを変化させる制御へ切替わり、前記制御において、回転走査範囲において検知された前記障害物の位置が含まれる所定範囲は他の範囲よりも前記出力レベルが高い、請求項４に記載の移動体。
6. 前記制御において、前記出力レベルが低い範囲と前記出力レベルが高い範囲とで平均パワーは同じであり、前記制御において、前記測定距離データ出力部は、前記出力レベルが低い範囲においては、時間的に隣接する発光単位に基づく前記距離計測結果の平均値を前記測定距離データとし、前記出力レベルが高い範囲においては、発光単位ごとの前記距離計測結果を前記測定距離データとする、請求項５に記載の移動体。
7. 前記距離計測部による距離計測結果に基づいて測定距離データを出力する測定距離データ出力部を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の距離測定装置と、地図情報と前記測定距離データとの照合に基づいて自己位置同定を行う位置同定部と、を備える移動体。
8. 搬送車である請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の移動体。
9. 搬送車である請求項７に記載の移動体。