JPWO2020071465A1

JPWO2020071465A1 - 距離測定装置

Info

Publication number: JPWO2020071465A1
Application number: JP2020550526A
Authority: JP
Inventors: 和穂江川; 岡本　修治; 修治岡本; 石丸　裕; 裕石丸; 智浩江川; 佐伯　哲夫; 哲夫佐伯; 裕多堀
Original assignee: Nidec America Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2019-10-03
Publication date: 2021-09-02
Also published as: WO2020071465A1

Abstract

出射光の出射と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を備え、前記距離計測部は、受光信号における立上りと立下りの両方の検出に応じて補正を行う第１補正手法を用いた距離の計測と、前記受光信号における前記立上りと前記立下りのうち一方の検出に応じた補正を行う第２補正手法を用いた距離の計測と、を行うことが可能であり、前記距離計測部は、前記第１補正手法を用いて計測された距離と、前記第２補正手法を用いて計測された距離とのうち、少なくとも前記第１補正手法を用いて計測された距離を用いた距離比較処理に基づき、前記第２補正手法を用いて計測された距離を計測距離として出力する、距離測定装置。

Description

本発明は、距離測定装置に関する。

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、次のような測距装置用の信号処理装置が開示される。

特許文献１の信号処理装置は、パルス状の測定光を光学窓を介して測定対象空間に出力する投光部と、上記測定対象空間に存在する被測定物からの反射光を検出して対応する反射信号を出力する受光部と、を備える測距装置から出力された信号を処理する。

上記信号処理装置は、微分処理部と、波形判定部と、演算部と、を備える。微分処理部は、受光部から出力された反射信号を微分する。波形判定部は、微分処理部により反射信号が一次微分された一次微分反射信号の立上りおよび立下り特性と、反射信号が二次微分された二次微分反射信号の立上り特性に基づいて、反射光が複数の被測定物からの反射光が重畳した反射光であるか否かを判定する。演算部は、波形判定部による判定結果に応じて、反射信号に基づいて被測定物までの距離を算出して出力する。

日本国公開公報：特開２０１１−２１５００５号公報

測距装置と真に検出する必要がある被測定物との間にガラス等半透明の反射物が存在し、反射物が被測定物に近接しているとき、反射物からの反射信号が被測定物からの反射信号に重畳して、真に検出する必要がある被測定物に対する正確な距離が算出できない虞があるが、このような場合に特許文献１によると、被測定物に対する距離を正確に算出することが可能になるとされている。また、特許文献１では、上記半透明の反射物に限らず、測距装置と被測定物との間に樹木の枝等、測定光の光芒に比べ小さな物体が存在する場合などでも同様であるとしている。

しかしながら、特許文献１では、上記半透明の反射物または上記小さな物体などの距離測定精度を向上させることは課題としていない。さらに、特許文献１では、被測定物に対する距離を正確に算出できない虞のある状況を上記微分処理部による処理に基づいて検出する必要があるので、演算処理負荷が大きくなる。すなわち、特許文献１では、演算負荷が大きく、且つ距離測定対象の特性によっては距離測定精度が不十分となる虞があった。

上記状況に鑑み、本発明は、演算処理負荷を抑えつつ、且つ距離測定対象の特性によらず、距離測定精度を向上させることができる距離測定装置を提供することを目的とする。

本発明の例示的な距離測定装置は、発光部を含んで出射光の回転走査を行う投光部と、受光に基づいて受光信号を出力する受光部と、前記出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、を備え、前記距離計測部は、前記受光信号における立上りと立下りの両方の検出に応じて補正を行う第１補正手法を用いた距離の計測と、前記受光信号における前記立上りと前記立下りのうち一方の検出に応じた補正を行う第２補正手法を用いた距離の計測と、を行うことが可能であり、前記距離計測部は、前記第１補正手法を用いて計測された距離と、前記第２補正手法を用いて計測された距離とのうち、少なくとも前記第１補正手法を用いて計測された距離を用いた距離比較処理に基づき、前記第２補正手法を用いて計測された距離を計測距離として出力する。

本発明の例示的な距離測定装置によれば、演算処理負荷を抑えつつ、距離測定精度を向上させることができる。

図１は、理想的な受光信号と実際の受光信号の一例を示す図である。図２は、パルス幅補正を説明するための受光信号の図である。図３は、スルーレート補正を説明するための受光信号の図である。図４は、透光性物体と物体への出射光の出射の一例を示す図である。図５は、手前と奥側に位置する非透光性物体への出射光の出射の一例を示す図である。図６は、２つの受光信号成分が離れている場合の一例を示す波形図である。図７は、２つの受光信号成分が重なる場合の一例を示す波形図である。図８は、パルス幅補正に用いられる予め設定されたパルス幅と補正量との関係の一例を示す図である。図９は、図４に示す状況でのレーザ光の出射角度とパルス幅補正による計測距離との関係の一例を示す図である。図１０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１１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１２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１３は、距離測定装置の概略側面断面図である。図１４は、距離測定装置の電気的構成を示すブロック図である。図１５は、無人搬送車の電気的構成を示すブロック図である。図１６は、距離計測部の第１構成例を示すブロック図である。図１７は、受光信号と各閾値（基準電圧）との関係を示す図である。図１８は、距離測定装置による出射光の回転走査の一例を示す図である。図１９は、距離測定制御処理の第１例に関するフローチャートである。図２０は、距離測定制御処理の第１例に関するフローチャートである。図２１は、手前に突出した壁における距離計測の一例を示す図である。図２２は、距離測定装置が姿勢変化した場合の一例を示す図である。図２３は、距離測定装置が姿勢変化した場合の他の一例を示す図である。図２４は、距離計測部の第２構成例を示すブロック図である。図２５は、距離測定制御処理の第２例に関するフローチャートである。図２６は、距離測定制御処理の第３例に関するフローチャートである。図２７は、距離測定制御処理の第３例に関するフローチャートである。

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。

＜１．距離補正手法＞まず、本実施形態での距離測定に用いる距離補正手法について説明する。本実施形態の距離測定では、レーザ光を出射し、計測対象物でレーザ光が反射した反射光を受光することで、出射から受光までの時間を計測することで距離を取得する。

理想的には、図１に示す受光信号Ｐｓ’のように、受光信号はパルス波形である。この場合、レーザ光の出射タイミングｔ０から受光信号Ｐｓ’の立上りタイミングまでの経過時間Ｔ’を計測することで、計測対象物までの距離を正確に測定することができる。

しかしながら、実際には、図１に示す受光信号Ｐｓのように、受光信号は時間に対して傾きを持った立上りおよび立下りを有する。これにより、レーザ光の出射タイミングｔ０から受光信号Ｐｓの立上りタイミングまでの経過時間Ｔを計測しただけでは、計測対象物までの正確な距離は測定できない。そのため、図１に示す受光信号Ｐｓのゼロレベルから所定レベルまで立上るまでの時間を補正量ΔＴとして、経過時間Ｔを補正量ΔＴによって補正する必要がある。すなわち、経過時間Ｔから補正量ΔＴを差し引く必要がある。

また、同じ距離であっても計測対象物の反射率の違いなどによって受光信号Ｐｓのピークは増減する。受光信号Ｐｓのピークの増減に応じて受光信号Ｐｓの立上り・立下りの傾きが変化し、補正量ΔＴが変化する。従って、正確な距離測定には、このような補正量ΔＴの変化も考慮する必要がある。

本実施形態では、距離を補正する手法として、パルス幅補正とスルーレート補正を採用している。

まず、第１補正手法としてのパルス幅補正について、図２に示す受光信号Ｐｓの波形を用いて説明する。パルス幅補正では、レーザ光の出射タイミングｔ０から受光信号Ｐｓが立ち上がって第１閾値Ｖｔｈ１を横切るタイミングｔ１までの経過時間Ｔ１と、レーザ光の出射タイミングｔ０から受光信号Ｐｓが立ち下がって第１閾値Ｖｔｈ１を横切るタイミングｔ２までの経過時間Ｔ２と、を計測する。そして、経過時間Ｔ１とＴ２との差分からパルス幅Ｗを算出する。

受光信号Ｐｓのピークが大きくなる程、受光信号Ｐｓの立上り・立下りの傾きが急峻となり、パルス幅Ｗは大きくなり、補正量ΔＴは小さくなる。補正量ΔＴは、受光信号Ｐｓがゼロレベルから第１閾値Ｖｔｈ１まで立ち上がるまでの時間である。そこで、予め設定されたパルス幅Ｗと補正量ΔＴとの関係と、実際に算出されたパルス幅Ｗとから、補正量ΔＴを決定する。計測された経過時間Ｔ１から決定された補正量ΔＴを差し引くことで、距離を計測する。

なお、受光信号Ｐｓを反転させて、レーザ光の出射タイミングｔ０から受光信号Ｐｓが立ち下がって第１閾値を横切るタイミングｔ１までの経過時間と、レーザ光の出射タイミングｔ０から受光信号Ｐｓが立ち上がって第１閾値を横切るタイミングｔ２までの経過時間と、を計測することでパルス幅Ｗを算出してもよい。

すなわち、第１補正手法は、受光信号における立上りと立下りの両方の検出に応じて補正を行う。

次に、第２補正手法としてのスルーレート補正について、図３に示す受光信号Ｐｓの波形を用いて説明する。スルーレート補正では、レーザ光の出射タイミングｔ０から受光信号Ｐｓが立ち上がって第１閾値Ｖｔｈ１を横切るタイミングｔ１までの経過時間Ｔ１１と、レーザ光の出射タイミングｔ０から受光信号Ｐｓが立ち上がって第２閾値Ｖｔｈ２を横切るタイミングｔ１２までの経過時間Ｔ１２と、を計測する。なお、第２閾値Ｖｔｈ２は、第１閾値Ｖｔｈ１よりも大きい。そして、経過時間Ｔ１１とＴ１２との差分からスルーレートＳＲを算出する。

受光信号Ｐｓのピークが大きくなる程、受光信号Ｐｓの立上りの傾きが急峻となり、スルーレートＳＲは小さくなり、補正量ΔＴは小さくなる。補正量ΔＴは、受光信号Ｐｓがゼロレベルから第１閾値Ｖｔｈ１まで立ち上がるまでの時間である。そこで、予め設定されたスルーレートＳＲと補正量ΔＴとの関係と、実際に算出されたスルーレートＳＲとから、補正量ΔＴを決定する。計測された経過時間Ｔ１１から決定された補正量ΔＴを差し引くことで、距離を計測する。

なお、受光信号Ｐｓを反転させて、レーザ光の出射タイミングｔ０から受光信号Ｐｓが立ち下がって第１閾値を横切るタイミングまでの経過時間と、レーザ光の出射タイミングｔ０から受光信号Ｐｓが立ち下がって第２閾値（＜第１閾値）を横切るタイミングまでの経過時間と、を計測することでスルーレートＳＲを算出してもよい。

すなわち、第２補正手法は、受光信号における立上りと立下りのうち一方の検出に応じた補正を行う。

このように、第１補正手法は、立上りが第１閾値と交わるタイミングと、立下りが第１閾値と交わるタイミングとの間の時間に基づいて補正を行うパルス幅補正であり、第２補正手法は、立上りまたは立下りが第１閾値、第２閾値とそれぞれ交わるタイミング間の時間に基づいて補正を行うスルーレート補正である。これにより、補正のための演算処理負荷を抑えることができる。

＜２．距離補正手法の課題＞ここで、図４に示すように、ガラス等の光を透過する透光性物体２００の後方に他の物体２５０が存在する場合に、レーザ光Ｌを出射すると、透光性物体２００で反射した反射光と後方の物体２５０で反射した反射光を受光することになる。

透光性物体２００と後方の物体２５０との間の距離が長い場合、図６に示すように、受光信号Ｐｓにおいて、透光性物体２００での反射光による受光信号成分Ｐｓ２００と、後方の物体２５０での反射光による受光信号成分Ｐｓ２５０とは時間的に離れる。このため、受光信号成分Ｐｓ２００の立上りと立下りとで第１閾値Ｖｔｈ１を横切るので、正確なパルス幅Ｗ１を算出することができ、パルス幅補正により正確な透光性物体２００までの距離を計測可能となる。

しかしながら、透光性物体２００と後方の物体２５０との間の距離が短い場合、図７の上段に示すように、受光信号成分Ｐｓ２００と受光信号成分Ｐｓ２５０とが重なり合う。その結果、図７の下段に示すように、受光信号Ｐｓは、受光信号成分Ｐｓ２００と受光信号成分Ｐｓ２５０とが合成されて生成される。このため、受光信号Ｐｓの立上りで第１閾値Ｖｔｈ１を横切った後、受光信号Ｐｓの立下りで第１閾値Ｖｔｈ１を横切るまでの期間として算出されるパルス幅Ｗ２は正確なパルス幅Ｗ１よりも長くなる。

ここで、図８は、パルス幅補正に用いられる予め設定されたパルス幅Ｗと補正量ΔＴとの関係の一例を示す図である。図８に示すように、パルス幅Ｗ２と上記関係によって決定される補正量ΔＴは、正確なパルス幅Ｗ１と上記関係によって決定される補正量ΔＴよりも、誤差ΔＴｅｒｒだけ小さくなる。従って、パルス幅補正により距離を計測すると、透光性物体２００までの距離を実際よりも長めに測定してしまう。

図９は、図４に示す状況でのレーザ光Ｌの出射角度θ_Lとパルス幅補正による計測距離Ｄとの関係の一例を示す図である。なお、出射角度θ_Lは、透光性物体２００に対する正面方向からのレーザ光Ｌの出射方向のずれ角度を示す。

出射角度θ_Lが小さい場合、透光性物体２００からの反射光量が大きく、物体２５０からの反射光量は小さいので、正確なパルス幅を検出でき、図９に示す白塗部のように、パルス幅補正により正確に透光性物体２００までの距離を計測できる。

出射角度θ_Lがさらに大きくなると、透光性物体２００からの反射光量が減少し、物体２５０からの反射光量が増加するので、図７に示す現象が生じる。これにより、パルス幅が長めに検出され、補正量が減少し、図９に示すハッチング部のように、透光性物体２００までの距離が実際よりも長めに計測されてしまう。このハッチング部のように、パルス幅補正を用いると距離が長めに計測される距離位置を中間点ＭＰと称する。

出射角度θ_Lがさらに大きくなると、透光性物体２００からの反射光量がさらに減少し、物体２５０からの反射光量がさらに増加するので、物体２５０について正確なパルス幅を検出でき、図９に示す黒塗部のように、パルス幅補正により正確な物体２５０までの距離を計測できる。

また、同様の現象は、例えば、図５に示す手前の壁等である非透光性物体３００と、後方の壁等である非透光性物体３５０が存在する場合にレーザ光Ｌを出射した場合にも起こりうる。なお、非透光性物体３００は、壁の他にも、例えば椅子の脚などの細い物体である場合もある。

このようにパルス幅補正を用いると中間点が生じる虞があるといった課題があるが、スルーレート補正であれば、図７に示す状況であっても、受光信号の立上りのみを検出することでスルーレートを算出するので、スルーレートを正確に得ることができる。従って、正確な距離を計測することが可能である。しかしながら、スルーレート補正を用いる場合は、受光信号のピークが十分に大きくないと、立上りを検出することができないため、パルス幅補正よりも距離測定可能範囲が小さくなる。

そこで、本実施形態の距離測定装置では、パルス幅補正とスルーレート補正のそれぞれの有利な点を利用する構成としている。

＜３．無人搬送車の全体構成＞以下、本実施形態の距離測定装置について詳述する。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。

図１０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１１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１２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。また、駆動輪５Ｌ、５Ｒを逆方向に回転させることで、無人搬送車１５をその場で回転させることもできる。

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。

＜４．距離測定装置の構成＞図１３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１３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、受光素子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出射光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、出射光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出射光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１２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。出射光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、出射光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。受光素子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から出射された出射光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を透過して受光素子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。受光素子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、および受光素子７７は、投光ミラー７３とともに回転駆動される。

図１２に示すように、回転走査角度範囲θ（一例として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、出射光Ｌ１の出力レベルに応じて変化する。回転走査角度範囲θで出射光Ｌ１が出射され、測定範囲Ｒｓ内に位置する計測対象物で出射光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。

＜５．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１４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１４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、データ通信インタフェース７０４と、第２演算処理部７０５と、駆動部７０６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１３）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８３（図１３）が構成される。すなわち、距離測定装置７は、発光部（レーザ発光部７０１）を含んで出射光Ｌ１の回転走査を行う投光部８３を備える。

レーザ受光部７０２は、受光素子７７（図１３）等を含み、受光に基づいて受光信号を出力する。すなわち、距離測定装置７は、受光に基づいて受光信号を出力する受光部（レーザ受光部７０２）を備える。なお、レーザ受光部７０２のより具体的な構成については、後述する。

距離計測部７０３は、レーザ受光部７０２から出力される受光信号を入力される。距離測定部７０３は、第１演算処理部７０３Ａを有する。レーザ発光部７０１は、第１演算処理部７０３Ａから出力されるレーザ発光パルスＬＰ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、出射光Ｌ１が出射される。出射された出射光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は、入射光Ｌ２の受光に基づいて受光信号を距離計測部７０３へ出力する。

ここで、第１演算処理部７０３Ａは、レーザ発光パルスＬＰとともに出力される基準パルス（図１４で不図示）を出力する。距離計測部７０３は、基準パルスの立ち上りタイミングから受光信号の立上り・立下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。距離計測部７０３は、先述したパルス幅補正およびスルーレート補正を用いた距離計測を行う。このように、距離測定装置７は、出射光の出射と受光部７０２による受光とに基づいて計測対象物ＯＪまでの距離を計測する距離計測部７０３を備える。なお、距離計測部７０３のより具体的な構成については後述する。

駆動部７０６は、モータ７９を回転駆動制御する。モータ７９は、駆動部７０６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７０３Ａ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ＬＰを出力する。これにより、回転筐体７８および投光ミラー７３が所定角度回転するたびにレーザ発光部７０１が発光し、出射光Ｌ１が出射される。図１２には、出射光Ｌ１の出射を示す。

第１演算処理部７０３Ａは、レーザ発光パルスＬＰ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ＬＰに対応して得られる距離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ＤＴとして第１演算処理部７０３Ａより出力される。このようにして、回転走査角度範囲θでの出射光Ｌ１の回転走査により、計測対象物ＯＪの距離画像を取得することができる。

第１演算処理部７０３Ａから出力された測定距離データＤＴは、データ通信インタフェース７０４を介して後述する図１５に示す無人搬送車１５側に伝送される。

第２演算処理部７０５は、測定距離データＤＴに基づき、所定エリア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ＤＴで示される或る計測対象物の位置が所定エリア内に位置すれば、計測対象物が所定エリア内に位置すると判定される。第２演算処理部７０５は、所定エリア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ＤｓをＨｉｇｈレベルとして出力する。一方、所定エリア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Ｄｓを出力する。検出信号Ｄｓは、後述する図１５に示す無人搬送車１５側に伝送される。

＜６．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１５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１５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１５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１０）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ＤＴを入力される。制御部８は、測定距離データＤＴ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ＤＴ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ＤＴ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。

また、制御部８は、距離測定装置７から出力される検出信号Ｄｓに基づいて駆動部９の制御を行うこともできる。

＜７．距離計測部の第１構成例＞図１６は、距離計測部７０３の第１構成例を示すブロック図である。なお、図１６は、レーザ受光部７０２の具体的な構成例を併せて示す。また、図１７は、受光信号Ｐｓと各閾値（基準電圧）との関係を示す。

レーザ受光部７０２は、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）７０２Ａと、増幅回路（トランスインピーダンスアンプ）７０２Ｂと、を有する。ＡＰＤ７０２Ａは、受光素子７７に相当し、受光したレーザ光を電流信号に変換する。増幅回路７０２Ｂは、ＡＰＤ７０２Ａから出力される電流信号を受光信号Ｐｓに電流・電圧変換して出力する。

距離計測部７０３は、先述した第１演算処理部７０３Ａに加えて、第１コンパレータ７０３Ｂと、第２コンパレータ７０３Ｃと、第１ＴＤＣ（time to digital converter）７０３Ｄと、第２ＴＤＣ７０３Ｅと、セレクタ７０３Ｆと、を有する。

第１コンパレータ７０３Ｂは、非反転入力端（＋）に入力される受光信号Ｐｓと、反転入力端（−）に入力される第１閾値Ｖｔｈ１とを比較する。第１コンパレータ７０３Ｂの出力信号は、第１ＴＤＣ７０３Ｄに入力されるとともに、セレクタ７０３Ｆへ入力される。第２コンパレータ７０３Ｃは、非反転入力端（＋）に入力される受光信号Ｐｓと、反転入力端（−）に入力される第２閾値Ｖｔｈ２とを比較する。第２コンパレータ７０３Ｃの出力信号は、セレクタ７０３Ｆへ入力される。第２閾値Ｖｔｈ２は、第１閾値Ｖｔｈ１よりも大きい。

第１ＴＤＣ７０３Ｄは、第１演算処理部７０３Ａから出力される基準パルスＳＰの立上りタイミングから第１コンパレータ７０３Ｂから入力される出力信号のＨｉｇｈへの立上りタイミングまでの第１経過時間Ｔ１０（図１７）を計測する。セレクタ７０３Ｆは、第１コンパレータ７０３Ｂの出力信号と第２コンパレータ７０３Ｃの出力信号のうちいずれかを第１演算処理部７０３Ａから出力される選択信号ＳＳに応じて選択し、選択された出力信号を第２ＴＤＣ７０３Ｅへ入力させる。

セレクタ７０３Ｆから第１コンパレータ７０３Ｂの出力信号が選択されて入力される場合、第２ＴＤＣ７０３Ｅは、第１演算処理部７０３Ａから出力される基準パルスＳＰの立ち上りタイミングからセレクタ７０３Ｆから入力される出力信号のＬｏｗへの立下りタイミングまでの第２経過時間Ｔ２０（図１７）を計測する。

セレクタ７０３Ｆから第２コンパレータ７０３Ｃの出力信号が選択されて入力される場合、第２ＴＤＣ７０３Ｅは、第１演算処理部７０３Ａから出力される基準パルスＳＰの立ち上りタイミングからセレクタ７０３Ｆから入力される出力信号のＨｉｇｈへの立上りタイミングまでの第３経過時間Ｔ３０（図１７）を計測する。

第１演算処理部７０３Ａは、選択信号ＳＳによって第１コンパレータ７０３Ｂの出力信号を選択した場合は、第１経過時間Ｔ１０と第２経過時間Ｔ２０との差分からパルス幅を算出することでパルス幅補正による距離計測を行う。一方、第１演算処理部７０３Ａは、選択信号ＳＳによって第２コンパレータ７０３Ｃの出力信号を選択した場合は、第１経過時間Ｔ１０と第３経過時間Ｔ３０との差分からスルーレートを算出することでスルーレート補正による距離計測を行う。従って、距離計測部７０３は、第１補正手法を用いた距離の計測と、第２補正手法を用いた距離の計測と、を行うことが可能である。

すなわち、距離計測部７０３は、受光信号Ｐｓを第１基準電圧Ｖｔｈ１と比較する第１コンパレータ７０３Ｂと、受光信号Ｐｓを第２基準電圧Ｖｔｈ２と比較する第２コンパレータ７０３Ｃと、基準パルスＳＰと第１コンパレータ７０３Ｂの出力とが入力される第１ＴＤＣ７０３Ｄと、基準パルスＰｓが入力される第２ＴＤＣ７０３Ｅと、第１コンパレータ７０３Ｂの出力と第２コンパレータ７０３Ｃの出力の一方を選択して第２ＴＤＣ７０３Ｅへ出力するセレクタ７０３Ｆと、を有する。これにより、距離計測部７０３は、第１補正手法としてのパルス幅補正と、第２補正手法としてのスルーレート補正と、を切替えて用いることができる。

＜８．距離測定制御処理の第１例＞次に、先述した第１構成例に係る距離計測部７０３（図１６）による距離測定制御処理について、図１９および図２０に示すフローチャートに沿って説明する。

ここで、図１８は、距離測定装置７による出射光Ｌ１の回転走査の一例を示す図である。距離測定装置７は、一例として２７０°である回転走査角度範囲θにおいて、所定単位角度ごとにずれた各走査位置で出射光Ｌ１を出射させる。図１８では、反時計周りに走査位置をずらしながら出射光Ｌ１が出射される。各走査位置は、角度位置ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）として表される。

図１９および図２０に示すフローチャートは、図１８に示す各角度位置ｎごとの処理を示す。電源がオンとなると図１９に示す処理が開始され、以降、電源がオフとなるまで処理は継続される。また、図１９および図２０に示すｍは、回転走査の周回を示す。図１９に示す処理が開始された時点でｍ＝０である。

ステップＳ１で周回が次の周回に移行すると、ステップＳ２で、第１演算処理部７０３Ａは、選択信号ＳＳによって第１コンパレータ７０３Ｂの出力信号を選択することで、パルス幅補正による距離測定を行う。そして、ステップＳ３で、第１演算処理部７０３Ａは、ステップＳ２で測定された距離を出力する。

次に、ステップＳ４に進み、第１演算処理部７０３Ａは、ステップＳ２で取得された距離がエラーであった場合は（ステップＳ４のＹＥＳ）、次の周回において（ステップＳ１）、ステップＳ２でパルス幅補正による距離測定を行う。なお、上記エラーとは、計測対象物までの距離が遠く、受光信号Ｐｓのピークが過小となり、受光信号Ｐｓが第１閾値Ｖｔｈ１を上回らないために、距離測定を行えない場合である。

一方、ステップＳ４で、取得距離がエラーでない場合は（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ５に進む。ステップＳ５で、第１演算処理部７０３Ａは、ステップＳ２で取得された距離と、直前の角度位置（ｎ−１）での取得された距離との差分を算出する。ここで、先述した図９に示すような中間点ＭＰで距離計測を行うと、直前の角度位置での距離との差分が大きくなる。

ここで、先述した図４に示すように、計測対象物は、透光性物体２００と、当該透光性物体より奥側に位置する物体２５０と、を含む。これにより、透光性物体での反射光による受光信号成分と、透光性物体を透過して奥側に位置する物体で反射した光による受光信号成分とが重なることにより生じる中間点を検出できる。

また、先述した図５に示すように、計測対象物は、非透光性物体３００と、当該非透光性物体より奥側に位置する他の非透光性物体３５０と、を含む。これにより、非透光性物体での反射光による受光信号成分と、他の非透光性物体での反射光による受光信号成分とが重なることにより生じる中間点を検出できる。

そこで、ステップＳ５で算出された差分値が設定された値以下でない場合は（ステップＳ６のＮＯ）、中間点が検出されたとして、次の周回において（ステップＳ７）、ステップＳ８に進む。ステップＳ８で、第１演算処理部７０３Ａは、選択信号ＳＳによって第２コンパレータ７０３Ｃの出力信号を選択することで、スルーレート補正による距離測定を行う。そして、ステップＳ９で、第１演算処理部７０３Ａは、ステップＳ８で測定された距離を出力する。

一方、ステップＳ５で算出された差分値が設定された値以下であった場合は（ステップＳ６のＹＥＳ）、中間点は検出されていないとして、次の周回において（ステップＳ１）、ステップＳ２でパルス幅補正による距離測定を行う。

このように、中間点が検出された場合は、中間点での距離測定精度の高いスルーレート補正による距離測定に切替え、そうでない場合は、距離測定可能範囲の大きいパルス幅補正による距離測定を行う。

なお、ステップＳ５で、直前の角度位置での取得された距離がエラーであるために差分を計算できない場合は、ステップＳ１、Ｓ２に進む。また、角度位置ｎ＝１の場合は、直前の角度位置が存在しないので、ステップＳ１、Ｓ２に進む。

すなわち、距離計測部７０３は、第１補正手法（パルス幅補正）を用いて計測された距離と、第２補正手法（スルーレート補正）を用いて計測された距離とのうち、少なくとも第１補正手法を用いて計測された距離を用いた距離比較処理に基づき、第２補正手法を用いて計測された距離を計測距離として出力する。

これにより、第１物体での反射光に基づく受光信号成分と第２物体での反射光に基づく受光信号成分とが重なることにより、第１補正手法を用いると距離が長めに計測される距離位置（中間点）が検出された場合に、より正確に距離を計測できる第２補正手法を用いた計測距離を出力することができる。中間点の検出は、距離比較処理に基づくので、演算処理負荷を抑えることができる。

より具体的には、距離計測部７０３は、回転走査における第１角度位置（ｎ−１）で第１補正手法を用いて計測された距離と、回転走査において第１角度位置よりも走査が後である第２角度位置（ｎ）で第１補正手法を用いて計測された距離と、を比較し、当該比較結果に基づき、第２補正手法を用いて計測された距離を第２角度位置での計測距離として出力する。

なお、第１角度位置（ｎ−１）と第２角度位置（ｎ）とは、隣接する角度位置である。なお、隣接する角度位置とは、回転走査において出射光を出射させる各タイミングのうち時間的に隣接するタイミングのそれぞれの角度位置である。これにより、中間点を精度良く検出することができる。

また、距離計測部７０３は、上記比較結果に基づき、第２角度位置で第１補正手法を用いて距離を計測した第ｍ周回（ｍは自然数）の次の第（ｍ＋１）周回の第２角度位置での距離計測に用いる手法を、第１補正手法から前記第２補正手法へ切替える。

これにより、同一周回の角度位置では第１補正手法と第２補正手法の一方を用いて距離計測を行う構成で実現可能となり、構成を簡易化できる。

また、距離計測部７０３は、第１角度位置で計測された距離と、第２角度位置で第１補正手法を用いて計測された距離との差分を算出して得られた算出結果が第１所定値を上回る場合に、第（ｍ＋１）周回の第２角度位置での距離計測に用いる手法を、第１補正手法から第２補正手法へ切替える。

これにより、第１角度位置で計測された距離と第２角度位置で計測された距離との差分値が第１所定値を上回ったことにより、中間点を検出できる。

また、距離計測部７０３は、上記算出結果が第１所定値以下の場合は、第（ｍ＋１）周回の第２角度位置での距離計測に用いる手法を、第１補正手法とする。

これにより、中間点以外については第１補正手法を用いることにより、距離測定可能範囲を確保できる。

ステップＳ９の後、ステップＳ１０で、ステップＳ８で取得された距離がエラーであった場合は（ステップＳ１０のＹＥＳ）、次の周回において（ステップＳ１）、ステップＳ２でパルス幅補正による距離測定を行う。なお、上記エラーとは、計測対象物までの距離が遠く、受光信号Ｐｓのピークが過小となり、受光信号Ｐｓが第２閾値Ｖｔｈ２を上回らないために、距離測定を行えない場合である。

一方、ステップＳ１０で、取得距離がエラーでない場合は（ステップＳ１０のＮＯ）、図２０に示すステップＳ１１に進む。ステップＳ１１で、第１演算処理部７０３Ａは、直前の周回での距離測定がパルス幅補正によるかを判定する。もし、直前の周回での距離測定がパルス幅補正であった場合は（ステップＳ１１のＹＥＳ）、ステップＳ１２に進み、第１演算処理部７０３Ａは、ステップＳ８で取得された距離と、直前の周回で取得された距離との差分を算出する。

ここで、例えば図２１に示すような手前に突出した壁等の傾きを持った物体の距離を計測した場合、ステップＳ５で算出される差分値が大きくなり（ステップＳ６のＮＯ）、中間点であると誤検出される場合がある。この場合、ステップＳ１２で算出される差分値は小さくなるので、中間点の誤検出を検出することができる。

そこで、ステップＳ１２で算出された差分値が設定した値以下であった場合は（ステップＳ１３のＹＥＳ）、次の周回において（ステップＳ１）、ステップＳ２でパルス幅補正による距離測定を行う。

すなわち、距離計測部７０３は、第（ｍ＋１）周回の第２角度位置で第２補正手法を用いて計測された距離と、第ｍ周回の第２角度位置で計測された距離との差分を算出して得られた算出結果が第２所定値以下の場合は、第（ｍ＋１）周回の次の第（ｍ＋２）周回の第２角度位置で用いる距離計測に用いる手法を、第２補正手法から第１補正手法へ切替える。

これにより、検出した中間点が実際には中間点ではないと確認した場合に、第１補正手法に戻すことにより、距離測定可能範囲を確保できる。

一方、直前の周回の距離測定はパルス幅補正によらない場合（ステップＳ１１のＮＯ）、または、上記差分値が設定した値以下でない場合は（ステップＳ１３のＮＯ）、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４で、第１演算処理部７０３Ａは、ステップＳ８で取得した距離から直前の角度位置で取得された距離を差し引いて差分値を算出する。

ここで、図２２に示すように、距離測定装置７を備えた無人搬送車１５の姿勢の変化により、角度位置ｎで出射された出射光Ｌ１は、透光性物体４００の後方に位置する物体４５０に向かい、直前の角度位置（ｎ−１）で出射された出射光Ｌ１は、透光性物体４００に向かう状況となる場合がある。この場合、角度位置ｎで取得される距離は、角度位置（ｎ−１）で取得される距離よりも長くなり、上記ステップＳ１４で算出される差分値は、正の値となる。

従って、算出された差分値が設定された値以下でなく（ステップＳ１５のＮＯ）、且つ、上記差分値が正の値である場合は（ステップＳ１６のＹＥＳ）、次の周回において（ステップＳ１）、ステップＳ２でパルス幅補正による距離測定を行う。

すなわち、距離計測部７０３は、第２角度位置で第２補正手法を用いて計測された距離から第１角度位置で計測された距離を差し引いた差分値が第３所定値を上回って且つ正の値である場合、次の周回の第２角度位置で用いる距離計測に用いる手法を、第２補正手法から第１補正手法へ切替える。

これにより、距離測定装置７の姿勢が変化することにより、第２角度位置での距離計測対象が中間点の生じる物体から、より遠い物体に変化した場合に、第１補正手法に戻すことにより、距離測定可能範囲を確保できる。

上記算出された差分値が設定した値以下であった場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、または、上記算出された差分値が設定した値以下ではないが、正の値でない場合は（ステップＳ１６のＮＯ）、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７で、第１演算処理部７０３Ａは、直後の角度位置で取得された距離からステップＳ８で取得した距離を差し引いて差分値を算出する。

ここで、図２３に示すように、距離測定装置７を備えた無人搬送車１５の姿勢の変化により、角度位置ｎで出射された出射光Ｌ１は、透光性物体４００の後方に位置する物体４５０に向かい、直後の角度位置（ｎ＋１）で出射された出射光Ｌ１は、透光性物体４００に向かう状況となる場合がある。この場合、角度位置ｎで取得される距離は、角度位置（ｎ＋１）で取得される距離よりも長くなり、上記ステップＳ１７で算出される差分値は、負の値となる。

従って、算出された差分値が設定された値以下でなく（ステップＳ１８のＮＯ）、且つ、上記差分値が負の値である場合は（ステップＳ１９のＹＥＳ）、次の周回において（ステップＳ１）、ステップＳ２でパルス幅補正による距離測定を行う。

すなわち、距離計測部７０３は、第２角度位置よりも走査順が後である第３角度位置で計測された距離から第２角度位置で第２補正手法を用いて計測された距離を差し引いた差分値を算出し、当該差分値が第４所定値を上回って且つ負の値である場合、次の周回の第２角度位置で用いる距離計測に用いる手法を、第２補正手法から第１補正手法へ切替える。

上記算出された差分値が設定した値以下であった場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）、または、上記算出された差分値が設定した値以下ではないが、負の値でない場合は（ステップＳ１９のＮＯ）、次の周回において（ステップＳ７）、ステップＳ８でスルーレート補正による距離測定を行う。

＜９．距離計測部の第２構成例＞図２４は、距離計測部７０３の第２構成例を示すブロック図である。図２４に示す第２構成例に係る距離計測部７０３は、先述した図１６に示す第１構成例との構成上の相違として、セレクタ７０３Ｆの代わりに第３ＴＤＣ７０３Ｇを有する。

第１コンパレータ７０３Ｂの出力信号は、第２ＴＤＣ７０３Ｅに入力される。第３ＴＤＣ７０３Ｇには、基準パルスＳＰとともに、第２コンパレータ７０３Ｃの出力信号が入力される。

第１ＴＤＣ７０３Ｄは、第１演算処理部７０３Ａから出力される基準パルスＳＰの立上りタイミングから第１コンパレータ７０３Ｂから入力される出力信号のＨｉｇｈへの立上りタイミングまでの第１経過時間Ｔ１０（図１７）を計測する。第２ＴＤＣ７０３Ｅは、第１演算処理部７０３Ａから出力される基準パルスＳＰの立上りタイミングから第１コンパレータ７０３Ｂから入力される出力信号のＬｏｗへの立下りタイミングまでの第２経過時間Ｔ２０（図１７）を計測する。第３ＴＤＣ７０３Ｇは、第１演算処理部７０３Ａから出力される基準パルスＳＰの立上りタイミングから第２コンパレータ７０３Ｃから入力される出力信号のＨｉｇｈへの立上りタイミングまでの第３経過時間Ｔ３０（図１７）を計測する。

第１演算処理部７０３Ａは、第１経過時間Ｔ１０と第２経過時間Ｔ２０との差分からパルス幅を算出することでパルス幅補正による距離計測を行うとともに、第１経過時間Ｔ１０と第３経過時間Ｔ３０との差分からスルーレートを算出することでスルーレート補正による距離計測を行う。従って、本構成例によれば、同一周回での同一角度位置において両方の補正手法による距離を取得することができる。

すなわち、距離計測部７０３は、同一周回の回転走査における同一角度位置において、第１補正手法を用いた距離の計測と、第２補正手法を用いた距離の計測と、を行うことが可能である。

また、距離計測部７０３は、受光信号を第１基準電圧Ｖｔｈ１と比較する第１コンパレータ７０３Ｂと、受光信号を第２基準電圧Ｖｔｈ２と比較する第２コンパレータ７０３Ｃと、基準パルスＳＰと第１コンパレータ７０３Ｂの出力とが入力される第１ＴＤＣ７０３Ｄと、基準パルスＳＰと第１コンパレータ７０３Ｂの出力とが入力される第２ＴＤＣ７０３Ｅと、基準パルスＳＰと第２コンパレータ７０３Ｃの出力とが入力される第３ＴＤＧと、を有する。

これにより、同一周回での同一角度位置における第１補正手法と第２補正手法の両方を用いた距離計測を簡易な構成で実現できる。

＜１０．距離測定制御処理の第２例＞次に、先述した第２構成例に係る距離計測部７０３（図２４）による距離測定制御処理について、図２５に示すフローチャートに沿って説明する。

図２５に示すフローチャートは、先述した図１８に示す各角度位置ｎごとの処理を示す。電源がオンとなると図２５に示す処理が開始され、以降、電源がオフとなるまで処理は継続される。また、図２５に示すｍは、回転走査の周回を示す。図２５に示す処理が開始された時点でｍ＝０である。

ステップＳ２１で周回が次の周回に移行すると、ステップＳ２２で、第１演算処理部７０３Ａは、パルス幅補正による距離測定を行う。そして、ステップＳ２３で、第１演算処理部７０３Ａは、スルーレート補正による距離測定を行う。

ステップＳ２４で、第１演算処理部７０３Ａは、スルーレート補正による取得された距離がエラーであるかを判定し、エラーの場合は（ステップＳ２４のＹＥＳ）、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７で、第１演算処理部７０３Ａは、パルス幅補正により測定した距離を出力する。その後、次の周回へ進む（ステップＳ２１）。

一方、スルーレート補正による取得された距離がエラーでなかった場合は（ステップＳ２４のＮＯ）、ステップＳ２５に進み、第１演算処理部７０３Ａは、ステップＳ２２でパルス幅補正により取得された距離と、ステップＳ２３でスルーレート補正により取得された距離との差分を算出する。

ステップＳ２５で算出された差分値が設定した値以下でない場合は（ステップＳ２６のＮＯ）、中間点を検出したとして、ステップＳ２８に進み、第１演算処理部７０３Ａは、スルーレート補正により測定された距離を出力する。その後、次の周回へ進む（ステップＳ２１）。

一方、上記差分値が設定した値以下であった場合は（ステップＳ２６のＹＥＳ）、中間点を検出していないとして、ステップＳ２７に進み、第１演算処理部７０３Ａは、パルス幅補正により測定された距離を出力する。

すなわち、距離計測部７０３は、同一角度位置で、第１補正手法を用いて計測された距離と、第２補正手法を用いて計測された距離と、を比較し、当該比較結果に基づき、第２補正手法を用いて計測された距離を計測距離として出力する。

これにより、第１物体での反射光に基づく受光信号成分と第２物体での反射光に基づく受光信号成分とが重なることにより、第１補正手法を用いると距離が長めに計測される距離位置（中間点）が検出された場合に、より正確に距離を計測できる第２補正手法を用いた計測距離を出力することができる。中間点の検出は、演算処理負荷を抑えた方法で行うことができる。また、計測距離データのリアルタイム性を向上させることができる。

＜１１．距離測定制御処理の第３例＞次に、先述した第１構成例に係る距離計測部７０３（図１６）による距離測定制御処理の変形例について、図２６および図２７に示すフローチャートに沿って説明する。なお、当該処理を行うには、第１演算処理部７０３Ａは、不図示のバッファ（記憶部）を有する必要がある。

図２６および図２７に示すフローチャートは、先述した図１８に示す各角度位置ｎごとの処理を示す。電源がオンとなると図２６に示す処理が開始され、以降、電源がオフとなるまで処理は継続される。また、図２６に示すｍは、回転走査の周回を示す。図２６に示す処理が開始された時点でｍ＝０であり、第１演算処理部７０３Ａは、ｍを変数として保有する。

図２６に示す処理が開始されると、まず、ステップＳ３１で、第１演算処理部７０３Ａは、ｍが３を上回るかを判定し、もし上回る場合は（ステップＳ３１のＹＥＳ）、ステップＳ３２に進み、第１演算処理部７０３Ａは、バッファに記憶された最新の測定距離を出力する。このとき、第１演算処理部７０３Ａは、バッファに記憶された測定距離を消去するとともに、変数ｍを０に初期化する。

ステップＳ３２の後、または、ステップＳ３１でｍが３以下である場合は（ステップＳ３１のＮＯ）、ステップＳ３３に進み、第１演算処理部７０３Ａは、変数ｍを１だけ増加させる。

その後、ステップＳ３４に進み、第１演算処理部７０３Ａは、ｍが３を上回るかを判定し、もし上回る場合は（ステップＳ３４のＹＥＳ）、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５で、第１演算処理部７０３Ａは、（ｍ−１）周回での測定方法と（ｍ−２）周回での測定方法が異なるかを判定し、もし同じである場合は（ステップＳ３５のＮＯ）、ステップＳ３８に進む。

一方、測定方法が異なる場合は（ステップＳ３５のＹＥＳ）、ステップＳ３６に進み、第１演算処理部７０３Ａは、（ｍ−１）周回で取得された距離と（ｍ−２）周回で取得された距離との差分を算出する。第１演算処理部７０３Ａは、算出された差分値が設定した値以下であるかを判定し、設定した値以下であった場合は（ステップＳ３７のＹＥＳ）、ステップＳ３８に進む。上記差分値が設定した値以下でない場合は（ステップＳ３７のＮＯ）、ステップＳ４２に進む。

ステップＳ３８で、第１演算処理部７０３Ａは、パルス幅補正による距離測定を行う。ここで、第１演算処理部７０３Ａは、取得した距離をバッファに記憶させる。そして、ステップＳ３８で取得された距離がエラーであった場合は（ステップＳ３９のＹＥＳ）、ステップＳ３１に戻る。

一方、ステップＳ３８で取得された距離がエラーでなかった場合は（ステップＳ３９のＮＯ）、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０で、第１演算処理部７０３Ａは、ステップＳ３８で取得された距離と、直前の角度位置（ｎ−１）での取得された距離との差分を算出する。

ステップＳ４１で、第１演算処理部７０３Ａは、算出された差分値が設定した値以下であるかを判定し、もし設定した値以下である場合は（ステップＳ４１のＹＥＳ）、ステップＳ３１に戻る。一方、算出された差分値が設定した値以下でなかった場合は（ステップＳ４１のＮＯ）、ステップＳ４２に進む。

ステップＳ４２で、第１演算処理部７０３Ａは、ｍが３を上回るかを判定し、もし上回る場合は（ステップＳ４２のＹＥＳ）、ステップＳ４３に進み、第１演算処理部７０３Ａは、バッファに記憶された最新の測定距離を出力する。このとき、第１演算処理部７０３Ａは、バッファに記憶された測定距離を消去するとともに、変数ｍを０に初期化する。

ステップＳ４３の後、または、ステップＳ４２でｍが３以下である場合は（ステップＳ４２のＮＯ）、ステップＳ４４に進み、第１演算処理部７０３Ａは、変数ｍを１だけ増加させる。

そして、ステップＳ４５で、第１演算処理部７０３Ａは、スルーレート補正による距離測定を行う。ここで、第１演算処理部７０３Ａは、取得した距離をバッファに記憶させる。そして、ステップＳ４５で取得された距離がエラーであった場合は（ステップＳ４６のＹＥＳ）、ステップＳ３１に戻る。

一方、ステップＳ４５で取得された距離がエラーでなかった場合は（ステップＳ４６のＮＯ）、図２７のステップＳ４７に進む。ステップＳ４７〜Ｓ５５の処理は、先述した図２０のステップＳ１１〜Ｓ１９の処理と同様である。ステップＳ４９のＹＥＳ、またはステップＳ５５のＹＥＳの場合は、ステップＳ３１に戻る。また、ステップＳ５４のＹＥＳ、またはステップＳ５５のＮＯの場合は、ステップＳ４２に戻る。

すなわち、距離測定装置７は、第２角度位置で第１補正手法を用いて計測された距離を記憶する記憶部（バッファ）をさらに備え、距離計測部７０３は、上記算出結果が第１所定値以下の場合は（ステップＳ４１のＹＥＳ）、上記記憶部に記憶された上記距離を出力する（ステップＳ３２）。

これにより、中間点でないことを検出してから、第２角度位置で第１補正手法を用いて計測された距離を出力するので、第１補正手法が適切でない場合に第１補正手法を用いて計測された距離が出力されることを回避できる。

＜１２．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、第２補正手法としては、スルーレート補正に限らず、例えば、受光信号の微分処理に基づいて補正を行う手法を採用してもよい。この場合、受光信号の立上りまたは立下りにおいて１次微分を行えばよいので、従来の１次微分および２次微分を行う必要がある方法よりも演算負荷を抑制できる。

また、上記実施形態では、距離測定装置を搭載する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・・・受光素子、７８・・・回転筐体、７９・・・モータ、７０１・・・レーザ発光部、７０２・・・レーザ受光部、７０２Ａ・・・ＡＰＤ、７０２Ｂ・・・増幅回路、７０３・・・距離計測部、７０３Ａ・・・第１演算処理部、７０３Ｂ・・・第１コンパレータ、７０３Ｃ・・・第２コンパレータ、７０３Ｄ・・・第１ＴＤＣ、７０３Ｅ・・・第２ＴＤＣ、７０３Ｆ・・・セレクタ、７０３Ｇ・・・第３ＴＤＣ、７０４・・・データ通信インタフェース、７０５・・・第２演算処理部、７０６・・・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、Ｒｓ・・・測定範囲、θ・・・回転走査角度範囲、Ｊ・・・回転軸、Ｌ１・・・出射光、Ｌ２・・・入射光、ＯＪ・・・計測対象物、２００、４００・・・透光性物体、２５０、４５０・・・物体、３００、３５０・・・非透光性物体

Claims

発光部を含んで出射光の回転走査を行う投光部と、受光に基づいて受光信号を出力する受光部と、前記出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、を備え、前記距離計測部は、前記受光信号における立上りと立下りの両方の検出に応じて補正を行う第１補正手法を用いた距離の計測と、前記受光信号における前記立上りと前記立下りのうち一方の検出に応じた補正を行う第２補正手法を用いた距離の計測と、を行うことが可能であり、前記距離計測部は、前記第１補正手法を用いて計測された距離と、前記第２補正手法を用いて計測された距離とのうち、少なくとも前記第１補正手法を用いて計測された距離を用いた距離比較処理に基づき、前記第２補正手法を用いて計測された距離を計測距離として出力する、距離測定装置。
前記距離計測部は、前記回転走査における第１角度位置で前記第１補正手法を用いて計測された距離と、前記回転走査において前記第１角度位置よりも走査が後である第２角度位置で前記第１補正手法を用いて計測された距離と、を比較し、当該比較結果に基づき、前記第２補正手法を用いて計測された距離を前記第２角度位置での計測距離として出力する、請求項１に記載の距離測定装置。
前記距離計測部は、前記比較結果に基づき、前記第２角度位置で前記第１補正手法を用いて距離を計測した第ｍ周回（ｍは自然数）の次の第（ｍ＋１）周回の前記第２角度位置での距離計測に用いる手法を、前記第１補正手法から前記第２補正手法へ切替える、請求項２に記載の距離測定装置。
前記距離計測部は、前記第１角度位置で計測された距離と、前記第２角度位置で前記第１補正手法を用いて計測された距離との差分を算出して得られた算出結果が第１所定値を上回る場合に、前記第（ｍ＋１）周回の前記第２角度位置での距離計測に用いる手法を、前記第１補正手法から前記第２補正手法へ切替える、請求項３に記載の距離測定装置。
前記距離計測部は、前記算出結果が前記第１所定値以下の場合は、前記第（ｍ＋１）周回の前記第２角度位置での距離計測に用いる手法を、前記第１補正手法とする、請求項４に記載の距離測定装置。
前記第２角度位置で前記第１補正手法を用いて計測された距離を記憶する記憶部をさらに備え、前記距離計測部は、前記算出結果が前記第１所定値以下の場合は、前記記憶部に記憶された前記距離を出力する、請求項５に記載の距離測定装置。
前記距離計測部は、前記第（ｍ＋１）周回の前記第２角度位置で第２補正手法を用いて計測された距離と、前記第ｍ周回の前記第２角度位置で計測された距離との差分を算出して得られた算出結果が第２所定値以下の場合は、前記第（ｍ＋１）周回の次の第（ｍ＋２）周回の前記第２角度位置で用いる距離計測に用いる手法を、前記第２補正手法から前記第１補正手法へ切替える、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の距離測定装置。
前記距離計測部は、前記第２角度位置で前記第２補正手法を用いて計測された距離から前記第１角度位置で計測された距離を差し引いた差分値が第３所定値を上回って且つ正の値である場合、次の周回の前記第２角度位置で用いる距離計測に用いる手法を、前記第２補正手法から前記第１補正手法へ切替える、請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の距離測定装置。
前記距離計測部は、前記第２角度位置よりも走査順が後である第３角度位置で計測された距離から前記第２角度位置で前記第２補正手法を用いて計測された距離を差し引いた差分値を算出し、当該差分値が第４所定値を上回って且つ負の値である場合、次の周回の前記第２角度位置で用いる距離計測に用いる手法を、前記第２補正手法から前記第１補正手法へ切替える、請求項３から請求項８のいずれか１項に記載の距離測定装置。
前記距離計測部は、前記受光信号を第１基準電圧と比較する第１コンパレータと、前記受光信号を第２基準電圧と比較する第２コンパレータと、基準パルスと前記第１コンパレータの出力とが入力される第１ＴＤＣ（time to digital converter）と、前記基準パルスが入力される第２ＴＤＣと、前記第１コンパレータの出力と前記第２コンパレータの出力の一方を選択して前記第２ＴＤＣへ出力するセレクタと、を有する、請求項３から請求項９のいずれか１項に記載の距離測定装置。
前記第１角度位置と前記第２角度位置とは、隣接する角度位置である、請求項２から請求項１０のいずれか１項に記載の距離測定装置。
前記距離計測部は、同一周回の前記回転走査における同一角度位置において、前記第１補正手法を用いた距離の計測と、前記第２補正手法を用いた距離の計測と、を行うことが可能であり、前記距離計測部は、同一角度位置で、前記第１補正手法を用いて計測された距離と、前記第２補正手法を用いて計測された距離と、を比較し、当該比較結果に基づき、前記第２補正手法を用いて計測された距離を計測距離として出力する、請求項１に記載の距離測定装置。
前記距離計測部は、前記受光信号を第１基準電圧と比較する第１コンパレータと、前記受光信号を第２基準電圧と比較する第２コンパレータと、基準パルスと前記第１コンパレータの出力とが入力される第１ＴＤＣ（time to digital converter）と、前記基準パルスと前記第１コンパレータの出力とが入力される第２ＴＤＣと、前記基準パルスと前記第２コンパレータの出力とが入力される第３ＴＤＣと、を有する、請求項１２に記載の距離測定装置。
前記計測対象物は、透光性物体と、当該透光性物体より奥側に位置する物体と、を含む、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の距離測定装置。
前記計測対象物は、非透光性物体と、当該非透光性物体より奥側に位置する他の非透光性物体と、を含む、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の距離測定装置。
前記第１補正手法は、前記立上りが第１閾値と交わるタイミングと、前記立下りが前記第１閾値と交わるタイミングとの間の時間に基づいて補正を行うパルス幅補正であり、前記第２補正手法は、前記立上りまたは前記立下りが前記第１閾値、第２閾値とそれぞれ交わるタイミング間の時間に基づいて補正を行うスルーレート補正である、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の距離測定装置。