KR20190113936A - 물체 포착 장치 - Google Patents

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아키히토 야마모토
마사유키 마에다
타카히로 카사하라
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Abstract

측정 대상 공간에 존재하는 물체를 포착하는 물체 포착 장치로서, 발광부와, 수광부와, 발광부로부터 출사된 소정 파장의 측정광을 측정 대상 공간을 향해 주사하고, 측정광에 대한 측정 대상 공간의 물체로부터의 반사광을 상기 수광부로 인도하는 광 주사부와, 광 주사부에 배치되고, 측정광 중 제 1 방향으로 진동하는 광만을 투과하는 편광자와, 반사광 중 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 진동하는 광만을 투과하는 검광자를 포함하는 편광 필터를 구비하고 있다.

Description

물체 포착 장치
본 발명은 측정 대상 공간에 존재하는 물체 중 특정 물체를 포착하는 물체 포착 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 설비에서는 복수매의 반도체 웨이퍼가 수용된 웨이퍼 캐리어 장치를 하나의 제조 장치 로드 포트로부터 다른 제조 장치의 로드 포트로 반송하기 위해서 반송대차가 이용되고 있다. 이러한 반송대차는 천장 주행식 무인반송차라고 칭해지고, OHT(Overhead Hoist Transfer)로 약기된다.
상기 반송대차와 사람이나 기계 등의 장해물의 접촉을 회피하기 위해서 각 제조 장치의 상부 공간에 설치된 주행 레일, 즉 궤도를 따라 자주(自走)하는 주행부와, 상기 주행부에 지지되는 물품 수용부를 구비하여 상기 반송대차가 구성되고, 물품 수용부에는 반송 대상물인 웨이퍼 캐리어 장치를 홀딩하는 척 기구를 구비한 승강체를 소정의 승강 경로를 따라 승강시키는 승강 기구가 장착되어 있다.
각 제조 장치의 레이아웃에 따라 웨이퍼 캐리어 장치를 반송하기 위해서 상기 궤도는 단순한 직선부뿐만 아니라 커브, 분기부, 합류부 등을 구비한 복잡한 형상이 되고, 상기 제조 설비는 동일 궤도를 복수의 반송대차가 간격을 두고 주행하도록 구성되어 있다.
상기 제조 설비에서는 웨이퍼 캐리어 장치의 반송 효율을 높이기 위해서 다수의 반송대차가 궤도를 고속 주행하는 것이 요구되고 있으며, 반송대차 간의 차간 거리가 짧아지는 경향이 있기 때문에 만일의 추돌 사고의 발생을 방지하는 기구를 구비할 필요가 있다.
특허문헌 1에는 반송대차의 추돌을 회피하기 위해서 반송대차에 레이저 거리계 등의 차간 거리 센서를 구비하고, 차간 거리 센서로 계측된 차간 거리에 의거하여 전방의 반송대차와의 상대 속도를 산출하고, 상대 속도에 의거하여 자차의 주행 속도를 제어함으로써 추돌을 회피하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 전방의 반송대차가 궤도의 커브를 주행하는 경우에 레이저 거리계로부터 출력되는 측정광의 주사 범위로부터 전방의 반송대차가 일탈하기 때문에 전방의 반송대차를 검지할 수 없게 될 뿐만 아니라 각 제조 장치 등의 외장 패널이나 다른 주행대차 등으로부터의 반사광을 전방을 주행하는 반송대차로부터의 반사광으로 오검지할 우려가 있었다.
그래서, 특허문헌 2에는 궤도를 따라 주행하는 반송대차의 전방부에 변조된 측정광을 평면 형상으로 주사하는 주사부와, 주사부에서 주사된 측정광과 검출물로부터의 반사광의 시간 지연으로부터 검출물까지의 거리를 산출하는 거리 연산부로 이루어지는 측거 장치를 배치하고, 상기 측거 장치에 의해 전방을 주행하는 반송대차의 후방부에 배치된 재귀성 반사 부재로부터의 반사광에 의거하여 반송대차 간의 차간 거리를 검지하는 거리 측정 장치가 제안되어 있다.
상기 거리 측정 장치는 주사부에 의해 주사된 측정광의 복수의 주사 각도와, 거리 연산부에 의해 산출된 각 주사 각도에 대응하는 거리와, 각 주사 각도에 대응하는 반사광의 강도 중 적어도 어느 2개의 상관관계에 의거하여 재귀성 반사 부재로부터의 반사광인지의 여부를 식별하는 식별부를 구비하고 있다.
일본특허공개 2007-25745호 공보 일본특허공개 2011-69671호 공보
그러나, 특허문헌 2에 기재된 거리 측정 장치이어도 제조 장치 등의 벽면으로부터의 반사광을 반송대차에 구비한 재귀성 반사 부재로부터의 반사광이라고 식별부에서 잘못 판단되는 경우가 완전히 배제될 수 없었다.
거리 측정 장치와 측정광이 조사되는 벽면의 이격 거리에 따라서는 측정광이 조사되는 벽면의 반사 특성이 반송대차의 후방부에 배치된 재귀성 반사 부재의 반사 특성과 근사되는 경우가 있기 때문이다. 예를 들면, 벽면이 알루미늄 등의 금속판으로 구성되고, 측정광이 대략 수직방향으로부터 벽면으로 입사하는 경우나, 예를 들면 벽면이 엠보싱 가공된 백색 도장면 등으로 구성되어 있는 경우이다.
그러한 경우에는 오판단을 회피하기 위해서 제조 설비마다 판단 기준이 되는 상관관계를 개별로 조정하지 않으면 안 되어 매우 번잡한 작업이 필요로 되고 있었다.
마찬가지의 문제는 상술한 천장 주행식 무인 반송차(OHT)에 한정되는 것이 아니고 주행 경로를 따라 배치된 복수의 랜드마크로 유도되어서 주행 경로를 벗어나는 일 없이 목적지까지 무인 주행하는 반송대차이어도 발생한다. 이러한 반송대차는 AGV(Automated Guided Vehicle)로 약기된다.
AGV에는 경로를 따라 배치된 랜드마크를 향해 측정광을 주사 출력하는 거리 측정 장치가 탑재되고, 거리 측정 장치에 의해 각 랜드마크를 구성하는 재귀성 반사 부재로부터의 반사광을 검지함으로써 위치 확인하거나, 또는 주행 경로에 존재하는 사람이나 물건 등의 장해물을 검지하도록 구성되어 있다.
그러나, 제조 장치 등의 벽면으로부터의 반사광을 랜드마크로부터의 반사광이라고 잘못 판단하면, 주행 경로를 벗어날 우려가 있었다.
본 발명의 목적은 상술의 문제를 감안하여 물체가 포착 대상물인지의 여부를 판별가능한 물체 포착 장치를 제공하는 점에 있다.
본 발명에 의한 물체 포착 장치의 제 1 특징 구성은 동 청구항 1에 기재한 바와 같이 측정 대상 공간에 존재하는 물체를 포착하는 물체 포착 장치로서, 발광부와, 수광부와, 상기 발광부로부터 출사(出射)된 소정 파장의 측정광을 측정 대상 공간을 향해 주사하고, 상기 측정광에 대한 측정 대상 공간의 물체로부터의 반사광을 상기 수광부로 인도하는 광 주사부와, 상기 광 주사부에 배치되고, 상기 측정광 중 제 1 방향으로 진동하는 광만을 투과하는 편광자와, 상기 반사광 중 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 진동하는 광만을 투과하는 검광자를 포함하는 편광 필터를 구비하고 있는 점에 있다.
발광부로부터 출사된 측정광 중 제 1 방향으로 진동하는 직선 편광만이 편광자를 투과하여 측정 대상 공간에 주사되고, 물체로부터의 반사광 중 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 진동하는 직선 편광만이 검광자를 투과하여 수광부로 인도된다. 광 주사부에 편광자와 검광자를 구비하고 있으므로 주사에 따라 측정광의 편광방향이 변화되는 일이 없고, 또한 반사광의 편광방향이 변화되는 일도 없다. 포착 대상물의 반사면의 반사 특성이 측정광의 편광방향을 90° 회전시키는 반사 특성을 구비하고 있으면, 확실하게 포착 대상물이라고 식별할 수 있게 된다.
동 제 2 특징 구성은 동 청구항 2에 기재한 바와 같이 상술의 제 1 특징 구성에 추가하여 상기 발광부와 상기 편광자 사이에 원편광판이 배치되어 있는 점에 있다.
원편광판을 통과함으로써 원편광된 측정광이 편광자로 입사함으로써 용이하게 제 1 방향으로 진동하는 직선 편광을 얻을 수 있고, 그 결과 발광부로부터 출사된 광의 직선 편광의 편광방향과 편광자에 의한 편광방향이 일치하도록 발광부와 편광자의 상대적 위치 관계를 조정할 필요가 없어진다.
동 제 3 특징 구성은 동 청구항 3에 기재한 바와 같이 상술의 제 2 특징 구성에 추가하여 상기 발광부와 상기 원편광판 사이에 제 2 편광자가 배치되어 있는 점에 있다.
입사광의 편광면이 원편광판의 고속축 또는 저속축에 대하여 45°의 방위각으로 입사하도록 제 2 편광자를 조정함으로써 직선 편광을 진원에 가까운 원편광으로 변화시킬 수 있고, 그 결과 광 주사부에 구비한 편광자에 의해 적절하게 직선 편광된 측정광이 얻어지게 된다.
동 제 4 특징 구성은 동 청구항 4에 기재한 바와 같이 상술의 제 1로부터 제 3 중 어느 하나의 특징 구성에 추가하여 상기 광 주사부는 편향 미러와, 상기 편향 미러에 의해 편향된 측정광을 측정 대상 공간으로 안내하는 광로와 상기 반사광을 상기 수광부로 인도하는 광로를 구획하는 광 가이드부를 구비하고, 상기 편광자가 상기 광 가이드부의 측정광 광로측에 배치되고, 상기 검광자가 상기 광 가이드부의 반사광 광로측에 배치되어 있는 점에 있다.
광 가이드부에 의해 측정광 광로와 반사광 광로로 광로가 영역 구획된다. 발광부로부터 출사된 측정광이 측정광 광로를 나아갈 때에 제 1 방향으로 진동하는 직선 편광만이 편광자를 투과하여 측정 대상 공간에 주사되고, 물체로부터의 반사광이 반사광 광로를 나아갈 때에 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 진동하는 직선 편광만이 검광자를 투과하여 수광부에서 수광된다.
동 제 5 특징 구성은 동 청구항 5에 기재한 바와 같이 측정 대상 공간에 존재하는 물체를 포착하는 물체 포착 장치로서, 발광부와, 수광부와, 상기 발광부로부터 출사된 소정 파장의 측정광을 측정 대상 공간을 향해 주사하고, 상기 측정광에 대한 측정 대상 공간의 물체로부터의 반사광을 상기 수광부로 인도하는 광 주사부를 구비하고, 상기 광 주사부는 상기 편향 미러에 의해 편향된 측정광을 측정 대상 공간으로 안내하는 광로와 상기 반사광을 상기 수광부로 인도하는 광로를 구획하는 광 가이드부를 구비하고, 상기 광 가이드부의 측정광 광로측에 상기 반사광을 상기 수광부로 인도하는 하프 미러가 배치되어 있는 점에 있다.
하프 미러가 없고 측정광이 조사되는 물체가 물체 판별 장치의 근방에 위치하는 경우에는 광 가이드부로부터 출사되는 측정광의 광선속의 지름이 작고, 상기 물체로부터의 반사광의 광선속의 넓이도 작아져 반사광 광로를 나아가는 반사광의 지름이 측정광 광로를 나아가는 측정광의 지름에 가까워지는 결과, 수광부로 인도되는 광량이 적어져서 정확히 거리를 검출하기 어려운 상황이 발생할 우려가 있다. 그러한 경우이어도 하프 미러를 구비하고 있으면, 상기 물체로부터의 반사광이 하프 미러에 의해 반사되어 수광부(22)로 인도되게 되어 근방에 있는 물체이어도 정확히 검출할 수 있게 된다.
동 제 6 특징 구성은 동 청구항 6에 기재한 바와 같이 상술의 제 1로부터 제 5 중 어느 하나의 특징 구성에 추가하여 상기 물체 포착 장치는 케이싱을 구비하고, 상기 케이싱의 상기 측정광과 상기 반사광의 경로가 되는 부분이 측정광을 투과시킴과 아울러 측정광에 대하여 저편광 특성을 갖는 소재로 구성되는 점에 있다.
케이싱 중 측정광과 반사광의 경로가 되는 부분, 즉 광학창을 구성하는 소재로서 저편광 특성을 갖는 소재를 이용함으로써 광학창을 통과하는 측정광 및 반사광의 편광 특성의 변화가 억제되어 검출 정밀도의 저하를 회피할 수 있게 된다.
동 제 7 특징 구성은 동 청구항 7에 기재한 바와 같이 상술의 제 1로부터 제 6 중 어느 하나의 특징 구성에 추가하여 상기 발광부는 파장이 상이한 복수의 광원을 구비하고, 상기 광 주사부의 주사 주기에 동기하여 스위칭 구동되는 점에 있다.
광 주사부의 주사 주기에 동기하여 파장이 상이한 복수의 광원이 스위칭 구동되어서 적어도 1 주사 주기의 사이는 일정 파장의 측정광으로 주사되고, 1 주사 주기의 도중에서 측정광의 파장이 스위칭되는 일이 없다.
(발명의 효과)
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 물체가 포착 대상물인지의 여부를 판별가능한 물체 포착 장치를 제공할 수 있게 되었다.
도 1은 반도체 디바이스의 제조 설비 및 주행 레일을 따라 이동하는 반송대차의 설명도이다.
도 2는 반송대차와 제조 장치 사이에서 행해지는 웨이퍼 캐리어의 전달 처리의 설명도이다.
도 3은 반송대차의 사시도이다.
도 4는 반송대차에 탑재된 반송 제어부의 기능 블록 설명도이다.
도 5의 (a), (b), (c)는 주행 레일을 따라 이동하는 2대의 반송대차의 위치 관계의 설명도이다.
도 6은 물체 포착 장치의 외관 설명도이다.
도 7은 물체 포착 장치의 내부 구조 설명도이다.
도 8은 물체 포착 장치에 장착된 제어부의 기능 블록 설명도이다.
도 9의 (a), (b), (c)는 거리와 주사 각도 범위의 상관관계의 설명도이다.
도 10의 (a), (b), (c)는 거리와 반사광 강도 분포의 상관관계의 설명도이다.
도 11의 (a), (b), (c)는 반사 시트의 반사 특성과 반사광 강도 분포의 상관관계의 설명도이다.
도 12는 물체 판별부의 동작을 설명하는 플로우 차트이다.
도 13의 (a), (b)는 반사 시트로서 이용하는 재귀성 반사 부재의 설명도이다.
도 14는 다른 실시형태를 나타내는 물체 포착 장치의 내부 구조 설명도이다.
도 15는 다른 실시형태를 나타내는 물체 포착 장치의 내부 구조 설명도이다.
도 16은 다른 실시형태를 나타내는 물체 포착 장치의 내부 구조 설명도이다.
도 17의 (a)는 복수의 반사 부재에 대한 반사광의 검출 특성도, (b)는 반사판의 각도 변화에 대한 반사광의 검출 특성도, (c)는 주사방향에 대한 반사광의 검출 특성도, (d)는 반사판의 각도를 변화시켰을 경우의 주사방향에 대한 반사광의 검출 특성도이다.
도 18은 반사판(반사 부재)의 소재의 설명도이다.
도 19의 (a), (b)는 반사 시트의 반사 특성의 설명도이다.
이하, 본 발명에 의한 물체 포착 장치가 장착된 물체 포착 시스템을 반도체 디바이스의 제조 설비에 구비된 무인 반송대차에 적용한 실시형태를 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 반도체 디바이스의 제조 설비(100)는 소정의 통로를 따라 배치되고 반도체 웨이퍼에 순차적으로 소정의 처리를 실시하기 위한 각종 제조 장치(1)(1a~1l)와, 각 제조 장치(1)를 따르도록 천장에 매달아 설치된 주행 레일(5)과, 주행 레일(5)을 따라 주행하고 제조 장치(1)(1a~1l) 사이에서 반도체 웨이퍼(W)를 자동 반송하는 복수의 반송대차(OHT)(10)를 구비하고 있다. 각 제조 장치(1)(1a~1l)는 일련의 통합이 있는 제조 공정마다 베이(6, 7)로 나뉘어 설치되어 있다. 웨이퍼 캐리어(3)에는 복수매의 반도체 웨이퍼(W)가 수용되어 있다.
주행 레일(5)은 단순한 직선부뿐만 아니라 커브, 분기부, 합류부 등을 구비하여 구성되어 있다. 예를 들면, 각 베이(6, 7) 사이를 연결하는 공정 간 레일(5a), 각 베이(6, 7)에 설치된 제조 장치(1) 사이를 연결하는 공정 내 레일(5b), 공정 간 레일(5a)과 공정 내 레일(5b)을 연결하는 분기 레일(5c), 공정 내 레일(5b) 내를 주행하는 반송대차(10)를 일시 퇴피시키는 퇴피 레일(5d), 반송대차(10)가 스토커(ST)에 웨이퍼 캐리어(3)를 로딩/언로딩하기 위한 바이패스 레일(5e) 등으로 구성되어 있다.
분기 레일(5c)은 공정 간 레일(5a)과 공정 내 레일(5b)을 접속하는 레일이며, 주행하는 반송대차(10)는 분기 레일(5c)을 따라 주행함으로써 공정 간 레일(5a)과 공정 내 레일(5b)을 서로 왕래한다.
퇴피 레일(5d)은 공정 내 레일(5b)로부터 분기되어 설치되고, 예를 들면 반송대차(10)의 메인터넌스 등을 위해 공정 내 레일(5b)로부터 반송대차(1)를 일시 퇴피시키는 경우에 사용된다.
바이패스 레일(5e)은 공정 간 레일(5a)로부터 분기되고, 공정 간 레일(5a)을 주행하는 반송대차(1)에 홀딩된 웨이퍼 캐리어(3)를 스토커(ST)에 일시 보관하는 경우 등에 사용된다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 주행 레일(5)은 지지 부재(11)에 의해 적당한 간격으로 천장으로부터 매달아 설치되고, 하벽에 길이방향을 따르는 슬릿 형상의 개구(5A)가 형성된 단면 직사각형의 관 형상체로 구성되어 있다. 반송대차(10)는 상기 슬릿(5A)을 사이에 두고 관 형상체의 하벽의 내측 상면(5B)을 따라 주행하는 주행부(10A)와, 주행부(10A)와 연결구(10D)를 개재하여 연결되고, 관 형상체 하벽의 하방에 위치하는 파지부(10B)로 구성되어 있다.
주행부(10A)는 주행기대와 주행기대에 부착된 전후 한 쌍의 차륜을 구비하여 구성되고, 차륜을 구동하는 주행 모터 및 후술의 승강 기구(10E)를 제어해서 웨이퍼 캐리어(3)를 목적의 제조 장치(1)까지 반송하는 반송 제어부 등이 탑재되어 있다.
도 4에는 각 반송대차(10)에 탑재된 반송 제어부(70)의 기능 블록 구성이 나타내어져 있다. 반송 제어부(70)는 마이크로컴퓨터 및 그 주변 회로로 구성되는 주행 제어부(71)와, 주행 제어부(71)에 접속된 척 기구 제어부(72), 호스트 통신부(73), 광 통신부(10F) 등을 구비하고 있다.
반송 제어부(70)는 시스템 컨트롤러(H)(도 1 참조)로부터의 지령에 의거하여 각 제조 장치(1)(1a~1l)의 로드 포트(2) 상에 적재된 웨이퍼 캐리어(3)를 홀딩하여 각 제조 장치(1) 사이, 또는 웨이퍼 캐리어(3)를 일시적으로 보관해 두는 스토커(ST) 사이를 주행하여 반송처의 로드 포트(2) 상에 웨이퍼 캐리어(3)를 적재하도록 제어한다.
파지부(10B)에는 웨이퍼 캐리어(3)를 홀딩하기 위한 척 기구(10C)를 구비한 승강체(10D)와, 승강체(10D)를 소정의 승강 경로를 따라 승강시키는 벨트 및 권상 모터를 구비한 승강 기구(10E)가 장착되어 있다.
또한, 파지부(10B)의 저면측에는 각 제조 장치(1)에 구비한 광 통신부(2C)와 로컬 통신하는 광 통신부(10F)가 장착되어 있다. 주행 제어부(71)는 시스템 컨트롤러(H)로부터의 지령에 의거하여 목적으로 하는 제조 장치(1)의 근방에 도달하고, 광 통신부(2C, 10F) 사이에서 광 통신이 확립된 것을 인식하면, 주행 모터를 정지 제어한다. 또한, 로컬 통신을 위한 신호 전송 매체는 무선 통신 매체이면 좋고, 광에 한정되지 않고 전파 등을 사용해도 좋다. 즉, 광 통신부 대신에 무선 통신부로 구성해도 좋다.
또한, 권상 모터를 제어해서 승강 기구(10E)를 강하시키고, 척 기구 제어부(72)를 개재하여 구동되는 파지 모터에 의해 웨이퍼 캐리어(3)를 유지하면, 권상 모터를 제어해서 승강 기구(10E)를 상승시키고, 웨이퍼 캐리어(3)를 반송처의 제조 장치(1) 등을 향해 반송한다.
도 3에 나타내어져 있는 바와 같이, 파지부(10B) 중 각 반송대차(10)의 주행방향 전면측에 물체 포착 장치(20)가 장착되고, 주행방향 후면측에 소정 사이즈의 반사 시트(40)가 첩부되어 있다.
도 5(a)로부터 (c)에 나타내는 바와 같이, 물체 포착 장치(20)는 진행방향 전방을 향해 측정광을 주사하고, 전방을 주행하는 다른 반송대차(10F)에 첩부된 반사 시트(40F)로부터의 반사광을 검출함으로써 다른 반송대차(10F)와의 차간 거리를 산출해서 반송 제어부(70)(주행 제어부(71))에 출력하도록 구성되어 있다. 반송 제어부(70)는 물체 포착 장치(20)로부터 입력된 차간 거리가 허용값보다 짧아진다고 판단하면, 충돌 회피를 위해 반송대차(10)를 감속 또는 정지 제어한다. 또한, 충돌 회피를 위한 제어부를 물체 포착 장치(20)에 설치하고, 물체 포착 장치로부터 반송대차(10)를 감속 또는 정지 제어하기 위한 제어 신호를 출력하도록 구성해도 좋다.
전방에서 주행하고 있는 다른 반송대차가 도 5(a)에 나타내는 바와 같은 직선 형상의 주행 레일로부터 도 5(b)와 같은 커브 형상의 주행 레일에 진입해서 주행할 때에 도 5(c)와 같은 커브 직전의 주행 레일(5)의 연장 상에 설치되어 있는 제조 장치(1)의 패널 등으로부터의 반사광을 전방을 주행 중인 반송대차(10F)에 첨부된 반사 시트(40F)로부터의 반사광이라고 오검출하여 반송대차(10)가 감속 또는 정지하면, 상기 반송대차(10)는 정지 상태로부터 다시 주행하는 것이 곤란해진다. 그래서, 상기 물체 포착 장치(20)에는 검출된 반사광이 전방에서 주행하고 있는 다른 반송대차에 첩부된 반사 시트(40F)로부터의 반사광인지의 여부를 판별하는 물체 판별부가 설치되어 있다.
이하, 물체 포착 장치(20)에 대하여 상술한다.
〔물체 포착 장치의 제 1 실시형태〕
도 6에는 물체 포착 장치(20)의 외관이 나타내어지고, 도 7에는 물체 포착 장치(20)의 내부 구조가 나타내어져 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 물체 포착 장치(20)는 대략 직육면체 형상의 하부 케이싱(20A)과, 대략 원통 형상의 광학창(20C)을 구비한 상부 케이싱(20B)을 구비하고 있다. 하부 케이싱(20A)에는 신호 접속부(CN)와 표시부(20D)가 설치되어 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 물체 포착 장치(20)의 케이싱(20A, 20B)의 내부에는 발광부(21)와, 수광부(22)와, 광 주사부(23)와, 투광 렌즈(24)와, 수광 렌즈(25)와, 신호 처리 기판(30, 31)이 수용되어 있다.
상부 케이싱(20B)의 상면 내벽에 설치된 모터(50)와, 모터(50)의 회전축(51)에 회전축(51)과 일체 회전가능하게 고정된 편향 미러(52)에 의해 광 주사부(23)가 구성되어 있다. 편향 미러(52)는 회전축(51)에 대하여 45° 경사 각도로 설정되고, 또한 회전축(51)에는 모터(50)의 회전 속도를 계측하는 엔코더(53)가 설치되어 있다. 상기 엔코더(53)가 측정광의 주사 각도 검출부로서 기능한다.
연직 자세로 배치된 회전축(51)과 동축심이 되는 광축(P) 상에서 편향 미러(53)를 사이에 두고 모터(50)와는 반대측에는 수광 렌즈(25)와 수광부(22)가 상하방향으로 위치를 상이하게 해서 배치되어 있다. 수광 렌즈(25)의 중앙부에 통 형상으로 노치된 개공부가 형성되고, 개공부의 하단에 발광부(21)가 배치되고, 그 상방에 투광 렌즈(24)가 배치되어 있다.
편향 미러(52)와 일체로 회전하고 편향 미러(52)에 의해 편향된 측정광을 측정 대상 공간으로 안내하는 측정광 광로(L1)와 반사광을 편향 미러(52)에 의해 편향시켜 수광부(22)로 인도하는 반사광 광로(L2)를 구획하는 광 가이드부(54)가 편향 미러(52)와 일체로 회전하도록 편향 미러(52)에 고정되어 있다.
발광부(21)는 캔틸레버 형상으로 지지된 기판에 마운트된 적외역의 파장의 레이저 다이오드로 구성되어 있다. 레이저 다이오드로부터 출사된 코히렌트한 측정광이 투광 렌즈(24)에 의해 평행광으로 성형되고, 광축(P)을 따라 편향 미러(52)로 입사하고, 90° 편향된 후에 광축(P1)을 따른 광 가이드부(54)로 구획된 내측 영역의 측정광 광로(L1)를 경유하여 광학창(20C)으로부터 측정 대상 공간에 조사된다.
측정 대상 공간에 존재하는 물체의 표면에 측정광이 조사되고, 그 반사광의 일부가 광축(P1)을 따라 광학창(20C)으로부터 광 가이드부(54)로 구획된 외측 영역의 반사광 광로(L2)를 경유하여 편향 미러(52)로 입사하고, 편향 미러(52)에 의해 90° 편향된 후에 수광 렌즈(25)에서 집광되어서 수광부(22)로 입사한다.
수광 렌즈(25)는 그 둘레부에 형성된 플랜지부가 렌즈 홀더(26)에 의해 지지되고, 상기 렌즈 홀더(26)에 발광부(21)를 구성하는 기판이 지지되어 있다. 또한, 수광부(22)가 마운트된 기판이나 신호 처리 기판(30, 31)이 렌즈 홀더(26)를 지지하는 복수의 다리부(27)에 지지되어 있다.
또한, 광 주사부(23)에 장착된 광 가이드부(54) 중 광학창(20C)과 대향하는 위치에서 측정광 광로(L)의 출구단부에 편광자(PL)가 배치되고, 반사광 광로(L2)의 입구단부에 검광자(AN)가 배치되어 있다. 즉, 편광자(PL)가 광 가이드부(54)의 내측에 배치되고, 검광자(AN)가 광 가이드부(54)의 외측에 배치되어 있다.
편광자(PL)에 의해 측정광의 광로에 제 1 방향으로 진동하는 광만이 투과되고, 검광자(AN)에 의해 반사광의 광로에 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 진동하는 광만이 투과된다. 또한, 광의 출사방향을 따라 투광 렌즈(24)의 직후의 위치에 원편광판의 일례인 1/4 파장판(28)이 배치되어 있다.
발광부(21)의 레이저 다이오드로부터 출사되고, 소정 방향으로 직선 편광하는 측정광이 1/4 파장판(28)을 통과함으로써 원편광으로 변화되고, 또한 편광자(PL)를 통과함으로써 예를 들면, 주사방향에 대하여 직교하는 방향의 직선 편광으로 변화된다.
편광자(PL)나 검광자(AN)로서 유리의 표면 상에 미세한 금속의 그리드를 형성한 와이어 그리드나, 재료 자체가 가지는 복굴절 현상을 이용해서 편광 성분을 조절하는 결정성 재료 등을 이용할 수 있다.
포착 대상물의 반사면에 편광방향을 90° 회전시키는 광학부 재료를 배치함으로써 측정광의 편광방향에 대하여 반사광의 편광방향이 90° 회전하게 된다. 이러한 광학부 재료로서 3면체 큐브 코너 소자가 배열된 재귀성 반사 시트나 1/2 파장판이 적합하게 사용된다.
도 13(a)에는 3면체 큐브 코너 소자(마이크로프리즘이라고도 함)가 나타내어져 있다. 서로 직교하는 3매의 반사 미러(41, 42, 43)로 단위 소자가 구성되어 있다. 이러한 3면체 큐브 코너 소자로 입사한 광은 입사방향을 향해 반사되게 된다.
도 13(b)에 나타내는 바와 같이, 편광자(PL)를 통과하여 세로방향으로 직선 편광하는 측정광이 3면체 큐브 코너 소자의 3면에서 반사됨으로써 90° 편광방향이 변화된 직선 편광으로 되어 검광자(AN)를 통과하게 된다.
편광자(PL)를 통과한 측정광이 알루미늄 등의 금속판에 반사되어도 반사광의 편광방향은 변화되는 일이 없기 때문에 반사광이 검광자(AN)를 통과하는 일은 없다. 편광자(PL)를 통과한 측정광이 백색 산란판에 반사되면, 편광방향이 흐트러져서 원편광이나 다양한 각도 방향으로의 직선 편광이 겹친 반사광이 되기 때문에 검광자(AN)를 통과하는 반사광의 광량은 대략 반감한다.
광 주사부(23)에 편광자(PL)와 검광자(AN)를 구비하고, 편향 미러(52)와 일체로 회전하므로 주사에 따라 출사하는 측정광의 편향방향이 변화되는 일이 없고, 또한 입사한 반사광의 편향방향이 변화되는 일도 없다. 포착 대상물의 반사면의 반사 특성이 측정광의 편향방향을 90° 회전시키는 반사 특성을 구비하고 있으면, 확실하게 포착 대상물이라고 식별할 수 있게 된다.
광학창(20C)을 통과함으로써 편광 특성이 변화되는 일이 없도록 측정광과 반사광의 경로가 되는 광학창(20C)을 구성하는 소재로서 복굴절률이 작은 아크릴계 수지나 광학 유리 등의 측정광을 투과시킴과 아울러 측정광에 대하여 저편광 특성을 갖는 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
신호 처리 기판(30)에는 물체 포착 장치(20)를 제어하는 제어부(80)가 설치되고, 신호 처리 기판(31)에는 표시부(20D)에 각종 정보를 표시하기 위한 LED나 액정 표시 소자가 마운트되어 있다. 신호 처리 기판(30)과 발광부(21)와 수광부(22)는 신호선으로 서로 접속되고, 신호 처리 기판(30)으로부터 하부 케이싱(20A)에 구비한 신호 접속부(CN)를 개재하여 외부 기기와의 사이에서 신호를 주고받는 신호 케이블이 연신되어 있다.
도 8에는 제어부(80)의 기능 블록 구성이 나타내어져 있다. 제어부(80)는 마이크로컴퓨터나 디지털 시그널 프로세서 등을 구비하여 구성되고, 이들에 의해 투광부(21)의 발광 타이밍을 제어하는 발광 제어부(84)와, 광 주사부(23)에 의해 주사된 측정광과 물체로부터의 반사광의 시간차 또는 위상차로부터 상기 검출물까지의 거리를 산출하는 거리 연산부(81)와, 거리 연산부(81)에서 산출된 거리를 보정하는 보정 연산부(83)와, 물체 판별부(82)를 구비하고 있다.
측정광과 반사광의 시간차에 의거하여 거리를 산출하는 방식을 TOF 방식이라고 하고, 이하의 수식 1에 의해 거리(d)가 산출된다. 여기서, C는 광속, ΔT는 시간차이다.
〔수식 1〕
d=(1/2)×C/ΔT
광원을 소정의 변조 주파수로 AM 변조한 측정광과 반사광의 위상차에 의거하여 거리를 산출하는 방식을 AM 방식이라고 하고, 이하의 수식 2에 의해 거리(d)가 산출된다. 여기서, φ는 계측된 위상차, C는 광속, F는 광원의 변조 주파수이다.
〔수식 2〕
d=(1/2)×(φ/2π)×C/F
보정 연산부(83)는 물체 포착 장치(20)의 부품 편차 등에 기인하는 오차를 보정하는 블록이며, 상부 케이싱(20B)의 내벽의 일부에 설치된 기준 반사판(55)으로부터의 반사광에 의거하여 산출되는 거리가 소정 거리가 되도록 보정 계수를 구하는 기능 블록이다.
이하에서는 TOF 방식이 채용되었을 경우를 예로 설명을 계속한다. 또한, AM 방식이 채용되었을 경우도 마찬가지이다.
물체 판별부(82)는 주사 각도 검출부(53)에서 검출된 주사 각도와, 상기 주사 각도에 대응해서 거리 연산부(81)에서 산출된 거리를 보정 연산부(83)에서 산출되는 보정 계수로 보정한 후의 거리(이하에서는 단지 「거리 연산부(81)에서 산출된 거리」라고 기재함)로부터 측정광의 반사 위치, 즉 물체 포착 장치(20)로부터 반사 위치까지의 거리와 방향을 인식하고, 인식한 거리와 방향에서 정해지는 복수의 반사 위치에 의거하여 검출한 물체가 포착 대상물인지의 여부를 판별함과 아울러 포착 대상물인 경우에 그 거리 및/또는 방향을 반송대차(10)의 주행 제어부(71)에 출력하도록 구성되어 있다.
본 실시형태에서 설명하는 물체 포착 장치(20)의 사양값은 검출 거리 50mm~7000mm, 주사 각도 범위 270°, 주사 시간 25ms, 각도 분해능 0.25°이며, 반사 시트(40)의 사이즈는 가로 300mm, 세로 270mm이다. 또한, 이들의 사양값은 일례에 지나지 않고 본 발명이 이들 사양값에 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.
물체 판별부(82)는 거리 연산부(81)에서 산출된 어떤 주사 각도와 그 주사 각도에 인접하는 주사 각도에서의 각 거리의 차분이 소정의 역치 이하가 된다고 판단되는 연속한 주사 각도 범위가 물체의 주사방향을 따른 사이즈라고 인식하고, 상기 주사 각도 범위가 포착 대상물의 기준 주사 각도 범위에 대응하는지의 여부, 및 상기 주사 각도 범위에서의 반사광의 강도 분포가 포착 대상물로부터의 반사광의 기준 강도 분포에 대응하는지의 여부에 의거하여 물체가 포착 대상물인지의 여부를 판별하도록 구성되어 있다.
포착 대상물의 기준 주사 각도 범위란 주사 각도 범위에서 산출된 각 거리를 대표하는 기준 거리에 대응하는 주사 각도 범위를 말한다. 기준 거리로서 물체 포착 장치(20)로부터 물체까지의 최소 거리, 최대 거리, 중간값, 평균값 등을 사용할 수 있고, 본 실시형태에서는 평균값을 사용하고 있다.
도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 거리 연산부(81)에 의해 어떤 주사 각도(θ)에서 산출된 거리(d)와, 그 주사 각도(θ)에 인접하는 주사 각도(θ±Δθp)(Δθp=0.25°)에서 산출된 거리가 소정의 역치(Δd) 이하가 되는 경우에 상기 거리(d)에 대응하는 물체가 동일 물체라고 판단된다.
주사방향을 따른 상기 물체의 사이즈에 상당하는 주사 각도 범위(±Δθ)가 상기 주사 각도 범위(±Δθ) 내의 각 거리(d)를 대표하는 기준 거리(dref)에 의거하여 설정되는 포착 대상물의 기준 주사 각도 범위(θref)에 대응하면, 검출된 물체가 포착 대상물이라고 동정가능해진다.
즉, 물체 포착 장치(20)로부터 기준 거리(dref) 이격된 이격 위치에 반사 시트(40)가 위치하는 경우에 주사방향 사이즈가 되는 반사 시트(40)의 가로방향 길이 300mm에 대응하는 주사 각도가 기준 주사 각도 범위(θref)가 된다.
따라서, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 기준 주사 각도 범위(θref)는 기준 거리(dref)를 변수로 하는 이하와 같은 함수에 의해 정할 수 있다.
θref=2·tan-1(W/2·dref)
여기서, W는 측정광의 주사방향을 따른 반사 시트(40)의 가로폭이다. 상술한 바와 같이 본 실시형태에서는 기준 거리(dref)로서 물체 포착 장치(20)로부터 물체까지의 거리의 평균값을 사용하고 있다.
또한, 도 10(a)에 나타내는 바와 같이, 주사방향을 따른 상기 물체의 사이즈에 상당하는 주사 각도 범위(±Δθ)에서 검출되는 반사광의 강도 분포(I)가 포착 대상물로부터의 반사광의 기준 강도 분포(Iref)에 대응하면, 검출된 물체가 포착 대상물이라고 동정가능해진다. 즉, 포착 대상물의 주사방향 사이즈 및 반사광 강도 분포가 다른 물체와 상이하도록 설정되어 있으면, 확실하게 포착 대상물이라고 식별할 수 있게 된다.
도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 기준 강도 분포(Iref)는 물체 포착 장치(20)로부터 반사 시트(40)까지의 거리(d)를 변수로 하는 함수로 구할 수 있다. 일반적으로는 거리(d)와 반사광의 강도(I)는 거리(d)의 제곱에 반비례하기 때문에 반사 시트(40)까지의 거리(d)가 짧아지면, 반사광의 강도(I)가 커지고, 반사 시트(40)까지의 거리(d)가 길어지면, 반사광의 강도(I)가 작아진다. 즉, 기준 강도 분포는 물체까지의 거리를 지표로 해서 정해진다.
그리고, 상술한 기준 주사 각도 범위(θref) 및 기준 강도 분포(Iref)는 측정광의 주사 기준 위치에 대한 주사 각도 범위의 치우침의 정도를 지표로 해서 정해져 있는 것이 바람직하다.
측정광의 주사 범위에서 포착 대상물이 위치하는 각도가 바뀌면, 기준 거리가 같아도 포착 대상물의 주사방향 사이즈 및 반사광 강도 분포가 변화된다. 그러한 경우이어도 측정광의 주사 기준 위치에 대한 주사 각도 범위의 치우침의 정도를 지표로 해서 기준 주사 각도 범위 및 기준 강도 분포를 정함으로써 보다 확실하게 포착 대상물이라고 식별할 수 있게 된다.
측정광의 주사 기준 위치로서 주사 시점 각도(도 9(a)의 θ=0°의 위치), 주사 종점 각도(도 9(a)의 θ=270°의 위치), 주사 범위의 중앙이 되는 주사 각도(도 9(a)의 θ=135°의 위치) 등 임의로 선택하면 좋고, 주사 각도 범위의 치우침의 정도로서 예를 들면, 주사 각도 범위의 시점 각도(도 9(a)의 θ=135°-Δθ의 위치), 종점 각도(도 9(a)의 θ=135°+Δθ의 위치) 또는 중심 각도(도 9(a)의 θ=135°의 위치) 등 임의로 선택한 각도와, 상술한 주사 기준 위치의 각도차로 나타내고, 상기 각도차를 변수로 한 함수에 의거하여 기준 주사 각도 범위(θref) 및 기준 강도 분포(Iref)를 각각 정하면 좋다.
또한, 기준 주사 각도 범위(θref) 및 기준 강도 분포(Iref)는 주사 각도 범위의 각 거리에 의거하여 정해지는 측정광의 광축에 대한 포착 대상물(반사 시트(40))의 경사 각도를 지표로 해서 정해져 있는 것이 바람직하다.
측정광의 광축과 포착 대상물(반사 시트(40))의 경사 각도에 의해 기준 거리(dref)가 같아도 포착 대상물의 주사방향 사이즈 및 반사광 강도 분포가 변화된다. 그러한 경우이어도 주사 각도 범위의 각 거리에 의거하여 측정광의 광축에 대한 포착 대상물(반사 시트(40))의 경사가 구해지고, 구해된 포착 대상물(반사 시트(40))의 경사 각도를 지표로 해서 기준 주사 각도 범위(θref) 및 기준 강도 분포(Iref)를 정함으로써 보다 확실하게 포착 대상물이라고 식별할 수 있게 된다.
도 9(c)에는 포착 대상물의 반사면이 측정광의 광축에 대하여 각도(φ) 경사졌을 경우에 구해지는 주사 각도 범위 내의 각 거리가 나타내어져 있다. 포착 대상물의 주사 각도 범위에 존재하는 반사면의 주사방향을 따른 양단부의 거리에 의거하여 기하학적으로 경사 각도(φ)를 구할 수 있고, 주사 각도 범위 내의 각 거리의 평균값을 기준 거리(d1, d2, d3)로서 산출할 수 있다. 예를 들면, 이하의 수식과 같이, 구한 기준 거리(dref)와 경사 각도(φ)를 변수로 하는 함수에 의해 주사 각도 범위(θref)를 구할 수 있다.
θref=2·tan-1(W·cosθ/4·dref)
도 10(c)에는 포착 대상물의 반사면이 측정광의 광축에 대하여 각도(φ) 경사졌을 경우에 구해지는 주사 각도 범위 내의 각 반사광의 강도(I)가 나타내어져 있다. 도 9(c)와 마찬가지로, 구한 기준 거리(dref)와 경사 각도(φ)를 변수로 하는 함수에 의해 기준 강도 분포(θref)를 구할 수 있다.
상술한 기준 주사 각도 범위(θref) 및 기준 강도 분포(Iref)는 물체 판별부(82)에 의해 상술한 함수 연산에 의해 산출되도록 구성해도 좋고, 기준 거리(dref)나 경사 각도(φ)를 복수의 구분으로 분할하여 각 구분에 대응하는 기준 주사 각도 범위(θref) 및 기준 강도 분포(Iref)를 메모리에 기준 데이터로서 기억해 두어도 좋다.
도 11(a)에는 입사 각도 0°(수직 입사)±45°의 주사 각도 범위에서 반사 시트(40)의 반사 특성에 의해 기준 강도 분포(Iref)가 상이한 예가 나타내어져 있다. 반사 시트(40)가 백색지와 같은 산란체이면, 수광부(22)에 의해 검출되는 반사광의 강도 분포는 측정광의 주사 각도가 변화되어도 대략 플랫한 특성이 된다.
이것에 대하여 반사 시트(40)가 예를 들면, 알루미늄의 금속판과 같은 경면이면, 측정광이 경면 반사되기 때문에 측정광이 대략 수직방향으로부터 금속판으로 입사할 때에 수광부(22)에 의해 검출되는 반사광의 강도는 커지고, 측정광의 입사 각도가 수직방향으로부터 벗어나면, 반사광의 강도는 극단적으로 작아진다. 그 때문에 반사광의 강도 분포는 측정광이 수직 입사하는 중앙부에서 피크가 되고, 그 전후에서 점차 낮아지는 특성을 나타낸다.
반사 시트(40)로서 재귀성 반사 부재를 채용하면, 백색지와 같은 산란체로부터의 반사광과 마찬가지로 전역에서 플랫하면서도 충분히 큰 강도의 강도 분포가 얻어진다. 재귀성 반사 부재로서 상술한 3면체 큐브 코너 소자가 배열된 반사 시트가 적합하게 사용된다.
도 11(b)에는 주사 각도 0°에 있어서의 측정광의 광축에 대략 수직한 자세로 배치된 반사 시트로부터의 반사광 강도 분포가 나타내어져 있다. 거리(d)가 일정해도 반사 시트의 반사면이 산란면인 경우에는 비교적 평탄한 반사 강도(Ip)가 되고, 반사 시트의 반사면이 경면인 경우에는 수직 입사하는 중앙부에서 극단적으로 크고 변부에서 작은 반사 강도(Im)가 되고, 반사 시트의 반사면이 재귀성 반사 부재로 구성되어 있는 경우에는 비교적 평탄하며 전 양자보다 큰 반사 강도(Is)가 된다.
도 11(c)에는 측정광의 광축에 대하여 수직한 자세로부터 약간 경사진 반사 시트로부터의 반사광 강도 분포가 나타내어져 있다. 반사 시트의 반사면이 산란면인 경우, 및 반사면이 재귀성 반사 부재로 구성되어 있는 경우의 강도 분포는 도 11(b)에 비해 그다지 변화되지 않지만, 반사면이 경면인 경우에는 강도 분포가 입사 각도에 의존해서 크게 변화된다.
따라서, 오검출할 우려가 있는 물체의 반사 특성과 상이한 반사 특성의 재귀성 반사 시트(40)를 채용함으로써 포착 대상물을 적정하게 판별할 수 있고, 게다가 반사 시트(40)의 특성을 반영한 기준 주사 각도 범위(θref) 및 기준 강도 분포(Iref)에 의거하여 포착 대상물인지의 여부를 판별함으로써 측정광의 주사 범위에서 포착 대상물이 어떤 위치에 있어서도 적절하게 포착할 수 있게 된다.
도 12에는 물체 판별부(82)에 의해 실행되는 물체 포착 순서의 플로우가 나타내어져 있다.
물체 판별부(82)는 측정광의 1 주사마다 거리 연산부(81)에서 산출되고, 보정 연산부(83)에서 보정된 거리 및 대응하는 주사 각도로 나타내어지는 위치 데이터를 취득하면(S1), 그들 복수의 위치 데이터에 의거하여, 그로부터 어떤 주사 각도와 그 주사 각도에 인접하는 주사 각도에서의 각 거리의 차분이 소정의 역치 이하가 된다고 판단되는 연속한 주사 각도 범위가 소정의 역치 이상인 경우에 포착 대상물의 후보라고 인식하는 물체 판별 처리를 행한다(S2).
추출된 물체마다 기준 거리를 산출하고(S3), 상술한 함수를 사용하여 기준 주사 각도 범위를 도출함과 아울러(S4), 상술한 함수를 사용하여 기준 강도 분포를 도출한다(S5). 또한, 기준 주사 각도 범위 및 기준 강도 분포는 기준 거리 및 기준 거리에 대응하는 주사 각도, 즉 기준 주사 각도로부터의 치우침의 정도에 따라 미리 정해지고, 메모리에 기억된 데이터를 읽어내도록 구성해도 좋다.
각 물체의 주사 각도 범위와 기준 주사 각도 범위의 차분을 구하고, 상기 차분이 소정의 역치 이하이면, 포착 대상물의 가능성이 있다고 판정하고, 상기 차분이 소정의 역치 이상이면, 포착 대상물이 아니다고 판단한다(S6, OK).
이어서, 스텝 S6에서 포착 대상물의 가능성이 있다고 판정한 물체에 대하여 반사광 강도 분포와 기준 강도 분포의 차분을 구하고, 상기 차분이 소정의 역치 이하이면, 포착 대상물이라고 판정한다(S7, OK).
포착 대상물이라고 판정한 물체의 기준 거리가 미리 정한 근접 역치 이하이면(S8, Y), 주행 제어부(70)(도 8 참조)에 감속 또는 정지 경고 신호를 출력한다. 또한, 근접 역치를 대소 2단계 설정하고, 큰 쪽이 역치 이하일 때에 감속 경고 신호를 출력하고, 작은 쪽이 역치 이하일 때에 정지 경고 신호를 출력하도록 구성해도 좋다.
또한, 스텝 S8에서 포착 대상물의 기준 거리가 미리 정한 근접 역치보다 크고, 과거에 감속 또는 정지 경고 신호를 출력하고 있는 경우에는 상기 신호를 해제한다. 상술한 스텝 S1로부터 스텝 S9의 처리가 측정광의 단위 주사마다 반복된다.
〔물체 판별 장치의 제 2 실시형태〕
상술한 물체 판별 장치(20)에서는 발광부(21)가 적외역의 파장의 레이저 다이오드로 구성되어 있지만, 파장은 특별히 제한되지 않는다. 또한, 발광부는 파장이 상이한 복수의 광원을 구비하여 구성되고, 상술한 기준 강도 분포(Iref)가 각 광원의 파장에 대응해서 각각 정해져 있어도 좋다. 광원의 수나 파장에 대해서는 특별히 제한되는 것이 아니고, 적당히 설정하면 좋다. 기준 주사 각도 범위(θref)에 대해서는 상술과 마찬가지이다.
예를 들면, 발광부가 적색의 레이저 다이오드 칩과 녹색의 레이저 다이오드 칩의 두개의 광원으로 구성되고, 포착 대상물의 반사면 이외의 물체의 표면의 분광 반사 특성과 상이하도록 포착 대상물의 반사면이 되는 반사 시트의 분광 반사 특성에 대응한 기준 강도 분포가 광원의 파장마다 설정되어 있으면, 더욱 확실하게 포착 대상물이라고 식별할 수 있게 된다.
예를 들면, 적색과 녹색에 대한 기준 강도 분포가 같은 특성이 되도록 반사 시트의 분광 반사 특성을 설정하거나, 또는 적색과 녹색에 대한 기준 강도 분포가 상이한 특성이 되도록 반사 시트의 분광 반사 특성을 설정하면 좋다. 또한, 측정광의 주사방향을 따라 각 색에 대한 분광 반사 특성이 연속적으로, 또는 단계적으로 상이하도록 설정하는 것도 가능하다.
이 경우, 발광 제어부(84)(도 8 참조)는 광 주사부(23)의 단위 주사 주기로 2개의 광원을 교대로 스위칭해서 구동하면 좋다. 포착 대상물의 이동 속도가 광 주사부(23)의 단위 주사 주기보다 충분히 늦는 경우에는 단위 주사 주기마다 광원을 스위칭해서 구동하는 것도 가능하다.
하나의 물체 판별 장치(20)의 발광부(21)에 파장이 상이한 복수의 광원을 구비하는 구성 대신에 하나의 광원에서 이루어지는 발광부를 구비한 물체 판별 장치(20)를 복수대 준비하고, 각 물체 판별 장치(20)의 발광부의 광원의 파장을 각각 상이하게 해도 좋다.
도 14에는 물체 판별 장치(20)의 광 주사부(23)의 다른 예가 나타내어져 있다. 광 주사부(23)에 장착된 광 가이드부(54) 중 발광부(21)와 대향하는 위치에서 측정광 광로(L)의 입구단부에 상술의 편광자(PL)가 배치되고, 편향 미러(52)에 의해 편향된 반사광 광로(L2)의 출구단부에 상술의 검광자(AN)가 편향 미러(52)와 일체에 회전하도록 배치되어 있다.
도 7의 구성을 채용하는 경우에는 편광자(PL) 및 검광자(AN)의 중량에 의해 회전축(51) 주위의 토크가 다소 커져 모터(50)의 파워가 커지지만, 광 주사부(23)의 안정된 회전이 실현될 수 있다. 도 14의 구성을 채용하면, 모터(50)의 파워가 도 7의 구성만큼은 크게 되지 않는다.
도 15에는 물체 판별 장치(20)의 광 주사부(23)를 포함시킨 다른 예가 나타내어져 있다. 도 7 및 도 14의 예에서는 광의 출사방향을 따라 투광 렌즈(24)의 직후의 위치에 1/4 파장판(28)이 배치되어 있지만, 도 15의 예에서는 발광부(21)와 1/4 파장판(28) 사이에 직선 편광시키는 편광자(PL')가 더 배치되어 있다는 특징을 갖는다. 편광자(PL)가 제 1 편광자가 되고, 편광자(PL')가 제 2 편광자가 된다.
입사광의 편광면이 1/4 파장판(28)의 고속축(또는 저속축)에 대하여 45°의 방위각으로 입사하도록 편광자(PL')를 조정함으로써 직선 편광을 진원에 가까운 원편광으로 변화시킬 수 있고, 그 결과 광 주사부(23)에 구비한 편광자(PL)에 의해 적절하게 직선 편광된 측정광이 얻어지게 된다.
편광자(PL')가 없는 경우에 투광 렌즈(24)에 폴리카보네이트와 같은 복굴절률이 큰 수지제 렌즈를 사용하면, 발광부(21)가 되는 레이저 다이오드로부터 출사된 측정광의 편광 상태가 변동되기 때문에 1/4 파장판(28)을 통과한 측정광이 타원에 가까운 원편광이 되고, 편광자(PL)를 통과한 측정광이 타원편광이 되어 반사광의 검출 정밀도가 저하할 우려가 있다. 그러나, 편광자(PL')를 구비함으로써 레이저 다이오드로부터 출사된 측정광을 확실하게 직선 편광시켜 1/4 파장판(28)으로 인도함으로써 편광자(PL)를 통과한 측정광을 적절하게 직선 편광시켜 반사광의 검출 정밀도를 높일 수 있게 된다.
도 16에는 물체 판별 장치(20)의 광 주사부(23)를 포함시킨 다른 예가 나타내어져 있다. 광 주사부(23)에 장착된 광 가이드부(54)의 출구측에 편광자(PL)와 같은 방향의 편광 특성을 구비한 편광자(PL'')가 편향 미러(52)와 같은 경사 자세가 되도록 배치되어 있다.
편광자(PL'')가 없고 측정광이 조사되는 물체가 물체 판별 장치(20)의 근방에 위치하는 경우에는 광 가이드부(54)로부터 출사되는 측정광의 광선속의 지름이 작고, 상기 물체로부터의 반사광의 광선속의 넓이도 작아져 반사광 광로(L2)를 나아가는 반사광의 지름이 측정광 광로(L1)를 나아가는 측정광의 지름에 가까워지는 결과, 수광부(22)로 인도되는 광량이 적어져서 정확하게 거리를 검출하기 어려운 상황이 발생할 우려가 있다.
그러한 경우이어도 편광자(PL'')를 구비하고 있으면, 상기 물체로부터의 반사광 중 측정광의 직선 편광과 직교하는 직선 편광이 편광자(PL'')에 의해 반사되어서 수광부(22)로 인도되게 된다.
따라서, 상기 물체가 포착 대상물이면, 측정광의 직선 편광과 직교하는 직선 편광이 수광부(22)로 인도되게 되어 검출 정밀도를 높일 수 있다. 그리고, 상기 물체가 포착 대상물이 아니고 측정광의 직선 편광과 같은 직선 편광의 반사광이면, 편광자(PL'')를 통과하게 되어 수광부(22)로 인도되는 반사광량이 저하하기 때문에 오검출을 회피할 수 있게 된다. 즉, 편광자(PL'')는 광 가이드부(54)를 향해 입사하는 반사광을 수광부(22)로 인도하는 하프 미러로서 기능한다. 편광자(PL'')는 반사광이 수광부(22)로 인도되는 조건이면, 측정광 광로(L1) 내에 적당히 설치할 수 있다. 또한, 일반적인 하프 미러를 사용할 수 있는 경우도 있다.
〔반사광의 수광 레벨로부터 포착 대상물을 식별하는 필터링 처리〕
물체 판별부(82)(도 8 참조)에 의한 포착 대상물의 식별 알고리즘의 개량에 대하여 설명한다.
도 17(a)에는 도 16에 나타낸 구성의 물체 판별 장치(20)를 채용했을 경우의 각종 반사 부재에 대한 거리와 반사광의 수광 레벨의 검출 특성이 나타내어져 있다. 도 18에는 도 17(a)에 나타낸 각 반사 부재의 재질이 나타내어져 있다. 도 18에 나타내는 「반사판」이 포착 대상물에 부착되고, 상술한 광학부 재료를 사용한 반사판(예를 들면, 3면체 큐브 코너 소자를 사용한 반사판)이 된다.
거리가 50~1000mm의 범위에서는 상술한 반사판의 수광 레벨이 그 외의 반사 부재에 비해 충분히 큰 값이 된다. 거리가 1000mm를 초과하면, 상기 반사판의 수광 레벨이 크게 저하하지만, 다른 반사 부재에 비해 큰 값이 된다.
따라서, 반사광의 수광 레벨에 거리에 따른 역치를 설정하여 역치를 초과한 반사광을 진정한 포착 대상물이라고 판단하는 것이 가능해진다. 즉, 검출 거리에 따라 반사광의 수광 레벨의 역치를 상이한 값으로 설정함으로써 포착 대상물과 그 외의 물체를 식별할 수 있게 된다.
구체적으로는 근거리로부터의 반사광의 수광 레벨의 역치를 원거리로부터의 반사광의 수광 레벨의 역치보다 커지도록 설정하면 좋다. 상술의 예에서는 근거리와 원거리의 경계가 1000mm 정도가 되고, 1000mm 이내의 근거리에서 역치를 1000, 1000mm보다 원거리에서 역치를 700으로 설정한다.
또한, 근거리와 원거리의 경계는 물체 판별 장치(20)의 구체적인 구성, 즉 광원의 광량, 수광 소자의 감도, 광학계의 구성 등에 의해 적당히 적절한 값으로 정할 수 있다. 또한, 근거리와 중거리와 원거리의 각 경계에서 역치를 상이한 값으로 설정하는 등 역치를 다단계로 스위칭하도록 구성하는 것도 가능하다.
그리고, 물체까지의 검출 거리에 의한 반사광의 수광 레벨의 역치의 스위칭 설정은 도 16에 나타낸 구성의 물체 판별 장치(20)에 한해서 효과가 발휘되는 것이 아니고 도 7, 도 14, 도 15에 나타낸 구성의 물체 판별 장치(20)이어도 유효하게 적용할 수 있다.
도 17(b)에는 측정광의 광축과 상기 반사판의 법선이 이루는 각도(θ1)를 0°±45°의 범위에서 상이하게 했을 경우의 반사광의 검출 특성이 나타내어져 있다. 각도(θ1)가 0°일 때에 최대의 수광 레벨이 되고, ±45° 부근에서 최소가 되는 경향이 나타내어진다. 각도(θ1)가 ±45° 부근에서 수광 레벨이 근거리의 역치 1000 이하가 되기 때문에 반사판의 각도(θ1)가 45°의 근방에서 검출 불능이 될 우려가 있다.
도 17(c)에는 각종 반사 부재에 대하여 각도(θ1)가 0°로 설정되었을 때의 주사방향을 따른 반사광의 수광 레벨이 나타내어져 있다. 도 17(c) 중 STEP540은 측정광의 주사방향이 반사 부재의 법선방향이 되는 경우의 수광 레벨이다. 또한, 반사 부재와 물체 판별 장치(20)의 거리는 500mm이다. 수광 레벨의 역치를 1000으로 설정하면, 상기 반사판과 그 외의 반사 부재를 명확하게 식별할 수 있다.
도 17(d)에는 상기 반사판에 대하여 각도(θ1)가 0°, -45°, +45°로 설정되었을 때의 주사방향을 따른 반사광의 수광 레벨이 나타내어져 있다. 반사판과 물체 판별 장치(20)의 거리는 500mm이다. 도 17(b)와 마찬가지로, 수광 레벨의 역치를 근거리용의 역치인 1000으로 설정하면, 각도(θ1)가 ±45°의 근방에서 검출 불능이 될 우려가 있다. 그러한 경우이어도 근거리용의 역치보다 작은 레벨의 근거리용의 제 2 역치를 설정하고, 예를 들면 그 값을 700으로 설정하면, 각도(θ1)가 ±45°의 근방에서도 확실하게 검출할 수 있게 된다.
그러나, 근거리용의 제 2 역치를 700으로 설정하면, 도 17(a)에 나타낸 바와 같이 각도(θ1)가 0° 근방에서 알루미늄판이나 SUS판과 같은 경면 반사 부재를 포착 대상물의 반사판이라고 잘못 검출할 우려가 있다.
그러한 경우이어도 측정광의 주사방향에 대한 반사광의 연속 검출 스텝수를 가미하면, 경면 반사 부재로부터의 반사광과 상기 반사판(예를 들면, 3면체 큐브 코너 소자를 사용한 반사판)으로부터의 반사광을 식별할 수 있다.
예를 들면, 도 17(c)에 나타내어진 바와 같이 각도(θ1)가 0°일 때에 근거리용의 제 2 역치 700에서 검출되는 경면 반사 부재로부터의 반사광의 연속 검출 스텝수보다 큰 역치 스텝수를 설정하고, 반사광의 수광 레벨이 역치 스텝수 이상의 스텝수에서 연속해서 근거리용의 제 2 역치 700 이상이 되면, 상기 반사판을 구비한 포착 대상물이라고 식별할 수 있다.
예를 들면, 검출 거리가 근거리인 경우에는 반사광의 수광 레벨이 근거리용의 역치 이상이라는 조건과, 반사광의 수광 레벨이 역치 스텝수 이상의 스텝수에서 연속해서 근거리용의 제 2 역치 이상이라는 조건 중 어느 하나를 구비했을 경우에 포착 대상물이라고 식별할 수 있다.
또한, 검출 거리가 원거리인 경우에는 별도 원거리용의 역치보다 작은 레벨의 원거리용의 제 2 역치를 설정하고, 반사광의 수광 레벨이 원거리용의 역치 이상이라는 조건, 또는 반사광의 수광 레벨이 역치 스텝수 이상의 스텝수에서 연속해서 원거리용의 제 2 역치 이상이라는 조건 중 어느 한쪽을 구비했을 경우에 포착 대상물이라고 식별할 수 있다.
〔물체 판별 장치에 장착되는 광 주사부의 다른 실시형태〕
도 7에 나타낸 물체 포착 장치(20)에서는 상부 케이싱(20B)의 상면 내벽에 설치된 모터(50)와, 모터(50)의 회전축(51)에 회전축(51)과 일체 회전가능하게 고정된 편향 미러(52)에 의해 광 주사부(23)가 구성된 예를 설명했지만, 본 발명이 적용되는 물체 포착 장치의 광 주사부의 구성은 상술의 구성에 한정되는 것이 아니고 다른 공지의 광 주사부의 구성을 채용하는 것도 가능하다.
예를 들면, 상술한 편향 미러 대신에 각 측면이 경면으로 형성된 다각 기둥을 세로축심 주위로 회전시키는 회전 다면경을 사용하여 발광부로부터 출사되는 측정광을 측정 대상 공간을 향해 주사하고, 반사광을 수광부로 인도하도록 구성해도 좋다.
또한, 상술한 평탄한 편향 미러를 회전시키는 주사 기구 대신에 요동 주사하는 요동 기구를 채용해도 좋다. 또한 상술한 광 주사부(23)에 의해 회전 구동되는 편향 미러를 회전축심과 교차하는 축심 주위로 요동 주사하는 요동 기구를 구비하여 3차원 주사가능하게 구성해도 좋다.
어느 양태이어도 광 주사부는 편향 미러와, 편향 미러에 의해 편향된 측정광을 측정 대상 공간으로 안내하는 광로와 반사광을 수광부로 인도하는 광로를 구획하는 광 가이드부를 구비하고, 편광자가 광 가이드부의 측정광 광로측에 배치되고, 검광자가 광 가이드부의 반사광 광로측에 배치되어 있으면 좋다.
이러한 구성을 구비하고 있으면, 광 가이드부에 의해 측정광 광로와 반사광 광로로 광로가 영역 구획된다. 발광부로부터 출사된 측정광이 측정광 광로를 나아갈 때에 제 1 방향으로 진동하는 직선 편광만이 편광자를 투과하여 측정 대상 공간에 주사되고, 물체로부터의 반사광이 반사광 광로를 나아갈 때에 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 진동하는 직선 편광만이 검광자를 투과하여 수광부에서 수광되게 된다.
〔다른 물체 판별 장치로부터의 간섭광의 영향을 저감하는 신호 처리〕
물체 포착 장치(20)의 근린에 위치하는 다른 물체 포착 장치(20)로부터의 측정광이 간섭광으로서 입사하면, 상기 물체 포착 장치(20)로부터 출사된 측정광에 대한 반사광이라고 잘못 검출될 우려가 있다. 쌍방의 물체 포착 장치(20)로부터 출사되는 측정광의 주기가 같은 경우, 같은 주기로 간섭광이 입사하기 때문에 오검출할 가능성이 높아진다.
그래서, 각 물체 포착 장치(20)로부터 출사되는 측정광의 평균 주기를 일정하게 유지하면서 평균 주기(T)에 대하여 전후로 T/2 주기의 범위 내에서 랜덤하게 출사 시기를 벗어나게 하도록 발광 제어부(84)(도 8 참조)를 구성함으로써 같은 주기로 간섭광이 입사하는 현상을 회피할 수 있다.
또한, 물체 포착 장치(20)로부터 출사되는 1 펄스의 측정광에 대하여 복수의 반사광이 검출되는 경우에 측정광의 주기(T)를 복수의 시간 영역으로 분할하고, 검출된 반사광이 어느 시간 영역에 속하는지를 메모리에 기억하는 처리를 연속하는 소정수의 측정광에 대하여 실행하고, 검출된 반사광의 수가 최대가 되는 시간 영역의 반사광을 진정한 반사광으로서 채용하도록 거리 연산부(81)(도 8 참조)를 구성하는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 물체 포착 장치(20)로부터 출사되는 1 펄스의 측정광에 대하여 복수의 반사광이 검출되는 경우에 거리 연산부(81)(도 8 참조)에서 각각의 반사광에 대한 거리를 산출하도록 구성하고, 측정광의 주기(T)를 복수의 시간 영역으로 분할하고, 검출된 거리가 어느 시간 영역에 속하는지를 메모리에 기억하는 처리를 연속하는 소정수의 측정광에 대하여 실행하고, 검출된 거리의 수가 최대가 되는 시간 영역의 거리를 진정한 반사광에 대한 거리로서 채용하도록 물체 판별부(82)(도 8 참조)를 구성해도 좋다.
또한, 물체 포착 장치(20)로부터 출사되는 1 펄스의 측정광에 대하여 복수의 반사광이 검출되는 경우에 측정광의 주기(T)를 복수의 시간 영역으로 분할하고, 검출된 반사광이 어느 시간 영역에 속하는지를 메모리에 기억하는 처리를 소정수의 주사 주기에 걸쳐 실행하고, 검출된 반사광의 수가 최대가 되는 시간 영역의 거리를 진정한 반사광에 대한 거리로서 채용하도록 거리 연산부(81)(도 8 참조)를 구성해도 좋다.
마찬가지로, 물체 포착 장치(20)로부터 출사되는 1 펄스의 측정광에 대하여 복수의 반사광이 검출되는 경우에 거리 연산부(81)(도 8 참조)에서 각각의 반사광에 대한 거리를 산출하도록 구성하고, 측정광의 주기(T)를 복수의 시간 영역으로 분할하고, 검출된 거리가 어느 시간 영역에 속하는지를 메모리에 기억하는 처리를 소정수의 주사 주기에 걸쳐 실행하고, 검출된 거리의 수가 최대가 되는 시간 영역의 거리를 진정한 반사광에 대한 거리로서 채용하도록 물체 판별부(82)(도 8 참조)를 구성해도 좋다.
〔포착 대상물의 반사면〕
상술한 물체 포착 장치(20)에 의해 포착되는 포착 대상물은 광 주사부(23)에 의해 주사되는 측정광의 주사방향을 따라 반사광량이 단계적으로 변화되는 반사 특성을 구비한 반사 시트(40)를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
광 주사부(23)에 의해 주사되는 측정광의 주사방향을 따라 반사광량이 단계적으로 또는 연속적으로 변화되도록 포착 대상물의 반사면의 반사 특성을 설정함으로써 그러한 특성을 구비하고 있지 않은 다른 물체와의 정밀도가 높은 식별이 가능하게 된다.
예를 들면, 도 19(a)에 나타내는 바와 같이 측정광의 주사방향을 따라 반사 시트(40)의 표면 반사율이 양단부 및 중앙부에서 높고, 양단부와 중앙부 사이에서 낮게 설정된 반사 시트(40)이면, 그것에 따라 수광부(22)에서 검출되는 반사광량이 주사방향을 따라 단계적으로 변화되기 때문에 다른 물체로부터의 반사광이라고 확실하게 식별할 수 있게 된다.
예를 들면, 도 19(b)에 나타내는 바와 같이 측정광의 주사방향을 따라 반사 시트(40)의 표면 반사율이 톱날 형상으로 변화되도록 설정된 반사 시트(40)이면, 그것에 따라 수광부(22)에서 검출되는 반사광량이 주사방향을 따라 연속적으로 상승하거나 또는 연속적으로 하강하기 때문에 다른 물체로부터의 반사광이라고 확실하게 식별할 수 있게 된다.
또한, 측정광의 주사방향을 따라 측정광의 파장에 대한 분광 반사 특성이 단계적으로 또는 연속적으로 변화되도록, 반사 특성을 구비한 반사 시트(40)를 채용해도 좋다. 발광부(21)에 파장이 상이한 복수의 광원을 구비하는 경우에는 광원의 파장마다 분광 반사 특성이 변화되도록 반사 특성을 구비하는 것이 바람직하다.
어느 경우이어도 반사 시트(40)로서 재귀성 반사 부재, 특히 3면체 큐브 코너 소자가 표면에 배열된 재귀성 반사 부재를 채용하는 것이 바람직하다. 이러한 재귀성 반사 부재를 채용하는 경우에는 반사 미러(41, 42, 43)(도 14(a) 참조)에 소정 두께의 간섭막을 형성함으로써 분광 반사 특성을 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 반사 시트(40)의 전역에 재귀성 반사 부재를 배치하는 것이 아니고 측정광의 주사방향을 따라 반사광량이 단계적으로 또는 연속적으로 변화되도록 재귀성 반사 부재를 배치하는 영역과 배치하지 않은 영역으로 구분해도 좋다. 예를 들면, 재귀성 반사 부재를 배치하지 않은 영역에 산란 반사 부재를 배치하거나, 흡광 부재를 배치하거나 해도 좋다.
상술한 복수의 양태의 물체 포착 장치(20) 및 포착 대상물에 구비한 반사 시트(40)를 적당히 조합함으로써 본 발명의 물체 포착 시스템이 구현화된다.
이상 설명한 실시형태는 모두 본 발명의 일실시예에 지나지 않고, 상기 기재에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니고 각 부의 구체적 구성은 본 발명에 의한 작용 효과를 발휘하는 범위에 있어서 적당히 변경할 수 있는 것은 말할 것도 없다.
1 제조 장치 5 주행 레일
10 반송대차 20 물체 포착 장치
21 발광부 22 수광부
23 광 주사부 24 투광 렌즈
25 수광 렌즈 40 반사 시트
54 광 가이드부 70 주행 제어부
80 제어부 81 거리 연산부
82 물체 판별부 100 제조 설비
AN: 검광자 PL, PL', PL'' 편광자

Claims (7)

  1. 측정 대상 공간에 존재하는 물체를 포착하는 물체 포착 장치로서,
    발광부와,
    수광부와,
    상기 발광부로부터 출사된 소정 파장의 측정광을 측정 대상 공간을 향해 주사하고, 상기 측정광에 대한 측정 대상 공간의 물체로부터의 반사광을 상기 수광부로 인도하는 광 주사부와,
    상기 광 주사부에 배치되고, 상기 측정광 중 제 1 방향으로 진동하는 광만을 투과하는 편광자와, 상기 반사광 중 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 진동하는 광만을 투과하는 검광자를 포함하는 편광 필터를 구비하고 있는 물체 포착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광부와 상기 편광자 사이에 원편광판이 배치되어 있는 물체 포착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광부와 상기 원편광판 사이에 제 2 편광자가 배치되어 있는 물체 포착 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 주사부는,
    편향 미러와,
    상기 편향 미러에 의해 편향된 측정광을 측정 대상 공간으로 안내하는 광로와 상기 반사광을 상기 수광부로 인도하는 광로를 구획하는 광 가이드부를 구비하고,
    상기 편광자가 상기 광 가이드부의 측정광 광로측에 배치되고, 상기 검광자가 상기 광 가이드부의 반사광 광로측에 배치되어 있는 물체 포착 장치.
  5. 측정 대상 공간에 존재하는 물체를 포착하는 물체 포착 장치로서,
    발광부와,
    수광부와,
    상기 발광부로부터 출사된 소정 파장의 측정광을 측정 대상 공간을 향해 주사하고, 상기 측정광에 대한 측정 대상 공간의 물체로부터의 반사광을 상기 수광부로 인도하는 광 주사부를 구비하고,
    상기 광 주사부는,
    상기 편향 미러에 의해 편향된 측정광을 측정 대상 공간으로 안내하는 광로와 상기 반사광을 상기 수광부로 인도하는 광로를 구획하는 광 가이드부를 구비하고,
    상기 광 가이드부의 측정광 광로측에 상기 반사광을 상기 수광부로 인도하는 하프 미러가 배치되어 있는 물체 포착 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체 포착 장치는 케이싱을 구비하고,
    상기 케이싱의 상기 측정광과 상기 반사광의 경로가 되는 부분이 측정광을 투과시킴과 아울러 측정광에 대하여 저편광 특성을 갖는 소재로 구성되는 물체 포착 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광부는 파장이 상이한 복수의 광원을 구비하고, 상기 광 주사부의 주사 주기에 동기하여 스위칭 구동되는 물체 포착 장치.
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