TWI736741B - 物體捕捉裝置、捕捉對象物及物體捕捉系統 - Google Patents

物體捕捉裝置、捕捉對象物及物體捕捉系統 Download PDF

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Abstract

一種物體捕捉裝置，係可判別物體是否為捕捉對象物之物體捕捉裝置，其係具備： 　　發光部； 　　受光部； 　　光掃描部，其係將從發光部射出的測定光朝向測定對象空間掃描，將來自物體對於測定光的反射光引導至受光部； 　　距離運算部，其係根據反射光對於測定光的相位差或延遲時間來使至物體的距離與光掃描部的掃描角度建立對應而算出；及 　　物體判別部，其係根據：在距離運算部所算出的鄰接的掃描角度的各距離的差分成為預定的臨界值以下的掃描角度範圍是否為與對應於代表各距離的基準距離的捕捉對象物的基準掃描角度範圍對應，及在該掃描角度範圍的反射光的強度分佈是否為與來自前述捕捉對象物的反射光的基準強度分佈對應，來判別物體是否為前述捕捉對象物。

Description

物體捕捉裝置、捕捉對象物及物體捕捉系統
本發明是有關捕捉存在於測定對象空間的物體之中特定的物體之物體捕捉裝置、捕捉對象物及物體捕捉系統。
在半導體裝置的製造設備中，為了將收容有複數片的半導體晶圓之晶圓載體裝置從一個的製造裝置的裝載埠搬送至其他的製造裝置的裝載埠，而使用搬送台車。如此的搬送台車是被稱為天花板行駛式無人搬送車，簡稱OHT(Overhead Hoist Transfer)。
為了迴避該搬送台車與人或機械等的障礙物的接觸，而具備：被設置於各製造裝置的上部空間之行駛軌道，亦即沿著軌道來自走的行駛部，及被支撐於該行駛部的物品收容部，構成該搬送台車，在物品收容部是被裝入有使具備抓住搬送對象物的晶圓載體裝置的夾頭機構之昇降體沿著預定的昇降路徑來昇降的昇降機構。
為了按照各製造裝置的佈局來搬送晶圓載體裝置，該軌道是不僅單純的直線部，還成為具備曲線、分歧部、合流部等的複雜的形狀，該製造設備是被構成為複數的搬送台車會取間隔來行駛於相同的軌道。
在該製造設備，為了提高晶圓載體裝置的搬送效率，而要求多數的搬送台車會高速行駛於軌道，搬送台車間的車間距離有變短的傾向，因此須具備防止萬一追撞事故發生的機構。
在專利文獻1中揭示：為了迴避搬送台車的追撞，而在搬送台車具備雷射距離計等的車間距離感測器，根據在車間距離感測器所計測的車間距離來算出與前方的搬送台車的相對速度，根據相對速度來控制自車的行駛速度，藉此迴避追撞之技術。
但，如前方的搬送台車行駛於軌道的曲線般的情況，由於前方的搬送台車會脫離從雷射距離計輸出的測定光的掃描範圍，因此不僅無法檢測前方的搬送台車，且將來自各製造裝置等的外裝面板或其他的行駛台車等的反射光誤檢測成來自行駛於前方的搬送台車的反射光之虞。
於是，在專利文獻2中提案一種距離測定裝置，在沿著軌道來行駛的搬送台車的前部配置由：將被調變的測定光掃描成平面狀的掃描部，及由在掃描部所掃描的測定光與來自檢測物的反射光的時間延遲來算出至檢測物的距離的距離運算部，所成的測距裝置，藉由該測距裝置，根據來自行駛於前方的搬送台車的後部所配置的回歸性反射構件的反射光，來檢測搬送台車間的車間距離。
該距離測定裝置是具備識別部，根據藉由掃描部所掃描的測定光的複數的掃描角度、藉由距離運算部所算出之對應於各掃描角度的距離、及對應於各掃描角度的反射光 的強度之中至少任二個的相關關係，來識別是否為來自回歸性反射構件的反射光。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-25745號公報
[專利文獻2]日本特開2011-69671號公報
但，即使是被記載於專利文獻2的距離測定裝置，也無法完全排除識別部將來自製造裝置等的壁面的反射光誤判成來自搬送台車所具備的回歸性反射構件的反射光的情況。
因為依據距離測定裝置與被照射測定光的壁面的隔離距離，有時被照射測定光的壁面的反射特性會與被配置於搬送台車的後部之回歸性反射構件的反射特性近似。例如壁面為鋁等的金屬板所構成，測定光從大致垂直方向射入至壁面的情況或例如壁面為以被皺紋加工的白色塗裝面等所構成的情況。
如此的情況，為了迴避誤判斷，而須按每個製造設備來個別地調整成為判斷基準的相關關係，需要非常繁雜的作業。
同樣的問題是不限上述的天花板行駛式無人搬送車OHT，在被誘導至沿著行駛路徑而配置的複數的地標 (landmark)，不偏離行駛路徑，無人行駛至目的地的搬送台車也會發生。如此的搬送台車是簡稱AGV(Automated Guided Vehicle)。
在AGV是構成為搭載有朝向沿著路徑而配置的地標來掃描輸出測定光的距離測定裝置，藉由距離測定裝置來檢測來自構成各地標的回歸性反射構件的反射光，藉此確認位置，或檢測存在於行駛路徑的人或物等的障礙物。
但，若將來自製造裝置等的壁面的反射光誤判成來自地標的反射光，則恐有偏離行駛路徑之虞。
有鑑於上述的問題，本發明的目的是在於提供一種可判別物體是否為捕捉對象物的物體捕捉裝置、捕捉對象物及物體捕捉系統。
為了達成上述的目的，本發明之物體捕捉裝置的第一特徵構成，係如請求項1所記載般，一種物體捕捉裝置，係捕捉存在於測定對象空間的物體之物體捕捉裝置，其係具備：發光部；受光部；光掃描部，其係將從前述發光部射出的預定波長的測定光朝向測定對象空間掃描，將來自前述物體對於前述測定光的反射光引導至前述受光部；距離運算部，其係根據前述反射光對於前述測定光的 相位差或延遲時間來使至前述物體的距離與前述光掃描部的掃描角度建立對應而算出；及物體判別部，其係根據：在前述距離運算部所算出的鄰接的掃描角度的各距離的差分成為預定的臨界值以下的掃描角度範圍是否為與對應於代表各距離的基準距離的捕捉對象物的基準掃描角度範圍對應，及在該掃描角度範圍的反射光的強度分佈是否為與來自前述捕捉對象物的反射光的基準強度分佈對應，來判別前述物體是否為前述捕捉對象物。
當藉由距離運算部所算出的某掃描角度的距離與和該掃描角度鄰接的掃描角度的距離為預定的臨界值以下時，被判斷成對應於該距離的物體為同一物體。若相當於沿著掃描方向的該物體的大小之掃描角度範圍與對應於代表各距離的基準距離的捕捉對象物的基準掃描角度範圍對應，則可確定被檢測出的物體為捕捉對象物。作為基準距離，例如可採用從物體捕捉裝置到物體的最小距離、最大距離、中央值、平均值等哪個。而且，只要在該掃描角度範圍檢測出的反射光的強度分佈與來自捕捉對象物的反射光的基準強度分佈對應，便可確定被檢測出的物體為捕捉對象物。亦即，只要捕捉對象物的掃描方向大小及反射光強度分佈被設定成為與其他的物體不同，便可確實地識別為捕捉對象物。
同第二特徵構成，係如同請求項2所記載般，除上述的第一特徵構成之外，前述基準強度分佈，係以至前述物 體的距離為指標而定。
由於光的強度是與來自光源的距離的二次方成反比，因此若至物體的距離變短，則反射光的強度變大，若至物體的距離變長，則反射光的強度變小，則至物體的距離變長。所以，基準強度分佈會按照至物體的距離而定，藉此可正確地識別是否為捕捉對象物。
同第三特徵構成，係如同請求項3所記載般，除上述的第一或第二特徵構成之外，前述基準掃描角度範圍及前述基準強度分佈，係以前述掃描角度範圍對於前述測定光的掃描基準位置之偏倚的程度為指標而定。
若捕捉對象物位於測定光的掃描範圍的角度改變，則即使基準距離為相同，捕捉對象物的掃描角度範圍及反射光強度分佈也會變化。如此的情況也可以掃描角度範圍對於測定光的掃描基準位置之偏倚的程度為指標來決定基準掃描角度範圍及基準強度分佈，藉此可更確實地識別為捕捉對象物。作為測定光的掃描基準位置，例如只要任意地選擇掃描始點角度、掃描終點角度、成為掃描範圍的中央的掃描角度等即可，作為掃描角度範圍的偏倚的程度，例如只要任意地選擇掃描角度範圍的始點角度、終點角度或中心角度等即可。
同第四特徵構成，係如同請求項4所記載般，除上述的第一~第三的其中任一特徵構成之外，前述基準掃描角度範圍及前述基準強度分佈，係以前述捕捉對象物的反射面對於根據前述掃描角度範圍的各距離而定的前述測定光 的光軸之傾斜角度為指標而定。
依照測定光的光軸與捕捉對象物的反射面的傾斜角度，即使基準距離為相同，捕捉對象物的掃描角度範圍及反射光強度分佈也會變化。如此的情況也可根據在掃描角度範圍所算出的各距離來求取捕捉對象物的反射面對於測定光的光軸之傾斜角度，以求取的反射面的傾斜角度為指標來決定基準掃描角度範圍及基準強度分佈，藉此可更確實地識別為捕捉對象物。
同第五特徵構成，係如同請求項5所記載般，除上述的第一~第四的其中任一特徵構成之外，前述發光部係具備波長不同的複數的光源來構成，前述基準強度分佈係分別對應於各光源的波長而定。
具備波長不同的複數的光源，對於各波長設定捕捉對象物的反射面的分光反射特性，設定對應於各波長的基準強度分佈，藉此可更確實地識別為捕捉對象物。
同第六特徵構成，係如同請求項6所記載般，除上述的第一~第五的其中任一特徵構成之外，在光掃描部設有：偏光元件，其係於前述測定光的光路只透過朝第1方向振動的光；及檢光元件，其係於前述反射光的光路只透過朝與前述第1方向正交的第2方向振動的光。
從發光部射出的測定光之中僅朝第1方向振動的直線偏光會透過偏光元件而被掃描於測定對象空間，來自物體 的反射光之中僅朝與第1方向正交的第2方向振動的直線偏光會透過檢光元件而被引導至受光部。由於在光掃描部具備偏光元件及檢光元件，因此不會有隨著掃描而測定光的偏光方向變化的情形，且也沒有反射光的偏光方向變化的情形。只要捕捉對象物的反射面的反射特性為具備使測定光的偏光方向旋轉90度之類的反射特性，便可確實地識別為捕捉對象物。作為具有如此的反射特性的光學元件，有1/2波長板或3面體隅角反射器元件(亦稱為微稜鏡)等，例如可使用配列有3面體隅角反射器元件的反射薄板等。
本發明之捕捉對象物的第一特徵構成，係如同請求項7記載般，藉由具備上述的第一~第六的其中任一特徵構成的物體捕捉裝置來捕捉的捕捉對象物，其係具備：反射光量會沿著藉由前述光掃描部所掃描的測定光的掃描方向來連續性或階段性地變化之反射面。
以反射光量會沿著藉由光掃描部來掃描的測定光的掃描方向而連續性或階段性地變化的方式，設定捕捉對象物的反射面的反射特性，藉此與未具備如此的特性的其他的物體的精度高的識別成為可能。
同第二特徵構成，係如同請求項8所記載般，除上述的第一特徵構成之外，前述反射面，係被構成為對於前述測定光的波長之分光反射特性會沿著前述測定光的掃描方向而變化。
藉由設為沿著測定光的掃描方向來使對於測定光的波長之分光反射特性不同的反射面，可沿著測定光的掃描方 向來使反射光量連續性或階段性地變化。
同第三特徵構成，係如同請求項9所記載般，除上述的第一或第二特徵構成之外，在前述反射面具備朝向前述測定光的入射方向來反射前述測定光之回歸性反射構件。
藉由在捕捉對象物的反射面具備回歸性反射構件，可沿著測定光的掃描方向來使反射光量連續性或階段性地變化。例如，若在反射面的一部分具備回歸性反射構件，則反射光量會在具備回歸性反射構件的領域及除此以外的領域變化。例如，在反射面的全面具備回歸性反射構件，沿著測定光的掃描方向來使相對光源的波長之分光反射率不同，藉此可沿著測定光的掃描方向來使反射光量連續性或階段性地變化。
本發明之物體捕捉系統的特徵構成，係如同請求項10記載般，包含：具備上述的第一~第六的其中任一特徵構成之物體捕捉裝置；及具備具有上述的第一~第三的其中任一特徵構成的反射面之捕捉對象物。
如以上說明般，若根據本發明，則可提供一種能夠判別是否物體為捕捉對象物的物體捕捉裝置、捕捉對象物及物體捕捉系統。
1:製造裝置
5:行駛軌道
10:搬送台車
20:物體捕捉裝置
21:發光部
22:受光部
23:光掃描部
24:投光透鏡
25:受光透鏡
40:反射薄板
54:光導部
70:行駛控制部
80:控制部
81:距離運算部
82:物體判別部
100:製造設備
AN:檢光元件
PL、PL'、PL":偏光元件
圖1是半導體裝置的製造設備及沿著行駛軌道來移動的搬送台車的說明圖。
圖2是在搬送台車與製造裝置間進行的晶圓載體的交接處理的說明圖。
圖3是搬送台車的立體圖。
圖4是被搭載於搬送台車的搬送控制部的機能方塊說明圖。
圖5(a)，(b)，(c)是沿著行駛軌道來移動的2台的搬送台車的位置關係的說明圖。
圖6是物體捕捉裝置的外觀說明圖。
圖7是物體捕捉裝置的內部構造說明圖。
圖8是被裝入至物體捕捉裝置的控制部的機能方塊說明圖。
圖9(a)，(b)，(c)是距離與掃描角度範圍的相關關係的說明圖。
圖10(a)，(b)，(c)是距離與反射光強度分佈的相關關係的說明圖。
圖11(a)，(b)，(c)是反射薄板的反射特性與反射光強度分佈的相關關係的說明圖。
圖12是說明物體判別部的動作的流程圖。
圖13是表示別實施形態的物體捕捉裝置的內部構造說明圖。
圖14(a)，(b)是作為反射薄板使用的回歸性反射構件 的說明圖。
圖15是表示別實施形態的物體捕捉裝置的內部構造說明圖。
圖16是表示別實施形態的物體捕捉裝置的內部構造說明圖。
圖17是表示別實施形態的物體捕捉裝置的內部構造說明圖。
圖18(a)是反射光對於複數的反射構件的檢測特性圖，(b)是反射光對於反射板的角度變化的檢測特性圖，(c)是反射光對於掃描方向的檢測特性圖，(d)是反射光對於使反射板的角度變化時的掃描方向的檢測特性圖。
圖19是反射板(反射構件)的素材的說明圖。
圖20(a)，(b)是反射薄板的反射特性的說明圖。
以下，說明將裝入有本發明的物體捕捉裝置之物體捕捉系統適用於半導體裝置的製造設備所具備的無人的搬送台車的實施形態。
如圖1所示般，半導體裝置的製造設備100是具備：沿著預定的通路來配置，用以在半導體晶圓依序實施預定的處理之各種的製造裝置1(1a~1l)；以沿著各製造裝置1的方式被吊設於天花板之行駛軌道5；及沿著行駛軌道5來行駛，在製造裝置1(1a~1l)間自動 搬送半導體晶圓W之複數的搬送台車(OHT)10。
各製造裝置1(1a~1l)是按一連串有連貫的每個製造工程，分成場6，7來設置。在晶圓載體3是收容有複數片的半導體晶圓W。
行駛軌道5不只單純的直線部，還具備曲線、分歧部、合流部等而構成。例如，以連結各場6，7間的工程間軌道5a、連結被設置於各場6，7的製造裝置1間的工程內軌道5b、連結工程間軌道5a與工程內軌道5b的分歧軌道5c、使行駛於工程內軌道5b內的搬送台車10暫時退避的退避軌道5d、用以搬送台車10朝儲料機ST裝卸晶圓載體3的旁路軌道5e等所構成。
分歧軌道5c是連接工程間軌道5a與工程內軌道5b的軌道，行駛的搬送台車10是沿著分歧軌道5c來行駛，藉此互相來往於工程間軌道5a與工程內軌道5b。
退避軌道5d是從工程內軌道5b分歧而設，例如，使用在為了搬送台車10的維修等，而使搬送台車10暫時從工程內軌道5b退避的情況。
旁路軌道5e是從工程間軌道5a分歧，被使用在將被保持於行駛於工程間軌道5a的搬送台車10的晶圓載體3暫時保管於儲料機ST的情況等。
如圖2及圖3所示般，行駛軌道5是藉由支撐構件11來以適當的間隔從天花板吊設，以在下壁形成有沿著長度方向的縫隙狀的開口5A之剖面矩形的管狀體所構成。搬送台車10是以夾住該開口5A來沿著管狀體的下壁的內側上面 5B而行駛的行駛部10A，及經由連結具10D來與行駛部10A連結，位於管狀體的下壁的下方的把持部10B所構成。
行駛部10A是構成具備行駛基台及被安裝於行駛基台的前後一對的車輪，且搭載有控制驅動車輪的行駛馬達及後述的昇降機構10E來將晶圓載體3搬送至目的的製造裝置1之搬送控制部等。
在圖4中顯示被搭載於各搬送台車10的搬送控制部70的機能方塊構成。搬送控制部70是具備：以微電腦及其周邊電路所構成的行駛控制部71、被連接至行駛控制部71的夾頭機構控制部72、主通訊部73、光通訊部10F等。
搬送控制部70是控制成為根據來自系統控制器H(參照圖1)的指令來保持被載置於各製造裝置1(la~1l)的裝載埠2上的晶圓載體3，行駛於各製造裝置1間，或暫時性地保管晶圓載體3的儲料機ST間，而在搬送去處的裝載埠2上載置晶圓載體3。
在把持部10B中裝入有：具備用以保持晶圓載體3的夾頭機構10C之昇降體10D，及具備使昇降體10D沿著預定的昇降路徑來昇降的傳動帶及捲起馬達之昇降機構10E。
並且，在把持部10B的底面側是裝入有與在各製造裝置1所具備的光通訊部2C進行局部通訊(local communication)的光通訊部10F。若行駛控制部71認知根據來自系統控制器H的指令而到達作為目的之製造裝置1的附近，在光通訊部2C，10F間光通訊確立的情形，則停止控制行駛馬達。另外，局部通訊用的訊號傳送媒體是只要為無線通訊媒體 即可，不限於光，亦可使用電波等，取代光通訊部，以無線通訊部構成。
而且，若控制捲起馬達來使昇降機構10E降下，藉由經由夾頭機構控制部72所驅動的把持馬達來保持晶圓載體3，則控制捲起馬達來使昇降機構10E上昇，將晶圓載體3朝向搬送去處的製造裝置1等搬送。
如圖3所示般，在把持部10B之中各搬送台車10的行駛方向前面側裝入有物體捕捉裝置20，在行駛方向後面側貼附有預定大小的反射構件的反射薄板40。
如圖5(a)~(c)所示般，物體捕捉裝置20是被構成為朝向行進方向前方掃描測定光，檢測出來自行駛於前方的其他的搬送台車10f所貼附的反射薄板40f的反射光，藉此算出與其他的搬送台車10f的車間距離來輸出至搬送控制部70(行駛控制部71)。搬送控制部70是若判斷成從物體捕捉裝置20輸入的車間距離比容許值短，則為了迴避衝突，將搬送台車10減速或停止控制。另外，亦可構成為將迴避衝突用的控制部設置於物體捕捉裝置20，從物體捕捉裝置輸出用以將搬送台車10減速或停止控制的控制訊號。
在前方行駛的其他的搬送台車從圖5(a)所示般的直線狀的行駛軌道進入至圖5(b)般的曲線狀的行駛軌道來行駛時，將來自圖5(c)般的曲線正前的行駛軌道5的延長上所設置的製造裝置1的面板等的反射光誤檢測成來自行駛於前方中的搬送台車10f所附加的反射薄板40f的反射光，一旦搬送台車10減速或停止，則該搬送台車10難以從停止狀態 再度行駛。於是，在該物體捕捉裝置20設有判別所被檢測出的反射光是否為來自行駛於前方的其他的搬送台車所貼附的反射薄板40f的反射光之物體判別部。
以下，詳述有關物體捕捉裝置20。
[物體捕捉裝置的第1實施形態]
在圖6中顯示物體捕捉裝置20的外觀，在圖7中顯示物體捕捉裝置20的內部構造。如圖6所示般，物體捕捉裝置20是具備：大致長方體形狀的下部外殼20A，及具備大致圓筒形狀的光學窗20C的上部外殼20B。在下部外殼20A是設有訊號連接部CN及顯示部20D。
如圖7所示般，在物體捕捉裝置20的外殼20A，20B的內部是收容有發光部21、受光部22、光掃描部23、投光透鏡24、受光透鏡25及訊號處理基板30，31。
藉由被設置在上部外殼20B的上面內壁之馬達50及可與旋轉軸51一體旋轉地固定於馬達50的旋轉軸51之偏向鏡52來構成光掃描部23。偏向鏡52是對於旋轉軸51設定成45度的傾斜角度，且在旋轉軸51是設有計測馬達50的旋轉速度之編碼器53。該編碼器53會作為測定光的掃描角度檢測部的機能。
在與被配成鉛直姿勢的旋轉軸51同軸心的光軸P上，在隔著偏向鏡52來與馬達50相反的側，受光透鏡25與受光部22會在上下方向使位置不同而配置。在受光透鏡25的中央部形成有被切開成筒狀的開孔部，在開孔部的下端配置 有發光部21，在其上方配置有投光透鏡24。
與偏向鏡52一體地旋轉，區劃測定光光路L1及反射光光路L2的光導部54會與偏向鏡52一體地旋轉的方式固定於偏向鏡52，該測定光光路L1是將在偏向鏡52被偏向的測定光引導至測定對象空間，該反射光光路L2是以偏向鏡52來將反射光偏向而引導至受光部22。
發光部21是以被安裝於被支撐成懸臂狀的基板之紅外線的波長的雷射二極體所構成。從雷射二極體射出的相干的測定光會藉由投光透鏡24來形成平行光，沿著光軸P來射入至偏向鏡52，在被90度偏向之後，經由在沿著光軸P1的光導部54所區劃的內側領域的測定光光路L1來從光學窗20C照射至測定對象空間。
測定光會被照射至測定對象空間所存在的物體的表面，其反射光的一部分會沿著光軸P1來從光學窗20C經由在光導部54所區劃的外側領域的反射光光路L2而射入至偏向鏡52，在藉由偏向鏡52來90度偏向之後，在受光透鏡25集光而射入至受光部22。
受光透鏡25是形成於其周部的輪緣部會以透鏡支架26來支撐，構成發光部21的基板會被支撐於該透鏡支架26。而且，安裝有受光部22的基板或訊號處理基板30，31會被支撐於支撐透鏡支架26的複數的腳部27。
在訊號處理基板30是設有控制物體捕捉裝置20的控制部80，在訊號處理基板31是安裝有用以在顯示部20D顯示各種的資訊之LED或液晶顯示元件。訊號處理基板30、發 光部21及受光部22是以訊號線來互相連接，從訊號處理基板30經由在下部外殼20A所具備的訊號連接部CN來延伸有在與外部機器之間交換訊號的訊號纜線。
在圖8中顯示控制部80的機能方塊構成。
控制部80是具備微電腦或數位訊號處理器等來構成，具備：藉由該等來控制發光部21的發光時機之發光控制部84；由在光掃描部23所掃描的測定光與來自物體的反射光的時間差或相位差來算出至該檢測物的距離之距離運算部81；修正在距離運算部81算出的距離之修正運算部83；及物體判別部82。
將根據測定光與反射光的時間差來算出距離的方式稱為TOF方式，藉由以下的數學式1來算出距離d。在此，C是光速，△T是時間差。
[數學式1]d=(1/2)×Cx△T
將根據以預定的調變頻率來AM調變光源後的測定光與反射光的相位差來算出距離的方式稱為AM方式，藉由以下的數學式2來算出距離d。在此，
Figure 107104873-A0305-02-0019-23
是被計測的相位差，C是光速，F是光源的調變頻率。
Figure 107104873-A0305-02-0019-30
修正運算部83是修正起因於物體捕捉裝置20的零件偏差等的誤差的方塊，以根據來自被設在上部外殼20B的內壁的一部分之基準反射板55的反射光所算出的距離能成為預定距離的方式求取修正係數的機能方塊。
以下，舉採用TOF方式的情況為例繼續說明。另外，採用AM方式的情況也同樣。
物體判別部82是被構成為由：在掃描角度檢測部53所檢測的掃描角度，及以在修正運算部83所算出的修正係數來修正對應於該掃描角度而於距離運算部81所算出的距離之後的距離(以下簡稱為「在距離運算部81所算出的距離」)，來辨識測定光的反射位置，亦即從物體捕捉裝置20到反射位置的距離及方向，根據以辨識後的距離及方向所定的複數的反射位置來判別檢測出的物體是否為捕捉對象物，且當為捕捉對象物時，將其距離及/或方向輸出至搬送台車10的行駛控制部71。
在本實施形態說明的物體捕捉裝置20的規格值是檢測距離50mm~7000mm、掃描角度範圍270度、掃描時間25ms、角度分解能0.25度，反射薄板40的大小是橫300mm、縱270mm。另外，該等的規格值只不過是一例，本發明並非意圖限於該等規格值。
物體判別部82是被構成為：辨識成在距離運算部81所算出的掃描角度與和該掃描角度鄰接的掃描角度的各距離的差分被判斷成預定的臨界值以下的連續的掃描角度範圍為沿著物體的掃描方向的大小，根據該掃描角度範圍是否 為對應於捕捉對象物的基準掃描角度範圍，及在該掃描角度範圍的反射光的強度分佈是否為對應於來自捕捉對象物的反射光的基準強度分佈，來判別物體是否為捕捉對象物。
所謂捕捉對象物的基準掃描角度範圍是意指對應於代表在掃描角度範圍所算出的各距離的基準距離之掃描角度範圍。可使用從物體捕捉裝置20到物體的最小距離、最大距離、中央值、平均值等，作為基準距離，在本實施形態是使用平均值。
如圖9(a)所示般，藉由距離運算部81在某掃描角度θ所算出的距離d，及在與該掃描角度θ鄰接的掃描角度θ±△θp(△θp=0.25度)所算出的距離，為預定的臨界值△d以下時，判斷成對應於該距離d的物體為同一物體。
若相當於沿著掃描方向的該物體的大小之掃描角度範圍±△θ與根據代表該掃描角度範圍±△θ內的各距離d的基準距離dref而設定的捕捉對象物的基準掃描角度範圍θref對應，則可確定被檢測出的物體為捕捉對象物。
亦即，當反射薄板40位於從物體捕捉裝置20隔離基準距離dref的位置時，對應於成為掃描方向大小的反射薄板40的橫方向長度300mm之掃描角度會成為基準掃描角度範圍θref。
因此，如圖9(b)所示般，基準掃描角度範圍θref是可藉由以基準距離dref作為變數之以下般的函數來決定。
θ ref=2‧tan-1(W/2‧dref)
在此，W是沿著測定光的掃描方向的反射薄板40的橫寬。如上述般，本實施形態是使用從物體捕捉裝置20到物體的距離的平均值，作為基準距離dref。
而且，如圖10(a)所示般，若在相當於沿著掃描方向的該物體的大小之掃描角度範圍±△θ所檢測出的反射光的強度分佈I與來自捕捉對象物的反射光的基準強度分佈Iref對應，則可確定被檢測出的物體為捕捉對象物。亦即，只要捕捉對象物的掃描方向大小及反射光強度分佈被設定成為與其他的物體不同，便可確實地識別為捕捉對象物。
如圖10(b)所示般，基準強度分佈Iref是可使用以從物體捕捉裝置20到反射薄板40的距離d作為變數的函數來求取。一般，距離d與反射光的強度I是與距離d的二次方成反比，因此若至反射薄板40的距離d變短，則反射光的強度I會變大，若至反射薄板40的距離d變長，則反射光的強度I會變小。亦即，基準強度分佈是以至物體的距離為指標而定。
而且，最好上述的基準掃描角度範圍θref及基準強度分佈Iref是以掃描角度範圍對於測定光的掃描基準位置的偏倚的程度為指標而定。
若捕捉對象物位於測定光的掃描範圍的角度改變，則即使基準距離為相同，捕捉對象物的掃描方向大小及反射光強度分佈也會變化。如此的情況也可以掃描角度範圍對 於測定光的掃描基準位置之偏倚的程度為指標來決定基準掃描角度範圍及基準強度分佈，藉此可更確實地識別為捕捉對象物。
作為測定光的掃描基準位置，只要任意地選擇掃描始點角度(圖9(a)的θ=0度的位置)、掃描終點角度(圖9(a)的θ=270度的位置)、成為掃描範圍的中央的掃描角度(圖9(a)的θ=135度的位置)等即可，作為掃描角度範圍的偏倚的程度，例如任意地選擇掃描角度範圍的始點角度(圖9(a)的θ=135度-△θ的位置)、終點角度(圖9(a)的θ=135度+△θ的位置)或中心角度(圖9(a)的θ=135度的位置)等的角度、及以和上述的掃描基準位置的角度差來表示，根據以該角度差為變數的函數來分別決定基準掃描角度範圍θref及基準強度分佈Iref即可。
而且，最好基準掃描角度範圍θref及基準強度分佈Iref是以捕捉對象物(反射薄板40)對於根據掃描角度範圍的各距離而定的測定光的光軸之傾斜角度為指標而定。
依照測定光的光軸與捕捉對象物(反射薄板40)的傾斜角度，即使基準距離dref為相同，捕捉對象物的掃描方向大小及反射光強度分佈也會變化。如此的情況也可根據掃描角度範圍的各距離來求取捕捉對象物(反射薄板40)對於測定光的光軸的傾斜度，以被求取的捕捉對象物(反射薄板40)的傾斜角度為指標來決定基準掃描角度範圍θref及基準強度分佈Iref，藉此可更確實地識別為捕捉對象物。
在圖9(c)中顯示捕捉對象物的反射面對於測定光的光 軸傾斜角度
Figure 107104873-A0305-02-0024-25
時求取的掃描角度範圍內的各距離。可根據沿著存在於捕捉對象物的掃描角度範圍的反射面的掃描方向的兩端部的距離來幾何學地求取傾斜角度
Figure 107104873-A0305-02-0024-26
，可以掃描角度範圍內的各距離的平均值作為基準距離d1、d2、d3算出。例如以下的數學式般，可藉由以求取的基準距離dref及傾斜角度作為變數的函數來求取掃描角度範圍θref。
θ ref=2‧tan-1(W‧cosθ/4‧dref)
在圖10(c)中顯示捕捉對象物的反射面對於測定光的光軸傾斜角度
Figure 107104873-A0305-02-0024-27
時求取的掃描角度範圍內的各反射光的強度I。與圖9(c)同樣，可藉由以求取的基準距離dref及傾斜角度
Figure 107104873-A0305-02-0024-28
作為變數的函數來求取基準強度分佈θref。
上述的基準掃描角度範圍θref及基準強度分佈Iref是亦可構成為藉由物體判別部82來依據上述的函數運算而算出，或亦可將基準距離dref或傾斜角度
Figure 107104873-A0305-02-0024-29
分割成複數的區分，以對應於各區分的基準掃描角度範圍θref及基準強度分佈Iref作為基準資料記憶於記憶體。
在圖11(a)中顯示在入射角度0度(垂直射入)±45度的掃描角度範圍，基準強度分佈Iref會依反射薄板40的反射特性而不同的例子。若反射薄板40為白色紙之類的散射體，則藉由受光部22來檢測出的反射光的強度分佈是即使測定光的掃描角度變化，也幾乎成為平坦的特性。
相對於此，若反射薄板40為例如鋁的金屬板之類的鏡面，則由於測定光會被鏡面反射，因此當測定光從大致垂 直方向射入至金屬板時，藉由受光部22所檢測出的反射光的強度變大，若測定光的入射角度偏離垂直方向，則反射光的強度變極端小。因此，反射光的強度分佈是在測定光垂直射入的中央部成為峰值，在其前後顯示逐漸地變低的特性。
若採用回歸性反射構件作為反射薄板40，則雖與來自白色紙之類的散射體的反射光同樣在全域為平坦，但可取得充分大的強度的強度分佈。作為回歸性反射構件，例如可適用配列有3面體隅角反射器元件的反射薄板。
在圖11(b)中顯示來自被配置成與掃描角度135度的測定光的光軸大致垂直的姿勢的反射薄板的反射光強度分佈。即使距離d為一定，當反射薄板的反射面為散射面時是成為比較平坦的反射光強度Ip，當反射薄板的反射面為鏡面時是成為在垂直射入的中央部極端大，在邊部小的反射光強度Im，當反射薄板的反射面為以回歸性反射構件所構成時，是成為比較平坦，比前二者更大的反射光強度Is。
在圖11(c)中顯示來自對於測定光的光軸些微從垂直的姿勢傾斜的反射薄板的反射光強度分佈。反射薄板的反射面為散射面時及反射面為以回歸性反射構件所構成時的強度分佈，相較於圖11(b)，沒那麼變化，但反射面為鏡面時是強度分佈會依入射角度而大幅度變化。
因此，可藉由採用與恐有誤檢測之虞的物體的反射特性不同的反射特性的反射薄板40來適當地判別捕捉對象 物，且根據反映反射薄板40的特性之基準掃描角度範圍θref及基準強度分佈Iref來判別是否為捕捉對象物，藉此在測定光的掃描範圍無論捕捉對象物為怎樣的位置也可適當地捕捉。
在圖12中顯示藉由物體判別部82所實行的物體捕捉程序的流程。
物體判別部82是按測定光的每1掃描，在距離運算部81被算出，若取得在修正運算部83所修正的距離及以對應的掃描角度來表示的位置資料(S1)，則根據該等複數的位置資料，在某掃描角度與和該掃描角度鄰接的掃描角度的各距離的差分被判斷成為預定的臨界值以下的連續的掃描角度範圍為預定的臨界值以上時，進行辨識成為捕捉對象物的候補之物體判別處理(S2)。
按被抽出的每個物體算出基準距離(S3)，利用上述的函數來導出基準掃描角度範圍(S4)，且利用上述的函數來導出基準強度分佈(S5)。另外，基準掃描角度範圍及基準強度分佈是亦可構成為按照基準距離及對應於基準距離的掃描角度亦即離基準掃描角度的偏倚的程度，讀出被預定被記憶於記憶體的資料。
求取各物體的掃描角度範圍與基準掃描角度範圍的差分，若該差分為預定的臨界值以下，則判定成捕捉對象物的可能性有，若該差分為預定的臨界值以上，則判斷成不是捕捉對象物(S6，OK)。
其次，對於在步驟S6判定成捕捉對象物的可能性有的 物體，求取反射光強度分佈與基準強度分佈的差分，若該差分為預定的臨界值以下，則判定成為捕捉對象物(S7，OK)。
若判定成為捕捉對象物的物體的基準距離為預定的近接臨界值以下(S8，Y)，則對行駛控制部70(參照圖8)輸出減速或停止警告訊號。另外，亦可構成為將近接臨界值設定大小2階段，在大的一方的臨界值以下時輸出減速警告訊號，在小的一方的臨界值以下時輸出停止警告訊號。
並且，在步驟S8，捕捉對象物的基準距離比預定的近接臨界值大，過去輸出減速或停止警告訊號時，解除該訊號。上述的步驟S1~步驟S9的處理會按測定光的每單位掃描重複。
[物體捕捉裝置的第2實施形態]
在上述的物體捕捉裝置20中，發光部21為以紅外域的波長的雷射二極體所構成，但波長是未特別加以限制。並且，發光部是構成具備波長不同的複數的光源，上述的基準強度分佈Iref亦可分別對應於各光源的波長而定。有關光源的數量或波長並無特別加以限制，只要適當設定即可。有關基準掃描角度範圍θref是與上述同樣。
例如，只要發光部以紅色的雷射二極體晶片及綠色的雷射二極體晶片的二個的光源所構成，以和捕捉對象物的反射面以外的物體的表面的分光反射特性不同的方式，對應於成為捕捉對象物的反射面的反射薄板的分光反射特性 的基準強度分佈按每光源的波長設定，便可更確實地識別為捕捉對象物。
例如，只要以對於紅色及綠色的基準強度分佈成為同特性的方式設定反射薄板的分光反射特性，或以對於紅色及綠色的基準強度分佈成為不同的特性的方式設定反射薄板的分光反射特性即可。又，亦可沿著測定光的掃描方向，以對於各色的分光反射特性會連續性或階段性地不同的方式設定。
此情況，發光控制部84(參照圖8)是只要以光掃描部23的單位掃描週期來交替地切換二個的光源而驅動即可。當捕捉對象物的移動速度比光掃描部23的單位掃描週期更充分地慢時，亦可按每個單位掃描週期切換光源而驅動。
亦可取代在一個的物體捕捉裝置20的發光部21具備波長不同的複數的光源之構成，準備複數台具備以一個的光源所成的發光部的物體捕捉裝置20，分別使各物體捕捉裝置20的發光部的光源的波長不同。
[物體捕捉裝置的第3實施形態]
除了上述的實施形態，亦可在物體捕捉裝置20的光掃描部23設有：在測定光的光路只透過朝第1方向振動的光之偏光元件，及在反射光的光路只透過朝與第1方向正交的第2方向振動的光之檢光元件。
如圖13所示般，被裝入至光掃描部23的光導部54之中，在與光學窗20C對向的位置，上述的偏光元件PL會被 配置於測定光光路L1的出口端部，上述的檢光元件AN會被配置於反射光光路L2的入口端部。亦即，偏光元件PL會被配置於光導部54的內側，檢光元件AN會被配置於光導部54的外側。並且，沿著光的射出方向，在投光透鏡24的正後的位置配置有圓偏光板的一例之1/4波長板28。
從發光部21的雷射二極體射出，直線偏光於預定方向的測定光會通過1/4波長板28，藉此變化成圓偏光，更通過偏光元件PL，藉此變化成例如對於掃描方向正交的方向的直線偏光。
作為偏光元件PL或檢光元件AN，可使用在玻璃的表面上形成微細的金屬的格網的金屬線格網或利用材料本身所持有的複折射現象來調節偏光成分的結晶性材料等。
藉由在捕捉對象物的反射面配置使偏光方向旋轉90度之類的光學構件，對於測定光的偏光方向，反射光的偏光方向會旋轉90度。作為如此的光學構件，可適用配列有先前說明的3面體隅角反射器元件之回歸性反射薄板或1/2波長板。
在圖14(a)中顯示3面體隅角反射器元件(亦稱為微稜鏡)。以互相正交的3片的反射鏡41，42，43來構成單位元件。射入如此的3面體隅角反射器元件的光是朝向入射方向封止而被反射。
如圖14(b)所示般，通過偏光元件PL來直線偏光於縱方向的測定光會在3面體隅角反射器元件的3面被反射，藉此成為90度偏光方向變化後的直線偏光，通過檢光元件 AN。
即使通過偏光元件PL的測定光反射於鋁等的金屬板，也沒有反射光的偏光方向變化的情形，因此無反射光通過檢光元件AN的情形。若通過偏光元件PL的測定光反射至白色散射板，則偏光方向會弄亂而成為圓偏光或朝各種的角度方向的直線偏光重疊的反射光，因此通過檢光元件AN的反射光的光量大約減半。
由於在光掃描部23具備偏光元件PL與檢光元件AN，與偏向鏡52一體地旋轉，因此不會有隨著掃描而射出的測定光的偏向方向變化的情形，且也沒有射入的反射光的偏向方向變化的情形。只要捕捉對象物的反射面的反射特性為具備使測定光的偏向方向旋轉90度之類的反射特性，便可確實地識別為捕捉對象物。
以藉由通過光學窗20C，偏光特性不會變化的方式，構成成為測定光及反射光的路徑之光學窗20C的素材，最好使用複折射率小的丙烯系樹脂或光學玻璃等使測定光透過且對於測定光具有低偏光特性的素材。
在圖15中顯示物體捕捉裝置20的光掃描部23的其他的例子。被裝入至光掃描部23的光導部54之中，在與發光部21對向的位置，上述的偏光元件PL會被配置於測定光光路L1的入口端部，上述的檢光元件AN會以和偏向鏡52一體地旋轉的方式被配置於藉由偏向鏡52來偏向的反射光光路L2的出口端部。
在圖16中顯示包含物體捕捉裝置20的光掃描部23的其 他的例子。圖13及圖15的例子是沿著光的射出方向，在投光透鏡24的正後的位置配置有1/4波長板28，但圖16的例子是具有在發光部21與1/4波長板28之間更配置使直線偏光的偏光元件PL'的特徵。偏光元件PL成為第一偏光元件，偏光元件PL'成為第二偏光元件。
藉由入射光的偏光面對於1/4波長板28的高速軸(或低速軸)以45度的方位角來射入的方式調整偏光元件PL'，可將直線偏光改變成接近真圓的圓偏光，其結果，可藉由在光掃描部23所具備的偏光元件PL來適當地取得被直線偏光的測定光。
無偏光元件PL'時，若在投光透鏡24使用聚碳酸酯之類的複折射率大的樹脂製透鏡，則由於從成為發光部21的雷射二極體射出的測定光的偏光狀態會變動，因此通過1/4波長板28的測定光會形成接近楕圓的圓偏光，通過偏光元件PL的測定光會成為楕圓偏光，有反射光的檢測精度降低之虞。但，可藉由具備偏光元件PL'，使從雷射二極體射出的測定光確實地直線偏光而引導至1/4波長板28，藉此使通過偏光元件PL的測定光適當地直線偏光，提高反射光的檢測精度。
在圖17中顯示包含物體捕捉裝置20的光掃描部23的其他的例子。在被裝入至光掃描部23的光導部54的出口側，具有與偏光元件PL同向的偏光特性的偏光元件PL"會被配置成為與偏向鏡52相同的傾斜姿勢。
若無偏光元件PL"，則當被照射測定光的物體位於物 體捕捉裝置20的附近時，從光導部54射出的測定光的光線束的直徑小，來自該物體的反射光的光線束的擴大也變小，前進於反射光光路L2的反射光的直徑接近前進於測定光光路L1的測定光的直徑的結果，被引導至受光部22的光量變少而有發生難以正確地檢測出距離的狀況之虞。
即使是如此的情況，只要具備偏光元件PL"，來自該物體的反射光之中，與測定光的直線偏光正交的直線偏光會在偏光元件PL"被反射而引導至受光部22。
因此，若該物體為捕捉對象物，則與測定光的直線偏光正交的直線偏光會被引導至受光部22，可提高檢測精度。然後，該物體不為捕捉對象物，只要是與測定光的直線偏光相同的直線偏光的反射光，便會通過偏光元件PL"，由於被引導至受光部22的反射光量會降低，因此可迴避誤檢測。亦即，偏光元件PL"是具有作為將朝向光導部54射入的反射光引導至受光部22的半透明反射鏡的機能。偏光元件PL"是若為反射光被引導至受光部22的條件，則可適當設於測定光光路L1內。並且也有可使用一般性的半透明反射鏡的情況。
[由反射光的受光水準來識別捕捉對象物的濾光處理]
說明有關藉由物體判別部82(參照圖8)之捕捉對象物的識別算法的改良。
在圖18(a)中顯示對於使用圖17所示的構成的物體捕捉裝置20的情況的各種的反射構件的距離與反射光的受光水 準的檢測特性。在圖19中顯示圖18(a)所示的各反射構件的材質。在圖19所示的「反射板」為附在捕捉對象物，成為使用上述的光學構件的反射板(例如使用3面體隅角反射器元件的反射板)。
在距離為50~1000mm的範圍，上述的反射板的受光水準相較於其他的反射構件，成為充分大的值。若距離超過1000mm，則該反射板的受光水準會大幅度降低，但相較於其他的反射構件，成為大的值。
因此，可在反射光的受光水準設定對應於距離的臨界值，將超過臨界值的反射光判斷成真正的捕捉對象物。亦即，按照檢測距離來將反射光的受光水準的臨界值設定成不同的值，藉此可識別捕捉對象物及其他的物體。
具體而言，只要將來自近距離的反射光的受光水準的臨界值設定成為比來自遠距離的反射光的受光水準的臨界值更大即可。在上述的例子中，近距離與遠距離的境界為1000mm程度，在1000mm以內的近距離，將臨界值設定成1000，在比1000mm更遠距離，將臨界值設定成700。
另外，近距離與遠距離的境界是可藉由物體捕捉裝置20的具體的構成，亦即光源的光量、受光元件的感度、光學系的構成等來定成適當適切的值。又，亦可構成為在近距離、中距離及遠距離的各境界，將臨界值設定成不同的值等，以多階段來切換臨界值。
而且，根據到物體的檢測距離之反射光的受光水準的臨界值的轉換設定，並非限於圖17所示的構成的物體捕捉 裝置20來奏效，即使為圖13、圖15、圖16所示的構成的物體捕捉裝置20也可有效地適用。
在圖18(b)中顯示使測定光的光軸與該反射板的法線所成的角度θ1在0度±45度的範圍不同時的反射光的檢測特性。當角度θ1為0度時成為最大的受光水準，在±45度附近顯示成為最少的傾向。由於在角度θ1為±45度附近受光水準會成為近距離的臨界值1000以下，因此恐有在反射板的角度θ1為45度的附近不能檢測出之虞。
在圖18(c)中顯示沿著對於各種的反射構件來設定角度θ1成0度時的掃描方向的反射光的受光水準。圖18(c)中，STEP540是測定光的掃描方向成為反射構件的法線方向時的受光水準。另外，反射構件與物體捕捉裝置20的距離是500mm。若將受光水準的臨界值設定成1000，則可明確地識別該反射板及其他的反射構件。
在圖18(d)中顯示沿著對於該反射板設定角度θ1成0度、-45度、+45度時的掃描方向的反射光的受光水準。反射板與物體捕捉裝置20的距離是500mm。與圖18(b)同樣，若將受光水準的臨界值設定成近距離用的臨界值之1000，則恐有角度θ1在±45度的附近不能檢測出之虞。即使是如此的情況，若設置比近距離用的臨界值更小的水準的近距離用的第2臨界值，例如將其值設定成700，則即使在角度θ1為±45度的附近也可確實地檢測出。
但，若將近距離用的第2臨界值設定成700，則如圖18(a)所示般，恐有在角度θ1為0度附近，將鋁板或SUS板 之類的鏡面反射構件誤檢測為捕捉對象物的反射板之虞。
即使是如此的情況，只要加進反射光對於測定光的掃描方向的連續檢測步驟數，便可識別來自鏡面反射構件的反射光及來自該反射板(例如使用3面體隅角反射器元件的反射板)的反射光。
例如圖18(c)所示般，當角度θ1為0度時，設定比來自在近距離用的第2臨界值700所檢測出的鏡面反射構件的反射光的連續檢測步驟數大的臨界值步驟數，若反射光的受光水準在臨界值步驟數以上的步驟數連續成為近距離用的第2臨界值700以上，則可識別成具備該反射板的捕捉對象物。
例如，在檢測距離為近距離的情況，是具備：反射光的受光水準為近距離用的臨界值以上的條件，及反射光的受光水準在臨界值步驟數以上的步驟數連續為近距離用的第2臨界值以上的條件的任一個的情況，可識別成為捕捉對象物。
並且，在檢測距離為遠距離的情況，是具備：另外設置比遠距離用的臨界值更小的水準的遠距離用的第2臨界值，反射光的受光水準為遠距離用的臨界值以上的條件，或反射光的受光水準在臨界值步驟數以上的步驟數連續為遠距離用的第2臨界值以上的條件的任一方的情況，可識別成為捕捉對象物。
[被裝入至物體捕捉裝置的光掃描部的其他的實施形態]
在圖7所示的物體捕捉裝置20是說明藉由被設置在上部外殼20B的上面內壁之馬達50及可與旋轉軸51一體旋轉地固定於馬達50的旋轉軸51之偏向鏡52來構成光掃描部23的例子，但本發明所適用的物體捕捉裝置的光掃描部的構成是不限於上述的構成，亦可採用其他的周知的光掃描部的構成。
例如，亦可取代上述的偏向鏡，亦可構成為利用使各側面被形成鏡面的多角柱繞著縱軸心旋轉的旋轉多面鏡，將從發光部射出的測定光朝向測定對象空間來掃描，使反射光引導至受光部。
又，亦可取代使上述的平坦的偏向鏡旋轉的掃描機構，採用搖動掃描的搖動機構。又，亦可具備將藉由上述的光掃描部23所旋轉驅動的偏向鏡繞著與旋轉軸心交叉的軸心搖動掃描的搖動機構，而構成可三次元掃描。
無論哪個情況，光掃描部是只要具備：偏向鏡，及區劃將在偏向鏡被偏向的測定光引導至測定對象空間的光路和將反射光引導至受光部的光路之光導部，偏光元件被配置於光導部的測定光光路側，檢光元件被配置於光導部的反射光光路側即可。
若具備如此的構成，則光路會藉由光導部來區劃領域成測定光光路及反射光光路。從發光部射出的測定光前進於測定光光路時僅朝第1方向振動的直線偏光會透過偏光元件而被掃描於測定對象空間，來自物體的反射光前進於反射光光路時僅朝與第1方向正交的第2方向振動的直線偏 光會透過檢光元件而在受光部受光。
[減低來自其他的物體捕捉裝置的干涉光的影響之訊號處理]
若來自位於物體捕捉裝置20的近鄰的其他的物體捕捉裝置20的測定光作為干涉光射入，則恐有誤檢測為相對於從該物體捕捉裝置20射出的測定光的反射光之虞。當從雙方的物體捕捉裝置20射出的測定光的週期為相同時，由於干涉光會以相同的週期射入，因此誤檢測的可能性變高。
於是，以一面將從各物體捕捉裝置20射出的測定光的平均週期保持於一定，一面對於平均週期T前後T/2週期的範圍內隨機錯開射出時期的方式構成發光控制部84(參照圖8)，藉此可迴避以相同的週期射入干涉光之類的現象。
並且，在對於從物體捕捉裝置20射出的1脈衝的測定光檢測出複數的反射光時，最好將測定光的週期T分割成複數的時間領域，對於連續的預定數的測定光實行將被檢測出的反射光為屬於哪個的時間領域記憶於記憶體的處理，以採用被檢測出的反射光的數量成為最大的時間領域的反射光作為真的反射光之方式構成距離運算部81(參照圖8)。
同樣，在對於從物體捕捉裝置20射出的1脈衝的測定光檢測出複數的反射光時，以能在距離運算部81(參照圖8)算出對於各個的反射光的距離之方式構成，將測定光的週期T分割成複數的時間領域，對於連續的預定數的測定 光實行將被檢測出的距離為屬於哪個的時間領域記憶於記憶體的處理，以採用被檢測出的距離的數成為最大的時間領域的距離作為對於真的反射光的距離之方式構成物體判別部82(參照圖8)。
而且，在對於從物體捕捉裝置20射出的1脈衝的測定光檢測出複數的反射光時，將測定光的週期T分割成複數的時間領域，在預定數的掃描週期實行將檢測出的反射光為屬於哪個的時間領域記憶於記憶體的處理，以採用被檢測出的反射光的數量成為最大的時間領域的距離作為對於真的反射光的距離之方式構成距離運算部81(參照圖8)。
同樣，在對於從物體捕捉裝置20射出的1脈衝的測定光檢測出複數的反射光時，以能在距離運算部81(參照圖8)算出對於各個的反射光的距離之方式構成，將測定光的週期T分割成複數的時間領域，在預定數的掃描週期實行將檢測出的距離為屬於哪個的時間領域記憶於記憶體的處理，以採用被檢測出的距離的數量成為最大的時間領域的距離作為對於真的反射光的距離之方式構成物體判別部82(參照圖8)。
[捕捉對象物的反射面]
最好藉由上述的物體捕捉裝置20所捕捉的捕捉對象物是具備具有反射特性的反射薄板40，該反射特性是反射光量會沿著藉由光掃描部23所掃描的測定光的掃描方向而階段性地變化。
以反射光量會沿著藉由光掃描部23所掃描的測定光的掃描方向來階段性或連續性地變化之方式，設定捕捉對象物的反射面的反射特性，藉此與未具備如此的特性的其他的物體的精度高的識別成為可能。
例如圖20(a)所示般，若為沿著測定光的掃描方向，反射薄板40的表面反射率在兩端部及中央部設定高，在兩端部與中央部之間設定低的反射薄板40，則隨之在受光部22所檢測出的反射光量會沿著掃描方向而階段性地變化，因此可確實地識別成來自其他的物體的反射光。
例如圖20(b)所示般，若為沿著測定光的掃描方向，反射薄板40的表面反射率被設定成為鋸刃狀變化的反射薄板40，則隨之在受光部22所檢測出的反射光量會沿著掃描方向而連續性地上昇或連續性地下降，因此可確實地識別成來自其他的物體的反射光。
又，亦可採用具備：沿著測定光的掃描方向，相對於測定光的波長之分光反射特性會階段性或連續性地變化之類的反射特性的反射薄板40。在發光部21具備波長不同的複數的光源時，最好具備分光反射特性會按每光源的波長而變化之類的反射特性。
無論哪個情況，最好是使用回歸性反射構件，特別是3面體隅角反射器元件會被配列於表面的回歸性反射構件，作為反射薄板40。在使用如此的回歸性反射構件時，可藉由在反射鏡41，42，43(參照圖14(a))形成預定厚的干涉膜來調整分光反射特性。
又，亦可不是在反射薄板40的全域配置回歸性反射構件，而是以反射光量會沿著測定光的掃描方向而階段性或連續性地變化之方式，區分成配置回歸性反射構件的領域及未被配置的領域。例如，亦可在未配置回歸性反射構件的領域配置散射反射構件或配置吸光構件。
藉由適當組合上述的複數的形態的物體捕捉裝置20及在捕捉對象物所具備的反射薄板40來使本發明的物體捕捉系統具體化。
以上說明的實施形態只不過是本發明的一實施例，並非藉由該記載來限定本發明的範圍者，當然各部的具體的構成是可在發揮本發明的作用效果的範圍中適當變更。

Claims (10)

  1. 一種物體捕捉裝置，係捕捉存在於測定對象空間的物體之物體捕捉裝置，其特徵為具備：發光部；受光部；光掃描部，其係將從前述發光部射出的預定波長的測定光朝向測定對象空間掃描，將來自前述物體之對於前述測定光的反射光引導至前述受光部；距離運算部，其係根據前述反射光之對於前述測定光的相位差或延遲時間來將至前述物體的距離與前述光掃描部的掃描角度建立對應而算出；及物體判別部，其係根據：在前述距離運算部所算出的在鄰接的掃描角度的各距離的差分成為預定的臨界值以下的掃描角度範圍是否與對應於代表各距離的基準距離的捕捉對象物的基準掃描角度範圍對應，及在該掃描角度範圍的反射光的強度分佈是否對應於在前述捕捉對象物的反射面沿著測定光的掃描方向而設定的固有的反射特性之反射光的基準強度分佈，來判別前述物體是否為前述捕捉對象物。
  2. 如申請專利範圍第1項之物體捕捉裝置，其中，前述基準強度分佈，係以至前述物體的距離為指標而定。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之物體捕捉裝置，其中，前述基準掃描角度範圍及前述基準強度分佈，係以前述掃描角度範圍之對於前述測定光的掃描基準位置之偏倚的程度為指標而定。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之物體捕捉裝置，其中，前述基準掃描角度範圍及前述基準強度分佈，係以前述捕捉對象物的反射面之對於根據前述掃描角度範圍的各距離而定的前述測定光的光軸之傾斜角度為指標而定。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之物體捕捉裝置，其中，前述發光部係具備波長不同的複數的光源來構成，前述基準強度分佈係分別對應於各光源的波長而定。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之物體捕捉裝置，其中，在光掃描部設有：偏光元件，其係於前述測定光的光路只透過朝第1方向振動的光；及檢光元件，其係於前述反射光的光路只透過朝與前述第1方向正交的第2方向振動的光。
  7. 一種捕捉對象物，係藉由如申請專利範圍第1~6項中的任一項所記載的物體捕捉裝置來捕捉的捕捉對象物，其特徵為： 具備：反射光量會沿著藉由前述光掃描部所掃描的測定光的掃描方向來階段性地變化之反射構件。
  8. 如申請專利範圍第7項之捕捉對象物，其中，前述反射構件，係被構成為對於前述測定光的波長之分光反射特性會沿著前述測定光的掃描方向而變化。
  9. 如申請專利範圍第7或8項之捕捉對象物，其中，具備朝向前述測定光的入射方向來反射前述測定光之回歸性反射構件作為前述反射構件。
  10. 一種物體捕捉系統，其特徵係包含：如申請專利範圍第1~6項中的任一項所記載的物體捕捉裝置；及如申請專利範圍第7~9項中的任一項所記載的具備反射構件之捕捉對象物。
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