WO2011155002A1 - 測距装置、および、走行車 - Google Patents

測距装置、および、走行車 Download PDF

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山崎啓
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ムラテックオートメーション株式会社
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a distance measuring device that projects laser light and obtains information related to a distance to an object based on reflected light from the object, and a traveling vehicle including the distance measuring device.
  • a traveling vehicle such as an automatic guided vehicle is equipped with a distance measuring device using a laser beam in order to avoid collision with an obstacle and to avoid contact with an operator.
  • This distance measuring device projects while rotating laser light, and receives reflected light reflected by objects such as traveling vehicles, obstacles, workers, etc., to determine whether the object is present in the danger area. Or detecting the distance to the object.
  • the traveling vehicle is controlled on the basis of information obtained from the distance measuring device to avoid collision and contact.
  • Patent Document 1 by irradiating a laser beam at a predetermined angle to a point that intersects with the rotation axis of the rotating mirror, the laser beam is rotated about the rotation axis of the mirror and the direction along the rotation axis A distance measuring device is disclosed that detects not only the distance of the object but also the angle of the object with respect to the distance measuring apparatus by meandering the laser beam.
  • the conventional distance measuring device When the conventional distance measuring device is attached to each of a plurality of traveling vehicles and operated in one factory, the light projected from the distance measuring device attached to the one traveling vehicle becomes an unexpected object. The light may be reflected and received by a distance measuring device attached to another traveling vehicle. In this case, since the distance measuring device of other traveling vehicles will generate a false detection of detecting an unnecessary object, a malfunction occurs in the operation of the traveling vehicle as a whole factory, for example, the traveling vehicle stops. Sometimes.
  • the distance measuring device 100 is attached to the traveling direction of the traveling vehicle 200 while being inclined by several degrees, so that the rotation axis C of the laser beam L to be projected is tilted.
  • a method for avoiding erroneous detection between the cars 200 is employed.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and aims to provide a distance measuring device capable of suppressing the occurrence of erroneous detection between traveling vehicles as much as possible, and a traveling vehicle including the distance measuring device. Yes.
  • a distance measuring device is projected from the light projecting means for projecting laser light and the light projecting means so that the optical axis rotates at an angle a with respect to the rotation axis.
  • the first sweeping unit includes a reflection unit that intersects the rotation axis and has a reflection surface that reflects the laser light projected from the light projecting unit, and a rotation unit that rotates the reflection unit around the rotation axis.
  • the light projecting unit may irradiate a laser beam onto the reflection surface of the reflection unit along the rotation axis.
  • the angle at which the laser beam is projected does not change depending on the rotation angle, and the laser beam rotates while maintaining a constant angle with respect to the rotation axis, a plurality of the same kind of distance measuring devices are arranged. Even in this case, erroneous detection of receiving light projected from another distance measuring device can be suppressed as much as possible.
  • the projection angle of the laser beam is constant, when either one of the distance and the size (height) of the object is known, the other information is acquired depending on whether or not the reflected light is received. can do. For example, when the size of the object is known, it is possible to detect that the distance between the distance measuring device and the object is within a predetermined range by receiving the reflected light.
  • the first sweeping unit may further include an angle changing unit that changes an angle of the reflecting surface with respect to the rotation axis.
  • a second sweeping means for sweeping the light receiving direction so that the light receiving direction rotates at the angle a with respect to the rotation axis when the light receiving direction is the most sensitive direction in the visual field of the light receiving means. It may be a thing.
  • the light receiving direction can be directed to the direction in which the reflected light will be incident, the sensitivity of the distance measuring device can be improved.
  • a traveling vehicle is projected from the light projecting means for projecting laser light and the light projecting means so that the optical axis rotates at an angle b with respect to the traveling direction.
  • a control unit that decelerates the traveling speed of the vehicle, and the angle b is 0 degree ⁇ b ⁇ 10 degrees.
  • the angle at which the laser beam is projected onto the floor surface on which the traveling vehicle travels does not change, and the laser beam rotates while maintaining the angle with respect to the rotation axis constant, there are a plurality of similar traveling vehicles. Even in a factory that travels on a table, it is possible to suppress as much as possible false detections such as receiving light projected from another distance measuring device and stopping the traveling vehicle.
  • the projection angle of the laser beam is constant, when either one of the distance and the size (height) of the object is known, the other information is acquired depending on whether or not the reflected light is received. can do. For example, when the size of an object is known, it is possible to detect that the distance between the distance measuring device and the object is within a predetermined range by receiving reflected light and control the traveling vehicle. Become.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the entire distance measuring apparatus.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the distance measuring device from the side, with the distance measuring device cut away.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a connection relationship between a calculation unit that performs a calculation based on a signal obtained from the distance measuring device and each component of the distance measuring device.
  • FIG. 4A is a plan view schematically showing the traveling vehicle from the side.
  • FIG. 4B is a plan view schematically showing the traveling vehicle from the front.
  • FIG. 5A is a plan view schematically showing a conventional traveling vehicle from the side.
  • FIG. 5B is a plan view schematically showing a conventional traveling vehicle from the front.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the entire distance measuring apparatus.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the distance measuring device cut out from the side.
  • the distance measuring device 100 projects laser light L, receives reflected light R reflected on an object (not shown), acquires information about the distance, and determines whether there is an obstacle or an obstacle.
  • It is an apparatus called an obstacle sensor that acquires a distance to an object, and includes a light projecting unit 101, a first sweep unit 102, a light receiving unit 103, and a base body 104.
  • the light projecting means 101 is a light source that projects the laser light L.
  • the light projecting means 101 includes a lens (not shown) so that the laser light L can be projected onto the rotation axis C, and is fixed to the bottom surface of the base body 104.
  • the type of laser light L projected from the light projecting unit 101 is not particularly limited, but it is preferable to use infrared light in order to minimize the influence of disturbance light.
  • the first sweep means 102 is an apparatus that sweeps the laser light L projected from the light projecting means 101 so that the optical axis of the laser light L rotates at an angle a with respect to the rotation axis C.
  • the first sweeping unit 102 includes a reflection unit 120 and a rotation unit 121.
  • the reflection unit 120 is a mirror-like member having a reflection surface 122 that intersects the rotation axis C and reflects the laser light L projected from the light projecting unit 101.
  • the angle of the reflection surface 122 of the reflection unit 120 is arranged such that the laser light L projected onto the rotation axis C is 80 degrees ⁇ a ⁇ 90 degrees with respect to the rotation axis C.
  • the reflecting portion 120 is attached to the upper end portion of the shaft body 123, and is attached so as to rotate together with the shaft body 123 rotating around the rotation axis C and maintain the angle.
  • the angle a is 90 degrees, the possibility of receiving the reflected light R from the laser light L from another distance measuring device is increased, which is not desirable.
  • the angle is less than 80 degrees, the reflected light R cannot be obtained unless the distance between the distance measuring device 100 and the object is considerably shortened, so that the function as the distance measuring device 100 cannot be performed. From the above, it is considered that the angle a substantially selected as the distance measuring device 100 is 85 degrees ⁇ a ⁇ 89 degrees.
  • the rotating unit 121 is a device that rotates the reflecting unit 120 around the rotation axis C in a certain direction.
  • a motor capable of rotating the cylindrical shaft 123 is employed for the rotating unit 121.
  • the rotating part 121 is fixed to the base body 104 via a bracket 105.
  • the laser light L projected from the light projecting means 101 onto the rotation axis C is reflected on the reflecting surface 122 of the reflecting portion 120, whereby the laser light L can be reflected in the radiation direction. Then, since the reflection unit 120 rotates about the rotation axis C without changing the incident angle of the laser light L, the laser light L is swept so as to rotate around the rotation axis C while maintaining the angle a. It becomes possible.
  • the first sweep means 102 is not limited to the above embodiment.
  • the shaft body 123 and the reflecting portion 120 may be rotated and oscillated repeatedly by repeating rotation and reverse rotation.
  • the light projecting means 101 itself may be rotated or rotationally oscillated without providing the reflecting section 120.
  • the light receiving means 103 is a device that transmits a signal when the reflected light R reflected by the laser light L projected from the light projecting means 101 hits an object is received.
  • an optical sensor such as a photodiode can be listed, and is appropriately adopted according to the type of the laser light L projected by the light projecting means 101.
  • the light receiving means 103 includes a lens (not shown) so that the reflected light R can be received on the rotation axis C, and is fixed to the ceiling portion of the base body 104.
  • the distance measuring device 100 includes the second sweep means 106.
  • the second sweeping means 106 has the light receiving direction relative to the rotation axis C when the most sensitive direction in the visual field of the light receiving means 103 is the light receiving direction (the same direction as the reflected light R in the figure). It is a device that sweeps the light receiving direction so as to rotate at an angle a.
  • the second sweep means 106 includes a light receiving / reflecting unit 160 and a rotating unit.
  • the rotating part constituting the second sweeping means 106 is common to the rotating part 121 constituting the first sweeping means 102.
  • the light receiving / reflecting unit 160 is a mirror-like member having a light receiving / reflecting surface 162 that intersects the rotation axis C and reflects the reflected light R reflected from the object.
  • the angle of the light receiving / reflecting surface 162 of the light receiving / reflecting unit 160 is arranged such that the light receiving direction is 80 degrees ⁇ a ⁇ 90 degrees with respect to the rotation axis C.
  • the light receiving / reflecting section 160 is attached to the upper end of the shaft body 123 via the reflecting section 120 so that the light receiving / reflecting section 160 rotates together with the shaft body 123 rotating around the rotation axis C and the angle can be maintained. It is attached. Since the reflected light R is scattered to some extent, the light-receiving / reflecting surface 162 may be a concave mirror that can collect the scattered light.
  • the rotating unit is shared with the first sweeping unit 102, the direction in which the laser light L is projected and the light receiving direction always coincide with each other, and thus the reflected light R reflected by the object is efficiently reflected. Light can be received well, and the sensitivity of the distance measuring device 100 can be improved.
  • the second sweep means 106 is not limited to the above embodiment.
  • rotation and reverse rotation may be repeatedly rotated around the rotation axis C.
  • the light receiving means 103 itself may be rotated or rotationally oscillated.
  • the light receiving means 103 may receive the reflected light R coming from any direction or a limited direction with respect to the base body 104 by making the light receiving / reflecting portion 160 conical or the like.
  • the base body 104 is a member that serves as a basis for attaching the above-described means and members.
  • the laser light L projected by the light projecting means 101, the rotation axis C for rotating the reflecting portion 120 by the first sweeping means 102, and the light receiving direction received by the light receiving means 103 coincide with each other. Rigidity that does not deviate.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a connection relationship between a calculation unit that performs calculation based on a signal obtained from the distance measuring device and each component of the distance measuring device.
  • the light receiving circuit 173 is a device that amplifies the signal input from the light receiving means 103 and inputs the amplified signal to the arithmetic unit 170.
  • the light projecting circuit 171 is a device that amplifies the signal input from the calculation unit 170 to a size necessary for driving the light projecting unit 101 and inputs the amplified signal to the light projecting unit 101.
  • the calculation unit 170 is a device that can process various types of information, and is a general computer.
  • the calculation unit 170 is a processing unit that calculates the distance to the object based on the laser light L emitted from the light projecting unit 101 and the reflected light R received by the light receiving unit 103. . Specifically, based on a distance detection algorithm that detects the distance from the phase difference between the laser light L and the reflected light R, the distance to the object located radially outside the rotation axis C is calculated. . Since the algorithm for calculating the distance from the phase difference is generally known, its description is omitted here.
  • calculation unit 170 calculates the direction of the object with respect to the base body 104 and the size (width) of the object based on the rotation information obtained from the first sweep means 102.
  • the rotation information is the information if the rotation unit 121 is a device that can output information about the rotation angle such as a servo motor, and the information from the encoder when the encoder is provided in the shaft body 123 or the like. is there.
  • the calculation unit 170 can calculate the position of the object based on the rotation information when the signal is obtained from the light receiving means 103. It is also possible to calculate the size (width) of the object based on the timing at which a signal is obtained from the light receiving means 103, the timing at which the obtained signal cannot be obtained, and the distance from the object.
  • FIG. 4A is a plan view schematically showing the traveling vehicle from the side.
  • FIG. 4B is a plan view schematically showing the traveling vehicle from the front.
  • the traveling vehicle 200 is, for example, a guided vehicle that transports articles in an automated guided vehicle or a clean room that travels along a rail.
  • the traveling vehicle 200 includes a control unit 201.
  • the control unit 201 is a processing unit that reduces the traveling speed based on a signal from the light receiving unit 103 of the distance measuring device 100.
  • a calculation unit 170 is interposed between the distance measuring device 100 and the control unit 201, and the vehicle 200 is decelerated by a signal calculated based on a signal from the light receiving means 103.
  • the operation of the traveling vehicle 200 is controlled such as stopping, turning, and the like.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • another embodiment realized by arbitrarily combining the components described in this specification may be used as an embodiment of the present invention.
  • the present invention includes modifications obtained by making various modifications conceivable by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention, that is, the meaning described in the claims. It is.
  • the light projecting means 101 and the light receiving means 103 may be attached at opposite positions.
  • the distance measuring device 100 may be covered with a cover and only a limited range of the laser light L swept in the rotating state may be used.
  • the laser beam L may be projected only in the range of 90 degrees to the left and right with the traveling direction as the center. Further, it may be covered with a filter material that transmits only light in a specific wavelength range and does not transmit other light.
  • the arithmetic unit 170 modulates the intensity of the light in a pulse shape and measures the time difference from the signal output from the light receiving means 103, or the AM intensity modulation of the laser beam L at a certain frequency. Then, a distance detection algorithm such as an AM method for obtaining the distance from the phase difference from the received light signal or an FM method for modulating the wavelength of the laser light L in the form of a triangular wave and obtaining the distance from the frequency signal of the interference light may be used. .
  • the present invention can be applied to, for example, a distance measuring device mounted on an unmanned traveling vehicle or a mobile robot, an unmanned traveling vehicle, or a mobile robot.

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Abstract

　測距装置の誤検出を低減する。レーザ光（Ｌ）を投射する投光手段（１０１）と、回転軸Ｃに対して光軸が角度ａで回転するように投光手段（１０１）から投射されるレーザ光（Ｌ）を掃引する第一掃引手段（１０２）と、投光手段（１０１）から投射されるレーザ光（Ｌ）が対象物に当たって反射する反射光（Ｒ）を受光した場合に信号を送信する受光手段（１０３）とを備え、角度ａは、８０度≦ａ＜９０度である。

Description

測距装置、および、走行車
　本願発明は、レーザ光を投射し、対象物からの反射光に基づき対象物までの距離に関する情報を得る測距装置、および、当該測距装置を備える走行車に関する。
　無人搬送車などの走行車には、障害物との衝突を回避するために、また、作業者との接触を回避するためにレーザ光を用いた測距装置が搭載されている。
　この測距装置は、レーザ光を回転させながら投射し、走行車相互や障害物、作業者等の対象物によって反射した反射光を受光することにより、危険領域内に対象物が存在するか否かを検出したり、対象物までの距離を検出したりするものである。そして、走行車は測距装置から得られる情報に基づき、走行が制御され、衝突や接触を回避するものとなっている。
　例えば、特許文献１においては、回転する鏡の回転軸と交差する点に所定の角度でレーザ光を照射することで、鏡の回転軸を中心としてレーザ光を回転させると共に、回転軸に沿う方向にレーザ光を蛇行させることで、対象物の距離ばかりでなく、測距装置に対する対象物の角度までも検出する測距装置が開示されている。
　上記従来の測距装置を、複数台の走行車のそれぞれに取り付けて一つの工場内で運用する場合、一の走行車に取り付けられた測距装置から投射された光が予期せぬ対象物に反射し、他の走行車に取り付けられた測距装置に受光される場合がある。この場合、他の走行車の測距装置は、不必要な対象物を検出する誤検出が発生することとなるため、走行車が停止するなど工場全体としての走行車の運用に不具合が発生することがある。
　そこで、従来においては、図５Ａに示すように、走行車２００の走行方向に対して測距装置１００を数度傾けて取り付けることで、投射されるレーザ光Ｌの回転軸Ｃを傾かせ、走行車２００相互間の誤検出を回避する方法が採用されている。
特開２００９－２３６７７４号公報
　ところが、測距装置１００を走行車の走行方向に対して傾けただけでは、図５Ｂに示すように走行車２００の走行方向に対して垂直にレーザ光Ｌが投射される場合、レーザ光Ｌは床面Ｆと平行に投射されることとなる。この場合、走行車２００相互間の誤検出が発生する場合があり問題となっている。
　本願発明は、前記問題に鑑みなされたものであり、走行車相互間の誤検出の発生をできる限り抑止することができる測距装置、および、当該測距装置を備える走行車の提供を目的としている。
　上記目的を達成するために、本願発明にかかる測距装置は、レーザ光を投射する投光手段と、回転軸に対して光軸が角度ａで回転するように前記投光手段から投射されるレーザ光を掃引する第一掃引手段と、前記投光手段から投射されるレーザ光が対象物に当たって反射する反射光を受光した場合に信号を送信する受光手段とを備え、前記角度ａは、８０度≦ａ＜９０度であることを特徴としている。
　また、前記第一掃引手段は、回転軸と交差し、投光手段から投射されるレーザ光を反射する反射面を有する反射部と、前記反射部を回転軸を中心に回転させる回転部とを備え、前記投光手段は、回転軸に沿って前記反射部の反射面にレーザ光を照射するものでもよい。
　これによれば、回転角度によってレーザ光が投射される角度が変わることなく、回転軸に対する角度を一定に維持してレーザ光が回転するため、同種の測距装置が複数個配置されるような場合でも、他の測距装置から投射された光を受光する誤検出を可及的に抑制することができる。
　また、レーザ光の投射角度が一定であるため、対象物の距離、および、大きさ（高さ）のいずれか一方が解っている場合、反射光を受光するか否かで他方の情報を取得することができる。例えば、対象物の大きさが既知の場合、反射光を受光することで、測距装置と対象物との距離が所定の範囲内にあることを検知することが可能となる。
　また、前記第一掃引手段はさらに、前記反射面の回転軸に対する角度を変更する角度変更手段を備えるものでもよい。
　これによれば、対象物の距離、および、大きさ（高さ）のいずれか一方から他方を検出するための閾値を変更することが可能となり、測距装置の汎用性を向上させることが可能となる。
　また、前記受光手段の視野の中でもっとも感度のよい方向を受光方向とした場合に、回転軸に対して受光方向が前記角度ａで回転するように受光方向を掃引する第二掃引手段を備えるものでもよい。
　これによれば、反射光が入射するであろう方向に、受光方向を向けることができるため、測距装置の感度を向上させることが可能となる。また、他に発生する光によって反射光が検出できなくなるような現象を回避することが可能となる。
　また、上記目的を達成するために、本願発明に係る走行車は、レーザ光を投射する投光手段と、走行方向に対して光軸が角度ｂで回転するように前記投光手段から投射されるレーザ光を掃引する第一掃引手段と、前記投光手段から投射されるレーザ光が対象物に当たって反射する反射光を受光した場合に信号を送信する受光手段と、前記受光手段からの信号に基づき自身の走行速度を減速させる制御部とを備え、前記角度ｂは、０度＜ｂ≦１０度であることを特徴としている。
　これによれば、走行車が走行する床面に対してレーザ光が投射される角度が変わることなく、回転軸に対する角度を一定に維持してレーザ光が回転するため、同種の走行車が複数台走行するような工場内でも、他の測距装置から投射された光を受光して走行車を停止させるような誤検出を可及的に抑制することができる。
　また、レーザ光の投射角度が一定であるため、対象物の距離、および、大きさ（高さ）のいずれか一方が解っている場合、反射光を受光するか否かで他方の情報を取得することができる。例えば、対象物の大きさが既知の場合、反射光を受光することで、測距装置と対象物との距離が所定の範囲内にあることを検知し、走行車を制御することが可能となる。
　本願発明によれば、誤検出を抑制することが可能となる。
図１は、測距装置の全体を模式的に示す斜示図である。 図２は、測距装置を切り欠いて模式的に側方から示す平面図である。 図３は、測距装置から得られる信号に基づき演算を行う演算部と測距装置の各構成との接続関係を示す図である。 図４Ａは、走行車を側方から模式的に示す平面図である。 図４Ｂは、走行車を前方から模式的に示す平面図である。 図５Ａは、従来の走行車を側方から模式的に示す平面図である。 図５Ｂは、従来の走行車を前方から模式的に示す平面図である。
　次に、本願発明に係る測距装置１００の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
　図１は、測距装置の全体を模式的に示す斜示図である。
　図２は、測距装置を切り欠いて模式的に側方から示す平面図である。
　同図に示すように、測距装置１００は、レーザ光Ｌを投射し、対象物（図示せず）に反射した反射光Ｒを受光して距離に関する情報を取得し、障害物の有無や障害物までの距離を取得する障害物センサなどと称される装置であり、投光手段１０１と、第一掃引手段１０２と、受光手段１０３と、基体１０４とを備えている。
　投光手段１０１は、レーザ光Ｌを投射する光源である。本実施の形態の場合、投光手段１０１は、レーザ光Ｌを回転軸Ｃ上に投射できるように、レンズ（図示せず）を備え、基体１０４の底面部に固定されている。投光手段１０１から投射されるレーザ光Ｌの種類は特に限定されるものではないが、外乱光の影響を最小限に抑えるためには赤外光を採用することが好ましい。
　第一掃引手段１０２は、回転軸Ｃに対してレーザ光Ｌの光軸が角度ａで回転するように投光手段１０１から投射されるレーザ光Ｌを掃引する装置である。本実施の形態の場合、第一掃引手段１０２は、反射部１２０と回転部１２１とを備えている。
　反射部１２０は、回転軸Ｃと交差し、投光手段１０１から投射されるレーザ光Ｌを反射する反射面１２２を有する鏡状の部材である。反射部１２０の反射面１２２の角度は、回転軸Ｃ上に投射されたレーザ光Ｌが回転軸Ｃに対し８０度≦ａ＜９０度となるような角度に配置されている。また、反射部１２０は、軸体１２３の上端部に取り付けられており、回転軸Ｃを中心に回転する軸体１２３と共に回転し、かつ、前記角度が維持できるように取り付けられている。
　角度ａは、９０度であると、他の測距装置からのレーザ光Ｌによる反射光Ｒを受光する可能性が高まるため望ましくない。また、８０度未満になると、測距装置１００と対象物との距離がかなり短くならないと反射光Ｒが得られないため、測距装置１００としての機能が果たせなくなる。以上から、測距装置１００として実質的に選択される角度ａは８５度≦ａ≦８９度と考えられる。
　回転部１２１は、反射部１２０を回転軸Ｃを中心に一定方向に回転させる装置である。本実施の形態の場合、回転部１２１には筒状の軸体１２３を回転させることのできるモータが採用されている。また、回転部１２１は、基体１０４に対しブラケット１０５を介して固定されている。
　上記第一掃引手段１０２により、投光手段１０１から回転軸Ｃに投射されるレーザ光Ｌを反射部１２０の反射面１２２に反射させることで放射方向にレーザ光Ｌを反射させることができる。そして、反射部１２０がレーザ光Ｌの入射角を変更することなく回転軸Ｃを中心として回転するため、レーザ光Ｌを角度ａを維持したまま、回転軸Ｃの周りを回転するように掃引することが可能となる。
　なお、第一掃引手段１０２は、上記実施の形態に限定されるものでは無い。例えば、軸体１２３、および、反射部１２０を一定方向に回転させるのではなく、回転と逆回転とを繰り返し軸体１２３、および、反射部１２０を回転揺動させるものでもかまわない。また、反射部１２０を備えることなく、投光手段１０１自体を回転、または、回転揺動させるものでもかまわない。
　受光手段１０３は、投光手段１０１から投射されるレーザ光Ｌが対象物に当たって反射する反射光Ｒを受光した場合に信号を送信する装置である。例えば、受光手段１０３としは、フォトダイオード等の光センサを挙示することができ、投光手段１０１が投射するレーザ光Ｌの種類に応じて適宜採用される。本実施の形態の場合、受光手段１０３は、反射光Ｒを回転軸Ｃ上で受光できるように、レンズ（図示せず）を備え、基体１０４の天井部に固定されている。
　本実施の形態の場合、測距装置１００は、第二掃引手段１０６を備えている。第二掃引手段１０６は、受光手段１０３の視野の中でもっとも感度のよい方向を受光方向（同図中、反射光Ｒと同じ方向）とした場合に、回転軸Ｃに対して受光方向が前記角度ａで回転するように受光方向を掃引する装置である。本実施の形態の場合、第二掃引手段１０６は、受光反射部１６０と、回転部とを備えている。なお、本実施の形態の場合、第二掃引手段１０６を構成する回転部は、第一掃引手段１０２を構成する回転部１２１と共通している。
　受光反射部１６０は、回転軸Ｃと交差し、対象物から反射した反射光Ｒを反射する受光反射面１６２を有する鏡状の部材である。受光反射部１６０の受光反射面１６２の角度は、受光方向が回転軸Ｃに対し８０度≦ａ＜９０度となるような角度に配置されている。また、受光反射部１６０は、反射部１２０を介して軸体１２３の上端部に取り付けられており、回転軸Ｃを中心に回転する軸体１２３と共に回転し、かつ、前記角度が維持できるように取り付けられている。なお、反射光Ｒはある程度散乱しているため、受光反射面１６２は、散乱光を集光することのできる凹面鏡でもかまわない。
　以上の様に、回転部を第一掃引手段１０２と共通することにより、レーザ光Ｌを投射する方向と受光方向とが常に一致するため、レーザ光Ｌが対象物に反射した反射光Ｒを効率よく受光することができ、測距装置１００の感度を向上させることができる。
　なお、第二掃引手段１０６は、上記実施の形態に限定されるものでは無い。例えば、受光反射部１６０を一定方向に回転させるのではなく、回転と逆回転とを繰り返し回転軸Ｃの周りに回転揺動させるものでもかまわない。また、受光手段１０３自体を回転、または、回転揺動させるものでもかまわない。また、受光手段１０３は、受光反射部１６０を円錐形状などにすることにより、基体１０４に対して静止状態であらゆる方向や限定された方向から来る反射光Ｒを受光するものでもかまわない。
　基体１０４は、上記各手段や部材を取り付けるための基礎となる部材である。本実施の形態の場合、投光手段１０１が投射するレーザ光Ｌと、第一掃引手段１０２が反射部１２０を回転させる回転軸Ｃと受光手段１０３が受光する受光方向が一致し、これらが相互にずれることのない剛性を備えている。
　図３は、測距装置から得られる信号に基づき演算を行う演算部と測距装置の各構成との接続関係を示す図である。
　受光回路１７３は、受光手段１０３から入力された信号を増幅すると共に、増幅した信号を演算部１７０に入力させる装置である。
　投光回路１７１は、演算部１７０から入力された信号を、投光手段１０１を駆動させるのに必要な大きさに増幅すると共に、増幅した信号を投光手段１０１に入力させる装置である。
　演算部１７０は、各種情報を処理することのできる装置であり、一般的なコンピュータである。本実施の形態の場合、演算部１７０は、投光手段１０１が出射したレーザ光Ｌと受光手段１０３に受光された反射光Ｒとに基づいて、対象物までの距離を演算する処理部である。具体的には、レーザ光Ｌと反射光Ｒとの間の位相差から距離を検出する距離検出アルゴリズムに基づいて、回転軸Ｃの半径方向外側に位置する対象物までの距離を演算している。なお、位相差から距離を算出するアルゴリズムは一般的に公知であるため、ここではその説明は省略する。
　また、演算部１７０は、第一掃引手段１０２から得られる回転情報に基づいて、基体１０４に対する対象物の方向や、対象物の大きさ（幅）を算出する。
　ここで、回転情報とは、回転部１２１がサーボモータなど回転角に関する情報を出力できる装置であれば、当該情報であり、また、軸体１２３などにエンコーダを設ける場合は当該エンコーダからの情報である。
　演算部１７０は、受光手段１０３から信号が得られた際の回転情報に基づき対象物の位置を算出することが可能となる。また、受光手段１０３から信号が得られるタイミングと得られた信号が得られなくなるタイミングと対象物との距離により対象物の大きさ（幅）を演算することも可能である。
　次に、上記構成の測距装置１００を備えた走行車に基づき、測距装置１００の使用態様を説明する。
　図４Ａは、走行車を側方から模式的に示す平面図である。
　図４Ｂは、走行車を前方から模式的に示す平面図である。
　走行車２００は、例えば、軌条に沿って走行する無人搬送車やクリーンルーム等において物品を搬送する搬送車である。走行車２００は、制御部２０１を備えている。
　制御部２０１は、測距装置１００の受光手段１０３からの信号に基づき走行速度を減速させる処理部である。本実施の形態の場合、測距装置１００と制御部２０１との間には演算部１７０が介在配置されており、受光手段１０３からの信号に基づき演算処理された信号により、走行車２００の減速や停止や方向転換など走行車２００の動作を制御している。
　なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
　具体的には、投光手段１０１と受光手段１０３とを逆の位置に取り付けるものでもよい。また、測距装置１００をカバーで覆い、回転状態で掃引されるレーザ光Ｌの限定された範囲のみを利用するものでもかまわない。例えば、走行方向を中心として左右に９０度の範囲のみレーザ光Ｌが投射されるものでもよい。また、特定の波長範囲の光だけを透過し、それ以外の光を透過しないフィルタ材で覆うものでもよい。
　また、演算部１７０が、光をパルス状に強度変調して受光手段１０３が出力する信号との時間差を計測することにより距離を求めるＴＯＦ方式や、レーザ光Ｌをある一定の周波数でＡＭ強度変調して受光信号との位相差から距離を求めるＡＭ方式や、レーザ光Ｌを三角波の形で波長変調し、干渉光の周波数信号から距離を求めるＦＭ方式等の距離検出アルゴリズムを使用するものでもよい。
　本願発明は、例えば、無人走行車や移動ロボット等に搭載される測距装置、および、無人走行車、移動ロボットに適用することができる。
１００　測距装置
１０１　投光手段
１０２　第一掃引手段
１０３　受光手段
１０４　基体
１０５　ブラケット
１０６　第二掃引手段
１２０　反射部
１２１　回転部
１２２　反射面
１２３　軸体
１６０　受光反射部
１６２　受光反射面
１７０　演算部
１７１　投光回路
１７３　受光回路
２００　走行車
２０１　制御部

Claims (6)

  1. 　レーザ光を投射する投光手段と、
    　回転軸に対して光軸が角度ａで回転するように前記投光手段から投射されるレーザ光を掃引する第一掃引手段と、
    　前記投光手段から投射されるレーザ光が対象物に当たって反射する反射光を受光した場合に信号を送信する受光手段とを備え、
    　前記角度ａは、８０度≦ａ＜９０度である
    測距装置。
  2. 　前記第一掃引手段は、
    　回転軸と交差し、前記投光手段から投射されるレーザ光を反射する反射面を有する反射部と、
    　前記反射部を回転軸を中心に回転させる回転部とを備え、
    　前記投光手段は、
    　回転軸に沿って前記反射部の反射面にレーザ光を照射する
    請求項１に記載の測距装置。
  3. 　前記第一掃引手段はさらに、
    　前記反射面の回転軸に対する角度を変更する角度変更手段を備える
    請求項２に記載の測距装置。
  4. 　前記受光手段の視野の中でもっとも感度のよい方向を受光方向とした場合に、
    　回転軸に対して受光方向が前記角度ａで回転するように受光方向を掃引する第二掃引手段
    を備える請求項１に記載の測距装置。
  5. 　レーザ光を投射する投光手段と、
    　回転軸に対し直交する軸から所定角度傾けた状態で光軸が回転するように前記投光手段から投射されるレーザ光を掃引する第一掃引手段と、
    　前記投光手段から投射されるレーザ光が対象物に当たって反射する反射光を受光した場合に信号を送信する受光手段と
    を備える測距装置。
  6. 　レーザ光を投射する投光手段と、
    　走行方向に対して光軸が角度ｂで回転するように前記投光手段から投射されるレーザ光を掃引する第一掃引手段と、
    　前記投光手段から投射されるレーザ光が対象物に当たって反射する反射光を受光した場合に信号を送信する受光手段と、
    　前記受光手段からの信号に基づき自身の走行速度を減速させる制御部とを備え、
    　前記角度ｂは、０度＜ｂ≦１０度である
    走行車。
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