WO2016051861A1 - 障害物判定装置および障害物判定方法 - Google Patents

Abstract

　周囲に存在する障害物を判定するための測距装置の光学窓に付着した汚れを、簡単な構造で精度よく検出できるようにする。障害物検出装置（１）は、光学窓（２６）を介して光を送受光して計測対象物までの距離を計測する測距装置（２）と、測距装置（２）が計測した距離の計測結果に基づいて、測距装置（２）の計測範囲内に障害物があることを判定する障害物判定部（３３）と、測距装置（２）の計測範囲を変化させる駆動部（３７）と、駆動部（３７）が駆動することによって測距装置（２）の計測範囲が変化したときに、変化の前後の距離の計測結果に基づいて、光学窓（２６）に付着した汚れによる計測結果であることを判定する汚れ判定部（３２）とを備え、障害物判定部（３３）は、汚れ判定部（３２）により判定された汚れによる計測結果を除いた距離の計測結果に基づいて、障害物の有無を判定する。

Description

障害物判定装置および障害物判定方法

　本発明は、障害物判定装置および障害物判定方法に関し、より詳細には、光学式の測距装置を用いて障害物を判定する際に、測距装置の光学窓に付着した汚れを検出して、その検出結果を用いて障害物を判定する障害物判定装置及び障害物判定方法に関する。

　光学式の測距装置（測距センサ）は、測定範囲内に存在する物体との距離を計測することができ、１次元あるいは２次元の距離データマップを取得することができる。測距装置は、例えば、計測した距離情報を利用して自己の動作を決定し、自律的に行動する自動走行装置が障害物を検知して回避するための安全装置として用いられている。

　光学式の測距装置は、ケーシングの内部に発光部と受光部を設け、透明な光学窓を介して光を送受光することで、対象物までの距離を演算している。光学窓に異物等の汚れが付着した場合、測距装置からは、極めて近距離に計測対象物があることを示す距離情報が出力される。測距装置は、計測範囲内の各座標における計測対象物までの距離情報を出力するだけであり、その計測対象物が本来検出すべき障害物であるのか、光学窓に付着した汚れであるのかを判別することはできない。

　光学式の測距装置に対する付着物を検出する技術に関して、例えば特許文献１には、光学窓が設けられたケーシングに、投光部と、投光部から出力された測定光を光学窓を通して測定対象空間に偏向走査する走査機構と、対象物からの反射光を光学窓を通して検出する受光部が収容されている走査式測距装置の光学窓汚れ検出装置が開示されている。この光学窓汚れ検出装置は、光学窓の外側に光学窓に沿って複数の反射式光電センサを設けるとともに、光学窓を通過した反射式光電センサからの検出光を反射式光電センサに向けて反射する再帰性反射部材を走査機構に取り付けている。反射式光電センサを用いることにより、光学窓に付着した微細物まで検出することができるものとされている。

特開２００８－１６４４７７号公報

　測距装置の光学窓に付着した異物等による汚れは、上記のように測距装置の誤判定を招くため、これを検出して取り除く必要がある。この場合、光学窓に付着した汚れを検出するため別のセンサやカメラなどを用いた検出機構を設けることは、構造やその処理を複雑にするとともにコスト上昇の要因となる。上記の特許文献１光学窓汚れ検出装置においても、対象物までの距離を計測するための投光部と受光部の他に、光学窓の付着物を検出するための反射式光電センサを必要とする。

　障害物の有無を判定するための測距装置は、測距センサとして機能し、計測対象物までの距離測定ができる。この測距装置の計測結果自体を利用して、その光学窓に付着した汚れを検出できれば、光学窓に付着した異物を検出するための特別の機構を付加することなく、簡単な構成で測距装置の計測精度を維持向上させることができる。

　本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、周囲に存在する障害物を判定するための測距装置の光学窓に付着した汚れを、簡単な構造で精度よく検出できるようにした障害物判定装置および障害物判定方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、光学窓を介して光を送受光することにより計測対象物までの距離を計測する測距装置と、該測距装置が計測した距離の計測結果に基づいて、前記測距装置の前方の計測範囲内の障害物の有無を判定する障害物判定部とを有する障害物判定装置であって、前記測距装置の計測範囲を変化させる駆動部と、該駆動部が駆動することによって測距装置の計測範囲が変化したときに、変化の前後の距離の計測結果に基づいて、前記光学窓に付着した汚れによる計測結果であることを判定する汚れ判定部とを備え、前記障害物判定部は、前記汚れ判定部により判定された前記汚れによる計測結果を除いた前記距離の計測結果に基づいて、前記障害物の有無を判定することを特徴としたものである。

　第２の技術手段は、第１の技術手段において、該汚れ判定部が、計測範囲の変化の前後で、距離の大きさおよび計測位置が変化しない計測結果を前記光学窓に付着した汚れによる計測結果であると判定することを特徴としたものである。

　第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記駆動部の駆動を制御する駆動制御部を有し、該駆動制御部は、前記駆動部を制御する際の前記測距装置の計測範囲の変化の方向および変化量を示す駆動情報を前記障害物判定部に出力し、前記汚れ判定部は、前記駆動制御部から出力された前記駆動情報と、前記測距装置から出力された距離の計測結果とに基づいて、計測範囲の変化の前後で、距離の大きさおよび計測位置が、前記駆動情報により示される前記測距装置の変化に応じて変化する場合、前記測距装置の変化に応じて変化する距離の計測結果を前記光学窓に付着した汚れではなく、前記測距装置の前方に存在する障害物による計測結果であると判断することを特徴としたものである。

　第４の技術手段は、第１～第３のいずれか１の技術手段おいて、前記駆動部が、前記障害物判定装置を支持して走行させる回転駆動部として構成され、前記障害物判定部による判定結果に基づいて、判定した障害物を回避する動作を行うように駆動することを特徴としたものである。

　第５の技術手段は、第１～第３のいずれか１の技術手段において、前記駆動部が、前記障害物判定装置の本体部上で前記測距装置を支持する支持部を駆動し、前記測距装置の計測範囲の計測方向を回転させることにより、前記計測方向を変化させることを特徴としたものである。

　第６の技術手段は、第１～第３のいずれか１の技術手段において、前記駆動部が、前記障害物判定装置の本体部上で前記測距装置を支持する支持部を昇降させることにより、前記測距装置の計測範囲を上下方向に変化させることを特徴としたものである。

　第７の技術手段は、光学窓を介して光を送受光することにより計測対象物までの距離を計測する測距装置が計測した距離の計測結果に基づいて、前記測距装置の計測範囲内に障害物があることを判定する障害物判定ステップを有する障害物判定方法であって、前記測距装置の計測範囲を変化させる駆動部が駆動することによって測距装置の計測範囲が変化したときに、変化の前後の距離の計測結果に基づいて、前記光学窓に付着した汚れによる計測結果であることを判定する汚れ判定ステップを有し、前記障害物判定ステップは、前記汚れ判定ステップによる判定結果を使用して前記計測範囲内に障害物があることを判定することを特徴としたものである。

　本発明によれば、周囲に存在する障害物を判定するための測距装置の光学窓に付着した汚れを、簡単な構造で精度よく検出できるようにした障害物判定装置および障害物判定方法を提供することができる。

本発明による障害物判定装置の構成例を示すブロック図である。 障害物判定装置の外観構成例を示す図である。 障害物判定装置の駆動状態を説明するための図である。 障害物判定装置の測距装置による距離の計測例を説明する図である。 障害物判定装置の測距装置による距離の他の計測例を説明する図である。 光学窓の汚れと測距装置近傍の物体とを区別する処理を説明するための図である。 測距装置の計測範囲を変化させるための他の構成例を示す図である。 測距装置の計測範囲を変化させるためのさらに他の構成例を示す図である。

（実施形態１）
　図１は、本発明による障害物判定装置の構成例を示すブロック図である。本例の障害物判定装置は、障害物を検知しながら障害物を回避しながら自律的に走行する自律走行装置として構成されている。
　障害物判定装置１は、本体部３と、本体部３に取り付けられる光学式の測距装置２とを有している。測距装置２は、光学式により計測対象物までの距離を計測する。
　光学式の測距装置２は、レーザ光源から出力される測定光に変調を加えて光学窓を通して対象物に照射し、対象物からの反射光を光学窓を通して受光素子で検出して距離を測定する。測定光の変調方式としてＡＭ（Amplitude Modify）方式とＴＯＦ（Time of Flight）方式が実用化されている。ＡＭ方式は、正弦波でＡＭ変調された測定光とその反射光を光電変換して、それらの信号間の位相差を計算し、位相差から距離を演算する。ＴＯＦ方式は、パルス状に変調された測定光とその反射光を光電変換し、それらの信号間の遅延時間から距離を演算する方式である。本実施形態の測距装置は、上記いずれの方式も適用することができる。

　測距装置２は、測定光を１次元的もしくは２次元的に走査し、反射光を受光することで一定の計測範囲内における計測対象物１１までの距離を計測する。
　また、この他、光を走査することなく発光部から赤外光などの光を照射し、受光素子に２次元受光センサ（例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor））を使用して、２次元受光センサの受光結果により一定の測定範囲内における対象物までの距離を計測するようにすることもできる。

　図１の測距装置２は、測定光を出力する発光部２２と、発光部２２から発光された測定光の反射光を受光する受光部２５と、発光された測定光の光路を駆動走査し、反射光を受光素子に導くためのミラー等の光路調整手段を備えた光学機構部２３と、発光部２２から発光された測定光およびその反射光を通過させる光学窓２６と、発光部２２の発光駆動および光学機構部２３の光路調整手段の駆動制御を行う駆動制御部２１と、受光部２５で光電変換された出力信号および駆動制御部２１からの光路駆動情報に基づいて、計測対象物１１までの距離を算出し、距離情報の計測結果として出力する距離算出部２４とを有する。

　距離算出部２４から出力された距離の計測結果は、本体部の距離情報演算部３１の汚れ判定部３２に入力される。汚れ判定部３２は、測距装置の距離算出部２４から出力された距離情報に基づいて、光学窓に付着した異物等の汚れの有無を判定する。汚れ判定部３２は、測距装置の向きを変化させたときに、距離算出部２４から出された距離情報と、駆動制御部３６から出力される測距装置２の向きの変化量に関する情報とに基づいて、光学窓２６に付着した汚れ等の異物の有無を検出する。

　障害物判定部３３は、測距装置２の計測範囲内に障害物があることを判定する。例えば、障害物判定装置１から所定の距離範囲内に計測対象物１１となる物体があることが判定される場合には、その物体を障害物として判定する。

　本体部３は、障害物判定装置１を走行させる駆動部３７が備えられる。駆動部３７は、例えば複数の車輪とその車輪を回転駆動するためのモータ等により構成される。駆動制御部３６は、本体動作制御部３５の制御に従って駆動部３７の駆動を制御する。
　本体動作制御部３５は、本体部３の動作を制御する。本体動作制御部３５には、外部機器と通信するためのインタフェースとして構成される通信部３４が接続され、通信部３４を介して例えば外部の操作・監視端末１２に接続される。操作・監視端末１２では、障害物判定装置１を遠隔から操作するための操作入力を行ったり、障害物判定装置１の走行状態に関する情報を取得して障害物判定装置１を遠隔から監視することができる。

　本体動作制御部３５によって制御される駆動制御部３６は、本体動作制御部３５の制御に従って駆動部３７を駆動する。例えば４輪の車輪を回動させて走行したり、４輪の車輪の回動方向および回動速度を変えて本体部３の向きを変える制御を行う。このときに駆動制御部３６では、駆動部３７を駆動させることによる本体部３の変化情報、すなわち本体部３に取り付けられている測距装置２の計測範囲の変化の方向、および変化量の情報を得ることができる。駆動制御部３６は、この変化情報を距離情報演算部３１の汚れ判定部３２に出力する。

　汚れ判定部３２では、駆動制御部３６から出力された測距装置２の変化情報（計測範囲の変化の方向および変化量）と、このときの距離の計測結果の変化とから、距離の計測結果が測距装置２の光学窓２６に付着した汚れか、もしくは外部に存在する障害物等の計測対象物体であるかを判定し、その結果を障害物判定部３３に出力する。例えば、距離算出部２４から出力された距離の計測結果に対して、光学窓２６に付加した汚れであることを示す情報を付加して障害物判定部３３に出力する。あるいは距離算出部２４から出力された距離の計測結果から、光学窓２６に付着した汚れであると判定した距離の計測結果を除去して、障害物判定部３３に出力する等の処理を行う。

　障害物判定部３３は、汚れ判定部３２から出力された情報に基づいて、障害物判定装置１が回避すべき障害物を判定し、その位置情報（距離、角度）を本体動作制御部３５に出力する。このときに、距離算出部２４から出力された距離の計測結果から、汚れ判定部３２で判定された汚れによる計測結果を除いて、他の計測結果から障害物の有無を判定する。これにより、光学窓２６に汚れが付着していても、確実に測距装置２の前方の障害物を判定することができる。
　本体動作制御部３５は、障害物判定部３３から出力された障害物の位置情報を入力し、障害物を回避する動作を行わせるように駆動制御部３６を制御する。ここでは例えば、走行している障害物判定装置１の走行方向を変更したり、障害物の手前で停止させるような制御を行う。
　これにより、光学窓２６の汚れと実際の障害物とを混同することなく、計測結果に基づき判定された障害物を回避させる動作を行わせることができる。

　図２は、障害物判定装置の外観構成例を示す図で、図２（Ａ）は障害物判定装置１の斜視概略図、図２（Ｂ）は障害物判定装置の上面概略図である。本例の障害物判定装置１は、障害物を回避しながら自律的に走行する自律走行装置として構成されている。
　図２に示す例では、障害物判定装置１は、本体部３と、本体部３の上部に搭載された測距装置２とから構成される。本体部３の駆動部として、４輪の車輪４が取り付けられ、自動走行を可能とする。各車輪４は、正逆に回動可能であり、回動方向、回動速度、および各車輪の向きの少なくとも一つが制御され、障害物判定装置１の計測範囲の向きを変化させながら、走行することができる。

　図３は、障害物判定装置の駆動状態を説明するための図である。
　上記のように４つの車輪４を駆動させることで、障害物判定装置１は種々の動作を行う。この動作は、本体動作制御部３５の制御に基づき、車輪４を使用した駆動部３７を駆動制御部３６が制御することにより実行される。この例では、各車輪４は、平行状態に固定され、その本体部３に対する角度は変化せず、各車輪４の回動方向と回動速度のみを変化させることにより、障害物判定装置１の走行方向を変化させるものとする。

　図３の各図は、障害物判定装置１を上方から見た概略図を示し、測距装置２が設けられている図示右側が障害物判定装置１の正面方向になる。また各車輪の回動速度の相対的な大きさを車輪４に記載した矢印で示す。
　図３（Ａ）では、４つの車輪４が同一方向に同じ回動速度で回動する。回動方向は障害物判定装置１が前進する方向である。これにより障害物判定装置１は、前向きに直進する。
　図３（Ｂ）では、４つの車輪４は、前進する方向に回動するが、本体部３の前方に向かって右側の車輪４を、同左側の車輪４より速く回動させる。これにより、障害物判定装置１は、前方左向きに方向を変えて走行する。また、図３（Ｃ）では、４つの車輪は前向きに同一方向に回動するが、本体部３の前方に向かって左側の車輪４を、同右側の車輪４より速く回動させる。これにより、障害物判定装置１は、前方右向きに方向を変えて走行する。

　図３（Ｄ）は、４つの車輪４が同一方向に同じ回動速度で回動するが、回動方向は障害物判定装置１が後進する方向である。これにより障害物判定装置１は、後向きに直進する。
　図３（Ｅ）では、本体部３の前方に向かって左側の車輪４と、同右側の車輪４とを互いに逆方向に同一速度で回動させる。これにより、障害物判定装置１は、現在の位置に留まったまま水平方向に回動し、測距装置２の計測範囲の向きを変化させることができる。
　図３（Ｆ）は、図３（Ｅ）と同様に障害物判定装置１をその位置で回動させる状態を示すが、図３（Ｅ）の場合とは、各車輪４の回動方向が逆になり、これにより図３（Ｅ）とは水平方向の逆方向に障害物判定装置１が回動する。

　図４は、障害物判定装置の測距装置による距離の計測例を説明する図で、図４（Ａ）は、測距装置の計測範囲に存在する障害物の様子を説明する図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の状態のときの測距装置における距離の計測結果を説明する図である。
　図４（Ａ）に示すように、測距装置２は横方向（Ｘ軸）と縦方向（Ｙ軸）に測定光を走査して距離計測を行う。計測範囲は、測距装置２の光学機構部を中心とした縦横扇形の形状となる。基準軸Ｚは、Ｘ軸とＹ軸に直交し、測距装置２の計測範囲の中心を通る軸である。

　測距装置２は、測距装置２の計測範囲の距離を１～６の６段階で計測できるものとし、また、横方向と縦方向のそれぞれの走査方向の複数位置で距離計測が可能できるものとする。この例では、基準軸Ｚを中心として、Ｘ方向では基準軸Ｚの両側にそれぞれ９段階の計１８段階の位置で距離計測を可能とする。またＹ方向では、基準軸Ｚの両側にそれぞれ６段階の計１２段階で距離計測を可能とする。ここでは測距装置に一番近い距離を“１”とし、遠くなるに従って順に距離が増加し、最も遠い距離を“６”とする。
　実際の測距装置２の基準軸方向および横方向と縦方向の分解能（計測精度）はこれよりも十分に高いが、ここでは簡単のため上記のように計測範囲を単純化して説明する。下記の例でも同様とする。

　図４（Ａ）の例では、測距装置２の計測範囲に、二つの物体１３ａ，１３ｂが存在しているものとする。第１の物体１３ａは、測距装置２からみて基準Ｚに対して右下側の位置に存在し、その距離計測値は“３”ある。一方、第２の物体１３ｂは、測距装置２からみて基準軸Ｚの左方に存在し、その距離計測値は“６”である。

　図４（Ａ）の状態の距離計測結果は図４（Ｂ）のようになる。図４（Ｂ）は、基準軸Ｚを中心とした横方向の走査方向（Ｘ軸方向）と、縦方向の走査方向（Ｙ軸方向）の各位置における距離計測値が示される。ここでは横方向に１８段階、縦方向に１２段階の各位置における計測対象物までの距離の計測結果が示されている。計測結果は、１～６の距離データのいずれか、もしくは無限遠（“－”）になる。無限遠は、測距装置２の計測限界距離以内には、計測対象物が存在しないことを示す。

　図４（Ｂ）に示すように、図４（Ａ）の状態で距離計測を行うと、基準軸Ｚに対して右下方向の位置に距離“３”の第１の物体１３ａが計測される。また、基準軸Ｚに対して左方の位置に縦長の第２の物体１３ｂが計測される。

　図５は、障害物判定装置の測距装置による距離の他の計測例を説明する図で、図５（Ａ）は、測距装置の光学窓に付着した汚れを示す図、図５（Ｂ）は、測距装置の近傍に物体が存在しているときの状態を示す図で、図５（Ｃ）は測距装置における距離の計測結果を示す図である。
　測距装置２は、光学窓２６を介して測定光を出射し、計測対象物体で反射した反射光を入射させている。光学窓２６の表示面に汚れＰが付着した場合、測距装置２では、その汚れＰからの反射光に基づき、汚れＰまでの距離を計測して、その計測値を出力する。一方、図５（Ｂ）に示すように測距装置２の極めて近傍に物体１３が存在する場合にも、測距装置２では、その物体１３からの反射光に基づき、物体１３までの距離を計測して、その計測値を出力する。

　この場合、測距装置２での距離の計測結果は、図５（Ａ）の汚れの場合にも、図５（Ｂ）の物体の場合にも図５（Ｃ）に示すような結果となる。つまり、いずれの場合にも、測距装置２の極めて近傍に測定光を反射する汚れＰ、もしくは物体１３が存在しているため、その汚れＰまたは物体１３までの距離が計測されたときに、これらの区別をつけることが難しくなる。ここで光学窓２６の表面に付着した汚れＰと、光学窓２６の近傍に存在する物体１３には、実際にはわずかな距離の差があるが、例えば測距装置２の計測誤差範囲の距離では、これらを明確に区別することができない。

　図６は、光学窓の汚れと測距装置近傍の物体とを区別する処理を説明するための図である。図６では、測距装置２の基準軸Ｚを中心とした横方向の走査方向（Ｘ軸方向）と、縦方向の走査方向（Ｙ軸方方向）の各位置における距離計測値を示している。ここでは横方向に１０段階、縦方向に８段階の各位置において計測対象物までの距離を計測したものとする。計測結果は、１～６の距離データのいずれか、もしくは無限遠（“－”）になる。
　本発明に係る実施形態では、測距装置２の計測範囲を変化させて距離計測を行って、その変化の前後で同じ計測位置に同じ距離の物体が計測されたときには、その物体を光学窓に付着した汚れと判断する。

　図６（Ａ）は、測距装置２における距離の計測結果を示す。ここでは、測距装置２の計測範囲には、基準軸Ｚの右方に距離“６”の縦長の物体が計測されている。また、基準軸Ｚの左方には、距離“１”の物体が計測されている。距離“１”の物体は、測距装置２の近傍に存在するものであるが、このままではその物体が光学窓２６に付着した汚れであるのか、測距装置２の近傍に存在する障害物などの物体であるのかが判別できない。障害物が存在しているのであれば、ただちに回避動作や走行停止動作を行う必要が生じる。

　図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の状態から測距装置を右回転させて、計測範囲を右方向に変化させた状態を示している。この結果、基準軸Ｚの右方で計測されていた距離“５”の縦長の物体は、基準軸Ｚの左方に移動している。つまり、測距装置２の右回転に応じて計測範囲が右方向に移動したことにより、計測範囲内ではその計測位置が左方に移動したことがわかる。
　一方、基準軸Ｚの左方で計測されていた距離“１”の物体は、測距装置２が右回転しても計測範囲内の同じ位置で計測されている。すなわち、この距離“１”の物体は測距装置２の回転とともに移動しており、光学窓２６に付着した汚れであると判断することができる。

　図６（Ｃ）は、図６（Ａ）の状態から測距装置を右回転させて、計測範囲を右方向に変化させた状態の他の例を示している。この例では、基準軸Ｚの右方で計測されていた距離“６”の縦長の物体は、図６（Ｂ）の場合と同様に基準軸Ｚの左方に移動している。
　また、基準軸Ｚの左方で計測されていた距離“１”の物体は、計測位置がさらに左方に移動し、一部は計測範囲外になっている。つまり、距離“１”の物体は、光学窓２６に付着した汚れではなく、測距装置２の近傍に存在している障害物などの物体であることがわかる。この場合には、障害物判定装置１の本体動作制御部３５は、障害物を回避し、もしくは停止する等の動作を行う。

　図６（Ｄ）は、図６（Ａ）の状態から測距装置を上回転させて、計測範囲を上方向に変化させた状態を示している。なお、本実施形態で車輪４の駆動制御のみにより測距装置２の計測範囲を変化させる場合、測距装置２を上下方向に変化させる制御はできないが、ここでは例えば後述する実施形態２、３のように、測距装置２の計測範囲を縦方向に変化させることができる機構を備えた場合の処理例を示すものとする。

　この結果、基準軸Ｚの右方で計測されていた距離“６”の縦長の物体は、そのまま下方向に移動している。つまり、測距装置２の上回転に応じて計測範囲が上方向に移動したことにより、計測範囲内ではその計測位置が下方向に移動したことがわかる。
　一方、基準軸Ｚの左方で計測されていた距離“１”の物体は、測距装置２が上回転しても計測範囲内の同じ位置で計測されている。すなわち、この距離“１”の物体は測距装置２の回転とともに移動しており、光学窓２６に付着した汚れであると判断することができる。

　図６（Ｅ）は、図６（Ａ）の状態から測距装置を上回転させて、計測範囲を上方向に変化させた状態の他の例を示している。
　この例では、基準軸Ｚの右方で計測されていた距離“６”の縦長の物体は、図６（Ｄ）の場合と同様にそのまま下方向に移動している。
　また、基準軸Ｚの左方で計測されていた距離“１”の物体についても、計測位置が下方向に移動している。つまり、距離“１”の物体は、光学窓２６に付着した汚れではなく、測距装置２の近傍に存在している障害物などの物体であることがわかる。この場合には、障害物判定装置１の本体動作制御部３５は、障害物を回避し、もしくは停止する等の動作を行う。

　上記の処理を行うために、障害物判定装置１の汚れ判定部３２は、測距装置２の駆動情報（計測範囲の変化の方向および変化量）を駆動制御部３６から得て、測距装置２の距離算出部２４から得られた距離の計測結果に基づいて、計測された物体が光学窓２６に付着した汚れを判定する。この場合、汚れ判定部３２は、駆動制御部３６か得た駆動情報に基づいて、測距装置２の計測範囲が変化したことを認識した場合、その変化の前後の距離算出部２４からの距離の計測結果を取得し、変化の前後で、同じ計測位置に同じ距離の計測結果が存在する場合、その計測結果を光学窓２６の汚れによるものと判定することができる。

　また汚れ判定部３２は、光学窓２６の汚れではない外部の計測対象物であることを判定する場合、駆動制御部３６から出力された駆動情報と、測距装置２から出力された距離の計測結果とに基づいて、計測範囲の変化の前後で、距離の大きさおよび計測位置が、駆動情報により示される測距装置２の変化に応じて変化する場合、測距装置２の変化に応じて変化する距離の計測結果を光学窓に付着した汚れＰではなく、測距装置２の前方に存在する障害物による計測結果であると判断することができる。つまり、駆動制御部３６の駆動制御により測距装置２の計測範囲が変化したとき、その変化の方向および変化量に対応して、計測結果が移動したと判断される場合、その距離の計測結果は、外部の測定対象物による計測結果であるものと判断することができる。

　汚れ判定部３２は、距離の計測結果が光学窓２６の汚れによるものであると判定した場合、距離算出部２４から出力された距離の計測結果に、汚れである情報を付加して障害物判定部３３に出力する。あるいは、距離算出部２４から出力された距離の計測結果から、光学窓２６の汚れに相当する計測結果を除去する等の処理を行って、障害物判定部３３に出力する。
　障害物判定部３３では、距離算出部２４から出力された距離情報に基づいて、障害物判定装置１が回避すべき障害物を判定し、その位置情報（距離および角度）を本体動作制御部３５に出力する。このときに、汚れ判定部３２で判定され汚れによる計測結果を除いた距離の計測結果に基づいて、障害物の有無を判定する。例えば予め定めた範囲内に、何らかの物体が存在するときに、その物体を障害物として判定する。本体動作制御部３では、障害物判定部３３から出力された障害物の位置情報に基づいて、その障害物を回避する動作を行うよう駆動制御部３６を制御する。

　上記のように本発明に係る実施形態では、測距装置２により計測範囲に存在する物体までの距離を計測し、測距装置２の計測範囲を変化させ、汚れ判定部３２が、その変化の前後における距離の計測結果に基づいて光学窓２６に付着した汚れを判定する。これにより、光学窓２６に汚れを簡単な構造で精度よく検出することでき、光学窓２６に汚れが付着していても、実際の障害物と混同することなく、確実に障害物の回避動作を実行することができる。

（実施形態２）
　図７は、測距装置の計測範囲を変化させるための他の構成例を示す図である。上記実施形態では、障害物判定装置１の車輪４を駆動制御することで、その本体部３に搭載された測距装置２の計測方向を変化させた。これに対して本実施形態では、測距装置２を支持する部分に、測距装置２の計測範囲を変化させる機構を設ける。ここでは測距装置２は、測距装置２の計測範囲をその横方向（Ｘ軸方向）と縦方向（Ｙ軸方向）に変化させる支持テーブル５の上に載置される。支持テーブル５は、障害物判定装置１上で測距装置２を支持する本発明の支持部に相当する。

　支持テーブル５には、支持テーブル５を変位させるための駆動機構が設けられる。この駆動機構は、図１の駆動部３７に相当し、駆動制御部３６は、支持テーブル５の駆動情報を汚れ判定部３２に出力する。汚れ判定部３２は、測距装置２の距離算出部２４から出力される距離の計測結果を入力し、支持テーブル５の状態を変化させたときのその前後の距離の計測結果から光学窓２６に付着した汚れを判定する。そして障害物判定部３３は、汚れ判定部３２の判定結果に基づいて障害物を判定する。この場合、障害物判定装置１は、走行動作をしない固定型の判定装置として実施することができる。例えば侵入者を検知する監視装置などに適用できる。障害物判定部３３が判定した結果は、例えば所定の表示装置で表示したり、スピーカから音声出力させることによりユーザに報知することができる。また、通信を介して所定の外部機器に障害物の判定結果を通知することができる。

　また、上記の支持テーブル５は、実施形態１のように車輪により走行する駆動部と組み合わせて使用してもよい。この場合、駆動制御部３６の制御によって車輪の回動方向と回動速度が制御されることで、測距装置２の計測範囲の方向が変化するとともに、支持テーブル５の駆動によってもさらに測距装置２の計測範囲を変化させることができる。駆動制御部３６は、車輪４の駆動と、支持テーブル５の駆動との両方を考慮した駆動情報を汚れ判定部３２に出力することで、汚れ判定部３２は、距離の計測結果が光学窓２６に付着した汚れか、もしくは外部の物体であるかを判定することができる。

（実施形態３）
　図８は、測距装置の計測範囲を変化させるためのさらに他の構成例を示す図である。本実施形態では、測距装置２を支持する支持部に、測距装置２を上下方向に昇降させる昇降装置６を設ける。昇降装置６によって測距装置２を昇降させることにより、測距装置２の計測範囲を変化させるようにする。

　昇降装置６には、測距装置２を昇降させるための駆動機構が設けられる。駆動機構は、図１の駆動部３７に相当し、駆動制御部３６は、昇降装置６の駆動情報を汚れ判定部３２に出力する。汚れ判定部３２は、測距装置２の距離算出部２４から出力される距離の計測結果を入力し、昇降装置６の状態を変化させたときのその前後の距離の計測情報から光学窓２６に付着した汚れを判定する。そして障害物判定部３３は、汚れ判定部３２の判定結果に基づいて障害物を判定する。この場合、障害物判定装置１は、走行動作をしない固定型の判定装置として実施することができる。障害物判定部３３が判定した結果は、所定の表示出力もしくは音声出力などにより報知したり、通信を介して所定の外部機器に報知させることができる。

　また、上記の昇降装置６は、実施形態１のように車輪により走行する駆動部と組み合わせて使用してもよい。この場合、駆動制御部３６の制御によって車輪の回転方向と回転速度が制御されることで、測距装置２の計測範囲の方向が変化するとともに、昇降装置６の駆動によってもさらに測距装置２の計測範囲を変化させることができる。駆動制御部３６は、車輪４の駆動と、支持テーブル５の駆動との両方を考慮した駆動情報を汚れ判定部３２に出力することで、汚れ判定部３２は、距離の計測結果が光学窓２６に付着した汚れか、もしくは外部の物体であるかを判定することができる。また昇降装置６によって測距装置２を上下方向に昇降させることができるが、さらに昇降装置６が測距装置２を支持する部分に、測距装置２を横方向（Ｘ軸方向）に変化させる駆動テーブルを配置して、これらの組み合わせにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向に変化させるようにしてもよい。

　上記の各実施形態で記載されている技術的特徴（構成要件）は、お互いに組み合わせ可能であり、組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１…障害物判定装置、２…測距装置、３…本体動作制御部、４…車輪、５…支持テーブル、６…昇降装置、１１…計測対象物、１２…操作・監視端末、１３ａ…物体、１３ｂ…物体、１３…物体、２１…駆動制御部、２２…発光部、２３…光学機構部、２４…距離算出部、２５…受光部、２６…光学窓、３１…距離情報演算部、３２…汚れ判定部、３３…障害物判定部、３４…通信部、３５…本体動作制御部、３６…駆動制御部、３７…駆動部。

Claims (7)

1. 　光学窓を介して光を送受光することにより計測対象物までの距離を計測する測距装置と、該測距装置が計測した距離の計測結果に基づいて、前記測距装置の前方の計測範囲内の障害物の有無を判定する障害物判定部とを有する障害物判定装置であって、
   　前記測距装置の計測範囲を変化させる駆動部と、
   　該駆動部が駆動することによって測距装置の計測範囲が変化したときに、変化の前後の距離の計測結果に基づいて、前記光学窓に付着した汚れによる計測結果であることを判定する汚れ判定部とを備え、
   　前記障害物判定部は、前記汚れ判定部により判定された前記汚れによる計測結果を除いた前記距離の計測結果に基づいて、前記障害物の有無を判定することを特徴とする障害物判定装置。
2. 　請求項１に記載の障害物判定装置において、
   　該汚れ判定部は、計測範囲の変化の前後で、距離の大きさおよび計測位置が変化しない計測結果を前記光学窓に付着した汚れによる計測結果であると判定することを特徴とする障害物判定装置。
3. 　請求項１または２に記載の障害物判定装置において、
   　前記駆動部の駆動を制御する駆動制御部を有し、
   　該駆動制御部は、前記駆動部を制御する際の前記測距装置の計測範囲の変化の方向および変化量を示す駆動情報を前記障害物判定部に出力し、
   　前記汚れ判定部は、前記駆動制御部から出力された前記駆動情報と、前記測距装置から出力された距離の計測結果とに基づいて、計測範囲の変化の前後で、距離の大きさおよび計測位置が、前記駆動情報により示される前記測距装置の変化に応じて変化する場合、前記測距装置の変化に応じて変化する距離の計測結果を前記光学窓に付着した汚れではなく、前記測距装置の前方に存在する障害物による計測結果であると判断することを特徴とする障害物判定装置。
4. 　請求項１～３のいずれか１に記載の障害物判定装置において、
   　前記駆動部は、前記障害物判定装置を支持して走行させる回転駆動部として構成され、
   　前記障害物判定部による判定結果に基づいて、判定した障害物を回避する動作を行うように駆動することを特徴とする障害物判定装置。
5. 　請求項１～３のいずれか１に記載の障害物判定装置において、
   　前記駆動部は、前記障害物判定装置の本体部上で前記測距装置を支持する支持部を駆動し、前記測距装置の計測範囲の計測方向を回転させることにより、前記計測方向を変化させることを特徴とする障害物判定装置。
6. 　請求項１～３のいずれか１に記載の障害物判定装置において、
   　前記駆動部は、前記障害物判定装置の本体部上で前記測距装置を支持する支持部を昇降させることにより、前記測距装置の計測範囲を上下方向に変化させることを特徴とする障害物判定装置
7. 　光学窓を介して光を送受光することにより計測対象物までの距離を計測する測距装置が計測した距離の計測結果に基づいて、前記測距装置の計測範囲内に障害物があることを判定する障害物判定ステップを有する障害物判定方法であって、
   　前記測距装置の計測範囲を変化させる駆動部が駆動することによって測距装置の計測範囲が変化したときに、変化の前後の距離の計測結果に基づいて、前記光学窓に付着した汚れによる計測結果であることを判定する汚れ判定ステップを有し、
   前記障害物判定ステップは、前記汚れ判定ステップによる判定結果を使用して前記計測範囲内に障害物があることを判定することを特徴とする障害物判定方法。

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