WO2019151060A1 - センサ装置 - Google Patents

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WO2019151060A1
WO2019151060A1 PCT/JP2019/001957 JP2019001957W WO2019151060A1 WO 2019151060 A1 WO2019151060 A1 WO 2019151060A1 JP 2019001957 W JP2019001957 W JP 2019001957W WO 2019151060 A1 WO2019151060 A1 WO 2019151060A1
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WO
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reflecting mirror
light
reflected
distance measuring
sensor device
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/001957
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English (en)
French (fr)
Inventor
淳 内村
高橋　博
将人 渡邊
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47F—SPECIAL FURNITURE, FITTINGS, OR ACCESSORIES FOR SHOPS, STOREHOUSES, BARS, RESTAURANTS OR THE LIKE; PAYING COUNTERS
    • A47F5/00—Show stands, hangers, or shelves characterised by their constructional features
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/05—Optical design plane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/06—Optical design with parabolic curvature
    • 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
    • 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a sensor device.
  • Patent Document 1 discloses a LiDAR (Light Detection and Ranging) apparatus including a rotatable laser transmitting / receiving means and a reflecting mirror having a parabolic shape.
  • the rotation center of the laser transmitting / receiving means is arranged at the focal point of the parabola of the reflecting mirror. For this reason, the path of light emitted from the laser transmitting / receiving means and reflected by the reflecting mirror is parallel to the parabola axis.
  • a sensor device using a LiDAR device as described in Patent Document 1 has a structure that emits light in the axial direction of a parabola.
  • the reflecting mirror and the sensor unit are arranged in the light emitting direction, the thickness in the emitting direction is increased. Therefore, the location where the sensor device can be installed may be limited.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sensor device in which the degree of freedom of installation location is improved.
  • a sensor unit that emits light and receives light reflected from an object, and performs a scan that rotates the direction of the emitted light around a first rotation axis.
  • a sensor unit a first reflecting mirror in which at least part of the reflecting surface forms a parabola in a cross section perpendicular to the first rotation axis, and at least part of the reflecting surface is flat
  • the light emitted from the sensor unit is reflected by the first reflecting mirror and then reflected by the second reflecting mirror to the outside.
  • a sensor device is provided that is characterized by being injected.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an object detection system including a distance measuring device according to a first embodiment. It is a perspective schematic diagram which shows the structure of the ranging device which concerns on 1st Embodiment. It is a front schematic diagram which shows the structure of the ranging device which concerns on 1st Embodiment. It is an upper surface schematic diagram which shows the structure of the ranging device which concerns on 1st Embodiment. It is an optical path figure in case the reflective surface is provided in the vertex of the parabola. It is an optical path figure in case the reflective surface is not provided in the vertex of the parabola. It is an optical path figure in case the reflective surface is not provided in the vertex of the parabola.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an object detection system including a distance measuring device 100 according to the first embodiment.
  • the object detection system includes a distance measuring device 100 and a control device 200.
  • the distance measuring device 100 is, for example, a LiDAR device.
  • the distance measuring device 100 can obtain a distribution of distances from the distance measuring device 100 by emitting light in a predetermined range and detecting reflected light from the object 10.
  • the distance measuring device 100 may be more generally called a sensor device.
  • the object detection system may be configured to include a plurality of distance measuring devices 100.
  • light is not limited to visible light, but includes light such as infrared rays and ultraviolet rays that cannot be visually recognized by the naked eye.
  • the control device 200 is, for example, a computer.
  • the control device 200 includes an interface (I / F) 210, a control unit 220, a signal processing unit 230, and a storage unit 240.
  • the interface 210 is a device that connects the control device 200 and the distance measuring device 100 to be communicable by wire or wirelessly. Thereby, the control device 200 and the distance measuring device 100 are connected so as to be communicable.
  • the interface 210 may be a communication device based on a standard such as Ethernet (registered trademark), for example.
  • the interface 210 may include a relay device such as a switching hub.
  • the control device 200 can control the plurality of distance measuring devices 100 by relaying with a switching hub or the like.
  • the control unit 220 controls the operation of the distance measuring device 100.
  • the signal processing unit 230 acquires the distance information of the object 10 within the detection range by processing the signal acquired from the distance measuring device 100.
  • the functions of the control unit 220 and the signal processing unit 230 can be realized by, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit) provided in the control device 200 reading out a program from the storage device and executing it.
  • the storage unit 240 is a storage device that stores data acquired by the distance measuring device 100, programs and data used for the operation of the control device 200, and the like. Thereby, the control device 200 has a function of controlling the distance measuring device 100 and a function of analyzing a signal acquired by the distance measuring device 100.
  • the configuration of the object detection system described above is an example, and the object detection system may further include a device that comprehensively controls the distance measuring device 100 and the control device 200.
  • the object detection system may be an integrated device in which the function of the control device 200 is incorporated in the distance measuring device 100.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the structure of the distance measuring device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of the distance measuring device 100 as seen from the front.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of the distance measuring device 100 as viewed from above. The structure of the distance measuring device 100 will be described with reference to these drawings. Note that the x-axis, y-axis, and z-axis shown in each figure are attached for the purpose of explanation, and do not limit the installation direction of the distance measuring device 100.
  • the distance measuring device 100 includes a base 110, a lid 120, a sensor unit 130, a parabolic reflector 140, a position adjusting mechanism 150, a planar reflector 160, and a mounting portion 170.
  • the base 110 is a rectangular plate-like member and functions as a part of the casing of the distance measuring device 100.
  • the base 110 has a function of fixing the sensor unit 130, the parabolic reflector 140, the flat reflector 160, and the like at predetermined positions.
  • the lid 120 is a lid that covers the base 110 and functions as a part of the casing of the distance measuring device 100.
  • a parabolic reflector 140, a position adjusting mechanism 150, and a planar reflector 160 are disposed in the internal space of the housing surrounded by the base 110 and the lid 120.
  • the sensor unit 130 is a two-dimensional LiDAR device. As shown in FIG. 3, the sensor unit 130 is capable of rotational scanning around the rotational axis u.
  • the rotation axis u may be referred to as a first rotation axis.
  • the sensor unit 130 includes a laser device that emits laser light, and a photoelectric conversion element that receives reflected light reflected by the object 10 and converts it into an electrical signal.
  • the sensor unit 130 is disposed in a notch formed below the base 110 and the lid 120 as shown in FIG. The light emitted from the sensor unit 130 enters the reflecting surface 140a of the parabolic reflector 140.
  • a TOF (Time Of Flight) method may be used.
  • the TOF method is a method for measuring a distance by measuring a time from emitting light to receiving reflected light.
  • the laser light emitted from the sensor unit 130 may be visible light or invisible light such as infrared rays. For the purpose of detecting entry / exhibition of an article display shelf, which will be described later, it is desirable that the emitted light be an invisible light ray so as not to make the user uncomfortable.
  • the laser light may be infrared light having a wavelength of 905 nm, for example.
  • the parabolic reflector 140 is a reflecting mirror having a reflecting surface 140a.
  • the parabolic reflector 140 may be referred to as a first reflector.
  • the reflecting surface 140a forms a parabola whose focal point is a point on the rotation axis u in a cross section (xy plane in FIG. 3) perpendicular to the rotation axis u.
  • the sensor unit 130 is disposed in the vicinity of the focal point of the parabola formed by the reflective surface 140a, and the rotation axis u is disposed at a position passing through the focal point of the parabola formed by the reflective surface 140a.
  • the rotation axis u is parallel to the z axis in FIG.
  • the parabola equation is expressed by the following equation (1), where P (0,0) is the coordinate of the apex of the parabola and F (a, 0) is the coordinate of the focal point.
  • the emission direction of the reflected light is parallel to the axis of the parabola regardless of the angle of the emitted light. That is, as shown in FIG. 3, in the optical path L1 and the optical path L2 having different emission angles from the sensor unit 130, the reflected lights on the reflecting surface 140a are parallel to each other.
  • the sensor unit 130 at the focal point of the reflecting surface 140a, parallel scanning in which the optical path is translated in the y-axis direction in accordance with the rotation of the emitted light becomes possible.
  • the material of the parabolic reflector 140 may be, for example, an aluminum alloy mainly composed of aluminum.
  • the reflective surface 140a can be formed, for example, by smoothing the surface of an aluminum alloy by mirror polishing or plating. It should be noted that other parabolic reflectors described later can be formed by the same material and method.
  • the planar reflecting mirror 160 is a reflecting mirror having a reflecting surface 160a having at least a part of a plane.
  • the plane reflecting mirror 160 may be called a second reflecting mirror.
  • the reflective surface 160a is provided on the optical path of the reflected light on the reflective surface 140a.
  • the plane reflecting mirror 160 changes the direction of the light reflected by the reflecting surface 140 a to a direction different from that in the xy plane. More specifically, the reflected light from the plane reflecting mirror 160 is in a substantially z-axis direction, that is, a direction substantially parallel to the rotation axis u.
  • the reflected light from the plane reflecting mirror 160 is emitted outside the distance measuring device. Thereby, the direction of the emitted light from the distance measuring device 100 is not limited to the direction parallel to the axis of the reflecting surface 140a.
  • the material of the flat reflector 160 can be, for example, an aluminum alloy containing aluminum as a main component, like the parabolic reflector 140.
  • the reflecting surface 160a of the flat reflecting mirror 160 may be formed by the same smoothing as the reflecting surface 140a, but may be formed by attaching an aluminum alloy plate having a specular gloss to the base material.
  • planar reflecting mirrors to be described later can be formed by the same material and construction method.
  • the lid 120 is configured not to absorb or reflect the light reflected by the flat reflecting mirror 160.
  • a region of the lid 120 through which reflected light from the planar reflecting mirror 160 passes can be formed of a material having transparency.
  • An example of the material having permeability is acrylic resin.
  • region through which the reflected light by the plane reflective mirror 160 of the cover body 120 passes may be provided.
  • the attachment part 170 is a part that attaches and fixes the distance measuring device 100 to an article display shelf or the like. By being fixed by the attaching portion 170, the distance measuring device 100 can be attached in any orientation.
  • the position adjustment mechanism 150 is a mechanism for finely adjusting the position of the plane reflecting mirror 160 when the distance measuring device 100 is attached to an article display shelf or the like. Instead of the position adjustment mechanism 150, a drive mechanism that moves the planar reflecting mirror 160 may be provided.
  • optical paths L1 and L2 shown in FIGS. 3 and 4 show the optical paths when light is emitted from the sensor unit 130 to the outside.
  • light reflected by the object 10 and incident on the distance measuring device 100 passes through substantially the same path as the optical paths L1 and L2 in the opposite direction and is received by the sensor unit 130.
  • the distance measuring device 100 according to the present embodiment has a thick structure in the axial direction of the parabolic reflector 140 due to the thickness of the parabolic reflector 140, restrictions on the arrangement position of the sensor unit 130, and the like.
  • the distance measuring device 100 according to the present embodiment includes a planar reflecting mirror 160 that reflects the light reflected by the parabolic reflecting mirror 140.
  • the plane reflecting mirror 160 can change the direction of the emitted light from the distance measuring device 100 to a direction different from the direction of the parabolic axis formed by the parabolic reflecting mirror. Therefore, the distance measuring device 100 according to the present embodiment can make the light emission direction different from the axial direction of the parabolic reflector 140, so that the thickness in the light emission direction can be reduced.
  • the distance measuring device 100 of this embodiment becomes easy to install in narrow places, such as between article display shelves. Therefore, according to the present embodiment, the distance measuring device 100 with improved degree of freedom of installation location is provided.
  • the reflecting surface 140a of the parabolic reflector 140 is provided so as to exclude the apex of the parabola. The reason for this configuration will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 5 is an optical path diagram when the reflecting surface 140b is provided at the apex P of the parabola.
  • the sensor unit 130 is simply displayed as a point light source arranged at the focal point F of the reflecting surface 140b.
  • the focal point F When the light emitted from the focal point F is not parallel to the axis of the parabola (when it is not directed toward the apex P), the reflected light does not pass through the focal point F.
  • the light emitted from the focal point F is parallel to the parabola axis (in the direction toward the vertex P) and reflected by the vertex P, the reflected light passes through the focal point F. Therefore, the light emitted from the sensor unit 130 is incident on the sensor unit 130 again.
  • noise may occur in the signal measured by the sensor unit 130 receiving reflected light different from the reflected light from the object 10.
  • the detection accuracy may be lowered, and sufficient detection accuracy may not be ensured.
  • the reflection surface 140a is provided so as to exclude the apex P of the parabola. Therefore, even if the light emitted from the focal point F is parallel to the parabola axis, it is not reflected. Therefore, re-incidence of the reflected light to the sensor unit 130 does not occur, so that it is possible to suppress a reduction in detection accuracy.
  • the distance measuring device 100 with improved detection accuracy is provided by providing the reflecting surface 140a of the parabolic reflector 140 so as to exclude the apex of the parabola. .
  • the reflection surface 140a is arranged on one side of the parabola axis, but the reflection surface 140c is arranged on both sides except the apex P of the parabola as in the modification shown in FIG. There may be.
  • a specific configuration example corresponding to this modification will be described later.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the structure of the distance measuring device 101 according to the present embodiment as viewed from above.
  • the distance measuring apparatus 101 according to the present embodiment includes a drive mechanism 151 instead of the position adjustment mechanism 150, and includes a plane reflecting mirror 161 instead of the plane reflecting mirror 160.
  • the driving mechanism 151 drives the planar reflecting mirror 161 in parallel with the axial direction of the parabolic reflecting mirror 140 (x-axis direction in FIG. 8).
  • the drive mechanism 151 includes a drive device such as a motor. Further, the drive mechanism 151 includes a device that acquires position information of the planar reflecting mirror 161 such as an encoder. These devices are controlled by the control device 200. Further, the position information of the plane reflecting mirror 161 acquired by the drive mechanism 151 is supplied to the control device 200.
  • the distance measuring apparatus 101 can perform scanning in which the reflected light from the planar reflecting mirror 161 is translated in the x-axis direction.
  • the distance measuring apparatus 101 according to the present embodiment can perform scanning in which the reflected light from the planar reflecting mirror 161 is translated in the y-axis direction.
  • the distance measuring device 101 of the present embodiment combines the two-dimensional scanning in the x-axis direction and the y-axis direction with the distance measurement in the z-axis direction in addition to obtaining the same effect as the first embodiment.
  • it functions as a three-dimensional sensor device capable of acquiring three-dimensional position information.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a structure of the distance measuring device 102 according to the present embodiment as viewed from above.
  • the distance measuring apparatus 102 according to the present embodiment includes a drive mechanism 152 instead of the position adjustment mechanism 150, and includes a plane reflecting mirror 162 instead of the plane reflecting mirror 160.
  • the drive mechanism 152 drives the planar reflecting mirror 162 to rotate about a rotation axis v parallel to the y axis.
  • the position of the rotation axis v may be a position where the direction of the reflected light at the planar reflecting mirror 162 changes according to the rotation, and may be, for example, on a path through which the reflected light of the parabolic reflecting mirror 140 passes.
  • the drive mechanism 152 includes a drive device such as a motor.
  • the driving mechanism 152 includes a device that acquires angle information of the planar reflecting mirror 162 such as an encoder. These devices are controlled by the control device 200. Further, the angle information of the plane reflecting mirror 162 acquired by the driving mechanism 152 is supplied to the control device 200.
  • the distance measuring apparatus 102 can perform scanning by rotating the direction of the reflected light from the planar reflecting mirror 162. Similarly to the first embodiment, the distance measuring apparatus 102 according to the present embodiment can also perform scanning in which the reflected light from the planar reflecting mirror 162 is translated in the y-axis direction.
  • the distance measuring device 102 can obtain the same effect as that of the first embodiment, and can combine the rotational movement on the rotation axis v, the parallel movement in the y-axis direction, and the distance measurement by combining 3 It functions as a three-dimensional sensor device capable of acquiring three-dimensional position information.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view showing the structure of the distance measuring apparatus 300 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the structure of the distance measuring device 300 as viewed from above. The structure of the distance measuring device 300 will be described with reference to these drawings. 10 and 11, elements that are not necessary for the description of the optical path, such as the base 110, the lid 120, and the mounting portion 170, may be omitted.
  • the distance measuring device 300 includes a sensor unit 130, a parabolic reflector 340, a drive mechanism 351, a logarithmic spiral reflector 361, and plane reflectors 362, 363, 364, 365.
  • the parabolic reflector 340 includes reflecting surfaces 340a and 340b.
  • the reflecting surfaces 340a and 340b form a parabola whose focal point is a point on the rotation axis u in a cross section (xy plane in FIG. 10) perpendicular to the rotation axis u.
  • the reflecting surface 340a and the reflecting surface 304b are perpendicular to each other in the xz plane.
  • parabolic reflector 340, the planar reflector 363, the logarithmic spiral reflector 361, and the planar reflector 365 are respectively a first reflector, a second reflector, a third reflector, and a fourth reflector. Sometimes called.
  • the light emitted from the sensor unit 130 in the negative x-axis direction is reflected in the z-axis direction by the reflection surface 340a, and then reflected in the positive x-axis direction by the reflection surface 340b toward the logarithmic spiral reflector 361.
  • the reflected light from the parabolic reflector 340 can be prevented from being obstructed by the sensor unit 130. Further, since the reflected light does not re-enter the sensor unit 130, the detection accuracy can be improved for the same reason as described with reference to FIGS.
  • the logarithmic spiral reflecting mirror 361 has a columnar shape, and has a reflecting surface 361a that forms a logarithmic spiral on its side surface.
  • the light emitted from the sensor unit 130 is reflected by the reflecting surface 361a.
  • the logarithmic spiral reflecting mirror 361 can be rotated by the drive mechanism 351 about the rotation axis w. At this time, the light reflected by the reflecting surface 361a moves in parallel according to the angle of the logarithmic spiral reflecting mirror 361.
  • the rotation axis w may be referred to as a second rotation axis.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the logarithmic spiral reflector 361 according to this embodiment on a plane perpendicular to the rotation axis w.
  • the reflecting surface 361a which is the side surface of the logarithmic spiral reflecting mirror 361, forms a closed curve in which four logarithmic spirals are continuously connected in a cross section perpendicular to the rotation axis w.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the reflection of light on the reflecting surface forming a logarithmic spiral.
  • the logarithmic spiral Sp is a radial radius in polar coordinates
  • r is a declination angle in polar coordinates
  • a is a value of r when the value of ⁇ is zero
  • b it is represented by the following polar equation (2).
  • the angle formed between the incident light I11 and the tangent t1 and the angle formed between the incident light I21 and the tangent t2 are both b due to the nature of the logarithmic spiral Sp. Accordingly, the incident angle ⁇ formed by the incident light I11 and the normal line S1 is the same as the incident angle ⁇ formed by the incident light I21 and the normal line S2. Also, the reflection angle ⁇ formed by the reflected light I12 and the normal line S1 and the reflection angle ⁇ formed by the reflected light I22 and the normal line S2 are the same angle.
  • ⁇ and b are angles expressed by the arc degree method
  • the relationship between ⁇ and b is expressed by the following equation (3).
  • the incident light I11 directed from the outside of the logarithmic spiral Sp toward the origin O is reflected at the same reflection angle ⁇ when reflected at any point of the logarithmic spiral Sp. Therefore, when the logarithmic spiral Sp is rotated around the origin O, the point at which the incident light I11 is reflected on the logarithmic spiral Sp changes, but the direction in which the reflected light I12 is reflected does not change, so the reflected light I12 is parallel. Moving.
  • the logarithmic spiral reflector 361 of the present embodiment has a logarithmic spiral in which at least a part of the reflecting surface is the origin O in the cross section perpendicular to the rotation axis w.
  • the light reflected by the logarithmic spiral reflecting mirror 361 is incident on and reflected by either the planar reflecting mirror 362 or the planar reflecting mirror 364 according to the angle of the logarithmic spiral reflecting mirror 361.
  • the light reflected by the plane reflecting mirror 362 is reflected by the plane reflecting mirror 363 and emitted outside the distance measuring device 300.
  • the injection direction at this time is the positive direction of the z axis.
  • the light reflected by the plane reflecting mirror 364 is reflected by the plane reflecting mirror 365 and emitted outside the distance measuring device 300.
  • the injection direction at this time is the negative direction of the z axis.
  • the distance measuring apparatus 300 can alternately scan different directions of the positive direction and the negative direction of the z-axis.
  • the distance measuring device 300 according to the present embodiment can perform scanning in which the emitted light is translated in the x-axis direction.
  • the distance measuring device 300 according to the present embodiment can also perform scanning in which the emitted light is translated in the y-axis direction. Therefore, the distance measuring device 300 according to the present embodiment combines the two-dimensional scanning in the x-axis direction and the y-axis direction with the distance measurement in the z-axis direction in addition to obtaining the same effect as the first embodiment.
  • it functions as a three-dimensional sensor device capable of acquiring three-dimensional position information.
  • the distance measuring device 300 according to the present embodiment can alternately scan in the positive direction and the negative direction of the z-axis, the distance measuring device 300 performs distance measurement in two different directions. be able to.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing the structure of the distance measuring device 400 according to the fifth embodiment as viewed from the front.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing the structure of the distance measuring device 400 as viewed from above. The structure of the distance measuring device 400 will be described with reference to these drawings.
  • the distance measuring device 400 includes a first optical system 401 and a second optical system 402.
  • the first optical system 401 includes a sensor unit 130, a parabolic reflector 140, and a planar reflector 160. Since the first optical system 401 is the same as the distance measuring apparatus 100 of the first embodiment, description thereof is omitted. Note that the top view of the first optical system 401 is the same as FIG.
  • the second optical system 402 includes a parabolic reflector 440 and a planar reflector 460.
  • the parabolic reflector 440 has a reflecting surface 440a.
  • the reflecting surface 440a forms a parabola whose focal point is a point on the rotation axis u in a cross section (xy plane in FIG. 14) perpendicular to the rotation axis u.
  • the parabolic reflector 440 has a structure symmetrical with the parabolic reflector 140.
  • the plane reflecting mirror 460 has a line symmetric structure with the plane reflecting mirror 160.
  • the parabolic reflector 140 and the parabolic reflector 440 are arranged at positions symmetrical with respect to the parabolic axis.
  • planar reflecting mirror 160 and the planar reflecting mirror 460 are disposed at positions symmetrical with respect to the parabola axis.
  • casing which accommodates each element of the 2nd optical system 402 may be what inverted the housing
  • the light When light is emitted from the sensor unit 130 in the lower left direction in the figure, the light enters the reflecting surface 440a.
  • the light reflected by the reflecting surface 440a is parallel to the parabola axis like the optical paths L9 and L10.
  • the light reflected by the reflecting surface 440a is emitted to the outside of the second optical system 402 as shown in FIG.
  • the reflecting surface 140a of the parabolic reflector 140 and the reflecting surface 440a of the parabolic reflector 440 are both provided so as to exclude the apex of the parabola.
  • This configuration corresponds to the optical path diagram shown in FIG.
  • the reflected light at the apex of the parabola does not re-enter the sensor unit 130, it is possible to suppress a reduction in detection accuracy. Therefore, also in the present embodiment, as in the first embodiment, it is possible to provide the distance measuring device 400 with improved detection accuracy. Furthermore, in this embodiment, the scanning range of the emitted light can be widened by using two optical systems.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing a structure of the distance measuring device 301 according to the sixth embodiment as viewed from the front.
  • FIG. 17 is a schematic diagram showing the structure of the distance measuring device 301 as viewed from above.
  • the distance measuring device 301 of the present embodiment is obtained by replacing the parabolic reflector 340 with the parabolic reflector 140 and the parabolic reflector 440 of the fifth embodiment in the distance measuring device 300 of the fourth embodiment.
  • the same effect as that of the fourth embodiment can be obtained.
  • the structure of a parabolic reflector is simplified compared with the case of 4th Embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view of an article display shelf 500 according to the seventh embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic side view of the article display shelf 500. The structure of the article display shelf 500 will be described with reference to these drawings.
  • the article display shelf 500 is a shelf for displaying the article 540, and may be, for example, a commodity display shelf installed in a commercial facility.
  • the article display shelf 500 includes a shelf 510 and two distance measuring devices 400.
  • the two distance measuring devices 400 are arranged on the side surface of the shelf 510.
  • the shelf 510 includes four display parts 520 divided by a shelf board 530.
  • Articles 540 such as merchandise are displayed on the display unit 520.
  • the display unit 520 has an opening 570 for taking in and out the article 540. Note that the numbers of the distance measuring devices 400 and the display units 520 are not limited to those illustrated, and may be plural or single.
  • the distance measuring device 400 is a device including the first optical system 401 and the second optical system 402 described in the fifth embodiment.
  • the light that passes through the first optical system 401 or the second optical system 402 and is emitted in the positive z-axis direction passes through the front surface of the opening 570 of the display unit 520.
  • a detection region 550 by the distance measuring device 400 is formed in front of the opening 570 of the display unit 520.
  • the distance measuring device 400 detects the insertion and removal of the article 540 by detecting the article 540 passing through the detection area 550 or the hand of the customer 560. In the case where a plurality of articles 540 can be arranged on the display unit 520, the distance measuring device 400 identifies the article 540 that has been put in and out by detecting the position at which it has been put in or out or the shape of the article 540 that has been put in and out. May be.
  • the article display shelf 500 includes the distance measuring device 400, so that it is possible to detect the taking in and out of the displayed article 540.
  • This function can be used, for example, for managing merchandise, preventing theft.
  • the distance measuring device 400 can be installed in a narrow place on the side surface of the article display shelf 500 because the thickness in the light emission direction is small. Thereby, the magnitude
  • the position of the shelf plate 530 in the y-axis direction is between the first optical system 401 and the second optical system 402 as shown in FIG.
  • a space between the first optical system 401 and the second optical system 402 is a dead area.
  • the configuration in which the shelf board 530 is arranged in the insensitive area described above can also be described as follows.
  • the first and third display portions 520 from the top are referred to as first display portions
  • the second and fourth display portions 520 from the top are referred to as second display portions.
  • the opening 570 corresponding to the first display portion is referred to as a first opening
  • the opening 570 corresponding to the second display portion is referred to as a second opening.
  • the light emitted from the first optical system 401 is arranged so as to cross the front surface of the first opening
  • the light emitted from the second optical system 402 is , Arranged to cross the front surface of the second opening.
  • the first display unit and the second display unit are separated from each other by the shelf plate 530
  • the positions of the shelf plate 530 are the positions of the first optical system 401 and the second optical system 402. It corresponds to the insensitive area between.
  • the distance measuring device 400 of 5th Embodiment was mentioned as an example of the distance measuring device installed in the article display shelf 500 of this embodiment, the distance measuring device of other embodiment may be used.
  • FIG. 20 is a schematic front view of an article display shelf 501 according to the eighth embodiment.
  • the article display shelf 501 of this embodiment includes a shelf 511 and four distance measuring devices 400a, 400b, 400c, and 400d arranged around the shelf 511.
  • the arrangement of the distance measuring devices is different from that in the seventh embodiment.
  • the distance measuring device 400 a is disposed on the left side surface of the shelf 511.
  • the distance measuring device 400b is disposed on the right side surface of the shelf 511.
  • the distance measuring device 400 c is disposed on the upper surface of the shelf 511.
  • the distance measuring device 400d is disposed on the lower surface of the shelf 511.
  • the light emitted from each distance measuring device 400 passes through the front surface of the display unit 521.
  • a detection area by the distance measuring device 400 is formed in front of the opening 571 of the display portion 521, and the distance measuring device 400 can detect whether the article 540 is put in and out.
  • the distance measuring device 400a emits light in the negative direction of the z axis
  • the distance measuring device 400b emits light in the positive direction of the z axis. That is, the distance measuring device 400a and the distance measuring device 400b emit light in parallel with each other and in opposite directions.
  • the distance measuring device 400c and the distance measuring device 400d emit light in parallel with each other and in opposite directions.
  • the distance measuring devices 400a and 400b emit light in the z-axis direction
  • the distance measuring devices 400c and 400d emit light in the y-axis direction, so that the light emitting directions are perpendicular to each other. Thereby, it is possible to detect the place where the customer 560 has put in and out the article 540 from two directions, and the detection accuracy is further improved.
  • FIG. 21 is a schematic side view of an article display shelf 502 according to the ninth embodiment.
  • the article display shelf 502 of the present embodiment is different from that of the seventh embodiment in the shape of the shelf 511 and the arrangement of the second optical system 402.
  • the lowest shelf board 531 protrudes to the customer side.
  • the second optical system 402 provided in the lowermost stage is provided to be inclined with respect to the first optical system 401 in the upper stage so as to form an angle ⁇ .
  • the detection region 551 formed by the second optical system 402 provided in the lowermost stage forms an angle ⁇ with respect to the detection region 550 formed by the first optical system 401 in the upper stage.
  • region can be arrange
  • parallel scanning is possible by rotating the second optical system 402 about the rotation axis u of the sensor unit 130 in the first optical system 401.
  • the detection area can be tilted while maintaining the optical arrangement.
  • the range of the angle ⁇ is set, for example, to a range larger than 160 degrees and smaller than 180 degrees. This is because the first optical system 401 and the second optical system 402 are vertically long in the x direction, and members may interfere with each other when the angle ⁇ is 160 degrees or less.
  • FIG. 22 is a schematic perspective view of an article display shelf 503 according to the tenth embodiment.
  • the article display shelf 503 of this embodiment includes shelves 510 and 512 and two distance measuring devices 301.
  • the two distance measuring devices 301 are arranged between the side surface of the shelf 510 and the side surface of the shelf 512. Since the distance measuring device 301 according to the sixth embodiment can emit light in two directions and form a detection area, the distance measuring device 301 detects the insertion / removal of the article 540 with respect to both the left and right shelves 510 and 512. It can be performed. Thereby, for example, compared with the case where the distance measuring device 400 of the fifth embodiment is installed, the number of distance measuring devices can be reduced. Note that the distance measuring device used in the article display shelf 503 of the present embodiment may be the distance measuring device 300 of the fourth embodiment.
  • the apparatus described in the above embodiment can also be configured as in the following eleventh embodiment or twelfth embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic front view of a sensor device 600 according to the eleventh embodiment.
  • the sensor device 600 includes a sensor unit 630, a first reflecting mirror 640, and a second reflecting mirror 660.
  • the sensor unit 630 is a sensor unit that emits light and receives light reflected from an object, and is configured to perform scanning that rotates the direction of the emitted light around the first rotation axis u.
  • the first reflecting mirror 640 at least a part of the reflecting surface 640 a forms a parabola in a cross section perpendicular to the first rotation axis u.
  • the second reflecting mirror 660 at least a part of the reflecting surface 660a is a flat surface. The light emitted from the sensor unit 630 is reflected by the first reflecting mirror 640 and then reflected by the second reflecting mirror 660 and then emitted to the outside.
  • a sensor device with improved flexibility in installation location is provided.
  • FIG. 24 is a functional block diagram of a sensor device 700 according to the twelfth embodiment.
  • the sensor device 700 includes a sensor unit 730 and a first reflecting mirror 740.
  • the sensor unit 730 is a sensor unit that emits light and receives light reflected from an object, and is configured to perform scanning that rotates the direction of the emitted light around a predetermined rotation axis u. ing.
  • the first reflecting mirror 740 has a first reflecting surface 740a that reflects light emitted from the sensor unit 730, and at least a part of the first reflecting surface 740a is a parabola in a cross section perpendicular to the rotation axis u. I am doing.
  • the first reflecting surface 740a is provided at a position excluding the apex of the parabola.
  • a sensor device with improved detection accuracy is provided.
  • a sensor unit that emits light and receives light reflected from an object, and is configured to perform scanning that rotates the direction of the emitted light around the first rotation axis.
  • a first reflecting mirror in which at least a part of the reflecting surface forms a parabola in a cross section perpendicular to the first rotation axis;
  • a second reflecting mirror in which at least a part of the reflecting surface is a plane;
  • Appendix 3 The sensor device according to appendix 1 or 2, wherein the first rotation axis is disposed at a position passing through a focal point of the parabola.
  • Appendix 4 The sensor device according to any one of appendices 1 to 3, further comprising a drive mechanism capable of moving the second reflecting mirror.
  • Appendix 7 A third reflecting mirror disposed in an optical path between the first reflecting mirror and the second reflecting mirror;
  • the third reflecting mirror is rotatable about a second rotation axis, and in a cross section perpendicular to the second rotation axis, at least a part of a reflection surface is centered on the second rotation axis.
  • the sensor device according to any one of appendices 1 to 6, wherein a logarithmic spiral is formed.
  • the reflecting surface of the third reflecting mirror has a closed curve in which a plurality of the logarithmic spirals are continuously connected in a cross section perpendicular to the second rotation axis.
  • Appendix 10 A fourth reflecting mirror in which at least a part of the reflecting surface is a plane; Any one of appendixes 7 to 9, wherein the light incident on the third reflecting mirror is emitted to the outside by being reflected by the second reflecting mirror or the fourth reflecting mirror.
  • Item 1 The sensor device according to item 1.
  • Appendix 11 Appendix 10 characterized in that the light emission direction after being reflected by the second reflecting mirror and the light emission direction after being reflected by the fourth reflecting mirror are different from each other. The sensor device described.
  • Appendix 12 The sensor device according to any one of appendices 7 to 11, wherein the first rotating shaft and the second rotating shaft are substantially parallel to each other.
  • Appendix 13 The sensor device according to any one of appendices 1 to 11, wherein an emission direction of light after being reflected by the second reflecting mirror and a direction of the first rotation axis are substantially parallel to each other. .
  • Appendix 14 The sensor device according to any one of appendices 1 to 13, A display section for displaying goods, Article display shelf comprising.
  • the display unit has an opening for taking in and out the article,

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Abstract

光を射出するとともに、対象物から反射された光を受けるセンサユニットであって、射出される光の方向を第１の回転軸を中心に回転させる走査を行い得るよう構成されている、センサユニットと、前記第１の回転軸に垂直な断面において、反射面の少なくとも一部が放物線をなしている第１の反射鏡と、反射面の少なくとも一部が平面をなしている第２の反射鏡と、を備え、前記センサユニットから射出された光は、前記第１の反射鏡で反射され、その後前記第２の反射鏡で反射されることにより、外部に射出されるセンサ装置が提供される。

Description

センサ装置
　本発明は、センサ装置に関する。
　特許文献１には、回転可能なレーザー送受手段と、放物線形状を有する反射鏡とを備えたＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）装置が開示されている。レーザー送受手段の回転中心は、反射鏡の放物線の焦点に配されている。そのため、レーザー送受手段から射出され、反射鏡で反射された光の経路は放物線の軸に対して平行である。
米国特許出願公開第２０１１／００４０４８２号明細書
　特許文献１に記載されているようなＬｉＤＡＲ装置を用いたセンサ装置は、放物線の軸方向に光を射出する構造を有している。この構造においては、反射鏡とセンサユニットとが光の射出方向に並ぶため、射出方向の厚さが大きくなる。したがって、当該センサ装置は、設置できる場所が限定される場合がある。
　本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、設置場所の自由度が向上されたセンサ装置を提供することを目的とする。
　本発明の一観点によれば、光を射出するとともに、対象物から反射された光を受けるセンサユニットであって、射出される光の方向を第１の回転軸を中心に回転させる走査を行い得るよう構成されている、センサユニットと、前記第１の回転軸に垂直な断面において、反射面の少なくとも一部が放物線をなしている第１の反射鏡と、反射面の少なくとも一部が平面をなしている第２の反射鏡と、を備え、前記センサユニットから射出された光は、前記第１の反射鏡で反射され、その後前記第２の反射鏡で反射されることにより、外部に射出されることを特徴とするセンサ装置が提供される。
　本発明によれば、設置場所の自由度が向上されたセンサ装置を提供することができる。
第１実施形態に係る測距装置を含む物体検出システムの概略構成を示す模式図である。 第１実施形態に係る測距装置の構造を示す斜視模式図である。 第１実施形態に係る測距装置の構造を示す正面模式図である。 第１実施形態に係る測距装置の構造を示す上面模式図である。 放物線の頂点に反射面が設けられている場合の光路図である。 放物線の頂点に反射面が設けられていない場合の光路図である。 放物線の頂点に反射面が設けられていない場合の光路図である。 第２実施形態に係る測距装置の構造を示す上面模式図である。 第３実施形態に係る測距装置の構造を示す上面模式図である。 第４実施形態に係る測距装置の構造を示す斜視模式図である。 第４実施形態に係る測距装置の構造を示す上面模式図である。 第４実施形態に係る測距装置の対数螺旋反射鏡の断面図である。 対数螺旋をなす反射面における光の反射を説明する図である。 第５実施形態に係る測距装置の構造を示す正面模式図である。 第５実施形態に係る測距装置の構造を示す上面模式図である。 第６実施形態に係る測距装置の構造を示す斜視模式図である。 第６実施形態に係る測距装置の構造を示す上面模式図である。 第７実施形態に係る物品陳列棚の構造を示す斜視模式図である。 第７実施形態に係る物品陳列棚の構造を示す側面模式図である。 第８実施形態に係る物品陳列棚の構造を示す正面模式図である。 第９実施形態に係る物品陳列棚の構造を示す側面模式図である。 第１０実施形態に係る物品陳列棚の構造を示す斜視模式図である。 第１１実施形態に係る測距装置の構造を示す正面模式図である。 第１２実施形態に係る測距装置の構造を示す正面模式図である。
　以下、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態を説明する。図面において同様の要素又は対応する要素には同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化することがある。
　［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態に係る測距装置１００を含む物体検出システムの概略構成を示す模式図である。物体検出システムは、測距装置１００及び制御装置２００を含む。
　測距装置１００は、例えばＬｉＤＡＲ装置である。測距装置１００は、所定の範囲に光を射出し、対象物１０からの反射光を検出することにより、測距装置１００からの距離の分布を取得することができる。測距装置１００はより一般的にセンサ装置と呼ばれることもある。図１では１つの測距装置１００が図示されているが、物体検出システムは複数の測距装置１００を備える構成であってもよい。なお、本明細書において、光とは、可視光線に限定されるものではなく、赤外線、紫外線等の肉眼で視認できない光を含むものとする。
　制御装置２００は、例えばコンピュータである。制御装置２００は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）２１０、制御部２２０、信号処理部２３０及び記憶部２４０を備える。インターフェース２１０は、制御装置２００と測距装置１００の間を有線又は無線により通信可能に接続する装置である。これにより、制御装置２００と測距装置１００の間は通信可能に接続される。インターフェース２１０は、例えば、イーサネット（登録商標）等の規格に基づく通信装置であり得る。インターフェース２１０は、スイッチングハブ等の中継装置を含んでもよい。物体検出システムが複数の測距装置１００を備えている場合には、スイッチングハブ等により中継を行うことにより、制御装置２００が複数の測距装置１００を制御することができる。
　制御部２２０は、測距装置１００の動作を制御する。信号処理部２３０は、測距装置１００から取得された信号を処理することにより、検出範囲内の対象物１０の距離情報を取得する。制御部２２０及び信号処理部２３０の機能は、例えば、制御装置２００に設けられたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが記憶装置からプログラムを読み出して実行することにより実現され得る。記憶部２４０は、測距装置１００により取得されたデータ、制御装置２００の動作に用いられるプログラム及びデータ等を記憶する記憶装置である。これにより、制御装置２００は、測距装置１００を制御する機能及び、測距装置１００で取得された信号を解析する機能を有する。
　上述の物体検出システムの構成は一例であり、物体検出システムは、測距装置１００及び制御装置２００を統括的に制御する装置を更に含んでもよい。また、物体検出システムは、測距装置１００内に制御装置２００の機能が組み込まれている一体型の装置であってもよい。
　図２は、第１実施形態に係る測距装置１００の構造を示す斜視模式図である。図３は、測距装置１００を正面から見た構造を示す模式図である。図４は、測距装置１００を上面から見た構造を示す模式図である。これらの図を相互に参照しつつ測距装置１００の構造を説明する。なお、各図に示されているｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、説明の補助のために付されたものであり、測距装置１００の設置方向を限定するものではない。
　図２に示されるように、測距装置１００は、基体１１０、蓋体１２０、センサユニット１３０、放物反射鏡１４０、位置調整機構１５０、平面反射鏡１６０及び取付部１７０を備える。
　基体１１０は、矩形の板状の部材であり、測距装置１００の筐体の一部として機能する。また、基体１１０は、センサユニット１３０、放物反射鏡１４０、平面反射鏡１６０等を所定の位置に固定する機能を有する。
　蓋体１２０は、基体１１０を覆う蓋であり、測距装置１００の筐体の一部として機能する。基体１１０及び蓋体１２０で囲まれた筐体の内部空間には、放物反射鏡１４０、位置調整機構１５０及び平面反射鏡１６０が配される。
　センサユニット１３０は、２次元ＬｉＤＡＲ装置である。センサユニット１３０は、図３に示されるように、回転軸ｕを中心にした回転走査が可能である。回転軸ｕは、第１の回転軸と呼ばれることもある。センサユニット１３０はレーザー光を射出するレーザー装置と、対象物１０で反射された反射光を受けて電気信号に変換する光電変換素子とを備える。センサユニット１３０は、図２に示されるように基体１１０及び蓋体１２０の下方に形成された切り欠きに配置される。センサユニット１３０から射出された光は放物反射鏡１４０の反射面１４０ａに入射される。
　センサユニット１３０による距離検出手法の例としては、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式が用いられ得る。ＴＯＦ方式とは、光を射出してから、反射光を受け取るまでの時間を計測することにより、距離を測定する方法である。
　なお、センサユニット１３０から射出されるレーザー光は、可視光線であってもよいが、赤外線等の不可視光線であってもよい。後述する物品陳列棚の入出品検出用途等においては、利用者に不快感を与えないため、射出光が不可視光線であることが望ましい。当該レーザー光は、例えば、波長９０５ｎｍの赤外線であり得る。
　放物反射鏡１４０は、反射面１４０ａを有する反射鏡である。放物反射鏡１４０は、第１の反射鏡と呼ばれることもある。反射面１４０ａは、回転軸ｕに垂直な断面（図３におけるｘｙ平面）において、回転軸ｕ上の点を焦点とする放物線をなしている。言い換えると、センサユニット１３０は、反射面１４０ａがなす放物線の焦点の近傍に配されており、回転軸ｕは、反射面１４０ａがなす放物線の焦点を通る位置に配されている。回転軸ｕは、図３におけるｚ軸と平行である。当該放物線の方程式は、放物線の頂点の座標をＰ（０，０）、焦点の座標をＦ（ａ，０）としたとき、以下の式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　放物線の数学的性質により、センサユニット１３０から射出された光が反射面１４０ａで反射されると、射出光の角度によらず、反射光の射出方向は放物線の軸と平行になる。すなわち、図３に示されるように、センサユニット１３０からの射出角度が異なる光路Ｌ１と光路Ｌ２において、反射面１４０ａでの反射光は互いに平行となる。このように、反射面１４０ａの焦点にセンサユニット１３０を配置することにより、射出光の回転に応じて光路がｙ軸方向に平行移動する平行走査が可能となる。
　なお、放物反射鏡１４０の材料は、例えばアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金であり得る。この場合、反射面１４０ａは、例えば、アルミニウム合金の表面を鏡面研磨又はメッキ加工により平滑化することにより形成され得る。なお、後述する他の放物反射鏡についても同様の材料及び工法により形成され得る。
　平面反射鏡１６０は、少なくとも一部が平面をなしている反射面１６０ａを有する反射鏡である。平面反射鏡１６０は、第２の反射鏡と呼ばれることもある。反射面１６０ａは、反射面１４０ａにおける反射光の光路上に設けられている。図３及び図４に示されるように、平面反射鏡１６０は、反射面１４０ａで反射された光の向きを、ｘｙ平面内とは異なる向きに変化させる。より具体的には、平面反射鏡１６０での反射光は、略ｚ軸方向、すなわち、回転軸ｕと略平行な方向となる。平面反射鏡１６０での反射光は、測距装置の外部に射出される。これにより、測距装置１００からの射出光の向きは、反射面１４０ａの軸に平行な方向に限定されなくなる。
　なお、平面反射鏡１６０の材料も放物反射鏡１４０と同様に、例えばアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金であり得る。この場合、平面反射鏡１６０の反射面１６０ａは、反射面１４０ａと同様の平滑化により形成されてもよいが、鏡面光沢を有するアルミニウム合金の板を基材に貼り付けることにより形成されてもよい。なお、後述する他の平面反射鏡についても同様の材料及び工法により形成され得る。
　ここで、蓋体１２０は、平面反射鏡１６０での反射光を吸収、反射等しないように構成されている。具体的には、例えば、蓋体１２０のうちの平面反射鏡１６０での反射光が通過する領域が透過性を有する材料で形成され得る。透過性を有する材料の例としてはアクリル樹脂が挙げられる。あるいは、蓋体１２０のうちの平面反射鏡１６０での反射光が通過する領域を空洞とするような窓が設けられていてもよい。
　取付部１７０は、測距装置１００を物品陳列棚等に取り付けて固定する部分である。取付部１７０により固定することにより、測距装置１００は、あらゆる向きに取り付けることができる。位置調整機構１５０は、測距装置１００を物品陳列棚等に取り付ける際に平面反射鏡１６０の位置を微調整するための機構である。なお、位置調整機構１５０に代えて、平面反射鏡１６０を移動させる駆動機構が設けられていてもよい。
　図３及び図４に示されている光路Ｌ１、Ｌ２は、センサユニット１３０から外部に光が射出される場合の光路について示したものである。これに対し、対象物１０で反射され、測距装置１００に入射された光は、光路Ｌ１、Ｌ２と略同一の経路を逆向きに通過して、センサユニット１３０で受け取られる。
　本実施形態の測距装置１００は、放物反射鏡１４０の厚さ、センサユニット１３０の配置位置の制約等に起因して、放物反射鏡１４０の軸方向に厚い構造となる。これに対し、本実施形態の測距装置１００は、放物反射鏡１４０で反射された光を反射させる平面反射鏡１６０を備えている。平面反射鏡１６０は、測距装置１００からの射出光の向きを放物反射鏡がなす放物線の軸の方向と異なる向きに変化させることができる。そのため、本実施形態の測距装置１００は、光の射出方向を放物反射鏡１４０の軸方向と異なる向きにすることができるため、光の射出方向の厚さを小さくすることができる。これにより、本実施形態の測距装置１００は、物品陳列棚の間等の狭い場所への設置が容易となる。したがって、本実施形態によれば、設置場所の自由度が向上された測距装置１００が提供される。
　また、本実施形態の測距装置１００において、放物反射鏡１４０の反射面１４０ａは放物線の頂点を除くように設けられている。この構成の理由について、図５乃至図７を参照して説明する。
　図５は、放物線の頂点Ｐに反射面１４０ｂが設けられている場合における光路図である。説明の簡略化のため、センサユニット１３０は、反射面１４０ｂの焦点Ｆに配置された点光源として簡略に表示されている。焦点Ｆから射出された光が放物線の軸と平行でない場合（頂点Ｐに向かう向きではない場合）には、反射光は焦点Ｆを通過しない。しかしながら、焦点Ｆから射出された光が放物線の軸と平行（頂点Ｐに向かう向き）であり、頂点Ｐで反射された場合には、反射光は焦点Ｆを通過する。したがって、センサユニット１３０から射出された光が、センサユニット１３０に再入射する。この場合には、対象物１０からの反射光とは異なる反射光をセンサユニット１３０が受け取ることにより測定された信号に対してノイズが生じることがある。このように、放物線の頂点Ｐに反射面１４０ｂが設けられている場合には、検出精度が低下し、十分な検出精度が確保できない場合がある。
　これに対し、本実施形態の測距装置１００においては、図６に示されているように、放物線の頂点Ｐを除くように反射面１４０ａが設けられている。したがって、焦点Ｆから射出された光が放物線の軸と平行であった場合であっても反射されることはない。したがって、センサユニット１３０への反射光の再入射は生じないため、検出精度の低減を抑制することができる。以上のように、本実施形態によれば、放物反射鏡１４０の反射面１４０ａが放物線の頂点を除くように設けられていることにより、検出精度が向上された測距装置１００が提供される。
　なお、図６においては、反射面１４０ａが放物線の軸の片側に配置されているが、図７に示す変形例のように、反射面１４０ｃが放物線の頂点Ｐを除く両側に配置される構成であってもよい。この変形例に相当する具体的な構成例については後述する。
　［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態として、平面反射鏡を平行移動させることが可能な測距装置の構成例を説明する。上述の実施形態と共通する要素についての説明は省略又は簡略化する。
　図８は、本実施形態の測距装置１０１を上面から見た構造を示す模式図である。本実施形態の測距装置１０１は、位置調整機構１５０に代えて駆動機構１５１を備えており、平面反射鏡１６０に代えて平面反射鏡１６１を備えている。駆動機構１５１は、平面反射鏡１６１を放物反射鏡１４０の軸方向（図８中のｘ軸方向）に平行に駆動させる。駆動機構１５１は、モータ等の駆動装置を含む。また、駆動機構１５１は、エンコーダ等の平面反射鏡１６１の位置情報を取得する装置を含む。これらの装置は制御装置２００により制御される。また、駆動機構１５１により取得された平面反射鏡１６１の位置情報は、制御装置２００に供給される。
　駆動機構１５１により平面反射鏡１６１が駆動され、ｘ軸方向に平行移動すると、平面反射鏡１６１での反射光も同様にｘ軸方向に平行移動する。これにより、本実施形態の測距装置１０１は、平面反射鏡１６１での反射光をｘ軸方向に平行移動させる走査が可能となる。また、第１実施形態と同様に、本実施形態の測距装置１０１は、平面反射鏡１６１での反射光をｙ軸方向に平行移動させる走査も可能である。したがって、本実施形態の測距装置１０１は、第１実施形態と同様の効果が得られることに加え、ｘ軸方向、ｙ軸方向の２次元の走査とｚ軸方向の距離測定とを組み合わせることにより、３次元の位置情報の取得が可能な３次元センサ装置として機能する。
　［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態として、平面反射鏡を回転移動させることが可能な測距装置の構成例を説明する。第１実施形態と共通する要素についての説明は省略又は簡略化する。
　図９は、本実施形態の測距装置１０２を上面から見た構造を示す模式図である。本実施形態の測距装置１０２は、位置調整機構１５０に代えて駆動機構１５２を備えており、平面反射鏡１６０に代えて平面反射鏡１６２を備えている。駆動機構１５２は、平面反射鏡１６２をｙ軸に平行な回転軸ｖを中心として回転させるように駆動させる。回転軸ｖの位置は、回転に応じて平面反射鏡１６２での反射光の向きが変わるような位置であればよく、例えば、放物反射鏡１４０の反射光が通過する経路上であり得る。駆動機構１５２は、モータ等の駆動装置を含む。また、駆動機構１５２は、エンコーダ等の平面反射鏡１６２の角度情報を取得する装置を含む。これらの装置は制御装置２００により制御される。また、駆動機構１５２により取得された平面反射鏡１６２の角度情報は、制御装置２００に供給される。
　駆動機構１５２により平面反射鏡１６２が駆動され、平面反射鏡１６２が回転移動すると、平面反射鏡１６２での反射光の向きも回転する。これにより、本実施形態の測距装置１０２は、平面反射鏡１６２での反射光の向きを回転移動させる走査が可能となる。また、第１実施形態と同様に、本実施形態の測距装置１０２は、平面反射鏡１６２での反射光をｙ軸方向に平行移動させる走査も可能である。したがって、本実施形態の測距装置１０２は、第１実施形態と同様の効果が得られることに加え、回転軸ｖでの回転移動、ｙ軸方向の平行移動及び距離測定を組み合わせることにより、３次元の位置情報の取得が可能な３次元センサ装置として機能する。
　［第４実施形態］
　次に、本発明の第４実施形態として、対数螺旋反射鏡を更に備えた測距装置の構成例を説明する。上述の実施形態と共通する要素についての説明は省略又は簡略化する。
　図１０は、第４実施形態に係る測距装置３００の構造を示す斜視模式図である。図１１は、測距装置３００を上面から見た構造を示す模式図である。これらの図を相互に参照しつつ測距装置３００の構造を説明する。なお、図１０及び図１１において、基体１１０、蓋体１２０、取付部１７０等の光路の説明に必要のない要素については図示を省略していることがある。
　測距装置３００は、センサユニット１３０、放物反射鏡３４０、駆動機構３５１、対数螺旋反射鏡３６１及び平面反射鏡３６２、３６３、３６４、３６５を備える。放物反射鏡３４０は、反射面３４０ａ、３４０ｂを有する。反射面３４０ａ、３４０ｂは、回転軸ｕに垂直な断面（図１０におけるｘｙ平面）において、回転軸ｕ上の点を焦点とする放物線をなしている。反射面３４０ａと反射面３０４ｂは、図１１に示されているようにｘｚ平面において、互いに垂直な位置関係になっている。なお、放物反射鏡３４０、平面反射鏡３６３、対数螺旋反射鏡３６１及び平面反射鏡３６５は、それぞれ、第１の反射鏡、第２の反射鏡、第３の反射鏡及び第４の反射鏡と呼ばれることもある。
　センサユニット１３０からｘ軸の負方向に射出された光は、反射面３４０ａにおいてｚ軸方向に反射され、その後、反射面３４０ｂにおいて、対数螺旋反射鏡３６１に向かってｘ軸の正方向に反射される。反射面３４０ａ、３４０ｂで２回反射をさせて光路をｚ方向にシフトさせることにより、放物反射鏡３４０での反射光がセンサユニット１３０により阻害されないようにすることができる。また、反射光がセンサユニット１３０に再入射しないため、図５乃至図７を参照して述べた説明と同様の理由により、検出精度を向上させることができる。
　対数螺旋反射鏡３６１は、柱状の形状をなしており、その側面に対数螺旋をなす反射面３６１ａを有する。センサユニット１３０から射出された光は、反射面３６１ａにより反射される。対数螺旋反射鏡３６１は、回転軸ｗを中心として駆動機構３５１により回転可能である。このとき、対数螺旋反射鏡３６１の角度に応じて、反射面３６１ａで反射される光は平行移動する。なお、回転軸ｗは第２の回転軸と呼ばれることもある。
　図１２及び図１３を参照して対数螺旋反射鏡３６１の構造をより詳細に説明する。図１２は、本実施形態に係る対数螺旋反射鏡３６１の、回転軸ｗに垂直な面における断面図である。対数螺旋反射鏡３６１の側面である反射面３６１ａは、回転軸ｗに垂直な断面において、４個の対数螺旋が連続的に連結された閉曲線をなしている。このように対数螺旋が連続的に連結された閉曲線とすることにより、センサユニット１３０から射出される光が入射し得る反射面３６１ａのすべてが、回転軸ｗに対して垂直な断面において対数螺旋をなす構成が実現される。これにより、光が対数螺旋反射鏡３６１のどの面に入射された場合であっても反射光を走査に活用することができる。なお、対数螺旋は、等角螺旋又はベルヌーイの螺旋と呼ばれることもある。
　図１３は、対数螺旋をなす反射面における光の反射を説明する図である。対数螺旋Ｓｐは、極座標における動径をｒ、極座標における偏角をθ、θの値がゼロのときのｒの値をａ、対数螺旋の中心を通る直線と対数螺旋の接線とのなす角度をｂとしたとき、以下の式（２）の極方程式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、対数螺旋Ｓｐの外側から式（２）の極方程式の原点Ｏに向かう入射光Ｉ１１、Ｉ２１と、その反射光Ｉ１２、Ｉ２２との関係について考える。入射光Ｉ１１、Ｉ２１が対数螺旋Ｓｐで反射する点における接線をｔ１、ｔ２とし、その法線をＳ１、Ｓ２とする。入射光Ｉ１１は、対数螺旋Ｓｐの動径ｒ１の点において反射し、入射光Ｉ２１は、対数螺旋Ｓｐの動径ｒ２の点において反射するものとする（ただし、ｒ１≠ｒ２）。このとき、対数螺旋Ｓｐの性質により、入射光Ｉ１１と接線ｔ１とのなす角度及び入射光Ｉ２１と接線ｔ２とのなす角度はいずれもｂとなる。したがって、入射光Ｉ１１と法線Ｓ１のなす入射角φと、入射光Ｉ２１と法線Ｓ２のなす入射角φは同一の角度となる。また、反射光Ｉ１２と法線Ｓ１のなす反射角φと、反射光Ｉ２２と法線Ｓ２のなす反射角φも同一の角度となる。φ及びｂが弧度法で表現された角度である場合、φとｂの関係は、以下の式（３）のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　以上のことから、対数螺旋Ｓｐの外側から原点Ｏに向かう入射光Ｉ１１は、対数螺旋Ｓｐのどの点で反射した場合においても同じ反射角φで反射することがわかる。そのため、原点Ｏを中心として対数螺旋Ｓｐを回転させた場合、対数螺旋Ｓｐへの入射光Ｉ１１が反射する点は変化するが、反射光Ｉ１２が反射する方向は変化しないため、反射光Ｉ１２は平行移動する。
　本実施形態の対数螺旋反射鏡３６１は、この性質を利用するため、回転軸ｗに垂直な断面において、反射面の少なくとも一部を、回転軸ｗが原点Ｏとなる対数螺旋としている。これにより、対数螺旋反射鏡３６１を回転軸ｗで回転させることにより、反射面３６１ａで反射される光が平行移動するような走査が可能となる。
　再び図１１に戻り、対数螺旋反射鏡３６１での反射光による平行走査について説明する。対数螺旋反射鏡３６１で反射された光は、対数螺旋反射鏡３６１の角度に応じて、平面反射鏡３６２又は平面反射鏡３６４のいずれかに入射し反射される。平面反射鏡３６２で反射された光は、平面反射鏡３６３で反射され、測距装置３００の外部に射出される。このときの射出方向は、ｚ軸の正方向である。平面反射鏡３６４で反射された光は、平面反射鏡３６５で反射され、測距装置３００の外部に射出される。このときの射出方向は、ｚ軸の負方向である。
　対数螺旋反射鏡３６１が図１１に示されているように時計回りに回転すると、測距装置３００から射出される光は、光路Ｌ５から光路Ｌ６に向かって平行移動する。射出光が光路Ｌ６である状態で更に対数螺旋反射鏡３６１が回転すると、射出光は光路Ｌ６から光路Ｌ７に不連続に変化する。その後、射出光は光路Ｌ７から光路Ｌ８に向かって平行移動し、光路Ｌ８から光路Ｌ５に不連続に変化する。このように、本実施形態の測距装置３００は、ｚ軸の正方向と負方向の異なる向きを交互に走査することができる。
　これにより、本実施形態の測距装置３００は、射出光をｘ軸方向に平行移動させる走査が可能である。また、第１実施形態と同様に、本実施形態の測距装置３００は、射出光をｙ軸方向に平行移動させる走査も可能である。したがって、本実施形態の測距装置３００は、第１実施形態と同様の効果が得られることに加え、ｘ軸方向、ｙ軸方向の２次元の走査とｚ軸方向の距離測定とを組み合わせることにより、３次元の位置情報の取得が可能な３次元センサ装置として機能する。更に、本実施形態の測距装置３００は、ｚ軸の正方向の走査と負方向とを交互に走査することができるため、１台の測距装置３００で互いに異なる２方向の測距を行うことができる。
　［第５実施形態］
　次に、本発明の第５実施形態として、２つの光学系を備えた測距装置の構成例を説明する。上述の実施形態と共通する要素についての説明は省略又は簡略化する。
　図１４は、第５実施形態に係る測距装置４００を正面から見た構造を示す模式図である。図１５は、測距装置４００を上面から見た構造を示す模式図である。これらの図を相互に参照しつつ測距装置４００の構造を説明する。
　測距装置４００は、第１の光学系４０１と、第２の光学系４０２とを備える。第１の光学系４０１は、センサユニット１３０、放物反射鏡１４０及び平面反射鏡１６０を備える。第１の光学系４０１は、第１実施形態の測距装置１００と同一のものであるため、説明を省略する。なお、第１の光学系４０１の上面図は、図４と同様である。
　第２の光学系４０２は、放物反射鏡４４０及び平面反射鏡４６０を備える。放物反射鏡４４０は、反射面４４０ａを有している。反射面４４０ａは、回転軸ｕに垂直な断面（図１４におけるｘｙ平面）において、回転軸ｕ上の点を焦点とする放物線をなしている。放物反射鏡４４０は、放物反射鏡１４０と線対称な構造を有している。また、平面反射鏡４６０は、平面反射鏡１６０と線対称な構造を有している。放物反射鏡１４０と放物反射鏡４４０は、放物線の軸に対して対称な位置に配置される。また、平面反射鏡１６０と平面反射鏡４６０は、放物線の軸に対して対称な位置に配置される。なお、第２の光学系４０２の各要素を格納する筐体の構造は、例えば、第１実施形態の図２で示した筐体をｙ方向に反転させたものであり得る。
　センサユニット１３０から図中の左下方向に光が射出された場合には、反射面４４０ａに入射される。反射面４４０ａで反射された光は、光路Ｌ９、Ｌ１０のように放物線の軸と平行になる。反射面４４０ａで反射された光は、図１５に示されるように、第２の光学系４０２の外部に射出される。
　ここで、放物反射鏡１４０の反射面１４０ａ及び放物反射鏡４４０の反射面４４０ａはいずれも放物線の頂点を除くように設けられている。この構成は図７に示されている光路図に相当する。これにより、図５乃至図７の説明で述べたように、放物線の頂点での反射光がセンサユニット１３０に再入射されないため、検出精度の低減を抑制することができる。したがって、本実施形態においても第１実施形態と同様に、検出精度が向上された測距装置４００を提供することができる。更に、本実施形態では、２つの光学系を用いることにより、射出光の走査範囲を広くすることができる。
　［第６実施形態］
　次に、本発明の第６実施形態として、対数螺旋反射鏡及び２つの放物反射鏡を備えた測距装置の構成例を説明する。上述の実施形態と共通する要素についての説明は省略又は簡略化する。
　図１６は、第６実施形態に係る測距装置３０１を正面から見た構造を示す模式図である。図１７は、測距装置３０１を上面から見た構造を示す模式図である。本実施形態の測距装置３０１は、第４実施形態における測距装置３００において、放物反射鏡３４０を第５実施形態の放物反射鏡１４０及び放物反射鏡４４０に置き換えたものである。本実施形態においても第４実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、第４実施形態の場合と比べ、放物反射鏡の構造が簡略化される。
　［第７実施形態］
　次に、本発明の第７実施形態として、第５実施形態の測距装置４００を備えた物品陳列棚の構成例を説明する。上述の実施形態と共通する要素についての説明は省略又は簡略化する。
　図１８は、第７実施形態に係る物品陳列棚５００の斜視模式図である。図１９は、物品陳列棚５００の側面模式図である。これらの図を相互に参照しつつ物品陳列棚５００の構造を説明する。
　物品陳列棚５００は、物品５４０を陳列するための棚であり、例えば、商業施設に設置される商品陳列棚であり得る。物品陳列棚５００は、棚５１０と、２つの測距装置４００とを備える。２つの測距装置４００は、棚５１０の側面に配置されている。棚５１０は、棚板５３０で区分された４つの陳列部５２０を備える。陳列部５２０には商品等の物品５４０が陳列される。また、陳列部５２０は、物品５４０の出し入れを行うための開口部５７０を有する。なお、測距装置４００及び陳列部５２０の個数は図示されたものに限定されるものではなく、複数であっても単数であってもよい。
　測距装置４００は、第５実施形態で述べた第１の光学系４０１と、第２の光学系４０２とを備えた装置である。第１の光学系４０１又は第２の光学系４０２を通過してｚ軸の正方向に射出される光は、陳列部５２０の開口部５７０の前面を横切るように通過する。これにより、陳列部５２０の開口部５７０の前面には測距装置４００による検出領域５５０が形成される。顧客５６０が陳列部５２０から物品５４０を取り出した場合、あるいは、取り出した物品５４０を陳列部５２０に戻した場合には、物品５４０及び顧客５６０の手が検出領域５５０を通過する。測距装置４００は、検出領域５５０を通過する物品５４０又は顧客５６０の手を検出することにより物品５４０の出し入れの検出を行う。陳列部５２０に複数の物品５４０が配置され得る場合には、測距装置４００は、出し入れを行った位置又は出し入れを行った物品５４０の形状を検出することにより、出し入れを行った物品５４０を特定してもよい。
　本実施形態の物品陳列棚５００は、測距装置４００を備えることにより、陳列されている物品５４０の出し入れの検出を行うことができる。この機能は、例えば、商品の管理、盗難の防止等に用いられ得る。また、上述のように測距装置４００は、光の射出方向の厚さが小さいため、物品陳列棚５００の側面の狭い場所に設置することが可能である。これにより、物品陳列棚５００全体の大きさを低減することができる。
　必須ではないが、図１８に示されているように棚板５３０のｙ軸方向の位置は、第１の光学系４０１と、第２の光学系４０２の間とすることが望ましい。第５実施形態の測距装置４００は、第１の光学系４０１と、第２の光学系４０２の間が不感領域となるが、この不感領域に棚板５３０を配置することにより、不感領域を実質的に少なくすることができる。
　上述の不感領域に棚板５３０を配置する構成は、言い換えると以下のように説明することもできる。図１８において、上から１段目と３段目の陳列部５２０を第１の陳列部と呼び、上から２段目と４段目の陳列部５２０を第２の陳列部と呼ぶ。また、第１の陳列部に対応する開口部５７０を第１の開口部と呼び、第２の陳列部に対応する開口部５７０を第２の開口部と呼ぶ。このとき、図１８に示されるように、第１の光学系４０１から射出される光は、第１の開口部の前面を横切るように配置され、第２の光学系４０２から射出される光は、第２の開口部の前面を横切るように配置される。この場合において、第１の陳列部と第２の陳列部とは、互いに、棚板５３０で区分されており、棚板５３０の位置が第１の光学系４０１と、第２の光学系４０２の間の不感領域に対応している。
　なお、本実施形態の物品陳列棚５００に設置される測距装置の一例として第５実施形態の測距装置４００を挙げたが他の実施形態の測距装置を用いてもよい。
　［第８実施形態］
　次に、本発明の第８実施形態として、第７実施形態に対して測距装置の配置を変更した物品陳列棚の構成例を説明する。上述の実施形態と共通する要素についての説明は省略又は簡略化する。
　図２０は、第８実施形態に係る物品陳列棚５０１の正面模式図である。本実施形態の物品陳列棚５０１は、棚５１１と、棚５１１の周囲に配置された４つの測距装置４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄとを備える。本実施形態の物品陳列棚５０１においては、測距装置の配置が第７実施形態におけるものと異なる。測距装置４００ａは棚５１１の左側面に配置されている。測距装置４００ｂは棚５１１の右側面に配置されている。測距装置４００ｃは棚５１１の上面に配置されている。測距装置４００ｄは棚５１１の下面に配置されている。各測距装置４００から射出される光は、陳列部５２１の前面を横切るように通過する。これにより、陳列部５２１の開口部５７１の前面には測距装置４００による検出領域が形成され、測距装置４００は、物品５４０の出し入れの検出を行うことができる。
　本実施形態において、測距装置４００ａはｚ軸の負方向に光を射出し、測距装置４００ｂはｚ軸の正方向に光を射出する。すなわち、測距装置４００ａと測距装置４００ｂは互いに平行で、かつ逆の向きの光を射出する。同様に、測距装置４００ｃと測距装置４００ｄも互いに平行で、かつ逆の向きの光を射出する。これにより、複数の顧客５６０が同時に物品５４０の出し入れを行うような場面であっても、物品５４０等により光が遮られにくくなり、検出精度が向上する。
　また、測距装置４００ａ、４００ｂは、ｚ軸方向に光を射出し、測距装置４００ｃ、４００ｄはｙ軸方向に光を射出するので、これらは光の射出方向が互いに垂直である。これにより、２方向から顧客５６０が物品５４０の出し入れを行った場所を検出することができ、更に検出精度が向上する。
　［第９実施形態］
　次に、本発明の第９実施形態として、第７実施形態に対して測距装置の配置を変更した物品陳列棚の構成例を説明する。上述の実施形態と共通する要素についての説明は省略又は簡略化する。
　図２１は、第９実施形態に係る物品陳列棚５０２の側面模式図である。本実施形態の物品陳列棚５０２は、棚５１１の形状と、第２の光学系４０２の配置が第７実施形態におけるものと異なる。本実施形態の棚５１１は、最下段の棚板５３１が顧客側に突出している。これに対応させるため、最下段に設けられた第２の光学系４０２は、その上段の第１の光学系４０１に対して、角度θをなすように傾けて設けられている。これにより、最下段に設けられた第２の光学系４０２により形成される検出領域５５１は、その上段の第１の光学系４０１により形成される検出領域５５０に対して角度θをなしている。これにより、段ごとに棚板の幅が異なる棚に対しても適切な位置に検出領域を配置させることができる。第２の光学系４０２を傾けて配置する際には、第１の光学系４０１内のセンサユニット１３０の回転軸ｕを中心に第２の光学系４０２を回転させることにより、平行走査が可能な光学配置を維持したまま検出領域を傾けることができる。
　なお、角度θの範囲は、例えば、１６０度より大きく１８０度より小さい範囲に設定される。第１の光学系４０１と第２の光学系４０２はｘ方向に縦長な形状であるため、角度θが１６０度以下になると部材同士が干渉する場合があるためである。
　［第１０実施形態］
　次に、本発明の第１０実施形態として、第６実施形態の測距装置３０１を備えた物品陳列棚の構成例を説明する。上述の実施形態と共通する要素についての説明は省略又は簡略化する。
　図２２は、第１０実施形態に係る物品陳列棚５０３の斜視模式図である。本実施形態の物品陳列棚５０３は、棚５１０、５１２と、２つの測距装置３０１とを備える。２つの測距装置３０１は、棚５１０の側面と棚５１２の側面との間に配置されている。第６実施形態の測距装置３０１は２方向に光を射出し、検出領域を形成することができるため、測距装置３０１は左右の棚５１０、５１２の両方に対して物品５４０の出し入れの検出を行うことができる。これにより、例えば、第５実施形態の測距装置４００を設置した場合と比べ、測距装置の設置個数を削減することができる。なお、本実施形態の物品陳列棚５０３に用いる測距装置は、第４実施形態の測距装置３００であってもよい。
　上述の実施形態において説明した装置は以下の第１１実施形態又は第１２実施形態のようにも構成することができる。
　［第１１実施形態］
　図２３は、第１１実施形態に係るセンサ装置６００の正面模式図である。センサ装置６００は、センサユニット６３０と、第１の反射鏡６４０と、第２の反射鏡６６０とを備える。センサユニット６３０は、光を射出するとともに、対象物から反射された光を受けるセンサユニットであって、射出される光の方向を第１の回転軸ｕを中心に回転させる走査を行い得るよう構成されている。第１の反射鏡６４０は、第１の回転軸ｕに垂直な断面において、反射面６４０ａの少なくとも一部が放物線をなしている。第２の反射鏡６６０は、反射面６６０ａの少なくとも一部が平面をなしている。センサユニット６３０から射出された光は、第１の反射鏡６４０で反射され、その後第２の反射鏡６６０で反射されることにより、外部に射出される。
　本実施形態によれば、設置場所の自由度が向上されたセンサ装置が提供される。
　［第１２実施形態］
　図２４は、第１２実施形態に係るセンサ装置７００の機能ブロック図である。センサ装置７００は、センサユニット７３０と、第１の反射鏡７４０とを備える。センサユニット７３０は、光を射出するとともに、対象物から反射された光を受けるセンサユニットであって、射出される光の方向を所定の回転軸ｕを中心に回転させる走査を行い得るよう構成されている。第１の反射鏡７４０は、センサユニット７３０から射出された光を反射する第１の反射面７４０ａを有し、回転軸ｕに垂直な断面において、第１の反射面７４０ａの少なくとも一部が放物線をなしている。第１の反射面７４０ａは、放物線の頂点を除く位置に設けられている。
　本実施形態によれば、検出精度が向上されたセンサ装置が提供される。
　［変形実施形態］
　なお、上述の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を、他の実施形態に追加した実施形態、あるいは他の実施形態の一部の構成と置換した実施形態も本発明を適用し得る実施形態であると理解されるべきである。
　上述の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　（付記１）
　光を射出するとともに、対象物から反射された光を受けるセンサユニットであって、射出される光の方向を第１の回転軸を中心に回転させる走査を行い得るよう構成されている、センサユニットと、
　前記第１の回転軸に垂直な断面において、反射面の少なくとも一部が放物線をなしている第１の反射鏡と、
　反射面の少なくとも一部が平面をなしている第２の反射鏡と、
　を備え、
　前記センサユニットから射出された光は、前記第１の反射鏡で反射され、その後前記第２の反射鏡で反射されることにより、外部に射出される
　ことを特徴とするセンサ装置。
　（付記２）
　前記センサユニットは、前記放物線の焦点の近傍に配される
　ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
　（付記３）
　前記第１の回転軸は、前記放物線の焦点を通る位置に配される
　ことを特徴とする付記１又は２に記載のセンサ装置。
　（付記４）
　前記第２の反射鏡を移動させることが可能な駆動機構を更に備える
　ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
　（付記５）
　前記駆動機構は、前記第２の反射鏡を平行移動させることが可能である
　ことを特徴とする付記４に記載のセンサ装置。
　（付記６）
　前記駆動機構は、前記第２の反射鏡を回転移動させることが可能である
　ことを特徴とする付記４に記載のセンサ装置。
　（付記７）
　前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡との間の光路に配された第３の反射鏡を更に備え、
　前記第３の反射鏡は、第２の回転軸を中心に回転可能であり、前記第２の回転軸に対して垂直な断面において、反射面の少なくとも一部が前記第２の回転軸を中心とする対数螺旋をなしている
　ことを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載のセンサ装置。
　（付記８）
　前記第１の反射鏡で反射された光が入射し得る前記第３の反射鏡の反射面のすべてが、前記第２の回転軸に対して垂直な断面において前記対数螺旋をなしている
　ことを特徴とする付記７に記載のセンサ装置。
　（付記９）
　前記第３の反射鏡の反射面は、前記第２の回転軸に対して垂直な断面において、複数の前記対数螺旋が連続的に連結された閉曲線をなしている
　ことを特徴とする付記７又は８に記載のセンサ装置。
　（付記１０）
　反射面の少なくとも一部が平面をなしている第４の反射鏡を更に備え、
　前記第３の反射鏡に入射された光は、前記第２の反射鏡又は前記第４の反射鏡で反射されることにより、外部に射出される
　ことを特徴とする付記７乃至９のいずれか１項に記載のセンサ装置。
　（付記１１）
　前記第２の反射鏡で反射された後の光の射出方向と、前記第４の反射鏡で反射された後の光の射出方向とは、互いに異なる向きである
　ことを特徴とする付記１０に記載のセンサ装置。
　（付記１２）
　前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とは略平行である
　ことを特徴とする付記７乃至１１のいずれか１項に記載のセンサ装置。
　（付記１３）
　前記第２の反射鏡で反射された後の光の射出方向と前記第１の回転軸の向きとは略平行である
　ことを特徴とする付記１乃至１１のいずれか１項に記載のセンサ装置。
　（付記１４）
　付記１乃至１３のいずれか１項に記載のセンサ装置と、
　物品を陳列する陳列部と、
　を備える物品陳列棚。
　（付記１５）
　前記陳列部は、前記物品の出し入れを行うための開口部を有し、
　前記センサ装置は、前記センサ装置から射出される光が、前記開口部の前面を横切るように配置される
　ことを特徴とする付記１４に記載の物品陳列棚。
　この出願は、２０１８年２月５日に出願された日本出願特願２０１８－０１７７９２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１００　　　　　　　測距装置
１３０　　　　　　　センサユニット
１４０　　　　　　　放物反射鏡
１６０　　　　　　　平面反射鏡

Claims (15)

  1. 　光を射出するとともに、対象物から反射された光を受けるセンサユニットであって、射出される光の方向を第１の回転軸を中心に回転させる走査を行い得るよう構成されている、センサユニットと、
    　前記第１の回転軸に垂直な断面において、反射面の少なくとも一部が放物線をなしている第１の反射鏡と、
    　反射面の少なくとも一部が平面をなしている第２の反射鏡と、
    　を備え、
    　前記センサユニットから射出された光は、前記第１の反射鏡で反射され、その後前記第２の反射鏡で反射されることにより、外部に射出される
    　ことを特徴とするセンサ装置。
  2. 　前記センサユニットは、前記放物線の焦点の近傍に配される
    　ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
  3. 　前記第１の回転軸は、前記放物線の焦点を通る位置に配される
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ装置。
  4. 　前記第２の反射鏡を移動させることが可能な駆動機構を更に備える
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  5. 　前記駆動機構は、前記第２の反射鏡を平行移動させることが可能である
    　ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。
  6. 　前記駆動機構は、前記第２の反射鏡を回転移動させることが可能である
    　ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。
  7. 　前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡との間の光路に配された第３の反射鏡を更に備え、
    　前記第３の反射鏡は、第２の回転軸を中心に回転可能であり、前記第２の回転軸に対して垂直な断面において、反射面の少なくとも一部が前記第２の回転軸を中心とする対数螺旋をなしている
    　ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  8. 　前記第１の反射鏡で反射された光が入射し得る前記第３の反射鏡の反射面のすべてが、前記第２の回転軸に対して垂直な断面において前記対数螺旋をなしている
    　ことを特徴とする請求項７に記載のセンサ装置。
  9. 　前記第３の反射鏡の反射面は、前記第２の回転軸に対して垂直な断面において、複数の前記対数螺旋が連続的に連結された閉曲線をなしている
    　ことを特徴とする請求項７又は８に記載のセンサ装置。
  10. 　反射面の少なくとも一部が平面をなしている第４の反射鏡を更に備え、
    　前記第３の反射鏡に入射された光は、前記第２の反射鏡又は前記第４の反射鏡で反射されることにより、外部に射出される
    　ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  11. 　前記第２の反射鏡で反射された後の光の射出方向と、前記第４の反射鏡で反射された後の光の射出方向とは、互いに異なる向きである
    　ことを特徴とする請求項１０に記載のセンサ装置。
  12. 　前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とは略平行である
    　ことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  13. 　前記第２の反射鏡で反射された後の光の射出方向と前記第１の回転軸の向きとは略平行である
    　ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  14. 　請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のセンサ装置と、
    　物品を陳列する陳列部と、
    　を備える物品陳列棚。
  15. 　前記陳列部は、前記物品の出し入れを行うための開口部を有し、
    　前記センサ装置は、前記センサ装置から射出される光が、前記開口部の前面を横切るように配置される
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の物品陳列棚。
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