(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータ駆動の走行ローラ（３）、装置筺体、集塵コンテナ、及び装置カバー（６）を備えた自立走行可能な床用集塵装置（１）であって、前記床用集塵装置（１）が障害物検出ユニットを有し、前記障害物検出ユニットが光源（１０、１０’）と、反射光用の受光レンズ（１２）状の光学素子及び光検出素子（１１）を有する受光ユニット（Ｅ）とを有する三角計測システム（Ｔ）である床用集塵装置において、
光ビームが、前記受光ユニット（Ｅ）内で前記受光レンズ（１２）によって集光（コリメート）された後に、障害物（１３、１３’）までの実際の距離の大きさに応じて、前記光検出素子（１１）上に入射する光ビームの変位が大きくなるように制御され、
前記入射する光ビームの変位の制御は、前記受光レンズ（１２）に対し光ビームの光路方向の後段側に配置された補正レンズ（１４）を介して達成され、前記補正レンズ（１４）は凸の入射面と凸の出射面を有する両凸レンズであり、かつ、
前記受光レンズ（１２）は凸の入射面と平坦な出射面を有する片凸レンズであることを特徴とする、床用集塵装置。
【請求項２】
前記受光レンズ（１２）と前記補正レンズ（１４）に付加して、少なくとも１つの他のレンズが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の床用集塵装置。
【請求項３】
前記他のレンズが、前記受光レンズ（１２）の構成において、反射光を集光又はコリメートする集光レンズとして形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の床用集塵装置。
【請求項４】
前記三角計測システム（Ｔ）が垂直回転軸（ｚ）の周りに回転可能に設けられていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の床用集塵装置。
【請求項５】
前記三角計測システム（Ｔ）が、該三角計測システム（Ｔ）の固定された前記装置筐体に対して垂直回転軸（ｚ）の周りで回転可能な回転プレート（２０）上に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の床用集塵装置。
【請求項６】
前記回転プレート（２０）上の前記三角計測システム（Ｔ）へのエネルギー供給のために、スリップリングとリング接触子からなる構成部が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の床用集塵装置。
【請求項７】
前記光検出素子（１１）の検出信号の転送が、前記スリップリングとリング接触子とからなる構成部を介した前記回転プレート（２０）への給電時に、前記スリップリングとリング接触子とからなる構成部を経由してデジタル信号で行われることを特徴とする、請求項６に記載の床用集塵装置。
【請求項８】
前記三角計測システム（Ｔ）の固定された装置筐体に対する、該三角計測システム（Ｔ）の回転角度を検出するためにセンサーが設けられていることを特徴とする、請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の床用集塵装置。
【請求項９】
２つ以上の前記光源（１０、１０’）が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の床用集塵装置。
【請求項１０】
２つ以上の前記光検出素子（１１）が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の床用集塵装置。
【請求項１１】
複数の前記光源（１０、１０’）を備える構成において、前記光源（１０、１０’）が相互に異なる波長の光を出射するように構成され、前記光検出素子（１１）が予め決められた波長の光を検出するように配置されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の床用集塵装置。
【請求項１２】
前記光検出素子（１１）上に入射するビームスポット（Ｐ）が２次元的に広げられていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の床用集塵装置。
【請求項１３】
前記光検出素子（１１）が、近傍領域（Ｎ）に対応付けられた素子領域で遠方領域に対応付けられた素子領域（Ｆ）よりも焦点がぼかされていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の床用集塵装置。
【請求項１４】
前記三角計測システム（Ｔ）が可動に懸架されると共に、傾きセンサーが設けられていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の床用集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、まず、電動モータ駆動の走行ローラ、装置筺体、集塵コンテナ、及び装置カバーを備えた自立走行可能な床用集塵装置であって、床用集塵装置が障害物検出ユニットを有し、障害物検出ユニットが光源と、反射光用の受光レンズ状の光学素子及び光検出素子を有する受光ユニットとを有する三角計測システムである床用集塵装置に関する。
【０００２】
本発明は、また、水平及び／又は垂直に広がりを有する対象であって、対象が障害物検出のためにセンサーユニットを有し、センサーユニットが光源と、反射光用の受光レンズ状の光学素子及び光検出素子を有する受光ユニットとを有する三角計測システムである対象に関する。
【背景技術】
【０００３】
この種の床用集塵装置は、例えば特許文献１から知られている。もって、動作と障害物に関する応答に関して、この特許出願の内容は、先の特許出願の開示に内容的に十分に含まれ、また、本特許出願の目的及び特徴に関しても、先の特許出願の特許請求の範囲に含まれる。
【０００４】
障害物を検知するためのセンサーユニットを有するものも、同様に知られている。ここにおいて、これは、走行可能なものであってセンサーユニットが障害を短時間に検知し、障害物との衝突を回避する手段を有するものを対象とする。さらに、そのような対象は、移動可能なものでなくともよい。ここにおいて、この場合、センサーユニットは、例えば近くの障害物をこの対象が検出するように構成されている。さらに、このような対象は、例えば室内にある物の位置決定のための計測ユニットであってもよい。
【０００５】
入室時に、自立走行可能な床用集塵装置を介して、この部屋と部屋の境界が検知され、計測された距離に基づく移動と回避移動とが制御されなければならない。これとの関連で、障害物検知のために光学的な距離測定センサーを導入することも知られている。本装置の行く手の障害となる対象の検出時に、光学的なセンサーユニットの増幅信号がマイクロプロセッサによって使用される。この障害は、本装置の駆動キャスターを停止させ、又は対応する応答機能を喪失させるものである。
【０００６】
さらに、距離が異なる場所からのビームスポットが、受光レンズ状の光学素子によって、光検出素子上の異なる位置に形成される、三角計測システムも知られている。この光検出素子から出力される電気信号が、距離と対応付けられているのでもよい。そのような光学的な三角計測システムが、特に近傍領域用に構成されているのでもよい。これに対して、遠隔領域に関しては、そのような三角計測システムは余り適さないことが知られている。何故ならば、対象又は床用集塵装置から障害物までの距離の増加に伴って、距離検出の特性曲線が飽和していき、もって障害物までの距離を正確に検出することが困難になるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ国公開第１０２４２２５７Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の技術の現状に鑑み、本発明の技術的課題は、この種のセンサーユニットを備え自立走行可能な床用集塵装置又は対象を、光学的な三角計測システムを用いて障害物からの距離計測に関して遠方領域でも正確な距離計測ができるように、改良することとして見出される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、先ずそして根本的に請求項１の対象によって、また請求項２の対象によっても、以下のようにして解決されている。即ち、受光ユニット内で、光ビームが、受光レンズによる集光（コリメート）の後に、少なくとも障害物までの実際の距離が大きいほど光検出素子に入射する光ビームの変位距離が大きく対応付けられるように、制御されることによって解決されている。提案されたこの解の結果、少なくとも遠方領域、即ち障害物までの実際の距離が大きい領域に、既知の従来技術の解よりも急峻な勾配の特性曲線が割り当てられる。この特性曲線は、遠方領域の障害に対しても正確な距離測定を可能とする。補正は、光ビームが光検出素子へ入射する前、即ち光学素子を有する受光ユニット部分で実行される。光ビームの入射時に光検出素子によって出力される信号を処理する電子ユニットにおけるエラー発生は、無視され、これは特に床用集塵装置において利点として現れる。何故ならば、このような装置は、通常限られたスペースしか有しないからである。本発明によれば、簡易かつ高精度の電流検出型の距離信号評価が実現される。受光ユニット内での光ビームへの作用は、好ましくは遠方領域の特性曲線を近傍領域の特性曲線に繋げる調整が達成されるように、遠方領域で制限されている。代わりに、この作用は、全測定領域にわたって、また近傍領域と遠方領域を含んでも、行われるのでもよい。さらに、受光ユニット内での光ビームへの作用は、障害物までの距離に光検出素子上に入射するビーム位置が比例する特性曲線の範囲内で達成されるのでもよい。反比例的な位置の対応付けの場合、したがって特性曲線が曲線的に変化する場合は、作用の結果、少なくとも曲線の変化が以下のように補正される。即ち、遠方の２つの障害物間の実際の距離差が、受光側で検出可能な各ビームスポットの変位をさらに失うことなく、光検出素子上に表れるように補正される。光検出素子からの信号は、また、障害物までの距離検出の他に、障害物の表面状態又は反射率についての情報も提供可能であり、そのために、光検出素子上に入射するビームスポットに応じて生ずる電流が検出される。
【００１０】
以下、本発明の他の特徴は、図にも記載されていると共に、請求項１若しくは請求項２の対象又は他の請求項の特徴、についての好ましい構成において詳述されている。これらは、しかしながらまた、請求項１、請求項２、若しくは他の請求項の個々の特徴のみに対する構成においても、又はそれぞれが独立して、重要である。
【００１１】
本発明の対象の好ましい構成において、光検出素子上に入射する光ビームの大きな変位が、受光レンズに付加して設けられた補正レンズによって達成されるように構成される。その結果、受光ユニット内での光ビームへの作用は、光学的もののみによって達成されている。受光レンズは、測定される障害物から反射された光ビームを受光してこれを集光（コリメート）させる。その一方で、光路方向に関して受光レンズの後段に配置された補正レンズは、集光（コリメート）された光を、光検出素子上での入射光ビームの変位が所望の大きさとなるように偏向させる。光検出素子上の集光（コリメート）されたビームスポットに対する特性曲線は、遠方領域でも距離測定の良好な評価が得られるように、調整されている。特性曲線は、中間に配置された補正レンズによって、傾きが大きくなる。他の構成においては、受光レンズ及び補正レンズに加えて、少なくとも１つの他のレンズが設けられる。これに関連して、反射光を集光（コリメート）するための集光（コリメート）レンズとしての受光レンズの形成において、他のレンズが設けられるのでもよい。この構成の結果、光ビームの集光及びコリメートは、２つの前後して配置されたレンズに分けられる。集光（コリメート）に使用される他のレンズは、補正レンズの後段に配置される。
【００１２】
特に、コリメートされ補正レンズによって光検出素子上に向けられたビームスポットを良好に形成するために、本発明の対象の好ましい他の構成において、受光ユニットに割り当てられた光学的な開口部が設けられている。また、他の構成において、複数のそのような光学的開口部が受光ユニット内に設けられているのでもよい。ここで、光学的開口部は、光ビームの光軸に関して、最初のレンズの前、受光レンズの前も、更には２つのレンズの間、例えば受光レンズと補正レンズとの間にも、さらに最後のレンズ例えば補正レンズと光検出素子との間に配置されるのでもよい。
【００１３】
また、受光ユニットに割り当てられて光学フィルター素子が設けられるのは、利点として現れる。このフィルター素子は、測定に使用される光ビームの波長に対して、最大の透過率を有する。一方、光ビームに含まれない波長は、フィルター素子で阻止される。この対策によって、他の光源例えばバックグラウンドによる電流が抑制され、光検出素子の特性が向上する。ここにおいて、光学フィルター素子は、選択的に最初のレンズの前、２つのレンズの間、さらに最後のレンズと光検出素子との間に配置されるのでもよい。他の構成において、これとの関連で反射光を光学的にフィルタリングするために、光検出素子又は光学素子に、例えばフィルター素子の機能を受け継ぐレンズ又は光学的開口部が膜形成され又は着色されているのでもよい。
【００１４】
測定する対象若しくは検出する障害物までの距離及びこれらの表面特性（反射率）毎に、数多くの光が光検出素子上に反射し、その結果、光検出素子は他の対策なしに光電的に飽和してしまう。この状態では、有意な信号評価はできず、測定エラーとなる。この問題は、家庭に導入されるこの種の大概の床用集塵装置に関連する。何故ならば、そこには、材料（例えば明るく反射する若しくは高い反射率のクロス、暗い又は低い反射率の素材）のスペクトルが幅広く、光特性が大きく変化する（例えば夏の直射日光、黒ずんだ部屋）からである。これらは、必ずしも光検出素子の妨げになるとは限らないが。この問題に対処するために、本発明によれば、受光ユニット内で使用される少なくとも１つのレンズが調整されるようになっている。この調整は、調整レンズの光学的に活性な面が不活性になるよう行われる。このことは、それらが光を全く通さないことを意味する。飽和の問題は、三角計測システムの構造に基づいて、受光ユニットによって遠方領域よりも多くの光が集光される近傍領域で多く起こる。光学的な不活性化は、好ましい構成において、レンズの一部を機械的に除去することによって達成される。代わりに、光学的な不活性化は、光学的な減衰層又は非透過膜を形成することによって達成されるのでもよい。さらに、近傍領域で光学活性面が実効的に黒くされるが、遠方領域では最大の透過率となるように、グラデーション（面内勾配）が付くようにレンズが着色されるのでもよい。合目的には、近傍領域のみで光学的に活性であるが遠方領域では光が全く透過しないレンズ領域が、光学的に不活性化される。その結果、遠方領域で高い光強度が実現され、近傍領域では飽和しないように光強度が弱まる。さらに、これに関連して、近傍領域に対応する領域があまり不活性化されず、例えば膜を介して光パワーの一部のみが通過するように調整するのでもよい。理想的には、光検出素子上での透過光の明度分布が、遠方領域での１００％から、近傍領域での例えば２０〜９０％更に好ましくは５０％までの、固定的な強度となるのでもよい。光学的な応用から知られているような固体レンズの代わりに、本発明の対象の他の実施例において、フレネルレンズが使用される。そのようなフレネルレンズは、全固体レンズよりも基本的により薄いことが際立っていて、その結果固体レンズよりも軽量かつ小型である。さらに、ホログラフレンズが使用されるのでもよい。
【００１５】
ノイズとなる外側の光例えばバックグラウンド光に対して光検出素子の耐性を高めることは、本発明の対象の他の構成において、三角計測システムの光源に割り当てて、他の光センサーが設けられることによって達成されている。光検出素子の後段の評価回路は、光源の動作時に、割り当てられた別個の光センサーからの信号を受け取り、これによって、光源の信号変化が光検出素子のそれと同期可能になっている。別個の光センサーは、この関連で光源から離れた部分として対応付けて設けられているのでもよい。代わりに、別個の光センサーが光源内に一体に形成され、更に好ましい構成においては、光源が、一体に形成されたモニターダイオードを有するレーザダイオードとして形成されるのでもよい。
【００１６】
自立走行可能な床用集塵装置用、更には走行可能な対象用でもある三角計測システムを介して、三角計測システムに含まれるセンサーアレイのみを使用するセンサーナビゲーションを実現するために、三角計測システムが垂直軸の周りで回転可能に配置され、その結果、死角が低減されている。この構成の結果、三角計測システムのみ又はセンサーアレイのみを介して、装置又は対象の全周が、障害物に関して検査される。そして、好ましくは三角計測システムが垂直軸の周りで３６０°以上回転するようになっている。本発明の他の構成において、三角計測システムは、固定された装置カバーに対して垂直軸の周りに回転可能なプレート上に配置される。これ（プレート）は、例えば装置のシャーシを被うカバーの天井であってもよい。代わりに、シャーシを被うカバー全体が回転プレートであってもよい。連続的に回転可能な三角計測システムに代えて、これ又はこれを収容する回転プレートが、スイング（交互の回動）することによって、決められた角度範囲をスキャンするのでもよい。回動装置の対応する構成を介して、回動角も３６０°以上が実現可能である。三角計測システムへの殆どの応用において、回動角は３６０度未満で十分である。
【００１７】
回転プレートの駆動は、好ましい実施例において、装置又は本発明の対象にさらに配置された別個のモータを介して、実現される。この電動モータは、歯車駆動機構又は無限軌道駆動機構を介して回転プレートに作用するのでもよい。回転プレート用の駆動が走行ローラの駆動に連結される構成が、利点として現れる。そして、装置の移動と周囲のスキャンとの間の直接の関係が達成される。連結は、例えば歯車駆動機構又は無限軌道駆動機構を介して、実現されるのでもよい。
【００１８】
また、回転する回転プレート若しくはスイングする回転プレート、及び回転プレート上に設けられた三角計測システムは、カバーによって被われるように構成される。回転部分は、この構成の結果、直接的な接触及び外側からの影響に対して守られる。ここにおいて、三角計測システムの合目的な機能を更に確実にするため、キャップ又はカバーは、少なくとも部分的に透明に構成されている。その結果、光ビームが出射されて再度入射可能な部分が提供される。回転プレート上の１つ又は複数の三角計測システムは、カバーの透明な部分の高さに一致するように設けられている。他の好ましい態様において、カバーの透明部分は光学的な開口部及び／又は光学的なフィルター素子として形成され、更に例えば透明部分への対応する膜形成によって形成される。カバーの透明部分のこのような処理は、光検出センサー上への好ましいビームスポットの形成、及び／又は例えばバックグラウンドからのノイズの低減につながる。
【００１９】
回転プレート上で、複数の三角計測システムが好ましくも周方向に関して均等に配置されているのでもよい。さらに、三角計測システムの他に、他の監視素子例えば超音波センサー又は画像処理用のカメラシステム、を有する回転プレートが設けられるのでもよい。
【００２０】
回転可能又はスイングする三角計測システムの場合、エネルギーを供給する必要がある。また、距離のデータが装置又は本発明の対象に伝達される必要もある。このために、まず、回転プレート上の三角計測システムへのエネルギー供給のために、スリップリング−リング接触子構成が設けられることが、提案される。回転プレートはスリップリングを有し、その一方これに対して固定された装置はリング接触子を有するのでもよい。また、これに関連して、逆の構成も可能である。さらに、回転プレートと装置筺体との間の相対的な回転を介してエネルギーを供給することも、可能である。これによって、発電機が形成され、例えば装置の固定部分が、磁極が交互に配置されている永久磁石又は電磁石を有する固定子をなし、回転子としての回転プレートが単一のコイルを有する。回転プレートの回転時に、その結果、コイルの中に電流が誘導され、この電流が三角計測システムによって使用可能である。この種のエネルギー供給は、動作的に同期発電機に一致する。さらに、エネルギー供給のために他の発電原理、例えば非同期発電機の原理が使用されるのでもよい。三角計測システムから装置又は本発明の対象への情報伝達のために、回転プレートのみの使用だけではなく、固定された三角計測システムを使用しても、光検出素子によって受光された光を伝送する光学システムが設けられる。このために、回転プレートは、交互にオンオフすることによってデジタル信号を送信する光源を有するのでもよい。ここにおいて、装置又は本発明の対象内に、光信号を受信して装置の制御部又は評価回路に転送する受光ユニットが設けられている。光学的な中継の代わりに、距離情報が無線で伝送されるのでもよく、このために、例えば回転プレートが送信アンテナを有し、装置又は本発明の対象が受信アンテナを有するのでもよい。さらに、光検出素子からの信号の転送がインダクター結合を介して行われ、特に三角計測システムを支持するこの回転プレートと連携して、特に回転プレートとこれに対向して固定されている装置筺体とに、それぞれ間に狭い間隙をおいてコイルが設けられている。回転プレートのコイルに交流電流が流れたとき、これによって装置内の受信コイルに誘導電流が形成され、その結果、信号転送が可能となる。回転プレート上に配置された三角計測システムへのスリップリングとリング接触子の構成を介したエネルギー供給に関連して、この構成は、同時にデジタル信号の転送に使用可能であり、更に例えば供給されるエネルギーへの高周波の交流電圧の重畳のために使用されるのでもよい。
【００２１】
本発明の他の構成において、固定された装置筺体に対する三角計測システムの回転角を検出するために、センサーが設けられることが提案されている。その結果、三角計測システムと集塵装置又は本発明の対象の長手方向の軸とがなす角度が検出される。この結果、この種の床用集塵装置において、これは、回転可能な又はスイングする三角計測システムを介して周囲を連続的にスキャンし、角度センサーを介して得られた周囲についての情報を各方向の水平とすることを達成する。そして、集塵装置の目標ナビゲーションが可能となる。角度センサーを置き換えるために、異なる原理が使用されるのでもよい。即ち、例えば、三角計測システム又は回転プレートと装置部分との間の１つ又は複数の角度位置に円盤状チョッパー、他にはポテンショメータ、リードリレー、ホールセンサ又は接触子を有するフォトカップラーなどの光学センサーの構成が使用されるのでもよい。
【００２２】
三角計測システムの光検出素子は、好ましい構成において、１次元素子であり、更に例えばそれ自身が対応して直線状に配置され、光検出素子が配置されたこの線に沿って、障害物によって反射されると共に光学素子によって集光され必要に応じて補正された光が入射する。ここにおいて、さらに、１次元の光検出素子の一方の端部はNULL位置と定義されている。線状の光検出素子上のビームスポットのNULL位置からの距離から、対応する評価回路を用いて、三角計測システムと障害物との間の距離が検出される。ここにおいて、ビームスポットのNULL位置からの距離の増大に伴って、装置から障害物までの距離も増える。さらに、他の構成において、光検出素子が２次元素子であること、即ち素子が面内に配置されていることは、好ましい。ここにおいて、NULL位置は２次元素子の端部又は端部部分を介して定義され、この端部又は端部部分は、他の距離測定における入射ビームスポットの移動方向に直交するように配置されている。
【００２３】
光検出素子は、ＰＳＤ（Position sensitive Device）素子である。このようなＰＳＤ素子は、直線状に又は面状に配置される。また、所謂カメラチップ（ＣＣＤ素子又はＣＭＯＳ素子）が設けられるのでもよい。カメラチップ状のそのような光学素子は、線状若しくは１次元状又は面状若しくは２次元状の実施例として提案されるのでもよい。
【００２４】
光源は、１つの実施例において、可視光を出射する。代わりに、視認不能な光、例えば赤外光を出射する光源が使用されるのでもよい。ここにおいて更に、原則的に、光源として例えばレーザダイオード又は従来のように発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されるのでもよい。さらに、光源は、本発明の対象の構成において、いわゆる単色光の波長丁度の光を出射する。代わりに、光源が複数の波長を有する光又は所定のスペクトル領域の波長の光を出射するように提案される。これは、異なる表面特定又は色を有する障害物までの距離が確実に決定可能となるように、働く。単色光を使用する場合、丁度この波長で、特に反射しにくい障害物から集塵装置までの距離を測定することになる危険もある。この場合、測定エラーの危険がある。複数波長のスペクトルを有する光を使用することによって、そのような測定エラーは回避される。これは、この種の自立走行可能な床用集塵装置との関連において、特に利点としてあらわれる。何故ならば、これは、家庭内を自立走行し、そこには異なる色特性と表面特性を有する複数の材料があるからである。
【００２５】
測定領域を拡張するために、２つ以上の光源が設けられるように提案されている。両方の光源は、ある構成において、長い全測定領域に加えてより短い２つの測定領域が生ずるように、配置される。これによって、三角計測システムの特性が向上する。代わりに、１つ又は複数の光源に対して距離が異なる２つ以上の光検出素子を設けることが、提案される。複数の光源又は光検出素子が設けられる場合は、測定対象がその領域に存在するか否かが信号評価において分かっていることが重要である。さもなければ、合目的な測定が全くできないからである。これとの関連で、好ましい構成において、評価回路が対応する光検出素子又は対応する光源に処理を明確に対応付け可能な場合ならば、センサーと光源とは、測定のみが行われ又は光信号の送信のみが行われるように、同期していることが提案されている。
【００２６】
光源ではなく光検出素子のみが使用される場合、同期の問題は好ましくは、光源が異なる波長の光を送信することによって、解決されるのでもよい。入射する光の波長が検出可能な光検出素子に使用されるならば、これは、明確な測定用に使用可能である。
【００２７】
他の構成において、所定のスペクトル領域を有する光を出射する光源の場合、光学素子に加えて分散素子が設けられるように提案される。そのような分散素子は、使用された光に応じて異なる屈折率、例えば光学プリズム状のものを有する光学素子である。これとの関連で、距離測定用に複数の波長の光を使用することは、利点として現れる。光は、分散素子によって、そのスペクトルの各波長に応じた位置に散開させられ、もって、これらの位置は、光検出素子上の異なる位置に振り分けられる。分散特性を付与するために光検出素子が着色され、従来の三角計測システムと同様に、光検出素子でない部分での、波長に応じて変位した１つ又は複数の位置を測定することによって、障害物までの距離が測定可能となることは、好ましい。
【００２８】
特に１次元的な、更には直線状の光検出素子においては、正確な測定を実行可能にするため、更に使用される光学素子、レンズ及び光検出素子などの正確な配置が必要である。ここにおいて、三角計測システムの光学系全体は、ビームスポットが光検出素子上に入射するように、正確に調節されている。これとの関連で、円形断面の光ビームが使用され、もって、受光において、丸いビームスポットが直線状の光検出素子を被うように、制御されることが知られている。不可避な位置調整エラーをできるだけ回避又は縮小するために、さらに、光検出素子上に入射するビームスポットが２次元的に、特に垂直方向に即ち１次元の光検出素子が並ぶ方向に直交して、広げられる。この構成の結果、少なくとも垂直方向の位置調整エラーが低減する。ビームスポットの拡張は、光源で光を対応して変形させることによって達成され、例えば特殊な前置光学素子によって及び／又は受光領域で、例えば特殊な所謂シリンダーレンズを配置すること、によって達成される。直線状の光検出素子に対して光ビームの断面を広げる代わりに、２次元的な光検出素子が使用されるのでもよい。この場合も、調整は明らかに簡素化されている。このような構成は、この種の自立走行可能な床用集塵装置の駆動中にも、利点として現れる。振動、例えばドアの敷居又は同様のものを越えていくことによるものが測定エラーにならない、これは、特に入射するビームスポットの垂直に広げられた部分が入射するからである。
【００２９】
距離測定用の既知の光学的な三角計測システムには、遠方領域よりも近傍領域で光検出素子上の光量が基本的に高くなるという問題がある。これは、近傍領域で、光検出素子が飽和し、もって合目的な測定が困難になることにもなっていた。この問題に対処するために、本発明によれば、遠方領域に割り当てられた素子領域よりも、近傍領域に割り当てられた素子領域で焦点がぼかされるように、光検出素子が配置されることが提案されている。これは、光検出素子の合目的な水平シフト又は回転によって、遠方領域で結像して光検出素子に高いエネルギーを注入するように、達成される。光検出素子を傾けることによって、近傍領域と遠方領域との間で信号の低レベル化の連続的な推移が達成される。
【００３０】
全方位ナビゲーションを目指す回転可能な又は交互に回動する三角計測システムとの関連で、本発明の他の構成において、光検出素子が固定されこの光検出素子と連携して機能する光学素子が回転可能に配置されるように提案されている。例えば、光源が集塵装置又は本発明の対象にマウントされ、その一方で、回転プレートが、光ビームを通常の光学受光素子例えば鏡又はプリズムと一緒に回転させる回転ユニットを有する。これは、三角計測システム特に受光ユニットの小型化に繋がり、これは特に床用集塵装置の場合に利点である。この解は、回転せずに、むしろ連続的に行き来して既知の角度範囲をスキャンする三角計測システムへも、有意義に応用可能である。
【００３１】
特に床用集塵装置の使用特性、更にはこの種の対象をさらに改良するために、三角計測システムが移動可能に懸架されると共に、傾きセンサーが設けられるように提案されている。例えば、三角計測システムがカルダン連結方式で懸架されるのでもよい。これによって、装置が、対象例えばドアの敷居又は同様のものの上を通過して水平配置を損なうときにも、このシステムは確実に水平に向けられている。懸架ユニットは、好ましい構成においてセンサー例えば傾斜センサーを有し、このセンサーが装置の傾斜を状態値として、三角計測システムを支持する回転プレート又は三角計測システムそのものを常に水平に保持する動力源、例えば電動モータにフィードバックする。代わりに、固有のセンサー又は動力源なしで機能する例えば重力動作又はジャイロ動作の受動的な復帰システムが設けられるのでもよい。
【００３２】
光学的な三角計測システムの使用特性を特に床用集塵装置において改良するために、三角計測システムが垂直方向に振動するように提案されている。これによって、垂直方向に異なる高さで距離計測が実行され、これが特に家庭内で自立走行集塵装置がナビゲートするときに利点となる。何故ならば、これによって、例えば台部分、書棚の下の空間、又は同様の障害物が検出可能となるからである。ここにおいて、三角計測システム全体又はこれの一部のみが、垂直方向に機械的に振動して、異なる高さで障害物までの距離が検出される。代わりに、これとの関連で、面状の即ち２次元的な光検出素子と連携する直線状のレーザーが光源として設けられていることが提案される。また、異なる高さに、２次元的な光検出素子又は振動する光検出素子と連携する光源が設けられるのでもよい。
【００３３】
一般に、この種の三角計測システムにおいて、遠方領域は、センサー特性曲線が明らかに平坦化した距離から始まる。例えば、遠方領域は、動作レンジ３００ｃｍの距離センサーにおいては、１００ｃｍ以遠から始まる。領域的に粗く言うと、センサーの動作レンジの下側の１／３が近傍領域であり、上側の２／３が遠方領域である。ここにおいて、さらに、近傍領域と遠方領域の定義は、使用する光検出素子に依存する信号の減衰に関連している。実際には、両方の領域間の徐々に推移する部分から発している。原則的には、減衰領域は近傍領域に始まり、過大な光強度に応じた光検出素子のレンジオーバーと共に直ちに生ずる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】床用集塵装置の斜視図である。
【図２】床用集塵装置の下側からの斜視図である。
【図３】床用集塵装置に配置される、第１の実施例に係る三角計測システムの模式図である。
【図４】三角計測システムの光検出素子の測定値についての特性曲線を示す図である。
【図５】第２の実施例に係る三角計測システムの部分図である。
【図６】図５に示す三角計測システムにおける、光検出素子対光源の同期した信号の時間変化を示す。
【図７】床用集塵装置の模式的な底面図であり、装置の垂直軸の周りに回転可能な三角計測システムと回転状態を検出するセンサーが示されている。
【図８】第２の実施例に関し、集塵装置内の三角計測システムを支持する回転プレートとその軸受け部分における模式的断面図である。
【図９】図８に対応する模式的な断面図であるが、他の実施例に関する。
【図１０】三角計測システムの模式図であるが、他の実施例に関する。
【図１１】三角計測システムの模式図であるが、他の実施例に関する。
【図１２】入射するビームスポットが垂直方向に広げられている場合の、１次元に実現された実施例に係る、三角計測システムの光検出素子の模式的外観図である。
【図１３】他の実施例における２次元的に実現された光検出素子の模式図であり、光検出素子に入射する丸い形状のビームスポットを伴う。
【図１４】他の実施例に係る、三角計測システムの光検出素子の模式的平面図である。
【図１５】一定の高さを検出する三角計測システムを有する床用集塵装置の模式的側面図である。
【図１６】図１５に対応する図であるが、種々の高さを走査する三角計測システムを伴う。
【図１７】図１２に示す光検出素子の模式的外観図であり、反射率をも検出する構成に関する。
【図１８】床用集塵装置が走行可能な部屋の模式的輪郭図である。
【図１９】ある実施例における受光レンズ、補正レンズ及び光検出素子からなる受光器が示されている。
【図２０】他の実施例における、間に配置された光学的な開口部を有する受光器を示す。
【図２１】図２０に対応する図であるが、フィルターが配置されている。
【図２２】膜形成されたコレクタレンズを有する受光器の模式的斜視図である。
【図２３】図２２に対応する図であるが、しかしながら補正レンズにグラディエーションをつけて着色されている。
【図２４】図２２に対応する他の図であるが、機械的にレンズの一部が削除されて光学的に不活性化されている。
【図２５】図２２に対応する他の図であるが、円柱レンズとして補正レンズが形成されている。
【図２６】他の実施例に係る、カルダン連結内の三角計測システムの構成を示す図である。
【図２７】三角計測システム用の、他の実施例に係るカルダン連結を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明は、実施例のみを図示する付随の図面を参照してより明らかにされる。図示され記載されているのは、シャーシ２を有する掃除ロボット型の床用集塵装置１であり、これ２は、下側が掃除する床に対向し、電動モータ駆動の走行ローラ３とシャーシ台４の底部を越えて突き出す同様に電動モータ駆動のブラシ５とを支持する。シャーシ２は、装置カバー６によって被われ、床用掃除装置１は、円形状の底面形状を有する。装置１は、しかしながら円形とは異なる底面形状を有するのでもよい。ここで、これ１は、さらに例えば半円形状部分とこれに繋がり矩形状に構成された部分とから一体に構成されるのでもよい。
【００３６】
走行ローラ３は、床用集塵装置１の通常の走行方向ｒにおける、ブラシ５の後段に配置されている。ここにおいて、ブラシ５は、さらに、ブラシ掛けでとれた埃をコンテナ状の収容部に送り込む、掃除板状の埃用傾斜板７を有する。
【００３７】
ブラシ５は、通常の走行方向ｒにおける前段に補助車８状の支持ローラを有し、その結果、床用集塵装置１が掃除する床に対して３点支持構成を有する。
【００３８】
さらに、床用集塵装置１は、図示していないが、ブラシ５に加え又はこれに代えて吸込み口を有するのでもよい。この場合、装置１内には、更に電力で作動する吸込みファンモータが設けられるのでもよい。
【００３９】
装置１の各電気的構成要素、例えば走行ローラ３用の電動モータ、ブラシ用及び必要に応じて吸込みファン用の電気的動力源、さらに、自己の制御用に装置１にさらに設けられた電子回路、への給電は、図示しない他の充電可能なバッテリーを介して実現されている。
【００４０】
この種の床用集塵装置１においては、装置１の走行を妨げる障害を検知することが必要である。このために、センサーユニット９が設けられる。これは、先の発明においては、三角計測システムＴからなる。
【００４１】
三角計測システムＴの素子は、図示された第１の実施例（図１を参照。）においては、装置カバー６の天井側に配置され、その結果、コンパクトな構成が可能となっている。できれば、図示してはいないが、三角計測システムＴの出射装置Ｓと受光器Ｅとは離れた構成をなし、例えば出射装置Ｓは装置カバー６の壁部分に、受光器Ｅは装置カバー６の天井側に、配置されている。
【００４２】
三角計測システムＴは、第１の実施例においては、図３に模式的に示された光学システムを対象とする。出射装置Ｓは、最も簡易な実施例においてＬＥＤ（Light Emitting Diode）又はＬＤ（Laser Diode）状の光源１０であり、これ１０は、単色の光、更には可視光、しかしながら必要に応じて視認不能な光、例えば赤外線を出射する。
【００４３】
受光器Ｅは、まず光検出素子１１を有する。ここにおいて、光検出素子１１は、ＰＳＤ素子又はＣＣＤ素子若しくはＣＭＯＳ素子が一次元状、即ち、例えば図１２に図示されているような１次元に配置されたものを対象とする。また、受光器Ｅの離れた構成部分として、光検出素子１１の前段に配置される光検出レンズ１２がある。受光レンズ１２は、光源から出射されて障害物１３、１３’から反射される光ビームの受光と集光（コリメート）用に使用される。ここにおいて、図に、符号１３を用いて近傍領域の障害物が、符号１３’を用いて遠方領域の障害物が示されている。
【００４４】
光学的三角計測システムＴの機能は、以下のように実現される。即ち、検出された障害物１３又は１３’からの距離に応じて、光ビームが、受光レンズ１２を介して、位置ｙにある光検出電子素子１１に集光し、この光検出素子１１の位置ｙが障害物１３又は１３’からの距離ｘの増大に伴って光検出素子１１の端部のＮＵＬＬポジションから離れるように実現される。
【００４５】
この光検出素子１１の位置ｙに基づいて、障害物１３、１３’までの距離ｘが明確に決定可能である。
【００４６】
さらに、受光器Ｅには補正レンズ１４が設けられている。これ１４は、受光レンズ１２によって集光された光ビームが光検出素子１１で明瞭な像となるようにするためのものである。この補正レンズは図３に示す実施例においては、外側に凸の面を有する両凸レンズが対象であり、その結果、これは入射面に対しては正の曲率を有し出射面に対しては負の曲率を有する。光軸前段側に配置された受光レンズ１２は、図示された実施例において、平らな出射面を有する片凸レンズからなる。
【００４７】
この配置の結果特に補正レンズ１４を配置した結果、遠方領域特により遠くの障害物１３’の検出についても、光検出素子１１の後段に配置された評価電子回路によって、良好な測距評価性能が与えられている。図４は、対応する三角計測システムＴの特性曲線を示し、この曲線は、計測物距離ｘに対する光検出素子１１上の位置ｙの依存性を示す。特性曲線は補正レンズ１４のないシステムＴに比べて大きな勾配で推移し、その結果、より簡易かつ耐飽和特性を有しもって距離信号の正確な評価を可能とする。補正レンズ１４のないシステムの特性曲線は、図４に比較のために一点鎖線で示されている。
【００４８】
さらに、図３に図示された三角計測システムＴには、受光側に光学的な開口部１５が設けられている。これは、図示された実施例において、受光レンズ１２と補正レンズ１４との間に配置されている。この光学的な開口部１５を介して、特に、障害物１３、１３’によって反射されるビームスポットが光検出素子１１上に良好に形成されることが達成される。
【００４９】
さらに、受光器Ｅは、光学フィルター素子１６を有する。このフィルター素子１６は、測定に使用される光ビームの波長にピークを有する透過率を有する。光ビームの波長以外の波長はフィルターによって阻止され、もって、他の光源例えば背景光（バックグラウンド光）からの雑音が削減され、その結果、光検出素子１１の性能が高まる。フィルター素子１６は、図示された実施例において、受光レンズ１２の前段に配置されている。
【００５０】
新たにフィルター素子１６を設ける代わりに、レンズ（受光レンズ１２又は補正レンズ１４）の少なくとも１つの光学面、又は光検出素子１１が、フィルター素子の機能を受け持つコーティング膜を有するのでもよい。
【００５１】
更なる他の構成においては、図５に図示されているように、光源１０からの光信号が光センサー１７を介して受光され、光源１０が評価回路Ａによって変調される。光源１０が切り替えられると直ぐに、評価回路Ａが光センサー１７から信号を受け取る。その結果、光源１０の信号の時間変化が光検出素子１１のそれと同期し、もって外部の雑音例えばバックグラウンド光による三角計測システムＴの検出不能限界が明らかに高まる。図６は、光検出素子の信号の時間変化（特性曲線１８）の光源１０の時間変化（特性曲線１９）依存性を用いて、光センサー１７を介した同期特性を示す。
【００５２】
別個の光センサー１７として、既に一体形成された光検出素子、例えば一体に形成されたモニターダイオードを有するレーザダイオードが、光源１０内に設けられるのでもよい。
【００５３】
単一の三角計測システムＴを用いた死角のないセンサーナビゲーションを実現するため、図７に示す実施例のように、三角計測システムＴが回転プレート２０上に配置される。この回転プレー２０は、典型的な構成において、装置カバー６の天井である。
【００５４】
回転プレート２０は、垂直軸ｚの周りに回転可能に配置されている。
【００５５】
三角計測システムＴは、固定角度範囲αにわたって検出する。軸ｚの周りでの回転プレート２０即ち三角計測システムＴの回転によって、床用集塵装置１の全周囲のスキャンが達成される。代わりに、回転プレート２０は、三角計測システムＴと共にスウィングして所定の角度範囲のスキャンを行うのでもよい。さらに、代わりに、回転プレート２０上に複数の三角計測システムＴが設けられ、特にスウィング時に、僅かなスウィング角で全周の検出が達成され、もってセンサーシステムの高いスキャン速度が達成されるのでもよい。
【００５６】
三角計測システムＴが設けられた回転プレート２０の駆動は、図示しない別個の電動モータと中継する動力伝達機構を介して達成される。代わりに、駆動は、走行ローラ３との連結、又は走行ローラ３駆動用の電動モータとの連結を介して実現されるのでもよい。
【００５７】
また、特に図８及び図９からわかるように、他の実施例においては、回転プレート２０とその上の三角計測システムＴがカバー２１によって被われ、これ２１が好ましくは固定されていて、外側の全く回転しない部材が露出している。
【００５８】
このカバー２１は、三角計測システムＴの高さで周りの側壁部分が透明になっている。この透明ゾーンには、符号２２が設けられている。
【００５９】
この透明ゾーン２２には、光学システムの一部、特に受光器Ｅの光学素子が一体形成され、さらには例えば対応する膜又は着色が透明ゾーン２２に施され、もって光学的なフィルター又は開口部が実現されるのでもよい。
【００６０】
三角計測システムで検出された信号は、評価回路Ａによって評価される。この評価に応じて、検出された障害物を例えば回避するために、予めプログラミングされた床用集塵装置１の走行戦略が呼び出される。回転可能な三角計測システムＴ、特に回転プレート２０上に配置された三角計測システムＴにおける測距データの伝送は、好ましくは非接触で行われる。例えば、図８に示す実施例のように、光を介した信号伝送が行われ、そのために回転プレート２０に中心に光源２３、例えばＬＥＤのようなものが設けられる。これ２３は、三角計測システムＴの受光器Ｅによって制御され、コード化された光デジタル信号を送信し、これが最も簡易な方法で光源２３をオンオフする。集塵装置１の回転プレート２０に対する固定部分（図に固定シャフト２４によって代表されている部分）に、光信号を受信して集塵機の制御部に転送する受光ユニット２５が設けられている。受光ユニット２５は、例えば光電素子を対象とする。
【００６１】
代わりに、距離データの信号転送は、図９の描写のように無線を介して実現されるのでもよい。このために、回転プレート２０の中央に、プレート２０の相手側の固定された装置部分の受信アンテナ２７と通信する送信アンテナ２６が設けられている。
【００６２】
回転プレート２０上の電子素子、特に三角計測システムＴへの給電は、図８に描写するように、機械的なスリップリングを介して解決される。これらのスリップリング２８は、図示された実施例において、回転プレート２０の下側に配置されている。これと一体に機能するリング接触子２９は、装置側に設けられ装置側のバッテリーに接続される。
【００６３】
図９に描写するように、回転プレート２０とこれの相手側の固定された装置とは発電機をなし、そのために、固定シャフト２４は、磁極が交互に配置された永久磁石又は電磁石３０からなるステーターを有する。回転プレート２０は、回転子をなすように、単一のコイル３１を有する。回転プレート２０が回転すると、三角計測システムＴに使用可能な電流が、コイル３１に誘導される。これのエネルギー発生原理は、同期発電機の動作原理に一致する。
【００６４】
回転プレート２０上に配置された三角計測システムＴへのエネルギー供給のためのスナップリング−リング接触子の解は、距離データを伝達するための他の構成においても、導入可能である。このために、装置から回転プレート２０へスナップリング２８とリング接触子２９を介して伝達されるエネルギーは、高い周波数の交流電圧で伝達され、この交流電圧を介して、三角計測システムＴは距離情報を対応するデータにコード化して装置内の評価回路Ａに送信する。
【００６５】
集塵装置１の目標制御ナビゲーションを一層可能にするために、図７に模式的に示されているように、回転プレート２０又は三角計測システムＴの、通常の走行方向ｒに対する回転角が検出可能となっている。このために位置検出素子３２が設けられる。これは、例えばフォトカップラーとチョッパーのような光学センサーであってもよい。さらに、回転プレート２０の周辺に亘って複数のそのような位置検出素子、例えば接触子のようなものが、１つ以上の角度位置に設けられるのでもよい。
【００６６】
光検出素子１１の特性をさらに高めるために、図１０に図示された他の実施例のように、光学的な三角計測システムＴに対して、２つの光源１０、１０’が設けられている。ここで、光源１０は近傍領域Ｎの障害物１３を検出するために配置され、光源１０’は遠方領域Ｆの障害物１３’を検出するために配置されている。
【００６７】
両方の光源１０及び１０’は、例えば２つのより短い領域、即ち近傍領域Ｎ用の測定領域と遠方領域Ｆ用の測定領域が生ずるように配置され、これらの領域は合わされてより長い全測定領域になる。ここにおいて、測定対象の障害物１３、１３’が何れの測定領域（Ｎ又はＦ）にあるかを示す信号評価は、知られている。例えば評価回路が、光信号を対応する受光器Ｅ又は対応する光源１０、１０’に明確に対応付け可能ならば、受光器Ｅと光源１０、１０’とは、計測のみが行われ又は光信号の出射のみが行われるように相互に同期する。
【００６８】
これは、上記の実施例において、光源１０及び１０’が光を異なる波長で出射することによって解決される。受光器Ｅ又は光検出素子１１は、入射光の波長が検出可能であり、その結果これが明確な測定に使用可能である。
【００６９】
図１１は、ここに図示しない光学素子、例えばレンズ又は開口部に加えて、光学プリズムのような分散素子３３が設けられる、三角計測システムＴの実施例を示す。ここにおいて、好ましくは、光源１０を介して距離測定用に複数の波長の光が出射される。障害物によって反射される光は、分散素子３３を介して、そのスペクトルの各波長に応じた位置に散開させられ、もって、これらの位置は、光検出素子１１上の異なる位置に振り分けられる。ここにおいて、後者１１は、好ましい構成においては、色検出光学センサーであり、その結果、光検知素子１１上の１つ以上の波長に対応する位置を計測することによって、障害物１３までの距離が測定可能となる。
【００７０】
反射された光ビームによって受光素子１１上に形成されるビームスポットＰの位置調整外れを回避するために、他の実施例においては図１２に描写するように、光のスポットＰが２次元的に広がるようになっている。さらにここで、これＰは、線状、即ち受光素子１１の１次元的なセンサー領域の長さ方向に直交して広がっている。ビームスポットＰのこの２次元的な広がりは、例えば光源１０部分に特殊な前置光学素子を選択的に配置することによって、又は受光機側に特殊ないわゆる円柱レンズを配置することによって、達成可能である。この構成の結果、垂直方向又はセンサー領域１１’の配置方向に直交する方向において、十分な余裕が得られる。
【００７１】
代わりに、光スポットＰのスポット形状に関する構成において、受光素子１１のセンサー領域１１’が２次元的に広がっているのでもよい。これは、面状にセンサー素子が配置されることに対応する。測定方向に直交したセンサー領域１１’の広がりは、光のスポットＰの直径の何倍か、更に例えば直径の２〜５倍（図１３を参照。）である。
【００７２】
測距のための光学的な三角計測センサーに関して、近傍領域において遠方領域よりも、光検出素子１１での光強度が基本的に強くなるという他の問題に対処するために、以下のようになっている。即ち、図１４に示すように、光検出素子１１が、入射ビームに対して上から見たときの配置方向に直交する方向の傾き、例えば配置方向に直交する方向に約１５°の傾きが設けられている。入射ビームに対して直交する、光検出素子１１の通常の配置は、比較のため、図１４に一点鎖線で模式的に図示されている。
【００７３】
このような光検出素子１１の傾斜の結果、遠方領域では、十分な焦点合わせが達成されて高いエネルギーの注入が生じ、近傍領域では、逆に焦点がぼけてエネルギーの注入が減り、もって近傍領域と遠方領域との間で信号強度を連続的に弱めることが全体的に達成される。
【００７４】
図１５に描写するように、障害物１３は、三角計測システムＴによって一定の高さｈにおいて検出される。他の高さで、障害物、例えば突出部１３”、棚の下側の空間、又は同様の障害物を検出するために、異なる高さｈ、ｈ’、ｈ”、で計測が行われるようになっている。これは、三角計測システムＴを垂直方向に振動させることによって達成され、三角計測システムＴ全体が又はその一部が機械的に垂直方向に振動し、遠方領域が異なる高さで計測される（図１６参照。）。
【００７５】
代わりに、三角計測システムＴが異なる高さに光源を有し、光源からの反射された光ビームが面的、即ち２次元的な光検出素子１１に入射するように、なっているのでもよい。
【００７６】
図１７は、上記の発明による距離測定用の三角計測システムＴに適用されることとなる、ＰＳＤ（Position Sensitive Diode）としての、光検出素子１１を図示する。三角計測システムＴの光学系を介して、距離決定がなされるべき対象Ｏによって反射された光が光検出素子１１上に、焦点を結ぶ。ビームスポットＰは、直線状に形成されたセンサー領域１１’の２か所に電流ｉ１、ｉ２を発生させる。これらｉ１、ｉ２は、センサー領域１１’の端部の専用測定装置に流れ込んで測定される。
【００７７】
センサー領域１１’上のビームスポットＰの位置は、光学的な三角計測の原理に従って、障害物までの距離に対応するものである。この数値は、両方の電流ｉ１、ｉ２の比から決定される。両方の電流ｉ１、ｉ２の和は、障害物までの距離とその表面状態、即ち反射率に依存する。遠方計測を介して、表面状態についての情報が更に検出可能であり、この情報は床用集塵装置１の室内でのナビゲーションのために利用可能である。
【００７８】
図１８には、室Ｒ内に導入された床用集塵装置１が図示されている。部屋Ｒの輪郭は、三角計測システムＴによって検出される。幾何学的な情報を評価することによって、床用集塵装置１は、室内で移動可能である。装置１は、この位置で上記の方法に従い、三角計測システムＴを用いて周囲の反射特性を決定することとなり、装置は進路付けとナビゲーションに加えてこの情報を得ることができる。そして、装置１は、更に図１８に模式的に図示されているような反射率が異なる領域を特定可能である。ここにおいて、図１８の描写では、異なる反射率の障害物Ｏが、長破線で模式的に図示されている。
【００７９】
また、信号の強度は、反射率の検出のために、三角計測システムＴにおいて利用可能であり、これＴは光検出素子１１として例えば光チップ、例えばＣＣＤチップ又はＣＭＯＳチップを有する。
【００８０】
図１９には、受光レンズ１２も補正レンズ１４も両凸レンズとして実現されている受光器Ｅの実施例が図示されている。ここにおいて、特に有効な光路の制御は、両方のレンズ面のうちの少なくとも１つが非球面に実現されることによって、達成される。ここにおいて、このレンズ面は、球面から外れた形状を有する。図１９に示す構成において、補正レンズは２つの非球面を有する。受光レンズ１２もまた、非球面を光ビームの入射面側に有する。
【００８１】
さらに、両方のレンズは、好ましくは、保持のためにシリンダー状の開口部に収容可能になるように、円筒状の嵌込部を有する。補正レンズ１４側でのシリンダー状嵌込部には、符号３４が付されている。
【００８２】
光学レンズ（受光レンズ１２と補正レンズ１４との）間の光学的な開口部についての例示的な解が、図２０に図示されている。光学的な開口部１５は、光学的に不透明な材料、例えば不透明な樹脂又は金属からなり、さらに受光光路への光軸が通過する中央の開口３５とからなる。光学的な開口部１５は、代わりに、受光レンズ１２の前、又は補正レンズ１４と受光素子１１との間に配置されるのでもよい。さらに、複数の光学的な開口部１５が設けられた構成でもよい。
【００８３】
光学的なフィルター素子としての例示的な解が、図２１に図示されている。この光学的なフィルター素子１６は、使用される光の波長を殆ど通すが他の波長の光を吸収するように着色された透明な材料からなるのでもよい。そして、フィルター素子１６用に例えば樹脂材料が使用され、樹脂材料が少ない重量で非常に高い破壊強度を有する共に、非常に高い温度で高い形状安定性を有するのでもよい。
【００８４】
着色されたフィルター素子１６の代わりに、透明の干渉フィルター素子を膜形成するのでもよい。
【００８５】
さらに、使用されるレンズの１つに着色するのでも、膜形成するのでもよい。図２２に、光ビームの入射側に同様のフィルター膜３６が膜形成された補正レンズ１４の実施例が図示されている。
【００８６】
レンズのうちの少なくとも１つの光学的な不活性化は、レンズにグラデーションをつけて着色することによって実現可能である。そのような解の１つが図２３に図示されている。ここにおいて、補正レンズ１４は、少なくとも光ビームの入射側にグラデーションができるように着色が施されている。
【００８７】
近傍領域で障害物が検出されたときに光が圧倒的に通過する部分は、レンズが黒く着色されている（領域３７）。遠方領域で障害物が検出されたときに光が通過するレンズ部分に対しては、レンズここでは補正レンズ１４が、最終的には完全に透明になる（領域３８）ように、着色は徐々に薄くされる。
【００８８】
少なくとも１つのレンズの光学不活性化はまた、レンズが機械的に切断されることによって達成されるのでもよい。図２４は、補正レンズ１４と連携して機能するこの種の解を示し、これ１４は、対象物が近傍領域で検出されたときに光の大部分が通過するレンズ部分側が、正割状に同様に切断されている。切断部分は、図２４に符号３９で示されている。
【００８９】
また、ビームスポットＰを直線状に広げることは、例えば円柱状レンズ４０によって達成可能である。図２５は、対応する配置を図示する。ここにおいて、円柱状レンズ４０は、同時に補正レンズ１４の機能をも満たす。
【００９０】
本発明の対象の他の構成において、三角計測システムＴはカルダン方式で懸架され、その結果これが水平方向に確実に向けられるのでもよい。図２６は、このカルダン連結の第１の実施例を示す。三角計測システムＴは、板状台４１上にマウントされるのでもよい。これ４１は、例えば三角計測システムＴの筐体の一部である。板状台４１は、水平回転軸ｂに関してフレーム４２内に軸支され、さらに、このフレーム４２は、回転軸ａの周りで回転可能に２つの支持４３に軸支されている。回転軸ａ及びｂは、相互に直交するように交差して伸びる。
【００９１】
支持４３は、床用集塵装置１の装置カバー６に強固に固定されている。相互に直交する回転軸ａ及びｂが一体に形成する共通の面の下に、三角計測システムの重さよりも十分に重い重さの錘４４が設けられている。この構成の結果、床用集塵装置１がドアの敷居を越えていくときなどで傾くときでも、三角計測システムＴの重り４４の重力が水平状態を保持するように確保されている。
【００９２】
三角計測システムＴの水平状態を受動的に補償する代わりに、２つのサーボモータ４５、４６を介した能動的な補償も可能である。これは、図２７に例示的な解として図示されている。
【００９３】
三角計測システムＴは、図２６を参照して記載されている解におけるように、２つの支持部材４３の下に２つの回転軸ａ、ｂに関しフレーム４２によって支持され、この支持部材は装置１の装置カバー６に強固に固定されている。加えて、装置が水平に保持すべき角度を検出する傾きセンサー４７が設けられている。カルダン連結の幾何学的な計測を介して、この傾き角度は、回転軸ａ及びｂの周りの三角計測システムの回転角度に換算される。この回転角度はサーボモータ４５及び４６の対応する回転制御量を介して状態量として与えられ、次にモータ４５及び４６が水平からの三角計測システムＴの傾きを補償するのでもよい。
【００９４】
原則的には、光検出素子１１によって検出可能な全ての波長が使用されるのでもよい。好ましくは、標準的な可視光が使用される。さらに、好ましくは、光源１０として、構造的に小さて軽いレーザダイオード又は同様のもの、更に好ましくは赤色レーザダイオードが設けられる。これらは、原則６３５ｎｍ〜６５８ｎｍの範囲に波長を有する。さらに、約５００ｎｍの領域に波長を有する緑レーザダイオードによって構成されるのでもよい。さらに、波長が約９００ｎｍの赤外領域の光源であってもよい。これとの関連において、好ましくはＬＥＤが使用される。さらに、光源１０として赤外レーザダイオードが使用されるのでもよい。
【００９５】
開示された全ての特徴は、（それ自体が）発明の要部をなす。これでもってまた、同封／添付の優先権の基礎書面（先の出願のコピー）の公開内容は本願の開示内に十分取り込まれ、また、この書面の目的及び特徴に関しても、先の出願の特許請求の範囲内に含まれている。
【符号の説明】
【００９６】
１  床用集塵装置
２  シャーシ
３  走行ローラ
４  シャーシ台
５  ブラシ
６  装置カバー
７  埃用傾斜板
８  補助車
９  センサーユニット
１０、１０’  光源
１１  光検出素子
１１’  センサー領域
１２  受光レンズ
１３、１３’、１３”  障害物
１４  補正レンズ
１５  光学的な開口部
１６  光学フィルター素子
１７  光センサー
１８、１９  特性曲線
２０  回転プレート
２１  カバー
２２  透明ゾーン
２３  光源
２４  固定シャフト
２５  受光ユニット
２６  送信アンテナ
２７  受信アンテナ
２８  スリップリング
２９  リング接触子
３０  電磁石
３１  コイル
３２  位置検出素子
３３  分散素子
３４  シリンダー状の嵌込部
３５  開口
３６  フィルター膜
３７、３８  
３９  切断部分
４０  円柱状レンズ
４１  板状台
４２  フレーム
４３  支持部材
４４  錘
４５、４６  サーボモータ
４７  傾きセンサー
ａ、ｂ  回転軸
ｈ、ｈ’、ｈ”  検出高さ
ｉ１、ｉ２  電流
ｒ  走行方向
ｘ  障害物までの距離
ｙ  光検出素子上のビームスポットの位置
ｚ  垂直軸
Ａ  評価回路
Ｅ  受光器
Ｆ  遠方領域
Ｎ  近傍領域
Ｏ  計測対象物
Ｐ  ビームスポット
Ｓ  出射装置
Ｔ  三角計測システム
α  検出角度範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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