(57)【要約】【課題】太陽光と水による光の減衰を低減した上で、投光部から出射されて物体で反射した光を的確に受光部で受光する。【解決手段】物体Ｘが存在する空間に光を出射する投光部３と、投光部３から出射された光が物体Ｘで反射したときの反射光を受光する受光部４とを備えた投受光装置２であって、投光部３から出射された光が物体Ｘに直接入射し且つ物体Ｘで反射して受光部４に直接受光される物体直接反射光と、受光部４に受光される太陽光とが識別できるに至るまで物体直接反射光の受光部４での受光量が相対的に大きくなり、且つ、投光部３から出射された光が物体Ｘに入射すると共に、物体Ｘで反射して受光部４に至るまでの光路上に水が存在する場合に受光部４に受光される物体水通過反射光と、物体直接反射光とを同種と判断できるに至るまで物体水通過反射光の受光部４での受光量が相対的に大きくなるように、投光部３から出射される光の波長を選択した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が存在する空間に光を出射する投光部と、該投光部から出射された光が前記物体に入射したときに該物体で反射した反射光を受光する受光部とを備えた投受光装置において、
前記投光部から出射された光が前記物体に直接入射し且つ前記物体で反射して前記受光部に直接受光される物体直接反射光と、前記受光部に受光される太陽光とが識別できるに至るまで前記物体直接反射光の前記受光部での受光量が相対的に大きくなり、
且つ、前記投光部から出射された光が前記物体に入射すると共に、前記物体で反射して前記受光部に至るまでの光路上に水が存在する場合に前記受光部に受光される物体水通過反射光と、前記物体直接反射光とを同種と判断できるに至るまで前記物体水通過反射光の前記受光部での受光量が相対的に大きくなるように、
前記投光部から出射される光の波長を選択したことを特徴とする投受光装置。
【請求項２】
前記受光部が、前記投光部から出射された光と同一の波長帯域にある光を選択的に受光するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の投受光装置。
【請求項３】
前記投光部から出射された光を前記物体が存在する空間に走査する走査部を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の投受光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の投受光装置に、前記受光部に受光された光に基づいて前記物体を検出する検出部を更に設けたことを特徴とする物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光部から物体に対して光を出射し、物体からの反射光を受光部で受光する投受光装置の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えば無人搬送台車（ＡＧＶ）等に搭載して走行領域での障害物等の物体を検出する物体検出装置としては、光の投受光を利用して物体の有無を検出するように構成されたものが広く利用されている。
【０００３】
この種の物体検出装置には、上述のように光の投受光を行うために投受光装置が組み込まれているのが通例とされている。かかる投受光装置としては、物体が存在する空間に光を出射する投光部と、投光部から出射された光が物体に入射したときに物体から反射される光を受光する受光部を備えたものが一般的に利用されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５５２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種の物体検出装置は、近年では屋外で使用される場合も多く、屋外であっても検出対象となる物体を的確に検出することが要請されるに至っている。
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１に開示されているような投受光装置を屋外で使用した場合には、受光部に受光される光は、投光部から出射されて物体で反射した光以外に、太陽光が受光部に受光されてしまう。このような場合には、受光部で受光された光が、投光部から出射されて物体で反射した光によるものであるか、或いは太陽光によるものであるかを識別することができず、例えば物体が存在しない場合であっても、受光部に太陽光が受光されることによって物体が存在すると誤検出するおそれがある。
【０００７】
さらに、屋外では上述の太陽光の影響に加え、雨等の影響によって検出対象となる物体の表面が濡れている場合などのように、投光部から物体を介して受光部に至る光路上に水が介在する場合もある。しかしながら、このような場合に上記の特許文献１に開示されているような投受光装置を使用すると、投光部から出射された光が光路上に介在する水を通過することで減衰し、受光部で受光される段階で光の光量が微弱なものとなり、物体が存在する場合であっても、物体が存在しないと誤検出するおそれがある。
【０００８】
本発明の課題は、太陽光が受光されることによる影響と、水による光の減衰による影響を低減した上で、投光部から出射されて物体で反射した光を的確に受光部で受光することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために創案された本発明は、物体が存在する空間に光を出射する投光部と、該投光部から出射された光が前記物体に入射したときに該物体で反射した反射光を受光する受光部とを備えた投受光装置において、前記投光部から出射された光が前記物体に直接入射し且つ前記物体で反射して前記受光部に直接受光される物体直接反射光と、前記受光部に受光される太陽光とが識別できるに至るまで前記物体直接反射光の前記受光部での受光量が相対的に大きくなり、且つ、前記投光部から出射された光が前記物体に入射すると共に、前記物体で反射して前記受光部に至るまでの光路上に水が存在する場合に前記受光部に受光される物体水通過反射光と、前記物体直接反射光とを同種と判断できるに至るまで前記物体水通過反射光の前記受光部での受光量が相対的に大きくなるように、前記投光部から出射される光の波長を選択したことに特徴づけられる。
【００１０】
上記の構成によれば、投光部から出射される光を選択するだけで、物体直接反射光と太陽光とを識別すると共に、物体直接反射光と水通過反射光を同種のものと判断することが可能となる。したがって、太陽光の影響を低減しつつ、物体からの反射光を的確に受光することが可能となると共に、投光部から物体を介して受光部に至る光路上に水が存在する場合であっても、かかる水によって、投光部から出射された光が減衰することを可及的に低減し、受光部に十分な光量をもつ光を入射することが可能となる。
【００１１】
上記の構成において、前記受光部が、前記投光部から出射された光と同一の波長帯域にある光を選択的に受光するように構成されていることが好ましい。
【００１２】
このようにすれば、受光部に太陽光が入射する割合がより的確に低減され、より安定した光の投受光を実現することが可能となる。
【００１３】
上記の構成において、前記投光部から出射された光を前記物体が存在する空間に走査する走査部を更に備えていてもよい。
【００１４】
このようにすれば、投光部から出射される光が照射される領域が拡大し、より的確に物体に光を入射することが可能となる。
【００１５】
以上のように構成された投受光装置に、前記受光部に受光された光に基づいて前記物体を検出する検出部を更に設けることで、物体検出装置を構成してもよい。
【００１６】
このようにすれば、太陽光と、投光部から物体を介して受光部に至る光路上に介在する水との双方の影響を低減しつつ、検出対象となる物体を誤検出することなく的確に検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような本発明によれば、投光部から出射される光を選択するだけで、物体直接反射光と太陽光とを識別すると共に、物体直接反射光と水通過反射光を同種のものと判断することが可能となり、結果として光の投受光を安定して行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第一実施形態に係る物体検出装置を図１に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る被測定物検出装置の概略構成を例示している。同図に示すように、この物体検出装置１は、主たる構成要素として投受光装置２を備えてなる。この投受光装置２は、物体Ｘの存在する空間に対して光を出射する投光部３と、投光部３から出射された光が物体Ｘに入射したときに物体Ｘで反射する反射光を受光する受光部４とを備えている。なお、図中、５は投光部３から出射された光のビーム径を一定にする光学レンズを示し、６は物体Ｘで反射した光を受光部４に集束する光学レンズを示す。
【００２０】
上記の投光部３は、例えばレーザ発光ダイオードや半導体レーザ等を光源とするものである。そして、かかる投光部３から出射される光の波長は、投光部３から出射された光が物体に直接入射し且つ物体Ｘで反射して受光部４に直接受光される物体直接反射光と、受光部４に受光される太陽光とが識別できるに至るまで物体直接反射光の受光部４での受光量が相対的に大きくなり、且つ、投光部３から出射された光が物体Ｘに入射すると共に、物体Ｘで反射して受光部４に至るまでの光路上に水が存在する場合に受光部４に受光される物体水通過反射光と、物体直接反射光とを同種と判断できるに至るまで前記物体水通過反射光の受光部４での受光量が相対的に大きくなるように選択されている。なお、ここでいう「物体水通過反射光と、物体直接反射光とを同種と判断できる」とは、物体水通過反射光が受光部４で受光されたときの受光量と、物体直接反射光が受光部４で受光されたときの受光量とが、実質的に同一と見なせる程度のものであることを意味する。
【００２１】
具体的には、太陽光の強度は、太陽光に含まれる光の波長成分によって強度に分布をもっている。太陽から放射された可視光を含む電磁波は、大気中の成分により部分的に大きく減衰し、地上に到達する。地上における太陽光の強度の波長特性を図２に示す。同図に示すように、太陽光の強度は、可視光の波長領域で最も強く、波長が増加するに連れて漸次減少傾向にある。図２において、Ｈ２Ｏなどの化学成分が表示された波長の強度は、大気中の該化学成分により太陽光の強度が減衰したものであることを示している。更に、太陽光の強度は、波長が増加するに連れて局所的に弱くなる波長成分が間欠的に存在する。詳述すると、太陽光の強度が弱くなるディップが存在する波長の代表的な値としては、約０．８μｍと、０．９５μｍと、１．１２μｍと、１．３４μｍ〜１．４６μｍと、１．８μｍ〜１．９６μｍが挙げられ、この範囲にある波長を投光部３から出射し、受光部４にて投光波長を選択的に受光することで、投光部３太陽光の影響が小さくなり、受光部４で受光される物体直接反射光と太陽光とが識別可能となる。
【００２２】
一方、光の水に対する吸収係数も、光の波長により著しく異なる。光の水に対する吸収係数の波長特性を図３に示す。同図に示すように、光の水に対する吸収係数は、光の波長が増加するに連れて、漸次増加する傾向にある。したがって、投光部３から出射される波長が短くなるに連れて、水の吸収による光の減衰量が低減し、物体直接反射光と、水を通過し物体に照射された反射光とが同種と判断可能となる。
【００２３】
しかしながら、水の吸収係数を考慮した場合には、投光部３から出射される光の波長が短くなるほど水の吸収による光の減衰量が低減するが、波長が短くなるに連れて太陽光の強度が強くなり、物体直接反射光と太陽光とを識別することが困難となる。したがって、投光部３から出射する波長としては、太陽光の強度の波長特性と水の吸収係数の波長特性との双方を考慮して、太陽光の強度が弱くなる波長範囲のうち、特に波長の短い領域を選択することが必要となる。具体的には、投光部から出射される光の波長を、０．７９５μｍ〜０．８０５μｍ（好ましくは０．８μｍ）、０．９４μｍ〜０．９６μｍ（好ましくは０．９５μｍ）、又は１．１０μｍ〜１．１４μｍ（好ましくは１．１２μｍ）の中で選択すれば、太陽光と水に吸収の影響を低減しつつ、光の安定した投受光を実現することが可能となる。
【００２４】
また、受光部４は、フォトダイオード等の光センサで構成されている。さらに、本実施形態では、物体Ｘで反射した光が受光部４に至る光路上に、投光部３から出射された光と同一の波長帯域にある光を選択的に透過する光学フィルタ７が配置されており、受光部４に太陽光が入射する割合を低減するようになっている。
【００２５】
さらに、物体検出装置１は、検出部８を備えている。この検出部８は、信号線９を介して投光部３に接続されると共に、信号線１０を介して受光部４に接続されており、投光部３から出射される光と、受光部４に受光される光とに基づいて、物体Ｘまでの距離を演算し、物体Ｘまでの距離を検出することで物体Ｘを検出するようになっている。なお、検出部８における距離の演算方式としては、例えば、光をパルス状に強度変調し、投光部３から出射される光と、受光部４に受光される光との投受光の時間差から距離を求めるＴＯＦ方式や、光をある一定の周波数でＡＭ強度変調して、投光部３から出射される光の変調信号成分と、受光部４に受光される光の変調信号成分との位相差から距離を求めるＡＭ方式などを適用することができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態に係る物体検出装置１によれば、投光部３から出射される光を選択するだけで、物体直接反射光と太陽光とを識別すると共に、物体直接反射光と水通過反射光を同種のものと判断することが可能となり、太陽光と、投光部３から物体Ｘを介して受光部４に至る光路上に介在する水との双方の影響を低減しつつ、検出対象となる物体Ｘを誤検出することなく的確に検出することが可能となる。
【００２７】
本発明の第二実施形態に係る物体検出装置を図４に基づいて説明する。第二実施形態は、上記の第一実施形態と同一の検出部を備えている。第二実施形態が、第一実施形態と相違する点は、物体検出装置に組み込まれる投受光装置の構造にあり、特に投光部から出射された光を物体が存在する空間に走査する走査部を設けたところにある。以下では、第二実施形態に係る物体検出装置に組み込まれる投受光装置を中心に説明する。なお、図４において、第一実施形態と共通の構成要素については、同符号を付している。
【００２８】
図４は、第二実施形態に係る物体検出装置の概略構成を例示したものである。同図に示すように、この物体検出装置２０に組み込まれる投受光装置２１の走査部２２は、上下に共通の回転軸２３ａ、２３ｂを突出させた両軸のモータ２４に、一方の回転軸２３ａに投光ミラー２５、他方の回転軸２３ｂに受光ミラー２６を互いに同位相で取り付けて構成されている。そして、投光部３から出射された光を投光ミラー２５で反射して物体Ｘが存在する空間に走査すると共に、物体Ｘで反射した反射光を受光ミラー２６で反射して受光部４に入射するようになっている。したがって、物体が存在する空間に光が走査されるため、より的確に物体Ｘに投光部３から出射された光を照射することが可能となる。なお、図示しないが、モータ２４の回転位置情報を検出部８に入力するように構成することで、検出部８で、物体Ｘまでの演算距離と、入力されたモータ２４の回転位置情報とを組み合わせて、走査領域内の物体Ｘの位置を検出するようにしてもよい。
【００２９】
以上のように、第二実施形態に係る物体検出装置２０によれば、上記の第一実施形態と同様に、投光部３から出射される光を選択するだけで、物体直接反射光と太陽光とを識別すると共に、物体直接反射光と水通過反射光を同種のものと判断することが可能となり、太陽光と、投光部３から物体Ｘを介して受光部４に至る光路上に介在する水との双方の影響を低減しつつ、検出対象となる物体Ｘを誤検出することなく的確に検出することを可能
となる。加えて、投光部３から出射される光を投光ミラー２５で物体Ｘが存在する空間に走査されるため、物体Ｘの検出可能範囲の拡大を図ることが可能となる。
【００３０】
本発明の第三実施形態に係る物体検出装置を図５に基づいて説明する。第三実施形態も第二実施形態と同様に投受光装置に走査部を有するものであり、第三実施形態が、第二実施形態と相違する点は、投受光装置にハーフミラーを配設して、投光部と受光部の光路を一部共通化することで、投光ミラーが受光ミラーの役割も兼ねるようにしたことにある。以下では、第三実施形態に係る物体検出装置に組み込まれる投受光装置を中心に説明する。なお、図５において、第一実施形態および第二実施形態と共通の構成要素については、同符号を付している。
【００３１】
図５は、本発明の第三実施形態に係る物体検出装置の概略構成を例示している。同図に示すように、この物体検出装置３０に組み込まれる投受光装置３１の走査部３２は、モータ３３から下向きに突出させた回転軸３４に、投光ミラー２５を取り付けて構成されている。そして、投光部３から出射された光を、ハーフミラー３５で上向きに反射して、投光ミラー２５で反射して物体Ｘが存在する空間に走査すると共に、物体Ｘで反射した反射光を投光ミラー２５で再度反射してハーフミラー３５を通過させて受光部４に入射するようになっている。
【００３２】
以上のように、第三実施形態に係る物体検出装置３０によれば、上述の第二実施形態と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る物体検出装置を示す概略図である。
【図２】太陽光の強度の波長特性を示す図である。
【図３】水の吸収係数の波長特性を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る物体検出装置を示す概略図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係る物体検出装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    物体検出装置
２    投受光装置
３    投光部
４    受光部
７    光学フィルタ
８    検出部
Ｘ    物体
【図１】
2007171087.tif 000003
【図２】
2007171087.tif 000004
【図３】
2007171087.tif 000005
【図４】
2007171087.tif 000006
【図５】
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