(57)【要約】【課題】撮像部によって上方から撮像して侵入物を検出する場合、検出範囲の形が円錐形となり、検出範囲がそれだけ狭くなってしまう問題が生じる。【解決手段】作業が行われる領域を含む作業面１と、作業面１に設けられた識別領域３と、識別領域３に対向する位置に設けられた反射鏡４と、反射鏡４を介して識別領域３を撮像する撮像部５と、撮像された識別領域３の画像に基づいて、識別領域３に侵入した侵入物を検出する侵入物検出部と、を有する。【選択図】図１
2013052485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業が行われる領域を含む作業面と、
前記作業面に設けられた識別領域と、
前記識別領域に対向する位置に設けられた反射鏡と、
前記反射鏡を介して前記識別領域を撮像する撮像部と、
撮像された前記識別領域の画像に基づいて、前記識別領域に侵入した侵入物を検出する侵入物検出部と、を有し、
前記反射鏡における反射面の法線と、前記作業面に対して平行な面とのなす角度をθとし、
前記撮像部から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、前記反射面から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、の間の距離をＸとした場合に、
前記反射鏡は、前記Ｘが長くなる程、前記θが小さくなるように設けられることを特徴とする侵入検出装置。
【請求項２】
前記反射鏡は、凹面鏡であることを特徴とする請求項１に記載の侵入検出装置。
【請求項３】
前記反射鏡は、複数の平面鏡により構成されることを特徴とする請求項１に記載の侵入検出装置。
【請求項４】
前記識別領域にはマーカーが配置され、前記マーカーは、光を発光する発光体及び光を反射する反射体の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の侵入検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の侵入検出装置を有することを特徴とするロボットシステム。
【請求項６】
作業が行われる領域を含む作業面と、
前記作業面に設けられた識別領域と、
前記識別領域に対向する位置に設けられた反射鏡と、
前記反射鏡を介して前記識別領域を撮像する撮像部と、
撮像された前記識別領域の画像に基づいて、前記識別領域に侵入した侵入物を検出する侵入物検出部と、を有し、
前記反射鏡の第１の位置における反射面の法線と、前記作業面に対して平行な面とのなす角度をθ１とし、
前記撮像部から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、前記第１の位置における反射面から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、の間の距離をＸ１とし、
前記反射鏡の第２の位置における反射面の法線と、前記平行な面とのなす角度をθ２とし、
前記撮像部から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、前記第２の位置における反射面から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、の間の距離をＸ２とした場合に、
前記反射鏡は、前記Ｘ１が前記Ｘ２より長いとき、前記θ１が前記θ２より小さくなるように設けられることを特徴とする侵入検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、侵入検出装置及びロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットが作業する作業領域に関して、作業領域からのロボットの飛び出しや、作業領域への人の侵入を検出する侵入検出装置が開示されている。例えば、特許文献１では、図１４に示すように、ロボットの周囲に対して、障害物の検出等を行うために、周囲パターン投射系Ｕ３により、ロボットの本体部Ｕ２の上方から床面Ｕ５に向けてパターン光Ｕ３ａを投光する。そして、本体部Ｕ２の上方からカメラＵ８によって撮像した画像に基づいて、パターン光Ｕ３ａの投射パターン像Ｕ７のずれを検知することで、本体部Ｕ２の周囲における障害物Ｕ６を検出する。これにより、周囲に人などがいる環境において、ロボットを安全に利用できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２４２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているようなロボットの場合、図１４に示すように、本体部Ｕ２の上方に設置されているカメラＵ８の撮像範囲はＵ８ａである。このため、カメラＵ８による検出範囲の形が円錐形となり、検出範囲がそれだけ狭くなってしまう問題が生じる。つまり、円錐形の範囲外のカメラＵ８の死角となる空間から例えば人の手がロボットの本体部Ｕ２の作業領域に侵入したり、本体部Ｕ２のアームが円錐形の範囲外に飛び出したりする場合に、これらを侵入物として検出できなくなる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］作業が行われる領域を含む作業面と、前記作業面に設けられた識別領域と、前記識別領域に対向する位置に設けられた反射鏡と、前記反射鏡を介して前記識別領域を撮像する撮像部と、撮像された前記識別領域の画像に基づいて、前記識別領域に侵入した侵入物を検出する侵入物検出部と、を有し、前記反射鏡における反射面の法線と、前記作業面に対して平行な面とのなす角度をθとし、前記撮像部から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、前記反射面から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、の間の距離をＸとした場合に、前記反射鏡は、前記Ｘが長くなる程、前記θが小さくなるように設けられることを特徴とする侵入検出装置。
【０００７】
上記した侵入検出装置によれば、反射鏡を介して撮像された識別領域の画像に基づいて、侵入物検出部が、識別領域に侵入した侵入物を検出する。このとき反射鏡は、反射鏡における反射面の法線と、作業面に対して平行な面とのなす角度をθとし、撮像部から前記平行な面に垂線を引いたときの交点と、反射面から前記平行な面に垂線を引いたときの交点と、の距離をＸとした場合に、Ｘが長くなる程、θが小さくなるように設けられる。
Ｘが長くなる程、θが小さくなるように設けられることから、反射面を介して識別領域の全体を撮像部に集光させて撮像することができる。更に、撮像する際に、識別領域から反射鏡への光路を作業面に対してより垂直に近い状態にすることができる。この結果、死角を少なくして識別領域の全体を撮像することができ、識別領域への侵入物に対して監視範囲を拡大することができる。
【０００８】
［適用例２］前記反射鏡は、凹面鏡であることを特徴とする上記侵入検出装置。
【０００９】
上記した侵入検出装置によれば、識別領域の全体について、凹面鏡の反射面を介して撮像部に集光させて撮像することができる。
【００１０】
［適用例３］前記反射鏡は、複数の平面鏡により構成されることを特徴とする上記侵入検出装置。
【００１１】
上記した侵入検出装置によれば、識別領域の全体について、複数の平面鏡の各反射面を介して撮像部に集光させて撮像することができる。また、複数の平面鏡により構成されることから、反射鏡を容易に作成することができる。
【００１２】
［適用例４］前記識別領域にはマーカーが配置され、前記マーカーは、光を発光する発光体及び光を反射する反射体の少なくともいずれかを含むことを特徴とする上記侵入検出装置。
【００１３】
上記した侵入検出装置によれば、発光体及び反射体の少なくともいずれかを含むマーカーが識別領域に配置される。これにより、撮像したマーカーの画像に基づいて、侵入物を正確に且つ容易に検出することができる。
【００１４】
［適用例５］上記侵入検出装置を有することを特徴とするロボットシステム。
【００１５】
上記したロボットシステムによれば、ロボットの作業領域からのロボットの飛び出しや、ロボットの作業領域への人の侵入を検出することができる。
【００１６】
［適用例６］作業が行われる領域を含む作業面と、前記作業面に設けられた識別領域と、前記識別領域に対向する位置に設けられた反射鏡と、前記反射鏡を介して前記識別領域を撮像する撮像部と、撮像された前記識別領域の画像に基づいて、前記識別領域に侵入した侵入物を検出する侵入物検出部と、を有し、前記反射鏡の第１の位置における反射面の法線と、前記作業面に対して平行な面とのなす角度をθ１とし、前記撮像部から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、前記第１の位置における反射面から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、の間の距離をＸ１とし、前記反射鏡の第２の位置における反射面の法線と、前記平行な面とのなす角度をθ２とし、前記撮像部から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、前記第２の位置における反射面から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、の間の距離をＸ２とした場合に、前記反射鏡は、前記Ｘ１が前記Ｘ２より長いとき、前記θ１が前記θ２より小さくなるように設けられることを特徴とする侵入検出装置。
【００１７】
上記した侵入検出装置によれば、反射鏡を介して撮像された識別領域の画像に基づいて、侵入物検出部が、識別領域に侵入した侵入物を検出する。このとき反射鏡は、反射鏡の第１の位置における反射面の法線と、作業面に対して平行な面とのなす角度をθ１とし、撮像部から前記平行な面に垂線を引いたときの交点と、第１の位置における反射面から前記平行な面に垂線を引いたときの交点と、の距離をＸ１とし、反射鏡の第２の位置における反射面の法線と、前記平行な面とのなす角度をθ２とし、撮像部から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、第２の位置における反射面から前記平行な面に垂線を引いたときの前記平行な面との交点と、の間の距離をＸ２とした場合に、Ｘ１がＸ２より長いとき、θ１がθ２より小さくなるように設けられる。
Ｘ１がＸ２より長いとき、θ１がθ２より小さくなるように設けられることから、反射面を介して識別領域の全体を撮像部に集光させて撮像することができる。更に、撮像する際に、識別領域から反射鏡への光路を作業面に対してより垂直に近い状態にすることができる。この結果、死角を少なくして識別領域の全体を撮像することができ、識別領域への侵入物に対して監視範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る侵入検出装置を適用したシステム例を示す正面図。
【図２】第１実施形態に係る侵入検出装置を適用したシステム例を示す平面図。
【図３】識別領域、反射鏡及び撮像部のそれぞれの位置関係について説明する図。
【図４】侵入検出装置に関わる動作を制御する制御部の構成を示すブロック図。
【図５】第２実施形態における反射鏡の構成を示す図（その１）。
【図６】第２実施形態における反射鏡の構成を示す図（その２）。
【図７】第２実施形態における反射鏡の構成を示す図（その３）。
【図８】第２実施形態における反射鏡の構成を示す図（その４）。
【図９】第２実施形態における反射鏡の構成を示す図（その５）。
【図１０】第２実施形態における反射鏡の構成を示す図（その６）。
【図１１】変形例１におけるシステム例の平面図。
【図１２】変形例１におけるシステム例の平面図。
【図１３】変形例２におけるシステム例の平面図。
【図１４】従来例におけるロボットの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係る侵入検出装置を適用したロボットシステムのシステム例について、図面を参照して説明する。なお、以下の図面においては、図面を見易くするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２０】
第１実施形態に係る侵入検出装置を適用したシステム例の構成について説明する。
図１は、第１実施形態に係る侵入検出装置を適用したシステム例を示す正面図である。また、図２は、第１実施形態に係る侵入検出装置を適用したシステム例を示す平面図である。両図に示すように、本システム例では、作業が行われる領域を含む四角形状の作業面１に設置されて作業を行うロボット２と、作業面１の四辺のうちＸ方向に沿った一辺周辺に設けられている識別領域３と、作業面１の識別領域３に対向する位置に設置されて、Ｘ方向に傾斜している反射鏡４と、反射鏡４を介して識別領域３の撮像を行う撮像部５と、を備えている。ここで、対向とは、識別領域３と反射鏡４とが直接向き合う場合の他に、識別領域３と反射鏡４とが直接向き合わなくても、撮像部５が反射鏡４を介して識別領域３を撮像できる位置関係も含んでいる。
【００２１】
ロボット２は、いわゆる多関節型ロボットであり、ベース２１、アーム２４，２６、ロボットハンド２８、各アーム等を回動自在に支持する関節部である第１軸２３，第２軸２５，第３軸２７等により構成されている。
ロボット２は、作業面１の中央付近にベース２１によって設置されている。ベース２１は回転軸２２を備えており、この回転軸２２により、ロボット２本体を作業面１との鉛直軸を中心に回転させることができる。ベース２１には、アーム２４が第１軸２３を介して回動自在に取り付けられている。更に、ベース２１の内部には、ロボット２を制御する図示しない制御部６等が配置されている。
【００２２】
アーム２４には、アーム２６が第２軸２５を介して回動自在に取り付けられている。アーム２６には、ロボットハンド２８が第３軸２７を介して回動自在に取り付けられている。ロボットハンド２８は、作業面１に載置された図示しないワークを把持することができる。これらの第１〜３軸２３，２５，２７、及びロボットハンド２８は、モーターや空圧機器等により操作される複数の図示しないアクチュエーターの駆動により、回動するように構成されている。
【００２３】
図２では、ロボット２のアーム２４，２６、及びロボットハンド２８のそれぞれがＸ軸方向へ一直線状に延びた状態から、そのままＹ軸周りに回動した状態を表している。また、そのときのロボットハンド２８の先端の軌跡は、軌跡Ｒ１として示されている。この軌跡Ｒ１内の領域は、ロボット２と接触する恐れのある進入禁止領域となる。更に、図２では、矢印方向（Ｘ方向に交差する方向）に進み、作業面１に近づこうとしている作業者Ｍを示している。
一方、図１に示すようにロボット２のアーム２４，２６、及びロボットハンド２８の全体が屈曲している状態において、Ｙ軸周りに回動するロボットハンド２８の先端の軌跡を図２に示す軌跡Ｒ１とした場合について述べる。この場合、アーム２４，２６、及びロボットハンド２８のそれぞれがＸ軸方向へ延びてＹ軸周りに回動すると、ロボットハンド２８が識別領域３から飛び出して作業者Ｍと接触する恐れがある。
【００２４】
識別領域３では作業面１に基板３０が設置され、基板３０には、複数の発光素子３１が基板３０の長尺方向、即ちＸ方向に並んで配置されている。これらの発光素子３１は、光を発光する発光体からなるマーカーとして機能する。発光素子３１としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、電球、ＬＣＤ、エレクトロルミネセンス素子（ＥＬ）等の種々の発光素子や、蓄光塗料等の蓄光材を用いることができる。なお、識別領域３には、発光素子３１に限られず、例えば照明光を反射する反射板を配置するようにしても良い。この反射板は、光を反射する反射体からなるマーカーとなる。
【００２５】
反射鏡４は、回転楕円体に形成された凹面を反射面とする凹面鏡４０である。撮像部５は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子５１を用いて静止画像や動画像を撮影するカメラである。図１に示すように、撮像部５における撮像素子５１及び反射鏡４としての凹面鏡４０は、凹面鏡４０の反射面を介して、識別領域３の基板３０に配置された各発光素子３１の全てを撮像範囲として撮像できる位置関係を持つように設置されている。ここで、凹面鏡４０とは、平行光を集光させたり、逆に発散光を平行光もしくは集光にさせたりする機能を持つものである。
【００２６】
次に、識別領域３、反射鏡４及び撮像部５のそれぞれの位置関係について説明する。
図３は、識別領域３、反射鏡４及び撮像部５のそれぞれの位置関係について説明する図である。同図に示すように、識別領域３に配置された各発光素子３１からの出射光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・について、凹面鏡４０の反射面における各法線をＮ１，Ｎ２，Ｎ３・・・とする。そして、各法線Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３・・・と、作業面１に平行な面１ａとのなす角を、それぞれ角度θ１，θ２，θ３・・・とする。また、撮像部５の撮像素子５１から面１ａと平行な面に垂線を引いたときの交点と、出射光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・についての反射面における反射点から面１ａと平行な面に垂線を引いたときの交点と、の距離を、それぞれ距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・とする。
【００２７】
本実施形態では、各発光素子３１、凹面鏡４０及び撮像素子５１のそれぞれが、各距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・が長くなる程、各角度θ１，θ２，θ３・・・が小さくなるような位置関係に設置する。これにより、各発光素子３１からの出射光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・のそれぞれを撮像素子５１に集光することができる。即ち、凹面鏡４０の反射面を介して各発光素子３１の全てを撮像範囲として撮像できるようになる。
【００２８】
次に、ロボット２において侵入検出装置に関わる動作を制御する制御部６について説明する。
図４は、侵入検出装置に関わる動作を制御する制御部６の構成を示すブロック図である。同図に示すように、制御部６は、撮像制御部６１、侵入物検出部として機能する画像解析部６２、警報部６３、データベース部６４、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６５、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）６６、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）６７等を備えている。
【００２９】
撮像制御部６１は、撮像部５を制御することにより、凹面鏡４０の反射面を介して識別領域３に配置された各発光素子３１を撮像させる。画像解析部６２は、撮像部５が撮像した各発光素子３１の画像に基づいて、識別領域３における侵入物を解析する。例えば、図２において、作業者Ｍが矢印方向にそのまま進み識別領域３に侵入した場合、作業者Ｍが、各発光素子３１の一部の出射光を遮光することになり、侵入物を検出することが可能になる。また、作業面１の中央付近に設置されているロボット２の設置位置が、識別領域３の方にずれたとき、ロボットハンド２８の先端等が識別領域３に侵入することも考えられる。この場合、ロボットハンド２８の先端等が、各発光素子３１の一部の出射光を遮光することになり、ロボット２を侵入物として検出することが可能になる。
【００３０】
警報部６３は、画像解析部６２における解析の結果、識別領域３への侵入物が有ると判断された場合、ロボット２の動作を制御するロボット駆動制御部２９に対して、侵入物有りの警報データを出力する。ロボット駆動制御部２９は、警報部６３からの警報データを受け取ると、例えば、警告音を出力させたり、ロボット２の動作を停止させたりできる。データベース部６４は、侵入物を判断するために必要な画像等の情報を記憶する。ＣＰＵ６５は、上記した各部の処理を実行する。ＲＡＭ６６は、撮像部５から取得した画像等を一時的に記憶する。ＲＯＭ６７は、上記した各部における動作を行うためのプログラム等を記憶する。
【００３１】
上述したように、本実施形態では、撮像部５により、凹面鏡４０の反射面を介して識別領域３に配置された各発光素子３１を撮像する。そして、撮像した各発光素子３１の画像に基づいて識別領域３への侵入物を判断する。このとき、各発光素子３１、凹面鏡４０及び撮像部５の撮像素子５１のそれぞれは、図３に示すように、各距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・が長くなる程、各角度θ１，θ２，θ３・・・が小さくなるような位置関係に設置する。これにより、凹面鏡４０の反射面を介して各発光素子３１の全てを撮像範囲として撮像できるようになる。更に、撮像部５により各発光素子３１を直接撮像するのではなく、凹面鏡４０の反射面を介して間接的に撮像することから、撮像の際、各発光素子３１から凹面鏡４０への光路を作業面１に対してより垂直に近い状態にすることができる。この結果、識別領域３を撮像するときの撮像空間の範囲が広くなり、監視範囲の死角を少なくすることができる。
【００３２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る侵入検出装置を適用したシステム例について、図面を参照して説明する。第２実施形態に係る侵入検出装置を適用したシステム例と、第１実施形態に係る侵入検出装置を適用したシステム例とでの共通の構成については、同一符号を付してあり、以下異なる構成についてのみ説明する。
【００３３】
第２実施形態に係る侵入検出装置を適用したシステム例は、第１実施形態におけるシステム例と同様の構成をとるが、反射鏡として、凹面鏡ではなく平面鏡を用いる点が異なる。
図５は、第２実施形態における反射鏡の構成を説明するための図（その１）である。同図に示すように、反射鏡４は、複数の平面鏡４１１，４１２，４１３・・・を用いて多面反射鏡４１を構成している。
【００３４】
平面鏡４１１は、各発光素子３１からの出射光Ｌ１〜Ｌ５を反射して、それぞれを撮像部５の撮像素子５１に集光している。平面鏡４１２は、各発光素子３１からの出射光Ｌ６〜Ｌ９を反射して、それぞれを撮像素子５１に集光している。また、平面鏡４１３以降についても、各発光素子３１からの出射光Ｌ１０〜を反射して、それぞれを撮像素子５１に集光している。
【００３５】
ここで、図示しないが、第１実施形態（図３参照）と同様に、各反射面における法線とのなす角を角度θ１，θ２，θ３・・・とし、撮像素子５１の位置に基づいた各反射点までの距離を距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・とする。この場合、各発光素子３１、各平面鏡４１１，４１２，４１３・・・、及び撮像素子５１のそれぞれは、各距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・が長くなる程、各角度θ１，θ２，θ３・・・が小さくなるような位置関係に設置する。これにより、各平面鏡４１１，４１２，４１３・・・の反射面を介して各発光素子３１の全てを撮像範囲として撮像できるようになる。
【００３６】
上述した多面反射鏡４１による反射鏡４の構成では、複数の平面鏡４１１，４１２，４１３・・・を用いることから、反射鏡４を簡易な構成により実現することができる。また、反射鏡４を運搬等する際に、各平面鏡４１１，４１２，４１３・・・を個別の部材としてバラバラに扱うことで、大きな場所をとらないで容易に運搬等を行うことができる。
【００３７】
図６は、第２実施形態における反射鏡の構成を示す図（その２）である。同図に示す反射鏡４では、基板４２０が作業面１に対して平行に対向するように設置されている。そして、この基板４２０の下面には、複数の平面鏡４２１，４２２，４２３・・・が配置されて多面反射鏡４２を構成している。また、各平面鏡４２１，４２２，４２３・・・は、それぞれの反射面における反射点の間隔がＸ方向に均等になるように配置されている。なお、図６において、各平面鏡４２１，４２２，４２３・・・間の丸印は、それぞれの反射点の間隔が均等であることを示している。
【００３８】
各平面鏡４２１，４２２，４２３・・・は、各発光素子３１に対して１対１に対向して配置されている。平面鏡４２１は、発光素子３１からの出射光Ｌ１を反射して、撮像部５の撮像素子５１に集光している。平面鏡４２２は、発光素子３１からの出射光Ｌ２を反射して撮像素子５１に集光している。また、平面鏡４２３以降についても、各発光素子３１からの出射光Ｌ３〜を１対１で反射して、それぞれを撮像素子５１に集光している。なお、各平面鏡４２１，４２２，４２３・・・が、各発光素子３１に対して１対１に対向するのではなく、１つの平面鏡が複数の発光素子３１に対向するようにしても良い。
【００３９】
ここで、図示しないが、第１実施形態（図３参照）と同様に、各反射面における法線とのなす角を角度θ１，θ２，θ３・・・とし、撮像素子５１の位置に基づいた各反射点までの距離を距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・とする。この場合、各発光素子３１、各平面鏡４２１，４２２，４２３・・・、及び撮像素子５１のそれぞれは、各距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・が長くなる程、各角度θ１，θ２，θ３・・・が小さくなるような位置関係に設置する。これにより、各平面鏡４２１，４２２，４２３・・・の反射面を介して各発光素子３１の全てを撮像範囲として撮像できるようになる。
【００４０】
上述した多面反射鏡４２による反射鏡４の構成では、作業面１に対して平行に対向する基板４２０の下面に、それぞれの反射点の間隔が均等に配置された複数の平面鏡４１１，４１２，４１３・・・を用いる。これにより、各平面鏡を多面反射鏡４２として高い精度で容易に設置することができる。
【００４１】
図７は、第２実施形態における反射鏡の構成を示す図（その３）である。同図に示す反射鏡４では、基板４３０が作業面１に対して平行に対向するように設置されている。そして、この基板４３０の下面には、複数の平面鏡４３１，４３２，４３３・・・が配置されて多面反射鏡４３を構成している。また、各平面鏡４３１，４３２，４３３・・・は、それぞれの隣り合う反射光の間隔について、撮像部５の撮像素子５１における画角が均等になるように配置されている。なお、図７において、撮像素子５１を中心とする円弧線ＶＬ１上の丸印は、各平面鏡４３１，４３２，４３３・・・の反射光の間隔について、撮像素子５１における画角が均等であることを示している。
【００４２】
各平面鏡４３１，４３２，４３３・・・は、各発光素子３１に対して１対１に対向して配置されている。平面鏡４３１は、発光素子３１からの出射光Ｌ１を反射して、撮像部５の撮像素子５１に集光している。平面鏡４３２は、発光素子３１からの出射光Ｌ２を反射して撮像素子５１に集光している。また、平面鏡４３３以降についても、各発光素子３１からの出射光Ｌ３〜を１対１で反射して、それぞれを撮像素子５１に集光している。なお、各平面鏡４３１，４３２，４３３・・・が、各発光素子３１に対して１対１に対向するのではなく、１つの平面鏡が複数の発光素子３１に対向するようにしても良い。
【００４３】
ここで、図示しないが、第１実施形態（図３参照）と同様に、各反射面における法線とのなす角を角度θ１，θ２，θ３・・・とし、撮像素子５１の位置に基づいた各反射点までの距離を距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・とする。この場合、各発光素子３１、各平面鏡４３１，４３２，４３３・・・、及び撮像素子５１のそれぞれは、各距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・が長くなる程、各角度θ１，θ２，θ３・・・が小さくなるような位置関係に設置する。これにより、各平面鏡４３１，４３２，４３３・・・の反射面を介して各発光素子３１の全てを撮像範囲として撮像できるようになる。
【００４４】
上述した多面反射鏡４３による反射鏡４の構成では、作業面１に対して平行に対向する基板４３０の下面に、各反射光の間隔についての画角が均等に配置された複数の平面鏡４３１，４３２，４３３・・・を用いる。これにより、撮像した画像における各発光素子３１のＸ方向の間隔を概ね等間隔にすることができ、侵入物を検出するための画像解析を容易に行うことができる。更に、撮像素子５１の解像度が低い場合にも画像解析に対応することができる。
【００４５】
図８は、第２実施形態における反射鏡の構成を示す図（その４）である。同図に示す反射鏡４では、基板４４０が作業面１に対して平行に対向するように設置されている。そして、この基板４４０の下面には、複数の平面鏡４４１，４４２，４４３・・・が配置されて多面反射鏡４４を構成している。また、各平面鏡４４１，４４２，４４３・・・は、それぞれの隣り合う反射光の間隔について、撮像部５の撮像素子５１が形成する撮像面において均等になるように配置されている。なお、図８において、撮像素子５１が形成する撮像面に対しての平行線ＶＬ２上の丸印は、各平面鏡４４１，４４２，４４３・・・の反射光の間隔が撮像面において均等であることを示している。
【００４６】
各平面鏡４４１，４４２，４４３・・・は、各発光素子３１に対して１対１に対向して配置されている。平面鏡４４１は、発光素子３１からの出射光Ｌ１を反射して、撮像部５の撮像素子５１に集光している。平面鏡４４２は、発光素子３１からの出射光Ｌ２を反射して撮像素子５１に集光している。また、平面鏡４４３以降についても、各発光素子３１からの出射光Ｌ３〜を１対１で反射して、それぞれを撮像素子５１に集光している。なお、各平面鏡４４１，４４２，４４３・・・が、各発光素子３１に対して１対１に対向するのではなく、１つの平面鏡が複数の発光素子３１に対向するようにしても良い。
【００４７】
ここで、図示しないが、第１実施形態（図３参照）と同様に、各反射面における法線とのなす角を角度θ１，θ２，θ３・・・とし、撮像素子５１の位置に基づいた各反射点までの距離を距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・とする。この場合、各発光素子３１、各平面鏡４４１，４４２，４４３・・・、及び撮像素子５１のそれぞれは、各距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・が長くなる程、各角度θ１，θ２，θ３・・・が小さくなるような位置関係に設置する。これにより、各平面鏡４４１，４４２，４４３・・・の反射面を介して各発光素子３１の全てを撮像範囲として撮像できるようになる。
【００４８】
上述した多面反射鏡４４による反射鏡４の構成では、作業面１に対して平行に対向する基板４４０の下面に、反射光の間隔が撮像面において均等に配置された複数の平面鏡４４１，４４２，４４３・・・を用いる。これにより、撮像した画像における各発光素子３１の間隔を等間隔にすることができ、侵入物を検出するための画像解析を更に容易に行うことができる。また、撮像素子５１の解像度が低い場合にも画像解析に容易に対応することができる。
【００４９】
図９は、第２実施形態における反射鏡の構成を示す図（その５）である。同図に示す反射鏡４では、基板４５０が、撮像部５の撮像素子５１が形成する撮像面に対して平行（図９では、基板４５０が撮像面の中心軸に対して直角であることを示している。）に対向するように設置されている。そして、この基板４５０の下面には、複数の平面鏡４５１，４５２，４５３・・・が配置されて多面反射鏡４５を構成している。また、各平面鏡４５１，４５２，４５３・・・は、それぞれの反射面における反射点の間隔が基板４５０の長尺方向に均等になるように配置されている。なお、図９において、各平面鏡４５１，４５２，４５３・・・間の丸印は、それぞれの反射点の間隔が均等であることを示している。
【００５０】
各平面鏡４５１，４５２，４５３・・・は、各発光素子３１に１対１に対向して配置されている。平面鏡４５１は、発光素子３１からの出射光Ｌ１を反射して、撮像部５の撮像素子５１に集光している。平面鏡４５２は、発光素子３１からの出射光Ｌ２を反射して撮像素子５１に集光している。また、平面鏡４５３以降についても、各発光素子３１からの出射光Ｌ３〜を１対１で反射して、それぞれを撮像素子５１に集光している。なお、各平面鏡４５１，４５２，４５３・・・が、各発光素子３１に対して１対１に対向するのではなく、１つの平面鏡が複数の発光素子３１に対向するようにしても良い。
【００５１】
ここで、図示しないが、第１実施形態（図３参照）と同様に、各反射面における法線とのなす角を角度θ１，θ２，θ３・・・とし、撮像素子５１の位置に基づいた各反射点までの距離を距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・とする。この場合、各発光素子３１、基板４５０、各平面鏡４５１，４５２，４５３・・・、及び撮像素子５１のそれぞれは、各距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・が長くなる程、各角度θ１，θ２，θ３・・・が小さくなるような位置関係に設置する。これにより、各平面鏡４５１，４５２，４５３・・・の反射面を介して各発光素子３１の全てを撮像範囲として撮像できるようになる。
【００５２】
上述した多面反射鏡４５による反射鏡４の構成では、撮像面に対して平行に対向する基板４５０の下面に、それぞれの反射点の間隔が均等に配置された複数の平面鏡４５１，４５２，４５３・・・を用いる。これにより、撮像素子５１から各反射面までの光路長の差を少なくすることができ、画像の遠近によるピンボケを抑制することができる。更に、撮像した画像における各発光素子３１の間隔を等間隔にすることができ、侵入物を検出するための画像解析を更に容易に行うことができる。また、各平面鏡を多面反射鏡４５として高い精度で容易に設置することができる。
【００５３】
図１０は、第２実施形態における反射鏡の構成を示す図（その６）である。同図に示す反射鏡４では、基板４６０が、作業面１に対してＸ方向に傾斜して対向するように設置されている。そして、この基板４６０の下面には、複数の平面鏡４６１，４６２，４６３・・・が配置されて多面反射鏡４６を構成している。また、各平面鏡４６１，４６２，４６３・・・は、それぞれの反射面における反射点の間隔が基板４６０の長尺方向に均等になるように配置されている。更に、各平面鏡４６１，４６２，４６３・・・は、基板４６０の下面に対しての角度差が最小となるように配置されている。なお、図１０において、各平面鏡４６１，４６２，４６３・・・間の丸印は、それぞれの反射点の間隔が均等であることを示している。
【００５４】
各平面鏡４６１，４６２，４６３・・・は、各発光素子３１に対して１対１に対向して配置されている。平面鏡４６１は、発光素子３１からの出射光Ｌ１を反射して、撮像部５の撮像素子５１に集光している。平面鏡４６２は、発光素子３１からの出射光Ｌ２を反射して撮像素子５１に集光している。また、平面鏡４６３以降についても、各発光素子３１からの出射光Ｌ３〜を１対１で反射して、それぞれを撮像素子５１に集光している。なお、各平面鏡４６１，４６２，４６３・・・が、各発光素子３１に対して１対１に対向するのではなく、１つの平面鏡が複数の発光素子３１に対向するようにしても良い。
【００５５】
ここで、図示しないが、第１実施形態（図３参照）と同様に、各反射面における法線とのなす角を角度θ１，θ２，θ３・・・とし、撮像素子５１の位置に基づいた各反射点までの距離を距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・とする。この場合、各発光素子３１、基板４６０、各平面鏡４６１，４６２，４６３・・・、及び撮像素子５１のそれぞれは、各距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・が長くなる程、各角度θ１，θ２，θ３・・・が小さくなるような位置関係に設置する。これにより、各平面鏡４６１，４６２，４６３・・・の反射面を介して各発光素子３１の全てを撮像範囲として撮像できるようになる。
【００５６】
上述した多面反射鏡４６による反射鏡４の構成では、作業面１に対してＸ方向に傾斜して対向する基板４６０の下面に、それぞれの反射点の間隔が均等に配置されて、且つ角度差が最小となるように配置されている複数の平面鏡４６１，４６２，４６３・・・を用いる。これにより、撮像素子５１から各反射面までの光路長の差を少なくすることができ、画像の遠近によるピンボケを抑制することができ、侵入物を検出するための画像解析を更に容易に行うことができる。また、各平面鏡の角度差が少ないことから、各平面鏡を基板４６０の下面に容易に設置することができる。
【００５７】
なお、上述した多面反射鏡４６による反射鏡４の構成において、基板４６０の下面に、それぞれの反射点の間隔が均等に配置されて、且つ撮像素子５１から各反射面までの光路長の差が最小となるように配置されている複数の平面鏡４６１，４６２，４６３・・・を用いるようにしても良い。これにより、撮像素子５１から各反射面までの光路長の差を最小にすることができ、画像の遠近によるピンボケを最小にすることができ、侵入物を検出するための画像解析を精緻な画像により更に容易に行うことができる。
【００５８】
（変形例１）
上述した実施形態では、作業面１の四辺のうち、Ｘ方向に沿った一辺周辺に識別領域３を設ける例について説明した。しかし、これに限られず、識別領域３は、作業面の領域の形状、ロボットの可動範囲、及び侵入物の状況等の環境に応じて適正な場所に設けるようにしても良い。例えば、図１１（ａ）に示すシステム例の平面図のように、作業面１の四辺のうち、いずれかの二辺周辺に識別領域３を設けるようにしても良い。また、図１１（ｂ）に示すシステム例の平面図のように、作業面１の四辺周辺に識別領域３を設けるようにしても良い。また、図示しないが、例えば、四辺のうち、Ｙ方向に沿った一辺周辺や、いずれかの三辺周辺に識別領域３を設けるようにしても良い。
【００５９】
また、このとき、撮像部５は、識別領域３の個数及び場所や、反射鏡４の設置状況に応じて適正な場所に設置するようにしても良い。例えば、図１１（ａ），（ｂ）に示すシステム例の平面図のように、各識別領域３の長尺方向の一方の端部側に、各撮像部５の位置が互いに離れるようにして設置しても良い。また、図１２（ａ）に示すシステム例の平面図のように、２つの撮像部５の位置がまとまるようにして設置しても良い。また、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すシステム例の平面図のように、１つの撮像部５が複数の識別領域３を撮像するように設置しても良い。また、識別領域３及び撮像部５を作業面１に設置しないで、進入禁止領域への侵入物を監視できる位置、例えば、作業面１の上方向からの侵入を監視できる位置に設置するようにしても良い。
【００６０】
（変形例２）
上述した実施形態では、作業面１の四辺のうち、一辺周辺に１つの識別領域３を設ける例について説明した。しかし、これに限られず、一辺周辺に複数の識別領域３を設けるようにしても良い。例えば、図１３（ａ）に示すシステム例の平面図のように、作業面１の四辺のうち、一辺周辺に２つの識別領域３を設けて、２つの撮像部５が各識別領域３を撮像するように設置しても良い。また、図１３（ｂ）に示すシステム例の平面図のように、作業面１の四辺のうち、二辺周辺のそれぞれに２つの識別領域３を設けて、それぞれの一辺周辺において、１つの撮像部５が２つの識別領域３を撮像するように設置しても良い。
【００６１】
このように、作業面１の一辺周辺に複数の識別領域３を設けることにより、一辺周辺に１つの識別領域３を設ける場合に比べて、侵入物の侵入速度が速い場合であっても確実に検出することができ、侵入物が進入禁止領域に侵入する前に、安全への対処を行うことができる。また、ロボット２の動作速度に応じて、複数の識別領域３の中から検出に用いる識別領域３を動的に変更することができる。更に、作業面１におけるロボット２の飛び出しや、作業者の侵入をそれぞれ独立して検出することができる。
【００６２】
（変形例３）
上述した実施形態では、ロボット２は、複数のアームを有する多関節型ロボットであるが、これに限られず、例えば、１つのアームを有するロボット、複数のロボットハンドを有する双腕ロボット等にも適用することができる。また、ロボット２に関する侵入検出装置に限られず、例えば、高温炉、化学反応槽、プレス機等の他装置へ侵入物が近づくのを監視する侵入検出装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１…作業面、１ａ…作業面に平行な面、２…ロボット、３…識別領域、４…反射鏡、５…撮像部、６…制御部、２１…ベース、２２…回転軸、２３…第１軸、２４，２６…アーム、２５…第２軸、２７…第３軸、２８…ロボットハンド、２９…ロボット駆動制御部、３０…発光素子の基板、３１…発光素子、４０…凹面鏡、４１，４２，４３，４４，４５，４６…多面反射鏡、４１１〜４１３，４２１〜４２９−２，４３１〜４３９−２，４４１〜４４９−２，４５１〜４５９−２，４６１〜４６９−２…平面鏡、４２０，４３０，４４０，４５０，４６０…平面鏡の基板、５１…撮像素子、６１…撮像制御部、６２…画像解析部、６３…警報部、６４…データベース部、６５…ＣＰＵ、６６…ＲＡＭ、６７…ＲＯＭ、Ｌ１〜Ｌ１１…出射光、Ｎ１〜Ｎ１１…法線。
【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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