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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6886531
(24)【登録日】2021年5月18日
(45)【発行日】2021年6月16日
(54)【発明の名称】障害物判定装置、移動体、及び障害物判定方法
(51)【国際特許分類】
G08G 1/16 20060101AFI20210603BHJP
G05D 1/02 20200101ALI20210603BHJP
【ＦＩ】
G08G1/16 C
G05D1/02 H
【請求項の数】11
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2020-1811(P2020-1811)
(22)【出願日】2020年1月9日
(62)【分割の表示】特願2015-185415(P2015-185415)の分割
【原出願日】2015年9月18日
(65)【公開番号】特開2020-74145(P2020-74145A)
(43)【公開日】2020年5月14日
【審査請求日】2020年1月9日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005049
【氏名又は名称】シャープ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147304
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 知哉
(72)【発明者】
【氏名】黒田 達朗
【審査官】
田中 純一
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０００−３５３３００（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２１６４６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−３０１１４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−３３０６３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−３４６９３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２９２２７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２００９／０４０８３７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
韓国公開特許第１０−２０１５−００１０１２６（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｃ ２１／００ − ２１／３６
Ｇ０１Ｃ ２３／００ − ２５／００
Ｇ０８Ｇ １／００ − ９９／００
Ｂ６０Ｒ ２５／００ − ９９／００
Ｂ６０Ｗ １０／００ − １０／３０
Ｂ６０Ｗ ３０／００ − ６０／００
Ｇ０５Ｄ １／００ − １／１２
Ｇ０９Ｂ ２３／００ − ２９／１４
Ｇ０１Ｃ ３／００ − ３／３２
Ｇ０１Ｓ ７／４８ − ７／５１
Ｇ０１Ｓ １７／００ − １７／９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
計測対象物までの距離を計測する測距装置と、前記測距装置による距離の計測結果に基づいて、前記測距装置の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する障害物判定部と、を備えた障害物判定装置であって、
前記測距装置の傾きを検知する傾き検知部と、前記傾き検知部の検知結果に基づき前記測距装置の傾きの変化が生じたか否かを判定する傾き変化判定部と、前記測距装置の単位時間当たりの傾き変化量を判定する傾き変化量判定部と、をさらに備え、
前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きにピッチ方向及び／又はロール方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に変化するように変更され、且つ前記傾き変化量判定部が判定した単位時間当たりの傾き変化量が大きい程、前記底面の位置を段階的又は連続的に変化させる度合いが大きく設定されることを特徴とする障害物判定装置。
前記測距装置の傾きを検知する傾き検知部と、前記傾き検知部の検知結果に基づき前記測距装置の傾きの変化が生じたか否かを判定する傾き変化判定部と、前記測距装置の単位時間当たりの傾き変化量を判定する傾き変化量判定部と、をさらに備え、
前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きにピッチ方向及び／又はロール方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に変化するように変更され、且つ前記傾き変化量判定部が判定した単位時間当たりの傾き変化量が大きい程、前記底面の位置を段階的又は連続的に変化させる度合いが大きく設定されることを特徴とする障害物判定装置。
【請求項2】
前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに前記底面の位置の変化の要因となった方向への変化がなくなったと判定した場合、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じた前記底面の位置の変化を元に戻すように変更されることを特徴とする請求項１に記載の障害物判定装置。
【請求項3】
前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに前傾方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向への深度に応じて前記底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更されることを特徴とする請求項１又は２に記載の障害物判定装置。
【請求項4】
前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに後傾方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向への深度に応じて前記底面の位置が段階的又は連続的に低くなるように変更されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の障害物判定装置。
【請求項5】
前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに前傾方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向への深度に応じて前記底面の位置が段階的又は連続的に低くなるように変更されることを特徴とする請求項１又は２に記載の障害物判定装置。
【請求項6】
前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに前記底面の位置の変化の要因となった方向への変化がなくなったと判定した場合に、その後の一定期間、段階的又は連続的に変化するように変更された前記底面の位置が維持されることを特徴とする請求項２に記載の障害物判定装置。
【請求項7】
前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに後傾方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向への深度に応じて前記底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更されることを特徴とする請求項１，２，５，６のいずれか１項に記載の障害物判定装置。
【請求項8】
前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに左ロール方向又は右ロール方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の左方向又は右方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の障害物判定装置。
【請求項9】
前記計測空間領域は、その３次元形状が段階的又は連続的に変更されることで、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に変化されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の障害物判定装置。
【請求項10】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の障害物判定装置と、駆動部と、該駆動部を制御する駆動制御部と、を備えた移動体であって、
前記計測空間領域は、前記計測空間領域の手前側の少なくとも上部に設けた第１領域と、他の領域である第２領域と、を有し、
前記駆動制御部は、前記第１領域で障害物があると判定された場合に前記移動体を停止させるよう前記駆動部を制御し、前記第２領域で障害物があると判定された場合に前記移動体を減速させるように前記駆動部を制御することを特徴とする移動体。
前記計測空間領域は、前記計測空間領域の手前側の少なくとも上部に設けた第１領域と、他の領域である第２領域と、を有し、
前記駆動制御部は、前記第１領域で障害物があると判定された場合に前記移動体を停止させるよう前記駆動部を制御し、前記第２領域で障害物があると判定された場合に前記移動体を減速させるように前記駆動部を制御することを特徴とする移動体。
【請求項11】
計測対象物までの距離を計測する測距装置からの計測結果に基づいて、前記測距装置の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する障害物判定ステップを有する障害物判定方法であって、
傾き検知部が、前記測距装置の傾きを検知する傾き検知ステップと、前記検知ステップでの検知結果に基づき前記測距装置の傾きの変化が生じたか否かを判定する傾き変化判定ステップと、前記測距装置の単位時間当たりの傾き変化量を判定する傾き変化量判定ステップと、をさらに有し、
前記計測空間領域は、前記傾き変化判定ステップにおいて、前記測距装置の傾きに前傾方向及び／又はロール方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に変化するように変更され、且つ前記傾き変化量判定ステップにおいて判定した単位時間当たりの傾き変化量が大きい程、前記底面の位置を段階的又は連続的に変化させる度合いが大きく設定されることを特徴とする障害物判定方法。
傾き検知部が、前記測距装置の傾きを検知する傾き検知ステップと、前記検知ステップでの検知結果に基づき前記測距装置の傾きの変化が生じたか否かを判定する傾き変化判定ステップと、前記測距装置の単位時間当たりの傾き変化量を判定する傾き変化量判定ステップと、をさらに有し、
前記計測空間領域は、前記傾き変化判定ステップにおいて、前記測距装置の傾きに前傾方向及び／又はロール方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に変化するように変更され、且つ前記傾き変化量判定ステップにおいて判定した単位時間当たりの傾き変化量が大きい程、前記底面の位置を段階的又は連続的に変化させる度合いが大きく設定されることを特徴とする障害物判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、障害物判定装置、移動体、及び障害物判定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
センサ情報を利用して自己の動作を決定し、自律的に行動する自律走行装置（自動走行装置とも呼ばれる）が開発されている。例えば光学式の測距装置（測距センサ）は、測定範囲内に存在する物体との距離を計測することができ、１次元又は２次元の距離データマップを取得することができるため、自律走行装置が障害物を検知して回避するための安全装置として用いられている。
【0003】
自律走行装置のような移動体が障害物を検知するための構成に関して、例えば特許文献１には、デプスセンサと、デプスセンサにより取得された距離画像に基づいてデプスセンサの俯角を推定する俯角推定部と、上記俯角、上記デプスセンサの高さ、及び上記距離画像の距離に基づいて路面に存在する障害物を検出する検出部と、を備えた障害物検出装置が開示されている。この障害物検出装置は、移動体の走行時にデプスセンサが揺れて俯角が変動しても、移動体が走行する路面における障害物を検出することができる。
【0004】
また、特許文献２には、自律移動体が傾いた状態でも段差を精度良く検出することを目的とした自律移動体が開示されている。この自律移動体は、駆動手段と、路面に向けて設置され、路面までの距離を計測する複数の距離計測手段と、距離計測手段により計測された距離と閾値とを比較して、駆動手段を制御する制御手段と、移動体本体の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、傾斜角検出手段により検出された移動体本体の傾斜角に応じて、距離計測手段により計測された距離及び閾値のうち少なくとも一方を補正する補正手段と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１３−２５４４７４号公報
【特許文献2】特開２０１５−１０６２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
測距装置を利用して障害物を検出する構成では、測距装置によって物体との距離を計測することができるものの、測距装置による計測範囲（計測空間領域）内に地面が含まれる場合、地面と検出すべき障害物を区別して検出することができない。
【0007】
その解決策として計測空間領域に地面が含まれないように設定しておいた場合でも、車体及び測距装置に揺れが生じた場合や地面の凸凹の存在や地面の傾斜が変化する位置では計測空間領域に地面が入り込んでしまい、結局、地面と検出すべき障害物を区別して検出することができない。そして、このような障害物判定装置を備えた移動体では、走行上、障害になるような物体が存在しない場合でも地面を障害物として検知してしまい、安全のために停止や減速を行うような制御が必要となり、ユーザビリティが低下する。
【0008】
また、計測空間領域に地面を含むように設定しておいた場合において、地面と障害物を区別して検出するためには、例えば測距装置と地面との相対角度及び計測距離に基づいて、計測点が地面かどうかを判別する必要がある。しかしながら、この方法でも、車体及び測距装置に揺れが生じた場合や地面の傾斜が変化する位置で、測距装置と地面の相対角度が変動するため、精確に判別することが困難になる。
【0009】
地面と障害物とを区別して検出するための構成としては、測距装置の出力データに対してデータ処理を施し、障害物とは別のオブジェクトとして地面を正しく認識することが考えられるが、この場合、データ処理の負荷が大きくなる。また、衝撃による揺れや地面の傾斜変化をデータ処理により補正するためには、アルゴリズムがより複雑となり、更にデータ処理の負荷が大きくなる。そして、負荷の大きいデータ処理を行うためには、高性能で高コストの処理系が必要となる。
【0010】
また、特許文献１に記載の技術は、移動体の走行時にデプスセンサが揺れた俯角が変動しても路面上の障害物を検出するために、データ処理によって地面とセンサとの相対角度を推定しているが、その推定のために複雑なアルゴリズムに基づいて多量の演算処理を行う必要があり、高性能の処理装置が必要となる。
【0011】
なお、特許文献２に記載の技術は、距離計測手段により地面の凹凸を検出するために路面までの距離を計測するものであり、移動体の前方にある他の移動体をはじめとする障害物を検出できる技術ではない。
【0012】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、測距装置を備えた障害物判定装置において、簡易な構成と簡易なアルゴリズムにより、衝撃による揺れや地面の凸凹又は地面の傾斜変化が生じた場合でも地面を障害物と誤判定しないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、計測対象物までの距離を計測する測距装置と、前記測距装置による距離の計測結果に基づいて、前記測距装置の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する障害物判定部と、を備えた障害物判定装置であって、前記測距装置の傾きを検知する傾き検知部と、前記傾き検知部の検知結果に基づき前記測距装置の傾きの変化が生じたか否かを判定する傾き変化判定部と、をさらに備え、前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きにピッチ方向及び／又はロール方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に変化するように変更されることを特徴としたものである。
【0014】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに前記底面の位置の変化の要因となった方向への変化がなくなったと判定した場合、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じた前記底面の位置の変化を元に戻すように変更されることを特徴としたものである。
【0015】
第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに前傾方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向への深度に応じて前記底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更されることを特徴としたものである。
【0016】
第４の技術手段は、第１〜第３のいずれか１の技術手段において、前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに後傾方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向への深度に応じて前記底面の位置が段階的又は連続的に低くなるように変更されることを特徴としたものである。
【0017】
第５の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに前傾方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向への深度に応じて前記底面の位置が段階的又は連続的に低くなるように変更されることを特徴としたものである。
【0018】
第６の技術手段は、第２の技術手段において、前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに前記底面の位置の変化の要因となった方向への変化がなくなったと判定した場合に、その後の一定期間、段階的又は連続的に変化するように変更された前記底面の位置が維持されることを特徴としたものである。
【0019】
第７の技術手段は、第１，第２，第５，第６のいずれか１の技術手段において、前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに後傾方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向への深度に応じて前記底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更されることを特徴としたものである。
【0020】
第８の技術手段は、第１〜第７のいずれか１の技術手段において、前記計測空間領域は、前記傾き変化判定部が、前記測距装置の傾きに左ロール方向又は右ロール方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の左方向又は右方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更されることを特徴としたものである。
【0021】
第９の技術手段は、第１〜第８のいずれか１の技術手段において、前記測距装置の単位時間当たりの傾き変化量を判定する傾き変化量判定部をさらに備え、前記傾き変化量判定部が判定した単位時間当たりの傾き変化量が大きい程、前記底面の位置を段階的又は連続的に変化させる度合いが大きく設定されることを特徴としたものである。
【0022】
第１０の技術手段は、第１〜第９のいずれか１の技術手段において、前記計測空間領域は、その３次元形状が段階的又は連続的に変更されることで、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に変化されることを特徴としたものである。
【0023】
第１１の技術手段は、第１〜第１０のいずれか１の技術手段における障害物判定装置と、駆動部と、該駆動部を制御する駆動制御部と、を備えた移動体であって、前記計測空間領域は、前記計測空間領域の手前側の少なくとも上部に設けた第１領域と、他の領域である第２領域と、を有し、前記駆動制御部は、前記第１領域で障害物があると判定された場合に前記移動体を停止させるよう前記駆動部を制御し、前記第２領域で障害物があると判定された場合に前記移動体を減速させるように前記駆動部を制御することを特徴としたものである。
【0024】
第１２の技術手段は、計測対象物までの距離を計測する測距装置からの計測結果に基づいて、前記測距装置の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する障害物判定ステップを有する障害物判定方法であって、傾き検知部が、前記測距装置の傾きを検知する傾き検知ステップと、前記検知ステップでの検知結果に基づき前記測距装置の傾きの変化が生じたか否かを判定する傾き変化判定ステップと、をさらに有し、前記計測空間領域は、前記傾き変化判定ステップにおいて、前記測距装置の傾きに前傾方向及び／又はロール方向への変化が生じたと判定した場合に、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に変化するように変更されることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、測距装置を備えた障害物判定装置において、測距装置の前方の計測空間領域を、地面を検出し難いように変更することにより、複雑な構成とアルゴリズムを必要とすることなく単純なアルゴリズムで、衝撃による揺れや地面の凸凹又は地面の傾斜変化が生じた場合でも地面を障害物と誤判定しないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る障害物判定装置の一構成例を示すブロック図である。
【図7】本発明の第４の実施形態に係る障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の例を示す進行方向に垂直な面の断面図である。
【図10A】本発明の第５の実施形態に係る障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の例を示す進行方向に垂直な面の断面図である。
【図10B】本発明の第５の実施形態に係る障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の他の例を示す進行方向に垂直な面の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明に係る障害物判定装置は、測距装置を用いて障害物を判定する装置であり、地面を障害物として誤検知することを防ぐようにした装置である。この障害物判定装置は、主に移動体に設置される。この移動体は、工場や公共施設の施設内、或いはそれらの施設や駐車場等の敷地内で移動させる移動体や、公道を走行する自動車や自動二輪車等の移動体などである。特に敷地内や施設内で自動的に移動させる移動体には、自律走行型の制御機構を有する、所謂、自律走行装置がある。自動車等の運転者による運転を基本とする移動体も自律走行型の制御を搭載することで、自律走行、或いは運転者の運転補助としての自律走行が可能になる。また、上記障害物判定装置が搭載される移動体は、人や物を運搬する運搬目的だけでなく、移動しながら周囲を監視するためにも用いることができ、その場合の移動体は監視ロボットとも呼べる。以下、図面を参照しながら、本発明の様々な実施形態について説明する。
【0028】
（第１の実施形態）本発明の第１の実施形態について、図１〜図４Ｂを参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る障害物判定装置の一構成例を示すブロック図で、図２は、図１の障害物判定装置を備えた移動体の一構成例を示す外観図である。
【0029】
図１で例示するように、本実施形態に係る障害物判定装置１は、光学式の計測機構により計測対象物Ｍまでの距離を計測する光学式測距装置（以下、単に測距装置）１０、及び障害物判定部１７を備える。
【0030】
具体的には、測距装置１０は、レーザ光源から出力される測定光に変調を加えて光学窓を通して対象物に照射し、計測対象物Ｍからの反射光を、光学窓を通して受光素子で検出して距離を測定する。測定光の変調方式としてＡＭ（Amplitude Modify）方式とＴＯＦ（Time of Flight）方式が実用化されており、測距装置１０はいずれの方式を採用してもよい。ＡＭ方式は、正弦波でＡＭ変調された測定光とその反射光を光電変換して、それらの信号間の位相差を計算し、位相差から距離を演算する。ＴＯＦ方式は、パルス状に変調された測定光とその反射光を光電変換し、それらの信号間の遅延時間から距離を演算する方式である。
【0031】
測距装置１０は、測定光を縦方向及び横方向に２次元的に走査して、反射光を受光することで一定の計測空間領域（計測範囲）内における計測対象物Ｍまでの距離を計測する。つまり、測距装置１０はこの計測範囲におけるエリアセンサであるとも言える。このような測距装置１０として代表的なものは３Ｄ−ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging又はLaser Imaging Detection and Ranging）やレーザレンジファインダなど挙げられる
が、計測方向を限ってもよければ、鉛直方向（／水平方向）に走査するように設置された２Ｄ−ＬＩＤＡＲを採用することもできる。この場合、水平方向（／垂直方向）に所定間隔でこのような２Ｄ−ＬＩＤＡＲを配置することで、上述のような計測空間領域をカバーすることができる。なお、レーザレンジファインダはＴＯＦ方式を採用した測距センサであり、走査軸を１軸、２軸もたせることで、それぞれ２次元平面の計測、３次元的な計測が可能となる。また、ＬＩＤＡＲはレーザレンジファインダの一種であるとも言える。
【0032】
また、この他、光を走査することなく発光部から赤外光などの光を照射し、受光素子に２次元受光センサを使用して、２次元受光センサの受光結果により一定の計測空間領域内における対象物までの距離を計測するようにすることもできる。２次元受光センサとしては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）が挙げられる。このような測距装置としては、例えば、近赤外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）をパルス発光させ、ＣＣＤで反射光の到着時間を読み取って３次元測点画像を得るＴＯＦカメラが挙げられる。
【0033】
本構成例の測距装置１０は、測定光を出力する発光部１２と、発光部１２から発光された測定光の反射光を受光する受光部１５と、発光された測定光の光路を駆動走査し、反射光を受光部１５に導くためのミラー等の光路調整部を備えた光学機構部１３と、発光部１２から発光された測定光及びその反射光を通過させる光学窓１６と、発光部１２の発光駆動及び上記光路調整部の駆動制御を行う駆動制御部１１と、受光部１５で光電変換された出力信号及び駆動制御部１１からの光路駆動情報に基づいて、計測対象物Ｍまでの距離を算出し、距離情報の計測結果として出力する距離算出部１４と、を有する。
【0034】
障害物判定部１７は、測距装置１０による距離の計測結果に基づいて、測距装置１０の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する。障害物判定部１７は、障害物判定装置１の前方の計測空間領域内に物体（障害物として認識すべき物体）があると判定された場合、その物体を障害物として判定する。上記計測空間領域は、所謂、計測エリア（障害物検知エリア）として基本的に所定の領域に定められており、計測対象点（測点）の座標空間を示す領域であると言える。なお、上記計測空間領域の分解能（計測精度）については特に問わず、単に分解能が良ければ計測できる距離や方向の精度が上がるに過ぎない。この計測空間領域については本実施形態の主たる特徴であり、後述する。
【0035】
障害物判定部１７における障害物の判定方法は問わないが、例えば測距装置１０で距離が計測された（無限遠ではなく有限であった）測点のそれぞれについて直交座標（少なくとも１つの方向の座標は距離とする）を得て、各座標のうち上記計測空間領域内の座標が存在した場合、障害物有りと判定すればよい。好ましくは、上記計測空間領域内に所定数だけ計測された測点が存在した場合にはじめて、障害物有りと判定する。
【0036】
上述のような障害物判定装置１は、図２で例示するように、障害物を検知しながら障害物との衝突を回避して自動走行する自律走行装置など移動体２に搭載される。この例では、測距装置１０が本体部２０に取り付けられており、本体部２０の内部に障害物判定部１７を構成するユニットが搭載されている。
【0037】
また、例示した移動体２は、本体部２０に４輪の車輪２１が取り付けられてなり、図示しないが、移動体２を走行させる駆動部やその制御を行う駆動制御部（区別のために車輪駆動制御部と呼ぶ）が設けられている。上記駆動部は、例えば複数の車輪２１を回転駆動するためのモータ及び／又はエンジン等により構成される。無論、例示するような車輪２１に限らず、例えばクローラーなどを駆動させてもよい。
【0038】
上記車輪駆動制御部は、障害物判定部１７による判定結果に基づいて障害物との衝突を回避する動作を行わせるように上記駆動部を制御する。ここでは障害物判定部１７により物体が上記計測空間領域にあると判定されると、その情報が上記車輪駆動制御部に出力され、そこで、その物体（障害物）との衝突を回避するように、例えば走行している移動体２の走行方向を変更させたり、減速させたり、障害物の手前で停止させるような制御を行う。この制御に基づいて上記駆動部に、走行方向の変更、減速、停止などの動作を行わせることができ、これにより障害物との衝突を回避することができる。
【0039】
その他、移動体２には、地図情報を記憶する記憶部や位置情報取得部などを設けることで、予定ルートに沿った移動が可能になる。この位置情報取得部としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）、ＥＵのガリレオ、中国の北斗等のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）をはじめ、日本の準天頂衛星システム（Quasi-Zenith Satellite System：QZSS）、インドのＩＲＮＳＳ（Indian Regional Navigational Satellite System）などの衛星測位システムを用いて移動体２の位置を取得するユニットが挙げられる。
【0040】
次に、図３Ａ〜図４Ｂを併せて参照しながら、本実施形態の主たる特徴について説明する。図３Ａは、移動体１における通常時の計測空間領域の例を示す進行方向断面図、図３Ｂは、従来の障害物判定装置を備えた移動体において図３Ａの計測空間領域が地形変化により変化した例を示す模式図である。図３Ｃ，図３Ｄはそれぞれ、図３Ａ，図３Ｂの計測空間領域の進行方向に垂直な面の断面図である。図４Ａ，図４Ｂはいずれも、図２の移動体において図３Ａの計測空間領域が地形変化により変化した例を示す模式図である。
【0041】
本実施形態に係る障害物判定装置１は、測距装置１０の傾き（傾斜）を検知する傾き検知部１８を備える。なお、測距装置１０での測距結果は障害物の判定に用いられるため、検知対象の傾きは障害物判定装置の傾きを意味する。傾き検知部１８は、測距装置１０の傾きを検知できればよいため、測距装置１０内部に設けるに限らず、測距装置１０が搭載された移動体２の本体部２０に設けることもできる。傾き検知部１８としては、加速度センサ、ジャイロセンサ、３軸地磁気センサ等の傾斜センサをはじめとして様々なものが挙げられ、傾斜センサに磁性流体を使用したものであってもよい。なお、加速度センサを採用した場合には重力加速度の方向を検知すればよく、ジャイロセンサを採用した場合には傾斜速度（角速度）を積分すればよく、３軸地磁気センサを採用した場合には傾き方向の変化をみるとよい。
【0042】
また、障害物判定部１７は、測距装置１０から入力される傾きの値が不確定で信頼性が低いような場合には、本実施形態や後述の他の実施形態の特徴としての処理とは独立の制御として、障害物との衝突を予見して減速させるような判定結果を、上記車輪駆動制御部に出力させることが好ましい。
【0043】
本発明の主たる特徴として、上記計測空間領域は、傾き検知部１８での検知結果が、測距装置１０の傾きにピッチ方向（前傾又は後傾方向）及び／又はロール方向（左下又は右下方向）への変化が生じたことを示した場合に、上記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、上記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に変化するように変更される。無論、上記底面の位置の変化とは上方向又は下方向への変化を指す。また、元々上記底面の位置が深度に応じて段階的又は連続的に変化するように設定されていた場合にも、傾き変化の検知をトリガとして変化の度合いを変えることや傾向を変える（上方向への変化から下方向への変化への変更又はその逆の変更）など、上記計測空間領域を変更する。また、以下では基本的に説明しないが、計測空間領域の設定は障害物判定部１７が行えばよいし、上記の傾きに変化が生じたことの判定は、例えば予め定められた時間内の傾きの検知結果を参照すればよい。
【0044】
本実施形態の主たる特徴として、上記計測空間領域は、傾き検知部１８での検知結果が、測距装置１０の傾きに前傾方向（つまり前傾姿勢の方向）への変化が生じたことを示した場合に、上記計測空間領域の前方方向への深度に応じて（つまり上記深度が大きくなるに連れて）、上記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更される。
【0045】
ここで、前方方向への深度とは、基本的に光学窓１６からの前方方向への距離を指すが、例えば光学機構部１３又は発光部１２から光学窓１６までの光路の距離を加算した値などを用いてもよい。移動体２が水平な地面に置かれている場合で且つその地面及び移動体２の進行方向に垂直な面内に測距装置１０の光学窓１６が載置されている場合（以下、便宜上、モデル配置と呼ぶ）、上記底面の位置とは、例えば上記地面からの計測空間領域の底端の高さを意味する。つまり、モデル配置の場合、上記底面の位置とは上記計測空間領域の上記地面からのオフセット量を意味する。また、左右方向に均等な領域をもたせるために上記計測空間領域はその底面の高さも含め、基本的に光学窓１６の面に垂直な中心軸に対して左右対称とする。
【0046】
具体例を挙げて説明する。図３Ａ，図３Ｃに示す計測空間領域Ｄ０は測距装置１０で計測可能な領域内で定義された直方体の領域であり、上記モデル配置における計測空間領域Ｄ０の断面形状はその上面及び下面が地面Ｇに平行となっている。なお、測距装置１０には計測限界距離が定められていて、計測限界距離よりも遠い位置にある物体については精度良く距離を計測することはできないため、計測空間領域Ｄ０のように深度の大きさ（深さ）に限度をもたせている。また、移動体２の進行速度や旋回径などによって手前方向にも計測限界距離を決めておくことができ、この距離より近い位置に障害物が存在してしまうような場面であっても、基本的にその距離より遠くの段階で事前に検知済みとなるため問題ない。
【0047】
例示した計測空間領域Ｄ０であっても、地面Ｇが平坦な場合であれば上記モデル配置となるため問題が生じない。しかし、地面Ｇには通常、段差や未舗装路の凸凹がある。図３Ｂ，図３Ｄで例示するように、地面Ｇに窪み（凹部）Ｇｕが存在し、その窪みＧｕに従来の移動体２ｐの車輪２１ｐが落ちた場合、本体部２１ｐと共に測距装置１０ｐが傾き、計測空間領域Ｄ０の後方部分Ｄ０ａは問題ないが、前方部分Ｄ０ｂが地面Ｇと重複し、測距装置１０が地面Ｇを計測対象物（つまり障害物）として検知してしまう。そして、地面Ｇを障害物として検知してしまうと、走行上障害になるものがないような場面でも安全のために停止等の回避動作を行うことになり、ユーザビリティが低下してしまう。
【0048】
このような誤検知の原因は、移動体２ｐの本体部２１ｐ（車体）及び測距装置１０ｐが窪み等による凹凸や段差などにより前傾した時点で、測距装置１０から離れた位置（奥行方向）にある計測領域がより大きく地面Ｇの方向にずれることにある。本実施形態ではこの点に着目し、傾き検知部１８で傾きの前傾方向への変化を検知するように構成すると共に、そのような変化が生じた場合、変化後（前傾後）の車体による計測空間領域Ｄ０の地面Ｇからの高さを考慮して、図４Ａの計測空間領域Ｄ１のように、計測空間領域Ｄ０の底面の高さ方向の設定座標を上方向に持ち上げるように変形する。これにより、地面Ｇを検知せず地面Ｇの上にある物体だけが検知できるようになり、障害物判定部１７が地面Ｇを障害物と判定しなくなる。
【0049】
具体的には、計測空間領域Ｄ１は、計測空間領域Ｄ０と同様に測距装置１０で計測可能な領域内で定義された領域であるが、計測空間領域Ｄ０において深度が大きくなるに連れて（光学窓１６からの垂直方向距離が遠くになる程）その底面の位置が段階的に高くなる（その底面を浮かせる）ように変更された領域である。この変更は、上述のように傾き検知部１８での検知結果が測距装置１０の傾きに前傾方向への変化が生じたことを示した場合に実行される。段階的に高くする場合、深度に応じて高くする度合いは計測空間領域Ｄ１で例示したように一定割合であってもよい（つまり深度に比例して高くしてもよい）が、一定割合でなくてもよい。また、ここでは図示しないが、深度が大きくなるに連れて、段階的ではなく連続的に（滑らかなスロープ状に）高くなるように変更してもよい。
【0050】
また、本実施形態における前傾変化検知場面での変更後の計測空間領域は、図４Ａで例示したように、上記深度に依らず（計測対象距離に依らず）その上面の位置が一定の高さになるように設定されているが、これに限らない。なお、ここでの一定の高さとは、上記モデル配置時の地面からの高さが一定であることを意味する。例えば、変更後の計測空間領域は、前方方向への深度が深い程、上記計測空間領域の上面の位置が段階的又は連続的に高くなるように設定されてもよい。図４Ｂに示す計測空間領域Ｄ２はそのように設定された一例である。
【0051】
計測空間領域Ｄ２では、前傾方向への傾き変化により地面Ｇを障害物と誤検知することを避けるためにその下面の位置を高くしただけでなく、上面の位置も合わせて高くしている。よって、前傾方向への傾き変化が検知された場面（以下、前傾変化検知場面）でも、計測空間領域の体積をある程度一定に保てるだけでなく、ある程度の高さに釣り下がっているような障害物を遠くの位置から検知することができる。無論、下面の位置の高さの変化度合いと上面の位置の高さの変化度合いとは異なってもよい。
【0052】
また、底面や上面の位置を変更する前の計測空間領域（図３Ａ，図３Ｃの例では計測空間領域Ｄ０）が直方体であることを前提に説明したが、これに限らず、任意の形状に設定することができる。例えば、上記前の計測空間領域として、底面が幅方向に同じ高さをもつ直方体ではなく、底面の高さが幅方向に異なるような領域（但し、上述のように基本的に左右対称とする）を採用することもできる。その場合にも、変更後の計測空間領域として、同じ幅方向位置について、深度に応じて上記底面の位置を変更する（本実施形態では高くする）ことが可能である。
【0053】
より具体的な例を挙げると、上記前の計測空間領域として、光学窓１６の光出射点を中心として前方に放射状に設けた測点群において、前方方向の深度の下限及び上限を設け、幅及び高さ方向については上記中心を通り光学窓１６に垂直な中心軸を中心とする矩形領域内といった限界を設けたものや、この限界を設けないようにしたもの（但し地面に接しないようにしておく）などを採用してもよい。後者は、横倒しにした円錐の先端を除いたような形状（横方向や上方向から見れば扇形）に該当する。前傾変化検知場面での変更後の計測空間領域は、変更前の計測空間領域の形状に基づくものであり、例えば、変更前の計測空間領域が横倒しにした円錐の先端を除いたような形状であればその底面（円錐の底面ではなく計測空間領域の底面）の位置を段階的に高くなるように変更したものとなる。
【0054】
以上、本実施形態によれば、測距装置１０の前方の計測空間領域を、地面を検出し難いように前傾方向への傾き変化に応じて変更することにより、複雑な構成とアルゴリズムを必要とすることなく単純なアルゴリズムで、衝撃による前傾方向への揺れが生じた場合や地面の凹部に遭遇した場合でも地面を障害物と誤判定しないようにできる。また、本実施形態では、図４Ｂのような例を除き計測空間領域を狭めているものの、測距装置１０から遠い程狭めているため、実質的に衝突回避処理への影響が少ないと言える。図４Ｂの例で示したような、ある程度の高さに釣り下がっているような障害物を遠くの位置から検知することができないが、より接近すると検知できるため、その物体への衝突を回避することができる。
【0055】
また、前傾変化検知場面における上記底面の位置の高さは、ある程度の余裕を見て上記底面の位置を高く設定するようにしておけば、傾きが大幅に前傾方向に変化した場合でも、地面の誤検知が生じない。但し、この場合、地面上の高さの低い物体の検知もできなくなる可能性が生じ得る。従って、このような事態を避けるために前傾変化検知場面における上記底面の位置の高さを一定値に決めておくのではなく、傾き検知部１８での検知結果が示す傾きの前傾方向への変化の度合いが強い程（換言すれば単位時間当たりの傾き変化量が大きい程）、上記底面の位置を段階的又は連続的に高く変化させる度合いが大きく設定されることが好ましい。これは前傾変化の度合いに合わせて底面の高さを調整することで実現できる。
【0056】
以上、本実施形態では、計測空間領域の設定変更が前傾変化検知場面で実行されるため、変化後、更なる前傾方向への変化の発生時にも同様に実行される。但し、図４Ａの例のように窪みＧｕを前輪が通過した（脱した）場面など、傾きが後傾方向に変化して元に戻り、その後、傾きの変化がなくなるような場面もある。現実的にはそのような場面にも対応させる必要が生じる。
【0057】
よって、計測空間領域は、測距装置１０の傾きに底面の位置の変化の要因となった方向への変化がなくなったことを示した場合、上記計測空間領域の前方方向への深度に応じた底面の位置の変化を元に戻すように変更されることが好ましい。
【0058】
また、以上では、測距装置として光学式の測距装置を例に挙げたが、後述の実施形態も含め、センシングのために放射されるものとしては、レーザ光、赤外光、可視光などに限ったものではなく、超音波、電磁波などを採用することもできる。つまり、上記障害物判定装置は、光学式測距装置の代わりに超音波、電磁波などを放射して測距する測距装置を備えることができる。特に指向性をもたせるなどの工夫により、超音波などでも測点毎の物体の有無がセンシングできる。但し、耐天候性の高さと測距精度が高いことから、レーザを用いることが好ましい。
【0059】
（第２の実施形態）本発明の第２の実施形態について、図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら説明する。図５Ａ，図５Ｂはいずれも、本実施形態に係る障害物判定装置を備えた移動体において図３Ａの計測空間領域が地形変化により変化した例を示す模式図である。なお、本実施形態について第１の実施形態との重複箇所の説明を一部省略して説明するが、第１の実施形態で説明した様々な応用例が適用できる。
【0060】
本実施形態における計測空間領域は、図５Ａの計測空間領域Ｄ３で例示するように、傾き検知部１８での検知結果が、地面Ｇの突出部Ｇｏなどにより測距装置１０の傾きに後傾方向への変化が生じたことを示した場合（以下、後傾変化検知場面）に、計測空間領域の前方方向への深度に応じて、計測空間領域の底面の位置が段階的に低くなるように変更される。
【0061】
計測空間領域Ｄ３は、後傾変化検知場面での車体による計測空間領域Ｄ０の地面Ｇからの高さを考慮して、計測空間領域Ｄ０の底面の高さ方向の設定座標を下方向に下げるように変更（変形）したものである。これにより、移動体２が後傾姿勢になるような場面でも、地面Ｇに設置された低い物体を障害物として漏れなく検知できるようになる。また、図６Ａの例で後述するが、深度が大きくなるに連れて、段階的ではなく連続的に低くなるように変更してもよい。
【0062】
また、本実施形態における後傾変化検知場面での変更後の計測空間領域は、図５Ａで例示したように、上記深度に依らず上記計測空間領域の上面の位置が一定の高さになるように設定されているが、第１の実施形態と同様にこれに限ったものではない。例えば、後傾変化検知場面での変更後の計測空間領域は、前方方向への深度が深い程、上記計測空間領域の上面の位置が段階的又は連続的に低くなるように設定されてもよい。図５Ｂに示す計測空間領域Ｄ４はそのように設定された一例である。
【0063】
計測空間領域Ｄ４では、後傾方向への傾き変化により地面Ｇ上の低い物体の検知漏れを避けるためにその下面の位置を低くしただけでなく、上面の位置も合わせて低くしている。よって、後傾変化検知場面でも、計測空間領域の体積をある程度一定に保てるだけでなく、ある程度の高さに釣り下がっているが障害物として検知しなくても移動体２が通過できるような物体を、検知してしまうような事態を防ぐことができる。無論、下面の位置の高さの変化度合いと上面の位置の高さの変化度合いとは異なってもよい。
【0064】
また、後傾変化検知場面による変化前後の計測空間領域は計測空間領域Ｄ０，Ｄ３，Ｄ４で例示したような直方体に限らず、第１の実施形態での応用例と同様に、任意の形状に設定することができる。例えば、上記前の計測空間領域として、底面が幅方向に同じ高さをもつ直方体ではなく、底面の高さが幅方向に異なるような領域（但し、上述のように基本的に左右対称とする）を採用することもできる。その場合にも、変更後の計測空間領域として、同じ幅方向位置について、深度に応じて上記底面の位置を変更する（本実施形態では低くする）ことが可能である。
【0065】
以上、本実施形態によれば、測距装置１０の前方の計測空間領域を、地面を検出し難いように前傾方向への傾き変化に応じて変更することにより、複雑な構成とアルゴリズムを必要とすることなく単純なアルゴリズムで、衝撃による後傾方向への揺れが生じた場合や地面の凸部（突出部）に遭遇した場合でも地面Ｇに設置された低い物体を障害物として早めに漏れなく検知できるようにできる。また、本実施形態では、図５Ｂのような例を除き計測空間領域を拡げているため、実質的に衝突回避処理への影響が少ないと言える。また、図５Ｂの例では、ある程度の高さに釣り下がっているような障害物を遠くの位置から検知してしまうことを防ぐこともできる。
【0066】
また、後傾変化検知場面における上記底面の位置の高さは、ある程度の余裕を見て上記底面の位置を低く設定するようにしておけば、傾きが大幅に後傾方向に変化した場合でも、低い物体の検知漏れが生じない。但し、この場合、逆に地面を障害物と誤検知してしまうようになる可能性が生じ得る。従って、このような事態を避けるために後傾変化検知場面における上記底面の位置の高さを一定値に決めておくのではなく、傾き検知部１８での検知結果が示す傾きの後傾方向への変化の度合いが強い程、上記底面の位置を段階的又は連続的に低く変化させる度合いが大きく設定されることが好ましい。これは後傾変化の度合いに合わせて底面の低さを調整することで実現できる。
【0067】
以上、本実施形態では、計測空間領域の設定変更が後傾変化検知場面で実行されるため、変化後、更なる後傾方向への変化の発生時にも同様に実行される。但し、図５Ａの例のように突出部Ｇｏを前輪が通過した（脱した）場面など、傾きが前傾方向に変化して元に戻り、その後、傾きの変化がなくなる場面もあり、現実的にはそのような場面にも対応させる必要が生じる。
【0068】
よって、本実施形態でも、計測空間領域は、測距装置１０の傾きに上記底面の位置の変化の要因となった方向への変化がなくなったことを示した場合、上記計測空間領域の前方方向への深度に応じた上記底面の位置の変化を元に戻すように変更されることが好ましい。
【0069】
また、本実施形態と第１の実施形態の双方の機能は共存させることができる。但し、上述のような底面位置を戻す処理を、本実施形態と第１の実施形態の双方に適用して併用する場合、傾きの変化が生じた場合にそれを少しの時間だけ記憶させておけばよい。これにより、元に戻った場面であるのか、傾き変化がなかったところから傾き変化が生じた場面であるのかの判断は可能である。
【0070】
（第３の実施形態）本発明の第３の実施形態について、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明する。図６Ａ，図６Ｂは、それぞれ本実施形態に係る障害物判定装置を備えた移動体において図３Ａの計測空間領域が下り坂、上り坂への進入により変化し、元に戻った例を示す模式図である。本実施形態について、第１，第２の実施形態との重複箇所の説明を基本的に省略し、相違点を中心に説明するが、第１，第２の実施形態で説明した様々な応用例が適用できる。
【0071】
本実施形態における計測空間領域は、傾き検知部１８での検知結果が、測距装置１０の傾きに前傾方向への変化が生じたことを示した場合（前傾変化検知場面）に、上記計測空間領域の前方方向への深度に応じて底面の位置が段階的又は連続的に低くなるように変更される。
【0072】
逆に、本実施形態における計測空間領域は、傾き検知部１８での検知結果が、測距装置１０の傾きに後傾方向への変化が生じたことを示した場合（後傾変化検知場面）に、上記計測空間領域の前方方向への深度に応じて上記底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更される。なお、本実施形態における障害物判定装置１では、前傾変化検知場面での処理と後傾変化検知場面での双方の処理を実行する例を示すが、いずれか一方のみを採用することもできる。
【0073】
また、第１の実施形態にて説明したように、傾きの変化が生じたことは予め定められた時間内の検知結果を参照して判定できるが、第１の実施形態に対応して予め定められた時間と第２の実施形態に対応して予め定められた時間とは同じでよいものの、第３の実施形態に対応するように予め定められた時間は検出対象の相違を考慮してそれより長くしておくことが好ましい。
【0074】
また、本実施形態においても、上記計測空間領域は、測距装置１０の傾きに底面の位置の変化の要因となった方向への変化がなくなったことを示した場合、上記計測空間領域の前方方向への深度に応じた底面の位置の変化を元に戻すように変更されることが好ましい。これにより、傾きに変化のない状態（平坦な地面、一定勾配の上り／下り坂を走行する状態）に移行した場合に元の障害物判定処理に戻すことができる。
【0075】
具体例を挙げて説明する。まず、図６Ａを参照し、移動体２が平坦な道路を走行し（移動体２ａで示す位置）、その後、分岐点をＧｄｈで示した一定勾配の下り坂に前輪が進入し（移動体２ｂで示す位置）、その後、後輪もその下り坂に進入する（移動体２ｃで示す位置）場面について説明する。
【0076】
移動体２が移動体２ｂの位置に差し掛かると、前傾変化が検知される（つまり前傾変化検知場面となる）。前傾変化検知場面に差し掛かると、計測空間領域Ｄａ１（計測空間領域Ｄ０と同じ）の底面及び上面を、計測空間領域Ｄａ２のように前方方向への深度が大きくなるに連れて連続的に低くなるように変更する。ここでは底面が下り坂の斜面と水平になるように変更することが好ましい。つまり、本実施形態でも、傾き検知部１８での検知結果が示す傾きの変化の度合いが強い程、上記底面の位置を段階的又は連続的に変化させる度合いが大きく設定されることが好ましい。これは前傾変化の度合いに合わせて底面の低さを調整することで実現できる。
【0077】
その後、測距装置１０の傾きに変化がなくなったことを示した場合（つまり前傾変化検知場面を過ぎた場合）、計測空間領域Ｄａ２を、計測空間領域Ｄａ１と同じ計測空間領域Ｄａ３になるように（底面が下り坂の斜面と水平になるように）元に戻す。なお、計測空間領域Ｄａ３を、移動体２が移動体２ｃの位置に来た時点での領域として図示しているが、実際には、より手前で計測空間領域Ｄａ３にする。また、移動体２が平坦な道路から下り坂に進入した例を挙げたが、前傾変化検知場面の後、傾きの変化が見られなくなるような他の場面（例えば上り坂から勾配が弱くなった上り坂へ進入する場面や下り坂から勾配がさらに増した下り坂へ進入する場面など）でも同様の処理を行えばよい。
【0078】
次に、図６Ｂを参照し、移動体２が平坦な道路を走行し（移動体２ｄで示す位置）、その後、分岐点をＧｕｈで示した一定勾配の上り坂に前輪が進入し（移動体２ｅで示す位置）、その後、後輪もその上り坂に進入する（移動体２ｆで示す位置）場面について説明する。
【0079】
移動体２が移動体２ｅの位置に差し掛かると、後傾変化が検知される（つまり後傾変化検知場面となる）。後傾変化検知場面に差し掛かると、計測空間領域Ｄｂ１（計測空間領域Ｄ０と同じ）の底面及び上面を、計測空間領域Ｄｂ２のように前方方向への深度が大きくなるに連れて連続的に高くなるように変更する。ここでは底面が上り坂の斜面と水平になるように変更することが好ましい。つまり、この場合でも、傾き検知部１８での検知結果が示す傾きの変化の度合いが強い程、上記底面の位置を段階的又は連続的に変化させる度合いが大きく設定されることが好ましい。これは後傾変化の度合いに合わせて底面の高さを調整することで実現できる。
【0080】
その後、測距装置１０の傾きに変化がなくなったことを示した場合（つまり後傾変化検知場面を過ぎた場合）、計測空間領域Ｄｂ２を、計測空間領域Ｄｂ１と同じ計測空間領域Ｄｂ３になるように（底面が上り坂の斜面と水平になるように）元に戻す。なお、計測空間領域Ｄｂ３を、移動体２が移動体２ｆの位置に来た時点での領域として図示しているが、実際には、より手前で計測空間領域Ｄｂ３にする。また、移動体２が平坦な道路から上り坂に進入した例を挙げたが、後傾変化検知場面の後、傾きの変化が見られなくなるような他の場面（例えば上り坂から勾配がさらに増した上り坂へ進入する場面や下り坂から勾配が弱くなった下り坂へ進入する場面など）でも同様の処理を行えばよい。
【0081】
なお、地面の勾配の変化に応じて上面及び底面を変更した例を挙げたが、無論、図４Ａや図５Ａで例示したように底面だけを変更してもよい。また、本実施形態においても、変更前後の計測空間領域として直方体のような幅方向に高さが同じ領域を採用せずに、幅方向に高さが異なるような領域を採用することができる。
【0082】
以上、本実施形態によれば、測距装置１０の前方の計測空間領域を、地面を検出し難いように前傾方向への傾き変化に応じて変更することにより、複雑な構成とアルゴリズムを必要とすることなく単純なアルゴリズムで、地面の傾斜が変化する場面に遭遇した場合でも地面を障害物と誤判定しないように、或いは地面の低い物体の検出漏れを防ぐようにすることができる。
【0083】
また、本実施形態での処理は、地面の勾配が変化した前後での処理であり、第１，第２の実施形態の処理とは逆の方向に底面を変化させている。しかし、工夫により、本実施形態の機能は第１及び／又は第２の実施形態の機能を共存させることもできる。
【0084】
簡単にそのような例について説明すると、底面の高さを変更する要因となる傾きの変化が所定期間続いたか否かで、処理を分ければよい。なお、この所定期間としては、例えば第３の実施形態に対応するように予め定められた時間とし、且つ第１の実施形態に対応して予め定められた時間はそれより短くしておくとよい。傾きの変化が所定期間未満の場合、第１／第２の実施形態のような窪み又は突出部を乗り越える場面と判定し、計測空間領域Ｄ０（Ｄａ１／Ｄｂ１）を例えば図４Ａ（又は図４Ｂ）又は図５Ａ（又は図５Ｂ）のように変更すればよい。そして、所定期間経過した段階で本実施形態のような勾配が下がる又は上がる地面を通過する場面と判定し、計測空間領域Ｄ０（Ｄａ１／Ｄｂ１）を図６Ａ又は図６Ｂのように変更すればよい。
【0085】
また、このように傾き変化の継続時間を見た処理を採用する場合、当然、所定期間経過してしまうような場面に遭遇する。そして、そのような場面には、一旦、地面上の低い物体を検知し難くなるような処理が実行される場面や、一旦地面を検知し易くなるような処理が実行される場面が含まれる。
【0086】
前者の場面とは、例えば図６Ａのように地面の勾配が下がる場合、一旦、図４Ａの計測空間領域Ｄ１や図４Ｂの計測空間領域Ｄ２に変更されることになり、地面上の低い物体を遠くから検知し難くなる。しかし、この場合、近くではその低い物体の検知は可能であり、障害物検知の点ではさほど問題とならない。
【0087】
後者の場面とは、例えば図６Ｂのように地面の勾配が上がる場合、一旦、図５Ａの計測空間領域Ｄ３や図５Ｂの計測空間領域Ｄ４に変更されることになり、地面を検知し易くなる。しかし、例えば第５，第６の実施形態で後述するような手前の停止判定用の計測空間領域と奥の減速判定用の計測空間領域とに分けるなどすることで、奥での判定は停止しないようにするなどの工夫を施すことで、対処可能である。
【0088】
（第４の実施形態）本発明の第４の実施形態について、図７〜図９を参照しながら説明する。図７は、本発明の第４の実施形態に係る障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の例を示す進行方向に垂直な面の断面図、図８Ａ〜図８Ｃ，図９はいずれも、図７の計測空間領域が地形変化により変化した例を示す模式図である。以下、本実施形態について第１の実施形態との相違点を中心に説明するが、第１等の実施形態で説明した様々な応用例が適用できる。
【0089】
本実施形態における計測空間領域は、計測空間領域は、傾き検知部１８での検知結果が、測距装置１０の傾きに左ロール方向又は右ロール方向（左下又は右下に傾く方向）への変化が生じたことを示した場合に、上記計測空間領域の左方向又は右方向への深度に応じて、上記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更される。
【0090】
具体的に説明すると、本実施形態では、特に図７の計測空間領域Ｄ５で例示するような横長（幅方向に長い）の計測空間領域が通常時の計測空間領域（計測空間領域Ｄ０に対応）として適している。図３Ｃで例示したような幅方向に短い計測空間領域Ｄ０の場合、左右のロールによりその底面の位置で地面を検出してしまうような事態が生じ難いためである。
【0091】
ここでは、図８Ａで例示するように、地面Ｇの轍などの窪みＧｕに左側の車輪２１が嵌り（或いは右側の車輪２１が突出部に乗り上げ）、測距装置１０の傾きに左ロール方向（左側が下に傾くようなロール方向）への変化が生じた場合（以下、左ロール変化検知場面）について説明する。左ロール変化検知場面では、計測空間領域は、計測空間領域Ｄ６で例示するように、その左方向への深度に応じて（その左方向への深度が大きくなるに連れて）、底面の位置が段階的に高くなるように設定される。これにより、地面を障害物と誤判定しないようにできる。
【0092】
また、左ロール変化検知場面では、図８Ｂの計測空間領域Ｄ７で例示するように、本体部２０の右側に対応する領域も併せて底面の位置が右方向の深度に応じて段階的に低くなる（左方向の深度に応じて底面が段階的に高くなる）ように設定してもよい。これにより、地面上の低い物体の検知漏れがなくなる。なお、図８Ａ，図８Ｂのいずれの例でも段階的に高さを変化させているが、上述したように連続的に変化させるようにしてもよい。
【0093】
また、左ロール変化検知場面は、図８Ｃで例示するように地面Ｇに段差Ｇｓがある場合にも生じる。この場面、或いは上述した窪みＧｕや突出部が存在する場面では、計測空間領域を図８Ｃの部分領域Ｄ８ｌ，Ｄ８ｃ，Ｄ８ｒのように幅方向に複数に分割して、各部分領域毎に高さを変えるようにしてもよい。中央に位置する部分領域Ｄ８ｃでは底面の高さを変えず、左側に位置する部分領域Ｄ８ｌでは左方向の深度に応じて底面が連続的に高くなるようにし、右側に位置する部分領域Ｄ８ｒでは右方向の深度に応じて底面が連続的に低くなる（左方向の深度に応じて底面が連続的に高くなるとも言える）ようにしている。この例においても、地面を障害物と誤判定せず、且つ地面上の低い物体の検知漏れを無くすことができる。なお、この例では中心と左右端とで計３つに分割しているが、分割数はこれに限らず、２であっても４以上であってもよい。但し、中心を設けた場合には、少なくとも中心の部分領域は高さを変えないようにする。
【0094】
以上、左ロール方向への傾き変化の例を挙げたが、右ロール方向への変化に対しては同様に右方向への深度を対応させれば、説明ができる。
【0095】
以上、本実施形態によれば、測距装置１０の前方の計測空間領域を、地面を検出し難いようにロール方向への傾き変化に応じて変更することにより、複雑な構成とアルゴリズムを必要とすることなく単純なアルゴリズムで、衝撃によるロール方向への揺れが生じた場合や地面の凹部や凸部や段差に遭遇した場合でも、地面を障害物と誤判定しないようにできる。また、図８Ｂ，図８Ｃの例のような計測空間領域を採用することで、地面上の低い物体を見逃すこともなくなる。
【0096】
また、ロール方向への傾き変化検知時における上記底面の位置の高さの設定は、或る程度の余裕を見て上記底面の位置を高くするようにしておけば、傾きがある程度、ロール方向に変化した場合でも、地面の誤検知が生じないため、問題ない。但し、この場合、地面上の高さの低い物体の検知もできなくなる可能性が生じ得る。従って、このような事態を避けるために、傾き検知部１８での検知結果が示す傾きのロール方向への変化の度合いが強い程、上記底面の位置を段階的又は連続的に高くさせる度合いが大きく設定されることが好ましい。このような設定の例は図８Ｃで例示済みである。
【0097】
また、本実施形態でも、第１／第２の実施形態で説明した上面の位置の変更例と同様の考え方で、本実施形態においても計測空間領域の上面が左方向又は右方向の深さに応じて高くなるように設定することができる。このような設定の例も図８Ｃで例示済みである。
【0098】
以上、本実施形態では、計測空間領域の設定変更が左／右ロール変化検知場面で実行されるため、変化後、更なる左／右ロール方向への変化の発生時にも同様に実行される。但し、図８Ａ，図８Ｂの窪みＧｕや図８Ｃの段差Ｇｓを脱した場合など、傾きが逆のロール方向に変化して元に戻り、その後、傾きの変化がなくなる場面もあり、現実的にはそのような場面にも対応させる必要が生じる。
【0099】
よって、計測空間領域は、測距装置１０の傾きに底面の位置の変化の要因となった方向への変化がなくなったことを示した場合、上記計測空間領域の左／右方向への深度に応じた底面の位置の変化を元に戻すように変更されることが好ましい。
【0100】
また、本実施形態での処理は、以上の説明から明らかなように第１〜第３の実施形態の処理とは独立した処理である。よって、障害物判定装置１には、第１〜第３の実施形態の機能を組み込まずに本実施形態の機能のみを組み込むこともできるが、双方の処理に対応できることが好ましいため、第１〜第３の実施形態の機能と共に本実施形態の機能を組み込むことが好ましいと言える。
【0101】
例えば、本実施形態と第１の実施形態を併用する場合、第１の実施形態でのように前傾変化検知場面でそれに対応した処理を実行し、本実施形態でのようにロール変化検知場面でそれに対応した処理を実行するようにすれば、両者が同時に発生した場面でも対応できる。例えば、前傾且つ右ロール方向への傾き変化検知場面では、図９で例示する計測空間領域Ｄ９のように、計測空間領域の底面を、前方方向への深度に応じて上方向に上げ且つ右方向の深度に応じて上方向に上げることができる。
【0102】
（第５の実施形態）本発明の第５の実施形態について、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照しながら説明する。図１０Ａ，図１０Ｂはいずれも、本実施形態に係る障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の例を示す進行方向に垂直な面の断面図である。図１０Ｃは、図１０Ａの計測空間領域が地形変化により変化した例を示す模式図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態との重複箇所の説明を基本的に省略するが、第１等の実施形態で説明した様々な応用例が適用できる。
【0103】
本実施形態に係る移動体は、移動体２のように障害物判定装置１を備える。本実施形態で用いる計測空間領域は、その手前側の少なくとも上部に設けた第１領域と、他の領域である（少なくとも奥側を含むように設けた）第２領域と、を有する。そして、上記車輪駆動制御部は、上記第１領域で障害物があると判定された場合に移動体２を停止させるよう上記駆動部を制御し、上記第２領域で障害物があると判定された場合に移動体２を減速させるように上記駆動部を制御する。
【0104】
上記第１領域、上記第２領域としては、それぞれ図１０Ａで例示する部分領域Ｄ１０ａ、部分領域Ｄ１０ｂが挙げられるが、それぞれ図１０Ｂで例示する部分領域Ｄ１１ａ、部分領域Ｄ１１ｂのように上記第１領域は手前側も少し浮かせてもよい。
【0105】
また、本実施形態のように第１領域、第２領域に分けられた計測空間領域は、図３Ａの計測空間領域Ｄ０（図６Ａ，図６Ｂの計測空間領域Ｄａ１，Ｄｂ１）や図７の計測空間領域Ｄ５に適用することができるが、様々な傾き変化検知場面で用いる計測空間領域（図４Ａ〜図５Ｂの計測空間領域Ｄ１〜Ｄ４、図６Ａ，図６Ｂの計測空間領域Ｄａ２，Ｄｂ２、図８Ａ，図８Ｂ，図８Ｃの計測空間領域Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８ｌ・Ｄ８ｃ・Ｄ８ｒ等）にも適用することができる。無論、傾き変化未検知場面では使用せずに傾き変化検知場面でのみ使用することもできる。
【0106】
以上、本実施形態によれば、減速判定を行うための領域と、停止判定を行うための領域とで奥行距離に基づき分けているため、減速のための判定をし易くして危険性を考慮しつつも、いきなり移動体２が停止するようなことがなく安定した走行が可能になる。特に図１０Ｂで例示したように停止判定を行うための領域を少し浮かせておくことで、図６Ｂでの例のように地面の勾配が上がった場合にいきなり停止するような事態をより避けることができる。また、本実施形態のように計測空間領域を分けた例ではより精度が求められるため、測距装置としては指向性の高い光学式の測距装置１０がより好ましいと言える。
【0107】
また、本実施形態では、前方方向の深度（計測距離）によって領域を２つに分割した例を挙げたが、それ以上の数に分けて、減速の度合いを変えてもよいし、ロール方向にも同様の考え方で領域分割するようにしてもよい。
【0108】
さらに、本実施形態では、傾き変化未検知場面から第１領域（停止判定領域）、第２領域（減速判定領域）に分けた計測空間領域を使用しておき、傾き変化検知場面になった場合に、その計測空間領域内での停止判定領域と減速判定領域の境界を変更するようにしてもよい。例えば、通常は図１０Ａの部分領域Ｄ１０ａ，Ｄ１０ｂでなる計測空間領域を使用しておき、前傾変化検知場面で図１０Ｃの部分領域Ｄ１２ａ，Ｄ１２ｂのように奥行方向に境界を移動させてもよいし、或いは図１０Ｂの部分領域Ｄ１１ａ，Ｄ１１ｂのように停止判定領域を持ち上げるように境界を移動させてもよい。これにより、前傾変化検知場面で地面を障害物と検知したとしても直ぐに移動体２が停止してしまうような事態を防ぐことができ、換言すれば、変更後の計測空間領域の底面をそれほど上げないように設定しておくことができる。また、前傾変化検知場面が解消した場合には境界も元に戻すとよい。
【0109】
ここでは、第１の実施形態に係る前傾変化検知場面のみ例示したが、第３の実施形態における前傾変化検知場面をはじめ、後傾変化検知場面や左／右ロール変化検知場面でも同様に、その検知前の計測空間領域として使用することができる。さらに、そのような場面における変更後の計測空間領域についても、同様の停止し難くするような考え方、或いは他の考え方で、境界を変化させることができる。
【0110】
例えば、第４の実施形態における左／右ロール変化検知場面は、基本的に第１の実施形態の前傾変化検知場面と同様の考え方が適用でき、その効果は、幅方向に遠い物体の検知によって停止し難くなるといったものである。また、第３の実施形態における前傾変化検知場面（図６Ａ参照）や第２の実施形態に係る後傾変化検知場面では、例えば、検知前の計測空間領域として分割した領域を使用することにより、或いは上述の例と同様の境界移動を行うことにより、地面上の低い物体を早くから減速判定領域のみに入れるようにでき、その物体により停止してしまうようなことを避けることができるといった効果がある。また、第３の実施形態における後傾変化検知場面（図６Ｂ参照）では、計測空間領域Ｄｂ１の奥側を減速判定領域として使用することで、移動体２が移動体２ｄの位置に来た段階で停止せずに減速するだけで済む。また、移動体２ｅの位置に来た段階で、底面が持ち上げられた計測空間領域Ｄｂ２の奥側の減速判定領域を、図１０Ｃの例とは逆に狭くすることで、停止判定に至る物体の近さ及び高さを、移動体２ｄの位置でのそれと変わらないようにすることができる。
【0111】
なお、本実施形態での処理は、以上の説明から明らかなように第１〜第４の実施形態の処理とは独立した処理として実行することもできる。よって、障害物判定装置１には、第１〜第４の実施形態の機能を組み込まずに本実施形態の機能のみを組み込むこともできる。但し、双方の処理に対応できることが好ましいため、障害物判定装置１には第１〜第４の実施形態の機能と共に本実施形態の機能を組み込むことが好ましいと言える。
【0112】
（第６の実施形態）本発明の第６の実施形態について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係る障害物判定装置を備えた移動体において図３Ａの計測空間領域が上り坂への進入により変化した例を示す模式図である。なお、本実施形態では、第３の実施形態との重複箇所の説明を基本的に省略するが、第３等の実施形態で説明した様々な応用例が適用できる。
【0113】
本実施形態における計測空間領域は、その前提として、第１の実施形態等で説明したように、測距装置１０の傾きに底面の位置の変化の要因となった方向への変化がなくなったことを示した場合、上記計測空間領域の前方方向への深度に応じた底面の位置の変化を元に戻すように変更される。そして、本実施形態における計測空間領域は、傾き検知部１８での検知結果が、測距装置１０の傾きに前傾方向への変化が生じたことを示した場合に、一定期間、その底面の位置が維持されるようにする。
【0114】
図６Ａの例と同じ場面について、図１１を参照しながら説明する。移動体２が移動体２ｇの位置から移動して移動体２ｈの位置に差し掛かると、前傾変化が検知される（つまり前傾変化検知場面となる）。前傾変化検知場面に差し掛かると、計測空間領域Ｄｃ１（計測空間領域Ｄａ１と同じ）の底面及び上面を、計測空間領域Ｄｃ２のように前方方向への深度が大きくなるに連れて連続的に低くなるように変更する。ここでは図６Ａの計測空間領域Ｄａ２と同様に地面と水平にしてもよいが、図１１で例示したように底面が下り坂の斜面を検知する程度まで下げてもよい。本実施形態でも、傾き検知部１８での検知結果が示す傾きの変化の度合いが強い程、上記底面の位置を段階的又は連続的に変化させる度合いが大きく設定されることが好ましい。
【0115】
その後、測距装置１０の傾きに変化がなくなったことを示した場合（つまり前傾変化検知場面を過ぎた場合）でも、一定期間経過するまでは計測空間領域Ｄｃ２を維持する。ここでは、移動体２が移動体２ｉの位置に来るまで計測空間領域Ｄｃ２を維持した例（計測空間領域Ｄｃ３として図示）を挙げている。なお、移動体２は自身で車速が分かっているため、上記一定期間としては例えば１ｍなど、一定距離を進む期間として定義しても問題ない。一定期間を経過すると、図示しないが、計測空間領域Ｄｃ１と同じ計測空間領域になるように（底面が下り坂の斜面と水平になるように）元に戻す。また、移動体２が平坦な道路から下り坂に進入した例を挙げたが、前傾変化検知場面の後、傾きの変化が見られなくなるような他の場面（例えば上り坂から勾配が弱くなった上り坂へ進入する場面や下り坂から勾配がさらに増した下り坂へ進入する場面など）でも同様の処理を行えばよい。
【0116】
以上、本実施形態によれば、前傾変化検知場面でわざと地面を障害物と判定させて、停止（計測空間領域を停止判定領域として使用する場合）又は減速（計測空間領域を減速判定領域として使用する場合）させることができる。
【0117】
但し、本実施形態は、第５の実施形態を併せて適用することが好ましい。この場合、前傾変化検知場面において、わざと減速判定領域で地面を障害物と判定させ、減速させること、つまり地面の勾配が下方向に変化しはじめた段階で減速させ、移動体２を安全な速度で走行させることができる。これにより、本実施形態の計測空間領域を停止判定領域のみで使用する場合に比べ、下り坂での急停止によりスリップするような事態を避けることができる。
【0118】
また、本実施形態は、第３の実施形態における前傾変化検知場面やそれに第５の実施形態を適用した例に限らず、第３の実施形態における後傾変化検知場面や、第１，第２，第４の実施形態でも同様に適用することができる。但し、それらの適用に際しては、傾き検知部１８での検知結果が測距装置１０の傾きに変化が生じたことを示した場合（各例の傾き変化検知場面）に、一定期間、その底面の位置が維持されるようにする。また、それらの適用により得られる効果は、適用先の例に応じて異なる。
【0119】
例えば、図６Ｂの例では、計測空間領域Ｄｂ１を停止又は減速判定領域として使用することで、それぞれ移動体２が移動体２ｄの位置に来た段階で停止又は減速する。そして、移動体２ｅの位置に来た段階の計測空間領域Ｄｂ２を一定期間、維持することは、地面上の低い物体が存在しても早い段階（遠い位置）から検知しないことを意味する。一方で、移動体２ｅの位置では、勾配が上がって車速が落ち、回避行動の猶予も増えている。よって、本実施形態を適用することで、遠い位置から地面上の低い物体を検知しないで済むといった効果が得られる。
【0120】
図４Ａ，図４Ｂの例では、計測空間領域Ｄ１，Ｄ２を一定期間維持してから戻すことで、窪みＧｕのような凹部が連続するような地面の場合にも頻繁に制御が切り替わることが無くなるといった効果が得られる。図５Ａ，図５Ｂの例では、計測空間領域Ｄ３，Ｄ４を一定期間維持してから戻すことで、突出部Ｇｏのような凸部が連続するような地面の場合にも頻繁に制御が切り替わることが無くなるといった効果が得られる。図８Ａ等の例では、計測空間領域Ｄ６等を一定期間維持してから戻すことで、窪みＧｕ等の轍に入ったり出たりするような地面の場合にも頻繁に制御が切り替わることが無くなるといった効果が得られる。
【0121】
（その他）以上、本発明に係る障害物判定装置や移動体について説明したが、本発明は、その処理手順を説明したように障害物判定方法としての形態も採り得る。この障害物判定方法は、計測対象物までの距離を計測する測距装置による距離の計測結果に基づいて、上記測距装置の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する障害物判定ステップを有する。また、この障害物判定方法は、傾き検知部が、上記測距装置の傾きを検知する傾き検知ステップをさらに有する。そして、上記計測空間領域は、上記傾き検知ステップでの検知結果が、上記測距装置の傾きに前傾方向及び／又はロール方向への変化が生じたことを示した場合に、上記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、上記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に変化するように変更される。その他の応用例は障害物判定装置や移動体について説明した通りであり、その説明を省略する。
【符号の説明】
【0122】
１…障害物判定装置、２…移動体、１０…測距装置、１１…駆動制御部、１２…発光部、１３…光学機構部、１４…距離算出部、１５…受光部、１６…光学窓、１７…障害物判定部、１８…傾き検出部、２０…本体部、２１…車輪、Ｄ１…計測空間領域。