知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024128677
(43)【公開日】2024-09-24
(54)【発明の名称】測距装置、測距システム、および測距方法
(51)【国際特許分類】
G01S 7/497 20060101AFI20240913BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20240913BHJP
【ＦＩ】
G01S7/497
G01C3/06 120Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023037800
(22)【出願日】2023-03-10
(71)【出願人】
【識別番号】000006220
【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】森田 浩光
【テーマコード（参考）】
2F112
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F112AD01
2F112BA01
2F112CA04
2F112CA05
2F112DA02
2F112DA10
2F112DA11
2F112DA15
2F112DA21
2F112DA25
2F112DA26
2F112DA28
2F112EA05
2F112GA01
5J084AC02
5J084AC04
5J084AC07
5J084AD01
5J084BA04
5J084BA20
5J084BA36
5J084BA38
5J084BA47
5J084BA49
5J084BA50
5J084BB02
5J084BB04
5J084BB11
5J084BB25
5J084BB26
5J084BB28
5J084CA03
5J084DA02
5J084EA11
5J084EA19
5J084EA22
(57)【要約】
【課題】物体の三次元位置の測定精度に優れた測距装置、測距システムおよび測距方法を提供すること。
【解決手段】本測距装置（１００）は、照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置であって、照射される前記光を走査させる光走査部と、前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力する受光部と、前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する補正部と、前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する出力部と、を有する。
【選択図】図９
【解決手段】本測距装置（１００）は、照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置であって、照射される前記光を走査させる光走査部と、前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力する受光部と、前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する補正部と、前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する出力部と、を有する。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置であって、
照射される前記光を走査させる光走査部と、
前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力する受光部と、
前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する補正部と、
前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する出力部と、を有する、測距装置。
照射される前記光を走査させる光走査部と、
前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力する受光部と、
前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する補正部と、
前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する出力部と、を有する、測距装置。
【請求項2】
前記補正部は、予め取得された前記走査角度と前記走査角度の誤差との対応を示す情報を参照して、前記走査角度に関する情報を補正するか、または、予め取得された前記走査位置と前記走査位置の誤差との対応を示す情報を参照して、前記走査位置に関する情報を補正する、請求項１に記載の測距装置。
【請求項3】
前記走査角度と前記走査角度の誤差との対応を示す情報、または前記走査位置と前記走査位置の誤差との対応を示す情報のどちらか一方を格納する格納部を有する、請求項２に記載の測距装置。
【請求項4】
前記光走査部は、直交する二軸それぞれの方向に前記光を走査させ、
前記対応を示す情報は、前記二軸を含む仮想平面内において三角格子を形成するように配置された複数の格子点ごとに、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に対応する誤差に関する情報を含み、
前記補正部は、前記格子点に対応する前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方を補正する、請求項２に記載の測距装置。
前記対応を示す情報は、前記二軸を含む仮想平面内において三角格子を形成するように配置された複数の格子点ごとに、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に対応する誤差に関する情報を含み、
前記補正部は、前記格子点に対応する前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方を補正する、請求項２に記載の測距装置。
【請求項5】
前記補正部は、３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査角度に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査角度の誤差に関する情報を用いて補正するか、または３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査位置に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査位置の誤差に関する情報を用いて補正する、請求項４に記載の測距装置。
【請求項6】
前記三角格子は、正三角形格子である、請求項４に記載の測距装置。
【請求項7】
照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置と、前記測距装置と通信可能に接続される情報処理装置と、を有する測距システムであって、
照射される前記光を走査させる光走査部と、
前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力する受光部と、
前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する補正部と、
前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する出力部と、を有する、測距システム。
照射される前記光を走査させる光走査部と、
前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力する受光部と、
前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する補正部と、
前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する出力部と、を有する、測距システム。
【請求項8】
前記情報処理装置は、前記補正部を有し、
前記測距装置は、予め取得された、前記走査角度および前記走査位置の少なくとも一方と誤差との対応を示す情報を格納する格納部と、
前記物体までの距離に関する情報と、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、前記対応を示す情報と、を前記情報処理装置に送信する送信部と、を有し、
前記補正部は、前記測距装置から受信した前記対応を示す情報を参照して、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する、請求項７に記載の測距システム。
前記測距装置は、予め取得された、前記走査角度および前記走査位置の少なくとも一方と誤差との対応を示す情報を格納する格納部と、
前記物体までの距離に関する情報と、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、前記対応を示す情報と、を前記情報処理装置に送信する送信部と、を有し、
前記補正部は、前記測距装置から受信した前記対応を示す情報を参照して、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する、請求項７に記載の測距システム。
【請求項9】
前記対応を示す情報は、直交する２軸を含む仮想平面内において三角格子を形成するように配置された格子点ごとに、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に対応する誤差に関する情報を含み、
前記補正部は、３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査角度に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査角度の誤差に関する情報を用いて補正するか、または３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査位置に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査位置の誤差に関する情報を用いて補正する、請求項８に記載の測距システム。
前記補正部は、３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査角度に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査角度の誤差に関する情報を用いて補正するか、または３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査位置に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査位置の誤差に関する情報を用いて補正する、請求項８に記載の測距システム。
【請求項10】
照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置による測距方法であって、前記測距装置が、
光走査部により、照射される前記光を走査させ、
受光部により、前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力し、
補正部により、前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正し、
出力部により、前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する、測距方法。
光走査部により、照射される前記光を走査させ、
受光部により、前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力し、
補正部により、前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正し、
出力部により、前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する、測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測距装置、測距システム、および測距方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、物体までの距離を測定する測距装置、測距システムおよび測距方法が知られている。この測距装置、測距システムおよび測距方法は、ロボット、自動車、飛行体等の移動体に搭載され、移動体の周囲に存在する物体を認識する用途等において使用される。
【0003】
上記測距装置として、照射する光をスキャンするアクチュエータを備え、光の照射に対する反射点からの反射光を検出することで、測距装置の測距結果を補正するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２２－１２５９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、アクチュエータ等の光走査部により走査される照射光の走査角度または走査位置は、光走査部に含まれる反射面の傾き誤差等に応じて、誤差を含む場合がある。照射光の走査角度または走査位置の誤差は、測距装置により得られる物体の三次元位置の測定精度を低下させる。特許文献１に記載の測距装置は、反射点までの距離を補正することについて開示しているものの、照射光の走査角度または走査位置の補正については開示していない。
【0006】
本発明は、物体の三次元位置の測定精度に優れた測距装置、測距システムおよび測距方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本測距装置（１００）は、照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置であって、照射される前記光を走査させる光走査部と、前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力する受光部と、前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する補正部と、前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する出力部と、を有する。
【0008】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、物体の三次元位置の測定精度に優れた測距装置、測距システムおよび測距方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係る測距装置の一例を示す斜視図である。
【図4】実施形態に係る測距装置における光走査部の構成例を示す斜視図である。
【図5】実施形態に係る測距装置の構成例を示すブロック図である。
【図6】実施形態に係る測距装置における同期検出部の構成例を示す図である。
【図7】実施形態に係る測距装置における制御部の構成例を示すブロック図である。
【図8】実施形態に係る測距装置における受光部基板の構成例を示す図である。
【図9】第１実施形態に係る測距装置における制御部の機能構成例を示す図である。
【図10】第１実施形態に係る測距装置における処理例を示すフロー図である。
【図11】第１実施形態に係る測距装置における対応情報を説明する図である。
【図13】二等辺三角形格子を用いた内挿補間例を説明する図である。
【図14】正三角形格子を用いた内挿補間例を説明する図である。
【図15】第２実施形態に係る測距システムの構成例を示すブロック図である。
【図16】第２実施形態に係る情報処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図17】第２実施形態に係る測距装置における制御部の機能構成例を示すブロック図である。
【図18】第２実施形態に係る情報処理装置の機能構成例を示すブロック図である。
【図19】第２施形態に係る測距システムにおける処理例を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
【0012】
以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための測距装置、測距システムおよび測距方法を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。
【0013】
以下に示す図でＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸により方向を示す場合がある。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に交差する。Ｚ軸に沿うＺ方向は、実施形態に係る測距装置が備える回転ステージの回転軸に沿う方向を示す。Ｘ軸に沿うＸ方向は、実施形態に係る測距装置が備える回転反射体の回転軸に沿う方向を示す。
【0014】
また、Ｘ方向で矢印が向いている方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向の反対方向を－Ｘ方向と表記し、Ｙ方向で矢印が向いている方向を＋Ｙ方向、＋Ｙ方向の反対方向を－Ｙ方向と表記し、Ｚ方向で矢印が向いている方向を＋Ｚ方向、＋Ｚ方向の反対方向を－Ｚ方向と表記する。本明細書における「上面視」とは、図ごとで特に定義した場合を除き、鉛直上方に対応する－Ｚ方向から対象を視ることをいう。－Ｚ方向側が上面側に対応する。但し、これらは測距装置の使用時における向きを制限するものではなく、測距装置は任意の向きに配置可能である。
【0015】
実施形態に係る測距装置は、照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定するものである。以下、サービスロボットに搭載される測距装置を一例として説明する。ここで、サービスロボットとは、工場内での資材運搬、接客施設での商品運搬および案内業務、施設内警備、或いは清掃等の主に役務の目的で使用される自律移動型の移動体をいう。サービスロボットに搭載される測距装置は、サービスロボットの進行方向または周囲に存在する物体を検出したり、サービスロボットが動作する施設の施設内地図等を作成したりするために使用される。
【0016】
［実施形態］
＜測距装置１００の全体構成例＞
図１～４を参照して、実施形態に係る測距装置１００の構成の一例を説明する。図１は、測距装置１００の全体構成を例示する斜視図である。図２は、測距装置１００における光源および受光部の周辺を例示する斜視図である。図３は、光分割部材４１による光分割の様子の一例を示す図である。図３（ａ）は光分割部材４１の側面図、図３（ｂ）は光の入射方向側から視た光分割部材４１の斜視図、図３（ｃ）は光分割部材４１の正面図である。図４は測距装置１００における光走査部１２０を例示する斜視図である。
＜測距装置１００の全体構成例＞
図１～４を参照して、実施形態に係る測距装置１００の構成の一例を説明する。図１は、測距装置１００の全体構成を例示する斜視図である。図２は、測距装置１００における光源および受光部の周辺を例示する斜視図である。図３は、光分割部材４１による光分割の様子の一例を示す図である。図３（ａ）は光分割部材４１の側面図、図３（ｂ）は光の入射方向側から視た光分割部材４１の斜視図、図３（ｃ）は光分割部材４１の正面図である。図４は測距装置１００における光走査部１２０を例示する斜視図である。
【0017】
図１～４に示すように、測距装置１００は、台部１と、保持部２と、光源３と、第１レンズ４と、穴あきミラー６と、第２レンズ７と、５つの受光部８と、イケール９と、光分割部材４１と、光走査部１２０と、を有する。なお、台部１、保持部２、第１レンズ４、第２レンズ７およびイケール９のそれぞれは、測距装置１００の必須構成部ではない。
【0018】
図１に示すように、台部１は、保持部２と回転ステージ１０が設けられた平板状の部材である。台部１は、－Ｚ方向側の面上における相互に異なる領域に、保持部２と回転ステージ１０とを固定している。回転ステージ１０は、台部１の＋Ｙ方向側の領域にネジ部材等により固定されている。保持部２は、台部１における回転ステージ１０の－Ｙ方向側の領域に、結合部材１１を介してネジ部材等により固定されている。
【0019】
台部１は、回転ステージ１０は重量が大きい場合があるため、金属材料等の剛性が高い材料を含んで構成されることが好ましい。台部１は、平板状の部材に限られず、回転ステージ１０と保持部２を設置可能であれば如何なるものであってもよい。例えばサービスロボットの筐体に保持部２と回転ステージ１０が設置される場合には、サービスロボットの筐体が台部に対応する。
【0020】
保持部２は、天井パネル２１と背面パネル２２とが結合して構成された部材である。天井パネル２１および背面パネル２２は、それぞれ平板状の部材である。天井パネル２１および背面パネル２２は、その材質に特段の制限はなく、例えば金属材料または樹脂材料等を適用可能である。
【0021】
図１および図２に示すように、天井パネル２１の＋Ｚ方向側の面には、光源３、第１レンズ４および穴あきミラー６が設けられている。背面パネル２２の＋Ｙ方向側の面には、第２レンズ７および５つの受光部８が設けられている。
【0022】
光源３は、光Ｌ０を発する。光源３は、例えばＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：半導体レーザ）である。光Ｌ０は、パルス状のレーザ光である。光源３は、光Ｌ０を＋Ｚ方向側に発する。但し、光源３は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）等であってもよい。また光Ｌ０は、パルス状のレーザ光に限らず、連続波状のレーザ光であってもよい。光Ｌ０の波長は、近赤外波長領域等の非可視の波長領域の光であってもよい。非可視の波長領域の光を用いることで、測距装置１００は、照射する光を人間に視認させずに測距を行うことができる。
【0023】
第１レンズ４は、光源３からの光Ｌ０を透過する。例えば、第１レンズ４は、光Ｌ０を略コリメート（略平行化）する。第１レンズ４によりコリメートされた光Ｌ０は、光分割部材４１に入射する。
【0024】
光分割部材４１は、光源３からの光Ｌ０を複数の光に分割する。図３に示すように、光分割部材４１は、平面視において略円形の形状を有し、光Ｌ０の波長に対して光透過性を有する平板状の部材である。なお、ここでの平面視は、光分割部材４１をその法線方向（Ｚ方向）から視ることをいう。光分割部材４１は、ガラス、樹脂等の材料を含んで構成される。光分割部材４１は、例えば回折素子である。但し、光分割部材４１は、回折素子に限定されず、プリズム等であってもよい。
【0025】
光分割部材４１の－Ｚ方向側の面、＋Ｚ方向の面、またはその両方には、周期構造が形成されている。光分割部材４１は、入射される光Ｌ０を、周期構造を用いて回折させることにより５つの光Ｌ１に分割する。５つの光Ｌ１は、分割光Ｌ１１～Ｌ１５を含む。分割光Ｌ１１は、光分割部材４１の０次光（透過光）である。分割光Ｌ１２～Ｌ１５は、光分割部材４１の１次回折光である。但し、光Ｌ０が光分割部材４１により分割される数は、５つに限らず、要求される空間分解能等に応じて適宜選択可能である。
【0026】
分割光Ｌ１１～Ｌ１５は、伝搬方向が相互に異なる平行光束である。分割光Ｌ１１～Ｌ１５は、光走査部１２０により走査される。分割光Ｌ１１～Ｌ１５のそれぞれが走査された光である５つの走査光Ｌ２は、それぞれ照射領域における異なる位置に照射される。
【0027】
図３（ａ）に示す光分割部材４１による分割角度θＬは、２．１度以上であってもよい。分割角度θＬとは、光分割部材４１により分割された５つの光Ｌ１それぞれの、伝搬方向に沿う中心軸同士がなす角度をいう。光分割部材４１として回折素子を用いた場合には、分割角度θＬは、回折素子による回折光の、伝搬方向に沿う中心軸同士がなす角度である回折角に対応する。
【0028】
ここで、ＩＥＣ６０８２５－１規格では、レーザ光出射する機器から１００ｍｍ離れた位置において、直径７ｍｍの受光面を有するセンサにより検出した場合の光強度によってレーザ光に対する安全性を規定している。分割角度θＬを２．１度以上とすると、測距装置１００から１００ｍｍ離れた位置の直径７ｍｍの受光面内に、光分割部材４１により分割した５つの光Ｌ１のうち３つ以下が入射する状態になる。これにより、測距装置１００は、ＩＥＣ６０８２５－１規格に準拠しやすくなる。
【0029】
人の目の瞳径および焦点距離に基づくと、５つの光Ｌ１のうちの同一直線上に並ぶ３つが並行して人の目に入射し得る角度は、±２．０度よりも小さい角度である。測距装置１００では、光分割部材４１による分割角度θＬを２．１度以上とすることにより、５つの光Ｌ１のうちの同一直線上の３つ以上が並行して人の目に入射することを防止し、人の目に対する安全性を意味するアイセーフを実現できる。また、分割角度θＬを２．１度以上のできるだけ小さい角度にすることにより、アイセーフを実現しつつ、測距の空間分解能を向上させることができる。
【0030】
平面視における光分割部材４１の外形形状は、略円形に限らず、略矩形、略楕円形、略多角形等であってもよい。また、光分割部材４１による分割光の方向は、分割光Ｌ１１～Ｌ１５の各方向に限定されず、適宜選択可能である。
【0031】
図１および図２に示すように、穴あきミラー６は、光分割部材４１と光走査部１２０との間に配置される。穴あきミラー６は、ミラー面６２と、ミラー面６２に形成され、光源３からの光Ｌ０を通過させる貫通孔６１と、を含む。穴あきミラー６は、金属、ガラス、樹脂等の材料を含んで構成される。ミラー面６２には、アルミニウム等の金属からなる反射膜が形成されている。
【0032】
光源３からの光Ｌ０は、第１レンズ４を透過した後、光分割部材４１により５つの光Ｌ１に分割され、穴あきミラー６の貫通孔６１を通過する。貫通孔６１を通過した５つの光Ｌ１は、光走査部１２０により走査される。光走査部１２０による５つの走査光Ｌ２が物体により反射または散乱された５つの戻り光Ｒは、光走査部１２０における光反射面５１およびミラー面６２により反射された後、第２レンズ７を透過し、５つの受光部８に入射する。
【0033】
図１および図４において、光走査部１２０は、照射される光を走査させる。本実施形態では、光走査部１２０は、回転反射体５と回転ステージ１０とを含み、直交する二軸それぞれの方向に、照射される光を走査させる。直交する二軸は、例えば、回転反射体５の回転軸である第１軸Ａ１と、回転ステージ１０の回転軸である第２軸Ａ２である。本明細書に示す例では、第１レンズ４を透過した光Ｌ０が光分割部材４１により分割された５つの光Ｌ１は、それぞれ「照射される光」に対応する。光走査部１２０は、照射される光を第１軸Ａ１に沿う方向であるＸ方向（水平方向）、および第２軸Ａ２に沿う方向であるＺ方向（垂直方向）へ走査させる。走査光Ｌ２は、光走査部１２０により走査された光である。測距装置１００は、走査光Ｌ２を照射することで、走査光Ｌ２が到達可能な広い範囲に位置する１以上の物体それぞれまでの距離を測定できる。なお、光走査部１２０は、直交する二軸それぞれの方向に光を走査させるものに限らず、一軸方向に光を走査させるものであってもよい。
【0034】
図１では、図を簡素化するため、５つの光Ｌ１のうちの１つのみと、５つの走査光Ｌ２のうちの１つのみと、を表示している。また図１では、５つの走査光Ｌ２のうちの１つを、任意のタイミングに＋Ｙ方向側に照射される１つのレーザビームとして表示している。なお、光走査部１２０は、回転反射体５に限らず、揺動ミラー（往復ミラー）等により、５つの光Ｌ１のそれぞれを走査させてもよい。
【0035】
回転反射体５は、６つの光反射面５１を有し、第１軸Ａ１回りに回転する回転体である。回転反射体５は、回転により光反射面５１の角度を変化させることによって、５つの光Ｌ１のそれぞれを走査させる。回転反射体５は、例えばポリゴンミラーである。第１軸Ａ１方向から視た回転反射体５の形状は略正六角形である。回転反射体５は、正六角形の各辺に対応する外周面に６つの光反射面５１を有する。回転反射体５は、アルミニウム等の金属材料で形成した略正六角柱状の部材の外周面を、切削または鏡面研磨することにより製作できる。但し、回転反射体５は、金属材料または樹脂材料等で形成された回転体の外周面にアルミニウム等を鏡面蒸着することにより製作されてもよい。
【0036】
光反射面５１の数は、６つに限定されず、１以上あればよい。ここで、回転反射体５による光の走査角度範囲は、光反射面５１の数に応じて異なる。具体的には、光反射面５１の数が多いほど走査角度範囲は狭くなり、光反射面５１の数が少ないほど走査角度範囲は広くなる。光反射面５１の数は、要求される走査角度範囲に応じて適宜決定可能である。
【0037】
回転反射体５には、回転反射体５の中心軸と回転軸が略一致するように第１軸モータが取り付けられている。回転反射体５は、第１軸モータを駆動源にして第１軸Ａ１周りに回転する。５つの光Ｌ１は、第１軸Ａ１を中心にした円の円周方向に走査されるということもできる。回転反射体５の回転方向は一定である。例えば、回転反射体５は図１における第１軸回転方向Ａ１１に沿って連続回転する。但し、回転反射体５は、第１軸回転方向Ａ１１とは反対方向に連続回転してもよい。
【0038】
図１において、測距装置１００からの走査光Ｌ２が到達可能な範囲に物体が存在すると、物体からの戻り光Ｒが測距装置１００に戻り、回転反射体５の光反射面５１で－Ｚ方向側に、また穴あきミラー６のミラー面６２で－Ｙ方向側に反射され、５つの受光部８に到達する。本明細書に示す例では、５つの光Ｌ１が反射される光反射面５１と戻り光Ｒが反射される光反射面５１は同じ面である。なお、図１は、ある時刻に＋Ｙ方向に照射される走査光Ｌ２を示している。走査光Ｌ２は時々刻々と照射される方向が変化するため、走査光Ｌ２が照射される方向は、ある時刻とは別の時刻には、＋Ｙ方向とは異なる方向となる。但し、戻り光Ｒが測距装置１００に戻り、光反射面５１により－Ｚ方向側に反射される点は、走査光Ｌ２が照射される方向によらずほぼ同じである。
【0039】
第２レンズ７は、物体からの戻り光Ｒを透過する。例えば第２レンズ７は、５つの戻り光Ｒを透過し、５つの戻り光Ｒに１対１で対応する５つの受光部８に向けて集束させる。本明細書に示す例では、第２レンズ７は平凸単レンズである。但し、第２レンズ７は、両凸単レンズ、メニスカス単レンズ、複数のレンズからなる組レンズ等であってもよい。第２レンズ７の材質には、樹脂またはガラスを使用できる。
【0040】
５つの受光部８のそれぞれは、第２レンズ７を透過した戻り光Ｒを受光し、受光した戻り光Ｒに基づく第１信号を出力する。この第１信号は、受光信号に対応する。５つの受光部８は、５つの走査光Ｌ２それぞれの走査角度ごとでの第１信号を出力する。なお、「走査角度ごと」は、「照射される光が単位時間当たりに走査される角度ごと」を意味する。また、受光部８の数は５つに限定されず、光分割部材４１による分割数に合わせて適宜変更可能である。
【0041】
５つの受光部８は、受光部８１～８５を含む。受光部８１～８５のそれぞれは、例えばＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ：アバランシェフォトダイオード）を含む。但し、受光部８１～８５のそれぞれは、フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）や光電子増倍管等を含んでもよい。
【0042】
図４において、イケール９は、屈曲部を含み、回転反射体５を支持する部材である。イケール９は、－Ｚ方向側の面が回転ステージ１０の載置面１０１に接触し、ネジ部材等により載置面１０１上に固定されている。イケール９は、＋Ｘ方向側の面に、基板９１を介して回転反射体５を支持する。イケール９は、剛性を高くするために、金属等の高剛性の材料を含んで構成されることが好ましい。
【0043】
回転ステージ１０は、回転反射体５を支持するイケール９を第２軸Ａ２周りに回転させることにより、回転反射体５を第２軸Ａ２周りに回転させる。回転反射体５によりＺ方向に走査される５つの走査光Ｌ２のそれぞれは、回転ステージ１０の回転によりＸ方向に走査される。なお、第１軸Ａ１と第２軸Ａ２が傾くように、回転反射体５と回転ステージ１０が配置されてもよい。
【0044】
回転ステージ１０は、台部１上において、保持部２が設けられた領域とは異なる領域に設けられている。従って回転ステージ１０が回転しても、保持部２、並びに保持部２が保持する光源３および５つの受光部８はそれぞれ不動であり、台部１に固定された状態が維持される。回転ステージ１０は、載置面１０１と、ベアリング１０２と、マグネット１０３と、モータコア１０４と、を有する。
【0045】
載置面１０１は、第２軸Ａ２に略直交し、第２軸Ａ２周りに回転可能である。載置面１０１はイケール９を載置する。ベアリング１０２は、載置面１０１の回転を滑らかにするために使用される。ベアリング１０２には、ボールベアリング、クロスローラベアリング等を適用できる。
【0046】
マグネット１０３は永久磁石からなる。モータコア１０４はモータを構成するステータの鉄心に該当する部材である。マグネット１０３とモータコア１０４とを含んでモータが構成されている。電流に応じてマグネット１０３が回転することにより、ベアリング１０２を介して載置面１０１が回転する。
【0047】
回転ステージ１０の回転方向は一定である。回転ステージ１０の回転方向は、例えば図１における第２軸回転方向Ａ２１に対応する。但し、回転ステージ１０は、第２軸回転方向Ａ２１とは反対方向に連続回転してもよい。
【0048】
測距装置１００は、光Ｌ０の中心軸と第２軸Ａ２とが同軸になるように構成されている。光Ｌ０の中心軸は、光Ｌ０の伝搬方向に沿う光Ｌ０の中心を通る軸を意味する。また同軸とは、複数の軸が略一致していることを意味する。
【0049】
測距装置１００は、光源３、回転反射体５、５つの受光部８、回転ステージ１０等の構成部の一部または全部を覆うための外装カバーを備えてもよい。外装カバーを備えることで、測距装置１００の内部へのゴミや埃等の侵入を防ぎ、回転反射体５等にゴミや埃等が付着することを防止できる。また回転反射体５や回転ステージ１０が高速回転すると、回転に伴う風切り音が大きくなる場合がある。外装カバーを設けることにより音が周囲に伝わることを抑制できる。外装カバーの材質には、金属または樹脂材料等を適用可能である。
【0050】
一方、外装カバーを設けると、外装カバーにおける走査光Ｌ２が出射する窓以外の部分が走査光Ｌ２を遮るため、走査角度範囲が制限され、測距装置１００による物体２００の検出範囲または測距範囲が制限される場合がある。走査光Ｌ２の波長に対して光透過性を有する透明な樹脂材料で外装カバーを構成すると、このような走査角度範囲の制限を緩和できる。
【0051】
図５は、測距装置１００の構成を例示するブロック図である。なお、図５における実線で示した矢印は光の流れを示し、破線で示した矢印は電気信号の流れを示している。測距装置１００は、駆動部１５０と、受発光部１１０と、出射窓１３０と、制御部１４０と、を有する。
【0052】
駆動部１５０は、回転反射体５および回転ステージ１０それぞれを回転させる。駆動部１５０は、第１軸モータ１５１と、第２軸モータ１５２と、同期検出部１５３と、回転制御部４０２と、給電部１５５と、を有する。駆動部１５０は、同期検出部１５３から出力される回転反射体５の回転周期に対応する同期信号Ｓｎに基づき、回転制御部４０２の制御下で、第２軸モータ１５２を回転させる。
【0053】
同期検出部１５３は、第１軸エンコーダ５３１と、周期光発光部５３２と、周期光受光部５３３と、を有する。同期検出部１５３は、第１軸エンコーダ５３１から出力される第１角度検出信号Ｅｎ１に基づいて周期光発光部５３２に発光させ、周期光発光部５３２からの光を受光した周期光受光部５３３により同期信号Ｓｎを出力させる。第１角度検出信号Ｅｎ１は、回転反射体５の回転角度の検出信号である。
【0054】
周期光発光部５３２は、ＬＥＤ等を含んで構成される。周期光発光部５３２は、第１角度検出信号Ｅｎ１に基づき、例えば第１軸エンコーダ５３１が回転反射体５の回転原点に対応する角度を検出したタイミングにパルス光Ｏｐを発する。
【0055】
周期光受光部５３３は、フォトダイオード等を含んで構成され、周期光発光部５３２により発生されたパルス光Ｏｐを受光したタイミングに、第２軸ドライバ基板１７３を介して同期信号Ｓｎを回転制御部４０２に出力する。
【0056】
給電部１５５は、発電コイル５５１と、給電コイル５５２と、を有する。給電部１５５は、電磁誘導により第１軸モータ１５１等に非接触給電する。
【0057】
発電コイル５５１は、電磁誘導により逆起電力を発生し、第１軸モータ１５１、第１軸エンコーダ５３１および第１軸ドライバ基板１６３のそれぞれに給電する。給電コイル５５２は、発電コイル５５１に対向配置され、第２軸ドライバ基板１７３から流れる電流に応じて、電磁誘導により発電コイル５５１に逆起電力を発生させる。
【0058】
給電部１５５は、電磁誘導による非接触給電に限定されず、回転接点により接触給電してもよい。回転接点とは、回転体に配置された金属製リングとブラシを介して、回転体に電気的に接続する構成をいう。
【0059】
基板９１には、回転反射体５、第１軸モータ１５１、第１軸エンコーダ５３１、第１軸ドライバ基板１６３、周期光発光部５３２および発電コイル５５１等が設けられている。回転ステージ１０には、第２軸モータ１５２、第２軸エンコーダ１７２、第２軸ドライバ基板１７３、周期光受光部５３３、給電コイル５５２等が設けられている。
【0060】
第１軸モータ１５１は、回転反射体５を回転させる。第１軸モータ１５１には、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータまたはＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータ等を適用できる。第１軸エンコーダ５３１は、第１角度検出信号Ｅｎ１を出力する。第１軸エンコーダ５３１は、例えばロータリエンコーダである。
【0061】
第１軸ドライバ基板１６３は、第１軸モータ１５１に駆動信号を供給する電気回路等を含む基板である。第１軸ドライバ基板１６３は、第１角度検出信号Ｅｎ１に基づき、回転反射体５が所定の第１周波数（回転数）で回転するように制御できる。なお、第１周波数は、第１軸ドライバ基板１６３により制御されるため、回転制御部４０２の制御対象ではない。第１軸ドライバ基板１６３は、給電部１５５による給電が開始された場合に、第１軸モータ１５１により回転反射体５の回転を開始させ、給電部１５５による給電が停止された場合に、第１軸モータ１５１により回転反射体５の回転を停止させることができる。
【0062】
第２軸モータ１５２は、ＤＣモータ、ＡＣモータまたはステッピングモータ等の各種モータにより構成できる。第２軸エンコーダ１７２は、ロータリエンコーダ等により構成され、回転ステージ１０の回転角度を検出する。
【0063】
第２軸ドライバ基板１７３は、第２軸モータ１５２に駆動信号を供給する電気回路等を含む実装基板である。第２軸ドライバ基板１７３は、回転制御部４０２からの第２軸制御信号Ｄｒ２に基づき、回転ステージ１０を回転させる。また、第２軸ドライバ基板１７３は、第２軸エンコーダ１７２により検出された回転ステージ１０の第２角度検出信号Ｅｎ２を回転制御部４０２に出力する。
【0064】
回転制御部４０２は、第２角度検出信号Ｅｎ２に基づき、回転ステージ１０の回転を制御する。ここで、回転ステージ１０の回転数である第２周波数は、回転制御部４０２の制御対象である。
【0065】
受発光部１１０は、光源基板１１１と、発光ブロック１１２と、穴あきミラー６と、穴あきミラーホルダ６３と、受光ブロック１１３と、受光部基板１１４と、を含む。
【0066】
光源基板１１１は、制御部１４０からの発光制御信号Ｄｒ１に応じて光源３を発光させる電気回路を含む実装基板である。発光ブロック１１２は、光源３と、光源ホルダ３１と、第１レンズ４と、第１支持部材４０と、を含む。光源ホルダ３１は光源３を保持する部材である。第１支持部材４０は、第１レンズ４を支持する部材である。穴あきミラーホルダ６３は、穴あきミラー６を支持する部材である。
【0067】
受光ブロック１１３は、第２レンズ７と、第２レンズホルダ７１と、５つの受光部８と、受光部ホルダ８０と、を含む。第２レンズホルダ７１は第２レンズ７を保持する部材である。受光部ホルダ８０は５つの受光部８を保持する部材である。
【0068】
受光部基板１１４は、５つの受光部８から得られる第１信号Ｓに所定の処理を実行した後の第２信号Ｕを制御部１４０に出力する電気回路を含む実装基板である。受光部基板１１４は、第１信号Ｓに所定の処理を実行することにより、第１信号Ｓから後段の制御部１４０によるデータ処理が可能な第２信号Ｕを得ることができる。但し、第１信号Ｓ自体が、後段の制御部１４０によるデータ処理が可能な信号であってもよい。
【0069】
制御部１４０は、測距装置１００全体の動作を制御する。制御部１４０は、電気回路または電子回路等を有する制御回路基板を含む。制御部１４０は、例えば背面パネル２２等に設置される。この制御回路基板は、回転反射体５および回転ステージ１０が回転しても動かない。
【0070】
制御部１４０は、受発光部１１０および光走査部１２０のそれぞれに電気的に接続しており、信号およびデータを相互に送受可能である。また制御部１４０は、サービスロボットを制御可能な外部装置３００に通信可能に接続している。本実施形態では、回転制御部４０２は、制御部１４０内に限らず、制御部１４０の外部に設けられていてもよい。
【0071】
制御部１４０は、例えば外部装置３００からの測距制御信号Ｃｔに応じて発光制御信号Ｄｒ１を出力し、光源基板１１１に実装された光源３を発光させる。５つの光Ｌ１それぞれが走査される５つの走査光Ｌ２は、出射窓１３０を透過して、測距装置１００から外部に向けて照射される。
【0072】
出射窓１３０は、光Ｌ０の波長に対して光透過性を有するガラス材料または樹脂材料を含んで構成されている。出射窓１３０は、測距装置１００が装置全体を覆う不透明な外装カバーを備える場合に、走査光Ｌ２を透過して出射させる窓として機能する。
【0073】
走査光Ｌ２が物体２００により反射または散乱された５つの戻り光Ｒは、出射窓１３０を透過して回転反射体５の光反射面５１に入射する。５つの戻り光Ｒは、光反射面５１により反射され、穴あきミラー６のミラー面により５つの受光部８に向けて反射される。
【0074】
５つの戻り光Ｒは、第２レンズ７により集光されながら５つの受光部８にそれぞれ入射する。５つの受光部８は、５つの戻り光Ｒに基づいて、５つの走査光Ｌ２の走査角度ごとでの第１信号Ｓを出力する。受光部基板１１４は、５つの受光部８から入力した５つの第１信号Ｓに所定の処理を実行した後の第２信号Ｕを制御部１４０に出力する。
【0075】
測距装置１００は、例えば、サービスロボットが搭載するバッテリから供給される電力により駆動される。但し、測距装置１００は、測距装置１００自身が搭載するバッテリから電力供給されてもよい。またサービスロボットは、商用電源からケーブルを用いて給電されてもよい。
【0076】
【0077】
図６に示すように、回転ステージ１０は、回転可能な回転部１０ａと、回転不能な固定部１０ｂと、を含んで構成される。周期光発光部５３２は、回転部１０ａにおける載置面１０１に設けられた発光基板５３２ａに実装される。周期光受光部５３３は、固定部１０ｂに設けられた受光基板５３３ａに実装される。
【0078】
周期光発光部５３２は、発光基板５３２ａに入力される第１角度検出信号Ｅｎ１に応じて、周期光発光部５３２に対向配置された周期光受光部５３３に向けてパルス光Ｏｐを発する。周期光受光部５３３によるパルス光Ｏｐの受光信号は、受光基板５３３ａにより二値信号に変換され、同期信号Ｓｎとして回転制御部４０２に出力される。
【0079】
＜制御部１４０のハードウェア構成例＞
図７は、制御部１４０のハードウェア構成を例示するブロック図である。なお、図７において、破線のブロックで示した構成部は、アナログ電気回路を含むＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｅｄ Ｂｏａｒｄ）を表している。
図７は、制御部１４０のハードウェア構成を例示するブロック図である。なお、図７において、破線のブロックで示した構成部は、アナログ電気回路を含むＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｅｄ Ｂｏａｒｄ）を表している。
【0080】
図７に示すように、制御部１４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４１と、Ｄｉｇｉｐｏｔ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｅｒ）１４２と、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）１４３と、電力生成回路１４４と、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｘ１４５と、回転角検出回路１４６と、メモリ１４７と、を有する。これらは、システムバスを介して相互に通信可能に接続している。
【0081】
ＣＰＵ１４１は、測距装置１００全体の動作を制御するプロセッサである。ＣＰＵ１４１は、Ｄｉｇｉｐｏｔ１４２を介して、受光部基板１１４へのバイアス電圧供給と、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）１１５への電力供給と、をそれぞれ制御する。ＣＰＵ１４１は、光源基板１１１から入力されるＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）信号ＡＰＣ Ｓｉｇ．に基づいて制御信号Ｓ／Ｈ／Ｒｅｓｅｔを、ＦＰＧＡ１４３を介して光源基板１１１に出力する。ＣＰＵ１４１は、制御信号Ｓ／Ｈ／Ｒｅｓｅｔを出力することで、光源基板１１１に実装された光源３の発光を制御する。
【0082】
Ｄｉｇｉｐｏｔ１４２は、デジタル制御のポテンショメータである。
【0083】
ＦＰＧＡ１４３は、主に、受光部基板１１４から入力される５つの第２信号Ｕに基づき、物体までの距離に関する情報（以下、距離情報という）を演算により取得する。また、ＦＰＧＡ１４３は、制御信号ＦＩＲＥをＰＬＤ１１５に出力することにより、ＰＬＤ１１５の動作を制御できる。
【0084】
電力生成回路１４４は、外部電源からＰＯＷＥＲ Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）３０１を介して入力される電力から発電コイル５５１に供給するための一次電力を生成する電気回路である。電力生成回路１４４により生成された一次電力は、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｘ１４５を介して発電コイル５５１に供給される。
【0085】
Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｘ１４５は、発電コイル５５１に一次電力を無線供給する送信器である。Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｘ１４５から供給される一次電力に応じて発電コイル５５１および給電コイル５５２で発生される電力は、受信器であるＷｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｘ１４５を介して第１軸モータ１５１に供給される。
【0086】
回転角検出回路１４６は、第１軸エンコーダ５３１から出力される第１角度検出信号Ｅｎ１から第１軸モータ１５１の回転角度を検出する。また回転角検出回路１４６は、第２軸エンコーダ１７２から出力される第２角度検出信号Ｅｎ２から第２軸モータ１５２の回転角度を検出する。
【0087】
メモリ１４７は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性メモリ、またはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性メモリを含む。メモリ１４７は、プログラム、データ等を格納できる。
【0088】
＜受光部基板１１４のハードウェア構成例＞
図８は、受光部基板１１４のハードウェア構成を例示するブロック図である。受光部基板１１４には、受光部８と、処理回路４１１と、温度センサ４１２と、が実装されている。
図８は、受光部基板１１４のハードウェア構成を例示するブロック図である。受光部基板１１４には、受光部８と、処理回路４１１と、温度センサ４１２と、が実装されている。
【0089】
受光部８には、電力生成回路１４４から駆動電圧が供給される。電力生成回路１４４は、ＤＣＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｏ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）ブーストコンバータ４４１と、Ｄｉｇｉｐｏｔ４４２と、を含む。電力生成回路１４４は、外部電源から供給される例えば１２Ｖの直流電圧をＤＣＤＣブーストコンバータ４４１により所定の直流電圧に変換し、Ｄｉｇｉｐｏｔ４４２を介して受光部８に供給する。
【0090】
処理回路４１１は、過負荷回復機能を有し、受光部８からの第１信号Ｓに所定の処理を実行した後の第２信号Ｕを出力する電気回路である。処理回路４１１は、Ｔ／Ｉアンプ（Ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）８１１と、ゲインアンプ８１２と、コンパレータ８１３と、を含む。
【0091】
Ｔ／Ｉアンプ８１１は、受光部８が受光した戻り光の光強度に応じた電流信号である第１信号Ｓを電圧信号に変換し、ゲインアンプ８１２に出力する。ゲインアンプ８１２は、Ｔ／Ｉアンプ８１１から入力される電圧信号を所定の電圧に増幅し、コンパレータ８１３に出力する。コンパレータ８１３は、ゲインアンプ８１２から入力される電圧信号を閾値ｔｈと比較することで二値化処理し、二値化処理結果に対応する第２信号ＵをＦＰＧＡ１４３に出力する。Ｔ／Ｉアンプ８１１、ゲインアンプ８１２およびコンパレータ８１３それぞれにより実行される処理、並びにこれらの２以上の組合せにより実行される処理は、第１信号Ｓから第２信号Ｕを得るための所定の処理に対応する。但し、この所定の処理は、これらに限定されるものではなく、Ｔ／Ｉアンプ８１１、ゲインアンプ８１２およびコンパレータ８１３による処理以外の処理が追加または置換されてもよい。
【0092】
温度センサ４１２は、受光部基板１１４上の温度を検出し、検出値をＦＰＧＡ１４３に出力する。温度センサ４１２による温度の検出値は、測距装置１００による測距結果の補正等に用いられる。
【0093】
ＦＰＧＡ１４３は、ＴＤＣ（Ｔｉｍｅ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）コントローラ４３１を含む。ＴＤＣコントローラ４３１は、第２信号Ｕを受光時刻に関するデジタル信号に変換する電気回路を含む。ＦＰＧＡ１４３は、ＴＤＣコントローラ４３１による第２信号Ｕの変換値と、光走査部１２０による走査光Ｌ２の照射時刻に関する照射信号Ｍと、ＴＤＣコントローラ４３１から入力される受光時刻に関するデジタル信号と、を用いて、物体までの距離情報を演算により取得できる。
【0094】
＜制御部１４０の機能構成例＞
図９は、制御部１４０の機能構成の一例を示すブロック図である。制御部１４０は、可変部４０１と、回転制御部４０２と、発光制御部４０３と、距離情報取得部４０４と、走査情報取得部４０５と、補正部４０６と、格納部４０７と、出力部４０８と、を有する。回転制御部４０２は、第１軸回転制御部４２１と、第２軸回転制御部４２２と、停止制御部４２３と、を有する。
図９は、制御部１４０の機能構成の一例を示すブロック図である。制御部１４０は、可変部４０１と、回転制御部４０２と、発光制御部４０３と、距離情報取得部４０４と、走査情報取得部４０５と、補正部４０６と、格納部４０７と、出力部４０８と、を有する。回転制御部４０２は、第１軸回転制御部４２１と、第２軸回転制御部４２２と、停止制御部４２３と、を有する。
【0095】
可変部４０１、回転制御部４０２、発光制御部４０３、距離情報取得部４０４、走査情報取得部４０５、補正部４０６および出力部４０８の各機能は、図７に示したＦＰＧＡ１４３等により実現される。あるいは、これら各機能の少なくとも一部は、図７に示したＣＰＵ１４１がメモリ１４７に格納されたプログラムに規定された処理を実行することにより実現されてもよい。また、これら各機能の少なくとも一部は、複数の回路または複数のプロセッサによって実現されてもよい。また、これら各機能の少なくとも一部は、外部装置３００等の制御部１４０以外の構成部により実現されてもよいし、制御部１４０と制御部１４０以外の構成部との分散処理により実現されてもよい。格納部４０７の機能は、図７に示したメモリ１４７によって実現される。
【0096】
可変部４０１は、以下の式（１）および式（２）における定数αを変更することにより、回転ステージ１０の回転周波数である第２周波数ｆｈを変化させる。
ｆｈ＝Ｍ×ｆｖ／（Ｎ＋α） ・・・（１）
０＜｜α｜＜１ ・・・（２）
ｆｈ＝Ｍ×ｆｖ／（Ｎ＋α） ・・・（１）
０＜｜α｜＜１ ・・・（２）
【0097】
式（１）において、Ｎは、回転ステージ１０の１回転中に第１軸Ａ１と交差する方向に走査される５つの走査光Ｌ２によって形成される走査線の数を表す。ｆｖは回転反射体５の回転周波数である第１周波数を表す。Ｍは、回転反射体５の一回転周期中に、Ｚ方向に走査される５つの走査光Ｌ２によって形成される走査線の数を表す。ｍ面の回転反射体５であればＭ＝ｍである。回転反射体５に代えて揺動ミラー（往復ミラー）を用いる場合にはＭ＝２となる。
【0098】
可変部４０１は、測距装置１００に設けられた操作部等の外部からの設定入力情報Ｓｅに応じて定数αを変更することができる。
【0099】
第１軸回転制御部４２１は、給電部１５５に給電制御信号Ｓｔを出力し、給電部１５５から第１軸モータ１５１への給電を開始させることにより、第１軸モータ１５１に回転を開始させる。また第１軸回転制御部４２１は、給電部１５５に給電制御信号Ｓｔを出力し、給電部１５５から第１軸モータ１５１への給電を停止させることにより、第１軸モータ１５１に回転を停止させる。第１軸回転制御部４２１は、第１軸モータ１５１の回転の開始および停止のみを制御し、第１軸モータ１５１の回転速度等の制御は行わない。
【0100】
第２軸回転制御部４２２は、同期検出部１５３からの同期信号Ｓｎと、第２軸エンコーダ１７２からの第２角度検出信号Ｅｎ２と、に基づき、第２軸ドライバ基板１７３を用いて回転ステージ１０の回転を制御する。
【0101】
停止制御部４２３は、同期検出部１５３から所定期間、同期信号Ｓｎが出力されない場合に、第２軸モータ１５２による回転ステージ１０の回転を停止させる。
【0102】
発光制御部４０３は、光源基板１１１を用いて光源３に発光制御信号Ｄｒ１を出力することにより、光源３の発光を制御する。また発光制御部４０３は、光源３が発光し、光走査部１２０が走査光Ｌ２を照射した時刻に対応する照射信号Ｍを距離情報取得部４０４に出力する。
【0103】
距離情報取得部４０４は、５つの受光部８により受光される５つの戻り光Ｒから得られる５つの第２信号Ｕに基づいて、物体２００との間の距離に関する情報である５つの距離情報Ｄｔを演算により取得する。具体的には、距離情報取得部４０４は、光源３により光Ｌ０が発せられた照射信号Ｍを発光制御部４０３から入力し、この照射信号Ｍから照射時刻ｔ０を取得する。また距離情報取得部４０４は、受光部基板１１４から入力した５つの第２信号Ｕから５つの受光時刻ｔ１を取得する。距離情報取得部４０４は、照射時刻ｔ０と受光時刻ｔ１を用いて５つの時間差Δｔを演算により取得する。距離情報取得部４０４は、以下の式（３）を演算することによって５つの距離情報Ｄｔを取得できる。
Ｄｔ（ｎ）＝ｃ×Δｔ（ｎ）／２ ・・・（３）
Ｄｔ（ｎ）＝ｃ×Δｔ（ｎ）／２ ・・・（３）
【0104】
式（３）において、ｎは、分割光Ｌ１１～Ｌ１５それぞれに対応する自然数である。例えば、Ｄｔ（１）は分割光Ｌ１１に基づき得られる距離情報、Ｄｔ（２）は分割光Ｌ１２に基づき得られる距離情報、Ｄｔ（３）は分割光Ｌ１３に基づき得られる距離情報、Ｄｔ（４）は分割光Ｌ１４に基づき得られる距離情報、Ｄｔ（５）は分割光Ｌ１５に基づき得られる距離情報である。ｃは光速（約３×１０８ｍ／ｓ）を表す。時間差Δｔ（ｎ）は、分割光Ｌ１１～Ｌ１５それぞれに対応する時間差を表している。
【0105】
分割光Ｌ１１～Ｌ１５は、光源３から同時に発せられた光Ｌ０を分割したものであるため、照射時刻ｔ０はいずれも等しい。一方、分割光Ｌ１１～Ｌ１５に基づく５つの戻り光Ｒそれぞれの受光時刻ｔ１は異なる。距離情報取得部４０４は、分割光Ｌ１１～Ｌ１５それぞれに基づく距離情報Ｄｔを並行して演算により取得できる。
【0106】
走査情報取得部４０５は、光走査部１２０による走査光Ｌ２の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を取得する。本明細書に示す例では、走査情報取得部４０５は、第２角度検出信号Ｅｎ２に基づき、Ｘ方向における走査角度に関する情報である水平角度情報Ｐｈを取得するとともに、第１角度検出信号Ｅｎ１に基づき、Ｚ方向における走査角度に関する情報である垂直角度情報Ｐｖを取得する。測距装置１００は、距離情報Ｄｔに１対１で対応して水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖを取得できる。走査情報取得部４０５は、走査角度に関する情報としての水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖを、補正部４０６に出力する。
【0107】
補正部４０６は、光走査部１２０により走査される走査光Ｌ２の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する。本明細書に示す例では、補正部４０６は、走査情報取得部４０５により取得された水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖを補正する。補正部４０６は、補正後の水平角度情報である補正水平角度情報Ｈ、および補正後の垂直角度情報である補正垂直角度情報Ｖを、出力部４０８に出力する。
【0108】
ここで、光走査部１２０では、走査される光の走査角度に誤差が含まれる場合がある。例えば、回転反射体５の光反射面５１が、製造誤差により、回転反射体５の回転軸である第１軸Ａ１に沿う方向に倒れる面倒れを含むと、走査される光の走査角度に第１軸Ａ１に沿う方向への誤差が生じ、理想的な走査角度に対して実際の走査角度がずれる。また光反射面５１の面倒れに限らず、回転反射体５の偏心等により第１軸Ａ１と直交する方向に走査角度の誤差が生じる場合がある。回転ステージ１０においても偏心等により第２軸Ａ２と直交する方向に走査角度の誤差が生じる場合がある。これらの走査角度の誤差は、再現性を有して発生する。走査角度の誤差により、走査角度に対応した距離情報Ｄｔを正しく得ることができず、測距装置１００による物体の三次元位置の測定精度が低くなる場合がある。
【0109】
本実施形態では、例えば、予め取得された走査光Ｌ２の走査角度と該走査角度の誤差との対応を示す情報である対応情報Ｍｐを、格納部４０７により格納する。この対応情報Ｍｐは、測距装置１００に含まれる光走査部１２０による走査光Ｌ２の走査角度を計測し、理想的な走査角度に対する実際の走査角度のずれを走査角度の誤差として求めることにより取得できる。例えば対応情報Ｍｐは、工場で製造された測距装置１００が工場から出荷されるまでの間に取得される。但し、対応情報Ｍｐを取得する時期と場所は、測距装置１００の使用用途や、利用者への提供形態等に応じて適宜変更できる。
【0110】
走査光Ｌ２の走査角度の誤差は、例えば以下のように計測できる。まず測距装置１００から所定距離離れた走査面を撮影可能に、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラを設置する。光走査部１２０により走査面上で走査される走査光Ｌ２をＣＣＤカメラにより撮影する。この走査面は、走査光Ｌ２を可視化できるスクリーンであってもよいし、仮想的な平面である仮想平面であってもよい。ＣＣＤカメラによる撮影画像における走査角度ごとでの理想的な走査光Ｌ２の位置は、ＣＣＤカメラの位置と測距装置１００との位置関係を調整することにより予め定めることができる。走査角度の誤差の計測では、ＣＣＤカメラにより撮影した画像における走査光Ｌ２の位置の理想的な位置からのずれを、画像処理により検出する。走査光Ｌ２の位置の理想的な位置からのずれδの長さδと、測距装置１００と走査面との間の距離Ｌｓの長さと、からｔａｎ－１（δ／Ｌｓ）を演算することで走査角度の誤差を計測できる。上記の走査角度の誤差の計測方法は一例であり、他の方法で走査角度の誤差が計測されてもよい。
【0111】
補正部４０６は、理想的な走査角度に関する情報に対応する水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖに基づき、格納部４０７に格納された対応情報Ｍｐを参照して、水平角度情報Ｐｈに対応する水平誤差情報Ｅｈおよび垂直角度情報Ｐｖに対応する垂直誤差情報Ｅｖを取得する。補正部４０６は、水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを用い、例えば次の式（４）および式（５）により、水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖを補正した補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖを取得する。補正部４０６は、取得した補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖを出力部４０８に出力できる。
Ｈ＝Ｐｈ＋Ｅｈ ・・・ （４）
Ｖ＝Ｐｖ＋Ｅｖ ・・・ （５）
Ｈ＝Ｐｈ＋Ｅｈ ・・・ （４）
Ｖ＝Ｐｖ＋Ｅｖ ・・・ （５）
【0112】
測距装置１００は、走査情報取得部４０５により、光走査部１２０により走査される走査光Ｌ２の走査位置に関する情報を取得し、補正部４０６により、光走査部１２０により走査される走査光Ｌ２の走査位置に関する情報を補正してもよい。この走査位置は、走査光Ｌ２の走査角度ごとでの位置を意味する。例えば走査位置は、図１に示した第１軸Ａ１と第２軸Ａ２とを含む仮想平面であって、測距装置１００から任意の距離離れた仮想平面内を走査される走査光Ｌ２の走査角度ごとでの位置である。走査位置に関する情報を補正する場合には、格納部４０７は、走査位置と走査位置の誤差との対応を示す情報を格納する。補正部４０６は、予め取得された走査位置と走査位置の誤差との対応を示す情報を参照して、走査位置に関する情報を補正できる。以降における走査角度に関する情報の補正に関する説明は、走査角度を走査位置に置き換えることで、走査位置に関する情報の補正にも適用できる。また、補正部４０６は、走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正できれば、上述した方法以外の方法で水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖを補正してもよい。
【0113】
格納部４０７は、制御部１４０または測距装置１００に設けられる構成に限定されず、測距装置１００と通信可能に接続された、制御部１４０または測距装置１００以外の装置に備えられてもよい。
【0114】
出力部４０８は、走査角度ごとで得られる距離情報Ｄｔと、補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖと、を出力する。なお、出力部４０８からの距離情報Ｄｔ、補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖの出力先は、例えば、図５に示した外部装置３００である。但し、出力部４０８は、表示装置、記憶装置、通信装置等に上記情報を出力することもできる。
【0115】
＜制御部１４０による処理例＞
図１０は、制御部１４０による処理の一例を示すフローチャートである。例えば制御部１４０は、測距装置１００に電源が投入され、測距装置１００が起動されたタイミングで図１０の処理を開始する。
図１０は、制御部１４０による処理の一例を示すフローチャートである。例えば制御部１４０は、測距装置１００に電源が投入され、測距装置１００が起動されたタイミングで図１０の処理を開始する。
【0116】
まず、ステップＳ１１において、制御部１４０は、可変部４０１により、走査線間隔またはリフレッシュレートを変更するか否かを判定する。例えば可変部４０１は、測距装置１００の操作部を用いた測距装置１００の操作者による設定入力に基づき、走査線間隔またはリフレッシュレートを変更するか否かを判定できる。
【0117】
ステップＳ１１において、変更しないと判定された場合には（ステップＳ１１、ＮＯ）、制御部１４０は、ステップＳ１４に処理を移行する。一方、変更すると判定された場合には（ステップＳ１１、ＹＥＳ）、制御部１４０は、ステップＳ１２において、可変部４０１により、設定入力情報Ｓｅを受け付ける。
【0118】
続いて、ステップＳ１３において、制御部１４０は、可変部４０１により設定入力情報Ｓｅに応じて定数αを変更する。これにより、上記の式（１）に応じて、第２周波数ｆｈが変化し、走査線間隔およびリフレッシュレートが変更される。
【0119】
続いて、ステップＳ１４において、制御部１４０は、第１軸回転制御部４２１により、給電部１５５から第１軸モータ１５１への給電を開始する。第１軸モータ１５１は、給電部１５５による給電開始に応じて回転を開始することにより、回転反射体５の回転を開始させる。
【0120】
続いて、ステップＳ１５において、制御部１４０は、第２軸回転制御部４２２により、同期検出部１５３からの同期信号Ｓｎと、第２軸エンコーダ１７２からの第２角度検出信号Ｅｎ２と、に基づき、回転ステージ１０の回転を開始させる。以降、回転ステージ１０は、第２軸回転制御部４２２による制御下において回転を続ける。
【0121】
続いて、ステップＳ１６において、制御部１４０は、発光制御部４０３により、光源３に発光制御信号Ｄｒ１を出力することによって、光源３に光Ｌ０を発光させる。以降、光源３は、発光制御部４０３により光源３の発光を停止するまで、所定の発光周期でパルス状の光Ｌ０の発光を継続して行う。
【0122】
続いて、ステップＳ１７において、制御部１４０は、受光部基板１１４から出力される５つの第２信号Ｕを入力する。
【0123】
続いて、ステップＳ１８において、制御部１４０は、距離情報取得部４０４により、光源３により光Ｌ０が発せられたことを示す照射信号Ｍを発光制御部４０３から入力し、照射信号Ｍから照射時刻ｔ０を取得する。また制御部１４０は、距離情報取得部４０４により、受光部基板１１４から入力した５つの第２信号Ｕから５つの受光時刻ｔ１を取得する。距離情報取得部４０４は、照射時刻ｔ０と５つの受光時刻ｔ１を用いて５つの時間差Δｔを演算により取得する。
【0124】
続いて、ステップＳ１９において、制御部１４０は、距離情報取得部４０４により、５つの時間差Δｔを用いて上記の式（３）を演算することによって、５つの距離情報Ｄｔを取得する。
【0125】
続いて、ステップＳ２０において、制御部１４０は、走査情報取得部４０５により、第２角度検出信号Ｅｎ２に基づき、Ｘ方向における走査角度に関する情報である水平角度情報Ｐｈを取得するとともに、第１角度検出信号Ｅｎ１に基づき、Ｚ方向における走査角度に関する情報である垂直角度情報Ｐｖを取得する。走査情報取得部４０５は、取得した水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖを補正部４０６に出力する。
【0126】
続いて、ステップＳ２１において、制御部１４０は、補正部４０６により、水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖに基づき、対応情報Ｍｐを参照して、水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを取得する。
【0127】
続いて、ステップＳ２２において、制御部１４０は、補正部４０６により、水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを用いて水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖを補正し、補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖを取得する、補正部４０６は、補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖを出力部４０８に出力する。
【0128】
続いて、ステップＳ２３において、制御部１４０は、出力部４０８により、距離情報Ｄｔと、補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖと、を出力する。
【0129】
ステップＳ１７からステップＳ２２までの処理は、適宜順番が変更されてもよいし、各ステップの処理が並行に行われてもよい。例えば、ステップＳ１７からステップＳ１９までの一連の処理よりも先に、ステップＳ２１からステップＳ２３までの一連の処理が行われてもよいし、これら２つの一連の処理が並行に行われてもよい。なお、ステップＳ１６からステップＳ２３までの処理は、光走査部１２０により変化する走査角度ごとに行われる処理であり、１つの走査角度に対応して行われる処理である。
【0130】
続いて、ステップＳ２４において、制御部１４０は、停止制御部４２３により、同期検出部１５３からの同期信号Ｓｎが出力されない期間が所定の期間閾値以下であるか否かを判定する。
【0131】
ステップＳ２４において、期間閾値以下ではないと判定された場合には（ステップＳ２４、ＮＯ）、制御部１４０は、ステップＳ２６に処理を移行する。一方、期間閾値以下であると判定された場合には（ステップＳ２４、ＹＥＳ）、制御部１４０は、ステップＳ２５において、測距装置１００による測距を終了するか否かを判定する。例えば、制御部１４０は、測距装置１００の操作部を用いた操作者の操作入力に基づき測距を終了するか否かを判定できる。
【0132】
ステップＳ２５において、終了しないと判定した場合には（ステップＳ２５、ＮＯ）、制御部１４０は、ステップＳ１６以降の処理を再度行う。つまり、次の走査角度において、ステップＳ１６からステップＳ２３までの処理が行われる。
【0133】
一方、ステップＳ２５において、終了すると判定した場合には（ステップＳ２５、ＹＥＳ）、制御部１４０は、ステップＳ２６において、第２軸回転制御部４２２により回転ステージ１０の回転を停止させるとともに、発光制御部４０３により光源３の発光を停止させる。
【0134】
続いて、ステップＳ２７において、制御部１４０は、第１軸回転制御部４２１により、給電部１５５から第１軸モータ１５１への給電を停止させることにより、第１軸モータ１５１に回転を停止させる。第１軸モータ１５１は、給電部１５５による給電停止に応答して回転を停止し、回転反射体５の回転を停止させる。
【0135】
以上のようにして、制御部１４０は、測距装置１００の動作を制御して測距処理を行い、距離情報Ｄｔと、補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖと、を含む物体の三次元位置に関する情報を出力することができる。
【0136】
＜対応情報Ｍｐの一例＞
図１１は、測距装置１００における対応情報Ｍｐの一例を説明する図である。図１１は、光走査部１２０により走査光Ｌ２が走査される二軸を含む仮想平面７０において、対応情報Ｍｐに含まれる情報（後述する複数の格子点ｑａ）に対応する位置を示している。仮想平面７０は、光走査部１２０による走査面に対応する。測距装置１００は、仮想平面７０において、対応情報Ｍｐに対応する矩形フレームの四隅の点Ｐａ１～Ｐａ４を特定することで、対応情報Ｍｐを定義できる。
図１１は、測距装置１００における対応情報Ｍｐの一例を説明する図である。図１１は、光走査部１２０により走査光Ｌ２が走査される二軸を含む仮想平面７０において、対応情報Ｍｐに含まれる情報（後述する複数の格子点ｑａ）に対応する位置を示している。仮想平面７０は、光走査部１２０による走査面に対応する。測距装置１００は、仮想平面７０において、対応情報Ｍｐに対応する矩形フレームの四隅の点Ｐａ１～Ｐａ４を特定することで、対応情報Ｍｐを定義できる。
【0137】
図１１に示すように、本実施形態では、仮想平面７０内には、複数の三角格子Ｔｒを形成するように複数の格子点ｑａが配置される。仮想平面７０内に配置される複数の格子点ｑａそれぞれの位置は、予め定められている。水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖは、測距装置１００が工場から出荷される前のタイミング等において、複数の格子点ｑａごとに計測され、取得される。対応情報Ｍｐは、複数の格子点ｑａごとでの水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖと、水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖと、の対応を示している。
【0138】
補正部４０６は、複数の格子点ｑａごとで、水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖに基づき、対応情報Ｍｐを参照して水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを取得し、水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖを補正することができる。
【0139】
三角形では、３つの頂点の位置を定義することにより、定義する点の数を最小にして平面を規定できる。従って、本実施形態では、仮想平面７０内において三角格子Ｔｒを形成するように配置された格子点ｑａごとに水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを定めることで、仮想平面７０内を分割する点の数を最小にしつつ、水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを定めることができる。これにより、例えば矩形格子を形成する格子点ごとに水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを定めた場合と比較して、補正部４０６による水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖの補正精度を同じ程度にしつつ、処理負荷を低減することができる。
【0140】
なお、対応情報Ｍｐは、水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを含む二次元の情報に限定されない。例えば、光走査部１２０が照射される光を一軸方向に走査させるものである場合には、水平誤差情報Ｅｈまたは垂直誤差情報Ｅｖのどちらか一方を含む一次元の情報であってよい。
【0141】
対応情報Ｍｐのおける格子点ｑａの数に関し、格子点ｑａの数が少ないと、仮想平面７０内における測距装置１００による測距の空間分解能が低くなる。一方、格子点ｑａの数が多いと、格子点ｑａの数だけ計測を行って水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを取得する必要があるため、手間と時間がかかる。また、対応情報Ｍｐのデータ量が多くなるほど、格納部４０７に大きな記憶容量が求められる。そのため、本実施形態では、補正部４０６は、３つの格子点ｑａの位置に基づく内挿補間演算により得られる水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを用いて、３つの格子点ｑａの間に位置する点に対応する水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖを補正してもよい。
【0142】
図１２は、上記の内挿補間について説明する図である。図１２は、図１１と同様に、仮想平面７０において、対応情報Ｍｐに含まれる複数の格子点ｑａに対応する位置を示している。補間点ｑｂは、１つの三角格子Ｔｒを形成する３つの格子点ｑａの間に位置する点である。対応情報Ｍｐに含まれる複数の三角格子Ｔｒそれぞれの内側には、予め定められた複数の補間点ｑｂがほぼ等間隔で位置する。
【0143】
複数の補間点ｑｂの位置ごとに、水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖが内挿補間演算により算出される。補間点ｑｂの内挿補間演算は、補間点ｑｂが含まれる三角格子Ｔｒを形成する３つの格子点ｑａそれぞれの水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを用いて行うことができる。また内挿補間演算には、スプライン補間法等を使用できる。
【0144】
なお、対応情報Ｍｐは、複数の格子点ｑａにおける水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを含み、複数の補間点ｑｂにおける水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを含まない。複数の補間点ｑｂにおける水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖは、複数の格子点ｑａにおける水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを用いて算出される情報である。複数の補間点ｑｂにおける水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを対応情報Ｍｐが含まないようにすることで、対応情報Ｍｐのデータサイズを小さくすることができる。
【0145】
本実施形態では、１つの三角格子Ｔｒ内を分割した複数の補間点ｑｂごとで、水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを算出することにより、仮想平面７０内における測距装置１００による測距の空間分解能を高くしつつ、水平角度情報Ｐｈおよび垂直角度情報Ｐｖを補正することができる。水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖの数は少なくてよいため、水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを取得する手間と時間を低減できる。また対応情報Ｍｐのデータ量も少なくてよいため、格納部４０７の記憶容量を小さくすることができる。
【0146】
また、本実施形態では、三角格子Ｔｒは正三角形格子であってもよい。図１３および図１４は、正三角形格子を用いた場合の効果を説明する図である。図１３は、二等辺三角形格子を用いた内挿補間の一例を説明する図である。図１４は、正三角形格子を用いた内挿補間の一例を説明する図である。
【0147】
図１３において、格子点ｑａ１～ｑａ３は、二等辺三角形の頂点に対応する。格子点ｑａ１～ｑａ３の間に位置する補間点ｑｂ１における水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを内挿補間演算により算出する場合、補間点ｑｂ１から格子点ｑａ１～ｑａ３それぞれまでの距離に異方性があるため、内挿補間演算による水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖの取得精度に異方性が生じる場合がある。例えば、図１３におけるＺ方向（例えば垂直方向）における取得精度が、Ｘ方向（例えば水平方向）における取得精度よりも低くなる等の異方性が生じる。
【0148】
一方、図１４において、格子点ｑａ４～ｑａ６は、正三角形の頂点に対応する。格子点ｑａ４～ｑａ６が正三角形を形成すると、格子点ｑａ４～ｑａ６の間に位置する補間点ｑｂ２における水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを内挿補間演算により算出する場合にも、補間点ｑｂ２から格子点ｑａ４～ｑａ６それぞれまでの距離に異方性は生じない。従って、本実施形態では、内挿補間演算による水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖの取得精度に異方性を生じさせず、水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを精度よく取得することができる。但し、三角格子は、正三角形格子に限定されるものではなく、二等辺三角形格子であってもよい。
【0149】
＜測距装置１００の主な作用効果＞
以上説明したように、本実施形態では、測距装置１００は、光走査部１２０により走査される走査光Ｌ２の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を、補正部４０６により補正する。これにより、光走査部１２０による走査角度に対応した距離情報Ｄｔを正しく得ることができるため、物体の三次元位置の測定精度に優れた測距装置および測距方法を提供することができる。
以上説明したように、本実施形態では、測距装置１００は、光走査部１２０により走査される走査光Ｌ２の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を、補正部４０６により補正する。これにより、光走査部１２０による走査角度に対応した距離情報Ｄｔを正しく得ることができるため、物体の三次元位置の測定精度に優れた測距装置および測距方法を提供することができる。
【0150】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る測距システムについて説明する。なお、第１実施形態と同じ構成部には同じ符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この点は、以降における他の実施形態においても同様とする。
次に、第２実施形態に係る測距システムについて説明する。なお、第１実施形態と同じ構成部には同じ符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この点は、以降における他の実施形態においても同様とする。
【0151】
＜測距システム１０００の構成例＞
図１５は、第２実施形態に係る測距システム１０００の構成の一例を示すブロック図である。図１５に示すように、測距システム１０００は、測距装置１００ａと、情報処理装置５００と、を有する。情報処理装置５００は、無線または有線により、測距装置１００ａと通信可能に接続される。情報処理装置５００と測距装置１００ａは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネット等のネットワークを介して接続されてもよい。ネットワークには、外部ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、外部サーバ等の情報処理装置５００および測距装置１００ａ以外の装置が接続されてもよい。
図１５は、第２実施形態に係る測距システム１０００の構成の一例を示すブロック図である。図１５に示すように、測距システム１０００は、測距装置１００ａと、情報処理装置５００と、を有する。情報処理装置５００は、無線または有線により、測距装置１００ａと通信可能に接続される。情報処理装置５００と測距装置１００ａは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネット等のネットワークを介して接続されてもよい。ネットワークには、外部ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、外部サーバ等の情報処理装置５００および測距装置１００ａ以外の装置が接続されてもよい。
【0152】
＜情報処理装置５００のハードウェア構成例＞
図１６は、情報処理装置５００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。情報処理装置５００は、例えばコンピュータにより構築される。図１６に示すように、情報処理装置５００は、ＣＰＵ５０１と、ＲＯＭ５０２と、ＲＡＭ５０３と、ＨＤＤ／ＳＳＤ５０４と、外部Ｉ／Ｆ５０５と、を有する。これらは、システムバスＢを介して相互に通信可能に接続されている。
図１６は、情報処理装置５００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。情報処理装置５００は、例えばコンピュータにより構築される。図１６に示すように、情報処理装置５００は、ＣＰＵ５０１と、ＲＯＭ５０２と、ＲＡＭ５０３と、ＨＤＤ／ＳＳＤ５０４と、外部Ｉ／Ｆ５０５と、を有する。これらは、システムバスＢを介して相互に通信可能に接続されている。
【0153】
ＣＰＵ５０１は、各種の演算処理を含む制御処理を実行するプロセッサである。ＲＯＭ５０２は、ＩＰＬ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｌｏａｄｅｒ）等のＣＰＵ５０１の駆動に用いられるプログラムを記憶する不揮発性メモリである。ＲＡＭ５０３は、ＣＰＵ５０１のワークエリアとして使用される揮発性メモリである。ＨＤＤ／ＳＳＤ５０４は、プログラム等の各種情報、測距装置１００ａにより取得された情報等を格納する不揮発性メモリである。
【0154】
外部Ｉ／Ｆ５０５は、情報処理装置５００が測距装置１００ａ等の外部装置と通信するためのインターフェースである。情報処理装置５００は、外部Ｉ／Ｆ５０５を介して測距装置１００ａ等と通信できる。
【0155】
＜測距装置１００ａの機能構成例＞
図１７は、測距装置１００ａにおける制御部１４０ａの機能構成の一例を示すブロック図である。測距装置１００ａは、制御部１４０ａを有する点が第１実施形態に係る測距装置１００と主に異なる。
図１７は、測距装置１００ａにおける制御部１４０ａの機能構成の一例を示すブロック図である。測距装置１００ａは、制御部１４０ａを有する点が第１実施形態に係る測距装置１００と主に異なる。
【0156】
【0157】
送信部４０９は、距離情報取得部４０４により取得された距離情報Ｄｔと、走査情報取得部４０５により取得された水平走査角度情報Ｐｈおよび垂直走査角度情報Ｐｖと、対応情報Ｍｐと、を情報処理装置５００に送信する。
【0158】
＜情報処理装置５００の機能構成例＞
図１８は、情報処理装置５００の機能構成の一例を示すブロック図である。図１８に示すように、情報処理装置５００は、受信部５１１と、補正部５１２と、出力部５１３と、を有する。受信部５１１および出力部５１３の各機能は、図１６の外部Ｉ／Ｆ５０５等により実現される。補正部５１２の機能は、図７に示したＦＰＧＡ１４３等により実現される。あるいは、補正部５１２の機能は、図１６に示したＣＰＵ１４１がメモリ１４７に格納されたプログラムに規定された処理を実行することにより実現されてもよい。また、補正部５１２の機能は、情報処理装置５００以外の構成部により実現されてもよいし、情報処理装置５００と情報処理装置５００以外の構成部との分散処理により実現されてもよい。
図１８は、情報処理装置５００の機能構成の一例を示すブロック図である。図１８に示すように、情報処理装置５００は、受信部５１１と、補正部５１２と、出力部５１３と、を有する。受信部５１１および出力部５１３の各機能は、図１６の外部Ｉ／Ｆ５０５等により実現される。補正部５１２の機能は、図７に示したＦＰＧＡ１４３等により実現される。あるいは、補正部５１２の機能は、図１６に示したＣＰＵ１４１がメモリ１４７に格納されたプログラムに規定された処理を実行することにより実現されてもよい。また、補正部５１２の機能は、情報処理装置５００以外の構成部により実現されてもよいし、情報処理装置５００と情報処理装置５００以外の構成部との分散処理により実現されてもよい。
【0159】
受信部５１１は、測距装置１００ａからの距離情報Ｄｔと、水平走査角度情報Ｐｈおよび垂直走査角度情報Ｐｖと、対応情報Ｍｐと、を受信し、補正部５１２に出力する。
【0160】
補正部５１２は、測距装置１００ａから受信した対応情報Ｍｐを参照して、水平走査角度情報Ｐｈおよび垂直走査角度情報Ｐｖを補正する。本実勢形態では、補正部５１２は、３つの格子点ｑａの間に位置する点に対応する水平走査角度情報Ｐｈおよび垂直走査角度情報Ｐｖを、３つの格子点ｑａの位置に基づく内挿補間演算により得られる水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを用いて補正してもよい。補正部５１２は、補正により得られた補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖを出力部５１３に出力する。
【0161】
出力部５１３は、走査角度ごとでの距離情報Ｄｔと、補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖと、を出力する。出力部５１３からの距離情報Ｄｔ、補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖの出力先は、例えば、図５に示した外部装置３００である。但し、出力部５１３は、表示装置、記憶装置、通信装置等に上記情報を出力してもよい。
【0162】
＜測距システム１０００における処理例＞
図１９は、測距システム１０００における処理の一例を示すシーケンスチャートである。
図１９は、測距システム１０００における処理の一例を示すシーケンスチャートである。
【0163】
図１９において、まず、ステップＳ３１において、測距システム１０００は、測距装置１００ａの距離情報取得部４０４により、距離情報Ｄｔを取得する。
【0164】
続いて、ステップＳ３２において、測距システム１０００は、測距装置１００ａの走査情報取得部４０５により、水平走査角度情報Ｐｈおよび垂直走査角度情報Ｐｖを取得する。
【0165】
続いて、ステップＳ３３において、測距システム１０００は、測距装置１００ａの送信部４０９により、格納部４０７により格納された対応情報Ｍｐを読み出す。送信部４０９は、距離情報Ｄｔと、水平走査角度情報Ｐｈおよび垂直走査角度情報Ｐｖと、対応情報Ｍｐと、情報処理装置５００に送信する。
【0166】
続いて、ステップＳ３４において、情報処理装置５００の補正部５１２は、受信部５１１を介して、水平走査角度情報Ｐｈおよび垂直走査角度情報Ｐｖと、対応情報Ｍｐと、を取得する。補正部５１２は、対応情報Ｍｐを参照して、水平走査角度情報Ｐｈおよび垂直走査角度情報Ｐｖを補正し、補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖを、出力部５１３を介して出力する。
【0167】
以上のようにして、測距システム１０００は、測距処理を行い、距離情報Ｄｔと、補正水平角度情報Ｈおよび補正垂直角度情報Ｖと、を含む物体の三次元位置に関する情報を出力することができる。
【0168】
＜測距システム１０００の作用効果＞
以上説明したように、本実施形態では、情報処理装置５００が補正部５１２を有することで、測距装置１００ａにおける制御部１４０ａの処理負荷を低減できる。また情報処理装置５００が制御部１４０ａよりもハイパフォーマンスの処理機能を有するようにすると、制御部１４０ａで補正処理が実行される場合と比較して、測距システム１０００における処理時間を短縮することができる。補正部５１２が内挿補間演算により得られる水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを用いて補正する場合には、処理量が多くなるため、上記の処理負荷低減効果および処理時間短縮効果を顕著に得ることができる。
以上説明したように、本実施形態では、情報処理装置５００が補正部５１２を有することで、測距装置１００ａにおける制御部１４０ａの処理負荷を低減できる。また情報処理装置５００が制御部１４０ａよりもハイパフォーマンスの処理機能を有するようにすると、制御部１４０ａで補正処理が実行される場合と比較して、測距システム１０００における処理時間を短縮することができる。補正部５１２が内挿補間演算により得られる水平誤差情報Ｅｈおよび垂直誤差情報Ｅｖを用いて補正する場合には、処理量が多くなるため、上記の処理負荷低減効果および処理時間短縮効果を顕著に得ることができる。
【0169】
また、測距装置１００ａ固有の情報である対応情報Ｍｐを測距装置１００ａが有するため、図１８に示す機能構成を有する情報処理装置であれば、任意の情報処理装置と測距装置１００ａとを組み合わせて測距システム１０００を構成できる。例えば、測距装置１００ａを有するサービスロボットをビルの複数のフロアで使用する場合に、サービスロボットのみを各フロアに持ち運べば、各フロアにあるＰＣ等の情報処理装置と、測距装置１００ａを組み合わせて測距システム１０００を構成できる。これにより、測距システム１０００の利便性を高くすることができる。
【0170】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形または変更が可能である。
【0171】
実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係をこれに限定するものではない。
【0172】
実施形態に係る測距装置は、サービスロボットに限らず、自動車、飛行体等の移動体に搭載され、移動体の周囲に存在する物体を認識する用途等において使用可能である。
【0173】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置であって、照射される前記光を走査させる光走査部と、前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力する受光部と、前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する補正部と、前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する出力部と、を有する、測距装置である。
＜２＞ 前記補正部は、予め取得された前記走査角度と前記走査角度の誤差との対応を示す情報を参照して、前記走査角度に関する情報を補正するか、または、予め取得された前記走査位置と前記走査位置の誤差との対応を示す情報を参照して、前記走査位置に関する情報を補正する、前記＜１＞に記載の測距装置である。
＜３＞ 前記走査角度と前記走査角度の誤差との対応を示す情報、または前記走査位置と前記走査位置の誤差との対応を示す情報のどちらか一方を格納する格納部を有する、前記＜２＞に記載の測距装置である。
＜４＞ 前記光走査部は、直交する二軸それぞれの方向に前記光を走査させ、前記対応を示す情報は、前記二軸を含む仮想平面内において三角格子を形成するように配置された複数の格子点ごとに、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に対応する誤差に関する情報を含み、前記補正部は、前記格子点に対応する前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方を補正する、前記＜２＞に記載の測距装置である。
＜５＞ 前記補正部は、３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査角度に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査角度の誤差に関する情報を用いて補正するか、または３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査位置に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査位置の誤差に関する情報を用いて補正する、前記＜４＞に記載の測距装置である。
＜６＞ 前記三角格子は、正三角形格子である、前記＜４＞または前記＜５＞に記載の測距装置である。
＜７＞ 照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置と、前記測距装置と通信可能に接続される情報処理装置と、を有する測距システムであって、照射される前記光を走査させる光走査部と、前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力する受光部と、前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する補正部と、前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する出力部と、を有する、測距システムである。
＜８＞ 前記情報処理装置は、前記補正部を有し、前記測距装置は、予め取得された、前記走査角度および前記走査位置の少なくとも一方と誤差との対応を示す情報を格納する格納部と、前記物体までの距離に関する情報と、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、前記対応を示す情報と、を前記情報処理装置に送信する送信部と、を有し、前記補正部は、前記測距装置から受信した前記対応を示す情報を参照して、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する、前記＜７＞に記載の測距システムである。
＜９＞ 前記対応を示す情報は、直交する２軸を含む仮想平面内において三角格子を形成するように配置された格子点ごとに、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に対応する誤差に関する情報を含み、前記補正部は、３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査角度に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査角度の誤差に関する情報を用いて補正するか、または３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査位置に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査位置の誤差に関する情報を用いて補正する、前記＜８＞に記載の測距システムである。
＜１０＞ 照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置による測距方法であって、前記測距装置が、光走査部により、照射される前記光を走査させ、受光部により、前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力し、補正部により、前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正し、出力部により、前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する、測距方法である。
＜１＞ 照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置であって、照射される前記光を走査させる光走査部と、前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力する受光部と、前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する補正部と、前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する出力部と、を有する、測距装置である。
＜２＞ 前記補正部は、予め取得された前記走査角度と前記走査角度の誤差との対応を示す情報を参照して、前記走査角度に関する情報を補正するか、または、予め取得された前記走査位置と前記走査位置の誤差との対応を示す情報を参照して、前記走査位置に関する情報を補正する、前記＜１＞に記載の測距装置である。
＜３＞ 前記走査角度と前記走査角度の誤差との対応を示す情報、または前記走査位置と前記走査位置の誤差との対応を示す情報のどちらか一方を格納する格納部を有する、前記＜２＞に記載の測距装置である。
＜４＞ 前記光走査部は、直交する二軸それぞれの方向に前記光を走査させ、前記対応を示す情報は、前記二軸を含む仮想平面内において三角格子を形成するように配置された複数の格子点ごとに、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に対応する誤差に関する情報を含み、前記補正部は、前記格子点に対応する前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方を補正する、前記＜２＞に記載の測距装置である。
＜５＞ 前記補正部は、３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査角度に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査角度の誤差に関する情報を用いて補正するか、または３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査位置に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査位置の誤差に関する情報を用いて補正する、前記＜４＞に記載の測距装置である。
＜６＞ 前記三角格子は、正三角形格子である、前記＜４＞または前記＜５＞に記載の測距装置である。
＜７＞ 照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置と、前記測距装置と通信可能に接続される情報処理装置と、を有する測距システムであって、照射される前記光を走査させる光走査部と、前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力する受光部と、前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する補正部と、前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する出力部と、を有する、測距システムである。
＜８＞ 前記情報処理装置は、前記補正部を有し、前記測距装置は、予め取得された、前記走査角度および前記走査位置の少なくとも一方と誤差との対応を示す情報を格納する格納部と、前記物体までの距離に関する情報と、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、前記対応を示す情報と、を前記情報処理装置に送信する送信部と、を有し、前記補正部は、前記測距装置から受信した前記対応を示す情報を参照して、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報を補正する、前記＜７＞に記載の測距システムである。
＜９＞ 前記対応を示す情報は、直交する２軸を含む仮想平面内において三角格子を形成するように配置された格子点ごとに、前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に対応する誤差に関する情報を含み、前記補正部は、３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査角度に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査角度の誤差に関する情報を用いて補正するか、または３つの前記格子点の間に位置する点に対応する前記走査位置に関する情報を、３つの前記格子点の位置に基づく内挿補間演算により得られる前記走査位置の誤差に関する情報を用いて補正する、前記＜８＞に記載の測距システムである。
＜１０＞ 照射された光に対する物体の反射光および散乱光の少なくとも一方である戻り光に基づき、前記物体までの距離を測定する測距装置による測距方法であって、前記測距装置が、光走査部により、照射される前記光を走査させ、受光部により、前記戻り光を受光し、受光した前記戻り光に基づく受光信号を出力し、補正部により、前記光走査部により走査される前記光の走査角度または走査位置のどちらか一方に関する情報を補正し、出力部により、前記走査角度または走査位置のどちらか一方ごとで、前記受光部からの前記受光信号に基づいて得られる前記物体までの距離に関する情報と、前記補正部により補正された前記走査角度または前記走査位置のどちらか一方に関する情報と、を出力する、測距方法である。
【符号の説明】
【0174】
１…台部、２…保持部、３…光源、４、４ａ…第１レンズ、５…回転反射体、６…穴あきミラー、７…第２レンズ、８…５つの受光部、８１、８２、８３、８４、８５…受光部、８００…受光面、９…イケール、１０…回転ステージ、１０ａ…回転部、１０ｂ…固定部、１１…結合部材、２１…天井パネル、２２…背面パネル、３１…光源ホルダ、４０…第１支持部材、４１…光分割部材、５１…光反射面、６１…貫通孔、６２…ミラー面、６３…穴あきミラーホルダ、７０…仮想平面、７１…第２レンズホルダ、９１…基板、１００、１００ａ…測距装置、１０１…載置面、１０２…ベアリング、１０３…マグネット、１０４…モータコア、１１０…受発光部、１１１…光源基板、１１２、１１２ａ、１１２ｂ…発光ブロック、１１３…受光ブロック、１１４…受光部基板、１１５…ＰＬＤ、１２０…光走査部、１３０…出射窓、１４０、１４０ａ…制御部、１４１…ＣＰＵ、１４２…Ｄｉｇｉｐｏｔ、１４３…ＦＰＧＡ、１４４…電力生成回路、１４５…Ｗｉｒｗｌｅｓｓ Ｔｘ、１４６…回転角検出回路、１４７…メモリ、３０１…ＰＯＷＥＲ Ｉ／Ｆ、４０１…可変部、４０２…回転制御部、４０３…発光制御部、４０４…距離情報取得部、４０５…走査情報取得部、４０６…補正部、４０７…格納部、４０８…出力部、４０９…送信部、４１１…処理回路、４１２…温度センサ、４２１…第１軸回転制御部、４２２…第２軸回転制御部、４２３…停止制御部、４３１…ＴＤＣコントローラ、４４１…ＤＣＤＣブーストコンバータ、４４２…Ｄｉｇｉｐｏｔ、１５０…駆動部、１５１…第１軸モータ、１５２…第２軸モータ、１５３…同期検出部、１５５…給電部、１６３…第１軸ドライバ基板、１７２…第２軸エンコーダ、１７３…第２軸ドライバ基板、２００…物体、３００…外部装置、５００…情報処理装置、５０１…ＣＰＵ、５０２…ＲＯＭ、５０３…ＲＡＭ、５０４…ＨＤＤ／ＳＳＤ、５０５…外部Ｉ／Ｆ、５１１…受信部、５１２…補正部、５１３…出力部、５３１…第１軸エンコーダ、５３２…周期光発光部、５３２ａ…発光基板、５３３…周期光受光部、５３３ａ…受光基板、５５１…発電コイル、５５２…給電コイル、５５３…Ｗｉｒｅｌｅｓｓ、８１１…Ｔ／Ｉアンプ、８１２…ゲインアンプ、８１３…コンパレータ、Ａ１…第１軸、Ａ１１…第１軸回転方向、Ａ２…第２軸、Ａ２１…第２軸回転方向、Ｌ０…光、Ｌ１…５つの光、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５…分割光、Ｌ２…走査光、Ｒ…戻り光、Ｄｒ１…発光制御信号、Ｄｒ２…第２軸制御信号、Ｃｔ…測距制御信号、Ｄｔ…距離情報、Ｍ…照射信号、Ｓ…第１信号、Ｕ…第２信号、Ｓｎ…同期信号、Ｓｔ…給電制御信号、Ｅｎ１…第１角度検出信号、Ｅｎ２…第２角度検出信号、Ｍｐ…対応情報、Ｐａ１～Ｐａ４…点、ｑａ、ｑａ１～ｑａ６…格子点、ｑｂ、ｑｂ１～ｑｂ２…補間点、Ｔｒ…三角格子、Ｏｐ…パルス光、ｔ０…照射時刻、ｔ１…受光時刻、Δｔ…時間差、Ｐｈ…水平角度情報、Ｐｖ…垂直角度情報、Ｅｈ…水平誤差情報、Ｅｖ…垂直誤差情報、Ｈ…補正水平角度情報、Ｖ…補正垂直角度情報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】