JP5124864B2

JP5124864B2 - 光学装置および移動装置

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Publication number: JP5124864B2
Application number: JP2007108864A
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Inventors: 義秋坂上; 要一西村; 健司門脇
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Description

本発明は、光学装置および当該光学装置が搭載されている移動装置に関する。

物体への投射光と、物体からの反射光との位相差に基づいて当該物体までの距離を測定する光学装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。従来、広範囲にわたる物体検知または測距のため、投光器の前にシリンドリカルレンズを配置し、このレンズの曲率を高くすることにより広範囲にわたる投光が図られていた。光源としては、高精度の測距の観点からレーザーダイオード等のレーザー光源が採用されている。また、レンチキュラーレンズに画像を通過させ、より広く明るい映像を視聴者に提供しうるスクリーンが提案されていた。
特開２００４−２５７９３５号公報

しかし、シリンドリカルレンズの曲率向上によりこのレンズが厚みを増すため、この分だけ光学装置のコンパクト化が困難である。

そこで、本発明は、広範囲にわたる投光およびコンパクト化の両方を図りうる光学装置および当該光学装置が搭載された移動装置を提供することを解決課題とする。

前記課題を解決するための第１発明の光学装置は、投光ユニットと受光ユニットとを備えている光学装置であって、前記投光ユニットが、投光器と、レンチキュラーシートとが階層的に配置されることで構成され、前記レンチキュラーシートの一方の面には第１シリンドリカルレンズアレイが形成され、前記レンチキュラーシートの他方の面には前記第１シリンドリカルレンズアレイの母線に直交する母線を有する第２シリンドリカルレンズアレイが形成され、かつ、前記レンチキュラーシートには貫通孔が形成され、前記受光ユニットが受光器を備え、前記投光ユニットと前記受光ユニットとが、前記投光器により前記レンチキュラーシートを介して投光され、物体により反射された光を前記レンチキュラーシートに形成されている前記貫通孔を通じて前記受光器が感知しうるように相互に隣接して一体的に構成されていることを特徴とする。

第１発明の光学装置によれば、レンチキュラーシートの一方の面に形成された第１シリンドリカルレンズによりその母線に直交する方向への投射光の拡散が図られる。また、レンチキュラーシートの他方の面に形成された第２シリンドリカルレンズによりその母線に直交する方向への投射光の拡散が図られる。第１および第２シリンドリカルレンズのそれぞれの母線は直交しているので、レンチキュラーシートにより直交する２つの方向（たとえば、上下方向および左右方向）に広がる範囲に投射光が拡散されうる。投射器によりレーザー光が投射される場合も、広範囲にわたってレーザー光が分散されることでそのパワーが局所的に偏在することが防止されうる。また、レーザーダイオードから出力される光束は微小なコーン形状であるため、光の損失が多いと光を広範囲に照射することができないが、光の損失が少ないレンチキュラーレンズシートが採用されることで広範囲に光が照射されうる。

また、レンチキュラーシートは投光器との距離とは関係なく光を分散することができるという特性を有する。この特性を利用して投光器およびレンチキュラーシートが隣接して階層的に配置されて投光ユニットが構成されているので、その分だけ投光方向について光学装置のコンパクト化が図られる。さらに、投光ユニットが受光ユニットに隣接して一体的に構成されているので、この分だけ光学装置の全体的なコンパクト化、およびメンテナンス作業の容易化等の取り扱いやすさの向上が図られる。また、光を広範囲に投射させるために投光器を揺動する機構を設ける必要はないので、その分だけスペースのコンパクト化が図られうる。

また、第２発明の光学装置は、第１発明の光学装置において、前記投光ユニットが、投光側制御器が実装された第１回路基板と、前記投光器と、前記レンチキュラーシートとが隣接して階層的に配置されることで構成され、該投光側制御器は該投光器による投光を制御することを特徴とする。

第２発明の光学装置によれば、前記のように投光器およびレンチキュラーシートが隣接して階層的に配置されていることに加えて、さらに投光側制御器が実装された回路基板も隣接して階層的に配置されることで投光ユニットが構成されている。これにより、投光側制御器およびこれが実装されている第１回路基板を有する光学装置のコンパクト化が図られる。

さらに、第３発明の光学装置は、第１発明の光学装置において、前記受光ユニットが、受光側制御器が実装された第２回路基板と、前記受光器とが隣接して階層的に配置されることで構成され、該受光側制御器は該受光器により感知された光に基づいて前記物体の存在を認識するあるいは前記物体の位置を測定することを特徴とする。

また、第４発明の光学装置は、第２発明の光学装置において、前記受光ユニットが、受光側制御器が実装された第２回路基板と、前記受光器とが隣接して階層的に配置されることで構成され、該受光側制御器は該受光器により感知された光に基づいて前記物体の存在を認識するあるいは前記物体の位置を測定することを特徴とする。

第３または第４発明の光学装置によれば、受光側制御器が実装された第２回路基板と受光器とが隣接して階層的に配置されて受光ユニットが構成されている。これにより、受光側制御器およびこれが実装されている第２回路基板を備えている光学装置のコンパクト化が図られる。

さらに、第５発明の光学装置は、第４発明の光学装置において、前記受光側制御器が通信線を介した前記投光側制御器との通信に基づいて前記物体の位置を測定することを特徴とする。

第５発明の光学装置によれば、前記のように投光ユニットおよび受光ユニットが隣接して配置されている分だけ投光側制御器と受光側制御器との距離が短縮されている。これにより、投光側制御器および受光側制御器を接続する通信線が短縮され、この通信線の信号にノイズが重畳する事態が抑制され、受光側制御器による物体の認識精度または物体の位置測定精度の向上が図られる。

また、第６発明の光学装置は、第１発明の光学装置において、前記受光器が第１方向に向けられ、前記投光ユニットと前記受光ユニットとが該第１方向に垂直な第２方向に相互に隣接して一体的に構成されていることを特徴とする。

第６発明の光学装置によれば、受光器による受光方向と、投光ユニットおよび受光ユニットが隣接する方向とが垂直になるように、当該２つのユニットが配置されていることにより、光学装置のコンパクト化が図られる。

前記課題を解決するための第７発明の移動装置は、光学装置が搭載されている移動機能を有する移動装置であって、前記光学装置が投光ユニットと受光ユニットとを備え、前記投光ユニットが、投光側制御器が実装された第１回路基板と、投光器と、レンチキュラーシートとが階層的に配置されることで構成され、前記投光側制御器は該投光器による投光を制御し、前記レンチキュラーシートの一方の面には第１シリンドリカルレンズアレイが形成され、前記レンチキュラーシートの他方の面には前記第１シリンドリカルレンズアレイの母線に直交する母線を有する第２シリンドリカルレンズアレイが形成され、かつ、前記レンチキュラーシートには貫通孔が形成され、前記受光ユニットが、受光側制御器が実装された第２回路基板と、受光器とが階層的に配置されることで構成され、該受光側制御器は該受光器により感知された光に基づいて物体の存在を認識するあるいは物体の位置を測定し、前記投光ユニットと前記受光ユニットとが、前記投光器により前記レンチキュラーシートを介して投光され、物体により反射された光を前記レンチキュラーシートに形成されている前記貫通孔を通じて前記受光器が感知しうるように相互に隣接して一体的に構成されていることを特徴とする。

第７発明の移動装置によれば、搭載されている光学装置（＝第５発明の光学装置）に、たとえば移動装置の進行方向または前方の広範囲に光を照射させることができる。このため、光学装置の受光側制御器に広範囲にわたって物体の有無を判定させ、または物体の位置もしくは移動装置からの距離を測定させることができる。そして、当該判定結果または測定距離に基づき、物体との接触を回避する等の観点から移動装置の挙動が適当に制御されうる。たとえば物体との接触回避のために移動装置の針路が変更されたことにより別の物体との接触可能性が新たに生じる等の事態が回避されうる。また、投光ユニットおよび受光ユニットが隣接して一体的に構成されていることにより光学装置のコンパクト化が図られている。したがって、移動装置のモビリティや動作自由度等が確保され、かつ、移動装置における光学装置の配線スペースや他の機器の搭載スペースが確保されうる。

また、第８発明の移動装置は、第７発明の移動装置において、前記移動装置は前記光学装置が第１光学装置として搭載されている第１移動装置として、前記光学装置が第２光学装置として搭載されている第２移動装置が存在する空間を移動し、前記第１光学装置の前記受光側制御器が前記第２光学装置の前記投光器による発光が停止している期間を認識し、かつ、当該期間に前記第１光学装置の前記受光器により感知された光に基づいて前記物体の存在を認識するあるいは前記物体の位置を測定することを特徴とする。

さらに、第９発明の移動装置は、第８発明の移動装置において、前記第２光学装置の前記投光器による光の照射範囲から外れるように前記第１光学装置の受光器の向きを制御する制御システムを備えていることを特徴とする。

第８および第９発明の移動装置によれば、他の移動装置（第２の移動装置）に搭載されている第２光学装置の投光器によって発せられた光が、当該移動装置（第１の移動装置）に搭載されている第１光学装置の受光器により感知される事態が回避される。このため、第２光学装置の投光器からの投光により、第２光学装置の受光側制御器による物体位置の測定精度が低下する事態が回避される。したがって、第１光学装置の受光側制御器による物体位置の測定結果に基づき、第１移動装置の挙動が当該物体との接触回避等の観点から適当に制御されうる。

また、第１０発明の移動装置は、第８発明の移動装置において、前記第１光学装置の前記投光側制御器が前記第２光学装置の前記受光器により光が感知されている期間を認識し、当該期間をはずして前記第１光学装置の前記投光器に光を発せさせることを特徴とする。

さらに、第１１発明の移動装置は、第８発明の移動装置において、前記第１光学装置の前記投光器から発せられた光が前記第２光学装置の前記受光器により感知される範囲を認識し、当該投光器により当該範囲に光が照射されないように、当該投光器の向きを制御する制御システムを備えていることを特徴とする。

第１０および第１１発明の移動装置によれば、当該移動装置（第１の移動装置）に搭載されている第１光学装置の投光器から発せられた光が、他の移動装置（第２の移動装置）に搭載されている第２光学装置の受光器によって感知される事態が回避される。このため、第１光学装置の投光器からの投光により、第２光学装置の受光側制御器による物体位置の測定精度が低下する事態が回避される。したがって、第２光学装置の受光側制御器による物体位置の測定結果に基づき、第２移動装置の挙動が当該物体との接触回避等の観点から適当に制御されうる。

また、第１２発明の移動装置は、第７発明の移動装置において、前記光学装置が頭部に搭載され、かつ、複数の脚体により移動可能な脚式移動ロボットであることを特徴とする。

第１２発明の移動装置、すなわち、脚式移動ロボットによれば、光学装置がロボットの身体部分のうち脚部等よりも高い頭部に搭載されている場合、比較的高い視点を基準とした広範囲にわたって物体の有無が判定されうる。また、ロボットの頭部に搭載される光学装置のコンパクト化が図られていることにより、頭部における光学装置の配線スペースや他の機器の搭載スペースが十分に確保されうる。さらに、頭部のコンパクト化によりその軽量化が図られるので、この分だけロボットの重心位置を低下させ、ロボットがその脚部の動作によって歩行または走行しているときの姿勢安定化が容易に実現されうる。また、頭部の軽量化により、頭部が基体（胴体部）に対して可動である場合に頭部の動きによってロボットの姿勢が不安定になる（ふらつく）事態が回避されうる。すなわち、ロボットの姿勢安定化を図りながらも、光学装置が搭載されたロボットの頭部を動かして投光範囲を変化させることができる。そして、当該投光範囲における物体の測定位置等に応じて、物体との接触回避等の観点からロボットを適当に歩行または走行させることができる。

さらに、第１３発明の移動装置は、第７発明の移動装置において、前記光学装置の前記投光器および前記受光器が走行方向に向けられている自動車であることを特徴とする。

第１３発明の移動装置、すなわち、車両によれば、多数の電子機器が搭載される車両の限られたスペースを有効活用して光学装置が車体に搭載されうる。

本発明の光学装置および移動装置のそれぞれの実施形態について図面を用いて説明する。まず、本発明の光学装置およびこれが搭載された移動装置の構成について説明する。

図１および図２に示されている光学装置１００は、ハウジング１０２と、投光ユニット１１０と、受光ユニット１２０とを備えている。

投光ユニット１１０は、レンチキュラーシート１１２と、ヒートシンク１１３に設けられた開口部の内部に配置された投光器（光源）１１４と、投光側制御器１１６が実装された回路基板１１８とが順に隣接して階層的に配置されることで構成されている。レンチキュラーシート１１２、ヒートシンク１１３および回路基板１１８はほぼ矩形状であり、その四隅を貫通するボルトおよび当該ボルトに螺着されるナットによって一体的に固定されている。

レンチキュラーシート１１２は、図３に示されているようにその一方の面に第１シリンドリカルレンズアレイＡ１が形成され、その他方の面に第１シリンドリカルレンズアレイＡ１の母線に直交する母線を有する第２シリンドリカルレンズアレイＡ２が形成されている。また、レンチキュラーシート１１２は図１に示されているように中央部分に円形状の孔が設けられた矩形板状であり、図２に示されているようにハウジング１０２の前壁を構成している。なお、レンチキュラーシート１１２は１枚のシートにより形成されていてもよく、片面にのみシリンドリカルレンズアレイが形成された２枚のシートが重ね合わせられることで形成されていてもよい。また、レンチキュラーシート１１２を構成する２枚のシートの間に遮光部材が設けられていてもよい。ヒートシンク１１３には一定方向に延びる複数の線状の溝が形成されている。投光器１１４は、図１に示されているようにレンチキュラーシート１１２の中央部の孔を囲むように配置されている。投光側制御器１１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等により構成され、電源（図示略）から投光器１１４への供給電力を制御することで、投光器１１４により投射される光の強度等を制御する。

受光ユニット１２０は、受光レンズ１２２と、受光器１２４と、受光側制御器１２６が実装されている回路基板１２８とが順に隣接して階層的に配置されることで構成されている。受光レンズ１２２は、図１に示されているようにレンチキュラーシート１１２の中央に設けられた孔からのぞくように配置されている。受光側制御器１２６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等により構成され、投光側制御器１１６と通信線１０６を介して接続されている。受光側制御器１２６は、投光側制御器１１６との通信に基づいて投光器１１４から発せられる光と、受光器１２４の個々の画素によって受け取られた光（物体による反射光）との位相差を測定し、この位相差に基づいて物体の位置または物体までの距離を測定する。位相差を用いた距離測定方法については前記特許文献１等に記載されているので、本願明細書ではその詳細な説明を省略する。

投光ユニット１１０と受光ユニット１２０とは、投光器１１４によりレンチキュラーシート１１２を介して投光され、物体により反射された光を受光器１２４が感知しうるように相互に隣接して一体的に構成されている。受光器１２４が第１方向（図２右方向）に向けられ、投光ユニット１１０と受光ユニット１２０とが第１方向に垂直な第２方向に相互に隣接して一体的に構成されている。

図１および図２に示されている光学装置１００は、図４に示されている脚式移動ロボット（移動装置）Ｒに搭載されている。ロボットＲは、人間と同様に、基体Ｐ０と、基体Ｐ０の上方に配置された頭部Ｐ１と、基体Ｐ０の上部両側から延設された左右の腕部Ｐ２と、左右の腕部Ｐ２のそれぞれの先端に設けられているハンドＰ４と、基体Ｐ０の下部から下方に延設された左右の脚部Ｐ３と、左右の脚部Ｐ３のそれぞれの先端に設けられている足部Ｐ５と、ロボットＲの動作を制御する制御システム２００とを備えている。光学装置１００は頭部Ｐ１に搭載されている。ロボットＲはバッテリから電力が供給されたアクチュエータ（電動モータ）２０２が作動し、その力がワイヤ、プーリ、減速機構等により構成されている力伝達機構を介してリンクに伝達されることで各関節回りに運動することができる。

基体Ｐ０は、ヨー軸回りに相互に回動しうるように上下に連結された基体上部および基体下部により構成されている。頭部Ｐ１は、基体Ｐ０に対してヨー軸回りに回動する等、さまざまに動くことができる。頭部Ｐ１は光学装置１００等、頭部Ｐ１に搭載されている機器を保護するカバーＰ１２を備えている。カバーＰ１２は投光器１１４により照射され、受光器１２４により感知される光に対して透過性を有する。カバーＰ１２は光学装置１００を含む、頭部Ｐ１の内部構造を外側から見えにくくすることにより、ロボットＲの親和性（周囲の人間に違和感を与えないような性質）が損なわれる事態を回避するためである。

腕部Ｐ２は、第１腕リンクＰ２１と、第２腕リンクＰ２２とを備えている。基体Ｐ０と第１腕リンクＰ２１とは肩関節Ｊ２１を介して連結され、第１腕リンクＰ２１と第２腕リンクＰ２２とは肘関節Ｊ２２を介して連結され、第２腕リンクＰ２２とハンドＰ４とは手根関節Ｊ２３を介して連結されている。肩関節Ｊ２１はロール、ピッチおよびヨー軸回りの回動自由度を有し、肘関節Ｊ２２はピッチ軸回りの回動自由度を有し、手根関節Ｊ２３はロール、ピッチ、ヨー軸回りの回動自由度を有している。

脚部Ｐ３は、第１脚リンクＰ３１と、第２脚リンクＰ３２とを備えている。基体Ｐ０と第１脚リンクＰ３１とは股関節Ｊ３１を介して連結され、第１脚リンクＰ３１と第２脚リンクＰ３２とは膝関節Ｊ３２を介して連結され、第２脚リンクＰ３２と足部Ｐ５とは足関節Ｊ３３を介して連結されている。股関節Ｊ３１はロール、ピッチおよびロール軸回りの回動自由度を有し、膝関節Ｊ３２はピッチ軸回りの回動自由度を有し、足関節Ｊ２３はロールおよびピッチ軸回りの回動自由度を有している。

ロボットＲの制御システム２００は、コンピュータ（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等により構成されている。）により構成され、図５に示されているように行動計画部２１０と、動作制御部２２０とを備えている。

行動計画部２１０は光学装置１００の受光側制御器１２６により前記のように測定されたロボットＲに対する物体の位置に基づいて、ロボットＲがこの物体との接触を回避するために適当な動作（行動計画）を設定する。

動作制御部２２０は、腕部動作制御部２２１と、脚部動作制御部２２２と、頭部動作制御部２２３とを備えている。腕部動作制御部２２１は、行動計画部２１０により設定された行動計画にしたがって、第１腕リンクＰ２１や第２腕リンクＰ２２に力を作用させるアクチュエータ２０２の動作を制御することで腕部Ｐ２の動作を制御する。脚部動作制御部２２２は、行動計画部２１０により設定された行動計画にしたがって、第１脚リンクＰ３１や第２脚リンクＰ３２に力を作用させるアクチュエータ２０２の動作を制御することで脚部Ｐ３の動作を制御する。頭部動作制御部２２３は、行動計画部２１０により設定された行動計画にしたがって、頭部Ｐ１に力を作用させるアクチュエータ２０２の動作を制御することで頭部Ｐ１の動作を制御する。

次に前記構成の光学装置１００およびロボットＲの機能について説明する。

光学装置１００によれば、図６に示されているように投光器１１４から発せられた光が、レンチキュラーシート１１２の一方の面に形成された第１シリンドリカルレンズＡ１によってその母線に直交する方向に拡散される。同様に、レンチキュラーシート１１２の他方の面に形成された第２シリンドリカルレンズＡ２によりその母線に直交する方向への光拡散が図られる。第１シリンドリカルレンズＡ１および第２シリンドリカルレンズＡ２のそれぞれの母線は直交しているので、レンチキュラーシート１１２により、ロボットＲの前方において上下方向および左右方向に広がる範囲に光が照射されうる。投光器１１４からレーザー光が投射される場合も、広範囲にわたってレーザー光が分散されることでそのパワーが局所的に偏在することが防止されうる。

また、レンチキュラーシート１１２は投光器１１４との距離とは関係なく光を分散することができるという特性を有する。この特性を利用して投光器１１４およびレンチキュラーシート１１２が階層的に近接して配置されて投光ユニット１１０が構成されている（図２参照）。さらに、投光器１１４およびレンチキュラーシート１１２が隣接して階層的に配置されていることに加えて、さらに投光側制御器１１６が実装された回路基板も階層的１１８に配置されることで投光ユニット１１０が構成されている（同）。その分だけ投光方向について光学装置１００のコンパクト化が図られる。

さらに、複数の投光器１１４が受光器１２４に隣接して一体的に構成されているので、この分だけ光学装置１００の全体的なコンパクト化およびメンテナンス作業の容易化等の取り扱いやすさの向上が図られる（図１〜図３参照）。

さらに、受光側制御器１２６が実装された回路基板１２８と、受光器１２４と、受光レンズ１２２とが隣接して階層的に配置されて受光ユニット１２０が構成されている（図２参照）。これにより、受光ユニット１２０に隣接して配置される投光ユニット１１０とともに光学装置１００のコンパクト化が図られる。なお、投光器１１４の光軸と受光器１２４の光軸とが同軸になるように配置されているので、物体ｘの位置測定の基礎となる位相差に、投光器１１４の光軸および受光器１２４の光軸が相互に傾いていることに起因する分が含まれることが回避される。

また、投光ユニット１１０および受光ユニット１２０が隣接して配置されている分だけ、投光ユニット１１０を構成する回路基板１１８に実装された投光側制御器１１６と、受光ユニット１２０を構成する回路基板１２８に実装された受光側制御器１２６との距離が短縮されうる。これにより、投光側制御器１１６および受光側制御器１２６を接続する通信線１０６が短縮され、この通信線１０６の信号にノイズが重畳する事態が抑制され、物体の位置測定精度の向上が図られる。

たとえば図７（ａ）に示されているように移動しているロボットＲの前方に物体（障害物）ｘがある状態を考える。この状態で、光学装置１００による光投射範囲は図８に破線で示されているようにロボットＲの前方で左右方向に拡がっている。また、この投光範囲はロボットＲの前方で上下方向にも拡がっている。すなわち、光学装置１００がロボットＲの身体部分のうち脚部Ｐ３等よりも高い頭部Ｐ１に搭載されていることにより、比較的高い視点を基準とした上下方向について広範囲にわたり物体の有無が判定等されうる。この状態で、光学装置１００の受光側制御器１２６は投光範囲に物体ｘが存在すると判定し、かつ、投光範囲のほぼ中央位置を物体ｘの位置として測定する。

この判定結果および測定結果に応じて行動計画部２１０が頭部Ｐ１を左に揺動するという行動を計画する。これは、受光側制御器１２６の判定結果および測定結果によればロボットＲが物体ｘと接触する可能性があるため、この接触を回避するための行動を模索するためである。また、この行動計画にしたがって首部動作制御部２２３が図７（ｂ）に示されているようにロボットＲの頭部Ｐ１を左に向けさせる。これにより、光学装置１００による投光範囲は図８に実線で示されているように、先の投光範囲（破線）よりも左側に振られる。そして、光学装置１００の受光側制御器１２６は投光範囲に物体ｘのみが存在すると判定し、投光範囲の右端寄りの位置を物体ｘの位置として測定する。

この判定結果および測定結果に応じて、行動計画部２１０はロボットＲが進行方向を左に変えながら移動するという行動を計画する。これは、受光側制御器１２６の判定結果および測定結果によれば、左に進行方向を変更した場合、物体ｘとの接触を回避することができ、かつ、他の物体と接触する可能性が生じないと判断されうるからである。そして、この行動計画にしたがっておもに脚部動作制御部２２２が脚部Ｐ３の動作を制御することにより、ロボットＲが図７（ｃ）に示されているようにその左に進行方向を変更しながら移動する。

頭部Ｐ１のコンパクト化によりその軽量化が図られるので、その分だけロボットＲの重心位置を維持または低下させ、ロボットＲがその脚部Ｐ３の動作によって歩行または走行しているときの姿勢安定化が容易に実現されうる。また、頭部Ｐ１の軽量化により、頭部Ｐ１の動きによってロボットＲの姿勢が不安定になる（ふらつく）事態が回避されうる。すなわち、ロボットＲの姿勢安定化を図りながらも、光学装置１００が搭載されたロボットＲの頭部Ｐ１を動かして投光範囲を変化させることができる（図８参照）。そして、当該投光範囲における物体ｘの位置測定結果に応じて、物体ｘとの接触回避等の観点からロボットＲを適当に歩行または走行させることができる（図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）参照）。

また、ロボットＲの頭部Ｐ１に搭載される光学装置１００が前記のようにコンパクト化されていることにより、頭部Ｐ１における光学装置１００の配線スペースや他の機器の搭載スペースが十分に確保されうる。

前記実施形態では光学装置１がロボットＲの頭部Ｐ１に搭載されていたが、他の実施形態としてロボット２の基体Ｐ０等の別の場所に搭載されてもよい。

また、図９に示されているように光学装置１００が車両Ｖの前方（車両Ｖ進行方向）に投光器１１４および受光器１２４が向くように搭載されていてもよい。当該構成により、広範囲にわたる物体の有無の判定結果または車両Ｖに対する物体の測定位置に基づいて車両Ｖの挙動が適当に制御されうる。また、前記のように光学装置１００のコンパクト化が図られていることにより、車両Ｖにおける他の機器の搭載スペースが確保されうる。

前記実施形態では受光ユニット１２０を取り囲むように複数の投光器１１４が配置されたが、他の実施形態として受光ユニット１２０の脇に一又は複数の投光器１１４が配置される等、投光器１１４の個数および受光ユニット１２０（または受光器１２４）に対する配置が適宜変更されてもよい。

なお、光学装置（第１光学装置）１００が搭載されているロボットＲ等の第１移動装置が、同じく光学装置（第２光学装置）１００が搭載されている他のロボットＲ等の第２移動装置が存在する空間を移動する場合がある。

この場合、たとえば第１移動装置および第２移動装置の間の通信により、第１光学装置の受光側制御器１２６が第２光学装置の投光器１１４による発光が停止している期間を認識し、かつ、当該期間に第１光学装置の受光器１２４により感知された光に基づいて物体ｘの位置を測定してもよい。さらに、第１移動装置の制御システム２００が、第２移動装置の制御システム２００との通信等により第２光学装置の投光器１１４による光の照射範囲を認識し、当該勝者範囲から外れるように、アクチュエータ２０２を動作させて頭部Ｐ１の向きを制御することにより、第１光学装置の受光器１２４の向きを制御してもよい。

当該構成の移動装置によれば、他の移動装置（第２の移動装置）に搭載されている第２光学装置の投光器１１４によって発せられた光が、当該移動装置（第１の移動装置）に搭載されている第１光学装置の受光器１２４により感知される事態が回避される。このため、第２光学装置の投光器１１４からの投光により、第２光学装置の受光側制御器１２６による物体ｘの位置の測定精度が低下する事態が回避される。したがって、第１光学装置の受光側制御器１２６による物体ｘの位置の測定結果に基づき、第１移動装置の挙動が当該物体との接触回避等の観点から適当に制御されうる（図７（ａ）〜（ｃ）参照）。

また、前記のような場合、たとえば第１移動装置および第２移動装置の間の通信により第１光学装置の投光側制御器１１６が第２光学装置の受光器１２４により光が感知されている期間を認識し、当該期間をはずして第１光学装置の投光器１１４に光を発せさせてもよい。さらに、第１移動装置の制御システム２００が、第２移動装置の制御システム２００との通信等により第１光学装置の投光器１１４から発せられた光が第２光学装置の受光器１２４により感知される範囲を認識し、当該投光器１１４により当該範囲に光が照射されないように、アクチュエータ２０２の動作を制御して頭部Ｐ１の向きを制御して、当該投光器１１４の向きを制御してもよい。

当該構成の移動装置によれば、当該移動装置（第１の移動装置）に搭載されている第１光学装置の投光器１１４から発せられた光が、他の移動装置（第２の移動装置）に搭載されている第２光学装置の受光器１２４によって感知される事態が回避される。このため、第１光学装置の投光器１１４からの投光により、第２光学装置の受光側制御器１２６による物体ｘの位置の測定精度が低下する事態が回避される。したがって、第２光学装置の受光側制御器１２６による物体ｘの位置の測定結果に基づき、第２移動装置の挙動が当該物体ｘとの接触回避等の観点から適当に制御されうる（図７（ａ）〜（ｃ）参照）。

前記実施形態では図４または図９に示されているように移動装置に１つの光学装置１００が搭載されているが、他の実施形態として移動装置に複数の光学装置１００が搭載されていてもよい。これにより、一の光学装置１００の機能が低下したときに他の光学装置１００を代替的に用いることができる。

たとえば、図１０（ａ）および図１０（ｂ）のそれぞれに示されているように一対の光学装置１００がロボットＲの頭部Ｐ１にロボットＲを正面から見て横方向に並べられて配置されてもよい。図１０（ａ）および図１１（ａ）に示されている光学装置１００によれば、レンチキュラーシート１１２が環状に形成され、その中央に受光器１２４が配置され、複数の投光器１１４がレンチキュラーシート１１２の形状に沿って受光器１２４を取り囲むように環状に配置されている。図１０（ｂ）および図１１（ｂ）に示されている光学装置１００によれば、レンチキュラーシート１１２の下部にある開口部に受光器１２４が配置され、複数の投光器１１４がレンチキュラーシート１１２の上部に横２列に配置されている。

このように配置された一対の光学装置１００がカバーＰ１２越しに人間の左右の眼のように見えることで、人間が存在する空間におけるロボットＲの親和性を周囲の人間に感じさせることができる。また、投光器１１４から可視光が照射されることにより、図１０（ａ）に示されているロボットＲによれば複数の投光器１１４が人間の目の輪郭のように見え、図１０（ｂ）に示されているロボットＲによれば受光器１２４が人間の目のように見え、複数の投光器１１４が人間の眉毛のように見える。このため、ロボットＲの環境への親和性を周囲の人間にさらに強く感じさせることができる。

本発明の光学装置の構成例示図図１に示されている光学装置の断面図レンチキュラーシートの構成例示図本発明の光学装置が搭載されたロボットの構成例示図本発明の光学装置が搭載されたロボットの構成例示図本発明の光学装置およびロボットの機能説明図本発明の光学装置およびロボットの機能説明図本発明の光学装置およびロボットの機能説明図本発明の光学装置および移動装置の他の構成例示図本発明の光学装置の構成例示図および移動装置への搭載例示図図１０に示されている光学装置の断面図

符号の説明

１００‥光学装置、１０２‥ハウジング、１０６‥通信線、１１０‥投光ユニット、１１２‥レンチキュラーシート、１１４‥投光器、１１６‥投光側制御器、１１８‥回路基板、１２０‥受光ユニット、１２２‥受光レンズ、１２４‥受光器、１２６‥受光側制御器、１２８‥回路基板、２００‥制御システム（制御システム）、Ａ１‥第１シリンドリカルレンズアレイ、Ａ２‥第２シリンドリカルレンズアレイ、Ｒ‥脚式移動ロボット（移動装置）、Ｐ０‥頭部、Ｖ‥車両（移動装置）

Claims

投光ユニットと受光ユニットとを備えている光学装置であって、
前記投光ユニットが、投光器と、レンチキュラーシートとが階層的に配置されることで構成され、前記レンチキュラーシートの一方の面には第１シリンドリカルレンズアレイが形成され、前記レンチキュラーシートの他方の面には前記第１シリンドリカルレンズアレイの母線に直交する母線を有する第２シリンドリカルレンズアレイが形成され、かつ、前記レンチキュラーシートには貫通孔が形成され、
前記受光ユニットが受光器を備え、
前記投光ユニットと前記受光ユニットとが、前記投光器により前記レンチキュラーシートを介して投光され、物体により反射された光を前記レンチキュラーシートに形成されている前記貫通孔を通じて前記受光器が感知しうるように相互に隣接して一体的に構成されていることを特徴とする光学装置。
請求項１記載の光学装置において、
前記投光ユニットが、投光側制御器が実装された第１回路基板と、前記投光器と、前記レンチキュラーシートとが階層的に配置されることで構成され、該投光側制御器は該投光器による投光を制御することを特徴とする光学装置。
請求項１記載の光学装置において、
前記受光ユニットが、受光側制御器が実装された第２回路基板と、前記受光器とが階層的に配置されることで構成され、該受光側制御器は該受光器により感知された光に基づいて前記物体の存在を認識するあるいは前記物体の位置を測定することを特徴とする光学装置。
請求項２記載の光学装置において、
前記受光ユニットが、受光側制御器が実装された第２回路基板と、前記受光器とが階層的に配置されることで構成され、該受光側制御器は該受光器により感知された光に基づいて前記物体の存在を認識するあるいは前記物体の位置を測定することを特徴とする光学装置。
請求項４記載の光学装置において、
前記受光側制御器が通信線を介した前記投光側制御器との通信に基づいて前記物体の位置を測定することを特徴とする光学装置。
請求項１記載の光学装置において、
前記受光器が第１方向に向けられ、前記投光ユニットと前記受光ユニットとが該第１方向に垂直な第２方向に相互に隣接して一体的に構成されていることを特徴とする光学装置。
光学装置が搭載されている移動機能を有する移動装置であって、
前記光学装置が投光ユニットと受光ユニットとを備え、
前記投光ユニットが、投光側制御器が実装された第１回路基板と、投光器と、レンチキュラーシートとが階層的に配置されることで構成され、前記投光側制御器は該投光器による投光を制御し、前記レンチキュラーシートの一方の面には第１シリンドリカルレンズアレイが形成され、前記レンチキュラーシートの他方の面には前記第１シリンドリカルレンズアレイの母線に直交する母線を有する第２シリンドリカルレンズアレイが形成され、かつ、前記レンチキュラーシートには貫通孔が形成され、
前記受光ユニットが、受光側制御器が実装された第２回路基板と、受光器とが階層的に配置されることで構成され、該受光側制御器は該受光器により感知された光に基づいて物体の存在を認識するあるいは物体の位置を測定し、
前記投光ユニットと前記受光ユニットとが、前記投光器により前記レンチキュラーシートを介して投光され、物体により反射された光を前記レンチキュラーシートに形成されている前記貫通孔を通じて前記受光器が感知しうるように相互に隣接して一体的に構成されていることを特徴とする移動装置。
請求項７記載の移動装置において、
前記移動装置は前記光学装置が第１光学装置として搭載されている第１移動装置として、前記光学装置が第２光学装置として搭載されている第２移動装置が存在する空間を移動し、
前記第１光学装置の前記受光側制御器が前記第２光学装置の前記投光器による発光が停止している期間を認識し、かつ、当該期間に前記第１光学装置の前記受光器により感知された光に基づいて前記物体の存在を認識するあるいは前記物体の位置を測定することを特徴とする移動装置。
請求項８記載の移動装置において、
前記第２光学装置の前記投光器による光の照射範囲から外れるように前記第１光学装置の受光器の向きを制御する制御システムを備えていることを特徴とする移動装置。
請求項８記載の移動装置において、
前記第１光学装置の前記投光側制御器が前記第２光学装置の前記受光器により光が感知されている期間を認識し、当該期間をはずして前記第１光学装置の前記投光器に光を発せさせることを特徴とする移動装置。
請求項８記載の移動装置において、
前記第１光学装置の前記投光器から発せられた光が前記第２光学装置の前記受光器により感知される範囲を認識し、当該投光器により当該範囲に光が照射されないように当該投光器の向きを制御する制御システムを備えていることを特徴とする移動装置。
請求項７記載の移動装置において、
前記光学装置が頭部に搭載され、かつ、複数の脚体により移動可能な脚式移動ロボットであることを特徴とする移動装置。
請求項７記載の移動装置において、
前記光学装置の前記投光器および前記受光器が走行方向に向けられている自動車であることを特徴とする移動装置。