JP2016151519A - 検知装置および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】検知光の照射方向を変えて、検知範囲の設定の自由度を向上させることができる検知装置を提供する。
【解決手段】検知装置１０は、検知光が照射された検知範囲における被検知物の有無を検知する。検知装置１０は、被検知物に対する検知光を照射する発光部２１と、被検知物からの反射光を受光する受光部２２と、発光部２１を収容する筐体２０と、発光部２０から照射された検知光を、発光部２１からの照射方向とは異なる方向へ反射させる反射部３０とを備えている。反射部３０は、筐体２０から離間した位置に設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、検知光を照射して被検知物の有無を検知する検知装置および移動体に関する。

従来、走行面を自律走行するシステムでは、障害物を検知するセンサが設けられている。車両などでは、前部や後部にレーザレーダを搭載して、前方や後方といった自車周辺を探査しており、他の車両等の物体を検出して、追従走行や衝突軽減等を実現することが試みられている。

レーザレーダなどにおいては、一般的に、レーザの照射点から扇状に広がるようにレーザを照射し測距（検知）を行っている。しかしながら、従来の方式では、例えば、車両の前方と真下とのように、１つのレーザレーダで異なる複数の方向を検出範囲とすることは困難であった。これに対し、ミラー等でレーザを反射させて、複数の方向に振り分ける方式が試みられている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。

特開２００９−１０３４８２号公報 特開２０１４−８１３３２号公報

特許文献１に記載の車載用レーダ装置は、レーザ光を前方に放射状に出射するレーザレーダと、レーザレーダから出射されたレーザ光を外向きに反射する反射鏡とを備えた構造とされており、筐体の後部にレーザレーダが設けられており、筐体の前部に反射鏡が設けられている。

また、特許文献２に記載の光式検出装置は、レーザ光を発光する発光素子と、発光素子により発光されたレーザ光を走査する回転ミラーと、回転ミラーによるレーザ光の走査範囲のうち、第１の走査範囲で走査されるレーザ光の走査方向を偏向する一方、第２の走査範囲で走査されるレーザ光の走査方向を偏向しない切換ミラーとを備えた構造とされている。光式検出装置において、発光素子、回転ミラー、および切換ミラーは、車両のドアミラー等に集約して設けられている。

しかしながら、特許文献１および特許文献２では、発光素子とミラー等とが密集して設けられているため、これらを収容する筐体自身が遮蔽物となっていた。そのため、死角となる箇所を検知することができず、設置場所や検出範囲が制約されるため、ユーザの要望を満たすには不充分であった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、検知光の照射方向を変えて、検知範囲の設定の自由度を向上させることができる検知装置および移動体を提供することを目的とする。

本発明に係る検知装置は、被検知物に対する検知光を照射する発光部と、該被検知物からの反射光を受光する受光部とを備え、前記検知光が照射された検知範囲における前記被検知物の有無を検知する検知装置であって、前記発光部を収容する筐体と、前記発光部から照射された検知光を、該発光部からの照射方向とは異なる方向へ反射させる反射部とを備え、前記反射部は、前記筐体から離間した位置に設けられていることを特徴とする。

本発明に係る検知装置では、前記反射部の前記筐体に対する相対的な位置を固定する固定部を備えている構成としてもよい。

本発明に係る検知装置では、前記反射部は、前記発光部から照射された検知光のうち、一部を反射させる構成としてもよい。

本発明に係る検知装置では、前記反射部は、前記発光部から照射された検知光の全てを反射させる構成としてもよい。

本発明に係る検知装置では、前記反射部は、凸面鏡を設けた構成としてもよい。

本発明に係る検知装置では、前記反射部は、凹面鏡を設けた構成としてもよい。

本発明に係る移動体は、本発明に係る検知装置を備えていることを特徴とする。

本発明によると、発光部から照射される検知光を反射部で反射させることで、検知光の照射方向を変えることができ、検知範囲の設定の自由度を向上させることができる。また、反射部を筐体から離間した位置に設けることで、発光部の位置に囚われない方向へ検知光を反射させることができ、筐体に遮られて死角となっている位置を検知範囲とすることができる。

本発明の第１実施形態に係る移動体の側面図である。 本発明の第１実施形態に係る移動体の上視図である。 本発明の第１実施形態に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。 本発明の第１実施形態の変形例１に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。 本発明の第１実施形態の変形例２に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る移動体の側面図である。 本発明の第２実施形態に係る移動体の上視図である。 本発明の第２実施形態に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係る移動体の側面図である。 本発明の第３実施形態に係る移動体の上視図である。 本発明の第２実施形態に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。 本発明の第３実施形態の変形例３に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。 本発明の第３実施形態の変形例４に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。 本発明の第３実施形態の変形例５に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る検知装置および移動体について、図面を参照して説明する。

図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る移動体の側面図であって、図１Ｂは、本発明の第１実施形態に係る移動体の上視図である。

本発明の第１実施形態に係る移動体１は、被検知物に対する検知光を照射する発光部２１と、被検知物からの反射光を受光する受光部２２とが設けられ、検知光が照射された検知範囲における被検知物の有無を検知する検知装置１０を備え、走行面Ｓｍを走行する。具体的に、移動体１は、予め設定された経路に沿って移動する四輪の車両であって、車体２に、駆動部３、筐体２０（検知装置１０の一部）、および固定部４０が設けられ、固定部４０の先端に反射部３０が固定されている。

駆動部３は、４つの車輪とモータ等の駆動源とによって構成されている。なお、駆動部３は、これに限定されず、車輪の数を変更したり、ベルト等を用いたりしてもよく、移動体１を走行させ、適宜走行する速度を調整できる構成とされていればよい。駆動部３は、移動体１に設けられたＣＰＵによって、走行する速度や方向が制御される。なお、以下では説明の簡略化のため、移動体１の進行方向における前方（図１Ａおよび図１Ｂでは、右方）を前方と省略し、移動体１の進行方向における後方（図１Ａおよび図１Ｂでは、左方）を後方と省略することがある。

検知装置１０は、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）を用いた光学センサであって、発光部２１から検知光であるレーザ光を広範囲に照射し、物体からの反射光を受光部２２で受光している。それによって、検知装置１０は、被検知物の位置や被検知物までの距離を検知している。筐体２０は、発光部２１および受光部２２を収容しており、車体２の上面であって、移動体１の進行方向で前方寄り（図１Ａおよび図１Ｂでは、右方）に配置されている。本実施の形態において、発光部２１は、前方に向かって検知光を照射する構成とされている。なお、発光部２１から照射される検知光の照射範囲と反射部３０との関係については、後述する図２を参照して説明する。

反射部３０は、例えば、鏡であって、発光部２１から照射された検知光を、発光部２１からの照射方向とは異なる方向へ反射させる。また、反射部３０は、筐体２０から離間した位置に設けられており、固定部４０によって、筐体２０に対する相対的な位置が固定されている。本実施の形態において、反射部３０は、２つの平面鏡３１で構成されており、筐体２０および車体２の斜め前方（図１Ｂ参照）に配置されている。固定部４０は、２つの平面鏡３１に対応して２箇所に設けられ、それぞれの一端が車体２の上面に固定され、他端が平面鏡３１の上部を支持している。２つの平面鏡３１は、車体２（筐体２０）に対し傾斜して対向しており、それぞれ車体２の外側へ向けられている。

なお、固定部４０については、これに限定されず、適宜形状を変更してもよい。つまり、固定部４０は、反射部３０と発光部２１との位置関係を固定する構造とされていればよく、検知光を遮らないように反射部３０を支持していればよい。また、固定部４０と車体２とが一体とされた構造であってもよく、筐体２０および反射部３０を車体２に内蔵しつつ、反射部３０を筐体２０から離間させて配置してもよい。

図２は、本発明の第１実施形態に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。

図２は、検知装置１０を上方から見た状態での検知範囲を示しており、図面の見易さを考慮して、固定部４０を省略している。なお、以下では説明の簡略化のため、上面視において、移動体１の進行方向Ｘに対して垂直な方向を幅方向Ｙと呼ぶことがある。

検知光は、発光部２１から進行方向Ｘの前方に向かって、扇状に広がるように出射されている。発光部２１から出射された検知光全体（全体光ＫＴ）のうち、幅方向Ｙの中央に対応する第１光Ｋ１は、２つの平面鏡３１（反射部３０）の間を通り、前方へ照射される。また、全体光ＫＴのうち、幅方向Ｙの両端に対応する第２光Ｋ２は、それぞれに対応する平面鏡３１に照射される。そして、平面鏡３１に照射された第２光Ｋ２は、移動体１の側方（幅方向Ｙで移動体１の外側）へ反射される。検知装置１０は、第１光Ｋ１が照射された範囲を第１検知範囲Ｈ１とし、第２光Ｋ２が照射された範囲を第２検知範囲Ｈ２として、被検知物の有無を検知する。以下では説明のため、第１検知範囲Ｈ１ないし第１２検知範囲Ｈ１２を併せて、検知範囲と呼ぶことがある。受光部２２は、検知範囲内に被検知物がある場合、被検知物からの反射光を受光して、被検知物の位置や距離を検知する。

上述したように、発光部２１から照射される検知光を反射部３０で反射させることで、検知光の照射方向を変えることができ、検知範囲の設定の自由度を向上させることができる。また、反射部３０を筐体２０から離間した位置に設けることで、発光部２１の位置に囚われない方向へ検知光を反射させることができ、筐体２０に遮られて死角となっている位置を検知範囲とすることができる。

また、固定部４０によって反射部３０を固定することで、発光部２１と反射部３０との位置関係を常に維持することができる。それによって、検知範囲を確定して、確実に被検知物を検知することができる。つまり、予め反射部３０の位置が設定されていれば、検知光を出射するタイミングや反射光を受光するまでの時間を検出することで、第１検知範囲Ｈ１または第２検知範囲Ｈ２のいずれでの検知結果かを把握でき、移動体１の適切な制御に反映することができる。また、筐体２０や車体２が検知範囲に含まれる場合は、予め筐体２０や車体２の位置を記憶しておくことで、筐体２０や車体２を被検知物と誤検知しないように設定することができる。

さらに、反射部３０は、発光部２１から照射された検知光のうち、一部を反射させる構成とされている。したがって、発光部２１からの検知光の一部を反射させる構造とすることで、発光部２１から直接検知光が照射される領域を検知範囲とすると伴に、反射部３０によって間接的に照射される領域も検知範囲とすることができる。すなわち、１つの発光部２１に対して、複数の検知範囲が設定された構成とすることができる。

なお、図面では、見易さを考慮して、反射部３０のサイズを大きく示しているが、反射部３０のサイズは、発光部２１との位置関係によって設定すればよく、反射部３０を車体２に固定してサイズを小さくしてもよい。また、反射部３０の向きについては、検知範囲に応じて傾きを適宜変更してもよい。

本実施の形態では、反射部３０を平面鏡３１としたが、これに限定されず、異なる形状の鏡を用いてもよい。以下では、本発明の第１実施形態の変形例１および変形例２について、図面を参照して説明する。

図３は、本発明の第１実施形態の変形例１に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。なお、図３では、図面の見易さを考慮して、固定部４０を省略している。

変形例１では、平面鏡３１に換えて、反射部３０を凸面鏡３２としている。発光部２１から出射された全体光ＫＴのうち、幅方向Ｙの中央に対応する第３光Ｋ３は、第１光Ｋ１と同様に、２つの凸面鏡３２（反射部３０）の間を通り、前方へ照射される。また、全体光ＫＴのうち、幅方向Ｙの両端に対応する第４光Ｋ４は、それぞれに対応する凸面鏡３２に照射される。凸面鏡３２に照射された第４光Ｋ４は、第２光Ｋ２と同様に、移動体１の側方へ反射されるが、第２光Ｋ２よりも拡散して照射される。その結果、第３光Ｋ３が照射された第３検知範囲Ｈ３は、第１検知範囲Ｈ１と同じであるが、第４光Ｋ４が照射された第４検知範囲Ｈ４は、第２検知範囲Ｈ２よりも広い範囲となる。このように、入射した光を拡散させて反射する凸面鏡３２を設けることで、広範囲に対して検知を実施する構造とすることができる。

図４は、本発明の第１実施形態の変形例２に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。なお、図４では、図面の見易さを考慮して、固定部４０を省略している。

変形例２では、平面鏡３１に換えて、反射部３０を凹面鏡３３としている。発光部２１から出射された全体光ＫＴのうち、幅方向Ｙの中央に対応する第５光Ｋ５は、第１光Ｋ１と同様に、２つの凹面鏡３３（反射部３０）の間を通り、前方へ照射される。また、全体光ＫＴのうち、幅方向Ｙの両端に対応する第６光Ｋ６は、それぞれに対応する凹面鏡３３によって移動体１の側方へ反射されるが、第２光Ｋ２よりも収束して照射される。その結果、第５光Ｋ５が照射された第５検知範囲Ｈ５は、第１検知範囲Ｈ１と同じであるが、第６光Ｋ６が照射された第６検知範囲Ｈ６は、第２検知範囲Ｈ２よりも狭い範囲となる。このように、入射した光を収束させて反射する凹面鏡３３を設けることで、検知範囲を狭めて、より緊密な検知を実施する構造とすることができる。それによって、検知における解像度を高めて、より小さな物体の検知を実施できる構成としている。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る検知装置および移動体について、図面を参照して説明する。

図５Ａは、本発明の第２実施形態に係る移動体の側面図であって、図５Ｂは、本発明の第２実施形態に係る移動体の上視図である。なお、第１実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施形態は、第１実施形態に対して、平面鏡３１（反射部３０）の数と位置とが異なっている。具体的に、反射部３０は、１つの平面鏡３１で構成されており、筐体２０および車体２の斜め上方（図５Ａ参照）に配置されている。平面鏡３１は、走行面Ｓｍに対し傾斜して対向しており、車体２の前方下方へ向けられている。

図６は、本発明の第２実施形態に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。

図６は、検知装置１０を側方から見た状態での検知範囲を示しており、図面の見易さを考慮して、固定部４０を省略している。なお、以下では説明の簡略化のため、側面視において、移動体１の進行方向Ｘに対して垂直な方向を高さ方向Ｚと呼ぶことがある。

発光部２１から出射された全体光ＫＴのうち、高さ方向Ｚの下部に対応する第７光Ｋ７は、平面鏡３１（反射部３０）の下方を通り、前方へ照射される。また、全体光ＫＴのうち、高さ方向Ｚの上部に対応する第８光Ｋ８は、平面鏡３１に照射されて、移動体１の前方下方（走行面Ｓｍ側）へ反射される。検知装置１０は、第７光Ｋ７が照射された範囲を第７検知範囲Ｈ７とし、第８光Ｋ８が照射された範囲を第８検知範囲Ｈ８として、被検知物の有無を検知する。

検知装置１０において、発光部２１は、扇状の広い範囲に検知光を照射している。ここで、移動体１の障害となる被検知物としては、高さ方向Ｚで走行面Ｓｍに近い下方に位置している場合が多く、上方には障害物が少ないと考えられる。そこで、上方へ向かう検知光を下方へ反射させて、筐体２０の直下の死角となる位置を検知範囲とし、障害物の検知により有効な構成とすることができる。

第２実施形態では、第１実施形態と同様に、平面鏡３１を凸面鏡３２や凹面鏡３３に換えて、検知範囲の広さを変更してもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る検知装置および移動体について、図面を参照して説明する。

図７Ａは、本発明の第３実施形態に係る移動体の側面図であって、図７Ｂは、本発明の第３実施形態に係る移動体の上視図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

第３実施形態は、第２実施形態に対して、平面鏡３１（反射部３０）の位置が異なっており、発光部２１からの検知光の出射方向が異なる。具体的に、反射部３０は、筐体２０の上方（図７Ａ参照）に配置されており、発光部２１は、上方に向かって検知光を照射する構成とされている。平面鏡３１は、筐体２０に対し傾斜して対向しており、車体２の前方へ向けられている。

図８は、本発明の第２実施形態に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。

図８は、検知装置１０を側方から見た状態での検知範囲を示しており、図面の見易さを考慮して、固定部４０を省略している。発光部２１から出射された検知光（第９光Ｋ９）は、全て平面鏡３１に照射され、前方へ向けて反射される。検知装置１０は、第９光Ｋ９が照射された範囲を第９検知範囲Ｈ９として、被検知物の有無を検知する。

本実施の形態において、反射部３０は、発光部２１から照射された検知光の全てを反射させる構成とされている。すなわち、検知装置１０では、発光部２１を駆動させるための電源等の位置や筐体２０の形状を考慮する必要があり、発光部２１を設ける位置が制限される場合がある。そこで、発光部２１からの検知光の全てを反射させる構造とすることで、反射部３０を起点とみなした検知範囲を設定することができ、発光部２１および反射部３０の配置の自由度を向上させることができる。

次に、本発明の第３実施形態の変形例３ないし変形例５について、図面を参照して説明する。

図９は、本発明の第３実施形態の変形例３に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。なお、図９では、図面の見易さを考慮して、固定部４０を省略している。

変形例３では、平面鏡３１に換えて、反射部３０を凸面鏡３２としている。発光部２１から出射された検知光（第１０光Ｋ１０）は、凸面鏡３２に照射され、第９光Ｋ９よりも拡散して照射される。その結果、第１０光Ｋ１０が照射された第１０検知範囲Ｈ１０は、第９検知範囲Ｈ９よりも広い範囲となる。

図１０は、本発明の第３実施形態の変形例４に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。なお、図１０では、図面の見易さを考慮して、固定部４０を省略している。

変形例４では、平面鏡３１に換えて、反射部３０を凹面鏡３３としている。発光部２１から出射された検知光（第１１光Ｋ１１）は、凹面鏡３３に照射され、第９光Ｋ９よりも収束して照射される。その結果、第１１光Ｋ１１が照射された第１１検知範囲Ｈ１１は、第９検知範囲Ｈ９よりも狭い範囲となる。

図１１は、本発明の第３実施形態の変形例５に係る検知装置の検知範囲を示す説明図である。なお、図１１では、図面の見易さを考慮して、固定部４０を省略している。

変形例５では、平面鏡３１に換えて、反射部３０を全方位ミラー３４としている。また、筐体２０は、車体２の上面のうち、略中央に配置されている。発光部２１から出射された検知光（第１２光Ｋ１２）は、全方位ミラー３４に照射され、筐体２０（車体２）の周囲３６０度を覆うように反射される。つまり、上方へ出射された第１２光Ｋ１２のうち、前方寄りの光は、全方位ミラー３４によって、前方へ向かうように反射され、後方寄りの光は、後方へ向かうように反射される。図１１では省略されているが、幅方向Ｙに対しても同様であって、第１２光Ｋ１２の一部は、車体２の側方（図１１では、紙面手前および奥側）へ向かって反射される。検知装置１０は、第１２光Ｋ１２が照射された範囲を第１２検知範囲Ｈ１２として、被検知物の有無を検知する。このように、全方位ミラー３４を用いて検知光の照射範囲を広げることで、１つの検知装置１０で周囲の全方位に対する検知を実施できる。

なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

１ 移動体
２ 車体
３ 駆動部
１０ 検知装置
２０ 筐体
２１ 発光部
２２ 受光部
３０ 反射部
３１ 平面鏡
３２ 凸面鏡
３３ 凹面鏡
３４ 全方位ミラー
４０ 固定部
Ｓｍ 走行面
Ｘ 進行方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 高さ方向

Claims (7)

1. 被検知物に対する検知光を照射する発光部と、該被検知物からの反射光を受光する受光部とを備え、前記検知光が照射された検知範囲における前記被検知物の有無を検知する検知装置であって、
   前記発光部を収容する筐体と、
   前記発光部から照射された検知光を、該発光部からの照射方向とは異なる方向へ反射させる反射部とを備え、
   前記反射部は、前記筐体から離間した位置に設けられていること
   を特徴とする検知装置。
2. 請求項１に記載の検知装置であって、
   前記反射部の前記筐体に対する相対的な位置を固定する固定部を備えていること
   を特徴とする検知装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の検知装置であって、
   前記反射部は、前記発光部から照射された検知光のうち、一部を反射させること
   を特徴とする検知装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の検知装置であって、
   前記反射部は、前記発光部から照射された検知光の全てを反射させること
   を特徴とする検知装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の検知装置であって、
   前記反射部は、凸面鏡を設けた構成とされていること
   を特徴とする検知装置。
6. 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の検知装置であって、
   前記反射部は、凹面鏡を設けた構成とされていること
   を特徴とする検知装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の検知装置を備え、走行面を走行する移動体。

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