專利名稱：光學裝置及移動裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種光學裝置和搭載有該光學裝置的移動裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)對物體的投射光與來自物體的反射光之間的相位差來測定至該物體的距離的光學裝置已被提案(例如，參照日本特開2004-257935號公報)。以往，為了進行大范圍的物體檢知或測距，在投光器前配置柱面透鏡，通過提高該透鏡的曲率來實現(xiàn)大范圍的投光。從高精度測距的觀點考慮，激光二極管等的激光光源作為光源被采用。同時，還提案有使圖像通過雙凸透鏡，可以向視聽者提供較寬、且明亮的映像的屏幕。

發(fā)明內(nèi)容
然而，隨著柱面透鏡的曲率的升高，因該透鏡要增厚，由此，光學裝置的緊湊化較為困難。
因而，本發(fā)明將提供一種可以同時實現(xiàn)涉及大范圍投光以及緊湊化的光學裝置和搭載有該光學裝置的移動裝置作為要解決的課題。
為解決所述課題的第1發(fā)明的光學裝置，其特征為，其是具有投光單元和受光單元的光學裝置，所述投光單元由經(jīng)投光器和雙凸透鏡板以相鄰接、且階層性地被配置的形式構(gòu)成，該雙凸透鏡板的一面上形成第1柱面透鏡列陣，該雙凸透鏡板的另一面上形成第2柱面透鏡列陣，該第2柱面透鏡列陣具有與該第1柱面透鏡列陣的母線相正交的母線；所述受光單元具有受光器。所述投光單元和所述受光單元以由所述投光器經(jīng)所述雙凸透鏡板投光、并可由所述受光器感知被物體反射的光的方式相互鄰接、并構(gòu)成一體。
根據(jù)第1發(fā)明的光學裝置，經(jīng)形成于雙凸透鏡板一面上的第1柱面透鏡列陣，能夠?qū)崿F(xiàn)使向與其母線相正交方向的投射光擴散。另外，經(jīng)形成于雙凸透鏡板另一面上的第2柱面透鏡列陣，能夠?qū)崿F(xiàn)使向與其母線相正交方向的投射光擴散。由于第1柱面透鏡列陣和第2柱面透鏡列陣各自的母線相正交，投射光經(jīng)雙凸透鏡板可以向正交的兩個方向(例如，上下方向和左右方向)被大范圍地擴散。即使在由投射器投射激光的情況下，也能夠防止因激光被大范圍分散而使其強度局部性偏置的情況。另外，因激光二極管所輸出的光束呈微小的圓錐形，如光損失較多時，則光無法向大范圍照射。但是通過采用光損失較小的雙凸透鏡板，光可以被大范圍照射。
另外，雙凸透鏡板具有與投光器的距離無關而能分散光的特性。由于利用了該特性使投光器和雙凸透鏡板相鄰接、且階層性地被配置而構(gòu)成投光單元，由此，在投光方向的方面上，能夠?qū)崿F(xiàn)光學裝置的緊湊化。而且，由于投光單元與受光單元相鄰接、且構(gòu)成一體，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)提高光學裝置的整體緊湊化和維修作業(yè)的簡單化等的處理的便利性。另外，因為沒有必要設置擺動投光器的設備來使光被大范圍投射，由此，可以實現(xiàn)空間上的緊湊化。
另外，第2發(fā)明的光學裝置具有下述特征即，在第1發(fā)明的光學裝置中，所述投光單元由安裝有投光側(cè)控制器的第1電路基板、所述投光器和所述雙凸透鏡板以相鄰接、且階層性地被配置的形式構(gòu)成，其中，該投光側(cè)控制器控制該投光器的投光。
根據(jù)第2發(fā)明的光學裝置，除了如上所述的投光器與雙凸透鏡板相鄰接、且階層性地被配置之外，安裝有投光側(cè)控制器的電路基板也鄰接于所述投光器及雙凸透鏡板、且階層性被配置，以此方式來構(gòu)成投光單元。由此，可以實現(xiàn)具有投光側(cè)控制器和安裝有該投光側(cè)控制器的第1電路基板的光學裝置的緊湊化。
并且，第3發(fā)明的光學裝置具有下述特征即，在第1發(fā)明的光學裝置中，所述受光單元由安裝有受光側(cè)控制器的第2電路基板和所述受光器以相鄰接、且階層性地被配置的方式構(gòu)成，該受光側(cè)控制器根據(jù)由該受光器感知到的光來認知所述物體的存在或測定所述物體的位置。
另外，第4發(fā)明的光學裝置具有下述特征即，在第2發(fā)明的光學裝置中，所述受光單元由安裝有受光側(cè)控制器的第2電路基板和所述受光器以相鄰接、且階層性地被配置的方式構(gòu)成；該受光側(cè)控制器根據(jù)該受光器感知到的光來認知所述物體的存在或測定所述物體的位置。
根據(jù)第3或第4發(fā)明的光學裝置，安裝有受光側(cè)控制器的第2電路基板和受光器以相鄰接、且階層性地被配置的方式構(gòu)成受光單元。由此，具有受光側(cè)控制器和安裝有該受光側(cè)控制器的第2電路基板的光學裝置可以實現(xiàn)其緊湊化。
并且，第5發(fā)明的光學裝置具有下述特征即，在第4發(fā)明的光學裝置中，所述受光側(cè)控制器根據(jù)經(jīng)通信線與所述投光側(cè)控制器的通信來測定所述物體的位置。
根據(jù)第5發(fā)明的光學裝置，如上所述，因投光單元與受光單元相鄰接被配置，投光側(cè)控制器和受光側(cè)控制器之間的距離被縮短。由此，連接投光側(cè)控制器和受光側(cè)控制器的通信線被短縮，抑制該通信線信號中重疊干擾的情況，實現(xiàn)受光側(cè)控制器的物體認知精度或物體位置測定精度的提高。
另外，第6發(fā)明的光學裝置具有下述特征即，在第1發(fā)明的光學裝置中，所述受光器朝向第1方向，所述投光單元和所述受光單元在與第1方向正交的第2方向上相互鄰接、并構(gòu)成為一體。
根據(jù)第6發(fā)明的光學裝置，通過下述方式可實現(xiàn)其緊湊化即，受光器的受光方向與投光單元和受光單元的鄰接方向為正交的方式配置該兩單元。
為解決所述課題的第7發(fā)明的移動裝置具有以下的特征即，該移動裝置是一種搭載有光學裝置的、且具有移動功能的移動裝置，所述光學裝置具有投光單元和受光單元，其中，所述投光單元，其由安裝有投光側(cè)控制器的第1電路基板、投光器、雙凸透鏡板以相鄰接、且階層性地被配置的方式構(gòu)成；該投光側(cè)控制器控制該投光器的投光；該雙凸透鏡板的一面上形成有第1柱面透鏡列陣，該雙凸透鏡板的另一面上形成有第2柱面透鏡列陣，該第2柱面透鏡列陣具有與該第1柱面透鏡列陣的母線相正交的母線，所述受光單元，其由安裝有受光側(cè)控制器的第2電路基板、所述投光器以相鄰接、且階層性地被配置構(gòu)成；該受光側(cè)控制器根據(jù)由該受光器感知到的光認知物體的存在或測定物體的位置，所述投光單元和所述受光單元以利用所述投光器經(jīng)所述雙凸透鏡板投光、且所述受光器可感知到被所述物體反射的光的方式相互鄰接且構(gòu)成一體。
根據(jù)第7發(fā)明的移動裝置，可使所搭載的光學裝置(相當于第5發(fā)明的光學裝置)向例如移動裝置的行進方向或前方的大范圍照射光。因此，能夠使光學裝置的受光側(cè)控制器對涉及大范圍的物體的有無進行判定，或使其對物體的位置或是距移動裝置的距離進行測定。并且，根據(jù)該判定結(jié)果或測定距離，從避免與物體觸碰等觀點考慮，可以適當?shù)乜刂埔苿友b置的動作。例如，可以避免下述等情況即，通過為了避免與物體的觸碰而改變了移動裝置的行進方向，卻又新產(chǎn)生與別的物體相觸碰的可能性。同時，通過投光單元和受光單元相鄰接并構(gòu)成一體，可實現(xiàn)光學裝置的緊湊化。因而，確保了移動裝置的機動性和動作自由度，而且，可以確保移動裝置上的光學裝置的配線空間和其他器械的搭載空間。
另外，第8發(fā)明的移動裝置具有下述特征即，在第7發(fā)明的移動裝置中，將搭載有作為第1光學裝置的所述光學裝置的所述移動裝置作為第1移動裝置，并在有第2移動裝置存在的空間中移動，該第2移動裝置搭載有作為第2光學裝置的所述光學裝置，所述第1光學裝置的所述受光側(cè)控制器對所述第2光學裝置的所述投光器發(fā)光的停止期間進行認知，并且，在該期間內(nèi)，根據(jù)由所述第1光學裝置的所述受光器感知到的光來認知所述物體的存在或測定所述物體的位置。
并且，第9發(fā)明的移動裝置具有下述特征即，在第8發(fā)明的移動裝置中還具有一種控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)控制所述第1光學裝置的受光器的朝向以離開所述第2光學裝置的所述投光器的光照射范圍。
根據(jù)第8發(fā)明和第9發(fā)明，避免了由搭載在其他移動裝置(第2移動裝置)上的第2光學裝置的投光器發(fā)出的光被搭載在該移動裝置(第1移動裝置)上的第1光學裝置的受光器所感知的情況。因此，避免了因來自第2光學裝置的投光器的投光而使得第1光學裝置的受光側(cè)控制器的物體位置測定精度降低的情況。所以，從避免與該物體觸碰等觀點考慮，根據(jù)第1光學裝置的受光側(cè)控制器的物體位置測定結(jié)果，可適當控制第1移動裝置的動作。
另外，第10發(fā)明的移動裝置具有下述特征即，在第8發(fā)明的移動裝置中，所述第1光學裝置的所述投光側(cè)控制器對所述第2光學裝置的所述受光器感知到光的期間進行認知，并錯開該期間使所述第1光學裝置的所述投光器發(fā)出光。
并且，第11發(fā)明的移動裝置具有下述特征即，在第8發(fā)明移動裝置中還具有一種控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)對由所述第1光學裝置的所述投光器所發(fā)出的光被所述第2光學裝置的所述受光器所感知的范圍進行認知，并控制該投光器的朝向以使在該范圍內(nèi)不被該投光器的光所照射。
根據(jù)第10發(fā)明和第11發(fā)明的移動裝置，避免了由搭載在該移動裝置(第1移動裝置)上的第1光學裝置的投光器所發(fā)出的光被搭載在其他移動裝置(第2移動裝置)上的第2光學裝置的受光器所感知的情況。因此，避免了因來自第1光學裝置的投光器的投光而使第2光學裝置的受光側(cè)控制器的物體位置測定精度降低的情況。所以，從避免與該物體觸碰等觀點考慮，根據(jù)第2光學裝置的受光側(cè)控制器的物體位置測定結(jié)果，可適當控制第2移動裝置的動作。
另外，第12發(fā)明的移動裝置具有下述特征即，在第7發(fā)明的移動裝置中，所述光學裝置被搭載于頭部，并且，該移動裝置是利用多個腿部而可移動的腿式移動機器人。
根據(jù)第12發(fā)明的移動裝置、即腿式移動機器人，在光學裝置被搭載在比機器人身體部分中的腿部等要高的頭部上時，可以以較高的視點為基準，對大范圍的物體的有無進行判定。另外，通過實現(xiàn)被搭載于機器人頭部的光學裝置的緊湊化，可以充分地確保位于頭部的光學裝置的配線空間和其他器械的搭載空間。而且，由于頭部的緊湊化而實現(xiàn)了其輕量化，因此而降低了機器人的重心位置，在機器人通過其腿部動作進行行走或跑動時，可容易地實現(xiàn)其姿勢穩(wěn)定化。并且，由于頭部的輕量化，能夠避免在頭部相對于基體(身體部)可動的情況下、因頭部的動作而使機器人姿勢不穩(wěn)定(搖晃)的現(xiàn)象。即，在實現(xiàn)機器人姿勢穩(wěn)定化的同時，能夠使搭載有光學裝置的機器人頭部活動而改變投光范圍。而且，按照該投光范圍的物體的測定位置等，從避免與物體觸碰等觀點考慮，可使機器人進行適當?shù)匦凶呋蚺軇印?br> 另外，第13發(fā)明的移動裝置具有下述特征即，第7發(fā)明的移動裝置為所述光學裝置的所述投光器及所述受光器朝向行走方向的機動車。
根據(jù)第13發(fā)明的移動裝置、即車輛，有效地利用搭載有多個電子器械的車輛的有限空間可以將光學裝置搭載于車體之上。


圖1表示本發(fā)明的光學裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2表示圖1中所示的光學裝置的剖面圖。
圖3表示雙凸透鏡板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4表示搭載有本發(fā)明光學裝置的機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5表示搭載有本發(fā)明光學裝置的機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6表示本發(fā)明的光學裝置以及機器人的功能說明。
圖7(a)、(b)、(c)表示本發(fā)明的光學裝置以及機器人的功能說明。
圖8表示本發(fā)明的光學裝置以及機器人的功能說明。
圖9表示本發(fā)明的光學裝置以及移動裝置的其他結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10(a)、(b)表示本發(fā)明的光學裝置結(jié)構(gòu)示意圖以及搭載于移動裝置的示意圖。
圖11(a)、(b)表示圖10所示光學裝置的剖面圖。
具體實施例方式
參照附圖對本發(fā)明的光學裝置以及移動裝置各自的實施方式進行說明。首先，對本發(fā)明的光學裝置以及搭載有該光學裝置的移動裝置的結(jié)構(gòu)進行說明。
圖1和圖2中所示的光學裝置100具有外盒102、投光單元110和受光單元120。
投光單元110，由雙凸透鏡板112、投光器(光源)114和安裝有投光側(cè)控制器116的電路基板118按順序以相鄰接、且階層性地被配置的形式構(gòu)成，所述投光器114被配置于設置在散熱器113上的開口部的內(nèi)部。雙凸透鏡板112、散熱器113以及電路基板118呈大致矩形狀，并由穿透其四角的螺栓及螺合該螺栓的螺帽固定成一體。
如圖3所示，雙凸透鏡板112的一面上形成有第1柱面透鏡列陣A1，其另一面上形成第2柱面透鏡列陣A2，該第2柱面透鏡列陣A2具有與第1柱面透鏡列陣A1的母線相正交的母線。另外，如圖1所示，雙凸透鏡板112為中央部設有圓形狀的孔的矩形板狀，并如圖2所示，其構(gòu)成于外盒102的前壁。另外，雙凸透鏡板112可以由1枚薄板形成，也可以是將僅單面形成有柱面透鏡列陣的2枚薄板疊合而成。而且，還可以在構(gòu)成雙凸透鏡板112的2枚薄板間設置遮光部件。在散熱器113處形成有沿定向延伸的多條線狀溝槽。如圖1所示，投光器114為以包圍雙凸透鏡板112中央部的孔的方式被配置。投光器控制器116由CPU、ROM、RAM、I/O等構(gòu)成，通過控制由電源(圖示省略)向投光器的供給的電力，而控制由投光器114所投射的光的強度等。
受光單元120由受光鏡片122、受光器124和安裝有受光側(cè)控制器126的電路基板128按順序相鄰接、且階層性地被配置的形式構(gòu)成。如圖1所示，受光鏡片122以從設置在雙凸透鏡板112中央部的孔中可觀看的方式被設置。受光側(cè)控制器126由CPU、ROM、RAM、I/O等構(gòu)成，并通過通信線106與投光側(cè)控制器116相連。受光側(cè)控制器126測定根據(jù)與投光側(cè)控制器116的通信而由投光器114發(fā)出的光和通過受光器124的各個像素而被接收到的光(物體的反射光)的相位差，并根據(jù)該相位差測定物體的位置或是至物體的距離。關于利用了相位差的測距方法，因在所述日本特開2004-257935號公報里有所記載，在本申請的說明書中省略其詳細說明。
投光單元110和受光單元120以下述方式互相鄰接、并構(gòu)成一體，該方式為即，由投光器114經(jīng)雙凸透鏡板112進行投光、并由受光器124可感知到被物體所反射的光。受光器124朝向第1方向(圖2中的右方向)，投光單元110和受光單元120在與第1方向相正交的第2方向上相互鄰接、且構(gòu)成一體。
如圖1和圖2所示的光學裝置100，其被搭載在示于圖4的腿式移動機器人(移動裝置)R之上。機器人R與人類相同，其具有基體P0、被配置在基體P0上面的頭部P1、從基體P0的上部兩側(cè)延伸設置的左右臂部P2、設置于左右臂部P2各自前端部的手部P4、從基體P0的下部向下被延伸設置的左右腿部P3、設置于左右腿部P3各自的下端的腿部P5、控制機器人動作的控制系統(tǒng)200。光學裝置100被搭載在頭部P1處。機器人R通過下述方式可以進行繞各關節(jié)的運動，該方式為即，機器人R使由電池供電的操作機構(gòu)(電動馬達)202動作，該力借助于由繩索、滑輪、減速機構(gòu)等構(gòu)成的力傳遞機構(gòu)而被傳遞至連桿。
基體P0由上下連接的基體上部及基體下部構(gòu)成，并且可以繞橫擺軸相互轉(zhuǎn)動。頭部P1相對于基體P0可以繞橫擺軸擺動等各種動作。頭部P1具有保護光學裝置100等和搭載在頭部P1處的器械等的遮蓋物P12。遮蓋物P12對由投光器114發(fā)射、由受光器124感知的光具有穿透性。為了避免損害機器人R的親和性(不會給周圍人群以不協(xié)調(diào)感的性質(zhì))的情況，遮蓋物P12被做成從外側(cè)不易看到包括光學裝置100的頭部P1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
臂部P2具有第1臂連桿P21和第2臂連桿P22?；wP0和第1臂連桿P21經(jīng)肩關節(jié)J21被連結(jié)，第1臂連桿P21與第2臂連桿P22經(jīng)肘關節(jié)J22被連結(jié)，第2臂連桿P22和手部P4經(jīng)手腕關節(jié)J23被連結(jié)。肩關節(jié)J21具有搖擺、仰俯以及繞橫擺軸轉(zhuǎn)動的自由度，肘關節(jié)J22具有繞仰俯軸轉(zhuǎn)動的自由度，手腕關節(jié)J23具有搖擺、仰俯以及繞橫擺軸轉(zhuǎn)動的自由度。
腿部P3具有第1腿連桿P31和第2腿連桿P32。基體P0與第1腿連桿P31經(jīng)股關節(jié)J31被連結(jié)，第1腿連桿P31和第2腿連桿P32經(jīng)膝關節(jié)J32被連結(jié)，第2腿連桿P32和腿部P5經(jīng)腳腕關節(jié)J33被連結(jié)。股關節(jié)J31具有繞前后、左右以及橫擺軸轉(zhuǎn)動的自由度，膝關節(jié)J32具有繞左右軸轉(zhuǎn)動的自由度，腳腕關節(jié)J33具有繞前后、左右軸轉(zhuǎn)動的自由度。
機器人R的控制系統(tǒng)200由電子計算機(由CPU、ROM、RAM、I/O等構(gòu)成)構(gòu)成，并如圖5所示，具有行為計劃部210和動作控制部220。
根據(jù)由光學裝置100的受光側(cè)控制器126按所述方式測定相對于機器人R的物體位置，行為計劃部210設定適當?shù)膭幼?行為計劃)，以避免機器人R和該物體的碰撞。
動作控制部220具有臂部動作控制部221、腿部動作控制部222和頭部動作控制部223。臂部動作控制部221服從行為計劃部210所設定的行為計劃，并通過控制操作機構(gòu)202的動作來控制臂部P2的動作，其中，該操作機構(gòu)202將力作用于第1臂連桿P21或第2臂連桿P22；腿部動作控制部222服從行為計劃部210設定的行為計劃，并通過控制操作機構(gòu)202的動作來控制腿部P3的動作，其中，該操作機構(gòu)202將力作用于第1腿連桿P31或第2腿連桿P32；頭部動作控制部223服從行為計劃部210設定的行為計劃，并通過控制操作機構(gòu)202的動作來控制頭部P1的動作，其中，該操作機構(gòu)202將力作用于頭部P1。
接著，關于具有所述構(gòu)成的光學裝置100以及機器人R的功能進行說明。
根據(jù)光學裝置100，如圖6所示，由投光器114發(fā)出的光，通過形成于雙凸透鏡板112一面的第1柱面透鏡列陣A1，并以與其母線相正交的方向被擴散。同樣，可以實現(xiàn)通過形成于雙凸透鏡板112另一面的第2柱面透鏡列陣A2，并以與其母線相正交的方向上的光擴散。由于第1柱面透鏡列陣A1和第2柱面透鏡列陣A2各自的母線相正交，利用雙凸透鏡板112，可使得在機器人R前方的上下方向以及左右方向的大范圍被光所照射。即使在由投光器114投射出激光的情況下，由于激光被大范圍分散，也可以防止其強度的局部性偏置現(xiàn)象。
另外，雙凸透鏡板112具有與投光器114的距離無關而能分散光的特性。利用該特性，投光器114與雙凸透鏡板112以階層性地靠近的形式被配置構(gòu)成投光單元110(參照圖2)。并且，除了投光器114與雙凸透鏡板112以相鄰接、且階層性地被配置之外，安裝有投光側(cè)控制器116的電路基板118也被階層性地配置而構(gòu)成投光單元110(參照圖2)。由此，在投光方面實現(xiàn)了光學裝置100的緊湊化。
而且，由于多個投光器114與受光器124相鄰接并構(gòu)成一體，由此，實現(xiàn)了光學裝置100全體的緊湊化以及維修作業(yè)的簡易化等處理方便性的提高(參照圖1至圖3)。
并且，安裝有受光側(cè)控制器126的電路基板128、受光器124和和受光鏡片122以相鄰接、且階層性地被配置的形式構(gòu)成受光單元120(參照圖2)。因此，與鄰接于受光單元120被配置的投光單元110一起，實現(xiàn)了光學裝置100的緊湊化。另外，由于投光器114的光軸和受光器124的光軸以同軸的方式被配置，可以避免作為測定物體x的位置的基礎的相位差包含由于光器114的光軸和受光器124的光軸相互傾斜而造成的偏差量。
還有，因投光單元110與受光單元120相鄰接而配置，可使得被安裝在構(gòu)成投光單元110的電路基板118處的投光側(cè)控制器116、與被裝置在構(gòu)成受光單元120的電路基板128處的受光側(cè)控制器126之間的距離被縮短。由此，連接投光側(cè)控制器116和受光側(cè)控制器126的通信線106被縮短，抑制了通信線106的信號重疊干擾的情況，實現(xiàn)了物體的位置測定精度的提高。
例如，如圖7(a)所示，考慮在移動中的機器人R前方有物體(障礙物)x的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，由光學裝置100發(fā)出的光的投射范圍為如圖8中的虛線所表示的那樣、在機器人R前方向左右方向擴散。同時，該投光范圍在機器人R前方也向上下方向擴散。即，通過將光學裝置100搭載在比機器人R身體部分的腿部P3等要高的頭部P1處，以較高的視點為基準，可對上下方向上的大范圍內(nèi)有無物體進行判定。在這種狀態(tài)下，光學裝置100的受光側(cè)控制器126判定在投光范圍內(nèi)有物體x存在，并將投光范圍大致中央的位置作為物體x的位置進行測定。
按照該判定結(jié)果及測定結(jié)果，行為計劃部210計劃使頭部P1向左擺動的行為。該行為的目的在于根據(jù)受光側(cè)控制器126的判定結(jié)果及測定結(jié)果，由于機器人R有可能觸碰到物體X，因而摸索為避免該觸碰的行為。并且，服從該行為計劃，如圖7(b)所示，頭部動作控制部223使機器人R的頭部P1朝向左邊。由此，光學裝置100的投光范圍如圖8中實線所示那樣，與先前的投光范圍(虛線)相比要偏向于左側(cè)。并且，光學裝置100的受光側(cè)控制器126判定在投光范圍內(nèi)只有物體x存在，將靠投光范圍右端的位置作為物體x的位置進行測定。
按照該判定結(jié)果及測定結(jié)果，行為計劃部210計劃機器人R一邊將行進方向改為往左、一邊移動的行為。因為其可以進行以下的判斷即，根據(jù)受光側(cè)控制器126的判定結(jié)果及測定結(jié)果，當將行進方向改為向左的情況時，可以避免與物體x的觸碰，并且不會有與其他物體相觸碰的可能。并且，服從該行為計劃，通過主要是腿部動作控制部222控制腿部P3的動作，如圖7(c)所示，機器人R一邊將行進方向改為往左、一邊移動。
由于因頭部P1的緊湊化而實現(xiàn)了輕量化，由此，降低或者維持了機器人R的重心位置，可容易地實現(xiàn)機器人R通過該腿部P3的動作進行行走或者跑動時的姿勢穩(wěn)定化。而且，通過頭部P1的輕量化，可以避免因頭部P1的活動而使機器人R的姿勢變得不穩(wěn)定(搖晃)的情況。換而言之，在實現(xiàn)機器人R的姿勢穩(wěn)定化的同時，能夠使搭載有光學裝置100的機器人R的頭部P1活動而改變投光范圍(參照圖8)。并且，按照該投光范圍內(nèi)的物體x的位置測定結(jié)果，從避免與物體x的觸碰的觀點來考慮，可以使機器人R進行適當?shù)男凶呋蚺軇?參照圖7(a)、圖7(b)、圖7(c))。
另外，如前所述，由于搭載在機器人R的頭部P1的光學裝置100的緊湊化，可充分確保頭部P1處光學裝置100的配線空間和其他器械的搭載空間。
雖然在上述實施方式中，光學裝置1被搭載在機器人R的頭部P1，但是作為其他的實施方式，還可搭載在機器人R的基體P0等別的地方。
而且，如圖9所示，光學裝置100還可以使投光器114及受光器124朝向車輛V的前方(車輛的行進方向)的方式被搭載。通過該結(jié)構(gòu)，根據(jù)涉及大范圍物體的有無的判定結(jié)果或是相對于車輛V的物體的測定位置，可以對車輛V的動作進行適當?shù)乜刂?。另外，由于如前所述實現(xiàn)了光學裝置100的緊湊化，可以確保車輛V的其他器械的搭載空間。
在所述實施方式中，多個投光器114雖然以包圍受光單元120的方式被配置，作為其他的實施方式，可以在受光器單元120的側(cè)部配置一個或多個投光器114等，還可以對投光器114的個數(shù)及相對于受光單元120(或受光器124)的配置進行適當?shù)淖兏?br> 另外，搭載了光學裝置(第1光學裝置)100的機器人R等的第1移動裝置有時會在有其他機器人R等第2移動裝置存在的空間移動，且該其他機器人R等也同樣搭載了光學裝置(第2光學裝置)100。
在該情況下，例如通過第1移動裝置以及第2移動裝置間的通信，第1光學裝置的受光側(cè)控制器126對第2光學裝置的投光器114的發(fā)光停止時的期間進行認知，并且，還可以在該期間依據(jù)由第1光學裝置的受光器124所感知到的光來測定物體x的位置。而且，通過與第2移動裝置的控制系統(tǒng)200的通信等，第1移動裝置的控制系統(tǒng)200還可以認知由第2光學裝置的投光器114投出的光的照射范圍，并通過使操作機構(gòu)202動作控制頭部P1的朝向來控制第1光學裝置的受光器124的朝向以便離開該照射范圍。
通過該構(gòu)成的移動裝置，可以避免以下的情況，即，由搭載于其他移動裝置(第2移動裝置)上的第2光學裝置的投光器114發(fā)出的光，被搭載于該移動裝置(第1移動裝置)上的第1光學裝置的受光器124所感知。因此，可以避免因第2光學裝置的投光器114的投光、使得第1光學裝置的受光側(cè)控制器126的物體x的位置測定精度降低的現(xiàn)象。因而，根據(jù)由第1光學裝置的受光側(cè)控制器126測得的物體x位置的測定結(jié)果，從避免與該物體觸碰等的觀點考慮，第1移動裝置的動作可以被適當?shù)乜刂?參照圖7(a)至(c))。
而且，在上述情況下，也可以例如通過第1移動裝置與第2移動裝置間的通信，第1光學裝置的投光側(cè)控制器116對由第2光學裝置的受光器124感知到光的期間進行認知，并錯開該期間使第1光學裝置的投光器114發(fā)射光。并且，第1移動裝置的控制系統(tǒng)200還可以通過與第2移動裝置的控制系統(tǒng)200間的通信等，來認知第1光學裝置的投光器114所發(fā)出的光被第2光學裝置的受光器124所感知的范圍，并控制操作機構(gòu)202的動作來控制頭部P1的朝向，從而控制該投光器114的朝向以使該范圍不會被該投光器114所投出的光所照射。
通過該構(gòu)成的移動裝置，可以避免搭載在該移動裝置(第1移動裝置)上的第1光學裝置的投光器114所發(fā)出的光、被搭載在其他移動裝置(第2移動裝置)上的第2光學裝置的受光器124所感知的情況。由此，可以避免由于第1光學裝置的投光器114的投光，使得第2光學裝置的受光側(cè)控制器126的物體x的位置測定精度降低的情況。因此，根據(jù)第2光學裝置的受光側(cè)控制器126的物體x位置的測定結(jié)果，從避免與該物體x觸碰等的觀點考慮，第2移動裝置的動作可以被適當?shù)乜刂?參照圖7(a)至(c))。
如圖4或圖9所示，在上述實施方式中，在移動裝置上雖搭載了一個光學裝置100，作為其他的實施方式，還可以在移動裝置上搭載多個光學裝置100。由此，當一個光學裝置100的功能降低時，可以替代性地使用其他光學裝置100。
例如，如圖10(a)以及圖10(b)分別所示的那樣，從機器人R的正面看，一對光學裝置100還可以以在橫向上被排列的方式配置于機器人R的頭部P1上。根據(jù)圖10(a)以及圖11(a)中所示的光學裝置100，雙凸透鏡板112形成環(huán)狀，中央被配置有受光器124，多個投光器114沿雙凸透鏡板112的形狀、并以包圍受光器124的方式被環(huán)形配置。根據(jù)圖10(b)以及圖11(b)中所示的光學裝置100，在雙凸透鏡板(112)下部的開口部配置有受光器124，多個投光器114在雙凸透鏡板112的上部被配置成橫向2列。
由于被以該方式配置的一對光學裝置100越過遮蓋物P12看上去有如人的左右眼，能夠使周圍的人群感受到在有人群存在的空間中的機器人的親和性。而且，由于從投光器114照射出可見光，根據(jù)圖10(a)所示的機器人R，多個投光器114看上去有如人的眼輪廓；根據(jù)圖10(b)所示的機器人R，受光器124看上去有如人的眼睛、多個投光器114看上去有如人的眉毛。因此，能夠使周圍的人群更強烈地感受到機器人R對于環(huán)境的親和性。
權(quán)利要求
1.一種光學裝置，其具有投光單元和受光單元，其特征在于，所述投光單元由投光器和雙凸透鏡板以相鄰接、且階層性地被配置的形式構(gòu)成，該雙凸透鏡板的一面上形成第1柱面透鏡列陣，該雙凸透鏡板的另一面上形成第2柱面透鏡列陣，該第2柱面透鏡列陣具有與該第1柱面透鏡列陣的母線相正交的母線，所述受光單元具有受光器，所述投光單元和所述受光單元以由所述投光器經(jīng)所述雙凸透鏡板投光、且所述受光器可感知被物體反射的光的方式相互鄰接、并構(gòu)成一體。
2.如權(quán)利要求1所述的光學裝置，其特征在于，所述投光單元由安裝有投光側(cè)控制器的第1電路基板、所述投光器和所述雙凸透鏡板以相鄰接、且階層性地被配置的形式構(gòu)成，該投光側(cè)控制器控制該投光器的投光。
3.如權(quán)利要求1所述的光學裝置，其特征在于，所述受光單元由安裝有受光側(cè)控制器的第2電路基板和所述受光器以相鄰接、且階層性地被配置的方式構(gòu)成，該受光側(cè)控制器根據(jù)由該受光器感知到的光來認知所述物體的存在或測定所述物體的位置。
4.如權(quán)利要求2所述的光學裝置，其特征在于，所述受光單元由安裝有受光側(cè)控制器的第2電路基板和所述受光器以相鄰接、且階層性地被配置的方式構(gòu)成，該受光側(cè)控制器根據(jù)該受光器感知到的光來認知所述物體的存在或測定所述物體的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的光學裝置，其特征在于，所述受光側(cè)控制器根據(jù)經(jīng)通信線與所述投光側(cè)控制器的通信來測定所述物體的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的光學裝置，其特征在于，所述受光器朝向第1方向，所述投光單元與所述受光單元在與第1方向正交的第2方向上相互鄰接、并構(gòu)成為一體。
7.一種搭載有光學裝置、并具有移動功能的移動裝置，其特征在于，所述光學裝置具有投光單元和受光單元，其中，所述投光單元，其由安裝有投光側(cè)控制器的第1電路基板、投光器和雙凸透鏡板以相鄰接、且階層性地被配置的方式構(gòu)成，該投光側(cè)控制器控制該投光器的投光；該雙凸透鏡板的一面上形成有第1柱面透鏡列陣，該雙凸透鏡板的另一面上形成有第2柱面透鏡列陣，該第2柱面透鏡列陣具有與該第1柱面透鏡列陣的母線相正交的母線。所述受光單元，其由安裝有受光側(cè)控制器的第2電路基板和受光器以相鄰接、且階層性地被配置而構(gòu)成；該受光側(cè)控制器根據(jù)由該受光器感知到的光認知物體的存在或測定物體的位置，所述投光單元和所述受光單元以由所述投光器經(jīng)所述雙凸透鏡板投光、且所述受光器感知被所述物體反射的光的方式相互鄰接且構(gòu)成一體。
8.如權(quán)利要求7所述的移動裝置，其特征在于，所述移動裝置將搭載有作為第1光學裝置的所述光學裝置作為第1移動裝置，并在有第2移動裝置存在的空間中移動，該第2移動裝置搭載有作為第2光學裝置的所述光學裝置，所述第1光學裝置的所述受光側(cè)控制器對所述第2光學裝置的所述投光器的發(fā)光的停止期間進行認知，并且，在該期間內(nèi)，根據(jù)由所述第1光學裝置的所述受光器感知到的光來認知所述物體的存在或測定所述物體的位置。
9.如權(quán)利要求8所述的移動裝置，其特征在于，還具有一種控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)控制所述第1光學裝置的受光器的朝向以離開所述第2光學裝置的所述投光器的光照射范圍。
10.如權(quán)利要求8所述的移動裝置，其特征在于，所述第1光學裝置的所述投光側(cè)控制器對由所述第2光學裝置的所述受光器感知到光的期間進行認知，并錯開該期間使所述第1光學裝置的所述投光器發(fā)出光。
11.如權(quán)利要求8所述的移動裝置，其特征在于，還具有一種控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)對由所述第1光學裝置的所述投光器所發(fā)出的光被所述第2光學裝置的所述受光器所感知的范圍進行認知，并控制該投光器的朝向以使在該范圍內(nèi)不被該投光器的光所照射。
12.如權(quán)利要求7所述的移動裝置，其特征在于，在頭部搭載有所述光學裝置，并且，該移動裝置是利用多個腿部而可移動的腿式移動機器人。
13.如權(quán)利要求7所述的移動裝置，其特征在于，其為所述光學裝置的所述投光器以及所述受光器朝向行走方向的機動車。
全文摘要
提供一種可以同時實現(xiàn)涉及大范圍投光以及緊湊化的光學裝置和搭載有該光學裝置的移動裝置。本發(fā)明的光學裝置(100)具有投光單元(110)和受光單元(120)。投光單元(110)由經(jīng)投光器(114)和雙凸透鏡板(112)以階層性地被配置的形式構(gòu)成，該雙凸透鏡板(112)的各面上形成有母線相互正交的第1柱面透鏡列陣和第2柱面透鏡列陣；受光單元(120)具有受光器(124)。該兩單元(110)和(120)以由所述投光器(114)經(jīng)雙凸透鏡板(112)投光、且受光器(124)可感知到被物體反射的光的方式相互鄰接、并構(gòu)成一體。
文檔編號G01S7/481GK101086531SQ20071010828
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者坂上義秋, 西村要一, 門脅健司 申請人:本田技研工業(yè)株式會社, 有機光學株式會社