CN114008484A - 测距装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供测距装置。反射镜模块(21)具有将发送波和反射波偏转至与反射面的旋转角度相应的方向上的一对偏转镜(211、212)，并根据马达的驱动而旋转。分隔板将一对偏转镜分隔成发送偏转部(20a)和接收偏转部(20b)这两个部位，其中，发送偏转部是位于发送部侧的部位，接收偏转部是位于接收部侧的部位。一对偏转镜中的每个偏转镜在发送偏转部中的夹着旋转轴的两侧的侧面中的在反射面朝向发送部的状态下接近透过窗的一方的侧面、以及接收偏转部中的夹着旋转轴的两侧的侧面中的在反射面朝向接收部的状态下远离透过窗的一方的侧面中的至少一个侧面具备难以透过发送波的遮蔽部(214a、214b)。

Description

测距装置

相关申请的交叉引用：本国际申请主张基于在2019年6月11日向日本专利厅申请的日本专利申请第2019-108652号的优先权，通过参照将日本专利申请第2019-108652号的所有内容引用到本国际申请中。

技术领域

本公开涉及具备偏转镜的测距装置。

背景技术

存在一种测距装置，照射发送波，并检测所照射的发送波的来自物体的反射波，来检测到该物体的距离。该测距装置具有壳体，在使从壳体的内部向外部射出的发送波以及从壳体的外部入射至内部的反射波通过的壳体的部位，设置透过发送波和反射波的透过窗。

另外，为了对发送波进行偏转扫描，该测距装置使用被旋转驱动的偏转镜，从发送部输出的发送波被偏转镜反射，经由透过窗，向与偏转镜的旋转角度相应的方向射出。该发送波的来自物体的反射波通过透过窗被偏转镜反射，并被接收部检测。

在专利文献1中记载有如下技术：在对光进行偏转扫描的光学雷达装置中，将偏转镜分离为发送部侧的区域和接收部侧的区域。在该光学雷达装置中，由于使用相同的偏转镜进行发送光束以及反射光束的偏转，因此通过配置设置在偏转镜的反射面上的分离壁，来抑制发送部侧与接收部侧之间的光学短路。

专利文献1：日本特表2018-500603号公报

然而，发明人详细研究的结果发现了以下的课题。

被偏转镜反射的发送波在通过透过窗时，存在其一部分被透过窗反射而成为返回波，不射出到壳体外而返回到偏转镜的情况。

作为偏转镜的结构，例如，考虑将透过发送波和反射波的部件作为基体，在反射面具有反射发送波和反射波的膜，但在侧面不具有该膜的结构。在这样的结构的情况下，若返回波入射到偏转镜的侧面，则返回波从侧面进入到偏转镜的内部。

如专利文献1那样，在使用相同的偏转镜进行发送波和反射波的偏转的情况下，存在从位于偏转镜的发送部侧的部位的侧面进入到内部的返回波被接收部检测的情况。即，存在该返回波通过偏转镜的内部并从位于接收部侧的部位的侧面出来，而被接收部检测的情况。这样，即使通过分离壁将偏转镜分离成位于发送部侧的部位和位于接收部侧的部位，也存在由于从偏转镜的侧面入射的返回波，而产生幻像的情况，该幻像是尽管实际上不存在但被检测出的物体。

发明内容

本公开的一个方面的目的在于减少由返回波引起的幻像的产生。

本公开的一个方式是测距装置，具备发送部、接收部、反射镜模块、分隔板、壳体以及透过窗。发送部构成为输出发送波。接收部构成为检测来自被照射发送波的物体的反射波。反射镜模块构成为具有一对偏转镜和反射镜支承体，并根据马达的驱动而旋转，其中，上述一对偏转镜将发送波和反射波偏转到与反射面的旋转角度相应的方向上，上述反射镜支承体夹在一对偏转镜之间并支承一对偏转镜。分隔板是被设置为将一对偏转镜分隔成发送偏转部和接收偏转部这两个部位的板状的部件，并构成为与反射镜模块一体地旋转，上述发送偏转部是位于发送部侧的部位，上述接收偏转部是位于接收部侧的部位。壳体收纳发送部、接收部、反射镜模块以及分隔板。透过窗设置于壳体的开口部，能够透过发送波和反射波。一对偏转镜中的每个偏转镜在发送偏转部中的夹着旋转轴的两侧的侧面中的在反射面朝向发送部的状态下接近透过窗的一方的侧面、以及接收偏转部中的夹着旋转轴的两侧的侧面中的在反射面朝向接收部的状态下远离透过窗的一方的侧面中的至少一个侧面具备遮蔽部，该遮蔽部难以透过发送波。

根据这样的结构，能够减少由返回波引起的幻像的产生。

附图说明

图1是表示光学雷达装置的外观的立体图。

图2是光学雷达装置的分解立体图。

图3是表示收纳于光学雷达装置的壳体内的光检测模块的结构的立体图。

图4是从侧面观察反射镜模块的图。

图5是从反射面观察反射镜模块的图。

图6是表示返回光入射到投光偏转部的反射面的情况下的光路的示意图。

图7是表示返回光入射到投光偏转部的侧面的情况的光路的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图并对本公开的示例性的实施方式进行说明。

[1.结构]

图1所示的光学雷达装置1是通过射出光并接受其反射光来测定与物体的距离的测距装置。光学雷达装置1搭载于车辆来使用，用于检测存在于车辆的前方的各种物体。光学雷达也记为LIDAR。LIDAR是Light Detection and Ranging的缩写。

如图1所示，光学雷达装置1具备壳体100和光学窗200。壳体100是形成为一面开口的长方体的树脂制的箱体。

以下，将沿着壳体100的具有大致长方形的开口部的长边方向的方向设为X轴方向，将沿着开口部的短边方向的方向设为Y轴方向，将与X－Y平面正交的方向设为Z轴方向。此外，在以X－Z平面成为水平的方式将光学雷达装置1设置于车辆的状态下，从壳体100的开口部侧观察来定义X轴方向上的左右以及Y轴方向上的上下。另外，Z轴方向上的前后将壳体100的开口部侧定义为前、将进深侧定义为后。

如图2所示，在壳体100的内部收纳光检测模块2。光检测模块2具备投光部10、扫描部20以及受光部30。

以下，对光检测模块2的结构进行详细说明。

[2.扫描部]

如图3所示，扫描部20具备反射镜模块21、一对分隔板22、23以及马达24。反射镜模块21竖立设置在马达24上，反射镜模块21以及固定于反射镜模块21的一对分隔板22、23以在图4和图5中用点划线所示的旋转轴为中心，根据马达24的驱动进行旋转运动。

反射镜模块21具备一对偏转镜211、212和反射镜支承体213。

一对偏转镜211、212均是具有反射光的反射面的平板状的部件。

反射镜支承体213具备圆板部213a和被设置部213b。圆板部213a是圆形且板状的部位，其圆的中心固定在马达24的旋转轴上。被设置部213b是在两面设置一对偏转镜211、212的板状的部位，竖立设置在圆板部213a的圆形面上。被设置部213b中的一对偏转镜211、212的设置面的形状对应于一对偏转镜211、212的形状。

此外，一对偏转镜211、212具有将长边方向的宽度不同的两个长方形一体化而成的形状。具体而言，具有使第一长方形和第二长方形各自的沿着长方形的短边方向的中心轴对齐且沿着该中心轴排列并一体化而成的形状，其中，上述第二长方形的长边方向的宽度比第一长方形长。以下，在一对偏转镜211、212中，将相当于第一长方形的部位称为窄幅部，将相当于第二长方形的部位称为宽幅部。

经由被设置部213b一体化后的一对偏转镜211、212使宽幅部成为下侧，以一体化的状态下的中心轴的位置与圆板部213a的圆的中心一致的方式竖立设置于圆板部213a。由此，反射镜模块21进行以马达24的旋转轴为中心的旋转运动。

一对分隔板22、23是将圆形且板状的部件分割成半圆状的两个部位的部件，其中，上述圆形且板状的部件具有与一对偏转镜211、212的宽幅部的长边方向的宽度相同的直径。一对分隔板22、23以从两侧夹住一对偏转镜211、212的窄幅部的状态、且与一对偏转镜211、212的宽幅部和窄幅部的阶梯部分抵接的状态固定于反射镜模块21。

以下，将一对偏转镜211、212中比一对分隔板22、23靠上侧的部位、即窄幅部侧的部位称为投光偏转部20a，将比一对分隔板22、23靠下侧的部位、即宽幅部侧的部位称为受光偏转部20b。

[3.偏转镜]

偏转镜211、212是将由透过光的部件构成的反射镜基板作为基体，通过在反射面蒸镀反射光的物质而形成有反射膜的部件。偏转镜211、212的反射面由于具有反射膜而反射光，但由于侧面不具有反射膜，因此光会透过。

[3－1.遮蔽部]

如在图4中用斜线部分所示那样，在偏转镜211、212的一部分侧面形成难以使光透过的部分亦即遮蔽部214a、214b。遮蔽部214a、214b例如通过在反射镜基板的表面印刷黑色的墨而构成。

使用图6和图7对形成遮蔽部214a、214b的位置进行说明。图6和图7是从Y轴方向的上侧观察在壳体100的内部收纳光检测模块2的空间的示意图。此外，在图6和图7中，图示出该空间中位于Y轴方向上的上侧的空间的投光部10以及投光偏转部20a，未图示位于下侧的空间的受光部30以及受光偏转部20b。在图6和图7中，是偏转镜211的反射面朝向投光部10以及受光部30所在的方向的状态。

在偏转镜211、212中的每个偏转镜中，遮蔽部214a形成在投光偏转部20a中的夹着旋转轴的两侧的侧面中的在反射面朝向投光部10的状态下接近光学窗200的一方的侧面。在图6和图7中，用投光偏转部20a的侧面中的斜线部分示出偏转镜211、212中的每个偏转镜中的遮蔽部214a。

在偏转镜211、212中的每个偏转镜中，遮蔽部214b形成在受光偏转部20b中的夹着旋转轴的两侧的侧面中的在反射面朝向受光部30的状态下远离光学窗200的一方的侧面。虽然在图6和图7中未图示，但偏转镜211、212中的每个偏转镜中的遮蔽部214b位于与遮蔽部214a所在的侧面相反侧的受光偏转部20b的侧面。

[3－2.低反射部]

如在图5中用斜线部分所示的那样，在偏转镜211、212的反射面的一部分形成难以反射光的部分亦即低反射部215。低反射部215例如通过在反射膜上印刷与遮蔽部214a、214b相同的黑色的墨而构成。

使用图6和图7对形成低反射部215的位置进行说明。在偏转镜211、212中的每个偏转镜中，低反射部215形成在反射面朝向投光部10的状态下成为光学窗200侧的投光偏转部20a中的反射面的端部。在图6和图7中，用投光偏转部20a的反射面中的斜线部分示出偏转镜211、212中的每个偏转镜中的低反射部215。即，低反射部215在投光偏转部20a中位于与遮蔽部214a所在的侧面同侧的端部。在遮蔽部214a、214b以及低反射部215使用相同的黑色的墨而形成的情况下，遮蔽部214a以及低反射部215连续地形成。

[4.投光部]

如图3所示，投光部10具备一对发光模块11、12。投光部10也可以具备投光折返镜15。

发光模块11具备光源111和发光透镜112，两者对置地配置。光源111使用半导体激光器。发光透镜112是会聚从光源111发出的光的光束宽度的透镜。同样地，发光模块12具有光源121和发光透镜122。由于发光模块12与发光模块11相同，因此省略说明。

投光折返镜15是使光的行进方向变化的反射镜。

发光模块11配置为从该发光模块11输出的光直接入射到投光偏转部20a。

发光模块12配置为从该发光模块12输出的光在投光折返镜15处将行进方向折弯大致90°而入射到投光偏转部20a。

在这里，发光模块11配置为从X轴方向的左侧朝向右侧输出光，发光模块12配置为从Z轴方向的后侧朝向前侧输出光。另外，投光折返镜15配置为不遮挡从发光模块11朝向投光偏转部20a的光的路径。

[5.受光部]

受光部30具备受光元件31。受光部30也可以具备受光透镜32和受光折返镜33。

受光元件31具有将多个APD配置成一列的APD阵列。APD是雪崩光电二极管。

受光透镜32是会聚从受光偏转部20b到来的光的透镜。

受光折返镜33是配置于受光透镜32的X轴方向的左侧使光的行进方向变化的反射镜。受光元件31配置在受光折返镜33的下部。

受光折返镜33配置为使光的路径向下方弯曲大致90°，以使从受光偏转部20b经由受光透镜32入射的光到达受光元件31。

受光透镜32配置于受光偏转部20b与受光折返镜33之间。受光透镜32将入射到受光元件31的光束的光束直径会聚成APD的元件宽度左右。

[6.光检测模块的动作]

从发光模块11输出的发送光入射到投光偏转部20a。另外，从发光模块12输出的发送光在投光折返镜15处行进方向折弯大致90°而入射到投光偏转部20a。入射到投光偏转部20a的发送光经由光学窗200朝向与反射镜模块21的旋转角度相应的方向射出。经由反射镜模块21照射发送光的范围是扫描范围。例如，能够将沿着Z轴的前方设为0度，将沿着X轴方向扩展的±60°的范围设为扫描范围。在图6和图7中，用光路B表示射出到扫描范围内的发送光。

来自位于与反射镜模块21的旋转位置相应的规定方向、即来自投光偏转部20a的发送光的射出方向的被检测物的反射光透过光学窗200并被受光偏转部20b反射。然后，该反射光经由受光透镜32和受光折返镜33被受光元件31接受。

[7.遮蔽部和低反射部相对于返回光的光路的位置]

如本实施方式的光学雷达装置1那样，具备光学窗200，在使用被旋转驱动的偏转镜211、212来扫描光的结构中，存在发送光的一部分成为返回光RL并返回到投光偏转部20a的情况。即，如图6和图7所示，在被投光偏转部20a反射的发送光通过光学窗200时，存在发送光的一部分被光学窗200进一步反射而成为返回光RL，不射出到壳体100外而返回到投光偏转部20a的情况。此外，用实线示出被偏转镜211的投光偏转部20a反射而射出的发送光的本来的光路B，用虚线示出返回光RL的光路。在图7中，用虚线仅示出产生的返回光RL中的入射到偏转镜211的投光偏转部20a中的光学窗200侧的侧面的返回光RL。另外，用双重线示出发送光中的被光学窗200反射而成为该返回光RL的发送光。

图6中示出返回光RL入射到偏转镜211的投光偏转部20a的反射面的情况。假设在不存在低反射部215的情况下，返回光RL再次被投光偏转部20a的反射面反射，如虚线所示，成为向与本来应射出的方向不同的方向射出的光亦即杂散光SL。杂散光SL若被物体反射，则在与射出的路径相同的路径上向反方向返回，并被受光部30接受。由此，产生尽管实际上不存在但被检测出的物体亦即幻像。从投光部10输出的发送光在投光偏转部20a的反射面的中央附近被反射，但返回光RL在比该发送光更靠光学窗200侧被反射。

在本实施方式中，由于在投光偏转部20a的反射面中的反射返回光RL的区域形成低反射部215，因此抑制返回光RL的反射，减少杂散光SL的光量。此外，由于低反射部215形成在比反射发送光的区域亦即投光偏转部20a的反射面的中央部靠光学窗200侧，因此对发送光的反射的影响较少。

另外，在图7中示出返回光RL入射到偏转镜211的投光偏转部20a中的光学窗200侧的侧面的情况。假设在没有遮蔽部214a的情况下，返回光RL从该侧面进入到偏转镜211的内部，如虚线所示，在反复反射的同时在偏转镜211的内部从投光偏转部20a向受光偏转部20b穿过。假设在没有遮蔽部214b的情况下，通过偏转镜211的内部到达受光偏转部20b中的受光部30侧的侧面的返回光RL从该侧面射出到偏转镜211外部，并被受光部30接受。由此，产生幻像。

在本实施方式中，在成为返回光RL进入偏转镜211、212的内部时的入口的投光偏转部20a的侧面形成有遮蔽部214a。另外，在成为通过偏转镜211、212的内部的返回光RL的出口的受光偏转部20b的侧面形成遮蔽部214b。由此，减少通过偏转镜211、212的内部并被受光部30接受的返回光RL的光量。

[8.效果]

根据以上详细叙述的实施方式，获得以下的效果。

(8a)在光学雷达装置1中，一对偏转镜211、212中的每个偏转镜在投光偏转部20a中的夹着旋转轴的两侧的侧面中的在反射面朝向投光部10的状态下接近光学窗200的一方的侧面具备遮蔽部214a，该遮蔽部214a是难以透过光的部分。由此，能够抑制入射到该侧面的返回光RL从该侧面进入到偏转镜211、212的内部的情况。

另外，在光学雷达装置1中，一对偏转镜211、212中的每个偏转镜在受光偏转部20b中的夹着旋转轴的两侧的侧面中的在反射面朝向受光部30的状态下远离光学窗200的一方的侧面具备遮蔽部214b，该遮蔽部214b是难以透过光的部分。由此，能够抑制进入到偏转镜211、212的内部的返回光RL从该侧面射出到偏转镜211、212的外部并被受光部30接受的情况。

根据这样的结构，由于可减少通过偏转镜211、212的内部并被受光部30接受的返回光RL的光量，因此能够减少由返回光RL引起的幻像的产生。

(8b)在光学雷达装置1中，一对偏转镜211、212中的每个偏转镜在反射面朝向投光部10的状态下成为光学窗200侧的投光偏转部20a中的反射面的端部具备低反射部215，该低反射部215是难以反射光的部分。根据这样的结构，由于能够抑制返回光RL被投光偏转部20a的反射面反射，减少因该反射产生的杂散光SL的光量，因此能够进一步减少由返回光RL引起的幻像的产生。

此外，从投光部10输出的发送光在投光偏转部20a的反射面的中央附近被反射，返回光RL在比该发送光更靠光学窗200侧被反射。低反射部215形成在比反射发送光的区域亦即投光偏转部20a的反射面的中央部靠光学窗200侧，因此抑制返回光RL的反射，并且对发送光的反射的影响较少。

(8c)在光学雷达装置1中，遮蔽部214a、214b以及低反射部215通过在偏转镜211、212的表面印刷相同的黑色的墨而形成，遮蔽部214a和低反射部215连续地形成。根据这样的结构，能够容易且高效地进行遮蔽部214a、214b以及低反射部215的制造。

此外，在本实施方式中，发送光相当于发送波，投光部10相当于发送部，反射光相当于反射波，受光部30相当于接收部，投光偏转部20a相当于发送偏转部，受光偏转部20b相当于接收偏转部，光学窗200相当于透过窗，黑色的墨相当于黑色的膜。

[9.其他实施方式]

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式，不言而喻能够采用各种方式。

(9a)在上述实施方式中，在偏转镜211、212中的每个偏转镜中，形成遮蔽部214a和遮蔽部214b双方。但是，也可以仅形成遮蔽部214a和遮蔽部214b中的一方。

(9b)在上述实施方式中，在偏转镜211、212中的每个偏转镜中，遮蔽部214a形成在投光偏转部20a中的夹着旋转轴的两侧的侧面中的在反射面朝向投光部10的状态下接近光学窗200的一方的侧面。但是，遮蔽部214a的形成位置并不限定于此。例如，遮蔽部214a也可以形成在投光偏转部20a中的夹着旋转轴的两侧的侧面，也可以形成在投光偏转部20a中的所有侧面。

(9c)在上述实施方式中，在偏转镜211、212中的每个偏转镜中，遮蔽部214b形成在受光偏转部20b中的夹着旋转轴的两侧的侧面中的在反射面朝向受光部30的状态下远离光学窗200的一方的侧面。但是，遮蔽部214b的形成位置并不限定于此。例如，遮蔽部214b也可以形成在受光偏转部20b中的夹着旋转轴的两侧的侧面，也可以形成在受光偏转部20b中的所有侧面。

(9d)在上述实施方式中，遮蔽部214a、214b以及低反射部215通过印刷相同的黑色的墨而构成，但并不限定于此。只要通过难以透过光的物质构成遮蔽部214a、214b，通过难以反射光的物质构成低反射部215，则这些物质也可以不同。

(9e)在上述实施方式中，例示了光学雷达装置1作为测距装置，但测距装置的种类并不限定于此。例如，测距装置也可以是毫米波雷达装置等。

(9f)也可以使上述实施方式中的一个构成要素所具有的功能分散为多个构成要素、或者将多个构成要素所具有的功能统合成一个构成要素。另外，也可以省略上述实施方式的结构的一部分。另外，也可以对其他上述实施方式的结构附加、置换上述实施方式的结构的至少一部分等。

Claims (3)

1.一种测距装置(1)，具备：

发送部(10)，构成为输出发送波；

接收部(30)，构成为检测来自被照射上述发送波的物体的反射波；

反射镜模块(21)，构成为具有一对偏转镜(211、212)和反射镜支承体(213)，并根据马达(24)的驱动而旋转，其中，上述一对偏转镜将上述发送波和上述反射波偏转至与反射面的旋转角度相应的方向，上述反射镜支承体被夹在上述一对偏转镜之间并支承上述一对偏转镜；

分隔板(22、23)，是被设置为将上述一对偏转镜分隔成发送偏转部(20a)和接收偏转部(20b)这两个部位的板状的部件，并构成为与上述反射镜模块一体地旋转，其中，上述发送偏转部是位于上述发送部侧的部位，上述接收偏转部是位于上述接收部侧的部位；

壳体(100)，收纳上述发送部、上述接收部、上述反射镜模块以及上述分隔板；以及

透过窗(200)，设置于上述壳体的开口部，能够透过上述发送波和上述反射波，

上述一对偏转镜中的每个偏转镜在上述发送偏转部中的夹着旋转轴的两侧的侧面中的在上述反射面朝向上述发送部的状态下接近上述透过窗的一方的侧面、以及上述接收偏转部中的夹着上述旋转轴的两侧的侧面中的在上述反射面朝向上述接收部的状态下远离上述透过窗的一方的侧面中的至少一个侧面具备遮蔽部(214a、214b)，上述遮蔽部难以透过上述发送波。

2.根据权利要求1所述的测距装置，其中，

上述一对偏转镜中的每个偏转镜在上述反射面朝向上述发送部的状态下成为上述透过窗侧的上述发送偏转部的上述反射面的端部还具备低反射部(215)，上述低反射部难以反射上述发送波。

3.根据权利要求2所述的测距装置，其中，

上述遮蔽部和上述低反射部是黑色的膜。

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