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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-196111 , die am 4. Oktober 2016 beim Japanischen Patentamt hinterlegt wurde und deren Inhalt hierin vollumfänglich durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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BEREICH
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Offenbart ist ein optisches Projektionssystem, welches mehrere Laserdioden aufweist, und eine Objektdetektionsvorrichtung, welche das optische Projektionssystem einschließt.
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HINTERGRUND
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Zum Beispiel umfasst eine Objektdetektionsvorrichtung, wie beispielsweise ein Laserradar für Fahrzeuge, ein optisches Projektionssystem, welches Licht projiziert, ein lichtempfangendes optisches System, welches projiziertes und von einem Zielobjekt reflektiertes Licht empfängt, und dergleichen.
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Wie in
JP H07-183621 A ,
JP 2014-32149 A ,
JP 2014-235075 A ,
JP 2015-137951 A ,
JP 2004-146720 A ,
JP H09-232677 A ,
JP 2014-154851 A und
JP 2016-115767 A offenbart, schließt ein optisches Projektionssystem Laserdioden als Lichtquellen und optische Komponenten, wie beispielsweise Lichtprojektionslinsen, die die Ausbreitung des von den Laserdioden emittierten Lichts ausrichten, ein. Ein lichtempfangendes optisches System umfasst ein lichtempfangendes Element, welches von dem optischen Projektionssystem projiziertes und von dem Zielobjekt reflektiertes Licht empfängt, und dergleichen. [0005] Außerdem offenbaren
JP 2014-32149 A ,
JP 2014-235075 A und
JP 2015-137951 A ebenso ein optisches Projektionssystem und ein lichtempfangendes optisches System, welche einen optischen Deflektor einschließen, welcher Licht, das durch eine Lichtprojektionslinse tritt, ablenkt und das abgelenkte Licht auf ein Zielobjekt projiziert und das von dem Zielobjekt reflektierte Licht ablenkt und den Eintritt des abgelenkten Lichts in ein lichtempfangendes Element ermöglicht.
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Eine Objektdetektionsvorrichtung bestimmt auf Grundlage eines Lichtempfangssignals, welches von einem lichtempfangenden Element ausgegeben wird, ob ein Zielobjekt vorliegt. Außerdem gibt es ebenso eine Objektdetektionsvorrichtung, welche, zum Beispiel anhand eines Zeitraums von dem Zeitpunkt, zu dem Laserdioden Licht emittieren, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem ein lichtempfangendes Element das von einem Zielobjekt reflektierte Licht empfängt, eine Entfernung von der Objektdetektionsvorrichtung zu dem Zielobjekt ermittelt.
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Um einen Zielobjekt-Detektionsbereich zu vergrößern oder die Detektionsgenauigkeit zu erhöhen, werden beispielsweise mehrere Laserdioden als Lichtquellen eingesetzt. Ebenso ist ein Modul bekannt, in dem mehrere Laserdioden in einer Richtung angeordnet sind (z. B.
JP H07-183621 A ,
JP 2015-137951 A ,
JP 2004-146720 A ,
JP H09-232677 A ,
JP 2014-154851 A und
JP 2016-115767 A ). Zudem gibt es ein Modul, in dem solche mehreren Laserdioden aufeinander in einer Richtung gestapelt sind (z. B.
JP 2004-146720 A ,
JP 2014-154851 A und
JP 2016-115767 A ). Des Weiteren ist ein Laserdioden-Modul bekannt, welches eine Kühlungsstruktur einschließt, um von den Laserdioden erzeugte Wärme abzukühlen (z. B.
JP 2004-146720 A ,
JP H09-232677 A ,
JP 2014-154851 A und
JP 2016-115767 A ).
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In
JP 2014-32149 A ,
JP 2014-235075 A und
JP 2015-137951 A sind mehrere Laserdioden nebeneinander in einer Richtung von oben nach unten (zum Beispiel einer Oben-Unten-Richtung einer Fahrzeugkarosserie) senkrecht zu einer Richtung, in der ein optischer Deflektor Licht ablenkt und scannt, angeordnet.
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Bei einigen Laserdioden breitet sich emittiertes Licht in einer Richtung mit einem kleinen Winkel aus, und breitet sich in einer Richtung senkrecht zu der einen Richtung innerhalb einer Ebene senkrecht zu einer optischen Achse des emittiertes Lichts in einem breiten Winkel aus (z. B.
JP 2014-32149 A ).
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Wenn mehrere Laserdioden oder mehrere Laserdioden-Module als Lichtquellen eingesetzt werden, nimmt, wenn die Laserdioden oder die Laserdioden-Module in einer Reihe in einer Richtung, wie beispielsweise einer Oben-Unten-Richtung, angeordnet sind, die Größe eines optischen Projektionssystems oder einer Objektdetektionsvorrichtung in einer Richtung zu.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Aufgabe der Offenbarung ist es, eine Verkleinerung eines optischen Projektionssystems und einer Objektdetektionsvorrichtung, welche mehrere Laserdioden oder Laserdioden-Module einschließen, zu erreichen.
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Ein optisches Projektionssystem gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung umfasst eine Laserdiode, wobei es sich bei der Laserdiode um ein Lichtquelle handelt, ein Laserdioden-Modul, welches mehrere der in einer Reihe angeordneten Laserdioden aufweist, eine Lichtprojektionslinse, die so konfiguriert ist, dass sie die Ausbreitung des von den jeweiligen Laserdioden emittierten Lichts ausrichtet, und einen optischen Deflektor, der so konfiguriert ist, dass er durch die Lichtprojektionslinse durchtretendes Licht ablenkt und ein Zielobjekt mit dem abgelenkten Licht bestrahlt. Des Weiteren umfasst eine Objektdetektionsvorrichtung gemäß einer oder mehreren offenbarten Ausführungsformen zusätzlich zu dem oben beschriebenen optischen Projektionssystem ein lichtempfangendes Element, das so konfiguriert ist, dass es von dem optischen Deflektor projiziertes und von dem Zielobjekt reflektiertes Licht empfängt und, auf Grundlage eines von dem lichtempfangenden Element ausgegebenen Lichtempfangssignals ermittelt, ob ein Zielobjekt vorliegt. Anschließend emittieren die Laserdioden Licht so, dass sich das Licht in einem ersten Winkel in einer ersten Richtung ausbreitet und sich in einem zweiten Winkel in einer zweiten Richtung ausbreitet, wobei der zweite Winkel breiter ist als der erste Winkel und die zweite Richtung senkrecht zu der ersten Richtung ist. Mehrere Laserdioden-Module sind so angeordnet, dass die Anordnungsrichtung der Laserdioden mit der ersten Richtung übereinstimmt, und dass die Laserdioden-Module nebeneinander in der zweiten Richtung angeordnet und in ihrer Position relativ zueinander in der ersten Richtung versetzt sind. Mehrere Lichtprojektionslinsen sind so angeordnet, dass die Lichtprojektionslinsen jeweils den Laserdioden-Modulen entsprechen.
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Gemäß der obigen Beschreibung ist ein Laserdioden-Modul so angeordnet, dass mehrere Laserdioden nebeneinander in einer ersten Richtung angeordnet sind, und mehrere solche Laserdioden-Module sind so angeordnet, dass sie nebeneinander in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung angeordnet und in ihrer Position relativ zueinander in der ersten Richtung versetzt sind. Infolgedessen ist der beanspruchte Raum in der ersten Richtung reduziert, wodurch, in Vergleich zu einem Fall, in dem mehrere Laserdioden und mehrere Laserdioden-Module nebeneinander in der ersten Richtung angeordnet sind, eine Verkleinerung des optischen Projektionssystems und einer Objektdetektionsvorrichtung in der ersten Richtung erreicht werden kann. Außerdem sind die mehreren Laserdioden in einer Reihe in der ersten Richtung angeordnet, in der der Ausbreitungswinkel des von den Laserdioden emittierten Lichts enger ist als in der zweiten Richtung. Dadurch kann ein breiter Zielobjekt-Detektionsbereich nicht nur in der zweiten Richtung, sondern auch in der ersten Richtung sichergestellt werden. Des Weiteren sind mehrere Lichtprojektionslinsen so angeordnet, dass die Lichtprojektionslinsen jeweils den mehreren Laserdioden-Modulen entsprechen. Dadurch kann die Ausbreitung des von jeder Laserdiode in jedem Laserdioden-Modul emittierten Lichts leicht durch eine entsprechende Lichtprojektionslinse ausgerichtet werden.
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In einer oder mehreren der in der obigen Beschreibung offenbarten Ausführungsformen kann ferner ein Substrat mit einer vorderen Oberfläche und einer rückseitigen Oberfläche vorgesehen sein, wobei eines der Laserdioden-Module auf der vorderen Oberfläche angebracht ist, und ein anderes der Laserdioden-Module auf der rückseitigen Oberfläche angebracht ist. Das heißt, die mehreren Laserdioden-Module können separat auf beiden Oberflächen des Substrats angebracht sein.
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Außerdem können in einer oder mehreren der in der obigen Beschreibung offenbarten Ausführungsformen die mehreren Lichtprojektionslinsen so angeordnet sein, dass sie nebeneinander in der ersten Richtung angeordnet sind und in der zweiten Richtung in ihrer Position relativ zueinander versetzt sind.
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung kann eine Verkleinerung eines optischen Projektionssystems und einer Objektdetektionsvorrichtung, welche mehrere Laserdioden oder mehrere Laserdioden-Module einschließt, erreicht werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein elektrisches Konfigurationsdiagramm einer Objektdetektionsvorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung;
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2 ist eine graphische Darstellung der äußeren Erscheinungsform der Objektdetektionsvorrichtung von 1;
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3 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein in der Objektdetektionsvorrichtung von 1 enthaltenes optisches System zeigt;
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in den 4A und 4B sind Einzelheiten der Laserdioden (LD)-Module von 3 dargestellt;
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5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Laserdioden-Module und der Lichtprojektionslinsen von 3; und
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die 6A bis 6D zeigen die positionelle Beziehung zwischen den LD-Modulen und den Lichtprojektionslinsen von 3.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden identische oder äquivalente Komponenten mit identischen Bezugsziffern bezeichnet. In den Ausführungsformen der Offenbarung werden verschiedene spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet ist es jedoch offensichtlich, dass die Erfindung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen sind bestens bekannte Merkmale nicht detailliert beschrieben, um eine Verkomplizierung der Erfindung zu vermeiden.
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Zunächst wird eine elektrische Konfiguration einer Objektdetektionsvorrichtung 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung in Bezug auf 1 beschrieben.
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In 1 ist die elektrische Konfiguration der Objektdetektionsvorrichtung 100 dargestellt. Die Objektdetektionsvorrichtung 100 ist ein Laser-Radargerät zur Verwendung in Fahrzeugen. Eine Steuerung 1 besteht aus einer CPU usw. und steuert die Operation jeder Einheit der Objektdetektionsvorrichtung 100.
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Es sind zwei Laserdioden (LD)-Module 2A und 2B vorgesehen. Jedes der LD-Module 2A und 2B ist verpackt. Jedes der LD-Module 2A und 2B schließt vier Laserdioden (LDs) ein. Jede LD ist eine Lichtquelle, welche einen optischen Impuls hoher Energie emittiert. Ladeschaltungen 3A und 3B werden in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung mit den LD-Modulen 2A und 2B bereitgestellt.
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Die Steuerung 1 ermöglicht das Aufladen jeder Laserdiode in ihren entsprechenden LD-Modulen 2A und 2B durch die Ladeschaltungen 3A und 3B, so dass die Laserdioden Licht emittieren können. Außerdem ermöglicht die Steuerung 1 das Emittieren von Licht durch jede LD in den LD-Modulen 2A und 2B, um Licht auf ein Zielobjekt, wie beispielsweise eine Person oder einen Gegenstand, zu projizieren.
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Ein Motor 4c ist die Antriebsquelle für einen optischen Deflektor 4 (3 usw.), welcher später beschrieben wird. Eine Motorantriebsschaltung 5 treibt und dreht den Motor 4c. Ein Codierer 6 detektiert einen Rotationszustand (einen Winkel, die Anzahl der Drehungen usw.) des Motors 4c. Die Steuerung 1 ermöglicht es der Motorantriebsschaltung 5, den Motor 4c zu drehen, um den Betrieb des optischen Deflektors 4 zu steuern. Außerdem detektiert die Steuerung 1 einen Betriebszustand (den Betriebsumfang, die Betriebsposition usw.) des optischen Deflektors 4 basierend auf der Ausgabe des Codierers 6.
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Ein Photodioden (PD)-Modul 7 ist verpackt. Das PD-Modul 7 schließt PDs, bei denen es sich um lichtempfangende Elemente handelt, einen Transimpendanzverstärker (TIA), einen Multiplexer (MUX) und einen Verstärker mit variabler Verstärkung (VGA) ein (die Darstellung detaillierter Schaltungen wurde weggelassen). In dem PD-Modul 7 werden mehrere (zum Beispiel 32-Kanal) PDs bereitgestellt. Der MUX gibt ein Ausgabesignal von dem TIA in den VGA ein. Eine Verstärkerschaltung 9 liefert eine verstärkte Spannung, welche für den Betrieb der Photodioden notwendig ist, an jede PD in dem PD-Modul 7.
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Die Steuerung 1 ermöglicht die Emission von Licht durch die LDs in den LD-Modulen 2A und 2B, wodurch die PDs in dem PD-Modul 7 von einem Zielobjekt reflektiertes Licht empfangen. Anschließend veranlasst die Steuerung 1 den TIA und den VGA in dem PD-Modul 7 zur Durchführung von Signalverarbeitung an einem Lichtempfangssignal, welches von den PDs entsprechend dem Lichtempfangszustand ausgegeben wird. Des Weiteren ermöglicht die Steuerung 1 die Konvertierung eines analogen Lichtempfangssignals, welches von dem PD-Modul 7 ausgegeben wurde, in ein digitales Lichtempfangssignal durch einen A/D-Wandler und detektiert, auf Grundlage des digitalen Lichtempfangssignals, ob ein Zielobjekt vorliegt. Außerdem berechnet die Steuerung 1 einen Zeitraum von dem Zeitpunkt, zu dem die LDs Licht emittieren, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die PDs das von dem Zielobjekt reflektierte Licht empfangen, und ermittelt, auf Grundlage des Zeitraums, einen Abstand von der Objektdetektionsvorrichtung 100 zu dem Zielobjekt.
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Ein Speicher 10 besteht aus einem flüchtigen und einem nichtflüchtigen Speicher. In dem Speicher 10 wird beispielsweise Information zur Steuerung jeder Einheit der Objektdetektionsvorrichtung 100 durch die Steuerung 1 und Information zur Detektion eines Zielobjekts gespeichert. Eine Schnittstelle 11 besteht aus einer Kommunikationsschaltung, wie beispielsweise Ethernet (eingetragene Marke). Die Steuerung 1 übermittelt/empfängt Information bezüglich eines Zielobjekts oder übermittelt/empfängt verschiedene Arten von Steuerungsinformation an/von eine(r) elektronische(n) Steuereinheit (ECU), die an dem Fahrzeug montiert ist, unter Verwendung der Schnittstelle 11.
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Als nächstes werden die Struktur und die Funktion der Objektdetektionsvorrichtung 100 mit Bezug auf die 2 bis 6A–6D beschrieben.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die äußere Erscheinungsform der Objektdetektionsvorrichtung 100 zeigt. 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein optisches System zeigt, das in der Objektdetektionsvorrichtung 100 enthalten ist.
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Wie in 3 gezeigt, handelt es sich bei dem Gehäuse 12 der Objektdetektionsvorrichtung 100 bei Betrachtung von vorne um einen rechteckigen Kasten. Wie in 2 dargestellt, wird eine Öffnung 12a des Gehäuses 12 von einer lichtdurchlässigen Abdeckung 13 bedeckt. Die lichtdurchlässige Abdeckung 13 ist kuppelförmig mit vorbestimmter Dicke ausgebildet.
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Ein von dem Gehäuse 12 und der lichtdurchlässigen Abdeckung 13 eingeschlossener Innenraum beherbergt das optische System der Objektdetektionsvorrichtung 100, wie beispielsweise das in 3 gezeigte System, und ein in 1 dargestelltes elektrisches System der Objektdetektionsvorrichtung 100 (in 3 wurde die Darstellung des elektrischen Systems weggelassen). Die lichtdurchlässige Abdeckung 13 von 2 ermöglicht das Durchtreten von Licht in das und aus dem Gehäuse 12.
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Die Objektdetektionsvorrichtung 100 ist zum Beispiel an der Vorderseite, der Rückseite oder an den linken und rechten Seiten eines Fahrzeugs installiert, so dass die lichtdurchlässige Abdeckung 13 der Vorderseite, der Rückseite oder den linken und rechten Seiten gegenüberliegt. Gleichzeitig ist, wie in 3 dargestellt, die Objektdetektionsvorrichtung 100 an dem Fahrzeug so installiert, dass eine kurze Seite des Gehäuses 12 in einer von oben nach unten verlaufenden Richtung Z ausgerichtet ist.
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Wie in 3 dargestellt, umfasst das optische System, das sich in dem durch das Gehäuse 12 usw. gebildeten Innenraum befindet, die LD-Module 2A und 2B, Lichtprojektionslinsen 14A und 14B, den optischen Deflektor 4, Reflexionsspiegel 15 und 17, eine lichtempfangende Linse 16 und das PD-Modul 7.
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Von den oben genannten Komponenten bilden die LD-Module 2A und 2B, die Lichtprojektionslinsen 14A und 14B und der optische Deflektor 4 ein optisches Projektionssystem. Außerdem bilden der optische Deflektor 4, die Reflexionsspiegel 15 und 17, die lichtempfangende Linse 16 und das PD-Modul 7 ein lichtempfangendes optisches System.
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n den 4A und 4B sind die Details der LD-Module 2A und 2B dargestellt. 4B zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 4A dargestellten Abschnitts F.
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Wie in 4A usw. gezeigt, ist jedes der LD-Module 2A und 2B in einer dünnen rechteckig-parallelflachen Form ausgebildet. Eine Seitenfläche 2c jedes LD-Moduls 2A und 2B weist lichtemittierende Abschnitte von vier LDs, die in einer von oben nach unten verlaufenden Richtung Z angeordnet sind, auf. Jede LD emittiert Licht (optischer Impuls hoher Energie) so, dass sich das Licht mit einem ersten Winkel θ1 in einer ersten (von oben nach unten verlaufenden) Richtung Z ausbreitet, und sich mit einem zweiten Winkel θ2, welcher breiter ist als der erste Winkel θ1, in einer zweiten Richtung Y senkrecht zu der ersten Richtung Z ausbreitet.
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5 ist ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der LD-Module 2A und 2B und der Lichtprojektionslinsen 14A und 14B von 3. Die LD-Module 2A und 2B sind separat an beiden Oberflächen eines Substrats 21 befestigt. Insbesondere ist das LD-Modul 2A auf einer vorderen Oberfläche (der Seite des Gehäuse mit der Öffnung 12a) 21a des Substrats 21 befestigt, und das LD-Modul 2B ist auf einer rückseitigen Oberfläche (der inneren Rückseite des Gehäuses 12) 21b des Substrats 21 befestigt.
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Die eine Seitenfläche 2c jedes LD-Moduls 2A und 2B, von der die lichtemittierenden Abschnitte der LDs freiliegen, verläuft bündig mit einer seitlichen Oberfläche 21c des Substrats 21. Dadurch wird verhindert, dass Licht, welches von den LDs in den LD-Modulen 2A und 2B emittiert wird, durch das Substrat 21 blockiert wird.
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Wie in 3 gezeigt, ist das Substrat 21 in dem Gehäuse 12 so fixiert, dass eine Grenze zwischen der vorderen Oberfläche 21a des Substrats 21 und der einen Seitenfläche 2c des LD-Moduls 2A und eine Grenze zwischen der rückseitigen Oberfläche 21b des Substrats 21 und der einen Seitenfläche 2c des LD-Moduls 2B parallel zu der von oben nach unten verlaufenden Richtung (erste Richtung Z) sind. Somit sind die LD-Module 2A und 2B in dem Gehäuse 12 so angeordnet, dass die Anordnungsrichtung der LDs mit der ersten Richtung Z übereinstimmt. Außerdem sind die LD-Module 2A und 2B in dem Gehäuse 12 so angeordnet, dass sie nebeneinander in der zweiten Richtung Y platziert sind, wobei sich das Substrat 21 zwischen ihnen befindet, und in ihrer Position relativ zueinander in der ersten Richtung Z versetzt sind (siehe 3 und 5).
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In diesem Beispiel ist das LD-Modul 2B in einer höheren Position und mehr auf der inneren Rückseite des Gehäuses 12 angeordnet als das LD-Modul 2A. Außerdem sind die lichtemittierenden Abschnitte der LDs in jedem der LD-Module 2A und 2B auf die gleiche Weise angeordnet.
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Vor den LD-Modulen 2A und 2B (auf der Seite der Lichtemissionsrichtung X) sind die Lichtprojektionslinsen 14A und 14B, die jeweils den LD-Modulen 2A bzw. 2B entsprechen, angeordnet. Die Lichtprojektionslinsen 14A und 14B richten die Ausbreitung des von jeder LD in den LD-Modulen 2A und 2B emittierten Lichts aus.
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In den 6A bis 6B ist die positionelle Beziehung zwischen den LD-Modulen 2A und 2B und den Lichtprojektionslinsen 14A und 14B dargestellt. 6A ist eine Seitenansicht der LD-Module 2A und 2B, des Substrats 21 und der Lichtprojektionslinsen 14a und 14B, von der Seite des Gehäuses 12 mit der Öffnung 12a (3 usw.) aus betrachtet. Außerdem ist 6B eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C von 6A, 6C ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie D-D von 6A, und 6D ist eine Ansicht betrachtet von der Richtung des Pfeils E von 6A aus.
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Der C-C-Querschnitt und der D-D-Querschnitt verlaufen parallel zu der X-Richtung. Die Richtung X ist eine horizontale Richtung. Die erste Richtung Z ist eine Richtung senkrecht zu der X-Richtung. Die zweite Richtung Y in den 6B bis 6D ist eine Richtung senkrecht zu der X-Richtung und der Z-Richtung.
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Wie in den 5 und 6A bis 6D dargestellt, sind die Lichtprojektionslinsen 14A und 14B in dem Gehäuse 12 so angeordnet, dass sie nebeneinander in der ersten Richtung Z platziert sind und in ihrer Position relativ zueinander in der zweiten Richtung Y versetzt sind. In diesem Beispiel ist die Lichtprojektionslinse 14B in einer höheren Position und mehr auf der inneren Rückseite des Gehäuses 12 angeordnet als die Lichtprojektionslinse 14A.
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Die Ausbreitung des von den jeweiligen LDs in dem LD-Modul 2A emittierten Lichts wird durch die Lichtprojektionslinse 14A ausgerichtet. Außerdem wird die Ausbreitung des von den jeweiligen LDs in dem LD-Modul 2B emittierten Lichts durch die Lichtprojektionslinse 14B ausgerichtet.
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Der in 3 dargestellte optische Deflektor 4 umfasst den Motor 4c, einen lichtprojizierenden Spiegel 4a und einen lichtempfangenden Spiegel 4b. Der Motor 4c ist an einem Substrat 22 befestigt. Der lichtprojizierende Spiegel 4a und der lichtempfangende Spiegel 4b bestehen jeweils aus einem zweiseitigen Spiegel.
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Das Substrat 22 ist in dem Gehäuse 12 so fixiert, dass eine (nicht dargestellte) Rotationswelle des Motors 4c parallel zu der Z-Richtung verläuft. Der lichtprojizierende Spiegel 4a ist mit einem Ende (einem oberen Ende in 3) der Rotationswelle des Motors 4c verbunden. Der lichtempfangende Spiegel 4b ist mit dem anderen Ende (einem unteren Ende in 3) der Rotationswelle des Motors 4c verbunden. Infolgedessen rotieren der lichtprojizierende Spiegel 4a und der lichtempfangende Spiegel 4b zusammen mit der Rotationswelle des Motors 4c.
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Wie durch einen Pfeil mit kurz-gestrichelter und gepunkteter Linie in 3 dargestellt, wird die Ausbreitung des Lichts, welches von den LDs in dem LD-Modul 2A emittiert wird, durch die Lichtprojektionslinse 14A ausgerichtet. Anschließend wird das Licht durch den lichtprojizierenden Spiegel 4a des optischen Deflektors 4 abgelenkt und tritt durch die lichtdurchlässige Abdeckung 13 (2) hindurch, und ein Zielobjekt wird mit dem Licht bestrahlt. Außerdem wird, wie durch einen Pfeil mit lang-gestrichelter und gepunkteter Linie angezeigt, die Ausbreitung des Lichts, welches von den LDs in dem LD-Modul 2B emittiert wird, durch die Lichtprojektionslinse 14B ausgerichtet. Danach wird das Licht durch den lichtprojizierenden Spiegel 4a abgelenkt und tritt durch die lichtdurchlässige Abdeckung 13 hindurch, und das Zielobjekt wird mit Licht bestrahlt.
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Zu diesem Zeitpunkt wird der Winkel (die Orientierung) des lichtprojizierenden Spiegels 4a durch die Rotation des Motors 4c verändert, wodurch das von den LDs emittierte Licht in einem Bereich mit einem vorbestimmten Winkel innerhalb der XY-Ebene (horizontale Ebene) außerhalb der lichtdurchlässigen Abdeckung 13 gescannt wird. Außerdem wird Licht, welches von den LDs in dem LD-Modul 2A emittiert wird, in einem Bereich mit einem vorbestimmten Winkel unterhalb (Bodenseite) einer XY-Ebene, zu der das Zentrum der lichtdurchlässigen Abdeckung 13 gehört, projiziert. Licht, welches von den LDs in dem LD-Modul 2B emittiert wird, wird zum Beispiel in einem Bereich mit einem vorbestimmten Winkel oberhalb („Himmelseite”) der XY-Ebene, zu der das Zentrum der lichtdurchlässigen Abdeckung gehört, projiziert.
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Der reflektierende Spiegel 15 ist unterhalb des Substrats 21 in der Nähe der Öffnung 12a des Gehäuses 12 angeordnet. In der inneren Rückseite des Gehäuses 12 sind die lichtempfangenden Linse 16 und der Reflexionsspiegel 17 in dieser Reihenfolge angeordnet, so dass sie nebeneinander und neben dem Reflexionsspiegel 15 in Y-Richtung platziert sind. Die lichtempfangende Linse 16 besteht aus einer Sammellinse. Die Reflexionsspiegel 15 und 17 und die lichtempfangende Linse 16 sind an dem Gehäuse 12 fixiert.
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Außerdem ist, wie der optische Deflektor 4, ein Substrat 23 in der weiteren inneren Rückseite des Gehäuses 12 angeordnet. Das Substrat 23 ist an dem Gehäuse 12 fixiert. Das PD-Modul 7 ist an einer Substratoberfläche des Substrats 23, welche der Seite des Reflexionsspiegels 17 gegenüberliegt, befestigt. Das PD-Modul 7 umfasst die oben beschriebenen PDs usw. (1).
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Wie oben beschrieben, wird Licht, welches durch das optische Projektionssystem 2A, 2B, 14A, 14B, 4 und 4a projiziert wurde und durch die lichtdurchlässige Abdeckung 13 hindurchgetreten ist, von einem Zielobjekt, wie beispielsweise einer Person oder einem Gegenstand, reflektiert. Anschließend tritt das reflektierte Licht durch die lichtdurchlässige Abdeckung 13 hindurch. Danach wird, wie durch den Pfeil mit gestrichelter und doppelt gepunkteter Linie in 3 angezeigt, das reflektierte Licht von dem lichtempfangenden Spiegel 4b des optischen Deflektors 4 reflektiert und weiter von dem Reflexionsspiegel 15 reflektiert und tritt in die lichtempfangende Linse 16 ein. Gleichzeitig wird der Winkel (die Orientierung) des lichtempfangenden Spiegels 4b durch die Rotation des Motors 4c verändert, wodurch Licht, welches von dem Zielobjekt reflektiert wird, durch den lichtempfangenden Spiegel 4b in einem Bereich mit einem vorbestimmten Winkel in der XY-Ebene (horizontale Ebene) außerhalb der lichtdurchlässigen Abdeckung 13 empfangen wird.
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Wie durch den Pfeil mit gestrichelter Linie in 3 angezeigt, wird das reflektierte Licht, welches über den lichtempfangenden Spiegel 4b und den Reflexionsspiegel 15 in die lichtempfangende Linse 16 eingetreten ist, durch die lichtempfangende Linse 16 gesammelt und danach von dem Reflexionsspiegel 17 reflektiert und von den PDs in dem PD-Modul 7 empfangen. Anschließend führen das PD-Modul 7 und der A/D-Umwandler 8 an einem von den PDs ausgegebenen Lichtempfangssignal entsprechend dem Lichtempfangszustand Signalverarbeitung durch. Danach detektiert die Steuerung 1 auf Grundlage des Lichtempfangssignals, ob ein Zielobjekt vorliegt, und berechnet einen Abstand von der Objektdetektionsvorrichtung 100 zu dem Zielobjekt.
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In der Objektdetektionsvorrichtung 100 und dem optischen Projektionssystem einer beispielhaften Ausführungsform ist jedes der LD-Module 2A und 2B so angeordnet, dass mehrere LDs nebeneinander in einer ersten Richtung Z (von oben nach unten) platziert sind, und die beiden LD-Module 2A und 2B sind so angeordnet, dass sie nebeneinander in der zweiten Richtung Y senkrecht zu der ersten Richtung Z angeordnet und in ihrer Position relativ zueinander in der ersten Richtung Z versetzt sind. Dadurch wird der eingenommene Raum in der ersten Richtung Z reduziert, wodurch, im Vergleich zu einem Fall, in dem mehrere LDs und die mehreren LD-Module 2A und 2B nebeneinander in der ersten Richtung Z angeordnet sind, eine Verkleinerung des optischen Projektionssystems und der Objektdetektionsvorrichtung 100 in der ersten Richtung Z erreicht wird.
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Außerdem sind in einer beispielhaften Ausführungsform mehrere LDs in einer Reihe in der ersten Richtung Z angeordnet, in der der Ausbreitungswinkel des von den LDs emittierten Lichts enger ist als in der zweiten Richtung Y. Dadurch kann ein breiter Zielobjekt-Detektionsbereich nicht nur in der zweiten Richtung Y, sondern auch in der ersten Richtung Z sichergestellt werden.
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Zudem sind in einer beispielhaften Ausführungsform die mehreren Lichtprojektionslinsen 14A und 14B so angeordnet, dass die Projektionslinsen 14A und 14B jeweils den mehreren LD-Modulen 2A bzw. 2B entsprechen. Dadurch kann die Ausbreitung von Licht, welches von den jeweiligen LDs in den LD-Modulen 2A und 2B emittiert wird, leicht durch die entsprechenden Lichtprojektionslinsen 14A und 14B ausgerichtet werden.
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Außerdem sind in einer beispielhaften Ausführungsform die mehreren LD-Module 2A und 2B separat auf beiden Oberflächen des Substrats 21 befestigt. Dadurch können die LD-Module 2A und 2B leicht auf beiden Oberflächen eines Substrats 21 positioniert werden, und sie können leicht in dem optischen Projektionssystem und der Objektdetektionsvorrichtung 100 angeordnet werden.
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Außerdem sind in einer beispielhaften Ausführungsform die mehreren Lichtprojektionslinsen 14A und 14B so angeordnet, dass sie nebeneinander in der ersten Richtung Z platziert sind und in ihrer Position relativ zueinander in der zweiten Richtung Y versetzt sind. Dadurch kann sich das von den jeweiligen LDs in den LD-Modulen 2A und 2B emittierte Licht durch die entsprechenden Lichtprojektionslinsen 14A und 14B leicht in der ersten Richtung Z ausbreiten. Außerdem kann das von den jeweiligen LDs emittierte Licht durch die entsprechenden Lichtprojektionslinsen 14A und 14B leicht ausgerichtet werden, so dass es sich in einem vorbestimmten Zustand ausbreitet.
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Die Offenbarung kann außer in den beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen in verschiedenen weiteren Ausführungsformen ausgebildet sein. Zum Beispiel ist, obwohl eine beispielhafte Ausführungsform ein optisches Projektionssystem zeigt, in dem zwei LD-Module vorgesehen sind, die jeweils vier LDs umfassen, die Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der installierten LD-Module kann drei oder mehr betragen. Außerdem kann die Anzahl der LDs in jedem LD-Modul zwei, drei oder fünf oder mehr sein. Des Weiteren können drei oder mehr Lichtprojektionslinsen in Übereinstimmung mit den LD-Modulen bereitgestellt werden.
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Auch wenn in einer beispielhaften Ausführungsform die LD-Module 2A und 2B separat auf beiden Oberflächen eines Substrats 21 befestigt sind, ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können auch mehrere LD-Module auf einer Oberfläche eines Substrats befestigt sein, oder sie können auf einem anderen Basismaterial als einem Substrat installiert sein. Das heißt, gegebenenfalls kann eine Installationsstruktur aus einer Vielzahl an LD-Modulen ausgewählt werden.
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Auch wenn in einer beispielhaften Ausführungsform die Lichtprojektionslinsen 14A und 14B so angeordnet sind, dass sie nebeneinander in der ersten Richtung Z angeordnet und in ihrer Position relativ zueinander in der zweiten Richtung Y versetzt sind, ist die Offenbarung nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel können auch mehrere Lichtprojektionslinsen so angeordnet sein, dass sie nebeneinander in der zweiten Richtung Y angeordnet und in ihrer Position relativ zueinander in der ersten Richtung Z versetzt sind. Das heißt, die Positionen von mehreren lichtprojizierenden Linsen werden so festgelegt, dass das von den mehreren LD-Modulen emittierte Licht individuell ausgerichtet werden kann.
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Auch wenn in einer beispielhaften Ausführungsform die Offenbarung auf die Objektdetektionsvorrichtung 100 und ein optisches Projektionssystem für die Installation in Fahrzeugen angewendet wird, kann die Offenbarung auch auf Objektdetektionsvorrichtungen und optische Projektionssysteme für andere Anwendungen angewendet werden.
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Obwohl die Erfindung in Bezug auf eine begrenzte Anzahl an Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann, der aus dieser Offenbarung Nutzen zieht, offensichtlich, dass andere Ausführungsformen erdacht werden können, die sich innerhalb des Schutzumfangs der hierin offenbarten Erfindung befinden. Demgemäß soll der Schutzumfang der Erfindung lediglich durch die anhängenden Ansprüche begrenzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016-196111 [0001]
- JP 07-183621 A [0004, 0006]
- JP 2014-32149 A [0004, 0004, 0007, 0008]
- JP 2014-235075 A [0004, 0004, 0007]
- JP 2015-137951 A [0004, 0004, 0006, 0007]
- JP 2004-146720 A [0004, 0006, 0006, 0006]
- JP 09-232577 A [0004]
- JP 2014-154851 A [0004, 0006, 0006, 0006]
- JP 2016-115767 A [0004, 0006, 0006, 0006]
- JP 09-232677 A [0006, 0006]
