JP2020003256A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】距離測定装置において、筐体内に侵入する電磁波ノイズの影響を抑制する技術を提供する。【解決手段】送受信部２は、電磁波を送受信する。処理部３は、送受信部２との間で入出力される信号を処理する回路が実装された一つ以上の回路基板３１，３２を有する。金属製の筐体４は、送受信部２によって送受信される電磁波を透過させる材料で形成された透過窓４３を有し、送受信部２および処理部３を収納する。筐体４は、金属製の仕切壁４１１を有する。仕切壁４１１は、筐体４の内部空間を、透過窓４３を有し送受信部２が収納される第１収納部７１と、処理部３が収納される第２収納部７２とに仕切る。【選択図】図３

Description

本開示は、電磁波を送受信することで距離を測定する距離測定装置に関する。

特許文献１には、光またはミリ波等の電磁波を用いて距離を測定する距離測定装置において、電磁波を送受信する送受信部および送受信部の駆動や送受信信号に基づく処理を実行する制御回路が実装された回路基板を筐体に収納することが記載されている。また、筐体の一部に、樹脂またはガラス等の電磁波を透過する材料で形成された透過窓を設け、送受信部が送受信する電磁波を、透過窓を介して透過させることが記載されている。

特開２００２−３１６８５号公報

しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、特許文献１に記載の従来技術には、以下の課題があることが見出された。
従来技術では、送受信部と回路基板とが、筐体内の同一空間に配置されため、回路基板上に形成された制御回路が、透過窓を透過する電磁波ノイズの影響を受け易いという問題があった。

本開示の１つの局面は、距離測定装置において、筐体内に侵入する電磁波ノイズの影響を抑制する技術を提供することにある。

本開示の一態様は、距離測定装置であって、送受信部（２）と、処理部（３）と、筐体（４）と、を備える。送受信部は、電磁波を送受信する。処理部は、送受信部との間で入出力される信号を処理する回路が実装された一つ以上の回路基板（３１，３２）を有する。筐体は金属製であり、送受信部によって送受信される電磁波を透過させる材料で形成された透過窓（４３）を有し送受信部および処理部を収納する。また、筐体は、筐体の内部空間を、透過窓を有し送受信部が収納される第１収納部（７１）と、処理部が収納される第２収納部（７２）とに仕切る金属製の仕切壁（４１１）を有する。

本開示によれ、筐体内に仕切壁が設けられ、透過窓を有する第１収納部に送受信部が配置され、透過窓を有さない第２収納部に処理部が配置される。従って、処理部が、透過窓を介して筐体内に進入する電磁波ノイズの影響を受けることを抑制できる。

また、処理部を収納する第２収納部は、その全体が、透過窓より放熱性に優れた金属製の筐体または仕切壁に覆われるため、処理部にて発生する熱を効率よく逃がすことができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態の距離測定装置の外観を示す斜視図である。 距離測定装置の分解斜視図である。 筐体の内部構造および部品の配置を示す模式図である。 変形例の距離測定装置における筐体の内部構造および部品の配置を示す模式図である。 変形例の距離測定装置における筐体の内部構造および部品の配置を示す模式図である。 変形例の距離測定装置における筐体の内部構造および部品の配置を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．構成］
図１〜図３に示す距離測定装置１は、車両に搭載して使用され、光を送受信することで、車両の周囲に存在する様々な物体の検出等に用いられるライダーである。ライダーは、ＬＩＤＡＲとも表記される。ＬＩＤＡＲは、Light Detection and Rangingの略語である。

距離測定装置１は、送受信部２と、処理部３と、筐体４と、伝熱部材５と、コネクタ６とを備える。なお、コネクタ６は図２のみに示され、伝熱部材５は図３のみに示されている。また、図３では、コネクタ６の図示が省略されている。

送受信部２は、発光基板と、受光基板と、スキャン部とを有する。発光基板には、発光素子２１が搭載され、受光基板には、受光素子２２が搭載される。スキャン部は、発光素子２１から照射されるレーザ光の向きを変化させて投光すると共に、レーザ光の投光方向から到来する光を受光素子２２に集光するスキャン部とを有する。なお、スキャン部の図示は省略する。

処理部３は、一対の回路基板３１，３２と、スペーサ３３とを備える。
一対の回路基板３１，３２には、送受信部２との間で送受信される信号を処理する回路が実装される。具体的には、電源回路、スキャン部および発光素子２１を駆動するための信号を生成する回路、および発光素子２１に対する送信信号と受光素子２２から取得する受光信号とに基づいて発光から受光までの時間を測定する回路等が含まれる。

スペーサ３３は、金属材料で形成され、枠体３３１と、仕切板３３２とを有する。枠体３３１は、一対の回路基板３１，３２の双方と、該回路基板３１，３２の周縁部にて接触し、両回路基板３１，３２の間に隙間が形成されるように両回路基板３１，３２を保持する。仕切板３３２は、枠体３３１によって隙間を空けて保持された一対の回路基板３１，３２の間に、いずれの回路基板３１，３２とも隙間が形成される位置に固定される板状の部材である。一対の回路基板３１，３２およびスペーサ３３は、ネジ止め等により一体化される。

筐体４は、外観が略直方体状に形成された箱体であり、内部空間を、送受信部２を収納する第１収納部７１と、処理部３を収納する第２収納部７２とに分ける仕切壁４１１を有する。図示は省略するが、仕切壁４１１の下端付近には、送受信部２と処理部３との間の配線を通すための配線用孔が設けられている。

筐体４は、金属材料で形成された第１部位４１および第２部位４２と、送受信部２で送受信されるレーザ光を透過する材料で形成された第３部位４３とを有する。以下では、第３部位４３を透過窓という。

第１部位４１は、上述の仕切壁４１１を備える。仕切壁４１１の一方の面には、その下端から仕切壁４１１の壁面とは直交する方向に突出し、送受信部２が実装される底壁４１２が設けられている。また、仕切壁４１１の他方の面には、仕切壁４１１に処理部３を固定する際に使用される枠状の突起である基板支持部４１３が形成されている。

透過窓４３は、仕切壁４１１から見て底壁４１２が形成された側に、第１部位４１と共に、略長方体の箱状の第１収納部７１を形成する。
第２部位４２は、仕切壁４１１から見て基板支持部４１３が形成された側に、第１部位４１と共に、略長方体の箱状の第２収納部７２を形成する。また、第２部位４２において基板支持部４１３に固定された処理部３と対向する面には、処理部３が有する回路基板３１の部品実装面との隙間を狭くするための凸部４２１が設けられている。なお、凸部４２１は、回路基板３１の高発熱部位と対向する位置に設けられる。高発熱部位は、回路基板３１において他の部位と比較して高温となる部品が実装される部位である。

伝熱部材５は、空気より熱伝導率の高いゲル状の材料またはシート材である。伝熱部材５は、第２部位４２の凸部４２１と回路基板３１上の高発熱部位との隙間を埋めるように塗布または配置される。つまり、高発熱部位は、伝熱部材５を介して第２部位４２と物理的に接触した状態となる。

コネクタ６は、第２部位４２の背面側に接続され、処理部３に対する信号の入出力に用いる信号線、および送受信部２や処理部３への電力供給を行う給電線の接続等に用いられる。なお、ここでの背面側とは、第１部位４１に対して第２部位４２が取り付けられた側をいう。

［２．動作］
送受信部２は、処理部３からの指示に従って、透過窓４３を介してレーザ光の送受信を行う。処理部３は、レーザ光の送信タイミングを表す送信信号、およびレーザ光の受信タイミングを表す受信信号を処理することにより、レーザ光を反射した物体までの距離を計測する。

［３．効果］
以上詳述した距離測定装置１によれば、以下の効果を奏する。
（１）距離測定装置１では、筐体４内に仕切壁４１１が設けられ、透過窓４３を有する第１収納部７１に送受信部２が配置され、透過窓４３のない第２収納部７２に処理部３が配置されている。従って、処理部３が、透過窓４３を介して筐体４内に進入する電磁ノイズの影響を受けることを抑制できる。

（２）距離測定装置１では、仕切壁４１１によって、送受信部２と処理部３との間が電磁的に遮蔽される。このため、送受信部２で発生する電磁ノイズが処理部３の動作に影響を与えたり、逆に、処理部３で発生する電磁ノイズが送受信部２の動作に影響を与えたりすることを抑制できる。

（３）距離測定装置１では、処理部３が配置される第２収納部７２は、熱伝導性に優れた金属製の第１部位４１および第２部位４２によって覆われている。このため、仕切壁４１１がなく熱伝導性に劣る透過窓４３に面した空間に処理部３が配置される従来技術と比較して、処理部３の放熱性を向上させることができる。

（４）距離測定装置１では、処理部３を構成する二つの回路基板３１，３２を一体に保持するスペーサ３３には、仕切板３３２が設けられている。このため、回路基板３１，３２の間にこもる熱を、仕切板３３２を介して効率よく放熱することができる。また、仕切板３３２により、２つの回路基板３１，３２の一方で発生する電磁ノイズが、他方の動作に影響を与えることを抑制できる。

（５）距離測定装置１では、回路基板３１の高発熱部位を、伝熱部材５を介して第２部位４２に接触させているため、放熱性をより一層向上させることができる。
［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（ａ）上記実施形態では、処理部３が、２つの回路基板３１，３２を有する場合について説明したが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、図４に示す距離測定装置１ａのように、処理部３ａは、一つの回路基板３１で構成されてもよい。また、処理部は、３つ以上の回路基板で構成されてもよい。この場合、各回路基板間のそれぞれにスペーサ３３を挿入してもよい。

（ｂ）上記実施形態では、第２部位４２に凸部４２１を設けると共に、凸部４２１と回路基板３１の高発熱部位との間に伝熱部材５を配置しているが、図５に示す距離測定装置１ｂのように、凸部４２１および伝熱部材５は省略されてもよい。

（ｃ）上記実施形態では、伝熱部材５が１箇所だけ設けられるが、複数箇所に設けられてもよい。また、伝熱部材５は、回路基板と第１部位４１との間に配置してもよい。
（ｄ）上記実施形態では、仕切壁４１１が、第１部位４１と一体に形成されている場合を示したが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、図６に示す距離測定装置１ｃのように、第１部位４１ｃには、第１収納部７１と第２収納部７２とを連通させる連通孔Ｈが形成された有孔壁４１４と、この有孔壁４１４の連通孔Ｈを閉じることができる形状を有し、有孔壁４１４に対して着脱自在な蓋状仕切壁４１５とにより構成されてもよい。この場合、装置の組み立て時には、蓋状仕切壁４１５を有孔壁４１４から取り外した状態で、送受信部２と処理部３との間の配線作業等を行った後、蓋状仕切壁４１５を有孔壁４１４に固定する。これにより、配線作業等を容易に行うことができる。

（ｅ）上記実施形態では、送受信部２がレーザ光を送受信する場合について説明したが、本開示は、これに限定されるものではなく、送受信部２による送受信の対象として、ミリ波等を含む電磁波一般を採用することができる。

（ｆ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（ｇ）上述した距離測定装置１の他、当該距離測定装置１を構成要素とするシステムなど、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…距離測定装置、２…送受信部、３…処理部、４…筐体、５…伝熱部材、６…コネクタ、２１…発光素子、２２…受光素子、３１，３２…回路基板、３３…スペーサ、４１…第１部位、４２…第２部位、４３…第３部位／透過窓、７１…第１収納部、７２…第２収納部、３３１…枠体、３３２…仕切板、４１１…仕切壁、４１２…底壁、４１３…基板支持部、４２１…凸部。

Claims (6)

1. 電磁波を送受信する送受信部（２）と、
   前記送受信部との間で入出力される信号を処理する回路が実装された一つ以上の回路基板（３１，３２）を有する処理部（３）と、
   前記送受信部によって送受信される電磁波を透過させる材料で形成された透過窓（４３）を有し前記送受信部および前記処理部を収納する金属製の筐体（４）と、
   を備え、
   前記筐体は、
   該筐体の内部空間を、前記透過窓を有し前記送受信部が収納される第１収納部（７１）と、前記処理部が収納される第２収納部（７２）とに仕切る金属製の仕切壁（４１１）を有する、
   距離測定装置。
2. 請求項１に記載の距離測定装置であって、
   前記筐体は、
   前記仕切壁を有する第１部位（４１）と、
   前記第１部位と共に前記第２収納部を形成する第２部位（４２）と、
   前記透過窓を有し、前記第１部位と共に前記第１収納部を形成する第３部位（４３）と、
   を有する
   距離測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の距離測定装置であって、
   前記処理部は、
   前記回路基板を複数備えると共に、前記複数の回路基板が、スペーサ（３３）を介して、互いの間に隙間を有した状態で一体に保持され、
   前記スペーサは、該スペーサを介して対向する二つの前記回路基板の双方との間に隙間が形成される位置に金属製の仕切板（３３２）を有する
   距離測定装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の距離測定装置であって、
   前記第２収納部に固定された前記回路基板と前記筐体との両方に接触するように配置される空気より熱伝導率が高いゲル状またはシート状の伝熱部材（５）を更に備えた、
   距離測定装置。
5. 請求項４に記載の距離測定装置であって、
   前記伝熱部材を接触させる前記筐体の部位には、前記回路基板との隙間を狭くするための凸部（４２１）が形成されている
   距離測定装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の距離測定装置であって、
   前記筐体は、前記第１収納部と前記第２収納部とを連通させる連通孔（Ｈ）が形成された有孔壁（４１４）を有し、
   前記仕切壁（４１５）は、前記連通孔に対して着脱自在な構造を有する
   距離測定装置。