JP2023104673A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】相対移動するセンサユニット及び光学ユニットを保持するホルダに固定した基板の振動を抑制すること。【解決手段】本開示に係る測定装置は、光を出射する発光素子と反射光を受光する受光素子とを有するセンサユニットと、前記発光素子から出射した光を対象物に照射するとともに反射光を前記受光素子に受光させる光学ユニットと、前記センサユニットと前記光学ユニットとを相対移動可能に保持するホルダと、前記ホルダに固定された基板と、前記基板の端部を前記ホルダから支持する変形可能な支持部材と、を有する。【選択図】図８

Description

本発明は、測定装置に関する。

特許文献１には、発光素子及び受光素子と光学系とを相対移動させることによって、レーザー光を走査させる走査装置が記載されている。

特表２０２１－５００５５４号公報

発光素子及び受光素子を有するセンサユニットと、光学ユニットとを相対移動可能にホルダに保持させた場合、ホルダに基板を固定すると、基板が振動するおそれがある。

本発明は、相対移動するセンサユニット及び光学ユニットを保持するホルダに固定した基板の振動を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一形態は、光を出射する発光素子と反射光を受光する受光素子とを有するセンサユニットと、前記発光素子から出射した光を対象物に照射するとともに反射光を前記受光素子に受光させる光学ユニットと、前記センサユニットと前記光学ユニットとを相対移動可能に保持するホルダと、前記ホルダに固定された基板と、前記基板の端部を前記ホルダから支持する変形可能な支持部材と、を有する測定装置である。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、相対移動するセンサユニット及び光学ユニットを保持するホルダに固定した基板の振動を抑制することができる。

図１Ａは、測定装置１の斜視図である。図１Ｂは、本体部３から車体取付部材１００を外した状態の測定装置１の斜視図である。 図２は、本体部３の概略説明図である。 図３Ａは、レーザー光の２次元走査の説明図である。図３Ｂは、或るフレームにおける２次元走査の説明図である。図３Ｃは、複数チャンネルによる２次元走査の説明図である。 図４は、ハウジング３０を外した状態の説明図である。 図５は、ホルダ４０と処理基板５０とを外した状態の説明図である。 図６は、バネ部材６０の説明図である。 図７は、ホルダ４０の上に固定された処理基板５０の説明図である。 図８は、ホルダ４０から処理基板５０（及びシールド部材９１）を外した様子の説明図である。 図９は、支持部材８０が処理基板５０を支持する様子の説明図である。 図１０は、支持部材８０の斜視図である。 図１１Ａは、上ハウジング３２の内壁面の説明図である。図１１Ｂは、上ハウジング３２の凸部３２Ｂの突出量と、チップ５５の高さとの関係を示すための断面説明図である。 図１２は、本体部３を別の角度から見た斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、同一の又は類似する構成について共通の符号を付して重複した説明を省略することがある。

＜全体構成＞
図１Ａは、測定装置１の斜視図である。図１Ｂは、本体部３から車体取付部材１００を外した状態の測定装置１の斜視図である。図２は、本体部３の概略説明図である。

以下の説明では、図１Ａに示すように各方向を定めている。光学系（投光用光学系２１又は受光用光学系２２）の光軸（レンズの回転対称軸）に平行な方向をＺ方向とする。測定装置１の測定対象となる対象物は、測定装置１に対してＺ方向に離れていることになる。また、Ｚ方向に垂直な方向であって、投光用光学系２１と受光用光学系２２が並ぶ方向をＸ方向とする。また、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向とする。
なお、測定装置１から見て測定対象の側（Ｚ方向プラス側）を「前」と呼び、その逆側（Ｚ方向マイナス側）を「後」と呼ぶことがある。また、後から前を見たときの右側を「右」と呼び、左側を「左」と呼ぶことがある。また、鉛直方向の上側（Ｙ方向プラス側）を「上」と呼び、その逆側（Ｙ方向マイナス側）を「下」と呼ぶことがある。

測定装置１は、対象物までの距離を測定する装置である。測定装置１は、レーザー光を出射し、対象物の表面で反射した反射光を検出し、検出結果に基づいて対象物までの距離を算出する。具体的には、測定装置１は、発光素子１１からパルス状のレーザー光を投光してから、受光素子１２が反射光を受光するまでの時間を計測することによって、対象物までの距離をＴＯＦ方式（Time of flight）で測定する。測定装置１は、本体部３と、車体取付部材１００とを有する。

本体部３は、測定装置１の本体を構成する部材である。本体部３は、センサユニット１０と、光学ユニット２０とを有する。また、本体部３は、ハウジングと、ホルダと、処理基板と、バネ部材と、振動部材と、駆動ユニットと、を有する。

センサユニット１０は、発光素子１１と、受光素子１２と、センサ基板１３とを有する。発光素子１１は、レーザー光を出射する素子である。受光素子１２は、光信号を電気信号に変換する素子である。センサ基板１３は、発光素子１１及び受光素子１２を実装する基板である。同じ基板上に発光素子１１及び受光素子１２が実装されることによって、センサユニット１０が構成されている。ここでは、センサ基板１３は、複数の発光素子１１と、複数の受光素子１２を有する。但し、センサ基板１３が有する発光素子１１及び受光素子１２は、それぞれ１つずつでも良い。

光学ユニット２０は、発光素子１１から出射されたレーザー光を対象物に向かって照射するとともに、対象物からの反射光を受光素子１２に受光させるための光学系である。光学ユニット２０が構成する光学系の共役の位置に発光素子１１及び受光素子１２がそれぞれ配置されている。光学ユニット２０は、投光用光学系２１と受光用光学系２２とを有する。投光用光学系２１は、発光素子１１から出射されたレーザー光を対象物に向かって照射する光学系である。投光用光学系２１の焦点面内に発光素子１１の発光面が配置されている。投光用光学系２１は、発光素子１１から出射されたレーザー光をコリメート光として対象物に照射する。受光用光学系２２は、反射光を受光素子１２に集光させる光学系である。受光用光学系２２の焦点面内に受光素子１２の受光面が配置されている。投光用光学系２１と受光用光学系２２が一体的に構成されることによって、光学ユニット２０が構成されている。ここでは、投光用光学系２１及び受光用光学系２２は、それぞれ複数枚のレンズ群によって構成されている。但し、投光用光学系２１及び受光用光学系２２は、それぞれ１枚のレンズで構成されも良い。

センサユニット１０と光学ユニット２０は、Ｚ方向に垂直な方向（Ｘ方向及びＹ方向）に相対移動する。センサユニット１０と光学ユニット２０が相対移動することによって、光学ユニット２０に対する発光素子１１の位置関係が変化し、この結果、レーザー光が出射される角度が変化する。すなわち、センサユニット１０と光学ユニット２０が相対移動することによって、レーザー光を走査させることができる。センサユニット１０は、光学ユニット２０に対して、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ所定の共振周波数で振動することによって、相対移動することになる。

図３Ａは、レーザー光の２次元走査の説明図である。センサユニット１０が光学ユニット２０に対してＸ方向及びＹ方向に所定の共振周波数で振動することによって、図３Ａに示すようなリサージュ曲線を描くようにレーザー光が出射される。
図３Ｂは、或るフレームにおける２次元走査の説明図である。測定装置１は、１枚のフレーム（１枚の３次元画像）の測定ごとに、リサージュ曲線上の複数の点において対象物の表面までの距離（Ｚ座標）を測定することになる。これにより、解像度を高めて座標を測定可能である。
図３Ｃは、複数チャンネルによる２次元走査の説明図である。センサ基板１３が複数の発光素子１１及び複数の受光素子１２を備えることによって、図示するように、チャンネル毎に異なる範囲で２次元走査を行うことが可能である。これにより、Ｘ方向及びＹ方向の広い範囲での測定が可能になり、広いＦＯＶ（field of view）を実現できる。

なお、２次元走査がリサージュ曲線に沿っていなくても良い。例えば、Ｘ方向（又はＹ方向）のライン走査をＹ方向（又はＸ方向）にずらして複数回行うことによって、２次元走査が行われても良い。また、２次元走査ではなく、１次元走査（Ｘ方向又はＹ方向の一方向の走査）が行われるだけでも良い。

図４は、ハウジング３０を外した状態の説明図である。ハウジング３０は、光学ユニット２０及びセンサユニット１０を収容する部材（筐体）である。ハウジング３０は、後ハウジング３１と、上ハウジング３２と、下ハウジング３３とを有する。

後ハウジング３１は、本体部３の後部を覆う部位である。後ハウジング３１は、コネクタ３１１と、コイル用基板３１２とを有する。コネクタ３１１は、外部電源や車両ＥＣＵと電気的に接続するための部位（接続部）である。コイル用基板３１２は、駆動ユニット７０のコイル７１（図２参照）を駆動するための基板である。

上ハウジング３２は、本体部３の上部を覆う部位である。下ハウジング３３は、本体部３の下部を覆う部位である。ハウジング３０の側面の上ハウジング３２と下ハウジング３３との間には隙間が形成されており、その隙間にホルダ４０の突出部４１が挿通される。なお、ハウジング３０（上ハウジング３２及び下ハウジング３３）とホルダ４０との隙間はガスケット３５によって塞がれる。

ガスケット３５は、ハウジング３０（上ハウジング３２及び下ハウジング３３）とホルダ４０との隙間を塞ぐ部材である。ガスケット３５は、本体部３の側面で上ハウジング３２と下ハウジング３３の間に挟み込まれている。ガスケット３５は、ホルダ４０の突出部４１を挿通させる挿通部３５Ａを有する。ガスケット３５は、ハウジング３０とホルダ４０との隙間を塞ぎ易いように、ゴム製である。

図５は、ホルダ４０と処理基板５０とを外した状態の説明図である。

ホルダ４０は、センサユニット１０及び光学ユニット２０を保持する部材である。ここでは、ホルダ４０は、光学ユニット２０に固定したバネ部材６０に固定されており、バネ部材６０を介して光学ユニット２０を間接的に保持している。また、バネ部材６０にはセンサユニット１０が取り付けられており、ホルダ４０は、センサユニット１０と光学ユニット２０とを相対移動可能に保持する。ホルダ４０は、右ホルダ４０Ａ及び左ホルダ４０Ｂで構成されている。ホルダ４０を２部品で構成する代わりに１部品で構成しても良い。但し、右ホルダ４０Ａ及び左ホルダ４０Ｂの２部品でホルダ４０を構成することによって、ホルダ４０の小型化を図ることができる。

ホルダ４０は、突出部４１を有する。突出部４１は、ホルダ４０の本体から左右外側に向かって突出した部位である。突出部４１は上ハウジング３２と下ハウジング３３との隙間に挿通され、これにより、突出部４１の端部がハウジング３０の外部に突出する。ハウジング３０の外部に突出した突出部４１の端部は、車体取付部材１００に保持される。つまり、突出部４１は、車体取付部材１００に取り付ける部位である。

処理基板５０は、センサユニット１０の制御処理や信号処理（演算処理）などの各種処理を行う基板である。処理基板５０には、発光素子１１の発光タイミングを制御したり、受光素子１２の受光信号に基づいて対象物の距離を算出したりするためのチップ（図５では不図示）が実装されている。処理基板５０は、ホルダ４０の上に固定されている。処理基板５０の一端は支持部材８０を介してホルダ４０に支持されている。処理基板５０と光学ユニット２０の間には、シールド部材９１が配置されている。図４に示すように、処理基板５０と上ハウジング３２との間には伝熱シート９２が配置される。

バネ部材６０は、光学ユニット２０とセンサユニット１０とを相対移動可能に保持する部材である。バネ部材６０は、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ所定の共振周波数で振動可能に、光学ユニット２０に対してセンサユニット１０を保持する。

図６は、バネ部材６０の説明図である。

バネ部材６０は、固定部６１と、一対の振動部６２とを有する。
固定部６１は、光学ユニット２０に固定する部位である。また、固定部６１は、ホルダ４０に固定する部位でもある。固定部６１は、前後方向に沿った帯状（板状）の部位であり、バネ部材６０の上下方向の中央に配置されている。
振動部６２は、振動する部位である。振動部６２は、Ｕ字状（音叉状）の部位であり、分岐部６２１と、第１屈曲部６２Ａと、第２屈曲部６２Ｂとを有する。分岐部６２１は、固定部６１と第１屈曲部６２Ａ及び第２屈曲部６２Ｂとの間の部位であり、固定部６１から第１屈曲部６２Ａ及び第２屈曲部６２Ｂを分岐させる部位である。第１屈曲部６２Ａ及び第２屈曲部６２Ｂは、分岐部６２１から延び出た片持ち梁状の部位であり、所定の固有振動数で屈曲する部位である。第１屈曲部６２Ａの基端（前端）は分岐部６２１に連結されており、逆側の端部（後端；先端）はセンサユニット１０に連結されている。第２屈曲部６２Ｂの基端（前端）は分岐部６２１に連結されており、逆側の端部（後端；先端）は振動部材６５に連結されている。第１屈曲部６２Ａ及び第２屈曲部６２Ｂを含む振動部６２が所定の振動モードで振動することによって、センサユニット１０が、光学ユニット２０に対して、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ所定の共振周波数で振動することになる。

バネ部材６０の固定部６１は、一対の振動部６２の間に配置されている。このため、固定部６１では一対の振動部６２の振動が打ち消されるため、固定部６１は、光学ユニット２０とセンサユニット１０との相対移動中においても振動しにくい。

振動部材６５は、センサユニット１０を共振させるための部材である。振動部材６５は、バネ部材６０に保持されている。振動部材６５の左右の縁には、バネ部材６０の第２屈曲部６２Ｂが連結されている。振動部材６５が駆動ユニット７０からＸ方向及びＹ方向の力を受けることによって、バネ部材６０を介してセンサユニット１０が共振し、この結果、センサユニット１０が光学ユニット２０に対してＸ方向及びＹ方向に相対移動する。

駆動ユニット７０は、光学ユニット２０とセンサユニット１０とを相対移動させるための駆動力を生成する部材（モーター）である。駆動ユニット７０は、コイル７１と、マグネット７２とを有する（図２参照）。ここでは、コイル７１は、ハウジング３０（後ハウジング３１）に固定されており、固定子を構成する。マグネット７２は、振動部材６５に固定されており、可動子を構成する。なお、マグネット７２を固定子とし、コイル７１を可動子としても良い。但し、コイル７１を固定子とした場合、コイル７１を可動子とする場合と比べて、コイル７１への配線が容易になる。また、駆動ユニット７０は、コイル７１とマグネット７２とで構成されたモータに限られるものではなく、例えば圧電トランスデューサなどの他のアクチュエータでも良い。

車体取付部材１００は、本体部３を車体に取り付ける部材である（図１Ａ及び図１Ｂ参照）。一対の車体取付部材１００が、本体部３の左右に配置されている。一対の車体取付部材１００は、本体部３の左右側面から突出したホルダ４０の突出部４１をそれぞれ保持する。車体取付部材１００は、第１取付部材１１０及び第２取付部材１２０を有する。第１取付部材１１０と第２取付部材１２０との間にホルダ４０の突出部４１が挟まれることによって、本体部３が車体取付部材１００に保持される。また、第１取付部材１１０及び第２取付部材１２０とホルダ４０との間にはダンパ部材１３０が配置されている。ダンパ部材１３０は、振動を吸収するゴム製の部材である。車体取付部材１００がダンパ部材１３０を介してホルダ４０を保持することによって、本体部３の振動が車体に伝達されることを抑制できる。

＜処理基板５０の固定構造＞
図７は、ホルダ４０の上に固定された処理基板５０の説明図である。図８は、ホルダ４０から処理基板５０（及びシールド部材９１）を外した様子の説明図である。

ホルダ４０は、固定部４２と、位置合わせピン４３とを、取付部４４とを有する。また、処理基板５０は、固定用の穴５１と、位置合わせ穴５２とを有する。

固定部４２は、処理基板５０を固定するための部位である。ここでは、固定部４２はネジ穴で構成されている。処理基板５０の穴５１に挿通させた固定ネジ９４１を固定部４２に締結することによって、処理基板５０が固定部４２に固定される。なお、固定部４２は、シールド部材９１を固定するための部位でもある。

ホルダ４０は、３つの固定部４２を有する。ここでは、右ホルダ４０Ａに１つの固定部４２が設けられており、左ホルダ４０Ｂに２つの固定部４２が設けられている。但し、右ホルダ４０Ａに２つの固定部４２が設けられ、左ホルダ４０Ｂに１つの固定部４２が設けられても良い。処理基板５０の４つの角部には固定用の穴５１が配置されており、４つの角部のうちの３つの角部がホルダ４０に固定されることになる。なお、処理基板５０の４つの角部をホルダ４０に固定すると、固定箇所が多いために寸法公差の影響によって処理基板５０に過剰な負荷がかかるおそれがある。このため、本実施形態では、処理基板５０の３箇所がホルダ４０に固定される。

位置合わせピン４３は、処理基板５０に対するホルダ４０の位置を合わせるための部位である。ホルダ４０の位置合わせピン４３を処理基板５０の位置合わせ穴５２に嵌合させることによって、ホルダ４０と処理基板５０との位置を合わせることができ、ホルダ４０に対して所定の位置で処理基板５０を固定できる。ここでは、右ホルダ４０Ａ及び左ホルダ４０Ｂにそれぞれ１つずつ位置合わせピン４３が設けられている。このようにホルダ４０が２部品で構成される場合には、ホルダ４０を構成する部品のそれぞれに位置合わせピン４３が設けられることが望ましい。但し、一方のホルダ４０のみに位置合わせピン４３を設けても良い。また、ホルダ４０が位置合わせピン４３を有していなくても良い。なお、位置合わせピン４３は、シールド部材９１を位置合わせするための部位でもある。

取付部４４は、支持部材８０（後述）を固定するための部位である。ここでは、取付部４４は、ネジ穴で構成されている。取付部４４は、固定部４２とともに、シールド部材９１を固定するための部位でもある。

ところで、既に説明した通り、相対移動するセンサユニット１０及び光学ユニット２０を保持するホルダ４０に処理基板５０が固定されるため、処理基板５０が振動するおそれがある。また、上記の通り、処理基板５０の３つの角部をホルダ４０に固定しただけでは、未固定の角部が振動するおそれがあり、処理基板５０の振動が異音の原因になるおそれがある。そこで、本実施形態では、処理基板５０の未固定の部位を支持部材８０で支持することによって、処理基板５０の振動を抑制している。

図９は、支持部材８０が処理基板５０を支持する様子の説明図である。図１０は、支持部材８０の斜視図である。なお、説明のため、図９の支持部材８０にはハッチングを施している。

支持部材８０は、処理基板５０を支持する部材である。支持部材８０は、弾性変形可能な部位である。支持部材８０が処理基板５０の端部を支持しつつ変形することによって、支持部材８０が処理基板５０の振動を吸収し、処理基板５０の振動を抑制することができる。

支持部材８０は、樹脂で構成されている。但し、弾性変形可能であれば、樹脂以外の部材（例えば金属）で構成されても良い。なお、支持部材８０は、処理基板５０よりも柔らかい部材で構成されている。言い換えると、支持部材８０は、処理基板５０よりも上下方向に弾性変形し易い部材で構成されている。これにより、処理基板５０に負荷（特に上下方向への負荷）がかかるときに支持部材８０が変形し易いため、処理基板５０に過剰な負荷がかかることを抑制できる。

支持部材８０は、第１固定部８１と、第２固定部８２と、連結部８３とを有する。

第１固定部８１は、ホルダ４０に支持部材８０を固定するための部位である。ここでは、第１固定部８１は貫通穴で構成されている。第１固定部８１に挿通させた第１固定ネジ９５１をホルダ４０の取付部４４に締結することによって、支持部材８０がホルダ４０に固定される。

第２固定部８２は、処理基板５０に支持部材８０を固定するための部位である。ここでは、第２固定部８２はネジ穴で構成されている。処理基板５０の穴５１（ホルダ４０に未固定の角部に設けられた穴）に挿通させた第２固定ネジ９５２を第２固定部８２に締結することによって、処理基板５０が支持部材８０に固定される。

連結部８３は、第１固定部８１と第２固定部８２を連結する部位である。連結部８３は、弾性変形可能な部位である。連結部８３は、第１固定部８１と第２固定部８２との間で弾性変形することになる。連結部８３が弾性変形することによって、ホルダ４０に対して処理基板５０の変位が許容される。これにより、支持部材８０が処理基板５０の振動を吸収可能になり、処理基板５０の振動を抑制可能になる。

また、連結部８３は、第１固定部８１から上下方向に垂直な方向（水平方向）に延び出た板状の部位を有しており、第２固定部８２が第１固定部８１に対して上下方向に変位することを許容する。これにより、処理基板５０の未固定の端部の上下方向の振動を吸収可能であり、処理基板５０の端部の上下方向の振動を抑制可能である。

また、支持部材８０は、位置合わせピン８４（８４Ａ，８４Ｂ）を有する。位置合わせピン８４は、処理基板５０に対する支持部材８０の位置を合わせるための部位である。支持部材８０の位置合わせピン８４を処理基板５０の位置合わせ部５３（後述；基準穴５３Ａ及び長穴５３Ｂ）に嵌合させることによって、支持部材８０と処理基板５０との位置を合わせることができ、処理基板５０に対して所定の位置で支持部材８０を固定できる。

支持部材８０は、支持部材８０は、位置合わせピン８４として、第１ピン８４Ａと第２ピン８４Ｂとを有する。処理基板５０は、位置合わせ部５３として、基準穴５３Ａ及び長穴５３Ｂを有する。

第１ピン８４Ａは、処理基板５０の基準穴５３Ａに嵌合する位置合わせピンである。第２ピン８４Ｂは、処理基板５０の長穴５３Ｂに嵌合する位置合わせピンである。基準穴５３Ａは、第１ピン８４Ａを嵌合させる穴である。基準穴５３Ａは、断面円形状の穴である。長穴５３Ｂは、第２ピン８４Ｂを嵌合させる穴である。長穴５３Ｂは、長穴５３Ｂと基準穴５３Ａとを結ぶ方向に延びた穴である。２本の位置合わせピン８４（第１ピン８４Ａ及び第２ピン８４Ｂ）の一方と嵌合する穴を長穴５３Ｂにすることによって、公差があっても２本の位置合わせピン８４（８４Ａ，８４Ｂ）をそれぞれ位置合わせ部５３に嵌合させることができる。

ここでは、長穴５３Ｂは、処理基板５０の周縁に設けられている。このため、長穴５３Ｂは、処理基板５０の周縁から凹んだ凹部（切欠部）として構成されている。言い換えると、長穴５３Ｂは、処理基板５０の周縁で開放された形状をしている。これにより、長穴５３Ｂが処理基板５０の周縁よりも内側に配置される場合（長穴５３Ｂが閉じた形状の場合）と比べて、処理基板５０の小型化を図ることができる。但し、長穴５３Ｂを処理基板５０の周縁よりも内側に配置して、長穴５３Ｂが閉じた形状であっても良い。また、支持部材８０が位置合わせピン８４を有しておらず、処理基板５０が位置合わせ部５３（基準穴５３Ａ及び長穴５３Ｂ）を有していなくても良い。

支持部材８０の第２固定部８２は、２本の位置合わせピン８４（第１ピン８４Ａ及び第２ピン８４Ｂ）の間に配置されている。これにより、第２固定部８２において支持部材８０が処理基板５０に固定されたときに、２本の位置合わせピン８４（第１ピン８４Ａ及び第２ピン８４Ｂ）が処理基板５０の位置合わせ部５３から外れ難くなる。但し、第２固定部８２は、２本の位置合わせピン８４の間に配置されていなくても良い。

第２固定部８２と位置合わせピン８４（詳しくは第２ピン８４Ｂ）との間にリブ８５が設けられている。リブ８５によって第２固定部８２と位置合わせピン８４とが一体化されるため、支持部材８０（詳しくは連結部８３）が弾性変形しても、第２固定部８２と位置合わせピン８４との位置関係は変化し難くなる。これにより、支持部材８０（詳しくは連結部８３）が弾性変形しても、位置合わせピン８４が処理基板５０の位置合わせ部５３から外れ難くなる。但し、第２固定部８２と位置合わせピン８４との間にリブ８５が設けられていなくても良い。

＜シールド部材９１について＞
シールド部材９１は、導電性材料で構成された電磁波シールド（電磁シールド部材）である。ここでは、シールド部材９１は、金属製の板を折り曲げて構成されているが、他の材料で構成されても良い。

シールド部材９１は、処理基板５０と光学ユニット２０との間に配置されている。シールド部材９１は、処理基板５０で生じた電磁波が外部に漏洩することを抑制し、若しくは、処理基板５０が外部からの電磁波の影響を受けることを抑制する。なお、光学ユニット２０から光を照射するため、また、光学ユニット２０から反射光を受光するために、測定装置１のハウジング３０は、光学ユニット２０の光の入出射面を露出させつつ、センサユニット１０、光学ユニット２０及び処理基板５０を収容している。このような測定装置１の構造上、光学ユニット２０を経由して電磁波が漏洩・侵入するおそれがある。このため、処理基板５０と光学ユニット２０との間にシールド部材９１を配置するが有効となる。

シールド部材９１は、処理基板５０や支持部材８０とともにホルダ４０に固定される。シールド部材９１は、処理基板５０と同様に、固定用の穴を有する。シールド部材９１の穴に挿通させた固定ネジ９４１をホルダ４０の固定部４２に締結することによって、シールド部材９１が処理基板５０とともに固定される。また、シールド部材９１の穴に挿通させた第１固定ネジ９５１をホルダ４０の取付部４４に締結することによって、シールド部材９１が支持部材８０とともに固定される。このように、ホルダ４０の固定部４２や取付部４４は、処理基板５０を固定する機能だけでなく、シールド部材９１を固定する機能も兼ねている。これにより、ホルダ４０の固定部４２を増やさずにシールド部材９１を固定することができるため、ホルダ４０や測定装置１の小型化を図ることができる。但し、処理基板５０を固定する部位と、シールド部材９１を固定する部位が別々に設けられても良い。

また、シールド部材９１は、処理基板５０と同様に、位置合わせ穴を有する。ホルダ４０の位置合わせピン４３をシールド部材９１の位置合わせ穴に嵌合させることによって、シールド部材９１を処理基板５０とともにホルダ４０に位置を合わせることができる。このように、ホルダ４０の位置合わせピン４３は、処理基板５０を位置合わせする機能だけでなく、シールド部材９１を位置合わせする機能も兼ねている。これにより、ホルダ４０の位置合わせピン４３を増やさずにシールド部材９１を位置合わせすることができるため、ホルダ４０や測定装置１の小型化を図ることができる。但し、処理基板５０を位置合わせする部位と、シールド部材９１を位置合わせする部位が別々に設けられても良い。

シールド部材９１が処理基板５０とともにホルダ４０に固定される場合、シールド部材９１は、逃げ部９１Ａ（図８参照）を有することが望ましい。逃げ部９１Ａは、支持部材８０との接触を避けるための凹状の部位である。シールド部材９１に逃げ部９１Ａが設けられることによって、変形した支持部材８０がシールド部材９１に接触することを抑制できる。但し、シールド部が逃げ部９１Ａを有していなくても良い。

＜放熱について＞
伝熱シート９２（図４参照）は、処理基板５０の放熱を促進させるためのシート状の部材である。伝熱シート９２は、処理基板５０と上ハウジング３２との間に配置されている。伝熱シート９２は、処理基板５０の熱を上ハウジング３２に伝える。伝熱シート９２は、処理基板５０と上ハウジング３２との間で挟み込まれており、厚さ方向に圧縮されている。伝熱シート９２は、圧縮された部位ほど熱伝導率が高くなる。但し、伝熱シート９２に圧縮応力がかかると、処理基板５０に負荷がかかることになる。

図１１Ａは、上ハウジング３２の内壁面の説明図である。図１１Ｂは、上ハウジング３２の凸部３２Ｂの突出量と、チップ５５の高さとの関係を示すための断面説明図である。

図１１Ａに示すように、ハウジング３０（ここでは上ハウジング３２）は、複数の凸部３２Ｂを有している。凸部３２Ｂは、伝熱シート９２を圧縮させる部位である。凸部３２Ｂは、ハウジング３０の内壁面に設けられた凸状の部位であり、基板に向かって突出した部位である。言い換えると、凸部３２Ｂは、ハウジング３０の内壁面から下側に突出した部位である。凸部３２Ｂが設けられた部位では、伝熱シート９２の圧縮率が高くなる。

凸部３２Ｂは、基板に実装されたチップ５５（半導体素子）に対向するように配置されている。凸部３２Ｂをチップ５５に対向配置させることによって、チップ５５と接触する領域において伝熱シート９２の圧縮率を高めることができる。これにより、チップ５５の熱を放熱し易くなる。

図１１Ｂに示すように、伝熱シート９２は、処理基板５０のチップ５５と上ハウジング３２の凸部３２Ｂとの間で挟み込まれている。また、伝熱シート９２は、チップ５５と凸部３２Ｂとの間で厚さ方向に圧縮されている。

図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、複数の凸部３２Ｂのそれぞれの突出量は、異なっている。凸部３２Ｂの突出量は、対向するチップ５５の高さに応じて異なっている。具体的には、図１１Ｂに示すように、凸部３２Ｂの突出量は、対向するチップ５５が低いほど大きく設定されている。言い換えると、凸部３２Ｂの突出量と、チップ５５の高さの合計は、ほぼ一定に設定されている。これにより、いずれのチップ５５においても、伝熱シート９２の圧縮率を均一にすることができる。

ところで、複数の凸部３２Ｂのそれぞれの突出量を異ならせる代わりに、最も高さの低いチップ５５に合わせて全ての凸部３２Ｂの突出量を大きく設定し、全てのチップ５５の放熱性を高めることが考えられる（若しくは、上ハウジング３２の内壁面を低くすることが考えられる）。但し、この場合、高さの高いチップ５５と凸部３２Ｂとの間で伝熱シート９２の圧縮率が高くなり、この結果、高さの高いチップ５５の位置で処理基板５０に押圧力がかかるため、処理基板５０に負荷がかかるおそれがある。
一方、処理基板５０への負荷を抑制するために、最も高さの高いチップ５５に合わせて全ての凸部３２Ｂの突出量を小さく設定することが考えられる（若しくは、上ハウジング３２の内壁面を高くすることが考えられる）。但し、この場合、高さの低いチップ５５と凸部３２Ｂとの間で伝熱シート９２の圧縮率が低くなり、この結果、高さの低いチップ５５の放熱が不十分になるおそれがある。
これに対し、本実施形態では、凸部３２Ｂの突出量は、対向するチップ５５の高さが低いほど大きく設定されるため、チップ５５にかかる押圧力を抑制して処理基板５０にかかる負荷を抑制することと、チップ５５の放熱性を高めることとの両立を図ることが可能である。

加えて、本実施形態のように処理基板５０がホルダ４０に固定されており上ハウジング３２に固定されていない構造では、処理基板５０と上ハウジング３２との隙間の寸法公差が大きくなる（処理基板５０と上ハウジング３２との隙間の寸法公差は、各部材の寸法公差や取付誤差の積算値になるため）。このため、仮に全ての凸部３２Ｂの突出量を同じにすると、処理基板５０と上ハウジング３２との隙間が寸法公差の範囲で最も狭まった場合に、高さの高いチップ５５の位置で処理基板５０に押圧力がかかるおそれがあり、処理基板５０に負荷がかかるおそれがある。また、仮に全ての凸部３２Ｂの突出量を同じにすると、処理基板５０と上ハウジング３２との隙間が寸法公差の範囲で最も広がった場合に、高さの低いチップ５５の放熱が不十分になるおそれがある。このように、仮に全ての凸部３２Ｂの突出量を同じにすると、処理基板５０と上ハウジング３２との隙間の寸法公差の全ての範囲において伝熱シート９２の圧縮率を適切に設定することは難しい。したがって、本実施形態のように対向するチップ５５の高さが低いほど凸部３２Ｂの突出量を大きい構造は、処理基板５０がホルダ４０に固定されており上ハウジング３２に固定されていない場合（言い換えると、処理基板５０と上ハウジング３２との隙間の寸法公差が大きくなる場合）に、特に有効である。

上記の通り、処理基板５０で発生した熱は、伝熱シート９２を介して上ハウジング３２に伝わることになる。このため、上ハウジング３２は、放熱フィン３２Ａを有することが望ましい。図１１Ｂに示すように、上ハウジング３２の放熱フィン３２Ａは、上ハウジング３２の内壁面の伝熱シート９２と接触する領域の裏面に設けられることが望ましい。特に、上ハウジング３２の放熱フィン３２Ａは、凸部３２Ｂが設けられた部位の裏面に設けられることが望ましい。なお、上ハウジング３２の他の部位に放熱フィン３２Ａを設けても良い。また、上ハウジング３２に放熱フィン３２Ａが無くても良い。

図１２は、本体部３を別の角度から見た斜視図である。このように、上ハウジング３２だけでなく、後ハウジング３１や下ハウジング３３にも放熱フィン（３１Ａ，３３Ａ）が設けられることが望ましい。これにより、ハウジング３０の内部空間の熱や、伝熱シート９２を介して上ハウジング３２から伝わる熱を外部に放熱しやすくなる。なお、後ハウジング３１や下ハウジング３３の他の部位に放熱フィンを設けても良い。また、後ハウジング３１や下ハウジング３３に放熱フィン（３１Ａ，３３Ａ）が無くても良い。

＜小括＞
上記の通り、測定装置１は、センサユニット１０と、光学ユニット２０と、ホルダ４０と、処理基板５０とを有する。センサユニット１０は、光を出射する発光素子１１と、反射光を受光する受光素子１２とを有する。光学ユニット２０は、発光素子１１から出射した光を対象物に照射するとともに、反射光を受光素子１２に受光させる。ホルダ４０は、センサユニット１０と光学ユニット２０とを相対移動可能に保持する。処理基板５０は、ホルダ４０に固定された基板である。このような構成の測定装置１の場合、相対移動するセンサユニット１０及び光学ユニット２０を保持するホルダ４０に処理基板５０が固定されるため、処理基板５０が振動するおそれがある。そこで、本実施形態の測定装置１は、処理基板５０の端部をホルダ４０から支持する変形可能な支持部材８０を有する。これにより、支持部材８０が処理基板５０の端部を支持しつつ変形することによって、支持部材８０が処理基板５０の振動を吸収し、処理基板５０の振動を抑制することができる。

また、処理基板５０の４つの角部のうちの３つの角部において、処理基板５０がホルダ４０に固定されていることが望ましい。なお、仮に処理基板５０の４つの角部をホルダ４０に固定すると、固定箇所が多いために寸法公差の影響によって処理基板５０に過剰な負荷がかかるおそれがある。一方、処理基板５０の３箇所をホルダ４０に固定しただけでは、未固定の角部が振動するおそれがあり、処理基板５０の振動が異音の原因になるおそれがある。そこで、本実施形態では、ホルダ４０に固定されていない処理基板５０の角部において、処理基板５０が支持部材８０によってホルダ４０から支持されている。これにより、処理基板５０にかかる負荷を抑制しつつ、処理基板５０の振動を抑制することができる。

上記の支持部材８０は、ホルダ４０に固定する第１固定部８１と、基板に固定する第２固定部８２と、第１固定部８１と第２固定部８２とを連結しつつ変形可能な連結部８３とを有する（図１０参照）。連結部８３が弾性変形することによって、ホルダ４０に対して処理基板５０の変位が許容され、これにより、処理基板５０の振動を抑制可能になる。但し、支持部材８０は、図１０に示す構造に限られるものではなく、処理基板５０の端部をホルダ４０から支持しつつ変形可能な構造であれば良い。

支持部材８０は位置合わせピン８４を有し、処理基板５０は、支持部材８０の位置合わせピン８４に合わせる位置合わせ部５３を有することが望ましい。これにより、処理基板５０に対して所定の位置で支持部材８０を固定できる。
また、処理基板５０の位置合わせ部５３が、周縁の凹部であることが望ましい。これにより、長穴５３Ｂが処理基板５０の周縁よりも内側に配置される場合（長穴５３Ｂが閉じた形状の場合）と比べて、処理基板５０の小型化を図ることができる。

上記の測定装置１は、ハウジング３０を有しており、ハウジング３０は、光学ユニット２０の光の入出射面を露出させつつ、センサユニット１０、光学ユニット２０及び処理基板５０を収容する。このような測定装置１の構造上、光学ユニット２０を経由して電磁波が漏洩・侵入するおそれがある。そこで、本実施形態の測定装置１では、処理基板５０と光学ユニット２０との間に電磁シールド部が配置されている。これにより、処理基板５０で生じた電磁波が外部に漏洩することを抑制することができ、若しくは、処理基板５０が外部からの電磁波の影響を受けることを抑制することができる。但し、測定装置１がシールド部材９１を備えていなくても良い。

上記の測定装置１は、処理基板５０とハウジング３０との間に伝熱シート９２が挟み込まれている。これにより、処理基板５０の熱がハウジング３０に伝わり易くなる。但し、測定装置１が伝熱シート９２を備えていなくても良い。

また、上記の測定装置１では、処理基板５０は、高さの異なる複数のチップ５５を有しており、ハウジング３０は、チップ５５に向かって突出する複数の凸部３２Ｂを有しており、凸部３２Ｂの突出量は、対向するチップ５５が低いほど大きく設定されており、伝熱シート９２は、チップ５５と凸部３２Ｂとの間で厚さ方向に圧縮されている。これにより、いずれのチップ５５においても、伝熱シート９２の圧縮率を均一にすることができる。但し、ハウジング３０の複数の凸部３２Ｂの突出量が同じでも良いし、ハウジング３０に凸部３２Ｂが設けられていなくても良い。

また、ハウジング３０は、外面に放熱フィン３２Ａを有することが望ましい。これにより、外部に放熱し易い構造になる。但し、ハウジング３０に放熱フィンが設けられていなくても良い。

以上、本発明の実施形態につき詳述したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の実施形態の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。

１ 測定装置、３ 本体部、
１０ センサユニット、１１ 発光素子、
１２ 受光素子、１３ センサ基板、
２０ 光学ユニット、２１ 投光用光学系、２２ 受光用光学系、
３０ ハウジング、３１ 後ハウジング、
３１Ａ 放熱フィン、３１１ コネクタ、３１２ コイル用基板、
３２ 上ハウジング、３２Ａ 放熱フィン、３２Ｂ 凸部、
３３ 下ハウジング、３３Ａ 放熱フィン、
３５ ガスケット、３５Ａ 挿通部、
４０ ホルダ、４０Ａ 右ホルダ、４０Ｂ 左ホルダ、
４１ 突出部、４２ 固定部、
４３ 位置合わせピン、４４ 取付部、
５０ 処理基板、５１ 穴、５２ 位置合わせ穴、
５３ 位置合わせ部、５３Ａ 基準穴、５３Ｂ 長穴（凹部）、
５５ チップ、
６０ バネ部材、６１ 固定部、
６２ 振動部、６２１ 分岐部、
６２Ａ 第１屈曲部、６２Ｂ 第２屈曲部、
６５ 振動部材、
７０ 駆動ユニット、７１ コイル、７２ マグネット、
８０ 支持部材、８１ 第１固定部、８２ 第２固定部、
８３ 連結部、８４ 位置合わせピン、
８４Ａ 第１ピン、８４Ｂ 第２ピン、８５ リブ、
９１ シールド部材、９１Ａ 逃げ部、
９２ 伝熱シート、
９４１ 固定ネジ、９５１ 第１固定ネジ、９５２ 第２固定ネジ、
１００ 車体取付部材、
１１０ 第１取付部材、１２０ 第２取付部材、
１３０ ダンパ部材

Claims (9)

1. 光を出射する発光素子と、反射光を受光する受光素子とを有するセンサユニットと、
   前記発光素子から出射した光を対象物に照射するとともに、反射光を前記受光素子に受光させる光学ユニットと、
   前記センサユニットと前記光学ユニットとを相対移動可能に保持するホルダと、
   前記ホルダに固定された基板と、
   前記基板の端部を前記ホルダから支持する変形可能な支持部材と
   を有する測定装置。
2. 請求項１に記載の測定装置であって、
   前記基板の４つの角部のうちの３つの角部において、前記基板が前記ホルダに固定されており、
   前記ホルダに固定されていない前記基板の角部において、前記基板が前記支持部材によって前記ホルダから支持されている、
   測定装置。
3. 請求項１又は２に記載の測定装置であって、
   前記支持部材は、
   前記ホルダに固定する第１固定部と、
   前記基板に固定する第２固定部と、
   前記第１固定部と前記第２固定部とを連結しつつ変形可能な連結部と
   を有する測定装置。
4. 請求項１～３のいずれかに記載の測定装置であって、
   前記支持部材は、位置合わせピンを有し、
   前記基板は、前記位置合わせピンに合わせる位置合わせ部を有する、
   測定装置。
5. 請求項４に記載の測定装置であって、
   前記位置合わせ部は、前記基板の周縁の凹部である、測定装置。
6. 請求項１～５のいずれかに記載の測定装置であって、
   前記光学ユニットの光の入出射面を露出させつつ、前記センサユニット、前記光学ユニット及び前記基板を収容するハウジングと、
   前記基板と前記光学ユニットとの間に配置された電磁シールド部材と、
   を更に有する測定装置。
7. 請求項１～６のいずれかに記載の測定装置であって、
   ハウジングと、
   前記基板と前記ハウジングとの間に挟み込まれた伝熱シートと、
   を更に備える測定装置。
8. 請求項７のいずれかに記載の測定装置であって、
   前記基板は、高さの異なる複数のチップを有しており、
   前記ハウジングは、前記チップに対向し、前記チップに向かって突出する複数の凸部を有しており、
   前記凸部の突出量は、対向する前記チップが低いほど大きく設定されており、
   前記伝熱シートは、前記チップと前記凸部との間で厚さ方向に圧縮されている、
   測定装置。
9. 請求項７又は８に記載の測定装置であって、
   前記ハウジングは、外面に放熱フィンを有する、測定装置。

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