JP2023526119A - 自動車車両のための検出装置のバッフル - Google Patents

Abstract

本発明は、検出装置に関する。この検出装置は、波長範囲内で作動するセンシング装置と、作動波長範囲において透明なカバーと、そのような一体化されたセンシング装置の実装設計に対する影響が全くないか又は限定された状態で反射ノイズを効率的に低減するために配置されたバッフルとを含む。【選択図】図１ａ

Description

本発明は、センシング装置と、カバーと、バッフルとを含む、決められた波長範囲内の波で作動する検出装置に関する。カバーは、センシング装置の作動波長範囲において透明である。

より詳細には、本発明は、センシング装置としてのライダー（光検出及び測距）に関する。

今日、自律走行車両を使用する傾向がある。自律走行車両は、ドライバーレス車両、自動運転車両又はロボット車両とも呼ばれ、人間の入力なしに自ら環境を解析して航行することができる車両である。自動推進車両には、車、バン、ローリー、オートバイ、バス、路面電車、電車、飛行機、ヘリコプター等が含まれる。

自律走行車両は、レーダー、ライダー、カメラ、ソナーなどの様々なセンシング装置を用いて周囲環境を検出する。次に、これらのセンシング装置を介して受信された情報は、車両の航行経路を決定するために処理され、車両がその環境の固定物及び移動体に衝突することなく航行することを可能にする。

ＡＤＡＳ（先進運転支援システム）は、車両の周囲の状況に基づいてドライバーを支援するための検出技術も必要とする。

あらゆる検出技術の中でも、ライダーは、解像度の高い３次元画像を提供する非常に有用なものである。ライダーは、ターゲットにレーザー光を照射し、その反射光をセンサーで測定することでターゲットまでの距離を測定する技術である。レーザーの戻り時間及び波長の差を利用して、ターゲットをデジタル３Ｄで表現することができる。ライダーは、３Ｄレーザースキャンとも呼ばれる。ライダーには、走査型ライダー、回転型ライダー、点滅型ライダー、ソリッドステートライダーなどのいくつかの種類がある。走査型ライダー及び回転型ライダーは、連続したレーザーを使用するのに対して、点滅型ライダー及びソリッドステートライダーは、レーザーパルスを使用する。

センシング装置は、独立したデバイスとして車両に一体化され得る。それは、次に、カバーを含む保護筐体で囲まれる。それらは、フロントガラス、後部ガラス、サイドガラスなど、既存のカバーの後ろに一体化することもできる。それらは、トリム要素の後ろに一体化することもできる。自動車用トリム要素は、その魅力を高めるか、又は車両の美観を損ねる部分を隠すために、車両の内装又は外装に追加することができる物品を指す。

一体化のタイプに応じて、カバーは、センシング装置の作動波長範囲に対して透明である限り、ガラス、プラスチック及び／又は他の材料で作ることができる。それは、様々な形状をとることができる。それは、平らであるか又は曲げられ得る。カバーは、センシング装置のセンシング軸に対して垂直に又は所定の角度で配置することができる。

センシング装置の前にカバーがあると、センシング装置から発信される信号の反射が生じる。この信号がセンシング装置に反射することで、強い反射ノイズが発生し、実際の検出信号を乱すことがある。

センシング装置を車両に一体化すると、センシング装置自体の近くにバッフルが存在することになり得る。このバッフルは、センシング装置を一体化するためのブラケットの一部であるか、又はブラケットがない場合には周囲の部品であり得る。バッフルは、より一般的には、センシング装置を保護するために使用される筐体及び／又はパッケージの一部であり得る。このバッフルの表面は、センシング装置によって発信された信号を散乱及び／又は反射させ、さらなる反射ノイズを引き起こす可能性がある。

この反射ノイズを回避するために、反射防止コーティングなどの処理をカバーに施すことにより、カバーの反射及び／又は散乱を低減させる努力がなされている。しかしながら、表面反射を完全に回避することは、現実的に困難である。反射ノイズは、低減され得るが、完全に除去されることはほとんどない。また、表面処理を行うと、製造の難易度が上がり、コストも高くなる。さらに、表面処理は、カバーの機械的又は熱的耐性を低下させるなど、カバーの特定の特性に影響を与える可能性がある。

ノイズを低減する別の可能性は、バッフル表面の散乱プロファイル及び反射効率を修正することである。しかしながら、反射ノイズが実際の検出信号よりはるかに強い場合、これは、有効でない。さらに、バッフル表面の修正は、製品の設計及び製造に制約をもたらし、製造コストを増加させる可能性がある。

反射ノイズに対処する別の方法は、カバーに対するセンシング装置の向きを調整することである。しかしながら、この方法は、センシング装置を車両に一体化することに起因する制約と両立しないことが多い。

本発明は、このような一体型センシング装置の実装設計に対する影響が全くないか又は限定された状態でこの反射ノイズを効率的に低減するための解決策を提案する。

本発明は、検出装置に関する。この検出装置は、センシング装置を含む。このセンシング装置は、発信軸に沿って発信する１つ又は複数のエミッタと、受信軸に沿って受信する１つ又は複数のレシーバとを含む。エミッタ及びレシーバの両方は、一定の波長範囲内で作動する。検出装置は、発信軸と受信軸との間の中心軸として画定されるセンシング軸を有する。センシング装置は、一定の視野及び一定の波長範囲内の波が通過する開口部も有する。

検出装置は、その開口部に面するカバーをさらに含む。カバーは、センシング装置のセンシング軸に対して角度Ａを画定する。カバーは、センシング装置の作動波長範囲において明らかに透明である。

検出装置は、バッフルも含む。このバッフルは、センシング装置の開口部で測定して、センシング装置のセンシング軸から距離ｄに配置される。バッフルは、カバーに向かって延在する。バッフルは、カバーに対して角度Ｂを画定し、且つセンシング装置のセンシング軸に対して角度Ｃを画定する。バッフルは、明らかにセンシング装置の視野の外側に配置される。バッフルは、平らであるか、傾いているか又は曲がっていることができる。

距離ｄは、バッフルによって散乱されてカバーに戻り、その後、カバーによって反射されて、センシング装置の受信機によって検出される波の強度が、センシング装置のエミッタによって発信され、その後、カバーによってバッフルに向かって反射される波の強度の最大５０％、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、さらにより好ましくは０％であるように決定される。

距離ｄは、実際に、センシング装置に送り返されるバッフル反射ノイズがないか又は少ないように、最大距離（ｍａｘｉｍａｌ ｄｉｓｔａｎｃｅ）（最大距離（ｍａｘ．ｄｉｓｔａｎｃｅ））と呼ばれる特定の値未満であることが要求される。最大距離は、センシング装置の設計、バッフル表面形状及び散乱／反射特性、カバーとのバッフル角度Ｂ、センシング装置のセンシング軸とのバッフル角度Ｃ、カバー形状及び表面反射特性、センシング装置とカバーとの間の距離ｓ並びにカバーとセンシング装置のセンシング軸との角度Ａのようなシステム設計に依存する。

本発明の一実施形態によれば、バッフルは、センシング装置のセンシング軸に平行である。

本発明の一実施形態によれば、バッフルは、センシング装置又はセンシング装置の任意の周囲構成要素を一体化するためのブラケットの一部であり得る。バッフルは、より一般的には、センシング装置を保護するために使用される筐体及び／又はパッケージングの一部であり得る。

本発明の一実施形態によれば、センシング装置は、レーダーである。レーダーは、周囲の物体の範囲、角度又は速度を決定するために電波を使用する検出システムである。レーダーは、周囲の物体の特性を決定するために、少なくとも電波（又はマイクロ波）のエミッタ及びレシーバを含む。エミッタからの電波（パルス又は連続）が物体に反射してレシーバに戻ると、その物体の位置及び速度に関する情報が得られる。ドライバーレス車両の出現により、レーダーは、自動化プラットフォームがその環境を監視することを支援し、その結果、望ましくない事故を防止することが期待される。

本発明の一実施形態によれば、センシング装置は、ライダーである。あらゆる検出技術の中でも、ライダーは、良好な解像度を有する３Ｄ画像を提供するのに非常に有用である。ライダーは、ターゲットにレーザー光を照射し、その反射光をセンサーで測定することでターゲットまでの距離を測定する技術である。レーザーの戻り時間及び波長の差を利用して、ターゲットをデジタル３Ｄで表現することができる。

ライダーは、走査型、回転型、点滅型又はソリッドステートライダーであり得る。レーダーと同様に、ライダーは、少なくともエミッタ及びレシーバを含むが、電磁スペクトルの他の部分を利用する。ライダーは、光波、より一般的にはレーザーからの赤外線を使用する。

本発明の好ましい実施形態によれば、ライダーの波長範囲は、７５０ｎｍ～１６５０ｎｍである。この範囲は、不可視且つ人間の目に対する安全性を保ちながら、車両に対する通常の障害物の良好な検出を可能にする。

本発明の一実施形態によれば、カバーは、ガラス製である。ガラス板は、当然のことながら、センシング装置の作動波長範囲に対して依然として透明でなければならない。ガラスの使用は、例えば、ガラス自体の霜取り又は除湿のために効率的に加熱される可能性を提供する。ガラスは、外部環境に対するその機械的耐性及び化学的耐久性の点からも選択され得る。しかしながら、カバーは、センシング装置の作動波長範囲に対して透明である限り、プラスチック又は他の材料で作られ得る。

好ましくは、カバー又はガラス板は、７５０～１６５０ｎｍの波長範囲において、１５ｍ^－１より低い吸収係数を有する。したがって、ガラスは、ソーダ石灰シリカ型ガラス、アルミノケイ酸、ホウケイ酸等であり得る。好ましくは、ガラス板は、エクストラクリアガラスである。

本発明の一実施形態によれば、カバーは、フロントガラス、サイドガラス、後部ガラスなどの自動車用グレージングの一部である。国際公開第２０１８０１５３１２号パンフレット（参照により本明細書に組み込まれる）は、そのような種類の自動車用グレージングを示している。代替的に、カバーは、自動車用グレージングの背後に配置され得る。

カバーは、バンパー、ルーフ、フェンダーなどの自動車付属品又は自動車トリム要素の一部でもあり得る。国際公開第２０１８０１５３１３Ａ１号パンフレット（参照により本明細書に組み込まれる）は、そのような種類のトリム要素を示している。

代替的に、カバーは、自動車付属品又は自動車トリム要素の背後に配置され得る。

本発明は、自動車車両における本発明の検出装置の使用にも関する。検出装置のセンシング装置は、好ましくは、ライダー、より好ましくはソリッドステートライダーである。

本発明及び先行技術に対して達成された利点を要約する目的で、本発明の特定の目的及び利点を本明細書で上述した。当然のことながら、必ずしもすべてのそのような目的又は利点が本発明の任意の特定の実施形態に従って達成され得るわけではないことを理解されたい。したがって、例えば、当業者は、本明細書で教示又は示唆され得る他の目的又は利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示される１つの利点又は利点の群を達成又は最適化する方法で本発明が具体化又は実施され得ることを認識するであろう。

本発明の上記及び他の態様は、以下に記載する実施形態を参照することにより明らかとなり、解明されるであろう。

ここで、本発明を、添付の図面を参照して例としてさらに記載し、同様の参照数字は、様々な図において同様の要素を指す。これらの例は、説明のために提供されるものであり、限定するものではない。図面は、概略的な表現であり、縮尺に忠実ではない。図面は、本発明を何ら限定するものではない。より多くの利点は、例を用いて説明される。

本発明の一実施形態の全体図である。 本発明の他の実施形態である。 本発明の他の実施形態である。 バッフルによる信号の散乱を概略的に示す。 バッフルによる信号の後方散乱を概略的に示す。 数値シミュレーションの結果を示す。

本発明を、特定の実施形態に関して且つ特定の図面を参照して記載するが、本発明は、それに限定されるものではない。

本明細書を通して、「一実施形態」又は「実施形態」への言及は、その実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書中の様々な箇所における「一実施形態において」又は「実施形態において」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すわけではないが、その可能性もある。さらに、特定の特徴、構造又は特性は、本開示から当業者に明らかであるように、１つ又は複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わされ得る。

同様に、本発明の例示的な実施形態の記載において、本開示を合理化し、様々な発明的態様の１つ又は複数の理解を促進する目的のため、本発明の様々な特徴は、単一の実施形態、図又はその記載においてグループ化され得ることを理解されたい。しかしながら、この開示方法は、特許請求される本発明が、各請求項に明示的に記載されている以上の特徴を必要とするという意図を反映するものと解釈してはならない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明的態様は、単一の前述の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴に存在する。したがって、詳細な説明に続く請求項は、この詳細な説明に明示的に組み込まれ、各請求項は、本発明の別個の実施形態としてそれ自体で成り立っている。

図１ａに示すように、検出装置（１）は、一定の波長範囲内で作動するセンシング装置（２）を含む。センシング装置（２）は、一般に、発信軸（図示せず）に沿って発信するエミッタ（図示せず）と、受信軸（図示せず）に沿って受信するレシーバ（図示せず）とを有する。センシング軸（２１）は、エミッタ軸とレシーバ軸との間の中心軸として画定される。また、センシング装置（２）は、決められた視野と、一定の波長範囲内の波が通過する開口部とを有する。この波は、センシング軸（２１）に沿って伝搬する。

検出装置（１）は、センシング装置（２）の開口部に面し、センシング装置（２）のセンシング軸（２１）に対して角度Ａを画定するカバー（３）も含む。カバー（３）は、センシング装置（２）の作動波長範囲において透明である。

検出装置（１）は、バッフル（４）も含む。この実施形態では、バッフルは、センシング装置の開口部で測定して、センシング装置（２）のセンシング軸（２１）から距離ｄにおいて、センシング装置（２）の下に少なくとも部分的に配置される。バッフル（４）は、カバー（３）に向かって延在する。バッフル（４）は、カバー（３）に対して角度Ｂを画定し、センシング装置（２）のセンシング軸（２１）に対して角度Ｃを画定する。バッフル（４）は、明らかにセンシング装置（２）の視野の外側に配置される。

図１ｂに示すように、バッフル（４）は、センシング装置（２）の上方に配置することも可能である。より一般的には、バッフル（４）は、センシング装置（２）のセンシング軸（２１）の全周に配置され得る。

好ましい実施形態では、図２に示すように、バッフル（４）は、センシング装置（２）のセンシング軸（２１）に平行であり、バッフル（４）は、カバー（３）まで延在する。

図３、４ａ、４ｂは、波の経路を単に概略的に示す。複数の反射及び散乱を含む完全な経路は、示唆されているに過ぎない。

図３は、バッフル（４）による信号の散乱を概略的に示す。反射ノイズへの主な寄与は、センシング装置（２）によって発信され（２３）、その後、カバー（３）によってバッフル（４）に向かって反射され（３４）、その後、バッフル（４）によってセンシング装置（２）に向かって散乱される（４２）信号であると一般に考えられる。しかしながら、この経路は、一般に、センシング装置（２）のレシーバの検出範囲の外側であるように見える。

図４ａ及び４ｂは、バッフル（４）による信号の後方散乱を概略的に示す。反射ノイズの大部分は、センシング装置（２）によって発信され（２３）、その後、カバー（３）によってバッフル（４）に向かって反射（３４）され、その後、散乱されて（４３）カバー（３）に戻り、その後、カバー（３）によってセンシング装置（２）のレシーバに反射される（３２）信号によるものである。

図４ｂでは、便宜上及び視認性のために、後方散乱信号（４３）は、単一の矢印として描かれ、散乱信号（４３及び３２）を発信信号（２３及び３４）と区別するために、その経路がシフトされた状態で描かれている。

後方散乱信号が反射ノイズに寄与している可能性があることが確認された。この発見は、反射ノイズが除去、少なくとも低減されるように距離ｄの最大距離を決定するための、センシング装置（２）、カバー（３）及びバッフル（４）の数値シミュレーションを容易にする。このような数値シミュレーションは、電磁放射の場合、フレネル係数及びレイトレーシングに基づくことができる。

例えば、センシング装置（２）は、水平方向のＦＯＶが３０°であり、垂直方向のＦＯＶが１０°のライダーである。カバー（３）は、ライダーの作動波長範囲に対して透明なガラス板であり、水平方向１３５ｍｍ、垂直方向７５ｍｍの寸法である。バッフル（４）の反射率は、５％のランバート散乱と定義される。

図５は、数値シミュレーションの結果を示し、カバー（３）と、ライダー（２）の光軸（２１）との間の角度Ａは、２５°に固定されている。ライダー（２）からカバー（３）までの距離ｓは、３５ｍｍ～１１５ｍｍで変化する。シミュレーションの結果、カバー（３）をライダー（２）から離して配置する場合、バッフル（４）をライダー（２）に近づけて配置する必要があることが分かった。すなわち、ライダー（２）とカバー（３）との間の距離ｓが大きくなると、ライダー（２）とバッフル（４）との間の距離ｄは、反射ノイズをカットするか又は少なくとも低減するために小さくなる。

図６は、ライダー（２）からカバー（３）までの距離ｓを７５ｍｍに固定し、カバー（３）と、ライダー（２）の光軸（２１）との間の角度Ａを２０°～８０°で変化させた別のシミュレーションの結果を示す。シミュレーションは、角度Ａが２０°から５０°に広がるにつれて、バッフル（４）がライダー（２）から少し離れて配置される可能性があることを示した。５０°を超えると、バッフル（４）をライダー（２）に近づけて配置する必要がある。

フロントガラスの背後にライダー（２）を一体化することに関して、フロントガラスの傾斜は、通常、２５°～４０°である。ライダー（２）は、フロントガラスより通常５°小さい角度で設置されるため、角度Ａは、２０°～３５°である。そのため、距離ｄの最大距離は、２５ｍｍ～４０ｍｍで選択される。

本発明は、図面及び前述の記載において詳細に図示及び記載されているが、このような図示及び記載は、説明に役立つためのもの又は例示的なものであるとみなされ、限定的なものではない。前述の記載は、本発明の特定の実施形態を詳述するものである。しかしながら、前述が文章でどのように詳細に現れても、本発明は、多くの方法で実施され得ることが理解されるであろう。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。

Claims (12)

1. ａ．センシング装置（２）であって、
   ｉ．発信軸に沿って発信するエミッタ、
   ｉｉ．受信軸に沿って受信するレシーバ
   を含み、前記エミッタ及び前記レシーバの両方は、一定の波長範囲内で作動し、前記センシング装置（２）は、前記発信軸と前記受信軸との間の中心軸として画定されるセンシング軸（２１）を有し、前記センシング装置（２）は、一定の視野を有し、前記センシング装置（２）は、前記波長範囲内の波が通過する開口部を有する、センシング装置（２）、
   ｂ．前記センシング装置（２）の前記開口部に面するカバー（３）であって、前記センシング装置（２）の前記センシング軸（２１）に対して角度Ａを画定し、前記センシング装置（２）の前記作動波長範囲において透明であるカバー（３）、
   ｃ．前記センシング装置（２）の前記開口部で測定して、前記センシング装置（２）の前記センシング軸（２１）から距離ｄに配置されたバッフル（４）であって、前記カバー（３）に向かって延在し、前記カバー（３）に対して角度Ｂを画定し、且つ前記センシング装置（２）の前記センシング軸（２１）に対して角度Ｃを画定し、前記センシング装置（２）の前記視野の外側に配置されるバッフル（４）
   を含む検出装置（１）において、
   前記距離ｄは、前記バッフルによって散乱（４３）されて前記カバー（３）に戻り、その後、前記カバー（３）によって反射（３２）されて、前記センシング装置（２）の前記レシーバによって検出される波の強度が、前記センシング装置（２）の前記エミッタによって発信（２３）され、その後、前記カバー（３）によって前記バッフル（４）に向かって反射（３４）される波の強度の最大５０％、好ましくは２０％、より好ましくは１０％、さらにより好ましくは０％であるように決定されることを特徴とする検出装置（１）。
2. 前記バッフル（４）は、前記センシング装置（２）の前記センシング軸（２１）に平行であることを特徴とする、請求項１に記載の検出装置（１）。
3. 前記バッフル（４）は、前記センシング装置（２）又は前記センシング装置（２）の周囲構成要素を一体化するためのブラケットの一部であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の検出装置（１）。
4. 前記センシング装置（２）は、レーダーであることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の検出装置（１）。
5. 前記センシング装置（２）は、ライダー、より好ましくはソリッドステートライダーであることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の検出装置（１）。
6. 前記センシング装置（２）の前記波長範囲は、７５０ｎｍ～１６５０ｎｍであることを特徴とする、請求項５に記載の検出装置（１）。
7. 前記カバー（３）は、ガラス製であることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の検出装置（１）。
8. 前記カバー（３）は、７５０～１６５０ｎｍの波長範囲において、１５ｍ^－１より低い吸収係数を有することを特徴とする、請求項７に記載の検出装置（１）。
9. 前記カバー（３）は、自動車用グレージング又は自動車用付属品若しくは自動車用トリム要素の少なくとも一部であることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の検出装置（１）。
10. 前記カバー（３）は、自動車用グレージング又は自動車用付属品若しくは自動車用トリム要素の背後に配置されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の検出装置（１）。
11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の検出装置（１）の使用において、前記検出装置（１）は、自動車車両に設置されることを特徴とする使用。
12. 前記センシング装置（２）は、ライダー、より好ましくはソリッドステートライダーであることを特徴とする、請求項１１に記載の検出装置（１）の使用。

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