JP6946921B2

JP6946921B2 - 発受光装置の筐体

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Publication number: JP6946921B2
Application number: JP2017201048A
Authority: JP
Inventors: 廉太郎秋本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-10-17
Also published as: US20200241114A1; DE112018005043T5; JP2019075473A; US11609309B2; WO2019078161A1

Description

本開示は、光を送受信する発受光装置の筐体に関する。

光を利用した計測装置の一つとして、発光素子を発光させて、予め設定された監視領域に向けて測定光を照射し、対象物で反射した反射光を受光素子に受光させ、発光から受光までに要した時間から、対象物までの距離を計測する距離計測装置が知られている。

この種の装置において、発光素子、受光素子、及びその他の光部品は、品質確保や見映えの観点から筐体内に収められる。そして、筐体には、測定光を出射し、反射光を入射するための窓部が設けられ、窓部には測定光を透過する材料で製造された窓部材が取り付けられる。

なお、発光素子から出射した光の一部は、窓部材の筐体の内部に面した内側境界面、及び筐体の外部に面した外側境界面等で反射する。この反射光（以下、戻り光）が受光素子にて受信されると、戻り光の経路長に相当する距離に、実際には存在しない物体が存在するとして誤検知されるなど、不具合の原因となる。

これに対して、特許文献１には、筐体内部において、発光素子と受光素子との間に伝搬抑制部材を設置することで戻り光を抑制する技術が記載されている。

特開２０１１−２１４９２６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に記載の従来技術では、窓部材で反射して筐体内部を伝搬する戻り光には効果的であるが、窓部材の外部との境界面で繰り返し反射して窓部材の内部を伝搬した後、受光素子に至る戻り光には対処できないという課題が見出された。

本開示の１つの局面は、誤検出の原因となる戻り光を、より抑制する技術を提供することにある。

本開示の一態様による発受光装置の筐体は、筐体本体（２０）と、窓部材（３０、３０ａ〜３０ｄ、３３〜３９）と、を備える。筐体本体は、一つ以上の発光素子を有する発光部（４１）及び一つ以上の受光素子を有する受光部（４４）を収納する。窓部材は、筐体本体に設けられた開口部（２３）を塞ぎ、発光部から出射され、筐体の外部に照射される出射光を透過させると共に、筐体の外部から到来し受光部に入射する入射光を透過させる。そして、窓部材には、窓部材内での光の伝搬を抑制するように構成された伝搬抑制部（３２、３２ａ〜３２ｄ）が設けられる。

このような構成によれば、発光部から出射され、窓部材の外部との境界面で繰り返し反射することで窓部材内を伝搬して、受光部に入射される戻り光を抑制することができる。その結果、受光部が受光した信号を利用して実施される処理での戻り光に基づく誤検出や誤判定を抑制することができる。

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。

発受光装置１の構成を示す斜視図である。第１実施形態における窓部材の形状等を示す断面図である。伝搬抑制部の作用を示す説明図である。第２実施形態における窓部材の形状等を示す断面図である。第２実施形態における窓部材の変形例を示す説明図である。第３実施形態における窓部材の形状等を示す断面図である。伝搬抑制部の作用を示す説明図である。第３実施形態における窓部材の変形例を示す説明図である。第４実施形態における窓部材の形状等を示す断面図である。伝搬抑制部の形成位置の変形例を示す説明図である。第１実施形態における窓部材の変形例を示す説明図である。

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．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１及び図２に示す発受光装置１は、車載レーザレーダに用いられ、光の発光および受光を行う装置である。

発受光装置１は、筐体１０を備える。筐体１０は、筐体本体２０と窓部材３０とを備える。筐体本体２０は、１つの面に開口部２３を有する箱体であり、例えば、直方体の外形を有する。なお、筐体本体２０の外形は、直方体に限定されるものではなく、様々な形状を採用することが可能である。窓部材３０は開口部２３を塞ぐように筐体本体２０に取り付けられている。以下では、開口部２３が形成された面をｘｚ平面、開口部２３の長手方向に沿った軸をｘ軸、開口部２３の短手方向に沿った軸をｚ軸、ｘｚ平面に直交する軸をｙ軸という。また、ｙ軸方向において筐体本体２０の内部から見て開口部２３側を手前側、その逆方向を奥側という。ｘ軸方向を横方向、ｚ軸方向を上下方向という。

筐体本体２０は、発光部４１と、投光レンズ４２と、受光レンズ４３と、受光部４４とを少なくとも収納する。筐体本体２０が形成する内部空間のうち、下側に位置する半分の空間を下部収納部２１、上側に位置する半分の空間を上部収納部２２という。

発光部４１は、赤外線を発光する１つ以上の発光素子を有する。発光部４１は、下部収納部２１に配置される。投光レンズ４２は、発光部４１と窓部材３１との間に配置される。投光レンズ４２は、発光部４１から出射された出射光を、所望のビーム形状に変えて窓部材３０を介して筐体１０の外部に測定光として照射する。

受光部４４は、赤外線を受光する１つ以上の受光素子を有する。受光部４４は、上部収納部２２に配置される。つまり、受光部４４は、発光部４１の上方に配置される。受光レンズ４３は、受光部４４と窓部材３１との間に配置される。受光レンズ４３は、筐体１０の外部から到来する入射光を、収束させて受光部４４に受光させる。

窓部材３０は、窓部本体３１と伝搬抑制部３２とを備える。
窓部本体３１は筐体本体２０の開口部２３を塞ぐ大きさ及び形状を有する板状部材である。窓部本体３１は、赤外線を透過し、可視光線を遮断する特性を有した樹脂材料を用いて成形される。窓部本体３１のうち、下部収納部２１を覆う部位を出射部位３１１、上部収納部２２を覆う部位を入射部位３１２という。

伝搬抑制部３２は、出射部位３１１と入射部位３１２との間に配置され、窓部本体３１と一体に形成された板状部材である。伝搬抑制部３２は、一端（以下、奥側端）が下部収納部２１と上部収納部２２とを仕切るように筐体本体２０が形成する収納空間に突出し、他端（以下、手前側端）が窓部本体３１の筐体外部との境界面と同一面を形成するように配置される。つまり、伝搬抑制部３２は窓部本体３１の厚さ方向の全体に渡って設けられている。但し、伝搬抑制部３２は、奥側端、及び左右方向の両端のいずれも筐体本体２０との間に隙間が生じるような大きさを有する。伝搬抑制部３２は、赤外線及び可視光線をいずれも遮断する特性を有した樹脂材料を用いて成形される。

以下、伝搬抑制部３２において、窓部本体３１に埋設されている部位を埋設部位３２１、収納空間側に突設されている部位を内側突出部位３２２という。
窓部材３０の製造には、例えば、インサート成形又は二色成形を用いることができる。インサート成形の場合、窓部本体３１及び伝搬抑制部３２のうち、いずれを先に成形してもよいが、伝搬抑制部３２を先に成形し、形状の精度がより要求される窓部本体３１を後から成形することが望ましい。

また、窓部本体３１及び伝搬抑制部３２は、例えば、共通のベース材料に、それぞれ異なる添加物を加えることで所望の特性を実現してもよい。但し、ベース材料は、光沢や色合い等、同等な外観を実現できるのであれば、窓部本体３１と伝搬抑制部３２とで異なっていてもよい。ベース材料は、合成樹脂に限るものではなく、ガラス等を用いてもよい。

［１−２．作用］
このように構成された発受光装置１では、図３中の太い実線で示すように、発光部４１から出射した光は、投光レンズ４２、窓部本体３１の出射部位３１１介して筐体１０外部に測定光として照射され、計測対象となる対象物Ｔにて反射される。対象物Ｔから到来する反射光は、窓部本体３１の入射部位３１２、受光レンズ４３を介して受光部４４に受光される。

発光部４１から出射された出射光は、測定光として筐体１０の外部に照射されるだけでなく、窓部本体３１の内側境界面及び外側境界面等で反射し、その一部は、受光部４４に向かう戻り光となる。外側境界面とは、窓部本体３１において、筐体１０の外部に接する側の面である。内側境界面とは、窓部本体３１において、筐体１０の内部、即ち収納空間に接する側の面である。

戻り光の経路には、例えば、筐体本体２０の収納空間内を直接的に受光部４４に向かう経路パターンＬ１、及び窓部本体３１内を伝搬した後、受光部４４に向かう経路パターンＬ２等が存在する。但し、経路パターンＬ１に代表されるように収納空間内を直接的に伝搬する戻り光は、伝搬抑制部３２の内側突出部位３２２によって、受光部４４に向けた伝搬が直接的に阻止される。また、経路パターンＬ２に代表されるように窓部本体３１を伝搬する戻り光は、伝搬抑制部３２の埋設部位３２１によって窓部材３０内部での伝搬が阻止されることにより、受光部４４に向けた伝搬が間接的に阻止される。なお、図３中、点線で示す経路は、伝搬抑制部３２が存在しない場合の戻り光の経路である。

［１−３．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）測定光である赤外線を遮る伝搬抑制部３２が、出射部位３１１と入射部位３１２との間において窓部本体３１に埋設された埋設部位３２１を有すると共に、下部収納部２１と上部収納部２２との間に突出した内側突出部位３２２を有する。

このため、収納空間を伝搬する戻り光だけでなく、窓部本体３１内を伝搬する戻り光も抑制することができる。その結果、受光信号を利用する処理での戻り光に基づく誤検出や誤判定を低減することができる。

（１ｂ）窓部材３０を構成する窓部本体３１及び伝搬抑制部３２は、共通のベース材料を用いて、添加物を異ならせることで所望の特性を実現し、特に、両者とも可視光線を遮る特性が付与されている。このため、筐体１０を外部から見た場合における窓部本体３１及び伝搬抑制部３２の色及び質感を、ほぼ均一なものとすることができ、窓部材３０の外観を向上させることができる。

即ち、この種の装置は、自動車や公共施設など、人目に触れる箇所に設置される場合があり、外観の良さが要求される。例えば、出射部位３１１と入射部位３１２とを最初から分離して形成すれば、伝搬抑制部３２を設けることなく、窓部材内を伝搬する戻り光を抑制することが可能となる。しかし、この場合、窓部材が二つの部位に仕切られた外観となるが、本実施形態における窓部材３０は、窓部本体３１と伝搬抑制部３２との境界が外部から認識され難いため、戻り光を抑制しつつ優れた外観も実現することができる。

［１−４．変形例］
本実施形態において、伝搬抑制部３２は、埋設部位３２１が窓部本体３１の外側境界面から内側境界面までの全体に渡って設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、図１１に示す窓部材３９のように、伝搬抑制部３２は、埋設部位３２１と外側境界面との間に隙間を有するように設けられていてもよい。この場合、窓部材３９において、伝搬抑制部３２が設けられた部位と他の部位との外観をより均一に見せることができ、外観の良さをより一層向上させることができる。

［２．第２実施形態］
［２−１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

第２実施形態では、伝搬抑制部の形状が第１実施形態と相違する。
図４に示すように、第２実施形態の発受光装置１ａにおいて、筐体１０ａは筐体本体２０と窓部材３０ａとを備える。また、窓部材３０ａは、窓部本体３１と伝搬抑制部３２ａとを備える。

伝搬抑制部３２ａは、第１実施形態の伝搬抑制部３２における内側突出部位３２２が省略された構造を有する。つまり、伝搬抑制部３２ａは、埋設部位３２１に相当する部位だけを有する。

［２−２．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ｂ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。

（２ａ）測定光である赤外線を遮る伝搬抑制部３２ａが、出射部位３１１と入射部位３１２との間において窓部本体３１に埋設されている。このため、窓部本体３１内を伝搬する戻り光を抑制することができる。その結果、受光信号を利用する処理において、戻り光に基づく誤検出又は誤判定を低減することができる。

なお、本実施形態において、筐体本体２０は、下部収納部２１と上部収納部２２との間に、赤外線を遮る遮光壁を備えていてもよい。
［２−３．変形例］
本実施形態において、伝搬抑制部３２ａは、窓部本体３１の外側境界面から内側境界面までの全体に渡って設けられているが、これに限定されるものではない。

例えば、図５に示すように、伝搬抑制部３２ａと内側境界面との間に隙間を設けた窓部材３３、逆に伝搬抑制部３２ａと外側境界面との間に隙間を設けた窓部材３４、又は、伝搬抑制部３２ａと内側境界面及び外側境界面の両方との間に隙間を設けた窓部材３５を用いてもよい。特に、伝搬抑制部３２ａと外側境界面との間に隙間を設けた場合には、伝搬抑制部３２ａが設けられた部位と他の部位との外観をより均一に見せることができ、外観の良さをより一層向上させることができる。

［３．第３実施形態］
［３−１．第１実施形態との相違点］
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

第３実施形態では、伝搬抑制部の形状が第１実施形態と相違する。
図６に示すように、第３実施形態の発受光装置１ｂにおいて、筐体１０ｂは筐体本体２０と窓部材３０ｂとを備える。また、窓部材３０ｂは、窓部本体３１と伝搬抑制部３２ｂとを備える。

伝搬抑制部３２ｂは、第１実施形態の伝搬抑制部３２に、外側境界面から突出させた外側突出部位３２３を付加した構造を有する。外側境界面からの外側突出部位３２３の突出量は、外側境界面に付着する可能性のある水滴や塵などの付着物の大きさと同程度に設定される。

［３−２．作用］
このように構成された発受光装置１ｂでは、図７に示すように、発光部４１から出射光は、測定光として筐体１０の外部に照射されるだけでなく、窓部本体３１の出射部位３１１の外側境界面に付着した付着物Ｍ１で反射し、その一部は、入射部位３１２の外側境界面に付着した付着物Ｍ２に向かう。更に、付着物Ｍ２で反射した光の一部は、受光部４４に向かう戻り光となる。

つまり、付着物Ｍ１，Ｍ２が付着する可能性のある環境下で使用される場合、戻り光の経路には、図３で示した経路パターンＬ１，Ｌ２に加えて、付着物Ｍ１，Ｍ２に反射して受光部４４に向かう経路パターンＬ３が存在する。但し、経路パターンＬ３に代表されるように付着物Ｍ１，Ｍ２を介して伝搬する戻り光は、伝搬抑制部３２ｂの外側突出部位３２３によって伝搬が阻止される。

［３−３．効果］
以上詳述した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）（１ｂ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。

（３ａ）測定光である赤外線を遮る伝搬抑制部３２ａが、窓部本体３１の外側境界面から突出した外側突出部位３２３を有する。このため、窓部本体３１の外側境界面に付着した付着物で反射して受光部４４に向かう戻り光の伝搬を抑制することができる。その結果、受光信号を利用する処理において、戻り光に基づく誤検出又は誤判定をより低減することができる。

［３−４．変形例］
本実施形態において、伝搬抑制部３２ｂが有する外側突出部位３２３は、単純な板状に形成されているが、これに限定されるものではない。

例えば、図８に示すように、外側突出部位３２３の先端を尖らせた形状にした窓部材３６、外側突出部位３２３の先端を外側境界面に沿って少し広げることで、断面形状をＴ字状にした窓部材３７、又は、窓部材３７の外側突出部位３２３の断面形状が、外側境界面に接する辺がこれと対向する辺より長い台形形状を有する窓部材３８を用いてもよい。特に、窓部材３６，３８は、外側突出部位３２３が外側境界面に対して傾斜した形状を有するため、外側突出部位３２３に付着物が留まり続けてしまうことを抑制することができる。

［４．第４実施形態］
［４−１．第１実施形態との相違点］
第４実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

第４実施形態では、伝搬抑制部の形状が第１実施形態と相違する。
図９に示すように、第４実施形態の発受光装置１ｃにおいて、筐体１０ｃは筐体本体２０と窓部材３０ｃとを備える。また、窓部材３０ｃは、窓部本体３１と伝搬抑制部３２ｃとを備える。

伝搬抑制部３２ｃは、第１実施形態の伝搬抑制部３２における内側突出部位３２２が省略され、第３実施形他の伝搬抑制部３２ｂにおける外側突出部位３２３が付加された構造を有する。

［４−２．効果］
以上詳述した第４実施形態によれば、前述した第１〜第３実施形態の効果（１ｂ）、（２ａ）、（３ａ）を奏する。

［５．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。

（５ａ）上記実施形態では、伝搬抑制部３２と筐体本体２０との間に隙間を有しているが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示す発受光装置１ｄの筐体１０ｄのように、窓部材３０ｄが有する伝搬抑制部３２ｄは、筐体本体２０の横方向の両壁面と接するような大きさを有していてもよい。更に伝搬抑制部３２ｄは、筐体本体２０の奥側の壁面と接触するような大きさを有していてもよい。

（５ｂ）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。

（５ｃ）上述した発受光装置の筐体の他、当該発受光装置を構成要素とするシステム、戻り光の抑制方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…発受光装置、１０…筐体、２０…筐体本体、２１…下部収納部、２２…上部収納部、２３…開口部、３０…窓部材、３１…窓部本体、３２…伝搬抑制部、４１…発光部、４２…投光レンズ、４３…受光レンズ、４４…受光部、３１１…出射部位、３１２…入射部位、３２１…埋設部位、３２２…内側突出部位。

Claims

一つ以上の発光素子を有する発光部（４１）及び一つ以上の受光素子を有する受光部（４４）を収納するように構成された筐体本体（２０）と、
前記筐体本体に設けられた開口部を塞ぎ、前記発光部から出射され、前記筐体の外部に照射される出射光を透過させると共に、前記筐体の外部から到来し前記受光部に入射する入射光を透過させるように構成された窓部材（３０、３０ａ〜３０ｄ、３３〜３８）と、
を備え、
前記窓部材に、前記窓部材内での光の伝搬を抑制するように構成された板状の伝搬抑制部（３２、３２ａ〜３２ｄ）が設けられ、
前記伝搬抑制部は、可視光の透過と、前記発光部及び前記受光部にて送受信される前記可視光とは異なる測定光の透過とをいずれも抑制する材料を用いて構成され、
前記窓部材の前記伝搬抑制部以外の部位である窓部本体（３１）は、前記測定光を透過し且つ前記可視光の透過を抑制する材料を用いて構成された
発受光装置の筐体。
請求項１に記載の発受光装置の筐体であって、
前記伝搬抑制部が、前記発光部からの出射光を透過させる出射部位（３１１）と、前記受光部に入射する入射光を透過させる入射部位（３１２）との間に位置するように構成された
発受光装置の筐体。
請求項１又は請求項２に記載の発受光装置の筐体であって、
前記伝搬抑制部が、前記出射光及び前記入射光を透過させる方向である前記窓部材の厚さ方向の全体に渡って設けられた
発受光装置の筐体。
請求項１又は請求項２に記載の発受光装置の筐体であって、
前記伝搬抑制部が、前記出射光及び前記入射光を透過させる方向である前記窓部材の厚さ方向の一部に設けられた
発受光装置の筐体。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の発受光装置の筐体であって、
前記伝搬抑制部は、前記発光部及び前記受光部を収納する空間に向けて突出した内側突出部位（３２２）を有するように構成された
発受光装置の筐体。
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の発受光装置の筐体であって、
前記伝搬抑制部は、前記発光部及び前記受光部を収納する空間とは反対側に向けて突出した外側突出部位（３２３）を有するように構成された
発受光装置の筐体。
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の発受光装置の筐体であって、
前記伝搬抑制部及び前記窓部本体は、同等の外観を有する材料を用いて構成された
発受光装置の筐体。