JPWO2020017379A1 - 測距装置 - Google Patents

Abstract

透光カバー（１２）は、発光素子（４１）と受光素子（４２）を覆い、車両の外面の一部を形成する。発光素子（４１）は、車両の外部に位置する物体（２００）までの距離を測定するための検出光（Ｌ１）を出射する。受光素子（４２）は入射光量に応じた受光信号を出力する。透光カバー（１２）の内面（１２ａ）に内側無反射コーティング層（１６）が形成されている。透光カバー（１２）の外面（１２ｂ）に外側無反射コーティング層（１７）が形成されている。

Description

本開示は、車両に搭載される測距装置に関する。

特許文献１は、車両に搭載される距離センサの一例としてＬｉＤＡＲ（Light Detecting and Ranging）センサユニットを開示している。当該ＬｉＤＡＲセンサユニットは、検出光を出射してから反射光が受光されるまでの時間に基づいて、当該反射光を生じた物体までの距離を検出する。

日本国特許出願公開２０１８−０４９０１４号公報

車両に搭載される測距装置の測定精度を向上させることが求められている。

上記の要求に応えるための一態様は、車両に搭載される測距装置であって、
前記車両の外部に位置する物体までの距離を測定するための検出光を出射する発光素子と、
入射光量に応じた受光信号を出力する受光素子と、
前記発光素子と前記受光素子を覆い、前記車両の外面の一部を形成する透光カバーと、
前記透光カバーの内面と外面の少なくとも一方に形成された無反射コーティング層と、
を備えている。

発光素子より出射された検出光が透光カバーを通過する際に、内面や外面による内方への反射光が生じる。当該反射光が受光素子に入射し、当該反射光に基づく受光信号が受光素子より出力されると、透光カバーの内面や外面の位置に物体が存在すると認識されてしまう可能性がある。

無反射コーティング層は、そのような反射光の発生を抑制する。したがって、透光カバーによる反射光が受光素子に入射する可能性を低減できる。あるいは、受光素子に入射する透光カバーからの反射光の光量を低減できる。これにより、透光カバーによる内方への反射光が物体までの距離測定に与える影響を抑制できる。

他方、物体からの反射光が透光カバーを通過する際に、内面や外面による外方への反射光が生じる。そのような反射光の発生は、受光素子に入射する反射光の光量の低下に繋がる。

無反射コーティング層は、そのような外方への反射光の発生を抑制する。したがって、受光素子に入射する反射光の光量低下を抑制できる。これにより、物体に関連付けられた受光信号のレベル低下が抑制される。

透光カバーによる内方への反射による距離測定への影響が抑制されるとともに、透光カバーによる外方への反射による受光素子への入射光量の低下が抑制されるので、測距装置の検出精度が向上する。

上記の測距装置は、以下のように構成されうる。
前記透光カバーの内面と外面の少なくとも一方は、曲率一定の弧状部分を有しており、
前記弧状部分の曲率中心は、前記距離を測定するための基準位置に一致している。

このような構成によれば、発光素子から出射された検出光は、その進行方向に依らず、屈折せずに透光カバーを通過する。したがって、受光素子に入射しうる透光カバーからの反射光の発生をさらに抑制できる。

上記の測距装置は、以下のように構成されうる。
前記検出光を変調することにより識別情報を付与する変調器と、
前記発光素子より前記検出光が出射されてから前記受光素子に反射光が入射するまでの時間と前記識別情報に基づいて、当該反射光を生じた物体までの距離を算出するプロセッサと、
を備えている。

検出光と同じか近い波長の外光が外方から透光カバーを通過して受光素子に入射し、外光に基づく受光信号が受光素子より出力されると、プロセッサは、当該外光を生じた物体までの距離を算出してしまう可能性がある。上記のような構成によれば、変調を通じて検出光に付与された識別情報は、反射光にも引き継がれる。したがって、反射光に基づいて受光素子から出力される受光信号にも識別情報が反映される。この識別情報に基づいて物体までの距離を算出するようにプロセッサを構成することにより、識別情報を伴わない外光に基づいて物体までの距離が算出される可能性を排除できる。したがって、測距装置の測定精度が向上する。

上記の測距装置は、以下のように構成されうる。
前記透光カバーにより区画される空間内に配置されており、前記車両の外部に可視光を出射するランプユニットを備えている。

ランプユニットは、車両の四隅部に配置されることが一般的である。四隅部は、車両の外部の情報を検出するに際しての障害物が少ない箇所でもある。透光カバーにより区画される空間をランプユニットと共有するように発光素子と受光素子が配置されることにより、車両の外部の情報を効率的に検出できる。他方、ランプユニットから照射された光が透光カバーによって内方へ反射されうる。しかしながら、透光カバーには無反射コーティング層が形成されているので、そのような反射光が物体までの距離の測定に与える影響も抑制できる。

上記の測距装置は、以下のように構成されうる。
前記発光素子と前記受光素子は、ＬｉＤＡＲセンサユニット、ＴＯＦ（Time of Flight）カメラユニット、およびミリ波レーダユニットの少なくとも一つの一部である。

本明細書において用いられる「センサユニット」という語は、所望の情報検出機能を備えつつ、それ自身が単体で流通可能な部品の構成単位を意味する。

本明細書において用いられる「光」という語は、所望の情報を検出可能な任意の波長を有する電磁波を意味する。例えば、本明細書における「光」という語は、可視光のみならず、紫外光や赤外光、ミリ波やマイクロ波を含む意味で用いられる。

本明細書において用いられる「ランプユニット」という語は、所望の照明機能を備えつつ、それ自身が単体で流通可能な部品の構成単位を意味する。

一実施形態に係る左前測距装置の構成を例示している。 図１の左前測距装置の車両における位置を例示している。 図１の左前測距装置の具体的な構成を例示している。 図１の左前測距装置における透光カバーの別構成例を示している。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

添付の図面において、矢印Ｆは、図示された構造の前方向を示している。矢印Ｂは、図示された構造の後方向を示している。矢印Ｕは、図示された構造の上方向を示している。矢印Ｄは、図示された構造の下方向を示している。矢印Ｌは、図示された構造の左方向を示している。矢印Ｒは、図示された構造の右方向を示している。以降の説明に用いる「左」および「右」は、運転席から見た左右の方向を示している。

図１は、一実施形態に係る左前測距装置１の構成を例示している。左前測距装置１は、図２に例示される車両１００の左前部ＬＦに配置される。左前部ＬＦは、車両１００の左右方向における中央よりも左側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも前側に位置する領域である。

図１に例示されるように、左前測距装置１は、ハウジング１１と透光カバー１２を備えている。ハウジング１１は、透光カバー１２とともに収容室１３を区画している。透光カバー１２は、車両１００の外面の一部を形成している。

左前測距装置１は、ＬｉＤＡＲセンサユニット１４を備えている。ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、収容室１３内に配置されている。

図３は、左前測距装置１の一構成例を示している。ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、発光素子４１と受光素子４２を備えている。透光カバー１２は、発光素子４１と受光素子４２を覆っている。

発光素子４１は、車両１００の外部へ向けて検出光Ｌ１を出射するように構成されている。検出光Ｌ１としては、例えば波長９０５ｎｍの赤外光が使用されうる。発光素子４１としては、レーザダイオードや発光ダイオードなどの半導体発光素子が使用されうる。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、検出光Ｌ１を所望の方向へ照射するための不図示の光学系を適宜に備えうる。ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、検出光Ｌ１の照射方向を変更して検出領域内を走査するための不図示の走査機構を備えうる。

受光素子４２は、入射した光量に応じた受光信号Ｓ１を出力するように構成されている。受光素子４２としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタなどが使用されうる。ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、受光信号Ｓ１を増幅するための不図示の増幅回路を備えうる。

左前測距装置１は、プロセッサ１５を備えている。プロセッサ１５は、収容室１３内に配置されている。プロセッサ１５は、ＬｉＤＡＲセンサユニット１４に内蔵されてもよい。プロセッサ１５は、所望のタイミングで発光素子４１に検出光Ｌ１を出射させる制御信号Ｓ０を出力する。プロセッサ１５は、受光素子４２から出力された受光信号Ｓ１を受信する。

プロセッサ１５は、発光素子４１より検出光Ｌ１が出射されてから受光素子４２に反射光Ｌ２が入射するまでの時間に基づいて、反射光Ｌ２を生じた物体２００までの距離を算出する。ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、そのように算出された距離に係るデータを検出光Ｌ１の照射方向と関連付けて集積することにより、反射光Ｌ２に関連付けられた物体２００の形状に係る情報を取得できる。

左前測距装置１は、内側無反射コーティング層１６を備えている。内側無反射コーティング層１６は、透光カバー１２の内面１２ａに形成されている。内側無反射コーティング層１６は、例えばフッ化マグネシウムを含有している。内側無反射コーティング層１６は、単層でも多層でもよい。内側無反射コーティング層１６は、真空蒸着やスパッタリングなどにより、内面１２ａ上に形成される。

発光素子４１より出射された検出光Ｌ１が透光カバー１２を通過する際に、内面１２ａによる内方への反射光Ｌ３が生じる。反射光Ｌ３が受光素子４２に入射し、反射光Ｌ３に基づく受光信号Ｓ１が受光素子４２より出力されると、プロセッサ１５は、透光カバー１２の内面１２ａの位置に物体が存在すると認識してしまう可能性がある。

内側無反射コーティング層１６は、反射光Ｌ３の発生を抑制する。したがって、反射光Ｌ３が受光素子４２に入射する可能性を低減できる。あるいは、受光素子４２に入射する反射光Ｌ３の光量を低減できる。これにより、反射光Ｌ３がＬｉＤＡＲセンサユニット１４による物体２００までの距離測定に与える影響を抑制できる。

他方、物体２００からの反射光Ｌ２が透光カバー１２を通過する際に、内面１２ａによる外方への反射光Ｌ４が生じる。反射光Ｌ４の発生は、受光素子４２に入射する反射光Ｌ２の光量の低下に繋がる。

内側無反射コーティング層１６は、反射光Ｌ４の発生を抑制する。したがって、受光素子４２に入射する反射光Ｌ２の光量低下を抑制できる。これにより、物体２００に関連付けられた受光信号Ｓ１のレベル低下が抑制される。

透光カバー１２の内面１２ａによる内方への反射による距離測定への影響が抑制されるとともに、内面１２ａによる外方への反射による受光素子４２への入射光量の低下が抑制されるので、左前測距装置１の検出精度が向上する。

左前測距装置１は、外側無反射コーティング層１７を備えている。外側無反射コーティング層１７は、透光カバー１２の外面１２ｂに形成されている。外側無反射コーティング層１７は、例えばフッ化マグネシウムを含有している。外側無反射コーティング層１７は、単層でも多層でもよい。外側無反射コーティング層１７は、真空蒸着やスパッタリングなどにより、外面１２ｂ上に形成される。

発光素子４１より出射された検出光Ｌ１が透光カバー１２を通過する際に、外面１２ｂによる内方への反射光Ｌ５が生じる。反射光Ｌ５が受光素子４２に入射し、反射光Ｌ５に基づく受光信号Ｓ１が受光素子４２より出力されると、プロセッサ１５は、透光カバー１２の外面１２ｂの位置に物体が存在すると認識してしまう可能性がある。

外側無反射コーティング層１７は、反射光Ｌ５の発生を抑制する。したがって、反射光Ｌ５が受光素子４２に入射する可能性を低減できる。あるいは、受光素子４２に入射する反射光Ｌ５の光量を低減できる。これにより、反射光Ｌ５がＬｉＤＡＲセンサユニット１４による物体２００までの距離測定に与える影響を抑制できる。

他方、物体２００からの反射光Ｌ２が透光カバー１２を通過する際に、外面１２ｂによる外方への反射光Ｌ６が生じる。反射光Ｌ６の発生は、受光素子４２に入射する反射光Ｌ２の光量の低下に繋がる。

外側無反射コーティング層１７は、反射光Ｌ６の発生を抑制する。したがって、受光素子４２に入射する反射光Ｌ２の光量低下を抑制できる。これにより、物体２００に関連付けられた受光信号Ｓ１のレベル低下が抑制される。

透光カバー１２の外面１２ｂによる内方への反射による距離測定への影響が抑制されるとともに、外面１２ｂによる外方への反射による受光素子４２への入射光量の低下が抑制されるので、左前測距装置１の検出精度が向上する。

図４は、透光カバー１２の別構成例を示している。本例における透光カバー１２の内面１２ａは、内側弧状部分１２ｃを有している。内側弧状部分１２ｃは、透光カバー１２の内方から見て凹面として形成されている。当該凹面の曲率は一定とされている。内側弧状部分１２ｃは、その曲率中心がＬｉＤＡＲセンサユニット１４の検出基準位置Ｐに一致するように配置されている。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１４の検出基準位置Ｐは、物体２００までの距離を測定する上での基準となる位置として適宜に定められうる。例えば、検出基準位置Ｐは、発光素子４１の光源（発光中心）の位置とされうる。あるいは、検出光Ｌ１が適宜の光学系により走査される場合、検出基準位置Ｐは、走査中心の位置とされうる。

このような構成によれば、発光素子４１から出射された検出光Ｌ１は、その進行方向に依らず、屈折せずに透光カバー１２の内面１２ａを通過する。したがって、受光素子４２に入射しうる内面１２ａからの反射光の発生をさらに抑制できる。

本例における透光カバー１２の外面１２ｂは、外側弧状部分１２ｄを有している。外側弧状部分１２ｄは、透光カバー１２の外方から見て凸面として形成されている。当該凸面の曲率は一定とされている。外側弧状部分１２ｄは、その曲率中心がＬｉＤＡＲセンサユニット１４の検出基準位置Ｐに一致するように配置されている。

このような構成によれば、発光素子４１から出射された検出光Ｌ１は、その方向に依らず、屈折せずに透光カバー１２の外面１２ｂを通過する。したがって、受光素子４２に入射しうる外面１２ｂからの反射光の発生をさらに抑制できる。

図３に例示されるように、左前測距装置１は、変調器１８を備えうる。変調器１８は、発光素子４１から出射される検出光Ｌ１を変調することにより、検出光Ｌ１に識別情報を付与する。変調は、振幅変調、周波数変調、位相変調の少なくとも一つを通じて行なわれうる。変調器１８による変調動作は、プロセッサ１５によって制御されうる。

変調を通じて検出光Ｌ１に付与された識別情報は、反射光Ｌ２にも引き継がれる。したがって、反射光Ｌ２に基づいて受光素子４２から出力される受光信号Ｓ１にも識別情報が反映される。プロセッサ１５は、識別情報に基づいて反射光Ｌ２を生じた物体２００までの距離を算出するように構成されうる。具体的には、プロセッサ１５は、識別情報の反映が認められる受光信号Ｓ１を受信した場合に、発光素子４１より検出光Ｌ１が出射されてから受光素子４２に反射光Ｌ２が入射するまでの時間に基づいて、物体２００までの距離を算出する。

検出光Ｌ１と同じか近い波長の外光Ｅが外方から透光カバー１２を通過して受光素子４２に入射し、外光Ｅに基づく受光信号Ｓ１が受光素子４２より出力されると、プロセッサ１５は、当該外光Ｅを生じた物体までの距離を算出してしまう可能性がある。上記のような構成によれば、識別情報を伴わない外光Ｅに基づいて物体までの距離が算出される可能性を排除できる。したがって、左前測距装置１の測定精度が向上する。

図１に例示されるように、左前測距装置１は、ランプユニット２０を備えうる。ランプユニット２０は、収容室１３内に配置される。ランプユニット２０は、車両１００の外方へ可視光を照射する装置である。ランプユニット２０としては、前照灯ユニット、車幅灯ユニット、方向指示灯ユニット、霧灯ユニットなどが例示されうる。

ランプユニット２０は、車両１００の四隅部に配置されることが一般的である。四隅部は、車両１００の外部の情報を検出するに際しての障害物が少ない箇所でもある。ランプユニット２０と収容室１３を共有するようにＬｉＤＡＲセンサユニット１４が配置されることにより、車両１００の外部の情報を効率的に検出できる。他方、ランプユニット２０から照射された光が透光カバー１２の内面１２ａや外面１２ｂによって内方へ反射されうる。しかしながら、透光カバー１２には内側無反射コーティング層１６と外側無反射コーティング層１７が形成されているので、そのような反射光がプロセッサ１５による物体までの距離の測定に与える影響も抑制できる。

これまで説明したプロセッサ１５の機能は、メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサにより実現されてもよいし、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの専用集積回路によって実現されてもよい。

上記の実施形態は、本開示の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本開示の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。

上記の実施形態においては、内側無反射コーティング層１６と外側無反射コーティング層１７が、それぞれ透光カバー１２の内面１２ａと外面１２ｂ上に形成されている。しかしながら、内側無反射コーティング層１６と外側無反射コーティング層１７の一方のみが透光カバー１２上に形成された構成も採用されうる。

図４に示された例においては、内側弧状部分１２ｃと外側弧状部分１２ｄが、それぞれ透光カバー１２の内面１２ａと外面１２ｂに形成されている。しかしながら、内側弧状部分１２ｃと外側弧状部分１２ｄの一方のみが透光カバー１２に形成された構成も採用されうる。

図２に例示される車両１００の右前部ＲＦには、図１に例示される左前測距装置１と左右対称の構成を有する右前測距装置が搭載されうる。右前部ＲＦは、車両１００の左右方向における中央よりも右側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも前側に位置する領域である。

左前測距装置１の構成は、左後測距装置にも適用可能である。左後測距装置は、図２に例示される車両１００の左後部ＬＢに搭載される。左後部ＬＢは、車両１００の左右方向における中央よりも左側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。左後測距装置の基本的な構成は、左前測距装置１と前後対称でありうる。

左前測距装置１の構成は、右後測距装置にも適用可能である。右後測距装置は、図２に例示される車両１００の右後部ＲＢに搭載される。右後部ＲＢは、車両１００の左右方向における中央よりも右側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。右後測距装置の基本的な構成は、上述の左後測距装置と左右対称でありうる。

左後測距装置や右後測距装置に搭載されるランプユニット２０の例としては、ブレーキランプユニット、ストップランプユニット、方向指示灯ユニット、車幅灯ユニットなどが挙げられる。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、車両１００の外部に位置する物体２００までの測距に用いられうる適宜のセンサユニットで置き換えられうる。そのようなセンサユニットとしては、ＴＯＦカメラユニットやミリ波レーダユニットが例示されうる。複数種の測定手法を用いる構成が単一のセンサユニットに内蔵されていてもよい。発光素子４１により出射される検出光Ｌ１の波長、および受光素子４２が感度を有する波長は、使用される測定手法に応じて適宜に定められうる。

本出願の記載の一部を構成するものとして、２０１８年７月１８日に提出された日本国特許出願２０１８−１３４８９６号の内容が援用される。

Claims (5)

1. 車両に搭載される測距装置であって、
   前記車両の外部に位置する物体までの距離を測定するための検出光を出射する発光素子と、
   入射光量に応じた受光信号を出力する受光素子と、
   前記発光素子と前記受光素子を覆い、前記車両の外面の一部を形成する透光カバーと、
   前記透光カバーの内面と外面の少なくとも一方に形成された無反射コーティング層と、
   を備えている、
   測距装置。
2. 前記透光カバーの内面と外面の少なくとも一方は、曲率一定の弧状部分を有しており、
   前記弧状部分の曲率中心は、前記距離を測定するための基準位置に一致している、
   請求項１に記載の測距装置。
3. 前記検出光を変調することにより識別情報を付与する変調器と、
   前記発光素子より前記検出光が出射されてから前記受光素子に反射光が入射するまでの時間と前記識別情報に基づいて、当該反射光を生じた物体までの距離を算出するプロセッサと、
   を備えている、
   請求項１または２に記載の測距装置。
4. 前記透光カバーにより区画される空間内に配置されており、前記車両の外部に可視光を出射するランプユニットを備えている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の測距装置。
5. 前記発光素子と前記受光素子は、ＬｉＤＡＲセンサユニット、ＴＯＦカメラユニット、およびミリ波レーダユニットの少なくとも一つの一部である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の測距装置。

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