WO2020195678A1 - 測距装置 - Google Patents
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- G01S2007/4977—Means for monitoring or calibrating of sensor obstruction by, e.g. dirt- or ice-coating, e.g. by reflection measurement on front-screen including means to prevent or remove the obstruction
Definitions
- This disclosure relates to a distance measuring device.
- a distance measuring device mounted on a vehicle and measuring the distance to an object in front of the vehicle, it irradiates the transmitted wave forward, detects the reflected wave from the irradiated transmitted wave object, and reaches that object. There is a distance measuring device that measures the distance of.
- the ranging device generally has a housing, and inside the housing, an irradiation unit that irradiates the transmitted wave and a detection unit that detects the reflected wave are housed.
- a transmission window through which transmitted waves and reflected waves are transmitted is provided in front of the housing.
- the measurement accuracy of the distance measuring device may decrease.
- Patent Document 1 describes that a heater for heating the transmission window is provided in the transmission window in order to remove snow, rainwater, etc. adhering to the transmission window.
- One aspect of the present disclosure is to provide a distance measuring device provided with a heater, which effectively utilizes the empty space of the transmission window.
- One aspect of the present disclosure is a distance measuring device for measuring a distance to an object, which includes a detection module, a housing, a transmission window, a heater, and a circuit component.
- the detection module has an irradiation unit that irradiates a transmitted wave scanned along a preset scanning direction, and a detection unit that detects a reflected wave from an object arriving from the scanning range.
- the housing houses the detection module.
- the transmission window is a part of the housing, is arranged to face the detection module, and transmits transmitted waves and reflected waves.
- the heater heats the transmission window. Circuit components are used in ranging devices.
- the heater is arranged on the inner surface or the outer surface of the transmission window so as to cover a transmission region through which at least one of the transmitted wave and the reflected wave detected by the detection unit is transmitted.
- the circuit component is arranged in an area other than the area where the heater is arranged on the inner surface or the outer surface of the transmission window.
- the empty space of the transparent window can be effectively utilized in the distance measuring device provided with the heater.
- the rider device 1 shown in FIG. 1 is a distance measuring device that irradiates light as a transmission wave and measures the distance to an object by detecting the reflected wave of the irradiated light. Riders are also referred to as lidar. LIDAR is an abbreviation for Light Detection and Langing. The rider device 1 is mounted on a vehicle and used to detect various objects existing in front of the vehicle.
- the rider device 1 includes a housing 6.
- the housing 6 is a resin box formed in a rectangular parallelepiped shape.
- the housing 6 includes a housing body 7 and a cover 8.
- a transmission window 81 through which transmitted waves and reflected waves are transmitted is provided in front of the cover 8 as a part of the cover 8.
- the term "front” as used herein refers to the direction of the irradiation destination of the transmitted wave in the housing 6.
- the left-right direction when the transparent window 81 is viewed from the front front is the X-axis direction
- the vertical direction when the transparent window 81 is viewed from the front front is the Y-axis direction
- the direction orthogonal to the XY plane is defined as the Z-axis direction.
- the Z-axis direction is also referred to as the front-rear direction of the housing 6.
- the detection module 2 shown in FIG. 2 is housed inside the housing 6.
- the detection module 2 is assembled to the housing body 7 described above via a frame 50 composed of a plurality of parts.
- the detection module 2 includes an irradiation unit 10, a detection unit 20, an intermediate plate 30 provided between the irradiation unit 10 and the detection unit 20, and a motor 40.
- the frame 50 are omitted in order to make the configuration of the detection module 2 easy to see.
- the configuration of the detection module 2 will be described in detail below.
- the irradiation unit 10 is housed in a space above the inside of the housing 6 and is configured to irradiate light scanned along a preset scanning direction.
- the irradiation unit 10 includes a pair of light sources 11 and 12 and an irradiation mirror 13. Further, the irradiation unit 10 may include a pair of irradiation side lenses 14 and 15 and an irradiation side folding mirror 16.
- Semiconductor lasers are used for both the light sources 11 and 12.
- the irradiation mirror 13 is a flat plate-like member to which a pair of deflection mirrors that reflect light are attached on both sides.
- the irradiation mirror 13 rotates around a rotation axis along the Y-axis direction according to the drive of the motor 40 described later.
- the irradiation side lens 14 is a lens arranged so as to face the light emitting surface of the light source 11.
- the irradiation side lens 15 is a lens arranged so as to face the light emitting surface of the light source 12.
- the irradiation side folding mirror 16 is a mirror that changes the traveling direction of light.
- the light source 11 is arranged so that the light output from the light source 11 and transmitted through the irradiation side lens 14 is directly incident on the irradiation mirror 13.
- the light source 12 and the irradiation side folding mirror 16 are arranged so that the light output from the light source 12 and transmitted through the irradiation side lens 15 is bent in the traveling direction by approximately 90 ° by the irradiation side folding mirror 16 and is incident on the irradiation mirror 13. Has been done.
- the light source 11 is arranged on the left side of the housing 6 so as to output light toward the right, and the light source 12 is arranged behind the housing 6 so as to output light toward the front. ing. Further, the irradiation side folding mirror 16 is arranged so as not to block the light path from the light source 11 to the irradiation mirror 13.
- the irradiation unit 10 is configured to operate as follows to irradiate light.
- the light output from the light source 11 is incident on the irradiation mirror 13 via the irradiation side lens 14. Further, the light output from the light source 12 passes through the irradiation side lens 15 and then is bent by the irradiation side folding mirror 16 by approximately 90 ° in the traveling direction and is incident on the irradiation mirror 13.
- the light incident on the irradiation mirror 13 is emitted in a direction corresponding to the rotation angle of the irradiation mirror 13 through the transmission window 81.
- the range in which light is irradiated through the irradiation mirror 13 is the scanning range.
- the scanning range can be a range of ⁇ 60 ° extending along the X-axis direction with the front direction along the Z-axis as 0 degree.
- the detection unit 20 is housed in a space below the inside of the housing 6 and is configured to detect reflected waves from an object arriving from the scanning range.
- the detection unit 20 includes a light receiving element 21 and a detection mirror 22.
- the detection unit 20 may include a detection side lens 23 and a detection side folding mirror 24.
- the light receiving element 21 has an APD array in which a plurality of APDs are arranged in a row.
- An APD is an avalanche photodiode.
- the detection mirror 22 is a flat plate-shaped member to which a pair of deflection mirrors that reflect light are attached on both sides. Further, the detection mirror 22 rotates around a rotation axis along the Y-axis direction in accordance with the drive of the motor 40 described later, similarly to the irradiation mirror 13.
- the detection side lens 23 is a lens that narrows down the light coming from the scanning range.
- the detection side folding mirror 24 is a mirror that changes the traveling direction of light.
- the light receiving element 21 is arranged below the detection side folding mirror 24.
- the detection side folding mirror 24 is arranged so as to bend the light path downward by approximately 90 ° so that the light incident from the detection mirror 22 via the detection side lens 23 reaches the light receiving element 21.
- the detection side lens 23 is arranged between the detection mirror 22 and the detection side folding mirror 24.
- the detection side lens 23 narrows the beam diameter of the light beam incident on the light receiving element 21 so as to be about the element width of the APD.
- the detection unit 20 operates as follows to detect the reflected wave from the object.
- a reflected wave from an object located in a predetermined direction according to the rotation angle of the detection mirror 22, that is, in the direction in which light is emitted from the irradiation mirror 13, passes through the transmission window 81 of the housing 6 and is incident on the detection mirror 22. ..
- the reflected wave is reflected by the detection mirror 22, and is detected by the light receiving element 21 via the detection side lens 23 and the detection side folding mirror 24.
- the intermediate plate 30 is a circular and plate-shaped member that is provided between the irradiation mirror 13 and the detection mirror 22 and extends in the horizontal direction.
- the intermediate plate 30 is a partition plate that partitions the inside of the housing 6 into an installation space 6a of the irradiation unit 10 and an installation space 6b of the detection unit 20 together with the shielding plate 83 described later.
- the irradiation mirror 13 and the detection mirror 22 are collectively referred to as a mirror module 3.
- the mirror module 3 and the intermediate plate 30 are integrally formed.
- the motor 40 is arranged below the mirror module 3 and rotates the mirror module 3 and the intermediate plate 30 around a rotation axis along the Y-axis direction.
- the cover 8 has a transmission window 81, a frame body 82, and a shielding plate 83 provided on the inner surface of the transmission window 81.
- the transmission window 81 is a portion of the cover 8 where the light of the transmitted wave and the light of the reflected wave are transmitted, which are arranged so as to face the detection module 2.
- the transmission window 81 is formed in a curved surface shape that is convex toward the outside of the housing 6. That is, the transmission window 81 has a shape in which a substantially rectangular plate-shaped member is curved so as to be the most convex in the center in the X-axis direction.
- the frame body 82 is a frame-shaped portion extending rearward from the outer periphery of the transmission window 81.
- the shielding plate 83 is a plate-shaped member provided along the X-axis direction so as to project from the inner surface of the transmission window 81. As shown in FIG. 5, the shielding plate 83 is provided on the inner surface of the transmission window 81 in a region above the center in the Y-axis direction.
- the shielding plate 83 is a partition plate that partitions the inside of the housing 6 together with the intermediate plate 30 into the installation space 6a of the irradiation unit 10 and the installation space 6b of the detection unit 20.
- the shielding plate 83 and the intermediate plate 30 partition the space between the mirror module 3 including the irradiation mirror 13 and the detection mirror 22 and the transmission window 81 into the irradiation unit 10 side and the detection unit 20 side.
- the shielding plate 83 and the intermediate plate 30 are a space in which the light output from the light sources 11 and 12 and finally deflected by the irradiation mirror 13 passes toward the transmission window 81, and a reflected wave incident from the transmission window 81.
- the shielding plate 83 has a shape that fills the gap between the intermediate plate 30 and the transmission window 81, and the end portion of the shielding plate 83 on the intermediate plate 30 side is shaped along the outer circumference of the intermediate plate 30. Has. A slight gap is provided between the shielding plate 83 and the intermediate plate 30 so that the intermediate plate 30 can freely rotate with the rotational movement of the motor 40.
- Both the shielding plate 83 and the intermediate plate 30 are made of a resin material that blocks the transmission of the laser light emitted by the light sources 11 and 12, and diffusely reflect in the installation space 6a of the irradiation unit 10 inside the housing 6. It suppresses the light of the transmitted wave from entering the installation space 6b of the detection unit 20. Therefore, the diffusely reflected transmitted wave light is less likely to be erroneously detected by the detection unit 20, and the distance measurement accuracy is improved.
- a heater 9 for heating the transmission window 81 and a circuit component 101 used for the rider device 1 are provided on the inner surface of the transmission window 81.
- the circuit component 101 is a circuit component that constitutes at least a part of a circuit used for controlling an accessory device attached to the rider device 1.
- the accessory device attached to the rider device 1 is a device attached to the rider device 1 that assists the distance measurement of the rider device 1 other than the detection module 2 essential for the distance measurement of the rider device 1, and operates by electric control. To do.
- the accessory device is the heater 9.
- the circuit component 101 is a component that constitutes at least a part of the circuit used for controlling the heater 9.
- the circuit component 101 is a temperature sensor that detects the temperature of the transmission window 81, which is used to control the temperature of the heater 9.
- the heater 9 includes an irradiation side heater 9a arranged in a region of the inner surface of the transmission window 81 facing the installation space 6a of the irradiation unit 10 and a region facing the installation space 6b of the detection unit 20. It is provided with a detection side heater 9b arranged in.
- the heater 9 is arranged so as to cover the transmission region 84 on the inner surface of the transmission window 81 through which at least one of the transmission wave and the reflected wave detected by the detection unit 20 is transmitted. Specifically, the heater 9 is arranged as follows.
- the transmission region 84 includes a transmission wave transmission region 84a through which the transmission wave is transmitted and a reflected wave transmission region 84b through which the reflected wave detected by the detection unit 20 is transmitted.
- the transmission wave transmission region 84a is a region on the inner surface of the transmission window 81 through which the light of the transmission wave irradiated toward the scanning range is directly transmitted.
- the reflected wave transmission region 84b is a transmission window through which, when an object exists at an arbitrary position within the scanning range, what is detected by the detection unit 20 as a reflected wave from the object is transmitted. It is a region on the inner surface of 81.
- the irradiation side heater 9a is arranged so as to cover the transmitted wave transmission region 84a. Further, the detection side heater 9b is arranged so as to cover the reflected wave transmission region 84b.
- the transmission region 84 is positioned on the inner surface of the transmission window 81 so as to be upward and to the right (that is, the upper left when viewed from the inner surface side of the transmission window 81) when viewed from the front front of the transmission window 81. are doing.
- the circuit component 101 is arranged in an area other than the area where the heater 9 is arranged on the inner surface of the transmission window 81. Further, the circuit component 101 is arranged on the inner surface of the transmission window 81 in a region facing the installation space 6b of the detection unit 20, that is, in a region below the shielding plate 83.
- the heater 9 is formed on a film substrate 100 attached to the inner surface of the transmission window 81.
- the film substrate 100 is a printed circuit board in which various wiring patterns are formed on a film-shaped insulating base material.
- the film substrate 100 has a film substrate main body 100a attached to the inner surface of the transparent window 81 and a wiring portion that is bent at an end portion of the inner surface of the transparent window 81 and extends toward the rear of the housing 6 as shown in FIG. It is provided with 100b.
- the width of the wiring portion 100b in the Y-axis direction is narrower than that of the film substrate main body 100a.
- the film substrate body 100a is formed with a pattern 102 of heater wires constituting the heater 9 (hereinafter referred to as a heater pattern 102) and a land 103 for mounting the circuit component 101.
- a wiring pattern 104 to the heater wire (hereinafter referred to as a heater wiring pattern 104) and a wiring pattern 105 to the circuit component 101 (hereinafter referred to as a circuit component wiring pattern 105) are formed in the wiring portion 100b. ..
- the heater wiring pattern 104 is connected to the heater pattern 102 near the boundary between the film substrate main body 100a and the wiring portion 100b.
- the circuit component wiring pattern 105 extends from the wiring portion 100b to the film substrate main body 100a and is connected to a land 103 for mounting the circuit component 101.
- These patterns and lands 103 are formed by laminating a conductor layer on the surface of a film-shaped insulating base material and etching the conductor layer. Copper is preferably used as the conductor.
- the heater pattern 102 includes an irradiation side heater pattern 102a constituting the irradiation side heater 9a and a detection side heater pattern 102b constituting the detection side heater 9b.
- the film substrate main body 100a is divided into upper and lower parts by forming a gap between the irradiation side heater pattern 102a and the detection side heater pattern 102b.
- the shielding plate 83 is located in the gap when the film substrate main body 100a is attached to the inner surface of the transmission window 81.
- the heater wiring pattern 104 includes an irradiation side wiring pattern 104a connected to the irradiation side heater pattern 102a and a detection side wiring pattern 104b connected to the detection side heater pattern 102b.
- the outermost surface of the film substrate 100 is covered with an insulating resin film in order to protect these patterns.
- An opening 106 is formed in a part of the resin film, and the land 103 is exposed from the opening 106.
- the land 103 is protected by further applying Ni plating, gold plating, or the like on the conductor layer.
- the circuit component 101 is soldered to the land 103 of the film substrate 100 through the opening 106. As shown in FIGS. 5 and 6, the circuit component 101 and the land 103 are viewed on the inner surface of the transmission window 81 toward the end where the wiring portion 100b is bent, that is, from the inner surface side of the transmission window 81. It is unevenly arranged on the left side.
- the heater 9 is arranged so as to cover the transmission region 84 through which at least one of the transmission wave and the reflected wave detected by the detection unit 20 is transmitted on the inner surface of the transmission window 81. Then, the circuit component 101 is arranged in a region other than the region where the heater 9 is arranged on the inner surface of the transmission window 81. By arranging the circuit component 101 in this way, it is possible to effectively utilize the empty space on the inner surface of the transmission window 81 other than the area where the heater 9 is arranged.
- the circuit component 101 is arranged in the transmission window 81 in the area facing the installation space 6b of the detection unit 20. Therefore, diffused reflection of the transmitted wave in the installation space 6a of the irradiation unit 10 is suppressed as compared with the case where the circuit component 101 is arranged in the region of the transmission window 81 facing the installation space 6a of the irradiation unit 10. , The distance measurement accuracy is improved.
- the film substrate 100 on which the heater pattern 102 and the circuit component wiring pattern 105 are formed is provided on the inner surface of the transmission window 81. That is, the circuit component wiring pattern 105 is also formed on the film substrate 100 on which the heater pattern 102 is formed. Therefore, in the rider device 1 provided with the heater 9, the circuit component wiring pattern 105 can be formed in the same process as the step of forming the heater pattern 102, and the circuit can be easily circuited in the empty space of the transmission window 81.
- the component 101 can be arranged.
- the wiring portion 100b of the film substrate 100 on which the heater wiring pattern 104 and the circuit component wiring pattern 105 are formed is bent at the end of the inner surface of the transmission window 81 to form a housing. It extends toward the rear of 6.
- the circuit component 101 is arranged on the inner surface of the transmission window 81 near the end where the wiring portion 100b of the film substrate 100 is bent. Therefore, the length of the circuit component wiring pattern 105 can be shortened.
- the transmission region 84 is biased upward and to the right on the inner surface of the transmission window 81 when viewed from the front front of the transmission window 81.
- a wide empty space on the inner surface of the transmission window 81 can be secured. Therefore, the required space can be secured even when a plurality of other circuit components are mounted as the circuit component 101, not limited to the temperature sensor described in the above embodiment.
- the circuit component 101 is a temperature sensor, but the circuit component 101 is not limited to this.
- the circuit that detects the temperature of the transmission window 81 requires ancillary components such as a capacitor and a resistor, these may be included in the circuit component 101.
- the circuit component 101 is a circuit component that constitutes a circuit that detects the temperature of the transmission window 81, but the circuit that the circuit component 101 constitutes is not limited to this.
- the circuit configured by the circuit component 101 may be a control circuit that controls ON / OFF of the heater 9.
- the accessory device attached to the rider device 1 is the heater 9, but the accessory device is not limited to this.
- the accessory device may be a cleaning device for cleaning the transmission window 81.
- the cleaning device removes dirt from the transmission window 81 and keeps the transmission window 81 clean, thereby suppressing diffuse reflection of transmitted waves and reflected waves caused by dirt adhering to the transmission window 81, and improving distance measurement accuracy. Can be done.
- the cleaning device is controlled so as to operate according to, for example, the surrounding environment, the state of dirt on the transmission window 81, and the like.
- the cleaning device include the washer 110 shown in FIG. 7, which cleans the outer surface of the transmission window 81 with a cleaning liquid.
- Examples of the cleaning device include a wiper that wipes off dirt on the transmission window 81, an ultrasonic vibrator that repels dirt adhering to the transmission window 81, and the like.
- the circuit component 101 is a circuit component that constitutes at least a part of a circuit used for controlling an accessory device attached to the rider device 1, but the circuit component 101 is not limited to this.
- the circuit component 101 may be a circuit component that constitutes a circuit used for measuring the distance to an object.
- Circuits used for measuring the distance to an object include, for example, a control circuit that controls the irradiation unit 10, a distance calculation circuit that processes the signal of the reflected wave detected by the detection unit 20 and calculates the distance to the object, and the like.
- specific circuit components 101 include various electronic components mounted on an electronic circuit board, such as a microcomputer and a capacitor.
- the circuit component 101 is located on the inner surface of the transmission window 81 toward the end where the wiring portion 100b is bent, that is, to the left when viewed from the inner surface side of the transmission window 81.
- the circuit components 101 are arranged unevenly, the arrangement location of the circuit component 101 is not limited to this.
- the circuit component 101 may be arranged in the central region of the transmission window 81 in the scanning direction (that is, the left-right direction when the transmission window 81 is viewed from the front front).
- the transmission window 81 is formed in a curved surface shape that is convex toward the outside of the housing 6, and the radius of curvature of the central region of the transmission window 81 in the scanning direction is greater than the radius of curvature of the region on the end side in the scanning direction. Is also formed small. That is, the central region of the transmission window 81 is flatter than the region on the end side. Therefore, the central region of the transmission window 81 is easier to mount the circuit component 101 than the region on the end side.
- the heater 9 and the circuit component 101 are provided on the inner surface of the transmission window 81, but may be provided on the outer surface of the transmission window 81.
- the rider device 1 is exemplified as the distance measuring device, but the type of the distance measuring device is not limited to this.
- the ranging device may be a millimeter wave radar device, an ultrasonic sensor device, or the like.
- the rider device 1 is mounted in front of the vehicle, but the mounting position of the rider device 1 on the vehicle is not limited to this.
- the rider device 1 may be mounted around the side, rear, or the like of the vehicle.
- the functions of one component in the above embodiment may be dispersed as a plurality of components, or the functions of the plurality of components may be integrated into one component. Further, a part of the configuration of the above embodiment may be omitted. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added or replaced with the configuration of the other embodiment.
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Abstract
ヒータ(9)は、透過窓(81)の内面又は外面において、送信波及び検出部が検出する反射波の少なくとも一方が透過する透過領域(84)を覆うように配置され、透過窓の内面又は外面における、ヒータが配置された領域以外の領域に、回路部品(101)が配置されている。
Description
本国際出願は、2019年3月22日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第2019-55030号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2019-55030号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
本開示は、測距装置に関する。
車両に搭載され、車両の前方にある物体との距離を測定する測距装置として、送信波を前方に向けて照射し、照射した送信波の物体からの反射波を検出して、その物体までの距離を測定する測距装置がある。
測距装置は一般的に、筐体を有し、筐体の内部には、送信波を照射する照射部及び反射波を検出する検出部が収納されている。筐体の前方には、送信波及び反射波が透過する透過窓が設けられている。
しかし、この透過窓に、雪、雨水等が付着すると、測距装置の測定精度が低下する場合がある。
そこで、特許文献1には、透過窓に付着する雪、雨水等を除去するため、透過窓を加熱するヒータを透過窓に設けることが記載されている。
本開示の一局面は、ヒータが設けられた測距装置において、透過窓の空きスペースを有効活用した測距装置を提供する。
本開示の一態様は、物体との距離を測定する測距装置であって、検出モジュールと、筐体と、透過窓と、ヒータと、回路部品と、を備える。検出モジュールは、予め設定された走査方向に沿って走査された送信波を照射する照射部、及び走査範囲から到来する物体からの反射波を検出する検出部を有する。筐体は、検出モジュールを収納する。透過窓は、筐体の一部であって、検出モジュールに対向して配置され、送信波及び反射波が透過する。ヒータは、透過窓を加熱する。回路部品は、測距装置に用いられる。ヒータは、透過窓の内面又は外面において、送信波及び検出部が検出する反射波の少なくとも一方が透過する透過領域を覆うように配置される。透過窓の内面又は外面における、ヒータが配置された領域以外の領域に、回路部品が配置されている。
このような構成によれば、ヒータが設けられた測距装置において、透過窓の空きスペースを有効活用できる。
以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
[1.全体構成]
図1に示すライダ装置1は、送信波として光を照射し、照射した光の反射波を検出することによって物体との距離を測定する測距装置である。ライダはLIDARとも表記される。LIDARは、Light Detection and Rangingの略語である。ライダ装置1は、車両に搭載して使用され、車両の前方に存在する様々な物体の検出に用いられる。
図1に示すライダ装置1は、送信波として光を照射し、照射した光の反射波を検出することによって物体との距離を測定する測距装置である。ライダはLIDARとも表記される。LIDARは、Light Detection and Rangingの略語である。ライダ装置1は、車両に搭載して使用され、車両の前方に存在する様々な物体の検出に用いられる。
ライダ装置1は、図1に示すように、筐体6を備える。筐体6は、直方体状に形成された樹脂製の箱体である。
筐体6は、筐体本体7とカバー8とを備える。カバー8の前方には、カバー8の一部として、送信波及び反射波が透過する透過窓81が設けられている。ここでいう前方とは、筐体6における、送信波の照射先の方向を指す。
以下、ライダ装置1を車両等に設置した場合において、透過窓81を前方正面から見た場合の左右方向をX軸方向、透過窓81を前方正面から見た場合の上下方向をY軸方向、X-Y平面に直交する方向をZ軸方向とする。Z軸方向は、筐体6の前後方向ともいう。
筐体6の内部には、図2に示す検出モジュール2が収納される。検出モジュール2は、複数の部品で構成されるフレーム50を介して上述の筐体本体7に組みつけられる。
以下、検出モジュール2の構成、及びカバー8の構成、特にカバー8の内面の構成について詳細に説明する。
[2.検出モジュールの構成]
検出モジュール2は、図2及び図3に示すように、照射部10と、検出部20と、照射部10と検出部20との間に設けられた中間板30と、モータ40とを有する。なお、図3では、検出モジュール2の構成を見やすくするため、フレーム50の多くの部品が省略されている。
検出モジュール2は、図2及び図3に示すように、照射部10と、検出部20と、照射部10と検出部20との間に設けられた中間板30と、モータ40とを有する。なお、図3では、検出モジュール2の構成を見やすくするため、フレーム50の多くの部品が省略されている。
以下、検出モジュール2の構成について詳細に説明する。
[2-1.照射部]
照射部10は、筐体6内部の上方の空間に収納され、予め設定された走査方向に沿って走査された光を照射するように構成されている。
照射部10は、筐体6内部の上方の空間に収納され、予め設定された走査方向に沿って走査された光を照射するように構成されている。
照射部10は、図2に示すように、一対の光源11,12と、照射ミラー13とを備える。また、照射部10は、一対の照射側レンズ14,15と、照射側折返ミラー16とを備えてもよい。
光源11,12には、いずれも半導体レーザが用いられている。
照射ミラー13は、光を反射する一対の偏向ミラーが両面に取り付けられた平板状の部材である。照射ミラー13は、後述するモータ40の駆動に従って、Y軸方向に沿う回転軸のまわりを回転運動する。
照射側レンズ14は、光源11の発光面に対向して配置されたレンズである。同様に、照射側レンズ15は、光源12の発光面に対向して配置されたレンズである。
照射側折返ミラー16は、光の進行方向を変化させるミラーである。
光源11は、光源11から出力され照射側レンズ14を透過した光が、そのまま照射ミラー13に入射されるように配置されている。
光源12及び照射側折返ミラー16は、光源12から出力され照射側レンズ15を透過した光が、照射側折返ミラー16にて略90°進行方向が曲げられ、照射ミラー13に入射するように配置されている。
ここでは、光源11は、右方に向けて光を出力するように筐体6の左方に配置され、光源12は、前方に向けて光を出力するように筐体6の後方に配置されている。また、照射側折返ミラー16は、光源11から照射ミラー13に向かう光の経路を遮ることがないように配置されている。
照射部10は、以下のように動作して光を照射するように構成されている。光源11から出力された光は、照射側レンズ14を介して照射ミラー13に入射される。また、光源12から出力された光は、照射側レンズ15を透過後、照射側折返ミラー16で進行方向が略90°曲げられて照射ミラー13に入射される。照射ミラー13に入射された光は、透過窓81を介して、照射ミラー13の回転角度に応じた方向に向けて出射される。照射ミラー13を介して光が照射される範囲が走査範囲である。例えば、Z軸に沿った前方向を0度としてX軸方向に沿って広がる±60°の範囲を走査範囲とすることができる。
[2-2.検出部]
検出部20は、筐体6内部の下方の空間に収納され、走査範囲から到来する物体からの反射波を検出するように構成されている。
検出部20は、筐体6内部の下方の空間に収納され、走査範囲から到来する物体からの反射波を検出するように構成されている。
検出部20は、図3に示すように、受光素子21と、検出ミラー22とを備える。検出部20は、検出側レンズ23と、検出側折返ミラー24とを備えてもよい。
受光素子21は、複数のAPDを1列に配置したAPDアレイを有する。APDとは、アバランシェフォトダイオードである。
検出ミラー22は、照射ミラー13と同様に、光を反射する一対の偏向ミラーが両面に取り付けられた平板状の部材である。また、検出ミラー22は、照射ミラー13と同様に、後述するモータ40の駆動に従って、Y軸方向に沿う回転軸のまわりを回転運動する。
検出側レンズ23は、走査範囲から到来する光を絞るレンズである。
検出側折返ミラー24は、光の進行方向を変化させるミラーである。
受光素子21は、検出側折返ミラー24の下部に配置されている。
検出側折返ミラー24は、検出ミラー22から、検出側レンズ23を介して入射する光が受光素子21に到達するように、光の経路を下方に略90°屈曲させるように配置されている。
検出側レンズ23は、検出ミラー22と検出側折返ミラー24との間に配置されている。検出側レンズ23は、受光素子21に入射する光ビームのビーム径が、APDの素子幅程度となるように絞る。
検出部20は、以下のように動作して物体からの反射波を検出する。検出ミラー22の回転角度に応じた所定方向、すなわち、照射ミラー13からの光の出射方向に位置する物体からの反射波が、筐体6の透過窓81を透過し、検出ミラー22に入射する。反射波は、検出ミラー22で反射され、検出側レンズ23及び検出側折返ミラー24を介して受光素子21で検出される。
[2-3.中間板及びモータ]
中間板30は、照射ミラー13と検出ミラー22との間に設けられ、水平方向に延びる、円形かつ板状の部材である。中間板30は、後述する遮蔽板83とともに、筐体6の内部を、照射部10の設置空間6aと検出部20の設置空間6bとに仕切る仕切板である。
中間板30は、照射ミラー13と検出ミラー22との間に設けられ、水平方向に延びる、円形かつ板状の部材である。中間板30は、後述する遮蔽板83とともに、筐体6の内部を、照射部10の設置空間6aと検出部20の設置空間6bとに仕切る仕切板である。
照射ミラー13と検出ミラー22とをまとめてミラーモジュール3と呼ぶ。ミラーモジュール3と中間板30とは一体となって構成されている。
モータ40は、ミラーモジュール3の下部に配置され、ミラーモジュール3及び中間板30をY軸方向に沿う回転軸のまわりに回転運動させる。
[3.カバーの構成]
[3-1.カバーの全体構成]
図1及び図4に示すように、カバー8は、透過窓81と、枠体82と、透過窓81の内面に設けられた遮蔽板83とを有する。
[3-1.カバーの全体構成]
図1及び図4に示すように、カバー8は、透過窓81と、枠体82と、透過窓81の内面に設けられた遮蔽板83とを有する。
透過窓81は、上述のとおり、カバー8における、検出モジュール2に対向して配置された、送信波の光及び反射波の光が透過する部位である。透過窓81は、筐体6の外部に向けて凸となる曲面状に形成されている。すなわち、透過窓81は、略長方形の板状の部材をX軸方向の中央で最も凸となるように湾曲させた形状である。
枠体82は、透過窓81の外周から後方に向けて延びる、枠状の部位である。
遮蔽板83は、図2、図3、及び図4に示すように、透過窓81の内面から突出するように、X軸方向に沿って設けられた板状の部材である。遮蔽板83は、図5に示すように、透過窓81の内面において、Y軸方向の中心よりも上方の領域に設けられている。
また、遮蔽板83は、図3に示すように、中間板30とともに、筐体6の内部を、照射部10の設置空間6aと検出部20の設置空間6bとに仕切る仕切板である。具体的には、遮蔽板83及び中間板30は、照射ミラー13及び検出ミラー22を備えるミラーモジュール3と透過窓81との間の空間を、照射部10側と検出部20側とに仕切っている。言い換えれば、遮蔽板83及び中間板30は、光源11,12から出力され最終的に照射ミラー13で偏向された光が透過窓81に向かって通過する空間と、透過窓81から入射した反射波が検出ミラー22で偏向される前に直接通過する空間とを、仕切っている。遮蔽板83は、図2に示すように、中間板30と透過窓81との隙間を埋める形状を有し、遮蔽板83における中間板30側の端部が中間板30の外周に沿った形状を有する。遮蔽板83と中間板30との間には、モータ40の回転運動に伴い中間板30が自在に回転できるように、わずかに隙間が設けられている。
遮蔽板83及び中間板30は、いずれも、光源11,12が発するレーザ光の透過を阻止する樹脂材料で形成されており、筐体6の内部における照射部10の設置空間6a内で乱反射した送信波の光が、検出部20の設置空間6bへ入射するのを抑制する。そのため、乱反射した送信波の光が検出部20で誤検出されにくく、測距精度が向上する。
[3-2.カバーの内面の構成]
透過窓81の内面には、図5に示すように、透過窓81を加熱するヒータ9と、ライダ装置1に用いられる回路部品101とが設けられている。回路部品101は、具体的には、ライダ装置1に付属する付属機器の制御に用いられる回路の少なくとも一部を構成する回路部品である。
透過窓81の内面には、図5に示すように、透過窓81を加熱するヒータ9と、ライダ装置1に用いられる回路部品101とが設けられている。回路部品101は、具体的には、ライダ装置1に付属する付属機器の制御に用いられる回路の少なくとも一部を構成する回路部品である。
ライダ装置1に付属する付属機器とは、ライダ装置1の測距に必須の検出モジュール2以外の、ライダ装置1に付属してライダ装置1の測距を補助する機器であり、電気制御によって動作する。本実施形態では、付属機器はヒータ9である。
また、回路部品101は、ヒータ9の制御に用いられる回路の少なくとも一部を構成する部品である。本実施形態では、回路部品101は、ヒータ9の温度の制御に用いられる、透過窓81の温度を検出する温度センサである。
ヒータ9は、図5に示すように、透過窓81の内面における、照射部10の設置空間6aに面する領域に配置された照射側ヒータ9aと、検出部20の設置空間6bに面する領域に配置された検出側ヒータ9bとを備える。
ヒータ9は、透過窓81の内面における、送信波、及び検出部20が検出する反射波の少なくとも一方が透過する透過領域84を覆うように配置されている。具体的には、ヒータ9は、以下のように配置されている。
透過領域84は、送信波が透過する送信波透過領域84aと、検出部20が検出する反射波が透過する反射波透過領域84bとを備える。送信波透過領域84aとは、具体的には、透過窓81の内面における、走査範囲に向けて照射した送信波の光が直接透過する領域である。反射波透過領域84bとは、具体的には、走査範囲内の任意の位置に物体が存在していた場合に、その物体からの反射波として検出部20が検出するものが透過する、透過窓81の内面における領域である。
照射側ヒータ9aは、送信波透過領域84aを覆うように配置されている。また、検出側ヒータ9bは、反射波透過領域84bを覆うように配置されている。
なお、透過領域84は、透過窓81の内面において、透過窓81の前方正面から見た場合に上方かつ右方(すなわち、透過窓81の内面側から見た場合に左上)に、偏って位置している。
一方、回路部品101は、図5に示すように、透過窓81の内面における、ヒータ9が配置された領域以外の領域に配置されている。また、回路部品101は、透過窓81の内面における、検出部20の設置空間6bに面する領域、すなわち、遮蔽板83の下側の領域に配置されている。
[3-3.フィルム基板]
上記ヒータ9は、透過窓81の内面に貼り付けられたフィルム基板100に形成されている。
上記ヒータ9は、透過窓81の内面に貼り付けられたフィルム基板100に形成されている。
フィルム基板100は、図6に示すように、フィルム状の絶縁基材上に各種配線パターンが形成されたプリント基板である。
フィルム基板100は、透過窓81の内面に貼り付けられるフィルム基板本体100aと、透過窓81の内面の端部で折り曲げられて、図4に示すように筐体6の後方に向かって延びる配線部位100bとを備える。配線部位100bは、Y軸方向の幅が、フィルム基板本体100aよりも細くなっている。
フィルム基板本体100aには、ヒータ9を構成するヒータ線のパターン102(以下、ヒータパターン102と呼ぶ)と、回路部品101を実装するためのランド103とが形成されている。配線部位100bには、ヒータ線への配線パターン104(以下、ヒータ配線パターン104と呼ぶ)と、回路部品101への配線パターン105(以下、回路部品配線パターン105と呼ぶ)とが形成されている。ヒータ配線パターン104は、フィルム基板本体100aと配線部位100bとの境界付近でヒータパターン102に接続している。回路部品配線パターン105は、配線部位100bからフィルム基板本体100aに延び、回路部品101を実装するためのランド103に接続している。
これらのパターン及びランド103は、フィルム状の絶縁基材の表面に、導体層を積層させて、その導体層をエッチングすることによって形成される。導体としては銅が好適に用いられる。
ヒータパターン102は、照射側ヒータ9aを構成する照射側ヒータパターン102aと、検出側ヒータ9bを構成する検出側ヒータパターン102bとを備える。フィルム基板本体100aは、照射側ヒータパターン102aと検出側ヒータパターン102bとの間に隙間が形成されることにより、上下に分割されている。当該隙間には、フィルム基板本体100aが透過窓81の内面に貼り付けられた際に、遮蔽板83が位置する。
ヒータ配線パターン104は、照射側ヒータパターン102aに接続する照射側配線パターン104aと、検出側ヒータパターン102bに接続する検出側配線パターン104bとを備える。
フィルム基板100の最表面は、これらのパターンを保護するため、絶縁性の樹脂フィルムで覆われている。樹脂フィルムの一部には開口106が形成され、開口106から、ランド103が露出している。ランド103は、上記導体層上にNiめっき及び金めっき等が更に施されることにより、保護されている。回路部品101は、開口106を通じてフィルム基板100のランド103にはんだ付けされる。回路部品101及びランド103は、図5及び図6に示すように、透過窓81の内面において、配線部位100bが折り曲げられている端部寄りに、すなわち、透過窓81の内面側から見た場合に左方に、偏って配置されている。
[4.効果]
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(4a)上記ライダ装置1では、ヒータ9が、透過窓81の内面において、送信波及び検出部20が検出する反射波の少なくとも一方が透過する透過領域84を覆うように配置されている。そして、透過窓81の内面における、ヒータ9が配置された領域以外の領域に、回路部品101が配置されている。回路部品101をこのように配置することで、透過窓81の内面における、ヒータ9が配置された領域以外の空きスペースを有効活用することができる。
(4b)透過窓81における、照射部10の設置空間6aに面する領域に、回路部品101が配置されている場合、透過窓81で一部反射した送信波の光が回路部品101に当たるなどして、送信波の光が乱反射する可能性がある。その結果、乱反射した送信波の光が検出部20で誤検出され、測距精度が低下する可能性がある。
上記ライダ装置1では、回路部品101が、透過窓81における、検出部20の設置空間6bに面する領域に配置されている。このため、透過窓81における、照射部10の設置空間6aに面する領域に、回路部品101が配置される場合と比べて、照射部10の設置空間6a内での送信波の乱反射が抑制され、測距精度が向上する。
(4c)上記ライダ装置1では、ヒータパターン102と、回路部品配線パターン105とが形成されたフィルム基板100が、透過窓81の内面に設けられている。すなわち、ヒータパターン102が形成されたフィルム基板100上に、回路部品配線パターン105も形成されている。このため、ヒータ9が設けられるライダ装置1において、ヒータパターン102を形成する工程と同一の工程において、回路部品配線パターン105を形成することが可能であり、透過窓81の空きスペースに容易に回路部品101を配置できる。
(4d)上記ライダ装置1では、ヒータ配線パターン104と、回路部品配線パターン105とが形成されている、フィルム基板100の配線部位100bが、透過窓81の内面の端部で折り曲げられて筐体6の後方に向かって延びている。そして、回路部品101は、透過窓81の内面において、フィルム基板100の配線部位100bが折り曲げられている端部寄りに配置されている。このため、回路部品配線パターン105の長さが短くて済む。
(4e)上記ライダ装置1では、透過領域84が、透過窓81の内面において、透過窓81の前方正面から見た場合に上方かつ右方に、偏って位置している。透過領域84を透過窓81の内面において偏った位置に設けることで、透過窓81の内面における空きスペースを広く確保することができる。このため、回路部品101として、上記実施形態に記載されている温度センサに限らず、他の回路部品を複数実装する場合であっても、必要なスペースを確保することができる。
[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、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
(5a)上記実施形態では、回路部品101が温度センサであるが、回路部品101はこれに限定されるものではない。例えば、透過窓81の温度を検出する回路に、コンデンサ、抵抗等の付帯部品が必要である場合には、これらを回路部品101に含めてもよい。また、上記実施形態では、回路部品101は、透過窓81の温度を検出する回路を構成する回路部品であるが、回路部品101が構成する回路はこれに限定されない。例えば、回路部品101が構成する回路は、ヒータ9のON/OFFを制御する制御回路であってもよい。
(5b)上記実施形態では、ライダ装置1に付属する付属機器がヒータ9であるが、付属機器はこれに限定されない。例えば、付属機器は、透過窓81を清掃する清掃機器であってもよい。清掃機器は、透過窓81の汚れを落とし透過窓81を清浄に保つことで、透過窓81に付着した汚れに起因する、送信波及び反射波の乱反射を抑制し、測距精度を向上させることができる。また、清掃機器は、例えば、周囲の環境、透過窓81の汚れの状況等に応じて動作するように制御される。清掃機器としては、図7に示す、透過窓81の外側の面を洗浄液で洗浄するウォッシャー110が挙げられる。清掃機器としては、これ以外にも、透過窓81の汚れを拭き取るワイパー、透過窓81に付着した汚れを撥ね飛ばす超音波振動子等が挙げられる。
(5c)上記実施形態では、回路部品101が、ライダ装置1に付属する付属機器の制御に用いられる回路の少なくとも一部を構成する回路部品であるが、回路部品101はこれに限定されない。例えば、回路部品101は、物体との距離の測定に用いられる回路を構成する回路部品であってもよい。物体との距離の測定に用いられる回路としては、例えば、照射部10を制御する制御回路、検出部20で検出された反射波の信号を処理し、物体との距離を演算する距離演算回路等が挙げられる。また、具体的な回路部品101としては、マイコン、コンデンサ等の、電子回路基板に実装される各種の電子部品が挙げられる。
(5d)上記実施形態では、回路部品101は、透過窓81の内面において、配線部位100bが折り曲げられている端部寄りに、すなわち、透過窓81の内面側から見た場合に左方に、偏って配置されているが、回路部品101の配置場所はこれに限定されない。例えば、図8に示すように、回路部品101は、透過窓81の、走査方向(すなわち、透過窓81を前方正面から見た場合の左右方向)における中央領域に配置されていてもよい。透過窓81は、筐体6の外部に向けて凸となる曲面状に形成されており、透過窓81の走査方向における中央領域の曲率半径は、走査方向における端部側の領域の曲率半径よりも小さく形成されている。すなわち、透過窓81の中央領域は、端部側の領域と比べて平らになっている。そのため、透過窓81の中央領域の方が、端部側の領域と比べて回路部品101を実装しやすい。
(5e)上記実施形態では、ヒータ9及び回路部品101が、透過窓81の内面に設けられているが、透過窓81の外面に設けられてもよい。
(5f)上記実施形態では、測距装置としてライダ装置1を例示しているが、測距装置の種類はこれに限定されない。例えば、測距装置は、ミリ波レーダ装置、超音波センサ装置等であってもよい。
(5g)上記実施形態では、ライダ装置1が車両の前方に搭載されているが、ライダ装置1の車両への搭載位置はこれに限定されるものではない。例えば、ライダ装置1は、車両の側方、後方等の周囲に搭載されていてもよい。
(5h)上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。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、置換などしてもよい。
Claims (9)
- 物体との距離を測定する測距装置(1)であって、
予め設定された走査方向に沿って走査された送信波を照射する照射部(10)、及び走査範囲から到来する前記物体からの反射波を検出する検出部(20)を有する検出モジュール(2)と、
前記検出モジュールを収納する筐体(6)と、
前記筐体の一部であって、前記検出モジュールに対向して配置され、前記送信波及び前記反射波が透過する透過窓(81)と、
前記透過窓を加熱するヒータ(9)と、
前記測距装置に用いられる回路部品(101)と、
を備え、
前記ヒータは、前記透過窓の内面又は外面において、前記送信波及び前記検出部が検出する前記反射波の少なくとも一方が透過する透過領域(84)を覆うように配置され、
前記透過窓の内面又は外面における、前記ヒータが配置された領域以外の領域に、前記回路部品が配置されている、測距装置。 - 前記照射部の設置空間と前記検出部の設置空間とを仕切る仕切板(30,83)を更に備え、
前記透過窓の内面における、前記検出部の設置空間に面する領域に、前記回路部品が配置されている、請求項1に記載の測距装置。 - 前記ヒータを構成するヒータ線のパターン(102)と、前記回路部品への配線パターン(105)とが形成されたフィルム基板(100)を更に備え、
前記フィルム基板が、前記透過窓に設けられている、請求項1又は請求項2に記載の測距装置。 - 前記フィルム基板が、前記透過窓の内面に設けられ、
前記ヒータ線への配線パターン(104)と、前記回路部品への配線パターンとが形成されている、前記フィルム基板の一部が、前記透過窓の内面の端部で折り曲げられて、前記筐体における前記透過窓が設けられた側を前方とした場合の、前記筐体の後方に向かって延び、
前記回路部品は、前記透過窓の内面において、前記フィルム基板の一部が折り曲げられている前記端部寄りに配置されている、請求項3に記載の測距装置。 - 前記透過窓は、前記筐体の外部に向けて凸となる曲面状に形成されており、
前記透過窓の前記走査方向における中央領域の曲率半径は、前記走査方向における端部側の領域の曲率半径よりも小さく、
前記回路部品は、前記透過窓の前記走査方向における前記中央領域に形成されている、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の測距装置。 - 前記回路部品が、前記測距装置に付属する付属機器の制御に用いられる回路の少なくとも一部を構成する、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の測距装置。
- 前記付属機器が、前記ヒータである、請求項6に記載の測距装置。
- 前記回路部品が、前記透過窓の温度を検出する温度センサである、請求項7に記載の測距装置。
- 前記回路部品が、前記物体との距離の測定に用いられる回路の少なくとも一部を構成する、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の測距装置。
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