特許ウォッチ

公開番号2024111359
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-19
出願番号2023015785
出願日2023-02-06
発明の名称光測距装置
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類G01S 7/481 20060101AFI20240809BHJP(測定;試験)
要約【課題】レンズアレイを用いてスキャンする光測距装置において、受光素子での受光信号の低下を抑制して検出精度を向上させる技術を提供する。
【解決手段】測距装置100は、パルス光DLを発光する複数の発光素子44と、複数の発光素子のそれぞれに対応する複数の発光側レンズ466を同一平面上に配列して備える発光側レンズアレイ464、および発光側レンズアレイを移動させる発光側駆動部462を含み、パルス光を走査する発光側走査部46と、物体OBによって反射されたパルス光の反射光RLを受光する複数の受光素子64と、受光素子で受光された反射光の飛行時間を用いて、物体までの距離を算出する算出部924と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光測距装置（１００，１００ｂ）であって、
パルス光（ＤＬ）を発光する複数の発光素子（４４）と、
前記複数の発光素子のそれぞれに対応する複数の発光側レンズ（４６６）を同一平面上に配列して備える発光側レンズアレイ（４６４）、および前記発光側レンズアレイを移動させる発光側駆動部（４６２）を含み、前記パルス光を走査する発光側走査部（４６）と、
物体（ＯＢ）によって反射された前記パルス光の反射光（ＲＬ）を受光する複数の受光素子（６４）と、
前記受光素子で受光された前記反射光の飛行時間を用いて、前記物体までの距離を算出する算出部（９２４）と、を備える、
光測距装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の光測距装置であって、
第一発光側レンズ（４６６ｐ，４６６ｓ）によって形成されるパルス光の照射範囲（Ｈ１）と、前記第一発光側レンズに隣接する第二発光側レンズ（４６６ｑ，４６６ｔ）によって形成されるパルス光の照射範囲（Ｈ２）とが互いに接するように構成されている、
光測距装置。
【請求項３】
さらに、前記第一発光側レンズと前記第二発光側レンズとの間の距離が、前記第一発光側レンズの半径以下の距離である、請求項２に記載の光測距装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光測距装置であって、
前記複数の発光素子は、同一平面上の予め定められた発光範囲（ＤＡ）に配列され、
前記複数の受光素子は、同一平面上の予め定められた受光範囲（ＲＡ）に配列され、
前記受光範囲の面積は、前記発光範囲の面積よりも大きい、
光測距装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光測距装置であって、
さらに、前記複数の受光素子のそれぞれに対応する複数の受光側レンズ（６６６）を同一平面上に配列して備える受光側レンズアレイ（６６４）、および前記受光側レンズアレイを移動させる受光側駆動部（６６２）を含む受光側走査部（６６）を備える、
光測距装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光測距装置であって、
第一受光側レンズ（６６６ｐ）によって形成される反射光の受光範囲（ＨＲ１）と、前記第一受光側レンズに隣接する第二受光側レンズ（６６６ｑ）によって形成される反射光の受光範囲（ＨＲ２）とが互いに接するように構成されている、
光測距装置。
【請求項７】
さらに、前記第一受光側レンズと前記第二受光側レンズとの間の距離が、前記第一受光側レンズの半径以下の距離である、請求項６に記載の光測距装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光測距装置であって、
さらに、前記発光素子および前記発光側走査部を制御可能な制御部（９２２）を備え、
前記制御部は、前記発光素子の発光と、前記発光側レンズアレイの移動とを交互に実行する、
光測距装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光測距装置であって、
さらに、前記発光素子および前記発光側走査部を制御可能な制御部（９２２）を備え、
前記制御部は、前記発光側レンズアレイを移動させながら、前記発光素子を発光させる、
光測距装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の光測距装置であって、
さらに、前記発光素子および前記発光側走査部を制御可能な制御部（９２２）を備え、
前記複数の発光側レンズは、奇数列と偶数列とを有する格子状に配列され、
前記制御部は、前記奇数列に属する発光側レンズに対応する前記発光素子と、前記偶数列に属する発光側レンズに対応する前記発光素子とを交互に発光させる、
光測距装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光測距装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
レーザ光を発生させる発光素子と、物体で反射されたレーザ光の戻り光を受光する受光素子とを備える光測距装置が知られている。例えば、特許文献１には、レーザ光を透過する単数の発光側レンズ、および戻り光を透過する単数の受光側レンズを備えるレンズユニットをリニアモータによって左右に移動させることで、レーザ光を光測距装置の前方で左右方向に走査する光測距装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００７－１９８９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レンズユニットを左右に移動させると、受光側レンズの端部に入射する戻り光の屈折度が大きくなるため、受光素子の近傍で像のひずみが発生することがある。この場合には、受光素子の受光量が低下し、検出精度が低下する可能性がある。そのため、レーザ光をレンズの移動により走査する光測距装置において、検出精度を向上させる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本開示の一形態によれば、光測距装置（１００，１００ｂ）が提供される。この光測距装置は、パルス光（ＤＬ）を発光する複数の発光素子（４４）と、前記複数の発光素子のそれぞれに対応する複数の発光側レンズ（４６６）を同一平面上に配列して備える発光側レンズアレイ（４６４）、および前記発光側レンズアレイを移動させる発光側駆動部（４６２）を含み、前記パルス光を走査する発光側走査部（４６）と、物体（ＯＢ）によって反射された前記パルス光の反射光（ＲＬ）を受光する複数の受光素子（６４）と、前記受光素子で受光された前記反射光の飛行時間を用いて、前記物体までの距離を算出する算出部（９２４）と、を備える。
【０００７】
この形態の光測距装置によれば、複数の発光素子および複数の発光側レンズを備えることにより、発光視野を複数に分割することができ、単数の発光側レンズのみを備える光測距装置と比較して、発光側レンズ一つあたりの収差による像のひずみを小さくすることができる。したがって、受光素子での受光信号の低下を抑制することができ、光測距装置の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る光測距装置の概略構成を断面視で示す説明図。
制御装置の機能構成を示すブロック図。
発光部および受光部の構成を平面視で示す説明図。
発光側レンズアレイおよび受光側レンズアレイが上側に移動された状態を断面視で示す説明図。
発光側レンズアレイおよび受光側レンズアレイが上側に移動された状態を平面視で示す説明図。
発光側レンズアレイおよび受光側レンズアレイが下側に移動された状態を断面視で示す説明図。
発光側レンズアレイおよび受光側レンズアレイが下側に移動された状態を平面視で示す説明図。
発光側レンズアレイの光学的な構成を示す説明図。
比較例としての発光側レンズアレイの光学的な構成を示す説明図。
受光側レンズアレイの光学的な構成を示す説明図。
発光側走査部および受光側走査部のスキャン方法を概念的に示す説明図。
発光側走査部および受光側走査部の移動と、発光および受光タイミングとを示すタイミングチャート。
他の実施形態における発光側レンズアレイの光学的な構成を示す説明図。
他の実施形態における発光側走査部および受光側走査部の移動と、発光および受光タイミングとを示すタイミングチャート。
第２実施形態に係る光測距装置の概略構成を断面視で示す説明図。
第２実施形態に係る光測距装置の発光側走査部および受光側走査部のスキャン方法を概念的に示す説明図。
第２実施形態に係る光測距装置の発光側レンズアレイが上側に移動された状態を示す説明図。
第２実施形態に係る光測距装置の発光側レンズアレイが下側に移動された状態を側面視で示す説明図。
第３実施形態に係る光測距装置の発光側走査部および受光側走査部のスキャン方法を概念的に示す第１の説明図。
第３実施形態に係る光測距装置の発光側走査部および受光側走査部のスキャン方法を概念的に示す第２の説明図。
他の実施形態に係る光測距装置の発光側走査部および受光側走査部のスキャン方法を概念的に示す第１の説明図。
他の実施形態に係る光測距装置の発光側走査部および受光側走査部のスキャン方法を概念的に示す第２の説明図。
第４実施形態に係る光測距装置の発光側走査部および受光側走査部のスキャン方法を概念的に示す説明図。
第５実施形態に係る光測距装置の発光側走査部および受光側走査部のスキャン方法を概念的に示す説明図。
他の実施形態に係る光測距装置の発光側走査部および受光側走査部のスキャン方法を概念的に示す第３の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ１．第１実施形態：
図１に示す光測距装置１００は、レーザ光ＤＬを発光し、対象物ＯＢによって反射された反射光ＲＬを受光することによって、対象物ＯＢまでの距離を検出する。本実施形態において、光測距装置１００は、LiDAR（Light Detection And Ranging）である。光測距装置１００は、例えば、車両に搭載されて、車両の周囲に存在する物体の距離を測定するために使用される。光測距装置１００は、発光部４０と、受光部６０と、発光部４０および受光部６０を収容する筐体８０と、制御装置９０とを備えている。筐体８０は、レーザ光ＤＬを透過する窓部８２を備えている。
【００１０】
図２に示すように、制御装置９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ９２と、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ９４とを備えるコンピュータとして構成されている。メモリ９４には、制御部９２２および算出部９２４など、本実施形態において提供される各機能を実現するためのプログラムが格納されており、各機能は、ＣＰＵ９２によってプログラムが実行されることによって実現される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許