测距装置的制作方法

1.本公开涉及搭载于移动体的测距装置。


背景技术：

2.在专利文献1中作为搭载于移动体的测距装置的一例，公开了搭载于车辆的lidar(light detecting and ranging激光雷达)传感器。该lidar传感器基于从射出检测光到接收反射光的时间，检测到产生该反射光的物体的距离。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利申请公开2018-049014号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的技术问题
7.需求提高移动体中的测距装置的布局自由度。
8.用于解决技术问题的手段
9.用于满足上述要求的一个实施方式是一种测距装置，其搭载于移动体，该测距装置具备：
10.发光元件，其射出检测光；
11.第一透镜，其允许所述检测光通过；
12.第一光纤维，其将所述检测光导向所述第一透镜；
13.第二透镜，其允许物体所反射的所述检测光的反射光通过；
14.感光元件；
15.第二光纤维，其将通过所述第二透镜的所述反射光导向所述感光元件；
16.处理器，其基于从所述发光元件射出所述检测光到反射光入射到所述感光元件的时间，算出到该物体的距离。
17.根据这样的结构，能够放宽发光元件和第一透镜的位置关系的限制。只要在允许用于检测到位于移动体外部的规定区域内的物体的距离的检测光通过的位置配置第一透镜，则发光元件的位置能够根据其周围的情况以高自由度设定。这是因为从这样配置的发光元件射出的检测光能够通过具有可挠性且长度能够自由设定的第一光纤维导向第一透镜。
18.同样地，能够放宽感光元件和第二透镜的位置关系的限制。只要在允许来自位于移动体外部中的规定区域内的物体的反射光通过的位置配置第二透镜，则感光元件的位置能够根据其周围的情况以高自由度设定。这是因为通过第二透镜的反射光能够通过具有可挠性且长度能够自由设定的第二光纤维导向那样配置的感光元件。
19.因此，能够提高移动体中的测距装置的布局自由度。
20.用于满足上述要求的一个实施方式是一种传感器模块，其搭载于移动体，该传感
器模块具备：
21.壳体，其划分出收纳空间；
22.传感器，其配置于所述收纳空间内，并检测所述移动体外部中的第一区域的信息；
23.测距装置，其配置于所述收纳空间内，并检测到位于所述移动体外部的与所述第一区域不同的第二区域的物体的距离；
24.处理器；
25.所述测距装置具备：
26.发光元件，其射出检测光；
27.第一透镜，其允许所述检测光通过；
28.第一光纤维，其将所述检测光导向所述第一透镜；
29.第二透镜，其允许所述物体所反射的所述检测光的反射光通过；
30.感光元件；
31.第二光纤维，其将通过所述第二透镜的所述反射光导向所述感光元件；
32.处理器，其基于从由所述发光元件射出所述检测光到反射光入射到所述感光元件的时间，算出到该物体的距离。
33.根据这样的结构，除了上述的效果，能够以弥补传感器的检测范围的死角的方式设定测距装置的检测范围。即使以实现这样的检测范围的方式配置第一透镜和第二透镜，但通过使用具有可挠性且长度能够自由设定的第一光纤维和第二光纤维，发光元件和感光元件的布局也能够根据收纳空间中的传感器的配置以高自由度决定。
34.在本说明书中使用的“光”这一词是指具有能够检测所需信息的任意波长的电磁波。例如“光”不限于可见光，还包含紫外线或红外线、毫米波或微波。
附图说明
35.图1示出一个实施方式的传感器模块的结构。
36.图2示出搭载图1的传感器模块的车辆。
37.图3示出其他实施方式的传感器模块的结构。
具体实施方式
38.参照附图，以下对实施方式的示例详细说明。在以下的说明所使用的各个附图中，为了能够识别各个部件适当改变比例。
39.在附图中，箭头f示出图示构造的前向。箭头b示出图示构造的后向。箭头u示出图示构造的上方向。箭头d示出图示构造的下方向。箭头l示出图示构造的左向。箭头r示出图示构造的右向。在下方的说明中使用的“左”以及“右”示出从驾驶座观察的左右方向。
40.图1示出一个实施方式的传感器模块1的结构。传感器模块1搭载于图2所示出的车辆100。在本例中，传感器模块1配置于车辆100的左前部。左前部是位于比车辆100的左右方向中的中央更靠左侧、且比车辆100的前后方向中的中央更靠前侧的区域。车辆100是移动体的一例。
41.如图1所示，传感器模块1具备壳体11和透光罩12。壳体11与透光罩12一起划分出收纳空间13。透光罩12形成车辆100的外表面的一部分。
42.传感器模块1具备lidar传感器14。lidar传感器14配置于收纳空间13内。
43.lidar传感器14具备射出非可见光的结构、以及检测作为该非可见光在至少存在于车辆的外部的物体反射的结果而得到的返回光的结构。lidar传感器14能够具备根据需要改变射出方向(即检测方向)来扫描该非可见光的扫描机构。例如作为非可见光能够使用波长905nm的红外线。
44.lidar传感器14例如能够基于从向某个方向射出非可见光的时刻到检测到返回光的时间，取得到与该返回光相关联的物体的距离。另外，通过将这样的距离数据与检测位置相关联地累积，能够取得与返回光相关联的物体的形状的信息。除此之外或者取而代之地，可以基于射出光和返回光的波形的不同，取得与返回光相关联的物体的材质等属性的信息。
45.传感器模块1具备测距装置15。测距装置15配置于收纳空间13内。测距装置15是用于检测到位于车辆100外部的物体200的距离的装置。测距装置15具备发光元件151、第一透镜152、第一光纤维153、第二透镜154、第二光纤维155、感光元件156、以及处理器157。
46.发光元件151构成以及配置为射出检测光l1。作为检测光l1例如能够使用波长905nm的红外线。作为发光元件151，能够使用激光二极管、发光二极管等半导体发光元件。
47.第一透镜152构成为允许检测光l1通过。第一光纤维153构成以及配置为将从发光元件151射出的检测光l1导向第一透镜152。具体地，从发光元件151射出的检测光l1向第一光纤维153的一端部入射。可以根据需要设置将检测光l1向第一光纤维153的一端部聚光的光学系统。入射的检测光l1在第一光纤维153内传播并从第一光纤维153的另一端部射出。
48.从第一光纤维153射出的检测光l1通过第一透镜152和透光罩12向车辆100的外部照射。在物体200位于检测光l1的行进方向的情况下，检测光l1变为由物体200反射并朝向车辆100的反射光l2。
49.第二透镜154构成以及配置为允许反射光l2通过。第二光纤维155构成以及配置为将通过第二透镜154的反射光l2导向感光元件156。具体地，通过第二透镜154的反射光l2向第二光纤维155的一端部入射。入射的反射光l2在第二光纤维155内传播并从第二光纤维155的另一端部射出。可以根据需要设置将从第二光纤维155的另一端部射出的光向感光元件156聚光的光学系统。
50.感光元件156构成为输出与入射的光量对应的检测信号s1。作为感光元件156，能够使用光电二极管、光电晶体管、光敏电阻等。测距装置15能够具备用于放大检测信号s1的未图示的放大电路。
51.处理器157与发光元件151以及感光元件156可通信地连接。处理器157在所需的时刻向发光元件151输出射出检测光l1的控制信号s0。处理器157接收从感光元件156输出的检测信号s1。
52.处理器157具备用于测定时间的内部计时器。处理器157基于从发光元件151射出检测光l1到反射光l2入射到感光元件156的时间，算出到产生反射光l2的物体200的距离。此时，考虑检测光l1在第一光纤维153内传播时的光路长和反射光l2在第二光纤维155内传播时的光路长。
53.透光罩12只要对lidar传感器14所使用的检测光的波长、以及测距装置15所使用的检测光l1的波长透明，则不一定必须对可见光透明。
54.根据如上述所构成的测距装置15，能够放宽发光元件151和第一透镜152的位置关系的限制。只要在允许用于检测到位于车辆100外部的规定区域内的物体200的距离的检测光l1通过的位置上配置第一透镜152，则发光元件151的位置可以根据其周围的情况以高自由度设定。这是因为从这样配置的发光元件151射出的检测光l1能够通过具有可挠性并且长度能够自由设定的第一光纤维153导向第一透镜152。
55.同样地，能够放宽感光元件156和第二透镜154的位置关系的限制。只要在允许来自位于车辆100外部中的规定区域内的物体200的反射光l2通过的位置上配置第二透镜154，感光元件156的位置能够根据其周围的情况以高自由度设定。这是因为通过第二透镜154的反射光l2能够通过具有可挠性并且长度能够自由设定的第二光纤维155导向那样配置的感光元件156。
56.因此，能够提高车辆100中的测距装置15的布局自由度。
57.如图2所示，lidar传感器14配置为能够检测位于车辆100外部的第一区域a1的物体的信息。另一方面，测距装置15配置为能够检测到位于车辆100外部的与第一区域a1不同的第二区域a2的物体的距离。
58.根据这样的结构，能够以弥补lidar传感器14的检测范围的死角的方式设定测距装置15的检测范围。即使以实现这样的检测范围的方式配置第一透镜152和第二透镜154，通过使用具有可挠性并且长度能够自由设定的第一光纤维153和第二光纤维155，发光元件151和感光元件156的布局也能够根据收纳空间13中的lidar传感器14的配置以高自由度决定。
59.如图1所示，lidar传感器14能够输出与检测的信息对应的检测信号s2。测距装置15的处理器157能够基于从感光元件156接收的检测信号s1和从lidar传感器14接收的检测信号s2，将与算出的到物体200的距离对应的信息整合于由lidar传感器14检测的信息。
60.根据这样的结构，通过由以高空间利用率配置的测距装置15取得的信息，能够有效地弥补lidar传感器14不能检测的区域的信息。
61.特别在本例中，作为检测车辆100的外部信息的传感器，使用了能够取得到物体的距离信息的lidar传感器14，因此与由测距装置15取得的到物体的距离信息的整合变得容易。在该情况下，能够使lidar传感器14的检测范围实质性扩张。
62.因此，为了得到同样的效果，代替lidar传感器14或在此基础上，tof相机和毫米波雷达至少一种也能够使用于距离信息的取得。
63.由lidar传感器14取得的信息和由测距装置15取得的信息的整合不一定必须由处理器157进行。如图1所示，处理器157能够输出与到物体200的距离对应的检测信号s3。由lidar传感器14输出的检测信号s2和由处理器157输出的检测信号s3能够向与处理器157独立的控制装置2输入。控制装置2能够由搭载于车辆100的ecu等实现。控制装置2可以作为传感器模块1的一部分提供，也可以作为与传感器模块1独立的装置提供。在该情况下，由lidar传感器14取得的信息和由测距装置15取得的信息的整合由控制装置2进行。在该情况中的控制装置2也是处理器的一例。
64.图3示出其他实施方式的传感器模块1的结构。对与图1所示的传感器模块1的构成要素实质相同的要素标以相同的参照标记，并省略重复说明。在图3中，省略处理器157的图示。
65.在本实施方式中，传感器模块1能够具备灯单元16。灯单元16是向车辆100的外部提供照明光的装置。作为灯单元16的例子，例如有前照灯单元、示宽灯单元、雾灯单元、方向指示灯单元、尾灯单元、制动灯单元、倒车灯单元等。灯单元16配置于收纳空间13内。
66.灯单元16具备多个发光元件161。作为多个发光元件161，能够使用射出含有可见光域的规定波长的光的半导体发光元件。作为半导体发光元件的例子，例如有发光二极管、激光二极管、el元件等。灯单元16具备光学系统162。从各个发光元件161射出的光通过光学系统162，由此向车辆100外部的规定方向行进。
67.在本实施方式中，多个发光元件161的一部分作为测距装置15的发光元件151而使用。
68.在该情况下，能够利用具有照明功能的已有装置的一部分构成测距装置15，因此不需要为了测距装置15独立设置用于驱动发光元件的电源和电路。因此能够更加有效地利用有限的收纳空间13，从而进一步提高测距装置15的布局自由度。
69.另外，如本实施方式通过设置多个测距装置15，能够进一步提高弥补lidar传感器14的检测范围的死角的效果。
70.到此所说明的处理器157的功能能够通过与通用存储器协同工作的通用微处理器实现。作为通用微处理器的例子，例如cpu或mpu。作为通用存储器的例子，例如rom或ram。处理器157的功能能够由专用集成电路的一部分实现。作为专用集成电路的例子，例如微控制器、fpga、asic等。
71.上述的实施方式只是用于使本发明容易理解的示例。上述实施方式的结构只要不脱离本发明的主旨，则可以适当变更改良。
72.在上述各个实施方式中，通过lidar传感器14和测距装置15配置于相同的收纳空间13内形成传感器模块1。但是，检测范围不同的lidar传感器14和测距装置15不一定必须配置于相同的收纳空间13内。该情况的测距装置15可以在传感器系统中定位于补充lidar传感器14的检测范围的位置。只要能够实现这样的补充，则能够适当地设定车辆100中的测距装置15的位置。
73.搭载有测距装置15的移动体不限于车辆100。作为其他的移动体的例子，例如火车、飞行物、航空机、船舶等。搭载有测距装置15的移动体可以不需要驾驶人员。
74.作为构成本公开的一部分，引用了2019年10月2日提出的日本国专利申请2019－182171号的内容。