JP6517210B2 - 対象物距離測定装置を組み込んだ自動車用機器 - Google Patents

Description

本発明は、特に、測定装置の検知領域に位置する対象物の距離を測定するための測定装置を備えた自動車用機器の分野に関する。

所与の検知領域に位置する対象物の距離を測定する機能は、自動車分野においてさまざまな用途がある。

飛行時間の測定原理で動作し、ビデオカメラの視野にあるシーンの３Ｄ画像を獲得可能な飛行時間（ＴＯＦ）式ビデオカメラタイプの装置がすでに存在している。

このタイプの装置により、ビデオカメラの視野にあるシーンの箇所毎に、ビデオカメラまでの距離に関する情報を得ることができる。

通常、このタイプの装置は、ビデオカメラの視野にあるシーンを照射する発光部と、ビデオカメラの視野から光を受光するように配置された受光部とを備える。

ビデオカメラとビデオカメラの視野にある対象物との間の距離は、発光部によって発光された少なくとも１つの光パルスで対象物を照射することによって求められる。対象物と受光部との間の移動時間により、該対象物とビデオカメラとの間の距離を求めることができる。

このタイプの測定は、検出器レベルでピクセル毎に行われることで、ビデオカメラの視野にあるシーンの三次元画像を獲得することができるようにしてもよい。

自動車用機器においてこのタイプの装置を使用することで、特に、挙動を認知でき、さらには自動車と外部にある被測定対象物との間の距離も測定することができる。

これらの装置は、美的外観や耐用年数の面から自動車用機器内に組み込まれることが好ましい。すなわち、これらの装置を自動車用機器の外面の裏側の位置に設けられることが好ましい。

しかしながら、このタイプの装置を自動車用機器に組み入れることは容易ではない。特に、本願発明者らは、自動車用機器に組み込まれると、これらのＴＯＦビデオカメラにより得られる結果の信頼性が低くなる場合があることを観察した。詳しく言えば、得られた画像には、検知領域にあるシーンの対象物の遮蔽となる近接ノイズが現れることがある。

以上のことから、従来の装置の欠点がない測定装置を装備した自動車用機器の開発が求められている。

この目的を達成するために、第１の態様によれば、本発明の１つの主題は、測定装置の検知領域に位置する対象物の距離を測定するための測定装置を組み込んだ機器、特に自動車用機器であって、
‐測定装置は、
‐放射領域に光を発光するように構成された少なくとも１つの発光部と、
‐発光部の放射領域の外側に位置し、測定装置の検知領域に対応する受光領域から光を受光するように構成された受光部と、
‐発光部と受光部との間の光の移動時間を測定する手段とを備え、
‐機器は、機器の外面での発光部からの光の反射を防止する少なくとも１つの光反射防止要素を備えることを特徴とする機器である。

好適には、発光部からの光の機器の外面での反射を防止する要素が存在することにより、近接ノイズを抑制することができる。このようにして、自動車用機器に組み込まれた距離検出器の性能が大幅に高められる。

また、本発明による機器は、個々にまたは技術的に可能な任意の組み合わせで以下の特徴の１つ以上を備えるものであってもよい。

‐発光部からの光の反射を防止する光反射防止要素は、発光部からの光が機器の表面を照射しないように発光部の前方に配置されたダイヤフラムを備え、および／または、
‐ダイヤフラムは、金属ダイヤフラムであり、および／または、
‐ダイヤフラムの厚さは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、および／または、
‐ダイヤフラムの開口は、受光部と実質的に同じ形状を有し、および／または、
‐ダイヤフラムの開口の縁部は、縁部での発光部からの光の反射を制限するように傾斜が付けられ、および／または、
‐発光部は、光パルスを放出するように構成され、および／または、
‐発光部は、レーザダイオードまたは赤外線を放出するＬＥＤであり、および／または、
‐機器は、複数の発光部を備え、複数の発光部のそれぞれの前方にダイヤフラムを備え、および／または、
‐機器は、少なくとも１つの発光部の前方にレンズを備え、および／または、
‐機器は、発光部とレンズとの間に少なくとも１つのダイヤフラムを備え、および／または、
‐機器は、発光部とレンズとの間に少なくとも１つの第１のダイヤフラムを備え、レンズの他方側に第２のダイヤフラムを備え、および／または、
‐第１のダイヤフラムは金属製のものであり、第２のダイヤフラムは、吸収材料で覆われたプラスチック製のものであり、および／または、
‐発光部からの光の反射を防止する光反射防止要素は、機器の表面の少なくとも一部分に配置された反射防止コーティングを備え、および／または、
‐反射防止コーティングは、少なくとも１つの発光部によって発光される光の波長の光の反射を防止するように特に適応される。

また、本発明は、測定装置の検知領域に位置する対象物の距離を測定するための測定装置であって、
‐放射領域に光を発光するように構成された少なくとも１つの発光部と、
‐発光部の放射領域の外側に位置し、測定装置の検知領域に対応する受光領域から光を受光するように構成された受光部と、
‐発光部と受光部との間の光の移動時間を測定する手段とを備え、
検出器は、受光部の受光領域を照射する発光部からの光のみが発光部から直接発せられるように放射領域を制限する、発光部の前方に配置された少なくとも１つのダイヤフラムをさらに備える測定装置に関する。

本発明による測定装置は、個々にまたは技術的に可能な任意の組み合わせで以下の特徴の１つ以上を備えるものであってもよい。

‐ダイヤフラムおよび発光部は、発光部からのすべての光が受光部の受光錐を直接照射するように構成され、および／または、
‐ダイヤフラムは、金属ダイヤフラムであり、および／または、
‐ダイヤフラムの厚さは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、および／または、
‐ダイヤフラムの開口は、受光部と実質的に同じ形状を有し、および／または、
‐ダイヤフラムの開口の縁部は、縁部での発光部からの光の反射を制限するように傾斜が付けられ、および／または、
‐発光部は、光パルスを放出するように構成され、および／または、
‐発光部は、レーザダイオードまたは赤外線を放出するＬＥＤであり、および／または、
‐機器は、複数の発光部を備え、複数の発光部のそれぞれの前方にダイヤフラムを備え、および／または、
‐機器は、少なくとも１つの発光部の前方にレンズを備え、および／または、
‐機器は、発光部とレンズとの間に少なくとも１つのダイヤフラムを備え、および／または、
‐機器は、発光部とレンズとの間に少なくとも１つの第１のダイヤフラムを備え、レンズの他方側に第２のダイヤフラムを備え、および／または、
‐第１のダイヤフラムは金属製のものであり、第２のダイヤフラムは、吸収材料で覆われたプラスチック製のものである。

本発明は、以下の記載を考慮しながらさらに深く理解され、以下の記載は、例示的にのみ与えられるものであって、本発明を限定することを意図したものではなく、以下の図面とともに参照されるものである。

反射防止要素がない場合の距離を測定するための測定装置を組み込んだ自動車用機器の概略図。 第１の実施形態による自動車用機器の概略図。 本発明の一実施形態による距離を測定するための測定装置の概略図。 本発明の一実施形態による距離を測定するための測定装置の概略図。 本発明の一実施形態による距離を測定するための測定装置の概略図。 本発明の一実施形態による距離を測定するための測定装置の概略図。 本発明の一実施形態による距離を測定するための測定装置の概略図。 第２の実施形態による自動車用機器の概略図。 本発明による例示的な自動車用機器の図。

図１は、測定装置を組み込んだ自動車用機器１０を示す。測定装置は、測定装置の検知領域に位置する対象物の距離を測定することができる。

図１に示すように、測定装置は、発光部２０と、光検出部３０と、発光部２０と受光部３０との間の光の移動時間を測定する手段４０とを備える。

発光部２０は、図１の垂直陰影部分２２で表された放射領域に光を発光する。

受光部３０は、発光部２０の放射領域２２の外側に位置する。すなわち、受光部３０は、発光部２０によって直接照射されない。例えば、発光部２０および受光部３０は、実質的に同じ平面に位置する。

受光部３０は、その寸法によって、場合によっては、光学レンズを使用して、図１の水平陰影部分で表された受光領域３２から光を受光するように構成される。

測定装置と測定装置の検知領域に位置する対象物５０との間の距離の測定は、発光部２０と受光部３０との間の光５２の移動時間を測定することによって行われる。光５２は、発光部２０によって発光され、対象物５０で反射された後、受光部３０によって受光される。

図１に示すように、機器１０の部分１２が発光部２０の放射領域２２に位置する場合、発光部からの光の少なくとも一部は、受光部３０の方へ反射される。受光領域３２の外側に位置する対象物から到来するこのような光５４のことを寄生光と呼ぶ。

受光部３０のレベルでは、寄生光に対応する信号は、受光領域に位置する対象物によって反射された光に対応する信号を増す。

寄生光の移動時間は、一般に、受光領域３２に位置する対象物によって反射された光の移動時間よりかなり短い。また、受光部までの寄生光の移動時間および距離が短いことから、これらの寄生光の光強度は、一般に、受光領域３２に位置する対象物によって反射される光の光強度より高い。

したがって、受光部が受信した信号のレベルで、寄生光に対応する信号と受光領域に位置する対象物によって反射された光に対応する信号とを区別することはできない。

寄生光は、本願発明者らがＴＯＦ式のビデオカメラを自動車用機器に組み込む際に観察した近接ノイズの主要因である。

図２は、本発明の第１の実施形態による自動車用機器を概略的に示す。

第１の実施形態によれば、自動車用機器１０は、測定装置を備え、例えば、測定装置を組み込む。測定装置は、測定装置の検知領域に位置する対象物の距離を測定することができる。

図１の測定装置に関して、測定装置は、発光部２０と、光検出部３０と、発光部２０と受光部３０との間の光の移動時間を測定するための手段４０とを備える。

発光部２０は、図２の垂直陰影部分２２で表される放射領域に光を発光する。

受光部３０は、発光部２０の放射領域２２の外側に位置する。すなわち、受光部３０は、発光部２０によって直接照射されない。例えば、発光部２０および受光部３０は、実質的に同じ平面に位置する。

受光部３０は、その寸法によって、場合によっては、光学レンズを使用して、図２の水平陰影部分で表された受光領域３２から光を受光するように構成される。

測定装置と測定装置の検知領域に位置する対象物５０との間の距離の測定は、発光部２０と受光部３０との間の光５２の移動時間を測定することによって行われる。光５２は、発光部２０によって発光され、対象物５０で反射された後、受光部３０によって受光される。

機器１０の部分１２で反射してから到来する寄生光をなくすために、該機器は、発光部２０からの光が部分１２を照射することがないように発光部２０の前方に配置されたダイヤフラム２４を備える。ダイヤフラム２４は、放射領域２２を低減するように構成され、発光部の前方に配置される。このようにして、機器の部分１２は発光部２０によって照射されないため、部分１２で直接反射され受光部３０によって受光されうる発光部２０からの光がなくなる。

図３ａに、本発明による機器に組み込み可能な例示的な測定装置を示す。

図３ａに示す測定装置は、発光部２０と、受光部３０と、発光部２０と受光部３０との間の光の移動時間を測定するための手段４０とを備える。

発光部は、光パルスを放出するように構成されることが好ましい。好適には、これにより、発光部２０と受光部３０との間の光の移動時間の測定が容易になる。

発光部は、レーザダイオードであっても、赤外線を発光するＬＥＤであってもよい。好適には、これにより、発光部からの光の受光部レベルでの識別や夜間時の使用が容易になる。

発光部２０の放射領域２２を制限するために、発光部２０の前方にダイヤフラム２４が配置される。

本発明の一態様によれば、ダイヤフラム２４は、発光部２０から発光され受光領域３２を照射する光のみが、発光部２０から直接発光される光となるように配置される。すなわち、反射されずに受光領域３２に到達する光は、発光部２０から発光され受光領域３２を照射する光のみということになる。

本発明の別の態様によれば、ダイヤフラムおよび発光部は、発光部からの光がすべて受光領域３２を直接照射するように構成される。

開口２６の形状および／またはサイズは、放射領域２２を制限することによって発光部からの光が機器の表面を照射しないように、例えば、光学シミュレーションによって当業者により規定される。

一実施形態によれば、ダイヤフラム２４の開口２６の形状は、受光部３０の形状と実質的に同じである。また、受光部３０の形状が線対称でない場合、開口２６は、ダイヤフラムの平面に垂直な軸の向きを有し、この軸の向きは、受光部３０の軸の向きと実質的に同じであることが好ましい。

ダイヤフラムの不透過度が、特に赤外線放射に対して高くなるように、ダイヤフラム２４は金属製であることが好ましい。

ダイヤフラム２４の厚さは、発光部からの光を阻止できる大きさである必要がある。ダイヤフラム２４の厚さは、ダイヤフラムの開口の縁部で発光部からの光が反射される可能性を抑えるために、あまり大きいものであってはならない。

本願発明者らによれば、厚さが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であると、不透過度、開口縁部での反射およびダイヤフラムのコストの面で良好な均衡がとれることが分かった。

ダイヤフラムの開口縁部での反射の可能性を抑えるために、図３ａに示すように、開口縁部に傾斜を付けることも可能である。

図３ａに示すように、ダイヤフラム２４の後方にレンズ２８を配置して設けることも可能である。

図３ｂに示すように、ダイヤフラム２４および透明保護窓２７の前方にレンズ２８を配置して設けることも可能である。

図３ｃに示すように、レンズ２８の後方に第２のダイヤフラム２３が配置されてもよい。この第２のダイヤフラムは、第１のダイヤフラム２４より安価な材料、例えば、赤外線吸収材料で覆われたプラスチックで作られてもよい。

受光部３０は、発光部２０と実質的に同じ平面に位置する。受光部は、一般的に、光を受光可能であって、受光した光を電気信号に変換するピクセルアレイを備える。

受光部で生成された電気信号は、送信され、発光部と受光部との間の光の移動時間を測定する手段のレベルで解釈される。

図４ａに示す一実施形態によれば、測定装置は、複数の発光部２０ａ、２０ｂ、２０ｃを備えてもよい。発光部２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれの放射領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃを制限するように、各発光部の前方にダイヤフラム２４ａ、２４ｂ、２４ｃが配置される。

図４ｂに示す一実施形態によれば、測定装置は、複数の発光部２０ａ、２０ｂ、２０ｃを備えてもよい。発光部２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれの放射領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃを制限するように、発光部のセットの前方に１つのダイヤフラム２４が配置される。図５に示すように、発光部からの光の機器の表面での反射を防止する要素は、機器の表面の少なくとも一部分に配置される反射防止コーティング１４であってもよい。

好ましくは、反射防止コーティングは、発光部２０によって発光される光の波長で光の反射を防止するように特に適応される。

図５に示すように、放射領域２２は小さくなっていないが、反射防止コーティング１４で覆われた機器の部分を照射する発光部からの光は反射されていない。したがって、受光部は、寄生光を受光することがないため、機器に組み込まれた測定装置によって行われる測距品質が向上する。

好適には、反射防止コーティングを使用することで、ダイヤフラムを装備しなくても、従来の測定装置を使用することができる。

しかしながら、発光部の前方にダイヤフラムを備える測定装置を使用し、反射防止コーティングで機器の表面の少なくとも一部分を覆うことによって、上記２つの対策を組み合わせることも想定される。

また、反射防止コーティングで、発光部と対向するダイヤフラムの表面を覆うことも想定される。好適には、これにより、寄生反射はさらに低減する。

図６に示すように、本発明による自動車用機器は、例えば、ダッシュボードに組み込まれたＬＣＤ画面またはＴＦＴ画面であってもよい。

図６に示す自動車用機器１０は、測定装置１８と、表示画面１６とを備える。

図６に示すように、測定装置１８は、機器１０に組み込まれ、特に、機器の部分１２は、測定装置１８の放射領域にあってもよい。機器１０に組み込まれた測定装置１８は、発光部の放射領域を制限するために、発光部の前方にダイヤフラムを備える。このように、機器１０の部分１２はいずれも、測定装置１８の発光部によって照射されない。

測定装置１０は、表示画面１６上の表示を制御するために、ユーザによる動きを求めることができる。

本発明による自動車用機器は、図６の例に限定されるものではなく、例えば、以下のもの、
−制御パネルであって、例えば、さらに、自動車の空調または音声システムの制御を行う制御パネルであり、測定装置は、ユーザ接触なしに制御ジェスチャを検知するために使用されてもよい、制御パネル、および／または、
−ＬＣＤ画面またはＴＦＴ画面、および／または、
−ＨＵＤ、および／または、
−ダッシュボード、および／または、
−室内灯、および／または、
−例えば自動車の外にいる歩行者を検知するレーダ、および／または、
−発光部の放射領域に位置するハウジングを有するＴＯＦ式ビデオカメラ、
であってもよい。

以上、本発明の概念全体を制限することなく、例示的な実施形態を用いながら発明について説明した。

例示的な実施形態は、説明するために与えられたものにすぎず、本発明の範囲を制限するものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ規定されるものである。

特許請求の範囲において、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」という言葉は、他の要素を排除するものではなく、不定冠詞「ａ」は、複数を排除するものではない。さまざまな従属請求項にさまざまな特徴が規定されていることが、単純に、これらの要素の組み合わせを好適に用いることができないことを意味するものではない。特許請求の範囲にある参照符号は、本発明の範囲を制限するものとみなされるべきものではない。

Claims (11)

1. 測定装置の検知領域に位置する対象物の距離を測定するための前記測定装置（１８）を組み込んだ自動車用機器（１０）であって、
   前記測定装置は、
   放射領域（２２）に光を発光するように構成された少なくとも１つの発光部（２０）と、
   前記発光部の前記放射領域の外側に位置し、前記測定装置の前記検知領域に対応する受光領域（３２）から光を受光するように構成された受光部（３０）と、
   前記発光部と前記受光部との間の光の移動時間を測定する手段（４０）とを備え、
   前記機器は、
   前記機器の外面での前記発光部からの光の反射を防止する少なくとも１つの光反射防止要素と、
   前記少なくとも１つの発光部の前方に配置されたレンズ（２８）と、を備え、
   前記光反射防止要素は、前記レンズの後方に配置された、第１のダイヤフラム（２４）及び第２のダイヤフラム（２３）を備え、
   前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとの間に、透明保護窓（２７）が配置され、
   前記第１のダイヤフラムは金属製のものであり、前記第２のダイヤフラムは、赤外線を吸収する材料で覆われたプラスチック製のものであることを特徴とする機器。
2. 前記第１のダイヤフラムは、金属ダイヤフラムである、請求項１に記載の測定用機器。
3. 前記第１のダイヤフラムの厚さは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の機器。
4. 前記第１のダイヤフラムの開口は、前記受光部と実質的に同じ形状を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の機器。
5. 前記第１のダイヤフラムの前記開口（２６）の縁部（２５）は、前記縁部での前記発光部からの光の反射を制限するように傾斜が付けられた、請求項１から４のいずれか一項に記載の機器。
6. 前記発光部は、光パルスを放出するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の機器。
7. 前記発光部は、レーザダイオードまたは赤外線を放出するＬＥＤである、請求項１から６のいずれか一項に記載の機器。
8. 複数の発光部を備え、前記複数の発光部のそれぞれの前方に前記第１のダイヤフラムを備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の機器。
9. 前記発光部からの光の反射を防止する前記光反射防止要素は、前記機器の表面の少なくとも一部分に配置された反射防止コーティング（１４）を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の機器。
10. 前記反射防止コーティングは、前記少なくとも１つの発光部によって発光される光の波長の光の反射を防止するように適応された、請求項９に記載の機器。
11. 測定装置の検知領域に位置する対象物の距離を測定するための測定装置（１８）であって、
    放射領域（２２）に光を発光するように構成された少なくとも１つの発光部（２０）と、
    前記発光部の前記放射領域の外側に位置し、前記測定装置の前記検知領域に対応する受光領域（３２）から光を受光するように構成された受光部（３０）と、
    前記発光部と前記受光部との間の光の移動時間を測定する手段（４０）とを備え、
    前記受光部の前記受光領域を照射する前記発光部からの光のみが前記発光部から直接発せられるように前記放射領域を制限する、前記発光部の前方に配置された少なくとも１つの第１のダイヤフラム（２４）をさらに備え、
    前記少なくとも１つの発光部の前方にレンズ（２８）を備え、
    前記レンズの後方に配置された第２のダイヤフラム (23)を備え、
    前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとの間に、透明保護窓（２７）が配置され、
    前記第１のダイヤフラムは金属製のものであり、前記第２のダイヤフラムは、赤外線を吸収する材料で覆われたプラスチック製のものであることを特徴とする測定装置。

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