物体检测装置及其物体检测方法、以及记录介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及物体检测装置及其物体检测方法、以及记录介质。在物体检测装置中设置有投射激光束的半导体激光管模块；固定于支撑部件的扭簧；被固定于上述扭簧的一个面且反射上述激光束的反射镜；以跨越上述扭簧的旋转轴的方式固定于扭簧的另一面的永久磁铁；驱动线圈；以及围绕驱动线圈的磁性体，使上述反射镜根据对驱动线圈施加的驱动信号而往复运动。还设置有作为检测上述反射镜的旋转速度的检测部的检测电路，以及根据上述检测电路检测出的旋转速度控制半导体激光管模块投射的激光束的亮灭周期的控制电路。

Object detection device, object detection method and recording medium

【技术实现步骤摘要】
物体检测装置及其物体检测方法、以及记录介质本申请是基于申请号为201811595754.0、申请日为2018年12月26日、申请人为度逢株式会社、专利技术名称为“物体检测装置、物体检测方法及物体检测装置的设计方法”的专利技术提出的分案申请。
本专利技术涉及使用激光检测该激光光路上的物体的物体检测装置、这样的物体检测装置的控制方法以及保存用于执行这样的控制方法的程序的记录介质。
技术介绍
以往已知存在以下物体检测装置：向外部照射激光的脉冲，并检测由物体反射而返回来的激光，从而检测处于激光光路上的物体以及距该物体的距离。这样的物体检测装置被称为激光定位器(LiDAR：LightDetectionandRanging，光探测和测距)。近年来，激光定位器即使在汽车的自动驾驶领域也被有效利用。为了弥补容易受到外部的照明环境的影响的相机传感器、分辨率低的毫米波雷达的缺点，且高精度地检测行驶环下的比较小型的障碍物，激光定位器与相机传感器、毫米波雷达一并使用等。能够用于自动驾驶领域的激光定位器的例子例如被记载在专利文献1中。专利文献1记载的激光定位器与测量角度相匹配，作为光源的近红外线激光和作为接收机的光检测元件成对配置在基板上，为了获取视野内的高分辨率的距离信息，使用32组或者64组的光源-接收机配对。因此，装置的成本非常高。另外，其他的激光定位器的例子被记载在非专利文献1中。非专利文献1记载的激光定位器分别使具有倾斜角不同的三个面的多面镜旋转，由该多面镜将激光束偏转，由此在垂直方向4.5°的视野角的范围内投射激光束，并由多面镜的与投射时相同的面反射来自物体的反射光，并引导到光检测元件来进行检测。在非专利文献1记载的激光定位器中，能够由一个受光元件检测来自垂直方向的多个位置的反射光。但是，在非专利文献1记载的激光定位器中，由于使用按照每个反射面而倾斜角不同的多面镜，因此其重心的设计难，在该点上存在成本变高的问题。另外，当多面镜的高速旋转长时间持续时，会由于摩擦使得轴承发热和摩耗，在长时间使用时的维护性方面也存在问题。关于使用了旋转反射镜的激光定位器在非专利文献2中也有记载，但是在该文献中对激光定位器的构成没有详细的说明。在先技术文献专利文献专利文献1：美国专利第8767190号说明书。非专利文献非专利文献1：CristianoNiclass，etal.，“A100-mRange10-Frame/s340×96-PixelTime-of-FlightDepthSensorin0.18-μmCMOS”，IEEEJOURNALOFSOLID-STATECIRCUITS，InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，FEBRUARY2013，VOL.48，NO.2，p.559-572；非专利文献2：清水直茂，“レベル3実現に冗长系やLiDARAudiが自動運転の先駆者に”，日経Automotive，株式会社日経BP，2017年9月，p.22-23。
技术实现思路
本专利技术是鉴于此而做出的，其目的在于，以小型且耐久性高的结构来实现使激光束的投射方向周期性地变化的扫描。为了实现以上目的，本专利技术的物体检测装置包括：投射部，向外部投射激光束；受光元件；光学系统，将来自外部的入射光导向上述受光元件；以及基于上述激光束的投射时刻和上述受光元件输出的光检测信号的时刻检测距上述激光束光路上物体的距离，上述光学系统包括时入射光成像在焦平面上的聚光透镜以及配置在上述聚光透镜的焦平面上的光阑。上述投射部可以包括：激光源，含有多个发光点；以及透镜，从上述多个发光点输出的激光生成激光束，所述激光束在上述多个发光点的分布方向上具有发散角。上述受光元件可以是硅光电倍增管(SiPM)。上述光学系统可以在与上述投射光轴相同的轴向上导入外部入射光，并将该入射光导向上述受光元件。另外，上述物体检测装置可以包括使上述投射部的激光束的投射方向周期地变化的扫描部，上述物体检测部可以基于上述激光束的投射时刻和投射方向、以及上述受光元件输出的光检测信号的时刻，检测距上述激光束光路上物体的距离以及该物体存在的方向。上述光学系统可以包括：光学元件，将上述入射光从上述激光束的投射光路分离；聚光透镜，使由上述光学元件分离的入射光成像在焦平面上；以及光阑，被配置在上述聚光透镜的焦平面上，将上述发散角的大小设为α、将上述光阑透光区域的与所述发散角对应的方向的大小设为D、将从上述聚光透镜到上述光阑的距离设为d，并设为β＝arctan(D/d)，则α≤β。还可以是，1≤β/α≤3。还可以是，通过了上述聚光透镜的光入射到上述硅光电倍增管的受光面的整个区域。还可以是，在上述光阑与上述受光元件之间具有光扩散部件。另外，本专利技术目的在于，还提供以小型且耐久性高的构成实现使激光束的投射方向周期性地变化的扫描的其他的物体检测装置。该物体检测装置包括：投射部，向外部投射激光束；扫描部，使基于上述投射部的激光束的投射方向周期地变化；受光元件；受光光学系统，将来自外部的入射光向上述受光元件引导；以及物体检测部，基于上述激光束的投射时刻和投射方向、以及上述受光元件输出的光检测信号的时刻，检测距上述激光束光路上物体的距离以及该物体的方向，上述扫描部包括：扭簧，固定于支撑部件；反射镜，固定于上述扭簧的一个面上，用于反射上述激光束；永久磁铁，固定于上述扭簧的另一个面上，其N极位于跨越上述扭簧的旋转轴的一侧，S极位于另一侧；驱动线圈，被配置在上述永久磁铁的上述扭簧的相反侧；磁性体，围绕上述驱动线圈；驱动部，对上述驱动线圈施加周期变化的电压或者电流的驱动信号；检测部，检测上述反射镜的旋转速度；以及周期控制部，根据上述检测部检测出的旋转速度，控制上述投射部投射的激光束的亮灭周期，上述反射镜根据上述驱动信号的施加而往复运动。还可以是：所述扫描部包括感应线圈，所述感应线圈具有与所述驱动线圈共用的芯材，所述检测部基于在所述感应线圈中产生的电压或者电流检测所述反射镜的旋转速度，所述周期控制部根据所述检测部检测出的电压或者电流的电平，控制所述投射部投射的激光束的亮灭周期。还可以是，在所述检测部检测出的电压或者电流的电平是第一电平的情况下，与是第二电平的情况相比，所述控制部缩短所述亮灭周期，所述第一电平表示所述反射镜处于所述往复驱动的路径的中央附近，所述第二电平表示所述反射镜处于所述往复驱动的路径的端部附近。另外，可以是：在从所述驱动线圈的轴的与所述永久磁铁对置的一端沿着该轴的方向观察时，所述磁性体的、与所述永久磁铁的N极以及S极对置的端部分别处于从将该N极和该S极连结的所述永久磁铁中心线偏离的位置。可以是：所述磁性体具有突出部，所述突出部以与所述永久磁铁的N极和S极对置的方式朝向可动件，并分别向该可动件延伸，所述可动件包括所述扭簧、所述反射镜以及所述永久磁铁，在从所述驱动线圈的轴的与所述永久磁铁对置的一端沿该轴的方向观察时，所述各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物体检测装置，包括/n投射部，向外部投射激光束；/n扫描部，使基于所述投射部的激光束的投射方向周期地变化；/n受光元件；/n受光光学系统，将来自外部的入射光向所述受光元件引导；以及/n物体检测部，基于所述激光束的投射时刻和投射方向、以及所述受光元件输出的光检测信号的时刻，检测距所述激光束光路上物体的距离以及该物体的方向，/n所述扫描部包括：/n扭簧，固定于支撑部件；/n反射镜，固定于所述扭簧的一个面上，用于反射所述激光束；/n永久磁铁，固定于所述扭簧的另一个面上，其N极位于跨越所述扭簧的旋转轴的一侧，S极位于另一侧；/n驱动线圈，被配置在所述永久磁铁的所述扭簧的相反侧；/n磁性体，围绕所述驱动线圈；/n驱动部，对所述驱动线圈施加周期变化的电压或者电流的驱动信号；/n检测部，检测所述反射镜的旋转速度；以及/n周期控制部，根据所述检测部检测出的旋转速度，控制所述投射部投射的激光束的亮灭周期，/n所述反射镜根据所述驱动信号的施加而往复运动。/n

【技术特征摘要】
20180703 JP 2018-1270861.一种物体检测装置，包括
投射部，向外部投射激光束；
扫描部，使基于所述投射部的激光束的投射方向周期地变化；
受光元件；
受光光学系统，将来自外部的入射光向所述受光元件引导；以及
物体检测部，基于所述激光束的投射时刻和投射方向、以及所述受光元件输出的光检测信号的时刻，检测距所述激光束光路上物体的距离以及该物体的方向，
所述扫描部包括：
扭簧，固定于支撑部件；
反射镜，固定于所述扭簧的一个面上，用于反射所述激光束；
永久磁铁，固定于所述扭簧的另一个面上，其N极位于跨越所述扭簧的旋转轴的一侧，S极位于另一侧；
驱动线圈，被配置在所述永久磁铁的所述扭簧的相反侧；
磁性体，围绕所述驱动线圈；
驱动部，对所述驱动线圈施加周期变化的电压或者电流的驱动信号；
检测部，检测所述反射镜的旋转速度；以及
周期控制部，根据所述检测部检测出的旋转速度，控制所述投射部投射的激光束的亮灭周期，
所述反射镜根据所述驱动信号的施加而往复运动。


2.如权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于，
所述扫描部包括感应线圈，所述感应线圈具有与所述驱动线圈共用的芯材，
所述检测部基于在所述感应线圈中产生的电压或者电流检测所述反射镜的旋转速度，
所述周期控制部根据所述检测部检测出的电压或者电流的电平，控制所述投射部投射的激光束的亮灭周期。


3.如权利要求2所述的物体检测装置，其特征在于，
在所述检测部检测出的电压或者电流的电平是第一电平的情况下，与是第二电平的情况相比，所述控制部缩短所述亮灭周期，所述第一电平表示所述反射镜处于所述往复驱动的路径的中央附近，所述第二电平表示所述反射镜处于所述往复驱动的路径的端部附近。


4.如权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于，
在从所述驱动线圈的轴的与所述永久磁铁对置的一端沿着该轴的方向观察时，所述磁性体的、与所述永久磁铁的N极以及S极对置的端部分别处于从将该N极和该S极连结的所述永久磁铁中心线偏离的位置。


5.如权利要求4所述的物体检测装置，其特征在于，
所述磁性体具有突出部，所述突出部以与所述永久磁铁的N极和S极对置的方式朝向可动件，并分别向该可动件延伸，所述可动件包括所述扭簧、所述反射镜以及所述永久磁铁，在从所述驱动线圈的轴的与所述永久磁铁对置的一端沿该轴的方向观察时，所述各突起部的、与所述永久磁铁的N极和S极分别对置的端部处于从将该N极和该S极连结的所述永久磁铁中心线偏离的位置。


6.如权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：段志辉，
申请(专利权)人：度逢株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP