[發明專利]物體檢測裝置、物體檢測方法及物體檢測裝置的設計方法

在審

• 申請號: 201811595754.0
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109991619A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 段志輝
• 申請（專利權）人: 度逢株式會社
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/481
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 劉軍

本發明涉及物體檢測裝置、物體檢測方法及物體檢測裝置的設計方法。物體檢測裝置包括：透鏡，從多個發光點輸出的激光生成激光束，所述激光束在上述多個發光點的分布方向上具有發散角；以及光學系統，將激光束投射到外部，并在與該投射光軸相同的軸向上導入從外部入射的入射光，將該入射光導向受光元件，物體檢測裝置檢測到上述激光束光路上物體的距離及該物體的方向，在上述光學系統中，設置有使入射光成像在規定的焦平面上的聚光透鏡、以及配置在上述聚光透鏡的焦平面上的光闌。將上述發散角的大小設為α、將上述光闌透光區域的與上述發散角對應方向的大小設為D、將從上述聚光透鏡到上述光闌的距離設為d、并設為β＝arctan(D/d)的情況下，上述光闌滿足α≤β。

技術領域

本發明涉及使用激光檢測該激光光路上的物體的物體檢測裝置以及物體檢測方法。另外，還涉及這樣的物體檢測裝置的設計方法。

背景技術

以往已知存在以下物體檢測裝置：向外部照射激光的脈沖，并檢測由物體反射而返回來的激光，從而檢測處于激光光路上的物體以及距該物體的距離。這樣的物體檢測裝置被稱為激光定位器(LiDAR：Light Detection and Ranging，光探測和測距)。

近年來，激光定位器即使在汽車的自動駕駛領域也被有效利用。為了彌補容易受到外部的照明環境的影響的相機傳感器、分辨率低的毫米波雷達的缺點，且高精度地檢測行駛環境下的比較小型的障礙物，激光定位器與相機傳感器、毫米波雷達一并使用等。

能夠用于自動駕駛領域的激光定位器的例子例如被記載在專利文獻1中。專利文獻1記載的激光定位器與測量角度相匹配，作為光源的近紅外線激光和作為接收機的光檢測元件成對配置在基板上，為了獲取視野內的高分辨率的距離信息，使用32組或者64組的光源-接收機配對。因此，裝置的成本非常高。

另外，其他的激光定位器的例子被記載在非專利文獻1中。非專利文獻1記載的激光定位器分別使具有傾斜角不同的三個面的多面鏡旋轉，由該多面鏡將激光束偏轉，由此在垂直方向4.5°的視野角的范圍內投射激光束，并由多面鏡的與投射時相同的面反射來自物體的反射光，并引導到光檢測元件來進行檢測。

在非專利文獻1記載的激光定位器中，能夠由一個受光元件檢測來自垂直方向的多個位置的反射光。但是，在非專利文獻1記載的激光定位器中，由于使用按照每個反射面而傾斜角不同的多面鏡，因此其重心的設計難，在該點上存在成本變高的問題。另外，當多面鏡的高速旋轉長時間持續時，會由于摩擦使得軸承發熱和摩耗，在長時間使用時的維護性方面也存在問題。

關于使用了旋轉反射鏡的激光定位器在非專利文獻2中也有記載，但是在該文獻中對激光定位器的構成沒有詳細的說明。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：美國專利第8767190號說明書

非專利文獻

非專利文獻1：Cristiano Niclass，et al.，“A 100-m Range 10-Frame/s 340×96-Pixel Time-of-Flight Depth Sensor in 0.18-μm CMOS”，IEEE J OURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS，Instituteof Electrical and Electr onics Engineers，FEBRUARY2013，VOL.48，NO.2，p.559-572；

非專利文獻2：清水直茂，“レベル3実現に冗長系やLiDAR Audiが自動運転の先駆者に”，日経Automotive，株式會社日経BP，2017年9月，p.22-23。

發明內容