JP2018200273A - 測距センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外部の空間のうち互いに垂直な一方向および他方向における所定の領域に含まれる物体との距離を検出する測距センサであって、光源1が発生させた光を一方向に対応する方向に走査する走査部5と、光源1が発生させた光を他方向に対応する方向に拡散させる拡散レンズ18と、光源1が発生させた光と受光器6に照射された光とを合波して光信号を形成する複数の合波器7と、合波器7が形成した光信号に基づいて物体との距離を算出する処理部8、9、10と、を備え、受光器6は、他方向に対応する方向に並ぶ複数の受光アンテナ21を有し、複数の受光アンテナ21それぞれに合波器7が接続されており、処理部8、9、10は、合波器7が形成した光信号に基づく物体との距離の算出を、複数の受光アンテナ21それぞれについて並列に処理する。
【選択図】図1
Description
第1実施形態について説明する。本実施形態の測距センサは、例えば車載用のLIDARとして用いられるものであり、車外の空間のうち互いに垂直な2方向において所定の範囲に含まれる領域に光を照射し、車外の物体との距離等を検出する。
第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対して算出部10の配置を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第3実施形態について説明する。第3実施形態は、第2実施形態に対して光源の構成を変更したものであり、その他については第2実施形態と同様であるため、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第4実施形態について説明する。第4実施形態は、第3実施形態に対して走査部5の構成を変更したものであり、その他については第3実施形態と同様であるため、第3実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第5実施形態について説明する。第5実施形態は、第3実施形態に対して変調器2の位置と走査部5の構成を変更したものであり、その他については第3実施形態と同様であるため、第3実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第6実施形態について説明する。第6実施形態は、第1実施形態に対して基板11から出射される光の進行方向の調整方法を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第7実施形態について説明する。第7実施形態は、第1実施形態に対して基板11から出射される光の進行方向の調整方法を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第8実施形態について説明する。第8実施形態は、第1実施形態に対して受光アンテナ21の構成を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第9実施形態について説明する。第9実施形態は、第1実施形態に対して受光アンテナ21の構成を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
5 走査部
7 合波器
8 変換器
9 TIA
10 算出部
11 基板
18 拡散レンズ
21 受光アンテナ
35 SOA
Claims (27)
- 光を発生させる光源(1、35)と、前記光源が発生させた光の反射光が照射される受光器(6)とが同一の基板(11)に形成されており、前記光源が発生させた光と前記受光器に照射された光とを用いたヘテロダイン検波により、外部の空間のうち互いに垂直な一方向および他方向における所定の領域に含まれる物体との距離を検出する測距センサであって、
前記光源が発生させた光を前記一方向に対応する方向に走査する走査部(5)と、
前記光源が発生させた光を前記他方向に対応する方向に拡散させる拡散レンズ(18)と、
前記光源が発生させた光と前記受光器に照射された光とを合波して光信号を形成する複数の合波器(7)と、
前記合波器が形成した光信号に基づいて物体との距離を算出する処理部(8、9、10)と、を備え、
前記受光器は、前記他方向に対応する方向に並ぶ複数の受光アンテナ(21)を有し、
複数の前記受光アンテナそれぞれに前記合波器が接続されており、
前記処理部は、前記合波器が形成した光信号に基づく物体との距離の算出を、複数の前記受光アンテナそれぞれについて並列に処理する測距センサ。 - 前記光源が発生させた光の反射光を集光して前記受光アンテナに照射する集光レンズ(19)を備え、
前記光源から前記拡散レンズに照射される光の進行方向は、前記集光レンズから前記受光アンテナに照射される光の進行方向と平行とされている請求項1に記載の測距センサ。 - 前記光源から前記拡散レンズに照射される光の進行方向が、前記集光レンズから前記受光アンテナに照射される光の進行方向と平行となるように、前記光源が発生させた光の進行方向を調整する方向調整ミラー(15)を備える請求項2に記載の測距センサ。
- 前記方向調整ミラーは、前記光源から前記拡散レンズに照射される光の進行方向が、前記基板の表面に垂直となるように、前記光源が発生させた光の進行方向を調整する請求項3に記載の測距センサ。
- 前記方向調整ミラーは、前記光源から前記拡散レンズに照射される光の進行方向が、前記基板の表面に平行となるように、前記光源が発生させた光の進行方向を調整する請求項3に記載の測距センサ。
- 前記走査部は、複数の走査用光導波路(12c)と、複数の前記走査用光導波路それぞれに配置された移相器(20)と、を備え、前記走査用光導波路それぞれから出射される光の位相を変化させることにより、複数の前記走査用光導波路の全体から出射される光の指向性を変化させ、前記光源が発生させた光を前記一方向に対応する方向に走査する請求項1ないし5のいずれか1つに記載の測距センサ。
- 前記走査部は、複数の走査用光導波路(12c)と、複数の前記走査用光導波路それぞれに配置された熱源(38)と、を備え、前記熱源によって前記走査用光導波路の温度を変化させることにより、複数の前記走査用光導波路の中から前記光源が発生させた光を通過させる走査用光導波路を選択し、前記光源が発生させた光を前記一方向に対応する方向に走査する請求項1ないし5のいずれか1つに記載の測距センサ。
- 光を反射する反射部(41)と、前記反射部を両持ち支持する梁部(42)と、を有し、前記梁部の振動により前記反射部が揺動する揺動ミラー(40)を備え、
前記走査部は、前記揺動ミラーで構成されている請求項1ないし5のいずれか1つに記載の測距センサ。 - 前記揺動ミラーは、前記光源が発生させた光の進行方向を前記基板の表面に垂直な方向に調整する請求項8に記載の測距センサ。
- 前記揺動ミラーは、前記光源が発生させた光の進行方向を前記基板の表面に平行な方向に調整する請求項8に記載の測距センサ。
- 前記光源が発生させた光の反射光は、前記基板の外側に配置された受光ミラー(46)によって進行方向が前記基板の表面に垂直な方向に調整された後、前記受光アンテナに照射される請求項5または10に記載の測距センサ。
- 前記光源が発生させた光は、前記基板の側面から出射される請求項1ないし11のいずれか1つに記載の測距センサ。
- 前記光源が発生させた光は、前記基板の表面から出射される請求項1ないし11のいずれか1つに記載の測距センサ。
- 前記光源が発生させた光は、前記基板に形成された回折格子(44)によって進行方向が調整され、前記基板の表面から出射される請求項13に記載の測距センサ。
- 前記基板の側面は、前記基板の表面に垂直な方向に対して傾斜しており、
前記光源が発生させた光は、前記基板の表面に垂直な方向に対して傾斜した側面で反射して、前記基板の表面から出射される請求項13に記載の測距センサ。 - 前記基板の表面に垂直な方向に対して傾斜した側面には、前記光源が発生させた光を反射する反射膜(43)が形成されている請求項15に記載の測距センサ。
- 前記基板に形成され、前記光源が発生させた光の周波数を変調する変調器(2)を備え、
前記光源は、III−V族半導体で構成された活性層(1a)と、前記活性層の両側に配置されたp型クラッド層(1b)およびn型クラッド層(1c)と、を備えるレーザダイオード(1)で構成されている請求項1ないし16のいずれか1つに記載の測距センサ。 - 前記光源は、発生させた光の周波数を変調する機能を有するレーザダイオード(1)で構成されている請求項1ないし16のいずれか1つに記載の測距センサ。
- III−V族半導体で構成された活性層(35a)と、前記活性層の両側に配置されたp型クラッド層(35b)およびn型クラッド層(35c)と、を有する半導体光増幅器(35)と、
前記基板に形成された共振器(36)と、を備え、
前記光源は、前記半導体光増幅器および前記共振器で構成されている請求項1ないし16のいずれか1つに記載の測距センサ。 - 前記受光アンテナは、回折格子で構成されている請求項1ないし19のいずれか1つに記載の測距センサ。
- 複数の前記受光アンテナは、それぞれ、前記一方向に対応する方向、前記他方向に対応する方向のいずれか一方または両方に並ぶ複数の回折格子(45)で構成されている請求項20に記載の測距センサ。
- 前記受光アンテナは、2方向にスリットが形成された回折格子で構成されている請求項20または21に記載の測距センサ。
- 前記受光アンテナに積層されたバンドパスフィルタ(22)および偏光フィルタ(23)を備える請求項1ないし22のいずれか1つに記載の測距センサ。
- 前記基板には、光信号を伝達するための信号伝達用光導波路(12)が形成されており、
前記信号伝達用光導波路のコア層は、Si、または、不純物がドープされたSiO2、SiN、SiON、LN、InPから選択された少なくとも1つの材料で構成されており、前記コア層を覆うクラッド層は、SiO2、SiN、SiON、LN、InGaAsPから選択された少なくとも1つの材料で構成されている請求項1ないし23のいずれか1つに記載の測距センサ。 - 前記合波器が形成した光信号を電気信号に変換する変換器(8)を備え、
前記光源が発生させる光の波長は、0.85μm以上0.95μm以下であり、
前記変換器は、Si半導体で構成されたフォトダイオードである請求項1ないし24のいずれか1つに記載の測距センサ。 - 前記合波器が形成した光信号を電気信号に変換する変換器(8)を備え、
前記光源が発生させる光の波長は、1.5μm以上1.6μm以下であり、
前記変換器は、Ge半導体で構成されたフォトダイオードである請求項1ないし24のいずれか1つに記載の測距センサ。 - 前記処理部の一部は、前記基板とは別の基板(31)に形成されている請求項1ないし26のいずれか1つに記載の測距センサ。
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