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公開番号2025116741
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024011348
出願日2024-01-29
発明の名称距離検出装置
出願人IPU株式会社
代理人個人
主分類G01S 17/34 20200101AFI20250801BHJP(測定;試験)
要約【課題】物体までの距離に関わらず高い距離検出精度と方位分解能を有し、距離検出装置間の妨害や外乱に強く、小型、低価格で、撮像装置と一体化される距離検出装置を提供すること。
【解決手段】距離検出装置は、キャリア光の振幅変調にチャープ変調を施した照明光を生成する光源と、キャリア光の振幅変調に照明光と同一のチャープ変調を施した参照光を生成する光源と、チャープ変調は、チャープ変調信号により変調され、
チャープ変調信号の時間コヒーレンスと空間コヒーレンスを保持しつつ、キャリア光の両方、又は一方の時間コヒーレンスと空間コヒーレンスを低減させるコヒーレンス低減機構と、照明光で照明した物体からの反射光を受光素子に結像する結像光学系と、反射光と参照光を合波する合波器と、を有し、受光素子は、合波された反射光と参照光を受光し、照明光と参照光のチャープ変調信号間のヘテロダインで生じた干渉縞信号を検出する。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
キャリア光の振幅変調にチャープ変調を施した照明光を生成する光源と、
キャリア光の振幅変調に前記照明光と同一のチャープ変調を施した参照光を生成する他の光源と、
前記チャープ変調は、線形チャープ変調信号により変調され、
前記線形チャープ変調信号の時間コヒーレンスと空間コヒーレンスを保持しつつ、前記キャリア光の両方、又は一方の時間コヒーレンスと空間コヒーレンスを低減させるコヒーレンス低減機構と、
前記照明光で照明した物体からの反射光を受光素子に結像する結像光学系と、
前記反射光と前記参照光を合波する合波器と、を有し、
前記受光素子は、合波された前記反射光と前記参照光を受光し、前記照明光と前記参照光の線形チャープ変調信号間のヘテロダインで生じた干渉縞信号を検出することを特徴とする距離検出装置。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
キャリア光の振幅変調にチャープ変調を施した照明光を生成する光源と、
前記照明光で照明した物体からの反射光を受光素子に結像する結像光学系と、を有し、
し、
さらに、前記チャープ変調の電気信号に対して前記照明光と同一のチャープ変調信号を乗じて干渉縞信号を検出する混合器と、又は、前記照明光と同一のチャープ変調信号による直接スイッチングによって前記混合器の機能を兼ね備える前記受光素子を有し、
前記受光素子は、前記反射光を検波し、前記反射光のチャープ変調を電気信号に変換することを特徴とする距離検出装置。
【請求項３】
２次元配列された前記受光素子により、
又は、１次元配列された前記受光素子を、前記結像光学系の結像面を前記１次元配列方向と交差する方向に１次元走査することにより、
又は、単一の前記受光素子を、前記結像面を２次元走査することにより、
又は、１次元配列された前記受光素子を前記結像面に設置し、前記照明光の前記１次元配列と交差する方向の指向性を高めて前記物体を前記方向に１次元走査することにより、
又は、単一の前記受光素子を前記結像面に設置し、前記照明光の指向性をビーム状に高めて前記物体を２次元走査することにより、
前記物体の画像を撮像するのと同時に、前記干渉縞信号を２次元の位置で検出する２次元検出機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の距離検出装置。
【請求項４】
前記２次元検出機構で撮像した画像から、前記物体の距離の検出を妨害する妨害光の位置を検出し、前記物体の距離の検出を行う局所位置を判定する判定機構と、を有し、
前記妨害光を回避して前記物体の局所位置の距離を検出することを特徴とする請求項３に記載の距離検出装置。
【請求項５】
前記２次元検出機構で撮像した画像から、光無線通信の受信を妨害する妨害光の位置を判定し、前記光無線通信を受信する光無線通信装置の送信機の位置を判定する判定機構と、を有し、
前記妨害光を回避して前記光無線通信を受信することを特徴とする請求項３に記載の距離検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動運転、ロボット、ドローンなどで使用する距離検出装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
自動運転用の距離検出装置は、以下の要求を満たすことが望ましい。
・数センチ（ｃｍ）から数百メートル（ｍ）に渡って高い距離検出精度と方位分解能を有すること。
・距離検出装置間の妨害や外乱に強いこと。
・小型、低価格で、撮像装置と一体化されること。
【０００３】
従来の距離検出装置として、ステレオカメラ、ＴｏＦカメラ、ＬｉＤＡＲ、ミリ波レーダー、超音波センサーなどが知られている（例えば、非特許文献１参照）。それぞれの距離検出装置のメリットとデメリットは後述する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
畚野信義ら著、「ミリ波伝搬とレーダ雨量計」電波研究所季報、１９７６年１２月ｐ４０７－４２６、Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．１２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の距離検出装置は、上記の要求をすべて同時に満足することは困難である。このため、現状では、撮像装置に加えて、３～４種類の距離検出装置を併用し、それぞれのデメリットを補って使用している。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、物体までの距離に関わらず高い距離検出精度と方位分解能を有し、距離検出装置間の妨害や外乱に強く、小型、低価格で、撮像装置と一体化される距離検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の距離検出装置に係る第１の態様は、
キャリア光の振幅変調にチャープ変調を施した照明光を生成する光源と、
キャリア光の振幅変調に照明光と同一のチャープ変調を施した参照光を生成する光源と、
チャープ変調は、チャープ変調信号により変調され、
チャープ変調信号の時間コヒーレンスと空間コヒーレンスを保持しつつ、キャリア光の両方、又は一方の時間コヒーレンスと空間コヒーレンスを低減させるコヒーレンス低減機構と、
照明光で照明した物体からの反射光を受光素子に結像する結像光学系と、
反射光と参照光を合波する合波器と、を有し、
受光素子は、合波された反射光と参照光を受光し、照明光と参照光の線形チャープ変調信号間のヘテロダインで生じた干渉縞信号を検出する。
【０００８】
さらに、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の距離検出装置の第２の態様は、
キャリア光の振幅変調にチャープ変調を施した照明光を生成する光源と、
照明光で照明した物体からの反射光を受光素子に結像する結像光学系と、を有し、
さらに、チャープ変調の電気信号に対して照明光と同一のチャープ変調信号を乗じて干渉縞信号を検出する混合器と、又は、照明光と同一のチャープ変調信号による直接スイッチングによって混合器の機能を兼ね備える受光素子を有し、
受光素子は、反射光を検波し、反射光のチャープ変調を電気信号に変換する。
【０００９】
本発明の距離検出装置に係る第３の態様は、第１又は第２の態様の距離検出装置であって、２次元配列された前記受光素子により、
又は、１次元配列された前記受光素子を、前記結像光学系の結像面を前記１次元配列方向と交差する方向に１次元走査することにより、
又は、単一の前記受光素子を、前記結像面を２次元走査することにより、
又は、１次元配列された前記受光素子を前記結像面に設置し、前記照明光の前記１次元配列と交差する方向の指向性を高めて前記物体を前記方向に１次元走査することにより、
又は、単一の前記受光素子を前記結像面に設置し、前記照明光の指向性をビーム状に高めて前記物体を２次元走査することにより、
前記物体の画像を撮像するのと同時に、前記干渉縞信号を２次元の位置で検出する２次元検出機構を備える。
【００１０】
本発明の距離検出装置に係る第４の態様は、第３の態様の距離検出装置であって、前記２次元検出機構で撮像した画像から、前記物体の距離の検出を妨害する妨害光の位置を検出し、前記物体の距離の検出を行う局所位置を判定する判定機構と、を有し、
前記妨害光を回避して前記物体の局所位置の距離を検出する。
（【００１１】以降は省略されています）

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