特開 2022-128450 距離測定装置、レーザレーダ及び移動ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022128450

(43)【公開日】2022-09-01

(54)【発明の名称】距離測定装置、レーザレーダ及び移動ロボット

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/48 20060101AFI20220825BHJP

   G01S 7/481 20060101ALI20220825BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20220825BHJP

【ＦＩ】

G01S17/48

G01S7/481 Z

G01C3/06 120W

G01C3/06 120Q

G01C3/06 110A

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022026236

(22)【出願日】2022-02-22

(31)【優先権主張番号】202120392048.7

(32)【優先日】2021-02-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】202110601668.1

(32)【優先日】2021-05-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】521191562

【氏名又は名称】深▲セン▼市歓創科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＥＮＺＨＥＮ ＣＡＭＳＥＮＳＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｕｎｉｔ ２４０７－２４０９， Ｂｌｏｃｋ ４， Ｐｈａｓｅ ＩＩ， Ｔｉａｎａｎ Ｃｌｏｕｄ Ｐａｒｋ， Ｇａｎｇｔｏｕ Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ， Ｂａｎｔｉａｎ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】李楽

(72)【発明者】

【氏名】韋晨曦

(72)【発明者】

【氏名】周▲クゥン▼

【テーマコード（参考）】

2F112

5J084

【Ｆターム（参考）】

2F112AA09

2F112AD01

2F112BA06

2F112CA12

2F112DA04

2F112DA25

2F112DA28

2F112EA03

2F112EA05

2F112FA16

2F112FA41

2F112GA01

5J084AA05

5J084AC07

5J084AD01

5J084AD07

5J084BA04

5J084BA36

5J084BB02

5J084BB04

5J084BB21

5J084CA03

5J084CA65

5J084CA67

5J084EA07

(57)【要約】      （修正有）

【解決手段】本発明の実施例は、距離測定技術の分野に関し、距離測定装置、レーザレーダ及び移動ロボットを開示した。ここで、前記距離測定装置は、パルスレーザを距離測定対象のターゲットオブジェクトに出射するためのレーザ出射ユニットと、前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを受信するとともに、三角形距離測定原理に応じて距離を計算及び決定するための、対応する第１の信号を生成するための第１の受信ユニットと、前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを受信するとともに、飛行時間原理に応じて距離を計算及び決定するための、対応する第２の信号を生成するための第２の受信ユニットと、を含む。
【効果】本発明の実施例にて提供される距離測定装置は遠距離測定と近距離測定に適用し、そして測定の精度が高い。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パルスレーザを距離測定対象のターゲットオブジェクトに出射するためのレーザ出射ユニット（１０）と、
前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを受信するとともに、三角形距離測定原理に応じて距離を計算及び決定するための、対応する第１の信号を生成するための第１の受信ユニット（２０）と、
前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを受信するとともに、飛行時間原理に応じて距離を計算及び決定するための、対応する第２の信号を生成するための第２の受信ユニット（３０）と、
前記第１の信号及び前記第２の信号を受信して、それぞれ三角距離測定原理及び飛行時間原理に応じて距離を計算及び決定するための計算ユニット（４０）と、を含み、
回路基板（５０）をさらに含み、第１の受信ユニット（２０）、第２の受信ユニット（３０）及びレーザ出射ユニット（１０）はいずれも回路基板（５０）に接続される特徴（ａ）または、
レーザ出射ユニット（１０）、第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）のうちの少なくとも２つが異なる回路基板に設けられる特徴（ｂ）、をさらに含む、
ことを特徴とする距離測定装置。

【請求項2】

第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）はレーザ出射ユニット（１０）の両側に設けられるか、又は
第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）はレーザ出射ユニット（１０）と同じ側に設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。

【請求項3】

前記計算ユニット（４０）は、
三角距離測定原理に応じて前記第１の信号を分析して前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置との間の第１の距離を取得し、且つ飛行時間原理に応じて前記第２の信号を分析して前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置との間の第２の距離を取得し、かつ、
前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置との間の距離を、前記第１の距離と前記第２の距離に応じて重み付け方法で決定するように設定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。

【請求項4】

レーザ出射ユニット（１０）の光軸（Ｘ３）及び第２の受信ユニット（３０）の光軸（Ｘ５）は両方とも回路基板（５０）に垂直である、
前記距離測定装置は、反射された前記パルスレーザを透過させて第１の受信ユニット（２０）に投射するための第１のレンズ（２１）をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。

【請求項5】

第１の受信ユニット（２０）の光軸（Ｘ２）は回路基板（５０）に垂直であり、第１のレンズ（２１）の光軸（Ｘ１）は第１の受信ユニット（２０）の光軸（Ｘ２）と平行であり、且つずれて設けられ、そして、第１の受信ユニット（２０）の光軸（Ｘ２）は第１のレンズ（２１）の光軸（Ｘ１）よりもレーザ出射ユニット（１０）の光軸（Ｘ３）から離れているか、又は
第１の受信ユニット（２０）の光軸（Ｘ２）は回路基板（５０）に垂直であり、第１のレンズ（２１）の光軸（Ｘ１）は第１の受信ユニット（２０）の光軸（Ｘ２）及びレーザ出射ユニット（１０）の光軸（Ｘ３）の両方と交差し、そして、第１のレンズ（２１）の光軸（Ｘ１）は第１の受信ユニット（２０）の受信面を通過するか、又は、
第１のレンズ（２１）の光軸（Ｘ１）はレーザ出射ユニット（１０）の光軸（Ｘ３）と交差し、そして、第１のレンズ（２１）の光軸（Ｘ１）は第１の受信ユニット（２０）の受信面を通過し且つそれに垂直である、
ことを特徴とする請求項４に記載の距離測定装置。

【請求項6】

反射された前記パルスレーザを透過させて第２の受信ユニット（３０）に投射するための第２のレンズ（３１）をさらに含み、
出射されたパルスレーザを透過させるための第３のレンズ（１１）をさらに含み、かつ、
第３のレンズ（１１）は第３のフレーム（１２）に取り付けられ、第３のフレーム（１２）は回路基板（５０）に固定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。

【請求項7】

反射された前記パルスレーザを透過させて第１の受信ユニット（２０）に投射するための第１のレンズ（２１）をさらに含み、第１のレンズ（２１）は第１のフレーム（２２）に取り付けられ、前記第１のフレーム（２２）は第３のフレーム（１２）に取り付けられ、及び／又は
反射された前記パルスレーザを透過させて第２の受信ユニット（３０）に投射するための第２のレンズ（３１）をさらに含み、第２のレンズ（３１）は第２のフレーム（３２）に取り付けられ、第２のフレーム（３２）は第３のフレーム（１２）に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項６に記載の距離測定装置。

【請求項8】

第１の受信ユニット（２０）はＣＭＯＳ又はＣＣＤ光学センサを含み、及び／又は
第２の受信ユニット（３０）は単一光子アバランシェダイオード又はアバランシェフォトダイオード又は高速フォトダイオードを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。

【請求項9】

レーザ出射ユニット（１０）、第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）は、それぞれ第１の回路基板（５１）、第２の回路基板（５２）及び第３の回路基板（５３）に設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。

【請求項10】

第１の回路基板（５１）、第２の回路基板（５２）及び第３の回路基板（５３）の相対的な固定を維持する取り付け構造（７０）をさらに含むか、又は、
レーザ出射ユニット（１０）及び第１の受信ユニット（２０）は第４の回路基板（５４）に設けられ、第２の受信ユニット（３０）は第３の回路基板（５３）に設けられ、かつ、第４の回路基板（５４）及び第３の回路基板（５３）の相対的な固定を維持する取り付け構造（７０）をさらに含むか、又は、
レーザ出射ユニット（１０）及び第２の受信ユニット（３０）は第５の回路基板（５５）に設けられ、第１の受信ユニット（２０）は第２の回路基板（５２）に設けられ、かつ、第５の回路基板（５５）と第２の回路基板（５２）の相対的な固定を維持する取り付け構造（７０）をさらに含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の距離測定装置。

【請求項11】

第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）のうちの一方はレーザ出射ユニット（１０）と上下になるように設けられ、第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）のうちの他方はレーザ出射ユニット（１０）と左右になるように設けられ、
前記異なる回路基板は互いに平行になるように設けられるか、又は、前記異なる回路基板のうちの少なくとも２つが非平行に設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。

【請求項12】

前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）のうちの少なくとも１つに反射するための反射鏡（７３）をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。

【請求項13】

第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）のうちの一方はレーザ出射ユニット（１０）と左右になるように設けられ、
第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）のうちの他方は、レーザ出射ユニット（１０）の後方に設けられ、反射鏡（７３）は、前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）のうちの前記他方に反射し、
第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）のうちの前記他方は垂直配置されるか、又は傾斜に配置され、かつ、
第１の受信ユニット（２０）及び第２の受信ユニット（３０）のうちの前記一方はレーザ出射ユニット（１０）と同一の回路基板に設けられるか、又は異なる回路基板に設けられる、
ことを特徴とする請求項１２に記載の距離測定装置。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか一項に記載の距離測定装置、及び、
ベース（６１）と、ベース（６１）に回転可能に取り付けられる回転台座（６２）と、回転台座（６２）と駆動装置（６４）とを接続する伝動機構（６３）と、ベース（６１）に取り付けられる駆動装置（６４）とを含み、前記距離測定装置が前記回転台座（６２）に設けられる回転雲台（６０）を含み、
回転雲台（６０）は、レーザを透過させることができる実体構造であるカバー本体（６６）をさらに含む、
ことを特徴とするレーザレーダ。

【請求項15】

請求項１４に記載のレーザレーダ（２００）を含む、
ことを特徴とする移動ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、距離測定技術の分野に関し、特に距離測定装置及びこのような距離測定装置を有するレーザレーダ及び移動ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

コンポーネントの小型化と低コスト化に伴い、空間測位技術はますます普及しており、家庭用移動ロボット、無人航空機、無人運転などの自律ナビゲーション分野に応用できる。空間測位技術において、光学位置測位技術は精度が高く、応答が速いという特徴を有するため、広く応用されている。

【0003】

光学測位技術において、最も一般的な距離測定装置は基本的に１つの光出射コンポーネント及び１つの受光コンポーネントを含む。距離測定装置に係る測位方法は一般的に三角測定法であり、その測定距離と精度が適切で、応答が比較的速く、ハードウェアコストが比較的低い。そのため、掃除ロボット用のレーザレーダなどの民生用光学測位装置の大部分には、三角測定法が広く用いられている。

【0004】

図１に示すように、関連技術の距離測定装置１である。前記距離測定装置１は三角測定法に基づき、主に１つのレーザ出射コンポーネント２及び１つのイメージセンサコンポーネント３を含む。前記距離測定装置１の測定原理は、レーザがレーザ出射コンポーネント２によって出射され、目標反射光が受光コンポーネント４を通過してイメージセンサコンポーネント３によって捕捉されて、イメージセンサコンポーネント３のある領域位置に信号応答が生成されることである。

【0005】

前記距離測定装置１は、ベース５及び上カバー本体６を有するモジュールブラケット７をさらに含んでもよく、レーザ出射コンポーネント２、受光コンポーネント４、イメージセンサコンポーネント３をモジュールブラケット７に取り付ける。

【0006】

しかしながら、三角測定法を採用した距離測定装置は、近距離の測定精度が高いが、遠距離の測定精度は悪いため、三角測定法を採用した距離測定装置は、遠距離の測定に適用しにくい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の主に解決しようとする技術的問題は、遠距離及び近距離の精密な測定に適用できる距離測定装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の実施例は、技術的問題を解決するために以下の技術的解決手段を提供する。

【0009】

距離測定装置は、パルスレーザを距離測定対象のターゲットオブジェクトに出射するためのレーザ出射ユニットと、前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを受信するとともに、三角形距離測定原理に応じて距離を計算及び決定するための、対応する第１の信号を生成するための第１の受信ユニットと、前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを受信するとともに、飛行時間原理に応じて距離を計算及び決定するための、対応する第２の信号を生成するための第２の受信ユニットと、を含む。

【0010】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記距離測定装置は回路基板をさらに含み、前記第１の受信ユニット、前記第２の受信ユニット及び前記レーザ出射ユニットはいずれも前記回路基板に接続される。

【0011】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記レーザ出射ユニットの光軸及び前記第２の受信ユニットの光軸は両方とも前記回路基板に垂直である。

【0012】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記距離測定装置は、反射された前記パルスレーザを透過させて前記第１の受信ユニットに投射するための第１のレンズをさらに含む。

【0013】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記第１の受信ユニットの光軸は前記回路基板に垂直であり、前記第１のレンズの光軸は前記第１の受信ユニットの光軸と平行であり、且つずれて設けられ、そして、前記第１の受信ユニットの光軸は前記第１のレンズの光軸よりも前記レーザ出射ユニットの光軸から離れている。

【0014】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記第１の受信ユニットの光軸は前記回路基板に垂直であり、前記第１のレンズの光軸は前記第１の受信ユニットの光軸及び前記レーザ出射ユニットの光軸の両方と交差し、そして、前記第１のレンズの光軸は前記第１の受信ユニットの受信面を通過する。

【0015】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記第１のレンズの光軸は前記レーザ出射ユニットの光軸と交差し、そして、前記第１のレンズの光軸は前記第１の受信ユニットの受信面を通過し且つそれに垂直である。

【0016】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記第１のレンズの焦点距離は１６ｍｍ以下である。

【0017】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記距離測定装置は、反射された前記パルスレーザを透過させて前記第２の受信ユニットに投射するための第２のレンズをさらに含む。

【0018】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記距離測定装置は、出射されたパルスレーザを透過させるための第３のレンズをさらに含む。

【0019】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記第３のレンズは第３のフレームに取り付けられ、前記第３のフレームは前記回路基板に固定される。

【0020】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記距離測定装置は、反射された前記パルスレーザを透過させて前記第１の受信ユニットに投射するための第１のレンズをさらに含み、前記第１のレンズは第１のフレームに取り付けられ、前記第１のフレームは前記第３のフレームに取り付けられ、及び／又は、前記距離測定装置は、反射された前記パルスレーザを透過させて前記第２の受信ユニットに投射するための第２のレンズをさらに含み、前記第２のレンズは第２のフレームに取り付けられ、前記第２のフレームは前記第３のフレームに取り付けられる。

【0021】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記第１の受信ユニットはＣＭＯＳ又はＣＣＤ光学センサを含み、及び／又は、前記第２の受信ユニットは単一光子アバランシェダイオード又はアバランシェフォトダイオード又は高速フォトダイオードを含む。

【0022】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットは前記レーザ出射ユニットの両側に設けられ、又は、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットは前記レーザ出射ユニットの同じ側に設けられる。

【0023】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記レーザ出射ユニット、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットのうちの少なくとも２つは異なる回路基板に設けられる。

【0024】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記レーザ出射ユニット、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットは、それぞれ第１の回路基板、第２の回路基板及び第３の回路基板に設けられる。

【0025】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記距離測定装置は、前記第１の回路基板、第２の回路基板及び第３の回路基板の相対的な固定を維持するための取り付け構造をさらに含む。

【0026】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記レーザ出射ユニット及び前記第１の受信ユニットは第４の回路基板に設けられ、前記第２の受信ユニットは第３の回路基板に設けられる。

【0027】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記距離測定装置は、前記第４の回路基板及び第３の回路基板の相対的な固定を維持するための取り付け構造をさらに含む。

【0028】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記レーザ出射ユニット及び前記第２の受信ユニットは第５の回路基板に設けられ、前記第１の受信ユニットは前記第２の回路基板に設けられる。

【0029】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記距離測定装置は、前記第５の回路基板及び前記第２の回路基板の相対的な固定を維持するための取り付け構造をさらに含む。

【0030】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記異なる回路基板は互いに平行になるように設けられるか、又は、前記異なる回路基板のうちの少なくとも２つが非平行に設けられる。

【0031】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットのうちの一方は前記レーザ出射ユニットと上下になるように設けられ、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットのうちの他方が前記レーザ出射ユニットと左右になるように設けられる。

【0032】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記レーザ出射ユニット、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットは、いずれも同一の回路基板に設けられる。

【0033】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記レーザ出射ユニット、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットのうちの少なくとも２つは異なる回路基板に設けられる。

【0034】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記異なる回路基板は互いに平行になるように設けられるか、又は、前記異なる回路基板のうちの少なくとも２つが非平行に設けられる。

【0035】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記距離測定装置は、前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットのうちの少なくとも１つに反射するための反射鏡をさらに含む。

【0036】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットのうちの一方は前記レーザ出射ユニットと左右になるように設けられ、そして、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットのうちの他方は、前記レーザ出射ユニットの後方に設けられ、前記反射鏡は、前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットのうちの前記他方に反射する。

【0037】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットのうちの前記他方は垂直配置されるか、又は傾斜に配置される。

【0038】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記第１の受信ユニット及び前記第２の受信ユニットのうちの前記一方は前記レーザ出射ユニットと同一の回路基板に設けられるか、又は異なる回路基板に設けられる。

【0039】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記距離測定装置は、前記第１の信号及び前記第２の信号を受信して、それぞれ三角距離測定原理及び飛行時間原理に応じて距離を計算及び決定するための計算ユニットをさらに含む。

【0040】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記計算ユニットは、三角距離測定原理に応じて前記第１の信号を分析して前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置との間の第１の距離を取得し、且つ飛行時間原理に応じて前記第２の信号を分析して前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置との間の第２の距離を取得し、そして、前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置との間の距離を、前記第１の距離と前記第２の距離に応じて重み付け方法で決定するように設定される。

【0041】

本発明の実施例は、技術的問題を解決するために以下の技術的解決手段をさらに提供する。

【0042】

レーザレーダであって、それは、以上に記載の距離測定装置のいずれか１つ、及び、ベースと、前記ベースに回転可能に取り付けられる回転台座と、前記回転台座と駆動装置とを接続する伝動装置と、前記ベースに取り付けられる駆動装置とを含み、前記距離測定装置が前記回転台座に設けられる回転雲台を含む。

【0043】

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記回転雲台は、レーザを透過させることができる実体構造であるカバー本体をさらに含む。

【0044】

本発明の実施例は、技術的問題を解決するために以下の技術的解決手段をさらに提供する。

【0045】

移動ロボットであって、以上に記載のレーザレーダを含むことが特徴である。

【発明の効果】

【0046】

従来技術と比較して、本発明の実施例にて提供される距離測定装置において、飛行時間距離測定方式は遠距離精度が高いが、近距離精度が低いという特徴を有し、三角距離測定方式は近距離精度が高いが、遠距離精度が低いため、飛行時間距離測定及び三角距離測定の利点を合わせることにより、本願の距離測定装置は遠距離測定と近距離測定に適用し、そして測定の精度が高い。また、本発明の実施例にて提供される距離測定装置は、遠距離測定と近距離測定を両立させるとともに、構造をよりコンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】関連技術の距離測定装置の概略斜視図である。

【図2】本発明の実施例１にて提供される距離測定装置の概略斜視図である。

【図3】本発明の実施例１にて提供される距離測定装置の概略断面図である。

【図4】図３に示す距離測定装置の光路の概略図である。

【図5】本発明の実施例２にて提供される距離測定装置の概略平面図である。

【図6】本発明の実施例３にて提供される距離測定装置の概略平面図である。

【図7】本発明の実施例４にて提供される距離測定装置の概略平面図である。

【図8】本発明の実施例５にて提供される距離測定装置の概略平面図である。

【図9】本発明の実施例５にて提供される距離測定装置の別の概略平面図である。

【図10】本発明の実施例６にて提供される距離測定装置の概略平面図である。

【図11】本発明の実施例７にて提供される距離測定装置の概略断面図である。

【図12】本発明の実施例８にて提供される距離測定装置の概略断面図である。

【図13】本発明の実施例９にて提供される距離測定装置の概略断面図である。

【図14】本発明の実施例にて提供されるレーザレーダの概略斜視図である。

【図15】図１４に示すレーザレーダの概略分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

１つの又は複数の実施例は、それに対応する添付図面によって例示的に説明されるが、これらの例示的な説明は、実施例を限定するものではない。添付図面において、同じ参照番号を有する要素は類似する要素を示しており、添付図面の図は、特に明記しない限り、縮尺の制限を構成するものではない。
本発明の理解を容易にするために、以下では、図面と具体的な実施例を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。なお、１つの要素が別の要素に「固定される」と表現される場合、その要素が直接他の要素の上にあってもよく、それらの間に１つ以上の介在要素があってもよい。１つの要素が別の要素に「接続される」と表現される場合、その要素が直接他の要素に接続されてもよく、それらの間に１つ以上の介在要素があってもよい。本明細書に使用されている「垂直」、「水平」、「左」、「右」、「上」、「下」、「内」、「外」、「底部」等の用語によって示される方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づいたものであり、本発明の説明及び説明の簡略化を容易にするためのものにすぎず、示される装置又は要素が、必ずしも特定の方位を持ち、特定の方位で構成や操作されることを指示又は暗示することではないため、本発明を限定するものとして理解することはできない。また、「第１の」及び「第２の」という用語は、説明のために使用されるだけで、相対的な重要性を示すか、又は暗示すると理解するべきではない。

【0049】

特に定義しない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本発明の明細書に使用される用語は、具体的な実施例を説明するためのものにすぎず、本発明を限定するためのものではない。本明細書に使用される「及び／又は」という用語は、１つ又は複数の関連する列挙項目の任意の組み合わせや全ての組み合わせを含む。

【0050】

また、以下に説明する本発明の異なる実施例に係る技術的特徴は、互に矛盾しない限り、互に組み合わせることが可能である。

【0051】

図２及び図３を参照すると、それぞれは、本発明の実施例１にて提供される距離測定装置１００の概略斜視図及び概略断面図である。図に示すように、距離測定装置１００は、主に、レーザ出射ユニット１０と、第１の受信ユニット２０と、第２の受信ユニット３０と、計算ユニット４０と、回路基板５０とを含む。レーザ出射ユニット１０、第１の受信ユニット２０、第２の受信ユニット３０及び計算ユニット４０は、いずれも回路基板５０に接続され、信号の伝送や制御などを実現するために用いられる。

【0052】

ここで、レーザ出射ユニット１０はパルスレーザを距離測定対象のターゲットオブジェクトに出射するために用いられる。レーザ出射ユニット１０は、距離測定用のレーザパルスを出射し得るレーザダイオードとして構成されてもよい。レーザ出射ユニット１０から出射されるパルスレーザは、高周波数のパルスレーザ、例えば１ｋＨｚ以上のパルスレーザであってもよい。例えば、レーザダイオードのレーザ出射ユニット１０は、溶接により回路基板５０に取り付けられてもよいし、回路基板５０に一体的に設けられてもよい。レーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３は、回路基板５０に垂直に設置されてもよい。回路基板５０には、レーザパルスを出射するようにレーザ出射ユニット１０を制御するための制御デバイスが取り付けられてもよく、計算ユニット４０が主制御装置となるように、この制御デバイスは計算ユニット４０内に組み込まれてもよい。他の実施形態では、レーザを出射することができる他のデバイスをレーザ出射ユニット１０として使用することもできることは理解できる。

【0053】

第１の受信ユニット２０は前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを受信するとともに、対応する第１の信号を生成するために用いられ、前記第１の信号は三角形距離測定原理に応じて距離を計算及び決定するために用いられ、つまり、前記第１の信号は、計算ユニット４０が前記第１の信号に基づいて、三角距離測定原理に応じて距離を計算及び決定するように、計算ユニット４０に送信されるために用いられる。第１の受信ユニット２０は、溶接により回路基板５０に取り付けられてもよく、回路基板５０に一体的に設けられてもよい。第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２は回路基板５０に垂直に設けられてもよく、第１の受信ユニット２０がターゲットオブジェクトから反射されるレーザパルスを感知すると、対応する光電信号を生成して回路基板５０上の回線を介して計算ユニット４０に伝送することができる。計算ユニット４０は三角距離測定原理に応じて光電信号を分析及び計算して、ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離を取得することができる。

【0054】

ここで、三角距離測定原理とは以下のとおりである。レーザ出射ユニット１０から出射されたレーザが、ターゲットオブジェクトを照射した後、反射光がリニアＣＤＣ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合デバイス）などの第１の受信ユニット２０によって受信され、レーザ出射ユニット１０と第１の受信ユニット２０とは一定の距離だけ離れているため、光路にしたがって、異なる距離のターゲットオブジェクトが、リニアＣＤＣなどの第１の受信ユニット２０上の異なる位置に結像され、さらに、三角公式にしたがって計算することにより、測定されるターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離を導出することができる。

【0055】

第２の受信ユニット３０は、前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを受信するとともに、対応する第２の信号を生成するために用いられ、前記第２の信号は飛行時間原理に応じて距離を計算及び決定するために用いられ、つまり、前記第２の信号は、計算ユニット４０が前記第２の信号に基づいて、飛行時間原理に応じて距離を計算及び決定するように、計算ユニット４０に送信されるために用いられる。ここで、第２の受信ユニット３０は第１の受信ユニット２０と異なってもよく、例えば、第２の受信ユニット３０は単一光子アバランシェダイオード（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ、ＳＰＡＤ）を含み、ＳＰＡＤは、各ピクセルに電子要素がある独自に設計されたイメージセンサであり、光子と呼ばれる単一光子は、ピクセルに到達すると「多重に重畳」され、それにより単一の大きな電気パルスが生成され、単一光子から複数の電子が生成される機能により、例えば高精度の距離測定や画像撮影時のより高い感度など、多くの利点が提供される。第２の受信ユニット３０は、溶接により回路基板５０に取り付けられてもよいし、回路基板５０に一体的に設けられてもよい。第２の受信ユニット３０の光軸Ｘ５は、回路基板５０に垂直に設けられてもよい。第２の受信ユニット３０はターゲットオブジェクトから反射されるレーザパルスを感知すると、対応する光電信号を生成して回路基板５０上の回線を介して計算ユニット４０に伝送することができる。計算ユニット４０は飛行時間原理（英語名Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ、ＴＯＦと略称する）に応じて光電信号を分析及び計算して、ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離を取得することができる。

【0056】

ここで、飛行時間原理とは以下のとおりである。レーザ出射ユニット１０がレーザパルスを出射し、出射された時間はタイマーによって記録され、ターゲットオブジェクトを照射した後、反射光は、第２の受信ユニット３０によって受信され、受信した時間はタイマーによって記録され、２つの時間を減算して光の「飛行時間」を取得し、光速は一定であるため、速度と時間を知ると、ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離を容易に計算することができる。

【0057】

上記のように、計算ユニット４０は前記第１の信号及び前記第２の信号を受信して、それぞれ三角距離測定原理及び飛行時間原理に応じて距離を計算及び決定するために用いられる。

【0058】

例えば、計算ユニット４０は、次のような演算処理を行うように設定されてもよい。

【0059】

計算ユニット４０は、三角距離測定原理に応じて前記第１の信号を分析して前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の第１の距離を取得し、且つ飛行時間原理に応じて前記第２の信号を分析して前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の第２の距離を取得することができ、そして、計算ユニット４０は前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離を、前記第１の距離と前記第２の距離に応じて重み付け方法で決定することができる。

【0060】

一例示では、前記第１の距離及び第２の距離が両方とも第１の設定距離以上である場合、計算ユニット４０は主に前記第２の距離を用いて前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離を決定することができる。例えば、前記第１の設定距離を１０ｍに設定してもよい。前記第１の距離が１１メートルで、前記第２の距離が１２メートルである場合、計算ユニット４０は前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離を１２メートルであると決定する。これは、ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離が比較的遠い場合には、飛行時間原理に応じて算出される距離が比較的精確であるからである。当然のことながら、重み付け方法の計算では、第１の距離も考慮でき、そして、重み付け計算における第１の距離及び第２の距離の重みを実験に応じて決定することができる。

【0061】

一例示では、前記第１の距離及び第２の距離が両方とも第２の設定距離以下である場合、計算ユニット４０は主に前記第１の距離を用いて前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離を決定することができ、ここで、前記第２の設定距離は、前記第１の設定距離よりも小さい。例えば、前記第１の設定距離は５メートルであってもよい。前記第１の距離が４メートルであり、前記第２の距離が３メートルである場合、計算ユニット４０は前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離を４メートルであると決定する。これは、ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離が近い場合には、三角距離測定原理に応じて算出される距離が精確であるからである。当然のことながら、重み付け方法の計算では、第２の距離も考慮でき、そして、重み付け計算における第１の距離及び第２の距離の重みを実験に応じて決定することができる。

【0062】

一例示では、前記第１の距離及び第２の距離が両方とも前記第２の設定距離より大きく且つ前記第１の設定距離より小さい場合、計算ユニット４０は前記第１の距離及び第２の距離を用いて、前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離を加重平均して、最終結果を決定する。例えば、前記第１の距離が８ｍであり、前記第２の距離が９ｍである場合、計算ユニット４０は、前記ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離を９プラス８の平均値、すなわち８．５メートルであると決定する。これは、ターゲットオブジェクトと距離測定装置１００との間の距離が中間距離である場合、三角形距離測定原理及び飛行時間原理に応じて算出された２つの距離を加重平均して、より精確な距離を取得できるからである。加重平均方法の計算では、加重計算における第１の距離及び第２の距離の重みを実験に応じて決定することができる。

【0063】

いくつかの実施例では、図３に示すように、距離測定装置１００は、ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを透過させて第１の受信ユニット２０に投射するための第１のレンズ２１をさらに含み得る。第１のレンズ２１は第１のフレーム２２に取り付けられてもよく、第１のフレーム２２は、第１のレンズ２１が大体第１の受信ユニット２０の上方に位置するように、回路基板５０に固定されてもよい。ターゲットオブジェクトから反射されて戻ったレーザパルスは、第１の受信ユニット２０によって感知される前に、第１のレンズ２１によって集束とコリメートされてもよい。また、第１のレンズ２１は、非球面ガラスレンズ等の非球面レンズであってもよく、したがって、非球面レンズを採用すること、すなわち第１の受信ユニット２０に対応するレンズを単一のレンズに設計することにより、距離測定装置のレンズ構造を効果的に簡素化することができ、組み立ても容易になり、これらにより、第１の受信ユニット２０に対応するコンポーネント及び距離測定装置全体のコストを効果的に削減することができる。

【0064】

いくつかの実施例では、図３に示すように、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１は第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２と平行であり、且つずれて設けられ、つまり、第１の受信ユニット２０は第１のレンズ２１に対して偏って設けられる。また、第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２は第１のレンズ２１の光軸Ｘ１よりもレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３から離れている。例えば、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１はその中心軸線であってもよく、第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２は第１の受信ユニット２０の中心点を通過し且つそれに垂直である軸線であってもよく、レーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３はその中心軸線であってもよい。例えば、図３に示す実施例では、第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２及び第１のレンズ２１の光軸Ｘ１は、両方ともレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３の左側に位置し、そして第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２は、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１よりも左側にオフセットされている。また、第１の受信ユニット２０及び第１のレンズ２１は、レーザ出射ユニット１０の右側に位置してもよく、この場合、第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２及び第１のレンズ２１の光軸Ｘ１は、両方ともレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３の右側に位置し、そして第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２は、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１よりも右側にオフセットされている。図４と合わせて参照すると、近距離の測定範囲では、レーザ出射ユニット１０から出射されたレーザＬがターゲットオブジェクトに照射されると、様々な反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３等は、第１のレンズ２１を通過した後、大部分が第１の受信ユニット２０のレーザ出射ユニット１０から遠い方向に投射されるため、第１の受信ユニット２０がレーザ出射ユニット１０から遠い側に偏ることで、第１の受信ユニット２０のセンサターゲット面を最大限に活用することができる。

【0065】

いくつかの実施例では、図３に示すように、距離測定装置１００は、さらに、ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを透過させて第２の受信ユニット３０に投射するための第２のレンズ３１をさらに含み得る。第２のレンズ３１は第２のフレーム３２に取り付けられてもよく、第２のフレーム３２は、第２のレンズ３１が第２の受信ユニット３０の上方に位置するように、回路基板５０に固定されてもよい。第２のレンズ３１の光軸Ｘ６を、回路基板５０に垂直で且つ第２の受信ユニット３０の光軸Ｘ５に重なるように設けてもよく、又は、第２のレンズ３１を調節可能な部分として設けてもよく、第２のレンズ３１をよりよい効果に調節すると、その光軸Ｘ６が第２の受信ユニット３０の光軸Ｘ５に完全に重ならなくてもよい。ターゲットオブジェクトから反射されて戻ったレーザパルスは、第２の受信ユニット３０によって感知される前に、第２のレンズ３１によって集束とコリメートされてもよい。例えば、第２のレンズ３１の光軸Ｘ６はその中心軸線であってもよく、第２の受信ユニット３０の光軸Ｘ５は第２の受信ユニット３０の中心点を通過し且つそれに垂直である軸線であってもよい。

【0066】

いくつかの実施例では、図３に示すように、距離測定装置１００は、さらに、出射されたパルスレーザを透過させてターゲットオブジェクトに投射するための第３のレンズ１１を含み得る。第３のレンズ１１は第３のフレーム１２に取り付けられてもよく、第３のフレーム１２は、第３のレンズ１１がレーザ出射ユニット１０の上方に位置するように、回路基板５０に固定されてもよい。第３のレンズ１１の光軸Ｘ４を、回路基板５０に垂直で且つレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３に重なるように設けてもよいか、又は、第３のレンズ１１の光軸Ｘ４がレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３に重ならなくてもよく、これは、レーザのピッチ角を若干上向きにするために、第３のレンズ１１の光軸Ｘ４がレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３よりも若干高く設けることができるからである。レーザ出射ユニット１０から出射されるレーザパルスは第３のレンズ１１により外部に伝達されることができ、第３のレンズ１１はそれを通過するレーザパルスを集束とコリメートする役割を果たすことができる。例えば、第３のレンズ１１の光軸Ｘ４は、その中心軸線であってもよい。

【0067】

上記第１のレンズ２１、第２のレンズ３１及び第３のレンズ１１は、透明な素材で作られたレンズであってもよく、より多くのレンズと組み合わせることもできる。例えば、第３のレンズ１１は、レーザ出射ユニット１０によって出射されたレーザパルスを集束とコリメートした後、外部に伝達するように、１つ以上のレンズと組み合わせてレンズグループを形成することもでき、第２のレンズ３１はターゲットオブジェクトから反射されたレーザパルスを、それが第２の受信ユニット３０によって感知される前に集束とコリメートするように、１つ以上のレンズと組み合わせてレンズグループを形成することもできる。また、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１を第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２とずれて設ける実施例では、第１の受信ユニット２０の上方に唯一の第１のレンズ２１を設けてもよく、第１のレンズ２１の焦点距離は１６ｍｍ以下、例えば１６ｍｍ、１４ｍｍ、１２ｍｍ、１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７．５ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ等であり得る。

【0068】

また、上記の第１のフレーム２２、第２のフレーム３２及び第３のフレーム１２は、互いに独立した部材であってもよい。又は、図２及び図３に示すように、第２のフレーム３２及び第３のフレーム１２は、一体成型された部材であってもよく、第１のフレーム２２を収容する空間を形成し、これにより、このような一体成型された部材に第１のフレーム２２を取り付け、またこの一体成型された部材を回路基板５０に取り付けることができる。

【0069】

いくつかの実施例では、図３に示すように、第１の受信ユニット２０はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、相補型金属酸化物半導体素子）光学センサ又はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合デバイス）光学センサを含んでもよく、また、第２の受信ユニット２０はアバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ、ＡＰＤ）又は高速フォトダイオード（Ｆａｓｔ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）を含んでもよい。本願の距離測定装置１００において、反射された光信号は、第１のレンズ２１を通過して集束され、その後、第１のレンズ２１の後方の焦点距離に位置している例えばＣＭＯＳ又はＣＣＤ光センサのような第１の受信ユニット２０がある表面に投影され、第１の受信ユニット２０の表面は、一般的に、第１のレンズ２１の光軸に垂直であるように維持され、反射された光信号は、第１の受信ユニット２０の表面に投影点が生成され、第１の受信ユニット２０が光電信号を変換することにより、第１の受信ユニット２０の撮像面上にある当該投影点の位置座標を取得することができる。前記ＣＭＯＳ又はＣＣＤ光学センサは、光電デバイスの光電変換機能により、感光面上の光像を、光像と該当する比例関係にある電気信号に変換することができる。第１の受信ユニット２０は、溶接や半田付け等の導電性接続方法で回路基板５０に設けられてもよく、当然のことながら、第１の受信ユニット２０は任意のタイプの導電性接続、例えば導電性接着剤、導電性ゴム、バネ接点、フレキシブルプリント基板、ボンディングワイヤ、又はプラグイン接続（ＴＨＴ）など、又はこれらの組み合わせなどによって回路基板５０に接続することができる。

【0070】

いくつかの実施例では、図２及び図３に示すように、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０はレーザ出射ユニット１０の両側に設けられることができ、それに対応して、上記の第１のフレーム２２及び第２のフレーム３２も第３のフレーム１２の両側に設けられる。距離測定装置に適用される多くのレーダ製品に対して防水、防塵の要求があるため、レーダの外部に透光密閉カバーを配置する必要があるが、密閉カバーは光路に対して屈折効果があり、それにより、光スポットの送受信信号は減衰するのに加え変形し、一般にシリンドリカルレンズ効果と同様の効果を生じて、光スポットが水平方向に伸び、垂直方向に狭くなる。それにより、この実施例では、レーザ出射ユニット１０が中央からレーザを出射するように、レーザ出射ユニット１０を中央に設け、こうすると、光スポットは対称的に伸び、スポットの重心が偏ることにならない。違いは、レーザ出射ユニット１０をエッジ位置に設けた場合、レーザがエッジから出射されるため、光スポットが非対称的に伸びることになり、それにより光スポットの重心が偏ることになる。

【0071】

他の実施例では、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０のレーザ出射ユニット１０に対する設置位置を変更することができ、例えば、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０は、レーザ出射ユニット１０の同じ側に設けてもよい。

【0072】

いくつかの実施例では、図２及び図３に示すように、回路基板５０はプリント回路基板であってもよく、それは、黄銅及び青銅などのＣｕ合金、具体的には低合金ステンレス鋼であるステンレス鋼、マグネシウム合金、アルミニウム、具体的にはＥＮ ＡＷ－６０６１などの鍛錬（ｗｒｏｕｇｈｔ）アルミニウム合金であるアルミニウム合金などの材料から製造され得る基板を含んでもよい。また、回路基板５０の基板は、ガラス、ガラスセラミックス、又はセラミックス等の材料から作製されてもよい。回路基板５０の基板は金属材料から製造される場合、熱をよく放散して、熱張力を相殺することができる。

【0073】

上記実施例は、いずれも同一の回路基板５０を採用するため、構造をコンパクトにし、且つ部材間の取り付け及び距離の設定が容易にすることができる。他のいくつかの実施例では、異なる構造の配置要求に適応するために、レーザ出射ユニット１０、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０のうちの少なくとも２つを異なる回路基板に設けてもよい。

【0074】

例えば、図５は、本発明の実施例２にて提供される距離測定装置１００の概略平面図である。ここで、この実施例２にて提供される距離測定装置１００は、実施例１にて提供される距離測定装置１００とほぼ同じであり、違いは、この実施例２では、レーザ出射ユニット１０、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０がそれぞれ第１の回路基板５１、第２の回路基板５２及び第３の回路基板５３に設けられることである。第１の回路基板５１、第２の回路基板５２及び第３の回路基板５３は、それぞれ独立した回路基板であってもよく、そして信号伝送を行うためにワイヤを介して接続できる。異なる第１の回路基板５１、第２の回路基板５２及び第３の回路基板５３を設けることにより、レーザ出射ユニット１０、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０の位置を個別に設けることができ、例えば、距離測定装置１００における第２の回路基板５２及び／又は第３の回路基板５３上の第１の受信ユニット２０及び／又は第２の受信ユニット３０の位置が高くなるように、第２の回路基板５２及び／又は第３の回路基板５３を第１の回路基板５１よりも高く設けるか、又は、第１の回路基板５１、第２の回路基板５２及び第３の回路基板５３は、同じ高さに位置してもよい。

【0075】

この実施例２では、距離測定装置１００は、さらに、実施例１に類似する第１のレンズ２１、第２のレンズ３１及び第３のレンズ１１を含んでもよく、第１のレンズ２１、第２のレンズ３１及び第３のレンズ１１の光軸Ｘ１、Ｘ６及びＸ４と、第１の受信ユニット２０、第２の受信ユニット３０及びレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ２、Ｘ５及びＸ３との関係は実施例１の設け方法と同じである。また、図５に示すように、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１は、第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２に重なってもよい。

【0076】

さらに、距離測定装置１００は、さらに、第１の回路基板５１、第２の回路基板５２及び第３の回路基板５３の相対的な固定を維持するための取り付け構造７０を含む。取り付け構造７０は、一体に形成された構造又は複数の部材が組み立てられた構造であってもよく、第１の回路基板５１、第２の回路基板５２及び第３の回路基板５３の相対的な固定を維持できればよい。また、取り付け構造７０は、さらに、第１のレンズ２１、第２のレンズ３１及び第３のレンズ１１を取り付けるために用いられる。

【0077】

図６は、本発明の実施例３にて提供される距離測定装置１００の平面模式図である。ここで、この実施例３にて提供される距離測定装置１００は、実施例１又は実施例２にて提供される距離測定装置１００とほぼ同じであり、違いは、この実施例３では、レーザ出射ユニット１０及び第１の受信ユニット２０が第４の回路基板５４に設けられ、第２の受信ユニット３０が第３の回路基板５３に設けられることである。つまり、第４の回路基板５４は、実施例２における第１の回路基板５１及び第２の回路基板５２を回路基板に置き換えたものに相当する。第４の回路基板５４及び第３の回路基板５３は、それぞれ独立した回路基板であってもよく、そして信号伝送を行うためにワイヤを介して接続できる。異なる第４の回路基板５４及び第３の回路基板５３を設けることにより、第２の受信ユニット３０の位置を個別に設けることができ、例えば、距離測定装置１００における第３の回路基板５３上の第２の受信ユニット３０の位置が高くなるように、第３の回路基板５３を第４の回路基板５４よりも高く設けるか、又は、第４の回路基板５４及び第３の回路基板５３は、同じ高さに位置してもよい。

【0078】

さらに、距離測定装置１００は、さらに、第４の回路基板５４及び第３の回路基板５３の相対的な固定を維持する取り付け構造７０を含んでもよい。この実施例３における取り付け構造７０は実施例２における取り付け構造７０に類似してもよく、ここでは詳細な説明を省略する。

【0079】

図７は、本発明の実施例４にて提供される距離測定装置１００の概略平面図である。ここで、この実施例４にて提供される距離測定装置１００は、実施例１、実施例２、又は実施例３にて提供される距離測定装置１００とほぼ同じであり、違いは、この実施例４では、レーザ出射ユニット１０及び第２の受信ユニット３０が第５の回路基板５５に設けられ、第１の受信ユニット２０が第２の回路基板５２に設けられることである。つまり、第５の回路基板５５は、実施例２における第３の回路基板５３及び第１の回路基板５１を回路基板に置き換えたものに相当する。第５の回路基板５５及び第２の回路基板５２は、それぞれ独立した回路基板であってもよく、そして信号伝送を行うためにワイヤを介して接続できる。異なる第５の回路基板５５と第２の回路基板５２を設けることにより、第１の受信ユニット２０の位置を個別に設けることができ、例えば、距離測定装置１００における第２の回路基板５２上の第１の受信ユニット２０の位置が高くなるように、第２の回路基板５２を第５の回路基板５５よりも高く設けるか、又は、第５の回路基板５５及び第２の回路基板５２は、同じ高さに位置してもよい。

【0080】

さらに、距離測定装置１００は、さらに、第５の回路基板５５及び第２の回路基板５２の相対的な固定を維持する取り付け構造７０を含んでもよい。この実施例４における取り付け構造７０は実施例２又は実施例３における取り付け構造７０に類似してもよく、ここでは詳細な説明を省略する。

【0081】

また、上記実施例２～実施例４の距離測定装置１００では、前記異なる回路基板を平行に設けてもよい。例えば、第１の回路基板５１、第２の回路基板５２及び第３の回路基板５３は、互いに平行になるように設けられるために、取り付け構造７０によって取り付けられてもよい。

【0082】

又は、上記実施例２～実施例４の距離測定装置１００では、前記異なる回路基板のうちの少なくとも２つが非平行に設けられる。例えば、前記第２の回路基板５２又は第３の回路基板５３は、第１の回路基板５１に非平行になるように設けられるために、取り付け構造７０によって取り付けられてもよい。ここで、一実施例では、第１のレンズ２１、第１の受信ユニット２０、及び第２の回路基板５２は、いずれも第１の回路基板５１に対して傾斜するように設けられ、それにより、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１はレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３と交差し、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１は第１の受信ユニット２０の受信面を通過し且つ第１の受信ユニット２０の受信面に垂直であり、そして第１のレンズ２１の光軸Ｘ１は前記第２の回路基板５２を通過し且つ前記第２の回路基板５２に垂直である。例えば、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１は、第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２に重なってもよく、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１とレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３とが交差する角度は、例えば３度～３０度の範囲内にあり、例えば、３度、５度、８度、１０度、１５度、２０度、２５度、３０度などであってもよい。このような設け方法も同様に、第１の受信ユニット２０のセンサターゲット面を最大限に活用することができる。

【0083】

さらに、上記実施例２～実施例４の距離測定装置１００は、前記第１の信号及び前記第２の信号を受信して、それぞれ三角距離測定原理及び飛行時間原理に応じて距離を計算及び決定するための計算ユニット４０を含んでもよい。計算ユニット４０は実施例１における計算ユニットに類似してもよく、違いは、信号の伝送や制御などを実現するために、計算ユニット４が実施例２～実施例４のいずれかにおけるすべての回路基板に接続することができることである。また、計算ユニット４０は、第１の回路基板５１、第２の回路基板５２、第３の回路基板５３、第４の回路基板５４又は第５の回路基板５５に取り付けられることができる。

【0084】

上記実施例のレーザ出射ユニット１０、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０を、いずれも直線に並べて設けてもよい。他のいくつかの実施例では、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０のうちの一方はレーザ出射ユニット１０と上下になるように設けられることができ、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０のうちの他方がレーザ出射ユニット１０と左右になるように設けられることができる。

【0085】

例えば、図８及び図９は、本発明の実施例５にて提供される距離測定装置１００の２つの概略平面図である。ここで、この実施例５にて提供される距離測定装置１００は、実施例１～４にて提供される距離測定装置１００とほぼ同じであり、例えば、前記実施例５におけるレーザ出射ユニット１０、第１の受信ユニット２０、第２の受信ユニット３０は、いずれも同一の回路基板５０に設けられるか、又は、レーザ出射ユニット１０、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０のうちの少なくとも２つは異なる回路基板に設けられるか、又は、異なる回路基板を使用する場合、前記異なる回路基板は、互いに平行になるように設けられるか、又は、前記異なる回路基板のうちの少なくとも２つが非平行になるように設けられるか、又は、距離測定装置１００は、さらに、前記第１の信号及び前記第２の信号を受信して、それぞれ三角距離測定原理及び飛行時間原理に応じて距離を計算及び決定するための計算ユニット４０を含む。この実施例５と実施例１～４にて提供される距離測定装置１００との違いは、この実施例５では、第１の受信ユニット２０はレーザ出射ユニット１０の上方に設けられることができ、第２の受信ユニット３０はレーザ出射ユニット１０の左側に設けられることができることである。

【0086】

他のいくつかの実施例では、第１の受信ユニット２０はレーザ出射ユニット１０の下方に設けられてもよく、第２の受信ユニット３０はレーザ出射ユニット１０の右側に設けられてもよい。又は、第２の受信ユニット３０はレーザ出射ユニット１０の上方又は下方に設けられてもよく、第１の受信ユニット２０はレーザ出射ユニット１０の左側又は右側に設けられてもよい。

【0087】

ここで、ＣＭＯＳ光学センサやＣＣＤ光学センサなどの第１の受信ユニット２０をレーザ出射ユニット１０と上下に設けることにより、以下の有益な効果があることが指摘される。１つ、距離測定装置１００は、透光カバー内に設けられ、透光カバーにより、光スポットが水平方向に伸びられて障害物に当たった光スポットが割れてしまい、これは抽出精度に影響を与え、計算誤差が大きくなり、それにより、第１の受信ユニット２０とレーザ出射ユニット１０を上下に配置することにより、レーザ重心の計算が水平方向から垂直方向に変化するため、障害物により光スポットが割れてしまう影響を受けない。２つ、第１の受信ユニット２０とレーザ出射ユニット１０を上下に配置することにより、マルチパス反射の問題をより効果的に回避することができ、これは、レーザ出射ユニット１０の光軸と第１の受信ユニット２０の光軸を通過する直線が水平面に平行ではないため、レーザ出射ユニット１０から出射される光が異なる距離の障害物面に当たって形成した第１の反射光は、常に、第１の受信ユニット２０のイメージセンサの一定の高さに維持されているが、マルチパスによって生成された第２の反射光の大部分は、第１の受信ユニット２０の光軸を通って結像することが難しく、第２の反射光の少数が第１の受信ユニット２０を通ってイメージセンサの異なる高さの行に結像されるとしても、特定の行における情報を検出することによって、他のマルチパスから反射される情報を効果的にフィルタリングすることができるからである。

【0088】

また、三角距離測定の関連構造は一定の基線高さを必要とするため、ＣＭＯＳ光学センサ又はＣＣＤ光学センサなどの第１の受信ユニット２０とレーザ出射ユニット１０を垂直に配置すると、構造の高さが高くなり、これは、一部の特定の使用シーン（例えば、ロボット掃除機に適用する場合）で構造の外観に影響を与える可能性がある。本願の実施例は反射式構造の設計によって当該高さを低くすることができ、具体的には以下のとおりである。

【0089】

例えば、図１０は、本発明の実施例６にて提供される距離測定装置１００の概略平面図である。ここで、この実施例６にて提供される距離測定装置１００は、実施例１～５にて提供される距離測定装置１００とほぼ同じであり、例えば、距離測定装置１００は、さらに、前記第１の信号及び前記第２の信号を受信して、それぞれ三角距離測定原理及び飛行時間原理に応じて距離を計算及び決定するための計算ユニット４０を含む。実施例６と実施例１～５にて提供される距離測定装置１００との違いは、この実施例６では、距離測定装置１００は、さらに、ターゲットオブジェクトから反射されるパルスレーザを第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０のうちの少なくとも１つに反射するための反射鏡７３を含むことである。

【0090】

反射鏡７３を設けることにより、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０の取り付け位置をより柔軟に設定することができる。第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０のうちの一方はレーザ出射ユニット１０と左右になるように設けられ、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０のうちの他方は、レーザ出射ユニット１０の後方に設けられ、反射鏡７３は、前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０のうちの前記他方に反射する。図１０に示す実施例では、第２の受信ユニット（図８の第２の受信ユニット３０参照）は、レーザ出射ユニット１０と左右になるように設けられてもよく、第１の受信ユニット２０は、レーザ出射ユニット１０の後方に設けられてもよく、そして、反射鏡７３は、前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを第１の受信ユニット２０に反射する。

【0091】

図１０に示すように、点線で示されている２つの部材は、反射鏡７３を使用しない場合に設ける必要のある第１の受信ユニット２０と第１のレンズ２１であり、これは、実際には図８及び図９に示した構造に相当する。しかし、この実施例６では、反射鏡７３を設けることにより、レーザ出射ユニット１０、及びＣＭＯＳ光学センサやＣＣＤ光学センサなどの第１の受信ユニット２０の垂直方向の高さを小さくすることができ、そして、第１の受信ユニット２０を距離測定装置１００の他の位置に設けてもよい。

【0092】

さらに、この実施例６では、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０のうちの前記他方は垂直配置されても、傾斜に配置されてもよい。例えば、反射鏡７３が前記ターゲットオブジェクトから反射される前記パルスレーザを第１の受信ユニット２０に反射する場合、第１の受信ユニット２０は、レーザ出射ユニット１０の後方に設けられ、第１の受信ユニット２０は垂直配置されるか、又は傾斜に配置される。

【0093】

さらに、この実施例６では、レーザ出射ユニット１０と左右になるように設けられた第１の受信ユニット２０又は第２の受信ユニット３０は、レーザ出射ユニット１０と同一の回路基板に設けられるか、又は異なる回路基板に設けられてもよい。前後に設けられたため、レーザ出射ユニット１０の後方に設けられた第１の受信ユニット２０又は第２の受信ユニット３０とレーザ出射ユニット１０とを、異なる回路基板に設ける必要があることを容易に理解できる。

【0094】

図１１は、本発明の実施例７にて提供される距離測定装置１００の概略断面図である。本実施例の距離測定装置１００は、図２～図４に示した距離測定装置１００とほぼ同じであり、違いは、図１１において第１のレンズ２１の光軸Ｘ１の方向が変化したことである。具体的に言えば、第１のレンズ２１は、回路基板５０に対して傾斜するように設けられ、それにより、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１が、第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２及びレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３の両方と交差し、そして第１のレンズ２１の光軸Ｘ１は第１の受信ユニット２０の受信面を通過する。例えば、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１は、第１の受信ユニット２０の受信面上で第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２と交差することができ、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１と、第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２及びレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３と交差する角度は３度～３０度の範囲であってもよく、例えば、３度、５度、８度、１０度、１５度、２０度、２５度、３０度などであり得る。このような設け方法も同様に、第１の受信ユニット２０のセンサターゲット面を最大限に活用することができる。ここで、この実施例７における異なる特徴は、図５～図１０に示したこれらの実施例にも同様に適応できることが指摘される。

【0095】

図１２は、本発明の実施例８にて提供される距離測定装置１００の概略断面図である。本実施例の距離測定装置１００は、図２～図４に示した距離測定装置１００とほぼ同じであり、違いは、図１１において第１のレンズ２１の光軸Ｘ１の方向及び第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２の方向が、両方とも変化していることである。具体的に言えば、第１のレンズ２１及び第１の受信ユニット２０は、両方とも回路基板５０に対して傾斜するように設けられ、それにより、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１はレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３と交差し、そして第１のレンズ２１の光軸Ｘ１は第１の受信ユニット２０の受信面を通過し且つそれに垂直である。例えば、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１は、第１の受信ユニット２０の光軸Ｘ２に重なってもよく、第１のレンズ２１の光軸Ｘ１とレーザ出射ユニット１０の光軸Ｘ３とが交差する角度は３度～３０度の範囲であってもよく、例えば、３度、５度、８度、１０度、１５度、２０度、２５度、３０度などであり得る。このような設け方法も同様に、第１の受信ユニット２０のセンサターゲット面を最大限に活用することができる。ここで、この実施例８における異なる特徴は、図５～図１０に示したこれらの実施例にも同様に適応できることが指摘される。

【0096】

図１３は、本発明の実施例９にて提供される距離測定装置１００の概略断面図である。本実施例の距離測定装置１００は、図２～図４に示した距離測定装置１００とほぼ同じであり、違いは、図１３において第１のフレーム２２、第２のフレーム３２及び第３のフレーム１２が変化していることである。具体的に言えば、図１３に示す実施例では、第３のフレーム１２は、本体フレームとして回路基板５０に取り付けられてもよく、第１のフレーム２２及び第２のフレーム３２は、それぞれ第３のフレーム１２に取り付けられる。例えば、第１のフレーム２２には、第３のフレーム１２のネジ孔に回転可能に設けることができるように、雄ネジが設けられてもよく、第２のフレーム３２は、第３のフレーム１２の挿入孔に挿入されたり、第３のフレーム１２の対応する係合部に係合されたりすることができるように、挿入孔又は係合部を有してもよい。上記方法により、第１のレンズ２１及び第２のレンズ３１の調整が容易になり、つまり、第１のレンズ２１及び第２のレンズ３１を取り付ける第１のフレーム２２及び第２のフレーム３２と、本体フレームとしての第３のフレーム１２とを分離することにより、取り付け中に、第１のレンズ２１と第１の受信ユニット２０との相対位置及び第２のレンズ３１と第２の受信ユニット３０との相対位置を調整することができ、調整後は接着剤、例えば膠で固定する。ここで、この実施例９における異なる特徴は、図５～図１０に示したこれらの実施例にも同様に適用できることが指摘される。

【0097】

本発明の実施例にて提供される距離測定装置１００において、ＴＯＦ距離測定方式は遠距離精度が高いが、近距離精度が低いという特徴を有し、三角距離測定方式は近距離精度が高いが、遠距離精度が低いため、ＴＯＦ距離測定及び三角距離測定の利点を合わせることにより、本願の距離測定装置１００が遠距離測定と近距離測定に適用し、そして測定の精度が高い。また、本発明の実施例にて提供される距離測定装置１００は遠距離測定と近距離測定を両立させるとともに、構造をよりコンパクトにすることができる。

【0098】

図１４及び図１５は、それぞれ本発明の実施例にて提供されるレーザレーダ２００の概略斜視図及び分解斜視図である。図１４及び図１５に示すように、レーザレーダ２００は、主に、以上に記載の距離測定装置１００のいずれか１つと、回転雲台６０とを含む。

【0099】

回転雲台６０はベース６１と、回転台座６２と、伝動機構６３と、駆動装置６４とを含んでもよく、回転台座６２は前記ベース６１に回転可能に取り付けられ、駆動装置６４は前記ベース６１に取り付けられ、伝動機構６３は回転台座６２と駆動装置６４とを連結し、距離測定装置１００は回転台座６２に設けられる。

【0100】

ここで、距離測定装置１００のレーザ出射ユニット１０はレーザの光信号を出射するために用いられ、第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０は測定対象のターゲットから反射される光信号を受信して回路基板５０を介して光信号を計算ユニット４０に入力するために用いられ、計算ユニット４０は入力された光信号を分析と処理するために用いられ、伝動機構６３は駆動装置６４と回転台座６２との間で動力を伝達するために用いられ、駆動装置６４は、回転台座６２を回転軸回りに回転させるように動力を出力するために用いられる。したがって、回転雲台６０を設けることにより、レーザレーダ２００の３６０°スキャン動作を実現することができる。

【0101】

さらに、回転雲台６０は、バッフル６５をさらに含む。ベース６１には収容溝が設けられ、回転台座６２は、ベース６１に回動可能に取り付けられて収容溝の一部を覆うように設けられ、回転台座６２は、回転軸を中心にベース６１に対して回転でき、回転台座６２の取り付け部は、軸受６２０１を介してベース４１に回動可能に取り付けられ、バッフル６５は、ベース６１に取り付けられて収容溝の他の部分を覆うように設けられ、つまり、回転台座６２とバッフル６５とが収容溝の溝口を共に覆うように設けられて、外部の異物が収容溝の溝口から収容溝に入ることを防止する。駆動装置６４は、ベース６１の収容溝を背向く一面に取り付けられ、伝動機構６３は、回転台座６２と駆動装置６４とを連結し、そして伝動機構６３は収容溝に収容される。以上の設置により、外部の異物が収容槽に入り込んで伝動機構６３の動作に影響を与えることを防止し、それにより、レーザレーダ２００が外部の異物によって正常に動作できないことを回避することができる。

【0102】

いくつかの実施例では、図１４及び図１５に示すように、回転雲台６０は、カバー本体６６をさらに含み、カバー本体６６は、回転台座６２を覆うように設けられ且つ回転台座６２に固定接続され、距離測定装置１００は、カバー本体６６の内部に収容される。カバー本体６６には、第１の貫通孔６６１、第２の貫通孔６６２及び第３の貫通孔６６３が設けられてもよく、第１の貫通孔６６１及び第２の貫通孔６６２はそれぞれ第１の受信ユニット２０及び第２の受信ユニット３０に対応してもよく、第３の貫通孔６６３はレーザ出射ユニット１０に対応してもよく、第３の貫通孔６６３は、レーザ出射ユニット１０から出射された光信号がカバー本体６６の内部から出射されることを許可するために用いられ、第１の貫通孔６６１は、測定対象のターゲットから反射されて戻った光信号がカバー本体６６の内部に入って、第１の受信ユニット２０によって受信されることを許可するために用いられ、第２の貫通孔６６２は、測定対象のターゲットから反射されて戻った光信号がカバー本体６６の内部に入って、第２の受信ユニット３０によって受信されることを許可するために用いられる。又は、カバー本体６６は密閉構造であり、即ち上記の第１の貫通孔６６１、第２の貫通孔６６２及び第３の貫通孔６６３を設けず、レーザが透過可能な実体構造を採用することであり、こうすると、汚れがカバー本体６６内に入ることを防止することができる。

【0103】

いくつかの実施例では、レーザレーダ２００は制御基板をさらに含んでもよく、前記制御基板は、レーザ出射ユニット１０、回路基板５０及び駆動装置６４に電気的に接続され、前記制御基板は、レーザ出射ユニット１０がレーザ信号を出射するように駆動し、回路基板５０を介して信号を伝送し、かつ、駆動装置６４を介して回転台座６２が回転するように制御するために用いられる。又は、前記制御基板は、回路基板５０と１つの単独の回路基板に統合されてもよい。

【0104】

本発明の実施例は、移動ロボットをさらに提供し、当該移動ロボットは以上の実施例のいずれか１つにて提供されるレーザレーダ２００を含む。

【0105】

なお、本発明の明細書及びその添付図面に本発明の好ましい実施形態を示したが、本発明は多くの異なる形態で実現されることができ、本明細書に記載の実施形態に限定されるものではなく、これらの実施形態は、本発明の内容に対する追加的な限定ではなく、これらの実施形態を提供する目的は、本開示をより完全且つ包括的に理解させるためである。そして、上記の各技術的特徴を互いに組み合わせて、上に列挙していない様々な実施形態を形成するが、それらは、いずれも本発明の明細書に記載の範囲であると見なされ、さらに、当業者であれば、上記の説明にしたがって改善や変更を行うことができ、これらの改善や変更はいずれも本発明の特許請求の保護範囲内に含まれるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】