具有親水性光發射窗口的物體探測裝置的製作方法

2023-10-23 22:08:42 4

專利名稱：具有親水性光發射窗口的物體探測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及安裝在車輛上的物體探測裝置，例如，用於利用雷射探測例如前面車輛的物體或距該物體的距離。
背景技術：
安裝在車輛上的常規物體探測裝置使用了雷射，例如，用於探測物體(例如前面車輛)或距該物體的距離。這種探測裝置間歇地驅動雷射二極體朝著車輛的前方區域發射雷射，並且由一個光學傳感器探測從前方障礙物反射的光。探測裝置基於光發射時間和光接收時間之間的時間差測量距前方障礙物的距離。
特別地，如同JP 2002-031685A所公開的，探測裝置包括用於發射雷射的光發射單元、多角鏡和用於接收反射光的光接收器。多角鏡形成為六稜錐截錐體並且可作為掃描鏡而轉動。根據這種構造，多角鏡反射從光發射單元發射的雷射並且將其朝著車輛前方區域導向。
由於多角鏡被轉動並且來自光發射單元的雷射被導向至多角鏡的每個側面，因此雷射在多角鏡處的反射角被調整以便用雷射掃描車輛前方區域的預定範圍。接收器單元包括菲涅耳(Fresnel)透鏡和用於接收從前方物體反射的雷射並且測量距該物體距離的光接收元件。
包括上述部件的裝置的不同組成部件容納在閉合殼體中以使得掃描機構、光學設備和電子電路免受水霧或外部物體(例如灰塵)的影響。
為了讓雷射穿過殼體，殼體形成為具有一個用於將雷射發射出去以照射到物體上的光發射窗口以及一個用於接收被物體反射回來的雷射的光接收窗口。這些窗口由透光材料製成，並且安裝在殼體上的相應開口中。
光發射窗口由具有高度斥水性的材料(例如玻璃)製成。因此，如圖5A和5B所示，水滴在窗口的表面上就會變成球形。水滴就會起透鏡的作用並且由多角鏡反射的雷射在被發射到殼體外面時就會被不利地散射。
如圖6所示，和乾燥環境相比，在潮溼環境中這種裝置的物體探測範圍擴大，其中水滴仍然保留在光發射窗口的外表面上。因此，這種裝置就會將車輛前方存在的物體探測為更大的物體。

發明內容
因此本發明的一個目的是提供一種物體探測裝置，即使有水附著於光發射窗口表面上其也能準確地探測物體或者距物體的距離。
根據本發明，一種物體探測裝置包括殼體，光發射單元和光接收單元。殼體具有光發射窗口和光接收窗口。光發射窗口在其最外表面上具有親水層。親水層將保留在光發射窗口上的水滴限制為不會起聚光透鏡的作用，因此光就不被水滴散射地向外發射。
優選地，光發射窗口還具有位於最內側的玻璃襯底以及介於玻璃襯底和親水層之間的光催化劑層。親水層由二氧化矽製成。


從下述參考附圖的詳細說明中，本發明的上述和其它目標、特點和優點將會更加清楚。在附圖中圖1是根據本發明一個實施例的物體探測裝置的透視圖；圖2是圖1所示裝置的光發射窗口的截面圖；和圖3A和3B是當水附著於窗口表面時光發射窗口的平面圖和側視圖；圖4是圖1所示裝置所提供的物體探測範圍的示意圖；圖5A和5B是當水附著於常規裝置的窗口表面時光發射窗口的平面圖和側視圖；圖6是常規裝置所提供的物體探測範圍的示意圖；具體實施方式
首先參考圖1，物體探測裝置包括形成為長方體的殼體1以及容納在殼體1中的各種組成部件。該裝置安裝在車輛上用作雷射雷達。該裝置布置為在車輛的向前方向(圖1中向右方向)上發射雷射以便在自動導航控制條件下探測距一個前方物體(例如前方車輛)的距離。
殼體1包括第一殼體1a和第二殼體1b。第一殼體1a為箱形並且在一側(圖1中左側)開口。第一殼體1a中容納各種組成部件。第一殼體1a具有一個由PPS樹脂製成的樹脂壁部件並且形成一個外殼。第一殼體1a在前側樹脂部件上具有分別布置在下部和上部的光發射窗口1c和光接收窗口1d。窗口1c和1d包括透光板(例如玻璃和丙稀酸樹脂)。
如圖2所示，光發射窗口1c(還有光接收窗口1d)由玻璃襯底1ca、形成於玻璃襯底1ca之上的光催化劑層1cb以及具有高度可溼性並且形成於催化劑層1cb之上的親水層1cc所形成。光催化劑層1cb可由二氧化鈦(TiO2)製成，親水層1cc可由二氧化矽(SiO2)製成。
光發射窗口1c如此地連接至殼體1a以使得親水層1cc暴露在外面。因而，光催化劑層1cb暴露於外面環境的表面被親水層1cc所覆蓋，此時獲得了光催化劑層1cb的光催化功能。
如圖3A和3B所示，當由於下雨等原因水滴附著至親水層1cc的外表面時，由於親水層1cc的高度可溼性，水滴很容易地在親水層1cc的外表面上擴展。因此，雷射就會更不易於散射並且不會形成聚光作用。
第二殼體1b由樹脂製成並且被連接以關閉第一殼體1a的開口。在殼體1中，如此地提供一個電連接器(未示出)以使得其從殼體1部分地伸出。這個連接器將設在殼體1內部和外部的電部件(未示出)連接起來。
殼體1在下部容納光發射單元2、反射鏡3、多角鏡4和電路板5。電路板5包括一個電控電路，其連接至光發射單元2、光接收單元6等以測量距前方物體的距離。光接收單元6位於殼體1內部的上部以面對光接收窗口1d並且包括菲涅耳透鏡6a和光接收元件6b。
光發射單元2由設在電路板5上的控制電路驅動並且朝著反射鏡3發射雷射。光發射單元2可包括以脈衝形式發射雷射的雷射二極體。
反射鏡3反射從發射單元2發射的雷射並將其導向至多角鏡4。反射鏡3由固定至殼體1內壁的支撐件7可擺動地支撐至內殼體1c。例如，反射鏡3可由一個馬達(未示出)驅動並由電路板5的電子電路所控制以調整反射方向。
多角鏡4形成為截錐體六角稜鏡並且由殼體1支撐。鏡4可繞著六角稜鏡的軸線轉動。這個鏡4也由一個被電路板5的控制電路所控制的馬達(未示出)所驅動。多角鏡4在其周邊上具有鏡面，每個鏡面用作一個掃描反射鏡。
特別地，多角鏡4反射從發射單元2發射並被反射鏡3反射的雷射，並且將雷射穿過發射窗口1c朝著車輛前方區域導向。隨著多角鏡4的轉動，多角鏡4的側面角度發生變化。因此，就改變了雷射投射的角度以掃描預定的車輛前方區域。
菲涅耳透鏡6a位於光接收元件6b之下。菲涅耳透鏡6a會聚從前方物體反射回來並且通過窗口1d接收的雷射。光接收元件6b接收會聚光並且產生隨著接收光的強度而變化的輸出電壓或輸出電流。輸出電壓或電流應用於電路板5的控制電路。
如上構造的物體探測裝置以下述方式運行，假定其安裝在車輛上並且自動導航控制系統開關被打開。下述操作幾乎都是由電路板5的控制電路所控制。
反射鏡3首先被馬達驅動至預定的角度位置。光發射單元2以預定間隔發射雷射。雷射被反射鏡3和多角鏡4所反射以便如圖2中箭頭所示通過發射窗口1c朝著車輛前方區域導向。當雷射被一個物體(例如前方車輛)發射時，發射的光經過光線通過光接收窗口1d進行光接收單元6。
在光接收單元6，反射的光由菲涅耳透鏡6a會聚並由光接收元件6b接收。光接收元件根據會聚光的接收產生輸出信號。基於這個輸出信號，控制電路通過利用雷射傳播速度V以及發射單元2的雷射發射與光接收單元6的雷射接收之間的時間差T計算出距離前方物體的距離LL＝V×T/2。
計算出的距離通過連接器1h被輸出到各種設備(例如設在殼體1外面的發動機控制ECU和剎車控制ECU)。因此，這些ECU可以控制發動機和/或剎車以便與該物體保持預定的距離。
根據上述實施例，親水層1cc設在光發射窗口1d的最外表面上。即使當水滴(例如雨滴)粘在光發射窗口1d上，水滴也很少起聚光透鏡的作用。因而，即使雷射穿過水滴，其也不會散射得太厲害。
因此，如圖4所示，和圖6所示的常規情況相比，在光發射窗口1c處於乾燥環境和潮溼環境之間，物體探測範圍區別很小。因而，這種裝置極少會將前方物體錯誤地探測為更大或者錯誤地探測距該物體的距離。
本發明不應當限於所公開的實施例，而應當是在不偏離本發明主旨之下可以以很多其它方式實施。
權利要求
1.一種用於探測物體的物體探測裝置，該裝置包括殼體(1)，其具有光發射窗口(1c)和光接收窗口(1d)，這些窗口由透光材料製成；光發射單元(2)，其置於殼體中用於通過光發射窗口朝著殼體的外面發射光；和光接收單元(6)，其置於殼體中用於通過光接收窗口接收被物體反射的光，其特徵在於光發射窗口(1c)在其暴露於殼體外面的外表面上具有親水層(1cc)。
2.如權利要求1所述的物體探測裝置，其中該親水層(1cc)由二氧化矽製成。
3.如權利要求2所述的物體探測裝置，其中該光發射窗口(1c)具有玻璃襯底(1ca)、介於該玻璃襯底和該親水層(1cc)之間的光催化劑層(1cb)。
全文摘要
一種物體探測裝置包括殼體(1)、光發射單元(2)和光接收單元(6)。殼體具有光發射窗口(1c)和光接收窗口(1d)。光發射窗口在其最外表面上具有親水層(1cc)。親水層將保留在光發射窗口上的水滴限制為不會起聚光透鏡的作用，因此光就不被水滴散射地向外發射。特別地，光發射窗口還具有位於最內側的玻璃襯底(1ca)以及介於玻璃襯底和親水層之間的光催化劑層(1cb)。親水層由二氧化矽製成。
文檔編號G01S7/481GK1657870SQ20051000900
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月16日 優先權日2004年2月19日
發明者豬俁誠 申請人:株式會社電裝