DE102012111339B4

DE102012111339B4 - Objektabtastvorrichtung

Info

Publication number: DE102012111339B4
Application number: DE102012111339.4A
Authority: DE
Inventors: Daisuke Itao
Original assignee: Omron Automotive Electronics Co Ltd
Current assignee: Nidec Mobility Corp
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2032-11-24
Also published as: DE102012111339A1; US20130135142A1; US8879049B2; JP5632352B2; JP2013108914A

Abstract

Objektabtastvorrichtung (1), aufweisend: einen Abstrahlteil (3), der eine Untersuchungswelle nach vorne abstrahlt; einen Abtastteil (4), der ein erstes Abtastelement (41) und ein zweites Abtastelement (42, 43) aufweist, wobei das erste Abtastelement (41) und das zweite Abtastelement (42, 43) eine reflektierte Welle der Untersuchungswelle, die durch den Abstrahlteil (3) abgestrahlt wird, abtasten; und einen Bestimmungsteil (2), der einen Regenzustand vorne auf der Grundlage einer Intensität der reflektierten Welle, die durch das erste Abtastelement (41) abgetastet wird, bestimmt, und ein Vorliegen oder Nicht-Vorliegen eines Objekts, das vorne positioniert ist, auf der Grundlage einer Intensität der reflektierten Welle, die durch das zweite Abtastelement (42, 43) abgetastet wird, bestimmt, wobei ein Sichtfeldbegrenzungselement (50) vor dem ersten Abtastelement (41) angeordnet ist, wobei das Sichtfeldbegrenzungselement (50) bewirkt, dass sich ein Sichtfeld, bei welchem das erste Abtastelement (41) die reflektierte Welle abtastet, von einem Sichtfeld, bei welchem das zweite Abtastelement (42, 43) die reflektierte Welle abtastet, unterscheidet.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Objektabtastvorrichtung, welche einen Laserstrahl und dergleichen nach vorne als eine Untersuchungswelle abstrahlt und eine reflektierte Welle des Laserstrahls abtastet, um ein vorne positioniertes Objekt abzutasten.
2. Stand der Technik
In einigen herkömmlichen Radarvorrichtungen, die an einem Fahrzeug befestigt sind, werden Untersuchungswellen, solche wie ein Laserstrahl oder eine Funkwelle, nach vorne von einem eigenen Fahrzeug abgestrahlt, wobei eine reflektierte Welle der Untersuchungswelle abgetastet bzw. erfasst wird, um Objekte abzutasten bzw. zu erfassen, solche wie ein vorderes Automobil, welche vor dem eigenen Fahrzeug positioniert sind, wobei ein Abstand zu dem abgetasteten Objekt gemessen wird. Ein Abtastergebnis der Radarvorrichtung kann bei der Fahrzeugfahrsteuerung angewandt werden, solch eine wie einer ACE-Regelung bzw. einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC = engl. ”adaptive cruise control”), bei welcher die Strecke zu dem vorderen Fahrzeug konstant gehalten wird, und einer LSF-Steuerung bzw. Langsamfahrtfolge-Steuerung (LSF = engl. ”low speed following”) während der Unterstützung (während einer niedrigen Geschwindigkeit). Die Radarvorrichtung kann ebenso bei einem Vor-Unfall-Sicherheitssystem angewandt werden, das das eigene Fahrzeug abbremst, um einen Schaden zum Kollisionszeitpunkt zu verringern, wenn das vordere Automobil oder ein angehaltenes Objekt abgetastet wird, welches vor dem eigenen Fahrzeug positioniert ist und schwerlich die Kollision mit dem eigenen Fahrzeug verhindert. In einigen Radarvorrichtungen ist eine Regentropfenabtastfunktion zum Bestimmen eines Regenzustands, welche in einer automatischen Steuerung von einem Scheibenwischer des Fahrzeugs verwendet werden kann, integriert (siehe beispielsweise die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nummer 10-329653 ). Die Radarvorrichtung der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung mit der Nummer 10-329653 umfasst ein Lichtempfangselement (engt. ”stain sensing PD”; PD = engl. ”photo diode”; Photodjode) und ein Lichtempfangselement (engl. = ”ranging PD”; Entfernungsmessungsphotodiode). Die Stain-Sensing-Photodiode bzw. Fleckabtastphotodiode empfängt Licht, das zufällig von einer Lichtprojektions-/Lichtempfangsfläche (einem Transmissionsfenster, das aus Glas oder synthetischem Harz hergestellt ist) reflektiert wird, durch welche ein Laserstrahl nach vorne ausgesendet wird. Die Entfernungsmessungsphotodiode empfängt Licht, welches durch die Lichtprojektions-/Lichtempfangsfläche ausgesendet wird und durch das Objekt, das vorne positioniert ist, reflektiert wird. In jeder vorbestimmten Zeitspanne (beispielsweise 10 Minuten) wiederholt die Radarvorrichtung der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung mit der Nummer 10-329653 die Verarbeitung des Abtastens einer Situation, bei welcher der Regentropfen an der Lichtprojektions-/Lichtempfangsfläche anhaftet, nämlich einer Regenmenge, um den Regenzustand auf der Grundlage einer Änderung des Lichtempfangsbetrags der Stain-Sensing-Photodiode abzutasten. Die Radarvorrichtung der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung mit der Nummer 10-329653 tastet ebenso das vorne positionierte Objekt ab und den Abstand zu dem Objekt, nämlich durch Empfangen des reflektierten Lichts unter Verwendung der Entfernungsmessungsphotodiode.
Jedoch kann die Radarvorrichtung nicht hinreichend den Regenzustand abtasten, solange die Stain-Sensing-Photodiode nicht hinreichend den Empfang des Lichts unterbindet, das von dem vorne positionierten Objekt reflektiert wird. Das heißt, dass, um die Abtastgenauigkeit des Regenzustands bei der Radarvorrichtung zu verbessern, es für die Stain-Sensing-Photodiode erforderlich ist, den Empfang des Lichts, das von dem Objekt und dergleichen, das vorne positioniert ist, zu verringern.
Überblick über die Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Abtastgenauigkeit hinsichtlich des Regenzustands zu verbessern, nämlich durch Verringern des Einflusses des Empfangs des Lichts, das von dem vorderen Objekt reflektiert wird, bei der Objektabtastvorrichtung, die sowohl die Funktion des Abtastens des vorne positionierten Objekts als auch die Funktion des Abtastens des Regenzustands hat.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Objektabtastvorrichtung: einen Abstrahlteil bzw. einen Bestrahlungsteil, der eine Untersuchungswelle nach vorne abstrahlt; einen Abtastteil, der ein erstes Abtastelement und ein zweites Abtastelement umfasst, wobei das erste Abtastelement und das zweite Abtastelement eine reflektierte Welle der Untersuchungswelle, die durch den Abstrahlteil abgestrahlt wird, abtasten; und einen Bestimmungsteil, der einen vorderen Regenzustand auf der Grundlage einer Intensität der reflektierten Welle, die durch das erste Abtastelement abgetastet wird, bestimmt, und ein Vorliegen oder Nicht-Vorliegen eines vorne positionierten Objekts auf der Grundlage einer Intensität der reflektierten Welle, die durch das zweite Abtastelement abgetastet wird, bestimmt, wobei ein Sichtfeldbegrenzungselement bzw. Sichtfeldeinschränkungselement vor dem ersten Abtastelement angeordnet ist, wobei das Sichtfelsbegrenzungselement bewirkt, dass ein Sichtfeld, in welchem das erste Abtastelement die reflektierte Welle abtastet, sich von einem Sichtfeld, in welchem das zweite Abtastelement die reflektierte Welle abtastet, unterscheidet.
Der Abstrahlteil strahlt die Untersuchungswelle nach vorne ab. Beispielsweise ist die Untersuchungswelle ein Laserstrahl oder eine Millimeterwelle.
Der Abtastteil umfasst das erste Abtastelement und das zweite Abtastelement, wobei das erste Abtastelement und das zweite Abtastelement die reflektierte Welle der Untersuchungswelle, die von dem Abstrahlteil abgestrahlt wird, abtasten.
Der Bestimmungsteil bestimmt den vorne liegenden bzw. vorderen Regenzustand auf der Grundlage der Intensität der reflektierten Welle, die durch das erste Abtastelement abgetastet wird. Der Bestimmungsteil bestimmt ebenso das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen des vorne positionierten Objekts auf der Grundlage der Intensität der reflektierten Welle, die durch das zweite Abtastelement abgetastet wird.
Das Sichtfeldbegrenzungselement ist vor dem ersten Abtastelement angeordnet. Das Sichtfeldbegrenzungselement bewirkt, dass sich das Sichtfeld, bei welchem das erste Abtastelement die reflektierte Welle abtastet, von dem Sichtfeld, bei welchem das zweite Abtastelement die reflektierte Welle abtastet, unterscheidet. Beispielsweise begrenzt das Sichtfeldbegrenzungselement die Abtastsichtfelder des ersten Abtastelements und des zweiten Abtastelements, so dass das erste Abtastelement die Welle, die von dem Regentropfen in dem Umgebungsbereich von mehreren zehn Zentimetern reflektiert wird, abtastet, und dass das zweite Abtastelement die Welle, die von dem Objekt, das in dem Bereich von einigen Metern bis mehreren zehn Metern positioniert ist, reflektiert wird, abtastet. Daher unterscheidet sich das erste Abtastelement von dem zweiten Abtastelement in dem Objekt, das die abgetastete reflektierte Welle reflektiert.
Dementsprechend begrenzt das Sichtfeldbegrenzungselement die Abtastsichtfelder des ersten Abtastelements und des zweiten Abtastelements, so dass das erste Abtastelement genau die Welle, die von dem Regentropfen reflektiert wird, abtastet, und das zweite Abtastelement die Welle, die von dem vorne positionierten Objekt reflektiert wird, abtastet, so dass das vorne positionierte Objekt und der Regenzustand genau abgetastet werden können.
Die Welle, die von dem Regentropfen reflektiert wird, ist erheblich bzw. entscheidend kleiner als die Welle, die von dem Objekt reflektiert wird. Deshalb begrenzt das Sichtfeldbegrenzungselement vorzugsweise das Sichtfeld des ersten Abtastelements auf ein Sichtfeld, bei welchem die Welle, die von einer Position reflektiert wird, die näher an dem Abstrahlteil als das Sichtfeld des zweiten Abtastelements ist, abgetastet wird.
Vorzugsweise bildet das Sichtfeldbegrenzungselement ein Fenster bei jedem Element aus dem ersten Abtastelement und dem zweiten Abtastelement aus, wobei die reflektierte Welle, die durch jedes Element aus dem ersten Abtastelement und dem zweiten Abtastelement abgetastet wird, das jeweilige Fenster durchläuft. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das vorne positionierte Objekt und der Regenzustand genau abgetastet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Blockdarstellung, die eine Ausgestaltung eines Hauptabschnitts einer Radarvorrichtung veranschaulicht;
2 ist eine Ansicht, die eine Position veranschaulicht, bei der eine LD (Laserdiode) und eine PD (Photodiode) an einem Fahrzeug angebracht sind;
3A bis 3D sind Ansichten, die eine Anordnungsbeziehung zwischen der LD und der PD veranschaulichen.
4A und 4B sind Ansichten, die eine Beziehung zwischen einem Abstrahlungsbereich von einem Laserstrahl und einem Abtastsichtfeld von jedem Lichtempfangselement veranschaulichen; und
5A bis 5C sind schematische ein vorderes Automobil veranschaulichende Darstellungen, bei welchen ein Bild an einer Lichtempfangsfläche einer ersten Objektabtastphotodiode und eine Akzeptanzlichtmenge bzw. ein Akzeptanzlichtbetrag von jedem Lichtempfangsbereich in Abhängigkeit von einem Abstand zu dem vorderen Automobil ausgebildet ist.
Ausführliche Beschreibung
Eine Radarvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unten stehend beschrieben.
1 ist eine Blockdarstellung, die eine Ausgestaltung eines Hauptabschnitts von einer Radarvorrichtung veranschaulicht. Eine Radarvorrichtung 1 umfasst eine Steuereinrichtung 2 (engl. „controller”), einen Abstrahlungsteil 3, einen Abtastteil bzw. einen Erfassungsteil 4 (engl. „sensing part”), einen Sonneneinstrahlungs- bzw. Sonnenstrahlsensor 5 und eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 6. Die Radarvorrichtung 1 ist an einem Fahrzeug befestigt. Die Radarvorrichtung 1 strahlt einen Laserstrahl vorne an dem Fahrzeug, an welchem die Radarvorrichtung 1 befestigt ist (nachstehend als ein „eigenes” Fahrzeug bezeichnet), als eine Untersuchungswelle ab und erfasst bzw. tastet reflektiertes Licht von dem Laserstrahl ab, um ein Objekt, das vor dem eigenen Fahrzeug positioniert ist, abzutasten bzw. zu erfassen. Die Radarvorrichtung hat ebenso eine Regenzustandsabtastfunktion zum Erfassen bzw. Abtasten des Lichts, welches von einem Regentropfen in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs reflektiert wird, um einen Regenzustand in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs abzutasten.
Die Steuereinrichtung 2 steuert einen Betrieb von jedem Teil des Hauptabschnitts der Radarvorrichtung 1. Die Steuereinrichtung 2 hat eine Funktion des Bestimmungsteils der vorliegenden Erfindung.
Der Abstrahlteil 3 umfasst eine Laserdiode 31 (nachstehend als eine LD 31 bezeichnet) und eine LD-Antriebsschaltung 32. im Ansprechen auf eine Anweisung von der Steuereinrichtung 2 bewirkt die LD-Antriebsschaltung 32, dass die LD 31 Licht emittiert, um den gepulsten Laserstrahl vorne am eigenen Fahrzeug abzustrahlen.
Der Abtastteil 4 umfasst eine Regentropfenabtastphotodiode 41 (nachstehend als Regentropfenabtast-PD 41 bezeichnet), eine erste Objektabtastphotodiode 42 (nachstehend als eine erste Objektabtast-PD 42 bezeichnet), eine zweite Objektabtastphotodiode 43 (nachstehend als eine zweite Objektabtast-PD 43) und eine Lichtempfangsschaltung 44.
Die Regentropfenabtast-PD 41 entsprecht dem ersten Abtastelement der vorliegenden Erfindung. Vorzugsweise wird eine APD (APD = engl. ”Avalanche Photo Diode”; Avanlanche-Photodiode) als die Regentropfenabtast-PD 41 verwendet. Die APD gibt ein Signal gemäß einem Lichtempfangsbetrag bzw. gemäß einer Lichtempfangsmenge in einem Bereich, in welchem der Lichtempfangsbetrag bzw. die Lichtempfangsmenge relativ klein ist, aus.
Die erste Objektabtast-PD 42 ist ein Lichtempfangselement, bei welchem ein Lichtempfangsbereich horizontal in n-Bereiche (in diesem Fall zehn Bereiche) unterteilt ist. Die zweite Objektabtast-PD 43 ist ein Lichtempfangselement, bei welchem der Lichtempfangsbereich nicht unterteilt ist (ein Lichtempfangsbereich). Vorzugsweise wird eine PIN-Photodiode als die erste Objektabtast-PD 42 und die zweite Objektabtast-PD 43 verwendet. Die PIN-Photodiode gibt das Signal entsprechend dem Lichtempfangsbetrag bzw. der Lichtempfangsmenge in einem Bereich, in dem der Lichtempfangsbetrag bzw. die Lichtempfangsmenge relativ groß ist, aus. Jeder der unterteilten Bereiche der ersten Objektabtast-PD 42 empfängt das Licht, das von einem Reflektor (reflektierende Platte) reflektiert wird, welcher an beiden Seiten eines Automobils angebracht ist, das ca. 7 m bis ca. 20 m vor dem eigenen Fahrzeug positioniert ist. Die zweite Objektabtast-PD 43 empfängt das Licht, das von Objekten reflektiert wird, solchen wie das vordere Fahrzeug, welches im Bereich von ca. 7 m vor dem eigenen Fahrzeug positioniert ist.
Ein Element aus der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43 entspricht einem zweiten Abtastelement der vorliegenden Erfindung.
Die Lichtempfangsschaltung 44 integriert und verstärkt ein Ausgangssignal von jedem Element aus der Regentropfenabtast-PD 41, der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43. Bei der ersten Objektabtast-PD 42 integriert und verstärkt die Lichtempfangsschaltung 44 das Ausgangssignal von jedem unterteilten Lichtempfangsbereich.
Der Sonneneinstrahlungssensor bzw. Sonnenstrahlsensor 5 tastet einen Sonnenstrahlbetrag bzw. eine Sonneneinstrahlungsmenge ab.
Beispielsweise gibt die Eingabe-/Ausgabe-Einheit 6 eine Objektabtastinformation, die eine Position und dergleichen (Relativposition zu dem eigenen Fahrzeug) des Objekts angibt, solch eines wie die des erfassten vorderen Fahrzeugs, eine Regenzustandsabtastinformation, die den Regenzustand in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs angibt, und eine Sonnenstrahlbetragabtastinformation bzw. Sonneneinstrahlungsmengeabtastinformation, die den Sonnenstrahlbetrag bzw. die Sonneneinstrahlungsmenge in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs und dergleichen angibt, zu einer Steuervorrichtung (nicht veranschaulicht) des eigenen Fahrzeugs aus. Die Eingabe-/Ausgabe-Einheit 6 empfängt eine Eingabe über eine Fahrzeugzustandsinformation, solch einer wie eine Fahrtgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs, von der Steuervorrichtung des eigenen Fahrzeugs.
Die Steuervorrichtung des eigenen Fahrzeugs führt eine Bremssteuerung, eine Scheibenwischersteuerung, eine Lichtsteuerung, eine Klimaanlagensteuerung und dergleichen durch. Bei der Bremssteuerung wird die Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage der Objektabtastinformation, die von der Radarvorrichtung 1 eingegeben wird, gesteuert. Bei der Scheibenwischersteuerung wird ein Betrieb/Anhalten eines Scheibenwischers auf der Grundlage der Regenzustandsabtastinformation gesteuert. Bei der Lichtsteuerung wird eine Lichtanschaltung/Lichtausschaltung eines Lichts des eigenen Fahrzeugs auf der Grundlage der Sonnenstrahlbetragabtastinformation bzw. Sonneneinstrahlungsmengeabtastinformation gesteuert. Bei der Klimaanlagensteuerung wird der betrieb einer automatischen Klimaanlage gesteuert.
Bei der Radarvorrichtung 1 sind beispielsweise, wie in 2 veranschaulicht ist, die LD 31, die Regentropfenabtast-PD 41, die erste Objektabtast-PD 42 und die zweite Objektabtast-PD 43 an einer Fahrzeuginnenseite bei einem oberen Abschnitt einer Windschutzscheibe bei dem eigenen Fahrzeug angebracht.
3A ist eine Ansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen der LD, der Regentropfenabtast-PD, der ersten Objektabtast-PD und der zweiten Objektabtast-PD veranschaulicht. Wie in 3A veranschaulicht ist, sind die Regentropfenabtast-PD 41, die erste Objektabtast-PD 42 und die zweite Objektabtast-PD 43 an einer Seite bezüglich der LD 31 versammelt bzw. angeordnet. Die Regentropfenabtast-PD 41, die erste Objektabtast-PD 42 und die zweite Objektabtast-PD 43 sind nicht in zwei Seiten unterteilt, während die LD 31 zwischen den zwei Seiten zwischengelegt bzw. eingefügt ist. Deshalb wird ein Raum bzw. Platz, der zur Anordnung der LD 31, der Regentropfenabtast-PD 41, der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43 notwendig ist, unterbunden bzw. vermieden, um eine Verkleinerung der Größe zu erzielen.
Die erste Objektabtast-PD 42 ist im Wesentlichen unmittelbar unter der zweiten Objektabtast-PD 43 angeordnet. Die Regentropfenabtast-PD 41 ist seitlich näher an der LD 31 als die erste Objektabtast-PD 42 und die zweite Objektabtast-PD 43 angeordnet.
Wie in den 3B, 3C und 3D veranschaulicht ist, ist ein Sichtfeldbegrenzungselement 50 vor der Regentropfenabtast-PD 41, der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43 angeordnet. 3B ist eine Ansicht des Sichtfeldbegrenzungselements 50, wenn das Sichtfeldbegrenzungselement 50 von vorne gesehen wird. 3C ist eine Ansicht des Sichtfeldbegrenzungselements 50, wenn das Sichtfeldbegrenzungselement 50 von oben gesehen wird. 3D ist eine Ansicht des Sichtfeldbegrenzungselements 50, wenn das Sichtfeldbegrenzungselement 50 von der Seite gesehen wird. In 3C überlappen die erste Objektabtast-PD 42 und die zweite Objektabtast-PD 43 in einer Richtung, die senkrecht auf einer Papierebene steht. In 3D überlappen die LD 31 und die Regentropfenabtast-PD 41 in einer Richtung, die senkrecht auf der Papierebene steht.
Fenster 51, 52 und 53 sind in dem Sichtfeldbegrenzungselement 50 ausgebildet. Das Sichtfeldbegrenzungselement 50 begrenzt ein Abtastsichtfeld, das das reflektierte Licht des Laserstrahls, der von der LD 31 emittiert wird, in Bezug auf jedes Element aus der Regentropfenabtast-PD 41, der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43 empfängt.
Das Fenster 51 ist in einer horizontalen Längsschlitzgestalt ausgebildet und im Wesentlichen in der gleichen Höhe der Regentropfenabtast-PD 41 platziert. Ein Zentrum des Fensters 51 ist seitlich in Richtung zu der LD 31 in Bezug auf die Position, die der Lichtempfangsfläche der Regentropfenabtast-PD 41 gegenüber liegt, versetzt. Wie in 3B veranschaulicht ist, sind das Fenster 51 und die Lichtempfangsfläche der Regentropfenabtast-PD 41 gesehen von vorne so ausgebildet, dass sie einander nicht überlappen. Die Regentropfenabtast-PD 41 empfängt das Licht, das das Fenster 51 durchläuft. Das Abtastsichtfeld der Regentropfenabtast-PD 41 wird durch die Beziehung zwischen der Lichtempfangsfläche der Regentropfenabtast-PD 41 und dem Fenster 51 festgelegt.
Das Zentrum des Fensters 52 liegt dem Zentrum der Lichtempfangsfläche der ersten Objektabtast-PD 42 gegenüber. In den 3C und 3D bildet eine Bildgebungslinse 55 ein Bild an der Lichtempfangsfläche der ersten Objektabtast-PD 42 unter Verwendung des von dem Objekt reflektierten Lichts, das das Fenster 52 durchläuft, aus. Das Abtastsichtfeld der ersten Objektabtast-PD 42 wird durch eine Beziehung zwischen der Lichtempfangsfläche der ersten Objektabtast-PD 42 und der Bildgebungslinse 55 festgelegt.
Das Zentrum des Fensters 53 liegt dem Zentrum der Lichtempfangsfläche der zweiten Objektabtast-PD 43 gegenüber. In 3C und 3D sammelt eine Sammellinse 56 das von dem Objekt reflektierte Licht, welche das Fenster 52 durchläuft, bei der Lichtempfangsfläche der zweiten Objektabtast-PD 43. Das Abtastsichtfeld der zweiten Objektabtast-PD 43 wird durch eine Beziehung zwischen der Lichtempfangsfläche der zweiten Objektabtast-PD 43 und der Sammellinse 56 festgelegt.
Es ist anzumerken, dass in 3C die Sammellinse 56 und die Bildgebungslinse 55 in der Richtung überlappen, die senkrecht auf der Papierebene steht, und das Fenster 52 und das Fenster 53 in der Richtung überlappen, die senkrecht auf der Papierebene steht. Das Fenster 51, das zwischen dem Fenster 52 und dem Fenster 53 angeordnet ist, ist in 3C nicht veranschaulicht. Die Abtastsichtfelder der Regentropfenabtast-PD 41, der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43 werden durch gestrichelte Linien in 3C angegeben. Die Abtastsichtfelder der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43 werden durch gestrichelte Linien in 3D angegeben. In 3D wird das Abtastsichtfeld der Regentropfenabtast-PD 41 weggelassen, da das Abtastsichtfeld der Regentropfenabtast-PD 41 mit dem Abtastsichtfeld der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43 in der Richtung, die senkrecht auf der Papierebene steht, überlappt.
Eine Beziehung zwischen einem Bestrahlungsbereich des Laserstrahls, der von der LD 31 emittiert wird, und den Abtastsichtfeldern, welche das reflektierte Licht empfangen, in Bezug auf die Regentropfenabtast-PD 41, die erste Objektabtast-PD 42 und die zweite Objektabtast-PD 43 wird untenstehend beschrieben.
Die 4A und 4B sind Ansichten, die die Beziehung zwischen einem Bestrahlungsbereich des Laserstrahls der LD und den Abtastsichtfeldern der Regentropfenabtast-PD, der ersten Objektabtast-PD und der zweiten Objektabtast-PD veranschaulichen. 4A ist eine Ansicht in der horizontalen Richtung, wobei 4B eine Ansicht in der vertikalen Richtung ist. Ein Bereich, der durch eine gestrichelte Linie in 4 angegeben ist, wird mit dem Laserstrahl, der von der LD 31 unter Verwendung einer Lichtprojektionslinse (nicht veranschaulicht) emittiert wird, welche der Lichtemissionsfläche der LD 31 gegenüberliegend angeordnet ist, bestrahlt. Beispielsweise wird unter Verwendung der Lichtprojektionslinse der Bereich mit dem Laserstrahl mit einem Öffnungswinkel von 16° in der horizontalen Richtung und 26° in der vertikalen Richtung bestrahlt. Wie in 4B veranschaulicht ist, zerstreut die Lichtprojektionslinse den Laserstrahl nach unten, während eine nach oben gerichtete Zerstreuung des Laserstrahls unterbunden wird, wodurch die Lichtprojektionslinse die Bestrahlung von Anzeigeplatten bzw. Anzeigetafeln mit dem Laserstrahl unterbindet, solche wie ein Straßenverkehrszeichen, welches über der Straße platziert ist (unterdrückt den Empfang des Lichts, das von der Anzeigeplatte bzw. Anzeigetafel, die über der Straße platziert ist, reflektiert wird).
Das Abtastsichtfeld der Regentropfenabtast-PD 41 ist ein schraffierter Bereich in 4A. Das heißt, die Positionsbeziehung zwischen der Lichtempfangsfläche der Regentropfenabtast-PD 41 und des Fensters 51 des Sichtfeldbegrenzungselements 50 ist derart festgelegt, dass der schraffierte Bereich in 4A das Abtastsichtfeld der Regentropfenabtast-PD 41 wird. Vorzugsweise ist die Lichtempfangsfläche der Regentropfenabtast-PD 41 schräg in Bezug auf die Richtung des Abtastsichtfelds angebracht, weil die Lichtempfangsfläche der Regentropfenabtast-PD 41 den Empfang des Lichts, das von vorne reflektiert wird, unterbindet. Die Regentropfenabtast-PD 41 empfängt das Licht, das von dem Regentropfen in einem Bereich (nachstehend als ein Regentropfenabtastbereich bezeichnet) reflektiert wird, bei dem das Abtastsichtfeld der Regentropfenabtast-PD 41 und der Bestrahlungsbereich des Laserstrahls der LD 31 miteinander überlappen. Das Sichtfeldbegrenzungselement 50 begrenzt das Abtastsichtfeld der Regentropfenabtast-PD 41, so dass ein Raum in einer Haube bzw. Motorhaube des eigenen Fahrzeugs der Regentropfenabtastbereich wird.
Wie in 4A veranschaulicht ist, sind die Abtastsichtfelder der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43 im Wesentlichen in der horizontalen Richtung überlappend angeordnet. Die zweite Objektabtast-PD 43 tastet Objekte ab, solche wie das Fahrzeug, welche näher als jene der ersten Objektabtast-PD 42 platziert sind. Deshalb ist, wie in 4B veranschaulicht ist, das Abtastsichtfeld der zweiten Objektabtast-PD 43 verglichen mit dem Abtastsichtfeld der ersten Objektabtast-PD 42 nach unten gerichtet. Der schraffierte Bereich in 4B ist das Abtastsichtfeld der ersten Objektabtast-PD 42, wobei der Bereich, der durch eine durchgezogene Linie umgeben ist, das Abtastsichtfeld der zweiten Objektabtast-PD 43 ist.
In 4B ist das Abtastsichtfeld der Regentropfenabtast-PD 41 weggelassen, da das Abtastsichtfeld der Regentropfenabtast-PD 41 mit den Abtastsichtfeldern der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43 in der Richtung, die senkrecht auf der Papierebene steht, überlappt.
Die Positionsbeziehung zwischen der Lichtempfangsfläche der ersten Objektabtast-PD 42 und der Bildgebungslinse 55 ist so festgelegt, dass das Abtastsichtfeld der ersten Objektabtast-PD 42 der Bereich in den 4A und 4B wird. Beispielsweise wird das Abtastsichtfeld der ersten Objektabtast-PD 42 bei einem Winkel von 13° in der horizontalen Richtung und 12° in der vertikalen Richtung zerstreut. Die Positionsbeziehung zwischen der Lichtempfangsfläche der zweiten Objektabtast-PD 43 und der Sammellinse 56 wird so festgelegt, dass das Abtastsichtfeld der zweiten Objektabtast-PD 43 der Bereich in den 4A und 4B wird. Beispielsweise wird das Abtastsichtfeld der zweiten Objektabtast-PD 43 bei einem Winkel von 13° in der horizontalen Richtung und 10° in der vertikalen Richtung zerstreut.
Die erste Objektabtast-PD 42 empfängt das Licht, das von dem Objekt in einem Bereich (nachstehend als ein erster Objektabtastbereich bezeichnet) reflektiert wird, bei dem das Abtastsichtfeld der ersten Objektabtast-PD 42 und der Bestrahlungsbereich des Laserstrahls der LD 31 überlappend angeordnet sind. Die zweite Objektabtast-PD 43 empfängt das Licht, das von dem Objekt in einem Bereich (nachstehend als ein zweiter Objektabtastbereich bezeichnet) reflektiert wird, bei dem das Abtastsichtfeld der zweiten Objektabtast-PD 43 und der Bestrahlungsbereich des Laserstrahls der LD 31 überlappend angeordnet sind.
Wie in den 4A und 4B veranschaulicht ist, überlappen der erste Objektabtastbereich und der zweite Objektabtastbereich teilweise einander. Andererseits überlappt der Regentropfenabtastbereich mit dem ersten Objektabtastbereich und dem zweiten Objektabtastbereich nicht.
Nachstehend wird das Abtasten des Objekts mit der Regentropfenabtast-PD 41, der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben ist, strahlt die LD 31 den Laserstrahl mit einer vorbestimmten Pulsbreite nach vorne ab.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Regentropfenabtastbereich der Bereich an der Haube bzw. Motorhaube des eigenen Fahrzeugs. Dementsprechend ist das reflektierte Licht, das durch die Regentropfenabtast-PD 41 empfangen wird, das Licht, bei welchem der Laserstrahl, der von der LD 31 emittiert wird, von dem Regentropfen in dem Regentropfenabtastbereich reflektiert wird. Der Betrag bzw. die Menge des reflektierten Lichts, das durch die Regentropfenabtast-PD 41 empfangen wird, wird erhöht, da die Anzahl von Regentropfen mit Anstieg der Regenmenge in der Umgebung des Fahrzeugs ansteigt. Die Steuereinrichtung 2 bestimmt ein Element aus dem Nicht-Vorliegen von Regen, eine kleine Regenmenge, einen mittlere Regenmenge und eine große Regenmenge, auf der Grundlage von des Lichtbetrags bzw. der Lichtmenge, die von den Regentropfen reflektiert wird, welches durch die Regentropfenabtast-PD 41 empfangen wird. Ein Bestimmungsergebnis des Regenzustands in der Steuereinrichtung 2 wird von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 6 zu der Steuervorrichtung (nicht veranschaulicht) des eigenen Fahrzeugs ausgegeben.
Daher tastet die Regentropfenabtast-PD 41 genau das Licht, das von dem Regentropfen in der Umgebung des Fahrzeugs reflektiert wird, unter Verwendung des Sichtfeldbegrenzungselements 50 ab, so dass der Regenzustand in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs genau abgetastet werden kann.
Als Nächstes wird das Abtasten des Objekts mit der ersten Objektabtast-PD 42 nachstehend beschrieben. Die 5A bis 5C sind schematische das vordere Automobil veranschaulichende Darstellungen, bei welchen ein Bild an der Lichtempfangsfläche der ersten Objektabtast-PD und ein Akzeptanzlichtbetrag bzw. eine Akzeptanzlichtmenge von jedem Lichtempfangsbereich in Abhängigkeit von dem Abstand zu dem vorderen Automobil ausgebildet werden. Der Abstand zu dem vorderen Automobil ist ca. 20 m in 5A, wobei ein Abstand zu dem vorderen Automobil ca. 10 m in 5B ist, wobei ein Abstand zu dem vorderen Automobil ca. 3 m in 5C ist.
Wie in 5A veranschaulicht ist, wird für große Abstände zu dem vorderen Automobil das Bild des gesamten vorderen Automobils an der Lichtempfangsfläche der ersten Objektabtast-PD 42 ausgebildet. Die LD 31 strahlt den Laserstrahl mit der vorbestimmten Pulsbreite nach vorne ab. Für den großen Abstand zu dem vorderen Automobil wird das gesamte vordere Automobil mit dem Laserstrahl, der von der LD 31 emittiert wird, bestrahlt, wobei die erste Objektabtast-PD 42 das Licht, das von dem vorderen Automobil reflektiert wird, empfangen kann. Wie in den 5A und 5B veranschaulicht ist, wird das Licht, das von den Reflektoren, die an beiden Seiten des vorderen Automobils angebracht sind, reflektiert wird, in dem Bereich empfangen, bei dem die Akzeptanzlichtmenge bzw. der Akzeptanzlichtbetrag in dem Lichtempfangsbereich der ersten Objektabtast-PD 42 groß ist.
Die Steuereinrichtung 2 berechnet einen Abstand D zu dem vorderen Automobil durch D = (t2 – t1) × c/2 (wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist)
unter Verwendung einer Istzeit t1, wenn die LD 31 den Laserstrahl emittiert und einer Istzeit t2, wenn die erste Objektabtast-PD 42 das reflektierte Licht empfängt.
Die Steuereinrichtung 2 berechnet eine horizontale Position X des Objekts in Bezug auf das eigene Fahrzeug in jeden der unterteilten Lichtempfangsbereiche (zehn Lichtempfangsbereiche) der ersten Lichtabtast-PD 42, die das reflektierte Licht empfängt, durch X = α × Dtanθ (wobei θ der Zerstreuungswinkel in der horizontalen
Richtung des Abtastsichtfelds der ersten Objektabtast-PD 42 ist) unter Verwendung von Koeffizienten α (α1 – α10), die im Vorfeld in Bezug auf die Lichtempfangsbereiche der ersten Objektabtast-PD 42 festgelegt werden.
Die Koeffizienten α (α1 – α10), die im Vorfeld in Bezug auf den Lichtempfangsbereich der ersten Objektabtast-PD 42 festgelegt werden, können auf der Grundlage der Relativpositionsbeziehung zwischen dem Bestrahlungsbereich des Laserstrahls der LD 31 und dem Abtastsichtfeld der ersten Objektabtast-PD 42 festgelegt werden.
Dementsprechend tastet die Radarvorrichtung 1 den Abstand zu dem Objekt, das vor dem eigenen Fahrzeug positioniert ist, und die horizontale Position des Objekts ohne horizontales Abtasten des Laserstrahls, der von der LD 31 emittiert wird, ab.
Hingegen wird, wie in 5C veranschaulicht ist, für kurze Abstände zu dem vorderen Automobil das Bild des oberen Abschnitts (Umgebungen von einem hinteren Fenster der vorderen Automobils) des vorderen Automobils an der Lichtempfangsfläche der ersten Objektabtast-PD 42 ausgebildet. Das hintere Fenster des vorderen Automobils hat ein niedriges Reflexionsvermögen in Bezug auf den Laserstrahl, der von der LD 31 emittiert wird. Deshalb kann die erste Objektabtast-PD 42 nicht das Licht, das von dem hinteren Fenster des vorderen Fahrzeugs reflektiert wird, abtasten, wobei die erste Objektabtast-PD 42 möglicherweise nicht das vordere Auto als das Objekt abtasten bzw. erfassen kann.
Jedoch empfängt die zweite Objektabtast-PD 43, wie in 4B veranschaulicht ist, das Licht, das von dem Reflektor des vorderen Fahrzeugs reflektiert wird, für einen kurzen Abstand zu dem vorderen Automobil, weil das Abtastsichtfeld der zweiten Objektabtast-PD 43 nach unten in Bezug auf das Abtastsichtfeld der ersten Objektabtast-PD 42 gerichtet ist. Die Steuereinrichtung 2 berechnet den Abstand D zu dem vorderen Automobil durch D = (t3 – t1) × c/2 (wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist)
unter Verwendung der Istzeit t1, wenn die LD 31 den Laserstrahl emittiert, und der Istzeit t3, wenn die zweite Objektabtast-PD 43 das reflektierte Licht empfängt.
Dementsprechend tastet, selbst für einen kurzen Abstand zu dem vorderen Automobil, die Radarvorrichtung 1 den Abstand zu dem vorderen Automobil durch Empfangen des reflektierten Lichts unter Verwendung der zweiten Objektabtast-PD 43 ab.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Radarvorrichtung 1 das Licht, das von dem Regentropfen in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs reflektiert wird, unter Verwendung der Regentropfenabtast-PD 41 genau abtasten, und kann Objekte, solche wie das vordere Automobil, welche vor dem eigenen Fahrzeug positioniert sind, unter Verwendung der ersten Objektabtast-PD 42 und der zweiten Objektabtast-PD 43 genau abtasten.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird beispielhaft der Laserstrahl als die Untersuchungswelle der vorliegenden Erfindung verwendet. Jedoch ist die Untersuchungswelle nicht auf den Laserstrahl begrenzt. Beispielsweise kann eine Millimeterwelle als die Untersuchungswelle verwendet werden.

Claims

Objektabtastvorrichtung (1), aufweisend: einen Abstrahlteil (3), der eine Untersuchungswelle nach vorne abstrahlt; einen Abtastteil (4), der ein erstes Abtastelement (41) und ein zweites Abtastelement (42, 43) aufweist, wobei das erste Abtastelement (41) und das zweite Abtastelement (42, 43) eine reflektierte Welle der Untersuchungswelle, die durch den Abstrahlteil (3) abgestrahlt wird, abtasten; und einen Bestimmungsteil (2), der einen Regenzustand vorne auf der Grundlage einer Intensität der reflektierten Welle, die durch das erste Abtastelement (41) abgetastet wird, bestimmt, und ein Vorliegen oder Nicht-Vorliegen eines Objekts, das vorne positioniert ist, auf der Grundlage einer Intensität der reflektierten Welle, die durch das zweite Abtastelement (42, 43) abgetastet wird, bestimmt, wobei ein Sichtfeldbegrenzungselement (50) vor dem ersten Abtastelement (41) angeordnet ist, wobei das Sichtfeldbegrenzungselement (50) bewirkt, dass sich ein Sichtfeld, bei welchem das erste Abtastelement (41) die reflektierte Welle abtastet, von einem Sichtfeld, bei welchem das zweite Abtastelement (42, 43) die reflektierte Welle abtastet, unterscheidet.
Objektabtastvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei das Sichtfeldbegrenzungselement (50) das Sichtfeld des ersten Abtastelements (41) auf ein Sichtfeld begrenzt, bei welchem die Welle, die von einer Position reflektiert wird, die näher an dem Abstrahlteil (3) als die des Sichtfelds des zweiten Abtastelements (42, 43) ist, abgetastet wird.
Objektabtastvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Sichtfeldbegrenzungselement (50) ein Fenster bei jedem Element aus dem ersten Abtastelement (41) und dem zweiten Abtastelement (42, 43) ausbildet, wobei die reflektierte Welle, die durch das erste Abtastelement (41) und das zweite Abtastelement (42, 43) abgetastet wird, das jeweilige Fenster durchläuft.