HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft ein optisches Radargerät für
Fahrzeuge, insbesondere ein für andere optische Radargeräte
verwendetes optisches Radargerät für Fahrzeuge.
Beschreibung des Standes der Technik
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In der heutigen Gesellschaft sind die Ansprüche
bezüglich der Verkehrssicherheit gestiegen. Insbesondere eine
Massenkarambolage oder dergleichen auf einer Autobahn oder
Schnellstraße führt leicht direkt zu einem großen
Verkehrsunfall, und es sollten Maßnahmen getroffen werden, um einen
derartigen Unfall zu verhindern.
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Als eine Möglichkeit zum Vermeiden von Unfällen wurde
ein System vorgeschlagen, bei dem der Abstand zu einem sich
voraus befindenden Fahrzeug und der Geschwindigkeitsunterschied
zu diesem erfaßt und berechnet werden, um ein Gefahrensignal an
den Fahrer zu schicken.
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In einem in den Fig. 12 und 13 gezeigten
herkömmlichen optischen Entfernungsmeßgerät geht Licht, das von einem in
einem Objektivtubus 5 angeordneten Lichtemissionsabschnitt 1
emittiert wird, durch eine Lichtemissionslinse 3 und wird dann
zu ausgehendem Licht Lt. Das ausgehende Licht Lt strahlt auf
einen reflektierenden Körper, beispielsweise einen
Retroreflektor eines Gegenstands eines entfernten sich voraus befindenden
Fahrzeugs oder dergleichen, und wird zu reflektiertem Licht Lr,
das von einer Lichtempfangslinse 4 gesammelt und von einem
Lichtempfangsabschnitt 2 des Objektivtubus 6 empfangen wird.
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Ein an einem Schirm 6 reflektierter, auf den
Gegenstand gestrahlter Lichtfleck 7 ist im wesentlichen kreisförmig,
wie in Fig. 14 gezeigt ist. In diesem Fall beträgt der Abstand
zwischen den Lichtemissions- und Lichtempfangsabschnitten D.
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Bei dem vorgenannten Stand der Technik werden jedoch
als Lichtemissions- und Lichtempfangslinsen kreisförmige Linsen
in der Form verwendet, wie sie ohne Bearbeitung sind. Deshalb
ist der Abstand zwischen den optischen Zentren des
Lichtemissionsabschnitts und des Lichtempfangsabschnitts groß. Demzufolge
tritt ein Problem dahingehend auf, daß die Menge an
reflektiertem Licht (die Menge an empfangenen Licht) sinkt.
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Ferner ist der auf den Gegenstand gestrahlte
Lichtfleck kreisförmig, wie in Fig. 14 gezeigt ist, und es sind
unnötige Teile an den oberen und unteren Enden oder dergleichen
vorhanden. Wie in Fig. 15 und 16 gezeigt ist, wird demzufolge
von dem auf einen reflektierenden Körper C gestrahlten Licht
ein Teil, dessen Winkel θ1 zwischen einer Einfallsachse B und
dem reflektierten Licht F groß ist, d.h. ein weniger effektiver
Teil der Leistung, verwendet. Dies verursacht insofern ein
Problem, als die Erfassungsfähigkeiten des Lichtempfangsabschnitts
verschlechtert werden.
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Außerdem ist das vorgenannte optische
Entfernungsmeßgerät zur Verwendung in Fahrzeugen hinsichtlich der
Zuverlässigkeit wie beispielsweise der Präzision nicht ausreichend.
Weitere Verbesserungen waren erforderlich.
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DE-A-3 616 930 offenbart eine
Entfernungsmeßvorrichtung, bei der Licht nach vorn abgestrahlt und das reflektierte
Licht empfangen werden kann. Zum Abstrahlen des Lichts in eine
Vielzahl von Richtungen ist eine Vielzahl von Linsen
vorgesehen, deren optische Achsen unter bestimmten Winkeln relativ
zueinander angeordnet sind. Das von den einzelnen Lichtstrahlen
reflektierte Licht wird für den Zweck der selektiven
Identifizierung eines Gegenstands verwendet.
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DE-A-3 106 539 beschreibt eine optische
Abbildungseinrichtung, die eine Serie von Linsen mit deformierter Gestalt
aufweist, womit eine dichte bzw. enge Anordnung und ein kleiner
Bildwinkel sowie die Kombination mit einem Prisma ermöglicht
wird. Die enge Anordnung einer größeren Vielzahl von Linsen in
einem bestimmten Bereich ermöglicht es, eine ausreichende
Lichtmenge zu erhalten.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
optisches Radargerät für Fahrzeuge zu schaffen, das die
Erfassungsfähigkeiten eines Lichtempfangsabschnitts verbessern kann
und mit dem der Zusammenbau und die Montage des
Strahlemissions- und -empfangsabschnitts an dem Fahrzeug verbessert werden,
wobei die beim Stand der Technik vorhandenen Probleme zu lösen
sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird
erfindungsgemäß ein optisches Radargerät für Fahrzeuge gemäß Anspruch 1
geschaffen. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist
in Anspruch 2 offenbart.
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Von einem Lichtemissionsabschnitt (einem
Lichtemissionselement) emittiertes Licht läuft durch eine
Lichtemissionslinse und wird zu ausgehendem Licht. Zu diesem Zeitpunkt ist
ein auf einen entfernten Gegenstand, beispielsweise ein sich
voraus befindendes Fahrzeug, abgestrahlter Lichtfleck mit einer
im wesentlichen in Querrichtung länglichen elliptischen Form
ausgebildet, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
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Das abgestrahlte Licht wird in einem Retroreflektor
an der Rückseite eines Gegenstands reflektiert und zu
reflektiertem Licht gemacht, das von einer Lichtempfangslinse
gesammelt und von einem Lichtempfangsabschnitt (einem
Lichtempfangselement) empfangen wird.
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Erfindungsgemäß kann ein Gehäuse derart befestigt
werden, daß es unter Beobachtung einer Libelle horizontal wird,
und eine Einheit wird derart zusammengebaut, daß ein
Strahlaussendewinkel und ein Strahlempfangswinkel horizontal sind.
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Vor der Befestigung des Geräts am Fahrzeug wird die
optische Achse eines Entfernungsmeßsystems unter Verwendung
einer Libelle eingestellt.
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Wenn das Gerät am Fahrzeug montiert wird, nachdem die
Einheit zusammengebaut wurde, wird das Fahrzeug horizontal
ausgerichtet und montiert, so daß die Einheit unter Beobachtung
der Libelle horizontal ist.
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Wenn der Zusammenbau der Einheit und die Montage am
Fahrzeug gemäß dem vorstehend genannten Verfahren geändert
sind, kann die Libelle zur weiteren Verwendung bei anderen
Einheiten entfernt werden, oder die Libelle kann für die
Verwendung
zum Zeitpunkt der Überprüfung, wie beispielsweise der
Inspektion, montiert bleiben.
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Nach der Montage am Fahrzeug kann die Einstellung mit
nur einer Libelle ohne optisches Zielen eines
Entfernungsmeßsystems ausgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen
Geräts;
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Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht einer ersten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts;
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Fig. 3 ist eine Ansicht, die einen
Bearbeitungszustand einer Linse zeigt;
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Fig. 4 ist eine Ansicht, die einen abgestrahlten
Lichtfleck darstellt;
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Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht, die eine zweite
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts zeigt;
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Fig. 6 ist eine Vorderansicht, die die zweite
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts zeigt;
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Fig. 7 ist eine die Optik der vorliegenden Erfindung
erläuternde Ansicht;
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Fig. 8 zeigt eine Leistungsverteilung des
reflektierten Lichts gemäß der vorliegenden Erfindung bezüglich des
einlaufenden Lichts;
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Fig. 9 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Betriebs,
wenn eine Einheit an einem Fahrzeug montiert ist;
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Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel
zeigt, in dem eine Libelle montiert ist;
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Fig. 12 ist eine Vorderansicht eines herkömmlichen
Geräts;
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Fig. 13 ist eine Teilschnittansicht eines
herkömmlichen Geräts;
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Fig. 14 ist eine Ansicht, die einen Lichtfleck nach
dem Stand der Technik zeigt;
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Fig. 15 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Optik
einer herkömmlichen Ausführungsform; und
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Fig. 16 zeigt eine Leistungsverteilung des
reflektierten Lichts bezüglich des einlaufenden Lichts nach dem Stand
der Technik.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Geräts sind
nachstehend unter Bezug auf die Fig. 1 bis 8 beschrieben.
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Ein optisches Radargerät R für Fahrzeuge gemäß der
vorliegenden Erfindung umfaßt einen Lichtemissionsabschnitt 8
zum Ausstrahlen von Signallicht auf einen sich
vorausbefindenden Gegenstand und einen Lichtempfangsabschnitt 9 zum Empfangen
von reflektiertem Licht von dem Gegenstand.
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Eine Optiksystemfassung 12 weist den
Lichtemissionsabschnitt (Lichtemissionselement) 8 und den
Lichtempfangsabschnitt (Lichtempfangselement) 9 auf, die in getrennten Kammern
angeordnet sind. Eine Lichtemissionslinse 10 ist auf der Seite
des Lichtemissionsabschnitts 8 und eine Lichtempfangslinse 11
auf der Seite des Lichtempfangsabschnitts 9 angeordnet.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Lichtemissionslinse 10 ist
formändernd bearbeitet, wobei die oberen und unteren Enden E
wie in Fig. 3 entfernt sind, so daß der Abstand D1 zwischen den
optischen Zentren des Lichtemissions- und des
-empfangsabschnitts 8 und 9 verkleinert werden kann und ein zwischen der
Einfallsachse B des auf einen reflektierenden Gegenstand C
einfallenden Lichts A und dem reflektierten Licht F gebildeter
Winkel ein kleiner Winkel θ2 (vgl. Fig. 8) wird.
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Es ist festzuhalten, daß die formändernde Bearbeitung
der Lichtemissionslinse 10 nicht auf die vorstehend genannten
oberen und unteren Enden beschränkt ist.
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Der Abstand zwischen den optischen Zentren kann
verkleinert werden, um durch die formändernde Bearbeitung der
Lichtemissionslinse 10 die Erfassungsfähigkeiten des
Lichtempfangsabschnitts 9 ohne Bildung unnötiger Strahlen in dem Licht
emissionsabschnitt 8 und dem Lichtempfangsabschnitt 9 zu
verbessern.
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Von dem Lichtemissionsabschnitt
(Lichtemissionselement) 8 emittiertes Licht durchläuft die
Lichtemissionslinse 10 und wird zu ausgehendem Licht Lt, und
ein auf einen entfernten Gegenstand 13, beispielsweise ein sich
voraus befindendes Fahrzeug, abgestrahlter Lichtfleck 15 wird
mit einer im wesentlichen in Querrichtung länglichen
elliptischen Form ausgebildet, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
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Das abgestrahlte Licht Lt wird in einem
Retroreflektor 14 auf der Rückseite des Gegenstands 13 reflektiert und zu
reflektiertem Licht Lr gemacht, das von der Lichtempfangslinse
11 gesammelt und von dem Lichtempfangsabschnitt
(Lichtempfangselement) 9 empfangen wird.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Sowohl die Lichtemissionslinse 10
als auch die Lichtempfangslinse 11a sind in ähnlicher Weise
formändernd bearbeitet.
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Fig. 7 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Optik in
dem Fall, in dem die vorgenannten Linsen 10 und 11a verwendet
werden. Da sowohl die Lichtemissions- als auch die
Lichtempfangslinse 10 und 11a bearbeitet sind, gilt im Fall der zweiten
Ausführungsform für den Abstand D2 zwischen dem
Lichtemissionsabschnitt und dem Lichtempfangsabschnitt die Relation D1 > D2,
wobei D1 der Abstand zwischen dem Lichtemissionsabschnitt und
dem Lichtempfangsabschnitt im Fall der ersten Ausführungsform
ist, bei dem nur die Lichtemissionslinse 10 bearbeitet ist.
Dementsprechend ist der Abstand zwischen den optischen Zentren
des Lichtemissions- und -empfangsabschnitts 8 und 9 kleiner.
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Ausführungsformen sind nachstehend unter Bezug auf
die Zeichnungen beschrieben.
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Gemäß Fig. 9 bis 11 ist in einem vorderen Teil A'
eines Fahrzeugs A in einem Gehäuse 16 eine Einheit 17 montiert,
in der ein Lichtempfangsabschnitt, ein Lichtemissionsabschnitt
oder Lichtemissions- und -empfangsabschnitte (nicht gezeigt)
eines optischen Entfernungsmeßgeräts, das ein optisches
Radargerät für Fahrzeuge bildet, gemeinsam untergebracht sind.
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Das Gehäuse 16 ist mit einem Abstrahlfenster 18 und
einem Lichtempfangsfenster 19 versehen. Ein Beleuchtungsstrahl
Lt wird von dem Abstrahlfenster 18 abgestrahlt, und ein
Empfangslichtstrahl Lr wird durch das Lichtempfangsfenster 19
aufgenommen.
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Die Erfassung der Entfernung und des
Geschwindigkeitsunterschieds zu einem sich voraus befindenden Fahrzeug 13
erfolgt durch Abstrahlen des Lichtstrahls Lt auf den hinteren
Teil 14 des sich voraus befindenden Fahrzeugs 13 und Bilden der
Zeitdifferenz, die erforderlich ist, bis der
Lichtempfangsabschnitt den reflektierten Strahl empfängt. Dementsprechend ist
die Einheit 17 derart montiert, daß der Abstrahlwinkel des
Strahls Lt eine bestimmte Größe aufweist und der Strahl im
wesentlichen horizontal bezüglich einer Straßenoberfläche F
abgestrahlt wird, damit der Strahl Lt tatsächlich nur auf die
Rückseite 14 des sich voraus befindenden Fahrzeugs 13 abgestrahlt
wird.
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Damit der Strahl Lt tatsächlich auf die Rückseite 14
des sich voraus befindenden Fahrzeugs 13 abgestrahlt wird, wie
in Fig. 9 gezeigt ist, ist es notwendig, wenn die Einheit am
Fahrzeug A befestigt wurde, daß, wenn die Einheit 17
zusammengebaut wird, der Abstrahlwinkel mit dem Lichtempfangswinkel und
auch mit dem Montagewinkel des Gehäuses 16 der Einheit
zusammenfällt, und wenn die Einheit 17 am Fahrzeug A befestigt ist,
der Horizontalwinkel des Fahrzeugs mit dem Montagewinkel des
Gehäuses 16 zusammenfällt.
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Eine horizontale Referenzfläche 20, die bei Montage
auf dem Fahrzeug horizontal bezüglich der Straßenoberfläche F
sein muß, ist auf dem oberen Teil des Gehäuses 16 vorgesehen,
und Montageplatten 21 sind auf gegenüberliegenden Enden der
horizontalen Referenzfläche 20 vorgesehen. Eine Libelle 22 wird
durch die Montageplatten 21 befestigt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde der
Zusammenbau und die Montage der Einheit 17 an dem Fahrzeug A mittels
der einzigen Libelle 22 ausgeführt. In dem Fall jedoch, in dem
das Vorsehen der Montageplatten 21 für die Libelle 22 aus
mechanischen oder Design-Gründen schwierig ist, wird nur die
Referenzfläche 20 vorgesehen, und die Libelle 22 kann bei
individuellen Verfahren verwendet werden.
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Selbst in diesem Fall kann die Einstellung einfach
ausgeführt werden, indem die Libelle 22 zum Zeitpunkt der
Überprüfung, wie beispielsweise der Inspektion, eingesetzt wird.
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Da das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung in der
obenstehenden Weise ausgebildet ist, hat dies folgende
Konsequenzen:
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Da der Abstand zwischen dem Lichtemissions- und
-empfangsabschnitt kleiner ist bzw. deren
Mittelpunktspositionen näher sind, wird eine Erfassung in einem Bereich nahe der
Einfallsachse möglich, wodurch die Erfassungsfähigkeiten des
Lichtempfangsabschnitts (vgl. Fig. 7 und 8) verbessert werden.
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Da außerdem die Lichtemissionslinse formändernd
bearbeitet ist, kann die Form des abgestrahlten Strahls variabel
gemacht werden.
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Da ferner die Lichtemissionslinse und die
Lichtempfangslinse formändernd bearbeitet sind, kann der Abstand
zwischen dem Lichtemissionsabschnitt (Lichtemissionselement) und
dem Lichtempfangsabschnitt (Lichtempfangselement) verkleinert
werden, um die Menge an empfangenem Licht zu erhöhen.
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Da außerdem der Durchmesser der Lichtempfangslinse
und der Lichtemissionslinse so ausgebildet werden kann, daß er
kleiner als bei den herkömmlichen Linsen ist, können die
optischen Teile verkleinert werden, und auch das Gerät kann
verkleinert werden. Die Montagearbeiten können durch die
Verkleinerung der optischen Teile vereinfacht werden.
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Da ferner die horizontale Referenzfläche auf dem
oberen Teil des Gehäuses vorgesehen ist und die Libelle auf der
horizontalen Referenzfläche montiert werden kann, sind der
Abstrahlwinkel bezüglich des Gehäuses und der
Strahlempfangswinkel
bei montierter Einheit leicht durch Verwendung der Libelle
einstellbar. Außerdem kann die Einstellung des Winkels auch
dann einfach vorgenommen werden, wenn die Einheit am Fahrzeug
befestigt ist.
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Des weiteren kann zum Zeitpunkt der Inspektion eine
Einstellung des Montagewinkels der Einheit leicht ohne
optisches Zielen des Entfernungsmeßsystems vorgenommen werden,
wodurch eine Senkung der Arbeitskosten erwartet werden kann.