JP2005121638A - 光電子検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】故障の少ない走査ができる光電子検出装置を提供する。
【解決手段】 検出装置の検出領域内へ電磁放射線により少なくとも１つの送信ビームの送信のための送信装置は、検出装置の前方のファーフィールド内の送信ビームの断面部分が断面部分の縦軸線の方向で細長の仕方で形成されるように構成され、受信装置は放射線を受信できる受信フィールドを有し、ファーフィールド内の断面部分は断面部分の縦軸線に沿って細長の仕方で形成され、送信装置および受信装置は相互に関連して構成されて配置され、送信ビームおよび受信フィールドの断面部分のファーフィールド内の縦軸線は実質的に相互に平行に整列され、送信ビームは、受信方向内で偏向装置の直前にある入口断面部分により定義される入口平面内で、ファーフィールド内の受信フィールド断面部分の縦軸線に対して交差する方向で受信フィールドから離間される光電子検出装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、検出装置の検出領域内へ電磁放射により少なくとも１つの送信ビームの送信のための送信装置と、検出領域から戻り反射される送信ビームの放射線を受信する受信装置と、送信ビームを送信装置から検出領域に向けることができ、検出領域から戻り反射される送信ビームの放射線を受信装置に向けることができる偏向装置とから成る光電子検出装置であって、特に、レーザスキャナーに関し、送信装置は、検出装置の前方のファーフィールド内の送信ビームの断面部分が、断面部分の縦軸線の方向で細長の仕方で形成されるように構成され、受信装置は放射線を受信できる受信フィールドを有し、ファーフィールド内の断面部分は断面部分の縦軸線に沿って細長の仕方で形成され、送信装置および受信装置は相互に関連して構成されて配置され、送信ビームの断面部分および受信フィールドのファーフィールド内の縦軸線は、実質的に相互に平行に整列される光電子検出装置。

そのような光電子検出装置は、一般的に知られており、例えば、下記特許文献に記載されている。

そのような光電子検出装置は、特に、自動車の前方および／または隣の領域の監視のために自動車に使用できる。しかしながら、この場合、例えば、送信ビームが送信され、戻り反射される放射が受信される検出装置内の窓が汚れていれば、送信される放射線のあるものは、窓の汚れた領域により戻り反射されるので、縦軸線の同一直線上の配置では不調を起こすことになる。例えば、同様の不調は窓近くに降る雨によって引き起こされる。

この過程では、特に自動車での使用に関して、光電子検出装置が簡単で空間を節約する設計を有することが望ましい。

独国特許出願公開第１０１４３０６０号明細書

それで、本発明の目的は、故障の少ない操作ができる前記種類の光電子検出装置を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を備えた光電子検出装置により達成される。

本発明による光電子検出装置、特に、レーザスキャナーは、検出装置の検出領域内へ電磁放射線を持つ少なくとも１つの送信ビームの送信のための送信装置と、検出領域から戻り反射される送信ビームの放射を受信する受信装置と、送信ビームを送信装置から検出領域に向けることができ、検出領域から戻り反射される送信ビームの放射を受信装置に向けることができる偏向装置とから成る光電子検出装置、特に、レーザスキャナーに関し、送信装置は、検出装置の前方のファーフィールド内の送信ビームの断面部分が、断面部分の縦軸線の方向で細長の仕方で形成されるように構成され、受信装置は放射線を受信できる受信フィールドを有し、ファーフィールド内の断面部分は断面部分の縦軸線に沿って細長の仕方で形成され、送信装置および受信装置は相互に関連して構成して配置され、送信ビームの断面部分および受信フィールドのファイーフィールド内の縦軸線は、実質的に相互に平行に整列され、送信ビームは、偏向装置の直前にある入口断面部分により定義される入口平面で、ファーフィールド内の受信フィールド断面部分の縦軸線に対して交差する方向で受信フィールドから離間される。

本発明による光電子検出装置の送信装置は、そこにある物体の照明に役立つことができる検出装置の検出領域に、電磁放射線を持つ送信ビームを送信するために役立つ。一般的に、任意の望ましい種類の電磁放射線を使用できるが、光放射線、すなわち、赤外線波長域、可視波長域または紫外線波長域を持つ電磁放射線が好んで使用される。一般的に、送信装置は電磁放射線の送信のため、任意の望ましい種類の電磁放射線を有することができるが、少なくとも、光放射線が使用される時、好ましくは赤外線域内での放射線の送信のため、少なくとも１つのレーザまたは少なくとも１つのレーザダイオードから成るのが好ましい。

電磁放射線は光電子検出装置から送信ビームの形式で送信され、そのために、対応するビーム成形装置またはビーム形成装置を送信される電磁放射線のビーム通路内に設けることができる。

本発明の枠内では、ビームは、特に、レーザにより放射されるレーザビーム、例えば、レーザダイオードにより放射されるガウスビームまたはガウス放射線であることも理解される。さらに、このビームは、送信装置内の放射源が、それぞれの送信ビームの放射線のための多数の素子送信放射線を持つならば、多数の部分ビームにより形成できる。

少なくとも、検出装置の領域内の境界まで延びる１つのファーフィールド内で、送信ビームの断面部分は、送信断面部分の縦軸線の方向で細長の仕方で、特に、ライン形状またはバー形状に形成されるように構成され、それぞれの対応する細長放射前面は、本発明による検出装置により送信される。このため、例えば、対応する放射線およびビーム形成装置、例えば、レンズまたはレンズ系が使用される。レンズが使用されると、ファーフィールドは放射源の本質的に鮮明な画像を発生できるフィールドであると理解される。

断面部分の細長形状は、ファーフィールド内の送信ビームの断面部分を囲む最小の矩形が縦軸線を定義する長い側部を有するのが分かる。特に、送信ビームは、特に、縦軸線に沿って配置される個別の放射線スポットを有し、ファーフィールド内で隣接する、好ましくはバー形状放射線スポットを有することができる。

送信装置により送信される電磁放射線は、偏向装置により検出領域に向けられる。送信ビームは、特に、偏向装置によって検出領域を通して移動でき、好ましくは枢動できる。

少なくとも送信ビームのいくつかの放射線は検出領域内の物体により戻り反射され、これは、主として非鏡面反射の仕方で行なわれる。

検出領域から戻り反射される放射線は、偏向装置により戻り反射される放射線の検出のために構成される受信装置に向けることができる。このために、受信装置は、特に、少なくとも、１つの対応して形成されるセンサ素子を有することができる。

受信装置は、放射線を受信でき、すなわち、放射線に対して鋭敏なセンサ素子に供給でき、この程度まで受信装置の視界フィールドと呼べる受信フィールドを有する。

偏向装置は、送信ビームと検出領域から反射される送信ビームとを偏向するために役立つので、送信ビームおよび受信フィールドは同期して動かされ、偏向装置により相互に適合される。

入口断面部分は、送信ビームの断面に対する類似物として定義でき、受信可能な放射線の平均入射方向に対して特に、実質的に直角に向けることできる受信フィールドの断面部分である。入口断面部分は受信可能な放射線の入射方向で偏向装置の直前にある。

本発明の枠内で、入口断面部分は、偏向装置の近くの所定領域にあり、特に、受信可能な放射線の入射方向を考慮すると、放射線を受信でき、検出装置に関して外表面を持つ本発明による検出装置の透明カバーまたは窓の後にあるのが分かる。

受信フィールドの断面部分は、少なくとも、断面部分の一方の縦軸線にそってファーフィールド内で細長の仕方で形成される。ファーフィールドは物体を受信装置のセンサ素子またはセンサ素子フィールドに鮮明に結像できる区域である。送信装置のファーフィールドと受信装置のファーフィールドとの共通部分は、好ましくはファーフィールドとして理解される。ファーフィールド内の送信ビームの断面部分により、受信フィールド断面部分の細長形状は理解されるので、ファーフィールド内の受信フィールドの断面部分を囲む最小矩形は、断面部分の縦軸線を定義する長い側部を有する。受信フィールド断面部分の形状および寸法は、送信ビームの断面部分の形状および寸法に一致するのが好ましい。

さらに、パルス伝送ビームが使用される時、パルスの送信と物体により戻り反射されるパルスの受信との間の時間間隔、すなわち、パルスの走行時間により、光電子検出装置からの物体の距離を決定する評価回路を設けることができる。

本発明によると、送信装置および受信装置は、一方では、相互に関連して構成および配置され、送信ビームの断面部分および受信フィールドの断面部分のファイーフィールド内の縦軸線は、実質的に互いに平行に整列される。このことは、平面内のみならず、少なくとも、断面部分の縦軸線方向での送信ビームの程度により厚さが決定されるスライス内の物体を検出することを可能にする。それで、特に、受信装置が受信フィールドの縦軸線に沿って放射線の空間的に分解される検出を許容する時、送信ビーム断面部分または受信フィールドの縦軸線の方向で走査を行なうことができる。送信ビームが平面と平行に移動されるならば、擬似３次元検出領域が生じる。

他方、送信ビームは、受信方向での偏向装置の直前にある入口断面部分により定義される入口平面内でのファーフィールド内の受信断面部分の縦軸線と交差する方向で、受信フィールドから離間される。非常に簡単な言い方では、送信ビームは入口断面部分の側部または入口平面の領域内の受信ビームの側部に位置できる。

それにより、欠陥、例えば、偏向装置の近くの汚染されたスクリーンまたは雨により、部分的に戻り反射される送信ビームの一部分が受信装置または受信装置内のセンサ素子に入ることができないことになる。それで、送信断面部分および入口断面部分に接近した受信フィールドの近傍領域の抑制が起こり、本発明による検出装置は、いわば、盲目となる。抑制される近傍領域の寸法は、入口断面部分から、または、入口平面での受信フィールドからの送信ビームの最小空間により決定され、送信ビームの中心光線と断面部分の幾何学的な質量中心および送信ビームまたは受信フィールドの拡散角度または集束角度により決定される受信フィールドとの間の角度により決定される。この過程において、抑制近傍フィールドは、入口断面部分からの送信ビームの横空間が増加するにつれて大きくなる。それで、実質的に干渉の少ない受信が達成される。

同時に、抑制近傍領域が設定されると、送信ビームと入口断面部分との間は小さい空間だけで十分であるので、本発明による検出装置の極度に簡単な設計が生じる。

本発明の好ましい実施例は従属請求項、詳細な説明および図面に記載されている。

例えば、雨滴により、本発明による検出装置の直前で少なくとも部分的に戻り反射される放射線の受信を防ぐために、送信ビームが偏向装置から好ましくは０．５ｍ以下の所定の間隔で受信フィールドに重ならないことが好ましい。偏向装置からの距離は、この過程では、入口面からの間隔または送信ビームが本発明による装置から放射できる送信ビームのための透明カバーからの間隔により定義される。それで、本発明による検出装置の比較的に大きい抑制近傍フィールドが生じる。

外部の影響から送信装置、受信装置および偏向装置を保護するために、偏向装置により偏向される送信ビームが放射され、受信装置により受信される放射線が偏向装置により偏向後に通過するカバーを設けるのが好ましく、送信ビームおよび受信フィールドはカバー内で重ならないのが好ましい。送信ビームの放射線のために透明材料から作られるカバーは、送信ビームの放射方向で送信断面部分の後に配置され、いくつかの送信ビームは、例えば、汚染のため、カバーにより受信フィールド内に戻り反射できない。好ましくは、カバーは球形シェルの部分の形状を持つ部分から成る。この部分は、好ましくは、送信される放射線およびカバーにより受信される放射線の偏向が出来るかぎり小さくなるように配置される。好ましくは、この部分は、送信ビームが偏向装置により運動される平行な面と実質的に直角である対称な対応軸線または回転軸線により、環形状断面部分を有する。この部分は、１つの部品または回転軸線と垂直で最大直径を備え、断面部分に沿って相互に連結される２つの部品で構成できる。

入口断面部分の縦軸線と平行な方向での物体の空間的に分解される検出を許容するために、受信装置は縦軸線に沿って配置される多数のセンサ素子を有するのが好ましい。それらのセンサ素子は、好ましくは、光電子構成要素にセンサ素子フィールドとして配置される。センサ素子は、好ましくは、送信ビームの放射線に対して鋭敏である。それ故に、特に、送信ビームの枢動において、送信ビーム断面部分または受信フィールドの断面部分の縦軸線と平行な方向で離間して配置される複数の平面は、送信ビーム、例えば、バー形状送信ビームにより走査できる。これらの平面は、好ましくは、相互に関連して傾斜され、互いに走り広がり、受信フィールドの縦軸線と平行な方向で本発明による検出装置からスタートする。

検出領域の大きい高さは送信ビームの断面部分の縦軸線の方向で達成でき、ファーフィールド内の送信ビームの断面部分は、好ましくは、横方向と断面部分の縦軸線の方向の寸法の２倍である。このようにして、検出領域はバー形状断面部分を持つ送信ビームにより走査できる。

送信断面部分の細長形状は、一般的に任意の望ましい仕方で発生できる。実質的に回転対称の送信ビームは、例えば、円筒レンズから構成できる対応する光学装置による円筒レンズの向きにより決定される方向で拡大される。しかしながら、細長断面部分を持つ送信ビームの送信のため、送信装置を少なくとも１つの放射源で構成することが好ましい。放射源は、特に、放射線の放出のための細長放射フィールドを有するレーザダイオードにできる。そのような放射線源は、同一輝度の従来のレーザダイオードと比較すると、多く充電する必要がないので寿命を延ばすことができる特別に高い放射力を有する。

放射源および放射源を制御する制御装置は、好ましくは、放射線によるパルス化送信ビームを送信するために構成される。

本発明による検出装置の実施例では、検出領域内への２本の電磁放射線の送信のために送信装置を構成し、検出領域から戻り反射される送信ビームの放射線の受信のために受信装置を構成し、送信ビームを送信装置から偏向装置による検出領域に向けることができるように構成し、検出領域から戻り反射される送信ビームの放射線を受信装置に向けることができるように構成し、検出装置の前方のファーフィールド内の送信ビームの断面部分を、断面部分のそれぞれの縦軸線の方向で細長の仕方で形成し、送信装置および受信装置を相互に関連して構成して配置し、送信ビームの断面部分のファーフィールド内の縦軸線が互に対して実質的に平行で、受信フィールドの断面部分の縦軸線に対して実質的に平行に整列され、受信方向で偏向装置の直前にある入口断面部分により定義される平面内のファーフィールドで、受信フィールド断面部分の縦軸線と交差する方向で送信ビームを受信フィールドから離間されることが好ましい。送信ビームは、この過程では、少なくとも部分的に重ならない。

本発明による検出装置の前記構成および実施例は、従って、第２送信ビームにも適用され、送信ビームを発生し、送信ビームに影響する本発明による検出装置の構成要素に適用される。

送信される電磁放射線が脈動されるならば、２つの送信ビームは同期して送信でき、または、好ましくは、交互に送信できる。

例えば、放射源の故障または送信ビームが送信されるカバーや窓の汚染による送信ビームの内の一方の故障の場合、多分、低い周波数または低いレンジにもかかわらず、それ故、物体は他方の送信ビームにより、なお検出できる。

パルス化送信ビームが重なっていれば、パルス化送信ビームの同期放射線により、ビームが重なっている領域では、特に高強度を達成できる。また、これによって照射領域を大きくすることが出来る。さらに、重なりがない領域での送信ビームの強度の対応する選択により、重なりのある領域での同期高強度による目の危険を排除できる。

入口断面部分に関する入口平面内の送信ビームの断面部分は、ファーフィールド内の受信フィールドの断面部分の縦軸線に対して、入口断面部分の同じ側に置くことができ、前記縦軸線は入口断面部分の縦軸軸線と平行である。しかしながら、入口平面内の送信ビームの断面部分を、受信フィールドの送信ビームの反対に配置される側、好ましくは、受信フィールドの入口断面部分に対して対称に配置することは好ましい。これは、送信装置、偏向装置および／または受信装置の対応する形成および配置により達成できる。入口断面部分の異なる側での送信ビームの配置により、同期した低ビーム拡大で特に空間を節約する配置が達成できる。両方の送信ビームの放射線のための伝搬通路は、特に、同期配置により互いに同期して作ることができ、実質的に信号の評価を簡単にできる類似の撮像幾何学を生じる。送信ビームおよび入口断面部分の配置や配列により抑制される近接フィールドは、さらに対称的である。入口断面部分の対称は、例えば、入口断面部分の中心軸線または質量の幾何学中心または入口断面部分の幾何学中心に対するミラー対称により提供できる。送信ビームの断面部分の形状および寸法は、好ましくは、また、同様に相互に対称である。

特に、送信ビームの中央ビームが相互に対して曲げられるように送信装置が設定されるのが好ましい。中央ビームは、送信ビームの伝搬通路に沿って送信ビームの断面部分を介して幾何学的質量中心を形成することで生じる送信ビームのそのようなビームとして理解される。中央ビームが重ならず、相互に平行に延びず、好ましくは、１つの平面内に曲げられる向きにより、ファーフィールド内の送信ビームにより照明される領域は、送信ビームの縦断面部分と平行な方向で、この方向での個別の断面部分より長いことにより達成でき、例えば、バー形状または線形状の照明はバーの比較的に長い長さにより達成できる。

さらに、検出装置の領域の空間におけるファーフィールド内で断面部分の縦軸線と交差する方向で送信ビームをポイント調整し、縦軸線と平行な方向でラインを形成するために相互に補足することが好ましい。バー状の照明で検出領域を走査でき、送信ビームの運動面で高度な分解能を得ることができ、運動面と交差する方向で大きい検出高さを得ることができるために、一方では、送信ビームの断面部分が部分的にだけ重なるか、送信ビーム断面部分の縦軸線と平行な方向で送信装置からの距離の所定領域内で重ならないようにし、他方では、送信ビームの縦軸線と交差する方向で部分的にまたは完全に重なるように送信装置を設定することは好ましい。送信ビームの断面部分は、特に好ましくは、相互に隣接し、または、断面部分間で実質的な中間空間なしに少なくとも相互に接触する。間隔領域は、特に、ファーフィールドにより与えることができる。しかしながら、縦軸線は、ドイツ国特許公開第１０１４３０６０号公報で記載されているのと同様に回転できる。前記公報の内容は、ここでは、詳細な説明で引用して含まれている。

一般的に、２本の送信ビームは単一放射源およびビームスプリッターまたは可動ミラーにより発生できる。しかしながら、送信装置は送信ビームの送信のために少なくとも２つの分離放射源を含むことが好ましい。一方では、一方の放射源の故障では、操作は限定された操作であるにもかかわらず、他方の放射源で可能であるので、より大きい操作安全性が達成される。さらに、放射源は、送信ビームが遠方領域で重なる時に対応する設計により、それらの性能限界で操作される必要はなく、一方では、より長い寿命が達成され、他方では、汚染が生じるならば、性能予備がなお存在する。

さらに、２つの放射線源を有する送信装置と、縦軸線に沿って配置されるセンサ素子を有する受信装置が使用される時、縦軸線と交差する方向で、送信装置の２つの放射線源の間に配置され、縦軸線に沿ってセンサ素子を配置することが好ましい。特に、相互に対して実質的に平行に延びる断面部分の縦軸線に沿った細長形状を持ち、ファーフィールド内で断面部分を有する送信ビームは、放射線源により送信できる。センサ素子と放射線源は同一場所に配置される必要はない。むしろ、送信ビームのビーム方向の少なくとも一方に沿った射影内に相対配置をすると十分であり、放射線源は、例えば、センサ素子の前方または後方での受信放射線の方向で配置できる。この実施例は、擬似的に単一ビームガイダンスによる特別に低い空間要求により特徴付けられる。１つの放射線源を有する１つの送信ビームと、縦軸線に沿って配置されるセンサ素子を有する１つの受信装置だけの送信のための送信装置を使用する時、縦軸線に沿って配置されるセンサ素子を、送信装置の放射線源の隣で縦軸線と交差する方向に配置することが好ましい。特に、細長放射表面を持つ放射線源の使用では、少なくとも、この部分内の送信ビームに対して直角で、センサ素子と直角で、センサ素子配置の縦軸線と平行な平面に対する射影内に放射線源の縦軸線を配置できる。

受信フィールドに対する送信ビームの特に簡単で長期の調整を達成するために、送信装置は、少なくとも１つの放射線源と各放射線源のためのビーム形成装置とを有し、受信装置は、受信装置のセンサ素子に受信放射線を集束およびビーム形成のための結像装置を有し、結像装置を一つの平面に、好ましくは、対応するレンズのある一体板として作られる一つの平面に配置することが好ましい。この板は、特に、対応して高度に透明で、好ましくは高屈折率のアモルフォスプラスチック、例えば、ポリメチルメタクリル酸（ＰＭＭＡ）またはポリカルボン酸からの射出成形部品として製造できる。

偏向装置に関して、所定軸線の周囲で回転可能な鏡反射表面を持ち、鏡反射表面の回転のための回転駆動部を持つと都合がよい。鏡反射表面は、例えば、プリズムまたは、好ましくは平坦な鏡により提供できる。このようにして、送信ビームおよび受信フィールドの断面部分の縦軸線は、反射戻り部分を含む送信ビームの全通路中で平行に留まる。回転軸線は、受信装置のセンサ素子が配置される縦軸線に対して直角に整列されるのが好ましい。さらに、回転軸線は、検出領域のファーフィールドおよび中心での受信フィールドの縦軸線が回転軸線に対して実質的に平行に向けられ、検出平面に対して直角の最大検出高さを生じるように整列されるのが好ましい。偏向装置は、一般的に、なお別の鏡面反射素子を持ち、検出装置に関して静止する鏡反射素子を持つこともできる。

本発明による光電子検出装置は自動車の前方、後方、および／または隣の区域を監視するために自動車に使用すると好ましい。

この場合、検出装置により検出されるデータを、検出領域内の物体の物体認識および物体探知の方法に使用することは特に好ましい。

本発明を、図面を参照した例により次に説明する。

図１から図４において、レーザスキャナーとして使用される本発明の好ましい第１実施例による光電子検出装置は、２本の送信ビーム１２、１２′を検出領域１４に送信する送信装置１０と、検出領域での物体１８から戻り反射される送信ビーム１２、１２′の少なくとも一方の放射線２０を受ける受信装置１６と、検出領域１４での送信ビーム１２、１２′を偏向し、検出領域１４から受信装置１６に戻り反射される送信ビーム１２、１２′の少なくとも一方の放射線２０を偏向する偏向装置２２とから成る。さらに、送信装置１０と、受信装置１６と角度決定装置２６に接続される制御評価ユニット２４が設けられる。

図１で概要だけで示すように、制御評価装置はデータリンク２８を介してデータ処理装置３０に接続され、データ処理装置により、光電子検出装置により検出されるデータは、例えば、検出領域１４内の物体に対応する仮想物体の認識および探知に使用できる。

送信装置１０、受信装置１６、偏向装置２２、制御評価装置２４および角度決定装置２６はハウジング３２内に配置され、ハウジングはカバー部分３４と、ベース部分３６と、支持板３８および環形状断面を持つ球形シェルの部分形状の高度な透明ドーム４０とから成る。ドーム４０は、それらの最大開口断面部分に沿って相互に接着剤で結合されるか、溶接される２つの等しい半体から構成される。

ハウジングのベース部分３６内に配置される送信装置１０は、２つの放射原４２、４２′から成り、各放射源は、各場合において縦軸線４６、４６′に沿って細長形状の線形放射表面４８、４８′での赤外線の放射のためのレーザダイオード４４、４４′を有する（図２参照）。放射源４２、４２′または放射表面４８、４８′の縦軸線を形成する縦軸線４６、４６′は互いに平行に整列される（図２、図４を参照）。

放射源４２、４２′は、例では円の扇形のような形状である検出領域１４の中心半径も形成する検出装置の眺めの主方向と交差して配置される。

放射源４２、４２′と、特に、レーザダイオード４４、４４′は制御評価装置２４により制御される。

ビーム形成装置として機能する送信装置１０の２つのレンズ５０、５０′は、放射表面４８、４８′を検出領域１４内に結像し、例では、ポリカルボン酸の高度な透明プラスチックから成る射出成形部品として成形される一体支持板３８内に形成されている。レーザダイオード４４、４４′は、各々、結像および／または集束のためのレンズ５０、５０′の焦点面の区域に配置され、レンズ５０、５０′により集束される送信ビーム１２、１２′の細長断面部、特に、線形細長断面部５１、５１′をファーフィールドに生じる（図６参照）。

送信ビーム１２、１２′はカバー部分３４およびハウジング３２のドーム４０内で部分的に配置される偏向装置２２により偏向される。このために、偏向装置２２は、送信ビーム１２、１２′の送信方向に対して配置され、４５°で傾斜されて鏡反射表面５４を持つ鏡５２を備え、前記鏡は軸５６で保持される。軸５６、鏡５２、鏡反射表面５４は偏向装置２２の駆動ユニット５８により、放射源４２、４２′の間の送信ビーム１２、１２′の方向、放射源４２、４２′の間の連結通路の中心または放射表面４８、４８′の幾何学上の質量中心を通る方向と実質的に平行に延びる回転軸線の周囲で回転できる。

さらに、ドーム４０の球形シェルに対応する球形の中心で与えられるドーム４０の中心は、回転軸線を持つ鏡５２の反射表面５４の交点にあり、回転軸線の周囲で反射表面５４または鏡５２が回転できる。このようにして、ドーム４０は、せいぜい、送信ビーム１２、１２′のわずかな望ましくない偏向を引き起こすにすぎない。

所定の回転速度での鏡５２の均一な回転により、送信ビーム１２、１２′は、図３の湾曲矢印で示される回転軸線と直角に延びる枢動面６０内の円の扇形のように形成される検出領域１４に亘って均一に枢動される。それで、光電子検出装置はレーザスキャナーを形成する。

鏡５２のそれぞれの角度および枢動面６０内の受信装置１６の所定の基準直線に対して偏向装置２２により偏向される送信ビーム１２、１２′の角度は、カバー部分３４内に部分的に配置され、ドーム４０内に部分的に配置される角度決定装置２６により検出され、このため、角度決定装置２６は軸５６で保持されるエンコーダレジスタ６２と、エンコーダレジスタ６２上のマークを検出するための図示しない光学装置とを有する。角度決定装置により検出された信号は制御評価装置２４に伝達される。

それから、偏向された送信ビーム１２、１２′はドーム４０を通して検出領域１４に放射される。

偏向された送信ビーム１２、１２′は検出装置の領域の間隔で枢動面６０と平行な方向で地点調整され、このために、射影内で非常に小さい角度で相互の方向へ傾斜される。さらに、偏向された送信ビームはファーフィールド内の断面部分５１、５１′の平行な縦軸線７４、７４′と垂直方向内で相互に隣接して続いて配置され、線形照明スポット７６を生じる。このことは、一方では、図３で示される。図３は実尺度でなく、図３は、特に、送信ビーム１２、１２′の拡散角度および枢動面６０での送信ビーム１２、１２′の射影間の角度は誇張して大きく示されている。また、このことは他方では、大ききを減少して（実尺度ではない）図６で示される。

送信ビーム１２、１２′は、物体１８が放射線２０を戻り反射するようにして物体により検出領域から戻り反射できる。

受信ビーム２０はドーム４０を通過後に鏡５２により、支持板３８内に形成されるレンズ形状の結像装置６４に向けられ、放射源４２、４２′の放射に鋭敏で、図では個々に示されていない縦軸線６８に沿って配置される多数のホトダイオード素子から成る受信装置１６のセンサ素子フィールド６６で結像される。ホトダイオード素子は検出された強度に応じた信号を制御評価装置２４で読み取るために構成される。

放射源４２、４２′またはレーザダイオード４４、４４′は、受信装置１６またはセンサ素子フィールド６６の縦軸線６８に対して対称的に配置され、縦軸線６８と直角方向で縦軸線から離間され、レーザダイオード４４、４４′の縦軸線４６、４６′は相互に平行でセンサ素子フィールドの縦軸線６８と平行に延び、レーザダイオード４４、４４′はセンサ素子フィールド６６の縦軸線６８と交差する方向でセンサ素子フィールド６６と重ならない。

対応して、送信装置１０のレンズ５０、５０′は一体支持板３８内の受信装置１６のレンズ６４に対して対称的に配置される。送信装置および受信ビーム通路の簡単で安定した調整は、特にドーム４０も支持するハウジング３２の部分を同時に形成する一体支持板３８内のレンズの形成により達成される。

それで、鏡５２の所定位置内で、受信フィールド７０は、検出領域１４から戻り反射される送信ビーム１２、１２′の放射線がセンサ素子フィールド６６に向けることができたり、集束できることから生じる。物体１８から戻り反射され、受信フィールドに延びる放射線の部分ビームは、図３で受信ビーム２０として示される。

鏡５２が回転するにつれて、送信ビーム１２、１２′および送信ビーム１２、１２′の放射方向内で偏向装置の後にある受信フィールド７０の部分は、検出領域１４内で枢動され、偏向装置２２と送信装置１０との間または偏向装置と受信装置１６との間にある部分は運動されない。

既に述べたように、図３で特に使用される誇張した大きさの角度を持ち、各々がより良い図示のために実尺度ではない光学条件が図３から図６で再び示される。

放射表面４８、４８′により放射される送信ビーム１２、１２′はレンズ５０、５０′により集束され、鏡５２での偏向後、対応する縦軸線７４、７４′に沿って、ファーフィールド内で線形断面部またはバー形状断面部分５１、５１′は、放射表面の形状に対応する形状として得られる。例えば、断面部分５１、５１′の側部は放射表面４８、４８′の側部比率に対応する縦比率１：１０を有する。

送信ビーム１２、１２′は非常に小さい拡散角度を有し、それらの伝搬通路に沿って送信ビーム１２、１２′の断面部分の幾何学的質量中心で定義される中心ビーム７５、７５′は、既に述べたように、放射源４２、４２′またはレンズ５０、５０′の対応する形状および配置により相互に対して非対称に偏向装置２２の後の区域に延びる。

ファーフィールドでは、送信ビーム１２、１２′の断面部分５１、５１′は、接合して照明バー形状スポット７６を形成し、その高さは送信ビーム断面部分５１、５１′の縦軸線７４、７４′の方向で、個々の送信ビーム断面部分５１、５１′の高さより大きい（図５、図６を参照）。

ファーフィールドでの受信フィールド７０は、センサ素子フィールド６６の細長バー形状に応じて、縦軸線７８に沿って延長した特に線形断面部分７９を有し、前記断面部分はスポット７６の断面部分の形状および寸法に対応する。

対応して、偏向装置２２は送信ビーム１２、１２′および受信ビーム２０を偏向するので、ファーフィールドでの送信ビーム１２、１２′の縦軸線７４、７４′は、受信フィールド断面部分７９の縦軸線７８とも整列される。このことは、送信ビームにより発生される照明ラインまたはバーが、そこで、バー形状受信フィールド断面部分に対して平行となり、バー形状受信フィールド断面部分内で配置されることを意味する。

ドイツ国特許公開第１０１４３０６０号公報で記載されているように、送信ビーム１２、１２′の断面部分および受信フィールド７０の断面部分は、枢動面60に対し鏡５２の角度位置に依存して回転するが、それらの相対の向きは同じに留まる。

受信フィールド７０の入口断面部分８０は、この例では、枢動面６０の高さで鏡５２とドーム４０との間の偏向装置２２の直後の断面部分により定義される。レンズ６４と光路に対するレンズ６４からの低い空間により、入口断面部分は、もはや線形ではない。

入口断面部分８０により定義される入力平面８４内で、送信ビーム１２、１２′または、それらの断面部分７２、７２′は、受信フィールド断面部分７９またはスポット７６の縦軸線７８と直角方向で入口平面８４に沿って入口断面部分から離間され、そこでは、送信ビーム１２、１２′は受信フィールド７０と重ならない。

図３、図４で分かるように、送信ビーム１２、１２′と受信フィールド７０は、むしろ、入口平面８４からスペーディングとして定義され、この例では０．５ｍの量である偏向装置２２からの所定間隔以上の点で重なるだけであり、送信ビーム１２、１２′の一方の放射が物体に当たり、受信フィールド７０に戻って反射されないので、受信フィールド７０の近くの区域８２は抑制される（図３参照）。

特に、ドーム４０は、この区域に配置され、そのため送信ビーム１２、１２′のどちらか一方の一部がドーム４０の外側での汚染によって受信フィールド７０に戻り反射され、センサー素子フィールド６６によって受信されて誤作動信号を引き起こすようなことが無いようにされる。従って、同じことが、例えば、抑制近接区域８２内で生じる雨滴または雪片にも適用される。

操作において、パルスは放射線源４２、４２′により交互に所定の周期で送信される。戻り反射される放射線は、受信装置１６または、そのセンサ素子フィールドにより受信され、対応する信号が制御評価装置２４に送信される。制御評価装置２４はパルスの送信と物体１８から戻り反射される対応パルスの受信との間の持続期間またはパルスの走行時間を検出し、それぞれの送信ビームまたは鏡５２の角度位置をも検出する。光速を使用し持続時間を距離間隔に変換後、対応する値は極座標として蓄積される。この例では、ほぼ１２０°の角度から成る検出領域１４の走査後、データは距離イメージとしてデータ処理装置に出力される。

このレーザスキャナーは、特別に簡単な構造により特徴付けられ、特に、センサ素子フィールドの縦軸線と平行なレーザダイオードの縦軸線を備え、レーザダイオード４４、４４′がセンサ素子フィールド６６の隣に配置されるので、枢動面６０に対して浅い構造により特徴付けられ、同時に、近接フィールドの抑制により故障の少ない操作が達成される。

第２の実施例では、放射源４２、４２′だけが、レーザダイオード４４、４４′の縦軸線と平行で、レンズ５０、５０′の縦軸線と平行である第１実施例に対してして変更される（図７から図９を参照）。

図８で概略的に示されるように、この実施例では、送信ビーム１２、１２′は第１実施例に対して変更されない入口断面部分の縦方向と直角の方向に配置され、入口断面部分から離間される。ここでは、近接区域８２の対応する抑制も行なわれる。

しかしながら、入口面８４に沿った送信ビーム１２、１２′の断面部分７２、７２′は、それらの縦軸線７４、７４′と平行な方向でずれて配置され、ファーフィールド内に、より長い照明バーが作られる。

図１は、本発明の第１の好ましい実施例による光電子装置の概要断面である。 図２は、図１の検出装置の送信装置および受信装置の部分の概要斜視図である。 図３は、枢動平面と平行な平面内の図１の検出装置の実寸法ではない概要部分断面図である。 図４は、枢動平面と平行な図１の検出装置の送信ビームおよび受信フィールドのコースの概要部分描写図である。 図５は、送信ビームの枢動平面と平行に延びる図の方向で、入口平面に沿った図１の検出装置の断面部分および送信ビームおよび入口断面部分の概要図である。 図６は、送信ビームの枢動平面と平行に延びる図の方向および図５に関して縮小された図のファーフィールド内での図１の検出装置の送信ビームの断面部分および受信フィールドの断面部分の概要図である。 図７は、本発明の第２実施例による図４に対応する検出装置の部分概要図である。 図８は、送信ビームの枢動平面と平行に延びる図の方向で入口平面に沿った図５に対応する図７の検出装置の送信ビームの断面部分および検出装置の入口断面部分の概要図である。 図９は、送信ビームの枢動平面と平行に延びる図の方向で、ファーフィールド内の図６に対応する図７の検出装置の送信ビームおよび受信フィールドの断面部分の概要図である。

符号の説明

１０ 送信装置
１２、１２′送信ビーム
１４ 検出領域
１６ 受信装置
１８ 物体
２０ 戻り反射放射線
２２ 偏向装置
２４ 制御評価装置
２６ 角度決定装置
２８ データ接続部
３０ データ処理装置
３２ ハウジング
３４ カバー部分
３６ ベース部分
３８ 支持板
４０ ドーム
４２、４２′放射源
４４、４４′レーザダイオード
４６、４６′縦軸線
４８、４８′放射表面
５０、５０′レンズ
５１、５１′断面部分
５２ 鏡
５４ 鏡面反射表面
５６ 軸
５８ 駆動ユニット
６０ 枢動平面
６２ エンコーダレジスタ
６４ 結像装置
６６ センサ素子フィールド
６８ センサ素子フィールドの縦軸線
７０ 受信フィールド
７２、７２′断面部分
７４、７４′縦軸線
７５、７５′中心ビーム
７６ スポット
７８ 受信フィールドの縦軸線
７９ 断面部分
８０ 入口断面部分
８２ 抑制近接領域
８４ 入口平面

Claims (14)

1. 検出装置の検出領域（１４）内へ電磁放射線により少なくとも１つの送信ビームの送信のための送信装置（１０）と、検出領域（１４）から戻り反射される送信ビーム（１２、１２′）の放射線（２０）を受信する受信装置（１６）と、送信ビーム（１２、１２′）を送信装置（１０）から検出領域（１４）に向けることができ、検出領域（１４）から反射される送信ビーム（１２、１２′）の放射線を受信装置（１６）に向けることができる偏向装置（２２）とから成る光電子検出装置、特に、レーザスキャナーであって、送信装置（１０）は、検出装置の前方のファーフィールド内の送信ビーム（１２、１２′）の断面部分が断面部分（５１、５１′）の縦軸線（７４、７４′）の方向で細長の仕方で形成されるように構成され、受信装置（１６）は放射線を受信できる受信フィールド（７０）を有し、ファーフィールド内の送信ビームの断面部分（７９）は断面部分（７９）の縦軸線（７８）に沿って細長の仕方で形成され、送信装置および受信装置（１６）は相互に関連して構成されて配置され、送信ビームおよび受信フィールドの断面部分（５１、５１′、７９）のファーフィールド内の縦軸線（７４、７４′、７８）は実質的に相互に平行に整列される光電子検出装置において、送信ビーム（１２、１２′）は、受信方向内で偏向装置の直前にある入口断面部分（８０）により定義される入口平面（８４）内で、ファーフィールド内の受信フィールド断面部分（７９）の縦軸線（７８）に対して交差する方向で受信フィールド（７０）から離間されることを特徴とする光電子検出装置。
2. 前記送信ビーム（１２、１２′）は、偏向装置（２２）から、好ましくは０．５ｍ以下の所定間隔で受信フィールド（７０）に重ならないことを特徴とする請求項１に記載の光電子検出装置。
3. カバー（４０）が設けられ、カバーを通して、偏向装置（２２）により偏向される送信ビーム（１２、１２′）は放射され、カバーを通して、受信装置（１６）により受信される放射線（２０）は偏向装置（２２）による偏向後に通過し、送信ビーム（１２、１２′）および受信フィールド（７０）はカバー（４０）内で重ならないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電子検出装置。
4. 前記受信装置（１６）は、縦軸線（６８）に沿って配置される多数のセンサ素子（６６）を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光電子検出装置。
5. 前記送信装置（１０）は、細長断面部分を持つ送信ビーム（１２、１２′）の送信のために少なくとも１つの放射源（４２、４２′）を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光電子検出装置。
6. 送信装置（１０）は、電磁放射線による少なくとも２本の送信ビーム（１２、１２′）を検出領域（１４）に送信するために構成され、受信装置（１６）は、検出領域（１４）から戻り反射される送信ビーム（１２、１２′）の放射線を受信するために構成され、送信ビーム（１２、１２′）は、送信装置（１０）から偏向装置（２２）により検出領域（１４）に案内されることができ、検出領域（１４）から反射される送信ビーム（１２、１２′）の放射線（２０）は、偏向装置（２２）により受信装置（１６）に反射されることができ、検出装置の前方のファーフィールド内の送信ビーム（１２、１２′）の断面部分（５１、５１′）は、断面部分（５１、５１′）のそれぞれの縦軸線（７４、７４′）の方向で細長の仕方で形成され、送信装置および受信装置（１６）は相互に関連して構成されて配置され、送信ビームの断面部分（５１、５１′）の縦軸線（７４、７４′）は、相互に対して、およびファーフィールド内の受信フィールドの断面部分（７９）の縦軸線（７８）に対して実質的に平行に整列され、送信ビーム（１２、１２′）は、受信方向で偏向装置の直前にある入口断面部分（８０）により定義される平面内のファーフィールドの受信フィールド断面部分（７９）の縦軸線（７８）に交差する方向で受信フィールド（７０）から離間されることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光電子検出装置。
7. 入口平面（８４）内の送信ビーム（１２、１２′）の断面部分（７２、７２′）は、受信フィールド（７０）の入口断面部分（８０）の反対側に配置され、好ましくは、受信フィールド（７０）の入口断面部分（８０）と対称的に配置されることを特徴とする請求項６に記載の光電子検出装置。
8. 送信装置（１０）は、送信ビーム（１２、１２′）の中心光線（７５、７５′）が相互に対して曲げられように設定されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の光電子検出装置。
9. 送信ビーム（１２、１２′）は、検出装置の領域の空間部のファーフィールド内で、送信ビームの断面部分（５１、５１′）の縦軸線（７４、７４′）と交差する方向でポイント調整がされ、縦軸線（７４、７４′）と平行な方向でライン（７６）を形成するために相互に補足することを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の光電子検出装置。
10. 前記送信装置（１０）は、一方では、送信ビーム（１２、１２′）の断面部分（５１、５１′）が送信ビームの断面部分（５１、５１′）の縦軸線（７４、７４′）と平行な方向で検出装置からの距離の所定領域内で部分的に重なるか、重ならないように設定され、他方では、送信ビームの断面部分（５１、５１′）の縦軸線（７４、７４′）と交差する方向で部分的にまたは完全に重なることを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の光電子検出装置。
11. 前記送信装置（１０）は、送信ビーム（１２、１２′）の送信のために少なくとも２つの分離した放射源（４２、４２′）を含むことを特徴とする請求項６〜１０の何れか１項に記載の光電子検出装置。
12. 前記縦軸線（６８）に沿って配置されるセンサ素子（６６）は、縦軸線（６８）と交差する方向で送信装置（１０）の２つの放射源（４２、４２′）の間に配置されることを特徴とする請求項４および請求項１１に記載の光電子検出装置。
13. 前記送信装置（１０）は少なくとも１つの放射源（４２、４２′）と各放射源（４２、４２′）のためのビーム形成装置（５０、５０′）を有し、受信装置（１６）は受信装置（１６）のセンサ素子（６６）での受信放射線の集束のための結像装置（６４）を有し、ビーム形成装置（５０、５０′）および結像装置（６４）は１つの平面内に配置され、好ましくは対応するレンズを持つ一体板（３８）として構成されることを特徴とする請求項１〜１２何れか１項に記載の光電子検出装置。
14. 前記偏向装置（２２）は、所定軸線の周囲で回転できる鏡反射表面（５４）と、鏡反射表面（５４）の回転のための回転駆動部（５６、５８）とを有することを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の光電子検出装置。

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