JP4379790B2 - 光景を走査する装置 - Google Patents
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Description
本発明は、請求項1の上位概念に記載の光景を走査する装置に関する。
【0002】
このような装置は例えばドイツ連邦共和国特許第4115747号明細書から公知である。この装置は、光景を走査する走査光線を送出しかつ偏向する送信部分と、光景の物体における反射により走査光線から生じる反射光線を検出する受信部分とを持っている。送信部分は、走査光線としてレーザ光線を送出する光線源と、走査光線の光路中にある2つのプリズムとを含み、これらのプリズムは、走査光線の水平及び垂直な偏向のため、垂直及び水平な回線軸線の周りに回転せしめられる。両方のプリズムは面が平行な複数の側面を持ち、これらの側面において走査光線が屈曲される。平行なため、側面がそれぞれのプリズムの角度位置に関係する値だけ、走査光線の平行移動を行う。垂直な回転軸線の周りに回転するプリズムは、走査光線の水平移動を行い、水平な回転軸線の周りに回転するプリズムは、走査光線の垂直移動を行う。従って走査光線は集束レンズにより光景へ投影される。この装置の重大な欠点は、走査光線の水平及び垂直な偏向のため2つのプリズムが必要とされ、これらのプリズムが著しい構造空間を必要とすることである。
【0003】
特開昭62−8119号公報から、回転軸線に対して異なる角度だけ傾斜した複数の反射する側面を持つ多角形鏡が公知であり、レーザ光線により光景の二次元走査を可能にする。しかしこの装置は、全レーザ光線の偏向を保証するために、反射する側面を大きくせねばならないという欠点を持っている。
【0004】
更に特開平10−186260号公報又はドイツ連邦共和国特許出願公開第19713826号明細書から鏡装置が公知であり、光路中に斜めに設けられる複数の回転可能な鏡面の全反射が光景の走査のために利用される。
【0005】
更に欧州特許出願公開第0136646号明細書又は英国特許第1562190号明細書からも、光景を走査するプリズム装置が公知であるが、いかなる場合にも全反射は起こらない。
【0006】
本発明の基礎になっている課題は、安価で場所を節約しかつ大きい角度範囲の走査を可能にする、請求項1の上位概念に記載の装置を提示することである。
【0007】
この課題は請求項1の特徴によって解決される。有利な構成及び展開は従属請求項からわかる。
【0008】
本発明により、光景を走査する装置は、光景にわたって動かされる走査光線を送出する送信部分と、光景の物体における走査光線の反射の際走査光線から生じる反射光線を検出する受信部分とを含んでいる。送信部分は、走査光線を発生する光線源と、回転軸線の周りに回転可能でこの回転軸線に対してそれぞれ異なる傾斜角で傾斜する複数の側面を有するプリズムとを持っている。プリズムは透明に構成されているので、走査光線はプリズムへ進入することができ、光景の走査中に走査光線がプリズムの内部においてプリズムの側面の1つで全反射により偏向される。プリズムの回転により、プリズムにおける反射角が変化し、従って走査光線は回転軸線に交差して上下に重なる複数の走査面に沿って光景にわたって揺動される。走査面の位置は側面の傾斜角によって決定され、プリズムの回転のため走査光線の光路中にある側面の交代が行われる時、走査面の交代が行われる。
【0009】
有利な展開では、送信部分が、プリズムから出る走査光線の光路中に、走査光線を集束するレンズ装置を持っている。
【0010】
光景が複数の縞で隙間なく走査されるように、プリズムの側面の傾斜角が選ばれていると、有利である。
【0011】
走査光線の光路中にあってプリズムが、プリズムの回転軸線に対して2°及び3°及び4°だけ傾斜する3つの側面を持つ三角形断面のプリズムを使用すると、特に有利なことがわかった。
【0012】
有利な展開では、送信部分の光線源が受信部分にある光検出器により代えられているという相違を除いて、送信部分と受信部分は同じように構成されている。従って受信部分は、送信部分のプリズムに類似で送信部分のプリズムに同期して回転する受信側プリズムを含み、このプリズムを介して反射光線が光検出器上へ投影される。両方のプリズムは、同じか又は互いに平行な回転軸線の周りに回転する。
【0013】
本発明による装置は、自動車間の距離を制御するシステム又は自動車の周辺にある物体を識別するシステム用の距離レーダを実現するために最もよく適している。
【0014】
回転する多角形鏡を持つ公知の装置に対して本発明による装置は、一層大きい光出口面を持つという利点を持っている。従ってこの装置は、汚れの影響を僅かしか受けず、更に装置を見る人間の眼に対して僅かな危険しか示さない。
【0015】
図に示されている実施例により本発明が以下に説明される。
【0016】
図1によれば、光距離レーダ1は送信部分2及び受信部分3を持っている。送信部分2は、回転軸線10の周りに回転可能なプリズム20、例えば赤外線レーザダイオードとして構成された光線源21、及び例えばフレネルレンズとして構成された送信側レンズ装置22を含んでいる。受信部分3は、送信部分2と同じように構成されている。この受信部分3は、光線源21が例えばPINダイオードとして構成された光検出器31により代えられているという点でのみ、送信部分2と相違している。従って受信部分3は、送信側プリズム20と同じような受信側プリズム30と、送信側レンズ装置21と同じような受信側レンズ装置31とを含んでいる。両方のプリズム20,30は上下に位置せしめられ、走査過程中に同じ回転軸線10の周りに回転する。
【0017】
図2は送信側プリズム20の詳細図を示す。このプリズムは、三角形断面と3つの側面201,202,203とを持ち、これらの側面は回転軸線10に対してそれぞれ異なる傾斜角α1,α2,α3だけ傾斜している。側面201と回転軸線10との間の傾斜角α1は、回転軸線10に対して平行な直線212と、側面201に対して直角で回転軸線10を含む切断面200と201との交線である切断線211との間の角である。側面202及び203に関する傾斜角α2及びα3も同じように定義される。
【0018】
走査過程中に光線源21は、走査光線Tとして集束されない光線を送信側プリズム20の方へ送出する。光線源21は、走査光線Tが回転軸線10に対して直角な面で送出されるように、プリズム20に対して位置ぎめされている。プリズム20へ進入する際走査光線Tは、関係する側面で、プリズム20の角度位置とこの側面の傾斜とに関係する値だけ屈折される。それからプリズム20の内部で走査光線Tは、他の側面の1つにおいて全反射により次の側面へ偏向され、この側面を通ってプリズム20から出るが、その際再び屈折される。それから走査光線Tはレンズ装置22を介して集束されて、走査すべき光景Sの走査面Pへ投影される。集束は、走査光線Tが特定の開き角例えば3°の垂直開き角及び1°の水平開き角で光景Sへ投影されるように、行われる。開き角は走査面Pの大きさを決定する。
【0019】
光景Sの走査点Pに物体があると、走査光線Tの一部はこの物体において受信部分3へ反射される。反射される部分は、反射光線Rとして、受信側レンズ装置32及び受信側プリズム30を介して光検出器31へ投影される。反射光線Rは、プリズム30へ入る際、プリズムの関係する側面で屈折され、プリズム30の内部で側面の1つにおいて全反射により偏向され、プリズム30から出る際関係する側面で再び屈折される。
【0020】
プリズム20,30の同じ構成、及び送信側プリズム20及び受信側プリズム30に対する光線源31及び光検出器31の互いに一致する位置ぎめによって、光検出器31が走査光線Tから生じる光線を反射光線Rとして検出することができる。
【0021】
走査過程中にプリズム20,30が回転軸線10の周りに回転され、それにより、回転角変化に応じた反射角の変化がそれぞれのプリズム20又は30の内部に生じる。反射角の変化により、走査光線Tは、回転軸線10に交差する方向に光景Sにわたって揺動される。従って回転軸線10の垂直な方向づけにより、光景Sは実質的に水平な方向に走査される。走査光線Tは、上下に重なる3つの走査面の1つに沿って、光景Sにわたって案内される。これらの走査面の位置は、側面201,202,203の傾斜角α1,α2,α3によって決定される。プリズム20の回転のため、走査光線Tの光路中にある側面201,202,203の交代が行われると、1つの走査面から他の走査面への交代が行われる。走査面の各交代は、走査光線Tの垂直な偏向を意味する。従って光景Sは、上下に重なる3つの縞L1,L2,L3において縞状に走査され、縞L1,L2,L3の幅は走査面Pの大きさによって決定される。
【0022】
傾斜角α1,α2,α3は、それらの値ができるだけ小さく、走査される縞L1,L2,L3(異なる傾斜角α1,α2,α3のためこれらの縞は互いに平行ではない)の間に隙間が生じることなく、縞L1,L2,L3が僅かしか交差しないように、選ばれている。
【0023】
傾斜角の値α1=2°、α2=3°及びα3=4°がこれらの条件を満たす。
【0024】
本発明による走査レーダは。運転者援助システム特に自動車用距離制御システムにおける使用に最もよく適している。走査レーダは、自動車の前にある光景の二次元的走査映像を発生するセンサとして用いられる。距離の値の検出は、走査光線及びこれから生じる反射光線の信号伝搬時間の検出に基いている。走査映像の評価により、自動車の前にある物体特に先行する車両を識別し、運転者に危険な走行状況を警告し、かつ/又は走行速度の制御により距離制御を行うことを可能である。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】 光景を走査する光距離レーダの原理図を示す。
【図2】 図1の距離レーダのプリズムを示す。
Claims (8)
- 光景(S)にわたって動かされる走査光線(T)を送出する送信部分(2)と、走査光線(T)から生じる反射光線(R)を検出する受信部分(3)とを有する、光景(S)を走査する装置であって、送信部分(2)が、走査光線(T)を発生する光線源(21)と、回転軸線(10)の周りに回転可能で走査光線(T)を偏向するプリズム(20)とを持っているものにおいて、プリズム(20)が、回転軸線(10)に対して異なる傾斜角(α1,α2,α3)だけ傾斜する複数の側面(201,202,203)を持ち、回転軸線(10)がプリズム(20)の底面を貫通し、光景(S)の走査中に走査光線(T)がプリズム(20)の内部でプリズム(20)の側面(201,202,203)の1つにおいて全反射により偏向されるように、プリズム(20)が走査光線(T)の光路中に位置せしめられていることを特徴とする、装置。
- 送信部分(2)が、プリズム(20)から出る走査光線(T)の光路中に、走査光線(T)と集束するレンズ装置(22)を持っていることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 光景(S)が縞状に隙間なく走査されるように、プリズム(20)の側面(201,202,203)の傾斜角(α1,α2,α3)が選ばれていることを特徴とする、請求項2に記載の装置。
- プリズム(20)が、プリズム(20)の回転軸線(10)に対して2°及び3°及び4°だけ傾斜する3つの側面(201,202,203)を持っていることを特徴とする、請求項1〜3の1つに記載の装置。
- 受信部分(3)が、送信部分(2)のプリズム(20)に類似で送信部分(2)のプリズム(20)に同期して回転するプリズム(30)と、反射光線(R)を投影可能な光検出器(31)とを持っていることを特徴とする、請求項1〜4の1つに記載の装置。
- 受信部分(3)が、受信部分(3)のプリズム(30)へ入射する反射光線(R)の光路中に、反射光線(R)を光検出器(31)上へ集束するレンズ装置(32)を持っていることを特徴とする、請求項5に記載の装置。
- 自動車の周辺ある物体の識別に使用されることを特徴とする、請求項1〜6の1つに記載の装置。
- 自動車間の距離を制御するシステムにおける距離レーダと使用されることを特徴とする、請求項1〜6の1つに記載の装置。
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