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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Objekterfassungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug, die insbesondere dazu geeignet ist, einen Abstand zu einem
Objekt, wie beispielsweise einem vorausfahrenden Fahrzeug, zu erfassen.
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Eine
herkömmliche
Objekterfassungsvorrichtung sendet periodisch Laserlicht aus und
erfasst das von einem Objekt, wie beispielsweise einem vorausfahrenden
Fahrzeug, reflektierte Laserlicht, um einen Abstand zu dem Objekt
auf der Grundlage einer zeitlichen Verzögerung zwischen Aussendung und
Erfassung des Laserlichts zu ermitteln.
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Die
JP2002-31685A offenbart eine Objekterfassungsvorrichtung, die an
einem Fahrzeug angeordnet ist und einen Lichtsender zum Aussenden
eines Laserlichts, einen drehbar gelagerten Polygonspiegel zum Reflektieren
des Laserlichts auf einen im Vorausbereich des Fahrzeugs befindlichen
Abtastbereich und einen Lichtempfänger zum Erfassen des von dem
Objekt reflektierten Laserlichts aufweist. Die obige Objekterfassungsvorrichtung
ist in einer Kavität
angeordnet, die in einer vorderen Stoßstange des Fahrzeugs gebildet
ist. Dieser Aufbau beeinträchtigt bzw.
verschlechtert das Aussehen des Fahrzeugs.
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Es
wird folglich vorgeschlagen, die Objekterfassungsvorrichtung hinter
einer Kühlergrillabdeckung
bzw. einem Kühlergrill
des Fahrzeugs anzuordnen und das Laserlicht durch Aussparungen oder lichtdurchlässige Abschnitte
der Kühlergrillabdeckung
auszusenden und zu empfangen.
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Die 5A und 5B zeigen eine Anordnungen dieser vorgeschlagenen
Objekterfassungsvorrichtung. Ist die Ob jekterfassungsvorrichtung
hinter der Kühlergrillabdeckung
J1 angeordnet, kann es passieren, dass das Laserlicht an einer Rückseite
der Kühlergrillabdeckung
J1 reflektiert wird und in den Lichtempfänger eindringt, wodurch eine
Genauigkeit des Lichtempfängers
bei einer Erfassung reflektierten Lichts beeinflusst wird.
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Wird
angenommen, dass horizontale Winkel der Aussendung und des Empfangs
des Laserlichts, wie in 5A gezeigt,
jeweils ±18
Grad sind, verursacht ein kurzer Abstand zwischen einer Lichtaussendeapertur
J2 und einer Lichtempfangsapertur J3, dass das ausgesendete Licht,
das durch die Apertur J2 ausgesendet und an der Rückseite
der Kühlergrillabdeckung
J1 reflektiert wird, als Streulicht in die Lichtempfangsapertur
J3 eindringt.
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Um
zu verhindern, dass das Streulicht in die Lichtempfangsapertur eindringt,
ist es erforderlich, den Abstand zwischen der Lichtaussendeapertur
J2 und der Lichtempfangsapertur J3, wie in 5B gezeigt, zu vergrößern. Ein großer Abstand
zwischen der Lichtaussendeapertur J2 und der Lichtempfangsapertur
J3 führt
jedoch dazu, dass die Objekterfassungsvorrichtung groß, schwer
und teuer wird.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Objekterfassungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug bereitzustellen, die hinter einer Kühlergrillabdeckung angeordnet
und dazu geeignet ist, einen Einfluss von Streulicht auf eine Erfassungsgenauigkeit von
Laserlicht zu verringern.
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Um
die obige Aufgabe zu erzielen, weist eine Objekterfassungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug, das einen Abdeckungsabschnitt aufweist, der lichtdurchlässig und
bezüglich
einer vertikalen Richtung geneigt ist, auf: einen Lichtaussendeabschnitt
zum Aussenden eines Lichts nach außerhalb des Fahrzeugs; einen
Lichterfassungsabschnitt zum Erfassen des durch ein Objekt reflektierten
Lichts; und ein Gehäuse,
das dazu ausgelegt ist, hinter dem Abdeckungsabschnitt installiert
zu werden und den Lichtaussendeabschnitt und den Lichterfassungsabschnitt
derart allgemein in einer vertikalen Richtung angeordnet aufzuweisen,
dass der Lichtaussendeabschnitt einem Abschnitt des Abdeckungsabschnitts
gegenüberliegt,
der weiter außerhalb
als ein Abschnitt angeordnet ist, dem der Lichterfassungsabschnitt
gegenüberliegt.
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Die
obige und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden
Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung,
die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde,
deutlicher ersichtlich. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
Schnittansicht einer Objekterfassungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Schnittansicht einer Objekterfassungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Schnittansicht einer Objekterfassungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Schnittansicht einer Objekterfassungsvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5A eine
schematische Ansicht einer Objekterfassungsvorrichtung gemäß einem
Stand der Technik; und
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5B eine
schematische Ansicht einer weiteren Objekterfassungsvorrichtung
gemäß einem Stand
der Technik.
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(Erste Ausführungsform)
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1 zeigt
eine Objekterfassungsvorrichtung, die hinter einer lichtdurchlässigen Kühlergrillabdeckung 10 an
einer Vorderseite bzw. Front eines Fahrzeugs angeordnet ist. Die
Objekterfassungsvorrichtung dient beispielsweise dazu, in einem
adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystem als Laser-Radar zur Erfassung
eines Objektes sowie zur Messung eines Abstands zwischen dem Fahrzeug und
einem weiteren vorausfahrenden Fahrzeug verwendet zu werden.
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Ein
Gehäuse 1 der
Objekterfassungsvorrichtung ist eine allgemein parallelepipede Plastikbox. Ein
erster Abschnitt 1a und ein zweiter Abschnitt 1b bilden
das Gehäuse 1.
Der erste Abschnitt 1a ist eine Box, die eine Öffnung an
einer Rückseite
aufweist, die zu einer Heck-Seite
des Fahrzeugs gelegen ist, wobei die Box die jeweiligen, nachstehend
beschriebenen Komponenten umschließt.
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Der
erste Abschnitt 1a weist einen schwarzen, lichtabschirmenden
Plastikabschnitt 1c auf, der den größten Abschnitt dieses ersten
Abschnitts bildet. Der erste Abschnitt 1a weist an seiner
Stirnseite an der Front-Seite des Fahrzeugs ferner eine Lichtaussendeapertur 1d und
eine Lichtempfangsapertur 1e auf. Die Aperturen 1d und 1e sind
allgemein in einer vertikalen Richtung angeordnet und aus einem lichtdurchlässigen Material,
wie beispielsweise Glas oder Acryl, gebildet.
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Die
Lichtaussendeapertur 1d und die Lichtempfangsapertur 1e sind
in vertikaler Richtung mit einem Abstand zwischen beiden voneinander
getrennt. Weist die Kühler grillabdeckung 10 beispielsweise
horizontale Streifenbeschichtungen 11 an seiner Oberfläche auf,
wird der Abstand derart festgelegt, dass sowohl die Lichtaussendeapertur 1d als
auch die Lichtempfangsapertur 1e einem nicht beschichteten Zwischenraum
zwischen den Streifenbeschichtungen 11 gegenüberliegen
bzw. "entgegensehen".
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Die
Stirnseite des ersten Abschnitts 1a weist einen gestuften
Abschnitt auf, um darauf die Lichtaussendeapertur 1d vor
der Lichtempfangsapertur 1e liegend anzuordnen. Der zweite
Abschnitt 1b besteht aus Plastik usw. und ist an der Öffnung des
ersten Abschnitts 1a befestigt. Der zweite Abschnitt 1b weist
einen Anschluss auf. Dieser Anschluss (nicht gezeigt) dient zur
elektrischen Datenübertragung zwischen
der Objekterfassungsvorrichtung und einer Haupt-ECU (elektronisches
Steuergerät)
des Fahrzeugs.
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Das
Gehäuse 1 umschließt in seinem
unteren Abschnitt einen Lichtsender 2, einen Reflektor 3, einen
Polygonspiegel 4 und eine Platine 5. Die Platine 5 weist
einen Steuerabschnitt (nicht gezeigt) auf, um die Objekterfassungsvorrichtung
zu steuern. Das Gehäuse 1 umschließt in seinem
oberen Abschnitt ferner einen Lichtempfänger 6, so dass dieser
Lichtempfangsapertur 1e entgegensieht.
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Der
Lichtsender 2 arbeitet derart, dass er Laserlicht auf der
Grundlage eines von dem Steuerabschnitt der Platine 5 gesendeten
Signals auf den Reflektor 3 gibt. Als Lichtsender 2 dient
beispielsweise eine Laserlichtimpulse erzeugende Laserdiode.
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Der
Reflektor 3 reflektiert das von dem Lichtsender 2 ausgesendete
Laserlicht in Richtung des Polygonspiegels 4. Eine Haltevorrichtung 7 hält den Reflektor 3 derart,
dass diese drehbar ist, und ein durch das Signal des Steuerabschnitts
angesteuerter Aktuator stellt einen vertikalen Reflexionswinkel
des Reflektors 3, beispielsweise in einem Bereich von ±1 Grad,
ein.
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Der
Polygonspiegel 4 weist eine allgemein hexagonale Pyramidenform
auf, deren Spitze abgeschnitten ist, und reflektiert ferner das
Laserlicht durch die Lichtaussendeapertur 1d nach vorne
in einen Vorausbereich des Fahrzeugs. Ein Aktuator dreht den Polygonspiegel 4 um
eine vertikale Achse, um einen Reflexionswinkel des Laserlichts
zu ändern,
um den Aussendewinkel des Laserlichtes derart einzustellen, dass
ein vorbestimmten Bereich vor dem Fahrzeug abgetastet wird.
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Der
obige Aufbau sendet das Laserlicht allgemein in einem Bereich von
4 Grad in vertikaler Richtung und ±18 Grad in horizontaler Richtung
nach vorn aus. Die Lichtaussendeapertur 1d liegt dem Zwischenraum
zwischen den Streifenbeschichtungen 11 der Kühlergrillabdeckung 10 derart
gegenüber,
dass das Laserlicht durch die Lichtaussendeapertur 1d ausgesendet
werden kann.
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Die
Platine 5 weist einen Steuerabschnitt mit einem Objekt-
und Abstandserfassungsabschnitt auf, welcher den Abstand zwischen
dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug berechnet. Der Steuerabschnitt
sendet Signale aus, um jeweilige Vorrichtungen, wie beispielsweise
den Lichtsender 2, den Reflektor 3 und den Polygonspiegel 4,
zu steuern, und empfängt
Signale von dem Lichtempfänger 6,
woraufhin er den Abstand berechnet.
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Der
Lichtempfänger 6 ist
in vertikaler Richtung allgemein oberhalb des Polygonspiegels 4 angeordnet
und weist eine Fresnel-Linse 6a, eine Lichtempfangsvorrichtung 6b,
wie beispielsweise eine Photodiode, usw. auf. Die Fresnel-Linse 6a sammelt das
durch die Lichtempfang sapertur 1e eingedrungene Laserlicht
auf die Lichtempfangsvorrichtung 6b. Die Lichtempfangsvorrichtung 6b erzeugt
einen Ausgangsstrom oder eine Ausgangsspannung gemäß einer
Intensität
des von der Fresnel-Linse 6a gesammelten Laserlichts. Der
Ausgangsstrom oder die Ausgangsspannung wird an den Steuerabschnitt
gegeben.
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Arbeitet
das Geschwindigkeitsregelungssystem, arbeitet der Abstandserfassungsabschnitt
in dem auf der Platine 5 angeordneten Steuerabschnitt beispielsweise,
um den Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug
zu ermitteln.
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Zunächst sendet
der Lichtsender 2 Laserlicht über den Reflektor 3,
den Polygonspiegel 4 und die Lichtaussendeapertur 1d in
einen Vorausbereich des Fahrzeugs aus. Reflektiert irgendein Objekt,
wie beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug, das Laserlicht,
dringt dieses durch die Lichtempfangsapertur 1e in den
Lichtempfänger 6 ein.
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Folglich
erzeugt der Lichtempfänger 6 (bzw. die
Lichtempfangsvorrichtung 6b, auf welche das Licht fällt) einen
Ausgangsstrom oder eine Ausgangsspannung entsprechend einer Intensität des auftreffenden
Laserlichts. Die Steuerschaltung erfasst den Ausgangsstrom oder
die Ausgangsspannung und berechnet einen Abstand D zwischen dem Fahrzeug
und dem vorausfahrenden Fahrzeug auf der Grundlage einer zeitlichen
Verzögerung
T zwischen der Aussendung und dem Empfang des Laserlichts und einer
Lichtgeschwindigkeit C des Laserlichts, wie durch die nachstehende
Gleichung gezeigt.
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D = C × T/2
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Auf
diese Weise wird der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden
Fahrzeug erfasst. Der Abstand wird über den Anschluss an die außerhalb
des Gehäuses
angeordneten Vorrichtungen, wie beispielsweise eine Motor-ECU und
eine Brems-ECU, übertragen.
Folglich können
die Motor-ECU und/oder die Brems-ECU die Motorleistung bzw. die
Bremskraft regeln, um den Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem
vorausfahrenden Fahrzeug im Wesentlichen konstant zu halten.
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Gemäß obiger
Beschreibung bewirken der Reflektor 3 und der Polygonspiegel 4,
dass sich das aus der Lichtaussendeapertur 1d austretende
Laserlicht ausbreitet, und dass das durch die Lichtempfangsapertur 1e eindringende
bzw. einfallende Laserlicht zusammenläuft, und zwar jeweils in einem
Winkel von 4 Grad in vertikaler Richtung. Folglich dringt das reflektierte
Licht, selbst wenn das aus der Lichtaussendeapertur 1d ausgesendete
Laserlicht an der Kühlergrillabdeckung 10 reflektiert
wird, nicht in den Lichtempfangsbereich des Lichtempfängers 6 ein.
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Die
Kühlergrillabdeckung 10 weist
in vertikaler Richtung eine derartige Neigung auf, dass ihr oberer
Abschnitt in Heck-Richtung zurückgeführt wird. Selbst
wenn das Laserlicht an der Rückseite
der Kühlergrillabdeckung 10 reflektiert
wird, ist dieses regulär bzw.
gerichtet reflektierte Laserlicht, wie durch eine durchgezogenen
Linie gezeigt, nach unten gerichtet, d.h., der Lichtempfangsapertur 1e entgegengesetzt.
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Es
kann passieren, dass die Rückseite
der Kühlergrillabdeckung 10 einen
gewissen Teil des aus der Lichtaussendeapertur 1d ausgesendeten
Laserlichts reflektiert, und dass das durch eine gestrichelte Linie
gezeigte Streulicht in die Lichtempfangsapertur 1e eindringt.
Dieses Streulicht ist im Verhältnis
zu dem von dem Objekt reflektierten Laserlicht relativ gering, so
dass es keine Fehlfassung des Abstands zwischen dem Fahrzeug und
dem vorausfahrenden Fahrzeug verursacht.
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Gemäß obiger
Beschreibung weist die Objekterfassungsvorrichtung einen Vorteil
auf, bezüglich
dem sie verhindern kann, dass das an der Rückseite der Kühlergrillabdeckung 10 reflektierte
Streulicht in die Lichtempfangsapertur 1e eindringen kann.
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Insbesondere
die geneigte Kühlergrillabdeckung 10 reflektiert
das ausgesendete Laserlicht in eine der Lichtempfangsapertur 1e entgegengesetzte Richtung.
Demgemäß verhindert
die Objekterfassungsvorrichtung in einer sicheren Weise ein Eindringen
des an der Rückseite
der Kühlergrillabdeckung 10 reflektierten
Streulichts in die Lichtempfangsapertur 1e.
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Ferner
werden der Russende- und der Empfangswinkel des Laserlichtes allgemein
auf 4 Grad in vertikaler Richtung und ±18 Grad in horizontaler Richtung
eingestellt. D.h., in vertikaler Richtung sind der Aussende- und
der Empfangsbereich kleiner als in horizontaler Richtung. In dieser
Ausführungsform sind
die Lichtaussendeapertur 1d und die Lichtempfangsapertur 1e allgemein
in vertikaler Richtung angeordnet, so dass der Abstand zwischen
der Lichtaussendeapertur 1d und der Lichtempfangsapertur 1e klein
gewählt
werden kann bzw. beide Aperturen nahe beieinander liegen können, um
das Gehäuse 1 kompakt
zu gestalten. Dies dient ebenso dazu, den Objekterfassungssensor
leicht und mit geringen Kosten verbunden herzustellen.
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(Zweite Ausführungsform)
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Die
in der 2 gezeigte zweite Ausführungsform unterscheidet sich
in der Querschnittsform der Kühlergrillabdeckung 10 von
der ersten Ausführungsform.
Eine Lichtabschirmung 10a ist zwischen dem Lichtaussendeabschnitt
und dem Lichterfassungsabschnitt angeordnet und ragt von der Rückseite
der Kühlergrillabdeckung 10 nach
hinten (Heck-Richtung). Die Lichtabschirmung reflektiert das aus
der Lichtaussendeapertur 1d kommende Laserlicht derart,
dass es nicht in die Lichtempfangsapertur 1e eindringen
kann, selbst wenn es als das an der Rückseite der Kühlergrillabdeckung 10 reflektiertes
Streulicht in Richtung der Lichtempfangsapertur 1e reflektiert
wird.
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(Dritte Ausführungsform)
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Die
in der 3 gezeigte dritte Ausführungsform unterscheidet sich
in dem Aufbau des Gehäuses 1 von
der ersten Ausführungsform.
Ein Plastikabschnitt 1c des Gehäuses 1 weist eine
Lichtabschirmung 1f auf, die zwischen der Lichtaussendeapertur 1d und
der Lichtempfangsapertur 1e von dem Plastikabschnitt 1c aus
nach vorn (Front-Richtung) ragt. Diese Lichtabschirmung 1f reflektiert
das aus der Lichtaussendeapertur 1d kommende Laserlicht
derart, dass es nicht in die Lichtempfangsapertur 1e eindringen
kann, selbst wenn es an der Rückseite
der Kühlergrillabdeckung 10 in
Richtung der Lichtempfangsapertur 1e reflektiert wird.
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(Vierte Ausführungsform)
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Die
in der 4 gezeigte vierte Ausführungsform unterscheidet sich
bezüglich
der Rückseite
der Kühlergrillabdeckung 10 von
der ersten Ausführungsform.
Die Rückseite
der Kühlergrillabdeckung 10 weist
eine gering oder nicht reflektierende Beschichtung (auch als Antireflexbeschichtung
bezeichnet) auf, wodurch ein Lichtreflexions koeffizient auf dieser
verringert wird. Folglich kann eine Reflexion des Emissionslichts
an der Rückseite
der Kühlergrillabdeckung 10,
welche in die Empfangsapertur 6 eindringen könnte, beschränkt werden.
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(Weitere Ausführungsformen)
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Die
Kühlergrillabdeckung 10 kann
ein Frontkühlergrill
mit parallelen Balken sein, die horizontal oder vertikal oder als
Masche angeordnet sind.
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Die
Rückseite
der Kühlergrillabdeckung 10 in der
ersten, zweiten und dritten Ausführungsform kann
ebenso, wie die vierte Ausführungsform,
eine gering oder nicht reflektierende Beschichtung mit entsprechend
niedrigem Reflexionskoeffizienten aufweisen.
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Die
Objekterfassungsvorrichtung kann sowohl die Lichtabschirmung 10a der
zweiten Ausführungsform
als auch die Lichtabschirmung 1f der dritten Ausführungsform
aufweisen.
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Die
Objekterfassungsvorrichtung kann an einer hinteren oder einer seitlichen
Stirnseite des Fahrzeugs angeordnet werden.
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Vorstehend
wurde eine Objekterfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug offenbart.
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Eine
in einem Fahrzeug vorgesehene Objekterfassungsvorrichtung weist
einen Lichtaussendeabschnitt 2 auf, der Laserlicht in Richtung
eines Vorausbereichs des Fahrzeugs aussendet. Ein Lichterfassungsabschnitt 6 erfasst
das Licht, welches von einem Objekt reflektiert wurde. Der Lichtaussendeabschnitt 2 und
der Lichterfassungsabschnitt 6 sind allgemein in einer
vertikalen Richtung in einem Gehäuse 1 angeordnet,
das hinter einem Abdeckungsabschnitt 10 an einer Vorderseite
des Fahrzeug installiert ist. Der Abdeckungsabschnitt 10 ist
lichtdurchlässig
und von einer Vorderseite des Lichtaussendeabschnitts 2 zu
einer Vorderseite des Lichterfassungsabschnitts 6 in einer
Längsrichtung
des Fahrzeugs geneigt.