DE102012102244A1 - Laserradar für dreidimensionales Scannen - Google Patents

Laserradar für dreidimensionales Scannen Download PDF

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Abstract

In einem Laserradar scannt ein erstes Scan-Bauteil (31) einen Laserstrahl in einer virtuellen Ebene, welche durch eine Achse (42a) hindurchtritt. Ein Steuer- bzw. Regelmittel (33, 52, 70) steuert bzw. um einen Scan-Strahlwinkel in der Ebene zu verändern. Ein zweites Scan-Bauteil (41) lenkt den gescannten Laserstrahl ab und scannt wieder den abgelenkten Laserstrahl in Richtung eines externen Raumes. Ein Lichtsammelmittel (130a) sammelt reflektiertes Licht. Ein Antriebsmittel (50) dreht sowohl das zweite Scan-Bauteil (41) als auch das Lichtsammelmittel (130a) um die Achse. Das zweite Scan-Bauteil hat eine Ablenkoberfläche (100; 200) um den Laserstrahl abzulenken. Die Ablenkoberfläche ist um die Achse gebildet und hat eine Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen (101, 102, 103, 104; 201 bis 207), welche koaxial auf den Mittelpunkt auf der Achse ausgerichtet angeordnet sind. Die reflektierenden Oberflächen (101, 102, 103, 104; 201 bis 207) haben verschiedene Neigungen hinsichtlich einer horizontalen Ebene rechtwinklig zu der Achse.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • [Technisches Gebiet der Erfindung]
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Laserradar für dreidimensionales Scannen und insbesondere auf ein Laserradar, das den Raum außerhalb des Laserradars unter Verwendung eines Laserstrahls dreidimensional scannt.
  • [Verwandte Technik]
  • Es ist wohlbekannt, einen Laserstrahl zu verwenden, um einen Abstand zu einem Ziel oder eine Richtung des Ziels zu erfassen. Das Patentdokument JP-2789741-B beispielsweise offenbart eine Vorrichtung, welche sich auf solch eine Technik bezieht. Die Vorrichtung, welche in diesem Patentdokument offenbart ist, weist einen Lichtisolator auf der Achse eines Laserstrahls auf, welcher von einem Laserstrahlerzeugungsmittel emittiert wird, um den Laserstrahl zu übertragen und um das Licht, welches von einem Ziel reflektiert wird, zu einem Erfassungsmittel zu reflektieren. Weiterhin weist die Vorrichtung einen konkaven Spiegel auf der Lichtachse des Laserstrahls, welcher durch den Lichtisolator übertragen wird, auf. Der konkave Spiegel ist angepasst, um sich um die Lichtachse des Laserstrahls zu drehen, um den Laserstrahl in Richtung eines externen bzw. außen liegenden Raumes zu reflektieren. Der konkave Spiegel reflektiert auch das Licht, welches von einem Ziel in Richtung des Lichtisolators reflektiert wird, um ein horizontales Scannen, welches einen Winkel von 360° bedeckt, zu ermöglichen.
  • Die Technik, welche in dem Patentdokument JP-2789741-B offenbart wird, ermöglicht ein 360° horizontales Scannen unter Verwendung des konkaven Spiegels und demnach wird der Erfassungsbereich (Scanbereich eines Laserstrahls) auf den gesamten peripheren Bereich bzw. den gesamten Umfangsbereich der Vorrichtung vergrößert.
  • Dies jedoch wirft ein Problem auf, dass der Erfassungsbereich auf eine Ebene beschränkt ist. Besonders ist, da das Scannen auf eine vorbestimmte Ebene (Scanebene) beschränkt ist, ein Laserstrahl, welcher extern von dem konkaven Spiegel reflektiert wird, welcher aus der Scanebene herausgeht, nicht in der Lage, eine Erfassung auszuführen. Demzufolge kann ein Ziel, welches außerhalb der Scanebene vorhanden ist, nicht erfasst werden. Auch wenn ein Ziel in der Scanebene gegenwärtig bzw. vorhanden ist, ist es schwierig, das Ziel dreidimensional zu erfassen.
  • Um Maßnahmen gegen dieses Problem zu ergreifen, offenbaren die Patentdokumente JP-2008-134163-A oder JP-2009-098111-A eine Technik, welche eine Erfassung eines Ziels in einem dreidimensionalen Raum ermöglicht. Beispielsweise offenbart das Patentdokument JP-2008-134163-A eine dreidimensionale Abstandsmessvorrichtung, welche eine zweidimensionale Abstandsmesseinheit und einen zweiten sich drehenden Mechanismus aufweist. Die zweidimensionale Abstandsmesseinheit weist einen sich drehenden Körper auf, welcher sich um eine gegebene Drehachse dreht. Der zweite Drehmechanismus dreht/treibt die zweidimensionale Messeinheit um eine zweite Achse an, welche die erste Achse geneigt schneidet. Der zweite Drehmechanismus weist eine erste Klammer und einen drehbaren Arm auf. Die erste Klammer ist als Drehpunkt dienend bzw. zentral um eine dritte Achse abgestützt, welche rechtwinklig zu der zweiten Achse ist. Der sich drehende Arm ist an einer vorbestimmten Position an der ersten Achse über einen Freigelenkmechanismus verbunden. Der sich drehende Arm wird durch einen Antriebsmechanismus gedreht/angetrieben, um einen Roll-Winkel und einen Nick-Winkel der ersten Achse zu ändern. Demnach wird die gesamte zweidimensionale Abstandsmesseinheit gedreht, um ein dreidimensionales Scannen durchzuführen.
  • Das Verfahren jedoch zum drehbaren Bewegen der zweidimensionalen Abstandsmesseinheit als ein Ganzes zusammen mit ihrem Gehäuse, wie in der JP-2008-134163-A offenbart, erhöht unvermeidbar die Größe des Betriebsmechanismus (zweiter Drehmechanismus und der Antriebsquelle (zweiter Motor)). Dies ist ziemlich unvorteilhaft von dem Aspekt des Verringerns des Gewichts und der Größe der Vorrichtung. Weiterhin ist vom strukturellen Gesichtspunkt des Antriebs der zweidimensionalen Abstandsmesseinheit in ihrer Gesamtheit die mechanische oder elektrische Last, welche in dem Antriebsmechanismus oder der Antriebsquelle verursacht wird, unvermeidbar groß. Demnach werden ein beträchtlich großes Drehmoment, eine beträchtlich große elektrische Leistung und dergleichen beim Antreiben der Einheit benötigt, was es problematisch schwierig macht, ein Scannen bei einer hohen Geschwindigkeit durchzuführen.
  • Insbesondere ist in der Konfiguration, welche in der JP-2008-134163-A offenbart ist, ein Teil (zweidimensionale Abstandsmesseinheit), welcher durch einen Motor für eine dreidimensionale Bewegung (zweiter Motor) angetrieben wird, strukturell viel größer und schwerer als ein Teil (sich drehender Körper), welcher durch einen horizontalen Scan-Motor (erster Motor) angetrieben wird. Weiterhin geht die Bewegung, welche durch den zweiten Motor vorgesehen wird, mit einer Drehbewegung der ersten Klammer und des Freigelenkmechanismus einher. Mit dieser Konfiguration wird die Bewegung des zweiten Motors notwendigerweise langsam, verglichen mit der einfachen Drehung des leichtgewichtigen sich drehenden Körpers auf der Seite des ersten Motors. Demzufolge können, wenn ein Hochgeschwindigkeitsscan durch ein Drehen der Komponenten des ersten Motors bei einer hohen Geschwindigkeit versucht wird, die Komponenten des zweiten Motors der Hochgeschwindigkeitsdrehung nicht folgen. Als ein Ergebnis wird ein Hochgeschwindigkeitsscan behindert.
  • Auf der anderen Seite offenbart das Patentdokument JP-2009-098111-A ein Laserradar, welches eine Konfiguration hat, in welcher ein Laserstrahl von einer Laserdiode zu der Seite eines Deflektors durch einen sich drehenden bzw. drehbaren Spiegel reflektiert wird. In dem Laserradar wird die Drehbewegung des sich drehenden Spiegels gesteuert, so dass die Richtung des Laserstrahleinfalls auf den Deflektor geändert wird. Demnach wird die Strahlungsrichtung des Laserstrahls von dem Deflektor vertikal verändert.
  • Wie beispielsweise in der JP-2009-098111-A gezeigt ist, verringert die Konfiguration zum Verstellen des sich drehenden Spiegels die Größe und das Gewicht des Teiles (drehender Spiegel), welcher zu der dreidimensionalen Erkennung beiträgt, und verringert demnach die mechanische und elektrische Last der Vorrichtung, verglichen zu der Konfiguration, welche in dem Patentdokument JP-2008-134163-A offenbart ist. Um jedoch eine dreidimensionale Erkennung in einem großen Drehbereich unter Verwendung der Konfiguration, welche durch die JP-2009-098111-A gezeigt wird, durchzuführen, ist es notwendig, dass der drehbare Spiegel in einer komplizierten Art und Weise bewegt wird. Beispielsweise kann beim Durchführen eines Laserscans durch ein drehbares Bewegen des drehbaren Spiegels, wie in der JP-2009-098111-A gezeigt ist, der Antrieb des drehbaren Spiegels vereinfacht werden und ein Laserscan durch den drehbaren Spiegel kann basierend auf einem einfachen Linienscan (eindimensionaler Scan) basiert sein, so dass ein Hochgeschwindigkeitsantrieb erreicht wird.
  • Dies jedoch erzeugt ein Phänomen eines Nicht-Änderns eines Einfallswinkels (Winkel erzeugt zwischen einem Laserstrahl, der von dem Deflektor emittiert wird, und einer horizontalen Ebene) des Laserstrahls. Dieses Phänomen wird erzeugt, wenn der Deflektor bei einer Drehposition ist, wo der Deflektor zu einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung orientiert ist, in welcher der Laserstrahl zum Linienscannen bewegt wird (rechtwinklig zu dem Scan-Ebeneneinfall auf dem Deflektor). Demnach ist die dreidimensionale Erkennung in der Nachbarschaft dieser Drehposition unterbunden. Um ein derartiges Problem zu beseitigen ist es notwendig, dass der drehbare Spiegel zweidimensional auf eine komplizierte Art und Weise bewegt wird, so dass der Laserstrahl multidirektional bewegt wird, anstelle es dem sich drehenden Spiegel zu erlauben, einen Laserscan basierend auf einem einfachen Linienscan (eindimensionalen Scan) durchzuführen. Es ist jedoch schwierig, die Geschwindigkeit in einer solch komplizierten Drehbewegung zu erhöhen, und die komplizierte Drehbewegung involviert notwendigerweise eine komplizierte Konfiguration und Steuer- bzw. Regelmethode.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die Probleme, welche obenstehend dargelegt sind, zu lösen, und hat als ihre Aufgabe, in einem Laserradar, welches eine dreidimensionale Erkennung von Zielen um das Laserradar herum ermöglicht, eine Konfiguration zu realisieren, welche ein Hochgeschwindigkeits-Laserstrahlscannen ermöglicht, während die Größe und das Gewicht des Laserradars verringert werden.
  • Um die obige Aufgabe bzw. das obige Ziel zu erlangen weist das Laserradar als seinen einen Aspekt Folgendes auf: Ein Laserstrahl-Erzeugungsmittel (10) zum Erzeugen eines Laserstrahls; ein erstes Scan-Bauteil (31) zum Scannen des Laserstrahls von dem Laserstrahl-Erzeugungsmittel in einer virtuellen Ebene, welche durch eine vorbestimmte Achse (42a) hindurchtritt; ein Steuer- oder Regelmittel (33, 52, 70) zum Steuern bzw. Regeln einer Auslenkung des ersten Scan-Bauteils, so dass ein Winkel (Θ) des Scanstrahls in der Ebene verändert wird; ein zweites Scan-Bauteil (41) zum Ablenken des Laserstrahls, welcher durch das erste Scan-Bauteil gescannt wird, und zum Scannen des in Richtung eines externen bzw. außen liegenden Raumes abgelenkten Laserstrahls, wobei das Scan-Bauteil um die Achse (42a) drehbar ist; ein Lichterfassungsmittel (20) zum Erfassen von reflektiertem Licht, welches der Laserstrahl, welcher reflektiert in und zurückgesandt von dem externen Raum wird; ein Lichtsammelmittel (130a) zum Sammeln des reflektierten Lichts an dem Lichterfassungsmittel, wobei das Lichtsammelmittel integral mit dem zweiten Scan-Bauteil (41) gebildet ist; und ein Antriebsmittel (50) zum Antreiben und Drehen sowohl des zweiten Scan-Bauteils (41) und des Lichtsammelmittels (130) um die Achse (42a), wobei: das zweite Scan-Bauteil (41) eine ablenkende Oberfläche (100, 200) hat, welche auf einer Seite angeordnet ist, auf welcher der Laserstrahl einfällt, und gebildet ist, um den Laserstrahl abzulenken; wobei die ablenkende Oberfläche (100; 200) wenigstens in einem Abschnitt eines Bereichs entlang einer Umfangsrichtung der Achse gebildet ist, wobei die ablenkende Oberfläche eine Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen (101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 201 und 207) ist, welche koaxial auf den Mittelpunkt auf der Achse ausgerichtet angeordnet sind; und wobei die Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen jeweils gebildet sind, um eine verschiedene Neigung hinsichtlich einer horizontalen Ebene zu haben, welche rechtwinklig zu der Achse (42a) ist.
  • Mit dieser Konfiguration kann der Laserstrahl zu der ablenkenden Oberfläche (d. h. der Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen) basierend auf einem Linienscannen abgestrahlt werden, wobei die ablenkende Oberfläche gestuft ist und koaxial auf den Mittelpunkt auf der Achse ausgerichtet konfiguriert ist. Demnach wird reflektiertes Licht (Strahlungslicht in Richtung eines äußeren Raumes) verschieden von den individuell reflektierenden Oberflächen, welche eine unterschiedliche Steigung bzw. Neigung haben, gerichtet.
  • Bei dem Vorgang bzw. Prozess der relativen Bewegung der Linienscanposition auf der ablenkenden Oberfläche wird sichergestellt, dass der Laserstrahl, welcher in der virtuellen Ebene zu bewegen ist, auf die individuelle Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen einfällt. Demnach wird der Laserstrahl durch die individuell reflektierenden Oberflächen trotz der Änderung der Orientierung der ablenkenden Oberfläche aufgrund der Drehung des Deflektors reflektiert. Auf diese Weise wird der Laserstrahl dreidimensional um das Laserradar herum gescannt, wobei er seinen Neigungswinkel (Winkel hinsichtlich der horizontalen Ebene) verändert. Insbesondere wird, da der Laserstrahl auf die ablenkende Oberfläche basierend auf einem Linienscannen (eindimensionalen Scan) abgestrahlt werden kann, ein Laserscannen für die ablenkende Oberfläche unter hohe Geschwindigkeit durchgeführt, ohne die Größe des Antriebsmechanismus zu erhöhen oder den Antriebsmechanismus zu verkomplizieren. Weiterhin ist das Laserradar in der Lage, dreidimensional die Anwesenheit eines Zieles um das Laserradar herum bei einer höheren Geschwindigkeit zu erkennen.
  • Weiterhin ist die Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen einen vollständigen Umfangsbereich bedeckend auf den Mittelpunkt auf der Achse ausgerichtet gebildet.
  • Mit dieser Konfiguration wird der Laserstrahl auf die individuell reflektierenden Oberflächen abgestrahlt, in welche Richtung der Deflektor auch immer orientiert sein mag. Demnach ist das Laserradar in der Lage, zyklopedisch (cyclopedically) und dreidimensional ein Ziel zu erkennen, welches um das Laserradar herum gegenwärtig ist.
  • Weiterhin ändert beispielsweise jedes mal, wenn sich der Deflektor eine Anzahl N von Malen (N ist eine natürliche Zahl) dreht, der Steuer- bzw. Regelmechanismus die Orientierung des ersten Scan-Bauteils. Demnach wird eine Oberfläche in der Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen, auf welche der Laserstrahl einfällt, jede N-te Drehung des Deflektors verändert.
  • Mit dieser Konfiguration muss die Orientierung des ersten Scan-Bauteils nur jedes N-te Mal der Drehung des Deflektors geändert werden. Demnach wird die Last, welche durch eine Änderung der Orientierung aufgebürdet wird, verringert, verglichen mit der Konfiguration, in welcher die Orientierung mehrerer Male während einer Drehung des Deflektors geändert wird. Insbesondere ist es bei der Konfiguration des Veränderns der Orientierung mehrmals in einer Drehung schwierig, den Deflektor unter hoher Geschwindigkeit zu drehen, da die Zeit, welche zum Ändern der Orientierung benötigt wird, mehrmals in Betracht gezogen werden muss. In dieser Hinsicht ermöglicht es die Änderung der Orientierung auf einer N-mal Drehbasis wie obenstehend beschrieben ist, eine Hochgeschwindigkeitsdrehung des Deflektors, während die Änderung zu angemessenen Zeitpunkten ohne Verzögerung erreicht wird. Demnach wird das Laserradar vorteilhafter beim Durchführen einer dreidimensionalen Hochgeschwindigkeitserkennung von Zielen verwendet.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den beigefügten Zeichnungen sind:
  • 1 eine schematische Querschnittsdarstellung, welche ein Laserradar gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 2 ein Diagramm, welches eine Korrelation zwischen einem Winkel des Laserstrahls, welcher zu einem Deflektor abgestrahlt wird, und einem Strahlungswinkel von dem Deflektor veranschaulicht;
  • 3 eine schematische perspektivische Ansicht, welche die Umgebung eines konkaven Spiegels des Laserradars, welches in 1 veranschaulicht ist, veranschaulicht;
  • 4A eine perspektivische Ansicht, welche eine Konfiguration in der Umgebung eines Scan-Strahlreflektors des Laserradars, welches in 1 veranschaulicht ist, veranschaulicht;
  • 4B eine perspektivische Ansicht, welche das Laserradar, welches in 4B veranschaulicht ist, betrachtet aus einer anderen Richtung, veranschaulicht;
  • 5 eine Draufsicht, welche eine Konfiguration in der Umgebung des Scan-Strahlreflektors des Laserradars, welches in 1 veranschaulicht ist, veranschaulicht;
  • 6A eine schematische Querschnittsansicht, welche entlang einer Azimut-Richtung von 0° bis 180° der 5 aufgenommen ist;
  • 6B eine schematische Querschnittsansicht, welche entlang einer Richtung 45° bis –135° der 5 aufgenommen ist;
  • 7A eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulicht, welche durch den Scan-Strahlreflektor, welcher in eine Azimut-Richtung von –45° orientiert ist, durchgeführt wird;
  • 7B eine Draufsicht auf den Scan-Strahlreflektor, welcher in 7A veranschaulicht ist;
  • 8 eine perspektivische Ansicht des Scan-Strahlreflektors, welcher in eine Azimut-Richtung von –45° orientiert ist, betrachtet aus einer Richtung unterschiedlich von der Richtung von 7A;
  • 9A und 9B schematische perspektivische Ansichten, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung, welche durch den Scan-Strahlreflektor durchgeführt wird, welcher jeweils in Azimut-Richtungen von –30° und –15° orientiert ist, durchgeführt werden;
  • 10A eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulicht, welche durch den Scan-Strahlreflektor durchgeführt wird, welcher in eine Richtung 0° orientiert ist;
  • 10B eine Draufsicht auf den Scan-Strahlreflektor, welcher in 10A veranschaulicht ist;
  • 11 ein Diagramm, welches eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulicht, welche durch den Scan-Strahlreflektor durchgeführt wird, welcher in eine Azimut-Richtung von 0° orientiert ist, betrachtet aus einer Richtung unterschiedlich von der Richtung in 10A;
  • 12A und 12B schematische perspektivische Ansichten, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulichen, welche durch den Scan-Strahlreflektor durchgeführt wird, welcher jeweils in Azimut-Richtungen von 15° und 30° orientiert ist;
  • 13A eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulicht, welche durch den Scan-Strahlreflektor durchgeführt wird, welcher in eine Richtung von 45° orientiert ist;
  • 13B eine Draufsicht auf den Scan-Strahlreflektor, welcher in 13A veranschaulicht ist;
  • 14 eine perspektivische Ansicht, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulicht, welche durch den Scan-Strahlreflektor durchgeführt wird, welcher in eine Azimut-Richtung von 45° orientiert ist, betrachtet aus einer Richtung unterschiedlich zu der Richtung in 13A;
  • 15 eine schematische perspektivische Ansicht, welche die Umgebung eines konkaven Spiegels eines Laserradars gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 16 ein Diagramm, welches eine Korrelation zwischen einem Winkel eines Laserstrahls, welcher zu einem Deflektor abgestrahlt wird, und einem Strahlungswinkel von dem Deflektor gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 17 eine perspektivische Ansicht, welche eine Konfiguration in der Umgebung eines Scan-Strahlreflektors des Laserradars, welches in 15 veranschaulicht ist, veranschaulicht;
  • 18 eine Draufsicht, welche eine Konfiguration in der Umgebung des Scan-Strahlreflektors des Laserradars, welches in 15 veranschaulicht ist, veranschaulicht;
  • 19A eine schematische Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer Azimut-Richtung von 0° bis 180° der 18;
  • 19B eine schematische Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer Azimut-Richtung von 45° bis –135° der 5;
  • 20 eine schematische Draufsicht auf das Laserradar, welches in 15 veranschaulicht ist, in welchem der Scan-Strahlreflektor in eine Azimut-Richtung von 0° gerichtet ist;
  • 21 eine schematische Draufsicht, welche eine Position eines Laserstrahl-Scans und einer Laserstrahl-Abstrahlung bei dem Laserradar, welches in 15 veranschaulicht ist, veranschaulicht, wenn der Scan-Strahlreflektor in einer Azimut-Richtung von 90° orientiert ist;
  • 22 eine schematische Draufsicht, welche eine Position eines Laserstrahl-Scans bei dem Laserradar, welches in 15 veranschaulicht ist, veranschaulicht, wenn der Scan-Strahlreflektor in eine Azimut-Richtung von 180° orientiert ist;
  • 23A und 23B schematische perspektivische Ansichten, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung bei dem Laserradar, welches in 15 veranschaulicht ist, veranschaulichen, wenn der Scan-Strahlreflektor jeweils in Azimut-Richtungen von –60° und –45° gerichtet ist;
  • 24A und 24B schematische perspektivische Ansichten, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung bei dem Laserradar, welches in 15 veranschaulicht ist, veranschaulichen, wenn der Scan-Strahlreflektor jeweils in Azimut-Richtungen von –30° und –15° gerichtet ist;
  • 25 eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung bei dem Laserradar, welches in 15 veranschaulicht ist, veranschaulicht, wenn der Scan-Strahlreflektor in eine Azimut-Richtung von 0° gerichtet ist;
  • 26A und 26B schematische perspektivische Ansichten, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung bei dem Laserradar, welches in 15 veranschaulicht ist, veranschaulichen, wenn der Scan-Strahlreflektor jeweils in Azimut-Richtungen von 15° und 30° gerichtet ist;
  • 27A und 27B schematische perspektivische Darstellungen, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung bei dem Laserradar, welches in 15 veranschaulicht ist, veranschaulichen, wenn der Scan-Strahlreflektor jeweils in Azimut-Richtungen von 45° und 60° gerichtet ist;
  • 28 ein Diagramm, welches eine Korrelation zwischen einem Winkel eines Laserstrahls, welcher zu einem Deflektor abgestrahlt wird, und einem Strahlungswinkel von dem Deflektor gemäß einem Beispiel veranschaulicht, in welchem ein Linien-Scan in einem Scan-Bereich unterschiedlich von demjenigen der 15 und 16 durchgeführt wird;
  • 29 ein Flussdiagramm, welches einen Umriss eines Steuer- bzw. Regelflusses veranschaulicht, welcher durch eine Steuer- bzw. Regelschaltung durchgeführt wird, um ein Raster-Scannen gemäß der ersten Ausführungsform auszuführen; und
  • 30 ein Flussdiagramm, welches einen Umriss eines Steuer- bzw. Regelflusses veranschaulicht, welcher durch eine Steuer- bzw. Regelschaltung durchgeführt wird, um ein Raster-Scannen gemäß der zweiten Ausführungsform auszuführen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden hierin nachstehend einige Ausführungsformen eines Laserradars gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dieses Laserradar wird auch LIDAR (Light Detection and Ranging oder Laser Imaging Detection and Ranging = Lichterfassung und Entfernungsmessung oder Lichtabbildungserfassung und Entfernungsmessung) genannt.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Bezug nehmend auf die 1–14 und 29 wird eine erste Ausführungsform, auf welche die vorliegende Erfindung angewandt wird, beschrieben.
  • Als erstes wird eine allgemeine Konfiguration eines Laserradar 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche das Laserradar 1 veranschaulicht. 2 ist ein Diagramm, welches eine Korrelation zwischen einem Winkel des Laserstrahls, welcher zu einem Deflektor abgestrahlt wird, und einem Strahlungswinkel von dem Deflektor veranschaulicht.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist das Laserradar 1 eine Laserdiode 10 und eine Fotodiode 20 auf. Das Laserradar 1 ist konfiguriert, um einen Abstand zu und eine Richtung von einem Ziel der Erfassung zu erfassen.
  • Die Laserdiode 10 entspricht dem Laserstrahl-Erzeugungsmittel und ist aus einer bekannten Laserdiode aufgebaut. Die Laserdiode 10 wird mit einem gepulsten Strom von einer Treiberschaltung 9 versorgt, um intermittierend einen gepulsten Laserstrahl (Laserstrahl L1) unter einem vorbestimmten Zeitintervall gemäß dem gepulsten Strom zu emittieren.
  • Die Fotodiode 20 ist aus einer bekannten Fotodiode wie beispielsweise einer Avalanche- bzw. Lawinen-Fotodiode aufgebaut. Es ist sichergestellt, dass die Fotodiode 20 durch ihr Lichtempfangsfenster 20A das Licht L2 empfängt, welches eine Reflektion des Laserstrahls L1 ist, welcher durch die Laserdiode 10 erzeugt wird, und von einem Ziel, welches in einem externen bzw. außen liegenden Raum vorhanden ist, reflektiert wird, und das empfangene Licht L2 in ein elektrisches Signal umwandelt. Es ist sichergestellt, dass die Fotodiode 20 das reflektierte Licht L2 innerhalb eines vorbestimmten Blickwinkelbereiches aufnimmt. 1 zeigt einen Zustand, in dem der Laserstrahl L1, welcher in einer horizontalen Richtung abgestrahlt wird, als das Licht L2 empfangen wird, welches von einem Ziel, welches in einem externen Raum vorhanden ist, reflektiert wird. Es sollte anerkannt werden, dass die horizontale Richtung sich hier auf eine laterale Richtung in einem Zustand bezieht, in dem das Laserradar 1 platziert ist, wie in 1 gezeigt ist, d. h. die Richtung in einer X-Z-Ebene (horizontale Ebene), welche später beschrieben werden wird.
  • Die Fotodiode 20 entspricht dem Lichterfassungsmittel. Das Laserradar 1 weist auch eine Deflektionseinheit bzw. Ablenkeinheit 40 auf, welche einen Laserstrahl in Richtung des externen Raumes ablenkt. Die Fotodiode 20 hat eine Funktion des Erfassen eines Lichtes, welches von dem Ziel reflektiert wird, wobei das Licht dem Laserstrahl, welcher durch den Deflektor 41 abgelenkt wird, entspricht.
  • Der Laserstrahl L1, welcher von der Laserdiode abgestrahlt wird, hat eine Lichtachse, auf welcher eine Linse 60 vorgesehen ist. Die Linse 60 ist als eine Kollimerlinse konfiguriert, welche eine Funktion des Umwandelns des Laserstrahls L1 von der Laserdiode 10 in im Wesentlichen parallele Lichtstrahlen hat.
  • Das Laserlicht L1, welches die Linse 60 passiert hat, pflanzt sich entlang eines Lichtpfades fort, auf welchem ein Spiegel 31 angeordnet ist. Der Spiegel 31 entspricht dem ersten Scan(Ablenk- oder Reflektier-)Bauteil und hat eine Funktion des Führens des Laserstrahls L1 von der Laserdiode 10 in Richtung einer sich drehenden Ablenkeinheit 40, welche später beschrieben wird. Der Winkel des Spiegels 31 auf einer X-Y-Ebene, welche später beschrieben wird, ist konfiguriert, um durch die Antriebskraft eines Aktuators 32 geändert zu werden (d. h. ausgelenkt zu werden). Demzufolge ist der Spiegel 31 konfiguriert, um den Laserstrahl L1, welcher durch die Kollimierlinse 60 hindurchgetreten ist, in eine Richtung zu reflektieren, welche durch die Postur (in diesem Fall den Winkel) des Spiegels 31 geändert ist.
  • Der Aktuator 33 wird betrieben durch Empfangen eines Befehls von einer Steuer- bzw. Regelschaltung 70 (siehe 2), welche später beschrieben wird. Der Aktuator 33 ist konfiguriert, um den Winkel des Spiegels 31 zu verändern, so dass die Richtung des Laserstrahls L1, welcher durch den Spiegel 31 reflektiert wird, in und entlang einer virtuellen Ebene (X-Y-Ebene, welche später beschrieben wird) reflektiert wird. Beispielsweise ist der Aktuator 33 aus einem Schrittmotor aufgebaut, welcher den Spiegel 31 um eine vorbestimmte Drehachse dreht. In den 1 und 2 wird der Spiegel 31 um eine Drehachse G gedreht, welche auf einer reflektierenden Oberfläche 31a des Spiegels 31 vorgesehen ist.
  • In 1 ist die Richtung der Drehachse (Pivot-Achse) G rechtwinklig zu der Richtung des Laserstrahls von der Kollimerlinse 60. Die Drehachse G ist auch rechtwinklig zu der Richtung der Mitte der Drehung (Richtung einer Mittelachse 42a) der sich drehenden Ablenkeinheit 40, welche später beschrieben wird. Die Mittelachse 42a fungiert als eine vorbestimmte Achse, welche dem Laserradar gegeben ist.
  • In der vorliegenden Beschreibung ist die Richtung von der Kollimerlinse 60 in Richtung des Spiegels 31 als eine X-Achse definiert, während die Richtung der Mittelachse 42a als eine Y-Achse definiert ist. Die Richtung der Drehachse G ist als eine Z-Achse rechtwinklig zu der X- und der Y-Achse definiert. Der Aktuator 33 bewegt den Spiegel 31 zentral, so dass der Laserstrahl sich von dem Spiegel 31 auf einer virtuellen Ebene (X-Y-Ebene), welche diese Richtungen einschließt (Richtung des Laserstrahls in Richtung des Spiegels 31 und Richtung der Mittelachse 42a) bewegt. Demnach ist sichergestellt, dass ein Linien-Scan zu einem Deflektor 41, welcher später beschrieben wird, durchgeführt wird. In dieser Konfiguration ist die Drehachse G auf der Mittelachse 42a positioniert für einen Schnittpunkt mit der Mittelachse 42a. Die Schnittposition entspricht einer Reflektionsposition P1. Demzufolge ist die Reflektionsposition P1 eine ungeänderte bzw. unveränderbare feste Position.
  • Der Laserstrahl L1, welcher durch den Spiegel 31 reflektiert wird, hat eine Lichtachse, auf welcher die sich drehende Ablenkeinheit 40 vorgesehen ist. Die sich drehende Ablenkeinheit 40 weist den Deflektor 41 auf, welcher konfiguriert ist, um um die Mittelachse 42a drehbar zu sein, und einen Motor 50, welcher den Deflektor 41 dreht/antreibt. Der Deflektor 41 entspricht dem zweiten Scan-(Ablenk- oder Reflektier)Bauteil. Die sich drehenden Ablenkeinheit 40 hat eine Funktion des Drehens des Deflektors 41, während sie es dem Deflektor 41 ermöglicht, den Laserstrahl L1 zu deflektieren bzw. abzulenken (reflektieren), welcher durch die Laserdiode 10 in Richtung eines externen Raumes (Raum außerhalb eines Gehäuses 3) erzeugt wird.
  • Die sich drehende Ablenkeinheit 40 ist hauptsächlich aufgebaut aus dem Deflektor 41, einer Welle 42, dem Motor 50 und einem Drehwinkelsensor 52. Der Deflektor 41 weist einen Scan-Strahlreflektor 100 und einen konkaven Spiegel 130 auf, während er drehbar auf den Mittelpunkt auf der Mittelachse 42a ausgerichtet abgestützt ist. Bei welcher Drehposition der Deflektor 41 auch immer platziert sein mag, ist es sichergestellt, dass die deflektierende bzw. ablenkende Oberfläche 100a zum Empfangen des Laserstrahls L1 und das reflektierte Licht L2 schräg ansteigend orientiert sind.
  • Der Scan-Strahlreflektor 100 ist konfiguriert, um den Laserstrahl L1 von der Laserdiode 10 (besonders den Laserstrahl L1, welcher durch den Spiegel 31 liniengescannt werden soll) in Richtung eines externen Raumes zu reflektieren. Der Scan-Strahlreflektor 100 ist eines der Merkmale der vorliegenden Ausführungsform. Die detaillierte Konfiguration wird später beschrieben.
  • Wie in den 1 und 3 gezeigt ist, ist der konkave Spiegel 130 um die ablenkende Oberfläche 100a des Deflektors 41 herum platziert, um die Peripherie bzw. den Umfang eines Einfallsbereichs (ein Bereich des Scan-Strahlreflektors 100) zu umgeben. Wenn der Laserstrahl, welcher von dem Scan-Strahlreflektor 100 in einen externen Raum abgestrahlt wird, durch ein Ziel reflektiert wird, welches in dem externen Raum gegenwärtig ist, fungiert der konkave Spiegel 130 zum Sammeln des Lichts, welches von dem Ziel reflektiert wird, während er das reflektierte Licht in Richtung der Fotodiode 20 reflektiert. In 1 zeigt eine strichpunktierte Linie (es sei Bezug genommen auf Referenz L2) schematisch einen Weg (Führungsweg für reflektiertes Licht) des reflektierten Lichts an, welches durch den konkaven Spiegel 130 reflektiert in das Laserradar hineingenommen wird, und welches die Fotodiode 20 erreicht,.
  • Die Welle 42 ist integral mit dem Deflektor 41 konfiguriert, drehbar durch ein Lager abgestützt, welches nicht gezeigt ist, während es sichergestellt ist, dass sie die Antriebsraft des Motors 50 empfangend gedreht wird.
  • Der Motor 50 ist aufgebaut aus beispielsweise einem bekannten DC-Motor oder einem bekannten AC-Motor. Wenn ein Antriebs- bzw. Betriebsbefehl von der Steuerschaltung 70 empfangen wird, ist sichergestellt, dass die Antriebsbedingungen (beispielsweise Dreh-Zeitpunkt oder Drehgeschwindigkeit) des Motors 50 durch einen Motortreiber, welcher nicht gezeigt ist, gesteuert bzw. geregelt werden. Bei einem Empfangen des Antriebsbefehls ist sichergestellt, dass sich der Motor 50 stetig mit einer vorbestimmten konstanten Drehgeschwindigkeit dreht. Der Motor 50, in welchen eine Drehantriebswelle in der Welle 42 integriert ist, ist konfiguriert, um die Welle 42 und den Deflektor 41 stetig um die Mittelachse 42a als einer Mitte der Drehung zu drehen.
  • Das Laserradar 1, welches in 1 gezeigt ist, weist den Drehwinkelsensor 52 zum Erfassen einer Drehwinkelposition der Welle 42 des Motors 50 (d. h. einer Drehwinkelposition des Deflektors 41) auf. Jeder Sensor wie beispielsweise ein Drehgeber können als der Rotationswinkelsensor 52 verwendet werden, vorausgesetzt der Sensors ist in der Lage, die Drehwinkelposition der Welle 42 zu erfassen. Der Drehwinkelsensor 52 bildet einen Teil des Steuer- bzw. Regelmittels, während der Motor 50 das Antriebsmittel konfiguriert.
  • Das Laserradar 1 weist auch eine Kondensorlinse 62 auf dem Weg für reflektiertes Licht, welcher sich von der sich drehenden Ablenkeinheit 40 zu der Fotodiode 20 erstreckt, um reflektiertes Licht zu sammeln und in Richtung der Fotodiode 20 zu passieren. Ein Filter 64 ist zwischen der Kondensorlinse 62 und der Fotodiode 20 zwischenliegend angeordnet. Die Kondensorlinse 62 hat eine Funktion des Sammelns des Lichtes, welches von dem konkaven Spiegel 130 reflektiert wird, und zum Führen des gesammelten reflektierten Lichts zu der Fotodiode 20. Der Filter 64 hat eine Funktion des Übertragens des reflektierten Lichtes und des Entfernens von Licht anders als dem reflektierten Licht auf dem Lichtweg, welcher sich von der sich drehenden Ablenkeinheit 40 zu der Fotodiode 20 erstreckt. Beispielsweise kann der Filter 64 aus einem Wellenlängenauswahlfilter aufgebaut sein, welcher nur das Licht überträgt, welches eine bestimmte Wellenlänge hat (beispielsweise Licht, welches eine Wellenlänge eines vorbestimmten Bereiches hat) entsprechend dem reflektierten Licht L2, jedoch Licht anders als dieses abschneidet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen der konkave Spiegel 130 und die Kondensorlinse 62 Beispielen des Lichtsammelmittels.
  • Die Steuer- bzw. Regelschaltung 70, welche in 2 gezeigt ist, ist aus einer einzelnen oder einer Mehrzahl von Steuer- bzw. Regelschaltungen aufgebaut, wie beispielsweise einem Mikrocomputer, welcher eine CPU hat. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 70 ist angepasst, um die Strahlemissionsleistung der Laserdiode 10, die Drehleistung des Motors 50 und die Antriebsleistung des Aktuators 33 zu regeln bzw. zu steuern. Die Steuerschaltung 70 ist mit der Fotodiode 20 und dem Drehwinkelsensor 52 verbunden, und demnach ist es sichergestellt, dass Signale von diesen Komponenten erhalten werden. Die Steuerschaltung 70 ist mit Speichern verbunden, welche nicht gezeigt sind, beispielsweise einem ROM, einem RAM und einem nichtflüchtigen Speicher, um in der Lage zu sein, Informationen von/in diese(n) Speicher(n) zu lesen/schreiben.
  • Die oben beschriebenen Bestandteile (Laserdiode 10, Fotodiode 20, Spiegel 31, Aktuator 33, Linse 60, Kondensorlinse 62, Filter 64, sich drehende Ablenkeinheit 40, Motor 50, Drehwinkelsensor 52, Steuerschaltung 70 etc.) sind in dem Gehäuse 3 zum Schutz vor Staub oder Stößen aufgenommen. Das Gehäuse 3 ist mit einer Lichtführung 4 vom Fenstertyp, welche den Deflektor 41 umgibt, vorgesehen, um den Laserstrahl L1 und das reflektierte Licht L2 dadurch hindurch zu passieren. Die Lichtführung 4 ist ringförmig geformt auf den Mittelpunkt der Mittelachse 42a ausgerichtet und im Wesentlichen einen Winkel von 360° um die Mittelachse herum bedeckend. Die Lichtführung 4 ist mit einer Laserstrahl-transmittierenden Platte 5, welche beispielsweise aus einer Glasplatte gefertigt ist, vorgesehen. Die Laserstrahl-transmittierende Platte 5 verschließt die Lichtführung 4, um einen Eintritt von Staub bzw. Schmutz zu verhindern.
  • Merkmale der vorliegenden Ausführungsform werden besonders beschrieben.
  • 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche die Umgebung des konkaven Spiegels 130 des Laserradars 1 veranschaulicht. 4A ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Konfiguration in der Umgebung des Scan-Strahlreflektors 100 des Laserradars 1 veranschaulicht. 4B ist eine perspektivische Ansicht, welche das Laserradar, welches in 4B veranschaulicht ist aus einer anderen Richtung betrachtet veranschaulicht. 5 ist eine Draufsicht, welche eine Konfiguration in der Umgebung des Scan-Strahlreflektors 100 veranschaulicht. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer Azimut-Richtung (oder einfach einer Richtung der horizontalen Ebene) von 0° bis 180° der 5. 6B ist eine schematische Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer Azimut-Richtung von 45° bis –135° der 5. Die 6A und 6B zeigen beide den Scan-Strahlreflektor 100 betrachtet aus einer Azimut-Richtung von 90°. 3 und die nachfolgenden Figuren veranschaulichen den Scan-Strahlreflektor 100, welcher mit einem Sitz B, welcher in dem Deflektor 41 eingebettet ist, vorgesehen ist. Die 4A und 4B und die nachfolgenden Figuren zeigen nur den Scan-Strahlreflektor 100 und den Sitz B, und lassen den konkaven Spiegel 130 und dergleichen aus. Der Sitz B ist gezeigt, nur um die Erklärung zu verdeutlichen. Wenn der Scan-Strahlreflektor derart angeordnet ist, dass die reflektierenden Oberflächen freiliegend sein können, ist es nicht notwendig, dass der Sitz B vorgesehen ist.
  • Wie in den 3, 4A, 4B und 6 gezeigt ist, hat der Deflektor 41 einen Ablenkbereich (ablenkende Oberfläche 100a), welcher in ein reflektierendes Gebiet des Scan-Strahlreflektors 100 und ein reflektierendes Gebiet (reflektierender Bereich 130a) des konkaven Spiegels 130 unterteilt sind. Von diesen reflektierenden Gebieten weist das reflektierend Gebiet des Scan-Strahlreflektors 100 eine Mehrzahl von ringförmigen oder bogenförmigen reflektierenden Oberflächen 101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b auf, welche vielfach gestuft und koaxial, die Mittelachse 42a umgebend oder auf den Mittelpunkt an der Mittelachse 42a ausgerichtet angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Orientierung des Deflektors 41 durch die Richtung eines horizontalen Bestandteils bzw. einer horizontalen Komponente des Laserstrahls L1 (siehe einen Pfeil F der 5) definiert, welcher reflektiert wird, wenn der Laserstrahl L1 an einer Position P2 einfällt (Position, wo die Mittelachse 42a die reflektierende Oberfläche 101 schneidet). Diese Orientierung, d. h. die Referenzrichtung F in der Azimut-Richtung ist in dem Laserradar 1 fixiert bzw. fest. Die unteren reflektierenden Oberflächen 102a, 103a und 104a sind von den oberen reflektierenden Oberflächen 102b, 103b und 104b durch eine lineare Grenze abgegrenzt, welche als eine Stufe 110 hergestellt wird, welche durch die Position P2 hindurchtritt und sich in einer Richtung rechtwinklig zu der Orientierung des Deflektors 41 erstreckt. Besonders ist die Grenze (Stufe 110) in einer Ebene positioniert, welche die Mittelachse 42a einschließt und rechtwinklig zu dem Pfeil F ist.
  • Demnach wird der vertikal abgelenkte Bereich des Laserstrahls L1 (d. h. die Ablenkung in der X-Y-Ebenen-Richtung) durch die oberen und unteren reflektierenden Oberflächen, die durch die Einsatz-Grenze getrennt sind, geteilt.
  • Die reflektierende Oberfläche 101, welche einem Mittelgebiet des Scan-Strahlreflektors 100 entspricht, welcher die koaxiale Konfiguration hat, ist auf der Mittelachse 42a angeordnet, hinsichtlich der zentralen Achse 42 geneigt. Die reflektierende Oberfläche 101 ist den gesamten Umfangsbereich entlang des Umfangs bedeckend, auf den Mittelpunkt auf der Mittelachse 42a ausgerichtet gebildet. Demzufolge entspricht, sofern die reflektierende Oberfläche 101 betroffen ist, der gesamte Umfangsbereich entlang des Umfangs dem Bildungsbereich zum Reflektieren des Laserstrahls.
  • Die reflektierenden Oberflächen 102a und 102b bauen ein zweites ringförmiges Gebiet 102 auf, welches unmittelbar auf der äußeren Seite des Mittelbereiches platziert ist, wobei beide benachbart zu der reflektierenden Oberfläche 101 und die reflektierende Oberfläche 101 umgebend sind. Jede der reflektierenden Oberflächen 102a und 102b ist entlang ungefähr einer Hälfte des Umfanges vorgesehen, eine Bogenform bildend. Besonders hat jede der reflektierenden Oberflächen 102a und 102b im Wesentlichen eine Bogenform mit ihren Enden entlang der Stufe 110 platziert seiend. Demzufolge ist jede der reflektierenden Oberflächen 102a und 102b in einem Bereich gebildet, welcher ungefähr eine Hälfte des Umfangs um die Mittelachse 42a bedeckt. Wie in 3 gezeigt ist, ist der Scan-Strahlreflektor 100 als ein Ganzes geneigt konfiguriert, bei welchem eine Seite davon (in der Richtung F platziert, welche die Orientierung des Deflektors 41 ist) an einer unteren Position vorgesehen, und die andere Seite davon (platziert in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung F, welche die Orientierung des Deflektors 41 ist) ist an einer oberen Position vorgesehen. In dem zweiten ringförmigen Bereich 102 ist die reflektierende Oberfläche 102a auf einem Level bzw. Niveau niedriger als die Grenze (Stufe 110) platziert, während die reflektierende Oberfläche 102b auf einem Niveau höher als die Grenze (Stufe 110) platziert ist.
  • Die reflektierenden Oberflächen 103a und 103b bilden ein drittes ringförmiges Gebiet 103, welches außerhalb des Mittelgebiets und des zweiten ringförmigen Gebiets 102 platziert ist (d. h. ummittelbar außerhalb des zweiten ringförmigen Gebiets 102 platziert). Demnach ist die reflektierende Oberfläche 103 benachbart zu der reflektierenden Oberfläche 102a platziert, während sie die reflektierende Oberfläche 102 auf einem Niveau niedriger als der Grenze (Stufe 110) umgibt, und eine Bogenform (halbkreisförmige Form) bildet. Die reflektierende Oberfläche 103b ist benachbart zu der reflektierenden Oberfläche 102b platziert, während sie die reflektierende Oberfläche 102b auf einem Niveau höher als die Grenze (Stufe 110) umgibt, und eine Bogenform (halbkreisförmige Form) bildet. Jede der reflektierenden Oberflächen 103a und 103b ist in einer Bogenform gebildet, ungefähr eine Hälfte des Umfangs um die Mittelachse 42a bedeckend. Demzufolge bedeckt jede der reflektierenden Oberflächen 103a und 103b ungefähr eine Hälfte des Umfangs.
  • Weiterhin bilden die reflektierenden Oberflächen 104a und 104b ein viertes ringförmiges Gebiet, welches außerhalb des mittleren Gebiets und außerhalb der zweiten und dritten ringförmigen Gebiete 102 und 103 (d. h. unmittelbar außerhalb des dritten ringförmigen Gebiets 103 platziert, den äußersten Umfang bzw. die äußerste Peripherie des Scan-Strahlreflektors 100 bildend) platziert ist. Demnach ist die reflektierende Oberfläche 104a benachbart zu der reflektierenden Oberfläche 103a platziert, während sie die reflektierende Oberfläche 103a unterhalb der Grenze (Stufe 110) umgibt und eine Bogenform (halbkreisförmige Form) bildet. Die reflektierende Oberfläche 104b ist benachbart zu der reflektierenden Oberfläche 103b platziert, während sie die reflektierende Oberfläche 103b über der Grenze (Stufe 110) umgibt und eine Bogenform (halbkreisförmige Form) bildet. Jede der reflektierenden Oberflächen 104a und 104b ist in einer Bogenform gebildet, ungefähr eine Hälfte des Umfangs bedeckend. Demzufolge bedeckt jede der reflektierenden Oberflächen 104a und 104b ungefähr eine Hälfte des Umfangs.
  • Für die Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen 101 bis 104, welche auf diesem Wege konfiguriert ist, ist sichergestellt, dass sie unterschiedliche Steigungs- bzw. Neigungsstati hinsichtlich einer Ebene (horizontale Ebene) rechtwinklig zu der Mittelachse 42a haben. Die Neigungsstati können auch ausgedrückt werden als Neigungen bzw. Steigungen von tangentialen Linien an die horizontale Ebene an irgendwelchen Punkten auf den jeweiligen reflektierenden Oberflächen. Besonders die reflektierenden Oberflächen 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b sind in paraboloiden (drehparabolisch gekrümmten Oberflächen) gebildet, welche unterschiedliche Krümmungen haben, d. h. verschiedene Kurvenradien. Demnach sind in der vorliegenden Ausführungsform die Neigungen bzw. Steigungen (oder die geneigten Zustände) als Kurvenradii (oder Biegungen bzw. Krümmungen) definiert.
  • Als ein Beispiel ist es sichergestellt, dass diese reflektierten Oberflächen 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b kleinere Kurvenradii haben wenn die Oberflächen näher zu der Mitte platziert sind, und größere Kurvenradii wenn die Oberflächen näher zu dem Außenumfang platziert sind. Das heißt, das dritte ringförmige Gebiet 103 hat einen Kurvenradius größer als derjenige des zweiten ringförmigen Gebiets 102 und das vierte ringförmige Gebiet 104 hat einen Kurvenradius größer als derjenige des dritten ringförmigen Gebiets 103.
  • Das vorangehende Beispiel kann jedoch geändert werden. Eine Beziehung zwischen den Positionen der reflektierenden Oberflächen in dem Scan-Strahlreflektor 100 und der Größe der Kurvenradii (Krümmungen) hängt von der Ausgestaltung bzw. dem Design ab. Jede reflektierende Oberfläche kann als eine Trajektorie hergestellt werden, welche durch eine Drehung von parabolischen Kurven zu dem Lichtstrahl unter Berücksichtigung der Einfalls- und der reflektierten Richtungen des Laserstrahls gemacht wird. Demnach ist die Größe der vorangehenden Kurvenradii nur eine von beispielhaften Ausführungsformen. Es gibt zwei Faktoren zum Entscheiden der Krümmungen (oder der Kurvenradii) der jeweiligen reflektierenden Oberflächen. Ein Faktor ist ein Fokuslänge einer paraboloidalen Oberfläche, welche jede reflektierende Oberfläche in dem Reflektor 100 aufbaut, und der andere ist ein Abstand zwischen dem Brennpunkt bzw. Fokus und jeder reflektierenden Oberfläche. Das Design wird in Hinsicht auf diese Faktoren getätigt, was mitunter dazu führt, dass die Kurvenradii kleiner sein können, wenn sie sich radial nach außen in dem Scan-Strahlreflektor 100 fortbewegen.
  • Genauer sei ein Querschnitt angenommen, welcher durch ein Schneiden des Scan-Strahlreflektors 100 entlang der Richtung F, durch die Mittelachse 42a hindurchtretend erhalten wird. Die reflektierenden Oberflächen sind derart konfiguriert, dass der Umriss jeder der reflektierenden Oberflächen eine Parabel bildet. 2 veranschaulicht schematisch eine geometrische Korrelation in einem Querschnitt (siehe 6A), welcher durch ein Schneiden des Scan-Strahlreflektors 100 entlang der X-Y-Ebene erhalten wird, wenn die Orientierung des Deflektors 41 (Richtung F der 5) wie in 1 gezeigt ist mit der positiven Richtung der X-Achse zusammenfällt. In 2 hat die ablenkende Oberfläche (reflektierende Oberflächen) 100a des Scan-Strahlrefelektors 100, wie durch seinen Umriss in dem Querschnitt, welcher entlang der X-Y-Ebene aufgenommen ist, gezeigt ist, einen Neigungswinkel α (Neigungswinkel hinsichtlich der horizontalen Ebene) von 45°.
  • In 2 entsprechen Kurven der reflektierenden Oberflächen bei Positionen Pm und Pn den Parabeln, welche durch die folgende Formel (1) ausgedrückt werden. In Formel (1) zeigt t einen Parameter an und L zeigt einen Abstand zwischen den Positionen P1 und P2 an.
    Figure 00240001
  • Weiterhin hat jede der reflektierenden Oberflächen (reflektierende Oberflächen, welche Positionen Pm und Pn aufweisen), deren Umrisse in dem Querschnitt, welcher entlang der X-Y-Ebene aufgenommen ist, durch die obigen Parabeln ausgedrückt werden, ein Paraboloid, welches durch ein Drehen der reflektierenden Oberfläche um eine Achse erhalten wird, welche durch die folgende Formel (2) ausgedrückt wird. y = tan(–θ)·x (2)
  • In diesem Fall hat der Laserstrahl L1 an jeder der Positionen Pm und Pn einen Steigungswinkel bzw. Neigungswinkel β wie er durch die folgende Formel (3) hinsichtlich der horizontalen Ebene ausgedrückt wird. β = –θ (3)
  • Die Position Pn kann jeweils als eine Position P3, P4 oder P5 (siehe 6A) auf der X-Y-Ebene (wenn die Richtung F mit der positiven Richtung der X-Achse zusammenfällt) in der unterseitigen reflektierenden Oberfläche 102a, 103a oder 104a betrachtet werden. Demnach kann durch ein Substituieren von +θ bei jeder Position P3, P4 oder P5 in die Formel (1) der Parabel und die Formel (2) der Drehachse das Paraboloid (d. h. die reflektierende Oberfläche 102a, 103a oder 104a) für jede Position P3, P4 oder P5 gebildet werden. Es sollte anerkannt werden, dass die Positionen P3, P4 und P5 die Mitten der Breite der jeweiligen reflektierenden Oberflächen 102, 103a und 104a sind.
  • Die Position Pm kann jeweils als eine Position P6, P7 oder P8 (siehe 6A) auf der X-Y-Ebene (wenn die Richtung F mit der positiven Richtung der X-Achse zusammenfällt) in der oberseitigen reflektierenden Oberfläche 102b, 103b oder 104b betrachtet werden. Demnach kann, durch ein Substitutieren von –θ bei jeder Position P6, P7 oder P8 in die Formel (1) der Parabel und die Formel (2) der Drehachse das Paraboloid für jede Position P6, P7 oder P8 (d. h. die reflektierende Oberfläche 102b, 103b oder 104b) gebildet werden. Es sollte anerkannt werden, dass die Positionen P6, P7 und P8 die Mitten der Breite der jeweiligen reflektierten Oberflächen 102b, 103b oder 104b sind.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Azimut-Bereich, welcher 180° bedeckt (d. h. von –90° zu +90°) der 5, der Scan-Bereich für eine vorbestimmte Azimut-Richtung von 180°. Der Scan-Bereich in dieser Azimut-Richtung ist für das Laserradar 1 fest bzw. fixiert. Abhängig von der Position, wo die Stufe 110 gebildet ist, kann der Scan-Bereich in dieser Azimut-Richtung kleiner gemacht werden als 180°.
  • Hierin nachstehend wird eine Basis-Operation bei der Verarbeitung der Zielerfassung (Überwachung), welche durch das Laserradar 1 durchgeführt wird, beschrieben.
  • 7A ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulicht, welche durch den Scan-Strahlreflektor 100 durchgeführt wird, welcher in eine Azimut-Richtung von –45° orientiert ist (d. h. der Deflektor ist in eine Richtung –45° orientiert), betrachtet von einer Azimut-Richtung von 180° der 5. 7B ist eine Draufsicht auf den Scan-Strahlreflektor 100, welcher in 7A veranschaulicht ist. 8 ist eine perspektivische Ansicht des Scan-Strahlreflektors 100, welcher in eine Azimut-Richtung von –45° orientiert ist, betrachtet aus einer Richtung (aus einer Azimut-Richtung von –90° der 5) unterschiedlich von der Richtung der 7A.
  • Die 9A und 9B sind schematische perspektivische Ansichten, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulichen, welche durch den Scan-Strahlreflektor 100 durchgeführt wird, welcher jeweils in Azimut-Richtungen von –30° und –15° orientiert ist. 10A ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulicht, welche durch den Scan-Strahlreflektor 100 durchgeführt wird, welcher in eine Azimut-Richtung von 0° orientiert ist, betrachtet aus einer Azimut-Richtung von 180° der 5. 10B ist eine Draufsicht auf den Scan-Strahlreflektor 100, welcher in 10A veranschaulicht ist. 11 ist ein Diagramm, welches eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulicht, welche durch den Scan-Strahlreflektor 100 durchgeführt wird, der in eine Azimut-Richtung von 0° orientiert ist, betrachtet aus einer Richtung (aus einer Azimut-Richtung von –90° der 5) unterschiedlich zu der Richtung in 10A.
  • Die 12A und 12B sind schematische perspektivische Darstellungen, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulichen, welche durch den Scan-Strahlreflektor 100 durchgeführt wird, welcher jeweils in Azimut-Richtungen von 15° und 30° orientiert ist. 13A ist eine schematische perspektivische Darstellung, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulicht, welche durch den Scan-Strahlreflektor 100 durchgeführt wird, welcher in eine Azimut-Richtung von 45° gerichtet ist, betrachtet aus einer Azimut-Richtung von 180° der 5. 13B ist eine Draufsicht auf den Scan-Strahlreflektor 100, welcher in 13A veranschaulicht ist. 14 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Laserstrahl-Abstrahlung veranschaulicht, welche durch den Scan-Strahlreflektor 100 durchgeführt wird, welcher in eine Azimut-Richtung von 45° orientiert ist, betrachtet aus einer Richtung (aus einer Azimut-Richtung von –90° der 5) unterschiedlich von der Richtung in 13A. In den 7A, 7B, 8, 9A, 9B, 10A, 10B, 11, 12A, 12B, 13A, 13B und 14 ist eine virtuelle Ebene als ein Ziel der Strahlung schematisch durch eine Zweipunkt-gestrichelte Linie auf einer Seite angezeigt, in welche der Deflektor orientiert ist (auf einer Seite zu welcher ein Laserstrahl von dem Deflektor abgestrahlt wird).
  • In dem Laserradar 1, welches in 1 gezeigt ist, ist der Deflektor 41 angepasst, um sich bei einer festen bzw. fixierten Geschwindigkeit durch die Antriebskraft des Motors 50 zu drehen. Die 7A bis 14 zeigen die Drehung des Deflektors 41. In den 7A, 7B und 8 entspricht die Azimut-Richtung des Deflektors 41 (der Richtung F der 5) –45°. In 9A ist die Orientierung –30°. In 9B ist die Orientierung –15°. In den 10A, 10B und 11 ist die Orientierung 0°. In 12A ist die Orientierung 15°. In 12B ist die Orientierung 30°. In den 13A, 13B und 14 ist die Orientierung 45°. Jeder dieser Winkel entspricht einem Drehwinkel hinsichtlich einer Referenz-Azimut-Richtung. Die positive Richtung der X-Achse entspricht einer Referenzrichtung (Referenzwinkel 0°).
  • In dem Laserradar 1 wird der Aktuator 33 durch die Steuereinheit 70, welche in 2 gezeigt ist, angetrieben und gesteuert, um den Spiegel 31 zentral zu bewegen. Demnach wird der Laserstrahl L1, welcher von dem Spiegel 31 zu dem Deflektor 41 gerichtet ist, gescannt, um sich innerhalb der virtuellen Ebene zu bewegen. Die virtuelle Ebene entspricht einer Ebene, welche den Weg des Laserstrahls L1 von der Kollimatorlinse 60 in Richtung des Spiegels 31 aufweist und die Mittelachse 42a aufweist. In 1 entspricht beispielsweise die virtuelle Ebene der X-Y-Ebene, welche die Position P1 als Ursprung aufweist. Der Laserstrahl L1 bewegt sich innerhalb der virtuellen Ebene mit der zentralen Bewegung des Spiegels 31. Demnach wird der Linien-Scan auf den Scan-Strahlreflektor 100 durchgeführt, welcher die virtuelle Ebene schneidend angeordnet ist.
  • Die Referenz Ln in 7B zeigt eine Linien-Scan-Position in dem Scan-Strahlreflektor 100 an. Wie aus der 7B gesehen werden kann, zieht die Linien-Scan-Position eine lineare Linie (lineare Linie innerhalb eines vorbestimmten Bereichs) in einer Draufsicht. In dem Laserradar 1 ist der Scan-Bereich (der Bereich, den sich der Laserstrahl von dem Spiegel 31 innerhalb der virtuellen Ebene bewegen kann) des Spiegels 31 ist in dem X-Y-Z-Koordinatensystem fixiert bzw. festgelegt. Demzufolge bewegt sich, wenn der Deflektor 41 wie durch die 7B, 10B und 13B gezeigt, gedreht wird, die Linien-Scan-Position Ln gemäß der Drehung des Deflektors 41 relativ auf der Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen 101 bis 104.
  • In dem Vorgang der relativen Bewegung der Linien-Scan-Position Ln ist sichergestellt, dass die Linien-Scan-Position sich kreuzend über die Mehrzahl der reflektierenden Oberflächen 101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b bewegt, bei welcher Position der Deflektor 41 auch immer platziert sein mag. In anderen Worten gesagt ist in der positionellen Beziehung des Laserradars 1 der Laserstrahl L1 an bzw. auf allen der Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen einfallend, bei welcher Position der Deflektor 41 auch immer platziert sein mag. Demzufolge wird, wenn die Orientierung des Deflektors 41 durch seine sequentielle Rotation geändert wird, wie in den 7A, 9A, 9B, 10A, 12A, 12B und 13A gezeigt ist, der Laserstrahl L1 durch alle der reflektierenden Oberflächen durch ein Steuern des Spiegels 31 reflektiert. Demnach wird der Laserstrahl L1 in die Richtungen entsprechend den jeweiligen reflektierenden Oberflächen abgestrahlt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform haben die Steuerschaltung 70 und der Aktuator 33, welche dem Steuermittel entsprechen, eine Funktion des Steuerns des Winkels (Auslenkung bzw. Verrückung) des Spiegels 31. Besonders steuern die Steuerschaltung 70 und der Aktuator 33 den Winkel (Auslenkung) des Spiegels 31, so dass der Laserstrahl L1, welcher sich innerhalb der virtuellen Ebene bewegt, nur auf einen Bereich des Scan-Strahlreflektors 100 einfällt. Genauer bestimmten die Steuerschaltung 70 und der Aktuator 33 den Bereich der Winkeländerung des Spiegels 31 und der parabolisch gekrümmten Oberfläche (Krümmung) der reflektierenden Oberflächen 101 bis 104, so dass die Linien-Scan-Position Ln, welche in 7B gezeigt ist, beispielsweise nicht aus dem Scan-Strahlreflektor 100 herausgehen wird und in den konkaven Spiegel 130 nicht eintreten wird. Alternativ hierzu kann der Winkel des Spiegels 31 Punkt um Punkt gemäß dem Drehwinkel des Deflektors 41 gesteuert werden, so dass der Linear-Scan-Bereich Ln, welcher mit der Winkeländerung des Spiegels einhergeht, nicht aus dem Bereich des Scan-Strahlreflektors 100 herausgehen wird.
  • In dem Laserradar 1, welches wie obenstehend konfiguriert ist, wird ein gepulster Strom der Laserdiode 10 während der Drehung des Deflektors 41 zur Verfügung gestellt. Dann wird ein gepulster Laserstrahl (Laserstrahl L1), welcher mit einem Zeitintervall gepulst ist, welches geeignet ist für das Timing und die Pulsweite des gepulsten Stromes, von der Laserdiode 10 ausgegeben. Der Laserstrahl L1 wird als nichtparalleles Licht emittiert und durch die Linse 60 passiert zur Umwandlung in parallele Lichtstrahlen. Nach dem Passieren durch die Linse 60 wird der Laserstrahl L1 durch den Spiegel 31 reflektiert, weiterhin durch den Scan-Strahlreflektor 100 reflektiert und in einen externen Raum abgestrahlt.
  • Wenn der Laserstrahl L1, welcher von dem Scan-Strahlreflektor 100 abgestrahlt wird ein Ziel trifft (Ziel der Erfassung), welches in einem externen Raum gegenwärtig ist, wird der Laserstrahl L1 durch das Ziel zurück in Richtung des Laserradar 1 reflektiert. Ein Teil des reflektierten Lichts (Licht L2) tritt in das Gehäuse 3 über die Laserstrahl transmittierende Platte 5 ein und fällt auf den konkaven Spiegel 130. Der konkave Spiegel 130 führt (reflektiert) das Licht L2 in Richtung der Fotodiode 20 gefolgt durch eine Sammlung durch die Kondensorlinse 62. Das gesammelte Licht L2 pflanzt sich durch den Filter 64 hindurch fort und tritt in die Fotodiode 20 ein. Bei einem Empfang des Lichtes L2 gibt die Fotodiode 20 ein elektrisches Signal (Lichtempfangssignal) gemäß der Intensität des Lichtes L2 aus (beispielsweise gibt sie eine Spannung gemäß dem empfangenen Licht L2 aus).
  • Die Steuerschaltung 70 misst eine Zeit T von der Emission zum Empfang des Laserstrahls L1. In anderen Worten misst die Steuerschaltung 70 die Zeit von wann die Laserdiode 10 den gepulsten Laserstrahl L1 ausgibt, bis wann die Fotodiode 20 das reflektierte Licht L2 entsprechend dem gepulsten Laserstrahl L1 empfängt. Die Messung der Zeit T wird durchgeführt basierend auf dem Timing bzw. Zeitpunkt, wenn ein gepulstes Signal zu der Laserdiode 10 übertragen wird, und dem Zeitpunkt, wenn die Fotodiode 20 das Lichtempfangssignal ausgibt. Weiterhin berechnet die Steuerschaltung 70 einen Abstand L von einer Referenzposition (beispielsweise Position P2) in dem Laserradar 1 zu einem Ziel basierend auf der Zeit T und der wohlbekannten Lichtgeschwindigkeit c.
  • Der Azimut eines erfassten Ziels kann basierend auf dem Winkel des Spiegels 31 berechnet werden, wenn der Laserstrahl L1 von der Laserdiode 10 abgestrahlt wird und die Orientierung (Richtung F) des Deflektors 41.
  • Die Steuerschaltung 70 ist in der Lage, eine Ausgabe von dem Drehwinkelsensor 52 zu der Zeit zu erlangen, wenn der gepulste Laserstrahl L1 abgestrahlt wird. Die Ausgabe entspricht einer Drehauslenkung θ von dem Referenz-Azimutwinkel des Deflektors 41 zu dem Zeitpunkt, wenn der gepulste Laserstrahl 1 abgestrahlt wird. Weiterhin ist die Steuerschaltung 70, welche den Betrag der Auslenkung des Aktuators 33 steuert in der Lage, den Winkel (Auslenkung) des Spiegels 31 zu erlangen, wenn der gepulste Laserstrahl L1 abgestrahlt wird (d. h. in der Lage, den Winkel θ, welcher in 2 gezeigt ist, zu erlangen). Demnach ist die Steuerschaltung 70 in der Lage, zu erlangen, auf welcher der reflektierenden Oberflächen 101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b der Laserstrahl L1 einfällt. Wenn eine reflektierende Oberfläche, auf welcher der Laserstrahl L1 einfällt bestimmt wird, wird der Steigungswinkel des Laserstrahls L1 (Steigungswinkel des Laserstrahls L1 hinsichtlich der horizontalen Richtung) von der reflektierenden Oberfläche bestimmt. Demzufolge wird ein Steigungswinkel für jede der reflektierenden Oberflächen bestimmt. Demnach kann der Azimut des Ziels basierend auf diesem Steigungswinkel und der Drehauslenkung θ welche obenstehend erwähnt ist, erfasst werden.
  • Die 7A bis 14 veranschaulichen jeweils schematisch einen Strahlungspfad bzw. einen Strahlungsweg, wenn der Laserstrahl L1 auf die reflektierenden Oberflächen 101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b bei den jeweiligen Drehpositionen des Deflektors 41 einfällt. Der Grad der Geschwindigkeit des Linien-Scans an der Linien-Scan-Position Ln kann jedoch verschieden gesetzt sein.
  • Beispielsweise kann die Orientierung des Spiegels 31 geändert werden jedes Mal wenn der Deflektor 41 sich N-mal dreht (N ist eine natürliche Zahl). Demnach werden Einfallsgebiete in der jeweiligen Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen jede N-mal von Drehungen verschoben. Dieses Verfahren entspricht einem so genannten Raster-Scan. Beispielsweise kann, wie in 3 gezeigt ist, der Winkel des Laserstrahls L1 von dem Spiegel 31 in sieben Stufen verändert werden. In diesem Fall kann der Winkel bei jeder Drehung des Deflektors 41 geändert werden, so dass, wenn sieben Drehungen vollendet sind, ein Zyklus einer siebenstufigen Winkeländerung vollständig ist.
  • 29 zeigt ein spezifisches Beispiel eines Steuer- bzw. Regelflusses des Raster-Scans. Der Steuerfluss, welcher in 29 gezeigt ist, wird durch die Steuerschaltung 70 ausgefüht. Der Steuerfluss ist vorgesehen unter der Annahme, dass der Motor 50 bereits angetrieben und gedreht wurde bei einer festen Geschwindigkeit.
  • Bei einem Start eines dreidimensionalen Scannens steuert die Steuerschaltung 70 den Aktuator 33, um den Spiegel 31 zu steuern, so dass er bei seinem anfänglichen Winkel positioniert ist (Schritt S1). Der anfängliche Winkel entspricht beispielsweise einem Winkel, bei welchem der Laserstrahl L1 an die äußerste ringförmige reflektierende Oberfläche 104a, welche in 3 gezeigt ist, abgestrahlt wird. Diese Strahlungsposition ist im Wesentlichen die Mitte in der Breitenrichtung der reflektierenden Oberfläche 104a.
  • Dann bestimmt die Steuerschaltung 70, ob die Referenzrichtung F des Reflektors in den vorbestimmten Azimut-Bereich von –90° bis +90° fällt oder nicht (siehe 5) (Schritt S2). Diese Bestimmung wird getätigt basierend auf einem Signal von dem Drehwinkelsensor 52. Wenn die Bestimmung JA ist, befiehlt die Steuerschaltung 70 der Treiberschaltung 9, die Laserdiode 10 einen gepulsten Laserstrahl L1 unter regelmäßigen Intervallen bzw. Zeitabständen (Schritt S3) abstrahlen zu lassen. Demnach wird der Laserstrahl L1 unter regelmäßigen Zeitabständen in den externen Raum abgestrahlt, um zu der äußersten reflektierten Oberfläche 104a abgestrahlt zu werden, um von dieser zu starten. Da der Deflektor 41 mit einer festen Geschwindigkeit gedreht wird, wird der Laserstrahl L1, welcher in den externen Raum abgestrahlt wird, auch in einer Azimut-Richtung auf einer Festwinkelbasis verschoben, um einen sequentiellen Scan durchzuführen. In anderen Worten wird ein Azimut-(Horizontal-)Richtungs-Scan durchgeführt. Die Verarbeitung der Schritte S2 und S3 wird fortgesetzt, während die Referenzrichtung F des Deflektors 41 in den vorbestimmten Azimut-Bereich von –90° bis +90° fällt. Demnach wird ein unterer Einlinien-Scan in dem peripheren Raum bzw. Umfangsraum, welcher den Azimut-Bereich von –90° bis +90° bedeckt durchgeführt.
  • Nach dem Beenden des unteren Einlinien-Scans wird eine NEIN-Bestimmung bei Schritt S2 getätigt. In diesem Fall wartet der Vorgang bzw. Prozess bis die Referenzrichtung F des Deflektors 41 in eine Azimut-Richtung von +180° (siehe 5) (Schritt S4) gerichtet ist. Diese Bestimmung triggert den Spiegel 31, um im Vorgriff auf den nachfolgenden Winkel orientiert zu sein.
  • Wenn die Bestimmung bei Schritt S4 JA ist, bedeutet dies, dass die Referenzrichtung F des Deflektors 41 mit der Azimut-Richtung von 180° zusammenfällt. In diesem Fall bestimmt die Steuerschaltung 70, ob der Spiegel 31 bereits bei einem Winkel positioniert ist, welcher es dem Laserstrahl L1 erlaubt, auf die äußerste und letzte ringförmige reflektierende Oberfläche 104b, welche in 3 gezeigt ist, einzufallen oder nicht (Schritt S5).
  • Wenn die Bestimmung bei Schritt S5 JA ist, bedeutet dies, dass ein Scan von allen von den sieben Linien in dem vorbestimmten Azimut-Bereich von 180° vollendet ist. Demnach endet die Steuerung. Andererseits bedeutet es, wenn die Bestimmung bei Schritt S5 NEIN ist, dass noch zu scannende Linien verbleiben. Demzufolge steuert die Steuereinheit 70 den Aktuator 33, um den Winkel des Spiegels 130 um einen Schritt zu ändern, so dass der Laserstrahl L1 auf eine reflektierende Oberfläche (beispielsweise 103b) abgestrahlt wird, welche einen Schritt höher (näher zu der Mitte) platziert ist als die reflektierende Oberfläche, auf welche der Laserstrahl L1 bis dahin abgestrahlt worden ist (Schritt S6). Dann kehrt die Steuerung zu Schritt S2, welcher obenstehend beschrieben ist, zurück.
  • Auf diesem Wege werden, während der Deflektor 41 bei einer festen Geschwindigkeit gedreht wird, die sieben Linien in dem vorbestimmten Azimut-Bereich von 180° (–90° bis +90°) sequentiell bzw. nacheinanderfolgend gescannt. Mit diesem Raster-Scan wird ein dreidimensionaler Scan durchgeführt, welcher den Azimut-Bereich von 180°, d. h. eine Azimut-Richtung von –90° bis +90° in dem externen Raum um das Laserradar 1 herum bedeckt.
  • Bei der oben beschriebenen Steuerung wird der Winkel des Spiegels bei jeder einen Drehung des Deflektors 41 geändert. Alternativ dazu kann der Winkel des Spiegels jedes Mal geändert werden, wenn der Deflektor sich N-mal (hier N = 2, 3, ...) dreht. In diesem Fall misst, da der Drehwinkelsensor 52 Informationen ausgibt, welche die Anzahl von Drehungen des Deflektors 41 anzeigen, die Steuerschaltung 70 die Anzahl von Drehungen des Deflektors 41 basierend auf den Informationen. Die Steuerschaltung 70 verwendet die Informationen über die Anzahl von Drehungen, um die Anzahl von Drehungen N des Deflektors 41 zu überwachen. Demnach führt die Steuerschaltung 70 eine dreidimensionale Steuerung wie oben beschrieben durch.
  • Gemäß dem Laserradar 1 der vorliegenden Ausführungsform hat der Deflektor 41 eine vielfach abgestufte ablenkende Oberfläche (eine Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen 101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b) welche ein koaxiale Konfiguration habend und auf den Mittelpunkt der Mittelachse 42a ausgerichtet angeordnet sind. In dem Laserradar 1 wird der Laserstrahl L1 an Positionen in der ablenkenden Oberfläche basierend auf einem Linien-Scan abgestrahlt. Demzufolge kann Licht in verschiedene Richtungen (d. h. Licht wird in einen externen Raum abgestrahlt) von den individuellen reflektierenden Oberflächen 101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b reflektiert werden, welche verschiedene Steigungen bzw. Neigungen haben.
  • Weiterhin ist in dem Vorgang der relativen Bewegung der Linien-Scan-Position Ln über die ablenkende Oberfläche sichergestellt, dass der Laserstrahl L1, welcher in und entlang der virtuellen Ebene zu bewegen ist, auf die Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen einfällt. Demzufolge wird trotz der Veränderung der Orientierung der ablenkenden Oberfläche aufgrund der Drehung des Deflektors 41 der Laserstrahl L1 durch die individuellen reflektierenden Oberflächen reflektiert. Demnach wird der Laserstrahl L1 in Richtung des Raums um das Laserradar 1 herum gescannt, wobei er seinen Steigungswinkel (Winkel hinsichtlich der horizontalen Ebene) ändert. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Scan-Bereich in der Richtung entlang der X-Z-Ebene (horizontale Ebene) einem Azimut-Bereich von 180° oder weniger, aufgrund der Struktur des Scan-Strahlreflektors 100. Das dreidimensionale Scannen kann jedoch gemäß dem Drehbereich des Deflektors 41 durchgeführt werden. Insbesondere kann der Laserstrahl L1 dreidimensional auf die ablenkende Oberfläche (reflektierende Oberflächen) abgestrahlt werden basierend auf einem Linien-Scan (eindimensionaler Scan). Demnach wird ein Hochgeschwindigkeits-Laserscannen auf die ablenkende Oberfläche durchgeführt ohne ein Erhöhen der Größe des Antriebsmechanismus oder ein Verkomplizieren der Antriebsvorrichtung bzw. des Antriebsmechanismus. Weiterhin wird ein Ziel, welches um das Laserradar 1 herum gegenwärtig ist, dreidimensional bei höherer Geschwindigkeit erkannt.
  • In dem Laserradar 1 sind die Oberflächen zum Reflektieren des Linien-Scan-Strahls all den Umfangsbereich des Scan-Strahlreflektors 100 bedeckend, auf den Mittelpunkt der Mittelachse 42a ausgerichtet gebildet. Mit dieser Konfiguration ist sichergestellt, dass der Laserstrahl zu den individuell reflektierenden Oberflächen abgestrahlt wird, in welche Richtung auch immer der Deflektor 41 in der Azimut-Richtung von 180° oder weniger auf einer horizontalen Ebene orientiert sein mag. Demnach können Ziele, welche in dem horizontalen Azimut-Bereich von 180° oder weniger um das Laserradar 1 gegenwärtig sind, zuverlässig dreidimensional erkannt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der horizontale Scan-Bereich in einem Azimut-Bereich von 180° am Maximum. Demgemäß können jedoch die Größe des Scan-Strahlreflektors 100 und weiterhin die Größe des konkaven Spiegels 130 des Deflektors 41 können verringert werden.
  • Ferner wird in dem Laserradar 1 die Orientierung des Spiegels 31 durch die Steuerschaltung 70 jedes Mal geändert wenn der Deflektor 41 sich N-mal (N ist eine natürliche Zahl) dreht. Demnach ist es sichergestellt, dass die Einfallsbereiche in der jeweiligen Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen bei jeder N-ten Anzahl von Drehungen verschoben werden.
  • Mit dieser Konfiguration muss nur die Orientierung des Spiegels 31 auf einer N-mal-Dreh-Basis geändert werden. Demnach ist die Last, welche beim Ändern der Orientierung des Spiegels 31 aufgebürdet. wird, verringert, verglichen zu der Konfiguration, in welcher der Winkel des Spiegels mehrere Male während einer Drehung des Deflektors 41 geändert wird. Insbesondere bei der Konfiguration des Änderns des Winkels des Spiegels mehrere Male bei einer Drehung ist es schwierig, den Deflektor 41 unter einer hohen Geschwindigkeit zu drehen, da die Zeit, welche für eine Änderung des Winkels benötigt wird, einige Male in Betracht gezogen werden muss. Die Änderung des Winkels auf einer N-mal-Dreh-Basis wie obenstehend beschrieben ermöglicht jedoch eine Hochgeschwindigkeitsdrehung des Deflektors 41, während die Änderung zu angemessenen Zeitpunkten ohne Verzögerung erleichtert wird. Demnach wird das Laserradar 1 vorteilhafter bei einer Durchführung einer dreidimensionalen Hochgeschwindigkeits-Erkennung eines Ziels verwendet.
  • Zusätzlich wird, während der Laserstrahl auf die individuell reflektierenden Oberflächen einfällt, ein fester Steigungswinkel des Laserstrahls hinsichtlich der horizontalen Ebene (Winkel in Hinsicht auf jede reflektierende Oberfläche, auf welche der Laserstrahl einfällt) trotz der Drehung des Deflektors 41 aufrechterhalten, wenn der Laserstrahl in den externen Raum abgestrahlt wird. Demzufolge wird, wenn die reflektierenden Oberflächen nacheinanderfolgend verschoben werden, der feste Steigungswinkel des Laserstrahls hinsichtlich der horizontalen Ebene trotz der Drehung des Deflektors 41 aufrechterhalten, wenn der Laserstrahl in den äußeren Raum abgestrahlt wird, sofern der Laserstrahl auf die reflektierenden Oberflächen einfällt.
  • Weiterhin steuert in dem Laserradar 1 die Steuerschaltung 70 (Steuermittel) den Winkel (Auslenkung) des Spiegels 31 auf einem solchen Wege, dass der Laserstrahl, welcher auf der virtuellen Ebene zu bewegen ist, nur auf ein Gebiet in dem Scan-Strahlreflektor 100 (ein Einfallsgebiet, welches den Bereich aufweist, in welchem die reflektierenden Oberflächen 101 bis 104 gebildet sind) einfällt. Auch wird der Deflektor 41 auf der Seite der ablenkenden Oberfläche, welche den Einfallsbereich umgibt, gebildet, um als der konkave Spiegel 130 zu dienen. Demnach wird es sichergestellt, dass das Licht, welches durch ein Ziel reflektiert wird, durch den konkaven Spiegel 130 gesammelt wird und zu der Fotodiode 20 (Lichterfassungsmittel) geführt wird.
  • Mit dieser Konfiguration kann ein Bereich, in dem eine Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen in dem Deflektor 41 gebildet ist, als ein Einfallsbereich beim Führen der Laserstrahl-Abstrahlung verwendet werden. Auch das Umfangsgebiet des Einfallsbereichs kann als der konkave Spiegel 130 zum Sammeln und Führen des extern reflektierten Lichts (Licht, das von einem Ziel reflektiert wird) verwendet werden. Demnach trägt das Laserradar 1 zu der Vereinfachung der Konfiguration und zur Verringerung der Anzahl von Komponenten bzw. Bauteilen bei, während eine Struktur verwendet wird, welche charakteristisch ist zum Durchführen einer dreidimensionalen Erkennung eines Ziels.
  • (Abwandlung der ersten Ausführungsform)
  • Die erste Ausführungsform hat beispielhaft ein Verfahren entsprechend dem Raster-Scan erklärt. Das Scan-Verfahren jedoch ist nicht auf das eine in der ersten Ausführungsform beschränkt.
  • Besonders wird in der ersten Ausführungsform der Winkel des Spiegels 31 derart gesteuert, dass die Richtung des Laserstrahls L1 von dem Spiegel 31 in einem Bereich von einer ersten Richtung (der Winkel, welcher die Steigung (+θ der 2) hinsichtlich der Mittelachse 42a maximiert) zu einer zweiten Richtung (der Winkel, welcher die Steigung (–θ der 2) hinsichtlich der Mittelachse 42a minimiert) auf der virtuellen Ebene geändert wird. Alternativ jedoch kann der Spiegel 31 derart zentral bewegt werden, dass der Laserstrahl-Scan von der ersten zu der zweiten Richtung mehrere Male während einer Drehung des Deflektors 41 wiederholt wird.
  • Diese Konfiguration ermöglicht eine mehrmalige Änderung des Steigungswinkels (des Winkels hinsichtlich der horizontalen Ebene) des Laserstrahls, welcher in den externen Raum abgestrahlt wird, während sich der Deflektor 41 einmal dreht. Diese Konfiguration ist vorteilhaft, wenn ein Lissajous-Scan durchzuführen gewünscht wird.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Bezug nehmend nunmehr auf die 15 bis 28 und 30 wird hierin nachstehend eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 15 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche die Umgebung eines konkaven Spiegels eines Laserradars gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 16 ist ein Diagramm, welches eine Korrelation zwischen einem Winkel des Laserstrahls, welcher auf einen Deflektor abgestrahlt wird, und einem Strahlungswinkel von dem Deflektor gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 17 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Konfiguration in der Umgebung eines Scan-Strahlreflektors des Laserradars, welches in 15 veranschaulicht ist, veranschaulicht. 18 ist eine Draufsicht, welche eine Konfiguration in der Umgebung des Scan-Strahlreflektors des Laserradars, welches in 15 veranschaulicht ist, veranschaulicht. 19A ist eine schematische Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer Azimut-Richtung von 0° bis 180° der 18. 19B ist eine schematische Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer Azimut-Richtung von 45° bis –135° der 5.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann auch der Sitz B in dem Deflektor eingebettet oder ausgelassen sein, wenn der Scan-Strahlreflektor freiliegend ist.
  • Das Laserradar gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Laserradar gemäß der ersten Ausführungsform nur in der Konfiguration des Scan-Strahlreflektors und des Scan-Bereiches des Laserstrahls von dem Spiegel 31. Die verbleibende Konfiguration ist dieselbe wie diejenige der ersten Ausführungsform. Demzufolge sind den Komponenten bzw. Bestandteilen, welche identisch zu oder ähnlich mit denjenigen in der ersten Ausführungsform sind, dieselben Bezugszeichen zum Zwecke des Auslassens einer unnötigen Erklärung gegeben. Die Konfiguration, wie sie in 1 gezeigt ist, wird auf die zweite Ausführungsform angewandt und demnach wird in der untenstehenden Beschreibung auf 1 Bezug genommen, wo es notwendig ist.
  • Wie in 15 gezeigt ist, ist der ablenkende Bereich (ablenkende Oberfläche) des Deflektors 41 auch in einen reflektierenden Bereich eines Scan-Strahlreflektors 200 und einen reflektierenden Bereich (reflektierendes Gebiet 130a) des konkaven Spiegels 130 getrennt. Von diesen Bereichen weist der reflektierende Bereich des Scan-Strahlreflektors 200 eine Mehrzahl von ringförmigen reflektierenden Oberflächen 201 bis 207 auf, welche mehrfach gestuft und koaxial angeordnet sind, ausgerichtet auf den Mittelpunkt der Mittelachse 42a. Auch in der vorliegenden Ausführungsform ist die Orientierung des Deflektors 41 durch die Richtung des horizontalen Bestandteils bzw. der horizontalen Komponente (siehe den Pfeil F der 18) des reflektierten Laserstrahls L1 definiert, wenn er auf die Position P2 (Position wo die Mittelachse 42a eine reflektierende Oberfläche 201 schneidet) in den Deflektor 42 einfällt.
  • Die reflektierende Oberfläche 201 entspricht einem Mittelbereich des koaxial konfigurierten Scan-Strahlreflektors 200. Die reflektierende Oberfläche 201, welche im Wesentlichen kreisförmig in einer Draufsicht ist, ist auf der Mittelachse 42a angeordnet, geneigt hinsichtlich der Mittelachse 42a. Die reflektierende Oberfläche 201 ist den gesamten Umfangsbereich entlang des Umfang bedeckend, auf den Mittelpunkt der Mittelachse 42a ausgerichtet gebildet. Demzufolge ist die reflektierende Oberfläche 201 entlang des gesamten Umfangs gebildet.
  • Wie in den 15, 17, 18 und 19 gezeigt ist, sind, auf den Mittelpunkt auf der reflektierenden Oberfläche 201 ausgerichtet eine zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte reflektierende Oberfläche 202, 203, 204, 205, 206 und 207 nacheinanderfolgend ringförmig von der inneren Seite zu der äußeren Seite angeordnet. Jede der reflektierenden Oberflächen 202 bis 207 ist durchgehend über den Umfang hinweg, ohne mit einer Stufe vorgesehen zu sein, und um die Mittelachse 42a angeordnet. Demzufolge entspricht für jede der reflektierenden Oberflächen 202 bis 207 der gesamte Umfangsbereich über den Umfang hinweg dem Bildungsbereich.
  • Die Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen 201 bis 207, welche wie obenstehend beschrieben konfiguriert sind, haben eine unterschiedliche Steigung hinsichtlich der Ebene (horizontale Ebene) rechtwinklig zu der Mittelachse 42a. Besonders sind, wie die reflektierende Struktur, welche in der ersten Ausführungsform gezeigt ist, beispielhaft die reflektierenden Oberflächen 201 bis 207 als Paraboloide (sich dreh-parabolisch gekrümmte Oberflächen) konfiguriert, welche verschiedene Krümmungen haben, d. h. verschiedene Kurvenradii. Es ist sichergestellt, dass diese reflektierenden Oberflächen 201 bis 207 eine kleinere Krümmung haben, wenn die Oberflächen näher zu der Mitte platziert sind, und dass sie eine größere Krümmung haben, wenn die Oberflächen näher zu dem Außenumfang bzw. der äußeren Peripherie platziert sind. Beispielsweise hat die reflektierende Oberfläche 203 einen Kurvenradius größer als derjenige der reflektierenden Oberfläche 202 und die reflektierende Oberfläche 204 hat einen Kurvenradius größer als die reflektierende Oberfläche 203. Selbstverständlich hängt eine Beziehung zwischen den Positionen der reflektierenden Oberflächen in dem Scan-Strahlreflektor 200 und eine Größe der Kurvenradii (Krümmungen) vom Design ab. Dies gilt auch für die zweite Ausführungsform, ähnlich dazu, was in der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
  • Genauer sei ein Querschnitt angenommen, welcher durch ein Schneiden des Scan-Strahlreflektors 200 entlang der Richtung F (siehe 18) durch die Mittelachse 42a hindurchtretend erhalten wird. Die reflektierenden Oberflächen sind derart konfiguriert, dass der Umriss von jeder der reflektierenden Oberflächen eine Parabel bildet. 16 veranschaulicht schematisch eine geometrische Korrelation in einem Querschnitt, welcher durch ein Schneiden des Scan-Strahlreflektors 200 in der X-Y-Ebene erlangt wird, wenn der Azimut des Reflektors 41 (Richtung F der 18) wie in 1 gezeigt ist mit der positiven Richtung der X-Achse zusammenfällt. In 16 hat der Ablenkbereich 200a (reflektierende Oberflächen 201 bis 207) des Scan-Strahlreflektors 200, wie durch seinen Umriss in dem Querschnitt gezeigt ist, welcher entlang der X-Y-Ebene aufgenommen ist, einen Referenz-Steigungswinkel α (Steigungswinkel hinsichtlich der horizontalen Ebene) von 45° oder mehr.
  • In 16 entspricht die Kurve bzw. Krümmung der reflektierenden Oberfläche an einer Position Pr der Parabel, welche durch die folgende Formel (4) ausgedrückt wird. In Formel (4) ist die Position Pr eine Einfallsposition in der ablenkenden Oberfläche 200a, wenn der Laserstrahl L1 einen Steigungswinkel θ (θ ≤ 0°) hinsichtlich der Mittelachse 42a hat. In Formel (4) sowie in der nachfolgenden Formel (5) zeigt t einen Parameter an und L zeigt einen Abstand zwischen den Positionen P1 und P2 an. Weiterhin können in diesen Formeln β und θ irgendeinen Wert haben, vorausgesetzt, dass θ ≤ 0°. In 16 hat, wenn θ = 0° aufgestellt ist, β beispielsweise einen Minimalwert (βmin) von 90 – 2α°.
    Figure 00400001
  • Der Wert „a” in Formel (4) kann durch die folgende Formel (5) ausgedrückt werden.
    Figure 00400002
  • Weiterhin hat die reflektierende Oberfläche (reflektierende Oberfläche an der Position Pr), deren Umriss in dem Querschnitt, welcher entlang der X-Y-Ebene aufgenommen ist, durch die obige Parabel ausgedrückt wird (Formel (4)) ein Paraboloid, welches durch ein Drehen der reflektierenden Oberfläche um eine Achse, welche durch die folgende Formel (6) ausgedrückt wird, erhalten wird. y = tan(90 – 2α - θ)·x (6)
  • In diesem Fall wird der Steigungswinkel β hinsichtlich der horizontalen Ebene des Laserstrahls L1, welcher an der Position Pr reflektiert wird, durch die folgende Formel (7) ausgedrückt. β = 90 – 2α – θ (7)
  • Die Position Pr kann betrachtet werden als eine Position auf der X-Y-Ebene (wenn die Richtung F mit der positiven Richtung der X-Achse zusammenfällt) in der reflektierenden Oberfläche 202, 203, 204, 205, 206 oder 207 und als auf einem Niveau höher als die Position P2 platziert. Demnach kann durch ein Substitutieren von –θ bei einer Position in der reflektierenden Oberfläche 202, 203, 204, 205, 206 oder 207 in die Formeln (4) und (5) der Parabel und Formel (6) der Drehachse das Paraboloid (d. h. die reflektierende Oberfläche 202, 203, 204, 205, 206 oder 207) für die Position gebildet werden.
  • In dem Laserradar der vorliegenden Ausführungsform wird der Aktuator auch durch die Steuerschaltung 70, welche in 16 gezeigt ist, angetrieben und gesteuert, um die Neigung bzw. Steigung des Spiegels 31 zu ändern. Demnach wird der Laserstrahl L1, welcher von dem Spiegel 31 in Richtung des Deflektors reflektiert wird gescannt, so dass sich der Laserstrahl L1 innerhalb der virtuellen Ebene bewegt. Die virtuelle Ebene entspricht einer Ebene, die den Weg des Laserstrahls L1 von der Kollimatorlinse 60 in Richtung des Spiegels 31 aufweist, und die die Mittelachse 42a aufweist. In 1 beispielsweise entspricht die virtuelle Ebene der X-Y-Ebene einschließlich der Position P1 als einem Ursprung. Der Laserstrahl L1 bewegt sich innerhalb der virtuellen Ebene mit dezentralen Bewegung des Spiegels 31. Demnach wird das Linien-Scannen zu dem Scan-Strahlreflektor 200, welcher die virtuelle Ebene schneidend angeordnet ist, durchgeführt.
  • Die Referenz Ln in den 15 und 20 bis 22 zeigt eine Linien-Scan-Position in dem Scan-Strahlreflektor 200 an. Wie aus diesen Figuren gesehen werden kann, zieht die Linien-Scan-Position eine lineare Linie (lineare Linie innerhalb eines vorbestimmten Bereiches) in einer Draufsicht. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Winkel (Auslenkung) des Spiegels 31 derart gesteuert, dass der Laserstrahl L1 sich nur auf einer Seite hinsichtlich der Mittelachse 42a in der virtuellen Ebene bewegt. Demnach ist sichergestellt, dass das Linien-Scannen des Laserstrahls L1 zu der ablenkenden Oberfläche nur auf einer Seite hinsichtlich der Mittelachse 42a durchgeführt wird. Demzufolge ist die Linien-Scan-Position Ln nur auf einer Seite hinsichtlich der Mittelachse 42a (nur entlang der Richtung 180°) vorgesehen.
  • In dem Laserradar der vorliegenden Ausführungsform ist auch der Scan-Bereich (der Bereich, den sich der Laserstrahl von dem Spiegel 31 innerhalb der virtuellen Ebene bewegen kann) des Spiegels 31 in dem X-Y-Z-Koordinatensystem fixiert. Demzufolge bewegt sich, wenn der Deflektor 41 gedreht wird (d. h. wenn der Scan-Strahlreflektor 200 gedreht wird), wie durch die 20, 21 und 22 gezeigt wird, die Linien-Scan-Position Ln relativ auf der Mehrzahl der reflektierenden Oberflächen 201 bis 207 gemäß der Drehung des Deflektors 41.
  • Bei dem Vorgang der relativen Bewegung der Linien-Scan-Position Ln wird sichergestellt, dass die Linien-Scan-Position sich über die Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen 201 bis 207 kreuzend bewegt, bei welcher Position der Deflektor 41 auch immer platziert sein mag. Demnach fällt in der positionellen Beziehung des Laserradars der Laserstrahl L1 auf alle der Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen ein, bei welcher Position der Deflektor 41 auch immer platziert sein mag. Demzufolge wird, wenn die Orientierung des Deflektors 41 durch seine sequentielle Drehung wie in den 23A, 23B, 24A, 24B, 25, 26A, 26B, 27A und 27B gezeigt ist, geändert wird, der Laserstrahl L1 durch alle der reflektierenden Oberflächen durch ein Steuern des Spiegels 31 reflektiert. Demnach wird der Laserstrahl L1 in die Richtungen entsprechend den jeweiligen reflektierenden Oberflächen abgestrahlt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform haben die Steuerschaltung 70 und der Aktuator 33, welche dem Steuermittel entsprechen, auch eine Funktion des Steuerns des Winkels (Auslenkung) des Spiegels 31. Besonders bestimmen die Steuerschaltung 70 und der Aktuator 33 den Bereich des Änderns des Winkels bzw. der Winkeländerung des Spiegels 31 (erstes Scan-Bauteil) und der parabolisch gekrümmten Oberfläche (Krümmung) der reflektierenden Oberflächen 201 bis 207, so dass der innerhalb der virtuellen Ebene zu bewegende Laserstrahl L1 nur auf einem Bereich des Scan-Strahlreflektors 200 einfällt. Alternativ können die Steuerschaltung 70 und der Aktuator 33 den Winkel des Spiegels 31 Punkt um Punkt gemäß dem Drehwinkel des Deflektors 41 steuern, so dass die Linien-Scan-Position Ln, welche in 15 gezeigt ist, beispielsweise nicht aus dem Scan-Strahlreflektor 200 herausgehen wird und nicht in den konkaven Spiegel 130 eintreten wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann auch ein Zielerfassungsverfahren ähnlich zu demjenigen der ersten Ausführungsform verwendet werden. Demnach ist das Verfahren zum Berechnen des Abstandes zu einem Ziel oder einer Richtung des Ziels im Wesentlichen ähnlich zu demjenigen der ersten Ausführungsform.
  • Die 23 bis 27 veranschaulichen jeweils schematisch einen Strahlungsweg, wenn der Laserstrahl L1 auf die reflektierenden Oberflächen 201 bis 207 bei den jeweiligen Drehpositionen des Deflektors 41 einfällt. Der Grad der Geschwindigkeit des Linien-Scans bei der Linien-Scan-Position Ln kann jedoch unterschiedlich gewählt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann auch ein Raster-Scan ähnlich zu der ersten Ausführungsform ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Orientierung des Spiegels 31 jedes Mal geändert werden, wenn der Deflektor 41 sich N-mal dreht (N ist eine natürliche Zahl). Demnach werden Einfallsbereiche in der jeweiligen Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen bei jeder Anzahl N von Drehungen verschoben. Beispielsweise kann, wie in 17 gezeigt ist, der Winkel des Laserstrahls L1 von dem Spiegel 31 in sieben Stufen geändert werden. In diesem Fall kann der Winkel bei jeder einen Drehung des Deflektors 41 geändert werden, so dass, wenn sieben Drehungen vollendet sind, ein Zyklus einer siebenstufigen Winkeländerung vollendet ist.
  • 30 zeigt ein bestimmtes Beispiel eines Steuerflusses bzw. Regelflusses des Raster-Scans. Der Steuerfluss, welcher in 30 gezeigt ist, wird durch die Steuerschaltung 70 ausgeführt. Der Steuerfluss ist vorgesehen unter der Annahme, dass der Motor 50 bereits bei einer fixierten Geschwindigkeit angetrieben und gedreht wird.
  • Beim Start eines dreidimensionalen Scans steuert die Steuerschaltung 70 den Aktuator 33, um den Spiegel 31 zu steuern, so dass er bei seinem anfänglichen Winkel positioniert ist (Schritt S11). Der anfängliche Winkel entspricht beispielsweise einem Winkel, bei welchem der Laserstrahl L1 zu der Mittelposition der kreisförmigen reflektierenden Oberfläche 201 abgestrahlt wird, welche an dem Mittelabschnitt wie in 17 gezeigt platziert ist.
  • Dann bestimmt die Steuerschaltung 70, ob ein gesamter Azimut-Bereich von 360° (siehe 5) gescannt worden ist oder nicht (Schritt S12). Diese Bestimmung wird getätigt basierend auf einem Signal von dem Drehwinkelsensor 52. Wenn die Bestimmung JA ist, befiehlt die Steuerschaltung 70 der Antriebsschaltung bzw. Treiberschaltung 9, die Laserdiode 10 einen gepulsten Laserstrahl L1 bei regelmäßigen Zeitabständen abstrahlen zu lassen (Schritt S13). Demnach wird der Laserstrahl L1 unter regelmäßigen Zeitabständen von der reflektierenden Oberfläche 201 an dem Mittelabschnitt in den externen Raum abgestrahlt. Da der Deflektor 41 bei einer fixierten Geschwindigkeit gedreht wird, wird der Laserstrahl L1, welcher in den externen Raum abgestrahlt wird, auch in eine Azimut-Richtung auf einer Fest-Winkel-Basis verschoben, um einen sequentiellen Scan durchzuführen. In anderen Worten wird ein Azimut(Horizontal-)Richtungs-Scan durchgeführt, welcher den gesamten Bereich davon bedeckt. Die Verarbeitung der Schritte S12 und S13 wird fortgesetzt, bis der Deflektor 41 eine Drehung in der Referenzrichtung F vollendet. Demnach wird ein unterer Einlinien-Scan in dem Umfangsraum, welcher den gesamten Azimut-Bereich von 360° bedeckt, durchgeführt.
  • Nach dem Beenden des unteren Einlinien-Scans wird eine NEIN-Bestimmung bei Schritt S12 getätigt. Dann bestimmt die Steuerschaltung 70, ob der Spiegel 31 bereits bei einem Winkel positioniert worden ist, bei welchem der Laserstrahl L1 zu der äußersten und letzten ringförmigen reflektierenden Oberfläche 207, welche wie in 17 gezeigt ist, platziert ist, abgestrahlt worden ist (Schritt S14).
  • Wenn die Bestimmung bei Schritt S14 JA ist, bedeutet dies, dass ein Scan von allen der sieben Linien bereits in dem Azimut-Bereich von 360° vollendet ist. Demnach endet die Steuerung zu diesem Moment. Andererseits bedeutet es, wenn die Bestimmung bei Schritt S14 NEIN ist, dass noch zu scannende Linien verbleiben. Demzufolge steuert die Steuerschaltung 70 den Aktuator 33, dass er den Winkel des Spiegels 31 um eine Stufe ändert, so dass der Laserstrahl L1 zu einer reflektierenden Oberfläche (beispielsweise reflektierende Oberfläche 202) abgestrahlt wird, welche radial um einen Schritt außerhalb platziert ist, hinsichtlich der reflektierenden Oberfläche, zu welcher der Laserstrahl L1 bis dahin abgestrahlt worden ist (Schritt S15). Wie obenstehend beschrieben ist, ist die Strahlungsposition für die ringförmig reflektierende Oberfläche im Wesentlichen in der Mitte in der Breiterrichtung der reflektierenden Oberfläche.
  • Dann steht die Steuerschaltung 70 bereit bis die Referenzrichtung F des Deflektors 41 die Startposition erreicht (beispielsweise Position bei einer Azimut-Richtung von 0°) (Schritt S16). Dann kehrt die Steuerung zu Schritt S12, welcher obenstehend beschrieben ist, zurück.
  • Auf diesem Weg werden, während der Deflektor 41 bei einer fixierten Geschwindigkeit gedreht wird, die sieben Linien in dem vorbestimmten Azimut-Bereich von 360° sequentiell bzw. nacheinanderfolgend gescannt. Mit diesem Raster-Scan wird ein dreidimensionaler Scan durchgeführt, welcher den gesamten Azimut-Bereich von 360° in dem externen Raum um das Laserradar 1 herum bedeckt.
  • In der Steuerung, die obenstehend beschrieben ist, wird der Winkel des Spiegels für jede eine Drehung des Deflektors 41 geändert. Alternativ hierzu kann der Winkel des Spiegels jedes Mal geändert werden, wenn der Deflektor 41 sich N Mal (N ist eine natürliche Zahl) dreht. In diesem Fall misst, da der Drehwinkelsensor 52 Informationen ausgibt, welche die Anzahl der Drehungen des Deflektors 41 anzeigen, die Steuerschaltung 70 die Anzahl der Drehungen des Deflektors 41 basierend auf den Informationen. Die Steuerschaltung 70 verwendet die Informationen über die Anzahl von Drehungen, um die Anzahl N von Drehungen des Deflektors 41 zu überwachen. Demnach führt die Steuerschaltung 70 eine dreidimensionale Steuerung wie obenstehend beschrieben durch.
  • In dem Fall dieses Steuerflusses wird, während der Laserstrahl auf die individuellen reflektierenden Oberflächen einfällt, ein fester Steigungswinkel des Laserstrahls hinsichtlich der horizontalen Ebene (Winkel hinsichtlich jeder reflektierenden Oberfläche, auf welche der Laserstrahl einfällt) trotz der Drehung des Deflektors 41 aufrechterhalten (aufrechterhalten ohne Verursachen einer Änderung, welche der Gegenwart einer Stufe oder dergleichen zugeschrieben würde). Ähnlich wird, wenn die reflektierenden Oberflächen nacheinanderfolgend verschoben werden der feste Steigungswinkel des Laserstrahls hinsichtlich der horizontalen Ebene (Winkel hinsichtlich der reflektierenden Oberfläche, auf welche der Laserstrahl einfällt) trotz der Drehung des Deflektors 41 aufrechterhalten, sofern der Laserstrahl auf die reflektierenden Oberflächen einfällt.
  • Alternativ hierzu kann der Lissajous-Scan, welcher obenstehend erwähnt ist, verwendet werden.
  • Gemäß dem Laserradar der vorliegenden Ausführungsform können Vorteile ähnlich zu denjenigen der ersten Ausführungsform genossen werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mehrzahl der reflektierenden Oberflächen 202 bis 207 konfiguriert, um die Mittelachse 42a ringförmig zu umgeben. Weiterhin steuert die Steuerschaltung 70 die Auslenkung des Spiegels 31, so dass der Laserstrahl L1 sich nur auf eine Seite hinsichtlich der Mittelachse 42a in der virtuellen Ebene bewegt. Demnach ist sichergestellt, dass der Linien-Scan des Laserstrahls L1 zu der ablenkenden Oberfläche nur auf einer Seite hinsichtlich der Mittelachse 42a durchgeführt wird.
  • Weiterhin ist sichergestellt, dass die Linien-Scan-Position Ln des Laserstrahls L1 auf der ablenkenden Oberfläche die Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen 201 bis 207 kreuzt, bei welcher Drehposition der Deflektor 41 auch immer platziert ist. Zusätzlich sind die reflektierenden Oberflächen 201 bis 207 jeweils konfiguriert, um kontinuierlich über den Umfang, auf die Mitte auf der zentralen Achse hin ausgerichtet zu sein, ohne mit einer Stufe versehen zu sein.
  • Mit dieser Konfiguration ist es der Linien-Scan-Position Ln erlaubt, die Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen 201 bis 207 zu kreuzen bzw. diese zu überqueren, bei welcher Drehposition der Deflektor 41 platziert sein mag. Demnach fällt der Laserstrahl L1 auf die individuell reflektierenden Oberflächen 201 bis 207 ein, in welcher Richtung der Deflektor 41 orientiert sein mag.
  • Insbesondere da die reflektierenden Oberflächen 201 bis 207 jeweils konfiguriert sind, um über den Umfang hinweg zusammenhängend auf den Mittelpunkt der Mittelachse ausgerichtet zu sein, ohne mit einer Stufe versehen zu sein, wird ein toter Winkel, welcher aufgrund der Anwesenheit einer Stufe erzeugt worden wäre, nicht erzeugt werden. Wenn beispielsweise eine Stufe in einem Teil einer reflektierenden Oberfläche gebildet ist, kann der Laserstrahl, wenn er auf der Umgebung der Stufe einfällt, irregulär in die Umgebung der Stufe, eine Richtung erzeugend (toten Winkel) in welcher kein Laserstrahl abgestrahlt wird, reflektiert werden. In dieser Hinsicht ermöglicht die Konfiguration der vorliegenden Erfindung eine Laserstrahl-Reflexion in einer angemessenen Richtung, welche mit der Steigung jeder reflektierenden Oberfläche übereinstimmt, in welche Umfangsposition der reflektierenden Oberfläche der Laserstrahl L1 einfallen mag. Demnach ist das Laserradar der vorliegenden Ausführungsform in der Lage, ein Ziel in einer dreidimensionalen Art und Weise in jeder Azimut-Richtung über einen Winkel von 360° wohl zu erkennen.
  • (Abwandlungen)
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obenstehenden oder in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise sollen auch die Beispiele wie sie untenstehend erläutert sind, in dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung erfasst bzw. umfasst sein.
  • In den Ausführungsformen, welche obenstehend beschrieben sind, wird ein Schrittmotor als Aktuator zum Drehen des Spiegels 31 um die Drehachse G verwendet. Alternativ dazu können andere wohlbekannte Drehaktuatoren verwendet werden.
  • In den obenstehend beschriebenen Ausführungsformen wird ein Bauteil (Deflektor 41) gemeinsam als ein Teil (Scan-Linien-Reflektor) zum Abstrahlen eines Laserstrahls in einen externen Raum und ein Teil (konkaver Spiegel) zum Reflektieren des Lichts, welches von einem Ziel, welches in dem externen Raum gegenwärtig ist, reflektiert wird, in Richtung der Fotodiode verwendet. Alternativ jedoch können diese Teile als separate Bauteile konfiguriert sein, bei denen sichergestellt ist, dass sie in Synchronisation gedreht werden.
  • In der zweiten Ausführungsform ist der Winkel α auf 45° oder mehr gesetzt, wie in 16 gezeigt ist. Der Winkel α kann jedoch auf 45° oder weniger gesetzt werden, so dass der Linien-Scan, wie in 28 gezeigt ist, auf einer Seite in der virtuellen Ebene gegenüber der Seite durchgeführt wird (auf der Seite der negativen Richtung der Achse X hinsichtlich der Mittelachse 42a), wo der Linien-Scan wie in 16 gezeigt durchgeführt wird. Auch in diesem Falle können die Formeln (4) und (5) der Parabel und die Formel (6) der Drehachse der zweiten Ausführungsform anwendbar sein. Auch in dieser Abwandlung können die Werte β und θ jeweils auf irgendeinen Wert (θ > 0°) gesetzt werden. In 28 beispielsweise hat β, wenn θ = 0° erreicht ist, einen Maximalwert (βmax) von 90 – 2α°.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2789741 B [0002, 0003]
    • JP 2008-134163 A [0005, 0005, 0006, 0007, 0009]
    • JP 2009-098111 A [0005, 0008, 0009, 0009, 0009]

Claims (15)

  1. Laserradar, das Folgendes aufweist: ein Laserstrahl-Erzeugungsmittel (10) zum Erzeugen eines Laserstrahls; ein erstes Scan-Bauteil (31) zum Scannen des Laserstrahls von dem Laserstrahl-Erzeugungsmittel (10) in einer virtuellen Ebene, welche durch eine vorbestimmte Achse (42a) hindurchtritt; ein Steuer- oder Regelmittel (33, 52, 70) zum Steuern oder Regeln einer Auslenkung des ersten Scan-Bauteils (31), so dass ein Winkel (θ) des Scan-Strahls in der Ebene geändert wird; ein zweites Scan-Bauteil (41) zum Ablenken des Laserstrahls, welcher durch das erste Scan-Bauteil (31) gescannt wird, und zum Scannen des in Richtung eines externen Raumes abgelenkten Laserstrahls, wobei das Scan-Bauteil um die Achse (42a) drehbar ist; ein Lichterfassungsmittel (20) zum Erfassen von reflektiertem Licht, welches der Laserstrahl ist, welcher reflektiert wird in und zurückkehrt von dem externen Raum; ein Lichtsammelmittel (130a) zum Sammeln des zu dem Lichterfassungsmittel reflektierten Lichtes, wobei das Lichtsammelmittel (130a) integral mit dem zweiten Scan-Bauteil (41) gebildet ist; und ein Antriebsmittel zum Antreiben und Drehen sowohl des zweiten Scan-Bauteils (41) als auch des Lichtsammelmittels (130a) um die Achse (42a), wobei: das zweite Scan-Bauteil (41) eine ablenkende Oberfläche (100; 200) hat, welche an einer Seite angeordnet ist, an welcher der Laserstrahl einfällt und gebildet ist, um den Laserstrahl abzulenken; die ablenkende Oberfläche (100; 200) wenigstens in einem Abschnitt eines Bereichs entlang einer Umfangsrichtung der Achse gebildet ist, wobei die ablenkende Oberfläche (100; 200) eine Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen (101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 201 bis 207) ist, welche koaxial auf die Mute auf der Achse ausgerichtet angeordnet sind; und die Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen (101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 201 bis 207) jeweils gebildet sind, um eine unterschiedliche Steigung hinsichtlich einer horizontalen Ebene zu haben, welche rechtwinklig zu der Achse ist.
  2. Laserradar nach Anspruch 1, wobei die ablenkende Oberfläche (100; 200) in einer Bogenform oder eine ringförmigen Form gebildet ist, um die Achse zu umgeben.
  3. Laserradar nach Anspruch 1, wobei die ablenkende Oberfläche (100; 200) einen gesamten Umfangsbereich um die Achse herum bedeckend gebildet ist.
  4. Laserradar nach Anspruch 3, wobei: das erste Scan-Bauteil (31) konfiguriert ist, um den Scan-Strahl entlang der virtuellen Ebene und über einen vorbestimmten Bereich, welcher sowohl positive als auch negative Seiten hinsichtlich der Achse aufweist, zu scannen; die Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen (101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 201 bis 207) eine kreisförmige reflektierende Oberfläche (101, 201) an einem Mittelabschnitt aufweisen, durch welchen die Achse hindurchtritt und eine oder mehrere ringförmige reflektierende Oberflächen (102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 202 bis 207), welche die kreisförmig reflektierende Oberfläche (101, 201) umgebend gebildet sind; und die eine oder mehrere ringförmige reflektierende Oberflächen (102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 202 bis 207) eine Stufe (110) haben, welche rechtwinklig zu der Achse ist und platziert ist, um die jeweiligen reflektierenden Oberflächen (101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 201 bis 207) zu kreuzen, um die reflektierenden Oberflächen (101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 201 bis 207) in die Lage zu versetzen, einen vertikal abgelenkten Bereich des Laserstrahls, welcher durch das zweite Scan-Bauteil (41) abgelenkt wird, zu teilen.
  5. Laserradar nach Anspruch 3, wobei: das erste Scan-Bauteil (31) konfiguriert ist, um den Scan-Strahl entlang der virtuellen Ebene und über einen vorbestimmten Bereich, welcher eine einer positiven und einer negativen Seite hinsichtlich der Achse aufweist, zu scannen; und die Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen (101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 201 bis 207) eine kreisförmige reflektierende Oberfläche (101, 201) an einem Mittelabschnitt aufweisen, durch welchen die Achse hindurchtritt, und eine oder mehrere ringförmige reflektierende Oberflächen (102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 202 bis 207), welche die kreisförmig reflektierende Oberfläche (101, 201) umgebend gebildet sind
  6. Laserradar nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: das Lichtsammelmittel (130a) eine konkave reflektierende Oberfläche hat; das zweite Scan-Bauteil (41) an der konkaven reflektierenden Oberfläche, davon freiliegend angeordnet ist; und die verschiedenen Steiungen der Mehrzahl von reflektierenden Oberflächen (101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 201 bis 207) durch unterschiedliche Kurvenradii definiert sind derart, dass eine Mehrzahl der Laserstrahlen, welche unter unterschiedlichen Einfallswinkeln von dem ersten Scan-Bauteil (31) einfallen unter erwünschten Winkeln durch das zweite Scan-Bauteil (41) reflektiert werden.
  7. Laserradar nach Anspruch 6, wobei das zweite Scan-Bauteil (41) integral mit dem Lichtsammelmittel (130a) gebildet ist.
  8. Laserradar nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: das erste Scan-Bauteil (31) ein Spiegel ist, welcher den Laserstrahl von dem Laserstrahl-Erzeugungsmittel (10) reflektiert; das Steuer- oder Regelmittel (33, 52, 70) als ein Mittel zum Ändern eines Winkels des Spiegels in Einheiten einer Auslenkung dient; und das Lichterfassungsmittel (130a) einen konkaven Spiegel (130) aufweist, welcher es ermöglicht, dass das gesammelte reflektierte Licht in ein Lichtempfangsfenster (20A) des Lichterfassungsmittels (130a) eintritt.
  9. Laserradar nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Steuermittel Folgendes aufweist: ein Drehmessmittel (52) zum Messen der Anzahl von Drehungen des Antriebsmittels; ein Bestimmungsmittel zum Bestimmen, ob die Anzahl von Drehungen, welche durch das Drehmessmittel (52) gemessen wird, gleich zu N (N ist eine natürliche Zahl) geworden ist oder nicht; und ein Auslenkungssteuer- oder Regelmittel (70) zum Steuern oder Regeln der Auslenkung des ersten Scan-Bauteils (31), so dass, wenn durch das Bestimmungsmittel bestimmt ist, dass die Anzahl von Drehungen N erreicht hat, der Laserstrahl von dem ersten Scan-Bauteil (31) zu reflektierenden Oberflächen (101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 201 bis 207) abgestrahlt wird, welche unterschiedlich von denen sind, bevor die Anzahl von Drehungen N erreicht hat.
  10. Laserradar nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Steuer- oder Regelmittel Folgendes aufweist: ein Drehmessmittel (52) zum Messen der Anzahl von Drehungen des Antriebsmittels; ein Auslenkungssteuer- oder Regelmittel (70) zum Steuern der Auslenkung des ersten Scan-Bauteils (31) so dass jedes Mal, wenn die Anzahl von Drehungen, welche durch das Dreherfassungsmittel (52) gemessen wird, um eins erhöht wird, der Laserstrahl von dem ersten Scan-Bauteil über den vorbestimmten Scan-Bereich entlang der virtuellen Ebene für eine Mehrzahl von Malen scannt.
  11. Laserradar nach Anspruch 4, wobei das Steuer- oder Regelmittel Folgendes aufweist: ein Drehmessmittel (52) zum Messen der Anzahl von Drehungen des Antriebsmittels; ein Bestimmungsmittel zum Bestimmen, ob die Anzahl von Drehungen, welche durch das Drehmessmittel (52) gemessen wird, gleich zu N (N ist eine natürliche Zahl) geworden ist oder nicht; und ein Auslenkungssteuer- oder Regelmittel (70) zum Steuern oder Regeln der Auslenkung des ersten Scan-Bauteils (31), so dass, wenn durch das Bestimmungsmittel bestimmt ist, dass die Anzahl von Drehungen N erreicht hat, der Laserstrahl von dem ersten Scan-Bauteil (31) zu reflektierenden Oberflächen (101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 201 bis 207) abgestrahlt wird, welche unterschiedlich von denen sind, bevor die Anzahl von Drehungen N erreicht hat; und ein Scan-Steuer- oder Regelmittel zum Erlauben, dass das erste Scan-Bauteil (31) einen Scan nur innerhalb eines Scan-Bereichs in einer Ebene durchführt, welche rechtwinklig zu der Achse ist, wobei der Scan-Bereich durch einen Winkel und eine Position jeder Stufe, welche in einer Umfangsrichtung der Achse vorgesehen ist, bestimmt ist.
  12. Laserradar nach Anspruch 4, wobei das Steuer- oder Regelmittel Folgendes aufweist: ein Drehmessmittel (52) zum Messen der Anzahl von Drehungen des Antriebsmittels; ein Auslenkungssteuer- oder Regelmittel (70) zum Steuern der Auslenkung des ersten Scan-Bauteils (31) so dass jedes Mal, wenn die Anzahl von Drehungen, welche durch das Dreherfassungsmittel (52) gemessen wird, um eins erhöht wird, der Laserstrahl von dem ersten Scan-Bauteil (31) über den vorbestimmten Scan-Bereich entlang der virtuellen Ebene für eine Mehrzahl von Malen scannt; und ein Scan-Steuer- oder Regelmittel zum Erlauben, dass das erste Scan-Bauteil (31) einen Scan nur innerhalb eines Scan-Bereichs in einer Ebene durchführt, welche rechtwinklig zu der Achse ist, wobei der Scan-Bereich durch einen Winkel und eine Position jeder Stufe, welche in einer Umfangsrichtung der Achse vorgesehen ist, bestimmt ist.
  13. Laserradar nach Anspruch 11 oder 12, wobei ein Scan-Bereich in der Ebene, welche rechtwinklig zu der Achse ist, gleich oder weniger als 180° ist.
  14. Laserradar nach einem der Ansprüche 1, 3 und 5, wobei das Steuer- oder Regelmittel Folgendes aufweist: ein Drehmessmittel (52) zum Messen der Anzahl von Drehungen des Antriebsmittels; ein Bestimmungsmittel zum Bestimmen, ob die Anzahl von Drehungen, welche durch das Drehmessmittel (52) gemessen wird, gleich zu N (N ist eine natürliche Zahl) geworden ist oder nicht; und ein Auslenkungssteuer- oder Regelmittel (70) zum Steuern oder Regeln der Auslenkung des ersten Scan-Bauteils (31), so dass, wenn durch das Bestimmungsmittel bestimmt ist, dass die Anzahl von Drehungen N erreicht hat, der Laserstrahl von dem ersten Scan-Bauteil (31) zu reflektierenden Oberflächen (101, 102a, 102b, 103a, 103b, 104a und 104b; 201 bis 207) abgestrahlt wird, welche unterschiedlich von denen sind, bevor die Anzahl von Drehungen N erreicht hat; und ein Scan-Steuer- oder Regelmittel zum Erlauben, dass das erste Scan-Bauteil (31) einen Scan über einen gesamten Scan-Bereich von 360° entlang einer Umfangsrichtung der Achse durchführt.
  15. Laserradar nach einem der Ansprüche 1, 3 und 5, wobei das Steuer- oder Regelmittel Folgendes aufweist: ein Drehmessmittel (52) zum Messen der Anzahl von Drehungen des Antriebsmittels; ein Auslenkungssteuer- oder Regelmittel (70) zum Steuern der Auslenkung des ersten Scan-Bauteils (31) so dass jedes Mal, wenn die Anzahl von Drehungen, welche durch das Dreherfassungsmittel (52) gemessen wird, um eins erhöht wird, der Laserstrahl von dem ersten Scan-Bauteil (31) über den vorbestimmten Scan-Bereich entlang der virtuellen Ebene für eine Mehrzahl von Malen scannt; und ein Scan-Steuer- oder Regelmittel zum Erlauben, dass das erste Scan-Bauteil (31) einen Scan über einen gesamten Scan-Bereich von 360° entlang einer Umfangsrichtung der Achse durchführt.
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