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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Laserdistanz-Messeinrichtung.
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Zuvor ist eine Laserdistanz-Messeinrichtung bekannt gewesen, welche den Laserstrahl auf das Messobjekt strahlt und die Distanz zum Objekt basierend auf dem reflektierten Licht, das vom Objekt reflektiert wird, misst. Es gibt die Abtasttyp-Laserdistanz-Messeinrichtung, die den aus der Strahlquelle emittierten Laserstrahl im spezifischen Bereich durch den Abtastmechanismus abtastet. Jedoch arbeiten viele konventionelle Laserdistanz-Messeinrichtungen mit einer fixen Einrichtungs-Bedingung. Beispielsweise ist es nicht einfach, dass die Impuls-Laserstrahlquelle emittiertes Licht bei hoher Leistung und hoher Frequenz antreibt, vom Standpunkt der Zuverlässigkeit der Laserstrahlquelle selbst. Da es eine Grenze bei der Punktanzahl gibt, die in einem Rahmen erhalten wird, ab dem Standpunkt bis zum Endpunkt des Abtastfelds, war es nicht einfach, sowohl ein weites Sichtfeld als auch hohe Auflösung zu erzielen.
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Um dieses Problem zu lösen, gibt es die in
JP 5413245 B offenbarte Technologie. In der Technologie von
JP 5413256 B , indem der Messbereich grob abgetastet wird, wird die Beobachtungsregion, in der das Objekt existiert, extrahiert.
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Und das Scan-Feld wird auf die Beobachtungsregion eingeengt und das Objekt wird mit hoher Auflösung detektiert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Jedoch gibt es ein nächstes Problem bei der konventionellen Laserdistanz-Messeinrichtung, einschließlich der
JP 5413256 B . Insbesondere in dem Fall der Laserdistanz-Messeinrichtung, die am Fahrzeug montiert ist und für Sicherheitsfahren eingesetzt wird, wie etwa Kollisionsverhinderung an Objekten (anderen Fahrzeugen, einer Person, einem Hindernis, und dergleichen), hängt der optimale Betrieb der Laserdistanz-Messeinrichtung von der Fahrstraßenbedingung ab. In der Technologie von
JP 5413256 B , da das Scan-Feld auf den Bereich eingeengt wird, in welchem das Objekt existiert, wenn ein neues Objekt in den Messbereich außer dem eingeengten Scan-Feld gelangt, gibt es das Problem, dass die Detektion des neuen Objekts verzögert wird oder eine Detektionsauslassung auftritt.
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Falls die Neigung der Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug sich ändert, ändert sich der Messbereich, der erforderlich ist, um das Objekt durch die Laserdistanz-Messeinrichtung zu detektieren, gemäß der Neigung der Frontstraßenoberfläche. Wenn die Frontstraßenoberfläche sich zur Hochseite neigt, ändert sich der erforderliche Messbereich zur oberen Seite als der Fall, bei dem die Frontstraßenoberfläche sich nicht neigt. Wenn sich die Frontstraßenoberfläche zur Abwärtsseite neigt, ändert sich der benötigte Messbereich zur unteren Seite als in dem Fall, bei dem die Frontstraßenoberfläche sich nicht neigt. Um den erforderlichen Messbereich abzudecken, der sich anhand der Neigung ändert, falls sich die Neigung der Frontstraßenoberfläche ändert, wird angenommen, dass die Bestrahlungsfläche des Laserstrahls zuvor in Auf- und Abrichtung expandiert wird. Falls jedoch das Scan-Feld der Auf- und Abrichtung expandiert wird, wird das Problem, dass das Scan-Intervall der Auf- und Abrichtung breit und die Auflösung der Auf- und Abrichtung grob wird, auftreten. Um die Auflösung zu verbessern, wird erwogen, die Abtastanzahl in einem Rahmen zu erhöhen und die Anzahl von Messpunkten der Auf- und Abrichtung zu erhöhen. Jedoch tritt das Problem auf, dass das Rahmenintervall lang wird.
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Somit ist es wünschenswert, eine Laserdistanz-Messeinrichtung bereitzustellen, die den Bestrahlungsbereich des Laserstrahls auf die Frontgrund-Oberfläche angemessen einstellen kann, unabhängig von der Neigung der Frontgrund-Oberfläche und kann unterdrücken, dass die Auflösung des Messpunktes der Auf- und Abrichtung grob wird und Unterdrücken, dass das Rahmenintervall lang wird, für eine Verbesserung bei der Auflösung.
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Eine Laserdistanz-Messeinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet:
- eine Laserstrahl-Erzeugungseinheit, die einen Laserstrahl emittiert;
- einen Abtastmechanismus, der einen Bestrahlungswinkel des Laserstrahls, welcher vor das eigene Fahrzeug gestrahlt wird, zu einer Rechts- und Linksrichtung und einer Auf- und Abrichtung in Bezug auf eine Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs ändert;
- eine Abtaststeuereinheit, welche den Abtastmechanismus steuert, um einen zweidimensionalen Scan durchzuführen, der den Laserstrahl in einem Bestrahlungswinkelbereich der rechten und linken Richtung in Bezug auf die Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs scannt und den Laserstrahl in einem Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung in Bezug auf die Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs scannt;
- eine Lichtempfangseinheit, die ein reflektiertes Licht des Laserstrahls, der durch ein Objekt vor dem eigenen Fahrzeug reflektiert wird, empfängt und ein Lichtempfangssignal ausgibt;
- eine Distanz-Recheneinheit, die eine Distanz zu dem Objekt berechnet, welches bei dem Bestrahlungswinkel existiert, basierend auf dem emittierten Laserstrahl, dem Lichtempfangssignal und dem Bestrahlungswinkel; und
- eine Neigungs-Detektionseinheit, die eine relative Neigungsinformation der Auf- und Abrichtung der Grundoberfläche vor dem eigenen Fahrzeug in Bezug auf eine Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, detektiert,
- wobei die Abtaststeuereinheit den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Auf-Seite und Ab-Seite gemäß der relativen Neigungsinformation bewegt.
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Gemäß der Laserdistanz-Messeinrichtung der vorliegenden Offenbarung, wenn es keine Neigung der Frontgrund-Oberfläche gibt, kann der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung so eingestellt werden, dass der Bestrahlungswinkel des Laserstrahls in Bezug auf die Frontgrund-Oberfläche angemessen wird. Dann, da ein Strahlungswinkel der Auf- und Abrichtung zur Auf-Seite oder der Ab-Seite gemäß der Neigung der Frontgrund-Oberfläche bewegt wird, selbst falls sich die Frontgrund-Oberfläche neigt, kann der Bestrahlungsbereich des Laserstrahls in Bezug auf die Frontgrund-Oberfläche angemessen gehalten werden. Daher ist es nicht notwendig, den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung breiter als notwendig einzustellen, und man kann unterdrücken, dass die Auflösung des Messpunktes der Auf- und Abrichtung grob wird und Unterdrücken, dass das Rahmenintervall lang wird für Verbesserung bei der Auflösung.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Konfiguration der Laserdistanz-Messeinrichtung gemäß Ausführungsform 1;
- 2 zeigt ein schematisches Diagramm der Laserdistanz-Messeinrichtung gemäß Ausführungsform 1;
- 3 ist eine Figur zum Erläutern des MEMS-Spiegels gemäß Ausführungsform 1;
- 4 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern des Antriebsstroms des MEMS-Spiegels gemäß Ausführungsform 1;
- 5 ist eine Figur zum Erläutern des Bestrahlungswinkelbereichs der Auf- und Abrichtung und der Rechts- und Linksrichtung gemäß Ausführungsform 1;
- 6 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm der Steuerung gemäß Ausführungsform 1;
- 7 ist eine Figur zum Erläutern der Distanzdetektion zum Objekt gemäß Ausführungsform 1;
- 8 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern des Strahlquellsignals und des Lichtempfangssignals gemäß Ausführungsform 1;
- 9 ist eine Figur zum Erläutern des Steuerverhaltens gemäß einem Vergleichsbeispiel;
- 10 ist eine Figur zum Erläutern der Bewegung des Bestrahlungswinkelbereichs gemäß dem relativen Neigungswinkel gemäß Ausführungsform 1;
- 11 ist eine Figur zum Erläutern der Bewegung des Stromwertes gemäß dem relativen Neigungswinkel gemäß Ausführungsform 1;
- 12 ist eine Figur zum Erläutern der Bewegung des Bestrahlungswinkelbereichs gemäß der Relativhöhe gemäß Ausführungsform 1;
- 13 ist eine Figur zum Erläutern der Bewegung des Stromwertes gemäß der relativen Höhe gemäß Ausführungsform 1;
- 14 ist eine Figur zum Erläutern des Steuerverhaltens gemäß Ausführungsform 1;
- 15 zeigt eine schematische Konfiguration der Laserdistanz-Messeinrichtung gemäß Ausführungsform 2;
- 16 ist eine Figur zum Erläutern der Verarbeitung des Rahmens gemäß Ausführungsform 2;
- 17 ist eine Figur zum Erläutern der Berechnung der Höhe der Grundoberfläche bei jedem Bestrahlungswinkel gemäß Ausführungsform 2;
- 18 ist eine Figur zum Erläutern der Berechnung der Höhe der Grundoberfläche bei jedem Bestrahlungswinkel gemäß Ausführungsform 2; und
- 19 ist eine Figur zum Erläutern des Steuerverhaltens gemäß Ausführungsform 2.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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Eine Laserdistanz-Messeinrichtung 10 gemäß Ausführungsform 1 wird unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, welches die schematische Konfiguration der Laserdistanz-Messeinrichtung 10 zeigt. 2 ist ein schematisches Diagramm, welches die schematische Anordnung und Konfiguration des optischen Systems der Laserdistanz-Messeinrichtung 10 zeigt. Die Laserdistanz-Messeinrichtung 10 wird auch LiDAR (Light Detection and Ranging) oder ein Laserradar genannt. Die Laserdistanz-Messeinrichtung 10 ist an einem eigenen Fahrzeug montiert. Die Laserdistanz-Messeinrichtung 10 strahlt einen Laserstrahl L1 zur Front des eigenen Fahrzeugs durch einen zweidimensionalen Scan und misst eine Distanz zu einem Objekt, das vor dem eigenen Fahrzeug existiert, aus der Laserdistanz-Messeinrichtung 10 (dem eigenen Fahrzeug).
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Die Laserdistanz-Messeinrichtung 10 ist mit einer Laserstrahl-Erzeugungseinheit 11, einem Abtastmechanismus 12, einer Lichtempfangseinheit 13, einer Abtaststeuereinheit 14, einer Distanzrecheneinheit 15, einer Neigungs-Detektionseinheit 16 und dergleichen versehen. Wie später beschrieben, ist die Steuerung 20 mit der Abtaststeuereinheit 14, der Distanzrecheneinheit 15 und der Neigungs-Detektionseinheit 16 versehen. Die Laserstrahl-Erzeugungseinheit 11 emittiert der Laserstrahl L1. Der Abtastmechanismus 12 ändert einen Bestrahlungswinkel des Laserstrahls L1, welcher vor das eigene Fahrzeug gestrahlt wird, zu einer Rechts- und Linksrichtung und einer Auf- und Abrichtung in Bezug auf eine Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs. Die Lichtempfangseinheit 13 empfängt ein reflektiertes Licht L2 des durch ein Objekt vor dem eigenen Fahrzeug reflektierten Laserstrahls und gibt ein Lichtempfangssignal aus. Die Abtaststeuereinheit 14 steuert den Abtastmechanismus 12, um einen zweidimensionalen Scan durchzuführen, welcher den Laserstrahl in einem Bestrahlungswinkelbereich der rechten und linken Richtung in Bezug auf die Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs scannt und den Laserstrahl in einem Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung in Bezug auf die Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs scannt. Die Distanzrecheneinheit 15 berechnet eine Distanz zum Objekt, welches an dem Bestrahlungswinkel existiert, basierend auf dem emittierten Laserstrahl L1, dem Lichtempfangssignal und dem Bestrahlungswinkel.
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Laserstrahl-Erzeugungseinheit 11
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Die Laserstrahl-Erzeugungseinheit 11 emittiert den Laserstrahl L1. Die Laserstrahl-Erzeugungseinheit 11 ist mit einer Laserstrahlquelle 111 und einer Laserstrahlquell-Antriebsschaltung 112 verbunden. Die Laserstrahlquell-Antriebsschaltung 112 erzeugt ein Impulssignal (ein Strahlquellsignal), welches in einem Impulszyklus TP eingeschaltet ist, wie in 8 gezeigt. Die Laserstrahlquell-Antriebsschaltung 112 erzeugt das Impulssignal basierend auf einem Befehlssignal aus einer Lichtsende- und Empfangssteuereinheit 17, die unten beschrieben ist. Wenn das aus der Laserstrahlquell-Antriebsschaltung 112 gesendete Impulssignal eingeschaltet ist, erzeugt die Laserstrahlquelle 111 den Laserstrahl L1 in einer nahen Infrarot-Wellenlänge und emittiert ihn zum Abtastmechanismus 12. Der aus der Laserstrahlquelle 111 emittierte Laserstrahl L1 transmittiert einen zwischen der Laserstrahlquelle 111 und dem Abtastmechanismus 12 angeordneten Sammlungsspiegel 133.
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Abtastmechanismus 12
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Der Abtastmechanismus 12 ändert einen Bestrahlungswinkel des Laserstrahls L1, welcher vor das eigene Fahrzeug bestrahlt wird, zur Rechts- und Linksrichtung und Auf- und Abrichtung in Bezug auf die Fahrtrichtung (einer Strahlungszentrumslinie) des eigenen Fahrzeugs. Der Abtastmechanismus 12 ist mit einem beweglichen Spiegel 121 und einer Spiegelantriebseinheit 122 versehen. Wie in 2 gezeigt, transmittiert der aus der Laserstrahlquelle 111 emittierte Laserstrahl L1 den Sammlungsspiegel 133 und wird durch den beweglichen Spiegel 121 reflektiert und wenn er das Transmissionsfenster 19 transmittiert, welches im Gehäuse 18 vorgesehen ist, und vor das eigene Fahrzeug bei einem Bestrahlungswinkel gemäß dem Winkel des beweglichen Spiegels 121 eingestrahlt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der bewegliche Spiegel 121 ein MEMS-Spiegel 121 (mikro-elektromechanisches System). Wie in 3 gezeigt, ist der MEMS-Spiegel 121 mit einem Rollmechanismus versehen, der einen Spiegel 121a um eine erste Achse C1 und eine zweite Achse C2 rotiert, die orthogonal zueinander sind. Der MEMS-Spiegel 121 ist mit einem inneren Rahmen 121b einer rechteckigen Plattenform versehen, welcher mit dem Spiegel 121a versehen ist, und dem Zwischenrahmen 121c einer rechteckigen Ringplattenform, der außerhalb des inneren Rahmens 121b angeordnet ist, und einem äußeren Rahmen 121d einer rechteckigen Ringplattenform, der außerhalb des Zwischenrahmens 121c angeordnet ist. Der äußere Rahmen 121d ist an einem Körper des MEMS-Spiegels 121 fixiert.
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Der äußere Rahmen 121d und der Zwischenrahmen 121c sind durch rechte und linke erste Torsionsbalken 121e verbunden, die torsionale Elastizität aufweisen. Der Zwischenrahmen 121c ist um eine erste Achse C1 verdreht, welche die zwei ersten Torsionsbalken 121e verbindet, in Bezug auf den äußeren Rahmen 121d. Wenn um die erste Achse C1 zur einen Seite oder der anderen Seite verdreht, ändert sich der Bestrahlungswinkel des Laserstrahls L1 zur Aufseite oder der Abseite. Der Zwischenrahmen 121c und der innere Rahmen 121b sind mit zwei zweiten Auf- und Ab-Torsionsbalken 121f verbunden, die Elastizität aufweisen. Der innere Rahmen 121b ist um eine zweite Achse C2 verdreht, welche die zwei zweiten Torsionsbalken 121f verbindet, in Bezug auf den Zwischenrahmen 121c. Wenn um die zweite Achse C2 zur einen Seite oder der anderen Seite verdreht, ändert sich der Bestrahlungswinkel des Laserstrahls L1 zur linken Seite oder rechten Seite.
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Eine ringförmige erste Spule 121g längs dem Rahmen ist in dem Zwischenrahmen 121c vorgesehen. Ein erstes Elektrodenpad 121h, das mit der ersten Spule 121g verbunden ist, ist im äußeren Rahmen 121d vorgesehen. Eine ringförmige zweite Spule 121i längs dem Rahmen ist im inneren Rahmen 121b vorgesehen. Ein zweites Elektrodenpad 121j, das mit der zweiten Spule 121i verbunden ist, ist im äußeren Rahmen 121d vorgesehen. Ein Permanentmagnet (nicht gezeigt) ist im MEMS-Spiegel 121 vorgesehen. Wenn ein positiver oder negativer Strom in die erste Spule 121g fließt, tritt die Lorentz-Kraft, welche den Zwischenrahmen 121c um die erste Achse C1 zur einen Seite oder der anderen Seite verdreht, auf. Und der Torsionswinkel ist proportional zur Größe des Stroms. Wenn ein positiver oder negativer Strom in die zweite Spule 121i fließt, tritt die Lorentz-Kraft auf, welche den inneren Rahmen 121b und die zweite Achse C2 zur einen Seite oder der anderen Seite verdreht. Und der Torsionswinkel ist zur Größe des Stroms proportional.
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Wie in dem oberen Reihengraph von 4 gezeigt, liefert die Spiegelantriebsschaltung 122 einen Strom, der zwischen einem positiven ersten Maximalstromwert Imx1 und einem negativen ersten Minimalstromwert Imn1 mit einer ersten Periode T1 oszilliert, an die erste Spule 121g über das erste Elektrodenpad 121h gemäß dem Befehlssignal der Abtaststeuereinheit 14. Die erste Periode T1 ist eine Periode für einen Rahmen des zweidimensionalen Abtastens. Die Vibrationswellenform von Strom ist eine Sägezahnwelle, eine Dreieckwelle oder dergleichen. Wie in 5 gezeigt, oszilliert der Laserstrahl zwischen einem maximalen Bestrahlungswinkel θUDmx der oberen und unteren Richtung entsprechend dem ersten Maximalstromwert Imx1 und einem minimalen Bestrahlungswinkel Bestrahlungswinkel θUDmn der Auf- und Abrichtung entsprechend dem negativen ersten Minimalstromwert Imn1 mit einer ersten Periode T1. Der Bestrahlungswinkel der Auf- und Abrichtung wird parallel zur Fahrrichtung des Fahrzeugs im Falle von Null, neigt sich zur Aufwärtsseite in Bezug auf die Fahrrichtung des Fahrzeugs im Falle von positiv und neigt sich zur Abwärtsseite in Bezug auf die Fahrrichtung des Fahrzeugs im Falle von negativ.
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Wenn die Vibrationswellenform vom Strom zur positiven Seite oder der negativen Seite verschoben wird, kann der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Aufseite oder der Abseite verschoben werden. Die Spiegelantriebsschaltung 122 ändert den Vibrationsbereich von Strom (Imx1, Imn1) zur positiven Seite oder der negativen Seite anhand des Befehlssignals der Abtaststeuereinheit 14.
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Wie im unteren Reihengraph von 4 gezeigt, liefert die Spiegelantriebsschaltung 122 einen Strom, der zwischen einem positiven zweiten Maximalstromwert Imx2 und einem negativen zweiten Minimalstromwert Imn2 bei einer zweiten Periode T2 oszilliert, über das zweite Elektrodenpad 121j gemäß dem Befehlssignal der Abtaststeuereinheit 14 an die zweite Spule 121i . Die zweite Periode T2 wird auf einen Wert kürzer als die erste Periode T1 eingestellt und wird auf einen Wert eingestellt, der durch Dividieren der ersten Periode T1 durch eine Umkehrungsabtastfrequenz der rechten und linken Richtung in einem Rahmen erhalten wird. Die Vibrationswellenform von Strom ...? Sinuswelle, eine Rechteckwelle oder dergleichen. Wie in 5 gezeigt, oszilliert ein Laserstrahl zwischen einem maximalen Bestrahlungswinkel θLRmx der rechten und linken Richtung entsprechend dem positiven zweiten Maximalstromwert Imx2 und einem Minimal-Bestrahlungswinkel θLRmn der rechten und linken Richtung entsprechend einem negativen zweiten Minimalstromwert Imn2 bei der zweiten Periode T2. Der Bestrahlungswinkel der rechten und linken Richtung wird parallel zur Fahrrichtung des Fahrzeugs im Falle von Null; neigt sich zur linken Seite in Bezug auf die Fahrrichtung des Fahrzeugs im Falle von positiv und neigt sich zur rechten Seite in Bezug auf die Fahrrichtung des Fahrzeugs im Falle von negativ.
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Lichtempfangseinheit 13
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Die Lichtempfangseinheit 13 empfängt ein reflektiertes Licht L2 des durch ein Objekt vor dem eigenen Fahrzeug reflektierten Laserstrahls und gibt ein Lichtempfangssignal aus. Die Lichtempfangseinheit 13 ist mit einem Lichtdetektor 131, einer Lichtdetektor-Steuerschaltung 132 und einem Sammlungsspiegel 133 versehen. Wie in 2 gezeigt, transmittiert das durch das Objekt 40 vor dem eigenen Fahrzeug reflektierte, reflektierte Licht L2 das Transmissionsfenster 19 und wird durch den beweglichen Spiegel 121 reflektiert und wird dann durch den Sammlungsspiegel 133 reflektiert und dringt in den Lichtdetektor 131 ein.
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Der Lichtdetektor 131 ist mit APD (Lawinen-Photodiode) und dergleichen als einem Fotodetektor versehen und gibt das Lichtempfangssignal entsprechend dem empfangenen, reflektierten Licht L2 aus. Die Lichtdetektor-Steuerschaltung 132 steuert den Betrieb des Lichtdetektors 131, basierend auf dem Befehlssignal aus der Lichtsende- und Empfangssteuereinheit 17. Das aus dem Lichtdetektor 131 ausgegebene Lichtempfangssignal wird in der Distanzrecheneinheit 15 eingegeben.
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Steuerung 20
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Die Laserdistanz-Messeinrichtung 10 ist mit einer Steuerung 20 versehen. Die Steuerung 20 ist mit Funktionsteilen, wie etwa der Abtaststeuereinheit 14, der Distanzrecheneinheit 15, der Neigungs-Detektionseinheit 16 und der Lichtsende- und Empfangssteuereinheit 17 versehen. Jede Funktion der Steuerung 20 wird durch Verarbeitungsschaltungen, die in der Steuerung 20 bereitgestellt sind, realisiert. Spezifisch, wie in 6 gezeigt, ist die Steuerung 20, als Verarbeitungsschaltung mit einem Arithmetik-Prozessor (Computer) 90, wie etwa einer CPU (Zentraleinheit), Speichereinrichtungen 91, die Daten mit dem Arithmetik-Prozessor 90 austauschen, einer Eingabe/Ausgabe-Schaltung 92, die externe Signale an den Arithmetik-Prozessor 90 ein- und ausgibt, einer externen Kommunikationsvorrichtung 93, die Datenkommunikation mit externer Einrichtung der Laserdistanz-Messeinrichtung 10 durchführt, und dergleichen versehen.
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Als Arithmetik-Prozessor 90 können ASIC (Applikationsspezifische integrierte Schaltungen), IC (integrierte Schaltung), DSP (Digitalsignalprozessor), FPGA (feldprogrammierbares Gatter-Array) verschiedene Arten von Logikschaltungen, verschiedene Arten von Signalverarbeitungsschaltungen, und dergleichen bereitgestellt werden. Als Arithmetik-Prozessor 90 kann eine Vielzahl desselben Typs oder unterschiedlicher Typen verwendet werden und jede Verarbeitung kann geteilt und ausgeführt werden. Als Speichereinrichtungen 91 können ein RAM (Wahlfreizugriffsspeicher), der Daten lesen und Daten schreiben aus dem arithmetischen Prozessor 90 kann, ein ROM (Nurlesespeicher), der Daten aus dem Arithmetik-Prozessor 90 lesen kann, und dergleichen, vorgesehen. Als die Speichereinrichtungen 91 können verschiedene Arten von Speichereinrichtung, wie etwa ein Flash-Speicher und EEPROM (elektrisch löschbares programmierbarer Nurlesespeicher) verwendet werden.
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Die Eingabe/Ausgabe-Schaltung 92 ist mit der Laserstrahlquell-Antriebsschaltung 112, der Spiegelantriebsschaltung 122, dem Lichtdetektor 131, der Lichtdetektor-Steuerschaltung 132 und dergleichen verbunden und ist mit einer Kommunikationsschaltung versehen, welche Senden und Empfangen von Daten und einem Steuerbefehl zwischen diesem und dem Arithmetik-Prozessor 90 , einem Eingabe/Ausgabe-Port und dergleichen durchführt. Die externe Kommunikationsvorrichtung 93 kommuniziert mit externen Einrichtungen wie etwa einer Autonavigationseinrichtung 30 und einer externen Arithmetik-Verarbeitungseinheit 31.
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Dann lässt der Arithmetik-Prozessor 90 Software-Elemente (Programme), die in der Speichereinrichtung 91, wie etwa einem ROM, gespeichert sind, ablaufen und kollaboriert mit anderen Hardware-Vorrichtungen in der Steuerung 20, wie etwa der Speichereinrichtung 91, der Eingabe/Ausgabe-Schaltung 92 und der externen Kommunikationsvorrichtung 93, so dass die jeweiligen Funktionen der Funktionsteile 14 bis 17, die in der Steuerung 20 enthalten sind, realisiert werden. Das Einstell-Datenelemente, wie etwa einer Bestimmungsdistanz, die in den Funktionsteilen 14 bis 17 einzusetzen sind, werden gespeichert, als Teile von Software-Elementen (Programmen), in der Speichereinrichtung 91, wie etwa einem ROM. Jede Funktion der Steuerung 20 wird im Detail unten beschrieben.
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Lichtsende- und Empfangssteuereinheit 17
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Die Lichtsende- und Empfangssteuereinheit 17 sendet ein Befehlssignal an die Laserstrahlquell-Antriebsschaltung 112 zum Ausgeben eines Impulsform-Laserstrahls eines Impulszyklus Tp. Die Lichtsende- und Empfangssteuereinheit 17 sendet ein Befehlssignal an die Lichtdetektor-Steuerschaltung 132 zur Ausgabe eines Lichtempfangssignals aus dem Lichtdetektor 131.
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Distanzrecheneinheit 15
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Die Distanzrecheneinheit 15 berechnet eine Distanz zu dem Objekt, welches bei dem Bestrahlungswinkel existiert, basierend auf dem emittierten Laserstrahl L1, dem Lichtempfangssignal und dem Bestrahlungswinkel. Wie in 7 gezeigt, wird der aus der Laserstrahlquelle 111 emittierte Laserstrahl L1 durch das Objekt 40, welches voraus um eine Distanz L existiert, reflektiert und dringt das reflektierte Licht L2 in den Lichtdetektor 131 ein, der rückwärts um die Distanz L existiert. 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Strahlquellensignal des Laserstrahls L1, der aus der Laserstrahlquelle 111 emittiert wird, und dem Lichtempfangssignal des durch den Lichtdetektor 131 empfangenen reflektierten Lichts L2. Die Zeit T vom Anstieg des Strahlquellsignals bis zur Spitze des Lichtempfangssignals ist die Zeit, dass der Laserstrahl die Distanz L zwischen der Laserstrahlquelle 111 und dem Lichtdetektor 131 geht und rückkehrt und dem Objekt 40. ? Daher kann die Distanz L des Objekts 40 durch Multiplizieren der Lichtgeschwindigkeiten mit der Zeit T und Dividieren durch 2 berechnet werden.
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Die Distanzrecheneinheit 15 misst als eine Lichtempfangszeit eine Zeit T ab einem Zeitpunkt, wenn die Laserstrahl-Erzeugungseinheit 11 das Emittieren des Impulsform-Laserstrahls L1 startet, bis zu einem Zeitpunkt, wenn die Lichtempfangseinheit 13 das Lichtempfangssignal ausgibt. Dann berechnet die Distanzrecheneinheit 15 einen Wert, der durch Multiplizieren der Lichtgeschwindigkeit mit der Lichtempfangszeit und Dividieren durch 2 erhalten wird, als die Distanz L zum Objekt, welches bei dem Bestrahlungswinkel beim Emittieren des Laserstrahls L1 existiert. Zusätzlich zur Distanz L detektiert die Distanzrecheneinheit 15 auch eine Intensität des reflektierten Lichts L2, basierend auf einer Größe des Lichtempfangssignals. Wenn die Lichtempfangseinheit 13 das Lichtempfangssignal nicht ausgibt, bestimmt die Distanzrecheneinheit 15, dass das Objekt, welches bei dem Bestrahlungswinkel zu der Zeit existiert, nicht detektiert werden kann, und berechnet die Distanz L nicht. Die Distanzrecheneinheit 15 sendet das Rechenergebnis der Distanz an die externe Arithmetik-Verarbeitungseinheit 31.
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Neigungs-Detektionseinheit 16
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Die Neigungs-Detektionseinheit 16 detektiert eine Relativ-Neigungsinformation der Auf- und Abrichtung der Grundoberfläche vor dem eigenen Fahrzeug in Bezug auf eine Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist. In der vorliegenden Ausführungsform ermittelt die Neigungs-Detektionseinheit 16 eine Höheninformation oder eine Neigungsinformation der Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, und der Grundoberfläche vor dem eigenen Fahrzeug, aus der Autonavigationseinrichtung 30 als einer externen Einrichtung; und detektiert die relative Neigungsinformation, basierend auf der Höheninformation oder der Neigungsinformation. Hier bedeutet die Grundoberfläche eine Oberfläche, auf der die Räder des eigenen Fahrzeugs fahren. Die Grundoberfläche beinhaltet auch Grundoberfläche von dreidimensionalen Strukturen, wie etwa den Tunneln und dem mehrstöckigen Parkraum.
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Die Autonavigationseinrichtung 30 detektiert eine Position (Breitengrad, Längengrad, Höhe), eine Fahrrichtung und dergleichen des eigenen Fahrzeugs durch Positionsinformations-Detektionsmaschinen, wie etwa einen GPS- (Global-Positionier-System) Empfänger, einen Beschleunigungssensor und einen Azimuth-Sensor. Dann ermittelt unter Bezugnahme auf Kartendaten, die Straßeninformation und dergleichen speicherten, die Autonavigationseinrichtung 30, Umgebungs-Straßeninformation und dergleichen des eigenen Fahrzeugs und bestimmt die Straße, auf der das eigene Fahrzeug fährt. Die Straßeninformation beinhaltet Höhen-Information und Neigungsinformation der Grundoberfläche an jedem Punkt der Straße oder der Erdoberfläche.
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Eine Vielzahl von Variationen kann erwogen werden als Inhalt von relevanter Neigungsinformation und zwei Variationen werden unten erläutert.
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<Erstes Beispiel von Relativ-Neigungsinformation>
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Ein Distanzmessbereich vor der Laserdistanz-Messeinrichtung 10 wird durch Spezifikation, wie etwa Intensität des Laserstrahls und Lichtempfangs-Intensität des Lichtdetektors 131 vorbestimmt. Die Neigungs-Detektionseinheit 16 detektiert als die Relativ-Neigungsinformation einen Relativ-Neigungswinkel der Grundoberfläche in dem Distanzmessbereich vor dem eigenen Fahrzeug in Bezug auf den Grund, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform ermittelt die Neigungs-Detektionseinheit 16 einen Neigungswinkel der Straßenoberfläche der Straße, wo das eigene Fahrzeug aktuell lokalisiert ist, aus der Autonavigationseinrichtung 30. Hierin ist der Neigungswinkel ein Neigungswinkel längs der Fahrrichtung des eigenen Fahrzeugs in Bezug auf die Horizontalrichtung. Alternativ, wenn die Information über den Neigungswinkel der Straße nicht direkt aus der Autonavigationseinrichtung 30 erhalten werden kann, ermittelt die Neigungs-Detektionseinheit 16 die Höheninformation der Straßenoberfläche der Straße, wo das eigene Fahrzeug aktuell lokalisiert ist, und der Höheninformation der Straßenoberfläche der Straße vor und hinter dem eigenen Fahrzeug aus der Autonavigationseinrichtung 30; und berechnet den Neigungswinkel der Straßenoberfläche der Straße, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, basierend auf der ermittelten Höheninformation.
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Die Neigungs-Detektionseinheit 16 ermittelt den Neigungswinkel der Straßenoberfläche, die voraus um eine vorbestimmte Distanz auf dem eigenen Fahrzeug lokalisiert ist, aus der Autonavigationseinrichtung 30. Die Bestimmungsdistanz wird innerhalb des Distanzmessbereichs eingestellt. Alternativ ermittelt die Neigungs-Detektionseinheit 16 die Höheninformation der Straßenoberfläche der Straße, die um eine Vorbestimmungs-Distanz vom eigenen Fahrzeug voraus lokalisiert ist, und der Höheninformation der Straßenoberfläche der Straße vor und hinter ihm aus der Autonavigationseinrichtung 30; und berechnet den Neigungswinkel der Straßenoberfläche der Straße, welche um die Bestimmungsdistanz ab dem eigenen Fahrzeug voraus lokalisiert ist, basierend auf der erhaltenen Höheninformation. Wenn die Frontstraße sich krümmt, ermittelt die Neigungs-Detektionseinheit 16 den Neigungswinkel der Straßenoberfläche der Straße, die um die Bestimmungsdistanz ab dem eigenen Fahrzeug voraus lokalisiert ist, längs der gekrümmten Straße. Alternativ, wenn das eigene Fahrzeug auf einem anderen Platz als der Straße fährt, kann die Neigungs-Detektionseinheit 16 die Höheninformation oder den Neigungswinkel von einem anderen Punkt als der Straße aus der Autonavigationseinrichtung 30 erhalten.
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Dann berechnet die Neigungs-Detektionseinheit 16 als den relativen Neigungswinkel einen Winkel, der durch Subtrahieren des Neigungswinkels der Straßenoberfläche der Straße, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, vom Neigungswinkel der Straßenoberfläche, welcher eine Bestimmungsdistanz ab dem eigenen Fahrzeug voraus lokalisiert ist, ermittelt wird.
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<Zweites Beispiel von Relativ-Neigungsinformation>
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Die Neigungs-Detektionseinheit 16 detektiert als die Relativ-Neigungsinformation eine relative Höhe der Auf- und Abrichtung der Grundoberfläche, welche um die Bestimmungsdistanz ab dem eigenen Fahrzeug voraus ist, in Bezug auf die Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform erhält die Neigungs-Detektionseinheit 16 eine Höheninformation der Straßenoberfläche der Straße, wo das eigene Fahrzeug aktuell lokalisiert ist, aus der Autonavigationseinrichtung 30. Die Neigungs-Detektionseinheit 16 erhält die Höheninformation der Straßenoberfläche, die um die Bestimmungsdistanz ab dem eigenen Fahrzeug voraus lokalisiert ist, aus der Autonavigationseinrichtung 30. Wenn die Frontstraße gekrümmt ist, erhält die Neigungs-Detektionseinheit 16 die Höheninformation der Straßenoberfläche der Straße, die um die Bestimmungsdistanz ab dem eigenen Fahrzeug voraus lokalisiert ist, längs der gekrümmten Straße. Alternativ, wenn das eigene Fahrzeug an einem anderen Platz als einer Straße fährt, kann die Neigungs-Detektionseinheit 16 die Höheninformation des anderen Punktes als der Straße aus der Autonavigationseinrichtung 30 erhalten.
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Dann berechnet die Neigungs-Detektionseinheit 16 als eine Relativhöhe eine Höhe, die durch Subtrahieren der Höhe der Straßenoberfläche der Straße, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, von der Höhe der Straßenoberfläche, welche um die Bestimmungsdistanz ab dem eigenen Fahrzeug voraus lokalisiert ist, ermittelt wird.
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Abtaststeuereinheit 14
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Die Abtaststeuereinheit 14 steuert den Abtastmechanismus 12 zum Durchführen eines zweidimensionalen Scans, welcher den Fahrzeugsteuervorrichtung 1 in einem Bestrahlungswinkelbereich der rechten und linken Richtung in Bezug auf die Fahrrichtung des eigenen Fahrzeugs abtastet und den Laserstrahl L1 in einem Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung in Bezug auf die Fahrrichtung des eigenen Fahrzeugs abtastet.
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In der vorliegenden Ausführungsform, wie oben erwähnt, sendet die Abtaststeuereinheit 14 das Befehlssignal zum Scannen des Bestrahlungswinkels des Laserstrahls L1 im Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur ersten Periode T1 an die Spiegelantriebsschaltung 122. Spezifisch sendet die Abtaststeuereinheit 14 das Befehlssignal des positiven ersten Maximalstromwerts Imn1 und des negativen ersten Minimalstromwerts Imn1 des der ersten Spule 121g zugeführten Stroms, und die erste Periode T1 an die Spiegelantriebsschaltung 122.
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Und die Abtaststeuereinheit 14 sendet das Befehlssignal zum Scannen des Bestrahlungswinkels des Laserstrahls L1 im Bestrahlungswinkelbereich der rechten und linken Richtung zur zweiten Periode T2 an die Spiegelantriebsschaltung 122. Spezifisch sendet die Abtaststeuereinheit 14 das Befehlssignal des positiven zweiten Maximalstromwerts Maximalstromwerts Imx2 und des negativen zweiten Minimalstromwerts Imn2 des der zweiten Spule 121i zugeführten Stroms, und der zweiten Periode T2 an die Spiegelantriebsschaltung 122. Die Abtaststeuereinheit 14 stellt einen Wert, der durch Dividieren der ersten Periode T1 durch die Reziprokations-Abtastfrequenz der Rechts- und Linksrichtung in einem Rahmen durch die zweite Periode T2 erhalten wird, ein.
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Wie in 5 gezeigt, wird der Bestrahlungswinkel des Laserstrahls L1 einmal in dem zweidimensionalen Scan-Feld rechteckiger Form in der ersten Periode T1 abgetastet. Dieser eine Scan des zweidimensionalen Kennfelds wird als ein Rahmen bezeichnet.
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<Problem der Scan-Steuerung>
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9 zeigt ein Steuerverhalten eines Vergleichsbeispiels, bei dem der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Fahrrichtung des eigenen Fahrzeugs sich nicht ändert, selbst falls die Neigung der Grundoberfläche vor dem eigenen Fahrzeug sich ändert. 9 (a) zeigt einen Fall, bei dem die Frontgrund-Oberfläche nicht geneigt ist, 9 (b) zeigt einen Fall, bei dem die Frontgrund-Oberfläche zur Aufseite geneigt ist und 9 (c) zeigt einen Fall, wo die Frontgrund-Oberfläche zur Abseite geneigt ist.
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Wie im Vergleichsbeispiel von 9 gezeigt, in dem Fall von 9(a), wo sich die Frontgrund-Oberfläche zur Aufseite neigt, verglichen mit dem Fall von 9(a), wo sich die Frontgrund-Oberfläche nicht neigt, steigt ein Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung der Laserstrahls, welcher die Grundoberfläche trifft, an, und sinkt ein Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung des Laserstrahls, der über der Grundoberfläche bestrahlt wird. Andererseits, im Falle von 9(c), wo die Frontgrund-Oberfläche sich zur Abseite neigt, verglichen mit dem Fall von 9(a), wo sich die Frontgrund-Oberfläche nicht neigt, sinken Bestrahlungswinkelbereiche der Auf- und Abrichtung des Laserstrahls, welcher die Grundoberfläche trifft, und steigt ein Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung des Laserstrahls, der über der Grundoberfläche bestrahlt wird, an.
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Übrigens, damit Objekte 40 detektiert werden, die über der Frontgrund-Oberfläche existieren, wie etwa ein Fahrzeug, ein Fußgänger oder ein Hindernis, ist es notwendig, einen gewissen Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung des Laserstrahls, der über die Grundoberfläche bestrahlt wird, sicherzustellen. Andererseits, um Straßenmarkierungen zu detektieren, wie etwa eine Straßenform und weiße Linie, ist es notwendig, einen gewissen Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung des Laserstrahls sicherzustellen, der die Grundoberfläche trifft.
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Im Falle des Vergleichsbeispiels von 9, um einen gewissen Bestrahlungswinkelbereich, der die Grundoberfläche trifft und einen gewissen Bestrahlungswinkelbereich, der über der Grundoberfläche eingestrahlt wird, falls die Neigung der Frontgrund-Oberfläche sich ändert, wird der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung des Laserstrahls zuvor breit eingestellt. Falls jedoch der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung expandiert, gibt es ein Problem, dass das Abtastintervall der Auf- und Abrichtung breit wird und die Auflösung des Messpunkts der Auf- und Abrichtung grob wird. Um die Auflösung zu verbessern, obwohl angenommen wird, dass die Abtastanzahl der rechten und linken Richtung in einem Rahmen steigt, gibt es ein Problem, dass das Rahmenintervall lang wird. Daher wird es erwünscht, eine Laserdistanz-Messeinrichtung bereitzustellen, welche den Bestrahlungswinkelbereich des Laserstrahls zur Frontgrund-Oberfläche angemessen einstellen kann, unabhängig von der Neigung der Frontgrund-Oberfläche und unterdrücken kann, dass die Auflösung des Messpunkts der Auf- und Abrichtung grob wird, und Unterdrücken, dass das Rahmenintervall lang wird, zur Verbesserung bei der Auflösung.
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<Bewegungssteuerungen von Bestrahlungswinkelbereich von Auf- und Abrichtung>
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Dann bewegt die Abtaststeuereinheit 14 den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Aufseite oder zur Abseite, anhand der relativen Neigungsinformation der Auf- und Abrichtung der Grundoberfläche vor dem eigenen Fahrzeug in Bezug auf die Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist. Gemäß dieser Konfiguration, wenn es keine Neigung der Frontgrund-Oberfläche gibt, kann der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung so eingestellt werden, dass der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung in Bezug auf die Frontgrund-Oberfläche angemessen wird. Dann, da der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Aufseite oder der Abseite bewegt wird, entsprechend der Neigung der Frontgrund-Oberfläche, selbst falls die Frontgrund-Oberfläche sich neigt, kann der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung in Bezug auf die Frontgrund-Oberfläche angemessen gehalten werden. Daher ist es nicht notwendig, den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung breiter als notwendig einzustellen, und es kann unterdrückt werden, dass die Auflösung des Messpunkts der Auf- und Abrichtung grob wird und Unterdrücken, dass das Rahmenintervall lang wird, zur Verbesserung bei der Auflösung.
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Wenn beispielsweise die Grundoberfläche vor dem eigenen Fahrzeug zur Abseite neigt, in Bezug auf die Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, bewegt die Abtaststeuereinheit 14 den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Abrichtung des relativen Neigungsgrads. Wenn die Grundoberfläche vor dem eigenen Fahrzeug sich zur Aufseite neigt, in Bezug auf die Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, bewegt die Abtaststeuereinheit 14 den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Aufseite, anhand des relativen Neigungsgrads.
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<Erstes Beispiel von Relativ-Neigungsinformation>
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Das Nachfolgende beschreibt den Fall, bei dem die Neigungs-Detektionseinheit 16 als die Relativ-Neigungsinformation den relativen Neigungswinkel der Grundoberfläche im distanten Messbereich vor dem eigenen Fahrzeug in Bezug auf die Grundoberfläche detektiert, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist. In diesem Fall bewegt die Abtaststeuereinheit 14 den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Aufseite oder zur Abseite, entsprechend dem relativen Neigungswinkel.
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Wie in 10 gezeigt, bewegt die Abtaststeuereinheit 14 den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Aufseite oder zur Abseite in Proportion zum relativen Neigungswinkel. Da die Frontgrund-Oberfläche sich zur Abseite neigt, wenn der Relativ-Neigungswinkel negativ ist, wird der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Abseite bewegt (negative Seite). Da die Frontgrund-Oberfläche sich zur Aufseite neigt, wenn der Relativ-Neigungswinkel positiv ist, wird der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Aufseite bewegt (der positiven Seite). Beispielsweise ändert die Abtaststeuereinheit 14 den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung um einen Bewegungswinkel, der proportional zum relativen Neigungswinkel ist, von einem Referenzbereich, wenn der relative Neigungswinkel Null ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 11 gezeigt, ändert die Abtaststeuereinheit 14 den ersten maximalen Stromwert Imx1 und den ersten minimalen Stromwert Imn1 proportional zum relativen Neigungswinkel. Die Abtaststeuereinheit 14 ändert den ersten Maximalstromwert Imx1 und den ersten minimalen Stromwert Imn1 um einen Bewegungsstromwert, der proportional zum relativen Neigungswinkel ist, ab einem Referenzwert, wenn der relative Neigungswinkel Null ist.
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<Zweites Beispiel von relativer Neigungsinformation>
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Das Nachfolgende beschreibt den Fall, bei dem die Neigungs-Detektionseinheit 16 als die relative Neigungsinformation die relative Höhe der Auf- und Abrichtung der Grundoberfläche detektiert, welcher um die Bestimmungsdistanz ab dem eigenen Fahrzeug voraus ist, in Bezug auf die Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist. In diesem Fall bewegt die Abtaststeuereinheit 14 den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Aufseite oder der Abseite, anhand der Relativhöhe der Auf- und Abrichtung. Gemäß dieser Konfiguration, da die relative Höhe kontinuierlich steigt oder sinkt, wenn sich das eigene Fahrzeug dem Startpunkt der Neigung nähert, kann der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung kontinuierlich geändert werden.
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Wie in 12 gezeigt, bewegt die Abtaststeuereinheit 14 den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Aufseite oder der Abseite, proportional zur relativen Höhe. Da sich die Frontgrund-Oberfläche zur Abseite neigt, wenn die relative Höhe negativ ist, wird der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Abseite bewegt (der negativen Seite). Da sich die Frontgrund-Oberfläche zur Aufseite neigt, wenn die Relativhöhe positiv ist, wird der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung zur Aufseite bewegt (der positiven Seite). Beispielsweise ändert die Abtaststeuereinheit 14 den Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Abrichtung um einen Bewegungswinkel, der proportional zur relativen Höhe ist, ab einem Referenzbereich, wenn die relative Höhe Null ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 13 gezeigt, ändert der Abtaststeuereinheit 14 den ersten Maximalstromwert Imx1 und den ersten minimalen Stromwert Imn1 proportional zur relativen Höhe. Die Abtaststeuereinheit 14 ändert den ersten Maximalstromwert Imx1 und den ersten Minimalstromwert Imn1 um einen Bewegungsstromwert, welcher proportional zur relativen Höhe ist, ab einem Referenzwert, wenn die relative Höhe Null ist.
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<Steuerverhalten>
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14 zeigt ein Steuerverhalten im Falle der Durchführung von Bewegungssteuerung des Bestrahlungswinkelbereichs der Auf- und Abrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Ähnlich zu 9 zeigt 14(a) einen Fall, bei dem die Frontgrund-Oberfläche sich nicht neigt, zeigt 14(b) einen Fall, bei dem die Frontgrund-Oberfläche sich zur Aufseite neigt, und zeigt 14(c) einen Fall, bei dem sich die Frontgrund-Oberfläche zur Abseite neigt.
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Wie in 14(a) gezeigt, wenn es keine Neigung der Frontgrund-Oberfläche gibt, wird der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Ab-Richtung so eingestellt, dass ein Bestrahlungswinkelbereich, welcher die Grundoberfläche trifft, und ein Bestrahlungswinkelbereich, der über der Grundoberfläche gestrahlt wird, angemessen wird.
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Daher wird der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Ab-Richtung nicht breiter als notwendig eingestellt. Verglichen mit dem Vergleichsbeispiel von 9, kann die Auflösung des Messpunkts der Auf- und Ab-Richtung verbessert werden, ohne die Abtastanzahl der Rechts- und Linksrichtung in einem Rahmen zu erhöhen.
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Wie in 14(b) gezeigt, wenn sich die Frontgrund-Oberfläche zur Aufseite neigt, wird der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Ab-Richtung zur Aufseite bewegt, entsprechend der Neigung. Daher, selbst falls sich die Frontgrund-Oberfläche zur Aufseite neigt, kann der Bestrahlungswinkelbereich, der die Grundoberfläche trifft, und der Bestrahlungswinkelbereich, der über der Grundoberfläche bestrahlt wird, angemessen gehalten werden.
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Wie in 14(c) gezeigt, wenn die Frontgrund-Oberfläche sich zur Abseite neigt, wird der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Ab-Richtung zur Abseite bewegt, entsprechend der Neigung. Daher, selbst falls sich die Frontgrund-Oberfläche zur Abseite neigt, kann der Bestrahlungswinkelbereich, der die Grundoberfläche trifft, und der Bestrahlungswinkelbereich, der über die Grundoberfläche gestrahlt wird, angemessen gehalten werden.
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Ausführungsform 2
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Als Nächstes wird die Laserdistanz-Messeinrichtung 10 gemäß Ausführungsform 2 erläutert. Die Erläuterung für Bestandteile, welche die gleichen sind wie in Ausführungsform 1, wird weggelassen. Die Basiskonfiguration der Laserdistanz-Messeinrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie diejenige von Ausführungsform 1; jedoch unterscheidet sich Ausführungsform 2 von Ausführungsform 1 in der Konfiguration, dass die Neigungs-Detektionseinheit 16 die Relativ-Neigungsinformation basierend auf dem Messergebnis der Distanz durch die Distanzrecheneinheit 15 detektiert.
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15 zeigt die schematische Konfiguration der Laserdistanz-Messeinrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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In der vorliegenden Ausführungsform ermittelt die Neigungs-Detektionseinheit 16 die relative Höheninformation der Auf- und Ab-Richtung der Grundoberfläche vor dem eigenen Fahrzeug in Bezug auf die Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, basierend auf dem Messergebnis von Distanz durch die Distanzrecheneinheit 15; und detektiert die relative Neigungsinformation basierend auf der ermittelten relativen Höheninformation. Gemäß dieser Konfiguration, ohne von der externen Einrichtung abzuhängen, kann die relative Neigungsinformation mit hoher Zuverlässigkeit detektiert werden.
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Wie in 16 gezeigt, berechnet die Neigungs-Detektionseinheit 16 die relative Höheninformation der Auf- und Ab-Richtung der Frontgrund-Oberfläche, basierend auf dem Messergebnis von Distanz zumindest eines Rahmens vor jedem Bestrahlungswinkel Pd1, Pd2, ... der Auf- und Ab-Richtung im zentralen Teil des Bestrahlungswinkelbereichs der rechten und linken Richtung. Gemäß dieser Konfiguration, im Vergleich zu dem Fall, bei dem die gesamte Information des einen Rahmens verwendet wird, da wenig Information im zentralen Teil verwendet wird, kann die Rechenverarbeitungslast reduziert werden. Da die Information eines Rahmens zuvor verwendet wird, kann der jüngste Zustand der Grundoberfläche detektiert werden. Die Neigungs-Detektionseinheit 16 kann statisches Verarbeiten wie etwa Mittelung Durchführen, unter Verwendung der Information von mehreren vergangenen Rahmen.
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Wie in 17 gezeigt, unter Verwendung von trigonometrischer Funktion, basierend auf dem Bestrahlungswinkel Pd der Auf- und Ab-Richtung in Bezug auf die Bestrahlungs-Zentrumslinie, welche parallel zur Fahrrichtung des Fahrzeugs ist, und der Distanz L zur detektierten Grundoberfläche, kann eine Höhe H der Grundoberfläche in Bezug auf die Bestrahlungs-Zentrumslinie berechnet werden. Die Neigungs-Detektionseinheit 16 berechnet die Höhe der Grundoberfläche in Bezug auf die Bestrahlungs-Zentrumslinie, basierend auf dem Bestrahlungswinkel und dem gemessenen Distanzwert zu jedem Bestrahlungswinkel Pd1, Pd2, ... der Auf- und Ab-Richtung.
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18 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen der detektierten Distanz zur Grundoberfläche und der Höhe der Grundoberfläche in Bezug auf die Bestrahlungs-Zentrumslinie um jeden Bestrahlungswinkel Pd1, Pd2, ... der Auf- und Ab-Richtung. Da die Höhe der Grundoberfläche in Bezug auf die Bestrahlungs-Zentrumslinie die gleiche ab dem ersten Bestrahlungswinkel Pd1 zum vierten Bestrahlungswinkel Pd4 ist, kann festgestellt werden, dass der relative Neigungswinkel der Grundoberfläche in diesem Bereich Null ist und die relative Höhe der Grundoberfläche in diesem Bereich Null ist. Andererseits, da die Höhe der Grundoberfläche graduell von dem fünften Bestrahlungswinkel Pd5 bis zum sechsten Bestrahlungswinkel Pd6 ansteigt, kann festgestellt werden, dass der relative Neigungswinkel der Grundoberfläche in diesem Bereich größer als Null ist und die relative Höhe der Grundoberfläche in diesem Bereich größer als Null ist.
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<Erstes Beispiel relativer Neigungsinformation>
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In der vorliegenden Ausführungsform beschreibt das Nachfolgende den Fall, bei dem die Neigungs-Detektionseinheit 16 als die relative Neigungsinformation den relativen Neigungswinkel der Grundoberfläche in dem Distanzmessbereich vor dem eigenen Fahrzeug in Bezug auf die Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, detektiert. Beispielsweise wie in 18 gezeigt, wählt die Neigungs-Detektionseinheit 16 die zwei gemessenen Werte von Distanz der Grundoberfläche nahe an dem Punkt, der vor der Bestimmungsdistanz ab dem eigenen Fahrzeug lokalisiert ist, und die zwei Höhen der Grundoberflächen entsprechend diesen in Bezug auf die Bestrahlungs-Zentrumslinie aus und berechnet als den relativen Neigungswinkel einen Neigungswinkel α einer geraden Linie, welche zwei Punkte verbindet, in Bezug auf die Bestrahlungs-Zentrumslinie.
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<Zweites Beispiel von relativer Neigungsinformation>
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In der vorliegenden Ausführungsform beschreibt das Nachfolgende den Fall, bei dem die Neigungs-Detektionseinheit 16 als die relative Neigungsinformation die relative Höhe der Auf- und Ab-Richtung der Grundoberfläche, die um die Bestimmungsdistanz ab dem eigenen Fahrzeug voraus liegt, in Bezug auf die Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, detektiert. Wie beispielsweise in 18 gezeigt, wählt die Neigungs-Detektionseinheit 16 die zwei gemessenen Werte der Distanz der Grundoberfläche nahe an dem Punkt, der um die Bestimmungsdistanz ab dem eigenen Fahrzeug voraus lokalisiert ist; und die zwei Höhen der Grundoberflächen entsprechend zu diesen in Bezug auf die Bestrahlungs-Zentrumslinien aus; und berechnet eine Höhe der Grundoberfläche entsprechend der Bestimmungsdistanz in Bezug auf die Bestrahlungs-Zentrumslinie, basierend auf diesen zwei Punkten. Dann berechnet die Neigungs-Detektionseinheit 16 als die relative Höhe eine Höhe β durch Subtrahieren der Höhe der Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, in Bezug auf die Bestrahlungs-Zentrumslinie, von der Höhe der Grundoberfläche entsprechend der Bestimmungsdistanz in Bezug auf die Bestrahlungs-Zentrumslinie.
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<Steuerverhalten>
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19 zeigt ein Verhalten in dem Fall der Durchführung von Bewegungssteuerung des Bestrahlungswinkelbereichs der Auf- und Ab-Richtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 19(a) gezeigt, wenn es keine Neigung der Frontgrund-Oberfläche gibt, wird die Grundoberfläche bei den Bestrahlungswinkeln Pd1, Pd2, Pd3 detektiert. Aber, basierend auf der Distanz zur Grundoberfläche, welche bei jedem Bestrahlungswinkel Pd1, Pd2, Pd3 detektiert wird, bestimmt, dass der relative Neigungswinkel oder die relative Höhe Null ist; und wird der Bestrahlungswinkelbereich auf den Referenzbereich eingestellt, und wird nicht zur Aufseite oder Abseite bewegt. Der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Ab-Richtung wird angemessen eingestellt.
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Danach, wie in 19(b) gezeigt, beginnt die Grundoberfläche vor dem eigenen Fahrzeug zu steigen, ähnlich zu 18 wird bei den Bestrahlungswinkeln Pd3, Pd4 die Distanz der geneigten Grundoberfläche gemessen. Als Ergebnis wird der relative Neigungswinkel oder die relative Höhe größer als Null. In dem nachfolgenden Rechenzyklus, wie in 19(c) gezeigt, wird der Bestrahlungswinkelbereich zur Aufseite bewegt, und wird der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Ab-Richtung angemessen eingestellt. Auch in 19(c) wird bei den Bestrahlungswinkeln Pd1, Pd2 in Bezug auf Bestrahlungs-Zentrumslinie, welche parallel zu der aktuellen Fahrrichtung des Fahrzeugs ist, die Neigung der Grundoberfläche detektiert. Nachfolgend wird der Bestrahlungswinkelbereich zur Aufseite bewegt und wird der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Ab-Richtung angemessen eingestellt.
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Andererseits, wie in 19(d) gezeigt, wenn das eigene Fahrzeug beginnt, die geneigte Oberfläche zu befahren, ist die Bestrahlungs-Zentrumslinie auch parallel zur geneigten Oberfläche. Daher wird festgestellt, dass der relative Neigungswinkel oder die relative Höhe Null ist; und wird der Bestrahlungswinkelbereich auf den Referenzbereich eingestellt und wird nicht zur Aufseite oder zur Abseite bewegt. Der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Ab-Richtung wird angemessen eingestellt. Auf diese Weise, ohne von der externen Vorrichtung abhängig zu sein, wird die Neigung der Frontgrund-Oberfläche in Echtzeit detektiert. Und, entsprechend der detektierten Neigung der Grundoberfläche, wird der Neigungswinkelbereich der Auf- und Ab-Richtung angemessen eingestellt.
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<Andere Ausführungsformen>
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Zuletzt werden andere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert. Jede der Konfigurationen von Ausführungsformen, die unten zu erläutern sind, ist nicht darauf beschränkt, getrennt eingesetzt zu werden, sondern sie können in Kombination mit den Konfigurationen anderer Ausführungsformen eingesetzt werden, solange wie keine Diskrepanz auftritt.
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(1) In jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der Fall erläutert worden, bei dem die Neigungs-Detektionseinheit 16 die relative Neigungsinformation basierend auf der aus der Autonavigationseinrichtung 30 oder der Distanzrecheneinheit 15 erhaltenen Information detektiert. Jedoch sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht auf den vorstehenden Fall beschränkt. Das heißt, dass die Neigungs-Detektionseinheit 16 die relative Höheninformation der Auf- und Ab-Richtung der Grundoberfläche vor dem eigenen Fahrzeug in Bezug auf die Grundoberfläche, wo das eigene Fahrzeug lokalisiert ist, aus sowohl der Überwachungskamera als auch dem Millimeterwellenradar als externe Einrichtung erhalten kann; und die relative Neigungsinformation basierend auf der relativen Höheninformation detektiert.
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Basierend auf der Bestrahlungsrichtung und der Zeitdifferenz ab dem Bestrahlen der Millimeterwelle zur Front des eigenen Fahrzeugs, bis die reflektierte Welle, die durch das Objekt, welches voraus existiert, reflektiert wird, empfangen wird, detektiert das Millimeterwellenradar die Distanz zur Grundoberfläche, die bei jedem Bestrahlungswinkel existiert. Basierend auf jedem Bestrahlungswinkel in Bezug auf die Fahrrichtung des eigenen Fahrzeugs und die Distanz der Grundoberfläche bei jedem Bestrahlungswinkel ermittelt die Neigungs-Detektionseinheit 16 die Information zur relativen Höhe der Auf- und Ab-Richtung der Grundoberfläche vor dem Fahrzeug, ähnlich wie Ausführungsform 2. Durch Durchführen verschiedener Arten von bekannter Bildverarbeitung am Bild vor dem eigenen Fahrzeug, welches durch die Kamera aufgenommen wird, detektiert die Überwachungskamera die Distanz zur Grundoberfläche, die an jedem Punkt des Bildes existiert. Basierend auf dem Winkel an jedem Punkt in Bezug auf die Fahrrichtung des eigenen Fahrzeugs und die Distanz der Grundoberfläche an jedem Punkt ermittelt die Neigungs-Detektionseinheit 16 die Information zur relativen Höhe der Auf- und Ab-Richtung der Grundoberfläche vor dem Fahrzeug, ähnlich zur Ausführungsform 2.
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(2) In jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der Fall erläutert worden, bei dem der Abtastmechanismus 12 mit dem MEMS-Spiegel 121 versehen ist. Jedoch kann der Abtastmechanismus 12 mit anderen Abtastmechanismen als dem MEMS-Spiegel 121 versehen sein. Beispielsweise kann der Abtastmechanismus 12 mit einem Dreh-Polygonspiegel als einem beweglichen Spiegel versehen sein und kann mit einem Mechanismus versehen sein, der eine Rotationswelle des Dreh-Polygonspiegels so neigt, dass der Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Ab-Richtung sich zur Aufseite oder der Abseite bewegt.
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(3) In jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der Fall erläutert worden, bei dem der winzige Spiegel durch Lorentz-Kraft bewegt wird. Jedoch ist der bewegliche Mechanismus des winzigen Spiegels nicht auf das elektromagnetische Verfahren, wie etwa Lorentz-Kraft, beschränkt, und kann ein piezo-elektrisches Verfahren sein unter Verwendung eines piezo-elektrischen Elementes oder ein elektrostatisches Verfahren unter Verwendung von elektrostatischer Kraft durch die Potentialdifferenz zwischen Spiegel und Elektrode.
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(4) In jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der Fall erläutert worden, bei dem die zweidimensionale Abtastung durch die Abtastung, wie in 5 gezeigt, unter Verwendung des MEMS-Spiegels 121 durchgeführt wird. Jedoch kann die zweidimensionale Abtastung durch einen Lissajous-Scan oder einen Raster-Scan unter Verwendung des MEMS-Spiegels 121 durchgeführt werden und kann ein präzessionaler Scan unter Verwendung eines Sphärenspiegels durchgeführt werden.
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(5) In jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der Fall erläutert worden, bei dem ein zweidimensionaler Scan unter Verwendung des MEMS-Spiegels 121 durchgeführt wird, welcher den Spiegel um zwei Drehwellen rotiert. Jedoch kann die zweidimensionale Abtastung unter Verwendung von zwei MEMS-Spiegeln durchgeführt werden, von denen jeder den Spiegel um eine Rotationswelle rotiert.
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(6) In jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der Fall erläutert worden, bei dem der Laserstrahl der einen Laserstrahlquelle 111 durch den MEMS-Spiegel 121 reflektiert wird. Jedoch können die Laserstrahlen von mehreren Laserstrahlquellen 111 durch den MEMS-Spiegel 121 reflektiert werden.
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(7) In jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der Fall erläutert worden, bei dem der Lichtdetektor 131 das durch den MEMS-Spiegel 121 und den Sammlungsspiegel 133 reflektierte, Reflektionslicht L2 empfängt. Jedoch kann der Lichtdetektor 131 direkt das durch das Objekt reflektierte, reflektierte Licht L2 empfangen.
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(8) In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Fall erklärt worden, bei dem ein Typ, der gepulstes Licht unter Verwendung des inkohärenten Detektionsverfahrens sendet und empfängt, verwendet worden. Ein Typ, der Impulslicht unter Verwendung eines kohärenten Detektionsverfahrens sendet und empfängt, kann verwendet werden. Ein Typ, der den Laserstrahl, an welchem Intensitätsmodulation durchgeführt wurde, durch die Sinuswelle, sendet und empfängt, kann verwendet werden. Es kann ein inkohärentes FMCW-(frequenzmoduliertes kontinuierliches Wellen-) Verfahren sein. Und es kann ein kohärentes FMCW-Verfahren sein.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung oben im Hinblick auf verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und Implementierungen beschrieben ist, versteht es sich, dass die verschiedenen Merkmale, Aspekte und Funktionalität, die in einer oder mehrerer der individuellen Ausführungsformen beschrieben sind, nicht in ihrer Anwendbarkeit auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt ist, mit welcher sie beschrieben ist, sondern stattdessen allein oder in verschiedenen Kombinationen auf einer oder mehrere Ausführungsformen angewendet werden kann. Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen, die nicht exemplifiziert worden sind, erdacht werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bestandteilkomponenten modifiziert, hinzugefügt oder eliminiert werden. Zumindest eine der Bestandteilkomponenten, die in zumindest einer der bevorzugten Ausführungsformen erwähnt sind, kann mit dem in einer anderen Ausführungsform erwähnten Bestandteilkomponenten ausgewählt und kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5413245 B [0003]
- JP 5413256 B [0003, 0005]
