DE112009004828B4

DE112009004828B4 - Spektrum-messvorrichtung

Info

Publication number: DE112009004828B4
Application number: DE112009004828.5T
Authority: DE
Inventors: Ryuji Funayama; Shinya Kawamata; Yasukata Yokochi; Yasuhiro Yoshida; Kenichi Kitahama; Masato Endo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2029-05-30
Also published as: JPWO2010137176A1; US20120105846A1; CN102449449B; JP5099262B2; CN102449449A; WO2010137176A1; DE112009004828T5; US9036147B2

Abstract

Spektrum-Messvorrichtung mit:
einer Spaltgruppe (12G), die vier oder mehrere Spalte (12b) umfasst, wobei für ein Messobjekt (20), das vier oder mehrere unterschiedliche Messteile umfasst, von einem Licht von dem Messobjekt (20) jeder der Spalte (12b) Licht von einem jeweiligen einzigen der Messteile auskoppelt;
einem Spektroskop (14), das für jeden der Spalte (12b) das durch die Spaltgruppe (12G) ausgekoppelte Licht zerstreut; und
einer Messeinheit (15), die für jeden der Spalte (12b) eine Intensität jeder Komponente des durch das Spektroskop (14) zerstreuten Lichts misst,
wobei die Spalte (12b) exzentrisch so angeordnet sind, dass ein Abstand zwischen benachbarten Spalten (12b) in der Nähe eines mittleren Teils in einer Anordnungsrichtung der Spalte (12b) schmaler als ein Abstand zwischen den Spalten (12b) in der Nähe beider Enden in der Anordnungsrichtung ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spektrum-Messvorrichtung zum Messen von Licht von einem Messobjekt als ein Spektrum, zum Beispiel eine in einem bewegbaren Körper wie etwa ein Fahrzeug eingebaute Spektrum-Messvorrichtung.
In den letzten Jahren sind als eine auf Fahrzeuge wie etwa Autos angewendete Fahrassistenztechnik eine Abbildungsvorrichtung wie etwa eine CCD-Kamera in ein Fahrzeug eingebaut worden, um ein Bild der Umgebung des Fahrzeugs als sichtbares Bild aufzunehmen. Bei einer solchen Fahrassistenztechnik wird zuerst durch Verarbeitung des durch die Abbildungsvorrichtung aufgenommenen, sichtbaren Bildes eine Information über ein Objekt erzeugt, das eine Fahrassistenz erforderlich macht, zum Beispiel einen Fußgänger, eine Verkehrsampel oder dergleichen in der Umgebung des Fahrzeugs, und eine der Umgebung des Fahrzeugs entsprechende Fahrassistenz wird auf der Grundlage der so erzeugten Information durchgeführt.
Jedoch ist die Situation der Fußgänger, die sich um das Fahrzeug bewegen, die etwa durch deren Anzahl, Körperbau, Haltung, mitgeführte Gegenstände und Bewegungsrichtung geben ist, jedes Mal, wenn das sichtbare Bild aufgenommen wird, verschieden. Ferner sind auch Form und Größe der Fußgänger und sogar der Verkehrsampel, die auf der Straße, in einem sichtbaren Bild der Umgebung des Fahrzeugs installiert ist, verschieden, wenn sich der Fahrzustand des Fahrzeugs, der etwa durch die Abbiegerichtung des Fahrzeugs und die Attribute einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt, gegeben ist, ändert. Als Folge davon mangelt es einer Fahrassistenz bei der Erfassung des Objekts, das eine Fahrassistenz von dem sichtbaren Bild eines Abbildungsobjekts, das das Objekt enthält, erforderlich macht, an Genauigkeit. Somit besteht in der oben erwähnten Fahrassistenztechnik eine Nachfrage nach einer Technik zur Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit des Objekts, um die Genauigkeit der Fahrassistenz zu verbessern.
Von Techniken zum Erkennen bzw. Unterscheiden eines Objekts auf der Grundlage seiner optischen Eigenschaften beschreibt die JP 2006-145362 A eine bekannte Technik, die einen Hyperspektralsensor als die Spektrum-Messvorrichtung verwendet, der auf einem künstlichen Satelliten zur Verwendung bei Bodenuntersuchungen der Erde befestigt ist. Der in der JP 2006-145362 A beschriebene Hyperspektralsensor erfasst zum Beispiel ein Spektrum so, dass Licht von dem Objekt in Komponenten entsprechend der jeweiligen Wellenlänge zerstreut wird und die optische Intensität jeder Wellenlänge der Wellenlänge zugeordnet wird. Mit anderen Worten, ein hinsichtlich der Wellenlänge kontinuierliches Spektrum wird als die optischen Eigenschaften des Objekt behandelt. 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der optischen Struktur eines Hyperspektralsensors zeigt, der als eine solche Spektrum-Messvorrichtung dient.
Wie es in 10 gezeigt ist, sind eine Einlassöffnung 111, ein Spiegel 112, ein Kondensor 113, eine Blendenplatte 114, ein Kollimator 115, ein Spektroskop 116, ein Bildwandler 117 und eine Messeinheit 118 in dieser Reihenfolge in Lichtausbreitungsrichtung in einem Hyperspektralsensor 100 angeordnet. Jedes Element des Hyperspektralsensors 100 ist so ausgelegt, dass die optischen Eigenschaften in einer Richtung, die einen hypothetischen Lichtstrahl schneidet, der einen Lichtstrom repräsentiert, der durch die Elemente hindurchtritt, d. h. eine optische Achse (die sich in Querrichtung in 10 erstreckt) kontinuierlich sind. In dem Hyperspektralsensor 100 mit einer solchen Struktur tritt ein Teil des Sonnenlichts, das an einem Objekt reflektiert wird, das eine Bodenoberfläche ist, die als ein Messobjekt dient, zuerst durch die Einlassöffnung 111 in die Vorrichtung ein und wird durch eine Reflexionswirkung des Spiegels 112 zu dem Kondensor 113 geleitet. Das auf den Kondensor 113 auftreffende Licht wird durch eine Bündelungswirkung des Kondensors 113 zur Blendenplatte 114 gebündelt, und nur Licht in Richtung eines einzigen Spaltes 114a wird durch eine Abschirmungswirkung der Blendenplatte 114 zu dem Kollimator 115 geleitet. Das auf diese Weise durch den einzigen Spalt 114a hindurchgetretene Licht wird durch eine optische Wirkung des Kollimators 115 als kollimiertes Licht zu dem Spektroskop 116 geleitet, und jeder parallele Strahl wird durch eine spektrale Wirkung des Spektroskops 116 in Wellenlängenkomponenten zerstreut oder aufgefächert. Die durch das Spektroskop 116 zerstreuten Wellenlängenkomponenten (Wellenlängenkomponente λa bis Wellenlängenkomponente λb) werden auf Bereiche der Messeinheit 118, die in Abhängigkeit von der Wellenlänge unterteilt sind, zum Beispiel Lichtempfangselemente 118a, 118b eines CCD-Bildsensors oder eines CMOS-Bildsensors, durch eine bildgebende Wirkung des Bildwandlers 117 abgebildet.
In einem solchen Hyperspektralsensor 100 wird nur das Spektrum des durch den einzigen Spalt 114a hindurchgetretenen Lichts von dem durch den Kondensor 113 gebündelten Licht gemessen. Mit anderen Worten, in dem Licht von dem Objekt 120 als der Bodenoberfläche wird durch den einzigen Spalt 114 nur das Licht von einem linearen Messteil 120a in einer Richtung, in der die optischen Eigenschaften in dem einzigen Spalt 114a kontinuierlich sind, das heißt einer Längsrichtung Dm des einzigen Spaltes 114a, ausgekoppelt. Somit werden in dem Hyperspektralsensor 100 durch Wiederholen der Spektrumsmessung des eindimensionalen Messteils 120a entlang einer Flugrichtung des künstlichen Satelliten die optischen Eigenschaften des Objekts 120, welches eine zweidimensionale Bodenoberfläche ist, gemessen.
In dem obigen Hyperspektralsensor 100 ist die Richtung, in der sich der Hyperspektralsensor 100 bezüglich des Objekts 120 bewegt, die Richtung, in der der Messteil 120a ausgerichtet ist. Der zweidimensionale Bereich, der als spektral zu messendes Objekt dient, ist zu allen Zeiten durch die Bewegungsrichtung Dr begrenzt. Somit muss, wenn das Spektrum des Messobjekts, das zwei oder mehrere unterschiedliche Messteile 120 enthält, die in einer Richtung angeordnet sind, die von der Bewegungsrichtung Dr verschieden ist, wie etwa eine Szene in der Umgebung eines Fahrzeugs, das einen Fußgänger und eine Verkehrsampel umfasst, gemessen wird, der einzige Spalt 114a in eine Richtung, die die Längsrichtung Dm schneidet, abtasten. 11(a), 11(b) und 11(c) sind Diagramme, die Abtastbeispiele des einzigen Spalts 114a zusammen mit optischen Operationen zeigen.
Wie es in 11(a) gezeigt ist, ist der einzige Spalt 114a so angeordnet, dass der Messteil 120a an einem oberen Ende des Objekts 120 ein Objektpunkt ist und der einzige Spalt 114a, der in der Blendenplatte 114 vorgesehen ist, ein Bildpunkt ist, um zuerst das Spektrum des Messteils 120a an dem oberen Ende des Objekts 120 zu messen. Anschließend werden durch Wiederholen des Abtastvorgangs, wobei sich die Blendenplatte 114 jeweils um eine Breite des einzigen Spalts 114a bewegt, wie es in 11(b) gezeigt ist, alle Spektren von dem des Messteils 120a an dem oberen Ende bis zu dem des Messteils 120a an dem unteren Ende des Objekts 120 nacheinander gemessen. Danach, wie es in 11(c) gezeigt ist, wird durch Anordnen des einzigen Spalts 114a derart, dass der Messteil 120a an dem unteren Ende des Objekts 120 der Objektpunkt ist und der einzige Spalt 114a, der in der Blendenplatte 114 angeordnet ist, der Bildpunkt ist, das Spektrum in der gesamten Breite des Objekts 120 in der vertikalen Richtung gemessen. Wie es oben beschrieben ist, kann selbst dann, wenn die Messteile einer Szene in einer Richtung angeordnet sind, die von der Bewegungsrichtung abweicht, das Spektrum der Szene gemessen werden, indem die Szene mit dem einzigen Spalt 114a abgetastet wird.
Obwohl in 10 ein Abtastvorgang, bei dem sich nur die Blendenplatte 114 um die Breite des einzigen Spalts 114a bewegt, wiederholt wird, ist der Abtastvorgang nicht auf diese Weise begrenzt, sondern kann so wiederholt werden, dass sich die Blendenplatte 114, der Kollimator 115, das Spektroskop 116, der Bildwandler 117 und die Messeinheit 118 als Einheit bezüglich des festgelegten einzigen Spalts 114a bewegen.
Jedoch wird selbst dann, wenn ein solcher Abtastvorgang durchgeführt wird, während der Messung des Spektrums einer Szene Zeit zum Abtasten des einzigen Spalts 114a benötigt. Daher kann das Spektrum der Szene, die kürzer als die Zeit ist, die zum Abtasten des einzigen Spalts 114a benötigt wird, nicht gemessen werden.
Insbesondere würde, wenn der Hyperspektralsensor 100 an einem bewegbaren Körper wie etwa dem Fahrzeug befestigt ist und die Bewegung auf der Grundlage eines Messergebnisses assistiert wird, eine Messung des Spektrums einer Szene zu spät für die Bewegungsunterstützung sein. Dadurch fehlt der Bewegungsunterstützung die Genauigkeit.
Die DE 699 04 558 T2 , die als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird, offenbart ein Spektrometer mit einer Spaltgruppe, die zwei Spalte umfasst, einem Spektroskop, das für jeden der Spalte das durch die Spaltgruppe ausgekoppelte Licht zerstreut, und eine Messeinheit zur spektralen Messung des ausgekoppelten Lichts.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei ferner auf die DE 694 06 229 T2 und die JP 2001-296180 A verwiesen.
Angesichts der oben beschriebenen Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spektrum-Messvorrichtung bereitzustellen, die die Zeit verkürzt, die zum Messen des Lichtspektrums von jedem von zwei oder mehreren unterschiedlichen Messteilen, die ein Messobjekt bilden, notwendig ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
Eine Spektrum-Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Spaltgruppe, die vier oder mehrere Spalte umfasst, wobei für ein Messobjekt, das vier oder mehrere unterschiedliche Messteile umfasst, von einem Licht von dem Messobjekt jeder der Spalte Licht von einem jeweiligen einzigen der Messteile auskoppelt, einem Spektroskop, das für jeden der Spalte das durch die Spaltgruppe ausgekoppelte Licht zerstreut, und eine Messeinheit, die für jeden der Spalte eine Intensität jeder Komponente des durch das Spektroskop zerstreuten Lichts misst, wobei die Spalte exzentrisch so angeordnet sind, dass ein Abstand zwischen den Spalten in der Nähe eines mittleren Teils in einer Anordnungsrichtung der Spalte schmaler als ein Abstand zwischen den Spalten in der Nähe beider Enden in der Anordnungsrichtung ist. Für ein Messobjekt, das zwei oder mehrere unterschiedliche Messteile umfasst, koppelt jeder der Spalte von dem Licht von dem Messobjekt Licht von jedem der Messteile aus. Durch die exzentrische Anordnung der Spalte kann die Spektrumsmessung in Echtzeit an dem Messobjekt, das durch zwei oder mehrere unterschiedliche und exzentrische Messteile gebildet ist, durchgeführt werden.
In der Spektrum-Messvorrichtung mit einem solchen Aufbau kann des Spektrum des Lichts von jedem der Messteile gemessen werden, ohne die Spalte zu bewegen. Somit kann die Zeit zum Messen des Spektrums im Vergleich zu einem Aufbau, in dem das Spektrum des Lichts von jedem der Messteile gemessen wird, indem ein einziger Spalt bewegt wird, verkürzt werden. Ferner kann durch Befestigen einer solchen Messvorrichtung an einem bewegbaren Körper eine Echtzeit-Spektralmessung in dem erforderlichen Bewegungszustand gewonnen werden. Somit kann die Genauigkeit der Bewegungsassistenz verbessert werden, wenn die Bewegung des mobilen Körpers auf der Grundlage des Ergebnisses der Spektrumsmessung basiert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Spaltgruppe eine von zwei oder mehreren unterschiedlichen Spaltgruppen in der Spektrum-Messvorrichtung. Die Spektrum-Messvorrichtung umfasst ferner einen Spaltschalter, der ein Umschalten einer Spaltgruppe, die das Licht hindurchlässt, das zu dem Spektroskop abgelenkt werden soll, zwischen den zwei oder mehreren unterschiedlichen Spaltgruppen ermöglicht.
Wenn sich die Messteile des Messobjekts hinsichtlich ihrer Position, Anzahl oder dergleichen unterscheiden, unterscheidet sich auch das Licht von solchen Messteilen hinsichtlich Position und Menge. Um ein solches Licht von dem Licht von dem Messobjekt auszukoppeln, müssen sich die Spalte in der Spaltgruppe ebenfalls in ihrer Position, Anzahl oder dergleichen unterscheiden. In dieser Hinsicht ermöglicht es die Spektrum-Messvorrichtung, dass eine Spaltgruppe, genauer die zur Messung verwendete Spaltgruppe, zwischen den zwei oder mehreren unterschiedlichen Spaltgruppen umzuschalten. Somit kann selbst dann, wenn es zwei oder mehrere unterschiedliche Messobjekte gibt, das Spektrum der Messobjekte gemessen werden, wenn eine von zwei oder mehreren unterschiedlichen Spaltgruppen auf jedes Messobjekt anwendbar ist. Somit kann im Vergleich zum Beispiel zu einem Aufbau, der eine einzige Spaltgruppe besitzt, der Freiheitsgrad der Attribute der Messteile wie etwa die Position und die Anzahl der Messteile erhöht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Spektrum-Messvorrichtung ferner einen Spaltregler, der den Schaltvorgang des Spaltschalters auf der Grundlage eines Regelungswertes regelt, der mit einem Attribut der Messteile übereinstimmt.
In der Spektrum-Messvorrichtung steuert die Spaltsteuerungseinheit auf der Grundlage der Attribute der Messteile, ob die zur Messung verwendete Spaltgruppe mit dem Spaltschalter geändert wird oder nicht, oder den Schaltvorgang zu der für die Messung verwendeten Spaltgruppe. Somit kann selbst dann, wenn es mehrere Messobjekte mit unterschiedlichen Messteilattributen wie etwa Position und Anzahl der Messteile gibt, eine Spektrumsmessung durch die Spaltgruppe, die für das Attribut des Messteils geeignet ist, in Echtzeit durchgeführt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung bestimmt in die Spaltsteuerungseinheit das Attribut der Messteile auf der Grundlage eines Abstandes zwischen dem Messobjekt und der Spaltgruppe.
Eine räumliche Ausdehnung des Messobjekts wird größer, wenn der Abstand von der Spektrum-Messvorrichtung zu dem Messobjekt größer wird, und wird umgekehrt kleiner, wenn der Abstand von der Spektrum-Messvorrichtung zu dem Messobjekt kleiner wird. Um eine solche räumliche Ausdehnung des Messobjekts effektiv zu nutzen, wird das Messteilattribut wie etwa die Position und die Nummer des Messteils vorzugsweise in Übereinstimmung mit der räumlichen Ausdehnung des Messobjekts, das heißt dem Abstand von der Spektrum-Messvorrichtung zu dem Messobjekt, geändert.
Wenn zum Beispiel die Ausdehnung der Messobjekte räumlich größer wird, kann das Spektrum, sofern viele Messteile über einen großen Bereich des Messobjekts verstreut sind, für das gesamte Messobjekt gemessen werden, das räumlich ausgedehnt ist, und die Messung kann wirksam durch Verwenden eines räumlich ausgedehnten Messobjekts durchgeführt werden. Umgekehrt kann das Messobjekt, das zuvor räumlich begrenzt wird, wenn die Ausdehnung der Messobjekte räumlich kleiner wird, sofern die Spektrumsmessung bei einer kleinen Anzahl der Messteile durchführt wird, wirksam gemessen werden.
In der Spektrum-Messvorrichtung wird das Attribut der Messteile durch die Spaltsteuerungseinheit auf der Grundlage des Abstandes zwischen dem Messobjekt und der Spaltgruppe bestimmt. In dieser Struktur ist die Änderung der zur Messung verwendeten Spaltgruppe auf der Grundlage des Abstandes zwischen dem Messobjekt und der Spaltgruppe regelbar. Somit kann die Spektrumsmessung, die die Ausdehnung des Messobjekts wie es oben beschrieben ist wirksam verwendet, in Echtzeit durchgeführt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Messeinheit vier oder mehrere Lichtempfangselemente, die jede Komponente des durch das Spektroskop mit jedem der Spalte von dem Spektroskop zerstreuten Lichts direkt empfangen, und die Spektrum-Messvorrichtung umfasst ferner eine Abstandänderungseinheit, durch die ein Abstand zwischen dem Spektroskop und der Messeinheit geändert werden kann, und zwar ohne Interferenz der Komponenten des durch das Spektroskop gestreuten Lichts in einem Lichtweg vor den Lichtempfangselementen.
Das durch das Spektroskop zerstreute Licht breitet sich so aus, dass sein Querschnitt mit näher rückender Messeinheit größer wird. Somit wird der Lichtempfangsbereich der Messeinheit größer, wenn sich die Messeinheit von dem Spektroskop weg bewegt, und wird umgekehrt kleiner, wenn sich die Messeinheit auf das Spektrum zu bewegt. Die Anzahl der Lichtempfangselemente, die das zerstreute Licht, d. h. die Datenmenge eines Messergebnisses, empfangen, nimmt zu, wenn sich die Messeinheit von dem Spektroskop weg bewegt, und nimmt umgekehrt ab, wenn sich die Messeinheit auf das Spektroskop zu bewegt. Wenn der Lichtempfangsbereich der Messeinheit klein ist, treten mehr Komponenten in das einzige Lichtempfangselement ein und verringern die Auflösung der Komponenten. Umgekehrt treten weniger Komponenten in das einzige Lichtempfangselement ein und erhöhen die Auflösung der Komponenten, wenn der Lichtempfangsbereich der Messeinheit groß wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Spektrum-Messvorrichtung ferner einen Abstandsregler, der die von der Abstandänderungseinheit durchgeführte Änderung auf der Grundlage eines Regelungswerts, der mit einem Attribut der Spaltgruppe übereinstimmt, regelt.
Wie es oben erwähnt ist, nimmt die Anzahl der Lichtempfangselemente, die das zerstreute Licht empfangen, das heißt die Datenmenge eines Messergebnisses, mit der sich von dem Spektroskop weg bewegenden Messeinheit zu und nimmt umgekehrt mit der sich auf das Spektroskop zu bewegenden Messeinheit ab. Um die Datenmenge der Messdaten bei einer bestimmten Menge oder niedriger zu halten, ist es vorteilhaft, dass die Anzahl der zur Messung der Intensität verwenden Lichtempfangselemente bei einer bestimmten Anzahl oder niedriger gehalten wird.
Wenn zum Beispiel der Abstand zwischen benachbarten Spalten kleiner wird, wird auch der Abstand zwischen den durch die Messeinheit empfangenen Lichtflüssen kleiner. Dies erhöht die Anzahl der Lichtempfangselemente, die solche Lichtflüsse empfangen. In diesem Fall, wenn der Abstand zwischen dem Spektrometer und der Messeinheit klein wird, kann die Anzahl der Lichtempfangselemente, die auf diese Weise zugenommen hat, verringert werden, und die Datenmenge der Messdaten kann bei einer bestimmten Menge gehalten werden. Ferner wird auch der Abstand zwischen den durch die Messeinheit empfangenen Lichtflüssen größer, wenn der Abstand zwischen benachbarten Spalten größer wird. Dies verringert die Anzahl der Lichtempfangselemente, die solche Lichtflüsse empfangen. In diesem Fall, wenn der Abstand zwischen dem Spektrometer und der Messeinheit groß wird, kann die Anzahl der Lichtempfangselemente, die auf diese Weise kleiner geworden ist, erhöht werden, und die Datenmenge der Messdaten kann bei einer bestimmten Menge gehalten werden.
Um die Auflösung jeder Komponente bei einem bestimmten oder einem größeren Betrag zu halten, ist es vorteilhaft, dass die Anzahl der zur Messung der Intensität verwendeten Lichtempfangselemente bei einer bestimmten oder einer höheren Anzahl gehalten wird. Wie es oben erwähnt ist, wird auch der Abstand zwischen den durch die Messeinheit empfangenen Lichtflüssen größer, wenn der Abstand zwischen benachbarten Spalten größer wird. Dies verringert die Anzahl der Lichtempfangselemente, die solche Lichtflüsse empfangen. In diesem Fall, wenn der Abstand zwischen dem Spektrometer und der Messeinheit groß wird, kann die Anzahl der Lichtempfangselemente, die auf diese Weise kleiner geworden ist, erhöht werden, und die Anzahl der durch ein einziges Lichtempfangselement empfangenen Komponenten kann verringert werden.
In dieser Spektrum-Messvorrichtung regelt der Abstandsregler, ob der Abstand zwischen dem Spektrometer und der Messeinheit zu vergrößern ist oder nicht, oder ob der Abstand zwischen dem Spektrometer und der Messeinheit durch die durch die Abstandänderungseinheit durchgeführte Änderung zu verkleinern ist oder nicht. Bei einem solchen Aufbau ist selbst dann, wenn es mehrere Spaltgruppen mit unterschiedlichen Attributen gibt, wie etwa den Abstand zwischen benachbarten Spalten und die Anzahl von Spalten, der Abstand zwischen dem Spektrometer und der Messeinheit auf der Grundlage des Attributs der Spaltgruppe regelbar. Somit kann die Datenmenge eingestellt werden, und die Komponentenauflösung kann wie es oben beschrieben ist eingestellt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Spektrum-Messvorrichtung ferner ein Bandpassfilter, das nur eine Wellenlängenkomponente in einem Messband zu dem Spektroskop leitet.
Zum Beispiel kann in dem durch jeden der mehreren Spalte hindurchgetretenen Licht die Messgenauigkeit der Messeinheit herabgesetzt sein, wenn die Wellenlängenkomponenten in dem Messband und die Wellenlängenkomponenten außerhalb des Messbandes miteinander interferieren. Jedoch werden in der Spektrum-Messvorrichtung nur die Wellenlängenkomponenten in dem Messband zu dem Spektroskop geführt. Somit kann in dem durch jeden der Spalte hindurchgetretenen Licht eine Interferenz zwischen Licht außerhalb des Messbandes und Licht innerhalb des Messbandes in der nachfolgenden Stufe des Spektroskops vermieden werden. Dadurch kann die Genauigkeit in Bezug auf die Intensität jeder Komponente und folglich die Genauigkeit des Spektrums verbessert werden. Ferner ist, da das Spektroskop und die Messeinheit keine Struktur zum Unterdrücken von Interferenzen erfordern, der Aufbau sowohl des Spektroskops als auch der Messeinheit vereinfacht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Bandpassfilter so konfiguriert, dass das Messband mit kleiner werdendem Intervall zwischen benachbarten Spalten schmaler wird.
Wenn das Intervall zwischen den benachbarten Spalten kleiner ist, ist auch das Intervall zwischen den durch die Spalte hindurchgetretenen Lichtflüssen kleiner. Zum Beispiel kann im Vergleich dazu, dass das Intervall zwischen den benachbarten Spalten größer ist, jede durch das Spektrometer zerstreute Komponente leicht Interferenzen in einer vorherigen Stufe des Spektroskops bewirken. Jedoch wird in der Spektrum-Messvorrichtung das Messband mit kleiner werdendem Intervall zwischen benachbarten Spalten schmaler. Dies unterdrückt die oben erwähnte Interferenz.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst jeder der vier oder mehreren Spalte ein optisches Element, das Licht, das durch die Spalte hindurchgetreten ist, in konvergiertes Licht oder kollimiertes Lichts umwandelt.
Wenn das Intervall zwischen den benachbarten Spalten kleiner wird, wird auch das Intervall zwischen den durch die Spalte hindurchgetretenen Lichtflüssen schmaler. Somit kann der durch einen Spalt hindurchgetretene Lichtfluss mit einem in einer vorherigen Stufe des Spektroskops durch einen weiteren Spalt hindurchgetretenen Lichtfluss interferieren. Jedoch wandelt in der Spektrum-Messvorrichtung das optische Element jedes Spalts durch die Spalte hindurchgetretenes Licht in konvergiertes Licht oder kollimiertes Licht um. Dies unterdrückt die oben erwähnte Interferenz.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung unterscheiden sich zwei oder mehrere Spaltgruppen in der Anzahl der Spalte voneinander.
In der Spektrum-Messvorrichtung unterscheiden sich zwei oder mehrere Spaltgruppen in einem anderen Merkmal als in der Anzahl der Spalte voneinander. Somit kann die Spektrumsmessung in Echtzeit an zwei oder mehreren Messobjekten durchgeführt werden, die sich voneinander in der Anzahl der Messobjekte unterscheiden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Spektrum-Messvorrichtung an einem bewegbaren Körper befestigt.
Die Eigenschaften eines durch einen bewegbaren Körper von seiner Umgebung empfangenen Lichts ändern sich in Abhängigkeit von den Eigenschaften des in die Umgebung ausgestrahlten Lichts und insbesondere in Abhängigkeit von den optischen Eigenschaften der Umgebung, die ein solches Licht empfängt. Das Licht, das die Umgebung des bewegbaren Körpers bestrahlt und die Situation der Umgebung des bewegbaren Körpers wie etwa die Elemente, die die Umgebung des bewegbaren Körpers bilden, unterscheiden sich immer dann, wenn sich der bewegbare Körper bewegt. Die Spektrum-Messvorrichtung führt eine Spektrumsmessung in Echtzeit so durch, dass das Spektrum des Lichts von der Umgebung des bewegbaren Körpers mit der Bewegung des bewegbaren Körpers korreliert.
1 ist ein Diagramm, das eine optische Struktur in einer Spektrum-Messvorrichtung gemäß einer ersten Ausgestaltung zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, jedoch zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen soll.
2 ist eine Draufsicht, die die Struktur einer Blendenplatte in einer Spektrum-Messvorrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltung zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, jedoch zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen soll.
3 ist ein Diagramm, das eine optische Struktur der Spektrum-Messvorrichtung der 2 zeigt.
4 ist ein Diagramm, das eine optische Struktur einer Spektrum-Messvorrichtung gemäß einer dritten Ausgestaltung zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, jedoch zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen soll.
5 ist ein Diagramm, das eine optische Struktur einer Spektrum-Messvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Messobjekts in der Spektrum-Messvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine gesamte Spektrum-Messvorrichtung gemäß einer vierten Ausgestaltung zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, jedoch zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen soll.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Spektrumsmessprozedur zeigt, die mit der Spektrum-Messvorrichtung gemäß der vierten Ausgestaltung durchgeführt wird.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel der Blendenplatte der Spektrum-Messvorrichtung von 2 zeigt.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer optischen Struktur zeigt, wenn ein Hyperspektralsensor, der eine herkömmliche Spektrum-Messvorrichtung ist, an einem künstlichen Satelliten befestigt ist (Stand der Technik).
11(a), (b) und (c) sind Diagramme, die ein Beispiel einer Abtastung eines einzigen Spaltes, der in einer Blendenplatte angeordnet ist, und dessen optische Wirkung, wenn ein bewegbarer Körper wie etwa ein Fahrzeug mit dem Hyperspektralsensor als der herkömmlichen Spektrum-Messvorrichtung vorgesehen ist, zeigt (Stand der Technik).
Erste Ausgestaltung
Eine Spektrum-Messvorrichtung gemäß einer ersten Ausgestaltung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, jedoch zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen soll, ist nachfolgend mit Bezug auf 1 ausführlich beschrieben. Zunächst ist unter Bezug auf 1 die optische Struktur einer Spektrum-Messvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausgestaltung beschrieben.
In der Spektrum-Messvorrichtung 10 sind ein Kondensor 11, eine Blendeneinheit 12, ein Bandpassfilter 13, ein Spektroskop 14 und eine Messeinheit 15 in dieser Reihenfolge entlang einer Ausbreitungsrichtung eines Lichts von einem Messobjekt 20 angeordnet. Jedes der Elemente, die die Spektrum-Messvorrichtung 10 bilden, ist so konfiguriert, dass optische Eigenschaften in einer Richtung, die einen hypothetischen Lichtstrahl, der einen Lichtfluss repräsentiert, der durch die Elemente hindurchtritt, das heißt eine optische Achse (die sich in einer Querrichtung in 1 erstreckt), schneidet, kontinuierlich sind. Mit anderen Worten, die Elemente, die die Spektrum-Messvorrichtung 10 bilden, erstrecken sich in einer zu der Ebene von 1 senkrechten Richtung.
Der Kondensor 11 ist ein optisches System, das durch ein optisches Element wie etwa eine Linse zum verlustfreien Bündeln oder Konvergieren von Licht, das durch das Messobjekt ausgesendet wird, oder Licht, das an dem Messobjekt 20 reflektiert wird, das heißt Licht von dem Messobjekt 20 gebildet ist und hat die Funktion, das gebündelte Licht zu der Blendeneinheit 12 als einem optischen Element einer folgenden Stufe zu orientieren.
Die Blendeneinheit 12 umfasst eine Blendenplatte 12a mit einem Teil, durch den eine Teil des Lichts von dem Kondensor 11 gegenüber dem Bandpassfilter 13 als einem optischen Element in einer nachfolgenden Stufe abgeschirmt werden kann, und einem Teil, durch den ein verbleibender Teil des Lichts von dem Kondensor 11 zu dem Bandpassfilter 13 hindurchtreten kann. Der Teil, der ein Hindurchtreten des Lichts zu der Blendenplatte 12a erlaubt, umfasst eine Spaltgruppe 12G mit zwei oder mehreren Spalten 12b. Jeder der zwei oder mehreren Spalte 12b, der die Spaltgruppe 12G bildet, ist eine Öffnung, die sich in einer Richtung erstreckt, die die Lichtausbreitungsrichtung schneidet (eine Längsrichtung Dm der Spalte 12b), wie etwa eine Richtung senkrecht zu der Ebene von 1. Die zwei oder mehreren Spalte sind in regelmäßigen Intervallen in der weiteren Richtung, die die Lichtausbreitungsrichtung schneidet (eine Breitenrichtung Dw der Spalte 12b), wie etwa einer vertikalen Richtung in 1, angeordnet. Jeder von den Spalten 12b, die die Spaltgruppe 12G bilden, hat ein optisches Element 12c wie etwa einen Kollimatorlinse zum Umwandeln von Licht, das dort hindurchgetreten ist, in kollimiertes Licht bei jedem Spalt 12b oder eine Umwandlungslinse zum Umwandeln von Licht, das dort hindurchgetreten ist, in konvergiertes Licht bei jedem Spalt 12b. Das heißt, die Blendeneinheit 12 hat die Funktion, einen Teil des Lichts von dem Kondensor 11 als das kollimierte Licht oder das konvergierte Licht bei jedem Spalt 12b zu dem Bandpassfilter 13 als einem optischen Element in einer nachfolgenden Stufe auszurichten.
Das Bandpassfilter 13 ist ein Filter, das eine hohe Durchlässigkeit für Licht innerhalb eines Messbandes als einem spezifischen Band und eine niedrige Durchlässigkeit für Licht in einem anderen Band als dem Messband besitzt. Das hier beschriebene Messband bezieht sich auf ein Wellenlängenband, das zuvor eingestellt wurde, um das Messband 20 zu erkennen, zum Beispiel ein Band, das sowohl ein sichtbares Band als auch ein unsichtbares Band enthält und eine eindeutige Wellenlänge enthält, die ein Licht von einem zu erkennenden Objekt bildet. Das Messbandfilter 13 hat die Funktion, das Licht, das durch die Spaltgruppe 12G als Licht bei jedem Spalt 12b hindurchgetreten ist, zu dem Spektroskop 14 als einem optischen Element in einer nachfolgenden Stufe auszurichten.
Das Spektroskop 14 ist ein Spektralsystem zum Zerstreuen des Lichts innerhalb des Messbandes in Wellenlängenkomponenten als kontinuierliche Komponenten. Das Spektroskop 14 zerstreut jedes Licht L bei jedem Spalt 12b in Wellenlängenkomponenten (Wellenlängenkomponente λa bis Wellenlängenkomponente λb) in der Breitenrichtung Dw der Spalte 12b und richtet die Komponenten als das Licht L bei jedem Spalt 12b zu der Messeinheit 15 als ein optisches Element in einer nachfolgenden Stufe aus.
Die Messeinheit 15 ist ein CCD-Bildsensor oder ein CMOS-Bildsensor, in dem Lichtempfangselemente in zwei zu der optischen Achse des Spektroskops 14 senkrechten Richtungen, das heißt der Längsrichtung Dm und der Breitenrichtung Dw der Spalte 12b, angeordnet sind. Die Messeinheit 15 ist so angeordnet, dass die unterschiedlichen Wellenlängenkomponenten, die den Spalten 12b entsprechen, in der Breitenrichtung Dw der Spalte 12b auf unterschiedliche Lichtempfangselemente auftreffen. Die Messeinheit 15 ist ferner so angeordnet, dass Licht von unterschiedlichen Positionen auf dem Messobjekt 20 in der Längsrichtung Dm der Spalte 12b auf unterschiedliche Lichtempfangselemente auftreffen.
In der Spektrum-Messvorrichtung 10 mit einer solchen Struktur tritt das Licht von jedem Teil des Messobjekts 20 zuerst in den Kondensor 11 ein. Das Licht, das in den Kondensor 11 eintritt, wird durch die Bündelungswirkung des Kondensors 11 gebündelt und in Richtung der Blendeneinheit 12 gesendet, und nur das in Richtung der Spaltgruppe 12G gesendete Licht tritt durch jedes der optischen Elemente 12c hindurch. Auf diese Weise wird das durch die Spaltgruppe 12G ausgekoppelte Licht durch die optische Wirkung des optischen Elements 12c in kollimiertes Licht oder konvergiertes Licht umgewandelt und zu dem Bandpassfilter 13 geleitet. Von dem Licht, das in das Bandpassfilter 13 eintritt, wird durch die Filterwirkung des Bandpassfilters 13 nur das Licht innerhalb des Messbandes zu dem Spektroskop 14 geleitet und durch die Spektralwirkung des Spektroskops 14 in die Wellenlängenkomponente λa bis die Wellenlängenkomponente λb zerstreut. In dieser Ausführungsform erlaubt das Bandpassfilter 13 das Hindurchtreten von Licht mit einer Wellenlänge in dem Wellenlängenband 400 nm bis 2500 nm. Die Wellenlängenkomponenten für die Spalte 12b, die durch das Spektroskop 14 zerstreut werden, werden von den Lichtempfangselementen der Messeinheit 15 empfangen, die den Spalten 12b entsprechen.
Mit anderen Worten, in der Spektrum-Messvorrichtung 12 wird das Licht von den linearen Messteilen, die sich in der Längsrichtung Dm erstrecken, von dem Licht von dem Messobjekt 20, das durch den Kondensor 11 gebündelt werden kann, durch die Spalte 12b ausgekoppelt. Da die zwei oder mehreren Spalte 12b mit dieser Funktion in der Breitenrichtung Dw angeordnet sind, wird das Licht von den zwei Messteilen, die in der Breitenrichtung Dw angeordnet sind, zur gleichen Zeit ausgekoppelt. Daher misst die Spektrum-Messvorrichtung 10 mit einer solchen Struktur das Spektrum des Lichts von den zwei oder mehreren Messteilen, die sich in der Längsrichtung Dm erstrecken, zur gleichen Zeit.
Hier wird, wie es oben beschrieben ist, wenn der in 11 gezeigte herkömmliche Hyperspektralsensor 100 das Spektrum in einer Szene als dem Objekt 120 misst, wenigstens die Zeit zum Abtasten eines Messteils 120a, der dem einzigen Spalt 114a entspricht, über die gesamte Ausdehnung des Objekts 120 benötigt. Zum Beispiel erfordert eine Bewegung des einzigen Spalts 114a 0,033 Sekunden, und das Spektrum einer Szene wird durch 400-malige Bewegung des einzigen Spalts 114a gemessen. Dies führt dazu, dass eine Spektrumsmessung einer Szene etwa 13 Sekunden dauert. Somit müssen zur Messung des Spektrums in einer Szene der Hyperspektralsensor 100 und da Objekt 120 für etwa 13 Sekunden zueinander bewegungslos bleiben. Wenn die Spektrum-Messvorrichtung 10 dieser Ausführungsform 400 Spalte 12b umfassen würde, würde der oben erwähnte Abtastvorgang des Spalts unnötig werden, so dass das Spektrum jedes in einer Szene enthaltenen Messteils in Echtzeit gemessen werden könnte. Ferner kann die Häufigkeit, mit der die Spalte 12b gescannt werden, selbst bei einer Struktur verringert werden, die keine 400 Spalte 12b enthält, solange die zwei oder mehreren Spalte 12b enthalten sind, wodurch die für eine Spektrumsmessung erforderliche Zeit verkürzt wird.
Wenn die Spaltgruppe 12G keinen Abtastvorgang in der Spektrum-Messvorrichtung 10 durchführt, entspricht die räumliche Auflösung des Messobjekts 20 der Zahl der Spalte 12b, die die Spaltgruppe 12G bilden. Die Wellenlängenauflösung des Messobjekts 20 entspricht der Anzahl derjenigen Lichtempfangselement, die von den Lichtempfangselementen, die das Licht L von einem Spalt 12b empfangen, in der Breitenrichtung Dw angeordnet sind.
Zum Beispiel kann die Messeinheit 15 in der Spektrum-Messvorrichtung 10 Lichtempfangselemente umfassen, die in der Längsrichtung Dm und der Breitenrichtung Dw in Form einer Matrix angeordnet sind, 300 Lichtempfangselemente, die in der Längsrichtung Dm angeordnet sind, und 300 Lichtempfangselemente, die in der Breitenrichtung Dw angeordnet sind. In einem solchen Fall, wenn die Anzahl der Spalte 12b, die die Spaltgruppe 12G in einer solchen Struktur fünf ist, ist jedes der fünf Messteile hypothetisch in 300 Bereiche in der Längsrichtung Dm geteilt. Das Spektrum des Lichts von dem Messobjekt 20 wird in das Spektrum des Lichts von 5 × 300 Räumen zerstreut. Ferner wird das Spektrum des Lichts von jedem der Messteile, die das Messobjekt 20 bilden, durch 60 Wellenlängen gebildet, da die Anzahl derjenigen Lichtempfangselemente, die von den Lichtempfangselementen, die das Licht L von einem Spalt 12b empfangen, in der Breitenrichtung Dw angeordnet sind, 300/5 = 60 ist.
Daher kann durch Ändern der Anzahl der Spalte 12b, die die Spaltgruppe 12G bilden, die räumliche Auflösung des Messobjekts 20 geändert werden. Ferner kann durch Ändern der Anzahl der Lichtempfangselemente, die von den Lichtempfangselementen, die das Licht L von einem Spalt 12b empfangen, in der Breitenrichtung Dw angeordnet sind, die Wellenlängenauflösung des Messobjekts 20 geändert werden.
Wie es oben beschrieben ist, hat die Spektrum-Messvorrichtung die unten aufgelisteten Vorteile.

(1) Die Spektrum-Messvorrichtung 10 umfasst die Spaltgruppe 12G mit den zwei oder mehreren Spalten 12 zur Auskopplung des Lichts von jedem der zwei oder mehreren Messteile des Messobjekts 20. Die Spektrum-Messvorrichtung 10 umfasst ferner das Spektroskop 14 zum Zerstreuen des durch die Spaltgruppe 12G bei jedem Spalt 12b ausgekoppelten Lichts und die Messeinheit 15 zum Messen der Intensität jeder der Wellenlängenkomponenten, die den jeweiligen Spalten 12b entsprechen und durch das Spektroskop 14 gestreut werden. Somit kann das Spektrum des Lichts von jedem der Messteile gemessen werden, ohne die Spalte 12b bezüglich des Messobjekts 20, das die zwei oder mehreren Messteile enthält, zu bewegen. Somit kann die Zeit zum Messen des Spektrums im Vergleich zu der Struktur, in der das Spektrum des Lichts von jedem der Messteile gemessen wird, während ein einziger Spalt bewegt wird, verkürzt werden. Ferner kann die Häufigkeit der Bewegung, selbst wenn die Spalte 12b bewegt werden, im Vergleich zu dem Fall, in dem der einzige Spalt bewegt wird, verringert werden, solange die zwei oder mehreren Spalte 12b einbezogen sind, so dass die Zeit verkürzt werden kann, die erforderlich ist, um das Spektrum zu messen.
(2) Ferner kann das Spektrum über einen weiten Bereich des Messobjekts 20 in Echtzeit gemessen werden, da das Spektrum des Lichts von den Messteilen zur gleichen Zeit gemessen wird. Eine Befestigung der Spektrum-Messvorrichtung 10 an dem bewegbaren Körper kann eine Spektrumsmessung in Echtzeit in dem erforderlichen Zustand der Bewegung realisieren. Somit kann durch eine assistierende Bewegung des bewegbaren Körpers auf der Grundlage des Ergebnisses der Spektrumsmessung die Genauigkeit der Bewegungsunterstützung verbessert werden.
(3) Die Spektrum-Messvorrichtung 10 umfasst das Bandpassfilter 13 zum Leiten von nur den Wellenlängenkomponenten in dem Messband zu dem Spektroskop 14. In dem Licht, das durch jeden der Mehrzahl von Spalte 12b hindurchgetreten ist, kann die Messgenauigkeit der Messeinheit 15 verringert sein, wenn die Wellenlängenkomponenten innerhalb des Messbandes und die Wellenlängenkomponenten außerhalb des Messbandes miteinander interferieren. In dieser Ausgestaltung kann in dem Licht, das durch jeden der Spalte 12b hindurchgetreten ist, eine Interferenz zwischen Licht außerhalb des Messbandes und Licht innerhalb des Messbandes in den nachfolgenden Stufen des Spektroskops 14 vermieden werden, da das Bandpassfilter 13 nur die Wellenlängenkomponenten innerhalb des Messbandes zu den Spalten 12b leitet. Daher kann die Genauigkeit, die mit der Intensität jeder Komponente in Beziehung steht, und folglich auch die Genauigkeit des Spektrums verbessert werden. Ferner sind Strukturen des Spektroskops 14 und der Messeinheit 15 vereinfacht, da das Spektroskop 14 und die Messeinheit 15 keine Struktur zur Verhinderung von Interferenzen erfordert.
(4) Jeder der zwei oder mehreren Spalte 12b in der Spektrum-Messvorrichtung 10 umfasst das optische Element 12c zum Umwandeln des Lichts, das durch den Spalt 12b hindurchgetreten ist, in das konvergierte Licht oder das kollimierte Licht. Wenn das Intervall zwischen den benachbarten Spalten 12b kürzer ist, ist auch das Intervall zwischen Lichtflüssen, die durch die Spalte 12b hindurchgetreten sind, kürzer. Somit interferiert der Lichtfluss, der durch einen Spalt 12b hindurchgetreten ist, leicht mit dem Lichtfluss, der durch einen weiteren Spalt 12b hindurchgetreten ist, der an den einen Spalt 12b in der vorherigen Stufe des Spektroskops 14 angrenzt. In dieser Ausgestaltung kann eine solche Interferenz unterdrückt werden, da das optische Element 12c von jedem er Spalte 12b das Licht, das durch den Spalt 12b hindurchgetreten ist, in das konvergierte oder das kollimierte Licht umwandelt.

Zweite Ausgestaltung
Eine Spektrum-Messvorrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, jedoch zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen soll, ist nachfolgend mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. Die zweite Ausgestaltung umfasst eine Blendeneinheit 12, die von der der ersten Ausgestaltung verschieden ist, und umfasst ferner einen Blendenschalter 22 und eine Anpasseinheit 23. Ansonsten ist die grundlegende Struktur die gleiche wie die der ersten Ausgestaltung. Daher sind nachfolgend nur die Unterschiede ausführlich beschrieben.
Wie es in 2 gezeigt ist, sind vier Spaltgruppen 12G, die sich von der Mitte der scheibenförmigen Blendenplatte 12a, die die Blendeneinheit 12 bildet, radial nach außen erstrecken, in regelmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung der Blendenplatte 12a angeordnet. Die vier Spaltgruppen 12G unterscheiden sich voneinander in der Anzahl, dem Intervall und der Orientierung der Spalte 12b, aus denen die jeweiligen Spaltgruppen 12G gebildet sind. Insbesondere sind in drei Spaltgruppen 12G (die Schaltgruppen 12G auf der oberen Seite, der linken Seite und der unteren Seite in 2) von vier Spaltgruppen 12G die zwei oder mehreren Spalte 12b, die sich in einer zu der radialen Richtung der Blendenplatte 12a senkrechten Richtung erstrecken, in regelmäßigen Intervallen in der radialen Richtung angeordnet. Die drei Spaltgruppen 12G unterscheiden sich voneinander in der Anzahl und dem Intervall der Spalte 12b. In einer Spaltgruppe 12G (der Spaltgruppe 12G auf der rechten Seite in 2), die von den weiteren drei Spaltgruppen 12G verschieden ist, sind die zwei oder mehreren Spalte 12b, die sich im Wesentlichen in der radialen Richtung der Blendenplatte 12a erstrecken, in regelmäßigen Intervallen in einer zu der radialen Richtung senkrechten Richtung angeordnet.
Der Blendenschalter 22, der die Blendenplatte 12a in 90-Grad-Intervallen in der Umfangsrichtung der Blendenplatte 12a um eine Achse der Blendenplatte 12a drehen kann, ist mit der Mitte der Blendenplatte 12a gekoppelt. Durch Drehen der Blendenplatte 12a schaltet der Blendenschalter 22 eine Spaltgruppe von den vier Spaltgruppen 12G, das heißt die Messspaltgruppe 12G, so, dass das Licht L durch sie hindurch zur Lichtzerstreuung zu dem Spektroskop 14 gelangen kann.
Wie es in 3 gezeigt ist, sind der Kondensor 11, das Bandpassfilter 13, das Spektroskop 14 und die Messeinheit 15 mit der Anpasseinheit 23, die jedes dieser Elemente in einem Bewegungsbereich von 90 vorwärts und rückwärts um die optische Achse drehen kann, gekoppelt. Wenn die Spaltgruppe 12G (die Spaltgruppe 12G auf der rechten Seite in 2) mit den Spalten 12b, die sich im Wesentlichen in der radialen Richtung der Blendenplatte 12a erstreckten, die Spaltgruppe 12G ist, die zum Messen verwendet wird, dreht die Anpasseinheit 23 jedes der oben erwähnten Elemente um 90 Grad vorwärts um die optische Achse. In diesem Zustand dreht die Anpasseinheit 23, wenn die Spaltgruppe 12G (die Spaltgruppe 12G auf der oberen Seite, der linken Seite oder der unteren Seite in 2) mit den Spalten 12b, die sich in der zu der radialen Richtung der Blendenplatte 12a senkrechten Richtung erstrecken, die Spaltgruppe 12G wird, die zum Messen verwendet wird, jedes der oben erwähnten Elemente um 90 Grad rückwärts um die optische Achse. Das heißt, die Anpasseinheit 23 dreht den Kondensor 11, das Bandpassfilter 13, das Spektroskop 14 und die Messeinheit 15 jeweils so, dass die Richtung, in der die jeweiligen optischen Eigenschaften des Kondensors 11, des Bandpassfilters 13, des Spektroskops 14 und der Messeinheit 15 stetig sind, mit der Richtung der Längsachse der Spalte 12b übereinstimmt.
Wenn die Spaltgruppe 12G mit n Spalten 12b (n = 3 in 3) (n = 3 in der Spaltgruppe 12G auf der oberen Seite in 2) die Spaltgruppe 12G wird, die zum Messen verwendet wird, wird Licht von Messteilen 20a bei n Punkten, die den n Spalten 12b entsprechen, durch die Spalte 12b gleichzeitig ausgekoppelt. Daher misst die Spektrum-Messvorrichtung 10 mit einer solchen Struktur das Spektrum des Lichts von den Messteilen 20a bei n Punkten gleichzeitig.
Hierbei unterscheiden sich die Lichter von den Messteilen 20a in Position und Menge voneinander, wenn sich die Messteile 20a des Messobjekts 20 voneinander in Position, Anzahl und dergleichen unterscheiden. Um ein solches Licht von dem Licht von dem Messobjekt 20 auszukoppeln, müssen sich die Spalte 12b der Spaltgruppe 12G voneinander in Position, Anzahl und dergleichen unterscheiden. In der Spektrum-Messvorrichtung 10 in dieser Ausgestaltung schaltet der Spaltschalter 22 die Spaltgruppe 12G, die zum Messen verwendet wird, zu einer der vier unterschiedlichen Spaltgruppen 12G. Somit kann eine Spektrumsmessung selbst dann durchgeführt werden, wenn die zwei oder mehreren unterschiedlichen Messteile 20a gemessen werden, sofern die vier Spaltgruppen 12G geschaltet werden und eine auf das Messobjekt 20 anwendbar wird.
Wie es oben beschrieben ist, hat die Spektrum-Messvorrichtung 10 der zweiten Ausgestaltung zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (4) der ersten Ausgestaltung die unten aufgelisteten Vorteile.

(5) Die Spektrum-Messvorrichtung 10 umfasst die vier unterschiedlichen Spaltgruppen 12G und den Spaltschalter 22. Der Spaltschalter 22 kann die Spaltgruppe 12G, die zum Messen verwendet wird, zu einer der vier unterschiedlichen Spaltgruppen 12G schalten. Das heißt, die Spaltgruppe 12G zum Messen kann durch den Spaltschalter 22 zu irgendeiner der vier unterschiedlichen Spaltgruppen 12G geschaltet werden. Somit kann selbst dann, wenn zwei oder mehrere unterschiedliche Messobjekte 20 gemessen werden, eine Spektrumsmessung durch Anwenden von einer der vier unterschiedlichen Spaltgruppen 12G auf jedes Messobjekt 20 durchgeführt werden. In dieser Ausgestaltung kann der Freiheitsgrad der Attribute der Messteile 20a, wie etwa die Position und die Zahl der Messteile 20a, im Vergleich zu der Struktur, die die einzige Spaltgruppe 12G enthält, erhöht sein.
(6) In der Spektrum-Messvorrichtung 10 unterscheiden sich die drei Spaltgruppen 12G (die Spaltgruppen 12G auf der obere Seite, der linken Seite und der unteren Seite in 2) voneinander in der Zahl der Spalte 12b. In einer solchen Struktur kann die räumliche Auflösung in ein und derselben Spektrum-Messvorrichtung 10 umgeschaltet werden, da die unterschiedlichen Spaltgruppen 12G mit der unterschiedlichen Anzahl der Spalte 12b in der einzigen Spektrum-Messvorrichtung 10 verwendet werden können.
(7) Wenn das Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b kürzer wird, wird auch das Intervall zwischen den Lichtflüssen von den benachbarten Spalten 12b kürzer. Ferner wird auch die Breitenrichtung Dw des zerstreuten Lichts breiter, wenn das Messband mit sich änderndem Bandpassfilter 13 breiter wird. Somit kann zum Beispiel, wenn das Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b festgelegt ist, das Licht von benachbarten Spalten miteinander in der nachfolgenden Stufe des Spektroskops 14 interferieren, obwohl die Breite des zerstreuten Lichts in der Breitenrichtung Dw zunimmt. In der Spektrum-Messvorrichtung 10 dieser Ausgestaltung kann das Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b umgeschaltet werden. Dies verhindert die oben beschriebene Interferenz.
(8) Die drei Spaltgruppen 12G (auf der oberen Seite, der linken Seite und der unteren Seite in 2) der Spektrum-Messvorrichtung 10 sind von der verbleibenden Spaltgruppe 12G (auf der rechten Seite in 2) in der Richtung der Längsachse der Spalte 12b bezüglich des Messobjekts 20 verschieden. Die Anpassungseinheit 23 dreht den Kondensor 11, den Bandpassfilter 13, das Spektroskop 14 und die Messeinheit 15 jeweils so, dass die Richtung, in der die optischen Eigenschaften von dem Kondensor 11, dem Bandpassfilter 13, dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 14 stetige sind, mit der Richtung der Längsachse der Spalte 12b übereinstimmt. In einer solchen Struktur können die Spaltgruppen 12G mit den unterschiedlichen Richtungen der Längsachse der Spalte 12b in der einzigen Spektrum-Messvorrichtung 10 verwendet werden. Mit anderen Worten, in der einzigen Spektrum-Messvorrichtung 10 kann die Richtung der Längsachse des Messteils 20a umgeschaltet werden.

Dritte Ausgestaltung
Eine Spektrum-Messvorrichtung gemäß einer dritten Ausgestaltung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, jedoch zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen soll, ist nachfolgend mit Bezug auf 4 beschrieben. Die dritte Ausgestaltung umfasst eine Abstandänderungseinheit 24. Ansonsten ist die grundlegende Struktur die gleiche wie die der ersten Ausgestaltung. Somit sind nachfolgend nur die Unterschiede detailliert beschrieben.
Wie es in 4 gezeigt ist, ist die Abstandänderungseinheit 24, die den Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 ändern kann, mit der Messeinheit 15 der Spektrum-Messvorrichtung 10 gekoppelt. Mit Hilfe der Abstandänderungseinheit 24 ist die Messeinheit 15 entlang der Richtung der optischen Achse zwischen einer Position, bei der die Messeinheit 15 von dem Spektroskop 14 am weitesten entfernt ist (die Position, die in 4 durch eine doppelt gestrichelte Linie gezeigt ist) und einer Position, bei der die Messeinheit 15 am nächsten bei dem Spektroskop 14 ist (die Position, die in 4 durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist), bewegbar. Die Position, bei der die Messeinheit 15 am weitesten von dem Spektroskop 14 entfernt ist, ergibt sich aus der Bedingung, dass die Wellenlängenkomponenten λa, λb von einem Spalt 12b nicht mit der Wellenlängenkomponente λa, λb von einem weiteren, benachbarten Spalt 12b der vorherigen Stufe des Lichtempfangselements interferieren.
Das durch das Spektroskop 14 zerstreute Licht pflanzt sich hier so fort, dass sich sein Querschnitt zur Messeinheit 15 hin in der Breitenrichtung Dw ausdehnt. Demzufolge wird der Lichtempfangsbereich der Messeinheit 15 mit der sich von dem Spektroskop 14 entfernenden Messeinheit 15 größer und wird, umgekehrt, mit der sich auf das Spektroskop 14 zu bewegenden Messeinheit 15 kleiner. Die Anzahl der Lichtempfangselemente, die das zerstreute Licht empfangen, das heißt, die Datenmenge eines Messergebnisses, wird mit der sich von dem Spektroskop 14 weg bewegenden Messeinheit 15 größer und wird mit der sich auf das Spektroskop 14 zu bewegenden Messeinheit 15 kleiner. Wenn der Lichtempfangsbereich der Messeinheit 15 klein ist, tritt eine größere Anzahl von Wellenlängenkomponenten in das einzige Lichtempfangselement ein, so dass die Auflösung der einzelnen Wellenlängenkomponenten verringert ist. Wenn der Lichtempfangsbereich der Messeinheit 15 groß ist, tritt eine geringere Anzahl von Wellenlängenkomponenten in das einzige Lichtempfangselement ein, so dass die Auflösung der einzelnen Wellenlängenkomponenten erhöht ist.
Wenn zum Beispiel der Abstand zwischen der Messeinheit 15 und dem Spektroskop 14 auf einen ersten Abstand La vergrößert ist, ist die Anzahl der Lichtempfangselemente, die das Licht von einem einzelnen Spalt 12b in der Breitenrichtung Dw empfangen, als eine erste Elementanzahl ka definiert. Wenn der Abstand zwischen der Messeinheit 15 und dem Spektroskop 14 auf einen zweiten Abstand Lb verkleinert ist, ist die Anzahl der der Lichtempfangselement, die das Licht von einem Spalt 12b in der Breitenrichtung Dw empfangen, als eine zweite Elementanzahl kb definiert. Die Anzahl der Lichtempfangselemente bei dem zweiten Abstand Lb, das heißt die zweite Elementanzahl kb, ist, in Übereinstimmung mit dem verkleinerten Lichtempfangsbereich der Messeinheit 15, kleiner als die Anzahl der Lichtempfangselemente bei dem ersten Abstand La, das heißt die erste Elementanzahl ka. In diesem Fall nimmt die Auflösung der Wellenlängenkomponenten jedes Lichtempfangselements, das die zweite Elementanzahl kb bildet, ab, da eine größere Anzahl Wellenlängenkomponenten in die Lichtempfangselemente eintreten, die die zweite Elementanzahl kb bilden, als in die Lichtempfangselemente, die die erste Elementanzahl ka bilden.
Auf diese Weise kann durch Bewegen der Messeinheit 15 derart, dass der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 verkleinert wird, die Datenmenge des Spektrums verringert werden, während die Anzahl der Spalte 12b, das heißt die räumliche Auflösung des Messobjekts 20 aufrecht erhalten wird. Im Gegensatz dazu kann durch Bewegen der Messeinheit 15 derart, dass der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 zu vergrößert wird, die Auflösung der Wellenlängenkomponenten verbessert werden, während die Anzahl der Spalte 12b, das heißt die räumliche Auflösung des Messobjekts 20 aufrecht erhalten wird.
Wie es oben beschrieben ist, hat die Spektrum-Messvorrichtung 10 in der dritten Ausgestaltung, zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (4) der ersten Ausgestaltung, die unten aufgelisteten Vorteile.

(9) Die Spektrum-Messvorrichtung umfasst die Abstandänderungseinheit 24, die den Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 ändern kann. Somit kann der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 durch die Abstandänderungseinheit 24 geändert werden. Daher können zum Beispiel der Freiheitsgrad der Datenmenge des Ergebnisses der Spektrumsmessung und die Auflösung jeder Wellenlängenkomponente im Vergleich zu der Struktur, in der der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 festgelegt ist, erhöht werden.

Bevorzugte Ausführungsform
Eine Spektrum-Messvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben. Die bevorzugte Ausführungsform umfasst eine Blendeneinheit 12 und ein Bandpassfilter 13, die sich von jenen der ersten Ausgestaltung unterscheiden. Ansonsten ist die grundlegende Struktur die gleiche wie die der erste Ausgestaltung. Somit sind nachfolgend nur die Unterschiede detailliert beschrieben.
Wie es in 5 gezeigt ist, sind in der Blendeneinheit 12 der Spektrum-Messvorrichtung 10 drei Spalte 12b exzentrisch, im Wesentlich in der Mitte in der Breitenrichtung Dw, welches die Anordnungsrichtung der Spalte 12b ist, angeordnet. Ferner sind zwei Spalte 12b, zwischen denen die drei Spalte 12b angeordnet sind, an gegenüberliegenden Enden der Blendeneinheit 12 in der Breitenrichtung Dw davon angeordnet. Die fünf Spalte 12b sind so angeordnet, dass ein Intervall zwischen den drei Spalten 12b, die exzentrisch in der Mitte in der Breitenrichtung Dw angeordnet sind, kürzer als ein Intervall von den Spalten 12b an den zwei Enden in der Breitenrichtung Dw zu den drei Spalten 12b ist.
Das Bandpassfilter 13 umfasst zwei erste Bandpassfilter 13a zum Empfangen von Licht von den Spalten 12b bei den beiden Enden in der Breitenrichtung Dw und ein zweites Bandbassfilter 13b zum Empfangen von Licht von den drei Spalten 12b, die exzentrisch in der Mitte in der Breitenrichtung Dw angeordnet sind. Ein Band, in dem das erste Bandpassfilter 13a eine hohe Durchlässigkeit hat (Wellenlängenkomponente λa bis Wellenlängenkomponente λb), ist so konfiguriert, dass es ein Band enthält, in dem die zweiten Bandpassfilter 13b eine hohe Durchlässigkeit haben (Wellenlängenkomponente λc bis Wellenlängenkomponente λd), und dass es breiter als von der Wellenlängenkomponente λc bis Wellenlängenkomponente λd ist. Mit anderen Worten, das Bandpassfilter 13 ist so konfiguriert, dass das Messband mit kürzer werdendem Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b schmaler wird.
Hier, wie es oben beschrieben ist, breitet sich das durch das Spektroskop 14 zerstreute Licht so aus, dass sich sein Querschnitt zu der der Messeinheit 15 hin in der Breitenrichtung Dw aufweitet. Demzufolge wird der Lichtempfangsbereich der Messeinheit 15 mit breiter werdendem Transmissionsband des Bandpassfilters 13 größer, und wird mit schmaler werdendem Transmissionsband des Bandpassfilters 14 kleiner. Wenn das Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b kürzer wird, wird automatisch auch ein Intervall zwischen dem Licht, das durch die Spalte 12b hindurchgetreten ist, kürzer. Umgekehrt wird automatisch auch das Intervall zwischen dem Licht, das durch die Spalte 12b hindurchgetreten ist, größer, wenn das Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b größer wird.
In dieser Ausführungsform ist das Wellenlängenband des Lichts L, das durch die zweiten Bandpassfilter 13b hindurchgetreten ist, schmaler als das Wellenlängenband des Lichts L, das durch die ersten Bandpassfilter 13a hindurchgetreten ist. Somit ist für den Lichtempfangsbereich der Messeinheit 15 der Lichtempfangsbereich des Lichts, das durch den zweiten Bandpassfilter 13b hindurchgetreten ist, kleiner als der Lichtempfangsbereich des Lichts, das durch die ersten Bandpassfilter 13a hindurchgetreten ist. Ein Intervall zwischen dem Licht L, das durch die zweiten Bandpassfilter 13b hindurchgetreten ist, und dem benachbarten Licht L wird in Übereinstimmung mit dem Intervall zwischen entsprechenden Spalten 12b relativ kürzer. Ein Intervall zwischen dem Licht L, das durch die ersten Bandpassfilter 13a hindurchgetreten ist, und dem benachbarten Licht wird in Übereinstimmung mit dem Intervall zwischen entsprechenden Spalten 12b relativ größer. Somit kann durch Schmälern des Messbandes mit dem Bandpassfilter 13, während das Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b kürzer wird, eine Interferenz zwischen Licht von den benachbarten Spalten 12b in den Lichtempfangselementen der Messeinheit 15 oder der vorherigen Stufe der Messeinheit 15 verhindert werden.
Ferner ist die Anzahl der Lichtempfangselemente, die das Licht L empfangen, das durch die ersten Bandpassfilter 13a hindurchgetreten ist, größer als die Anzahl der Lichtempfangselemente, die das Licht L empfangen, das durch das zweite Lichtempfangselement 13b hindurchgetreten ist. Das heißt, die Auflösung der Wellenlängenkomponenten ist hoch für diejenigen Messteile, die dem langen Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b entsprechen, die Auflösung der Wellenlängenkomponenten ist niedrig für die Messteile, die dem kurzen Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b entsprechen. Demzufolge ist es vorteilhaft, wenn die optischen Eigenschaften, das heißt die Messteile, von denen physikalische Eigenschaften detailliert gemessen werden sollen, im Voraus des Messobjekts 20 identifiziert werden können, dass die Spalte 12b mit einem langen Intervall dazwischen für die Messteile angeordnet sind. In einer solchen Struktur kann das Spektrum mit einer hohen Auflösung der Wellenlängenkomponenten für die optischen Eigenschaften, das heißt die Messteile, deren physikalische Eigenschaften detailliert gemessen werden sollen, gemessen werden.
Zum Beispiel werden, wie es in 6 gezeigt ist, in einem Bereich vor dem Fahrzeug eine Straße, eine Gehweg, ein Gebäude, eine Wand, der Himmel, ein Baum (ein Baum an der Straße), ein Fahrrad und eine Haube eines Fahrzeugs, betrachtet vom Inneren des Fahrzeugs, das entlang der Straße gefahren wird, beobachtet. Unmittelbar vor dem Fahrzeug werden ein Fußgänger, ein Fahrrad und dergleichen, die eine Fahrzeugfahrassistenz erforderten, im Allgemeinen in dem Bereich zwischen der Haube des Fahrzeugs und dem Himmel beobachtet. Wenn die Umgebung vor dem Fahrzeug das Messobjekt 20 ist und die Spektrum-Messvorrichtung 10 an dem Fahrzeug befestigt ist und die folgende Struktur besitzt, kann das Spektrum, das sowohl die hohe räumliche Auflösung als auch die hohe Auflösung der Wellenlängenkomponenten für die Messteile wie etwa den Fußgänger und das Fahrrad besitzt, gemessen werden.
Hier wird angenommen, dass die Richtung von der Haube des Fahrzeugs zum Himmel die Breitenrichtung Dw ist, und die Spaltgruppe 12G so konfiguriert ist, dass das Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b im Bereich der Mitte in der Breitenrichtung Dw des Messobjekts 20 relativ kurz wird (vgl. 5). In einer solchen Struktur ist die räumliche Auflösung im Bereich der Mitte des Messobjekts 20 hoch und die Auflösung der Wellenlängenkomponenten im Bereich beider Enden des Messobjekts 20 in der Breitenrichtung Dw hoch. Somit können, wenn der Fußgänger, das Fahrrad und dergleichen in der Nähe der Mitte des Messobjekts 20 vorhanden ist, das heißt das Objekt, das die Fahrassistenz erforderlich macht, weit von dem Fahrzeug entfernt ist, zuerst seine räumliche Eigenschaften mit der hohen räumlichen Auflösung gemessen werden. Wenn das Objekt, das die Fahrassistenz erforderlich macht, im Bereich beider Enden des Messobjekts 20 in der Breitenrichtung Dw existiert, das heißt das Objekt, das die Fahrassistenz erforderlich macht, in der Nähe des Fahrzeugs vorhanden ist, können seine optischen Eigenschaften mit der hohen Auflösung der Wellenlängenkomponenten gemessen werden.
Somit kann selbst dann, wenn die Spaltgruppe 12G in der Blendeneinheit 12 nicht umgeschaltet wird, das Objekt, das von dem Fahrzeug weit entfernt ist, mit der hohen räumlichen Auflösung erkannt werden. Das Objekt in der Nähe des Fahrzeugs kann mit der hohen Auflösung der Wellenlängenkomponenten erkannt werden. Daher kann ein Objekt, das von dem Fahrzeug weit entfernt ist, räumlich unterschieden werden, um zu bestimmen, ob eine Fahrassistenz erforderlich ist oder nicht. Ein Objekt in der Nähe des Fahrzeugs, kann erkannt und somit bestimmt werden, ob es ein Fußgänger, ein Tier oder ein Fahrrad ist.
Wie es oben beschrieben ist, hat die Spektrum-Messvorrichtung 10 in der bevorzugten Ausführungsform, zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (4) der ersten Ausgestaltung die unten aufgelisteten Vorteile.

(10) In der Spaltgruppe 12G der Spektrum-Messvorrichtung 10 sind zwei oder mehrere Spalte 12b exzentrisch in der Anordnungsrichtung. Somit kann das Spektrum von dem Messobjekt 20, das zwei oder mehrere unterschiedliche Messteile enthält, in Echtzeit gemessen werden.
(11) Bei den Messteilen, die den zwei oder mehreren exzentrischen Spalten 12b entsprechen, kann die räumliche Auflösung des Messobjekts 20 verbessert werden. Umgekehrt kann bei den Messteilen, die den Spalten 12b entsprechen, die nicht die exzentrischen Spalte 12b sind, die räumliche Auflösung des Messobjekts 20 verhindert werden. Demzufolge kann eine Spektrum-Messvorrichtung 10 eine Mehrzahl von räumlichen Auflösungen des Messobjekts 20 einstellen, ohne die Spaltgruppe 12G umschalten zu müssen.
(12) Die räumliche Auflösung kann bei den zwei oder mehreren exzentrischen Messteilen verbessert werden, während die Auflösung der Wellenlängenkomponenten bei den Messteilen mit Ausnahme der exzentrischen Messteile verbessert werden kann. Somit kann ein Messobjekt 20 einen Teil enthalten, dessen Spektrum mit der hohen räumlichen Auflösung gemessen werden kann, und einen Teil, dessen Spektrum mit der hohen Auflösung der Wellenlängenkomponente gemessen werden kann.
(13) Das Bandpassfilter 13 in der Spektrum-Messvorrichtung 10 ist so ausgelegt, dass das Messband mit kürzer werdendem Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b schmaler wird. Somit kann selbst dann, wenn das Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b aufgrund der Exzentrizität verkürzt ist, eine Interferenz zwischen Licht, das durch die Spalte hindurchgetreten ist, verhindert werden.

Vierte Ausgestaltung
Eine Spektrum-Messvorrichtung gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, jedoch zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen soll, ist nachfolgend mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben. In der vierten Ausgestaltung ist die Spektrum-Messvorrichtung 10 an einem Fahrzeug befestigt. Ansonsten entspricht die grundlegende Struktur derjenigen der obigen Ausgestaltungen und bevorzugten Ausführungsform. Daher sind nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben.
Die Spektrum-Messvorrichtung 10 in dieser Ausgestaltung umfasst die Blendeneinheit 12 und den Spaltschalter 22, die in der zweiten Ausgestaltung beschrieben sind, sowie die Abstandänderungseinheit 24, die in der dritten Ausgestaltung beschrieben ist.
Die Spektrum-Messvorrichtung 10 in dieser Ausgestaltung umfasst einen ersten Aktor 22A, der den Spaltschalter 22 betätigt, und einen zweiten Aktor 24A, der die Abstandänderungseinheit 24 betätigt. Die Spektrum-Messvorrichtung 10 umfasst ferner eine Regelungseinheit 26, die einen Spaltregler und einen Abstandsregler bildet, die Betätigungsbeträge der Aktoren 22A, 24A als Regelungswerte an die Aktoren 22A bzw. 24A gibt. Ein Beispiel, in dem die Fahrzeugfahrassistenz auf der Grundlage eines Messergebnisses der Spektrum-Messvorrichtung 10 mit einer solchen Struktur durchgeführt wird, ist nachfolgend beschrieben.
Wie es in 7 gezeigt ist, umfasst ein Fahrzeug C mit der Spektrum-Messvorrichtung 10 einen Bordsensor 31, der durch einen Zündungssensor gebildet ist, der erfasst, ob eine Zündung ein- oder ausgeschaltet ist, und einen Objektsensor wie etwa ein Infrarotradar, ein Millimeterwellenradar oder eine Bordkamera, der den Abstand zwischen dem Fahrzeug C und einem Objekt in der Nähe des Fahrzeugs C erfasst. Eine Datenverarbeitungseinheit 32 zum Übernehmen verschiedener Erfassungsergebnisse von dem Bordsensor 31 und zum Erzeugen verschiedener Informationstypen, die für einen Prozess zum spektralen Messen notwendig sind, ist in dem Fahrzeug C angeordnet, das den Bordsensor 31 umfasst. Insbesondere erzeugt die Datenverarbeitungseinheit 32 auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses von dem Zündungssensor eine Information, die angibt, ob die Spektrum-Messvorrichtung 10 aktiviert werden soll, und erzeugt auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses von dem Objektsensor eine Information, die den Abstand zwischen einen potentiellen Objekt, für das eine Fahrassistenz erforderlich ist, und dem Fahrzeug C angibt.
Die Regelungseinheit 26 zum Bestimmen der Aktivierung der Spektrum-Messvorrichtung 10 und Regeln der Antriebsbeträge der Aktoren 22A, 24A auf der Grundlage von verschiedenen Informationstypen von der Datenverarbeitungseinheit 32 ist in der Spektrum-Messvorrichtung 10 des Fahrzeugs C angeordnet.
Die Regelungseinheit 26 speichert Attributdaten, die in Form einer Karte gebildet sind, in der der Abstand zwischen dem potentiellen Objekt, das eine Fahrassistenz erforderlich macht, und dem Fahrzeug C, das heißt der Abstand zwischen dem Messteil und der Spaltgruppe 12G, der Anzahl der Messteile 20a des Messobjekts 20 zugeordnet ist. Insbesondere wird in den Attributdaten der Abstand zwischen den Messteilen und der Spaltgruppe 12G mit der Anzahl der Messteile 20a so in Beziehung gesetzt, dass die Anzahl der Messteile 20a des Messobjekts 20a mit kleiner werdendem Abstand zwischen den Messteilen 20a und der Spaltgruppe 12G kleiner wird.
Wenn die Regelungseinheit 26 eine Information, die den Abstand zwischen dem potentiellen Objekt, das eine Fahrassistenz erforderlich macht, und dem Fahrzeug C von der Datenverarbeitungseinheit 32 übernimmt, bezieht sich die Regelungseinheit 26 auf die Attributdaten und bestimmt die Anzahl der Messteile 20a, der dem Abstand zwischen dem potentiellen Objekt und dem Fahrzeug C entspricht.
Die Regelungseinheit 26 speichert ferner Antriebsbetragsdaten DB1, die eine Tabelle oder dergleichen umfassen, in der die Anzahl der Messteile 20a des Messobjekts 20 mit den Antriebsbeträgen der Aktoren 22A, 24A in Beziehung gesetzt ist. Insbesondere wird in den Antriebsbetragsdaten DB1 die Anzahl der Messteile 20a des Messobjekts 20 mit dem Antriebsbetrag des ersten Aktors 22A so in Beziehung gesetzt, dass das Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b mit kleiner werdender Anzahl der Messteile 20a des Messobjekts 20 größer wird. Ferner wird in den Antriebsdaten DB1 der Antriebsbetrag des ersten Aktors 24A mit dem Antriebsbetrag des zweiten Aktors 24A so in Beziehung gesetzt, dass der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 mit größer werdendem Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b größer wird.
Wenn die Anzahl der Messteile 20a bestimmt ist, bezieht sich die Regelungseinheit 26 auf die Antriebsbetragsdaten DB1 und berechnet den Antriebsbetrag des ersten Aktors 22A, der der Anzahl der Messteile 20a entspricht, und den Antriebsbetrag des zweiten Aktors 24A, der dem Antriebsbetrag des ersten Aktors 22A entspricht. Anschließend regelt die Regelungseinheit 26 die Aktoren 22A, 24A mit den entsprechenden Antriebsbeträgen.
Eine Spektrumdaten-Analyseeinheit 33 zum Erkennen von jedem der Messteile auf der Grundlage der durch die Spektrum-Messvorrichtung 10 übernommenen Spektrumdaten ist in dem Fahrzeug C angeordnet, das die Spektrum-Messvorrichtung 10 enthält. Die Spektrumdaten-Analyseinheit 33 speichert Wörterbuchdaten DB2, die durch eine Tabelle oder dergleichen gebildet werden, in der Daten, die verschiedene bestimmte Beträge des Spektrums mit verschiedenen Objekten in Beziehung setzt, die eine Fahrassistenz notwendig machen. Insbesondere werden in den Wörterbuchdaten DB2 bestimmte Beträge des Spektrums wie etwa eine bestimmte Wellenlänge, eine Intensität der bestimmten Wellenlänge, eine Peakform der bestimmten Wellenlänge mit verschiedenen Objekten in Beziehung gesetzt, die eine Fahrassistenz notwendig machen, wie etwa eine Ampel, Verkehrszeichen, Fußgänger, Fahrräder und Tiere.
Die Spektrumdaten-Analyseeinheit 33, die die Spektrumdaten von der Spektrum-Messvorrichtung 10 übernimmt, bezieht sich auf die Wörterbuchdaten DB2 und erzeugt ein Identifizierungsergebnis des Objekts, das mit jedem der bestimmten Beträge der Spektrumdaten in Beziehung steht, das heißt des Messteils, als Identifizierungsdaten. Als nächstes gibt die Spektrumdaten-Analyseeinheit 33 die Identifizierungsdaten an jede Einheit aus, die eine Fahrassistenz durchführt, einschließlich einer Warneinheit und einer Anzeigeeinheit, die den Fahrer des Fahrzeugs C auffordert, vorsichtig zu sein, und an verschiedene Aktoren des Fahrzeugs C, und zwar auf der Grundlage der erzeugten Identifizierungsdaten, und erlaubt jeder Einheit, eine Fahrassistenz auf der Grundlage der Identifizierungsdaten durchzuführen.
Die Reihe der in dem Fahrzeug C, das in dieser Ausgestaltung die Spektrum-Messvorrichtung 10 enthält, durchgeführten Spektrum-Messprozesse ist nachfolgend mit Bezug auf 8 beschrieben. Der Spektrum-Messprozess in dieser Ausgestaltung wird in vorbestimmten Zyklen wiederholt durchgeführt, wenn sich der Leistungszustand des Fahrzeugs C in einem ACC (Accessory) AN-Zustand befindet.
Wie es in 8 gezeigt ist, bestimmt in dem Spektrum-Messprozess die Regelungseinheit 26 auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des Zündungssensors zuerst, ob die Zündung ein- oder ausgeschaltet ist, um die Aktivierung der Spektrum-Messvorrichtung zu bestimmen (Schritt S1). Wenn bestimmt wird, dass die Zündung ausgeschaltet ist, beendet die Regelungseinheit 26 den Spektrum-Messprozess. Wenn bestimmt wird, dass die Zündung eingeschaltet ist, übernimmt die Regelungseinheit 26 eine Information, die den Abstand zwischen dem potentiellen Objekt, das eine Fahrassistenz erforderlich macht, und dem Fahrzeug C angibt, von der Datenverarbeitungseinheit 32 und bestimmt die Anzahl der Messteile 20a, die dem Abstand entspricht, mit Bezug auf die Attributdaten. Das heißt, die Regelungseinheit 26 bestimmt die Anzahl der Messteile oder das Attribut der Messteile so, dass die Anzahl der Messteile des Messobjekts 20 mit kleiner werdendem Abstand zwischen den Messteilen 20a und der Spaltgruppe 12G kleiner wird (Schritt S2).
Wenn das Attribut der Messteile auf diese Weise bestimmt ist, bezieht sich die Regelungseinheit 26 auf die Antriebsbetragsdaten DB1, berechnet den Antriebsbetrag des ersten Aktors 22A, der der Anzahl der Messteile 20a entspricht, und steuert den ersten Aktor 22A mit dem Antriebsbetrag, der der Anzahl der Messteile 20a entspricht, an (Schritt S3). Das heißt, die Regelungseinheit 26 wählt die Spaltgruppe 12G zum Messen von den zwei oder mehreren unterschiedlichen Spaltgruppen 12G so aus, dass das Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b mit kleiner werdender Anzahl der Messteile 20a des Messobjekts 20 größer wird.
Anschließend berechnet die Regelungseinheit 26 den Antriebsbetrag des zweiten Aktors 24A, der mit dem Antriebsbetrag des ersten Aktors 22A in Beziehung steht, mit Bezug auf die Antriebsbetragsdaten DB1 und steuert den zweiten Aktor 24A mit dem Antriebsbetrag, der dem Antriebsbetrag des ersten Aktors 22A entspricht, an (Schritt S4). Mit anderen Worten, die Regelungseinheit 26 ändert den Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 auf der Grundlage der Spaltgruppe 12G zum Messen so, dass der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 mit größer werdendem Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b größer wird.
Wenn die Abstandänderungseinheit 24 den Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 mit der Spaltgruppe 12G, die zum Messen verwendet wird, in Beziehung setzt, indem sie auf diese Weise die Spaltgruppe 12G, die zum Messen verwendet wird, auswählt, übernimmt die Regelungseinheit 26 Daten, die die Intensität bei jeder Wellenlängenkomponente jedes Messteils von der Messeinheit 15 angeben. Danach werden die Spektrumdaten so erzeugt, dass die optische Intensität bei jeder Wellenlängenkomponente mit der Wellenlänge in Beziehung gesetzt ist (Schritt S5).
Zu dieser Zeit wird, wenn der Abstand zwischen dem potentiellen Objekt, das eine Fahrassistenz erforderlich macht, und dem Fahrzeug C kurz ist, auch die Zeit, die erforderlich ist, um die Fahrassistenz für das Objekt durchzuführen, kurz. Somit ist eine hohe Auflösung der Wellenlängenkomponenten des Messobjekts notwendig, um das Messobjekt genauer zu erkennen. Das heißt, eine kleine Anzahl der Spalte 12b ist notwendig. Umgekehrt, wenn der Abstand zwischen dem potentiellen Objekt, das eine Fahrassistenz erforderlich macht, und dem Fahrzeug C groß ist, ist die Zeit, die erforderlich, um die Fahrassistenz für das Objekt durchzuführen, entsprechend lang. Somit ist eine hohe räumliche Auflösung des Messobjekts notwendig, um das Messobjekt einfacher zu erkennen. Das heißt, eine große Anzahl der Spalte 12b ist erforderlich.
In der Spektrum-Messvorrichtung 10 mit der obigen Struktur nimmt die Anzahl der Messteile des Messobjekts 20 mit größer werdendem Abstand zwischen dem Messteil und der Spaltgruppe 12G zu. Somit wird die räumliche Auflösung des Messobjekts hoch, wenn der Abstand zwischen dem potentiellen Objekt, das eine Fahrassistenz erforderlich macht, und dem Fahrzeug C größer ist. Umgekehrt wird die Auflösung der Wellenlängenkomponente des Messobjekts hoch, wenn der Abstand zwischen dem potentiellen Objekt, das eine Fahrassistenz erforderlich macht, und dem Fahrzeug C kleiner ist. Demzufolge kann die Assistenzgenauigkeit der Fahrassistenz verbessert werden, da die räumliche Auflösung und die Auflösung der Wellenlängenkomponente des Messobjekts 20 so eingestellt sind, dass sie mit der zeitlichen Steuerung der Fahrassistenz übereinstimmen.
Wenn die Anzahl der Messteile des Messobjekts 20 klein ist, ist auch die Anzahl der Spalte 12b, die den Messteilen entspricht, klein. Somit wird der Lichtempfangsbereich der Messeinheit 15 klein. Wenn die Anzahl der Messteile des Messobjekts 20 groß ist, nimmt die Anzahl der Spalte 12b, die den Messteilen entspricht, zu. Somit wird der Lichtempfangsbereich der Messeinheit 15 in Übereinstimmung mit der Anzahl der Spalte 12b groß.
In der Spektrum-Messvorrichtung 10 der obigen Struktur wird der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 mit größer werdender Anzahl der Spalte 12b kürzer. Umgekehrt wird der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 mit kleiner werdender Anzahl der Spalte 12b größer. Ferner wird, wie es oben beschrieben ist, die Anzahl der Lichtempfangselemente, die zerstreutes Licht empfangen, das heißt die Datenmenge des Messergebnisses größer, indem sich die Messeinheit 15 von dem Spektroskop weg bewegt, und wird umgekehrt kleiner, indem sich die Messeinheit 15 auf das Spektroskop 14 zu bewegt. Somit wird die Menge der Spektrumdaten in Richtung auf eine bestimmte Menge begrenzt, wenn die Anzahl der Spalte 12b groß ist, und umgekehrt wird die Menge der Spektrumdaten auf die bestimmte Menge erhöht, wenn die Anzahl der Spalte 12b klein ist. Daher wird eine Operation wie etwa eine Beseitigung von Teilen der Spektrumdaten oder eine Interpolation eines Teils der Spektrumdaten mit Hilfsdaten unnötig, da die Menge an Messdaten in Übereinstimmung mit der zur Messung verwendeten Spaltgruppe 12G auf eine allgemein festgelegte Menge eingestellt werden kann. Somit kann eine Spektrumsmessung, die die Zeit zum Analysieren der Spektrumdaten enthält, leicht in Echtzeit realisiert werden.
Wenn die Spektrumdaten erzeugt sind, bestimmt die Regelungseinheit 26 auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Zündungssensors erneut, ob die Zündung ein- oder ausgeschaltet ist (Schritt S8). Wenn bestimmt wird, dass die Zündung ausgeschaltet ist, beendet die Regelungseinheit 26 den Spektrum-Messprozess. Wenn bestimmt wird, dass die Zündung eingeschaltet ist, gibt die Regelungseinheit 26 die Spektrumdaten an die Spektrumdaten-Analyseeinheit 33 aus. Danach erlaubt die Regelungseinheit 26 der Spektrumdaten-Analyseeinheit 33, die Identifizierungsdaten zu erzeugen, die das Identifizierungsergebnis des potentiellen Objekts angeben, das eine Fahrassistenz erforderlich macht, erlaubt jeder Einheit, die die Fahrassistenz durchführt, die Identifizierungsdaten auszugeben, und erlaubt jeder Einheit, die Fahrassistenz durchzuführen, wobei der oben erwähnte Prozess wiederholt wird (Schritt S7).
Wie es oben beschrieben ist, hat die Spektrum-Messvorrichtung 10 in der vierten Ausgestaltung, zusätzlich zu den Vorteilen der obigen Ausgestaltungen und bevorzugten Ausführungsform, die unten aufgelisteten Vorteile.

(14) Die Regelungseinheit 26 der Spektrum-Messvorrichtung 10 bestimmt auf der Grundlage des Abstands zwischen dem Messobjekt 20 und der Spaltgruppe 12G die Anzahl der Messteile 20a als die Attribute der Messteile. Somit kann der Schaltaspekt der Spaltgruppe 12G zum Messen auf der Grundlage des Abstandes zwischen dem Messobjekt 20 und der Spaltgruppe 12G geregelt werden. Als Ergebnis kann zum Beispiel die Anzahl der Spalte 12b verringert werden, wenn der Abstand zwischen der Spektrum-Messvorrichtung 10 und dem Messobjekt 20 klein ist, wodurch die räumliche Auflösung des Messobjekts 20 verringert wird. Ferner kann zum Beispiel die Anzahl der Spalte 12b erhöht werden, wenn der Abstand zwischen der Spektrum-Messvorrichtung 10 und dem Messobjekt 20 groß ist, wodurch die räumliche Auflösung des Messobjekts 20 erhöht wird. Daher kann die Spektrumsmessung unter wirksamer Verwendung der Ausdehnung des Messobjekts 20 in Echtzeit erhalten werden.
(15) Die Regelungseinheit 26 der Spektrum-Messvorrichtung 10 regelt Änderungen des Abstandes zwischen dem Spektroskop 15 und der Messeinheit 15 mit der Abstandänderungseinheit 24 auf der Grundlage der Anzahl der Spalte 12b, die als das Attribut der Spaltgruppe 12G dienen. Somit kann die Datenmenge auf eine im Wesentlichen festgelegte Menge begrenzt werden, indem die Auflösung der Wellenlängenkomponente des Spektrums verringert wird, während die räumliche Auflösung vergrößert wird, da zum Beispiel der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 auf der Grundlage der Anzahl der Spalte 12b geregelt werden kann, die zum Messen verwendet werden, wenn die Anzahl der Spalte 12b, die zum Messen verwendet werden, groß ist. Umgekehrt kann, wenn die Anzahl der Spalte 12b, die zum Messen verwendet werden, klein ist, die Datenmenge näher an der festgelegten Menge gelangen, indem die Auflösung der Wellenlängenkomponente vergrößert wird, während die räumliche Auflösung verringert wird. Demzufolge kann selbst dann, wenn die Spaltgruppen 12G, die unterschiedliche Attribute haben, zum Beispiel eine unterschiedliche Anzahl der Spalte 12b, als die zum Messen verwendete Spaltgruppe 12G verwendet werden, wie es oben beschrieben ist, die Datenmenge oder die Auflösung der Wellenlängenkomponente eingestellt werden, wenn die räumliche Auflösung eingestellt wird.

Die obigen Ausführungsformen können, wie es unten beschrieben ist, modifiziert werden.
In der vierten Ausgestaltung ist die Spektrum-Messvorrichtung 10 an dem Fahrzeug C befestigt, das als der bewegbare Körper dient, jedoch sind Modifizierungen hiervon denkbar, so dass zum Beispiel das Schalten des Spaltschalters 22 gemäß dem Regelungswert geregelt werden kann, der dem Attribut der Messteile 20a entspricht. Selbst wenn die Spektrum-Messvorrichtung 10 nicht an einem bewegbaren Körper befestigt ist, können die gleichen Vorteile wie die Vorteile (14) und (15) der vierten Ausgestaltung gewonnen werden.
In der vierten Ausgestaltung ist das Schalten des Spaltschalters 22 auf der Grundlage des Regelungswerts geregelt, der dem Attribut der Messteile 20a entspricht, und der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15, der durch die Abstandänderungseinheit 24 geändert wird, ist auf der Grundlage des Regelungswerts geregelt, der dem Attribut der Spaltgruppe 12G entspricht. Jedoch kann zum Beispiel der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 festgelegt sein, und es ist möglich, nur der Schaltaspekt der Spaltschalters 22 auf der Grundlage des Attributs der Messteile 20a zu regeln. Selbst in einer solchen Struktur kann der gleiche Vorteil wie der Vorteil (14) der vierten Ausgestaltung gewonnen werden. Alternativ kann die Spaltgruppe 12G festgelegt sein, und es ist möglich, auf der Grundlage des Attributs der Spaltgruppe 12G nur den Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 durch die Abstandänderungseinheit 24 zu regeln. Selbst in einer solchen Struktur kann der gleiche Vorteil wie der Vorteil (15) der vierten Ausgestaltung gewonnen werden.
In der vierten Ausgestaltung umfasst die Spektrum-Messvorrichtung 10 die Blendeneinheit 12 und den Spaltschalter 22, die in der zweiten Ausgestaltung beschrieben sind, und die Abstandänderungseinheit 24, die in der dritten Ausgestaltung beschrieben ist. Ferner unterscheiden sich die zwei oder mehreren Spaltgruppen 12G der Blendeneinheit 12 in dem Attribut wie etwa der Anzahl der Spalte 12b. Jedoch sind Modifizierungen hiervon denkbar. Zum Beispiel kann die Spaltgruppe 12G, in der die drei Spalte 12b exzentrisch um die Mitte in der Breitenrichtung Dw, die die Anordnungsrichtung der Spalte 12b ist, angeordnet sind, wie es in der bevorzugten Ausführungsform beschrieben ist, eine von zwei oder mehreren unterschiedlichen Spaltgruppen 12G sein. Selbst in einer solchen Struktur können die gleichen Vorteile wie die Vorteile (14) und (15) der vierten Ausgestaltung gewonnen werden.
In der vierten Ausgestaltung ist das Attribut des Messteils 20a als Anzahl der Messteile 20a verkörpert, jedoch sind Modifizierungen hiervon denkbar. Das Attribut der Messteile 20a kann als Größe der Messteile 20a und Position der Messteile 20a des Messobjekts verkörpert sein. Selbst in einer solchen Struktur können die gleichen Vorteile wie die Vorteile (14) und (15) der vierten Ausgestaltung gewonnen werden.
In der vierten Ausgestaltung bestimmt die Regelungseinheit 26 das Attribut der Messteile 20a auf der Grundlage des Abstandes zwischen dem Messobjekt 20 und der Spaltgruppe 12G. Jedoch sind Modifizierungen hiervon denkbar, so dass zum Beispiel das geeignete Attribut der Messteile 20a wie etwa die Position, die Anzahl oder die Größe der Messteile 20a des Messobjekts 20 auf der Grundlage eines Fahrzustandes wie etwa die Umgebung des Messobjekts 20 oder das Verhalten des Fahrzeugs C bestimmt werden kann. Selbst in einer solchen Struktur können die gleichen Vorteile wie die Vorteile (14) und (15) der vierten Ausgestaltung gewonnen werden.
In der vierten Ausgestaltung ist das Attribut der Messteile 20a als die Anzahl der Messteile 20a verkörpert, jedoch sind Modifizierungen hiervon denkbar. Das Attribut der Spaltgruppe 12G kann als das Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b oder die Position der exzentrischen Spalte 12b verkörpert sein. Selbst in einer solchen Struktur können die gleichen Vorteile wie die Vorteile (14) und (15) der vierten Ausgestaltung gewonnen werden.
In der vierten Ausgestaltung wird die Anzahl der Messteile 20a des Messobjekts mit kleiner werdendem Abstand zwischen dem Messteil 20a und der Spaltgruppe 12G kleiner. Jedoch kann es zum Beispiel sein, dass die Anzahl der Messteile 20a des Messobjekts 20 mit kleiner werdendem Abstand zwischen dem Messteil 20a und der Spaltgruppe 12G größer wird. In einer solchen Struktur kann die räumliche Auflösung mit näher an die Spektrum-Messvorrichtung 10 rückendem Messobjekt 20 erhöht werden.
In der vierten Ausgestaltung umfasst die Spektrum-Messvorrichtung 10 die Regelungseinheit 26. Diese Struktur kann so geändert sein, dass das Fahrzeug C die Regelungseinheit umfasst. Ferner kann diese Struktur so geändert sein, dass die Spektrum-Messvorrichtung 10 die Spektrumdaten-Analyseeinheit 33 umfasst, obwohl das Fahrzeug C die Spektrumdaten-Analyseeinheit 33 umfasst. Selbst in einer solchen Struktur können die gleichen Vorteile wie die Vorteile (14) und (15) der vierten Ausgestaltung gewonnen werden.
In der vierten Ausgestaltung wird die Schaltgruppe 12G auf der Grundlage des Abstandes zwischen dem Messobjekt 20 und der Spaltgruppe 12G umgeschaltet, und der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 wird auf der Grundlage des Attributs der umgeschalteten Spaltgruppe 12G eingestellt. Jedoch sind Modifizierungen hiervon denkbar, so dass zum Beispiel die Position, die Größe und die Anzahl der Messteile 20a, die für den Fahrzustand geeignet sind, einschließlich der äußeren Bedingungen wie etwa Tag und Nacht, Regen oder Sonnenschein und des Fahrgebiets (städtisches Gebiet oder längliches Gebiet), das Analyseergebnis der Spektrum-Messvorrichtung 10 und das Verhalten des Fahrzeugs C der Spektrum-Messvorrichtung 10 als das Attribut der Messteile 20a, die zum Umschalten der Schaltgruppen 12G verwendet werden, verwendet werden können. Selbst in einer solchen Struktur können die gleichen Vorteile wie die Vorteile (14) und (15) der vierten Ausgestaltung gewonnen werden.
In der bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich das Wellenlängenband, das durch das Bandpassfilter 12 hindurchtreten kann, entsprechend dem Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b, und die Spreizung jeder durch das Spektroskop 14 zerstreuten Wellenlängenkomponente ändert sich entsprechend dem Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht derart begrenzt, sondern das Wellenlängenband, durch das Bandpassfilter 13 hindurchtreten kann, kann das gleiche sein, unabhängig von dem Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b, und die Spreizung jeder von dem Spektroskop zerstreuten Wellenlängenkomponente kann entsprechend dem Intervall zwischen benachbarten Spalten 12b verschieden sein. Zum Beispiel kann in der bevorzugten Ausführungsform eine solche Struktur durch ein Bandpassfilter 13 und zwei Typen von unterschiedlichen Spektroskopen 14, in denen sich die Spreizung jeder Wellenlängenkomponente entsprechend des Intervalls zwischen benachbarten Spalten 12b unterscheidet, gewonnen werden. Selbst in einer solchen Struktur können die gleichen Vorteile wie die der bevorzugten Ausführungsform gewonnen werden.
In der dritten Ausgestaltung und der bevorzugten Ausführungsform wird der Abstand zwischen dem Spektroskop 14 und der Messeinheit 15 durch die Bewegung der Messeinheit 15 geändert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht derart begrenzt, sondern es kann auch das Spektroskop 14 bewegt werden. Alternativ können sowohl das Spektroskop 14 als auch die Messeinheit 15 bewegt werden. In solchen Strukturen besteht zur Erhöhung der Auflösung der Wellenlängenkomponente keine Notwendigkeit für einen Spielraum der Bewegung für die Messeinheit 15. Mit anderen Worten, die Spektrum-Messvorrichtung 10 kann miniaturisiert werden. Dies erhöht den Freiheitsgrad der Auslegung des Fahrzeugs C, das als der bewegbare Körper dient, in dem die miniaturisierte Spektrum-Messvorrichtung 10 angeordnet ist.
Die Blendeneinheit 12 und das Bandpassfilter 13, das zwei Typen von Bandpassfilter umfasst, der bevorzugten Ausführungsform können auf die eine von den zwei oder mehreren Spaltgruppen 12G und das entsprechende Bandpassfilter 13 der zweiten Ausgestaltung angewendet werden. Dadurch werden die gleichen Vorteile wie die in der zweiten Ausgestaltung gewonnen.
Die Blendeneinheit 12 und das Bandpassfilter 13, das die zwei Typen von Bandpassfiltern umfasst, der bevorzugten Ausführungsform können auf die Blendeneinheit 12 und das Bandpassfilter 13 der dritten Ausgestaltung angewendet werden. Dadurch werden die gleichen Vorteile wie die in der zweiten Ausgestaltung gewonnen.
Die Blendenplatte 12a, die die Blendeneinheit 12 bildet, ist in der zweiten Ausgestaltung scheibenförmig ausgebildet. Jedoch sind Modifizierungen hiervon denkbar. Zum Beispiel kann die Blendenplatte 12a, wie es in 9 gezeigt ist, die Form eines hexagonalen Rohrs haben, solange es die vier oder mehreren unterschiedlichen Spaltgruppen 12G besitzt. Ferner kann die Blendenplatte 12a die Form einer flachen, polygonalen Platte oder eines polygonalen Rohrs statt der Form einer flachen, polygonalen Platte oder eines hexagonalen Rohrs besitzen. Dies erhöht den Freiheitsgrad der Auslegung der Blendeneinheit 12.
Jeder der Spalte 12b umfasst das optische Element 12c in jeder der obigen Ausgestaltungen und bevorzugten Ausführungsform. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Struktur begrenzt. Zum Beispiel kann ein Kollimator, der von all den Spalten 12b geteilt wird, zwischen der Blendeneinheit 12 und dem Spektroskop 14 angeordnet sein. Alternativ kann jeder der Spalte 12b so angeordnet sein, dass Licht von den Spalten 12b nicht miteinander interferiert. In einer solchen Struktur können die optischen Komponenten 12c weggelassen werden, was die Herstellung der Blendeneinheit 12 vereinfacht.
In den obigen Ausgestaltungen und der bevorzugten Ausführungsform ist das Bandpassfilter 13, durch das nur Licht in dem Messband hindurchtreten kann, in der Spektrum-Messvorrichtung 10 angeordnet. Jedoch kann das Bandpassfilter 13 weggelassen werden, solange die durch das Spektroskop 14 zerstreuten Wellenlängenkomponenten nicht miteinander interferieren. Dies vereinfacht die Struktur der Spektrum-Messvorrichtung 10 und erleichtert die Herstellung der Spektrum-Messvorrichtung 10.
In den obigen Ausgestaltungen und der bevorzugten Ausführungsform ist das Bandpassfilter 13 zwischen der Blendeneinheit 12 und dem Spektroskop 14 angeordnet. Jedoch ist die Anordnung des Bandpassfilters 13 nicht in einer solchen Weise begrenzt, solange das Bandpassfilter 13 in der vorherigen Stufe der Messeinheit 15 angeordnet ist. Mit anderen Worten, solange Licht in dem Messband in die Lichtempfangselemente der Messeinheit 15 eintritt, kann das Bandpassfilter 13 an jeder beliebigen Position angeordnet sein. Dies erhöht den Freiheitsgrad der Auslegung der Spektrum-Messvorrichtung 10.
In den obigen Ausgestaltungen und der bevorzugten Ausführungsform sind die Spalte 12b als Öffnungen ausgebildet, die sich in der Längsrichtung Dm, das heißt in der zu den Ebenen der 1, 3, 4 und 5 senkrechten Richtung, erstrecken. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht in einer solchen Weise begrenzt. Insbesondere können die Spalte 12b, die Öffnungen sind, in jeder beliebigen Richtung ausgebildet sein, solange Licht von den Spalten 12b nicht miteinander interferiert. Zum Beispiel kann die Richtung der Spalte 12b, die Öffnungen sind, statt parallel zu der zu den Ebenen der 1, 3, 4 und 5 senkrechten Richtung zu sein, relativ zu dieser Richtung schräg sein. Zusätzlich können die Spalte 12b, die Öffnungen sind, jede beliebige Länge aufweisen, und solche mit großen Längen und solche mit kleinen Längen können kombiniert sein. Selbst in einer solchen Struktur werden die gleichen Vorteile wie die in den obigen Ausgestaltungen und der bevorzugten Ausführungsform gewonnen. Insbesondere kann in der bevorzugten Ausführungsform die Blendeneinheit 12 die Spaltgruppe 12G umfassen, die den Teil misst, von dem das Spektrum mit der hohen räumlichen Auflösung gemessen werden kann, und den Teil, von dem das Spektrum mit der hohen räumlichen Auflösung der Wellenlängenkomponente gemessen werden kann.
In den obigen Ausgestaltungen und der bevorzugten Ausführungsform sind die zwei oder mehreren Spalte 12b in der Breitenrichtung Dw angeordnet. Jedoch können die zwei oder mehreren Spalte 12b in zwei oder mehreren unterschiedlichen Richtungen angeordnet sein, und ein optisches System kann für jede Reihe vorgesehen sein. Selbst in einer solchen Struktur können die gleichen Vorteile wie die in den obigen Ausgestaltungen und der bevorzugten Ausführungsform gewonnen werden. Insbesondere kann in der bevorzugten Ausführungsform die Blendeneinheit 12 die Spaltgruppe 12G umfassen, die den Teil misst, von dem das Spektrum mit hoher räumlicher Auflösung gemessen werden kann, und den Teil, von dem das Spektrum mit der hohen räumlichen Auflösung der Wellenlängenkomponente gemessen werden kann.
Beschreibung der Bezugszeichen

10: Spektrum-Messvorrichtung, 11: Kondensor, 12: Blendeneinheit, 12a: Blendenplatte, 12b: Spalt, 12c: optisches Element, 12G: Spaltgruppe, 13: Bandpassfilter, 13a: erstes Bandpassfilter, 13b: zweites Bandpassfilter, 14: Spektroskop, 15: Messeinheit, 20: Messobjekt, 20a: Messteil, 22: Spaltschalter, 23: Anpasseinheit, 24: Abstandänderungseinheit, 100: Hyperspektralsensor, 111: Einlass, 112: Spiegel, 113: Kollimator, 114: Blendenplatte, 114a: einziger Spalt, 115: Kollimator, 116: Spektroskop, 117: Bildwandler, 118: Messeinheit, 118a: Lichtempfangselement, 118b: Lichtempfangselement, 120: Objekt, 120a: Messteil.

Claims

Spektrum-Messvorrichtung mit: einer Spaltgruppe (12G), die vier oder mehrere Spalte (12b) umfasst, wobei für ein Messobjekt (20), das vier oder mehrere unterschiedliche Messteile umfasst, von einem Licht von dem Messobjekt (20) jeder der Spalte (12b) Licht von einem jeweiligen einzigen der Messteile auskoppelt; einem Spektroskop (14), das für jeden der Spalte (12b) das durch die Spaltgruppe (12G) ausgekoppelte Licht zerstreut; und einer Messeinheit (15), die für jeden der Spalte (12b) eine Intensität jeder Komponente des durch das Spektroskop (14) zerstreuten Lichts misst, wobei die Spalte (12b) exzentrisch so angeordnet sind, dass ein Abstand zwischen benachbarten Spalten (12b) in der Nähe eines mittleren Teils in einer Anordnungsrichtung der Spalte (12b) schmaler als ein Abstand zwischen den Spalten (12b) in der Nähe beider Enden in der Anordnungsrichtung ist.
Spektrum-Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spaltgruppe (12G) eine von zwei oder mehreren unterschiedlichen Spaltgruppen (12G) in der Spektrum-Messvorrichtung ist, und die Spektrum-Messvorrichtung ferner einen Spaltschalter (22) umfasst, der ein Umschalten einer Spaltgruppe (12G), die das Licht hindurchlässt, das zu dem Spektroskop (14) abgelenkt werden soll, zwischen den zwei oder mehreren unterschiedlichen Spaltgruppen (12G) ermöglicht.
Spektrum-Messvorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Spaltregler, der das Umschalten des Spaltschalters (22) auf der Grundlage eines Regelungswertes regelt, der mit einem Attribut der Messteile übereinstimmt.
Spektrum-Messvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Spaltregler das Attribut der Messteile auf der Grundlage eines Abstandes zwischen dem Messobjekt (20) und der Spaltgruppe (12G) bestimmt.
Spektrum-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Messeinheit (15) vier oder mehrere Lichtempfangselemente umfasst, die jede Komponente des durch das Spektroskop (14) mit jedem der Spalte (12b) von dem Spektroskop (14) zerstreuten Lichts direkt empfangen, und die Spektrum-Messvorrichtung ferner eine Abstandänderungseinheit (24) umfasst, durch die ein Abstand zwischen dem Spektroskop (14) und der Messeinheit (15) geändert werden kann, und zwar ohne Interferenz der Komponenten des durch das Spektroskop (14) gestreuten Lichts in einem Lichtweg vor den Lichtempfangselementen.
Spektrum-Messvorrichtung nach Anspruch 5, ferner umfassend einen Abstandregler, der die durch die Abstandänderungseinheit (24) durchgeführte Änderung auf der Grundlage eines Regelungswerts, der mit einem Attribut der Spaltgruppe (12G) übereinstimmt, regelt.
Spektrum-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend ein Bandpassfilter (13), das nur eine Wellenlängenkomponente in einem Messband zu dem Spektroskop (14) leitet.
Spektrum-Messvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Bandpassfilter (13) so konfiguriert ist, dass das Messband mit kleiner werdendem Intervall zwischen benachbarten Spalten (12b) schmaler wird.
Spektrum-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jeder der vier oder mehreren Spalte (12b) ein optisches Element (12c) umfasst, das Licht, das durch die Spalte (12b) hindurchgetreten ist, in konvergiertes Licht oder kollimiertes Licht umwandelt.
Spektrum-Messvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei sich die zwei oder mehreren Spaltgruppen (12G) in der Anzahl der Spalte (12b) voneinander unterscheiden.
Spektrum-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Spektrum-Messvorrichtung an einem bewegbaren Körper befestigt ist.