Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine optische Radareinrichtung und wird beispielsweise für
eine Einrichtung zum Fahren mit konstanter Geschwindigkeit verwendet und
betrifft eine Radareinrichtung, die in der Lage ist, die Position eines Fahrzeugs,
eines Hindernisses oder dergleichen genau festzustellen, das sich näher zu der
Feststellungsseite des Fahrzeugs nähert.
Hintergrund
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Als optische Radareinrichtungen, die in der Lage sind, einen Feststellungsbereich
in der Breitenrichtung einer Straßenfläche einzustellen, gibt es Vorrichtungen, wie
sie beispielsweise in den offengelegten japanischen Gebrauchsmustern Nr. 59-
117 980 und 59-117 981 offenbart sind.
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Bei der in dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 59-117 980
offenbarten Vorrichtung, die in 7A und 7B dargestellt ist, wird Licht von einer Lichtquelle
aus in einem gewissen Ausmaß mittels einer Linse zusammengefaßt, um einen
ersten Feststellungsbereich ΘT1 zu erhalten, und wird die Lichtquelle in
geeigneter Weise bewegt, um einen zweiten Feststellungsbereich ΘT2 breiter als der
erste Feststellungsbereich ΘT1 in der Breitenrichtung einer Straßenfläche zu
erhalten, indem der Grad der Zusammenfassung mittels der Linse verändert wird.
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Bei der in dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 59-117 981
offenbarten Vorrichtung, die in Fig. 8 dargestellt ist, wird Licht von einer Lichtquelle
aus, das sich durch eine Linse hindurch bewegt, mittels eines Prismas zerstreut
bzw. ausgebreitet, um den Ausbreitungswinkel in der Richtung der Straßenfläche
zu vergrößern, wodurch ein in der Breitenrichtung der Straßenfläche breiter
Feststellungsbereich eingestellt wird.
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Bei der in dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 59-117 980
offenbarten Vorrichtung von den obenbeschriebenen herkömmlichen Vorrichtungen,
die in Fig. 7A und 7B dargestellt ist, kann jedoch Licht nicht gleichzeitig für den
ersten Feststellungsbereich ΘT1 und dem zweiten Feststellungsbereich ΘT2
abgegeben werden, und wird der Feststellungsbereich einseitig eingestellt, da der
Feststellungsbereich durch das Bewegen der Lichtquelle verändert wird.
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Die in dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 59-117 981
offenbarte Vorrichtung, die in Fig. 8 dargestellt ist, befaßt sich mit dem Problem der
Verkleinerung des maximalen Feststellungsabstandes, weil Licht mittels des
Prismas gleichmäßig zerstreut wird. Wegen dieses Problems ist es nicht möglich, die
bisher bestehende Forderung zur Erweiterung des Feststellungsbereich in
Breitenrichtung der Straßenfläche in einem Bereich mit einem kurzen Abstand zu
erweitern, ohne den maximalen Feststellungsabstand zu verkürzen, wenn eine
optische Radareinrichtung für eine Steuerung bzw. Regelung zwischen Fahrzeugen
oder eine Vorrichtung zur Feststellung eines Hindernisses verwendet wird.
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Die Erfindung hat die obenbeschriebenen Probleme in Betracht gezogen, und es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine optische Radareinrichtung zu schaffen, die in
der Lage ist, den Ausbreitungswinkel in der Richtung einer Straßenfläche in einem
Bereich mit einem kurzen Abstand zu vergrößern, ohne den Feststellungsbereich
einseitig festzustellen und ohne den maximalen Feststellungsabstand aufzugeben
bzw. zu beeinträchtigen.
Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird daher eine optische Radareinrichtung übernommen, bei
der ein Lichtstrahl von einem Lichtsender aus abgegeben wird, reflektiertes Licht
eines Gegenstandes mittels eines Lichtempfängers aufgenommen wird und der
Abstand zu dem Gegenstand auf der Grundlage einer Beziehung zwischen
Lichtabsendung und Lichtaufnahme festgestellt, wobei der Lichtsender aufweist:
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eine optische Vorrichtung, die aus mindestens einem ersten Brennpunktbereich
mit einer ersten Brennweite und einem zweiten Brennpunktbereich mit einer
zweiten Brennweite ausgebildet ist, die mindestens länger als die erste
Brennweite ist; und
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eine Lichtquelle, die in einer Position in einem Abstand gleich oder kürzer als die
erste Brennweite von der optischen Vorrichtung vorgesehen ist, wobei die
Lichtquelle Licht an die optische Vorrichtung so abgibt, daß sich das Licht nach außen
durch den ersten Brennpunktbereich und den zweiten Brennpunktbereich
hindurch bewegt.
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Bei der obenbeschriebenen Ausbildung ist die in dem Lichtsender vorgesehene
optische Vorrichtung aus mindestens dem ersten Brennpunktbereich und dem
zweiten Brennpunktbereich gebildet, und ist die in dem Lichtsender vorgesehene
Lichtquelle in einer Position mit einem Abstand gleich oder kürzer als die erste
Brennweite von der optischen Vorrichtung aus vorgesehen, und gibt sie Licht an
die optische Vorrichtung so ab, daß sich das Licht nach außen durch den ersten
Brennpunktbereich und den zweiten Brennpunktbereich hindurch bewegt.
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Entsprechend weist das von dem ersten Brennpunktbereich aus austretende Licht
in dem von der Lichtquelle an die optische Vorrichtung abgegebenen Licht einen
kleinen Ausbreitungswinkel derart auf, daß es nicht stark streut, und kann daher
bewirkt werden, daß es einen langen Abstand erreicht. Andererseits weist das von
dem zweiten Brennpunktbereich aus austretende Licht einen großen
Ausbreitungswinkel derart auf, daß es in einem gewissen Ausmaß zerstreut wird, und
kann daher bewirkt werden, daß es sich entlang eines Bereichs mit einem kurzen
Abstand und insbesondere entlang eines Bereichs, der sich in Breitenrichtung
einer Straßenfläche erstreckt, bewegt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine Gestaltungsübersicht mit der Darstellung einer ersten
Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 ist eine Gestaltungsübersicht des Konzepts zur
Erläuterung der Beziehung zwischen der Brennweite und dem Austrittswinkel einer
üblichen konvexen Linse; und Fig. 3 ist eine Gestaltungsübersicht des Konzeptes zur
Erläuterung der Brennweiten und der Austrittswinkel einer Linse 7 mit zwei
Brennpunkten bei der ersten Ausführungsform.
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Fig. 4 ist eine Übersicht eines Konzeptes mit einer entsprechenden Darstellung
eines Austrittsmusters von Licht von der Linse 7 mit zwei Brennweiten; Fig. 5 ist
eine Gestaltungsübersicht mit der Darstellung einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung; Fig. 6 ist eine Gestaltungsübersicht mit der Darstellung einer dritten
Ausführungsform der Erfindung; Fig. 7A und 7B sind Gestaltungsübersichten mit
der Darstellung der Gestaltung bei einer Art des Standes der Technik; und Fig. 8
ist eine Gestaltungsübersicht mit der Darstellung der Gestaltung eines weiteren
herkömmlichen Standes der Technik.
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Fig. 9 ist eine Gestaltungsübersicht mit der Darstellung der Gestaltung einer Linse
40 mit mehreren Brennpunkten bei einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 10A und 10B sind Kennliniendiagramme mit der Darstellung von Kennlinien
einer Halbleiter-Laserdiode zur Verwendung bei der vierten und der fünften
Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 11 ist eine Gestaltungsübersicht des
Konzepts mit der entsprechenden Darstellung eines Austrittmusters für Licht von der
Linse 40 mit mehreren Brennpunkten bei der vierten Ausführungsform.
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Fig. 12A, 12B, 12C sind schematische Gestaltungsübersichten mit der
schematischen Darstellung einer Linse 53 mit mehreren Brennpunkten bei der fünften
Ausführungsform der Erfindung; Fig. 13 ist eine Übersicht des Konzepts mit
entsprechender Darstellung eines Austrittsmusters von Licht von der Linse 53 mit
mehreren Brennpunkten bei der fünften Ausführungsform; und Fig. 14 ist eine
Übersicht des Konzepts mit der entsprechenden Darstellung eines
Austrittsmusters von Licht von einer Linse bei einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
Beste Art der Ausführungsform der Erfindung
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
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Fig. 1 ist eine Gestaltungsübersicht mit der Darstellung einer ersten
Ausführungsform der Erfindung.
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Gemäß Fig. 1 besteht ein Lichtsender 5, der als kastenartiges Element
ausgebildet ist, aus einer Lichtquelle 6, die impulsartiges Licht mittels eines
Antriebsimpulssignals abgibt und die als eine Halbleiter-Laserdiode ausgebildet ist, die an
dem Lichtsender 5 befestigt ist, aus einer Linse 7 mit zwei Brennpunkten
(entsprechend einer optischen Einrichtung), die einstückig aus Glas, Kunststoff
oder dergleichen in einer solchen Weise ausgebildet ist, daß ein Bereich 7a mit
kurzer Brennweite (der einem ersten Brennweitenbereich entspricht) um ihr
Zentrum herum angeordnet ist und mit einem Bereich 7b mit langer Brennweite (der
einem zweiten Brennweitenbereich entspricht) und aus einer Fotodiode 11, mit
der der Lichtabgabezustand der Lichtquelle 6 überwacht wird.
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Im einzelnen ist die Lichtquelle 6 in einem Abstand etwas kleiner als die
Brennweite des Bereichs 7a mit kurzer Brennweite der Linse mit zwei Brennpunkten
derart angeordnet, daß Licht durch den Bereich 7a mit kurzer Brennweite bei
einem schlanken Ausbreitungswinkel Θa abgegeben wird, während Licht durch
den Bereich 7b mit großer Brennweite bei einem weiten Ausbreitungswinkel Θb
abgegeben wird, wodurch es möglich gemacht wird, daß das durch den Bereich
7a mit kurzer Brennweite hindurch abgegebene Licht einen Bereich großen
Abstandes abdeckt und daß das durch den Bereich 7b mit langer Brennweite
abgegebene Licht einen Bereich mit kurzem Abstand abdeckt, der ein nach links und
nach rechts vergrößerter Bereich ist (d. h. in der Breitenrichtung einer
Straßenfläche). Einzelheiten der Linse mit zwei Brennpunkten werden weiter unten
beschrieben.
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Andererseits besteht ein Lichtempfänger 8, der als kastenartiges Element
ausgebildet ist, aus einem optischen System 10, das Licht zusammenführt bzw.
sammelt, das mittels eines Reflex-Reflektors oder dergleichen eines vor der Front
befindlichen Fahrzeugs reflektiert wird, und aus einer Fotodiode 10, die
zusammengeführtes Licht (impulsartiges Licht) aufnimmt und das aufgenommene Licht
fotoelektrisch umwandelt.
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Ein Steuer- bzw. Regelkreis besteht aus einem Impulsgenerator 2, der ein
Antriebs-Impulssignal für die Lichtquelle 6 erzeugt, aus einem Impulsdetektor 3, der
ein Impulssignal von der Fotodiode 9 feststellt, und aus einem
Signalverarbeitungskreis 4, in dem eine Übermittlungsverzögerungszeit von dem
Lichtabgabebeginn bis zu der Lichtaufnahmefeststellund aus einem Abgabebeginn-Signal des
Impulsgenerators 2 (oder einem Überwachungssignal (Impulssignal) von der
Fotodiode 11) und einem Lichtaufnahme-Feststellungssignal des Impulsgenerators 3
erhalten wird und in dem der Abstand zu dem Reflektor (dem voraus befindlichen
Fahrzeug) auf der Grundlage dieser Übermittlungsverzögerungszeit gemessen
wird. In dem Signalverarbeitungskreis 4 findet auch eine Bestätigung statt, ob die
Lichtquelle 6 in geeigneter Weise Licht auf der Grundlage des
Überwachungssignals der Fotodiode 11 abgibt.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Ausbildung
beschrieben.
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Wenn ein Antriebs-Impulssignal von dem Impulsgenerator 2 erzeugt wird, gibt die
Lichtquelle 6 impulsartiges Licht an die Linse 7 mit den zwei Brennpunkten ab.
Von der Linse 7 mit den zwei Brennpunkten wird das von der Lichtquelle 6
abgegebene Licht mit dem schlanken Ausbreitungswinkel Θa mittels des Bereichs 7a
mit der kurzen Brennweite und mit dem wehten Ausbreitungswinkel ob mittels des
Bereichs 7b mit der langen Brennweite abgegeben. Hierbei wird der
Lichtabgabezustand der Lichtquelle 6 mit der Fotodiode 11 überwacht, und wird ein
Abgabe
beginn-Signal, das dem Beginn der Abgabe entspricht, von dem Impulsgenerator
2 an den Signal-Verarbeitungskreis 4 ausgegeben.
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Wenn ein Teil des von dem Lichtsender 5 abgegebenen Lichts mittels eines
Reflex-Reflektors oder dergleichen eines vorn befindlichen Fahrzeugs reflektiert wird,
wird es an der Fotodiode 9 mittels des optischen Systems 10 zusammengeführt
bzw. gesammelt, und wird ein Impulssignal durch fotoelektrische Umwandlung in
der Fotodiode 9 erzeugt. Das erzeugte Impulssignal wird sofort mittels des
Impulsdetektors 3 festgestellt, und ein Aufnahmefeststellungssignal, das der
Feststellung des aufgenommenen Lichts entspricht, wird an den
Signal-Verarbeitungskreis 4 abgegeben.
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Dann wird in den Signal-Verarbeitungskreis 4 eine Übermittlungsverzögerungszeit
von dem Beginn der Lichtabgabe bis zu der Feststellung der Lichtaufnahme bzw.
des Lichtempfangs aus dem Abgabebeginn-Signal des Impulsgenerators 2 (oder
dem Überwachungssignal (Impulssignal) der Fotodiode 11) und aus dem
Feststellungssignal für den Lichtempfang des Impulsdetektor 3 erhalten, und wird der
Abstand zu dem Reflektor (zu dem vorn befindlichen Fahrzeug) auf der Grundlage
dieser Übermittlungsverzögerungszeit gemessen. Das Ergebnis dieser Messung
wird als Abstandsinformation an eine nicht dargestellte Anzeigeeinheit oder
dergleichen ausgegeben, um angezeigt zu werden.
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Die Beziehung zwischen den Brennweiten und den Ausbreitungswinkeln der Linse
7 mit den beiden Brennpunkten wird als nächstes beschrieben.
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Fig. 2 ist eine Gestaltungsübersicht des Konzepts zur Erläuterung der Beziehung
zwischen der Brennweite und dem Ausbreitungswinkel einer üblichen konvexen
Linse. Gemäß Fig. 2 besitzt eine Sammellinse, beispielsweise eine konvexe Linse
36, eine Charakteristik derart, daß dann, wenn eine Punktlichtquelle an einem
Punkt A angeordnet ist, der sich in einem Abstand entsprechend der Brennweite f
von dem Zentrum der konvexen Linse 36 befindet, Licht 100 von dem Punkt A
parallel zu Licht 110 verläuft, indem es durch die konvexe Linse 36 hindurchtritt.
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Wenn andererseits die Punktlichtquelle an einem Punkt B angeordnet ist, der sich
in einem Abstand f' kürzer als die Brennweite f von dem Zentrum der konvexen
Linse 36 befindet, tritt Licht 120, das von dem Punkt B ausgeht und durch die
konvexe Linse 36 hindurchtritt, aus der konvexen Linse 36 als Licht 130 mit einem
Ausbreitungswinkel Θ1 proportional dem Abstandsverhältnis f'/f aus. Wenn des
weiteren die Punktlichtquelle an einem Punkt C angeordnet ist, der sich in einem
Abstand f' länger als die Brennweite f von dem Zentrum der konvexen Linse 36
befindet, tritt Licht 140, das von dem Punkt C ausgeht und durch die konvexe
Linse 36 hindurchtritt, aus der konvexen Linse 36 als Licht 150 mit einem
Konvergenzwinkel Θ2 proportional dem Abstandsverhältnis f'/f aus.
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Aus dieser allgemeinen Charakteristik ergibt sich die Beziehung zwischen den
Brennweiten und den Austrittswinkeln der oben erwähnten Linse 7 mit den zwei
Brennpunkten gemäß Darstellung in Fig. 3" die eine schematische Übersicht zur
Erläuterung der Beziehung zwischen den Brennweiten und den Austrittswinkeln
der oben erwähnten Linse 7 mit den zwei Brennpunkten ist.
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Gemäß Fig. 3 ist die oben erwähnte Lichtquelle 6 an einem Punkt E angeordnet,
der um eine Strecke d in Richtung auf das Zentrum der Linse 7 mit den zwei
Brennpunkten von einem Punkt D aus verschoben ist, der sich in einem Abstand
D' von dem Linsenzentrum entsprechend der Brennweite D des Bereichs 7a mit
der kurzen Brennweite befindet. Dann tritt in Hinblick auf Licht 200 und 230, das
von der Lichtquelle 6 austritt, von der Lichtquelle 6 abgegebenes Licht 200 mit
einem Ausbreitungswinkel Θa/2 von dem parallelen Licht 220 aus, das erhalten
wird, wenn sich die Lichtquelle 6 an dem Punkt D befindet. Andererseits tritt Licht
230 mit einem Ausbreitungswinkel Θb/2 (Θa < Θb) gegenüber dem parallelen Licht
250 aus, das erhalten wird, wenn sich die Lichtquelle 6 in einer nicht dargestellten
Position in einem Abstand entsprechend der Brennweite des Bereichs 7b mit der
langen Brennweite von dem Zentrum der Linse 7 mit den zwei Brennpunkten
befindet.
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Entsprechend weist Licht 210, das von dem Bereich 7a mit der kurzen Brennweite
ausgeht, einen kleinen Austrittswinkel (d. h. Ausbreitungswinkel) derart auf, daß es
nicht stark zerstreut wird. Daher kann bewirkt werden, daß das austretende Licht
einen langen bzw. großen Abstand erreicht. Andererseits weist Licht 240, das von
dem Bereich 7b mit der langen Brennweite austritt, einen großen Austrittswinkel
derart auf, daß es in einem gewissen Ausmaß zerstreut wird. Daher kann bewirkt
werden, daß das austretende Licht sich entlang des Bereichs mit einem kurzen
Abstand und insbesondere entlang eines Bereichs bewegt, der sich in
Breitenrichtung einer Straßenfläche erstreckt bzw. vergrößert ist.
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Als nächstes wird ein Austrittsmuster von Licht von der oben erwähnten Linse 7
mit den zwei Brennpunkten unter Bezugnahme auf das schematische Diagramm
von Fig. 4 beschrieben, in dem die Ordinate den Feststellungsabstand L (m) von
dem Lichtsensor 5 wiedergibt, während die Abszisse die Feststellungsbreite W
(m) wiedergibt, und in dem unterbrochene Linien ein Austrittsmuster von Licht in
dem Fall der Verwendung der oben erwähnten konvexen Linse 36 (Fig. 2)
darstellen.
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Gemäß Darstellung in Fig. 4 deckt Licht, das von dem Bereich 7a mit der kurzen
Brennweite aus austritt, den Bereich kurzen Abstandes mit dem
Ausbreitungswinkel Θa/2 von einem Zentrum aus ab, während Licht, das von dem Bereich mit der
langen Brennweite aus austritt, einen Bereich mit langem Abstand mit dem
Ausbreitungswinkel Θb/2 von dem Zentrum aus abdeckt.
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Gemäß Darstellung in Fig. 4 verändert sich der Feststellungsabstand mit einer
Veränderung des Ausbreitungswinkels in Abhängigkeit von dem Verhältnis der
Bereiche des Bereichs 7a mit der kurzen Brennweite und des Bereichs 7b mit der
langen Brennweite sowie in Abhängigkeit von dem Faktor, der auf dem
obenbeschriebenen Ausbreitungswinkel basiert. Das heißt, die Intensität von Licht, das
von jedem der Bereiche von dem Bereich 7a mit der kurzen Brennweite und dem
Bereich 7b mit der langen Brennweite austritt, ist proportional der Glasfläche.
Daher können ein weitester bzw. längster Feststellungsabstand und ein am nächsten
gelegener bzw. kürzester Feststellungsabstand eingestellt werden, indem das
Flächenverhältnis der Glasfläche des Bereichs 7a mit der kurzen Brennweite und
der Glasfläche des Bereichs 7b mit der langen Brennweite eingestellt werden.
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Bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform können wie oben
beschrieben zwei Feststellungsbereiche, d. h. ein Bereich mit einem langen Abstand und
ein Bereich mit einem kurzen Abstand, vorgesehen werden, ohne in geeigneter
Weise die Lichtquelle 6 zu bewegen. Daher wird der Feststellungsbereich nicht
einseitig eingestellt, und besteht keine Notwendigkeit, einen Antriebskreis zur
Bewegung der Lichtquelle vorzusehen.
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Auch wird die Linse 7 mit den zwei Brennpunkten, die aus dem Bereich 7a mit der
kurzen Brennbreite und dem Bereich 7b mit der langen Brennweite ausgebildet
ist, dazu verwendet, Licht, das von der Lichtquelle 6 abgegeben wird, in
unterschiedlichen Ausmaßen zu zerstreuen (einem Ausmaß derart, daß zerstreutes
Licht näher bei parallelem Licht liegt, und einem größeren Zerstreuungsausmaß).
Daher ist es möglich, die Feststellungsbreite des Bereichs mit einem kurzen
Abstand ohne Beeinträchtigung des maximalen Feststellungsabstandes zu
erstrecken, um eine Feststellungsfläche zu realisieren, die für eine Regelung bzw.
Steuerung zwischen Fahrzeugen bzw. von Fahrzeug zu Fahrzeug oder für eine
Hindernisfeststellungsvorrichtung geeignet ist.
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Bei der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform ist ein Austrittsmuster von
Licht von der Linse 7 mit den zwei Brennpunkten aus, beispielsweise wie das in
Fig. 4 dargestellte, dargestellt bzw. erläutert. Jedoch kann jedes andere
gewünschte Austrittsmuster ausgebildet werden, indem die Brennweiten des
Bereichs 7a mit der kurzen Brennweite und des Bereichs 7b mit der langen
Brennweite, die die Linse mit den zwei Brennpunkten bilden, der Abstand zwischen der
Linse 7 mit den zwei Brennpunkten und der Lichtquelle 6 und das Verhältnis der
Flächen des Bereichs 7a mit der kurzen Brennweite und des Bereichs 7b mit der
langen Brennweite der Linse 7 mit den zwei Brennpunkten verändert werden.
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Das optische System der Lichtübermittlungs- bzw. Lichtsendesektion kann aus
irgendeinem anderen System mit mehreren Brennpunkten anders als mittels der
Linse mit den zwei Brennpunkten bestehendem Bedürfnis ausgebildet sein. Des
weiteren können der Lichtsender 5 und der Lichtempfänger 4 einstückig
miteinander ausgebildet bzw. angeordnet sein (indem die beiden kastenartigen Einheiten
zu einer einzigen Einheit kombiniert werden), obwohl sie bei der
obenbeschriebenen ersten Ausführungsform separat angeordnet bzw. ausgebildet sind. Das
gleiche kann auch in Hinblick auf die zweite bis sechste Ausführungsform gesagt
werden, die nachfolgend beschrieben werden.
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Nachfolgend wird die zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Fig. 5 beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform wird ein
Sendehologramm 18 als ein optisches System für einen Lichtsender anstelle der Linse 7 mit
den beiden Brennpunkten der ersten Ausführungsform verwendet. Ein Regel-
bzw. Steuerkreis 12, ein Impulsgenerator 13, ein Signalverarbeitungskreis 14, ein
Impulsdetektor 15, ein Lichtsender 16, eine Lichtquelle 17, ein Lichtempfänger 19,
eine Fotodiode 20, ein optisches System 21 und eine Fotodiode 22 sind die
gleichen wie die entsprechenden Bauteile bei der ersten Ausführungsform und
werden daher nicht erläutert.
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Gemäß Fig. 5 kann das Sendehologramm 18 dieser Ausführungsform (das der
optischen Vorrichtung entspricht) beispielsweise Licht mit einer geringen
Verzerrung in Wellenform an einem Abgabezentrum der Lichtquelle an einen kurzen
Brennpunkt und an einen langen Brennpunkt mit irgendeinem Verhältnis verteilen
(gleichmäßig in irgendeinem Fall), weil das Sendehologramm 18 als ein
Sendehologramm 18 mit einem kurzen Brennpunkt und einem langen Brennpunkt
hergestellt werden kann, die durch eine Mehrfachbelichtung vermischt existieren,
während in dem Fall der Linse 7 mit den zwei Brennpunkten der ersten
Ausführungsform die Notwendigkeit besteht, den inneren Bereich der Linse in den
Bereich 7a mit der kurzen Brennweite und den Bereich 7b mit der langen Brennweite
aufzuteilen. Daher ist es möglich, die Streuung der Abstands-Meßgenauigkeit in
Hinblick auf einen Bereich, der durch den Bereich mit kurzer Brennweite (Bereich
des langen Abstandes) abgedeckt ist, und in Hinblick auf einen Bereich, der durch
den Bereich mit langer Brennweite abgedeckt ist, in einfacher und leichter Weise
zu regeln bzw. zu steuern.
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Als nächstes wird die dritte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf
Fig. 6 beschrieben. Bei der dritten Ausführungsform wird ein
Reflexionshologramm 31 als ein optisches System für einen Lichtsender anstelle der Linse 7 mit
den beiden Brennpunkten der ersten Ausführungsform verwendet. Ein Regel-
bzw. Steuerkreis 23, ein Impulsgenerator 2 : 4, ein Signalverarbeitungskreis 25, ein
Impulsdetektor 26, ein Lichtsender 27, eine Lichtquelle 28, ein Lichtempfänger 32,
eine Fotodiode 33, ein optisches System 34 und eine Fotodiode 35 sind die
gleichen wie die entsprechenden Bauteile der ersten Ausführungsform und daher hier
nicht erläutert.
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Gemäß Fig. 6 kann das Reflexionshologramm 31 (das der optischen Vorrichtung
entspricht), als ein Hologramm mit einer kurzen Brennweite und einer langen
Brennweite hergestellt werden, die durch eine Mehrfachbelichtung vermischt
existieren, wie in dem Fall der obenbeschriebenen zweiten Ausführungsform.
Entsprechend wird der Einfallwinkel an dem Reflexionshologramm 31 entsprechend
der Anordnungsbeziehung zwischen Spiegeln 29 und 30 und der Lichtquelle 28
eingestellt, indem der Reflexionswinkel des Reflexionshologramms 31
berücksichtigt wird. Es ist nicht notwendig, die Spiegel 29 und 39 zu verwenden, wenn der
Einfallwinkel an dem Reflexionshologramm 31 ausschließlich durch Verschieben
der Lichtquelle 28 allein eingestellt werden kann.
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Als nächstes wird die vierte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme
auf Fig. 9 beschrieben. Bei der vierten Ausführungsform wird gemäß Darstellung
in Fig. 9 eine Linse 40 mit einer Gestalt, die sich von derjenigen der Linse 7 mit
den zwei Brennpunkten der ersten Ausführungsform unterscheidet, verwendet.
Diese Mehrfachbrennpunktlinse 40 besitzt eine zylindrische Fläche 40a, um so
einen Austritt von Licht bei dem Ausbreitungswinkel Θa für einen Bereich mit
langem Abstand (Fig. 1) zu bewirken, und eine flache Fläche 40b, um einen Austritt
von Licht bei dem Expansionswinkel ob für einen Bereich mit kurzem Abstand
(Fig. 1) zu bewirken.
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Ein Beispiel der in Fig. 9 dargestellten Ausbildung wird nachfolgend beschrieben,
bei der die Außengestalt G der Mehrfachbrennpunktlinse 40 im Durchmesser 30
mißt, der Krümmungsradius der zylindrischen Fläche 40a R = 135 mißt, die Breite
I der zylindrischen Fläche 40a 15,5 mm mißt, der Krümmungsradius der
asphärischen Fläche 40c, berechnet durch Substituieren von R&sub0; = 16 und K = -0,52 in
der unten angegebenen Gleichung, Z mißt, die Dicke J der
Mehrfachbrennpunktlinse 40 10 mm mißt und eine Halbleiter-Laserdiode 41 mit ihren in Fig. 10A und
10B dargestellten Ausrichtungen in einer Position mit L = 20 mm auf der optischen
Achse der zylindrischen Fläche 40a angeordnet ist. Die Halbleiter-Laserdiode 41
ist so angeordnet, daß die in Fig. 10A dargestellte Ausrichtung parallel zu der R-
Richtung der zylindrischen Fläche 40a verläuft.
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Z = ch²/[1 + {1 - (K + 1)c²h²}1/2] + Ah&sup4; .... (1)
(h² = x² + y² c = 1/R&sub0;)
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Bei der optischen Radarvorrichtung, die wie oben beschrieben eingestellt und
angeordnet ist, wird Licht mittels der Halbleiter-Laserdiode 41 in einem
Austrittsmuster wie demjenigen, das in Fig. 11 dargestellt ist, abgegeben. Hierbei mißt der
Ausbreitungswinkel Θa für den Bereich mit langer Entfernung 2,96º, während der
Ausbreitungswinkel Θb für den Bereich mit kurzem Abstand 9,8º mißt.
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Ein Beispiel einer Modifikation dieser Ausführungsform kann eine solche sein, daß
in der Mehrfachbrennpunktlinse 40, die in Fig. 9 dargestellt ist, beispielsweise eine
flache Streuflächenplatte (die dem flachen Streuflächenbereich entspricht)
anstelle der flachen Fläche 40b verwendet wird und daß diese flache
Streuflächenplatte 40b und eine sphärische Linse mit der zylindrischen Fläche 40a oder
dergleichen (die dem Brennpunktbereich entspricht), kombiniert werden. In diesem
Fall tritt jedoch Licht ausschließlich von der flachen Fläche 40b aus aus, d. h. von
der flachen Streuflächenplatte für den Bereich mit kurzem Abstand. Daher wird
das Licht zerstreut und durch die flache Streuflächenplatte geschwächt, wodurch
der Feststellungsabstand etwas verkleinert wird.
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Als nächstes wird die fünfte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme
auf Fig. 12A bis 12C beschrieben. Bei der fünften Ausführungsform, die in Fig.
12C dargestellt ist, werden in Lichtquellen 52, die aus drei Reihen von Halbleiter-
Laserdioden 51 ausgebildet sind, zusammen mit einer Mehrfachbrennpunktlinse
verwendet, wobei eine asphärische Fläche in Kombination vorgesehen wird, um
ein Austrittsmuster des Lichts durch drei Strahlen zu bilden. Fig. 12B ist ein
Schnitt entlang der Linie B-B von Fig. 12A, und Fig. 12C ist ein Schnitt entlang der
Linie A-A von 12A.
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Gemäß Fig. 9 ist die Mehrfachbrennpunktlinse 40 aus der zylindrischen Fläche
40a mit einem vorbestimmten Krümmungsradius, aus der flachen Fläche 40b und
aus einer asphärischen Fläche 40c gebildet. Die zylindrische Fläche 40a besitzt
tatsächlich einen Krümmungsradius viel größer als der Krümmungsradius der
asphärischen Fläche 40c.
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Bei der vierten Ausführungsform bewirken durch die obenbeschriebene
Ausbildung die zylindrische Fläche 40a und die asphärische Fläche 40c einen
Lichtaustritt mit dem Ausbreitungswinkel Oa für einen Bereich langes Abstandes (Fig.
1), während die flache Fläche 40b und die asphärische Fläche 40c einen
Lichtaustritt mit einem Ausbreitungswinkel Ob für einen Bereich kurzen Abstandes (Fig.
1).
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Die Mehrfachbrennpunktlinse 53 ist bei Betrachtung in der Schnittansicht von Fig.
12B durch eine sphärische Fläche 53b mit einer vorbestimmten Krümmung und
durch eine asphärische Fläche 53a mit einer Krümmung gebildet, die durch die
unten angegebene Gleichung 2 berechnet ist, und ist bei Betrachtung in dem
Schnitt von Fig. 12C durch eine sphärische Fläche 53d mit einer vorbestimmten
Krümmung und eine asphärische Fläche 53c mit einer Krümmung gebildet, die
durch die nachfolgend angegebene Gleichung 3 berechnet ist.
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X = c&sub0;y²/[1 + {1 - c&sub0;²y²}1/2] - ΣAi Y i ..... (2)
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X = c&sub0;Z²/[1 + {1 - c&sub0;²Z²}1/2] - ΣAi Z i ..... (3)
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In dem Fall der Verwendung der Mehrfachbrennpunktlinse 53 mit
unterschiedlichen Krümmungen bei unterschiedlichen Gesichtswinkeln zusammen mit
Lichtquellen 52, die aus drei Reihen bzw. Feldern von Halbleiter-Laserdioden 51, wie
oben angegeben, gebildet sind, besitzt das sich ergebende Austrittsmuster des
Lichts eine Drei-Strahl-Konfiguration gemäß Darstellung in Fig. 13.
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Wenn in diesem Fall der Abstand dd zwischen Laserchips der drei Reihen auf 0,5
mm eingestellt ist und wenn die Lichtquellen 52 so angeordnet sind, daß die
Ausrichtung von Fig. 13B parallel zur Ebene des Papiers ist, mißt der
Ausbreitungswinkel Θc für einen Bereich langen Abstandes eines Strahls 1º mißt der
Ausbreitungswinkel Θe zwischen den optischen Strahlachsen 1º, und mißt der
Ausbreitungswinkel Θd für einen Bereich kurzen Abstands der drei Strahlen als Ganzes
10º. Bei dieser Ausführungsform kann die Zahl der Strahlen, die bei diesen
Ausführungsformen drei ist, irgendeine Zahl sein, während die gleiche Gestaltung
verwendet wird.
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Als nächstes wird die sechste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Unter
Bezugnahme auf die erste bis fünfte Ausführungsform ist nur die Ausbreitung des
Lichts in der horizontalen Richtung beschrieben worden. Jedoch kann auch die
Ausbreitung des Lichts in vertikaler Richtung in Betracht gezogen werden,
beispielsweise durch Verändern der sphärischen Fläche 53b der
Mehrfachbrennpunkt-Linse 53 der fünften Ausführungsform zu einer asphärischen Fläche mit
mindestens einer Krümmung, die mittels der Gleichung 2 berechnet worden ist.
Beispielsweise tritt in einem solchen Fall das Austrittsmuster des Lichts wie das in
Fig. 13 dargestellte Muster in der horizontalen Richtung auf, während ein Muster
wie beispielsweise das in Fig. 14 dargestellte Muster in der vertikalen Richtung
auftritt.
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Wenn eine Ausbreitung in der vertikalen Richtung in dieser Weise vorgesehen ist,
wird es insbesondere bevorzugt, den Lichtsender- und den Lichtempfängerbereich
der optischen Radareinrichtung an einem Rückspiegelbereich in einem
Fahrgastraum eines Fahrzeugs anzubringen.
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Das heißt, in einem Fall, bei dem eine Ausbreitung in der vertikalen Richtung
vorzusehen ist, besteht die Notwendigkeit zu verhindern, daß die Haube eines
Fahrzeugs bei Verwendung der Vorrichtung Licht reflektiert und die Bewegung des
Lichts in der gewünschten Richtung anhält, und wird daher eine Anbringung in
einer oberen Position bevorzugt. In dem Fall der Anbringung außerhalb des
Fahrzeugs kann die Feststellungsgenauigkeit jedoch durch das Auftreten einer
Staubverunreinigung oder dergleichen bei der Lichtübermittlung, dem Lichtempfang und
dergleichen verringert werden.
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Dann werden der Lichtempfänger- und der Lichtaufnahmebereich der optischen
Radareinrichtung nicht nur im Fahrgastraum angeordnet, sondern auch in dem
Bereich des Wischens eines Scheibenwischers zur Beseitigung einer
Verunreinigung auf der Windschutzscheibe, wodurch es ermöglicht wird, daß der
Scheibenwischer eine Verunreinigung auf der Windschutzscheibe vor dem Lichtsender-
und dem Lichtempfängerbereich der optischen Radareinrichtung beseitigt. Die
Feststellungsgenauigkeit kann hierdurch so hoch wie möglich aufrechterhalten
werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die obenbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt
und kann in zahlreichen Formen innerhalb eines Umfangs ausgeführt werden, daß
sie den Geist der Erfindung nicht verläßt.
Industrielle Anwendbarkeit
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Bei der Erfindung können der obenbeschriebene Bereich für einen langen
Abstand und der Bereich für einen kurzen Abstand gleichzeitig als
Feststellungsbereiche entsprechend der optischen Vorriclhtung, der Lichtquelle und der
Anordnungsbeziehung zwischen der optischen Vorrichtung und der Lichtquelle
eingestellt werden. Es ist daher möglich, den Ausbreitungswinkel in der
Straßenflächenrichtung in dem Bereich für einen kurzen Abstand zu vergrößern, ohne die
Feststellungsbereiche einseitig einzustellen und ohne den maximalen
Feststellungsabstand zu beeinträchtigen. Insbesondere wenn die Erfindung bei einer
Radareinrichtung zur Verwendung mit einer Vorriclhtung zum Fahren mit konstanter
Geschwindigkeit, die an einem Fahrzeug angeordnet ist, Anwendung findet, kann der
Ausbreitungswinkel in der Straßenflächenrichtung in dem Bereich für einen kurzen
Abstand vergrößert werden, ohne die Feststellungsbereiche einseitig einzustellen
und ohne den maximalen Feststellungsabstand zu beeinträchtigen. Es ist daher
möglich, Hindernisse, die sich in der Nähe des Fahrzeugs befinden, genau
festzustellen, während ein geeigneter Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem
anderen Fahrzeug aufrechterhalten wird.