JP2004535602A - 光景を光学的に走査する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、光線がプリズムの側壁における全反射により光景の方へ偏向され、なるべくレンズ装置を介して光景へ投影される、光景の光学的走査方法に関する。光線の反射角は、プリズムの回転により変化され、それにより光線が走査すべき光景の上を動かされる。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の光景を光学的に走査する方法に関する。
【０００２】
このような方法は例えばドイツ連邦共和国特許第４１１５７４７号明細書から公知である。この公知の方法では、光線は、通常面が平行なプリズム及びレンズ装置を含む光学装置を介して、走査すべき光景へ投影される。光線はプリズム中でプリズムの傾斜角に関係する値だけ屈折される。プリズムの屈折面が平行なため、プリズムへ入る光線とプリズムから出る光線は、傾斜角に関係する値だけ互いに平行にずれている。プリズムの回転によりこのずれが変化され、従って光線は走査すべき光景の上を動かされる。この方法の重大な欠点は、光景を走査する光線の偏向角が僅かなことである。
【０００３】
従って本発明の基礎になっている課題は、光景のできるだけ大きい角度範囲を走査することができる、請求項１の上位概念に記載の方法を提示することである。
【０００４】
この課題は請求項１の特徴によって解決される。有利な構成及び展開は従属請求項からわかる。
【０００５】
本発明によれば、走査光線が、回転するプリズムの側壁における全反射により、走査すべき光景の方へ偏向され、プリズムの回転により光景の上を動かされる。光線の運動は、プリズムの回転により生じる光線の反射角の変化から生じる。
【０００６】
プリズムから出る光線は、なるべくレンズ装置を介して走査すべき光景へ投影される。
【０００７】
方法の有利な展開では、光景において反射される走査光線の成分が、回転するプリズム又は別の回転するプリズムの側壁における全反射により、光検出器の方へ偏向される。光景において反射される走査光線の成分が、光景とプリズム又は別のプリズムとの間に設けられる別のレンズ装置を介して導かれるのがよい。プリズム及び別のプリズムはなるべく同様に構成され、同じ回転軸線の周りに同じ回転速度で回転されるのがよい。しかし互いに異なる平行な回転軸線の周りの回転も考えられる。
【０００８】
走査光線は、なるべくレーザ光源特に赤外線レーザダイオードにより発生される。
【０００９】
本発明による方法は次の利点を持っている。
【００１０】
方法は、安価にかつ僅かな技術的出費で製造可能な手段により簡単に実施される。
【００１１】
方法は、走査すべき光景の大きい角度範囲の検出を可能にする。
【００１２】
方法は、小さい全高を持つ光学走査装置の構成を可能にし、レンズ装置の焦点距離により著しくは決定されない。付加的な転向鏡により、構造空間が更に減少される。
【００１３】
方法は、光線の出口の大きさのため、汚れの僅かな影響しか受けない。
【００１４】
方法は、自動車の運転者を援助する装置特に自動車用距離制御装置において、物体確認及び／又は距離検出のために使用可能である。
【００１５】
本発明が、実施例及び図により以下に詳細に説明される。
【００１６】
図１によれば、本発明による方法を実施するための光学的走査装置の送信部分は、例えば赤外線レーザダイオードとして構成される光源Ｓ、等辺断面を持つプリズムＰＳ、及び例えばフレネルレンズとして構成されるレンズ装置ＯＳを含んでいる。光源Ｓは，固定位置から光線ＬＳをプリズムＰＳの方へ送出する。光線ＬＳはプリズムＰＳへ入り、プリズムＰＳの側壁で全反射により偏向され、続いてプリズムＰＳから再び出て行く。プリズムＰＳへ入る際及びプリズムＰＳから出る際、光線は、プリズムＰＳの角度位置に応じて場合によっては屈折される。プリズムＰＳから出た後、光線ＬＳは、レンズ装置ＯＳを介して走査すべき光景Ｂへ投影され、即ち光源Ｓが光景Ｓの点Ｂ１を照らす。
【００１７】
プリズムＰＳは走査過程中回転される。角度αだけ回転することにより、プリズムＰＳは破線で示す位置ＰＳ′へもたらされる。これにより光線の偏向も変化する。特にプリズムにおける光線の反射角δｒが変化するので、光線は今や破線で示す経路ＬＳ′に従い、従って光源Ｓは光景Ｂの点Ｂ１′を照らす。
【００１８】
従ってプリズムＰＳの回転により、光線ＬＳは、光景Ｂの上を動き、それにより光景Ｂが行に従って走査される。
【００１９】
図２によれば、走査装置の受信部分は送信部分と同じように構成されている。即ち受信部分は、送信部分のプリズムＰＳと同じような別のプリズムＰＥと、送信部分のレンズ装置ＯＳと同じような別のレンズ装置ＯＥとを持っている。しかし受信部分は、光源Ｓの代わりに検出素子例えばｐｉｎダイオードとして構成される光検出器Ｅを持っている。
【００２０】
別のプリズムＰＥはプリズムＰＳと同じように回転される。プリズムＰＳ，ＰＥは、有利なように隣接して互いに固定的に結合され、従って同じ回転軸線の周りに同じ回転速度で回転される。プリズムＰＥ，ＰＳを互いに平行な回転軸線の周りに同じ回転速度で回転させることも考えられる。
【００２１】
送信部分のプリズムＰＳが図１に実線で示す位置にあると、受信部分の別のプリズムＰＥも図２に実線で示す位置にある。
【００２２】
この場合光源Ｓにより照らされる光景Ｂの点Ｂ１は、別のレンズ装置ＯＥ及び別のプリズムＰＥを介して光検出器Ｅへ投影される。即ち光景Ｂの点Ｂ１において反射される光線ＬＳの成分は、反射光線ＬＥとして、別のレンズ装置ＯＥを介して別のプリズムＰＥへ導かれて、この別のプリズムＰＥへ入り、場合によっては屈折され、この別のプリズムＰＥの側壁へ当たり、この側壁において全反射により転向され、それから別のプリズムＰＥから出るが、出る際、場合によっては屈折されて、最後に光検出器Ｅへ当たる。
【００２３】
送信部分のプリズムＰＳが図１の破線で示す位置ＰＳ′へもたらされると、別のプリズムＰＥも図２に破線で示す位置ＰＥ′へもたらされる。この場合光源Ｓにより照らされる光景Ｂの点Ｂ１′は、別のレンズ装置ＯＥ及び別のプリズムＰＥを介して、同様に光検出器Ｅへ投影される。即ち点Ｂ１′において反射される光線ＬＳ′の成分は、反射光線として経路ＬＥ′に沿って別のレンズ装置ＯＥを介して別のプリズムＰＥへ導かれ、このプリズムを介して光検出器Ｅへ導かれ、別のプリズムの側壁の１つにおいて同様に全反射により転向される。
【００２４】
従ってプリズムＰＥ，ＰＳの互いに同期する回転により、光源ＳがプリズムＰＳ及びレンズ装置ＯＳを介して投影される光景Ｂのそれぞれの点が、受信部分において別のレンズ装置ＯＥ及び別のプリズムＰＥを介して、光検出器Ｅへ投影されるようにすることができる。それにより光検出器Ｅは、光源Ｓが投影される点における光景Ｓの反射係数の程度である信号を発生する。
【００２５】
この実施例では、走査装置は、２つの同じプリズムＰＳ及びＰＥ即ち送信部分用の１つ及び受信部分用の１つを持っている。プリズムＰＳ，ＰＥが互いに固定的に結合されて、同じ回転軸線の周りに回転する場合、両方のプリズムをその端面のそれぞれにおいて、従って回転軸線に対して直角な面で互いに接着することができる。その場合両方のプリズムは、２部分から成るプリズムにまとめられている。従って１つの部分から成るプリズムの使用も考えられ、このプリズムの１つの区域は送信部分のプリズムＰＳに相当し、隣接する区域は受信部分のプリズムＰＥに相当している。
【００２６】
この実施例では、走査装置は、自動車の運転者を援助する装置特に自動車用距離制御装置の構成部分である。走査装置により、パタン認識ロガリズムの使用により自動車の前にある物体特に先行する車両を識別し、光線ＬＳとして送出されかつ反射光線ＬＥとして反射される信号の評価により、自動車とこの自動車の前にある物体との距離を求める目的で、走行方向において自動車の前にある光景が走査される。その場合求められた距離に基いて、先行する車両に対する安全距離が維持されるか否かが検査され、場合によっては警報信号が運転者に与えられるか、又は先行する車両に対する距離の自動制御が行われる。
【００２７】
走査装置により、車道上における車線を限定するために設けられている車道標識を識別し、車線から離れる前に運転者に警告するか又は自動的な車線維持を保証する目的で、自動車に対して側方の車道範囲も走査される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による方法を実施するために設けられる光学的走査装置の送信部分の原理図を示す。
【図２】光学的走査装置の受信部分の原理図を示す。

Claims (7)

1. 光線（ＬＳ）により光景（Ｂ）を光学的に走査する方法において、走査光線（ＬＳ）が、回転するプリズム（ＰＳ）の側壁における全反射により、走査すべき光景（Ｂ）の方へ偏向され、プリズム（ＰＳ）の回転により光景（Ｂ）の上を動かされることを特徴とする、方法。
2. 走査光線（ＬＳ）が、回転するプリズム（ＰＳ）における偏向後、レンズ装置（ＯＳ）を介して、光景（Ｂ）へ投影されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 光景において反射される走査光線（ＬＳ）の成分（ＬＥ）が、回転するプリズム（ＰＳ）又は回転するプリズムと同様な別の回転するプリズム（ＰＥ）の側壁における全反射により、光検出器（Ｅ）の方へ偏向されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 光景（Ｂ）において光検出器（Ｅ）の方へ反射される走査光線（ＬＳ）の成分（ＬＥ）が、別のレンズ装置（ＯＳ）及び回転するプリズム（ＰＳ）又は別の回転するプリズム（ＰＥ）を介して光検出器（Ｅ）へ投影されることを特徴とする、請求項３又は４に記載の方法。
5. 回転するプリズム（ＰＳ）及び別の回転するプリズム（ＰＥ）が、同じ回転軸線の周り又は互いに平行な回転軸線の周りに、同じ回転速度で回転することを特徴とする、請求項３又は４に記載の方法。
6. 光線（ＬＳ）がレーザ光源（Ｓ）により発生されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の方法。
7. 自動車の運転者を援助する装置における距離検出のため、先行する請求項の１つに記載の方法の使用。