JP2005504338A - 走査装置 - Google Patents
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Abstract
2.1通常走査装置は、光線を送出する光線源、光線を偏向させる回転可能なプリズム、及び走査すべき光景へ偏向された光線を投影するレンズ装置を含んでいる。この装置の重大な欠点は、光線源からレンズ装置へ光線が通る光路の長さがプリズムの角度位置に関係するので、光線がプリズムの回転により焦点を外されることである。新しい装置は、光線が焦点を外されるのを防止する。
2.2これは、光線がプリズムの角度位置に関係するレンズ部分においてレンズ装置を透過するように光線を集束する光線源の使用によって、また異なるレンズ部分に対して異なる焦点距離を持つレンズ装置の使用によって、達成される。レンズ部分の焦点距離は、光線源が光線の透過するレンズ部分の焦点にそれぞれ位置するように、選ばれている。
2.3自動車用の光学的距離レーダ
Description
本発明は、請求項1の上位概念に記載の走査装置に関する。
【0002】
このような走査装置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。公知の装置は、光線源、回転可能で面の平行なプリズム及びレンズ装置を含んでいる。光線源は光線を送出し、この光線がプリズムを透過し、続いてレンズ装置を介して走査すべき光景へ投影される。光線はプリズムの2つの屈折面で屈折される。これらの屈折面が平行であるため、プリズムへ入る光線とプリズムから出る光線は、プリズムの角度位置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にわたって動かされる。
【0003】
この装置の重大な欠点は、光線源からレンズ装置へ光線が通る光路の長さがプリズムの角度位置に関係するので、走査過程中に光線がプリズムの回転により焦点を外されることである。
【0004】
従って本発明の基礎になっている課題は、走査過程中に光線が全く又はできるだけ僅かしか焦点を外されない、請求項1の上位概念に記載の走査装置を提示することである。
【0005】
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別の請求項からわかる。
【0006】
本発明による走査装置は、光線を送出する光線源、光線を偏向させる回転可能なプリズム、及び走査すべき光景へ偏向された光線を投影するレンズ装置を持つ送信部分を含み、光線がプリズムの角度位置に関係するレンズ部分においてレンズ装置を透過するように、光線が集束され、レンズ装置が異なる焦点距離を有するレンズ部分を持ち、光線源が光線の透過するレンズ部分の焦点にそれぞれあるように、レンズ部分の焦点距離が選ばれている。
【0007】
プリズムにおける光線の偏向が全反射により行われるように、光線源がプリズムに対して位置せしめられているのがよい。レンズ装置はなるべくフレネルレンズとして構成され、光線源はなるべくレーザダイオード特に赤外線ダイオードとして構成されている。
【0008】
有利な展開では、走査装置が、光検出器、送信部分のプリズムと同様な別のプリズム、及び送信部分のレンズ装置と同様な別のレンズ装置を有する受信部分を持っている。送信部分及び受信部分のプリズムは、互いに同期して同じ回転軸線又は互いに平行な回転軸線の周りに回転せしめられる。別のプリズム及び別のレンズ装置に対する光検出器の位置は、送信部分のプリズム及びレンズ装置に対する光線源の位置に相当している。従って光線の結果として生じる反射光線が、別のレンズ装置及び別のプリズムを介して検出器へ投影されるように、光検出器が位置せしめられている。
【0009】
本発明による走査装置は、自動車用距離レーダの製造に最もよく適している。このような距離レーダは、先行する車両に対する距離を求める距離制御システムにおいて使用することができる。その際距離検出は、送出されて反射される光線の信号伝搬時間(エコー時間)の検出に基いている。
【0010】
実施例及び図により本発明が以下に詳細に説明される。
【0011】
図1によれば、光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線源11、三角形断面を持つプリズム10、及びフレネルレンズとして構成されるレンズ装置12を含んでいる。光線源11は、プリズム10及びレンズ装置12に対して固定した位置から、光線Tをプリズム10の方へ送出する。光線Tは入口面を通ってプリズム10へ進入し、プリズム10においてプリズム10の側壁で全反射により偏向され、続いて出口面を通ってプリズム10から再び出る。入口面又は出口面を通る際、光線Tは場合によっては屈折される。プリズム10から出た後、光線Tはレンズ装置12を介して走査すべき光景3へ投影され、即ち光源11が光景3の限られた範囲を照らす。その際光線Tは、レンズ装置12のレンズ部分120即ち部分範囲のみに当たり、レンズ装置12をこのレンズ部分120のみにおいて透過する。
【0012】
走査過程中に、プリズム10が回転される。これによりプリズム10の内部における光線の反射角が変化し、それにより光線Tの偏向が変化する。この変化のため光線Tがレンズ装置12を介して光景3にわたって動く。光線Tが透過するレンズ部分120の位置は、従ってプリズム10の角度位置αに関係している。
【0013】
レンズ装置12は、異なる焦点距離を有するレンズ部分10,121,122,123を持っている。個々のレンズ部分120,121,122,123の焦点距離は、光線源11がそれぞれ光線Tの透過するレンズ部分120又は121又は122又は123の焦点に位置するように、選ばれている。従って図1に示す角度位置αでは、光線源11はレンズ部分120の焦点に位置している。個々のレンズ部分の異なる焦点距離により、光線源11とレンズ装置12との間の光路の長さが角度位置αに関係しているにもかかわらず、角度位置αの変化の際にも、光線Tが集束された状態にあるようにすることができる。
【0014】
図2によれば、走査装置は、送信部分1のほかに、送信部分1と同じように構成される受信部分2も持っている。即ち受信部分2は、送信部分1のプリズム10に相当する別のプリズム20、及び送信部分1のレンズ装置12に相当する別のレンズ装置22を持っている。プリズム10,20及びレンズ装置12,22は、それぞれ同じに構成されている。送信部分1と受信部分2との相違は、受信部分2が光線源11の代わりに例えばpinnダイオードとして構成される光検出器21を持っていることである。プリズム20及びレンズ装置22に対する光検出器21の相対位置は、プリズム10及びレンズ装置12に対する光線源11の相対位置に一致している。
【0015】
プリズム10,20は互いに同期して回転する。その際回転は、同じ回転軸線の周りまたは互いに平行な回転軸線の周りに行われる。それにより光検出器21は、光線源11から送出されて光景3の範囲で反射される光線Tの成分を検出する。反射されるこの成分は反射光線Rとして光検出器21へ集束される。この集束は、プリズム10,20の角度位置αの変化の際にも、従って光線源11により照らされる範囲30の変化の際にも、補償される。なぜならば、レンズ装置12,22の同じ構成のため、光検出器21が、光検出器21へ当たる反射光線Rの透過するレンズ部分の焦点に位置しているからである。
【0016】
プリズム10,20の回転により、光線Tが回転軸線に対して横向きに、この実施例では水平に、光景3にわたって動かされる。プリズム10,20は、回転軸線に対して傾斜した側面を持っている。それにより回転軸線4の方向における光線Tの偏向、この実施例では垂直な偏向が、付加的に行われる。その場合光景3は二次元的に複数の行で走査される。
【0017】
光線Tとして送出されかつ反射光線Rとして反射される信号の信号伝搬時間の評価により、走査装置と光線Tを反射する場所との間の距離が求められる。
【0018】
従って走査装置は、自動車の運転者を援助するシステムにおいて、特に自動車用距離制御システムにおいて、使用するのに最もよく適している。このように使用する場合、走行方向において自動車の前にある光景が走査装置により走査されて、自動車の前にある物体特に先行する車両を検出し、かつこの物体までの距離を求める。その場合求められた距離に基いて、先行する車両までの安全距離が維持され、場合によっては警報信号が運転者へ送られるか否かが検査されるか、又は先行する車両までの距離の自動距離制御が行われる。
【0019】
走査装置により、自動車に対して側方の車道範囲も走査されて、車道の車線を限定するために設けられている車道標識を検出して、車線から外れることを運転者に警告するか、又は自動的な車線順守を保証する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】光走査装置の送信部分の原理図を示す。
【図2】図1による送信部分を持つ光走査装置の原理図を示す。
Claims (6)
- 走査装置であって、光線(T)を送出する光線源(11)、光線を偏向させる回転可能なプリズム(10)、及び走査すべき光景へ偏向された光線(T)を投影するレンズ装置(12)を持つ送信部分(1)を有するものにおいて、光線(T)がプリズム(10)の角度位置(α)に関係するレンズ部分においてレンズ装置(12)を透過するように、光線が集束され、レンズ装置(12)が異なる焦点距離を有するレンズ部分(120,121,122,123)を持ち、光線源(11)が光線(T)の透過するレンズ部分(120)の焦点にそれぞれあるように、レンズ部分(120,121,122,123)の焦点距離が選ばれていることを特徴とする、走査装置。
- 光線(T)がプリズム(20)内で全反射によりレンズ装置(12)の方へ偏向されるように、光線源(11)がプリズム(10)に対して位置せしめられていることを特徴とする、請求項1に記載の走査装置。
- レンズ装置(12)がフレネルレンズとして構成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の走査装置。
- 光線源(11)がレーザダイオードとして構成されていることを特徴とする、先行する請求項の1つに記載の走査装置。
- 走査装置が、光検出器(21)、送信部分(1)のプリズム(10)と同様な別のプリズム(20)、及び送信部分(1)のレンズ装置(12)と同様な別のレンズ装置(22)を有する受信部分(2)を持ち、両方のプリズム(10,20)が互いに同期して同じ回転軸線(4)又は互いに平行な回転軸線の周りに回転可能であり、光線(T)の結果として生じる反射光線(R)が、別のレンズ装置(22)及び別のプリズム(20)を介して検出器(21)へ投影されるように、光検出器(21)が位置せしめられていることを特徴とする、先行する請求項の1つに記載の走査装置。
- 自動車用距離レーダとして先行する請求項の1つに記載の走査装置の使用。
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