JP2005515482A - 光景を走査する装置 - Google Patents

Abstract

光景を走査する装置は、普通一般に、光景を走査する走査光線を送出しかつ偏向する送信部分と、走査光線から生じる反射光線を検出する受信部分とを含んでいる。光線として送出される走査光線の水平及び垂直な偏向は、面の平行な２つのプリズムにより行われ、これらのプリズムは互いに直角な回転軸線の周りに回転し、操作光線の屈折により送信部分の光軸の移動を行う。新しい装置は、安価で場所を節約するように実現可能でなければならない。
この新しい装置は、回転軸線に対して異なる傾斜角だけ傾斜する複数の側面を持っている。走査中に走査光線はプリズムへ入る際及びプリズムから出る際、プリズムの内部においてプリズムの側面の１つで全反射により偏向される。側面の異なる傾斜角のため、プリズムの回転中に走査光線が複数の行で光景にわたって動かされる。
物体識別システム用又は自動車のための距離制御システム用のレーザレーダ。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、請求項１の上位概念に記載の光景を走査する装置に関する。

このような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。この装置は、光景を走査する走査光線を送出しかつ偏向する送信部分と、光景の物体における反射により走査光線から生じる反射光線を検出する受信部分とを持っている。送信部分は、走査光線としてレーザ光線を送出する光線源と、走査光線の光路中にある２つのプリズムとを含み、これらのプリズムは、走査光線の水平及び垂直な偏向のため、垂直及び水平な回線軸線の周りに回転せしめられる。両方のプリズムは面が平行な複数の側面を持ち、これらの側面において走査光線が屈曲される。平行なため、側面がそれぞれのプリズムの角度位置に関係する値だけ、走査光線の平行移動を行う。垂直な回転軸線の周りに回転するプリズムは、走査光線の水平移動を行い、水平な回転軸線の周りに回転するプリズムは、走査光線の垂直移動を行う。従って走査光線は集束レンズにより光景へ投影される。この装置の重大な欠点は、走査光線の水平及び垂直な偏向のため２つのプリズムが必要とされ、これらのプリズムが著しい構造空間を必要とすることである。

特開昭６２−８１１９号公報から、回転軸線に対して異なる角度だけ傾斜した複数の反射する側面を持つ多角形鏡が公知であり、レーザ光線により光景の二次元走査を可能にする。しかしこの装置は、全レーザ光線の偏向を保証するために、反射する側面を大きくせねばならないという欠点を持っている。

本発明の基礎になっている課題は、安価で場所を節約しかつ大きい角度範囲の走査を可能にする、請求項１の上位概念に記載の装置を提示することである。

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。

本発明により、光景を走査する装置は、光景にわたって動かされる走査光線を送出する送信部分と、光景の物体における走査光線の反射の際走査光線から生じる反射光線を検出する受信部分とを含んでいる。送信部分は、走査光線を発生する光線源と、回転軸線の周りに回転可能でこの回転軸線に対してそれぞれ異なる傾斜角で傾斜する複数の側面を有するプリズムとを持っている。プリズムは透明に構成されているので、走査光線はプリズムへ進入することができ、光景の走査中に走査光線がプリズムの内部においてプリズムの側面の１つで全反射により偏向される。プリズムの回転により、プリズムにおける反射角が変化し、従って走査光線は回転軸線に交差して上下に重なる複数の走査面に沿って光景にわたって揺動される。走査面の位置は側面の傾斜角によって決定され、プリズムの回転のため走査光線の光路中にある側面の交代が行われる時、走査面の交代が行われる。

有利な展開では、送信部分が、プリズムから出る走査光線の光路中に、走査光線を集束するレンズ装置を持っている。

光景が複数の縞で隙間なく走査されるように、プリズムの側面の傾斜角が選ばれていると、有利である。

走査光線の光路中にあってプリズムが、プリズムの回転軸線に対して２°及び３°及び４°だけ傾斜する３つの側面を持つ三角形断面のプリズムを使用すると、特に有利なことがわかった。

有利な展開では、送信部分の光線源が受信部分にある光検出器により代えられているという相違を除いて、送信部分と受信部分は同じように構成されている。従って受信部分は、送信部分のプリズムに類似で送信部分のプリズムに同期して回転する受信側プリズムを含み、このプリズムを介して反射光線が光検出器上へ投影される。両方のプリズムは、同じか又は互いに平行な回転軸線の周りに回転する。

本発明による装置は、自動車間の距離を制御するシステム又は自動車の周辺にある物体を識別するシステム用の距離レーダを実現するために最もよく適している。

回転する多角形鏡を持つ公知の装置に対して本発明による装置は、一層大きい光出口面を持つという利点を持っている。従ってこの装置は、汚れの影響を僅かしか受けず、更に装置を見る人間の眼に対して僅かな危険しか示さない。

図に示されている実施例により本発明が以下に説明される。

図１によれば、光距離レーダ１は送信部分２及び受信部分３を持っている。送信部分２は、回転軸線１０の周りに回転可能なプリズム２、例えば赤外線レーザダイオードとして構成された光線源２１、及び例えばフレネルレンズとして構成された送信側レンズ装置２２を含んでいる。受信部分３は、送信部分２と同じように構成されている。この受信部分３は、光線源２１が例えばＰＩＮダイオードとして構成された光検出器３１により代えられているという点でのみ、送信部分２と相違している。従って受信部分３は、送信側プリズム２０と同じような受信側プリズム３０と、送信側レンズ装置２１と同じような受信側レンズ装置３１とを含んでいる。両方のプリズム２０，３０は上下に位置せしめられ、走査過程中に同じ回転軸線１０の周りに回転する。

図２は送信側プリズム２０の詳細図を示す。このプリズムは、三角形断面と３つの側面２０１，２０２，２０３とを持ち、これらの側面は回転軸線１０に対してそれぞれ異なる傾斜角α１，α２，α３だけ傾斜している。側面２０１と回転軸線１０との間の傾斜角α１は、回転軸線１０に対して平行な直線２１２と、側面２０１に対して直角で回転軸線１０を含む切断面２００と２０１との交線である切断線２１１との間の角である。側面２０２及び２０３に関する傾斜角α２及びα３も同じように定義される。

走査過程中に光線源２１は、走査光線Ｔとして集束されない光線を送信側プリズム２０の方へ送出する。光線源２１は、走査光線Ｔが回転軸線１０に対して直角な面で送出されるように、プリズム２０に対して位置ぎめされている。プリズム２０へ進入する際走査光線Ｔは、関係する側面で、プリズム２０の角度位置とこの側面の傾斜とに関係する値だけ屈折される。それからプリズム２０の内部で走査光線Ｔは、他の側面の１つにおいて全反射により次の側面へ偏向され、この側面を通ってプリズム２０から出るが、その際再び屈折される。それから走査光線Ｔはレンズ装置２２を介して集束されて、走査すべき光景Ｓの走査面Ｐへ投影される。集束は、走査光線Ｔが特定の開き角例えば３°の垂直開き角及び１°の水平開き角で光景Ｓへ投影されるように、行われる。開き角は走査面Ｐの大きさを決定する。

光景Ｓの走査点Ｐに物体があると、走査光線Ｔの一部はこの物体において受信部分３へ反射される。反射される部分は、反射光線Ｒとして、受信側レンズ装置３２及び受信側プリズム３０を介して光検出器３１へ投影される。反射光線Ｒは、プリズム３０へ入る際、プリズムの関係する側面で屈折され、プリズム３０の内部で側面の１つにおいて全反射により偏向され、プリズム３０から出る際関係する側面で再び屈折される。

プリズム２０，３０の同じ構成、及び送信側プリズム２０及び受信側プリズム３０に対する光線源３１及び光検出器３１の互いに一致する位置ぎめによって、光検出器３１が走査光線Ｔから生じる光線を反射光線Ｒとして検出することができる。

走査過程中にプリズム２０，３０が回転軸線１０の周りに回転され、それにより、回転角変化に応じた反射角の変化がそれぞれのプリズム２０又は３０の内部に生じる。反射角の変化により、走査光線Ｔは、回転軸線１０に交差する方向に光景Ｓにわたって揺動される。従って回転軸線１０の垂直な方向づけにより、光景Ｓは実質的に水平な方向に走査される。走査光線Ｔは、上下に重なる３つの走査面の１つに沿って、光景Ｓにわたって案内される。これらの走査面の位置は、側面２０１，２０２，２０３の傾斜角α１，α２，α３によって決定される。プリズム２０の回転のため、走査光線Ｔの光路中にある側面２０１，２０２，２０３の交代が行われると、１つの走査面から他の走査面への交代が行われる。走査面の各交代は、走査光線Ｔの垂直な偏向を意味する。従って光景Ｓは、上下に重なる３つの縞Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３において縞状に走査され、縞Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の幅は走査面Ｐの大きさによって決定される。

傾斜角α１，α２，α３は、それらの値ができるだけ小さく、走査される縞Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３（異なる傾斜角α１，α２，α３のためこれらの縞は互いに平行ではない）の間に隙間が生じることなく、縞Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が僅かしか交差しないように、選ばれている。

傾斜角の値α１＝２°、α２＝３°及びα３＝４°がこれらの条件を満たす。

本発明による走査レーダは。運転者援助システム特に自動車用距離制御システムにおける使用に最もよく適している。走査レーダは、自動車の前にある光景の二次元的走査映像を発生するセンサとして用いられる。距離の値の検出は、走査光線及びこれから生じる反射光線の信号伝搬時間の検出に基いている。走査映像の評価により、自動車の前にある物体特に先行する車両を識別し、運転者に危険な走行状況を警告し、かつ／又は走行速度の制御により距離制御を行うことが可能である。

光景を走査する光距離レーダの原理図を示す。 図１の距離レーダのプリズムを示す。

Claims (8)

1. 光景（Ｓ）にわたって動かされる走査光線（Ｔ）を送出する送信部分（２）と、走査光線（Ｔ）から生じる反射光線（Ｒ）を検出する受信部分（３）とを有する、光景（Ｓ）を走査する装置であって、送信部分（２）が、走査光線（Ｔ）を発生する光線源（２１）と、走査光線（Ｔ）を偏向するための回転軸線（１０）の周りに可移転するプリズム（２０）とを持っているものにおいて、プリズム（２０）が、回転軸線（１０）に対して異なる傾斜角（α１，α２，α３）だけ傾斜する複数の側面（２０１，２０２，２０３）を持ち、光景（Ｓ）の走査（Ｓ）中に走査光線（Ｔ）がプリズム（２０）の内部においてプリズム（２０）の側面（２０１，２０２，２０３）の１つで全反射により偏向されるように、プリズム（２０）が走査光線（Ｔ）の光路中に位置せしめられていることを特徴とする、装置。
2. 送信部分（２）が、プリズム（２０）から出る走査光線（Ｔ）の光路中に、走査光線（Ｔ）と集束するレンズ装置（２２）を持っていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 光景（Ｓ）が縞状に隙間なく走査されるように、プリズム（２０）の側面（２０１，２０２，２０３）の傾斜角（α１，α２，α３）が選ばれていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. プリズム（２０）が、プリズム（２０）の回転軸線（１０）に対して２°及び３°及び４°だけ傾斜する３つの側面（２０１，２０２，２０３）を持っていることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の装置。
5. 受信部分（３）が、送信部分（２）のプリズム（２０）に類似で送信部分（２）のプリズム（２０）に同期して回転するプリズム（３０）と、反射光線（Ｒ）を投影可能な光検出器（３１）とを持っていることを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の装置。
6. 受信部分（３）が、受信部分（３）のプリズム（３０）へ入射する反射光線（Ｒ）の光路中に、反射光線（Ｒ）を光検出器（３１）上へ集束するレンズ装置（３２）を持っていることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 自動車の周辺ある物体の識別に使用されることを特徴とする、請求項１〜６の１つに記載の装置。
8. 自動車間の距離を制御するシステムにおける距離レーダと使用されることを特徴とする、請求項１〜６の１つに記載の装置。

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