JP2008525769A - 光学式近傍領域センサ - Google Patents

Abstract

光学式近傍領域センサでは、列状に、ある１つのレベルに配置された、シーケンシャルに駆動制御される複数の送出エレメント（２１・・・２７）が設けられている。シーケンシャルに駆動制御されるこれらの送出エレメントに対してずらして配置された、殊に下方に放射する、少なくとも１つの別の送出エレメント（１）が設けられている。受信装置（３）では、対象によって反射された信号が、殊に伝播時間測定によって評価される。

Description

従来技術
本発明は殊に自動車において使用される光学式近傍領域センサに関する。運転手アシスト機能を実現するために、複数の機能に適しているセンサシステムが知られている。これは例えば、死角検出（ＢＳＤ）および駐車スペース測定（ＰＬＶ Parklueckenvermessung）を実現するための２４ＧＨｚパルスレーダセンサである。

発明の利点
請求項１に記載された構成によって、種々異なる運転手アシスト機能に対して普遍的に使用可能な近傍領域センサが実現される。すなわち、列状、ある１つのレベルに配置された、シーケンシャルに、殊にパルス状に駆動制御される複数の送出エレメントを有し、このシーケンシャルに駆動制御される送出エレメントに対してずらして配置された、殊に下方に放射する、少なくとも１つの別の送出エレメントを有し、送出エレメントの、対象物で反射された信号を、殊に伝播時間測定によって一緒に評価する受信装置を有する構成によって、普遍的に使用可能な近傍領域センサが実現される。本発明に記載されたセンサは同じ程度に、死角検出機能、駐車スペース測定機能に適している。殊に、ＰＬＶに重要な特性量（例えば、駐車されている車両との通過走行間隔、通過走行間隔の測定による車両縁部の正確な位置検出並びに縁石識別）が確実に検出される。このセンサは、自動車側部領域の代わりの他の取り付け場所（例えば前面領域または尾部領域）において、他の機能のためにも使用される。これは例えば近傍領域検出、走行路検出、渋滞アシスト等である。モジュール構造によって、感度または使用されている遠方領域は使用が特定されて整合される。これは例えば送出エレメントのモジュールの交換によって行われる（ＩＲＥＤまたはＬＥＤに対してレーザダイオード等の高価な送出エレメントを交換すること、または高価な送出エレメントを光出力のより低い送出エレメントと組み合わせること）。

これとは異なり、制御電子回路または受信装置は全ての用途に使用可能である。制御電子回路に対しては、他のセンサ／センサグループ用の構造群も使用される／ともに使用される。これは例えばＳＲＲ（短距離レーダ）センサ用の遅延回路である。種々異なる送出エレメントが、各使用ケースに対して最適に相互に調整される。種々異なる用途のために、付加的にまたは択一的に、駆動制御パルスのパルス幅を変えることによって送出エレメントの光出力の変化が設定される。

別の請求項は有利には付加的な構成を示している。
図面
次に、図面を参照しながら本発明の実施例をより詳細に説明する。
図１は、本発明による近傍領域センサの正面図であり、
図２は平面図であり、
図３は側面図であり、
図４はセンサのブロック回路図であり、
図５はセンサの検出領域を示しており、
図６は送出モジュールの交換を示している。

実施例の説明
図１から３に示されているセンサコンセプトは複数の低コストの光学式送出エレメント１、２１、２２、２３・・・２７に基づいている。ここでこれらは送出エレメント１を除いて、列状に、ある１つのレベルに配置されている。これらの送出エレメントは次のように相互にずらされている。すなわち、その送出放射が扇状に（図２参照）、広い角度領域を照射するようにされている。列状に配置された送出エレメント２１・・・２７の中央軸上に、殊に列状に配置された送出エレメントの上方に、別のレベルに、別の送出エレメント１が設けられている。列状に配置された送出エレメント２１・・・２７はシーケンシャルに、殊にパルス状の信号によって駆動制御される。別の送出エレメント１も同じように、パルス状信号によって駆動制御される。伝播時間測定を用いて対象物を検出するために、受信装置３が用いられる。この受信装置の受信領域は送出領域全体を覆っている（水平または垂直に）。受信装置３は、センサの下方の領域内に設けられている。受信信号が一緒に評価される。すなわち、受信信号の相関関係から、種々異なるアプリケーション、死角検出ＢＳＤ、駐車スペース測定ＰＬＶ、渋滞識別等に対して評価がなされる。

図１に示されたセンサゲオメトリーによって、ＢＳＤ用の、主にラテラル方向における７つの送出放射を用いた、角度分解された間隔測定が可能になる。送出エレメント２４の中央放射は、死角検出の他に、駐車スペース測定ＰＬＶにも使用される。縁石識別または道路縁部マーキングは、主に、下方に向けられた、送出エレメント１の放射によって行われる。送出エレメント１の放射ゲオメトリーは典型的な通過走行間隔に合わせられている。この光学系が適切に取り付けられた場合には、測定領域が比較的短いので（＜〜１４ｍ）、可能出力が汚れおよびしぶきによって著しく侵害されることはない。場合によって生じる汚れ自体が検出されるように、このシステムを構成することもできる。

送出エレメント１の送出放射は当然ながら、他のアプリケーションにも共に使用可能であり、例えば冗長エレメントとして、それ程確実ではない検出が正しいことを証明するために使用される。

シーケンシャルに駆動制御される送出放射に対してはＬＥＤ、赤外線送出ダイオード（ＩＲＥＤ）等の簡易な送出エレメントが使用可能であるが、受信装置３に対しては、高度に最適化された受信チャネルが使用される。なぜなら、受信エレメントは送出エレメントよりも低コストだからである。アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）の代わりにシリコンＰＩＮダイオードを使用することによって、例えば、ＡＰＤの駆動に必要な高電圧生成が不要になる。ＩＲＥＤの代わりに、殊により高い到達距離に、高価なレーザダイオードＬＤを使用することもできる。

モジュール構造によって、送出モジュールを機能の到達距離要求およびゲオメトリー要求に合わせて交換することが可能になる。標準構造部分／標準構造群を使用することができ、例えば送出エレメントおよび受信エレメントの他に、光学フィルタ、レンズ、評価電子回路を使用することが可能である。ＬＩＤＡＲに合わせられた間接的な伝播時間測定を使用することによって、すなわち、対象物で反射された、相応に遅延された送信パルスを一致評価することによって（ＤＥ１９９６３００５Ａ１参照）、これらの構造群が同じように自動車内に構成されている場合には、ＳＳＲ（短距離レーダ：Short Range Rader）パルスレーダの重要なコンセプトが使用される、ないしはともに使用される。

図４は本発明によるモジュール構造式センサのブロック回路図を示しており、図６はハウジング７内での収容を示している。送出モジュール４、受信ユニット３および制御ユニット６は共通のハウジング７内に収容されている。所望の機能に応じて、この送出モジュール４は別の送出モジュール４１と交換される。しかもハウジングでの変更は必要ない。

図４では、制御ユニット６内に、ＳＲＲレーダ技術からの送出信号を遅延させるための構造群６１が組み込まれている。

図５には、本発明によるセンサの９つの個別放射が記された検出領域が示されている。縁部放射は、中央放射に比べて格段に短い到達距離を有している。このような状況には、例えば中央放射には送出エレメントとしてレーザダイオードが使用され、縁部放射には簡易なＬＥＤまたはＩＲＥＤが使用される。縁部放射の比較的短い到達距離の利点は、道路縁の重要でない対象物（例えば縁部の栽培物）は検出されないということである。これは信号評価および信号処理において特に利点となる。送出部構造をモジュール化することによって、容易に目盛を読み取ることが可能になる。

道路トラフィックにおいて生じる反射のもとで、ダイナミック領域は、検出されるべき有効光強度に対して約１０^８倍である。このようなダイナミック領域は例えば、受信側では種々異なる増幅段等を切り換えることで実現され、受信側では一方では流れている電流を用いてＩＲＥＤ等の光強度に影響を与えること、他方では、伝播時間を測定している光学システムのパルス幅を変えることによって実現される。有利には殊に送出出力は送出パルスのパルス持続時間を変えることによって変えられる。パルス幅をこのように変えることは、送出構造エレメントの電流を調整するよりも低コストに実現可能である。場合によっては、受信信号経路内の増強段および減衰段を完全に省くことができる。利点：対象物との間隔がより高い強度で以て、自動的により正確に測定される。なぜなら、光出力を低減させるために、パルス持続時間が低減されるからである。すなわち、近傍で、通常の場合により強く反射する対象物は、遠くのものより正確に測定される。これは、主に要求されている、間隔に関する相対的な測定精度とコンパチブルである。ＩＲＥＤまたはレーザダイオードＬＤがパルス状に駆動制御される場合（ここでデフォルトパルス幅は固有の値に相当する）、パルス幅を短くすること／長くすることによって、送出された光強度を、ある程度の範囲内で、低減させる／高めることができる。同時に、伝播時間を測定する光学式測定システムの場合には、パルス幅を変えることによって距離特定の精度を変えることができる。これは、パルス幅が直接的に分断能力に影響を与えるといことに基づく：短いパルスは、幅の狭い半値幅を有するパルスを生じさせ、長いパルスはより大きい半値幅を生じさせる。幅の狭いパルスのピーク長は幅の広いパルスよりもより正確に特定可能である。パルス幅の変化は、種々異なる感度を有する送出エレメントを交換する際に、所望の機能に合わせるためにも使用される。

本発明による近傍領域センサの正面図 平面図 側面図 センサのブロック回路図 センサの検出領域 送出モジュールの交換

Claims (12)

1. 殊に自動車アプリケーション用の光学式近傍距離センサ（１）であって、以下の特徴を有しており：
   ・列状に、ある１つのレベルに配置された、シーケンシャルに、殊にパルス状に駆動制御される複数の送出エレメント（２１・・・２７）と、
   ・当該シーケンシャルに駆動制御される送出エレメントに対してずらして配置された、殊に下方に放射する、少なくとも１つの別の送出エレメント（１）と、
   ・前記送出エレメントの、対象物によって反射された信号を、殊に伝播時間測定によって共に評価する受信装置（３）を有している、
   ことを特徴とする光学式近傍距離センサ。
2. 前記送出エレメント（１、２１・・・２７）を交換可能なモジュール（４）内に配置し、
   当該モジュールは受信装置（３）とともに共通のハウジング（７）内に収容される、請求項１記載の近傍距離センサ。
3. 前記列状に配置された送出エレメント（２１・・・２７）は相互にずらされており、当該送出エレメントの送出放射は扇状に広い角度領域を照射する、請求項１または２記載の近傍領域センサ。
4. 前記別の送出エレメント（１）は、前記列状に配置された送出エレメントの中央軸上に、殊に列状に配置された送出エレメントの上方に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の近傍領域センサ。
5. 前記列状に配置された送出エレメント（２１・・・２７）の１つ／複数の中央送出エレメント（２４）は主に、駐車スペース測定のために設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の近傍領域センサ。
6. 前記別の送出エレメント（１）は主に、縁石識別のために設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の近傍領域センサ。
7. 前記列状に配置された送出エレメント（１）は主に、死角検出のために設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の近傍領域センサ。
8. 光学式送出エレメントとして、ＬＥＤ、レーザダイオードまたは赤外線送出ダイオードが設けられており、これらは到達距離に応じて、モジュール交換によって使用される、請求項１から７までのいずれか１項記載の近傍領域センサ。
9. １つ／複数の受信エレメントとして、ＰＩＮダイオードまたはアバランシェホトダイオードが設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の近傍領域センサ。
10. 前記送出エレメントを駆動制御するためにおよび／または受信エレメントによって評価するために、共通の制御電子回路が設けられており、
    当該制御電子回路は、少なくとも部分的に、一致評価のためのＳＲＲ（短距離レーダ）センサ用遅延回路等の、自動車内の他のセンサまたはセンサ群のために設けられている構造群に基づいている、請求項１から９までのいずれか１項記載の近傍領域センサ。
11. 前記送出エレメント（１、２１・・・２７）の光出力を変化させるために、駆動制御パルスのパルス幅が変えられる、請求項１から１０までのいずれか１項記載の近傍領域センサ。
12. 前記送出エレメントおよび／または１つ／複数の受信エレメントの汚れが検出される、請求項１から１１までのいずれか１項記載の近傍領域センサ。

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