JP2005502897A - 走査装置 - Google Patents

Abstract

光学的走査装置は通常のように２つの偏向プリズムを持ち、これらの偏向プリズムのうち一方は、走査すべき光景へ送出される光線の偏向のために設けられ、他方は光線の結果から生じる反射光線の偏向のために設けられている。偏向プリズムは、走査過程中互いに同期して互いに平行な駆動軸の周りに回転される。この場合偏向プリズムの同期化のための費用が高いことが欠点である。新しい装置は、僅かな費用で安価に製造可能であるようにする。この新しい走査装置は、回転可能に支持されかつ２つの軸端を持つ駆動軸を持っている。両方の偏向プリズムは、軸端のそれぞれ１つにおいて駆動軸に固定的に結合されている。駆動軸はなるべく電動機の回転軸として構成されている。自動車用の光学的距離レーダ。

Description

【０００１】
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。この公知の装置は、面が平行でそれぞれ１つの固有の駆動軸の周りに回転される３つの偏向プリズムを持っている。これらの偏向プリズムのうち第１の偏向プリズムは、光景へ向かって送出される光線の光路中、及び光線の結果として生じる反射光線の光路中にある。偏向プリズムは垂直な駆動軸の周りに回転され、それにより光線及び反射光線の水平な偏向を行う。その際偏向は、偏向プリズムへ入りかつ偏向プリズムから出る光の屈折の結果として生じる。他の両方の偏向プリズムは、それぞれ光線及び反射光線の光路中にある。これらの偏向プリズムは、互いに同期して互いに平行なク同軸の周りに回転され、屈折により光線及び反射光線の垂直な偏向を行う。回転運動の同期化は、歯車及び付属の歯付きベルトを持つ費用のかかる駆動装置により保証される。
【０００３】
本発明の基礎になっている課題は、僅かな費用で安価に製造可能な、請求項１の上位概念に記載の走査装置を提供することである。
【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別の請求項からわかる。
【０００５】
本発明による走査装置は、走査すべき光景へ向けて送出される光線を偏向する送信側偏向プリズムと、光線の結果として生じる反射光線を偏向する受信側偏向プリズムとを含んでいる。これらの偏向プリズムは、駆動軸のそれぞれ１つの軸端で駆動軸に固定的に結合され、従って駆動軸の回転により互いに同期して回転される。偏向プリズムの構造的分離によって、送信側と受信側との間の良好な信号分離が行なわれる。
【０００６】
有利な展開では、駆動軸が電動機の回転軸として構成され、従って電動機により直接駆動される。
【０００７】
偏向プリズムは、光線及び反射光線に対して透明な材料から作られているのがよい。送信側偏向プリズムによる光線の偏向及び受信側偏向プリズムによる反射光線の偏向は、それぞれの偏向プリズムの内部における全反射により行われるのがよい。
【０００８】
なるべく 偏向プリズムと走査すべき光景との間に、光線及び反射光線を集束するそれぞれ１つのレンズ装置が設けられている。
【０００９】
更に光線を送出する光線源と、反射光線を検出する光検出器が設けられ、反射光線（Ｒ）が光検出器へ当たるように、光線源が送信側偏向プリズムに対して位置せしめられ、光検出器が受信側偏向プリズムに対して位置せしめられているのがよい。光線源は有利なようにレーザダイオードとして構成されている。
【００１０】
本発明による走査装置は、自動車用光学的距離レーダにおける使用に最もよく適している。このような使用事例では、走査装置は信号検出のために使用される。
【００１１】
実施例及び図により本発明が以下に詳細に説明される。
【００１２】
図１によれば、本発明による走査装置は、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、三角形断面を持つ送信側偏向プリズム１０及びフレネルレンズとして構成されるレンズ装置１２を持つ送信部分１を含んでいる。走査装置は、更に送信部分１と同じように構成される受信部分２を持っている。即ち受信部分２は、送信側偏向プリズム１１に相当する受信側偏向プリズム２０、及び送信部分１のレンズ装置１２に相当する受信側レンズ装置２２を持っている。偏向プリズム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ｐｉｎ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。走査装置は更に、電動機４０として構成される偏向プリズム１０，２０の駆動軸４として機能する回転軸を持つモータを持っている。一方の偏向プリズム１０は駆動軸４の一方の軸端に固定的に結合され、他方の偏向プリズム２０は駆動軸４の反対側軸端で駆動軸４に固定的に結合されている。このため駆動軸４は、両方の軸端に、それぞれの偏向プリズム１０，２０を保持するそれぞれ１つの保持円板を持っている。
【００１３】
偏向プリズム１０，２０は、電動機４０により互いに同期して回転される。構造的分離により、送信部分１と受信部分２との良好なチャネル分離が行われる。
【００１４】
電動機４０として電子的に整流される直流電動機が使用される。それにより作動中に全装置の極めて静かな回転が保証される。従って走査装置は車室へ組込むのに最もよく適している。
【００１５】
図２によれば、電動機４０は外側回転子電動機として構成されている。従ってこれは永久磁石回転子４０１を持ち、この回転子が駆動軸４の一方の側でこれに固定的に結合され、基板４０３と固定的に結合される固定子４０２を包囲している。固定子４０２は複数の巻線を持ち、これらの巻線が回転子４０１の角度位置に応じて循環する順序で電動機印刷回路板４０４を介して給電される。回転子４０１の外側縁は、回転子４０１の角度位置の検出を可能にする指示盤として作用する。回転子４０１は載置片上に載置されている。従って回転子４０１は、偏向プリズム２０を保持する保持円板として機能する。回転子４０１は更に、連行体として作用して偏向プリズム２０へ入り込む固定ピン４０９を持っている。従って偏向プリズム２０は、載置片４０６ｂ及び回転子４０１を介して、駆動軸４の一方の端部に固定的に結合されている。駆動軸４の反対側端部には、駆動軸４の端部に固定的に結合される保持円板４０５が設けられ、同様に載置片４０６ａを持っている。載置片４０６ａを介して偏向プリズム１０（これも同様に破線で示されている）が、保持円板４０５従って駆動軸４と固定的に結合されている。基板４０３は、ブシュ４０８ｃにより互いに離されている２つの軸受４０８ａ，４０８ｂを保持するために設けられている軸受保持管を持ち、軸受４０８ａ，４０８ｂは駆動軸４を支持するために設けられている。駆動軸４と回転子４０１は、ばね４０７により、安定な軸線方向位置に保持される。前述した支持方式は有利である。なぜならば、それにより駆動軸４を短く構成することができ、偏向プリズム１０，２０，駆動軸４及び電動機４０から成る単位がそれにより剛性的であり、振動し易くないからである。
【００１６】
作動のため電動機４０の高度の同期が有利である。これは、三相巻線構成、大きい回転子慣性質量、及び小さい衝撃トルクに最適化される固定子板の形状によって行われる。実際回転数の発生は、センサなしの三相電動機駆動装置により、１回転当たり６回、非常に小さい変動で行われる。別の駆動装置構成では、実際回転数検出のため多極回転速度計が使用される。そのため電動機印刷回路板４０４がジグザグ状の巻線を持ち、回転子磁石が端面を多極に磁化されている。
【００１７】
操作過程中に光線源１１が、偏向プリズム１０及びレンズ装置１２に対して固定した位置から、光線Ｔを偏向プリズム１０の方へ送出する。偏向プリズム１０は光源１１の光に対して透明に構成されているので、光線Ｔが偏向プリズム１０へ進入し、偏向プリズムの１つの側壁で全反射により偏向され、続いて偏向プリズム１０から再び出る。偏向プリズム１０へ入り、偏向プリズム１０から出る際、光線Ｔが場合によっては屈折される。偏向プリズムから出た後、光線Ｔは、レンズ装置１２を介して操作すべき光景３へ投影される。従って光線源１１は、光景３の限定された範囲３０を照らす。偏向プリズム１０の回転により、偏向プリズム１０の内部における光線Ｔの反射角が変化する。これにより光線Ｔが駆動軸４に対して直角に、この実施例では水平方向に、光景３にわたって動かされる。
【００１８】
光検出器２１は、範囲３０において光景３の物体の所で反射される光線Ｔの一部が、反射光線Ｒとして、レンズ装置２２及び受信側偏向プリズム２０を介して光検出器２１へ集束されるように、受信側偏向プリズム２０に対して位置せしめられている。反射光線Ｒは、反射光線Ｒに対して透明な偏向プリズム２０中において、送信側偏向プリズム１０中における光線Ｔと同様に、全反射により偏向される。光線Ｔ及び反射光線Ｒを偏向させる偏向角は同じ大きさであり、偏向プリズム１０，２０の回転のため、それぞれ同じ値だけ変化する。
【００１９】
この実施例では、偏向プリズム１０，２０は駆動軸４に対して平行に向けられる面を持っている。しかし駆動軸４に対して異なる角度だけ傾斜した側面を持つこともできる。これにより駆動軸４の方向へ光線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は上下に重なる複数の行で走査される。
【００２０】
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隔が求められる。
【００２１】
従って走査装置は、自動車の運転者を援助するシステム、特に自動車用距離制御システム又は自動車の周囲から物体を検出するシステムにおいて、使用するために最もよく適している。このような使用の場合、自動車の周囲が走査装置で走査されて、物体特に先行する車両を検出し、この物体までの距離を検出する。その場合検出される距離に基いて、先行する車両までの安全距離が維持されるか否か、場合によっては警報信号が運転者へ与えられるか否か、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か否かが、検査される。
【００２２】
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、車線を限定するため車道に設けられる車道標識を検出し、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】
【００２３】
【図１】本発明による走査装置の原理図を示す。
【図２】図１のうち走査装置の電動機の断面図を示す。

Claims (9)

1. 走査装置であって、走査すべき光景（３）へ向けて送出される光線（Ｔ）を偏向する送信側偏向プリズム（１０）と、光線（Ｔ）の結果として生じる反射光線（Ｒ）を偏向する受信側偏向プリズム（２０）とを有するものにおいて、両方の偏向プリズム（１０，２０）が、回転可能に支持される駆動軸（４）の２つの軸端のそれぞれ１つにおいて駆動軸（４）に固定的に結合されていることを特徴とする、走査装置。
2. 駆動軸（４）が電動機（４０）の回転軸として構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の走査装置。
3. 偏向プリズム（１０，２０）が、光線（Ｔ）及び反射光線（Ｒ）に対して透明であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の走査装置。
4. 偏向プリズム（１０，２０）と走査すべき光景（３）との間に、光線（Ｔ）及び反射光線（Ｒ）を集束するそれぞれ１つのレンズ装置（１２，２２）が設け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。
5. 光線（Ｔ）を送出する光線源（１１）と、反射光線（Ｒ）を検出する光検出器（２１）が設けられ、反射光線（Ｒ）が光検出器（２１）へ当たるように、光線源（１１）が送信側偏向プリズム（１０）に対して位置せしめられ、光検出器（２１）が受信側偏向プリズム（２０）に対して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つに記載の操作装置。
6. 光線（Ｔ）及び反射光線（Ｒ）が、光景（３）の走査中に、送信側偏向プリズム（１０）及び受信側偏向プリズム（２０）において全反射により偏向されるように、光線源（１１）が送信側偏向プリズム（１０）に対して位置せしめられ、光検出器（２１）が受信側偏向プリズム（２２）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５に記載の走査装置。
7. 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、請求項５又は６に記載の走査装置。
8. 電動機（４０）が、電子的に整流される多相直流電動機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つに記載の操作装置。
9. 自動車用光学的距離レーダにおいて信号を検出するための、先行する請求項の１つに記載の走査装置の使用。