(57)【要約】本発明は、物体において反射される光線を受ける検出素子を持つ装置であって、光線を検出素子へ向けて偏向させる手段が設けられているもの、及び前記の受信装置により距離を測定する方法に関する。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７１３８２６号明細書から、車両と障害物又は先行する車両との間の距離を求める装置が公知であり、回転する多角形鏡を使用して、パルス化されるレーザ光線が送信信号として二次元空間範囲を１行ずつ走査し、この多角形鏡が異なる角度で傾斜する複数の鏡面を持っている。物体において反射されるパルス光線は、光学レンズにより検出素子上へ集束される。この公知の装置は、費用をかけて製造すべき多角形鏡を必要とするのみならず、費用のかかる電子評価装置も必要とする。なぜならば、とりわけレーザダイオードを駆動するための刻時パルスが、多角形鏡の角度位置に同期化されねばならないからである。本発明によれば、受信装置として、多角形鏡の回転軸線に対して特定の角度で傾斜する複数の鏡面を持つ回転する多角形鏡が提案されるので、反射される光線がこれらの鏡面において転向され、光学系により検出素子上へ集束される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体において反射される光線（３ｂ）を受ける検出素子（９）を持つ装置であって、反射される光線（３ｂ）を検出素子（９）へ向けて偏向させる手段（７．５）が設けられているものにおいて、反射される光線（３ｂ）を偏向させる手段として、回転する多角形鏡（５）の回転軸線（６）に対して特定の角度（β）で傾斜する複数の鏡面（５ａ，５ｂ，５ｃ）を持つ回転する多角形鏡（５）が設けられ、検出素子（９）が多角形鏡（５）の回転軸線（６）の方向に設けられ、反射される光線（３ｂ）を検出素子（９）上へ集束するため、多角形鏡（５）の各鏡面（５ａ，５ｂ，５ｃ）に光学系（７）が付属して、多角形鏡（５）に同期して回転することを特徴とする、装置。
【請求項２】
光学系（７）がレンズ装置として構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
光学系（７ａ，７ｂ，７ｃ）が、近似的に多角形鏡（５）の回転軸線（６）の周りの円状線上に設けられ、円状線上で隣接する光学系（７ａ，７ｂ，７ｃ）の間に遮蔽（８）が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
多角形鏡（５）が少なくとも３つの鏡面（５ａ，５ｂ，５ｃ）を持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
【請求項５】
多角形鏡（５）が３つ、４つ又は５つの鏡面（５ａ，５ｂ，５ｃ）を持つ場合、鏡面用の遮蔽（８）がそれぞれ６０°の開き角（α）を持っていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の装置。
【請求項６】
連続的に発せられて変調される光線（３ａ）が、監視すべき空間範囲（４）を照らし、この変調される光線（３ａ）と検出される光線（３ｂ）との位相比較により、監視すべき空間範囲（４）にある物体の距離が求められ、多角形鏡（５）の角度位置によりこの物体の位置が求められることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置による距離測定方法。
【請求項７】
光線（３ａ）の変調のため擬似雑音信号列が使用されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、光線により照らされる物体に対する距離を測定する装置に関する。
【０００２】
障害物又は先行する車両に対する距離を測定するため自動車にある監視システムにおいて、測定媒体としてレーダパルス、超音波又は赤外線を使用する種々の方法が使用される。間隔を求める測定方法として、伝搬時間の測定又は三角網法に頼ることができる。
【０００３】
例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７０４２２０号明細書から、車両から障害物までの距離を求める装置が公知であり、走査パルスを送出する送信装置として半導体レーザ、レーダ送信器又は超音波発信器が使用される。障害物において反射される送信信号が受信装置により検出され、送信信号の送出とその検出時点との間の時間を検出する時間測定装置により、障害物までの距離が求められる。
【０００４】
更にドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７１３８２６号明細書から公知の車両安全距離制御システムが公知であり、例えば先行する車両の距離、方向又は速度のような相対データを求めるため、回転する多角形鏡を使用して二次元走査過程を実施する。この装置では、レーザダイオードにより発生される赤外線パルスが、反射鏡により、異なる角度で傾斜する多数の鏡面を持ち回転する多角形鏡へ向けて反射されるので、多角形鏡の異なる傾斜の鏡面のため、特定の測定範囲が送信光線により１行ずつ走査される。この測定範囲に物体があると、そこで反射される送信光線が検出素子によって検出される。パルス光線が多角形鏡の各鏡面へ向けられ、各鏡面により反射される光線の方向が多角形鏡の回転により変化されて、水平面における水平走査過程が実行されることによって、二次元走査過程が行われる。パルス周波数の増大によって、１行中の走査速度を高めることができる。パルス光線が次の鏡面によって反射されると、各鏡面の傾斜角に比例する種々の高さ位置において水平な走査過程が反覆される。この走査過程は高さ方向の異なる個所で反覆されるので、それにより二次元走査過程が実現される。その際生じる異なる高さ方向の数従って行の数は、多角形鏡の回転軸線に対して異なる傾斜で設けられる鏡面の数に関係する。
【０００５】
このような測定装置が車両に使用されると、先行する車両を識別する走査過程を道路の傾斜推移に合わせることが可能である。例えば道路が車両の前で登りになると、先行する車両の位置も、測定装置を備えた車両の位置より高くなる。この状況でも、先行する車両により反射される送信信号を確実に検出できるようにするため、測定の回数が高さ方向に高められ、即ち送信信号のパルス周波数が高められる。送信信号のパルス周波数のこのような制御を行うことができるようにするため、車両に設けられる傾斜角センサが適当な測定値を供給する。
【０００６】
この公知の測定装置の欠点は、一方では、多角鏡の回転角位置に関係して送信器により正しいパルス周波数のパルス光線を発生せねばならないため費用のかかる時間制御であり、他方では、適当なパルス周波数を実現する送信器が必要なことである。
【０００７】
従って本発明の課題は、最初にあげた距離測定装置を、検出される光線の簡単な評価のために改良することである。
【０００８】
この課題は請求項１の特徴により解決され、それによれば、物体において反射される光線の受信装置として、回転する多角形鏡の回転軸線に対して特定の角度で傾斜する複数の鏡面を持つ回転する多角形鏡が設けられ、反射される光線が、多角形鏡の各鏡面に付属する光学系により、多角形鏡に同期して回転し、この光学系を介してこのような鏡面が検出素子へ集束される。
【０００９】
この本発明による装置によって、測定範囲にある物体において反射されて検出される連続光線から、伝搬時間法により、多角形鏡の角度位置に基いて、距離も物体の位置も推論される。
【００１０】
多角形鏡の各鏡面に付属する光学系は、なるべくレンズ装置特にただ１つのレンズから成っている。それにより全受信装置に対して簡単な構造が生じる。本発明の別の好ましい実施例では、鏡面に付属する光学系が、近似的に多角形鏡の回転軸線の周りの円状線上にあり、隣接する光学系の間従って多角形の稜の範囲に遮蔽が設けられている。それにより検出素子に関して特定の開き角が生じるので、光学系及び遮蔽と共に回転する多角形鏡が、この開き角により、測定範囲従って光源により照らされた範囲を走査する。更にそれにより２つの鏡面が反射する光源を同時ではなく順次に当てられるようにすることができる。本発明による多角形鏡は、所望の解像度に応じて３つ、４つ又は５つの鏡面を持つことができ、６０°の開き角が生じるように、遮蔽を構成すると有利なことがわかった。
【００１１】
本発明による装置によって、距離を測定するための簡単な方法が実施され、連続的に発せられて変調される光線が、測定範囲としての監視すべき空間範囲を照らし、物体において反射されて検出される光線との位相比較により物体の距離が求められ、多角形鏡の角度位置によりこの物体の位置が求められる。
【００１２】
この方法の別の改善は、光線を擬似雑音信号で変調することによって行われる。このように変調される光線により良好な外乱信号抑制が行われ、その際擬似雑音信号と検出される信号との相関関係により、光線を反射する物体の距離と位置とが求められる。
【００１３】
本発明の実施例が添付図面に関連して以下に詳細に説明される。
【００１４】
図１による装置は、送信装置２により発生される光線３ａを受ける本発明の装置１を示し、光線３ａは空間範囲４へ向けられ、そこで受信装置１に対する距離を求められる物体において反射される。
【００１５】
送信装置２は、光源として、赤外光線３ａを発生する半導体レーザを含み、赤外光線３ａは送信信号として測定範囲としての空間範囲４へ向けられ、そこで距離を求めるべき物体（図示せず）において反射され、それから反射される光線３ｂとして受信装置１により検出される。この受信装置１は、中心構成要素として、回転軸線６の周りに回転しかつ図１及び２に示すように等辺三角形をなす３つの鏡面を持つ多角形鏡５を含んでいる。更にこの多角形鏡５と共に、多角形鏡５の鏡面に対してそれぞれ設けられている３つの光学レンズ７ａ，７ｂ及び７ｃから成るレンズ装置７が回転する。図１に示す多角形鏡５の角度位置で、反射される光線３ｂが、レンズ７ａにより、このレンズに対向する多角形鏡５の鏡面５ａを介して、多角形鏡５の回転軸線６の方向に設けられている検出素子９上へ集束される。このため図３に示すように、反射される光線３ｂがこの鏡面５ａにおいて偏向された後、この光線３ｂが検出素子９へ当たるように、多角形鏡５のこの鏡面５ａが傾斜せしめられている。この多角形鏡５の別の２つの鏡面５ｂ及び５ｃも同じ傾斜を持っているので、この受信装置の回転の際、この反射される光線３ｂもこれらの別の鏡面により検出素子９の方へ偏向される。
【００１６】
光学レンズ７ａ７ｂ及び７ｃの間には、それぞれ遮蔽８が多角形鏡５の周りに円線状に設けられ、それにより図２に示すように所定の開き角αで測定範囲４を走査する。この遮蔽８がなければ、等辺三角形をなす多角形鏡５の断面のため１２０°の開き角が生じてしまい、多角形鏡の特定の角度位置で、同時に２つの隣接する鏡面へ光線が当たるという欠点がある。従って開き角αが例えば６０°であるように、この遮蔽８を構成するのが有利である。受信装置１の回転のため、空間範囲４が開き角αで走査され、反射される光線は検出素子９上へ集束され、この検出素子の受信信号から、例えば位相伝搬時間法により物体の距離が求められ、多角形鏡の角度位置からその位置が求められる。３辺の多角形鏡５の代わりに、４つ又は５つの鏡面を持つ多角形鏡を使用すると、この装置の解像力を高めることができ、その際同時に上述した遮蔽により同様に６０°の開き角が実現可能である。
【００１７】
装置が図１により自動車の放熱器グリルの範囲に設けられると、約４５°の開き角を持つ光線３ａが垂直方向に８°の角度で測定範囲４へ向けられるように、送信装置２が設けられていると有利である。
【００１８】
図４によるブロック線図により、図１による装置を使用する距離測定方法を説明する。既に上述したように、送信装置２は、駆動回路を持つ半導体レーザダイオード又は赤外線送信ダイオードを含んでいる。変調される連続送信信号を発生する送信装置２のこのようなダイオード１２を駆動するため、信号源としての発振器（Ｌ．Ｏ）１０により、周波数ｆ０を持つ搬送波信号が発生され、変調器（Ｍ１）１１により擬似雑音信号発生器（ＰＲＳ−Ｇ）１３により発生される擬似雑音列に従って変調される。このように変調される搬送波信号により、送信装置２の送信ダイオード１２が駆動され、それにより送信信号として擬似雑音信号を発生し、この送信信号が光線３ａとして測定範囲４へ向けられる。
【００１９】
光線３ｂとして反射される信号は、光学レンズ７により多角形鏡５を介して検出素子９へ集束され、この検出素子が適当な受信信号を発生される。
【００２０】
この受信信号は、場合によっては、増幅され、遅延回路１４により遅延される擬似雑音発生器１３の擬似雑音信号と混合するため、混合器（Ｍ２）１６へ供給される。このようにして発生される信号は、送信信号と受信信号との相関関係を求めるため、相関器１７へ送られ、この相関器の相関関係結果が、距離を求める評価装置１８により評価される。検出器１９により検出される図１の受信装置１の角度位置と共に、評価装置１８が、測定範囲４において検出される物体の方向も求める。
【００２１】
擬似雑音信号発生器１３により発生される擬似雑音信号列が、変調される送信信号を発生するほかに、同時に受信される測定信号と比較される基準信号としても役立つ。この比較の結果が、検出される物体に対する距離についての量的情報を与える。受信される光信号を測定技術的に評価するため自動相関関係の使用は、外乱信号に関する高いフィルタ効果のため、特に自動車分野において使用する際、外乱の影響の高い受け易さを生じる。なぜならば、類似な構造様式の装置により自動車の分野において発生される外乱信号は、使用される測定信号との類似性を典型的にあまり持っていないからである。
【００２２】
従って図１による装置は、自動相関関係の上述した測定原理と共に、先行する車両に対する距離の測定に有利に使用されるのみならず、距離制御のため又は前衝突装置にも使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明により送信装置により発生される光線の光路により距離を測定する装置の概略図を示す。
【図２】図１による装置の平面図を示す。
【図３】図１による装置の側面図を示す。
【図４】図１による本発明の動作態様を説明するための概略ブロック線図を示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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