Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wurde, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen sind:

1 eine Vorderansicht, die eine Objekterfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 eine Seitenansicht, die die Objekterfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;

3 eine Teilquerschnittsansicht, die die Objekterfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; und

4A eine perspektivische Ansicht, die die Objekterfassungsvorrichtung zeigt, an die ein Verbundglas angebracht ist, 4B eine Vorderansicht, die die Objekterfassungsvorrichtung zeigt, an die die Verbundgläser angebracht sind, und 4C eine Seitenansicht, die die Objekterfassungsvorrichtung zeigt, an die die Verbundgläser angebracht sind, gemäß der ersten Ausführungsform.

Eine Objekterfassungsvorrichtung wie etwa eine Abstandserfassungsvorrichtung, wie sie in den 1 bis 3 gezeigt ist, ist zum Beispiel in einem Fahrzeug eingebaut. Der Abschnitt der Objekterfassungsvorrichtung, der in den 2, 3 rechts dargestellt ist, ist in Richtung des Vorwärtsbereichs des Fahrzeugs ausgerichtet, so dass die Objekterfassungsvorrichtung als Laserradar verwendet wird. Das Laserradar misst zum Beispiel den Abstand zwischen dem Fahrzeug, in dem es eingebaut ist, und einem Objekt wie etwa einem vor dem Fahrzeug befindlichen Vorausfahrzeug in einem Geschwindigkeitsregelungsmodus.

Die Objekterfassungsvorrichtung weist ein Gehäuse auf, das im Wesentlichen kubisch aus Harz gebildet ist und verschiedene Komponenten aufnimmt.

Das Gehäuse 1 ist aus einem ersten Gehäuse 1a und einem zweiten Gehäuse 1b gebildet. Das erste Gehäuse 1a ist kastenförmig und in einer Ebene geöffnet. Das erste Gehäuse 1a definiert einen Raum, der die verschiedenen Komponenten aufnimmt, und ist im Wesentlichen aus einem einheitlichen Harzmaterial gebildet. Ein Projektionsfenster 1c und ein Eintrittsfenster 1d sind seitlich nebeneinander, in einer Oberfläche des ersten Gehäuses 1a angeordnet, die zu dem Vorwärtsbereich des Fahrzeugs weist. Das Projektionsfenster 1c und das Eintrittsfenster 1d sind aus einem Material, wie etwa Glas oder Acrylharz, gebildet, das insbesondere für die Erfassungswelle (z.B. den Laserstrahl) und die von dem Objekt reflektierte Welle der Erfassungswelle durchlässig ist.

Wie es in 1 gezeigt ist, sind die Verbundgläser 10a und 10b vor dem Projektionsfenster 1c bzw. dem Eintrittsfenster 1d angeordnet. Die Verbundgläser 10a, 10b sind zum Beispiel jeweils aus Harzschichten, die zwischen Scheiben aus Natriumcarbonatglas angeordnet sind, gebildet, so dass die Harzschichten und die Scheiben fest zusammengefügt sind und ein Mehrscheibenverbundglas bilden. Selbst wenn die Verbundgläser 10a, 10b in Fragmente zerschlagen werden, können die Fragmente der Verbundgläser 10a, 10b nicht zerschlagen werden. Ferner können die Verbundgläser 10a, 10b nur schwer durchdrungen oder durchschlagen werden. Die Festigkeit der Verbundgläser 10a, 10b ist höher sowohl als die des Projektionsfensters 1c als auch als die des Eintrittsfensters 1d. Jedes der Verbundgläser 10a, 10b dient als Verstärkungselement.

Das Verbundglas 10a ist geringfügig größer als das Projektionsfenster 1c, und das Verbundglas 10b ist geringfügig größer als das Eintrittsfenster 1d. In dem ersten Gehäuse 1a sind auf beiden Seiten des Projektionsfensters 1c Gleitnuten 1g und auf beiden Seiten des Eintrittsfensters 1d Gleitnuten 1h ausgebildet.

Über das Projektionsfenster 1c hinausragende Abschnitte des Verbundglases 10a sind in den Gleitnuten 1g aufgenommen, und über das Eintrittsfenster 1d hinausragende Abschnitte des Verbundglases 10b sind in den Gleitnuten 1h aufgenommen. Das heißt, die äußeren Umfänge der Verbundgläser 10a und 10b sind in den Gleitnuten 1g bzw. 1h aufgenommen.

Insbesondere können die oberen Abschnitte der Gleitnuten 1g, 1h elastisch nach außen geweitet werden. Die Verbundgläser 10a, 10b werden bei elastisch geweiteten oberen Abschnitten der Gleitnuten 1g, 1h in die jeweiligen Gleitnuten 1g, 1h eingefügt, die anschließend aufgrund ihrer Elastizität wieder ihre ursprüngliche Form annehmen. Somit dienen die oberen Abschnitte der Gleitnuten 1g, 1h als Haken, um die Verbundgläser 10a, 10b in den jeweiligen Gleitnuten 1g, 1h zu halten.

Die Verbundgläser 10a, 10b können das Projektionsfenster 1c bzw. das Eintrittsfenster 1d berühren. Es ist jedoch vorteilhaft, dass die Verbundgläser 10a, 10b nicht zu dicht an dem Projektionsfenster 1c bzw. dem Eintrittsfenster 1d angeordnet sind, so dass dazwischen zum Beispiel vorbestimmte Abstände ausgebildet sind. Eine durchsichtige Harzschicht kann zwischen dem Verbundglas 10a und dem Projektionsfenster 1c angeordnet sein, und eine durchsichtige Harzschicht kann zwischen dem Verbundglas 10b und dem Eintrittsfenster 1d ausgebildet sein. In einer solchen Struktur können die Verbundgläser 10a, 10b über den jeweiligen durchsichtigen Harzfilm einen engen Kontakt mit dem Projektionsfenster 1c bzw. dem Eintrittsfenster 1d haben.

Ein zweites Gehäuse 1b ist zum Beispiel aus Harz gebildet. Wie es in 3 gezeigt ist, ist das zweite Gehäuse 1b an der offenen Seite des ersten Gehäuses 1a über ein Dichtungselement 1e angebracht.

Ein Verbinder 1f ist so an dem zweiten Gehäuse 1b angeordnet, dass er teilweise von dem Gehäuse 1 hervorragt. Die Komponenten innerhalb des Gehäuses 1 können über den Verbinder 1f mit Komponenten außerhalb des Gehäuses 1 elektrisch verbunden werden.

Die Komponenten wie etwa eine Lichtaussendevorrichtung (Wellenaussendevorrichtung) 2, ein Reflexionsspiegel 3, ein Polygonspiegel 4 und ein Substrat 5 sind in dem Gehäuse 1 untergebracht. Das Substrat 5 umfasst eine Steuerungsvorrichtung (ein Steuerungsmittel) 5a, das die Objekterfassungsvorrichtung steuert. Wie es in 1 gezeigt ist, ist eine Lichtempfangsvorrichtung (Wellenempfangsvorrichtung) 6 in dem Gehäuse 1 so untergebracht, dass sie zu dem Eintrittsfenster 1d weist bzw. diesem gegenüberliegt.

Wie es aus 3 ersichtlich ist, wird die Lichtaussendevorrichtung 2 in Übereinstimmung mit einem von der Steuerungsvorrichtung 5a, die auf dem Substrat angeordnet ist, ausgesendeten Signal so angesteuert, dass die Lichtaussendevorrichtung 2 den Laserstrahl zu dem Reflexionsspiegel 3 sendet.

Der Reflexionsspiegel 3 reflektiert den von der Lichtaussendevorrichtung 2 ausgesendeten Laserstrahl, so dass der Laserstrahl zu dem Polygonspiegel 4 geleitet wird. Der Reflexionsspiegel 3 ist durch eine Haltevorrichtung 7, die an der Innenwand des Gehäuses 1 befestigt ist, drehbar gehalten. Ein Motor wird durch die Steuerungsvorrichtung 5a auf dem Substrat 5 so angesteuert, dass der Motor den Reflexionsspiegel 3 entlang einer Achse dreht, die vertikal zur Zeichenebene der 3 ist. Der Motor dreht den Reflexionsspiegel 3, um eine Feinjustierung eines Reflexionswinkels, z.B. eine Justierung des Reflexionswinkels um ein Grad, einzustellen.

Der Polygonspiegel 4 weist die Form einer hexagonalen Pyramide auf, bei der das Spitzenende abgetrennt ist. Die Drehachse des Polygonspiegels 4 ist auf der oberen Seite des Gehäuses 1 befestigt. Der Polygonspiegel 4 wird durch einen (nicht gezeigten) Motor gedreht, der durch die Steuerungsvorrichtung 5a auf dem Substrat 5 angesteuert wird. Jede Seitenoberfläche des Polygonspiegels 4 wirkt als Reflexionsspiegel, insbesondere als Scan- oder Abtastspiegel.

Insbesondere wird ein Laserstrahl von der Lichtaussendevorrichtung 2 ausgesendet und von dem Reflexionsspiegel 3 reflektiert. Der Polygonspiegel 4 reflektiert den durch den Reflexionsspiegel 3 reflektierten Laserstrahl ein zweites Mal, so dass der Laserstrahl durch das Projektionsfenster 1c des ersten Gehäuses 1a in den Vorwärtsbereich des Fahrzeugs gerichtet bzw. projiziert wird. Der Motor dreht den Polygonspiegel 4, so dass sich der Einfallswinkel, in dem der Laserstrahl auf eine jeweilige Seitenoberfläche des Polygonspiegels 4 auftrifft, und somit der entsprechende Ausfallswinkel (Projektionswinkel) in Übereinstimmung mit der Drehung des Polygonspiegels 4 ändert, so dass ein vorbestimmter Bereich vor dem Fahrzeug gescannt (abgetastet) werden kann.

Die Lichtempfangsvorrichtung 6 ist aus einer Fresnellinse, einem Lichtempfangselement und dergleichen gebildet. Das Lichtempfangselement ist aus einer Lichtdiode oder dergleichen gebildet.

Die Fresnellinse sammelt (bzw. bündelt oder fokussiert) den Laserstrahl, und der gesammelte Laserstrahl wird auf das Lichtempfangselement gestrahlt, so dass das Lichtempfangselement einen Strom oder eine Spannung in Übereinstimmung mit der Intensität der Strahlung des Laserstrahls erzeugt, welche von dem Lichtempfangselement empfangen wird. Somit erfasst die Lichtempfangsvorrichtung eine zum oberen Bereich des Gehäuses 1 gestrahlte Laserstrahlung. Der Strom oder die Spannung, die von der Lichtempfangsvorrichtung 6 erzeugt werden, werden der Steuerungsvorrichtung 5a auf dem Substrat 5 zugeführt, wie es in 3 gezeigt ist.

Die Lichtempfangsvorrichtung 6 ist seitlich neben dem Polygonspiegel 4 angeordnet. Das heißt, die Lichtempfangsvorrichtung 6 ist gegenüber der Drehachse des Polygonspiegels 4 seitlich versetzt.

Im Folgenden ist der Betrieb der Objekterfassungsvorrichtung beschrieben.

Die Objekterfassungsvorrichtung, das heißt die Abstandserfassungsvorrichtung, mit dem oben beschriebenen Aufbau misst den Abstand zu einem Vorausfahrzeug, wenn ein Schalter, der im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, AN-geschaltet wird, um zum Beispiel eine automatische Geschwindigkeitsregelungsoperation zu aktivieren.

Ein Motor wird in Übereinstimmung mit einem von der Steuerungsvorrichtung 5a ausgesendeten Signal angesteuert und betrieben, so dass der Winkel des Reflexionsspiegels 3 auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird. Die Lichtaussendevorrichtung 2 sendet in einer vorbestimmten zeitlichen Steuerung (Timing) einen Laserstrahl aus, der von dem Reflexionsspiegel 3 und dem Polygonspiegel 4 so reflektiert wird, dass er durch das Projektionsfenster 1c auf ein Vorausfahrzeug gerichtet wird. Der von dem Vorausfahrzeug reflektierte Laserstrahl tritt durch das Eintrittsfenster 1d in das Gehäuse 1 ein und wird durch die Fresnellinse auf das Lichtempfangselement gebündelt.

Das Lichtaussendeelement erzeugt einen Strom oder eine Spannung in Übereinstimmung mit der Intensität der von dem Lichtempfangselement empfangenen Strahlung des Laserstrahls. Der Strom oder die Spannung, die von dem Lichtaussendeelement erzeugt werden, wird von der Steuerungsvorrichtung 5a erfasst. Die Steuerungsvorrichtung 5a berechnet unter Verwendung der nachstehenden Formel (1) aus der Zeitdifferenz T zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Laserstrahl ausgesendet wird, und dem Zeitpunkt, zu dem das Laserstrahl erfasst wird, einen Abstand D zu dem Vorausfahrzeug, wobei V in der Formel (1) die Lichtgeschwindigkeit ist. Geschwindigkeit (V) × Zeitdifferenz (T)/2(1)

Somit wird der Abstand D zwischen dem Fahrzeug und dem Vorausfahrzeug berechnet, und ein Ausgangssignal, das dem berechneten Abstand D entspricht, wird von der Steuerungsvorrichtung 5a über den Verbinder 1f zu den Komponenten außerhalb des Gehäuses 1, wie etwa einer ECU für den Motor und einer ECU für die Bremse, gesendet. Auf diese Weise wird eine Motorleistung oder eine Bremskraft so geregelt, dass der Abstand D konstant bleibt.

Als Nächstes ist ein Effekt der Objekterfassungsvorrichtung beschrieben.

Die Verbundgläser 20a, 10b sind vor dem Projektionsfenster 1c bzw. dem Eintrittsfenster 1d der obigen Objekterfassungsvorrichtung angeordnet. Somit sind das Projektionsfenster 1c und das Eintrittsfenster 1d mit den Verbundgläsern 10a, 10b bedeckt und durch sie geschützt. Wenn daher ein Objekt wie etwa ein Stein auf die Objekterfassungsvorrichtung auftrifft, können nur die Verbundgläser 10a, 10b und nicht das Projektionsfensters 1c bzw. das Eintrittsfensters 1d beschädigt werden. Somit kann eine Fehlfunktion der Objekterfassungsvorrichtung verhindert werden, die durch eine Beschädigung des Projektionsfensters 1c oder des Eintrittsfensters 1d hervorgerufen werden würde.

Wenn die Verbundgläser 10a, 10b beschädigt werden, tritt eine netzartige Rissbildung quer über den Verbundgläsern 10a, 10b auf, so dass eine Beschädigung der Verbundgläser 10a, 10b deutlich wird. Das Laserstrahl wird an dem Abschnitt der Verbundgläser 10a, 10b, die netzartig beschädigt sind, diffus reflektiert. Somit kann eine Beschädigung der Verbundgläser 10a, 10b erfasst werden, und ferner auch ein Anhaften von Schmutz auf den Verbundgläsern 10a, 10b, wenn die Objekterfassungsvorrichtung eine Funktion zur Erfassung von auf dem Projektionsfenster 1c anhaftendem Schmutz aufweist.

Wenn die Objekterfassungsvorrichtung so ausgelegt ist, dass eine Fehlfunktion von ihr mittels einer Anzeigevorrichtung wie etwa einer Alarmlampe oder einer Flüssigkristallanzeige angezeigt wird, kann eine Beschädigung der Verbundgläser 10a, 10b mit Hilfe der Anzeigevorrichtung dem Fahrer übermittelt werden.

Die Verbundgläser 10a, 10b sind durch elastisches Verformen der oberen Abschnitte der Gleitnuten 1g, 1h leicht aus den Gleitnuten 1g bzw. 1h entnehmbar. Wartungsarbeiten können ausgeführt werden, indem die Verbundgläser 10a, 10b ersetzt werden, so dass die Wartbarkeit der obigen Struktur verbessert ist.

Die Verbundgläser 10a, 10b können unter Verwendung einer anderen als der oben beschriebenen Struktur gehalten werden. Zum Beispiel kann ein Klebemittel auf beide Seiten des Projektionsfensters 1c aufgetragen werden, und ein Klebemittel kann auf beide Seiten des Eintrittsfensters 1d des Harzabschnitts des ersten Gehäuses 1a aufgetragen werden, so dass die Verbundgläser 10a, 10b an dem Harzabschnitt des ersten Gehäuses 1a durch das Klebemittel befestigt sind.

In dieser Struktur kann das Klebemittel, das mit Hilfe eines Lösungsmittels leicht aufgelöst werden kann, als das Klebemittel verwendet werden, mit dem die Verbundgläser 10a, 10b an dem Harzabschnitt (der äußeren Umgebung) des ersten Gehäuses 1a befestigt werden. Somit können die Verbundgläser 10a, 10b leicht von dem Gehäuse 1a entfernt werden, indem das Klebemittel aufgelöst wird.

Die Verbundgläser 10a, 10b sind von den Gleitnuten 1g, 1h durch Auflösen des Klebemittels leicht entfernbar. Wartungsarbeiten können ausgeführt werden, indem die Verbundgläser 10a, 10b ausgetauscht werden, so dass die Wartbarkeit der obigen Struktur verbessert ist.

Die Struktur zum Halten der Verbundgläser 10a, 10b kann jede beliebige Struktur sein, die eine Schraube, einen Stift, eine Feder oder dergleichen verwendet.

Ein anderes Plattenelement wie etwa ein vorgespanntes Glas kann anstelle des Verbundglases als Verstärkungselement verwendet werden.

Die obige Struktur kann auf eine Objekterfassungsvorrichtung angewendet werden, die eine elektromagnetische Welle wie etwa eine Submillimeterwelle anstelle einer Lichtwelle wie einer Laserwelle zur Erfassung eines Objekts verwendet. Das heißt, die obige Struktur kann auf jede beliebige Erfassungsvorrichtung angewendet werden, die eine elektromagnetische Welle von einem Abschnitt zur Projektion einer elektromagnetischen Welle aussendet und die elektromagnetische Welle, die von einem Objekt reflektiert wird, durch einen Abschnitt zum Empfang einer elektromagnetischen Welle empfängt, um die Existenz eines Objekts zu erfassen. Die Objekterfassungsvorrichtung unter Verwendung einer elektromagnetischen Welle kann auf eine Abstandserfassungsvorrichtung angewendet werden.

Die Anordnung der Komponenten, die die Objekterfassungsvorrichtung bilden, ist nicht auf die obige Anordnung begrenzt. Die Struktur der vorliegenden Erfindung kann auf eine Objekterfassungsvorrichtung angewendet werden, die beliebige andere Anordnungen von Komponenten aufweist.

Die Objekterfassungsvorrichtung mit der oben beschriebenen Struktur ist nicht auf die Anwendung auf die Abstandserfassungsvorrichtung beschränkt. Die Objekterfassungsvorrichtung kann auf andere Erfassungsvorrichtungen wie etwa einen Annäherungsschalter angewendet werden.

Obgleich die vorliegende Erfindung bezüglich der bevorzugten Ausführungsformen offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis von diesen zu ermöglichen, sollte wahrgenommen werden, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen verwirklicht werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Deshalb sollte die Erfindung derart verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Ausgestaltungen zu den gezeigten Ausführungsformen beinhaltet, die realisiert werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.