Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 41 15 747 C2 bekannt.

Diese Vorrichtung weist einen Sendeteil zum Aussenden und Ablenken eines eine Szene abtastenden Abtaststrahls und einen Empfangsteil zur Detektion eines durch Reflexion an Objekten der Szene aus dem Abtaststrahl resultierenden Reflexions- strahls auf. Der Sendeteil umfaßt dabei eine Strahlungsquelle, die einen Laserstrahl als Abtaststrahl aussendet, sowie zwei im Strahlengang des Abtaststrahls liegende Prismen, die zur horizontalen und vertikalen Auslenkung des Abtaststrahls um eine vertikale bzw. horizontale Rotationsachse rotiert werden. Beide Prismen weisen planparallele Seitenflächen auf, an denen der Abtaststrahl gebrochen wird. Aufgrund ihrer Parallelität bewirken die Seitenflächen eine parallele Verschiebung des Abtast- strahls um jeweils einen von der Winkellage des jeweiligen Prismas abhängigen Wert. Dabei bewirkt das um die vertikale Rotationsachse rotierend Prisma eine hori- zontale Verschiebung und das um die horizontale Rotationsachse rotierende Prisma eine vertikale Verschiebung des Abtaststrahls. Der Abtaststrahl wird danach durch eine konvergente Linse auf die Szene abgebildet. Der wesentliche Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß zwei Prismen zur horizontalen und vertikalen Auslen- kung des Abtaststrahls benötigt werden und daß diese einen erheblichen Bauraum beanspruchen.

Aus der JP 62008119 A ist ein Polygonspiegel mit mehreren gegenüber einer Rota- tionsachse um unterschiedliche Winkel geneigten verspiegelten Seitenflächen be- kannt, der eine zweidimensionale Abtastung einer Szene mittels eines Laserstrahls ermöglicht. Diese Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß die verspiegelten

Seitenflächen groß sein müssen, um eine Ablenkung des gesamten Laserstrahls zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die kostengünstig und platzsparend realisierbar ist, und die die Abtastung eines großen Winkelbereichs ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abtastung einer Szene umfaßt einen Sende- teil zum Aussenden eines über die Szene bewegten Abtaststrahls und einen Emp- fangsteil zur Detektion eines Reflexionsstrahls, der bei einer Reflexion des Abtast- strahls an einem Objekt der Szene aus dem Abtaststrahl resultiert. Der Sendeteil weist dabei eine optische Strahlungsquelle zur Erzeugung des Abtaststrahls und ein um eine Rotationsachse rotierbares Prisma mit mehreren gegenüber der Rotations- achse jeweils um unterschiedliche Neigungswinkel geneigten Seitenflächen auf. Das Prisma ist transparent ausgeführt, so daß der Abtaststrahl ins Prisma eindringen kann, und es ist im Strahlengang des Abtaststrahl derart positioniert, daß der Ab- taststrahl während des Abtastens der Szene im Inneren des Prismas an einer der Seitenflächen des Prismas durch Totalreflexion abgelenkt wird. Durch die Rotation des Prismas wird der Reflexionswinkel im Prisma variiert und der Abtaststrahl somit quer zur Rotationsachse entlang mehrerer übereinanderliegender Abtastebenen über die Szene geschwenkt. Die Lage der Abtastebenen wird dabei durch die Nei- gungswinkel der Seitenflächen bestimmt, wobei ein Wechsel der Abtastebene dann erfolgt, wenn sich aufgrund der Rotation des Prismas ein Wechsel der im Strahlen- gang des Abtaststrahls liegenden Seitenflächen ergibt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Sendeteil im Strahlengang des aus dem Prisma austretenden Abtaststrahls eine Linsenvorrichtung zur Bündelung des Abtaststrahls auf.

Vorteilhafterweise sind die Neigungswinkel der Seitenflächen des Prismas derart gewählt sind, daß die Szene in mehreren Streifen lückenlos abgetastet wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich dabei die Verwendung eines Prismas mit dreiecki- gem Querschnitt erwiesen, das drei im Strahlengang des Abtaststrahls liegende Sei- tenflächen aufweist, die um 2° bzw. um 3° bzw. um 4° gegenüber der Rotations- achse des Prismas geneigt sind.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind der Sendeteil und Empfangsteil gleichartig ausgeführt, bis auf den Unterschied, daß die Strahlungsquelle des Sendeteils im Empfangsteil durch einen Photodetektor ersetzt ist. Der Empfangsteil umfaßt somit ein dem Prisma des Sendeteils gleichartiges und synchron zum Prisma des Sende- teils rotierendes empfangsseitiges Prisma, über das der Reflexionsstrahl auf den Photodetektor abgebildet wird. Die beiden Prismen rotieren dabei um die gleiche oder um zueinander parallele Rotationsachsen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich bestens zur Realisierung eines Ab- standsradars für ein System zur Regelung des Abstands zwischen Kraftfahrzeugen oder für ein System zur Erkennung von Objekten in der Umgebung eines Kraftfahr- zeugs.

Gegenüber der vorbekannten Vorrichtung mit rotierendem Polygonspiegel weist die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil auf, daß sie eine größere Lichtaustritts- fläche aufweist. Damit weist sie eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Ver- schmutzungen auf und stellt zudem für die Augen einer zur Vorrichtung blickenden Person eine geringere Gefahr dar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines optischen Abstandsradars zur Abtas- tung einer Szene, Figur 2 ein Prisma des Abstandsradars aus Figur 1.

Gemäß der Figur 1 umfaßt der optische Abstandsradar 1 einen Sendeteil 2 und ei- nem Empfangsteil 3. Der Sendeteil 2 umfaßt seinerseits ein um eine Rotationsachse 10 rotierbares sendeseitiges Prisma 2, eine beispielsweise als Infrarot-Laserdiode ausgeführte optische Strahlungsquelle 21 und eine beispielsweise als Fresnellinse

ausgeführte sendeseitige Linsenvorrichtung 22. Der Empfangsteil 3 ist analog zum Sendeteil 2 ausgeführt. Er unterscheidet sich vom Sendeteil 2 lediglich dadurch, daß die Strahlungsquelle 21 durch einen beispielsweise als PIN-Diode ausgeführten Pho- todetektor 31 ersetzt ist. Der Empfangsteil 3 umfaßt somit ein dem sendeseitigen Prisma 20 gleichartiges empfangsseitiges Prisma 30 und eine der sendeseitigen Linsenvorrichtung 21 gleichartige empfangsseitige Linsenvorrichtung 31. Die beiden Prismen 20,30 sind übereinander positioniert und werden während des Abtastvor- gangs um dieselbe Rotationsachse 10 rotiert.

Figur 2 zeigt eine Detaildarstellung des sendeseitigen Prismas 20. Dieses weist ei- nen dreieckigen Querschnitt und drei Seitenflächen 201,202, 203 auf, welche je- weils um unterschiedliche Neigungswinkel a1 bzw. a2 bzw. a3 gegenüber der Rota- tionsachse 10 geneigt sind. Der Neigungswinkel a1 zwischen der Seitenfläche 201 und der Rotationsachse 10 ist dabei der Winkel zwischen einer zur Rotationsachse 10 parallelen Geraden 212 und einer Schnittlinie 211, welche die Schnittmenge der Seitenfläche 201 mit einer zur Seitenfläche 201 senkrechten und die Rotationsach- se 10 enthaltenden Schnittebene 200 darstellt. In entsprechender Weise sind auch die Neigungswinkel a2 und a3 bezüglich den Seitenflächen 202 bzw. 203 definiert.

Während des Abtastvorgangs sendet die Strahlungsquelle 21 einen ungebündelten Lichtstrahl als Abtaststrahl T in Richtung des sendeseitigen Prismas 20 aus. Die Strahlungsquelle 21 ist dabei bezüglich dem Prisma 20 derart positioniert, daß der Abtaststrahl T in einer zur Rotationsachse 10 senkrechten Ebene ausgesendet wird.

Beim Eindringen in das Prisma 20 wird der Abtaststrahl T an der betreffenden Sei- tenfläche um einen von der Winkellage des Prismas 20 und der Neigung dieser Sei- tenfläche abhängigen Wert gebrochen. Im Inneren des Prismas 20 wird der Abtast- strahl T dann an einer der übrigen Seitenflächen durch Totalreflexion zur nächsten Seitenfläche umgelenkt, durch die er anschließend aus dem Prisma 20 austritt und dabei wiederum gebrochen wird. Danach wird der Abtaststrahl T über die Linsenvor- richtung 22 gebündelt auf eine Abtastfläche P der abzutastenden Szene S abgebil- det. Die Bündelung erfolgt derart, daß der Abtaststrahl T mit einem bestimmten Öff- nungswinkel, beispielsweise mit einem vertikalen Öffnungswinkel von 3° und hori- zontalen Öffnungswinkel von 1 ° auf die Szene S abgebildet wird. Der Öffnungswin- kel bestimmt dabei die Abmessungen der Abtastfläche P.

Wenn sich in der Szene S am Abtastpunkt P ein Objekt befindet, dann wird ein Teil des Abtaststrahls T an diesem Objekt zum Empfangsteil 3 reflektiert. Der reflektierte Teil wird dabei als Reflexionsstrahl R über die empfangsseitige Linsenvorrichtung 32 und das empfangsseitige Prisma 30 auf den Photodetektor 31 abgebildet. Dabei wird der Reflexionsstrahl R beim Auftreffen auf das Prisma 30 an der betreffenden Seitenfläche des Prismas gebrochen, im Inneren des Prismas 30 an einer der Sei- tenflächen durch Totalreflexion umgelenkt und beim Austritt aus dem Prisma 30 an der betreffenden Seitenfläche wiederum gebrochen.

Durch die identische Ausführung der Prismen 20,30 und durch einander entspre- chende Positionierungen der Strahlungsquelle 31 und des Photodetektors 31 bezüg- lich dem sendeseitigen Prisma 20 bzw. empfangseitigen Prisma 30, wird sicherge- stellt, daß der Photodetektor 31 jeweils einen aus dem Abtaststrahl T resultierenden Lichtstrahl als Reflexionsstrahl R detektiert.

Während des Abtastvorgangs werden die Prismen 20,30 um die Rotationsachse 10 gedreht, was zu einer von der Drehwinkeländerung abhängigen Änderung des Refle- xionswinkels im Inneren des jeweiligen Prismas 20 bzw. 30 führt. Durch die Ände- rung des Reflexionswinkels wird der Abtaststrahl T in einer quer zur Rotationsachse 10 verlaufenden Richtung über die Szene S geschwenkt. Bei einer vertikalen Aus- richtung der Rotationsachse 10 wird die Szene S somit im wesentlichen in horizontaler Richtung abgetastet. Der Abtaststrahl T wird dabei entlang einer von drei übereinanderliegender Abtastebenen über die Szene geführt. Die Lagen dieser Abtastebenen sind durch die Neigungswinkel a1, a2, a3 der Seitenflächen bestimmt. Ein Wechsel von einer Abtastebene zu einer anderen Abtastebene erfolgt jeweils dann, wenn sich aufgrund der Rotation des Prismas 20 ein Wechsel der im Strahlengang des Abtaststrahls T liegenden Seitenflächen 201,202, 203 ergibt.

Jeder Wechsel der Abtastebenen bedeutet dabei eine vertikale Auslenkung des Abtaststrahls T. Die Szene S wird somit streifenweise in drei übereinanderliegenden Streifen L1, L2, L3 abgetastet, wobei die Breiten der Streifen L1, L2, L3 durch die Abmessungen der Abtastfläche P bestimmt sind.

Die Neigungswinkel a1, a2, a3 sind derart gewählt, daß ihrer Werte möglichst ge- ring sind, daß zwischen den abgetasteten Streifen L1, L2, L3-diese sind aufgrund der unterschiedlichen Neigungswinkel a1, a2, a3 nicht parallel zueinander-keine

Lücken entstehen und daß die Streifen L1, L2, L3 sich höchstens geringfügig über- schneiden.

Die folgenden Werte der Neigungswinkel erfüllen diese Bedingungen : a1 = 2°, a2 = 3° und cc3 = 4°.

Der vorliegende optischen Abstandsradar ist für den Einsatz in einem Fahrerunter- stützungssystem, insbesondere in einem Abstandsregelsystem für Kraftfahrzeuge bestens geeignet. Der Abstandsradar dient dabei als Sensor zur Erzeugung zweidi- mensionaler Abstandsbilder einer vor einem Kraftfahrzeug befindlichen Szene. Die Ermittlung von Abstandswerten beruht dabei auf einer Ermittlung der Signallaufzeit des Abtaststrahls und des hieraus resultierenden Reflexionsstrahls. Durch Auswer- tung der Abstandsbilder ist es möglich, vor dem Kraftfahrzeug befindliche Objekte, insbesondere vorausfahrende Fahrzeuge, zu erkennen und den Fahrer vor gefährli- chen Fahrsituationen zu warnen und/oder und durch Steuerung der Fahrgeschwin- digkeit eine Abstandsregelung vorzunehmen.