DE10033695A1 - Entfernungsmesser - Google Patents

Abstract

Ein Entfernungsmesser umfaßt ein Paar Linsen, deren optische Achsen parallel zueinander verlaufen und die Abbildungen eines Objekts auf eine Brennebene fokussieren, ein Paar CCD-Chips auf der Brennebene, von denen jeder ein optisches Sensorfeld entsprechend einer jeweiligen der Linsen enthält, wobei der Entfernungsmesser die Entfernung zwischen ihm und dem Objekt anhand des Bildversatzes der Abbildungen des Objekts auf den CCD-Chips nach dem Prinzip der Triangulation ermittelt, und Tragmittel, welche die Linsen und die CCD-Chips in vorbestimmter relativer Lagezuordnung tragen, wobei die Tragmittel und die Linsen aus demselben Material bestehen. Temperatursensoren sind an vorbestimmten Stellen auf den Tragmitteln angeordnet, damit der Bildversatz auf der Basis der Temperaturdifferenz zwischen den vorbestimmten Stellen korrigiert werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Entfernungsmesser, wie er beispielsweise in Vorrichtun­ gen zur Messung des Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug verwendet wird.

Entfernungsmesser, die die Entfernung zu einem Objekt dadurch messen, daß nach dem Prinzip der Triangulation elektrisch die von zwei benachbarten optischen Systemen fokussierten Bilder verglichen werden, sind allgemein bekannt. Zum besseren Verständnis soll zunächst das Prinzip der Triangulation unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert werden, die dieses Prinzip schematisch wiedergibt. Gemäß Fig. 3 fokussiert eine Linse 1a die Abb. 23 eines Objekts auf ein optisches Sensorfeld 25, während eine Linse 1b eine Abb. 24 des Objekts auf ein optisches Sensorfeld 26 fokussiert. Da die Dreiecke 27 und 28 den Dreiecken 27' bzw. 28' ähnlich sind, läßt sich die Entfernung L zu dem Objekt durch die folgende Gleichung (1) ausdrücken:

L = Bf/(x1 + x2) = Bf/x (1)

In dieser Gleichung ist B der Abstand zwischen den optischen Achsen der Linsen 1a und 1b (nachfolgend als Basislänge bezeichnet), und f ist die Brennweite der Linsen. Da B und f Konstanten sind, ergibt sich die Entfernung L des Objekts, wenn man den auch als Verschie­ bungslänge bezeichneten Bildversatz x = x1 + x2 der Objektabbildungen ermittelt.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Entfernungsmessers, der auf der Basis des anhand von Fig. 3 beschriebenen Prinzips aufgebaut ist. Dieser Entfernungsmesser enthält Linsen 1a und 1b, die im Abstand der Basislänge B voneinander angeordnet sind, eine Linsen­ trageinrichtung 2, die die Linsen 1a und 1b trägt, CCD-Gehäuse 3a und. 3b und eine CCD- Trageinrichtung 4, die die CCD-Gehäuse 3a und 3b trägt. Die CCD-Gehäuse 3a und 3b enthalten CCD-Chips 25' bzw. 26'. Die CCD-Gehäuse 3a und 3b sind so angeordnet, daß optische Sensorfelder auf den CCD-Chips 25' und 26' in der Brennebene der Linsen 1a und 1b um die Basislänge voneinander beabstandet sind.

Jedes der CCD-Gehäuse 3a und 3b umfaßt einen Kunststoffbehälter 6 und eine transparente Kunststoffplatte 8, die an dem Kunststoffbehälter 6 fixiert ist. Die CCD-Chips 25' und 26' sind mit Hilfe eines warmhärtenden Klebstoffs AH mit dem jeweiligen Kunststoffbehälter 6 verbunden bzw. verklebt.

Die Fig. 5(a) und 5(b) zeigen die Verbindungsstellen zwischen der CCD-Trageinrichtung 4 und den CCD-Gehäusen 3a, 3b. Fig. 5(a) ist eine Vertikalschnittansicht dieser Verbindungsstellen, während Fig. 5(b) eine Bodendraufsicht auf die Verbindungsstellen mit abgenommenen CCD- Gehäusen 3a und 3b ist.

Wie aus den Fig. 5(a) und 5(b) hervorgeht, sind an der Bodenfläche oder Unterseite der CCD- Trageinrichtung 4 Verbindungsrippen 5A ausgebildet, die als rechteckiger Ring in vorstehender Weise um ein jeweiliges Loch HL herum geformt sind, durch welches die Bildstrahlen von der Linse 1a bzw. 1b hindurchläuft. Die CCD-Gehäuse 3a und 3b werden so an der CCD-Trageinrich­ tung 4 positioniert und fixiert, daß ihre transparenten Platten 8 mit den Verbindungsflächen 5, d. h. den unteren Stirnflächen der Verbindungsrippen 5A, verbunden bzw. verklebt werden.

Kunststoffe wie etwa ein Cycloolefinpolymer, die ein geringes Wasserabsorptionsvermögen und gute optische Eigenschaften aufweisen, werden als Material für die Linsen 1a und 1b, die Linsentrageinrichtung 2, die CCD-Trageinrichtung 4, die Kunststoffbehälter 6 und die transparen­ ten Platten 8 verwendet.

Dadurch, daß man alle Bestandteile mit Ausnahme der CCD-Chips 25' und 26' aus demselben Material herstellt, ergeben sich keine temperaturänderungsbedingten relativen Lageänderungen zwischen den Linsen oder den CCDs, da sich alle Bestandteile mit Ausnahme der CCD-Chips 25' und 26' bei Umgebungstemperaturänderungen in gleicher Weise thermisch dehnen oder zusam­ menziehen.

Fig. 8(a) ist eine Querschnittsansicht des gesamten Entfernungsmesseraufbaus (nachfolgend der Einfachheit halber als Entfernungsmessermodul bezeichnet) bei einer bestimmten Temperatur, der dem Entfernungsmesser von Fig. 3 entspricht, anhand dessen das Prinzip der Triangulation beschrieben wurde. Fig. 8(b) ist ein anderer Querschnitt des Entfernungsmessermoduls, bei dem infolge eines Anstiegs der Umgebungstemperatur eine Dehnung eingetreten ist, wobei jedoch die relativen Positionen der Bestandteile des Entfernungsmessermoduls einschließlich der Linsen 1a, 1b und der CCD-Chips 25' und 26' beibehalten sind.

In Fig. 8(a) ergibt sich die Entfernung L zu dem Objekt nach dem Prinzip der Triangulation durch die vorgenannte Gleichung (1). Wenn sich das Entfernungsmessermodul thermisch gedehnt hat, wie in Fig. 8(b) gezeigt, ist das Produkt (B + ΔB) × (f + Δf) aus der Basislänge (B + AB) nach thermischer Ausdehnung und der Brennweite (f + Δf) nach der thermischen Ausdehnung proportional dem Bildversatz (x1' + x2') = (x + Δx) nach der thermischen Ausdehnung. Daher ist die Entfernung L zum Objekt, die nach der thermischen Ausdehnung gemessen wird, die gleiche wie die Entfernung L, die vor der thermischen Ausdehnung gemessen wird.

Da die Bestandteile des Entfernungsmessermoduls aus dem gleichen Material hergestellt sind, dehnen sich diese Bestandteile thermisch alle gleichförmig in allen Richtungen aus, so daß die Ähnlichkeitsbeziehungen zwischen den vorgenannten Dreiecken aufrechterhalten bleibt.

Solange das Entfernungsmessermodul aus dem gleichen Material hergestellt wird und auch im Stromleitzustand (Betriebszustand) der CCD-Chips sich in gleicher Weise wie bei einem Anstieg der Umgebungstemperatur eine über das Modul gleichförmige Temperatur einstellt, treten keinerlei Probleme bei der Genauigkeit der Entfernungsmessung auf.

Selbst wenn jedoch das gesamte Entfernungsmessermodul aus ein und demselben Kunststoffma­ terial besteht, erzeugen die CCD-Chips 25' und 26', die optische Halbleitersensoren darstellen, im Betriebszustand, d. h. wenn sie Strom führen, Wärme, und die erzeugte Wärme bewirkt eine Ausdehnung der CCD-Gehäuse 3a, 3b, in denen die CCD-Chips eingeschlossen sind, sowie der CCD-Trageinrichtung 4, an der die CCD-Gehäuse fixiert sind.

Infolge der typischerweise niedrigen thermischen Leitfähigkeit des Kunststoffmaterials ergeben sich unterschiedliche thermische Ausdehnungen der CCD-Trageinrichtung 4 einerseits und der Linsentrageinrichtung 2 andererseits, so daß ein Fehler infolge der ungleichförmigen thermischen Leitung bei der Entfernungsmessung auf tritt.

Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben, sind die CCD-Gehäuse 3a und 3b über ihre transparenten Platten 8 an der CCD-Trageinrichtung 4 positioniert und befestigt, wobei die transparenten Platten 8 an den jeweiligen unteren Stirnflächen (Verbindungsebenen 5) der Verbindungsrippen 5A befestigt sind, die an der Unterseite der CCD-Trageinrichtung 4 ausgebil­ det sind.

Wenn bei diesem Aufbau die CCD-Chips Wärme erzeugen, entsteht ein Wärmefluß von den Wärmequellen (CCD-Chips) zu der Linsentrageinrichtung 2 über die transparenten Platten 8 und die CCD-Trageinrichtung 4. Selbst wenn daher alle Bestandteile auf gleicher Temperatur sind, wenn Strom durch die CCD-Chips zu fließen beginnt, wird die CCD-Trageinrichtung 4 früher anfangen sich auszudehnen als die Linsentrageinrichtung 2.

Selbst wenn die Temperatur aller Bestandteile ausreichend stabil geworden ist, besteht eine gewisse Temperaturdifferenz zwischen der CCD-Trageinrichtung 4 und der Linsentrageinrichtung 2. Infolge dieser Temperaturdifferenz verschieben sich die optischen Achsen, die den jeweiligen Teil der CCD-Trageinrichtung 4 mit dem jeweiligen Teil der Linsentrageinrichtung 2 verbinden, nach Beginn der Stromleitung relativ zu den entsprechenden optischen Achsen vor der Stromlei­ tung in einer solchen Richtung, daß nach Beginn der Stromleitung die Basislänge auf der Seite der CCD-Trageinrichtung 4 länger ist als diejenige auf der Seite der Linsentrageinrichtung 2. Diese nicht parallele Verschiebung der optischen Achsen bewirkt einen Meßfehler.

Fig. 6 zeigt in graphischer Darstellung die Länge der Verschiebung der optischen Achsen über der Zeit bald nach Beginn der Stromleitung durch die CCD-Chips. Da man annehmen kann, daß die Ordinate in Fig. 6 den Bildversatz x (normiert auf den Bildversatz zum Zeitpunkt t = 0) darstellt, der unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wurde, zeigt Fig. 6, daß der Bildversatz x mit zunehmender Zeit abnimmt. Diese Änderung des Bildversatzes beruht auf der Änderung der relativen Position zwischen den optischen Achsen infolge der thermischen Ausdehnungsdifferenz zwischen der CCD-Trageinrichtung 4 und der Linsentrageinrichtung 2, die bald nach Beginn der Stromleitung auftritt.

Der Bildversatz erreicht nach 10 bis 15 Minuten einen stabilen Zustand, und zwar einfach deshalb, weil die Temperaturen der CCD-Trageinrichtung 4 und der Linsentrageinrichtung 2 stabil werden und ihre thermischen Ausdehnungen aufhören.

Wenn man die Entfernung unter Verwendung des Bildversatzes mißt, nachdem die Temperaturen aller Bestandteile stabil geworden sind, ergibt sich ein gewisser Meßfehler für etliche Minuten nach der Stromzuführung zu dem Entfernungsmessermodul infolge der Wärmeerzeugung in den CCD-Chips, selbst wenn alle Bestandteile des Entfernungsmessermoduls aus demselben Kunst­ stoffmaterial bestehen.

Der thermische Ausdehnungskoeffizient der CCD-Chips 25' und 26', die aus Silicium bestehen, unterscheidet sich von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoffs. Die Temperatur der CCD-Chips 25' und 26' ist bis zu 10°C höher als die Umgebungstemperatur, da in den Chips Wärme durch Stromleitung erzeugt wird. Die Wärmeerzeugung in den CCD-Chips 25' und 26' bewirkt komplizierte thermische Deformationen der CCD-Gehäuse 3a und 3b sowie der Trageinrichtung 4 an der diese Gehäuse fixiert sind. Diese thermischen Deformationen bewirken einen weiteren Fehler bei der Entfernungsmessung.

Bei dem herkömmlichen, unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschriebenen Entfernungs­ messer, sind die CCD-Trageinrichtung 4 und die CCD-Gehäuse 3a und 3b dadurch fest miteinan­ der verbunden, daß die unteren Stirnflächen (Verbindungsebenen) 5 der jeweiligen Verbindungs­ rippen 5A, die an der Unterseite der CCD-Trageinrichtung 4 ausgebildet sind und um die jeweiligen Löcher HL herum vorstehen, durch welche die Bildstrahlen hindurchlaufen, mit den jeweiligen transparenten Platten 8 verbunden bzw. verklebt sind, die an den Kunststoffbehältern 6 der CCD-Gehäuse 3a, 3b fixiert sind. Der gesamte Umfangsabschnitt der transparenten Platten 8 ist dabei an der CCD-Trageinrichtung 4 fixiert.

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf die CCD-Trageinrichtung 4 und gibt schematisch die thermische Deformation bei dem herkömmlichen Entfernungsmesser wieder. Fig. 9 ist eine Draufsicht auf die CCD-Trageinrichtung 4 und zeigt schematisch dessen ideale thermische Deformation. Wie in Fig. 9 gezeigt, ist es wünschenswert, daß sich die CCD-Trageinrichtung 4 gleichförmig in ihrer Längsrichtung, das heißt der Richtung der Basislänge dehnt.

Da bei dem herkömmlichen Entfernungsmesser die gesamten Umfangsabschnitte der transparen­ ten Platten 8 an der CCD-Trageinrichtung 4 fixiert sind, wird die in den CCD-Chips 25', 26' erzeugte Wärme von diesen Umfangsabschnitten der transparenten Platte 8 zur CCD-Trageinrich­ tung 4 abgeleitet. Die transparenten Platten 8 auf der Hochtemperaturseite dieses Wärmeflusses dehnen sich in alle Richtungen aus, wie in Fig. 10 gezeigt. Die sich ausdehnenden Platten 8 erweitern die Löcher HL der CCD-Trageinrichtung 4 und bewirken eine weitere komplizierte zweidimensionale thermische Deformation der CCD-Trageinrichtung 4.

Infolge der komplizierten Deformation der CCD-Trageinrichtung 4 ergibt sich kein so eindeutiger Zusammenhang zwischen der Vergrößerung der Basislänge in der CCD-Trageinrichtung 4 und derjenigen in der Linsentrageinrichtung 2, die beide von der von den CCD-Chips 25' und 26' erzeugten Wärme herrühren. Als Folge davon ergibt sich ein Fehler bei der Entfernungsmessung.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten herkömmlichen Entfernungsmesser muß der gesamte Entfernungs­ messer mit einer zusätzlichen Abschirmung bedeckt werden, damit verhindert wird, daß Stör­ lichtstrahlen von den Seitenflächen der transparenten Platten 8 her auf die CCD-Chips 25' und 26' auftreffen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Entfernungsmesser zu schaffen, der die oben beschriebenen Probleme beseitigt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Entfernungsmessers, bei dem die Einflüsse der Wärme berücksichtigt werden, die durch die Stromleitung in den CCD-Chips erzeugt wird, so daß sich eine bestimmte Genauigkeit der Entfernungsmessung bei allen sich mit der Zeit ändernden Bedingungen erreichen läßt, und zwar mit Hilfe einer Temperaturkompensation unter Verwendung von Temperatursensoren. Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Entfernungsmessers, der es ermöglicht, die Wärmeflußrichtung von den CCD-Chips zu der CCD-Trageinrichtung zu ändern, so daß keine komplizierte longitudinale Deformation der CCD-Trageinrichtung auftritt. Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Entfernungsmessers mit einer CCD- Trageinrichtung, die einen Abschirmungsaufbau aufweist, der verhindert, daß Störstrahlen von den Seitenflächen der transparenten Platten auftreffen, und bei dem ein zusätzliches Abschir­ mungsgehäuse vermieden wird.

Diese Aufgaben werden durch einen Entfernungsmesser gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Entfernungsmeßfehler, der von der Wärme herrührt, die von den die CCD-Chips durchfließen­ den Strömen erzeugt wird, wird dadurch verringert, daß der Bildversatz der Abbilder des Objekts mittels der Differenz zwischen den Temperaturen korrigiert wird, welche von den Temperatursen­ soren gemessen werden, die an vorbestimmten Stellen auf der Traganordnung angeordnet sind.

Dadurch, daß jede transparente Platte an der Trageinrichtung an zwei Stellen auf einer Linie befestigt oder verklebt wird, die die transparente Platte senkrecht zur optischen Achse des entsprechenden CCD-Chips und zu der die optischen Achsen der CCD-Chips enthaltenden Ebene kreuzt, wird der Einfluß der thermischen Ausdehnung der transparenten Platte auf die longitudi­ nale thermische Deformation der Trageinrichtung verringert, so daß die thermische Ausdehnung der Trageinrichtung ausschließlich von der Wärmeleitung von den transparenten Platten bewirkt wird.

Die Abschirmungswände, die alle Seitenflächen der transparenten Platten umgeben, verhindern, daß Strahlen, die nicht die Linsen durchsetzt haben, auf die CCD-Gehäuse auftreffen.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich­ nungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Entfernungsmessers gemäß der Erfindung,

Fig. 2(a) eine Draufsicht auf den Entfernungsmesser von Fig. 1,

Fig. 2(b) eine Bodenansicht des Entfernungsmessers von Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Triangulation,

Fig. 4 einen Querschnitt eines herkömmlichen Entfernungsmessers, der auf der Grundlage des anhand von Fig. 3 beschriebenen Prinzips aufgebaut ist,

Fig. 5(a) einen Vertikalschnitt der Verbindungsstellen zwischen der CCD-Trageinrichtung und den CCD-Gehäusen gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 5(b) eine Bodenansicht der Verbindungsstellen gemäß dem Stand der Technik, wobei die CCD-Gehäuse 3a und 3b entfernt sind,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der relativen Verschiebungslänge der optischen Achsen über der Zeit nach einer Stromleitung durch die CCD-Chips,

Fig. 7 eine graphische Darstellung des qualitativen Zusammenhangs zwischen der Tempera­ turdifferenz und der Verschiebungslänge,

Fig. 8(a) einen Querschnitt eines gesamten Entfernungsmesseraufbaus (Entfernungsmessermo­ duls) bei einer bestimmten Temperatur,

Fig. 8(b) einen weiteren Querschnitt des Entfernungsmessermoduls nach thermischer Ausdeh­ nung, wobei die relativen Positionen der Bestandteile des Entfernungsmessermoduls einschließlich der Linsen und der CCD-Chips beibehalten sind,

Fig. 9 eine Draufsicht auf die CCD-Trageinrichtung, die schematisch deren ideale thermische Deformation zeigt, und

Fig. 10 eine Draufsicht auf die CCD-Trageinrichtung, die schematisch deren thermische Deformation beim herkömmlichen Entfernungsmesser zeigt.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Entfernungsmessers gemäß der Erfindung. Fig. 2(a) ist eine Draufsicht auf den Entfernungsmesser von Fig. 1. Fig. 2(b) ist eine Bodenansicht des Entfer­ nungsmessers von Fig. 1, wobei dessen CCD-Gehäuse entfernt wurde. In Fig. 2(b) sind die CCD- Gehäuse durch gestrichelte Linien angezeigt.

Gemäß Darstellung in Fig. 1 ist ein Temperatursensor 31 auf der Linsentrageinrichtung 2 zwischen den Linsen 1a und 1b angeordnet, und ein weiterer Temperatursensor 32 befindet sich auf der CCD-Trageinrichtung 4 in der Nähe eines der CCD-Gehäuse 3a und 3b.

In Fig. 1 sind die CCD-Gehäuse 3a und 3b dadurch an der CCD-Trageinrichtung 4 positioniert und fixiert, daß ihre transparenten Platten 8 mit jeweiligen Verbindungsebenen 5 der Verbindungsrip­ pen 5A verbunden bzw. verklebt sind, welche in gleicher Weise wie in Fig. 4 an der Unterseite der CCD-Trageinrichtung 4 ausgebildet sind. Der Aufbau der Unterseite der CCD-Trageinrichtung 4 in Fig. 1 unterscheidet sich jedoch von demjenigen in Fig. 4, wie später beschrieben wird.

Der spezielle Aufbau der Bodenfläche oder Unterseite der CCD-Trageinrichtung 4 in Fig. 1 ermöglicht eine Verringerung des Einflusses der thermischen Dehnung der transparenten Platten 8 bei Stromleitung durch die CCD-Gehäuse 3a und 3b, was eine komplizierte thermische Deforma­ tion der CCD-Trageinrichtung 4 verringert, welche die Genauigkeit der Entfernungsmessung beeinträchtigt, und verhindert, daß Störstrahlen durch die Seitenftächen der transparenten Platten 8 auf die CCD-Chips 25' und 26' auftreffen.

Die Linsen 1a und 1b sind an der Linsentrageinrichtung 2 (nachfolgend als Rahmen bezeichnet) um die Basislänge voneinander beabstandet fixiert. Die CCD-Gehäuse 3a und 3b sind auf der CCD-Trageinrichtung 4 (nachfolgend als Platte bezeichnet) ebenfalls um die Basislänge voneinan­ der beabstandet fixiert. Die optischen Achsen der Linsen 1a und 1b und der CCD-Gehäuse 3a und 3b werden justiert und dann der Rahmen 2 und die Platte 4 dadurch positioniert und aneinander befestigt, daß ein Klebstoff durch Klebstoffeinspritzbohrungen 7 eingespritzt wird.

Da alle Bestandteile mit Ausnahme der CCD-Chips 25' und 26' aus demselben Kunststoffmaterial (einem Cycloolefinpolymer) bestehen, können die einzelnen Bestandteile ohne Klebstoff mit Hilfe eines organischen Lösungsmittels wie etwa Toluol miteinander verbunden bzw. verklebt werden.

Wie schon beschrieben, beeinflußt die in den CCD-Chips 25' und 26' erzeugte Wärme die thermische Ausdehnung des Rahmens 2 und der Platte 4, und die thermische Ausdehnungsdiffe­ renz zwischen dem Rahmen 2 und der Platte 4 beeinflußt die relative Lage der optischen Achsen, was zu einem Entfernungsmeßfehler führt.

Infolge ihres Aufbaus ist es unmöglich zu verhindern, daß der Rahmen und die Platte sich thermisch ausdehnen. Daher ist es wünschenswert, den quantitativen Zusammenhang zwischen dem Bildversatz und der thermischen Ausdehnungsdifferenz zwischen dem Rahmen 2 und der Platte 4 zu erhalten, um die Verschiebungslänge auf der Basis der thermischen Ausdehnungsdif­ ferenz zu korrigieren.

Zur Bewertung der thermischen Ausdehnung des Rahmens 2 und der Platte 4 werden die Temperatursensoren 31 und 32 an Stellen angebracht, wie in Fig. 1 gezeigt, die das Verhalten des Rahmens 2 bzw. der Platte 4 infolge von deren thermischer Ausdehnung repräsentieren. Aus den Ausgangssignalen der Temperatursensoren 31 und 32 gewinnt man die Temperaturdifferenz zwischen dem Rahmen 2 und der Platte 4.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung des quantitativen Zusammenhangs zwischen der Tempera­ turdifferenz und dem Bildversatz. In der Figur stellt die Abszisse die Temperaturdifferenz (Temperatur der Platte 4 minus Temperatur der Platte 2) zwischen dem Rahmen 2 und der Platte 4 dar, während die Ordinate den Bildversatz darstellt (tatsächlich dargestellt ist der auf den Wert bei 0°C Temperaturdifferenz normierte Bildversatz). Der Bildversatz kann bezüglich jeder Temperaturdifferenz zwischen dem Rahmen 2 und der Platte 4 unter Verwendung des nahezu linearen Zusammenhangs in Fig. 7 korrigiert werden. Selbst wenn also die Wärmeerzeugung in den CCD-Chips den Bildversatz ändert, kann doch unter Verwendung der gemessenen Tempera­ turdifferenz zwischen dem Rahmen 2 und der Platte 4 der geänderte Bildversatz korrigiert werden und der Meßfehler verringert werden. Bei dem Entfernungsmesser dieses ersten Ausführungsbei­ spiels können der Rahmen 2 und die Platte 4 aus dem gleichen oder aus verschiedenen Materia­ lien bestehen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Wie in Fig. 1 und Fig. 2(b) gezeigt, sind an der Unterseite der Platte 4 vier Verbindungsrippen 5A ausgebildet. Ein Paar Verbindungsrippen 5A befindet sich auf einer Linie senkrecht zur optischen Achse der Linse 1a oder 1b und zu der die optischen Achsen der Linsen 1a und 1b enthaltenden Ebene. Die Verbindungsrippen 5A liegen einander bezogen auf das jeweilige Strahlendurch­ gangsloch HL gegenüber, durch das die Bildstrahlen von der Linse 1a bzw. 1b hindurchgehen. Die CCD-Gehäuse 3a und 3b sind an der Platte 4 mittels der transparenten Platten 8 positioniert und fixiert, die jeweils mit den Verbindungsebenen 5 (unteren Stirnflächen) der Verbindungsrippen 5A verbunden bzw. verklebt sind.

Wie in den Fig. 1 und 2b gezeigt, ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht der gesamte Umfangsabschnitt der rechteckigen transparenten Platten 8 mit der Platte 4 verklebt. Vielmehr sind die transparenten Platten 8 an Klebstellen mit der Platte 4 verklebt, die auf zwei gegenüber­ liegenden Seiten des Strahlendurchgangslochs HL liegen. Die Klebstellen befinden sich auf einer Linie, die senkrecht zur optischen Achse des jeweiligen CCD-Chips 25' bzw. 26' ist und zur Ebene, die die optischen Achsen beider CCD-Chips 25' und 26' enthält, verläuft.

Infolge dieser Ausgestaltung strömt die von den CCD-Chips 25' und 26' erzeugte Wärme zunächst zu den transparenten Platten 8, die an dem jeweiligen CCD-Gehäuse 3a und 3b fixiert sind, und dann ausgehend von den Verbindungsebenen 5 zur Platte 4. Diese Zweipunktverkle­ bung wirkt sich in folgender Weise aus.

Da die einander gegenüberliegenden Seitenflächen einer jeweiligen transparenten Platte 8, die senkrecht zur Linie liegen, längs der die Basislänge des optischen Systems gemessen wird, nicht mit der Platte 4 verklebt sind, wird die thermische Ausdehnung der transparenten Platte 8 in Längsrichtung der Platte 4 von letzterer nicht behindert. Anders ausgedrückt, die thermische Ausdehnung in Längsrichtung der transparenten Platten 8 beeinflußt die Platte 4 nicht.

Wenn die Wärme von den Verbindungsebenen 5 zur Platte 4 strömt, kann man davon ausgehen, daß die Platte 4 sich in ihrer Längsrichtung gleichförmig thermisch ausdehnt. Bei Einsatz des Aufbaus gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Korrektur gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel unter Verwendung von Temperatursensoren noch effektiver zur Verringerung eines Meßfehlers, der auf der in den CCD-Chips 25' und 26' erzeugten Wärme beruht.

Drittes Ausführungsbeispiel

Wie in den Fig. 1 und 2(b) gezeigt, umgeben Abschirmungswände 9 jeweils die Seitenflächen der transparenten Platten 8 der CCD-Gehäuse 3a und 3b. Die Seitenwände 9 sind an der Bodenfläche (Unterseite) der Platte 4 ausgebildet, um zu verhindern, daß Störstrahlen von den Seitenflächen der transparenten Platten 8 her auf die optischen Sensorfelder auf den CCD-Chips 25' und 26' auftreffen. In Fig. 2(b) ist der horizontale Querschnitt der Seitenwände 9 dargestellt, die das CCD-Gehäuse 3a umgeben.

Durch Ausbilden der Abschirmungswände 9 an der Bodenfläche der Platte 4 ist es nicht nötig, das herkömmliche Abschirmungsgehäuse einzusetzen, das den gesamten Entfernungsmesser abdeckt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Entfernungsmessermodul aus Kunststoffmaterial hergestellt, Temperatursensoren 31 und 32 werden am Rahmen 2 bzw. an der Platte 4 ange­ bracht, und der Bildversatz der Abbilder des Objekts wird auf der Basis der Temperaturdifferenz korrigiert, die mittels der Temperatursensoren 31 und 32 gemessen wird. Der oben beschriebene Entfernungsmesseraufbau ermöglicht die Verringerung des Entfernungsmeßfehlers, der von einer Abweichung der Basislänge infolge einer thermischen Ausdehnungsdifferenz zwischen der Platte 4 und dem Rahmen 2 im Stromleitzustand der CCD-Chips herrührt, wobei der Vorteil voll genutzt werden kann, daß alle strukturellen Komponenten, die aus demselben Material bestehen, bei Umgebungstemperaturänderungen in gleicher Weise thermisch verformt werden. Auf diese Weise erhält man einen Entfernungsmesser mit einer höheren Meßgenauigkeit.

Gemäß der Erfindung ist die transparente Platte 8 des CCD-Gehäuses 3a oder 3b an zwei Stellen ihrer Vorderseite mit der Platte 4 verbunden oder verklebt. Die Verbindungsstellen liegen auf einer Linie, die senkrecht zur optischen Achse des CCD-Chips und zur Ebene verläuft, die die optischen Achsen der CCD-Chips enthält. Durch Befestigen der transparenten Platte 8 an der Platte 4 in dieser Weise beeinflussen thermische Ausdehnungen der transparenten Platten 8 kaum die longitudinale Deformation der Platte 4, welch letztere somit vergleichsweise gleichförmig ist. Daher ist die Korrektur unter Verwendung der Temperatursensoren noch wirkungsvoller, wenn sie mit dieser Art der Befestigung der transparenten Platten 8 an der Platte 4 kombiniert wird, was die Meßgenauigkeit weiter erhöht.

Gemäß der Erfindung sind die Umfangsabschnitte der transparenten Platten 8 von den jeweiligen Abschirmungswänden umgeben, welche verhindern, daß Störstrahlen von den Seitenflächen der transparenten Platten 8 her auf die CCD-Chips auftreffen. Die Abschirmungswände machen das herkömmliche Abschirmungsgehäuse, das den gesamten Entfernungsmesser bedeckt, unnötig und ermöglichen den Einsatz allgemeiner transparenter Platten an den Vorderseiten der CCD- Gehäuse ohne Berücksichtigung des Einflusses von Störlicht.

Claims (8)

1. Entfernungsmesser, umfassend:
ein Paar Linsen (1a, 1b), deren optische Achsen parallel zueinander verlaufen und die Abbildungen eines Objekts auf eine Brennebene fokussieren,
ein Paar CCD-Chips (25', 26') auf der Brennebene, von denen jeder ein optisches Sensorfeld entsprechend einer jeweiligen der Linsen (1a, 1b) enthält, wobei der Entfernungsmes­ ser die Entfernung zwischen ihm und dem Objekt anhand des Bildversatzes der Abbildungen des Objekts auf den CCD-Chips nach dem Prinzip der Triangulation ermittelt, und
Tragmittel (2, 4), welche die Linsen (1a, 1b) und die CCD-Chips (25', 26') in vorbe­ stimmter relativer Lagezuordnung tragen, wobei die Tragmittel und die Linsen aus demselben Material bestehen, gekennzeichnet durch Temperatursensoren (31, 32), die an vorbestimmten Stellen auf den Tragmitteln (2, 4) angeordnet sind, damit der Bildversatz auf der Basis der Temperaturdiffe­ renz zwischen den vorbestimmten Stellen korrigiert wird.

2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Tempe­ ratursensoren (31, 32) zwischen den Linsen (1a, 1b) und ein anderer der Temperatursensoren zwischen den CCD-Chips (25', 26') angeordnet ist.

3. Entfernungsmesser, umfassend:
ein Paar Linsen (1a, 1b), deren optische Achsen parallel zueinander verlaufen und die Abbilder eines Objekts auf eine Brennebene fokussieren,
ein Paar CCD-Gehäuse (3a, 3b), je enthaltend einen CCD-Chip (25', 26') auf der Brenn­ ebene und eine transparente Platte (8), wobei die CCD-Chips jeweils ein optisches Sensorfeld entsprechend einer jeweiligen der Linsen (1a, 1b) enthalten, die transparente Platte ein Paar Flächen parallel zu dem optischen Sensorfeld zur Übertragung von Strahlen von der zugehörigen der Linsen (1a, 1b) aufweist und der Entfernungsmesser die Entfernung zwischen ihm und dem Objekt anhand des Bildversatzes der Abbildungen auf den CCD-Chips nach dem Prinzip der Triangulation ermittelt,
Tragmittel (2, 4) zum Tragen der CCD-Gehäuse (3a, 3b) und der Linsen (1a, 1b), wobei die Position der Linsen und der CCD-Chips in einer vorbestimmten relativen Lagebeziehung stehen, und
Paare Verbindungsrippen (5A), die je eine Verbindungsebene parallel zur Brennebene aufweisen und von denen jedes Paar einem der CCD-Gehäuse (3a, 3b) zugeordnet ist und an den Tragmitteln längs einer Linie angeordnet ist, die senkrecht zur optischen Achse des zugehörigen CCD-Chips und zu der die optischen Achsen der CCD-Chips enthaltenden Ebene verläuft,
wobei die vordere der Flächen der transparenten Platte (8), die der zugehörigen Linse (1a, 1b) zugewandt ist, mit den Verbindungsebenen des zugehörigen Paares Verbindungsrippen (5A) verbunden bzw. verklebt ist derart, daß die optischen Achsen der Linsen mit den optischen Achsen der CCD-Chips zusammenfallen, und
wobei die transparenten Platten (8), die Tragmittel (2, 4) und die Linsen (1a, 1b) aus demselben Material bestehen.

4. Entfernungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs­ rippen (5A) in einem der Paare Verbindungsrippen für ein Loch (HL) voneinander beabstandet sind, welches die Tragmittel durchsetzend entsprechend dem einen der CCD-Gehäuse ausgebildet ist, um die Bildstrahlen von der zugehörigen Linse (1a, 1b) hindurchzulassen.

5. Entfernungsmesser nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch Abschirmungs­ wände (9), die die Seitenflächen einer jeweiligen der transparenten Platten (8) umgeben, um zu verhindern, daß Strahlen, die nicht durch die Linsen (1a, 1b) gelaufen sind, auf die CCD-Gehäuse (3a, 3b) auftreffen.

6. Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 3 bis 5, ferner gekennzeichnet durch Temperatursensoren (31, 32), die an vorbestimmten Stellen der Tragmittel (2, 4) angeordnet sind, um die den Bildversatz auf der Grundlage der Temperaturdifferenz zwischen den vorbe­ stimmten Stellen zu korrigieren.

7. Entfernungsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Tempe­ ratursensoren (31, 32) zwischen den Linsen (1a, 1b) und der andere Temperatursensor zwischen den CCD-Chips (25', 26') angeordnet ist.

8. Entfernungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das genannte Material ein Kunststoffmaterial ist.