DE19813476A1 - Entfernungsmeßvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entfernungsmeßvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere eine Entfernungsmeßvorrichtung, die auf Fremdlicht-Tri­ angulation beruht und bei einer Vorrichtung zur Verhinderung einer Fahrzeugkollision einge­ setzt werden kann. Speziell betrifft die Erfindung den Aufbau bzw. die Montage einer fotoelektri­ schen Wandleranordnung in einer Entfernungsmeßvorrichtung.

Der Grundaufbau einer Entfernungsmeßvorrichtung auf der Basis von Fremdlicht-Triangulation (einem Stereoverfahren), wie sie beispielsweise bei Autofokus-Kameras eingesetzt wird, umfaßt gemäß Darstellung in Fig. 6 ein optisches Doppellinsen-Abbildungssystem mit zwei Abbildungs­ linsen (Positivlinsen) 1 _R, 1 _L, die einem Ziel (Meßobjekt) zugewandt sind und eine Parallaxe wie zwischen zwei Augen erzeugen, sowie eine fotoelektrische Wandleranordnung. Die Wandleran­ ordnung umfaßt zwei Lichtsensor-Arrays 2 _R, 2 _L (nachfolgend als Zeilensensoren bezeichnet), typischerweise CCDs, als fotoelektrische Wandler. Die Zeilensensoren 2 _R, 2 _L, die etwa in der Brennebene der Abbildungslinsen 1 _R, 1 _L angeordnet sind, setzen eine eindimensionale örtliche Beleuchtungsdichteverteilung von mittels der Abbildungslinsen erzeugten Bildern in eine Folge elektrischer Signale um. Quantisierschaltungen 3 _R, 3 _L quantisieren sequentiell die Ausgangs­ signale der einzelnen Zellen (Segmente) der Zeilensensoren 2 _R, 2 _L. Eine Logikeinheit 4 ist zur Durchführung logischer Operationen an gesammelten Digitalwerten entsprechend den beiden nebeneinander erzeugten Abbildungen zur Berechnung und Ausgabe eines Entfernungssignals vorgesehen.

Die beiden Abbildungslinsen 1 _R, 1 _L, die ein seitliches Paar von Abbildungslinsen bilden, weisen zueinander parallele optische Achsen S_R, S_L und die gleiche Brennweite f_e auf und sind zur Bildung des optischen Doppellinsen-Abbildungssystems auf derselben Oberfläche angeordnet. Die beiden Abbildungslinsen 1 _R, 1 _L sind um eine Bezugslänge B zwischen ihren optischen Achsen (Augenabstand) voneinander beabstandet und erzeugen jeweils eine invertierte Abbildung des Ziels (eine Beleuchtungsstärkenverteilung) auf dem zugehörigen Zeilensensor bei 2_R, 2 _L, der in der jeweiligen Brennebene liegt. Die nachstehende Gleichung ergibt sich aus dem Prinzip der Triangulation (der Ähnlichkeit von Dreiecken) für den Fall einer endlichen Entfernung d zum Ziel T:

d = B_fe/(X₁ + X₂) = B_fe/X (1)

In dieser Gleichung stellen X₁ und X₂ einen Versatz der jeweiligen Abbildungsposition längs den Zeilensensoren 2 _R, 2 _L gegenüber der jeweiligen Abbildungsposition dar, die sich bei unendlicher Entfernung zum Ziel T ergeben würde. X ist die Summe X₁ + X₂ und stellt damit eine relative Differenz (Phasendifferenz) zwischen den Abbildungen des Ziels dar. Somit kann die Entfernung d durch Bestimmung dieser örtlichen Phasendifferenz X ermittelt werden. Wie aus Gleichung (1) ersichtlich, nimmt die Meßgenauigkeit mit der Bezugslänge B und der Brennweite f_e zu.

Herkömmliche Entfernungsmeßgeräte sind modular aufgebaut, so daß sie leicht in Produkte, etwa Kameras, eingebaut werden können. Beispielsweise umfaßt die in Fig. 7 dargestellte bekannte Entfernungsmeßeinheit, die an Kameras montiert wird, eine Doppellinsenplatte 1 aus Kunststoff (Linsenmodul), die die Abbildungslinsen 1 _R, 1 _L in einem Stück vereinigt, einen kastenartigen Lichtleitzylinder oder -tubus 6 (Linsenhalter) mit zwei nebeneinander liegenden Fenstern 6 _R, 6 _L, der einfallendes Licht von den Abbildungslinsen 1 _R, 1 _L leitet und eine Länge gleich der Brennweite f_e aufweist, sowie Zeilensensoren 2 _R, 2 _L, am Boden des Lichtleittubus mit einer jeweiligen Lichtempfangsfläche auf die bildgebendes Licht projiziert wird.

Die Doppellinsenplatte 1 weist an den seitlichen Enden der Abbildungslinsen 1 _R, 1 _L einstückige Flansche 8 _R, 8 _L auf. In jedem dieser Flansche 8 _R, 8 _L befindet sich ein Montageschlitz 9. Ein Vorsprung oder Zapfen 10 erstreckt sich vertikal von den beiden seitlichen Enden der Oberseite des Tubus 6. Wenn die Doppellinsenplatte 1 und der Tubus 6 zusammengesetzt werden, werden die Vorsprünge 10 in den jeweiligen Montageschlitz 9 eingesteckt und die Paßflächen mit einem Klebstoff versehen, um die beiden Teile miteinander zu verbinden.

Zur Montage der Zeilensensoren (Fotosensor-Arrays) an dem Tubus 6, wird ein Aluminiumträger (bzw. eine Aluminiumplatte) 7, auf dem IC-Gehäuse (z. B. Keramikgehäuse) 5 _R und 5 _L mit gesonderten Zeilensensoren 2 _R und 2 _L montiert sind, auf einer flexiblen gedruckten Leiterplatte 11 angeordnet, wobei die Spitzen von Anschlußstiften 5a der IC-Gehäuse 5 _R und 5 _L mittels eines Lots 20 an der Rückseite der Leiterplatte 11 fixiert sind, wie in Fig. 8(A) gezeigt. Die vier Ecken des Trägers 7 sind mit der Rückseite des Tubus 6 verschraubt, wie durch entsprechende Löcher in Fig. 7 angedeutet. Die Anschlußstifte 5a der IC-Gehäuse 5 _R und 5 _L sind in schlitzartige Durchgangslöcher 7a im Substrat bzw. Träger 7 eingesetzt, und die gesamte Rückfläche der IC-Gehäuse 5 _R und 5 _L ist unter Verwendung eines mittels Wärme aushärtbaren Klebstoffs 12a an dem Träger 7 fixiert. Ein UV-aushärtbarer Klebstoff 12b zur vorübergehenden Befestigung wird dazu benutzt, das Träger an den kurzen Seiten der Rückseite der IC-Gehäuse 5 _R oder 5 _L, wo sich keine Anschlußstifte 5a befinden, zu fixieren.

Zur Verbesserung der Meßgenauigkeit einer solchen Entfernungsmeßvorrichtung, die auf Fremdlicht-Triangulation beruht, kann der Wert B_fe erhöht werden, wie oben beschrieben. Eine Vergrößerung der Brennweite f_e führt jedoch zu einer erhöhten f-Zahl der Linsen, was die Linsen abdunkelt und die Beleuchtungsstärke auf den Abbildungsflächen verringert. Linsen mit kleinerer Brennweite f_e sind günstiger, um die Beleuchtungsstärke auf den Abbildungsflächen zu erhöhen. Außerdem ermöglicht eine Verringerung der Brennweite f_e eine Verringerung der Linsentubus­ länge des Tubus 6, was zu einer dünnen Entfernungsmeßvorrichtung führt. Zur Verringerung der Brennweite f_e wird der Abstand B zwischen den optischen Achsen zur Vermeidung einer Verschlechterung der Meßgenauigkeit erhöht. Eine dünne Entfernungsmeßvorrichtung mit einer Brennweite f_e von etwa zwei Zentimetern und einem Abstand B zwischen den optischen Achsen von etwa sechs Zentimetern ist für eine Entfernungsmeßvorrichtung zur Verwendung als Fahrzeugkollisionsverhinderungsvorrichtung, für die eine hohe Meßgenauigkeit gefordert wird, erforderlich.

Die voranstehend beschriebene Entfernungsmeßvorrichtung weist folgende Probleme auf:

• (1) Wenn in dem Montageaufbau für die Zeilensensoren das Material des Trägers 7 das gleiche wie das des Tubus 6 ist, z. B. Aluminium, und der lineare Ausdehnungskoeffizient dieses Materials mit β bezeichnet wird, würde sich der Abstand zwischen den optischen Achsen der Zeilensensoren (bzw. der Abstand zwischen Punkten auf den Zeilensensoren, die von den optischen Achsen der Abbildungslinsen durchsetzt werden) durch eine Temperaturerhöhung um Δt gegenüber der Montagetemperatur von B₀ zu
  B_t = B₀ (1 + β.Δt) (2)
  ändern, wenn B₀ der Abstand bei der Montagetemperatur ist.

Da sich die IC-Gehäuse 5 _R, 5 _L sich bei einer thermischen Ausdehnung des Trägers auch selbst thermisch ausdehnen, ergibt sich die Änderung des Abstands zwischen den optischen Achsen tatsächlich als Verdopplung bzw. Summe der Ausdehnung des Trägers B₀βΔt und der Ausdeh­ nung der IC-Gehäuse 5 _R und 5 _L. Da die Rückseiten der IC-Gehäuse 5 _R und 5 _L unter Verwendung von wärme-aushärtbarem Klebstoff 12a am Träger 7 befestigt sind, verteilt sich die thermische Spannung ungleichförmig in den IC-Gehäusen 5 _R und 5 _L infolge des unterschiedlichen Haftgrads zwischen den Klebflächen. Daher ist es schwierig die thermische Dehnung der IC-Gehäuse 5 _R und 5 _L quantitativ abzuschätzen, und es gibt einen Unterschied zwischen den seitlich getrennten IC-Gehäuse 5 _R und 5 _L. Obwohl der Abstand zwischen den optischen Achsen bei der Montage­ temperatur B₀ ist, gilt Gleichung (2) nicht mehr, wenn sich die Temperatur um Δt geändert hat.

Weil kein eindeutiger Zusammenhang zwischen einer Temperaturänderung und der davon herrührenden Änderung des Abstands zwischen den optischen Achsen der Zeilensensoren besteht, kann auch durch Einbau eines Temperaturfühlers keine thermische Kompensation erreicht werden.

• (2) Ungeachtet ihrer gegenüber Glaslinsen geringeren Kosten besteht ferner ein Nachteil der Kunststoff-Doppellinsenplatte 1 in ihrem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Die thermische Ausdehnung nimmt mit zunehmendem Abstand zwischen den optischen Achsen merklich zu.

Es sei unter Bezugnahme auf Fig. 8(A) angenommen, daß der Abstand B zwischen den optischen Achsen der beiden Abbildungslinsen bei der Temperatur, bei der auf der jeweiligen Seite der Vorsprung 10 des Tubus 6 in den Montageschlitz 9 der Doppellinsenplatte 1 eingesteckt wird und die beiden Teile miteinander verbunden werden, B₀ beträgt und die Temperatur dann um Δt ansteigt. Könnte sich die Doppellinsenplatte 1 frei ausdehnen, würde sich der Abstand zwischen den optischen Achsen durch die Temperaturerhöhung um Δt von B₀ zu B_t = B₀ (1 + α.Δt) ändern, wobei α der lineare Ausdehnungskoeffizient der aus Kunststoff bestehenden Doppellinsenplatte 1 ist. Da jedoch die Doppellinsenplatte 1 zwischen den Vorsprüngen 10 des Tubus 6 einge­ schlossen und fixiert ist und der aus Aluminium bestehende Tubus 6 einen kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als die Doppellinsenplatte 1 aufweist, wird letztere einer thermischen Kompressionskraft ausgesetzt, wie durch die Pfeile in Fig. 9(A) angedeutet. Deshalb ergibt sich für den Abstand B_t zwischen den optischen Achsen lediglich die folgende Ungleichung, in der β den linearen Ausdehnungskoeffizienten von Aluminium bezeichnet, anhand derer der Abstand nicht exakt ermittelt werden kann:

B₀(1 + β.Δt) < B_t < B₀(1 + α.Δt) (3)

Obwohl also der Abstand zwischen den optischen Achsen bei Temperaturänderungen zunimmt bzw. abnimmt, kann die Abhängigkeit einer Dehnung oder Schrumpfung aufgrund dieses Faktors nicht exakt bestimmt werden, und zwar aufgrund der mechanischen Begrenzung oder eines Unterschieds im Elastizitätsmodul, wie durch den Ausdruck (3) gezeigt. Folglich liegt der Abstand der optischen Achsen bei bestimmten Temperaturen innerhalb eines ungewissen Bereichs (ist fehlerbehaftet). Selbst wenn nahe der Doppellinsenplatte ein Temperatursensor zur Kompensation temperaturbedingter Änderungen des Abstands zwischen den optischen Achsen angeordnet würde, ließe sich damit wegen des sich aus dem obigen Ausdruck (3) ergebenden prinzipiellen Fehlers doch keine korrekte Temperaturkompensation durchführen. Darüber hinaus nimmt der prinzipielle Fehler B₀(α - β)Δt bei Temperaturschwankungen linear zu.

Aus dem Voranstehenden ergibt sich, daß die Kombination einer Kunststofflinse mit einem Lichtleittubus aus Metall, etwa Aluminium, für Entfernungsmeßgeräte, die in Vorrichtungen zur Verhinderung einer Fahrzeugkollision eingesetzt werden sollen, nicht geeignet ist, da solche Vorrichtungen unabhängig von Temperaturschwankungen genau arbeiten müssen.

Man könnte daran denken, den Tubus 6 ebenfalls aus Kunststoff herzustellen und dafür zu sorgen, daß die Ausdehnungskoeffizienten des Tubus und der Linsenplatte etwa gleich sind (α ≅ β). Dies würde naturgemäß zu einem größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten des Tubus 6 führen und die Auswirkungen einer thermischen Spannung auf die Montageeinheit aus Tubus 6 und Zeilensensoren 2 _R, 2 _L erhöhen und damit direkt die Messung der Phasendifferenz X beein­ trächtigen. Damit zeigt sich, daß beim Stand der Technik genaue Messungen, die von Tempera­ turänderungen relativ unabhängig sind, mit der Verwendung einer Kunststoffzusammensetzung für die Abbildungslinsen 1 _R, 1 _L unverträglich sind.

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, den Montageaufbau der fotoelektrischen Wandleranord­ nung zu verbessern, um eine Entfernungsmeßvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, genaue Entfernungsmessungen auszuführen, und die relativ geringe Temperaturabhängigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Entfernungsmeßvorrichtung gemäß Patentan­ spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprü­ che.

Mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 4 wird eine Entfernungsmeßvorrichtung für genaue Entfernungsmessungen mit geringer Temperaturabhängigkeit geschaffen, bei der der Aufbau der Abbildungslinsen und ihre Montage zur Verringerung der Kosten unter Einsatz von Kunststoff-Abbildungslinsen verbessert sind.

Bei dem Montageaufbau für die fotoelektrischen Wandler sind dieselben relativen Positionen in lokalen Bereichen der Rückflächen beider fotoelektrischer Wandler an dem Träger punktfixiert, so daß die lokalen Bereiche der fotoelektrischen Wandler der thermischen Ausdehnung bzw. Schrumpfung des Trägers folgen, wenn sich die Temperatur ändert und somit relativ zum Träger stationäre Punkte bilden. Nicht-lokale Bereiche sind dagegen nicht beschränkt und dehnen sich freier aus. Somit wird die thermische Ausdehnung der fotoelektrischen Wandler kompensiert, und der Abstand zwischen den optischen Achsen der beiden fotoelektrischen Wandler wird lediglich von der thermischen Ausdehnung des Trägers beeinflußt. Das heißt, der Abstand zwischen den optischen Achsen der beiden fotoelektrischen Wandler hängt proportional vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der Temperaturänderung des Trägers ab. Folglich kann ein Temperaturfühler vorgesehen werden, um eine Änderung des Abstands zwischen den optischen Achsen der beiden fotoelektrischen Wandler zu kompensieren und damit genaue Entfernungsmessungen mit geringer Abhängigkeit von Temperaturschwankungen zu ermögli­ chen.

Wenn sich bei der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 4, die Temperatur verändert, verschiebt sich jeder Punkt der beiden Abbildungslinsen relativ zur Linsenaufnahmefläche gegenüber einem Referenzort als Fixpunkt. Da der Fixpunkt beider Abbildungslinsen relativ optischen Achse der jeweiligen Abbildungslinse in gleicher Richtung um die gleiche Entfernung längs einer Linie versetzt ist, die die optischen Achsen der beiden Abbildungslinsen miteinander verbindet, verschiebt sich die Achse jeder Abbildungslinse auf dieser Linie in gleicher Richtung und um die gleiche Strecke. Selbst wenn sich also die Abbildungslinsen ausdehnen oder schrumpfen, ändert sich der Abstand zwischen den optischen Achsen nicht. Eine Temperaturänderung führt allerdings auch zu einer Dehnung/Schrumpfung der Linsenaufnahmefläche, d. h. die Basis auf der die Abbildungslinsen montiert sind, was mit einer Versetzung der Bezugsorte der Abbildungslin­ sen einhergeht. Diese thermische Dehnung/Schrumpfung führt zu einer Änderung des Abstands zwischen den optischen Achsen. Diese Änderung ist jedoch eindeutig proportional zum thermi­ schen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Linsenaufnahmefläche, d. h. des Lichtleittubus 16, sowie zur Temperaturänderung, weshalb eine thermische Kompensation ohne prinzipielle Fehler ermöglicht wird und die thermischen Eigenschaften zur Ermöglichung genauer Entfer­ nungsmessungen verbessert werden. Hierdurch wird eine Änderung des Abstands zwischen den optischen Achsen unabhängig von einer thermischen Dehnung/Schrumpfung der Abbildungslin­ sen, was die Verwendung billiger Kunststoff-Linsen mit großem thermischen Ausdehnungskoef­ fizienten erlaubt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Entfernungsmeßvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie A-A' in Fig. 1,

Fig. 3(A) eine Draufsicht auf eine Abbildungslinse zur Verwendung bei der Entfernungsmeßvor­ richtung,

Fig. 3(B) eine Ansicht der Abbildungslinse von unten,

Fig. 3(C) eine Schnittansicht längs der Linie C-C' in Fig. 3(A),

Fig. 4(A) eine Draufsicht auf ein Blattfeder-Andruckelement für die Entfernungsmeßvorrichtung,

Fig. 4(B) eine Seitenansicht des Blattfeder-Andruckelements,

Fig. 4(C) eine Schnittansicht längs der Linie C-C' in Fig. 4(A),

Fig. 5(A) eine Teildraufsicht auf einen für die Entfernungsmeßvorrichtung verwendeten CCD-Montageträger,

Fig. 5(B) eine Teildraufsicht, die zeigt wie ein CCD auf dem CCD-Montageträger montiert wird,

Fig. 5(C) eine Schnittansicht längs der Linie C-C' in Fig. 5(B),

Fig. 6 ein schematisches Blockdiagramm einer auf Fremdlicht-Triangulation basierenden Entfernungsmeßvorrichtung,

Fig. 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer herkömmlichen Entfernungsmeßein­ heit zur Montage an einer fotografischen Kamera,

Fig. 8(A) einen Vertikalquerschnitt, der zeigt, wie ein CCD auf einem CCD-Montageträger der Entfernungsmeßeinheit montiert ist,

Fig. 8(B) eine Teildraufsicht von Fig. 8(A),

Fig. 9(A) eine Draufsicht, die den Zusammenhang zwischen einem Lichtleittubus und einer Doppellinsenplatte der Entfernungsmeßeinheit zeigt, und

Fig. 9(B) eine Ansicht von unten, die zeigt, wie der CCD-Montageträger an den Lichtleittubus angeschraubt ist.

Es sei zunächst auf die Fig. 1 bis 5 Bezug genommen. Abbildungslinsen 50 _R, 50 _L, die ein seitliches Paar optischer Abbildungssysteme bilden, sind an Fenstern 16 _R, 16 _L eines Linsenauf­ nahmeabschnitts (bzw. einer Linsenaufnahmefläche oder -platte) 16a eines kastenartigen Lichtleitzylinders oder -tubus 16 montiert. Der Lichtleittubus 16 ist aus Aluminiumdruckguß hergestellt. Die Abbildungslinsen 50 _R, 50 _L, weisen zueinander parallele optische Achsen 5 _R bzw. 5_L auf, sind einander gleich, jedoch voneinander unabhängig.

Ein Aluminiumträger 17, auf dem CCD-Elemente 20 _R, 20 _L als fotoelektrische Wandler montiert sind, ist mit der Rückseite des Lichtleittubus 16 verschraubt. Die CCD-Elemente 20 _R und 20 _L dienen der Umsetzung der räumlichen Verteilung der Beleuchtungsstärke eines jeweiligen, von einer jeweiligen der Abbildungslinsen 50 _R bzw. 50 _L erzeugten Bildes zu einem sequentiellen Datensignal. Der Aluminiumträger 17, auf dem die CCD-Elemente in Form von DIL-IC-Gehäusen 21 _R bzw. 21 _L montiert sind, ist auf eine flexible gedruckte Leiterplatte 11 gesetzt, wobei die Spitzen der Anschlußstifte 21a von dem jeweiligen IC-Gehäuse 21 _R bzw. 21 _L unter Verwendung eines Lots 22 an der Rückseite der Leiterplatte verlötet sind, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Anschluß­ stifte 21a der IC-Gehäuse 21 _R, 21 _L durchsetzen schlitzartige Durchgangslöcher 17a in dem Träger 17. Lediglich ein zentraler begrenzter Bereich der Rückfläche des jeweiligen IC-Gehäuses 21 _R, 21 _L ist unter Verwendung eines wärme-aushärtbaren Klebstoffs 18 mit dem Träger 17 verklebt. Montagelöcher 17b für Schrauben zum Anschrauben des Trägers 17 an dem Lichtleit­ tubus 16 sind in dem Träger 17 ausgebildet. Vertiefungen 17c, die dazu dienen, die Klebfläche zu begrenzen, sind innerhalb bzw. zwischen den schlitzartigen Durchgangslöchern 17a ausgebil­ det um zu verhindern, daß sich der Klebstoff 18 über die begrenzte zentrale Klebfläche hinaus ausdehnt. Der Träger 17 wird vorübergehend an den kurzen Seiten der Rückflächen der IC-Gehäuse 21 _R, 21 _L befestigt, wo keine Anschlußstifte 21a vorhanden sind, und zwar mittels eines durch Ultraviolett-Licht aushärtbaren Klebstoffs 19. Der Träger 17 und die flexible gedruckte Leiterplatte 11 sind mittels eines doppelseitigen Klebebandes 40 aneinander befestigt. Die Anschlußstifte 21a der IC-Gehäuse 21 _R, 21 _L durchdringen das Klebeband 40.

Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den beiden Abbildungslinsen 50 _R, 50 _L jeweils um eine einzelne konvexe, im wesentlichen flache Kunststofflinse, etwa aus PPS, die eine sphärisch oder asphärisch gekrümmte Linsenfläche 51 und einen mit dieser einstückigen Umfangsflansch 52 aufweist, wie in Fig. 3 gezeigt. Wie ebenfalls aus Fig. 3 hervorgeht, ist an der Rückseite des Umfangsflansches 52, mit diesem einstückig eine halbmondförmige Ausrich­ tungsstufe 53 als Klebstoffbegrenzungsfläche ausgebildet. Von der Ausrichtungsstufe 53 stehen ein säulenartiger Referenzvorsprung 53a und zu seinen beiden Seiten in Richtung einer in Fig. 3 eingezeichneten Y-Achse jeweils ein säulenartiger Hilfsvorsprung 53b vertikal ab. Die Mitte des Referenzvorsprungs 53a ist um eine Strecke E von einer Achse O versetzt. Ein Ausschnitt oder Schlitz 54 ist längs einer die Achse O mit dem Referenzvorsprung 53a verbindenden Linie (der X-Achse) auf der dem Referenzvorsprung 53a abgewandten Seite der Achse O ausgebildet. Vorsprünge 55a, 55b und 55c zur Aufnahme von Einsenkungen sind einstückig an der Oberflä­ che des Umfangsflansches 52 jeder der Abbildungslinsen 50 _R, 50 _L an den Ecken eines gleich­ schenkligen Dreiecks (einschließlich eines gleichseitigen Dreiecks) ausgebildet. Die eine Ecke diese Dreiecks liegt direkt oberhalb des Referenzvorsprungs 53a, und die durch diese Ecke gehende X-Achse verläuft senkrecht zur Basis des Dreiecks. Die Oberseite der Vorsprünge 55a, 55b und 55c ist als vorspringende gekrümmte Fläche ausgebildet. Kugelartige Gleit- und Ausgleichsvorsprünge 56b und 56c, die als Gleitpunkte dienen, sind an der Unterseite des Umfangsflansches 52 der Abbildungslinsen 50 _R, 50 _L an den Stellen direkt unterhalb der Vor­ sprünge 55b und 55c ausgebildet. Kleine Gleit- und Ausgleichsvorsprünge 57a und 57b sind außerdem auf der Y-Achse ausgebildet, wie in Fig. 3(B) gezeigt.

Die in oben beschriebener Weise ausgebildeten Abbildungslinsen 50 _R und 50 _L werden jeweils gesondert dadurch an dem Tubus 16 befestigt, daß der Referenzvorsprung 53a in ein Aufnahme­ loch 16b in der Linsenaufnahmefläche 16a eingesteckt wird und die Ausrichtungsstufe 53 um den Referenzvorsprung 53a herum mit Klebstoff versehen wird. Bei der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform sind zu beiden Seiten des Referenzvorsprungs 53a Hilfsvor­ sprünge 53b vorgesehen, die wie der Referenzvorsprung 53a in ein jeweiliges Aufnahmeloch 16b in der Linsenaufnahmefläche 16a eingesteckt werden. Bei einer nicht gezeigten alternativen Ausführungsform ohne die Hilfsvorsprünge 53b sind die Abbildungslinsen vor ihrer Fixierung um den Referenzvorsprung 53a drehbar. In diesem Fall kann vor Aufbringen des Klebstoffs mittels eines in den Schlitz 54 gesteckten Werkzeugs die jeweilige Abbildungslinse um den Referenzvor­ sprung 53a gedreht und damit ausgerichtet werden. Im Fall der Hilfsvorsprünge 53b erfolgt die Ausrichtung dagegen durch die Lage dieser Vorsprünge an den Abbildungslinsen und die Lage die zugehörigen Aufnahmelöcher in der Linsenaufnahmefläche. Im letzteren Fall kann der Schlitz 54 auch entfallen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich sind die Referenzvorsprünge 53a der Abbildungslinsen 50 _R und 50 _L gegenüber der Achse O bzw. der jeweiligen optischen Achse S_R, S_L in gleicher Richtung und um die gleiche Strecke E auf einer Linie (der X-Achse), die die optischen Achsen miteinander verbindet, versetzt.

Der Umfangsflansch 52 der gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einem Ende fixierten Abbil­ dungslinsen 50 _R, 50 _L wird von oben elastisch mittels eines Blattfeder-Andruckelements 60 angedrückt, um zu verhindern, daß die jeweilige Linse im Bereich des Schlitzes 54 von der Linsenaufnahmefläche 16a abhebt und schwebt. Das Andruckelement 60 umfaßt bei diesem Ausführungsbeispiel eine ringartige Blende 61 mit einer kreisförmigen Blendenöffnung 61a, abgebogenen Schenkeln 62, 63, die einstückig mit der Blende 61 ausgebildet sind und in entgegengesetzten Richtungen radial von ihr abstehen, sowie mittels einer Flanschformpresse gebildeten Abschirmschürzen 64, 65, die dazu dienen, den Rand der jeweiligen Abbildungslinse zu bedecken, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Blende 61 weist Einsenkungen 66a, 66b und 66c auf, die durch Ziehen oder Druckformen als Wölbungen an den Ecken eines gleichschenkligen Dreiecks entsprechend den Vorsprüngen 55a, 55b und 55c der jeweiligen Abbildungslinse ausgebildet sind. Die Spitzen der Schenkel 62, 63 sind gabelförmig ausgebildet und werden jeweils unter Zwischenlage einer Beilagscheibe 71 mittels einer Schraube 72 mit der Linsenaufnahmefläche 16a verschraubt. Rippen 77, 78 zur Verhinderung einer Verformung der Blendenöffnung sind als Wölbungen durch Ziehen oder Druckformen an den Verbindungsstellen mit den Schenkeln 62, 63 der Blende 61 ausgebildet.

Wie oben beschrieben sind die zentral begrenzten Bereiche der Rückseiten der IC-Gehäuse 21 _R, 21_L unter Verwendung eines wärme-aushärtbaren Klebstoffs 18 an dem Träger 17 fixiert (punkt­ fixiert). Wenn sich die Temperatur ändert folgt dieser zentral begrenzte Bereich der Rückseite der IC-Gehäuse 21 _R, 21 _L der Dehnung bzw. Schrumpfung des Trägers 17. Ein lokaler Bereich des zentral begrenzten Bereichs bildet somit einen Fixpunkt für den Träger 17. Der Umfangsbereich der Rückseite der IC-Gehäuse 21 _R, 21 _L, kann sich unbehindert im wesentlichen frei dehnen bzw. zusammenziehen kann. Somit wird der Abstand zwischen den optischen Achsen B_t der IC-Gehäuse 21 _R und 21 _L lediglich durch die thermische Dehnung/Schrumpfung des Trägers 17 beeinflußt. Der Abstand B_t zwischen den optischen Achsen ist dem thermischen Ausdehnungs­ koeffizienten β und der Temperaturänderung Δt des Materials (Aluminium) des Trägers 17, d. h. des Lichtleittubus 16, proportional. Der von Temperaturänderungen abhängige Abstand zwischen den optischen Achsen der IC-Gehäuse 21 _R und 21 _L ist durch nachstehende Gleichung gegeben:

B_t = B₀+(1 + βΔt) (4)

Somit kann ein Temperaturfühler eingebaut werden, um thermisch bedingte Änderungen des Abstands B_t zwischen den optischen Achsen zu kompensieren und exakte, von Temperaturände­ rungen unabhängige Messungen zu erlauben.

Die Vertiefungen 17c begrenzen die Verklebungsbereiche und sorgen dafür, daß der Grad der Haftung für das rechte IC-Gehäuse 21 _R und das linke IC-Gehäuse 21 _L gleich wird.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt das Klebeband 40 zwischen dem Träger 17 und der Leiterplatte 11 und verschließt die Unterseite der Durchgangslöcher 17a. Dadurch wird verhindert, daß Staub in den Zwischenraum zwischen dem Träger 17 und der Leiterplatte 11 eindringen kann. Dies verhindert Kurzschlüsse zwischen den Anschlußstiften oder bei der gedruckten Verdrahtung der Leiterplatte 11.

Das Klebeband 40 trägt die Leiterplatte 11 durch Oberflächenkontakt und verhindert dadurch, daß eine übermäßige Spannung zwischen den Anschlußstiften 21a und dem Lot 22 ausgeübt wird, womit Verbindungsfehler vermieden werden.

Temperaturänderungen führen auch dazu, daß die Abbildungslinsen 50 _R, 50 _L und die Linsenauf­ nahmefläche 16a sich dehnen oder schrumpfen. Jeder Punkt der Abbildungslinsen 50 _R, 50 _L verschiebt sich bei Temperaturänderungen relativ zur Linsenaufnahmefläche 16a unter Verwen­ dung des Referenzvorsprungs 53a als Anker- oder Fixpunkt. Da der Vorsprung 53a beider Abbildungslinsen 50 _R und 50 _L in gleicher Richtung und um die gleiche Strecke E längs der Linie (X-Achse), die die optischen Achsen der beiden Abbildungslinsen miteinander verbindet, gegenüber der jeweiligen Achse O versetzt sind, verschieben sich im Fall einer Temperaturände­ rung die Achsen O der beiden Abbildungslinsen 50 _R, 50 _L in gleicher Richtung und um dieselbe Strecke längs der X-Achse. Daher ändert sich der Abstand B_t zwischen den optischen Achsen der beiden Abbildungslinsen auch bei einer Dehnung/Schrumpfung der Abbildungslinsen nicht. Der Abstand zwischen den optischen Achsen wird lediglich durch eine thermische Deh­ nung/Schrumpfung der Linsenaufnahmefläche 16a beeinflußt, auf der die Abbildungslinsen 50 _R, 50_L montiert sind. Allerdings steht der Abstand B_t der optischen Achsen in einem eindeutigen proportionalen Verhältnis zum thermischen Ausdehnungskoeffizienten β und zur Temperaturän­ derung Δt des Materials (Aluminium) der Linsenaufnahmefläche 16a, d. h. des Lichtleittubus 16. Der Abstand B_t der optischen Achsen ergibt sich demnach aus der obigen Gleichung (4).

Daher kann ein Temperaturfühler zwischen den Abbildungslinsen 50 _R und 50_L auf der Linsenauf­ nahmefläche 16a vorgesehen werden, um die Temperatur zu messen und eine thermische Kompensation ohne prinzipiellen Fehler vorzusehen, wodurch genaue Entfernungsmessungen ermöglicht werden. Dies macht die Temperaturabhängigkeit des Abstands B_t zwischen den optischen Achsen unabhängig von einer thermischen Dehnung/Schrumpfung der Abbildungslin­ sen 50 _R, 50 _L selbst, was die Verwendung billiger Kunststofflinsen ermöglicht, die einer starken thermischen Dehnung bzw. Schrumpfung unterliegen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Hilfsvorsprünge 53b neben dem Referenz­ vorsprung 53a als Verankerung in Löcher 16b in der Linsenaufnahmefläche 16a so eingesteckt, daß der Vorsprung 53a zwischen ihnen liegt. Diese Anordnung ermöglicht eine zuverlässige Befestigung, erlaubt, daß der Referenzvorsprung 53a als Fixpunkt dient und beschränkt die thermische Dehnung/Schrumpfung der Linse 50 _R bzw. 50 _L auf die Richtung der X-Achse.

Die Vorsprünge 56b, 56c und die kleinen Vorsprünge 57a, 57b berühren die Linsenaufnahmeflä­ che 16a jeweils in einem Punkt, wodurch der Reibwiderstand minimiert wird, der sich ergibt, wenn die Linse 50 _R bzw. 50 _L sich dehnt oder schrumpft. Dadurch wird die Gleiteigenschaft verbessert, was eine nahezu unbeschränkte Dehnung/Schrumpfung erlaubt. Auf die Linsenauf­ nahmefläche 16a kann ein Schmierstoff aufgetragen werden.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel das Blattfeder-Andruckelement 60 ein Drei-Punkt- Blattfeder-Andruckelement ist, kann der Reibwiderstand minimiert werden, der auftritt, wenn die Abbildungslinse 50 _R bzw. 50 _L sich bei thermischer Dehnung/Schrumpfung verschiebt, weil die Vorsprünge 55a, 55b und 55c als vorspringende gekrümmte Flächen ausgebildet sind, die mit der Blende in Punktkontakt stehen. Wenn darüber hinaus das Blattfeder-Andruckelement 60 zugleich als Blende verwendet wird, können die Anzahl erforderlicher Teile sowie die Kosten verringert werden.

Wenn das Blattfeder-Andruckelement 60 an der Linsenaufnahmefläche 16a unter Verwendung von Schrauben 72 angebracht und festgezogen wird und die Einsenkungen 66a, 66b und 66c in Druckkontakt mit den Vorsprüngen 55a, 55b bzw. 55c treten, werden die abgebogenen Schenkel 62, 63 verbogen, wodurch die runde Blendenöffnung 61a verformt werden kann. Da beim beschriebenen Ausführungsbeispiel jedoch die Rippen 77 und 78 zwischen dem Rand der Blendenöffnung 61a und dem Fuß- oder Ansatzpunkt der Schenkel 62, 63 vorgesehen sind, wird die Steifigkeit erhöht und dadurch eine Verzerrung des Randes der Blendenöffnung 61a und somit eine Verformung der Blendenöffnung 61a verhindert.

Weiterhin enthält das Blattfeder-Andruckelement 60 die Abschirmschürzen 64 und 65, die sich längs der Kante der ringartigen Blende 61 erstrecken. Diese Anordnung verhindert, daß Streulicht von der Kante (die Seite in Dickenrichtung) der jeweiligen Abbildungslinse 50 _R, 50 _L eintritt, selbst wenn die Abbildungslinsen in der Vorrichtung montiert werden, ohne daß die Kanten gefärbt bzw. geschwärzt werden. Auf diese Weise läßt sich eine leistungsstarke Entfernungs­ meßvorrichtung zu geringen Kosten schaffen.

Die Abschirmschürzen 64 und 65 verbessern auch die Biegefestigkeit des Blattfeder-Andruck­ elements 60 und schützen die Blendenöffnung 61a gegenüber einer Verformung.

Claims (4)

1. Entfernungsmeßvorrichtung, umfassend
eine erste und eine zweite auf einer Linsenaufnahmefläche (16a) eines Lichtleitzylinders (16) montierte Abbildungslinse (50 _R, 50 _L), die zueinander parallele optische Achsen (S_L, S_R) besitzen, einander gleich sind und unabhängig voneinander sind,
eine erste fotoelektrische Wandlereinrichtung (20 _L) zur Umsetzung der Verteilung der Beleuchtungsstärke eines von der ersten Abbildungslinse (50 _L) erzeugten Bildes in eine Folge elektrischer Signale,
eine zweite fotoelektrische Wandlereinrichtung (20 _R) zur Umsetzung der Verteilung der Beleuchtungsstärke eines von der zweiten Abbildungslinse (50 _R) erzeugten Bilds in eine Folge elektrischer Signale, und
einen an einer Rückseite des Lichtleitzylinders (16) montierten Träger (17), auf dem die erste und die zweite fotoelektrische Wandlereinrichtung montiert sind,
dadurch gekennzeichnet, daß dieselben relativen Positionen in lokalen Bereichen der Rückflächen beider fotoelektrischer Wandlereinrichtungen an der Oberfläche des Trägers (17) so punktfixiert sind, daß die Wandlereinrichtungen auf jeweiligen Seiten auf einer Linie ausgerichtet sind, die die optischen Achsen miteinander verbindet.

2. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lokale Bereich ein zentral begrenzter Bereich ist, dessen Mitte die optische Achse (S_L, S_R) ist.

3. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lokale Bereich ein mittels eines wärme-härtbaren Klebstoffs fixierter Bereich ist und daß in der Oberfläche des Trägers (17) um den Verklebungsbereich herum Vertiefungen (17c) ausgebil­ det sind, durch die der Verklebungsbereich begrenzt wird.

4. Entfernungsmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Abbildungslinsen (50 _R, 50 _L) an der Linsenaufnahmefläche (16a) an Referenz­ punkten ihres jeweiligen Umfangsbereiches punktfixiert sind, wobei die Referenzpunkte in gleicher Richtung und um die gleiche Strecke (E) relativ zur jeweiligen optischen Achse (S_R, S_L) auf längs einer Linie versetzt sind, die die optischen Achsen verbindet.