DE4431744A1

DE4431744A1 - Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung

Info

Publication number: DE4431744A1
Application number: DE4431744A
Authority: DE
Inventors: Jun Nishino; Hiroshi Takeda; Sigeru Ryugo; Hidefumi Ito; Takashi Yoshimura
Original assignee: Kansei Corp; Koden Electronics Co Ltd
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1993-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1995-04-06
Also published as: FR2709837B1; FR2709837A1; US5706140A

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung, und bezieht sich insbeson dere auf eine Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung zum Messen der Entfernung zu einem Gegenstand auf der Basis der Zeit, wenn das Licht zum Gegenstand transmittiert wird und der Zeit, wenn das von dem Gegenstand reflektierte Licht empfangen wird.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine konventionelle Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung (sogenanntes La serradar für Fahrzeuge) zeigt, wie sie für einen Alarm zur Verhinderung einer Kollision verwendet wird. In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Gehäusekörper, wobei dessen beide oberen und unteren Enden offen sind. Eine rück wärtige Abdeckung 2 ist an einem der Öffnungsendabschnitte des Gehäusekörpers 1 befestigt, und eine Glasplatte 3 ist, als eine transparente durchlässige Platte, an dem anderen Öffnungsendabschnitt befestigt, um so das Innere von der Außenluft abzuschließen.

In dem Gehäusekörper 1 ist eine lichtemittierende Karte 4 an einem Teil der inneren Oberfläche der rückwärtigen Abdeckung 2 angebracht. Auf der lichtemittierenden Karte 4 ist ein lichtemittierendes Element 5, wie eine Halbleiterlaserdiode, eine Treiberschaltung zum Versorgen des Lichtemissionselemen tes 5 mit einem Treiberstrom usw., als auch ein gedrucktes Verdrahtungsmuster angeordnet. Die rückwärtige Abdeckung 2 bildet ein Mittel zum Abstrahlen der von dem Lichtemissions element 5 erzeugten Wärme.

Das Bezugszeichen 6 bezeichnet zwei Bolzen zum Kartenbefesti gen, die auf der Lichtemissionskarte 4 stehen. Auf dem oberen Ende der zwei Bolzen 6 ist eine Lichttransmissionslinse 7 zum Transmittieren von Licht von dem Lichtemissionselement 5 zu der Außenseite des Gehäusekörpers 1 durch Schrauben oder ähn lichem angebracht, so daß das Zentrum der Lichttransmissions linse sich auf der optischen Achse des Lichts des Lichtemis sionselements 5 befindet.

Auf der anderen Seite sind in dem Gehäusekörper 1 eine Viel zahl von Montierbolzen vorgesehen, die auf dem Restabschnitt der rückseitigen Abdeckung 2 stehen. Auf dem oberen Ende der Montierbolzen 8 ist eine große Betriebs/Stromversorgungskarte 9 angebracht, die mit einer Betriebsschaltung und einer Stromversorgungsschaltung versehen ist. Ferner ist auf der Betriebs/Stromversorgungskarte 9 eine Lichtempfangskarte 11 durch eine Vielzahl von Montierbolzen 10 mittels Schrauben 12 oder ähnlichem angebracht.

Das Bezugszeichen 13 bezeichnet zwei Lichtempfangselemente wie Fotodioden, die auf der Lichtempfangskarte 11 zusammen mit einem Lichtempfangsverstärker, einem gedruckten Schaltmu ster usw. montiert sind. Lichtempfangslinsen 14, die ein stückig miteinander ausgebildet sind, sind eine nach der an deren auf den Lichtempfangselementen 13 angeordnet, so daß ihre optischen Achsen mit den entsprechenden optischen Achsen der entsprechenden Lichtempfangselemente 13 koinzidieren, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Lichtempfangslinsen 14 sind an Montagerahmen 15, die über die Seitenwände des Gehäusekörpers 1 hervorspringen, durch Schrauben 16 oder dergleichen angebracht, um so parallel zu der Betriebs/Stromversorgungskarte 9, der Lichtempfangskarte 11 usw. zu sein.

Das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Bienenwabenfilter, der zwischen den Lichtempfangslinsen 14 und der Glasplatte 3 vor gesehen ist, um das reflektierte Licht parallel zu der opti schen Achse der Lichtempfangslinsen 14 usw. von der Außen seite des Gehäusekörpers 1 zu dem Lichtempfangselement 13 zu zuführen. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet eine Lichtabschirm wand, die zur Verhinderung vorgesehen ist, daß Licht, das von dem Lichtemissionselement 5 emittiert wird, in die Innenseite des Gehäusekörpers 1 oder dergleichen reflektiert wird und auf das Lichtempfangselement 13 direkt einfällt.

Die Bezugszeichen 19 und 20 bezeichnen Stecker, die abnehmbar voneinander zwischen der Betriebs/Stromversorgungskarte 9 und den entsprechenden Lichtemissions- und -empfangskarten 4 und 11 vorgesehen sind, um Strom zu den entsprechenden Licht emissions- und Empfangskarten 4 und 11 zuzuführen und Signale von dort durch eine Steuerschaltung zu empfangen.

Die Fig. 2 ist ein Blockverbindungsdiagramm dieser Vorrich tung zur optischen Entfernungsmessung, die für einen Alarm zur Verhinderung einer Kollision verwendet wird. In der Fig. 2 ist eine Treiberschaltung 21 zum Treiben des Lichtemis sionselements 5 auf der Lichtemissionskarte 4 vorgesehen, und ein Lichtempfangsverstärker 22 ist auf der Lichtempfangskarte 11 zusammen mit einem gedruckten Schaltmuster und dergleichen vorgesehen.

In der Fig. 2 sind auf der Betriebs/Stromversorgungskarte 9, die ebenfalls in der Fig. 1 dargestellt ist, angeordnet: eine Start/Stopschaltung 9A, die einen Befehl der Lichtemissions synchronisation an das Lichtemissionselement 5 und einen Be fehl zum Zählerstart an einen Zeitzähler 23 gibt, und die einen Zählerstopbefehl an den Zeitzähler 23 auf der Basis des Lichtempfangssignals des Lichtempfangselements 13 gibt; der Zeitzähler 23, der die Zeit von der Startzeit der Lichtemis sion bis zu dem Start des Lichtempfangs zählt; einen Mikro computer 24 zum Durchführen einer Operation, um die Entfer nung zu einem vorwärtigen Fahrzeug aus dieser gezählten Zeit zu erhalten, und der ein Alarmsteuersignal an eine Alarmvor richtung (nicht dargestellt) ausgibt, falls dies auf der Ba sis dieses Operationsergebnisses der Entfernung notwendig ist; und eine Stromversorgungsschaltung 25.

Im folgenden wird der Betrieb beschrieben. Durch den Empfang einer Stromversorgungsspannung von der Stromversorgungsschal tung 25, beispielsweise einer Batterie, liefert der Mikrocom puter 24 während der Fahrt des Fahrzeugs des Benutzers zuerst ein Treibersignal zur gepulsten Lichtemission an die Treiber schaltung 21 durch den Zeitzähler 23 und die Start/Stop schaltung 9A. Entsprechend empfängt das Lichtemissionselement 5 einen gepulsten Treiberstrom von der Treiberschaltung 21 und emittiert gepulstes Licht. Das emittierte Licht wird durch die Lichttransmissionslinse 7 und die Glasplatte 3 in Richtung eines Fahrzeuges transmittiert, das außerhalb des Gehäusekörpers 1 ist und ein Gegenstand vor dem Fahrzeug des Benutzers ist.

Dieses transmittierte Licht wird ausgestrahlt und auf einem Teil des vorwärtigen Fahrzeugs (oder einer Reflektorplatte) oder ähnlichem reflektiert. Das reflektierte Licht fällt auf die zwei Lichtempfangselemente 13 durch die Glasplatte 3 und die Lichtempfangslinsen 14 in dem Gehäusekörper 1 wieder ein. Dieses einfallende Signal wird durch den Lichtempfangsver stärker 22 verstärkt, um so die Start/Stopschaltung 9A in Gang zu setzen. Entsprechend wird das Zählergebnis des Zeit zählers 23 in den Mikrocomputer 24 eingegeben.

In diesem Falle etabliert die Start/Stopschaltung 9A die Lichtemissionszeit, wann das Lichtemissionselement 5 mittels der Treiberschaltung 21 angetrieben wird, um Licht zu emit tieren, detektiert die Lichtempfangszeit, wann das Lichtemp fangselement 13 das Licht empfängt und mißt die Zeit zwischen den entsprechenden Zeiten mittels des Zeitzählers 23.

Daher erhält der Mikrocomputer 24 die Entfernung zu dem vor wärtigen Fahrzeug, welches ein Gegenstand ist, auf der Basis der Zeit, die von dem Zeitzähler 23 erhalten wird, und bei spielsweise eine relative Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen dem Benutzerfahrzeug und dem vorwärtigen Fahrzeug, und zur gleichen Zeit, wenn die Entfernung kleiner als ein vorbe stimmter Wert ist, gibt ein Alarmsteuersignal aus, um so eine Alarmvorrichtung oder ähnliches zu veranlassen einen Alarm zu erzeugen, um eine Warnung an den Benutzer oder den Fahrer zu geben.

In einer derartigen konventionellen Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung sind zur Messung der Entfernung zu einem Gegenstand in einer derartigen Weise die Lichtemissionskarte 4 zusammen mit der Lichttransmissionslinse 7 und dem Licht emissionselement 5, die Lichtempfangskarte 11 mit den Licht empfangslinsen 14 und dem Lichtempfangselement 13, die Be triebs/Stromversorgungskarte 9 usw. vorhanden oder einge schlossen in dem Gehäusekörper 1, wie im vorangegangenen er wähnt, um die Verdrahtung der elektrischen Systeme in der Länge zu reduzieren und die Verbindung einfach zu gestalten.

Jedoch ist im allgemeinen eine derartige konventionelle Vor richtung insgesamt in der Größe groß, so daß, wenn die Vor richtung auf dem vorderen Ende eines Fahrzeuges montiert wird, es notwendig ist, dafür Sorge zu tragen, daß das Design des Fahrzeuges nicht ruiniert wird und ein Lufteinlaß zum Kühlen der Maschine nicht verschlossen wird. Zusätzlich, da die Glasplatte 3 in der Vorderseite der Vorrichtung angeord net ist, ist es notwendig, für einen Raum für die Installa tion zu sorgen, der groß genug ist, um zu verhindern, daß die Glasplatte 3 mit einem Stein oder ähnlichem kollidiert und dabei zerbrochen wird. Da jedoch ein Fahrzeug hergestellt wird, um Multifunktionen zu haben und kompliziert zu sein, ist es schwierig geworden, den Raum für die Installation be reitzustellen.

Zusätzlich, da entsprechende Teile unter Berücksichtigung der Verdrahtung des elektrischen Systems in einer derartigen Vor richtung zur optischen Entfernungsmessung angeordnet sind, werden nutzlose tote Räume zwischen der Lichttransmissions linse 7 und der Glasplatte 3 und zwischen der Betriebs/Strom versorgungskarte 9 und der rückwärtigen Abdeckungen 2, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, gebildet, so daß dies den Gehäusekörper 1 in den Abmessungen groß macht. Daher trat das Problem auf, daß es schwierig wird, die Vorrichtung an dem Fahrzeug zu befestigen.

Nebenbei hat in einer derartigen Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung ihre Lichtemissionsoberfläche eine strei fenartige Form mit einem extremen einseitigen Längenverhält nis und hat eine vorwärtige Richtfaktor mit einem Strahldi vergenzwinkel von mehreren Dekaden Grad. Im folgenden wird zur Vereinfachung der Beschreibung angenommen, daß die Rich tung der schmaleren Breite der Lichtemissionsoberfläche als eine longitudinale Richtung und die Richtung der größeren Breite als eine transversale Richtung bezeichnet wird, die Breite in der longitudinalen Richtung ist typischerweise un gefähr einige µm während die Breite in der transversalen Richtung ungefähr einige 100 µm beträgt, also ungefähr 100 mal so groß ist wie diejenige der longitudinalen Richtung. Die Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung ist ferner dadurch charakterisiert, daß eine darin benutzte Halbleiter laserdiode einen auffallenden Unterschied in dem Lichtstrahl divergenzwinkel zwischen den entsprechenden longitudinalen und transversalen Richtungen. Das heißt, der typische Diver genzwinkel eines emittierten Lichtstrahls ist ungefähr 30° in der longitudinalen Richtung, in der die Breite schmaler ist, während er ungefähr 10° in der transversalen Richtung be trägt, in der die Breite größer ist. Auf der anderen Seite, ungefähr 100 m voraus, kann typischerweise die Form einer zu detektierenden gewünschten Fläche, d. h. die Form der zu be strahlenden Oberfläche durch den Laserstrahl, als ungefähr 8 m in der transversalen Breite, also ungefähr so breit wie die Breite einer Fahrspur, und ungefähr 4 m in der longitudinalen Breite, d. h. ungefähr so hoch wie die Höhe eines Fahrzeuges, geschätzt werden. Damit nun eine bestrahlte Oberfläche, die von der Seite zur Seite mit dem Längenverhältnis von ungefähr 1 : 2 lang ist, ungefähr 100 m entfernt unter Verwendung ei nes solchen Halbleiterlasers als die Lichtquelle gebildet wird, ist es notwendig, ein spezielles optisches Lichttrans missionssystem bereitzustellen, in dem die Kompressionsrate des Strahldivergenzwinkels in der longitudinalen Richtung un gefähr sechsmal so groß wie diejenige in der transversalen Richtung ist.

Als ein Kandidat eines solchen speziellen optischen Licht transmissionssystems kann ein solches betrachtet werden, in dem ein Schlitz, der in einem Längenverhältnis von ungefähr 1 : 2 geformt ist, vor einer Halbleiterlaserdiode angeordnet ist, wie in der Fig. 3 gezeigt, so daß von einem Lichtstrahl nur der Anteil transmittiert wird, der einen Divergenzwinkel nicht größer als ungefähr 1° bis 3° hat. Entsprechend dieser Konfiguration ist es möglich, ein optisches Lichttransmis sionssystem extrem einfach und billig zu realisieren. In einem derartigen optischen Lichttransmissionssystem, das nur einen Schlitz verwendet, tritt jedoch, da der größte Anteil des von der Lichtquelle emittierten Lichtes auf dem Schlitz reflektiert oder darin wirkungslos absorbiert wird, ein Problem auf, daß die auf einen Gegenstand gestrahlte Licht menge auffallend reduziert wird, so daß die Sensibilität der Detektion extrem abnimmt.

Falls das optische Lichttransmissionssystem von einer kon vexen Linse gebildet wird, so daß die Divergenzwinkel eines Lichtstrahles in der longitudinalen und der transversalen Richtungen auf einen Wert von einigen Grad komprimiert wer den, kann die Menge des emittierten Lichtes effizient genutzt werden und das Problem im Falle von nur einem Schlitz kann gelöst werden. Jedoch, da die gewünschte Kompressionsrate des Divergenzwinkels in der longitudinalen Richtung verschieden von und ungefähr sechsmal so groß ist wie diejenige in der transversalen Richtung, ist es notwendig, ein spezielles Kom binationslinsensystem zum Realisieren der unterschiedlichen Kompressionsraten in den longitudinalen und transversalen Richtungen zu schaffen. Ein derartiges Kombinationslinsensy stem kann durch die Kombinationen von ebenen konvexzylindri schen Linsen 151 und 152 zum entsprechenden Unterdrücken der Divergenzwinkel eines Strahls in der longitudinalen und der transversalen Richtung durch voneinander unterschiedliche Kompressionsraten realisiert werden, wie in der Fig. 4(A) dargestellt ist.

Um einen Haltemechanismus des Linsensystems in der Fig. 4(A) zu vereinfachen, werden vorzugsweise die flachen Oberflächen der ebenen konvexzylindrischen Linsen 151 und 152 miteinander durch einen Kleber verbunden, so daß beide miteinander ein stückig sind, dargestellt in der Fig. 4(B). Ferner werden vorzugsweise, dargestellt in der Fig. 4(C), die zylindrischen Linsen 151 und 152 einstückig durch das Spritzgießen von lichtdurchlässigem Harz als Material gebildet, so daß es nicht nur möglich ist, den Reflektionsverlust des Laser lichts, der auf den gemeinsamen Oberflächen der beiden Linsen erzeugt wird, und die Verschlechterung der optischen Charak teristiken, die die Separation begleiten, zu reduzieren, son dern es ist ebenfalls möglich, die Zusammenbaukosten zu redu zieren.

In der einstückigen Struktur der zylindrischen Linsen, die durch das Spritzgießen des lichtdurchlässigen Harzes gebildet werden, dargestellt in der Fig. 4(C), gibt es die im vorange gangenen erwähnten verschiedenen Vorteile. In dieser ein stückigen Struktur jedoch, ist die Dicke als Ganzes vergrö ßert, so daß es ein Problem darstellt, indem es schwierig ist, eine hohe Formgenauigkeit sicherzustellen. Zuerst wird der Grund beschrieben werden, warum die Dicke der zylindri schen Linse mit einer einstückigen Struktur zunimmt. Angenom men, daß in der zylindrischen Linse mit einer einstückigen Struktur, die Dicke eines flachen Abschnittes Null ist, wie es in der perspektivischen Ansicht der Fig. 5(A) dargestellt ist, und zur Vereinfachung der Beschreibung, sind entspre chende Brennweiten d. h. entsprechende Krümmungen der ge krümmten Oberflächen, untereinander gleich. Die Fig. 5(B) und 5(C) zeigen die longitudinalen und transversalen Quer schnittsansichten einschließlich deren entsprechenden opti schen Achsen. Gemäß den zylindrischen Linsen mit einer ein stückigen Struktur, dargestellt in den Fig. 5(A) bis 5(C), können, da die Kompressionsraten der Divergenzwinkel des Lichtstrahls in den longitudinalen und transversalen Richtun gen einander gleich sind, diese Linsen durch eine äquivalente optische ebene konvexe Linse ersetzt werden. Die Fig. 6(A) bis 6(C) zeigen die perspektivische Ansicht und die longitu dinalen und transversalen Querschnittsansichten von derarti gen entsprechenden optisch äquivalenten ebenen konvexe Lin sen.

Durch den Vergleich zwischen den Fig. 5(A) und 5(B) und den Fig. 6(A) und 6(B), kann gesehen werden, daß die ge samte Dicke der zylindrischen Linsen mit einer einstückigen Struktur doppelt so groß wie die Dicke der ebenen konvexen Linse ist. Dies ist so, da die entsprechenden gekrümmten Oberflächen zum Komprimieren der Divergenzwinkel eines Licht strahles in den longitudinalen und transversalen Richtungen in einem gemeinsamen Raum ausgebildet sind in dem Falle der ebenen konvexen Linse, während derartige gekrümmte Oberflä chen in getrennten Räumen in dem Falle der zylindrischen Lin sen mit einer einstückigen Struktur ausgebildet sind. Dies gilt auch für den Fall von praktischen zylindrischen Linsen mit einer einstückigen Struktur und die unterschiedlich in der Krümmung der gekrümmten Oberfläche sind, d. h. in der Dicke voneinander.

In dem Falle, in dem die zylindrischen Linsen mit einer ein stückigen Struktur, dargestellt in den Fig. 5(A) bis 5(C) durch Spritzgießen gebildet werden, wird es extrem schwierig die Genauigkeit der Form sicherzustellen, wenn die Dicke zu nimmt. Die Gründe dafür werden im folgenden beschrieben. Es ist bekannt, daß Spritzgießen durch das Einbringen von hoch temperaturgeschmolzenem Harz in eine metallische Form unter einem gegebenen Druck, Kühlen und Härten dieses eingeführten Harzes durchgeführt wird. Dieses Kühlen wird durch das Ab strahlen von Hitze von dem hochtemperaturigen Harz zu der me tallischen Form durchgeführt. Daher nimmt zuerst die Tempera tur des peripheren Abschnitts des Harzes ab, das mit der me tallischen Form kontaktiert, und das Kühlen und Festigen schreitet graduell von diesem peripheren Abschnitt in Rich tung nach Innen fort. Eine große thermischer Spannung und eine große thermische Störung werden begleitet von thermi schen Kontraktionen zur Zeit dieser Kühlung produziert, was die Verminderung der Genauigkeit der endgültigen Form verur sacht. Eine derartige Verminderung der Genauigkeit der Form wird auffällig, wenn der Unterschied in der Temperatur zwi schen dem peripheren Abschnitt und dem zentralen Abschnitt des härtenden Harzes zunimmt, d. h. wenn die Anisotropie und Dicke der Form zunimmt. Daher wird in einer Linse, bei der die Form eine große Anisotropie hat, falls die Dicke groß wird, eine thermische Störung im Zuge des Härtens produziert, so daß ein Problem auftritt, daß die Formgenauigkeit der ge krümmten Oberfläche in großem Maßstab reduziert wird oder ein Riß im Falle einer extremen Störung verursacht wird, so daß es im wesentlichen unmöglich ist, eine praktische Linse zu bilden.

Auf der anderen Seite kann angenommen werden, daß die opti male Detektionsfläche einer Vorrichtung zur optischen Entfer nungsmessung eine derartige rechteckige Form länglich in Querrichtung, daß die transversale Breite ungefähr 8 m be trägt, so groß wie die Breite einer Spur, und die longitudi nale Breite ungefähr 4 m beträgt so groß wie die maximale Höhe eines Fahrzeuges, in einer entfernten Position von unge fähr 100 m, wie um vorangegangenen erwähnt. In einer Vorrich tung zur optischen Entfernungsmessung wird, falls die Detek tionsfläche größer als dies ist, nachteiligerweise Licht von einem Fahrzeug auf einer benachbarten Spur reflektiert und Unnötiges wird detektiert. Daher, wie in der Fig. 4 darge stellt, muß die Form einer Lichtempfangsfläche 162, auf die das von dieser Detektionsfläche reflektierte Licht von einer konvexen Linse 161 fokussiert wird, eine rechteckige Form länglich in Querrichtung mit einem Längenverhältnis von unge fähr 1 zu 2 (h : w = 1 : 2) haben, welches ähnlich zu der Dektek tionsfläche ist.

Konventionellerweise ist die Form eines verallgemeinerten Lichtempfangselements wie eine Avalanche-Fotodiode (APD) kreisförmig. Daher, damit nur ein Bild, welches in der Detek tionsfläche liegt, auf eine Lichtempfangsoberfläche fokus siert unter Verwendung einer Lichtempfangslinse wird, ist es notwendig, daß ein Schlitz mit einem Öffnungsabschnitt, der eine Form hat, die länglich in Querrichtung ist und das ein Längenverhältnis von ungefähr 1 zu 2 aufweist, ähnlich zu der Detektionsfläche, so nahe an die Lichtempfangsoberfläche des APD wie möglich vorgesehen ist. Beispielsweise, dargestellt in der Fig. 8, muß ein Schlitz mit einem länglichen Öffnungs abschnitt 112a in Querrichtung und mit ungefähr dem gleichen Längenverhältnis wie die Detektionsfläche, auf einer Licht empfangsoberfläche 111 des APD aufgeklebt und befestigt wer den.

In dem in der Fig. 8 mit dem Schlitz kombinierten Lichtemp fangselement wird von der Lichtempfangsoberfläche des APD das meiste des peripheren Abschnitts eine nutzlose Fläche, die nichts zu dein Betrieb der fotoelektrischen Konversion bei trägt. Solch eine nutzlose Fläche ist nicht nur nutzlos hin sichtlich der Herstellungskosten, des Leistungsverbrauchs usw., sondern da ist noch das Problem, daß die nutzlose Flä che die Ausbeute zur Herstellungszeit reduziert, oder daß die gemeinsame Kapazität den Betrieb des Elements verschlechtert oder die Verläßlichkeit des Elements als ein Ganzes verrin gert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Probleme zu lösen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum optischen Entfernungsmessen zu schaffen, in der die Entfernung zwischen einem Lichtemissionselement und einer Lichttransmissionslinse und die Entfernung zwischen ei nem Lichtempfangselement und einer Lichtempfangslinse unge fähr konstant sind, so daß es möglich ist, die Entfernung zu einem Gegenstand genau auf der Basis der optischen Entfer nungsdaten für den Gegenstand zu messen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichttransmissionslinse zu schaffen, die so klein in der Dicke ist, daß sie mit einem Laserkopf oder ähnlichem durch Spritzgießen von lichtdurchlässigem Harz integriert werden kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lichtempfangselement einer Vorrichtung zur optischen Entfer nungsmessung zu schaffen, durch das es nicht nur möglich ist, die Herstellungskosten und den Leistungsverbrauch zu senken, sondern es ebenfalls möglich ist, die Ausbeute zur Herstel lungszeit die Betriebsgeschwindigkeit und die Verläßlichkeit des Elements als Ganzes zu verbessern.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur optischen Entfer nungsmessung, in der Licht von einem Lichtemissionselement zu einem Gegenstand durch eine Lichttransmissionslinse transmit tiert wird, und von dem Gegenstand reflektiertes Licht von einem Lichtempfangselement durch eine Lichtempfangslinse emp fangen wird, so daß eine Entfernung zu dem Gegenstand auf der Basis der Lichttransmissionszeit und Lichtempfangszeit gemes sen wird, die aufweist: eine Lichtemissions/Empfangskarte, auf der das Lichtemissionselement und das Lichtempfangsele ment installiert sind; und ein Linsenhalterglied, das vor der Lichtemissions/Empfangskarte angeordnet ist, wodurch die Lichttransmissionslinse und die Lichtempfangslinse im wesent lichen in der gleichen Entfernung von dem entsprechenden Lichtemissionselement und dem Lichtempfangselement instal liert sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die begleitenden Zeichnungen, die eingeschlossen in und einen Teil dieser Beschreibung bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklä rung der Aufgaben, Vorteile und Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen

Fig. 1 ist eine ebene Querschnittsansicht, die eine kon ventionelle Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung il lustriert;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine fotoelektrische Schaltung der Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung der Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht zur Erklärung eines Beispiels der Struktur eines optischen Lichttransmissi onssystems eines Laserkopfes, das nur durch einen Schlitz ge bildet wird;

Die Fig. 4(A) bis 4(C) sind perspektivische Ansichten zur Erklärung von Beispielen der Struktur eines Lichttrans missionslinsensystems eines Laserkopfes, das durch die Kombi nation von zwei zylindrischen Linsen gebildet wird;

Die Fig. 5(A) bis 5(C) sind eine perspektivische An sicht und Querschnittsansichten zur Erklärung der Dicke ei nes Lichttransmissionslinsensystems, das durch die Kombina tion von zwei zylindrischen Linsen gebildet wird;

Die Fig. 6(A) bis 6(C) sind eine perspektivische An sicht und Querschnittsansichten zur Erklärung der Dicke eines Lichttransmissionslinsensystems, das von einer ebenen konvexe Linse gebildet wird in Vergleich mit dem Fall der Kombinati on von zwei zylindrischen Linsen;

Die Fig. 7 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Erklä rung einer Detektionsfläche einer Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung;

Die Fig. 8 ist eine Draufsicht, die die Struktur eines Lichtempfangselements einer konventionellen Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung zeigt;

Die Fig. 9 ist eine Querschnittsdraufsicht, die eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur optischen Entfernungs messung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine fotoelektrische Schaltung der Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung in der Fig. 9 zeigt;

Die Fig. 11(A) bis 11(C) sind eine perspektivische Ansicht, eine entsprechende transversale Querschnittsansicht und longitudinale Querschnittsansicht die eine Ausführungs form einer Lichttransmissionslinse eines Laserkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;

Die Fig. 12(A) bis 12(C) sind eine perspektivische Ansicht, eine transversale Querschnittsansicht und eine ent sprechende longitudinale Querschnittsansicht, die die Struk tur einer Lichttransmissionslinse gemäß einer anderen Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Die Fig. 13(A) bis 13(C) sind eine perspektivische Ansicht, eine transversale Querschnittsansicht und eine ent sprechende longitudinale Querschnittsansicht, die die Struk tur einer Lichttransmissionslinse gemäß einer weiteren Aus führungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Die Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur einer Lichttransmissionslinse gemäß noch einer wei teren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Die Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht, die ein Bei spiel der Struktur eines Laserkopfes unter Verwendung der Lichttransmissionslinse der Fig. 14 zeigt;

Die Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht zur Erklärung eines Beispiels einer Ausführung, die sich bezieht auf die Kompression eines divergenten Winkels eines Lichtstrahls in der vertikalen Richtung durch den Laserkopf der Fig. 15;

Die Fig. 17 ist eine Querschnittsansicht zur Erklärung eines Beispiels einer Ausführung, die sich bezieht auf die Kompression eines Divergenzwinkels eines Lichtstrahles in der horizontalen Richtung durch den Laserkopf der Fig. 15;

Die Fig. 18 ist eine Draufsicht, die eine Ausführungs form eines Lichtempfangselements einer Vorrichtung zur opti schen Entfernungsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und

Die Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, in dem das Lichtempfangselement der Fig. 18 in einem Gehäuse gelagert ist.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur optischen Entfer nungsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Be zugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der Fig. 9 be zeichnet das Bezugszeichen 31 einen Gehäusekörper, in dem eine Glasplatte 32 als eine Lichttransmissionsplatte an einen Öffnungsabschnitt angebracht ist, so daß die Innenseite was serdicht gedichtet ist. Das Bezugszeichen 33 bezeichnet ein Linsenhalterglied, das von einem Plastik- oder Metallglied gebildet wird. Die Endabschnitte des Linsenhaltergliedes 33 werden von Montierstücken 34 und abgestuften Abschnitten 35 getragen, die an den vier Ecken der inneren Wand des Gehäu sekörpers 31 nahe der Glasplatte 32 angeordnet sind und vor springen.

Ein Durchgangsloch 36 zum Transmittieren und Durchlassen von Licht ist auf der linken Seite des Linsenhaltergliedes 33 einstückig vorgesehen, und ein ringförmiger Haubenabschnitt 37, der sich nach vorne erstreckt, und ein konischer Lichtab schirmabschnitt 38, der sich nach hinten erstreckt, sind auf der rechten Seite einstückig angeordnet. Ferner ist auf der rechten Seite des Haubenabschnittes 37 ein Spiegelmontierab schnitt 39 einstückig auf der optischen Achse vorgesehen.

Das Bezugszeichen 40 bezeichnet eine Lichttransmissionslinse die auf dem Linsenhalterglied 33 durch eine Schraube 31 ange bracht ist, um so das Durchgangsloch 36 zu schließen, und 42 bezeichnet eine Lichtempfangslinse, die an einen Basisab schnitt innerhalb des Haubenabschnittes 37 in dem Linsenhal terglied 34 angeordnet ist, um so im wesentlichen in dersel ben Ebene wie die Lichttransmissionslinse 40 angeordnet zu sein.

Das Bezugszeichen 43 bezeichnet einen Lichtinterferenzfilter, der in ein Öffnungsende (vorderes Ende) des Haubenabschnittes 37 eingesetzt ist, und 44 bezeichnet einen optischen Achsen spiegeln der durch eine Schraube 45 auf dem optischen Achsen spiegelmontierabschnitt 39 angebracht ist. Der optische Ach senspiegel 44 wird zum Justieren einer optischen Achse ver wendet, wenn der Vorrichtungskörper auf einem Fahrzeug in stalliert wird.

Das Bezugszeichen 46 bezeichnet einen schmutzdetektierenden Sensor, der in dem Linsenhalterglied 33 vorgesehen ist, um so nicht einen fotometrischen Weg der Lichttransmissionslinse 40 zu schließen und um so gegenüber der Glasplatte 32 angeordnet zu sein. Der schmutzdetektierende Sensor 46 dient zum Detek tieren des Schmutzzustands auf der Glasplatte 32, und um ein Signal zum Auslösen einer Reinigung zu geben.

Die Bezugszeichen 47 und 48 stellen lange und kurze Montier beschläge dar, die einstückig vorgesehen sind und in eine Vielzahl von Orten auf der rückwärtigen Oberfläche des Lin senhaltergliedes 33 vorspringen; 49 eine Betriebskarte, die an der Rückseite des Montierbeschlages 48 vorgesehen ist; und 50 einen Ansatz, der in einem Schraubenloch 52 des Montierbe schlags 48 geschraubt ist durch das Einsetzen eines Schrau benabschnitts 51 in dem oberen Ende in einem Montierloch (nicht dargestellt), das in der Betriebskarte 49 vorgesehen ist, um so die Betriebskarte 49 zu halten.

Das Bezugszeichen 53 bezeichnet eine Lichtemissions/Empfangs karte, die an der Rückseite des Ansatzes 50 installiert ist, und 54 bezeichnet einen Ansatz, der in eine Buchse 56 durch das Einsetzen eines Schraubenabschnitts 55 in das obere Ende in einem Montierloch (nicht dargestellt) eingeschraubt ist, das vorgesehen ist in der Lichtemissions/Empfangskarte 53, um so die Lichtemissions/Empfangskarte 53 zu halten.

Das Bezugszeichen 57 bezeichnet eine Stromversorgungskarte, die an der Rückseite des Ansatzes 54 installiert ist, und 58 bezeichnet eine Schraube, die eingeschraubt ist in ein Schraubenloch 59 des Ansatzes 54 durch ein Montierloch (nicht dargestellt), das in der Stromversorgungskarte 57 vorgesehen ist, um so die Stromversorgungskarte 57 an dem Ansatz 54 zu befestigen. Ferner ist ein Teil der Stromversorgungskarte 57 an dem oberen Ende des langen Beschlages 57 durch eine Schraube 60 befestigt.

In einer derartigen Weise sind die Betriebskarte 49, die Lichtemissions/Empfangskarte 53 und die Stromversorgungskarte 57 einstückig mit dem Halterglied 33 durch die Montierbe schläge 47 und 48 und die Ansätze 50 und 54 installiert.

Die Lichtemissions/Empfangskarte 53 ist unterteilt und mit einem Lichtemissionselement 61, wie einer Halbleiterlaserdi ode oder ähnlichem, einer Lichtemissionsschaltung einschließ lich einer Treiberschaltung für das Lichtemissionselement 61, einem Lichtempfangselement 63 und einer Lichtempfangsschal tung einschließlich eines Lichtempfangsverstärkers, als auch ein gedrucktes Verbindungsmuster bestückt. Ein abschirmendes Wärmeabstrahlungsgehäuse 36, in dem ein synthetisches Harz 63a hervorragender Wärmeleitfähigkeit eingegossen ist, ist an der hinteren Oberfläche (rückwärtige Oberfläche) der Licht emissions/Empfangskarte 53 nahe dem Lichtemissionselement 61 angebracht. Ein Teil (Nagel oder ähnlichem) der peripheren Kante des abschirmenden Wärmeabstrahlungsgehäuses 63 springt nach oben durch ein Montageloch vor, das in der Lichtemissi ons/Empfangskarte 53 vorgesehen ist, so daß das abschirmende Wärmeabstrahlungsgehäuse 63 thermisch mit dem Lichtemissions element 61 durch das synthetische Harz 63a ähnlich dem oben erwähnten Harz verbunden ist und auf der Lichtemissions/Em pfangskarte 53 fließt. Die entsprechenden synthetischen Harze 63a auf den oberen und unteren Oberflächen der Lichtemis sions/Empfangskarte 53 sind miteinander verbunden durch das Einspritzloch 53a, das auf der Lichtemissions/Empfangskarte 53 vorgesehen ist.

Das Bezugszeichen 64 bezeichnet ein Durchgangsloch zum Trans mittieren von Licht und zum Formen eines fotometrischen Wegs. Das Durchgangsloch 64 ist in der Betriebskarte 49 vorgesehen, die vor der Lichtemissions/Empfangskarte 53 angeordnet ist. Das Durchgangsloch 64 ist in einer vorbestimmten Größe auf einer optischen Achse des Lichtemissionselementes 61 ausge bildet. Eine Fotodiode 65 zum Monitoren des Lichts L außer halb des fotometrischen Weges, der durch das Durchgangsloch 64 von dem Lichtemissionselement verläuft, und zum Detektie ren, ob das Lichtemissionselement 61 normal arbeitet oder nicht. Der Durchmesser des Durchgangsloches 64 wird so ge wählt, um Licht zu transmittieren (Winkel R), das die Umge bung der Lichttransmissionslinse 40 illuminiert, als auch Licht (Winkel R), das effektiv für die Fotometrie verwendet wird.

Das Bezugszeichen 66 bezeichnet ein Transmissionsloch zum Transmittieren von reflektiertem Licht. Das Transmissionsloch 66 ist in der Betriebskarte 49 vorgesehen. Das Transmissions loch 66 ist in einem Platz entsprechend dem Lichtempfangsele ment 62 angeordnet. Ein Transmissionsloch 67 ist an dem klein durchmessrigen Ende des konischen Lichtabschirmabschnittes 38 an die äußeren Peripherie des Lichtempfangselementes 62 ange paßt, so daß Licht das von dem Lichtemissionselement 61 emittiert wird, daran gehindert wird, an der Innenseite des Gehäusekörpers 31 reflektiert zu werden und direkt auf das Lichtempfangselement 62 einzufallen.

Obwohl zwei Fotodioden mit ungenügender Sensitivität parallel als das Lichtempfangselement 62 konventionellerweise vorgese hen sind, wird eine Avalanche-Fotodiode hier verwendet, die ausgezeichnet in der Lichtempfangssensitivität ist.

Eine Start/Stopschaltung zum Bestimmen der Zeit der Licht transmission und der Zeit des Lichtempfangs ist auf einem Teil der Lichtemissions/Empfangskarte 53 angeordnet, bei spielsweise in deren mittleren Abschnitt. Auf der anderen Seite hat die Betriebskarte 49 eine Zählerschaltung zum Mes sen der Zeit von der Zeit der Lichttransmission zu der Zeit des Lichtempfangs, die unter der Steuerung der Start/Stop schaltung etabliert und detektiert werden, und ein Mikro computer zum Durchführen einer Operation zum Erhalten der Entfernung zu einem Gegenstand, wie einem vorwärtigen Fahrzeug auf der Basis des Meßergebnisses der Zählerschal tung, als auch ein gedrucktes Verbindungsmuster usw. Die Be triebskarte 49 ist nur mit dem Mikrocomputer und seinen peri pheren Schaltungen bezüglich der Operationsverarbeitung be stückt. Daher gibt es keine andere Schaltungsfunktion, so daß es möglich ist, ein kompliziertes und gewünschtes Verbin dungsmuster zu entwerfen, wodurch der Entwurf einfach wird.

Das Bezugszeichen 68 bezeichnet einen Stromversorgungstrans formator, der auf der Stromversorgungskarte 57 vorgesehen ist und der zwischen einem Endabschnitt der Lichtemissions/Em pfangskarte 53, einem Endabschnitt der Betriebskarte 49 und einer Seitenplatte des Gehäusekörpers 31 angeordnet ist. Der Stromversorgungstransformator 68 liefert Stromversorgungs spannungen an die entsprechenden Schaltungen auf der Licht emissions/Empfangskarte 3 und der Betriebskarte 49, und liefert zur gleichen Zeit eine Hochleistungsversorgungsspan nung an das Lichtempfangselement 62, die eine Avalanche-Foto diode ist. Das Bezugszeichen 70 bezeichnet einen Leitungs durchführungsabschnitt mit einer wasserdichten Struktur und der zum Herausführen von gemessenen Entfernungsdaten nach außen und für andere Zwecke verwendet wird.

Die Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine fotoelektrische Schaltung der Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung zeigt. In der Fig. 10 ist die Lichtemissions/Empfangskarte 53 mit dem Lichtemissionselement 61, einer Treiberschaltung 71 zum Treiben des Lichtemissionselementes 61, dem Lichtemp fangselement 62, einem Lichtempfangsverstärker 72 zum Ver stärken des Lichtempfangsausgangs und einer Start/Stop schaltung 73 zum Festlegen und Detektieren der obenerwähnten Zeiten der Lichttransmission und des Lichtempfangs bestückt.

Die Betriebskarte 49 ist mit einem Zeitzähler 74 zum Empfan gen von Information der Zeiten der Lichttransmission und des Lichtempfangs und zum Messen der Zeit zwischen beiden den Zeiten, und einem Mikrocomputer 75 zum Durchführen einer Ope ration zum Erhalten der Entfernung zu einem Gegenstand auf der Basis der gemessenen Ergebnisse des Zeitzählers 74 verse hen. Das Bezugszeichen 76 bezeichnet eine Stromversorgungs schaltung einschließlich des Stromversorgungstransformators 68, der auf der Stromversorgungskarte 57 angeordnet ist.

Im folgenden wird mittels eines Beispiels der Betrieb hin sichtlich einer Fahrzeugkollisionsverhinderung beschrieben werden. Zuerst, während das Fahrzeuges eines Benutzers fährt, gibt der Mikrocomputer 75 nach dem Erhalt einer Stromversor gungsspannung von der Stromversorgungsschaltung 76 ein Trei bersignal in die Treiberschaltung 71 durch die Start/Stop schaltung 73 zum Zweck der Lichtemission. Das Lichtemis sionselement 61 empfängt einen Treiberstrom von der Treiber schaltung 71, um aufgrund dessen Licht zu emittieren. Das emittierte Licht wird durch die Lichttransmissionslinse 40 und die Glasplatte 22 in Richtung eines Fahrzeuges trans mittiert, das ein Gegenstand außerhalb des Gehäusekörpers 31 und vor dem Fahrzeug des Benutzers ist.

Dieses transmittierte Licht wird abgestrahlt und reflektiert von einem Teil (oder einer Reflektionsplatte) des Fahrzeuges oder ähnlichem. Das reflektierte Licht durchläuft wiederum die Glasplatte 32 und fällt durch die Lichtempfangslinse 42 in den Gehäusekörper 31 ein auf das Lichtempfangselement 62. Diese einfallende Licht wird von dem Lichtempfangsverstärker 72 verstärkt und danach in den Mikrocomputer 75 durch die Start/Stopschaltung 73 und den Zeitzähler 74 gegeben.

In diesem Falle erzeugt und detektiert die Start/Stop schaltung 73 die Zeit, wenn die Treiberschaltung 71 das Lichtemissionselement 61 veranlaßt, Licht zu emittieren und die Zeit, wenn das Lichtempfangselement 22 das Licht emp fängt, und der Zeitzähler 74 mißt die Zeit zwischen den ent sprechenden Zeiten.

Daher erhält der Mikrocomputer 75 die Entfernung zu dem vor deren Fahrzeug aus der Zeit, die von dem Zeitzähler 74 erhal ten wird, und gibt ein Kontrollsignal aus falls es notwendig ist, um so eine Alarmschaltung in Gang zu setzen, wenn die erhaltene Entfernung nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert.

Da die Start/Stopschaltung 73 auf der Seite der Lichtemis sions/Empfangskarte 53 in dieser Ausführungsform installiert ist, ist es mögliche die Lichtemissionszeit des Lichtemissi onselementes 61 und die Lichtempfangszeit des Lichtempfangs elements 62 genau ohne irgendeinen Einfluß von Leitungsverzö gerung zu detektieren. Dies trägt in großem Maße zu der Ver besserung der Genauigkeit der Entfernungsmessung bei.

In einer derartigen Vorrichtung zur optischen Entfernungsmes sung kann im Falle der Entfernungsmessung in einer derartigen Weise, nur wenn das Linsenhalterglied 33 und die Lichtemissi ons/Empfangskarte 53 in einer vorbestimmten Position in dem Gehäusekörper 31 installiert sind, nicht nur die Position der Lichttransmissionslinse 40 relativ zu dem Lichtemissionsele ment 61 und die Position der Lichtempfangslinse 42 relativ zu dem Lichtempfangselement 62, sondern ebenfalls die gegensei tigen Positionsbeziehungen konstantgehalten werden. Daher gibt es keine Streuungen in der Länge der optischen Achse so daß es möglich ist, eine hohe Genauigkeit den Ergebnissen der Entfernungsdetektion eines Gegenstandes zu geben.

Zusätzlich kann ein toter Raum zwischen dem Linsenhalterglied 33 und der Lichtemissions/Empfangskarte 53 effektiv durch das Einsetzen des Durchgangsloches 64 zum Bilden eines fotometri schen Pfades oder dergleichen, der begrenzt in einer vorbe stimmten Fläche ist, oder der Betriebskarte 49 mit der Be triebsschaltung genutzt werden.

Ferner, da die Stromversorgungskarte 57 mit dem Stromversor gungstransformator 68 versehen ist, der auf der Rückseite der Lichtemissions/Empfangskarte 53 und an der Seite der Licht emissions/Empfangskarte 53 und der Betriebskarte 49 angeord net ist, ist es möglich, den Stromversorgungstransformator 68 in der Position zu lagern, wo der Stromversorgungstransforma tor 68 nicht in dem Wege der Installation der Lichtemissi ons/Empfangskarte 53, der Betriebskarte 59 und der Stromver sorgungskarte 57 ist.

Zusätzlich wird ein synthetisches Harz 63a mit einer großen Wärmeleitfähigkeit vorher in das abschirmende Wärmeabstrah lungsgehäuse 63, das an der hinteren Oberfläche der Licht emissions/Empfangskarte 53 angeordnet ist, durch die Ein spritzlöcher 53a eingebracht, die in der Lichtemissi ons/Empfangskarte 53 vorgesehen sind. Daher ist es möglich, die Wärme des Lichtemissionselements 61 zu dem abschirmenden Wärmestrahlungsgehäuse 63 durch das synthetische Harz 63a zu transferieren, das auf der oberen Oberfläche der Lichtemissi ons/Empfangskarte 53 fließt, um so die äußere Peripherie des Lichtemissionselementes 61 und des ähnlichen synthetischen Harzes 63a in dem abschirmenden Wärmestrahlungsgehäuse 63 zu bedecken, so daß es möglich ist, einen Wärmeaustausch zwi schen dem Abschirmungs-/Wärmestrahlungsgehäuse 63 und der At mosphäre durchzuführen, die mit der Oberfläche kontaktiert.

Zusätzlich ist die Fotodiode 65 zum Detektieren von Licht außerhalb des fotometrischen Pfades angeordnet nahe dem Durchgangsloch 64 auf der Lichttransmissionsseite in der Be triebskarte 49. Falls Licht von dem Lichtemissionselement 61 von dieser Fotodiode 65 bemerkt und der Ausgang der Fotodiode 65 beobachtet wird, ist es möglich zu entscheiden, ob der Be trieb des Lichtemissions/Empfangselements 61 normal ist oder nicht.

Ferner sind die Montierbeschläge 47 und 48 zum Befestigen der Lichtemissions/Empfangskarte 53, der Betriebskarte 49 und der Stromversorgungskarte 57 durch die entsprechenden Buchsen 50 und 54 einstückig in dem Linsenhalterglied 33 zum Halten der Lichttransmissionslinse 40 und der Lichtempfangslinse 42 an geordnet. Daher ist es möglich, die Teile zur optischen Ent fernungsmessung auf den Gehäusekörper 31 als Ganzes und ein fach in dem Zustand zu installieren, wo die Lichtemissi ons/Empfangskarte 53, die Betriebskarte 49 und die Stromver sorgungskarte 57 einstückig mit dem Linsenhalterglied 33 ge koppelt sind.

Eine Lichtemissionsschaltung und eine Lichtempfangsschaltung sind auf einer und der gleichen Lichtemissions/Empfangskarte 53 angeordnet. Nahe der Lichtemissions/Empfangskarte 53 ist die Betriebskarte 59, die den Mikrocomputer 75 als eine Be triebsschaltung zur Durchführung einer Operation zum Erzielen der Entfernung zu einem Gegenstand, zwischen der Lichtemissi ons/Empfangskarte 53 und dem Linsenhalterglied 33 angeordnet, das mit der Lichttransmissionslinse 40 und der Lichtempfangs linse 42 versehen ist, die auf einer im wesentlichen gleichen Ebene sind. Ferner ist die Stromversorgungskarte 57 auf der Rückseite der Lichtemissions/Empfangskarte 53 angeordnet. Durch eine derartige Konfiguration ist es möglich, die Breite und die Tiefe des Gehäusekörpers 31, die diese aufnimmt, zu reduzieren, so daß es möglich ist, die gesamte Form zu minia turisieren. Daher ist er möglich, einen besetzten Raum zur Montage des Gehäusekörpers 31 auf einem Fahrzeug zu sichern.

Ferner hat in der vorliegenden Erfindung nur eine Seite des Gehäusekörpers 31 einen Öffnungsabschnitt, und die Glasplatte 32 ist wasserdicht an dem Öffnungsabschnitt befestigt. Daher ist es möglich, die Wasserdichtigkeit innerhalb des Gehäu sekörpers 31 im Vergleich mit denen die eine rückwärtige Ab deckung konventionellerweise haben, zu verbessern.

Obwohl in den vorerwähnten Ausführungsformen die Entfernung zu einem vorwärtigen Fahrzeug erhalten wird, um zu verhin dern, daß das Fahrzeug des Benutzers darauf auftrifft, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht begrenzt und kann all gemein verwendet werden zur Entfernungsmessung zwischen ir gendwelchen sich bewegenden Körpern.

Wie beschrieben wurde, ist ein Linsenhalterglied, das mit ei ner Lichttransmissionslinse und einer Lichtempfangslinse ver sehen ist, die im wesentlichen auf der gleichen Entfernung relativ zu den Lichtemissionselementen und dem entsprechenden Lichtempfangselement sind, vorgesehen vor der Lichtemissi ons/Empfangskarte die mit dem Lichtemissionselement und dem Lichtempfangselement bestückt ist. Durch eine solche Konfigu ration werden die Entfernung zwischen dem Lichtemissionsele ment und der Lichttransmissionslinse und die Entfernung zwi schen dem Lichtempfangselement und der Lichtempfangslinse un gefähr konstant gemacht, so daß dies den Effekt hat, daß die Entfernung zu einem Gegenstand genau gemessen werden kann auf der Basis der optischen Entfernungsdaten zu dem Gegenstand.

Die Fig. 11(A) bis 11(C) sind eine perspektivische Ansicht und Querschnittsansichten die eine Ausführungsform einer Lichttransmissionslinse eines Laserkopfs gemäß der vorliegen den Erfindung darstellen. Die Fig. 11(B) ist ein Querschnitt in Längsrichtung, der entlang einer vertikalen Ebene ein schließlich einer optischen Achse genommen wird, und die Fig. 11(C) ist ein Querschnitt in transversaler Richtung, der auf einer horizontalen Ebene einschließlich der optischen Achse genommen wird. Diese Lichttransmissionslinse wird durch eine ebene konvexe Linse 81a und eine ebene konvexe zylindrische Linse 81b gebildet, die einstückig durch Spritzgießen unter Verwendung eines lichtdurchlässigen Harzes als Material ge bildet werden, so daß sie ihre flachen Oberflächen gemeinsam haben. Die Lichttransmissionslinse in dieser Ausführungsform kann in der obenerwähnten Vorrichtung zum optischen Entfer nungsmessen verwendet werden. Beispielsweise kann die Lichttransmissionslinse ebenfalls in einem Laserkopf einer Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung verwendet wer den, wie in der Fig. 15 dargestellt.

Verschiedene Divergenzwinkel in den longitudinalen und trans versalen Richtungen eines von einem Halbleiterlaser abge strahlten Lichtstrahls werden in den longitudinalen und den transversalen Richtungen durch einen gleichen Skalierungsfak tor durch die ebene konvexe Linse 81a komprimiert. In dem Fall des Beispiels der Verwendung in der Fig. 15 wird die Kompressionsrate der ebenen konvexe Linse 81a auf einen Wert eingestellt, durch den der Divergenzwinkel von ungefähr 10° in der transversalen Richtung eines Lichtstrahls komprimiert werden kann auf einen Zielwert von ungefähr einigen Grad. Die Kompression des Divergenzwinkels in der transversalen Rich tung wird nur durch die ebene konvexe Linse 81a erreicht. In diesem Falle ist die Kompressionsrate durch nur die ebene konvexe Linse 81a ungenügend, um den Divergenzwinkel von un gefähr 30° in der longitudinalen Richtung, der größer ist als derjenige in der transversalen Richtung, zu komprimieren. Der Nachteil der Kompressionsrate wird durch die ebene konvexe zylindrische Linse 81b aufgehoben, die nur in der longitudi nalen Richtung komprimiert.

Die Fig. 12(A) bis 12(C) sind eine perspektivische An sicht, eine entsprechende longitudinale Querschnittsansicht und eine transversale Querschnittsansicht, die die Struktur einer Lichttransmissionslinse gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Diese Licht transmissionslinse wird durch eine ebene konvexe Linse 81a und eine ebene konkave zylindrische Linse 81b′ gebildet, die einstückig durch Spritzgießen unter Verwendung eines licht durchlässigen Harzes als Material gebildet werden, so daß ihre flachen Oberflächen gemeinsam ausgebildet werden. Bei spielsweise ist die Lichttransmissionslinse dieser Ausfüh rungsform in dem in der Fig. 15 dargestellten Laserkopf in stalliert.

Gemäß der Ausführungsform der Fig. 12(A) bis 12(C) wird die Kompressionsrate der ebenen konvexen Linse 81a auf einen Wert eingestellt, durch den der Divergenzwinkel von ungefähr 30° in der longitudinalen Richtung eines Lichtstrahls in einen Zielwert von ungefähr einigen Grad komprimiert werden kann. Die Kompression des Divergenzwinkels in der longitudi nalen Richtung wird nur durch die ebene konvexe Linse 81a er reicht. In diesem Falle ist die Kompressionsrate von nur der ebenen konvexen Linse 81a übermäßig, um den Divergenzwinkel von ungefähr 10° in der transversalen Richtung kleiner als denjenigen in der longitudinalen Richtung zu komprimieren. Der Überschuß der Kompressionsrate wird durch die ebene kon kave zylindrische Linse 81b′ korrigiert, die den Diver genzwinkel nur in der longitudinalen Richtung expandiert so daß der Divergenzwinkel von ungefähr einigen Grad schließlich erreicht werden kann.

Die Fig. 13(A) bis 13(C) sind eine perspektivische An sicht, eine entsprechende longitudinale Querschnittsansicht und eine transversale Querschnittsansicht die die Struktur einer Lichttransmissionslinse gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Diese Licht transmissionslinse wird durch eine ebene konvexe Linse 81a und eine ebene konkave zylindrische Linse 81b′ gebildet, die einstückig durch Spritzgießen unter Verwendung eines licht durchlässigen Harzes als Material gebildet werden, so daß ihre flachen Oberflächen α und β sich miteinander in der Richtung der optischen Achse schneiden. Gemäß dieser Ausfüh rungsform wird die Dicke der Kombinationslinse das Minimum. Der optische Effekt der Lichttransmissionslinse ist der glei che wie derjenige in dem Falle der Fig. 12(A) bis 12(C).

Die Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struk tur einer Lichttransmissionslinse gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Diese Lichttransmissionslinse wird durch eine ebene konvexe Linse 81a und eine ebene konvexe zylindrische Linse 81b gebildet, die einstückig durch Spritzgießen unter Verwendung eines lichtdurchlässigen Harzes als Material gebildet wird, so daß ihre flachen Oberflächen gemeinsam ausgebildet sind, und ein Schlitz 81c ist so vorgesehen, daß eine lichtabsorbierende Schicht in dem peripheren Abschnitt der gekrümmten Oberfläche der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b durch einen Sieb druck gebildet wird. Wie oben erwähnt, dient die ebene kon vexzylindrische Linse 81b zur Kompensation. Daher ist die Krümmung ihrer gekrümmten Oberfläche so gering, daß der Sieb druck auf der gekrümmten Oberfläche einfach und sicher durch geführt werden kann.

Die Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht die ein Beispiel der Struktur eines Hauptabschnitts eines Laserkopfes einer Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung zeigt, die die in der Fig. 14 gezeigte Lichttransmissionslinse 31 verwendet. Die einstückige Lichttransmissionslinse 31, die von der ebe nen konvexen Linse 81a und der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b gebildet wird, wird in dem inneren Linsenhalter 82 gehalten, und der innere Linsenhalter 82 wird in einem exter nen Linsenhalter 83 gehalten. Der externe Linsenhalter 83 wird von einem Rahmen 84 gestützt. Der innere Linsenhalter 82 wird beweglich nach vorne und rückwärts in der optischen Ach senrichtung innerhalb des externen Linsenhalters 83 gehalten, und deren Anschlußposition wird von einer Stopschraube 86 de finiert. Ein Schutzglas 85 ist vor dem externen Linsenhalter 83 angeordnet. Eine Halbleiterlaserdiode 87, die in einem Ge häuse untergebracht ist, das auf einer gedruckten Schaltkarte 88 montiert ist, ist an der Rückseite der Lichttransmissions linse 81 angeordnet.

Im folgenden wird ein Beispiel des Designs eines Laserkopfes in der Fig. 15 beschrieben. Angenommen, daß die Divergenzwin kel eines Strahles einer Halbleiterlaserdiode 30° in der ver tikalen Richtung und 10° in der horizontalen Richtung betra gen, und daß diese Divergenzwinkel auf ungefähr 1,7° in der vertikalen Richtung und ungefähr 2,7° in der horizontalen Richtung komprimiert werden, so daß eine beleuchtete längli ehe Oberfläche in Querrichtung mit einem Längenverhältnis von ungefähr 1 zu 2 vor dem Kopf ausgebildet wird. Ein Designbei spiel, was später beschrieben werden wird, ist ein endgülti ges solches, das durch vielmals wiederholte Versuche erzielt worden ist und schließt die Fälle ein, in denen verschiedene Konstante oder Variablen Werte um letztlich entschiedene Werte annehmen.

Zuerst wird die Bildung eines Strahls in der vertikalen Rich tung beschrieben. Mit dem Elements ebene konvexe Linse 81, dem Elements ebene konvexzylindrische Linse 81b und der Lichttransmissionslinse 81, die durch diese Linsen 81a und 81b in Kombination gebildet wird, sind entsprechende Konstan ten und Variablen wie dargestellt in der Fig. 16, wie folgt definiert:

f₁: Brennweite der ebenen konvexen Linse 81 (hier 40 mm)
f₂: Brennweite der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b (hier 120 mm)
ª: Entfernung von einem zweiten Hauptpunkt der ebenen konvexen Linse 81a zu der Lichtemissionsoberfläche (hier 33 mm)
d: Entfernung von dem zweiten Hauptpunkt der ebenen konvexen Linse 81a zu dem ersten Hauptpunkt der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b (hier 8,1 mm)
t: Entfernung von dem ersten Hauptpunkt der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b zu deren zweiten Hauptpunkt (hier 1,5 mm)
z: Entfernung von dem zweiten Hauptpunkt der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b zu einem zweiten Hauptpunkt der Kombinationslinse
f Brennweite der durch die Kombination erzielten Lichttransmissionslinse 81
a′: Entfernung zu der Lichtemissionsoberfläche S von einem zweiten Hauptpunkt der durch die Kombination erzielten Lichttransmissionslinse 81
b′: Entfernung zu einem Bild der Lichtemissionsober fläche S von dem zweiten Hauptpunkt der durch die Kombination erzielten Lichttransmissionslinse 81
Rv: Hälfte eines Divergenzwinkels eines Lichtstrahls in der vertikalen Richtung (30°/2=15°)
Rv′: Divergenzwinkel eines Lichtstrahles, der durch die Kombination erzielten Lichttransmissions linse 81 durchläuft (Halbwinkel)

Falls f₁ = 40 mm f₂ = 140 mm und d = 8,1 eingesetzt werden in den Beziehungsausdruck zwischen der Brennweite f₁ und f₂ der entsprechenden Elementlinsen 81a und 81b und die Brenn weite f der kombinierten Linse 81, kann die kombinierte Brennweise f wie folgt erhalten werden:

f = (f₁ · f₂ )/(f₁ + f₂ - d) = (40 · 120)/(40 + 120 - 8,1) = 31,6 mm (1).

Danach kann die Entfernung z von dem zweiten Hauptpunkt der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b zu dem zweiten Haupt punkt der kombinierten Linse 81 ausgedrückt werden durch:

z = f - f₂ (f₁ - d)/(f₁ + f₂ - d) = 31.6 - 120 (40 - 8.1)/(40 + 120 - 8.1) = 6.4 mm (2).

Sei die Entfernung a von dem zweiten Hauptpunkt der ebenen konvexe Linse 81a zu der Lichtemissionsoberfläche S 33 mm, und der Abstand d von dem ersten Hauptpunkt der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b zu deren zweitem Hauptpunkt 1,5 mm. Der Abstand a′ zu der Lichtemissionsoberfläche S von dem zweiten Hauptpunkt der durch die Kombination erhaltenen Lichttransmissionslinse 81 kann ausgedrückt werden durch:

a′ = a - d + z - t = 33 - 8.1 + 6.4 - 1.5 = 29.8 mm (3)

Mit dem Brennpunkt f der kombinierten Lichttransmissionslinse 81, der Position der Lichtemissionsoberfläche S der Halblei terlaserdiode und dem Divergenzwinkels eines Lichtstrahls, werden die folgenden Gleichungen aufgestellt.

1/f = 1/a′ - 1/b′ (4)

b′/a′ = tanRv/tanRv′ (5).

Das Ersetzen von b′ in den Gleichungen (4) und (5) und das Einsetzen von f = 31.6 mm, a′ = 29.3 nm und Rv = 15° ergibt:

2Rv′ = 1.74°

Daher kann der Divergenzwinkel eines Lichtstrahles in der vertikalen Richtung, der im wesentlichen gleich dem Zielwert 1.74° ist, erzielt werden.

Im folgenden wird die Bildung eines Strahls in der horizonta len Richtung beschrieben. Aus dem Element ebene konvexe Linse 81a, dem Element ebene konvexzylindrische Linse 81b und der daraus gebildeten Lichttransmissionslinse 81, werden entspre chende Konstanten und Variablen, wie dargestellt in der Fig. 17, wie folgt definiert:

F₁: Brennweite der ebenen konvexen Linse 81a (40 mm)
F₂: Brennweite der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b (die theoretisch unendlich ist, hier aus Gründen der Berechenbarkeit auf 10⁵ mm gesetzt)
A: Entfernung von dem zweiten Hauptpunkt der ebenen konvexen Linse 81a zu der Lichtemissionsoberfläche S (33 mm)
D: Entfernung von dem zweiten Hauptpunkt der ebenen konvexen Linse 81a zu dem ersten Hauptpunkt der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b (hier 5.5 mm)
T: Entfernung von dem ersten Hauptpunkt der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b zu deren zweiten Hauptpunkt (hier 4 mm)
Z: Entfernung von dem zweiten Hauptpunkt der ebenen konvexzylindrischen Linse 81b zu dem zweiten Haupt punkt der Kombinationslinse
F: Brennweite der durch die Kombination gebildeten Lichttransmissionslinse 81
A′: Entfernung zu der Lichtemissionsoberfläche S von einem zweiten Hauptpunkt, der durch die Kombination gebildeten Lichttransmissionslinse 81
B′: Entfernung zu einem virtuellen Bild der Licht emissionsoberfläche S von dem zweiten Hauptpunkt der durch die Kombination gebildeten Lichttrans missionslinse 81
R_H: Hälfte eines Divergenzwinkels eines Lichtstrahls in der horizontalen Richtung (10°/2 = 5°)
R_H′: ein Divergenzwinkel eines Lichtstrahls, der durch die durch die Kombination gebildete Licht transmissionslinse 81 (Halbwinkel) passiert
W_H: Weite des Schlitzes 81c.

Falls F₁ = 40 mm, F₂ = 10⁵ mm und D = 5.5 mm in die Gleichung zwischen den Brennweiten F₁ und F₂ der entsprechenden Ele mentlinsen 81a und 81b und die Brennweite F der kombinierten Linse 81, eingesetzt werden, kann die kombinierte Brennweite F wie folgt erhalten werden:

F = (F₁ · F₂ )/(F₁ + F₂ - D) = (40 · 10⁵ )/(40 + 10⁵ - 5.5) = 40 mm (6)

Danach kann die Entfernung Z vom zweiten Hauptpunkt der ebe nen konvexzylindrischen Linse 81b zu dem zweiten Hauptpunkt der kombinierten Linse 81 ausgedrückt werden durch:

Z = F - F₂ (F₁ - D)/(F₁ + F₂ - D) = 40 - 10⁵ (40 - 5.5)/(40 + 10⁵ - 5.5) = 5.5 mm (7)

Sei der Abstand A von dem zweiten Hauptpunkt der ebenen kon vexen Linse 81a zu der Lichtemissionsoberfläche S 33 mm und der Abstand T von dem ersten Hauptpunkt der ebenen konvexzy lindrischen Linse 81b zu deren zweitem Hauptpunkt 4 mm. Die Entfernung A′ zu der Lichtemissionsoberfläche S von dem zwei ten Hauptpunkt der durch die Kombination erhaltenen Lichttransmissionslinse 81 kann ausgedrückt werden durch:

A′ = A - D + Z - T = 33 - 5.5 + 5.5 - 4 = 29 mm (8)

Aus der Brennweite F der kombinierten Lichttransmissionslinse 81, der Position der Lichtemissionsoberfläche S einer Halb leiterlaserdiode und dem Divergenzwinkel eines Lichtstrahls, kann die folgende Gleichung aufgestellt werden.

1/F = 1/A′ - 1/B′ (9)

B′/A′ = tanR_H/tanR_H′ (10)

Ersetzen von B′ aus den Gleichungen (9) und (10) und Einset zen von F = 40 mm A′ = 29 mm und R_H = 5° darin ergibt.

2R_H′ = 2.74°

Daher kann der Divergenzwinkel eines Lichtstrahls in der ho rizontalen Richtung, der im wesentlichen gleich dem Zielwert 2.7° ist, erreicht werden.

Die Weite W_H des Schlitzes 81c kann wie folgt erhalten wer den:

W_H = 2(A - D - T)tanR_H = 2(33 - 5.5 - 4)tan5° = 4.1 mm (11)

Anhand eines Beispiels wurde der Fall beschrieben, in dem eine ebene konvexe Linse und eine zylindrische Linse einstüc kig durch Spritzgießen unter Verwendung eines lichtdurchläs sigen Harzes als Material gebildet wird. Jedoch können die ebene konvexe Linse und die zylindrische Linse aus einem lichtdurchlässigen Harz oder Glas unabhängig voneinander ge bildet werden, wobei die flachen Oberflächen der Beiden mit einander durch einen Kleber verbunden werden.

Obwohl der Fall, in dem eine Lichttransmissionslinse auf einen Laserkopf einer Vorrichtung zur optischen Entfernungs messung aufgesetzt wird, durch ein Beispiel beschrieben wor den ist, ist es offensichtlich, daß ein Laserkopf, an den eine Lichttransmissionslinse gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht ist, eine gewünschte Querschnittsform haben kann und für irgendeine andere Verwendung wie dem Versorgen von im wesentlichen parallelen Laserstrahlen zu einer Objektivlinse eines optischen Lasers sein.

Wie es beschrieben wurde, werden gemäß einer Lichttransmissi onslinse eines Laserkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung, eine ebene konvexe Linse und eine ebene konvexe oder konkave zylindrische Linse einstückig durch Spritzgießen unter Ver wendung eines lichtdurchlässigen Harzes als Material gebil det, so daß ihre flachen Oberflächen gemeinsam ausgebildet werden oder sich miteinander schneiden. Dies hat den Effekt, daß die Dicke reduziert wird und eine einstückige Linse mit einer hohen Formgenauigkeit mit einer hohen Ausbeute selbst beim Spritzgießen hergestellt werden kann.

Die Fig. 18 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Lichtempfangselements einer Vorrichtung zur optischen Entfer nungsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die ses Lichtempfangselement 91 wird von einer Avalanche-Fotodi ode (APD) 91a in dem Zentrum eines Siliziumsubstrates 91b ge bildet. Die Fläche, wo das APD 91a gebildet ist, bildet eine Lichtempfangsoberfläche, die rechteckig ist mit einem Längen verhältnis von ungefähr 1 : 2. Die vier Ecken des ADP 91a, die die Lichtempfangsoberfläche bilden, sind leicht gekrümmt, um die Konzentration eines dortigen elektrischen Feldes zu vermeiden, so daß es dazu führt, dem Betrieb Stabilität und Verläßlichkeit zu geben. Das Lichtempfangselement 91 mit ei ner solchen Konfiguration kann in der obenerwähnten Vorrich tung zur optischen Entfernungsmessung verwendet werden.

Die Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand darstellt, in dem das Lichtempfangselement 91 der Fig. 18 in einem Gehäuse eingebaut ist. Das Lichtempfangselement 91 ist auf einem mit Drähten 92 versehenen Gehäusesubstrat 93 durch einen Kleber positioniert und befestigt. Nachdem die oberen Endabschnitte der Drähte 92 und das Lichtempfangselement 91 miteinander durch Metallfolien 94a und 94b verbunden sind, wird eine Gehäuseabdeckung 95, in der ein Glasfenster 95a eingesetzt ist, auf dem peripheren Abschnitt des Substrates 93 angeordnet und befestigt.

Obwohl der Fall eines APD als ein Lichtempfangselement als ein Beispiel beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfin dung ebenfalls mit einer normalen Fotodiode oder ähnlichem verwendet werden.

Wie beschrieben wurde, hat in einem Lichtempfangselement ei ner Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung deren Lichtempfangsoberfläche eine im wesentlichen rechteckige Form ähnlich zu der Detektionsflä che. Daher gibt es keine nutzlose Fläche, die nicht zur foto elektrischen Konversion beiträgt. Das hat den Effekt, daß die Herstellungskosten und der Leistungsverbrauch reduziert wer den kann, und die Ausbeute zur Zeit der Herstellung, die Be triebsgeschwindigkeit und die Verläßlichkeit des Elements als ganzes verbessert werden können.

Zusätzlich, gemäß dem Lichtempfangselement der vorliegenden Erfindung hat man den Vorteil, daß ein Schlitz zum Definieren einer Detektionsfläche unnötig ist.

Claims

1. Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung, in der Licht von einem Lichtemissionselement zu einem Gegenstand durch eine Lichttransmissionslinse transmittiert wird, und an dem Gegenstand reflektiertes Licht von einem Lichtempfangs element durch eine Lichtempfangslinse empfangen wird, so daß eine Entfernung zu dem Gegenstand auf der Basis der Lichtsen dezeit und Lichtempfangszeit gemessen wird, die aufweist:
eine Lichtemissions/Empfangskarte auf der das Licht emissionselement und das Lichtempfangselement angeordnet sind; und
ein Linsenhalterglied das vor der Lichtemissi ons/Empfangskarte angeordnet ist, wodurch die Lichttransmis sionslinse und die Lichtempfangslinse im wesentlichen mit der gleichen Entfernung von dem entsprechenden Lichtemissionsele ment und dem Lichtempfangselement angeordnet sind.

2. Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung, in der Licht von einem Lichtemissionselement zu einem Gegenstand durch eine Lichttransmissionslinse gesendet wird, und an dem Gegenstand reflektiertes Licht von einem Lichtempfangselement durch eine Lichtempfangslinse empfangen wird, so daß eine Entfernung zu dem Gegenstand auf der Basis der Lichtsendezeit und der Lichtempfangszeit gemessen wird, die aufweist:
eine Lichtemissions/Empfangskarte, auf der das Licht emissionselement und das Lichtempfangselement angeordnet sind;
ein Linsenhalterglied, das vor der Lichtemissi ons/Empfangskarte angeordnet ist, wodurch die Lichttransmis sionslinse und die Lichtempfangslinse gegenüber dem entspre chenden Lichtemissionselement und Lichtempfangselement ange ordnet sind; und
eine Betriebskarte, die zwischen dem Linsenhalterglied und der Lichtemissions/Empfangskarte angeordnet ist, wobei die Betriebskarte Transmissionslöcher aufweist, die fotome trische Wege für das entsprechend von dem Lichtemissionsele ment gesendete und das reflektierte Licht bilden, und eine Betriebsschaltung, dir die Entfernung zu dem Gegenstand be rechnet.

3. Vorrichtung zum optischen Entfernungsmessen, in der Licht von einem Lichtemissionselement zu einem Gegenstand durch eine Lichttransmissionslinse gesendet wird, und von dem Gegenstand reflektiertes Licht von einem Lichtempfangselement durch eine Lichtempfangslinse empfangen wird, so daß eine Entfernung zu dem Gegenstand auf der Basis der Lichtsendezeit und der Lichtempfangszeit genießen wird, die aufweist:
eine Lichtemissions/Empfangskarte, auf der das Licht emissionselement und das Lichtempfangselement angeordnet sind;
eine Betriebskarte mit Transmissionslöchern, die fotome trische Wege für das von dem Lichtemissionselement gesendete Licht und das entsprechend reflektierte Licht bilden, und eine Betriebsschaltung, die die Entfernung zu dem Gegenstand berechnet; und
eine Stromversorgungskarte, die an einer Rückseite der Lichtemissions/Empfangskarte angeordnet ist, und die einen Stromversorgungstransformator auf einer Seite der Lichtemis sions/Empfangskarte und der Betriebskarte angeordnet hat.

4. Vorrichtung zum optischen Entfernungsmessen, in der Licht von einem Lichtemissionselement zu einem Gegenstand durch eine Lichttransmissionslinse gesendet wird, und von dem Gegenstand reflektiertes Licht von einem Lichtempfangselement durch eine Lichtempfangslinse empfangen wird, so daß eine Entfernung zu dem Gegenstand auf der Basis der Lichtsendezeit und der Lichtempfangszeit gemessen wird, die aufweist:
eine Lichtemissions/Empfangskarte, auf der das Licht emissionselement und das Lichtempfangselement installiert sind;
ein abschirmendes Wärmeabstrahlungsgehäuse, das auf ei ner rückwärtigen Oberfläche der Lichtemissions/Empfangskarte entsprechend einer Position des Lichtemissionselementes ange bracht ist; und
ein synthetisches Harz, welches hervorragend in der Wär meleitfähigkeit ist, und welches in das abschirmende Wärmeab strahlungsgehäuse durch ein Einspritzloch, das in der Licht emissions/Empfangskarte vorgesehen ist, und vor der Licht emissions/Empfangskarte nahe dem Lichtemissionselement gela den wird.

5. Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung, in der Licht von einem Lichtemissionselement zu einem Gegenstand durch eine Lichttransmissionslinse gesendet wird, und von dem Gegenstand reflektiertes Licht von einem Lichtempfangselement durch eine Lichtempfangslinse empfangen wird, so daß eine Entfernung zu dem Gegenstand auf der Basis der Lichtsendezeit und der Lichtempfangszeit gemessen wird, die aufweist:
eine Lichtemissions/Empfangskarte, auf der das Licht emissionselement und das Lichtempfangselement angeordnet sind;
eine Betriebskarte mit Transmissionslöchern die fotome trische Wege für das von dem Lichtemissionselement gesendete Licht und das entsprechend reflektierte Licht bilden, und eine Betriebsschaltung, die die Entfernung zu dem Gegenstand berechnet; und
eine nahe dem Transmissionsloch auf einer Lichttransmis sionsseite in Front der Betriebskarte angeordnete Fotodiode zum Detektieren von Licht außerhalb der fotometrischen Wege.

6. Vorrichtung zum optischen Entfernungsmessen, in der Licht von einem Lichtemissionselement zu einem Gegenstand durch eine Lichttransmissionslinse gesendet wird, und von dem Gegenstand reflektiertes Licht von einem Lichtempfangselement durch eine Lichtempfangslinse empfangen wird, so daß eine Entfernung zu dem Gegenstand auf der Basis der Lichtsendezeit und der Lichtempfangszeit gemessen wird, die aufweist:
eine Lichtemissions/Empfangskarte, auf der das Licht emissionselement und das Lichtempfangselement angeordnet sind,
eine Betriebskarte mit Transmissionslöchern, die fotome trische Wege für das von dem Lichtemissionselement gesendete Licht und das entsprechend reflektierte Licht bilden, und eine Betriebsschaltung, die die Entfernung zu dem Gegenstand berechnet;
eine Stromversorgungskarte, die an einer Rückseite der Lichtemissions/Empfangskarte angeordnet ist, und einen Strom versorgungstransformator an einer Seite der Lichtemissi ons/Empfangskarte und der Betriebskarte angeordnet hat; und
ein Linsenhalterglied, die die Lichttransmissionslinse und die Lichtempfangslinse hält, und das einstückig Montage beschläge zum Befestigen der Lichtemissions/Empfangskarte, der Betriebskarte und der Stromversorgungskarte durch ent sprechende Buchsen aufweist.

7. Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung, die auf weist:
einen Gehäusekörper mit einem Öffnungsabschnitt, an dem eine Lichttransmissionsplatte befestigt ist;
eine Lichtemissions/Empfangskarte, die in dem Gehäu sekörper angeordnet ist, und die eine Lichtemissionsschaltung aufweist, die ein Lichtemissionselement und eine Lichtemp fangsschaltung, die ein Lichtempfangselement umfaßt, auf weist;
eine Lichttransmissionslinse und eine Lichtempfangs linse, die in dem Gehäusekörper und in der Umgebung der Lichttransmissionsplatte angeordnet sind, so daß die Lichttransmissionslinse das Licht von dem Lichtemissionsele ment zu einem Gegenstand außerhalb des Gehäusekörpers durch die Lichttransmissionsplatte transmittiert und die Lichtemp fangslinse von dem Gegenstand reflektiertes Licht durch die Lichttransmissionsplatte empfängt;
eine Betriebskarte die zwischen der Lichtemissi ons/Empfangskarte und der Lichttransmissionslinse und der Lichtempfangslinse angeordnet ist, und die Transmissionslö cher für das transmittierte Licht und das entsprechend re flektierte Licht aufweist, und die eine Betriebsschaltung zur Berechnung einer Entfernung zu dem Gegenstand auf der Basis der Zeit der Transmission des Lichts des Lichtemissionsele ments und der Zeit des Empfangs des von dem Lichtempfangsele ment empfangenen reflektierten Lichts aufweist; und
eine Stromversorgungskarte, die an einer Rückseite der Lichtemissions/Empfangskarte angeordnet ist, und die darauf eine Stromversorgungsschaltung zum Versorgen der entsprechen den Schaltungen der Lichtemissions/Empfangskarte und der Be triebskarte mit Strom angeordnet hat.

8. Eine Lichttransmissionslinse eines Laserkopfes, in der eine ebene konvexe Linse und eine ebene konvexzylindrische Linse einstückig durch Spritzgießen unter Verwendung eines lichtdurchlässigen Harzes als Material in einer Weise gebil det sind, so daß entsprechend flache Oberflächen der ebenen konvexen Linse und der ebenen konvexzylindrischen Linse gemeinsam miteinander gebildet sind.

9. Lichttransmissionslinse eines Laserkopfes, in der eine ebene konvexe Linse und eine ebene konkavzylindrische Linse einstückig durch Spritzgießen unter Verwendung eines licht durchlässigen Harzes als Material in einer Weise gebildet sind, so daß entsprechende flache Oberflächen der ebenen kon vexen Linse und der ebenen konkavzylindrischen Linse gemein sam miteinander gebildet sind.

10. Lichttransmissionslinse eines Laserkopfes, in der eine ebene konvexe Linse und eine ebene konkavzylindrische Linse einstückig durch Spritzgießen unter Verwendung eines licht durchlässigen Harzes als Material in einer Weise gebildet sind, so daß entsprechende flache Oberflächen der ebenen kon vexen Linse und der ebenen konkavzylindrischen Linse in der Richtung der optischen Achse sich miteinander schneiden.

11. Lichttransmissionslinse eines Laserkopfes, in der eine ebene konvexe Linse und eine ebene konvexzylindrische Linse an den entsprechenden flachen Oberflächen der ebenen konvexen Linse und der ebenen konvexzylindrischen Linse miteinander verbunden sind.

12 Lichttransmissionslinse eines Laserkopfes, in der eine ebene konvexe Linse und eine ebene konkavzylindrische Linse an den entsprechenden flachen Oberflächen der ebenen konvexen Linse und der ebenen konkavzylindrischen Linse miteinander verbunden sind.

13. Lichttransmissionslinse gemäß einer der Ansprüche 8, 11 oder 12, die ferner einen Schlitz aufweist, wobei eine lichtabsorbierende Schicht in einem peripheren Abschnitt ei ner gekrümmten Oberfläche der zylindrischen Linse ausgebildet ist.

14. Lichttransmissionslinse nach einem der Ansprüche 8 bis 12, worin der Laserkopf ein Laserkopf einer Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung ist.

15. Lichttransmissionslinse gemäß Anspruch 14, worin der La serkopf eine Bestrahlungsoberfläche bildet, die ein Längen verhältnis von ungefähr 1 zu 2 hat.

16. Lichttransmissionslinse eines Laserkopfes, die gebildet wird durch die Kombination einer konvexen Linse und einer zy lindrischen Linse.

17. Lichtempfangselement einer Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung, worin das Lichtempfangselement eine Lichtempfangsoberfläche aufweist, die eine im wesentlichen rechteckige Form aufweist, die im wesentlichen gleich einer Detektionsfläche ist.

18. Lichtempfangselement gemäß Anspruch 17, worin die Licht empfangsoberfläche ein Längenverhältnis von ungefähr 1 zu 2 aufweist.

19. Lichtempfangselement gemäß Anspruch 17 oder 18, worin die vier Ecken der Lichtempfangsoberfläche gekrümmt sind.