KR19980070247A - 거리 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종래 기술에서 거리 신호에 오류를 유발하고 그에의해 거리 측정 정밀도를 감소 시키는 측정 대상물과 차간 거리 측정 장치 사이에 존재하는 윈드실드에 의해 발생하는 영향을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 거리 측정 장치에 따라 연산수단(53)은 측정 대상물(51)과 광센서 어레이 사이에 존재하는 윈드실드(75)에 의해 발생하는 광센서 어레이(63, 64) 상의 결상 위치의 오프셋 사이의 차이를 결정하도록 기준 대상물(1)까지의 거리가 측정될 때 그자신에 의해 검출된 이동량과 기준 대상물(1)에 대한 공지된 거리를 사용하고, 결상 위치의 오프셋 사이의 차이와, 거리 측정 장치를 구성하는 결상 렌즈(61, 62)의 광학적 특성량과, 측정 대상물까지의 거리가 측정 될 때 검출된 이동량을 측정 대상물의 거리를 결정하도록 사용한다.

Description

거리 측정 장치
본 발명은 차량간의 충돌을 방지하기 위해 사용되는 차간 거리 측정 장치 등의 거리 측정 장치에 관한 것이다.
먼저, 선행 차량까지의 거리를 측정하기 위한 차간 거리 측정 장치의 종래 기술이 기술된다.
공지된 종래의 차간 거리 측정 장치는 삼각측량의 원리를 기초로 거리를 측정하도록 측방향으로 배치된 두 광학적 시스템에 의해 형성된 상을 전기적으로 비교한다.
도 6은 이런 종류의 종래 차간 거리 측정 장치(50)의 구성을 도시한다. 참조부호는 측정 대상물(51)의 상형성을 위한 한쌍의 결상수단(52)과 결상 수단(52)과 측정 대상물(51)에 의해 얻어진 상 사이의 거리를 계산하기 위한 연산 수단(53)을 나타낸다.
결상 수단(52)은 한쌍의 결상 렌즈(61, 62)와, 한쌍의 광센서 어레이(63, 64)로 구성된다.
연산 수단(53)은 신호처리부(65)와 거리 검출 회로(66)로 구성된다.
도 6에서, 결상 렌즈(61, 62)는 그 광축 사이에 간격(B)을 유지하도록 배치된다.
광센서 어레이(63, 64)는 예로서, 각각 결상 렌즈(61, 62)로부터 초점거리(f)에 배치된 CCD 선형 센서이다.
광센서 어레이(63, 64)는 결상 렌즈(61, 62)에 의해 형성된 측정 대상물(51)의 상을 상 신호(s61, s62)로 변환하고, 그들을 신호 처리부(65)로 출력한다.
신호 처리부(65)는 증폭기(67, 68)와, A/D 변환기(69, 70)와, 기억장치(71)로 구성된다.
광센서 어레이(63, 64)로부터의 상 신호(s61, s62)는 증폭기(67, 68)에 의해 증폭되고, A/D 변환기(69, 70)에 의해 디지탈 데이터로 변환되며, 상 데이터(s63, s64)로서 기억장치(71)에 출력된다.
신호 처리부(65)의 외부상에 설치된 거리 검출 회로(66)는 기억장치(71)에 저장된 측방(좌우)상 데이터(63, 64)를 측정 대상물(51)까지의 거리를 계산하기 위해 비교하도록 마이크로 컴퓨터로 구성된다. 거리는 거리 신호(s65)로서 출력된다.
이후, 거리 계산의 원리가 도 7을 참조로 기술된다.
결상 렌즈(61, 62)의 광축 사이의 중앙지점이 수평축(X)과 수직축(Y)을 설정하도록 원점(O)으로 정의된다. 결상 위치(L1, R1)의 좌표는 각각 (-aL1- B/2, -f)와 (aR1+ B/2, -f)로 표시된다. 참조부호aL1, aR1는 각각 광센서 어레이(63, 64)상에서의 거리를 나타낸다.
결상 렌즈(61)의 중심점(OL)의 좌표는 (-B/2, 0)이고, 결상렌즈(62)의 중심점(OR)의 좌표는 (B/2, 0)이며 대상물(51)의 점(M)의 좌표는 (x, y)로 표시하고, 그때 점(M)에서 X축으로 수직으로 연장된 수직선의 교점의 좌표는 (x, 0)이고, 점(OL)에서 광센서 어레이(63)로 연장된 수직선의 위치(L0)의 좌표는 (-B/2, -f)이며, 점(OR)에서 광센서 어레이(64)로 연장된 수직선의 위치(R0)의 좌표는 (B/2, -f)이다. 삼각형(MOLN)은 삼각형(OLL1*L0)과 닮은꼴이고, 삼각형(MORN)은 삼각형(ORR1R0)과 닮은꼴이기 때문에 수학식 1과 수학식 2가 성립된다.
수학식 3은 수학식 1과 수학식 2로부터 얻어진다.
만약 결상 위치(aL1, aR1)의 거리(L1, R1)가 수학식 3을 사용하여 결정된다면, 측정 대상물(51)까지의 거리(y)가 계산될 수 있다.
이후, 거리 검출 회로(66)의 작동이 하기에 상세히 기술된다.
거리 검출 회로(66)는 거리 측정 범위(73)를 개별적으로 설정하기 위해(도 9 참조) 도 8에 실선으로 도시된 측방 데이터(63L, 64L)를 비교하고, 만약 상이 일치되지 않으면, 예로서, 도면에 쇄선으로 도시된 바와 같이 우측 상(64R)을 좌측으로 이동하는 동시에 좌측 상(63R)을 우측으로 이동시켜 가장 근접하게 일치되는 상태에 배치되기 위해 필요한 이동량(aR1+ aL1)을 검출한다.
광센서 어레이(63, 64)의 공간적인 화소간에 상의 일치점이 배치될수 있기 때문에 좌우측 데이터는 항상 완전히 일치하는 것은 아니다.
이동량(aR1+ aL1)을 기초로, 상기 검출 회로(66)는 수학식 3을 사용하여 대상물(51)까지의 거리(y)를 계산한다.
도 9는 선행 차량(51a)에 대한 차간 거리가 검출될 때 일반적인 상을 도시하는 개략적인 도면이다.
이 도면에서, 거리 측정 범위(73)는 측정 시야(72)내에 설정된다. 즉, 거리 측정 범위(73)내의 선행 차량은 상기 거리 검출 원리를 기초로 차간 거리로서 검출된다.
상기 차간 거리 측정 장치(50)를 차량 내부에 설치함에 의해, 본 장치에 방진 및 방수 처리를 할 필요와 우천시 와이퍼를 사용할 필요가 없어지는 특별한 장점을 갖는다.
도 10은 차량과 내부의 내부 미러(74)와 윈드실드(75) 사이에 설치된 차간 거리 측정 장치(50)를 도시하는 외관도이다.
상기 차간 거리 측정 장치(50)는 내부 미러(74)에 방향 조정기(76)를 경유하여 설치된다.
도 11은 차간 거리 측정 장치(50)용 각도 조정 기구의 일 실시예를 도시한다.
상기 각도 조정 기구는 방향 조절기(76)와, 평행핀(77)과, 고정볼트(78)와, 편심 드라이버(79)로 구성된다.
상기 방향 조정기(76)는 내부미러(도시되지 않음)의 일부에 고정된다. 상기 차간 거리 측정 장치(50)의 각도는 하기와 같이 조정된다.
편심 드라이버(79)를 회전시킬수 있도록 고정 볼트(78)를 푼다. 이때, 방향 조정기(76)에 고정된 상기 차간 거리 측정 장치(50)는 평행핀(77) 둘레로 회전될 수 있다. 상기 편심 드라이버(79)는 차간 거리 측정 장치(50)의 각도(방향)를 조정하기 위해 회전되고, 그후, 고정 볼트(78)가 죄어진다.
상기 차간 거리 측정 장치(50)를 차량의 내부에 설치하는 것은 상술한 장점 뿐만 아니라 하기의 단점도 존재한다.
상기 차간 거리 측정 장치(50)와 측정 대상물(51) 사이에 존재하는 윈드실드(75)가 거리 신호(s65)의 오류를 유발하고, 그에의해 차간 거리 측정 장치(50)의 측정 정밀도를 감소시킨다.
윈드실드(75)의 영향은 그 균일하지 못한 두께와, 상기 결상 렌즈(61, 62)상에 입사되는 광의 입사각의 차이와, 윈드실드(75)의 위치 차이에 따른 굴절율의 차이를 포함한다.
도 12는 거리 측정 정밀도상의 균일하지 못한 윈드실드(75) 두께의 영향을 도시한다.
설명의 편의를 위해, 도 12에서, 결상 렌즈(61)의 광축과 평행한 무한 지점으로부터의 광선은 균일하지 못한 두께의 윈드실드(75)를 통해 전달되고, 그후, 결상 렌즈(61)와 광센서 어레이(63)를 포함하는 결상 수단(52)상에 입사된다. 상기 윈드실드(75)의 후면이 결상 렌즈(61)의 광축과 수직인 반면에 상기 윈드실드의 표면(75; 제 1 면)은 결상 렌즈의 광축으로부터 각도(α)로 경사져 있는 것으로 가정한다.
광축과 평행한 무한 위치로부터의 광선은 윈드실드(75)의 제 1 및 제 2 면에서 굴절되고, 상기 광축으로부터 각도(θL)로 경사지고, 상기 각도는 수학식 4에 의해 주어진다.
이 수학식에서, n은 입사광의 파장에 대한 윈드실드(75)의 굴절율을 나타낸다.
그러므로, 광센서 어레이(63)상의 결상점의 위치는 윈드실드(75)가 존재하지 않는 경우의 결상위치(점선으로 도시됨)로부터 수학식 5에 의해 ΔaL1로 주어진 위치이다.
이 수학식에서 f는 결상 렌즈(61)의 초점 거리를 나타낸다.
결상 수단(52)을 구성하는 광센서 어레이(63)중 하나와 결상렌즈(61)중 하나가 하기에 기술되지만, 다른 결상렌즈(62)와 다른 광센서 어레이(64)에도 동일하게 적용된다.
윈드실드(75)를 통과한 광선은 결상 렌즈(62)의 광축으로부터 각도(θR)로 경사진 것으로 가정하고, 광센서 어레이(64)상에 이 광선의 결상 위치(윈드실드가 없을 때 얻어지는 결상위치로부터)의 오프셋은 ΔaR1으로 표시된다.
도 10으로부터 명백한 바와 같이, 입사광선에 대한 윈드실드 각면의 법선 경사는 도 12와 상대적으로 크게 대조된다.
부가적으로, 상기 두 개의 결상렌즈(61, 62)는 거리(B)로 이격되고 각 결상 렌즈 상에 입사되는 광선은 윈드실드의 다른 위치(80, 81; 즉, 광선통과부)를 통해 전달된다.
따라서, 상기 윈드실드(75)의 두께 및 각각의 입사광과 윈드실드 법선 사이의 각도는 위치(80, 81) 사이에서 다르다.
결과적으로, ΔaL1와 ΔaR1는 다른 값을 갖고 θL와 θR도 다른 값을 갖는다.
상기 결상 위치(ΔaL1와 ΔaR1)의 오프셋 사이의 차이는 수학식 6에 의해 주어진다.
수학식 6에 의해 주어진 양(Δa)은 이동량의 오류이고 그러므로 거리 신호(s65)의 오류이다.
따라서, 본 발명은 측정 대상물과 거리측정 장치 사이에 존재하는 윈드실드 등의 매체에 의해 발생된 거리 측정 오류를 보정할수 있는 고도의 거리 측정 정밀도를 가진 거리 측정 장치를 제공한다.
상기 문제를 해결하기 위해, 청구범위 제 1 항에 기술된 발명은 한 쌍의 결상 렌즈와 한 쌍의 광센서 어레이를 포함하는 결상 수단과 삼각측량의 원리를 기초로 결상수단에 의해 얻어진 대상물의 두 상을 사용하여 측정 대상물의 거리를 계산하기 위한 연산 수단을 포함한다. 연산 수단은 측정 대상물과 광센서 어레이 사이에 존재하는 매체에 의해 발생되는 광센서 어레이상의 결상 위치의 오프셋 사이의 차이를 결정하도록 기준 대상물에 대한 공지된 거리와 기준 대상물이 측정될 때 검출된 이동량을 사용하고, 결상 위치의 오프셋 사이의 차이와 측정 대상물이 측정될 때 검출된 이동량을 사용하여 측정 대상물의 거리를 결정한다.
청구범위 제 2 항에 기술된 발명에 따라, 연산 수단은 기준 대상물이 측정 대상물로부터 다른 거리의 둘 이상의 위치에 배치될 때 검출된 이동량과 상기 기준 대상물에 대한 공지된 거리를 사용하여 광센서 어레이와 측정 대상물 사이에 존재하는 매체에 의해 발생하는 광센서 어레이 상의 결상 위치의 오프셋 사이의 차이를 결정하고, 상기 측정 대상물의 거리를 결정하도록 측정 대상물까지의 거리가 측정될 때 검출된 이동량과 결상 위치의 오프셋 사이의 차이를 사용한다.
청구범위 제 3 항에 기술된 발명에 따르면 기준 대상물은 콜리메이터 렌즈와 콜리메이터 렌즈의 초점 위치에 배치된 차트를 포함하는 콜리메이터이다. 상기 연산 수단은 차트의 이미지로부터 검출된 이동량과 측정 대상물이 측정될 때 검출된 이동량을 사용하여 측정 대상물까지의 거리를 결정한다.
청구범위 제 4 항에 기술된 발명에 따르면 기준 대상물은 콜리메이터 렌즈의 초점 위치로무터 소정 거리에 배치된 차트와 콜리메이터 렌즈를 포함하는 콜리메이터이다. 연산수단은 차트의 초점 위치로부터의 거리와 콜리메이터 렌즈의 초점 거리를 사용하여 차트로부터의 가상거리를 결정하고, 차트로부터의 가상거리와 차트의 상으로부터 검출된 이동량과 측정 대상물로부터의 거리가 측정될 때 검출된 이동량을 사용하여 측정 대상물로부터의 거리를 결정한다.
청구범위 제 5 항에 기술된 발명에 따라, 기준 대상물은 콜리메이터 렌즈와 콜리메이터 렌즈의 초점 위치로부터 콜리메이터 렌즈의 광축을 따라 이동될수 있는 차트와 차트의 이동량을 검출하기 위한 측정 수단을 포함하는 콜리메이터이다. 차트는 콜리메이터 렌즈의 광축을 따라 이동되고, 연산수단은 콜리메이터 렌즈의 초점 거리와 측정수단에 의해 얻어진 차트의 이동량을 사용하여 차트의 가상거리를 결정하고, 차트의 가상거리와, 차트의 상으로부터 검출된 이동량과, 측정 대상물이 측정될 때 얻어진 이동량을 사용하여 측정 대상물로부터의 거리를 결정한다.
청구범위 제 6 항에 기술된 발명에 따라, 청구범위 제 3 항 내지 제 5항에 따른 거리 측정 장치에서 콜리메이터는 콜리메이터의 광축과 동일하거나 평행한 광축을 구비하는 파인더를 포함한다.
청구범위 제 7 항에 기술된 발명에 따라, 청구범위 제 6 항에 따른 거리 측정 장치에서 파인더는 소정의 유한한 거리에 초점을 맞추도록 배치된다.
청구범위 제 8 항에 기술된 발명에 따라, 청구범위 제 6 항에 따른 거리 측정 장치에서 파인더는 초점 조정 기구를 구비한다.
청구범위 제 9 항에 기술된 발명에 따라, 청구범위 제 3 항 내지 5 항에 따른 거리 측정 장치에서 콜리메이터는 콜리메이터의 광축과 동일한 광축을 구비한 파인더를 포함하고, 파인더는 콜리메이터 렌즈의 광축을 따라 콜리메이터 렌즈를 이동함에 의해 초점을 조정한다.
청구범위 제 10 항에 기술된 발명에 따라, 청구범위 제 1 항 내지 제 9 항에 따른 거리 측정 장치에서, 상기 거리 측정 장치는 기준 대상물의 상이 광센서 어레이상의 소정 위치에 형성되도록 장치의 장착 각도를 조절하기위한 방향 조정 기구를 구비한다.
청구범위 제 11 항에 기술된 발명에 따라, 청구범위 제 1 항 내지 제 9 항에 따른 거리 측정 장치에서, 상기 장치는 결상 렌즈의 광축과 평행한 광축을 구비한 파인더를 포함한다.
청구범위 제 12 항에 기술된 발명에 따라, 청구범위 제 11 항에 따른 거리 측정 장치에서 파인더는 분리가능하다.
도 1은 제 1 실시예를 도시하는 개념도.
도 2는 제 3 실시예를 도시하는 개념도.
도 3a는 제 4 실시예를 도시하는 개념도.
도 3b는 파인더를 구비한 종래 콜리메이터의 거리 측정 순서를 도시하는 도면.
도 3c는 파인더를 구비한 종래 콜리메이터의 거리 측정 순서를 도시하는 도면.
도 3d는 파인더를 구비한 종래 콜리메이터의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 3e는 파인더를 구비한 종래 콜리메이터의 제 3 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 제 5 실시예를 도시하는 구성도.
도 5는 제 7 실시예를 도시하는 개념도.
도 6은 종래 차간 거리 측정 장치를 도시하는 구성도.
도 7은 거리 산출의 원리를 도시하는 설명도.
도 8은 거리 검출 회로의 동작을 도시하는 도면.
도 9는 화상을 도시하는 개략도.
도 10은 차간 거리 측정 장치 설치 상태를 도시하는 외관도.
도 11은 차간거리 측정 장치의 각도 조정 기구를 도시하는 외관도.
도 12는 두께가 균일하지 않은 윈드실드가 거리 측정 정밀도에 미치는 영향을 도시하는 설명도.
도면의주요부분에대한부호의설명
1 : 기준 대상물 1a, 1b, 1c : 차트
2 : 자동차 3 : 차간 거리 측정 장치
4 : 콜리메이터 5 : 콜리메이터 렌즈
7 : 백 라이트 8 : 삼각대
10a, 10b, 10c : 파인더 11 : 하프 미러
12a, 12b : 파인더 13 : 초점 조절 기구
본 발명의 실시예가 도면을 참조로 기술된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 개념도이다.
먼저, 기준 대상물(1)이 자동차(2)의 차내에 부착된 거리 측정 장치로부터 거리(y0)에 배치된다.
상기 기준 대상물은 차트이다. 차트의 패턴은 검은 시야에 단일의 흰 수평선으로 도시된 차트(1a)와, 검은 시야에 단일의 흰 사선으로 도시된 차트(1b)와, 흰 시야에 세 개의 검은 수평선으로 도시된 차트(1c)를 포함한다.
다음에, 기준 대상물(1)의 상이 차간 거리 측정 장치(3)의 광센서 어레이(63, 64)상에 결상되는 것이 확인된다.
차간 거리 측정 장치의 광학적 및 전기적 구성은 도 6과 거의 동일하고 따라서 하기의 기술은 도 6의 참조 부호를 사용한다.
종래 기술에 기술된 순서에 따라, 기준 대상물(1)까지의 거리가 측정되고 검출된 이동량은 a0(수학식 3의 aR1+aL1에 대응한다)로 표시된다.
거리 검출 회로(66)는 기준 대상물(1)과의 거리가 측정될 때 검출된 이동량(a0)과 마찬가지로 기준 대상물과 측정 장치(3) 사이의 사전 설정 거리(y0)를 저장한다.
본 실시예에 따라 거리(y0)와 이동량(a0)은 윈드실드(75)에 의해 발생하는 거리 측정 오류를 보정하는데 사용된다.
거리 측정 오류의 보정이 하기에 기술된다.
윈드실드(75)에 의한 광센서 어레이 결상위치의 오프셋은 ΔaL및 ΔaR로 표시되고 상기 오프셋을 포함하는 이동량은 (a)로 표시된다.
상기 차간 거리 측정 장치(3)와 측정 대상물(51) 사이의 정확한 거리(y)는 윈드실드(75)에 의한 결상위치의 오프셋이 고려될 때 수학식 7로 주어진다.
수학식 7에서 Δa는 결상위치의 오프셋(ΔaR-ΔaL)과 그에의한 거리측정의 오류량 사이의 차이를 나타낸다. 참조부호 B는 결상렌즈(61, 62)의 광축 사이의 거리를 나타내고 f는 결상렌즈(61, 62)의 초점거리를 나타낸다. 초점거리(f)와 광축 사이의 거리(B)는 일반적으로 설계값을 갖는다. 분리 측정 수단을 사용한 측정(y)에 의해 B와 f의 값은 수학식 7을 사용하여 계산할 수 있다. 그러므로, 수학식 7에서 차간 거리 측정 장치(3)와 측정 대상물(51) 사이의 정확한 거리(y)는 Δa를 결정함에 의해 결정될수 있다.
본 실시예에 따라 상기 결상위치의 오프셋 사이의 차이(Δa)가 상기 기준 대상물(1)까지의 거리가 측정될 때 얻어진 거리(y0)와 이동량(a0)을 사용하여 결정된다.
결과로서 수학식 7로부터 수학식 8이 유도된다.
수학식 8에서, (a)는 선행차량 등의 일반적인 측정 대상물(51)까지의 거리가 측정될 때 검출된 이동량이다.
제 2 실시예가 하기에 기술된다.
제 2 실시예는 차간 거리 측정 장치(3)의 방향이 차간 거리 측정 장치(3)의 방향조정 기구(도 11 참조)에 의해 소정 위치에 배치된 기준 대상물(1)의 상이 차간 거리 측정 장치(3)의 광센서 어레이(63, 64)상의 소정 위치에 형성될 수 있도록 조정되는 점에서 제 1 실시예와 특징지어진다.
차간 거리 측정 장치(3)의 방향은 기준 대상물(1)의 상이 각각의 광센서 어레이(63, 64)의 거의 중앙에 형성되도록 조정된다.
방향 조정 순서는 종래 기술에 기술된 바와 같다.
본 실시예는 결상 수단(52)의 조망각도(viewing angle)가 작을 때 특히 유용하다.
도 2는 본 발명의 제 3 실시예를 도시하는 개념도이다.
제 3 실시예에 따라 콜리메이터(4)는 기준대상물(1)로서 사용된다.
상기 콜리메이터는 하기 이유로 조정자 위치에 배치될 수 있다.
공지된 바와 같이, 상기 콜리메이터(4)는 초점거리(f1)를 가진 콜리메이터 렌즈(5)와 렌즈의 초점위치에 배치된 차트(6)을 포함한다. 차트(6)의 조면수단은 콜리메이터 렌즈에 대향한 방향으로부터 차트(6)를 비추는 백 라이트(7)나 자연광일 수 있다.
상기 차트(6)가 콜리메이터(5)의 초평면(焦平面)상에 배치되기 때문에 콜리메이터(4)의 차트(6)는 차간 거리 측정 장치(3)에 대해 무한 위치에 배치된다. 그러므로, 차간 거리 측정장치(3)와 콜리메이터(4)사이의 실제 거리는 변할 수 있다.
본 실시예에 따른 거리 측정 순서는 제 1 실시예와 거의 동일하다.
이 순서는 차간 거리 측정 장치(3)와 기준 대상물(1) 사이의 거리(y0)가 측정될 필요가 없고 상기 차간 거리 측정 장치(3)와 일반적인 측정 대상물(51) 사이의 정확한 거리(y)가 수학식 8 대신 수학식 9를 사용하여 측정된다는 것이 제 1 실시예에 따른 순서와 다르다.
수학식 9에서 a'는 콜리메이터(4)를 기준 대상물(1)로서 사용하여 거리가 측정될 때 얻어진 이동량을 나타내고, 이에반하여 (a)는 일반적인 측정 대상물(51)까지의 거리가 측정될 때 얻어진 이동량을 나타낸다. B와 (f)는 수학식 7과 동일하다.
제 2 실시예에 나타난 바와 같이, 차간 거리 측정 장치(3)의 방향 조정은 본 실시예에서도 유효하다.
도 3은 본 발명의 제 4 실시예를 도시하는 개념도이다.
제 4 실시예는 방향조정을 위해 콜리메이터(4)에 파인더가 추가된 점이 제 3 실시예와 구분되는 특징이다.
콜리메이터(4)는 도 3a에 도시된 바와 같이 차량(2)에 대해 소정 방향으로 배치된 삼각대(8)상에 장착된다.
콜리메이터(4)는 도 3b에 도시된 바와 같이 파인더(10a)에 콜리메이터 렌즈(5)를 통해 전달되는 광선을 안내하기위한 하프 미러(11)와, 콜리메이터 렌즈(5)의 광축과 동축인 파인더(10a)를 포함한다.
제 4 실시예에 따른 거리 측정 순서는 도 3b와 도 3c를 참조로 기술된다. 관찰자가 파인더(10a)를 통해 보며 초점 조절을 위해 광축을 따라 콜리메이터 렌즈(5)를 이동하도록 초점 조정 기구(13)를 사용하고(도 3b), 차량(2)에 설치된 차간 거리 측정 장치(3)의 상이 파인더(10a)의 시야 중앙에 형성되도록 삼각대(8)를 조절함에 의해 콜리메이터(4)의 방향을 설정한다.
콜리메이터(4)의 방향이 유지되는 동안, 초점 조정 기구(13)가 콜리메이터 렌즈(5)로부터 차트의 상이 무한 위치에 배치되도록 소정 위치로 콜리메이터를 고정하도록 사용된다(도 3c).
이 순서는 콜리메이터 렌즈(5)에 제공된 초점 조정 기구(13)를 가진 종래의 콜리메이터에 사용되며, 콜리메이터 렌즈(5)가 차트의 상이 무한 위치에 배치되도록 설정될 때 콜리메이터(4)의 방향이 부정확하거나, 차트 상이 무한 위치로부터 오프셋되어 거리 측정 정밀도를 감소시킬 수 있다.
그러므로, 콜리메이터의 방향 조정을 위해 도 3d에 도시된 파인더를 구비한 콜리메이터를 포함하는 제 2 실시예가 사용되는 것이 바람직하다.
차트 상이 고정된 콜리메이터 랜즈(5)를 사용하여 무한 위치에 배치되도록 설정되는 반면에, 파인더(10b)는 사전 설정된 유한 거리(즉, 콜리메이터(4)와 차간 거리 측정 장치(3) 사이의 거리)에 초점이 맞춰지도록 설정된다.
본 실시예에 따라, 이 문제점은 사전 설정된 유한 거리에 배치되고(콜리메이터가 이미 이 상태로 초점이 맞춰져 있다), 차간 거리 측정 장치(3)의 상이 콜리메이터(4)의 방향을 설정하도록 파인더(10b)의 시야 중앙에 형성되도록 조정함에 의해 간단히 해결될 수 있다.
파인더(10b)에 초점 조정 기구(예로서, 광축의 방향을 따라 파인더(10b) 접안 렌즈를 이동하기 위한 기구)를 추가하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이 콜리메이터(4)의 방향이 설정된 이후, 상기 차간 거리 측정 장치(3)의 방향은 제 2 실시예에 도시된 순서를 따라 조정된다.
마지막으로, 일반적인 측정 대상물(51)에 대한 정확한 거리가 제 3 실시예에 따라 결정된다.
도 3e는 파인더를 구비한 콜리메이터를 포함하는 제 3 실시예를 도시한다.
파인더(10c)는 콜리메이터 렌즈(5)의 광축과 동축이 아니고 그에 평행한 광축을 갖는다.
이 순서에 따라 관찰자는 처음에 파인더(10a)를 통해 보며 초점 조정을 위해 파인더(10c)에 제공된 초점 조절 기구(도시되지 않음)를 사용하고, 차량(2)에 설치된 차간 거리 측정 장치(3)의 상이 파인더(10c)의 시야 중앙에 형성되도록 삼각대를 조정함에 의해 콜리메이터의 방향을 설정한다.
차간 거리 측정 장치(3)의 방향은 그후 제 2 실시예에 나타난 순서에 따라 조정된다.
마지막으로, 일반적인 측정 대상물(51)에 대한 정확한 거리가 제 3 실시예에 따라 결정된다.
도 4는 본 발명의 제 5 실시예를 도시한다.
제 5 실시예는 차간 거리 측정 장치(3)에 파인더를 제공한다. 파인더(12a)는 차간 거리 측정 장치(3)의 두 결상 렌즈(61, 62) 간의 중앙에 파인더(12a)의 광축이 결상 렌즈의 광축과 평행하도록 설치된다.
관찰자는 기준 대상물(1)의 상이나 콜리메이터(4)의 차트(6)가 시야내에 형성되도록 방향 조정 기구를 사용하여 차간 거리 측정 장치(3)의 방향을 조정하기 위해 파인더(12a)를 통해 본다.
거리 측정 순서는 제 1 또는 제 3 실시예와 동일하다.
도 4는 또한 파인더(12b)의 다른 실시예를 도시한다.
파인더(12b)는 분리가능하고 그 광축이 결상 렌즈(61, 62)의 광축과 평행하도록 차간 거리 측정 장치(3) 아래에 배치된다. 파인더(12b)는 기준 대상물(1)이나 콜리메이터(4)를 사용하는 측정 이후 차간 거리 측정 장치(3)로부터 제거될 수 있다.
제 6 실시예는 기준 대상물(1)까지의 거리가 차간 거리 측정 장치(3)로부터 둘이상의 거리가 다른 위치에 배치되었을 때 측정된다는 점이 제 1 실시예와 다른 특징이다.
장치로부터 거리가 다른 둘 이상의 위치에 배치되었을 때 기준 대상물(1)까지의 거리가 측정되는 경우가 하기에 기술된다.
각각의 위치에서 차간 거리 측정 장치(3)와 기준 대상물(1) 사이의 거리는 y1, y2로 표시되고, 거리가 측정될 때 검출된 이동량은 a1, a2로 표시된다. 그때 측정 대상물(51)에 대한 정밀한 거리가 수학식 10으로 주어진다.
제 1 실시예에 사용된 수학식 8과 수학식 10 사이의 비교로부터 명백한 바와 같이 수학식 10은 결상 렌즈(61, 62)와 그 초점 거리(f) 사이의 거리(B)를 포함하지 않는다.
그러므로, 거리(B)나 초점 거리(f)가 그 설계값과 다르더라도 본 발명은 수학식 10을 사용하는 실시예에 따른 오류에 영향을 받지 않는다.
거리 검출 회로(66)는 차간 거리 측정 장치(3)와 기준 대상물(1) 사이의 거리(y1, y2)와 거리가 측정될 때 검출된 이동량(a1, a2)을 저장하고 측정 대상물(51)까지의 거리를 수학식 10에 근거해서 계산한다.
도 5는 제 7 실시예를 도시하는 개념도 이다.
제 7 실시예는 차트(6)가 장치로부터 둘이상의 위치의 다른 거리에 배치되었을 때 차트(6)까지의 거리를 측정하도록 콜리메이터 렌즈(5)의 광축을 따라 이동될수 있는 점에서 도 2 및 도 3에 도시된 콜리메이터와 다른 특징을 갖는다.
본 실시예에 따라 콜리메이터 렌즈(5)의 초점 위치로부터 차트(6)의 이동(x)이 측정되어야만 한다.
측정 수단은 예로서 선형 인코더(incoder; 도시되지 않음)일 수 있다.
만약 이동(x)이 콜리메이터 렌즈(5)의 초점 거리(f1)에 비해 무시할수 있다면 콜리메이터 렌즈(5)와 차트(6)의 가상이 형성되는 평면 사이의 거리(y)가 (f1)2/x으로 주어진다.
더욱이, 만약 차간 거리 측정 장치(3)와 콜리메이터 렌즈(도 5 참조) 사이의 거리(y')가 콜리메이터 렌즈(5)와 차트(6)의 가상이 형성되는 평면 사이의 거리에 비해 무시가능하다면 거리(y)는 차간 거리 측정 장치(3)와 차트(6) 사이의 거리로 간주될수 있다.
만약 상기 조건이 만족된다면 차간 거리 측정 장치(3)와 일반적인 측정 대상물(51) 사이의 정확한 거리(y)는 초점 위치에 하나나 둘 이상의 위치로 차트(6)를 이동함과 수학식 8이나 수학식 10으로부터 각 위치에서 검출된 이동량을 사용함에 의해 결정될 수 있고, 값(y)은 차간 거리 측정 장치(3)와 차트(6) 사이의 거리로 간주된다.
비록, 본 실시예가 차간 거리 측정 장치(3)와 측정 대상물(51) 사이에 존재하는 윈드실드(75)에 의해 발생한 오류의 보정에 관해 기술되지만 본 발명은 이 점에 국한되는 것은 아니다. 만약, 예로서 윈도우 유리가 차간 거리 측정 장치(3) 포장체의 수광부에 설치된다면 윈도우 유리에 의해 발생하는 오류도 기준대상물(1)까지의 거리가 정밀하제 측정될 수 있도록 보정될 수 있고, 그에의해 고가의 정밀한 유리나 플라스틱 판이 사용될 필요가 없고 가격이 감소된다.
부가적으로, 차간 거리 측정 장치(3)는 일반적인 거리 측정 장치로서 차량의 외부에 사용될 수 있다. 만약 거리 측정 장치와 기준 대상물(1) 사이에 윈드실드 등의 잠재적인 오류 유발 매체가 없다면 본 발명은 거리 측정 장치를 평가하거나(즉, 그 측정 거리의 정밀성을 점검한다), 수학식 8에 기술된 바로서 B와 (f)의 값을 계산할 수 있다.
상술한 바와 같이, 청구범위 제 1 항 내지 제 12 항에 기술된 발명에 따르면 거리 측정 장치와 측정 대상물 사이에 윈드실드 등의 매체가 있더라도 고도의 거리 측정 정밀도를 가진 거리 측정 장치를 제공하도록 매체에 의해 발생하는 측정 오류가 보정될 수 있다.
더욱이, 윈드실드 등의 매체의 존재가 거리 측정 정밀도에 영향을 미치지 않기 때문에 차간 거리 측정 장치는 정밀도를 감소시키는 방진, 방수 처리의 필요성을 제거하도록 차량 내부에 설치될 수 있다.
청구범위 제 2 항에 기술된 발명에 따라, 거리 측정 장치와 측정 대상물 사이에 존재하는 매체이외의 오류 요소가 있다 하더라도(예로서, 거리 측정장치를 구성하는 결상 렌즈의 초점거리에 제조상의 오류나, 두 결상 렌즈의 광축 사이의 거리가 그 설계값과 다르다 하더라도), 고도의 거리측정 정밀도를 가진 거리 측정 장치를 제공하도록 오류가 보정될 수 있다.
청구범위 제 3 항에 기술된 발명에 따라, 거리 측정 장치와 콜리메이터 사이의 거리는 변할수 있고, 따라서 본 발명은 큰 공간을 필요로 하지 않으며 작업이 용이하다.
청구범위 제 7 항 내지 제 12 항에 기술된 발명에 따라 고도의 거리 측정 정밀도를 가진 거리 측정장치를 제공하기 위한 관찰자의 부담을 감소시키도록 거리측정 장치의 방향이 용이하고 신뢰성 있게 결정될수 있다.

Claims (12)

  1. 한 쌍의 결상(結像) 렌즈와 한 쌍의 광센서 어레이를 포함하는 결상 수단과, 삼각 측량 원리를 기초로 상기 결상 수단에 의해 얻어진 대상물의 두 개의 상과 측정 대상물 사이의 거리를 계산하는 연산 수단을 포함하는 거리 측정 장치에 있어서,
    상기 연산 수단은 측정 대상물이 측정될 때 검출된 이동량과 기준 대상물에 대한 공지된 거리를 사용하여 측정 대상물과 광센서 어레이 사이에 존재하는 매체에 의해 발생하는 광센서 어레이상의 결상 위치의 오프셋 사이의 차이를 결정하고,
    결상 위치의 오프셋 사이의 차이와 측정 대상물이 측정될 때 검출된 이동량을 사용하여 측정 대상물까지의 거리를 결정하는 것을 측징으로 하는 거리 측정 장치.
  2. 한 쌍의 결상 렌즈와 한 쌍의 광센서 어레이를 포함하는 결상 수단과, 삼각 측량 원리를 기초로 상기 결상 수단에 의해 얻어진 대상물의 두 개의 상과 측정 대상물 사이의 거리를 계산하는 연산 수단을 포함하는 거리 측정 장치에 있어서,
    상기 연산 수단은 기준 대상물이 광센서 어레이로부터 거리가 다른 둘 이상의 위치에 배치될 때 검출된 이동량과 기준 대상물에 대한 공지된 거리를 사용하여 광센서 어레이상의 결상 위치의 오프셋 사이의 차이를 결정하고,
    결상 위치의 오프셋 사이의 차이와 측정 대상물까지의 거리가 측정될 때 검출된 이동량을 사용하여 기준 대상물까지의 거리를 결정하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  3. 한 쌍의 결상 렌즈와 한 쌍의 광센서 어레이를 포함하는 결상 수단과, 삼각 측량 원리를 기초로 상기 결상 수단에 의해 얻어진 대상물의 두 개의 상과 측정 대상물 사이의 거리를 계산하는 연산 수단을 포함하는 거리 측정 장치에 있어서,
    상기 기준 대상물은 콜리메이터 렌즈와 콜리메이터 렌즈의 초점위치에 배치된 차트를 포함하는 콜리메이터이고,
    상기 연산 수단은 차트의 상으로부터 검출된 이동량과 측정 대상물까지의 거리가 측정될 때 검출된 이동량을 사용하여 상기 측정 대상물까지의 거리를 결정하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  4. 한 쌍의 결상 렌즈와 한 쌍의 광센서 어레이를 포함하는 결상 수단과, 삼각 측량 원리를 기초로 상기 결상 수단에 의해 얻어진 대상물의 두 개의 상과 측정 대상물 사이의 거리를 계산하는 연산 수단을 포함하는 거리 측정 장치에 있어서,
    상기 기준 대상물은 콜리메이터 렌즈와 콜리메이터 렌즈의 초점 위치로부터 소정 거리에 배치된 차트를 포함하는 콜리메이터이고,
    상기 연산 수단은 차트의 초점 위치로부터의 거리와 콜리메이터 렌즈의 초점 거리를 사용하여 차트에 대한 가상 거리를 결정하고,
    상기 차트에 대한 가상 거리와 상기 차트의 상으로부터 검출된 이동량과 측정 대상물까지의 거리가 측정될 때 검출된 이동량을 사용하여 측정 대상물까지의 거리를 결정하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  5. 한 쌍의 결상 렌즈와 한 쌍의 광센서 어레이를 포함하는 결상 수단과, 삼각 측량 원리를 기초로 상기 결상 수단에 의해 얻어진 대상물의 두 개의 상과 측정 대상물 사이의 거리를 계산하는 연산 수단을 포함하는 거리 측정 장치에 있어서,
    상기 기준 대상물은 콜리메이터 렌즈와, 콜리메이터 렌즈의 초점 위치로부터 콜리메이터 렌즈의 광축을 따라 이동될 수 있는 차트와 상기 차트의 이동량을 검출하기 위한 측정 수단을 포함하는 콜리메이터이고,
    상기 차트는 상기 콜리메이터의 광축을 따라 이동되고,
    상기 연산 수단은 측정 수단에 의해 얻어진 이동량과 콜리메이터의 초점 거리를 사용하여 차트에 대한 가상 거리를 결정하고, 차트에 대한 가상 거리와 상기 차트의 상으로부터 검출된 이동량과, 측정 대상물까지의 거리가 측정될 때 얻어진 이동량을 사용하여 측정 대상물까지의 거리를 결정하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 콜리메이터는 상기 콜리메이터의 광축과 평행하거나 동일한 광축을 구비한 파인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 파인더는 소정의 유한 거리에 초점이 맞춰지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 파인더는 초점 조절 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 콜리메이터는 상기 콜리메이터의 광축과 동축인 광축을 구비한 파인더를 포함하고,
    상기 파인더는 콜리메이터 렌즈의 광축을 따라 콜리메이터 렌즈가 이동함에 의해 초점이 조정되는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 대상물의 상이 광센서 어레이의 소정 위치에 형성되도록 상기 장치의 장착 각도를 조절하는 방향 조절 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 결상 렌즈의 광축과 평행한 광축을 구비하는 파인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 파인더는 분리가능한 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
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