KR20010015396A - 거리 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한쌍의 렌즈(1a, 1b)의 결상면상에 한쌍의 CCD 칩(25', 26')을 배치하여, 한쌍의 CCD 칩상의 물체상(像)의 쉬프트량으로부터 삼각측량의 원리로 대상 물체의 거리를 구하는 장치로서, 렌즈, 렌즈 유지 부재(2), CCD 칩을 내장하는 CCD 패키지(3a, 3b)를 구성하는 플라스틱 하우징(6)과 투명판(8), CCD 유지 부재(4) 등의 구조체를 플라스틱으로 구성하여 주위 온도 변화에 의한 구조체의 열 팽창이 거리 측정 오차에 영향을 미치지 않도록 하고, 또한 CCD 칩 통전시의 투명판(8)의 베이스라인 길이 방향의 열 변형이, 투명판으로부터의 열 전도에 의한 유지 부재(4)의 베이스라인 길이 방향의 열 변형에 영향을 미치지 않도록 하여 CCD 칩 발열시의 구조체의 베이스라인 길이 변화의 온도 센서(31, 32)에 의한 거리 측정 오차 보정을 유효하게 한다.

CCD 패키지의 투명판(8)을 CCD 유지 부재(4)에 접합하는 면(5)을 포함하는 접합 리브(rib)(5A)를 투명판의 면상에서 광축을 통해 베이스라인 길이 방향으로 직교하는 직선을 따라 구멍부 HL의 내측과 전방에 설치한다.

Description

거리 측정 장치{RANGE FINDER}

본 발명은 전방 차량까지의 거리를 검출하는 장치 등에 이용되는 거리 측정 장치로서, CCD 센서 칩의 통전시의 발열(자기 발열)에 기초하고, 이 거리 측정 장치를 구성하는 플라스틱 부재의 특성인 열 전도율이 낮음에 기인하여 발생하는 부재의 열 변형의 분포(distribution)에 의한 거리 측정 오차를 개량한 거리 측정 장치에 관한 것이다.

또한 이하 각 도면에 있어서 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

거리를 검출하는 거리 측정 장치로서, 좌우 2개의 광학계에 의해 결상된 상(像)을 전기적으로 비교하여, 삼각측량의 원리에 의해 대상물까지의 거리를 측정하는 장치가 이미 알려져 있다. 우선, 이 삼각측량의 원리를 간단히 설명한다.

즉, 도 3에 도시하는 결상 렌즈(1a, 1b)에 의해 피사체상(像)(23, 24)이 광 센서 어레이(25, 26)상에 결상된다. 여기서, 삼각형(27, 27', 28, 28')이 각각 서로 유사하므로 피사체까지의 거리 L은 다음 수학식 1로 나타내어진다.

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

여기서, 결상 렌즈(1a, 1b)의 광축간 거리[이하, 베이스라인 길이(baseline length)라고 칭함] B와 초점 거리 f는 정수이기 때문에 피사체상의 쉬프트량(shift量) x를 검출하면 피사체까지의 거리 L을 구할 수 있다.

도 4는 전술한 측정 거리에 기초하여 구성된 종래의 거리 측정 장치의 측단면의 예를 나타낸다. 즉, 이 거리 측정 장치는 베이스라인 길이만큼 이격하여 배치된 렌즈(1a, 1b)와, 이 렌즈(1a, 1b)를 유지하는 렌즈 유지 부재(2)와, 각각 CCD 칩(25', 26')을 내장하여, CCD 칩(25', 26')상의 광 센서 어레이가 렌즈(1a, 1b)의 촬상면내에서 베이스라인 길이만큼 이격하도록 배치된 CCD 패키지(3a, 3b)와, 이 CCD 패키지(3a, 3b)를 유지하는 CCD 유지 부재(4)로 이루어진다.

그리고 CCD 패키지(3a, 3b)의 외곽은 플라스틱 하우징(6)과, 이 하우징(6)에 고착된 플라스틱의 투명판(8)으로 이루어지며, CCD 칩(25', 26')은 열경화형 접착제 AH에 의해 플라스틱 하우징(6)에 접착하여 고정되어 있다.

도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 도 4의 CCD 유지 부재(4)와 CCD 패키지(3a, 3b)의 접합 부분의 구성을 나타내며, 도 5의 (a)는 CCD 유지 부재(4) 및 CCD 패키지(3a, 3b) 부분의 측단면도이고, 도 5의 (b)는 CCD 패키지(3a, 3b)를 제거한 상태에서 도 5의 (a)를 하측에서 보았을 때의 저면도이다.

즉, CCD 유지 부재(4)의 하면(바닥면)에는 렌즈(1a, 1b)로부터의 촬상광(撮像光)이 각각 CCD 유지 부재(4)를 통과하는 구멍부 HL을 둘러싸도록, 하측에서 보아 사각 형의 접합 리브(5A)가 돌출하여 형성되어 있다. 그리고, 이 접합 리브(5A)의 하단면으로서의 접합면(5)에 CCD 패키지(3a, 3b)의 투명판(8)이 용착되는 형태로 CCD 패키지(3a, 3b)가 CCD 유지 부재(4)에 위치하여 고정되어 있다.

여기서, 렌즈(1a, 1b)외에 렌즈 유지 부재(2), CCD 유지 부재(4), 및 CCD 패키지(3a, 3b)의 외곽을 구성하는 플라스틱 하우징(6) 및 투명판(8) 등의 재질에는, 예컨대 흡수율이 낮고 광학 특성이 우수한 사이클로올레핀 폴리머(cycloolefin polymer)라는 플라스틱을 이용하고 있다.

이와 같이, CCD 칩(25', 26')을 제외하고 장치 각부의 구성 부재 모두를 동질의 재료로 하는 것에 의해, 이 모든 부재가 동일한 비율로 변화되기 때문에 주위 온도에 의한 열 팽창은 렌즈간 및 CCD간의 상대적인 위치 어긋남을 발생시키지 않는다.

도 8의 (a) 및 도 8의 (b)는 이 이유를 설명하는 설명도로서, 도 8의 (a)는 삼각측량의 원리를 설명한 도 3의 거리 측정 장치라고 기술된 거리 측정 모듈 부분의 도면에 상당하고, 도 8의 (b)는 이 거리 측정 모듈의 렌즈(1a, 1b)와 CCD 칩(25', 26')으로 이루어지는 계(系)의 상대적인 위치 관계를 유지하는 구조체 전체(이하 편의상, 거리 측정 모듈 하우징이라고 칭함)가 주위 온도에 의해 열 팽창한 경우를 나타낸다.

도 8의 (a)에 있어서도 상술한 삼각측량의 원리로부터, 대상물까지의 거리 L은 상기한 수학식 1로 나타내어진다. 다음에 도 8의 (b)와 같이 거리 측정 모듈 하우징이 열 팽창한 경우, 열 팽창후의 베이스라인 길이(B+△B)와 초점 거리(f+△f)와의 곱(B+△B)×(f+△f)는 열 팽창후의 피사체상(像)의 쉬프트량(x1'+ x2')=(x+△x)에 비례하여, 역시 대상물까지의 검출되는 거리 L 자체가 변하는 일은 없다.

이 이유는 거리 측정 모듈 하우징이 동일한 재료로 구성되어 있기 때문에, 열 팽창은 각 방향으로 균일하게 신장하여, 상술한 3각형의 서로 닮음 관계가 유지되기 때문이다.

이와 같이, 거리 측정 모듈 하우징을 동일 재료(플라스틱)로부터 구성하고, 또한 CCD 칩의 통전 시간에도 거리 측정 모듈 하우징 전체의 온도가 주위 온도의 상승 시간과 마찬가지로 동일하게 되면 거리 측정 정밀도에 문제는 없다.

그런데, 이와 같이 거리 측정 모듈 전체가 플라스틱 부재나, 반도체 광 센서인 CCD 칩(25', 26')은 통전하면 자기 발열을 일으켜 CCD 칩을 밀봉하고 있는 CCD 패키지(3a, 3b) 및 이들 CCD 패키지가 고착되어 있는 CCD 유지 부재(4)의 열 팽창을 야기한다.

또한, 플라스틱 부재의 특성인 열 전도율이 낮음에 따라 CCD 유지 부재(4)의 열 팽창과 렌즈 유지 부재(2)의 열 팽창에 관여하는 영향이 상이하여 열 전도의 불균일성에 의해 거리 측정 오차가 발생한다고 하는 제1의 문제가 있었다.

예컨대, 도 4 및 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에서 상술한 바와 같이 CCD 패키지(3a, 3b)는 이 CCD 패키지(3a, 3b)를 구성하는 투명판(8)이 CCD 유지 부재(4)의 하면상의 접합 리브(5A)의 하단면[접합면(5)]에 용착되는 것에 의해 CCD 유지 부재(4)에 위치하여 고정되어 있다.

그 때문에 CCD 칩의 자기 발열에 의해, 이 열원으로부터 플라스틱 하우징(6)→투명판(8)→CCD 유지 부재(4)→렌즈 유지 부재(2)로 향하는 열 전도가 발생한다. 따라서, 통전전에 있어서 부재 전체가 동일한 온도이었다고 해도, 통전후에는 서서히 CCD 유지 부재(4)가 열 팽창을 시작하여, 잠시후 렌즈 유지 부재(2)가 열 팽창을 일으키게 된다.

또한 통전후 각 부재의 온도가 충분히 안정된 경우에도, CCD 유지 부재(4)와 렌즈 유지 부재(2)의 사이에는 온도차가 발생하고 있어, 통전전의 CCD 유지 부재(4)와 렌즈 유지 부재(2)를 연결하는 광축에 비해서, 통전후에는 CCD 유지 부재(4)측의 베이스라인 길이가 넓어진 형태로 광축이 틀어져 버려 거리 측정 오차로 된다.

이 상태를 그래프로 나타낸 것이 도 6이다. 도 6의 횡축을 통전 직후로부터의 경과 시간, 종축을 도 3에서 나타내는 쉬프트량 x로 하면, 경과 시간과 동시에 쉬프트량이 저하하는 경향이 보이고, 이것은 통전 직후로부터의 CCD 유지 부재(4) 및 렌즈 유지 부재(2)가 상이한 열 팽창에 의해 광축의 위치 관계가 무너졌기 때문에 발생하는 현상이다.

또한, 예컨대 10∼15분 경과한 시점에서 쉬프트량은 안정되어 가지만, 이것은 유지 부재(4, 2) 각각의 온도가 안정되어 열 팽창이 종료하였다는 것에 불과하다.

이와 같이, 각 부분의 온도가 안정된 후의 쉬프트량을 기준으로 하여 측정치를 구하는 것으로 하였을 때, 전원 투입후의 수분간은 CCD 칩의 자기 발열 때문에 거리 측정 모듈을 구성하는 부재가 동질의 플라스틱이어도 거리 측정 오차가 발생한다.

제1 발명의 목적은 이 제1의 문제를 해소하고 통전후의 CCD 칩의 발열에 의한 각 부재로의 영향을 파악해서 온도 센서를 이용하여 온도 보정을 행함으로써, 임의의 시계열적 조건에 있어서도 거리 측정 정밀도를 손상하지 않는 거리 측정 장치를 제공하는 것이다.

그런데, CCD 칩(25', 26')은 실리콘 칩으로 되어 있기 때문에 열 팽창 계수는 플라스틱과는 상이하고 통전시에는 자기 발열에 의해 주위 온도보다도 10℃ 가까이 높아진다. 이 때문에, CCD 칩(25', 26')의 발열은 이것을 밀봉하고 있는 CCD 패키지(3a, 3b), 및 이 CCD 패키지가 고착되어 있는 CCD 유지 부재(4)가 복잡한 열 변형을 야기하여 거리 측정 오차를 발생한다고 하는 제2의 문제가 있었다.

예컨대, 도 4 및 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에서 상술한 바와 같이 종래의 거리 측정 장치에 있어서는 CCD 유지 부재(4)와 CCD 패키지(3a, 3b)의 접합은 이 접합을 강하게 고착하기 위해서, CCD 유지 부재(4)에 촬상광의 통과 구멍부 HL을 둘러싸도록 돌출하여 형성된 접합 리브(5A)의 하단면(5:접합면)과, CCD 패키지(3a, 3b)의 플라스틱 하우징(6)에 고착되어 있는 투명판(8)과의 사이의 용착에 의해서 행해지고 투명판(8)의 주위 전체를 CCD 유지 부재(4)에 고착시키는 것과 같은 구조로 되어 있었다.

도 10은 이 종래의 거리 측정 장치에 있어서의 CCD 유지 부재(4)의 열 변형의 개념을 도시하고, 도 9는 이상적인 CCD 유지 부재(4)의 열 변형의 개념을 도시한다. 즉, CCD 유지 부재(4)가 바람직한 열 팽창은 도 9에 도시한 바와 같이 길이방향(베이스라인 길이의 방향)으로 균일하게 신장되어 있다.

그러나 종래의 거리 측정 장치의 경우, 투명판(8)의 주위 전체를 CCD 유지 부재(4)에 고착시키고 있기 때문에, CCD 칩(25', 26')의 발열에 의해 열류가 투명판(8)의 주위에서부터 CCD 유지 부재(4)측으로 발산하여 가는 중에 온도 분포상 고온측으로 되는 투명판(8)이 도 10에 도시한 바와 같이 모든 방향(every direction)으로 신장하여 CCD 유지 부재(4)의 구멍부 HL의 주위를 넓히는 형태로 되어 CCD 유지 부재(4)의 열 변형이 2차원적으로 복잡하게 된다.

이 때문에, CCD 칩(25', 26')의 자기 발열에 의한 CCD 유지 부재(4)의 베이스라인 길이의 신장과 렌즈 유지 부재(2)의 베이스라인 길이의 신장과의 사이의 상관이 나빠진 결과로서 거리 측정 오차가 발생하게 된다.

제2 발명의 목적은 이 제2의 문제를 해소하기 위해서, CCD 칩(25', 26')으로부터 CCD 유지 부재(4)로 흐르는 열류가 흐르는 방법[따라서 CCD 패키지(3a, 3b)의 투명판(8)의 CCD 유지 부재(4)에 대한 접합 방법]을 바꿔 CCD 유지 부재(4)의 길이 방향의 열 변형이 복잡하게 되지 않도록 하여 거리 측정 정밀도를 손상시키지 않도록 한 거리 측정 장치를 제공하는 것이다.

또한, 도 4에 도시하는 종래의 거리 측정 장치의 구조에서는 투명판(8)의 측면으로부터의 방해광이 CCD 칩(25', 26')의 면상의 광 센서 어레이에 입사하기 때문에 별도로 차광 케이스를 설치하여 거리 측정 장치를 덮을 필요가 있다고 하는 제3의 문제가 있었다.

제3 발명의 목적은 이 제3의 문제를 해소하기 위해서 CCD 유지 부재(4)의 구조를 투명판(8)의 측면에 상기 방해광이 입사하는 것을 막는 구조로 하여 차광 케이스를 불필요하게 하는 거리 측정 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 제1 발명 내지 제3 발명의 일실시예로서의 거리 측정 장치의 측단면도.

도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 도 1의 거리 측정 장치의 평면도.

도 3은 삼각측량의 원리도.

도 4는 도 1에 대응하는 종래의 거리 측정 장치의 측단면의 예를 도시하는 도면.

도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 도 4에 있어서의 CCD 유지 부재와 CCD 패키지와의 접합 부분의 구성의 상세도.

도 6은 CCD 칩 통전후의 시간 경과에 따른 쉬프트량의 변화의 예를 도시하는 특성도.

도 7은 제1 발명에 기초하는 2개의 온도 센서의 검출 온도차와 쉬프트량과의 관계의 예를 도시하는 특성도.

도 8의 (a) 및 도 8의 (b)는 거리 측정 모듈의 열 변형에 따른 거리 측정 오차의 설명도.

도 9는 거리 측정 장치의 이상적인 플레이트의 열 변형의 설명도.

도 10은 종래의 거리 측정 장치의 플레이트의 열 변형의 설명도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1a, 1b : 렌즈

2 : 렌즈 유지 부재(프레임)

3a, 3b : CCD 패키지

4 : CCD 유지 부재(플레이트)

5 : 접합면

5A : 접합 리브

6 : 플라스틱 하우징

7 : 용제 유입구

8 : 투명판

9 : 차광벽

23, 24 : 피사체상

25, 26 : 광 센서 어레이

25', 26' : CCD 칩

31, 32 : 온도 센서

HL : 구멍부

AH : 열경화형 접착제

상기한 과제를 해결하기 위해서, 청구항 제1항의 거리 측정 장치는,

광축이 서로 평행하고 동일 평면상에 결상하는 한쌍의 렌즈(1a, 1b)의 결상면상에, 광 센서 어레이(25, 26)를 각각 갖는 한쌍의 CCD 칩(25', 26')을 각각의 렌즈에 대응하여 배치하며 이 한쌍의 CCD 칩상의 물체상(像)[피사체상(23, 24)]의 쉬프트량(x=x1+x2)으로부터 삼각측량의 원리에 의해 대상 물체까지의 거리를 구할 수 있는 거리 측정 장치로서,

적어도 상기 한쌍의 렌즈 및 한쌍의 CCD 칩으로 이루어지는 계(系)의 상대적인 위치 관계를 유지하는 하나의 부재 또는 복수의 부재[렌즈 유지 부재(2), CCD 유지 부재(4), CCD 패키지(3a, 3a) 등]로 이루어지는 지지 수단과, 이 한쌍의 렌즈를 동일 재료에 의해 구성한 거리 측정 장치에 있어서,

상기 지지 수단상의 소정의 복수 개소에 온도 센서(31, 32 등)를 각각 부착하고, 이 복수 개소 상호간의 온도차에 의해 상기 쉬프트량을 보정하도록 한다.

또한 청구항 제2항의 거리 측정 장치는 청구항 제1항에 기재된 거리 측정 장치에 있어서,

상기 복수 개소를 상기 한쌍의 렌즈의 중간부와 상기 한쌍의 CCD 칩의 중간부의 2개소로 한다.

또한 청구항 제3항의 거리 측정 장치는 광축이 서로 평행하며 동일 평면상에 결상하는 한쌍의 렌즈의 결상면상에, 광 센서 어레이를 각각 갖는 한쌍의 CCD 칩을 각각의 렌즈에 대응하여 배치하고, 이 한쌍의 CCD 칩상의 물체상(像)의 쉬프트량으로부터 삼각측량의 원리에 의해 대상 물체까지의 거리를 구할 수 있는 거리 측정 장치로서,

상기 한쌍의 CCD 칩이 그 CCD 칩의 수광면에 병행(竝行)한 판면을 각각 포함하고, 또한 그 CCD 칩에 대응하는 상기 렌즈의 촬상광을 통과하는 투명판(8)을 고착하여 이루어지는 CCD 패키지(3a, 3b)에 저장되며,

상기 한쌍의 렌즈 및 CCD 패키지가 상기 한쌍의 렌즈 및 CCD 칩의 상대적인 위치 관계를 유지하기 위한 하나 또는 복수의 부재[렌즈 유지 부재(2), CCD 유지 부재(4) 등]로 이루어지는 지지 하우징에 지지되며,

이 때, 상기 CCD 패키지의 투명판의 상기 렌즈에 대향하는 앞면이 상기 지지 하우징상에 상기 한쌍의 CCD 패키지에 각각 대응하여 설치된 접합 리브(5A)의, 상기 렌즈의 결상면에 병행한 접합면(5)에서, 상기 한쌍의 렌즈와 CCD 칩의 광축이 일치하도록 접합되고,

적어도 상기 투명판, 지지 하우징 및 한쌍의 렌즈가 동일 재료에 의해 구성된 거리 측정 장치에 있어서,

상기 접합 리브가 상기 투명판의 앞면상에서 해당 CCD 칩의 광축과 교차하고, 쌍을 이루는 CCD 칩의 2개의 광축을 포함하는 평면에 수직인 직선을 따라 설치되도록 한다.

또한 청구항 제4항의 거리 측정 장치는 청구항 제3항에 기재된 거리 측정 장치에 있어서,

상기 접합 리브가 상기 쌍을 이루는 CCD 패키지에 대응하여 그 CCD 칩에 입사하는 상기 렌즈의 촬상광이 통과하는 상기 지지 하우징에 각각 설치한 공간부(구멍부 HL)를 각각 사이에 끼워 2개소에 설치되도록 한다.

또한 청구항 제5항의 거리 측정 장치는 청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 거리 측정 장치에 있어서, 상기 동일 재료를 플라스틱으로 한다.

또한 청구항 제6항의 거리 측정 장치는 광축이 서로 평행하며 동일 평면상에 결상하는 한쌍의 렌즈의 결상면상에, 광 센서 어레이를 각각 갖는 한쌍의 CCD 칩을 각각의 렌즈에 대응하여 배치하고, 이 한쌍의 CCD 칩상의 물체상(像)의 쉬프트량으로부터 삼각측량의 원리에 의해 대상 물체까지의 거리를 구하는 거리 측정 장치로서,

상기 한쌍의 CCD 칩이 그 CCD 칩의 수광면에 병행한 판면을 각각 포함하고, 또한 그 CCD 칩에 대응하는 상기 렌즈의 촬상광을 통과하는 투명판을 고착하여 이루어지는 CCD 패키지에 저장되며,

상기 한쌍의 렌즈 및 CCD 패키지가 상기 한쌍의 렌즈 및 CCD 칩의 상대적인 위치 관계를 유지하기 위한 하나 또는 복수의 부재로 이루어지는 지지 하우징에 지지되고,

이 때, 상기 CCD 패키지의 투명판의 상기 렌즈에 대향하는 앞면이, 상기 지지 하우징에 상기 쌍을 이루는 CCD 패키지에 각각 대응하여 설치된 상기 렌즈의 결상면에 병행한 접합면에, 상기 한쌍의 렌즈와 CCD 칩의 광축이 일치하도록 접합된 거리 측정 장치에 있어서,

상기 지지 하우징에 상기 한쌍의 CCD 패키지의 투명판의 주연부를 둘러싸도록, 이 투명판으로 상기 렌즈의 촬상광 이외의 빛이 입사하는 것을 방해하는 차광벽(9)을 설치하도록 한다.

즉, 제1 발명(청구항 1, 2, 5에 관한 발명)은 CCD 유지 부재(4) 및 렌즈 유지 부재(2)의 소정의 위치에 온도 센서를 각각 부착하고, 이 온도 센서 상호간의 온도차에 의해 피사체상의 쉬프트량을 보정함으로써, CCD 칩의 통전시의 자기 발열에 의한 거리 측정 오차를 절감하도록 한 것이다.

또한, 제2 발명(청구항3, 4, 5에 관한 발명)은 CCD 패키지(3a, 3b)의 각 투명판(8)과 CCD 유지 부재(4)의 접합이 투명판(8)의 면상에 있어서 그 CCD 칩의 광축과 교차하여 한쌍의 CCD 칩의 2개의 광축을 포함하는 평면에 수직인 직선을 따라 행해지도록 하고, 투명판(8)의 열 팽창이 CCD 유지 부재(4)의 길이 방향의 열 변형에 영향을 미치기 어렵도록 하여 CCD 유지 부재(4)가 투명판(8)로부터의 열 전도만에 의해 팽창하도록 한 것이다.

또한, 제3 발명(제6항에 관한 발명)은 CCD 유지 부재(4)에 차광벽을 설치하여 CCD 패키지(3a, 3b)의 투명판(8)을 그 주연부를 따라 둘러싸도록 하고, CCD 칩으로의 투명판(8)의 측면측으로부터의 방해광의 입사를 막도록 한 것이다.

〔실시의 형태 1〕

우선, 제1 발명의 실시의 형태에 관해서 설명한다.

도 1은 제1 내지 제3 발명의 일실시예로서의 거리 측정 장치의 측단면을 도시하고, 도 2의 (a)는 도 1의 평면도, 도 2의 (b)는 CCD 패키지(3a, 3b)를 제거한 상태에서[또한, CCD 패키지(3a, 3b)를 점선으로 나타냄] 도 1을 하측에서 본 저면도이다.

도 1에 있어서는 렌즈 유지 부재(2)상의 렌즈(1a, 1b)의 중간부와, CCD 유지 부재(4)상의 CCD 패키지(3a, 3b)의 중간부 등에, 제1 발명의 주안(主眼)이 되는 온도 센서(31, 32)가 각각 부착되어 있다.

또한 도 1에서도 도 4와 마찬가지로 CCD 패키지(3a, 3b)는 CCD 패키지를 구성하는 투명판(8)을 CCD 유지 부재(4)의 하면의 접합 리브(5A)의 접합면(5)에 용착(溶着)함으로써 CCD 유지 부재(4)에 각각 유지되어 있지만, 후술하는 바와 같이 도 1에서는 CCD 유지 부재(4)의 하면의 구조가 도 4와는 상이하다.

도 1에서는 이에 따라, 통전시에 CCD 패키지(3a, 3b)의 투명판(8)의 열 팽창이 CCD 유지 부재(4)에 영향을 적게 미치게 하여 거리 측정 장치를 악화시키는 특히 CCD 유지 부재(4)가 복잡한 열 변형을 적게 하거나, CCD 패키지(3a, 3b)의 투명판(8)의 측면으로부터의 방해광이 CCD 칩(25', 26')상의 광 센서 어레이에 입사하거나 하는 것을 방지하도록 하고 있다.

또한, 한쌍의 렌즈(1a, 1b)는 베이스라인 길이만큼 이격하여 렌즈 유지 부재(2)(이후 프레임이라고 칭함)에 고정되어 있고, 한쌍의 CCD 패키지(3a, 3b)에도 마찬가지로 베이스라인 길이만큼 이격하여 CCD 유지 부재(4)(이후 플레이트라고 칭함)에 고정되며, 또한 이들 프레임(2)과 플레이트(4)는 렌즈(1a, 1b)와 CCD 패키지(3a, 3b)와의 광축을 조정한 후 용제 유입구(7)에 용제를 흘려 위치를 고정하고 있다.

본 발명에 있어서도, 거리 측정 모듈 하우징의 부재 전부가 플라스틱(시클로올레핀 폴리머)으로 구성되어 있기 때문에, 부재 사이의 접합에는 접착제를 필요로 하지 않고 톨루엔(toluene) 등의 유기 용매에 의한 용착을 이용할 수 있다.

상술한 바와 같이, CCD 칩(25', 26')의 발열에 의한 영향은 프레임(2) 및 플레이트(4) 각각의 열 팽창에 관여하고 또한 프레임(2)과 플레이트(4)의 열 팽창의 상이점은 광축의 위치 관계에 관여하여 그 결과로서 거리 측정 오차로 된다.

그러나, CCD 칩의 발열에 의한 프레임 및 플레이트의 열 팽창을 없애는 것은 구조상 불가능한 일이다. 따라서, 거리 측정 오차를 없애기 위해서는 프레임(2) 및 플레이트(4)의 열 팽창의 차이와 쉬프트량과의 관계를 정량적으로 구하여 보정하는 것이 바람직하다.

그래서, 프레임(2) 및 플레이트(4) 각각의 열 팽창을 수치화하기 위해 프레임(2)과 플레이트(4)의 열 팽창의 거동을 대표하는 점(도면에 나타내는 위치)에 온도 센서(31, 32)를 각각 부착하여 그 출력으로부터 프레임(2)과 플레이트(4) 사이의 온도차를 구한다.

이 온도차와 쉬프트량과의 관계는 정량적으로 표현할 수 있어, 그래프로 표현하면 도 7과 같이 된다. 도 7의 횡축은 프레임(2)과 플레이트(4)의 온도차[=(플레이트(4)의 온도)-(프레임(2)의 온도)]이고, 종축은 쉬프트량이며, 이 직선에 곱한 보정식에 의해 프레임(2)과 플레이트(4)가 소정의 온도차를 갖는 경우라도 쉬프트량을 보정할 수 있다.

그 결과, CCD 칩에 의한 발열의 영향이 있었던 경우라도 프레임(2) 및 플레이트(4)의 온도를 측정함으로써 변동하는 쉬프트량을 보정할 수 있어 거리 측정 오차를 보정치에 의해 절감하는 것이 가능하다.

이상의 실시예에서는 프레임(2)과 플레이트(4) 등이 별도의 부재로 되어 있는 예를 설명하였지만, 프레임(2)과 플레이트(4)를 일체의 부재로서 구성하는 경우도 생각할 수 있고, 이 경우에도 본 발명이 유효한 것에는 변함이 없다.

〔실시의 형태 2〕

다음에 제2 발명의 실시의 형태에 관해서 설명한다.

도 1, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, CCD 유지 부재(플레이트)(4)의 하면에 렌즈(1a, 1b)로부터의 촬상광의 통과 구멍부 HL을 사이에 끼워 각 렌즈(1a, 1b)의 광축과 각각 교차하여 렌즈(1a, 1b)의 2개의 광축을 포함하는 면에 수직인 선을 따른 도시되는 내측과 도시되지 않는 전방측과의 2개소에 접합 리브(5A)가 돌출하여 형성되어 있다.

그리고, CCD 패키지(3a, 3b)는 그 투명판(8)이 이 접합 리브(5A)의 하단면인 접합면(5)에 용착되어 CCD 유지 부재(4)에 위치하여 고정되어 있다.

이와 같이 도 1에서는 플레이트(4)와 CCD 패키지(3a, 3b)의 투명판(8) 등의 접합(용착)은 사각형의 투명판(8)의 종래와 같은 전체 둘레를 따른 용착을 멈추고, 투명판(8)의 앞면(도 1에서는 상면)상에 있어서 대응하는 렌즈, 따라서 그 CCD 칩의 광축과 교차하여 한쌍의 렌즈, 따라서 한쌍의 CCD 칩의 2개의 광축을 포함하는 면에 수직인 선에 따른 촬상광의 통과 구멍부 HL의 양측의 2개소에서 행하는 것뿐이다.

이에 따라 CCD 칩(25', 26')의 발생열은 우선 CCD 패키지(3a, 3b)에 고착되어 있는 투명판(8)으로 전도되고, 다음에 상술한 접합면(5)으로부터 플레이트(4)로 전도해가는 것이지만, 여기에서 상기한 2점만의 접합에 의한 효과가 나온다.

즉, 종래와 같이 도 1에 있어서 사각형의 투명판(8)의 좌우의 모서리를 따른 투명판(8)과 플레이트(4)의 접합은 없기 때문에, 투명판(8) 자체가 열 팽창에 의해 플레이트(4)의 길이 방향으로 신장하여도, 이 신장에 대한 플레이트(4)측의 구속은 없어 이 투명판(8)의 열 팽창이 플레이트(4)에 영향을 미치는 일은 없다.

그리고, 도 1, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시하는 접합면(5)을 통해 플레이트(4)에 열 전도하는 경우, 플레이트(4)의 열 팽창은 길이 방향의 거의 균일한 열 팽창으로서 생각할 수 있다. 따라서 이 제2 발명의 구성을 이용함으로써 CCD 칩(25', 26')의 자기 발열에 기초하는 거리 측정 오차의 제1 발명에 의한 보정이 보다 적절하도록 된다.

〔실시의 형태 3〕

다음에 제3 발명의 실시의 형태에 관해서 설명한다.

도 1, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 또한, CCD 유지 부재(4)의 하면에는 CCD 패키지(3a, 3b)의 투명판(8)의 측면으로부터의 방해광이 CCD 칩(25', 26')상의 광 센서 어레이에 입사하는 것을 방지하기 위해 CCD 패키지(3a, 3b)를 둘러싸는 형태로 제3의 발명의 주안이 되는 차광벽(9)이 형성되어 있다.

또한, 도 2의 (b)에서는 CCD 패키지(3a)측의 차광벽(9)에 대해서는 그 평단면을 도시하고 있다.

이와 같이 플레이트(4)에 차광벽(9)을 형성함으로써 거리 측정 모듈을 종래와 같이, 예컨대 차광 케이스에 의해 덮을 필요가 없어진다.

제1 발명에 따르면, 거리 측정 모듈 하우징을 플라스틱으로 한 상태에 렌즈 유지 부재(2:프레임) 및 CCD 유지 부재(4:플레이트)에 온도 센서(31, 32)를 각각 부착하여, 온도 센서(31, 32)에 의해 검출되는 유지 부재(2, 4)의 온도의 차로부터 피사체상(像)의 쉬프트량을 보정하도록 하였기 때문에,

CCD 칩의 통전시의 발열에 의해 CCD 유지 부재와 렌즈 유지 부재의 열 팽창의 차이로부터 발생하는 베이스라인 길이의 편차에 기초하여 거리 측정 오차를 절감할 수 있어, 거리 측정 모듈 하우징을 동일 재료의 플라스틱으로 한 것에 의한, 모든 구조체 부분이 주위 온도의 변화에 대해서는 동일한 열 변형을 한다고 하는 이점도 있고, 보다 높은 거리 측정 정밀도를 유지한 거리 측정 장치를 얻을 수 있다.

또한 제2 발명에 따르면, CCD 패키지(3a, 3b)의 각 투명판(8)과 CCD 유지 부재(4)의 접합을 투명판(8)의 앞면상에 있어서 그 CCD 칩의 광축과 교차하여 한쌍의 CCD 칩의 2개의 광축을 포함하는 평면에 수직인 직선을 따라 행하도록 하였기 때문에,

투명판(8)의 열 팽창이 CCD 유지 부재(4)의 길이 방향의 변형에 영향을 미치기 어렵게 되는 동시에, 투명판(8)으로부터의 열 전도에 의한 CCD 유지 부재(4)의 길이 방향의 열 변형이 비교적 균일하게 되어 제1 발명에 의한 보정 방법이 보다 적절하게 되어 거리 측정 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 제3 발명에 따르면, CCD 유지 부재(4)에 차광벽을 설치하여 CCD 패키지(3a, 3b)의 투명판(8)을 그 주연부를 따라 둘러싸서 CCD 칩으로의 투명판(8)의 측면으로부터의 방해광의 입사를 방지하도록 하였기 때문에,

종래와 같이 거리 측정 장치를 차광 케이스로 덮을 필요가 없어져 CCD 패키지측의 구조 설계에 있어서도 방해광에 의한 영향을 고려하는 일 없이 CCD 패키지의 앞면(도 1에서는 상면)에 일반적인 투명판을 이용할 수 있다.

Claims (6)

1. 광축이 서로 평행하며 동일 평면상에 결상하는 한쌍의 렌즈의 결상면상에, 광 센서 어레이를 각각 갖는 한쌍의 CCD 칩을 각각의 렌즈에 대응하여 배치하고, 상기 한쌍의 CCD 칩상의 물체상(像)의 쉬프트량(shift量)으로부터 삼각측량의 원리에 의해 대상 물체까지의 거리를 구하는 거리 측정 장치로서,

   적어도 상기 한쌍의 렌즈 및 한쌍의 CCD 칩으로 이루어지는 계(系)의 상대적인 위치 관계를 유지하는 하나 또는 복수의 부재로 이루어지는 지지 수단과, 상기 한쌍의 렌즈를 동일 재료에 의해 구성한 거리 측정 장치에 있어서,

   상기 지지 수단상의 소정의 복수 개소에 온도 센서를 각각 부착하고, 상기 복수 개소 상호간의 온도차에 의해 상기 쉬프트량을 보정하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수 개소를 상기 한쌍의 렌즈의 중간부와 상기 한쌍의 CCD 칩의 중간부와의 2개소로 한 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
3. 광축이 서로 평행하며 동일 평면상에 결상하는 한쌍의 렌즈의 결상면상에, 광 센서 어레이를 각각 갖는 한쌍의 CCD 칩을 각각의 렌즈에 대응하여 배치하고, 이 한쌍의 CCD 칩상의 물체상(像)의 쉬프트량으로부터 삼각측량의 원리에 의해 대상 물체까지의 거리를 구하는 거리 측정 장치로서,

   상기 한쌍의 CCD 칩이 그 CCD 칩의 수광면에 평행(平行)한 판면을 각각 포함하고, 또한 그 CCD 칩에 대응하는 상기 렌즈의 촬상광(撮像光)을 통과하는 투명판을 고착하여 이루어지는 CCD 패키지에 저장되며,

   상기 한쌍의 렌즈 및 CCD 패키지가 상기 한쌍의 렌즈 및 CCD 칩의 상대적인 위치 관계를 유지하기 위한 하나 또는 복수의 부재로 이루어지는 지지 하우징에 지지되고,

   이 때, 상기 CCD 패키지의 투명판의 상기 렌즈에 대향하는 앞면이, 상기 지지 하우징상에 상기 한쌍의 CCD 패키지에 각각 대응하여 설치된 접합 리브의, 상기 렌즈의 결상면에 평행한 접합면에서, 상기 한쌍의 렌즈와 CCD 칩의 광축이 일치하도록 접합되고,

   적어도 상기 투명판, 지지 하우징 및 한쌍의 렌즈가 동일 재료에 의해 구성된 거리 측정 장치에 있어서,

   상기 접합 리브가 상기 투명판의 앞면상에서 그 CCD 칩의 광축과 교차하고, 쌍을 이루는 CCD 칩의 2개의 광축을 포함하는 평면에 수직인 직선을 따라 설치된 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 접합 리브가 상기 쌍을 이루는 CCD 패키지에 대응하여, 그 CCD 칩에 입사하는 상기 렌즈의 촬상광이 통과하는 상기 지지 하우징에 설치한 공간부를 각각 사이에 끼워 2개소 설치된 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동일 재료를 플라스틱으로 한 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
6. 광축이 서로 평행하며 동일 평면상에 결상하는 한쌍의 렌즈의 결상면상에, 광 센서 어레이를 각각 갖는 한쌍의 CCD 칩을 각각의 렌즈에 대응하여 배치하고, 이 한쌍의 CCD 칩상의 물체상(像)의 쉬프트량으로부터 삼각측량의 원리에 의해 대상 물체까지의 거리를 구하는 거리 측정 장치로서,

   상기 한쌍의 CCD 칩이 그 CCD 칩의 수광면에 평행 판면을 각각 포함하고, 또한 그 CCD 칩에 대응하는 상기 렌즈의 촬상광을 통과하는 투명판을 고착하여 이루어지는 CCD 패키지에 저장되며,

   상기 한쌍의 렌즈 및 CCD 패키지가 상기 한쌍의 렌즈 및 CCD 칩의 상대적인 위치 관계를 유지하기 위한 하나 또는 복수의 부재로 이루어지는 지지 하우징에 지지되고,

   이 때, 상기 CCD 패키지의 투명판의 상기 렌즈에 대향하는 앞면이, 상기 지지 하우징상에 상기 한쌍의 CCD 패키지에 각각 대응하여 설치된 상기 렌즈의 결상면에 평행한 접합면에, 상기 한쌍의 렌즈와 CCD 칩의 광축이 일치하도록 접합된 거리 측정 장치에 있어서,

   상기 지지 하우징에, 상기 한쌍의 CCD 패키지의 투명판의 주연부를 둘러싸 도록, 상기 투명판으로 상기 렌즈의 촬상광 이외의 빛이 입사하는 것을 방지하는 차광벽을 설치한 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.