JP2880821B2 - 測距用光学モジュール - Google Patents
測距用光学モジュールInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は三角測距により被写体ま
での距離に対応した電気信号を得る測距センサー用の光
学モジュールに関するものである。
での距離に対応した電気信号を得る測距センサー用の光
学モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の写真カメラやビデオカメラにはオ
ートフォーカス装置が搭載されている。このようなオー
トフォーカス装置のうち三角測距方式によるものは、ア
クティブ型，パッシブ型のいずれにせよ、予め設定した
基線長に基づいて被写体までの距離を測定し、こうして
測定された被写体距離に対してピントが合う位置にレン
ズを移動させている。
ートフォーカス装置が搭載されている。このようなオー
トフォーカス装置のうち三角測距方式によるものは、ア
クティブ型，パッシブ型のいずれにせよ、予め設定した
基線長に基づいて被写体までの距離を測定し、こうして
測定された被写体距離に対してピントが合う位置にレン
ズを移動させている。
【０００３】図４は、パッシブ型三角測距方式を用いた
オートフォーカス装置の概略を示す。同一の諸元をもつ
２個のレンズ３ａ，３ｂは、各々の光軸が平行となるよ
うに配置され、各光軸間距離は基線長Ｂとなっている。
レンズ３ａ，３ｂの焦点面には、基線長Ｂの方向に分解
能をもつ２個のライン状イメージセンサー５ａ，５ｂが
配置されている。各レンズの焦点距離をｆ、点Ｓにある
被写体までの距離をＬとし、点Ｓからの光線がレンズ３
ｂを通ってイメージセンサー５ｂ上に入射した点とレン
ズ３ｂの光軸との間隔をｘとすると、 Ｌ＝（Ｂ・ｆ）／ｘ の関係がある。
オートフォーカス装置の概略を示す。同一の諸元をもつ
２個のレンズ３ａ，３ｂは、各々の光軸が平行となるよ
うに配置され、各光軸間距離は基線長Ｂとなっている。
レンズ３ａ，３ｂの焦点面には、基線長Ｂの方向に分解
能をもつ２個のライン状イメージセンサー５ａ，５ｂが
配置されている。各レンズの焦点距離をｆ、点Ｓにある
被写体までの距離をＬとし、点Ｓからの光線がレンズ３
ｂを通ってイメージセンサー５ｂ上に入射した点とレン
ズ３ｂの光軸との間隔をｘとすると、 Ｌ＝（Ｂ・ｆ）／ｘ の関係がある。
【０００４】上の数式は、点Ｓにある同じ被写体からの
光をレンズ３ａ，３ｂを通してイメージセンサー５ａ，
５ｂに結像させたとき、イメージセンサー５ａに結像さ
れる輝度パターンと、イメージセンサー５ｂに結像され
る輝度パターンとのズレ量ｘを検出すれば、被写体距離
Ｌが求められることを意味している。このズレ量ｘは、
イメージセンサー５ａ，５ｂからの光電信号を演算処理
部６で画素をずらしながら比較してゆき、各々の光電信
号パターンが一致した時点での画素のずらし個数に、画
素の配列ピッチを乗じることで求められる。こうして得
られたズレ量ｘは被写体距離Ｌに対応する値であるか
ら、ズレ量ｘに応じてレンズ駆動部７を作動させ、モー
タ８を介して撮影レンズ９の位置を決めればよい。
光をレンズ３ａ，３ｂを通してイメージセンサー５ａ，
５ｂに結像させたとき、イメージセンサー５ａに結像さ
れる輝度パターンと、イメージセンサー５ｂに結像され
る輝度パターンとのズレ量ｘを検出すれば、被写体距離
Ｌが求められることを意味している。このズレ量ｘは、
イメージセンサー５ａ，５ｂからの光電信号を演算処理
部６で画素をずらしながら比較してゆき、各々の光電信
号パターンが一致した時点での画素のずらし個数に、画
素の配列ピッチを乗じることで求められる。こうして得
られたズレ量ｘは被写体距離Ｌに対応する値であるか
ら、ズレ量ｘに応じてレンズ駆動部７を作動させ、モー
タ８を介して撮影レンズ９の位置を決めればよい。
【０００５】図５は、上記三角測距を実施するための従
来の光学モジュールの一例を示している。レンズ３ａ，
３ｂは、１枚のレンズプレート１０としてアクリル樹脂
等で一体に成形される。レンズプレート１０は、樹脂性
の鏡筒１１の前端に嵌合等による高精度な位置決めの後
に接着剤などにより固定され、レンズ３ａ，３ｂの光軸
間距離は基線長Ｂに合わせられている。鏡筒１１の後端
には、イメージセンサー５ａ，５ｂをカバーガラス１２
で封入したＩＣパッケージ１３が固定されている。イメ
ージセンサー５ａ，５ｂの基準となる画素位置相互間
は、センサー基線長Ｃとなっており、これは前記基線長
Ｂと等しくなっている。
来の光学モジュールの一例を示している。レンズ３ａ，
３ｂは、１枚のレンズプレート１０としてアクリル樹脂
等で一体に成形される。レンズプレート１０は、樹脂性
の鏡筒１１の前端に嵌合等による高精度な位置決めの後
に接着剤などにより固定され、レンズ３ａ，３ｂの光軸
間距離は基線長Ｂに合わせられている。鏡筒１１の後端
には、イメージセンサー５ａ，５ｂをカバーガラス１２
で封入したＩＣパッケージ１３が固定されている。イメ
ージセンサー５ａ，５ｂの基準となる画素位置相互間
は、センサー基線長Ｃとなっており、これは前記基線長
Ｂと等しくなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した測距方式は、
レンズ３ａ，３ｂの光軸間距離である基線長Ｂと、この
基線長Ｂに対応してイメージセンサー５ａ，５ｂ上で設
定される基準画素の相互間距離であるセンサー基線長Ｃ
とが一致していることを条件としている。しかしなが
ら、レンズ３ａ，３ｂ及びイメージセンサー５ａ，５ｂ
を図５に示したような光学モジュールとしてカメラボデ
ィに組み込んだ場合、レンズプレート１０，鏡筒１１あ
るいはイメージセンサー５ａ，５ｂを形成してあるシリ
コン基板の各々が、周囲温度や湿度の影響によってそれ
ぞれ異なった膨張，収縮をするため相互の取付け位置精
度が変わり、基線長Ｂがセンサー基線長Ｃに対して相対
的に変化したり、またレンズ３ａ，３ｂに対して鏡筒１
１の膨張による外力が加わってその球面が変形したりす
るおそれがある。例えば、ＩＣパッケージ１３内のシリ
コン基板の熱膨張係数は小さいので、周囲環境が変化し
てもセンサー基線長Ｃの変化は少ないのに対し、鏡筒１
１やレンズプレート１０の素材には樹脂が用いられるこ
とが多いため、レンズ３ａ，３ｂの光軸間距離として設
定された基線長Ｂは大きく変化しやすい。そして、基線
長Ｂとセンサー基線長Ｃとの間の相対的なズレは測距誤
差を生じさせる大きな原因になり、上述のように周囲の
環境によってこれらが変動すると測距精度を安定に維持
することができなくなる。
レンズ３ａ，３ｂの光軸間距離である基線長Ｂと、この
基線長Ｂに対応してイメージセンサー５ａ，５ｂ上で設
定される基準画素の相互間距離であるセンサー基線長Ｃ
とが一致していることを条件としている。しかしなが
ら、レンズ３ａ，３ｂ及びイメージセンサー５ａ，５ｂ
を図５に示したような光学モジュールとしてカメラボデ
ィに組み込んだ場合、レンズプレート１０，鏡筒１１あ
るいはイメージセンサー５ａ，５ｂを形成してあるシリ
コン基板の各々が、周囲温度や湿度の影響によってそれ
ぞれ異なった膨張，収縮をするため相互の取付け位置精
度が変わり、基線長Ｂがセンサー基線長Ｃに対して相対
的に変化したり、またレンズ３ａ，３ｂに対して鏡筒１
１の膨張による外力が加わってその球面が変形したりす
るおそれがある。例えば、ＩＣパッケージ１３内のシリ
コン基板の熱膨張係数は小さいので、周囲環境が変化し
てもセンサー基線長Ｃの変化は少ないのに対し、鏡筒１
１やレンズプレート１０の素材には樹脂が用いられるこ
とが多いため、レンズ３ａ，３ｂの光軸間距離として設
定された基線長Ｂは大きく変化しやすい。そして、基線
長Ｂとセンサー基線長Ｃとの間の相対的なズレは測距誤
差を生じさせる大きな原因になり、上述のように周囲の
環境によってこれらが変動すると測距精度を安定に維持
することができなくなる。
【０００７】本発明は以上のような欠点を解決するため
になされたもので、温度や湿度の環境条件にかかわら
ず、測距精度を安定に維持することができるようにした
測距用光学モジュールを提供することを目的とする。
になされたもので、温度や湿度の環境条件にかかわら
ず、測距精度を安定に維持することができるようにした
測距用光学モジュールを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、後端に測距用回路ユニットが配置される単
一の保持部材の前端に測距用の一対のレンズを保持させ
るにあたり、保持部材と一体に一対の位置決め手段を設
けてそのそれぞれを各レンズに係合させ、三角測距の基
線長と平行な方向については各レンズを正確に位置決め
して各光軸間距離を基線長と一致させ、基線長と直交す
る方向に関しては、熱膨張等による変形を考慮して位置
決めに自由度をもたせている。また、一対の位置決め手
段を基線長範囲の外側に設定することによって、保持部
材並びにレンズの膨張，収縮に伴う基線長の変化をほと
んど無視し得る程度にまで抑えることができる。
するために、後端に測距用回路ユニットが配置される単
一の保持部材の前端に測距用の一対のレンズを保持させ
るにあたり、保持部材と一体に一対の位置決め手段を設
けてそのそれぞれを各レンズに係合させ、三角測距の基
線長と平行な方向については各レンズを正確に位置決め
して各光軸間距離を基線長と一致させ、基線長と直交す
る方向に関しては、熱膨張等による変形を考慮して位置
決めに自由度をもたせている。また、一対の位置決め手
段を基線長範囲の外側に設定することによって、保持部
材並びにレンズの膨張，収縮に伴う基線長の変化をほと
んど無視し得る程度にまで抑えることができる。
【０００９】
【実施例】本発明を用いた測距用光学モジュールは、図
１及び図２に示したように、ＩＣパッケージ２０と、鏡
筒２１と、一対のレンズ２２，２３と、絞りカバー２４
とからなる。ＩＣパッケージ２０は、図４に示したライ
ン状イメージセンサー５ａ，５ｂを構成するセンサーチ
ップ２０ａの他、演算処理部６をも一体に形成したシリ
コン基板をセラミックパッケージ内に封入したもので、
前面にはカバーガラス２０ｂが嵌め込まれている。鏡筒
２１は、ガラスファイバー入りのポリカーボネイトを用
いて角筒を並列させた形に成形したもので、その後端に
は前記ＩＣパッケージ２０が接着される。また、鏡筒２
１の前端にはレンズ位置決め用のピン２１ａ，２１ｂが
それぞれ２本ずつ一体に設けられ、側面にはフック２１
ｃが設けられている。
１及び図２に示したように、ＩＣパッケージ２０と、鏡
筒２１と、一対のレンズ２２，２３と、絞りカバー２４
とからなる。ＩＣパッケージ２０は、図４に示したライ
ン状イメージセンサー５ａ，５ｂを構成するセンサーチ
ップ２０ａの他、演算処理部６をも一体に形成したシリ
コン基板をセラミックパッケージ内に封入したもので、
前面にはカバーガラス２０ｂが嵌め込まれている。鏡筒
２１は、ガラスファイバー入りのポリカーボネイトを用
いて角筒を並列させた形に成形したもので、その後端に
は前記ＩＣパッケージ２０が接着される。また、鏡筒２
１の前端にはレンズ位置決め用のピン２１ａ，２１ｂが
それぞれ２本ずつ一体に設けられ、側面にはフック２１
ｃが設けられている。
【００１０】レンズ２２，２３は透明なアクリル樹脂を
成形して作られ、焦点距離は同じになっている。レンズ
２２，２３の周縁部分には、位置決め用の前記ピン２１
ａ，２１ｂが入り込む長穴２２ａ，２３ａが形成されて
いる。これらの長穴２２ａ，２３ａは垂直方向に長く、
水平方向の内径はピン２１ａ，２１ｂの外径とほぼ等し
くなっている。またピン２１ａ，２１ｂの各々は、鏡筒
２１の中心に関して対称な位置に設けられ、基線長Ｂの
範囲の外側、すなわちレンズ２２，２３の光軸よりも外
側でそれぞれの長穴２２ａ，２３ａに係合する。例えば
基線長Ｂを１０ｍｍとしたとき、鏡筒２１の中心とピン
２１ａあるいは２１ｂまでの距離Ｄは７ｍｍ程度になっ
ている。絞りカバー２４には開口２４ａ，２４ｂが設け
られ、レンズ２２，２３に入射する光束を制限してい
る。絞りカバー２４の折り曲げ部には穴２４ｃが形成さ
れている。そして、レンズ２２，２３を覆うように絞り
カバー２４を被せ、前記穴２４ｃを鏡筒２１のフック２
１に嵌合させることにより、絞りカバー２４は鏡筒２１
に固定される。また、鏡筒２１との間で相対的な変位が
できるように、レンズ２２，２３は粘着剤で鏡筒２１の
前端に接合される。
成形して作られ、焦点距離は同じになっている。レンズ
２２，２３の周縁部分には、位置決め用の前記ピン２１
ａ，２１ｂが入り込む長穴２２ａ，２３ａが形成されて
いる。これらの長穴２２ａ，２３ａは垂直方向に長く、
水平方向の内径はピン２１ａ，２１ｂの外径とほぼ等し
くなっている。またピン２１ａ，２１ｂの各々は、鏡筒
２１の中心に関して対称な位置に設けられ、基線長Ｂの
範囲の外側、すなわちレンズ２２，２３の光軸よりも外
側でそれぞれの長穴２２ａ，２３ａに係合する。例えば
基線長Ｂを１０ｍｍとしたとき、鏡筒２１の中心とピン
２１ａあるいは２１ｂまでの距離Ｄは７ｍｍ程度になっ
ている。絞りカバー２４には開口２４ａ，２４ｂが設け
られ、レンズ２２，２３に入射する光束を制限してい
る。絞りカバー２４の折り曲げ部には穴２４ｃが形成さ
れている。そして、レンズ２２，２３を覆うように絞り
カバー２４を被せ、前記穴２４ｃを鏡筒２１のフック２
１に嵌合させることにより、絞りカバー２４は鏡筒２１
に固定される。また、鏡筒２１との間で相対的な変位が
できるように、レンズ２２，２３は粘着剤で鏡筒２１の
前端に接合される。
【００１１】上記のように、長穴２２ａ，２３ａとピン
２１ａ，２１ｂとの係合によりレンズ２２，２３を取り
付けると、レンズ２２，２３は水平方向では正確に位置
決めされ、各々の光軸間距離は一義的に決められ、図２
に示したようにこれが基線長Ｂとなる。この基線長Ｂ
は、センサーチップ２０ａの基準となる画素相互間の距
離、すなわちセンサー基線長Ｃと一致する。なお、セン
サー基線長Ｃは、この光学モジュールの組み立て工程中
に、レンズ２２，２３を組み付けた後にテスト被写体を
測距した結果に応じて決めるのが通常であるから、標準
状態では常に基線長Ｂと合致する。そして、基線長Ｂ＝
センサー基線長Ｃが維持されている限り、測距精度が劣
化することはない。また、上記実施例ではセンサーチッ
プ２０ａが図４あるいは図５と異なり、レンズ２２，２
３ごとに分離されていないが、これは光電信号の読み出
し時に電気的に簡単に分離できるので問題はない。
２１ａ，２１ｂとの係合によりレンズ２２，２３を取り
付けると、レンズ２２，２３は水平方向では正確に位置
決めされ、各々の光軸間距離は一義的に決められ、図２
に示したようにこれが基線長Ｂとなる。この基線長Ｂ
は、センサーチップ２０ａの基準となる画素相互間の距
離、すなわちセンサー基線長Ｃと一致する。なお、セン
サー基線長Ｃは、この光学モジュールの組み立て工程中
に、レンズ２２，２３を組み付けた後にテスト被写体を
測距した結果に応じて決めるのが通常であるから、標準
状態では常に基線長Ｂと合致する。そして、基線長Ｂ＝
センサー基線長Ｃが維持されている限り、測距精度が劣
化することはない。また、上記実施例ではセンサーチッ
プ２０ａが図４あるいは図５と異なり、レンズ２２，２
３ごとに分離されていないが、これは光電信号の読み出
し時に電気的に簡単に分離できるので問題はない。
【００１２】上記構成による作用について説明する。図
３は絞りカバー２４を外した状態の光学モジュールの正
面を示す。温度や湿度の周囲環境が一定で、レンズ２
２，２３や鏡筒２１が膨張，収縮を行わない限りは、基
線長Ｂとセンサー基線長Ｃとは一致しており、精度の良
い測距を行うことができる。ここで温度及び湿度の変化
により鏡筒２１及びレンズ２２，２３が膨張したとする
と、鏡筒２１の膨張により鏡筒２１の中心からピン２１
ａまでの距離Ｄは「Ｄ＋ΔＤ」となる。ピン２１ａには
レンズ２２の長穴２２ａが緊密に係合しているから、レ
ンズ２２の光軸は鏡筒２１の膨張とともに、やはりΔＤ
だけ左方に移動する。
３は絞りカバー２４を外した状態の光学モジュールの正
面を示す。温度や湿度の周囲環境が一定で、レンズ２
２，２３や鏡筒２１が膨張，収縮を行わない限りは、基
線長Ｂとセンサー基線長Ｃとは一致しており、精度の良
い測距を行うことができる。ここで温度及び湿度の変化
により鏡筒２１及びレンズ２２，２３が膨張したとする
と、鏡筒２１の膨張により鏡筒２１の中心からピン２１
ａまでの距離Ｄは「Ｄ＋ΔＤ」となる。ピン２１ａには
レンズ２２の長穴２２ａが緊密に係合しているから、レ
ンズ２２の光軸は鏡筒２１の膨張とともに、やはりΔＤ
だけ左方に移動する。
【００１３】ところが、レンズ２２が膨張する際には、
ピン２１ａとの係合部が膨張の基点となり、長穴２２ａ
と光軸との距離Ｓは「Ｓ＋ΔＳ」に変化し、レンズ２２
の光軸を「ΔＳ」だけ右方に移動させるから、仮にセン
サー基線長Ｃが一定、もしくは鏡筒２１と全く同様に膨
張したとすると、「ΔＤ＝ΔＳ」の関係が保てれば、鏡
筒２１，レンズ２２の膨張による光軸の移動は相殺され
ることになる。この関係は、他方のレンズ２３側でも全
く同様であるから、「ΔＤ＝ΔＳ」を満足させることに
より基線長Ｂを温度，湿度の変化にかかわらず一定に維
持することが可能となる。
ピン２１ａとの係合部が膨張の基点となり、長穴２２ａ
と光軸との距離Ｓは「Ｓ＋ΔＳ」に変化し、レンズ２２
の光軸を「ΔＳ」だけ右方に移動させるから、仮にセン
サー基線長Ｃが一定、もしくは鏡筒２１と全く同様に膨
張したとすると、「ΔＤ＝ΔＳ」の関係が保てれば、鏡
筒２１，レンズ２２の膨張による光軸の移動は相殺され
ることになる。この関係は、他方のレンズ２３側でも全
く同様であるから、「ΔＤ＝ΔＳ」を満足させることに
より基線長Ｂを温度，湿度の変化にかかわらず一定に維
持することが可能となる。
【００１４】実際の測距モジュールでは、センサーチッ
プ２０ａも膨張あるいは収縮し、これに伴ってセンサー
基線長Ｃも変化する。そこで、センサー基線長Ｃとレン
ズ基線長Ｂとの間にずれを生じさせないためのバランス
条件について検討する。鏡筒２１及びレンズ２２の熱膨
張係数をそれぞれαK ，αL 、さらにセンサーチップ２
０ａを形成するのに用いられているシリコン基板の熱膨
張係数をαS とすると、図３において「Ｓ＝Ｄ−（Ｂ／
２）」であるから、熱膨張バランス条件は Ｄ・αK −Ｓ・αL ＝（Ｂ／２）・αS となり、Ｄの値は次の数式１で表される。
プ２０ａも膨張あるいは収縮し、これに伴ってセンサー
基線長Ｃも変化する。そこで、センサー基線長Ｃとレン
ズ基線長Ｂとの間にずれを生じさせないためのバランス
条件について検討する。鏡筒２１及びレンズ２２の熱膨
張係数をそれぞれαK ，αL 、さらにセンサーチップ２
０ａを形成するのに用いられているシリコン基板の熱膨
張係数をαS とすると、図３において「Ｓ＝Ｄ−（Ｂ／
２）」であるから、熱膨張バランス条件は Ｄ・αK −Ｓ・αL ＝（Ｂ／２）・αS となり、Ｄの値は次の数式１で表される。
【００１５】
【数１】
【００１６】そこで、基線長Ｂ＝１０ｍｍとし、鏡筒２
１の素材であるガラスファイバー３０％入りポリカーボ
ネイト、レンズ２２，２３の素材であるアクリル樹脂、
センサーチップ２０ａの素材であるシリコンの各々の熱
膨張率を、それぞれαK ＝３×１０-5，αL ＝９×１０
-5，αS ＝０．２５×１０-5として数式１に代入する
と、「Ｄ＝７．１５ｍｍ」を得る。したがってこの実施
例では、標準状態例えば室温でのＤの値を７．１５ｍｍ
にしておけば、温度変化によって光学モジュールの構成
部材が熱膨張したとしても基線長Ｂとセンサー基線長Ｃ
との間にずれは生ぜず、設計どおりの測距機能を維持す
ることができる。
１の素材であるガラスファイバー３０％入りポリカーボ
ネイト、レンズ２２，２３の素材であるアクリル樹脂、
センサーチップ２０ａの素材であるシリコンの各々の熱
膨張率を、それぞれαK ＝３×１０-5，αL ＝９×１０
-5，αS ＝０．２５×１０-5として数式１に代入する
と、「Ｄ＝７．１５ｍｍ」を得る。したがってこの実施
例では、標準状態例えば室温でのＤの値を７．１５ｍｍ
にしておけば、温度変化によって光学モジュールの構成
部材が熱膨張したとしても基線長Ｂとセンサー基線長Ｃ
との間にずれは生ぜず、設計どおりの測距機能を維持す
ることができる。
【００１７】ところで、鏡筒２１及びレンズ２２，２３
は基線長Ｂの方向と直交する方向にも膨張する。ところ
が、長穴２２ａ，２３ａはその方向に自由度をもってい
るから、レンズ２２，２３がその方向に膨張する際には
ピン２１ａ，２１ｂから抵抗力を受けることがない。し
たがって、膨張によってレンズ２２，２３の球面が変形
することを避けることができる。また、レンズ２２，２
３の光軸が基線長Ｂと直交する方向に変位したとして
も、測距精度に関しては全く問題はない。
は基線長Ｂの方向と直交する方向にも膨張する。ところ
が、長穴２２ａ，２３ａはその方向に自由度をもってい
るから、レンズ２２，２３がその方向に膨張する際には
ピン２１ａ，２１ｂから抵抗力を受けることがない。し
たがって、膨張によってレンズ２２，２３の球面が変形
することを避けることができる。また、レンズ２２，２
３の光軸が基線長Ｂと直交する方向に変位したとして
も、測距精度に関しては全く問題はない。
【００１８】一方、吸湿膨張に対するバランス条件は、
シリコンでは吸湿による膨張率が極めて小さく、これを
無視できることを考慮すると、鏡筒２１及びレンズ２２
の膨張係数をそれぞれβK ，βL としたとき、Ｄの値を
次の数式２を満足する値にすればよい。
シリコンでは吸湿による膨張率が極めて小さく、これを
無視できることを考慮すると、鏡筒２１及びレンズ２２
の膨張係数をそれぞれβK ，βL としたとき、Ｄの値を
次の数式２を満足する値にすればよい。
【００１９】
【数２】
【００２０】そこで同様に、各々の吸湿膨張係数βK ＝
１×１０-3，βL ＝４×１０-3を数式２に代入して「Ｄ
＝６．６７ｍｍ」が得られる。よって、標準的な湿度条
件でＤの値を６．６７ｍｍにしておけば、基線長Ｂは吸
湿膨張の影響を受けることなくセンサー基線長Ｃと一致
し、測距精度が変動するようなことがなくなる。さら
に、熱膨張を考慮したときのＤの値と吸湿膨張を考慮し
たときのＤの値との差は、基線長Ｂ（＝１０ｍｍ）と比
較してそれほど大きい値ではないから、これらのＤの値
の中間値、例えばＤ＝７ｍｍにしておくと熱膨張，吸湿
膨張のいずれに対しても、良好な補正機能を得ることが
できる。
１×１０-3，βL ＝４×１０-3を数式２に代入して「Ｄ
＝６．６７ｍｍ」が得られる。よって、標準的な湿度条
件でＤの値を６．６７ｍｍにしておけば、基線長Ｂは吸
湿膨張の影響を受けることなくセンサー基線長Ｃと一致
し、測距精度が変動するようなことがなくなる。さら
に、熱膨張を考慮したときのＤの値と吸湿膨張を考慮し
たときのＤの値との差は、基線長Ｂ（＝１０ｍｍ）と比
較してそれほど大きい値ではないから、これらのＤの値
の中間値、例えばＤ＝７ｍｍにしておくと熱膨張，吸湿
膨張のいずれに対しても、良好な補正機能を得ることが
できる。
【００２１】このように、鏡筒２１が膨張する方向とレ
ンズ２２，２３が膨張する方向とを逆向きにしておく
と、各々の膨張による基線長Ｂの変動が相殺される形と
なり、熱膨張や吸湿膨張による測距精度の劣化を防ぐこ
とができる。そして、それぞれの膨張係数を考慮して鏡
筒２１とレンズ２２，２３との結合位置を設定すること
によって、基線長Ｂの変動補償はさらに確実なものとな
る。なお、シリコン基板上に前記センサーチップ２０ａ
を形成した場合、シリコンの熱膨張に伴うセンサー基線
長Ｃに対して相対的に基線長Ｂを合致させるためには、
鏡筒２１の素材をＰＥＥＫ（ポリエチルエチルケトン）
としたときにはレンズ２２，２３をポリカーボネイトと
することもできる。また、鏡筒２１をセラミックにした
場合には、その熱膨張率はシリコン程度に小さく、そし
て吸湿膨張はシリコンと同様にほとんど無視できるか
ら、レンズ２２，２３の各々の光軸の垂直線上に長穴２
２ａ，２３ａを形成し、その位置で鏡筒２１とレンズ２
２，２３とを連結すれば、レンズ２２，２３の素材に係
わらず基線長Ｂの変動をセンサー基線長Ｃと合わせるこ
とが可能となる。
ンズ２２，２３が膨張する方向とを逆向きにしておく
と、各々の膨張による基線長Ｂの変動が相殺される形と
なり、熱膨張や吸湿膨張による測距精度の劣化を防ぐこ
とができる。そして、それぞれの膨張係数を考慮して鏡
筒２１とレンズ２２，２３との結合位置を設定すること
によって、基線長Ｂの変動補償はさらに確実なものとな
る。なお、シリコン基板上に前記センサーチップ２０ａ
を形成した場合、シリコンの熱膨張に伴うセンサー基線
長Ｃに対して相対的に基線長Ｂを合致させるためには、
鏡筒２１の素材をＰＥＥＫ（ポリエチルエチルケトン）
としたときにはレンズ２２，２３をポリカーボネイトと
することもできる。また、鏡筒２１をセラミックにした
場合には、その熱膨張率はシリコン程度に小さく、そし
て吸湿膨張はシリコンと同様にほとんど無視できるか
ら、レンズ２２，２３の各々の光軸の垂直線上に長穴２
２ａ，２３ａを形成し、その位置で鏡筒２１とレンズ２
２，２３とを連結すれば、レンズ２２，２３の素材に係
わらず基線長Ｂの変動をセンサー基線長Ｃと合わせるこ
とが可能となる。
【００２２】以上、図示した実施例にしたがって本発明
について説明してきたが、センサーチップ２０ａを封入
したＩＣパッケージ２０については、鏡筒２１の後端面
から離しておいてもよい。また、鏡筒２１とレンズ２
２，２３との連結には、ピンと長穴による係合だけに限
定されず、基線長と直交する方向で自由度のある種々の
連結手段を用いることができる。さらに、鏡筒２１の代
わりに、前端面と後端面とを透明にし、他の外周面につ
いては遮光処理を施した例えば透明な樹脂材ブロックや
ガラスブロック等の光導体を用いることも可能である。
そして本発明は、パッシブ型三角測距方式だけでなく、
一方のレンズを測距光の投光レンズに用い、他方のレン
ズを被写体から反射されてきた測距光を受光部に入射さ
せるようにしたアクティブ型三角測距方式にも適用する
ことができる。
について説明してきたが、センサーチップ２０ａを封入
したＩＣパッケージ２０については、鏡筒２１の後端面
から離しておいてもよい。また、鏡筒２１とレンズ２
２，２３との連結には、ピンと長穴による係合だけに限
定されず、基線長と直交する方向で自由度のある種々の
連結手段を用いることができる。さらに、鏡筒２１の代
わりに、前端面と後端面とを透明にし、他の外周面につ
いては遮光処理を施した例えば透明な樹脂材ブロックや
ガラスブロック等の光導体を用いることも可能である。
そして本発明は、パッシブ型三角測距方式だけでなく、
一方のレンズを測距光の投光レンズに用い、他方のレン
ズを被写体から反射されてきた測距光を受光部に入射さ
せるようにしたアクティブ型三角測距方式にも適用する
ことができる。
【００２３】
【発明の効果】上記のように、本発明の測距用光学モジ
ュールによれば、三角測距用の一対のレンズとこれらを
共通に保持する保持部材とが、基線長の方向では正確に
位置決めされ、基線長と直交する方向では自由度をもっ
て連結されているため、レンズと保持部材とがそれぞれ
周囲環境の変化によって異なった膨張，収縮をしたとし
ても、基線長の方向ではレンズは保持部材にならって変
位し、また基線長と直交する方向では自由に変位するか
らレンズ球面に外力が及ぶことはない。そして、保持部
材の膨張，収縮とともにレンズを変位させるようにした
から、保持部材とレンズとの位置決め基準を基線長の範
囲の外側に設定することによって、これらの膨張，収縮
をお互いに相殺することができるようになり、周囲環境
の変化に伴う基線長のズレをなくして測距精度を安定に
維持することができる。
ュールによれば、三角測距用の一対のレンズとこれらを
共通に保持する保持部材とが、基線長の方向では正確に
位置決めされ、基線長と直交する方向では自由度をもっ
て連結されているため、レンズと保持部材とがそれぞれ
周囲環境の変化によって異なった膨張，収縮をしたとし
ても、基線長の方向ではレンズは保持部材にならって変
位し、また基線長と直交する方向では自由に変位するか
らレンズ球面に外力が及ぶことはない。そして、保持部
材の膨張，収縮とともにレンズを変位させるようにした
から、保持部材とレンズとの位置決め基準を基線長の範
囲の外側に設定することによって、これらの膨張，収縮
をお互いに相殺することができるようになり、周囲環境
の変化に伴う基線長のズレをなくして測距精度を安定に
維持することができる。
【図１】測距用光学モジュールの分解斜視図である。
【図２】測距用光学モジュールの縦断面図である。
【図３】絞りカバーを省略した測距用光学モジュールの
正面図である。
正面図である。
【図４】パッシブ型三角測距方式の原理図である。
【図５】従来の測距用光学モジュールの縦断面図であ
る。
る。
２０ ＩＣパッケージ ２０ａ センサーチップ ２１ 鏡筒 ２１ａ，２１ｂ ピン ２２，２３ レンズ ２２ａ，２３ａ 長穴 ２４ 絞りカバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−39221（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−165712（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−61522（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−114911（ＪＰ，Ｕ) 実願 昭63−77845号（実開 平２− 1715号）の願書に添付した明細書及び図 面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 7/32 G01C 3/06 G01C 3/06
Claims (1)
- 【請求項１】 それぞれが別体の測距用の一対のレンズ
と、前端にこれらのレンズを空間的に分離して保持する
とともに後端には測距用回路ユニットが配置される単一
の保持部材と、この保持部材と一体に設けられ、前記各
々のレンズに係合して各レンズの光軸間距離が三角測距
の基線長と一致する位置に各レンズを個別に位置決めす
るとともに、基線長と直交する方向では位置決めに余裕
をもたせた一対の位置決め手段とからなり、前記一対の
位置決め手段は、周囲環境の変化による前記保持部材の
膨張または収縮に伴う各レンズの光軸間距離の変化を各
々のレンズの膨張または収縮によって軽減するように、
各々基線長範囲の外側で各レンズを位置決めしているこ
とを特徴とする測距用光学モジュール。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9824591A JP2880821B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 測距用光学モジュール |
| US07/862,177 US5233382A (en) | 1991-04-03 | 1992-04-02 | Range finding device unaffected by environmental conditions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9824591A JP2880821B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 測距用光学モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05303032A JPH05303032A (ja) | 1993-11-16 |
| JP2880821B2 true JP2880821B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=14214578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9824591A Expired - Fee Related JP2880821B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 測距用光学モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2880821B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001099643A (ja) * | 1999-07-23 | 2001-04-13 | Fuji Electric Co Ltd | 測距装置 |
| TW513558B (en) * | 2000-10-27 | 2002-12-11 | Fuji Electric Co Ltd | Range finder for automatic focusing |
| DE102012006869A1 (de) * | 2012-04-04 | 2013-10-10 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Optoelektronische Sensoreinrichtung, insbesondere Laserscanner, mit einer angepassten Empfangseinheit zur optimierten Empfangspegelreduzierung |
| DE102019100821A1 (de) | 2019-01-14 | 2020-07-16 | Lufthansa Technik Aktiengesellschaft | Boroskop zur optischen Inspektion von Gasturbinen |
-
1991
- 1991-04-03 JP JP9824591A patent/JP2880821B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05303032A (ja) | 1993-11-16 |
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