JP2002098526A - Optical range finder - Google Patents

Optical range finder

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JP2002098526A
JP2002098526A JP2000291831A JP2000291831A JP2002098526A JP 2002098526 A JP2002098526 A JP 2002098526A JP 2000291831 A JP2000291831 A JP 2000291831A JP 2000291831 A JP2000291831 A JP 2000291831A JP 2002098526 A JP2002098526 A JP 2002098526A
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JP
Japan
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distance measuring
measuring device
lens
light
optical
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Application number
JP2000291831A
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Japanese (ja)
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Takeo Arai
健雄 新井
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Tamron Co Ltd
Original Assignee
Tamron Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical range finder in an ultra-small size capable of measuring a short range with high resolution. SOLUTION: A light beam emitted from a light emitting element 104 passes through a first collimator lens 112, reflects on a reflective mirror 114, passes through a flat plate beam splitter 116 and is projected onto a reflective plate 142 through a second collimator lens 118 in the optical range finder 100. The light beam reflected by the reflective plate 142 passes through the second collimator lens 118 and enters into the flat plate beam splitter 116. The half of the light beams from the flat plate beam splitter 116 is directed to a double-sided cylindrical lens 122. The double-sided cylindrical lens 122 causes astigmatism in the light beam. The light beam passing through the double-sided cylindrical lens 122 is imaged on a photodetecting element 130 by an imaging lens 124.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超小型の光学式距
離測定装置に関するものであり、特に、1mmから2m
m程度の距離の測定を可能とし、1ミクロンから3ミク
ロンオーダの分解能を有する光学式距離測定装置に関す
る。また、本発明の光学式距離測定装置の用途は、ビデ
オカメラ用レンズ(DVCを含む)、DSC用レンズ、
写真撮影用レンズ、その他の画像入力機器等に組み込ま
れる防振アクチュエータ用の位置センサなどを含む。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultra-small optical distance measuring apparatus, and more particularly to an optical distance measuring apparatus of 1 mm to 2 m.
The present invention relates to an optical distance measuring device capable of measuring a distance of about m and having a resolution of the order of 1 to 3 microns. The optical distance measuring apparatus of the present invention is used for a video camera lens (including DVC), a DSC lens,
Includes a position sensor for an anti-vibration actuator incorporated in a photographic lens and other image input devices and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光学式でアブソリュート的に1m
mから2mmの測定範囲を高精度(数ミクロンオーダ)
の分解能で計測可能な超小型センサは商品化されていな
い。たとえば、光学式測距センサとして、三角測量方式
を利用した広範囲、超高精度の変位センサがある。ま
た、一部のデバイスにおいて、量産を目指した光学式測
距センサがある
2. Description of the Related Art Conventionally, the optical type is 1 m in absolute.
High accuracy in the measuring range from m to 2mm (on the order of several microns)
An ultra-small sensor capable of measuring at a resolution of 1 has not been commercialized. For example, as an optical distance measuring sensor, there is a wide-range, ultra-high-precision displacement sensor using a triangulation method. In some devices, there is an optical ranging sensor aimed at mass production.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
変位センサはレーザやCCDを使用しているため、高価
で、非常に大きく、民生用電子機器に搭載することがで
きなかった。また、上記の光学式測距センサは、非常に
長い(10から100mm程度)範囲を計測するための
ものであり、その分解能は、近距離側で比較的良いが、
遠距離(100mm近辺)で悪い。さらに、このような
光学式測距センサも光学的には三角測量方式を応用して
いるので、デバイス自体が超小型にならず、全長は30
mmを超える。光学式測距センサにおいては、それなり
に用途を専用化し、特殊な反射板を用いたりすれば、超
小型化が可能な場合もあるが、汎用性を持たせて一般的
用途にも利用可能としたデバイスとするには反射板を特
殊なものとするのは問題外である。
However, since the above-mentioned displacement sensor uses a laser or a CCD, it is expensive, very large, and cannot be mounted on consumer electronic equipment. Further, the above optical distance measuring sensor is for measuring a very long (about 10 to 100 mm) range, and its resolution is relatively good on the short distance side.
Bad at long distances (around 100mm). Furthermore, since such an optical distance measuring sensor optically applies a triangulation method, the device itself does not become ultra-compact and the total length is 30%.
mm. In optical ranging sensors, ultra-miniaturization may be possible by specializing the application as it is and using a special reflector, but it is possible to use it for general purposes with versatility. It is out of the question to make the reflection plate special in order to make the device as described.

【0004】現在、光学式測距センサであって、全長が
25mm以下の超小型であり、測定範囲が1mmから2
mmであり、ワーキングディスタンスが3mm(中心位
置)程度の非常に短いものであり、分解能が数ミクロン
オーダであり、分解能が測定距離によって著しく変化せ
ず、アブソリュート(絶対値)的に計測可能であり、測
定面側に特殊反射板を用いる必要がなく、汎用性が高
く、半導体レーザや高分解能CCDを用いずにコスト的
に有利となる構成を備え、測定面のある程度の傾きに許
容できるようなものは商品化されていない。
At present, an optical distance measuring sensor is ultra-compact with an overall length of 25 mm or less, and has a measuring range of 1 mm to 2 mm.
mm, the working distance is very short, about 3 mm (center position), the resolution is on the order of several microns, the resolution does not change significantly with the measurement distance, and it can be measured in absolute (absolute value). It is not necessary to use a special reflector on the measurement surface side, has high versatility, has a configuration that is cost-effective without using a semiconductor laser or a high-resolution CCD, and can tolerate some inclination of the measurement surface. Things have not been commercialized.

【0005】現状、特に、光学式測距センサであってア
ブソリュート(絶対値)的に計測可能なものに対する要
求が大きく、さらに、アブソリュート(絶対値)的に計
測可能なものが実現されていないため、測定面側に特殊
反射板を用いる必要があり、汎用性が低いという問題を
引き起こしている。アブソリュート(絶対値)的に計測
可能なものでなければ、パルスで信号を検出し、カウン
タで数える方式が一般的であるが、測定面側にパルスを
数えるための何らかの模様やパターンの形成が必要とな
る。したがって、このような従来の構成では、汎用性の
高い光学式測距デバイスとしては成り立たない。
At present, in particular, there is a great demand for an optical distance measuring sensor that can be measured in an absolute (absolute value) manner, and a sensor that can be measured in an absolute (absolute value) has not been realized. However, it is necessary to use a special reflector on the measurement surface side, which causes a problem of low versatility. Unless it can be measured absolutely, it is common to detect the signal with a pulse and count it with a counter, but it is necessary to form some pattern or pattern on the measurement surface side to count the pulse Becomes Therefore, such a conventional configuration cannot be realized as a highly versatile optical distance measuring device.

【0006】例えば、防振システムに利用すれば、アク
チュエータに光学式測距センサを設置させることだけで
対応可能なため、アクチュエータごとに位置センサ(測
距センサ)を変更する必要がない。したがって、アクチ
ュエータ本体も、逆の発想からすると、種類を多様化さ
せることが可能となる。これは、アクチュエータの構造
が位置センサの設置方法によって大きく変わるためであ
る。また、位置センサとして、光学式センサのほかに、
ホール素子センサ、MRセンサ等がある。これらの位置
センサは、その設置場所近くに測定物以外の磁場を発生
させるものがあると、出力のリニアリティーが保証され
ず、出力変動してしまう欠点がある。そして、ホール素
子センサ、MRセンサ等をアクチュエータ等の位置セン
サに利用するには、厳密な検討やシミュレーションが必
要となる。
For example, when used in a vibration isolation system, it can be dealt with only by installing an optical distance measuring sensor in the actuator, so that it is not necessary to change the position sensor (distance measuring sensor) for each actuator. Therefore, the type of the actuator body can be diversified based on the reverse idea. This is because the structure of the actuator greatly changes depending on the installation method of the position sensor. In addition to the optical sensor as a position sensor,
There are Hall element sensors, MR sensors, and the like. If any of these position sensors generates a magnetic field other than the object to be measured near the installation location, the linearity of the output is not guaranteed and the output fluctuates. In order to use a Hall element sensor, an MR sensor, or the like as a position sensor such as an actuator, strict examination and simulation are required.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明の目的は、超小型で短い範囲を高
い分解能で計測できる光学式距離測定装置を提供するこ
とにある。本発明の光学式距離測定装置における上記目
的は、今後の電子機器が非常に高精度化、小型化されて
いく上で、長い測定範囲を持たせる必要がそれほど必要
ない場合も多いことによる。その一例として、光学式距
離測定装置には、最近のビデオカメラやディジタルカメ
ラ等にも搭載されてきた光学式防振システムにおいて、
位置センサとしての用途がある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical distance measuring apparatus which can measure a short range with high resolution in a very small size. The above object of the optical distance measuring apparatus of the present invention is based on the fact that, in the future, the electronic equipment will be required to have a long measuring range and not to be very necessary in order to achieve extremely high precision and miniaturization. As an example, an optical distance measuring device is used in an optical image stabilization system that has recently been mounted on video cameras, digital cameras, and the like.
There is a use as a position sensor.

【0008】最近、一般的には、光学系の一部のレンズ
をシフト(偏心)させるような防振アクチュエータを搭
載して防振システムを構成している。また、防振システ
ムの内部におけるレンズの偏心量を検出するための位置
センサには、様々な種類のものがある。光を利用した位
置センサは、他の方式の位置センサと異なり、アクチュ
エータ内部から発生する磁気の影響を受けにくく、検出
精度及び検出値が変化しないので理想的なものである。
したがって、本発明の他の目的は、防振システムなどに
も適用することができ、検出精度及び検出値が変化しな
い光学式距離測定装置を提供することにある。
In recent years, generally, an anti-vibration system is mounted by mounting an anti-vibration actuator that shifts (eccentrically) a part of a lens of an optical system. There are various types of position sensors for detecting the amount of eccentricity of the lens inside the vibration isolation system. A position sensor using light, unlike other types of position sensors, is less likely to be affected by magnetism generated from inside the actuator, and is ideal because the detection accuracy and the detected value do not change.
Therefore, another object of the present invention is to provide an optical distance measuring device that can be applied to a vibration isolation system or the like and does not change the detection accuracy and the detection value.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、距離測定装置において、測定物体に向け
て照射する光を発光するための発光素子と、発光素子が
照射する光を入射して、測定物体に向けて光を照射する
ための照射用光学系と、測定物体が反射した光を入射し
て、非点収差を発生させるように光を結像させるための
結像用光学系と、結像用光学系からの光を入射して、前
記非点収差を検出するための受光素子とを備えるように
構成し、照射用光学系と結像用光学系は測定用光学系を
構成することを特徴とする。この構成により、2mmの
測定範囲でミクロンオーダの分解能を容易に得ることが
可能であり、安価で小型の光学式距離測定装置の製造が
可能である。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a distance measuring device, comprising: a light-emitting element for emitting light for irradiating a measurement object; An irradiating optical system for irradiating the object with light and irradiating it with light, and an imaging system for irradiating light reflected by the measuring object and forming light so as to generate astigmatism An optical system and a light receiving element for receiving the light from the imaging optical system and detecting the astigmatism are provided, and the irradiation optical system and the imaging optical system are configured as measurement optical systems. It is characterized by constituting a system. With this configuration, a resolution on the order of microns can be easily obtained in a measurement range of 2 mm, and an inexpensive and small optical distance measuring device can be manufactured.

【0010】本発明の光学式距離測定装置では、発光素
子は高輝度LEDで構成され、発光素子の前方に円形ピ
ンホールが設けられるのが好ましい。この構成により、
装置と測定面とのアライメントを容易に行うことができ
る。本発明の光学式距離測定装置では、照射用光学系は
第1コリメータレンズを含み、結像用光学系は結像レン
ズを含み、第1コリメータレンズおよび結像レンズは硝
子の非球面レンズであって、両レンズは共通のレンズで
あるのが好ましい。この構成により、光学部品の種類低
減等の大幅なコスト削減が可能である。
In the optical distance measuring device of the present invention, it is preferable that the light emitting element is constituted by a high-brightness LED, and that a circular pinhole is provided in front of the light emitting element. With this configuration,
The alignment between the device and the measurement surface can be easily performed. In the optical distance measuring device of the present invention, the irradiation optical system includes a first collimator lens, the imaging optical system includes an imaging lens, and the first collimator lens and the imaging lens are glass aspheric lenses. Preferably, both lenses are common lenses. With this configuration, it is possible to greatly reduce costs such as reduction in the types of optical components.

【0011】本発明の光学式距離測定装置では、照射用
光学系は第1コリメータレンズを含み、結像用光学系は
結像レンズを含み、第1コリメータレンズおよび結像レ
ンズはプラスチックレンズであるのが好ましい。本発明
の光学式距離測定装置では、測定用光学系は第2コリメ
ータレンズを含み、第2コリメータレンズは硝子球面レ
ンズまたは非球面レンズであるのが好ましい。本発明の
光学式距離測定装置では、測定用光学系は第2コリメー
タレンズを含み、第2コリメータレンズはプラスチック
レンズであるのが好ましい。
In the optical distance measuring apparatus according to the present invention, the irradiation optical system includes a first collimator lens, the imaging optical system includes an imaging lens, and the first collimator lens and the imaging lens are plastic lenses. Is preferred. In the optical distance measuring device according to the present invention, it is preferable that the measuring optical system includes a second collimator lens, and the second collimator lens is a glass spherical lens or an aspherical lens. In the optical distance measuring device of the present invention, the measuring optical system preferably includes a second collimator lens, and the second collimator lens is preferably a plastic lens.

【0012】本発明の光学式距離測定装置では、測定用
光学系は第2コリメータレンズを含み、第2コリメータ
レンズは両凸レンズ又は平凸レンズ又は平面板であるの
が好ましい。この構成により、測定面(反射面)が、あ
る程度(±0.5度程度)傾いたとしても、測定精度に
は全く問題を生じない。
In the optical distance measuring device of the present invention, the measuring optical system preferably includes a second collimator lens, and the second collimator lens is preferably a biconvex lens, a plano-convex lens, or a flat plate. With this configuration, even if the measurement surface (reflection surface) is tilted to some extent (about ± 0.5 degrees), no problem occurs in the measurement accuracy.

【0013】本発明の光学式距離測定装置では、結像用
光学系は、非点収差を発生させるためのレンズとして、
両面シリンドリカルレンズまたは片面トロイダルレンズ
を含むのが好ましい。本発明の光学式距離測定装置で
は、測定用光学系は平面タイプのビームスプリッタを含
み、ビームスプリッタは、発光素子側にビームスプリッ
ト膜を有し、ビームスプリット膜を設けた側と反対の側
には反射防止膜が設けられるのが好ましい。本発明の光
学式距離測定装置では、照射用光学系は第1コリメータ
レンズを含み、光の進行方向を変えるためのミラーが、
第1コリメータレンズとビームスプリッタとの間に設け
られるのが好ましい。本発明の光学式距離測定装置で
は、受光素子は4分割光センサを含むのが好ましい。
In the optical distance measuring apparatus according to the present invention, the imaging optical system is a lens for generating astigmatism.
It preferably includes a double-sided cylindrical lens or a single-sided toroidal lens. In the optical distance measuring apparatus according to the present invention, the measuring optical system includes a flat-type beam splitter, and the beam splitter has a beam split film on the light emitting element side, and has a beam split film on a side opposite to the side on which the beam split film is provided. Is preferably provided with an antireflection film. In the optical distance measuring device of the present invention, the irradiation optical system includes the first collimator lens, and the mirror for changing the traveling direction of light includes:
It is preferably provided between the first collimator lens and the beam splitter. In the optical distance measuring device of the present invention, the light receiving element preferably includes a four-division optical sensor.

【0014】更に、本発明は、光学式距離測定装置にお
いて、前記発光素子と、前記測定用光学系と、前記受光
素子とを収容するためのパッケージを更に備え、前記発
光素子と、前記測定用光学系と、前記受光素子とが前記
パッケージ内に配置されることを特徴とする。更に、本
発明は、光学式距離測定装置において、上記の光学式距
離測定装置を備え、更に、前記受光素子が出力する出力
信号を入力して、前記受光素子上に結像される非点収差
の内容を解析することにより、前記光学式距離測定装置
と前記測定物体との間の距離を演算するための演算部を
備えることを特徴とする。この構成により、絶対距離を
出力することができ、ディジタル関連機器に対し、その
ままA/D変換して使用できる。本発明の光学式距離測
定装置では、前記光学式距離測定装置と、前記演算部を
含むICとを収容するためのパッケージを更に備え、前
記光学式距離測定装置と、前記ICとが前記パッケージ
内に配置されるのが好ましい。
Further, the present invention provides an optical distance measuring apparatus, further comprising a package for accommodating the light emitting element, the measuring optical system, and the light receiving element, wherein the light emitting element, the measuring light An optical system and the light receiving element are arranged in the package. Further, the present invention provides an optical distance measuring device, comprising the above optical distance measuring device, further receiving an output signal output from the light receiving element, and forming an astigmatism imaged on the light receiving element. Is characterized by comprising a calculation unit for calculating the distance between the optical distance measuring device and the measurement object by analyzing the contents of the above. With this configuration, the absolute distance can be output, and the digital-related device can be used as it is by A / D conversion. The optical distance measuring device of the present invention further includes a package for accommodating the optical distance measuring device and an IC including the arithmetic unit, wherein the optical distance measuring device and the IC are included in the package. It is preferred to be arranged in.

【0015】また、本発明は、距離測定装置において、
上記の光学式距離測定装置を備え、更に、受光素子が出
力する出力信号を入力して、受光素子上に結像される非
点収差の内容を解析するため、距離演算用情報を記憶し
たROMと、光学式距離測定装置と測定物体との間の距
離を演算したり、外部機器とのインターフェイス機能を
実現するためのICとを備えることを特徴とする。この
本発明の光学式距離測定装置は、光学式距離測定装置
と、ROMとICとを収容するためのパッケージを更に
備え、光学式距離測定装置と、ROMとICとがパッケ
ージ内に配置されるのが好ましい。この構成により、外
部の電子機器が、光学式距離測定装置内のROMに記憶
されている距離演算用情報を用い、ICがインターフェ
イス機能を果たすことにより、光学式距離測定装置と測
定物体との間の距離を演算することができる。
Further, the present invention relates to a distance measuring device,
A ROM comprising the optical distance measuring device described above, and further storing distance calculation information for analyzing the content of astigmatism formed on the light receiving element by inputting an output signal output from the light receiving element. And an IC for calculating a distance between the optical distance measuring device and the measurement object and for realizing an interface function with an external device. The optical distance measuring device of the present invention further includes an optical distance measuring device, a package for accommodating the ROM and the IC, and the optical distance measuring device, the ROM and the IC are arranged in the package. Is preferred. According to this configuration, the external electronic device uses the distance calculation information stored in the ROM in the optical distance measuring device, and the IC performs an interface function, so that the distance between the optical distance measuring device and the measurement object is increased. Can be calculated.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。 (1)本発明の光学式距離測定装置の第1の実施の形態 本発明の光学式距離測定装置の第1の実施の形態につい
て説明する。 (1・1)本発明の光学式距離測定装置の第1の実施の
形態の構成 図1および図2を参照すると、本発明の光学式距離測定
装置100は、測定物体140に向けて照射する光を発
光するための発光素子104と、発光素子104が照射
する光を入射して、測定物体140に向けて光を照射す
るための照射用光学系110と、測定物体102が反射
した光を入射して、非点収差を発生させるように光を結
像させるための結像用光学系120と、結像用光学系1
20からの光を入射して、前記非点収差を検出するため
の受光素子130とを備える。照射用光学系110と結
像用光学系120は測定用光学系108を構成する。測
定物体140に向けて照射する光を反射するための反射
板142が測定物体140に配置される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (1) First Embodiment of Optical Distance Measuring Apparatus of the Present Invention A first embodiment of the optical distance measuring apparatus of the present invention will be described. (1.1) Configuration of First Embodiment of Optical Distance Measuring Apparatus of Present Invention Referring to FIGS. 1 and 2, optical distance measuring apparatus 100 of the present invention irradiates measurement object 140. A light emitting element 104 for emitting light, an irradiation optical system 110 for irradiating light emitted by the light emitting element 104 and irradiating light to the measurement object 140, and a light reflected by the measurement object 102 An image forming optical system 120 for forming light so as to generate incident light and generate astigmatism; and an image forming optical system 1
And a light receiving element 130 for receiving the light from the light source 20 and detecting the astigmatism. The irradiation optical system 110 and the imaging optical system 120 constitute a measurement optical system 108. A reflection plate 142 for reflecting light emitted toward the measurement object 140 is disposed on the measurement object 140.

【0017】発光素子104は光学式距離測定装置10
0の光源部である。発光素子104はLEDを採用して
いる。発光素子104としては、高輝度が得られ、可視
光線であることを考慮し、波長が660nmの赤色LE
Dを利用するのがよい。波長が660nm以外であるL
EDも利用可能である。図3を参照すると、発光素子
(LED)104の直後に円形のピンホール106を設
ける。円形のピンホール106から照射される光を点光
源とし、円形のピンホール106から放出される光束を
測定物体102に照射する光として利用する。
The light emitting element 104 is an optical distance measuring device 10
0 light source unit. The light emitting element 104 employs an LED. As the light emitting element 104, a red LE having a wavelength of 660 nm is considered in consideration of high luminance and visible light.
It is better to use D. L whose wavelength is other than 660 nm
ED is also available. Referring to FIG. 3, a circular pinhole 106 is provided immediately after the light emitting element (LED) 104. Light emitted from the circular pinhole 106 is used as a point light source, and light emitted from the circular pinhole 106 is used as light for irradiating the measurement object 102.

【0018】図1および図2を参照すると、照射用光学
系110は第1コリメータレンズ112を含む。第1コ
リメータレンズ112は、ピンホール106から広がる
光束を任意の角度で集光方向に屈折させる役目を果た
す。第1コリメータレンズ112は、基本として、片側
が非球面の硝子成形レンズで構成される。第1コリメー
タレンズ112用の硝材はパイレックス(登録商標)で
ある。変形例として、第1コリメータレンズ112はプ
ラスチックの非球面レンズであってもよい。このような
プラスチックの非球面レンズは、一定の温度環境条件下
で利用するような、レンズ自体の熱膨張による温度特性
(温度ドリフト)の心配がない条件において使用可能で
ある。
Referring to FIGS. 1 and 2, the illumination optical system 110 includes a first collimator lens 112. The first collimator lens 112 has a function of refracting a light beam spreading from the pinhole 106 at an arbitrary angle in a converging direction. The first collimator lens 112 is basically formed of a glass molded lens having an aspheric surface on one side. The glass material for the first collimator lens 112 is Pyrex (registered trademark). As a modification, the first collimator lens 112 may be a plastic aspheric lens. Such a plastic aspherical lens can be used under conditions where there is no concern about temperature characteristics (temperature drift) due to thermal expansion of the lens itself, such as when used under a constant temperature environment condition.

【0019】なお、本発明の光学式距離測定装置に利用
されるレンズは、特にCDP用等の対物レンズに利用さ
れるような優れた波面収差(3/100λ RMS程
度)を持つ必要はない。その理由は、本発明の光学式距
離測定装置はレーザを用いず、光の干渉を利用しないた
めである。したがって、本発明の光学式距離測定装置に
利用されるレンズの精度は、一般の幾何光学レベルのも
のでよい。このため、プラスチック非球面レンズを利用
した場合でも、反射防止膜形成後の面精度の変化を無視
することができる。
The lens used in the optical distance measuring device of the present invention does not need to have an excellent wavefront aberration (about 3 / 100λ RMS) which is particularly used for an objective lens for CDP or the like. The reason is that the optical distance measuring device of the present invention does not use a laser and does not use light interference. Therefore, the accuracy of the lens used in the optical distance measuring device of the present invention may be of a general geometric optical level. Therefore, even when a plastic aspherical lens is used, a change in surface accuracy after the formation of the antireflection film can be ignored.

【0020】また、図1に示すように、第1コリメータ
レンズ112の発光素子104側に遮光用の円形絞り1
12aが設けられる。図1および図2を参照すると、光
の進行方向を変えるための反射ミラー114が、照射用
光学系110に設けられる。反射ミラー114を設ける
ことにより、光学式距離測定装置を小型化することがで
きる。第1コリメータレンズ112から出た光束は反射
ミラー3により90度曲げられるように構成される。反
射ミラー114の反射面は硝子板上にアルミニューム及
び保護膜を蒸着させて形成してもよいし、或いは、硝子
板上に多層膜を形成し、高い反射率を得るように形成し
てもよい。硝子板上にアルミニューム及び保護膜を蒸着
させた構成は、コストが、硝子板上に多層膜を形成した
構成より有利である。
As shown in FIG. 1, a circular diaphragm 1 for shielding light is provided on the light emitting element 104 side of the first collimator lens 112.
12a are provided. Referring to FIGS. 1 and 2, a reflection mirror 114 for changing the traveling direction of light is provided in the irradiation optical system 110. By providing the reflection mirror 114, the size of the optical distance measuring device can be reduced. The light beam emitted from the first collimator lens 112 is configured to be bent 90 degrees by the reflection mirror 3. The reflecting surface of the reflecting mirror 114 may be formed by depositing aluminum and a protective film on a glass plate, or may be formed by forming a multilayer film on the glass plate to obtain a high reflectance. Good. A configuration in which aluminum and a protective film are deposited on a glass plate is more advantageous in cost than a configuration in which a multilayer film is formed on a glass plate.

【0021】平板ビームスプリッタ116が、照射用光
学系110に設けられる。平板ビームスプリッタ116
は、45度入射、無偏光で50/50の分離をさせるタ
イプである。発光素子104が照射する光の中心波長は
660nm(ナノメートル)であるので、この波長が基
準となるように平板ビームスプリッタ116の半反射膜
を設計すればよい。平板ビームスプリッタ116の半反
射膜を平板ビームスプリッタ116の発光素子側の平面
部に形成させる。この半反射膜で、発光素子104から
の光束のうちの半分は反射され、光束の残りの半分は平
板ビームスプリッタ116を透過する。平板ビームスプ
リッタ116の発光素子側のと反対側の面には、効率よ
く光束を透過させるための45度入射の反射防止膜が設
けられる。
A flat plate beam splitter 116 is provided in the irradiation optical system 110. Flat plate beam splitter 116
Is a type that causes 45/50 incidence, non-polarization, and 50/50 separation. Since the center wavelength of the light emitted from the light emitting element 104 is 660 nm (nanometers), the semi-reflective film of the flat plate beam splitter 116 may be designed so that this wavelength becomes a reference. The semi-reflective film of the flat plate beam splitter 116 is formed on a flat portion of the flat plate beam splitter 116 on the light emitting element side. Half of the light beam from the light emitting element 104 is reflected by the semi-reflective film, and the other half of the light beam passes through the flat plate beam splitter 116. On the surface of the flat plate beam splitter 116 opposite to the light emitting element side, a 45-degree incident anti-reflection film for efficiently transmitting a light beam is provided.

【0022】反射板142に小径のスポットサイズの光
を投光するための第2コリメータレンズ118が照射用
光学系110に設けられる。平板ビームスプリッタ11
6を透過した光束は第2コリメータレンズ118に入射
し、第2コリメータレンズ118から反射板142に投
光されるように構成される。もし、反射板142が傾い
たとしても、距離の測定結果に影響を及ぼさないように
するために、反射板142に小径のスポットサイズの光
を投光するのがよい。
A second collimator lens 118 for projecting light having a small spot size on the reflecting plate 142 is provided in the irradiation optical system 110. Plate beam splitter 11
The light flux transmitted through 6 is incident on the second collimator lens 118 and is projected from the second collimator lens 118 to the reflection plate 142. If the reflection plate 142 is inclined, it is preferable to project light of a small spot size to the reflection plate 142 so as not to affect the measurement result of the distance.

【0023】第2コリメータレンズ118は球面レンズ
であるのがよい。本発明の光学式距離測定装置100で
は、第2コリメータレンズ118は両面とも同じ半径の
曲率をもった凸レンズである。前述した温度特性を無視
すれば、第2コリメータレンズ118はプラスチックレ
ンズであってもよい。また、第2コリメータレンズ11
8は非球面レンズであってもよい。第2コリメータレン
ズ118の両面に反射防止膜を形成するのがよい。変形
例として、第2コリメータレンズ118は平凸レンズで
あってもよいし、小型化にはやや困難だが、全くパワー
を持たない平面板であってもよい。
The second collimator lens 118 is preferably a spherical lens. In the optical distance measuring device 100 of the present invention, the second collimator lens 118 is a convex lens having the same radius of curvature on both surfaces. If the temperature characteristics described above are ignored, the second collimator lens 118 may be a plastic lens. The second collimator lens 11
Reference numeral 8 may be an aspheric lens. It is preferable to form antireflection films on both surfaces of the second collimator lens 118. As a modified example, the second collimator lens 118 may be a plano-convex lens, or may be a flat plate that has some power but is somewhat difficult to miniaturize.

【0024】反射板142で反射した光束は、再び、第
2コリメータレンズ118を透過する(ダブルパス)よ
うに構成される。第2コリメータレンズ118を透過し
た光は、再び、平板ビームスプリッタ116に入射する
ように構成される。したがって、平板ビームスプリッタ
116および第2コリメータレンズ118は、照射用光
学系110を構成するとともに、結像用光学系120を
構成する。すなわち、平板ビームスプリッタ116およ
び第2コリメータレンズ118は、測定用光学系108
を構成する。
The light beam reflected by the reflection plate 142 is transmitted through the second collimator lens 118 again (double pass). The light transmitted through the second collimator lens 118 is configured to enter the flat plate beam splitter 116 again. Therefore, the flat plate beam splitter 116 and the second collimator lens 118 form the irradiation optical system 110 and also form the imaging optical system 120. That is, the flat plate beam splitter 116 and the second collimator lens 118 are connected to the measuring optical system 108.
Is configured.

【0025】平面ビームスプリッタ116の反射面は発
光素子側にあるので、一旦、光束は平面板内を通ること
となる。発生しているコマ収差は、レンズの(光軸から
の)偏心量で補正されるようになっている。この原理は
トワイマングリーン干渉計の光路をそのまま応用したよ
うなものである。平面ビームスプリッタ116の反射率
は50%なので、光束のうちの半分が反射時に発光素子
側の方に向かうが、光束の残りの半分は反射されて、両
面シリンドリカルレンズ122に向かうように構成され
る。両面シリンドリカルレンズ122は光束に非点収差
を発生させるために配置される。したがって、両面シリ
ンドリカルレンズ122は、本発明の光学式距離測定装
置100にとって非常に重要な光学素子であり、反射板
142の位置を検出するために必須な素子である。
Since the reflection surface of the plane beam splitter 116 is on the light emitting element side, the light beam once passes through the plane plate. The generated coma is corrected by the amount of eccentricity (from the optical axis) of the lens. This principle is like applying the optical path of a Twyman-Green interferometer as it is. Since the reflectivity of the plane beam splitter 116 is 50%, half of the light beam goes toward the light emitting element side at the time of reflection, but the other half of the light beam is reflected and goes to the double-sided cylindrical lens 122. . The double-sided cylindrical lens 122 is arranged to generate astigmatism in the light beam. Therefore, the double-sided cylindrical lens 122 is a very important optical element for the optical distance measuring device 100 of the present invention, and is an essential element for detecting the position of the reflector 142.

【0026】反射板142と第2コリメータレンズ11
8との間の距離は変化するので、反射板142により反
射される光束の反射角度は、反射板142と第2コリメ
ータレンズ118との間の距離の変化に応じて変化す
る。反射板142により反射される光束の反射角度が変
化することにより、両面シリンドリカルレンズ122に
入射される光束の角度も変化する。両面シリンドリカル
レンズ122に入射される光束の角度の変化により、非
点収差の発生具合に変化が生じる。後述するように、両
面シリンドリカルレンズ122を透過した光の非点収差
の発生具合を4分割フォトダイオードで検出する。
Reflector 142 and second collimator lens 11
8 changes, the reflection angle of the light beam reflected by the reflector 142 changes according to the change in the distance between the reflector 142 and the second collimator lens 118. When the reflection angle of the light beam reflected by the reflection plate 142 changes, the angle of the light beam incident on the double-sided cylindrical lens 122 also changes. A change in the degree of astigmatism occurs due to a change in the angle of the light beam incident on the double-sided cylindrical lens 122. As will be described later, the occurrence of astigmatism of the light transmitted through the double-sided cylindrical lens 122 is detected by a four-division photodiode.

【0027】図4から図6を参照すると、両面シリンド
リカルレンズ122の一方の面122c(図4で見て表
側にある面)と、反対側の他方の面122d(図4で見
て裏側にある面)とは、シリンドリカルレンズを構成す
る円柱面の中心軸線の方向が、互いに縦横90度ずれる
ように、シリンドリカル化がなされている。すなわち、
面122cを構成する円柱面の中心軸線122fの方向
は、面122dを構成する円柱面の中心軸線122gの
方向に対して90度をなして、間隔を隔てている。換言
すれば、中心軸線122fは、中心軸線122gに直角
な平面に含まれ、中心軸線122gは、中心軸線122
fに直角な平面に含まれるような関係にある。面122
cを構成する円柱面の曲率半径Rcは、面122dを構
成する円柱面の曲率半径Rdと同一であるのがよい。な
お、面122cを構成する円柱面の曲率半径Rcは、面
122dを構成する円柱面の曲率半径Rdと異なってい
てもよい。
Referring to FIGS. 4 to 6, one surface 122c (the surface on the front side in FIG. 4) of the double-sided cylindrical lens 122 and the other surface 122d on the opposite side (the back surface in FIG. 4). (Plane) is cylindrical so that the directions of the central axes of the cylindrical surfaces constituting the cylindrical lens are shifted from each other by 90 degrees in the vertical and horizontal directions. That is,
The direction of the central axis 122f of the cylindrical surface forming the surface 122c is 90 degrees with respect to the direction of the central axis 122g of the cylindrical surface forming the surface 122d, and is spaced apart. In other words, the central axis 122f is included in a plane perpendicular to the central axis 122g, and the central axis 122g is
The relation is such that it is included in a plane perpendicular to f. Face 122
The radius of curvature Rc of the cylindrical surface forming c is preferably the same as the radius of curvature Rd of the cylindrical surface forming surface 122d. The radius of curvature Rc of the cylindrical surface forming the surface 122c may be different from the radius of curvature Rd of the cylindrical surface forming the surface 122d.

【0028】再び図1および図2を参照すると、結像レ
ンズ124は両面シリンドリカルレンズ122を透過し
て非点収差を付加された光束を受光素子130に結像さ
せるように構成される。すなわち、受光素子130は、
両面シリンドリカルレンズ122を透過した光を入射し
て、両面シリンドリカルレンズ122を透過することに
より付加された非点収差を検出するために設けられてい
る。受光素子130は、例えば、4分割フォトダイオー
ド(SPD)で構成されるのがよい。結像レンズ124
は、第1コリメータレンズ112と全く同一の形状にす
ることができる。したがって、結像レンズ124は、硝
子非球面であって、第1コリメータレンズ112と同一
形状のレンズで構成される。
Referring again to FIGS. 1 and 2, the imaging lens 124 is configured to form an image of the light beam which has passed through the double-sided cylindrical lens 122 and to which astigmatism has been added, on the light receiving element 130. That is, the light receiving element 130 is
The light transmitted through the double-sided cylindrical lens 122 is incident, and is provided to detect astigmatism added by transmitting the light through the double-sided cylindrical lens 122. The light receiving element 130 is preferably formed of, for example, a four-division photodiode (SPD). Imaging lens 124
Can have exactly the same shape as the first collimator lens 112. Therefore, the imaging lens 124 is a glass aspherical surface and is formed of a lens having the same shape as the first collimator lens 112.

【0029】変形例として、結像レンズ124は、第1
コリメータレンズ112と全く同一の構成のプラスチッ
クレンズとしてもよい。このように、結像レンズ124
と、第1コリメータレンズ112とを全く同一の構成に
することにより、多種の形状のレンズを用意する必要が
なくなり、結像レンズ124用の非球面金型と、第1コ
リメータレンズ112用の非球面金型を兼用にすること
が出来るので、コストダウンを図ることができる。
As a modified example, the imaging lens 124 has a first
A plastic lens having exactly the same configuration as the collimator lens 112 may be used. Thus, the imaging lens 124
By making the first collimator lens 112 and the first collimator lens 112 have exactly the same configuration, it is not necessary to prepare lenses of various shapes, and an aspherical mold for the imaging lens 124 and a non-spherical mold for the first collimator lens 112 can be used. Since a spherical mold can be used, cost reduction can be achieved.

【0030】図7および図8を参照すると、本発明の光
学式距離測定装置100は、更に、発光素子104と、
受光素子130と、測定用光学系108とを収容するた
めのパッケージ150を備える。基板152がパッケー
ジ150内に配置される。基板152はガラスエポキシ
基板であってもよいし、ポリイミド基板であってもよ
い。
Referring to FIGS. 7 and 8, the optical distance measuring apparatus 100 of the present invention further comprises a light emitting element 104,
A package 150 for accommodating the light receiving element 130 and the measuring optical system 108 is provided. The substrate 152 is disposed in the package 150. The substrate 152 may be a glass epoxy substrate or a polyimide substrate.

【0031】複数の入力端子154と、複数の出力端子
156とが基板152に固定される。入力端子154
と、出力端子156は、それぞれ、パッケージ150の
内部からパッケージ150の外部に延びる。発光素子1
04の入力端子は発光素子用の入力端子154と接続さ
れる。受光素子130の入力端子は受光素子用の入力端
子154と接続される。受光素子130の出力端子は受
光素子用の出力端子156と接続される。発光素子10
4および受光素子130は基板152の上に取り付けら
れる。変形例として、基板152を設けることなしに、
複数の入力端子154と、複数の出力端子156とを一
体成形して、リードフレーム構造としてもよい。この構
成では、発光素子104および受光素子130はリード
フレーム構造に取り付けられる。
A plurality of input terminals 154 and a plurality of output terminals 156 are fixed to substrate 152. Input terminal 154
And the output terminals 156 extend from the inside of the package 150 to the outside of the package 150, respectively. Light emitting element 1
The input terminal 04 is connected to the input terminal 154 for the light emitting element. The input terminal of the light receiving element 130 is connected to the input terminal 154 for the light receiving element. The output terminal of the light receiving element 130 is connected to the output terminal 156 for the light receiving element. Light emitting element 10
4 and light receiving element 130 are mounted on substrate 152. As a modification, without providing the substrate 152,
The plurality of input terminals 154 and the plurality of output terminals 156 may be integrally formed to form a lead frame structure. In this configuration, the light emitting element 104 and the light receiving element 130 are mounted on a lead frame structure.

【0032】測定用光学系108はパッケージ150の
内部に配置される。窓部150wがパッケージ150の
一部に設けられる。第2コリメータレンズ118を透過
した光束が窓部150wから出て反射板142に入射
し、反射板142で反射された光束が窓部150wから
入って第2コリメータレンズ118に入射するような位
置に窓部150wは配置される。フィルタ150fが、
窓部150wの配置される。したがって、パッケージ1
50とフィルタ150fとにより、パッケージ150の
内部を密封することができる。
The measuring optical system 108 is arranged inside the package 150. A window 150w is provided in a part of the package 150. The light beam transmitted through the second collimator lens 118 exits from the window 150w and enters the reflection plate 142, and the light beam reflected by the reflection plate 142 enters the window 150w and enters the second collimator lens 118. The window 150w is arranged. Filter 150f,
The window 150w is arranged. Therefore, package 1
The inside of the package 150 can be sealed by the filter 50 and the filter 150f.

【0033】もし、必要ならば、測定用光学系108の
基準位置を出すための基準位置指示部108t(図1お
よび図8に仮想線で示す)を測定用光学系108に設
け、基準位置指示部108tがパッケージ150の内部
からパッケージ150の外部に延びるように構成するの
がよい。基準位置指示部108tは、例えば、第2コリ
メータレンズ118を基準として設けるのがよい。この
構成により、反射板142に対する(したがって、測定
物体140に対する)測定用光学系108の基準位置を
正確に出すことができる。
If necessary, a reference position indicating unit 108t (shown by a phantom line in FIGS. 1 and 8) for determining the reference position of the measuring optical system 108 is provided in the measuring optical system 108 to indicate the reference position. The portion 108t may be configured to extend from inside the package 150 to outside the package 150. The reference position indicating unit 108t may be provided, for example, based on the second collimator lens 118. With this configuration, the reference position of the measurement optical system 108 with respect to the reflection plate 142 (and therefore with respect to the measurement object 140) can be accurately determined.

【0034】(1・2)本発明の光学式距離測定装置の
第1の実施の形態の作用 図1を参照すると、光学式距離測定装置100におい
て、発光素子(LED)104が照射する光束の進み方
が矢印により示されている。発光素子(LED)104
が照射した光束は、円形のピンホール106を通り、円
形のピンホール106から照射される光が点光源とな
り、第1コリメータレンズ112に入射される。第1コ
リメータレンズ112は、ピンホール106から広がる
光束を集光方向に屈折させる。第1コリメータレンズ1
12で屈折された光束は反射ミラー3により90度曲げ
られる。反射ミラー3により曲げられた光束は、その光
束のうちの半分が平板ビームスプリッタ116で反射さ
れ、光束の残りの半分は平板ビームスプリッタ116を
透過する。平板ビームスプリッタ116を透過した光束
は第2コリメータレンズ118に入射し、第2コリメー
タレンズ118から反射板142に投光される。
(1.2) Operation of First Embodiment of Optical Distance Measuring Apparatus of the Present Invention Referring to FIG. 1, in optical distance measuring apparatus 100, light flux emitted by light emitting element (LED) 104 is provided. The way of proceeding is indicated by arrows. Light emitting element (LED) 104
Irradiates the light beam passing through the circular pinhole 106, and the light emitted from the circular pinhole 106 becomes a point light source, and is incident on the first collimator lens 112. The first collimator lens 112 refracts a light beam that spreads from the pinhole 106 in the light collecting direction. First collimator lens 1
The light beam refracted at 12 is bent by 90 degrees by the reflection mirror 3. The light beam bent by the reflecting mirror 3 reflects half of the light beam on the flat plate beam splitter 116, and transmits the other half of the light beam through the flat plate beam splitter 116. The light beam transmitted through the flat plate beam splitter 116 enters the second collimator lens 118 and is projected from the second collimator lens 118 to the reflection plate 142.

【0035】反射板142で反射した光束は、再び、第
2コリメータレンズ118を透過する。第2コリメータ
レンズ118を透過した光は、再び、平板ビームスプリ
ッタ116に入射する。平面ビームスプリッタ116に
入射された光束のうちの半分は発光素子側の方に向か
い、光束の残りの半分は反射されて、両面シリンドリカ
ルレンズ122に向かう。反射板142と第2コリメー
タレンズ118との間の距離は変化するので、反射板1
42により反射される光束の反射角度は、反射板142
と第2コリメータレンズ118との間の距離の変化に応
じて変化する。
The light beam reflected by the reflector 142 passes through the second collimator lens 118 again. The light transmitted through the second collimator lens 118 enters the flat plate beam splitter 116 again. Half of the light beam incident on the plane beam splitter 116 goes to the light emitting element side, and the other half of the light beam is reflected and goes to the double-sided cylindrical lens 122. Since the distance between the reflector 142 and the second collimator lens 118 changes, the reflector 1
The reflection angle of the light beam reflected by
It changes in accordance with a change in the distance between the first and second collimator lenses 118.

【0036】反射板142により反射される光束の反射
角度が変化することにより、両面シリンドリカルレンズ
122に入射される光束の角度も変化する。両面シリン
ドリカルレンズ122を透過した光は、結像レンズ12
4を通り、受光素子(4分割フォトダイオード)130
に結像される。このとき、両面シリンドリカルレンズ1
22に入射される光束の角度の変化により、非点収差の
発生具合に変化が生じる。
When the angle of reflection of the light beam reflected by the reflector 142 changes, the angle of the light beam incident on the double-sided cylindrical lens 122 also changes. Light transmitted through the double-sided cylindrical lens 122 is transmitted to the imaging lens 12.
4, the light receiving element (four-division photodiode) 130
Is imaged. At this time, the double-sided cylindrical lens 1
A change in the degree of astigmatism occurs due to a change in the angle of the light beam incident on 22.

【0037】図9から図13を参照すると、本発明の光
学式距離測定装置において、第2コリメータレンズ11
8と反射板142との間の距離を変化させたときの4分
割された受光素子(例えば、4分割フォトダイオード)
130上のスポットの概略形状を示す。このとき、光束
が受光素子130に投射される部分は黒く示され、光束
が受光素子130に投射されない部分は白く示される。
結像レンズ124を透過し、受光素子130に結像され
るスポットは、非点収差があるために完全な小さな点に
ならず、円形スポット時において、受光素子130上に
はっきりと現れるような直径を有するスポットサイズに
なる。
Referring to FIGS. 9 to 13, in the optical distance measuring device of the present invention, the second collimator lens 11 is used.
4 divided light receiving element (for example, 4 divided photodiode) when the distance between 8 and reflecting plate 142 is changed
3 shows a schematic shape of a spot on 130. At this time, a portion where the light beam is projected on the light receiving element 130 is shown in black, and a portion where the light beam is not projected on the light receiving element 130 is shown in white.
The spot that passes through the imaging lens 124 and forms an image on the light receiving element 130 does not become a completely small point due to astigmatism, but has a diameter that clearly appears on the light receiving element 130 at the time of a circular spot. Has a spot size.

【0038】図9を参照すると、光学式距離測定装置1
00において、第2コリメータレンズ118と反射板1
42との間の距離を1.75mm(最短距離)にしたと
きの4分割された受光素子130上のスポットの概略形
状を示す。図10を参照すると、光学式距離測定装置1
00において、第2コリメータレンズ118と反射板1
42との間の距離を2.35mmにしたときの4分割さ
れた受光素子130上のスポットの概略形状を示す。
Referring to FIG. 9, the optical distance measuring device 1
At 00, the second collimator lens 118 and the reflector 1
4 shows a schematic shape of a spot on a light receiving element 130 divided into four when the distance between the light receiving element 42 and the light receiving element 42 is 1.75 mm (shortest distance). Referring to FIG. 10, the optical distance measuring device 1
At 00, the second collimator lens 118 and the reflector 1
4 shows a schematic shape of a spot on a light receiving element 130 divided into four when a distance between the light receiving element 42 and the light receiving element 42 is 2.35 mm.

【0039】図11を参照すると、光学式距離測定装置
100において、第2コリメータレンズ118と反射板
142との間の距離を2.95mm(測定範囲のほぼ中
心)にしたときの4分割された受光素子130上のスポ
ットの概略形状を示す。図11に示す形状は、第2コリ
メータレンズ118と反射板142との間の距離を2.
95mm(測定範囲のほぼ中心)にしたときの受光素子
130上のスポットの概略形状であるが、このような円
形スポットでも、直径約8mmの比較的大きな点とな
る。
Referring to FIG. 11, in the optical distance measuring apparatus 100, when the distance between the second collimator lens 118 and the reflecting plate 142 is 2.95 mm (substantially at the center of the measuring range), it is divided into four. The schematic shape of a spot on the light receiving element 130 is shown. 11 has a distance between the second collimator lens 118 and the reflector 142 of 2.
The approximate shape of the spot on the light receiving element 130 when it is 95 mm (almost the center of the measurement range) is a relatively large point having a diameter of about 8 mm even in such a circular spot.

【0040】図12を参照すると、光学式距離測定装置
100において、第2コリメータレンズ118と反射板
142との間の距離を3.35mmにしたときの4分割
された受光素子130上のスポットの概略形状を示す。
図13を参照すると、光学式距離測定装置100におい
て、第2コリメータレンズ118と反射板142との間
の距離を3.75mm(最長距離)にしたときの4分割
された受光素子130上のスポットの概略形状を示す。
さらに、図14を参照すると、光学式距離測定装置10
0において、反射板142が前後左右に+0.5度傾い
たときの4分割された受光素子130上のスポットの概
略形状を示す。このように、計測範囲2mmにおいて、
第2コリメータレンズ118と反射板142との間の距
離の変化に対応して、受光素子130に結像されるスポ
ット形状に非常に大きな差が生ずる。
Referring to FIG. 12, in the optical distance measuring device 100, when the distance between the second collimator lens 118 and the reflector 142 is set to 3.35 mm, the spots on the light-receiving element 130 divided into four sections are set. The schematic shape is shown.
Referring to FIG. 13, in the optical distance measuring device 100, the spot on the light-receiving element 130 divided into four when the distance between the second collimator lens 118 and the reflecting plate 142 is 3.75 mm (the longest distance). The schematic shape of is shown.
Further, referring to FIG. 14, the optical distance measuring device 10
At 0, the schematic shape of the spot on the light receiving element 130 divided into four when the reflecting plate 142 is tilted +0.5 degrees in the front, rear, left and right directions is shown. Thus, in a measurement range of 2 mm,
According to the change in the distance between the second collimator lens 118 and the reflecting plate 142, a very large difference occurs in the spot shape formed on the light receiving element 130.

【0041】図15は、本発明の光学式距離測定装置に
おいて、4分割された受光素子130上のスポットの概
略形状を示す図である。図15を参照すると、受光素子
130は、4つの受光素子領域、AR1、AR2、AR
3、AR4に分割されている。図15(a)は第2コリ
メータレンズ118と反射板142との間の距離が近い
場合を示す。図15(b)は、第2コリメータレンズ1
18と反射板142との間の距離が測定範囲のほぼ中心
にある場合を示す。図15(c)は、第2コリメータレ
ンズ118と反射板142との間の距離が遠い場合を示
す。
FIG. 15 is a diagram showing a schematic shape of a spot on the light receiving element 130 divided into four parts in the optical distance measuring device of the present invention. Referring to FIG. 15, the light receiving element 130 has four light receiving element areas, AR1, AR2, and AR.
3. It is divided into AR4. FIG. 15A shows a case where the distance between the second collimator lens 118 and the reflection plate 142 is short. FIG. 15B shows the second collimator lens 1.
The case where the distance between 18 and the reflection plate 142 is substantially at the center of the measurement range is shown. FIG. 15C shows a case where the distance between the second collimator lens 118 and the reflector 142 is long.

【0042】図16は、本発明の光学式距離測定装置1
00において、4分割された受光素子130からの出力
信号を演算するための演算部の代表的な構成の一例を示
すブロック図である。図2を参照すると、演算部は、制
御装置160に設けられる。制御装置160は、光学式
距離測定装置100に適したアンプを用意し、このアン
プに接続するパーソナルコンピュータにプログラムをイ
ンプットして構成してもよいし、プログラムをインプッ
トしたICを用意して、本発明の光学式距離測定装置1
00専用の演算装置を設けるように構成してもよい。な
お、受光素子130の構成は、受光素子130を4分割
する構成だけに限定されず、受光素子130に入射する
光束の状態を解析するためのプログラムを準備すれば、
そのプログラムに対応した分割数であればよい。
FIG. 16 shows an optical distance measuring device 1 according to the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a typical configuration of a calculation unit for calculating an output signal from a light receiving element 130 divided into four parts at 00. Referring to FIG. 2, the calculation unit is provided in control device 160. The control device 160 may be configured by preparing an amplifier suitable for the optical distance measuring device 100 and inputting a program to a personal computer connected to the amplifier, or preparing an IC into which the program is input, and Optical distance measuring device 1 of the invention
It may be configured to provide an arithmetic unit dedicated to 00. The configuration of the light receiving element 130 is not limited to the configuration in which the light receiving element 130 is divided into four parts. If a program for analyzing the state of the light beam incident on the light receiving element 130 is prepared,
Any number of divisions corresponding to the program may be used.

【0043】ここで、受光素子領域AR1が出力する出
力信号をS1で示し、受光素子領域AR2が出力する出
力信号をS2で示し、受光素子領域AR3が出力する出
力信号をS3で示し、受光素子領域AR4が出力する出
力信号をS4で示す。演算部が出力する誤差信号Sg
は、 Sg=(S1+S3)−(S2+S4) …(式S1) のように定められる。この(式S1)は、距離演算用情
報を構成する。図15(b)に示す状態では、4つの受
光素子領域、AR1、AR2、AR3、AR4が出力す
る出力信号の値は、すべて等しくSmである。したがっ
て、この状態では、(式S1)において、 Sgb=(Sm+Sm)−(Sm+Sm)=0 となる。
Here, an output signal output from the light receiving element area AR1 is indicated by S1, an output signal output from the light receiving element area AR2 is indicated by S2, an output signal output from the light receiving element area AR3 is indicated by S3, The output signal output from the area AR4 is indicated by S4. Error signal Sg output by the operation unit
Is determined as Sg = (S1 + S3)-(S2 + S4) (Equation S1). This (Equation S1) forms distance calculation information. In the state shown in FIG. 15B, the values of the output signals output from the four light receiving element regions, AR1, AR2, AR3, and AR4, are all equal to Sm. Therefore, in this state, in (Equation S1), Sgb = (Sm + Sm) − (Sm + Sm) = 0.

【0044】また、図15(a)に示す状態では、2つ
の受光素子領域、AR1とAR3が出力する出力信号の
値は等しくSxであり、2つの受光素子領域、AR2と
AR4が出力する出力信号の値は等しくSyである。そ
して、Sxの値はSyの値より大きい。したがって、こ
の状態では、(式S1)において、 Sga=(Sx+Sx)−(Sy+Sy)=2*(Sx
−Sy) となる。そして、この状態では、Sgaは正の値をと
る。また、図15(c)に示す状態では、2つの受光素
子領域、AR1とAR3が出力する出力信号の値は等し
くSyであり、2つの受光素子領域、AR2とAR4が
出力する出力信号の値は等しくSxである。そして、S
xの値はSyの値より大きい。
In the state shown in FIG. 15A, the values of the output signals output from the two light receiving element areas, AR1 and AR3, are equal to Sx, and the output output from the two light receiving element areas, AR2 and AR4. The signal values are equally Sy. Then, the value of Sx is larger than the value of Sy. Therefore, in this state, in (Equation S1), Sga = (Sx + Sx) − (Sy + Sy) = 2 * (Sx
-Sy). In this state, Sga takes a positive value. In the state shown in FIG. 15C, the values of the output signals output from the two light receiving element regions, AR1 and AR3, are equal to Sy, and the values of the output signals output from the two light receiving element regions, AR2 and AR4. Are equally Sx. And S
The value of x is greater than the value of Sy.

【0045】したがって、この状態では、(式S1)に
おいて、 Sgc=(Sy+Sy)−(Sx+Sx)=2*(Sy
−Sx) となる。そして、この状態では、Sgcは負の値をと
る。ここで、図15(b)に示す状態のときに演算部が
出力する誤差信号Sgを0(ゼロ)とし、図15(a)
に示す状態のときに演算部が出力する誤差信号Sgを+
1(プラス1)とし、図15(c)に示す状態のときに
演算部が出力する誤差信号Sgを−1(マイナス1)と
する。このように演算部を構成すると、演算部が出力す
る誤差信号Sgは、図17に示すように、アナログ的な
相対出力値となる。4分割された受光素子130からの
出力信号と、第2コリメータレンズ118と反射板14
2との間の距離との間の関係は、シミュレーション計算
により求めることができるし、キャリブレーション実験
により求めることもできる。
Therefore, in this state, in (Equation S1), Sgc = (Sy + Sy)-(Sx + Sx) = 2 * (Sy
−Sx). In this state, Sgc takes a negative value. Here, the error signal Sg output from the calculation unit in the state shown in FIG.
The error signal Sg output from the arithmetic unit in the state shown in FIG.
1 (plus 1), and the error signal Sg output by the calculation unit in the state shown in FIG. 15C is -1 (minus 1). When the arithmetic unit is configured in this way, the error signal Sg output from the arithmetic unit has an analog relative output value as shown in FIG. The output signal from the light receiving element 130 divided into four, the second collimator lens 118 and the reflection plate 14
The relationship with the distance between the two can be obtained by a simulation calculation or can be obtained by a calibration experiment.

【0046】更に、図14は、光学式距離測定装置10
0において、第2コリメータレンズ118と反射板14
2との間の距離を1.75mm(最短距離)にしたとき
で、反射板が前後左右に+0.5度傾いたときの4分割
された受光素子130上のスポットの概略形状を示す図
である。図14を参照すると、反射板142上のスポッ
ト径が最大値になるような第2コリメータレンズ118
と反射板142との間の距離の場合においても、図9と
比較してほとんど差のないスポット形状が示されてお
り、演算部が出力する誤差信号の相対出力値は、図17
に点線で示すように、反射板142に傾きがない時とほ
ぼ同じであることが示されている。
FIG. 14 shows an optical distance measuring device 10.
0, the second collimator lens 118 and the reflector 14
FIG. 9 is a diagram showing a schematic shape of a spot on a light-receiving element 130 divided into four when a reflector is inclined by +0.5 degrees in front, rear, left, and right when a distance between the light-receiving elements is set to 1.75 mm (shortest distance). is there. Referring to FIG. 14, second collimator lens 118 such that the spot diameter on reflector 142 has a maximum value.
Also in the case of the distance between the light source and the reflection plate 142, a spot shape that is almost the same as that in FIG. 9 is shown, and the relative output value of the error signal output by the calculation unit is shown in FIG.
As shown by the dotted line in FIG. 7, the result is almost the same as when the reflector 142 has no inclination.

【0047】(2)本発明の光学式距離測定装置の第2
の実施の形態 次に、本発明の光学式距離測定装置の第2の実施の形態
について説明する。以下の説明は、本発明の光学式距離
測定装置の第2の実施形態の構成および作用が、本発明
の光学式距離測定装置の第1の実施の形態の構成および
作用と異なる点を主に述べる。したがって、以下に記載
がない個所は、前述した本発明の光学式距離測定装置の
第1の実施の形態についての説明をここに準用する。図
18を参照すると、本発明の光学式距離測定装置の第2
の実施形態において、本発明の光学式距離測定装置20
0は両面シリンドリカルレンズ122の代わりに片面ト
ロイダルレンズ222を備える。すなわち、片面トロイ
ダルレンズ222を用いて、片側の1面のみに縦横それ
ぞれ直交した曲率を持つような面を形成すれば、両面シ
リンドリカルレンズ122を備える本発明の光学式距離
測定装置の第1の実施の形態の構成とほぼ同じ作用を発
生させることが可能である。
(2) Second optical distance measuring apparatus of the present invention
Next, a second embodiment of the optical distance measuring device according to the present invention will be described. The following description mainly focuses on the point that the configuration and operation of the second embodiment of the optical distance measuring device of the present invention are different from the configuration and operation of the first embodiment of the optical distance measuring device of the present invention. State. Therefore, the description of the first embodiment of the optical distance measuring apparatus of the present invention described above applies mutatis mutandis to parts not described below. Referring to FIG. 18, the second embodiment of the optical distance measuring apparatus according to the present invention will be described.
In the embodiment, the optical distance measuring device 20 of the present invention is used.
0 has a single-sided toroidal lens 222 instead of the double-sided cylindrical lens 122. That is, if a single-sided toroidal lens 222 is used to form a surface having a curvature perpendicular to the vertical and horizontal directions only on one surface on one side, the first embodiment of the optical distance measuring apparatus of the present invention including the double-sided cylindrical lens 122 is realized. It is possible to generate substantially the same operation as the configuration of the embodiment.

【0048】図19および図20を参照すると、片面ト
ロイダルレンズ222の一方の面、すなわち表面222
c(図19で見て表側にある面)にトロイダル面が形成
されている。片面トロイダルレンズ222の他方の面、
すなわち裏面222d(図19で見て裏側にある面)は
平面である。ここで、トロイダル面とは、円の弧を、そ
の円と同一の面上にあるが中心を通らない直線を回転中
心軸線として回転させてできる曲面(すなわち、トロイ
ド面、円環面)をいう。すなわち、図20において、表
面222cを構成するトロイダル面は、以下に示す(数
式1)で表わすことができる曲面である。
Referring to FIGS. 19 and 20, one surface of single-sided toroidal lens 222, ie, surface 222
A toroidal surface is formed on c (the surface on the front side in FIG. 19). The other surface of the one-sided toroidal lens 222,
That is, the back surface 222d (the surface on the back side in FIG. 19) is a flat surface. Here, the toroidal surface refers to a curved surface (that is, a toroid surface or an annular surface) formed by rotating an arc of a circle as a rotation center axis on a straight line that is on the same plane as the circle but does not pass through the center. . That is, in FIG. 20, the toroidal surface forming the surface 222c is a curved surface that can be represented by the following (Formula 1).

【数1】 この(数式1)において、 k:コニックコンスタント、 Z:それぞれの子午面から面までの距離(SAG量)、 c:曲率半径(トロイダル面の場合はX、Y方向で異な
る場合もある) である。
(Equation 1) In this (Formula 1), k: conic constant, Z: distance from each meridional plane to the plane (SAG amount), c: radius of curvature (in the case of a toroidal plane, it may be different in the X and Y directions) .

【0049】図18を参照すると、本発明の光学式距離
測定装置200において、反射板142で反射した光束
は、第2コリメータレンズ118を透過し、平板ビーム
スプリッタ116に入射する。平面ビームスプリッタ1
16に入射された光束のうちの半分は発光素子側の方に
向かい、光束の残りの半分は反射されて、片面トロイダ
ルレンズ222に向かう。反射板142により反射され
る光束の反射角度が変化することにより、片面トロイダ
ルレンズ222に入射される光束の角度も変化する。片
面トロイダルレンズ222を透過した光は受光素子13
0に結像される。このとき、片面トロイダルレンズ22
2に入射される光束の角度の変化により、非点収差の発
生具合に変化が生じる。
Referring to FIG. 18, in the optical distance measuring device 200 of the present invention, the light beam reflected by the reflecting plate 142 passes through the second collimator lens 118 and enters the flat plate beam splitter 116. Planar beam splitter 1
Half of the light beam incident on the light source 16 is directed toward the light emitting element, and the other half of the light beam is reflected and directed toward the single-sided toroidal lens 222. When the reflection angle of the light beam reflected by the reflector 142 changes, the angle of the light beam incident on the one-sided toroidal lens 222 also changes. The light transmitted through the single-sided toroidal lens 222 is
It is imaged at 0. At this time, the single-sided toroidal lens 22
A change in the degree of astigmatism occurs due to a change in the angle of the light beam incident on 2.

【0050】(3)本発明の光学式距離測定装置の第3
の実施の形態 次に、本発明の光学式距離測定装置の第3の実施の形態
について説明する。以下の説明は、本発明の光学式距離
測定装置の第3の実施形態の構成および作用が、本発明
の光学式距離測定装置の第1の実施の形態の構成および
作用と異なる点を主に述べる。したがって、以下に記載
がない個所は、前述した本発明の光学式距離測定装置の
第1の実施の形態についての説明をここに準用する。
(3) Third optical distance measuring apparatus of the present invention
Next, a third embodiment of the optical distance measuring device of the present invention will be described. The following description mainly focuses on the point that the configuration and operation of the third embodiment of the optical distance measuring device of the present invention are different from the configuration and operation of the first embodiment of the optical distance measuring device of the present invention. State. Therefore, the description of the first embodiment of the optical distance measuring apparatus of the present invention described above applies mutatis mutandis to parts not described below.

【0051】図21を参照すると、本発明の光学式距離
測定装置300は、発光素子104と、照射用光学系1
10と、結像用光学系120と、受光素子130とを備
える。照射用光学系110と結像用光学系120は測定
用光学系108を構成する。測定物体140に向けて照
射する光を反射するための反射板142が測定物体14
0に配置される。光学式距離測定装置300は、円形の
ピンホール106と、第1コリメータレンズ112と、
反射ミラー114と、平板ビームスプリッタ116と、
第2コリメータレンズ118と、両面シリンドリカルレ
ンズ122と、結像レンズ124とを備える。変形例と
して、両面シリンドリカルレンズ122の代わりに片面
トロイダルレンズ222を備えてもよい。
Referring to FIG. 21, an optical distance measuring apparatus 300 according to the present invention includes a light emitting element 104 and an irradiation optical system 1.
10, an imaging optical system 120, and a light receiving element 130. The irradiation optical system 110 and the imaging optical system 120 constitute a measurement optical system 108. The reflecting plate 142 for reflecting the light emitted toward the measuring object 140 is
0. The optical distance measuring device 300 includes a circular pinhole 106, a first collimator lens 112,
A reflection mirror 114, a flat plate beam splitter 116,
A second collimator lens 118, a double-sided cylindrical lens 122, and an imaging lens 124 are provided. As a modification, a single-sided toroidal lens 222 may be provided instead of the double-sided cylindrical lens 122.

【0052】図21および図23を参照すると、本発明
の光学式距離測定装置300は、更に、発光素子104
と、受光素子130と、測定用光学系108とを収容す
るためのパッケージ310を備える。基板312がパッ
ケージ310内に配置される。基板312はガラスエポ
キシ基板であってもよいし、ポリイミド基板であっても
よい。
Referring to FIGS. 21 and 23, the optical distance measuring device 300 of the present invention further includes a light emitting element 104.
And a package 310 for accommodating the light receiving element 130 and the measuring optical system 108. Substrate 312 is located within package 310. The substrate 312 may be a glass epoxy substrate or a polyimide substrate.

【0053】複数の入力端子154と、複数の出力端子
156とが基板312に固定される。入力端子154
と、出力端子156は、それぞれ、パッケージ310の
内部からパッケージ310の外部に延びる。発光素子1
04の入力端子は発光素子用の入力端子154と接続さ
れる。受光素子130の入力端子は受光素子用の入力端
子154と接続される。受光素子130の出力端子は受
光素子用の出力端子156と接続される。発光素子10
4および受光素子130は基板312の上に取り付けら
れる。変形例として、基板312を設けることなしに、
複数の入力端子154と、複数の出力端子156とを一
体成形して、リードフレーム構造としてもよい。この構
成では、発光素子104および受光素子130はリード
フレーム構造に取り付けられる。
A plurality of input terminals 154 and a plurality of output terminals 156 are fixed to substrate 312. Input terminal 154
And the output terminals 156 extend from the inside of the package 310 to the outside of the package 310, respectively. Light emitting element 1
The input terminal 04 is connected to the input terminal 154 for the light emitting element. The input terminal of the light receiving element 130 is connected to the input terminal 154 for the light receiving element. The output terminal of the light receiving element 130 is connected to the output terminal 156 for the light receiving element. Light emitting element 10
4 and light receiving element 130 are mounted on substrate 312. As a modification, without providing the substrate 312,
The plurality of input terminals 154 and the plurality of output terminals 156 may be integrally formed to form a lead frame structure. In this configuration, the light emitting element 104 and the light receiving element 130 are mounted on a lead frame structure.

【0054】測定用光学系108はパッケージ310の
内部に配置される。窓部310wがパッケージ310の
一部に設けられる。フィルタ150fが、窓部310w
の配置される。もし、必要ならば、測定用光学系108
の基準位置を出すための基準位置指示部108tを測定
用光学系108に設けることができる。IC(集積回
路)320が基板312に実装される。IC内には、C
PU、ROM、RAMなどが設けられる。IC320の
入力端子は入力端子154に接続される。IC320の
出力端子は出力端子156に接続される。
The measuring optical system 108 is arranged inside the package 310. A window 310w is provided in a part of the package 310. The filter 150f is connected to the window 310w.
Is placed. If necessary, the measurement optical system 108
The measurement optical system 108 can be provided with a reference position indicating unit 108t for determining the reference position. An IC (integrated circuit) 320 is mounted on the substrate 312. C inside the IC
A PU, a ROM, a RAM, and the like are provided. The input terminal of the IC 320 is connected to the input terminal 154. The output terminal of IC 320 is connected to output terminal 156.

【0055】図22を参照すると、発光素子104およ
び受光素子130の動作を制御するための動作制御部3
22と、発光素子104の発光動作を制御するための発
光制御部324と、受光素子130の受光動作を制御す
るための受光制御部326とがIC320に設けられ
る。外部の電子機器360の出力端子が入力端子154
に接続され、外部の電子機器360の入力端子が出力端
子156に接続される。外部の電子機器360は、例え
ば、ビデオカメラ、DSC、写真撮影用カメラ、その他
の画像入力機器等を含む。発光制御部324は、外部の
電子機器360からの制御信号により、発光素子104
を発光させる制御を行う。受光制御部326は、外部の
電子機器360からの制御信号により、受光素子130
を動作させる制御を行う。
Referring to FIG. 22, operation control unit 3 for controlling the operations of light emitting element 104 and light receiving element 130 is provided.
22, a light emission control unit 324 for controlling the light emission operation of the light emitting element 104, and a light reception control unit 326 for controlling the light reception operation of the light receiving element 130 are provided in the IC 320. The output terminal of the external electronic device 360 is the input terminal 154
, And the input terminal of the external electronic device 360 is connected to the output terminal 156. The external electronic device 360 includes, for example, a video camera, a DSC, a camera for photographing, and other image input devices. The light emission control unit 324 controls the light emitting element 104 according to a control signal from the external electronic device 360.
Is controlled to emit light. The light receiving control unit 326 controls the light receiving element 130 according to a control signal from the external electronic device 360.
Is controlled to operate.

【0056】受光素子130が出力する出力信号を入力
して、第2コリメータレンズ118と反射板142との
間の距離を演算するための信号を出力する受光信号入力
部328がIC320に設けられる。第2コリメータレ
ンズ118と反射板142との間の距離を演算するため
の距離演算式を記憶するための距離演算式記憶部330
がIC320に設けられる。距離演算式記憶部330
は、ROM又はRAMに構成される。受光信号入力部3
28が出力する出力信号を入力し、距離演算式記憶部3
30が記憶している距離演算式を用いて第2コリメータ
レンズ118と反射板142との間の距離を演算するた
めの距離演算部332がIC320に設けられる。距離
演算部332はCPUに構成される。
The IC 320 is provided with a light receiving signal input section 328 for receiving an output signal output from the light receiving element 130 and outputting a signal for calculating a distance between the second collimator lens 118 and the reflector 142. Distance calculation expression storage unit 330 for storing a distance calculation expression for calculating the distance between second collimator lens 118 and reflector 142.
Are provided in the IC 320. Distance calculation expression storage unit 330
Are configured in ROM or RAM. Light receiving signal input unit 3
The output signal output from the distance calculation expression storage unit 3
A distance calculation unit 332 for calculating the distance between the second collimator lens 118 and the reflection plate 142 using the distance calculation formula stored in 30 is provided in the IC 320. The distance calculation unit 332 is configured in a CPU.

【0057】距離演算部332は、本発明の光学式距離
測定装置の第1の実施の形態において前述したように、
(式S1)を用いて、第2コリメータレンズ118と反
射板142との間の距離を演算するように構成される。
なお、前述したように、4分割された受光素子130か
らの出力信号と、第2コリメータレンズ118と反射板
142との間の距離との間の関係は、シミュレーション
計算により求めることができるし、キャリブレーション
実験により求めることもできるので、距離演算部332
は、シミュレーション計算結果、又は、キャリブレーシ
ョン実験結果を用いて第2コリメータレンズ118と反
射板142との間の距離を演算するように構成すること
もできる。この構成では、距離演算式記憶部330が記
憶している距離演算式は、シミュレーション計算結果、
又は、キャリブレーション実験結果に基づいて作成され
る。
As described above in the first embodiment of the optical distance measuring device of the present invention,
The distance between the second collimator lens 118 and the reflector 142 is calculated using (Equation S1).
As described above, the relationship between the output signal from the light receiving element 130 divided into four and the distance between the second collimator lens 118 and the reflector 142 can be obtained by simulation calculation. Since it can be obtained by a calibration experiment, the distance calculation unit 332
May be configured to calculate the distance between the second collimator lens 118 and the reflector 142 using a simulation calculation result or a calibration experiment result. In this configuration, the distance calculation expression stored in the distance calculation expression storage unit 330 is a simulation calculation result,
Alternatively, it is created based on a calibration experiment result.

【0058】また、距離演算式の代わりに、或いは、距
離演算式と共に、距離演算用テーブルを用意してもよ
い。したがって、距離演算式、および、距離演算用テー
ブルは、距離演算用情報を構成する。距離演算部332
が演算した第2コリメータレンズ118と反射板142
との間の距離の演算結果を出力する出力信号を出力端子
156に出力するための出力制御部334がIC320
に設けられる。また、ICは各種の動作を行うプログラ
ムを内蔵したPLA−ICであってもよい。また、本発
明の光学式距離測定装置の第3の実施の形態において
は、必要に応じて、ICとともに、抵抗、コンデンサ、
コイル、ダイオード、トランジスタなどの外付け素子を
用いることができる。この構成により、外部の電子機器
360に、第2コリメータレンズ118と反射板142
との間の距離の演算結果を出力することができるような
光学式距離測定装置を実現することができる。以上説明
したように、本発明の光学式距離測定装置300は、ア
ナログインターフェイス用の装置を構成する。
Further, a distance calculation table may be prepared instead of or together with the distance calculation formula. Therefore, the distance calculation formula and the distance calculation table constitute distance calculation information. Distance calculator 332
Calculated by the second collimator lens 118 and the reflector 142
The output control unit 334 for outputting an output signal for outputting the calculation result of the distance between the output terminal 156 and the
Is provided. Further, the IC may be a PLA-IC incorporating programs for performing various operations. Further, in the third embodiment of the optical distance measuring device of the present invention, a resistor, a capacitor,
External elements such as a coil, a diode, and a transistor can be used. With this configuration, the second collimator lens 118 and the reflection plate 142 are provided to the external electronic device 360.
An optical distance measuring device capable of outputting the calculation result of the distance between the optical distance measuring device and the distance measuring device can be realized. As described above, the optical distance measuring device 300 of the present invention constitutes a device for an analog interface.

【0059】(4)本発明の光学式距離測定装置の第4
の実施の形態 次に、本発明の光学式距離測定装置の第4の実施の形態
について説明する。以下の説明は、本発明の光学式距離
測定装置の第4の実施形態の構成および作用が、本発明
の光学式距離測定装置の第3の実施の形態の構成および
作用と異なる点を主に述べる。したがって、以下に記載
がない個所は、前述した本発明の光学式距離測定装置の
第3の実施の形態についての説明をここに準用する。
(4) Fourth optical distance measuring apparatus of the present invention
Next, a fourth embodiment of the optical distance measuring device of the present invention will be described. The following description mainly focuses on the point that the configuration and operation of the fourth embodiment of the optical distance measuring device of the present invention are different from the configuration and operation of the third embodiment of the optical distance measuring device of the present invention. State. Therefore, the description of the above-described third embodiment of the optical distance measuring apparatus of the present invention applies mutatis mutandis to parts not described below.

【0060】図24を参照すると、本発明の光学式距離
測定装置400は、発光素子104と、照射用光学系1
10と、結像用光学系120と、受光素子130とを備
える。光学式距離測定装置400は、円形のピンホール
106と、第1コリメータレンズ112と、反射ミラー
114と、平板ビームスプリッタ116と、第2コリメ
ータレンズ118と、両面シリンドリカルレンズ122
と、結像レンズ124とを備える。変形例として、両面
シリンドリカルレンズ122の代わりに片面トロイダル
レンズ222を備えてもよい。
Referring to FIG. 24, an optical distance measuring apparatus 400 according to the present invention comprises a light emitting element 104 and an irradiation optical system 1.
10, an imaging optical system 120, and a light receiving element 130. The optical distance measuring device 400 includes a circular pinhole 106, a first collimator lens 112, a reflection mirror 114, a flat plate beam splitter 116, a second collimator lens 118, and a double-sided cylindrical lens 122.
And an imaging lens 124. As a modification, a single-sided toroidal lens 222 may be provided instead of the double-sided cylindrical lens 122.

【0061】図24および図25を参照すると、本発明
の光学式距離測定装置400は、更に、発光素子104
と、受光素子130と、測定用光学系108とを収容す
るためのパッケージ310を備える。基板312がパッ
ケージ310内に配置される。複数の入力端子154
と、複数の出力端子156とが基板312に固定され
る。入力端子154と、出力端子156は、それぞれ、
パッケージ310の内部からパッケージ310の外部に
延びる。外部機器、すなわち、外部の電子機器460と
のインターフェイス機能を実現するためのIC420が
基板312に実装される。ROM422が基板312に
実装される。IC420の入力端子は入力端子154に
接続される。IC420の出力端子とROM422の出
力端子とは出力端子156に接続される。
Referring to FIGS. 24 and 25, the optical distance measuring device 400 of the present invention further comprises a light emitting element 104.
And a package 310 for accommodating the light receiving element 130 and the measuring optical system 108. Substrate 312 is located within package 310. Multiple input terminals 154
And the plurality of output terminals 156 are fixed to the substrate 312. The input terminal 154 and the output terminal 156 are respectively
It extends from inside package 310 to outside package 310. An IC 420 for implementing an interface function with an external device, that is, an external electronic device 460 is mounted on the board 312. The ROM 422 is mounted on the board 312. The input terminal of the IC 420 is connected to the input terminal 154. The output terminal of the IC 420 and the output terminal of the ROM 422 are connected to the output terminal 156.

【0062】使用に際して、外部の電子機器460の出
力端子が入力端子154に接続され、外部の電子機器4
60の入力端子が出力端子156に接続される。外部の
電子機器460は、例えば、ビデオカメラ、DSC、写
真撮影用カメラ、その他の画像入力機器等を含む。IC
420は発光制御部324と、受光制御部326とを含
む。発光制御部324は、外部の電子機器460からの
制御信号により、発光素子104を発光させる制御を行
う。受光制御部326は、外部の電子機器460からの
制御信号により、受光素子130を動作させる制御を行
う。更に、外部の電子機器460は、ROM422の記
憶内容を読み取ることができるように構成される。
In use, the output terminal of the external electronic device 460 is connected to the input terminal 154, and the external electronic device 4
Sixty input terminals are connected to output terminal 156. The external electronic device 460 includes, for example, a video camera, a DSC, a camera for photographing, and other image input devices. IC
420 includes a light emission control unit 324 and a light reception control unit 326. The light emission control unit 324 controls the light emitting element 104 to emit light according to a control signal from the external electronic device 460. The light receiving control unit 326 performs control for operating the light receiving element 130 according to a control signal from the external electronic device 460. Further, the external electronic device 460 is configured to be able to read the contents stored in the ROM 422.

【0063】4分割された受光素子130からの出力信
号と、第2コリメータレンズ118と反射板142との
間の距離との間の関係は、シミュレーション計算により
求めることができるし、キャリブレーション実験により
求めることもできるので、ROM422には、シミュレ
ーション計算結果、又は、キャリブレーション実験結果
が記憶されている。すなわち、この構成では、ROM4
22が記憶している距離演算式は、シミュレーション計
算結果、又は、キャリブレーション実験結果に基づいて
作成される。また、距離演算式の代わりに、或いは、距
離演算式と共に、距離演算用テーブルを用意してもよ
い。したがって、距離演算式、および、距離演算用テー
ブルは、距離演算用情報を構成する。したがって、RO
M422は距離演算用情報を記憶する。
The relationship between the output signal from the light receiving element 130 divided into four parts and the distance between the second collimator lens 118 and the reflector 142 can be obtained by simulation calculation, or by a calibration experiment. Since it can be obtained, the simulation calculation result or the calibration experiment result is stored in the ROM 422. That is, in this configuration, the ROM 4
The distance calculation formula stored in 22 is created based on a simulation calculation result or a calibration experiment result. Further, a distance calculation table may be prepared instead of or together with the distance calculation formula. Therefore, the distance calculation formula and the distance calculation table constitute distance calculation information. Therefore, RO
M422 stores distance calculation information.

【0064】外部の電子機器460は、本発明の光学式
距離測定装置の第1の実施の形態において前述したよう
に、ROM422の記憶内容を読み取り、その結果を用
いて、第2コリメータレンズ118と反射板142との
間の距離を演算するように構成される。外部の電子機器
460からの信号によりは、IC420が動作するよう
に構成される。この構成により、外部の電子機器460
が、ROM422に記憶されている距離演算用情報を用
いて、第2コリメータレンズ118と反射板142との
間の距離を演算することができる。以上説明したよう
に、本発明の光学式距離測定装置400は、ディジタル
インターフェイス用の装置を構成する。
As described above in the first embodiment of the optical distance measuring apparatus according to the present invention, the external electronic device 460 reads the contents stored in the ROM 422 and uses the result to connect the second collimator lens 118 with the second electronic device 460. It is configured to calculate the distance to the reflector 142. The IC 420 is configured to operate according to a signal from the external electronic device 460. With this configuration, the external electronic device 460
However, the distance between the second collimator lens 118 and the reflector 142 can be calculated using the distance calculation information stored in the ROM 422. As described above, the optical distance measuring device 400 of the present invention constitutes a device for a digital interface.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学式距
離測定装置においては、2mmの測定範囲でミクロンオ
ーダの分解能を容易に得ることが可能である。また、本
発明の光学式距離測定装置においては、装置全体の大き
さを全長で25mm以下にするような設計をすることが
可能であり、本発明の光学式距離測定装置は、様々な小
型電子機器への搭載が可能である。また、本発明の光学
式距離測定装置は、半導体レーザや高画素CCDを使用
することがないので、安価な部品での構成が可能であ
る。
As described above, in the optical distance measuring device of the present invention, it is possible to easily obtain a resolution on the order of microns in a measuring range of 2 mm. Further, in the optical distance measuring device of the present invention, it is possible to design such that the overall size of the device is 25 mm or less in total length. It can be mounted on equipment. Further, since the optical distance measuring device of the present invention does not use a semiconductor laser or a high-pixel CCD, it can be configured with inexpensive components.

【0066】また、本発明の光学式距離測定装置は、第
1コリメータレンズと結像レンズの共用化が可能であ
り、光学部品の種類低減等の大幅なコスト削減が可能で
ある。また、本発明の光学式距離測定装置は超小型であ
り、汎用性の高い光学電子デバイスとして、1mmから
2mm程度の短距離測距用としての利用価値が高い。更
に、本発明の光学式距離測定装置は、絶対距離が出力さ
れるので、ディジタル関連機器に対し、そのままA/D
変換して使用できるので、今後の市場において非常に有
利である。本発明の光学式距離測定装置の応用例とし
て、アクチュエータ内部に搭載される防振関係、画素ず
らし用位置センサがあげられ、更に、本発明の光学式距
離測定装置は、その他光学機構系やCCDの微小な動き
の検出、制御にも利用可能である。
Further, in the optical distance measuring apparatus of the present invention, the first collimator lens and the imaging lens can be used in common, and the cost can be greatly reduced by reducing the types of optical components. Further, the optical distance measuring device of the present invention is ultra-small and has high utility value as a highly versatile optical electronic device for short distance measuring of about 1 mm to 2 mm. Further, since the optical distance measuring device of the present invention outputs an absolute distance, the A / D is directly transmitted to digital-related equipment.
Since it can be converted and used, it is very advantageous in the future market. Examples of applications of the optical distance measuring device of the present invention include a vibration proof relationship and a pixel shift position sensor mounted inside the actuator. Further, the optical distance measuring device of the present invention includes other optical mechanism systems and CCDs. It can also be used for detection and control of minute movements.

【0067】本発明の光学式距離測定装置は光学式なの
で、強い磁界中に設置することが可能である。本発明の
光学式距離測定装置は、用いる光線が可視光線なので、
装置と測定面とのアライメントが容易である。本発明の
光学式距離測定装置は第2コリメータレンズを採用し
て、測定面(反射面)に小さいスポット径で光束を集光
させるように構成しているので、測定面(反射面)が、
ある程度(±0.5度程度)傾いたとしても、測定精度
には全く問題を生じない。
Since the optical distance measuring device of the present invention is optical, it can be installed in a strong magnetic field. The optical distance measuring device of the present invention uses visible light,
The alignment between the device and the measurement surface is easy. Since the optical distance measuring apparatus of the present invention employs the second collimator lens and is configured to condense a light beam with a small spot diameter on the measuring surface (reflective surface), the measuring surface (reflective surface)
Even if tilted to some extent (about ± 0.5 degrees), there is no problem in the measurement accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光学式距離測定装置の第1の実施形態
の測定用光学系を示す断面図である(パッケージ、基
板、入力端子、出力端子などは図示を省略してある)。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a measuring optical system of a first embodiment of an optical distance measuring device of the present invention (a package, a substrate, an input terminal, an output terminal and the like are not shown).

【図2】本発明の光学式距離測定装置の第1の実施形態
の全体的な構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the first embodiment of the optical distance measuring device of the present invention.

【図3】本発明の光学式距離測定装置の第1の実施形態
の発光素子の部分を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a light emitting element of the first embodiment of the optical distance measuring device of the present invention.

【図4】本発明の光学式距離測定装置の第1の実施形態
に用いられる両面シリンドリカルレンズを示す平面図で
ある。
FIG. 4 is a plan view showing a double-sided cylindrical lens used in the first embodiment of the optical distance measuring device of the present invention.

【図5】図4の線5A−5Aにおける本発明の光学式距
離測定装置の第1の実施形態に用いられる両面シリンド
リカルレンズを示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a double-sided cylindrical lens used in the first embodiment of the optical distance measuring device of the present invention along line 5A-5A in FIG. 4;

【図6】図4の線6A−6Aにおける本発明の光学式距
離測定装置の第1の実施形態に用いられる両面シリンド
リカルレンズを示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a double-sided cylindrical lens used in the first embodiment of the optical distance measuring device of the present invention along line 6A-6A in FIG. 4;

【図7】本発明の光学式距離測定装置の第1の実施形態
の外観形状を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing the external shape of the first embodiment of the optical distance measuring device of the present invention.

【図8】本発明の光学式距離測定装置の第1の実施形態
の概略構造を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a schematic structure of a first embodiment of the optical distance measuring device of the present invention.

【図9】本発明の光学式距離測定装置において、第2コ
リメータレンズと反射板との間の距離を1.75mm
(最短距離)にしたときの4分割された受光素子上のス
ポットの概略形状を示す図である。
FIG. 9 shows the optical distance measuring device according to the present invention, in which the distance between the second collimator lens and the reflector is 1.75 mm.
It is a figure which shows the schematic shape of the spot on the light receiving element divided into four when it is set to (the shortest distance).

【図10】本発明の光学式距離測定装置において、第2
コリメータレンズと反射板との間の距離を2.35mm
にしたときの4分割された受光素子上のスポットの概略
形状を示す図である。
FIG. 10 shows a second example of the optical distance measuring device according to the present invention.
2.35 mm distance between collimator lens and reflector
FIG. 7 is a diagram showing a schematic shape of a spot on a light receiving element divided into four when the light receiving element is set to the above.

【図11】本発明の光学式距離測定装置において、第2
コリメータレンズと反射板との間の距離を2.95mm
(測定範囲のほぼ中心)にしたときの4分割された受光
素子上のスポットの概略形状を示す図である。
FIG. 11 illustrates a second example of the optical distance measuring device according to the present invention.
2.95 mm distance between collimator lens and reflector
It is a figure which shows the general | schematic shape of the spot on the light receiving element divided into four when it is set to (substantially the center of a measurement range).

【図12】本発明の光学式距離測定装置において、第2
コリメータレンズと反射板との間の距離を3.35mm
にしたときの4分割された受光素子上のスポットの概略
形状を示す図である。
FIG. 12 shows a second example of the optical distance measuring device according to the present invention.
3.35 mm distance between collimator lens and reflector
FIG. 7 is a diagram showing a schematic shape of a spot on a light receiving element divided into four when the light receiving element is set to the above.

【図13】本発明の光学式距離測定装置において、第2
コリメータレンズと反射板との間の距離を3.75mm
(最長距離)にしたときの4分割された受光素子上のス
ポットの概略形状を示す図である。
FIG. 13 shows a second example of the optical distance measuring device according to the present invention.
3.75 mm distance between collimator lens and reflector
It is a figure which shows the schematic shape of the spot on the light receiving element divided into four when it is set to (the longest distance).

【図14】本発明の光学式距離測定装置において、第2
コリメータレンズと反射板との間の距離を1.75mm
(最短距離)にしたときで、反射板が前後左右に+0.
5度傾いたときの4分割された受光素子上のスポットの
概略形状を示す図である。
FIG. 14 shows a second example of the optical distance measuring device according to the present invention.
1.75 mm distance between collimator lens and reflector
(Shortest distance), and the reflection plate is +0.
It is a figure which shows the general | schematic shape of the spot on the light receiving element divided into four when it inclines by 5 degrees.

【図15】本発明の光学式距離測定装置において、4分
割された受光素子上のスポットの概略形状を示す図であ
る。
FIG. 15 is a diagram showing a schematic shape of a spot on a light receiving element divided into four in the optical distance measuring device of the present invention.

【図16】本発明の光学式距離測定装置において、4分
割された受光素子からの出力信号を演算するための演算
部の代表的な構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram showing an example of a typical configuration of a calculation unit for calculating an output signal from a four-divided light receiving element in the optical distance measuring device of the present invention.

【図17】本発明の光学式距離測定装置において、第2
コリメータレンズと反射板との間の距離に対して4分割
された受光素子からの出力信号の出力特性を示すグラフ
である。
FIG. 17 shows a second example of the optical distance measuring device according to the present invention.
6 is a graph showing output characteristics of output signals from a light receiving element divided into four with respect to a distance between a collimator lens and a reflector.

【図18】本発明の光学式距離測定装置の第2の実施形
態の測定用光学系を示す断面図である(パッケージ、基
板、入力端子、出力端子などは図示を省略してある)。
FIG. 18 is a sectional view showing a measuring optical system according to a second embodiment of the optical distance measuring apparatus of the present invention (a package, a substrate, an input terminal, an output terminal, and the like are not shown).

【図19】本発明の光学式距離測定装置の第2の実施形
態に用いられる片面トロイダルレンズを示す平面図であ
る。
FIG. 19 is a plan view showing a one-sided toroidal lens used in a second embodiment of the optical distance measuring device of the present invention.

【図20】本発明の光学式距離測定装置の第2の実施形
態に用いられる片面トロイダルレンズにおいて、片面ト
ロイダル面を右30度方向から見た状態を示す斜視図で
ある。
FIG. 20 is a perspective view of a single-sided toroidal lens used in a second embodiment of the optical distance measuring device of the present invention, showing a state where the single-sided toroidal surface is viewed from the right 30 ° direction.

【図21】本発明の光学式距離測定装置の第3の実施形
態の全体的な構成を示すブロック図である。
FIG. 21 is a block diagram showing the overall configuration of a third embodiment of the optical distance measuring device of the present invention.

【図22】本発明の光学式距離測定装置の第3の実施形
態の動作を制御する部分の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of a part for controlling the operation of the third embodiment of the optical distance measuring device of the present invention.

【図23】本発明の光学式距離測定装置の第3の実施形
態の概略構造を示す断面図である。
FIG. 23 is a sectional view showing a schematic structure of a third embodiment of the optical distance measuring device of the present invention.

【図24】本発明の光学式距離測定装置の第4の実施形
態の全体的な構成を示すブロック図である。
FIG. 24 is a block diagram showing an overall configuration of an optical distance measuring device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の光学式距離測定装置の第4の実施形
態の概略構造を示す断面図である。
FIG. 25 is a sectional view showing a schematic structure of an optical distance measuring device according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 光学式距離測定装置 104 発光素子 106 ピンホール 108 測定用光学系 110 照射用光学系 112 第1コリメータレンズ 114 反射ミラー 116 平板ビームスプリッタ 118 第2コリメータレンズ 120 結像用光学系 122 両面シリンドリカルレンズ 124 結像レンズ 140 測定物体 142 反射板 150 パッケージ 152 基板 154 入力端子 156 出力端子 200 光学式距離測定装置 222 片面トロイダルレンズ 300 光学式距離測定装置 310 パッケージ 312 基板 320 IC(集積回路) 312 基板 322 動作制御部 324 発光制御部 326 受光制御部 328 受光信号入力部 330 距離演算式記憶部 332 距離演算部 334 出力制御部 360 電子機器 400 光学式距離測定装置 420 IC(集積回路) 422 ROM 460 電子機器 REFERENCE SIGNS LIST 100 Optical distance measuring device 104 Light emitting element 106 Pinhole 108 Measurement optical system 110 Irradiation optical system 112 First collimator lens 114 Reflection mirror 116 Plate beam splitter 118 Second collimator lens 120 Imaging optical system 122 Double-sided cylindrical lens 124 Imaging lens 140 Measurement object 142 Reflector 150 Package 152 Substrate 154 Input terminal 156 Output terminal 200 Optical distance measuring device 222 Single-sided toroidal lens 300 Optical distance measuring device 310 Package 312 Substrate 320 IC (integrated circuit) 312 Substrate 322 Operation control Unit 324 light emission control unit 326 light reception control unit 328 light reception signal input unit 330 distance calculation expression storage unit 332 distance calculation unit 334 output control unit 360 electronic device 400 optical distance measurement device 20 IC (integrated circuit) 422 ROM 460 the electronic device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA06 AA24 BB01 CC21 DD00 DD02 DD03 FF10 FF42 GG07 GG12 HH04 HH13 JJ03 JJ22 LL00 LL08 LL10 LL12 PP12 PP22 QQ13 QQ25 UU03 UU05 2F112 AB01 BA06 BA10 BA20 CA02 CA07 CA20 DA05 DA06 DA13 DA22 DA26 DA32  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA06 AA24 BB01 CC21 DD00 DD02 DD03 FF10 FF42 GG07 GG12 HH04 HH13 JJ03 JJ22 LL00 LL08 LL10 LL12 PP12 PP22 QQ13 QQ25 UU03 UU05 2F112 AB05 DA05 DA26 DA32

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定物体に向けて照射する光を発光する
ための発光素子と、 前記発光素子が照射する光を入射して、前記測定物体に
向けて光を照射するための照射用光学系と、 前記測定物体が反射した光を入射して、非点収差を発生
させるように光を結像させるための結像用光学系と、 前記結像用光学系からの光を入射して、前記非点収差を
検出するための受光素子とを備え、 前記照射用光学系と前記結像用光学系は測定用光学系を
構成する、ことを特徴とする光学式距離測定装置。
1. A light emitting element for emitting light to be emitted toward a measurement object, and an irradiation optical system for emitting light emitted from the light emitting element and emitting light toward the measurement object. And, the light reflected by the measurement object is incident, an imaging optical system for imaging light so as to generate astigmatism, and light from the imaging optical system is incident, An optical distance measuring device, comprising: a light receiving element for detecting the astigmatism; wherein the irradiation optical system and the imaging optical system constitute a measuring optical system.
【請求項2】 前記発光素子は高輝度LEDで構成さ
れ、前記発光素子の前方に円形ピンホールが設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の光学式距離測定装
置。
2. The optical distance measuring device according to claim 1, wherein the light emitting device is constituted by a high-brightness LED, and a circular pinhole is provided in front of the light emitting device.
【請求項3】 前記照射用光学系は第1コリメータレン
ズを含み、前記結像用光学系は結像レンズを含み、前記
第1コリメータレンズおよび前記結像レンズは硝子の非
球面レンズであって、両レンズは共通のレンズであるこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学式距
離測定装置。
3. The irradiation optical system includes a first collimator lens, the imaging optical system includes an imaging lens, and the first collimator lens and the imaging lens are glass aspheric lenses. 3. The optical distance measuring apparatus according to claim 1, wherein the two lenses are a common lens.
【請求項4】 前記照射用光学系は第1コリメータレン
ズを含み、前記結像用光学系は結像レンズを含み、前記
第1コリメータレンズおよび前記結像レンズはプラスチ
ックレンズであることを特徴とする請求項1又は請求項
2に記載の光学式距離測定装置。
4. The illumination optical system includes a first collimator lens, the imaging optical system includes an imaging lens, and the first collimator lens and the imaging lens are plastic lenses. The optical distance measuring device according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項5】 前記測定用光学系は第2コリメータレン
ズを含み、前記第2コリメータレンズは硝子球面レンズ
または非球面レンズであることを特徴とする請求項1か
ら請求項4のいずれか1項に記載の光学式距離測定装
置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein the measuring optical system includes a second collimator lens, and the second collimator lens is a glass spherical lens or an aspherical lens. An optical distance measuring device according to item 1.
【請求項6】 前記測定用光学系は第2コリメータレン
ズを含み、前記第2コリメータレンズはプラスチックレ
ンズであることを特徴とする請求項1から請求項4のい
ずれか1項に記載の光学式距離測定装置。
6. The optical system according to claim 1, wherein the measurement optical system includes a second collimator lens, and the second collimator lens is a plastic lens. Distance measuring device.
【請求項7】 前記測定用光学系は第2コリメータレン
ズを含み、前記第2コリメータレンズは両凸レンズ又は
平凸レンズ又は平面板であることを特徴とする請求項1
から請求項4のいずれか1項に記載の光学式距離測定装
置。
7. The measurement optical system includes a second collimator lens, wherein the second collimator lens is a biconvex lens, a plano-convex lens, or a plane plate.
The optical distance measuring device according to any one of claims 1 to 4.
【請求項8】 前記結像用光学系は、非点収差を発生さ
せるためのレンズとして、両面シリンドリカルレンズま
たは片面トロイダルレンズを含むことを特徴とする請求
項1から請求項7のいずれか1項に記載の光学式距離測
定装置。
8. The imaging optical system according to claim 1, wherein the imaging optical system includes a double-sided cylindrical lens or a single-sided toroidal lens as a lens for generating astigmatism. An optical distance measuring device according to item 1.
【請求項9】 前記測定用光学系は平面タイプのビーム
スプリッタを含み、前記ビームスプリッタは、発光素子
側にビームスプリット膜を有し、前記ビームスプリット
膜を設けた側と反対の側には反射防止膜が設けられるこ
とを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に
記載の光学式距離測定装置。
9. The measurement optical system includes a planar type beam splitter, the beam splitter having a beam split film on a light emitting element side, and a reflection on a side opposite to a side on which the beam split film is provided. The optical distance measuring device according to any one of claims 1 to 8, further comprising a prevention film.
【請求項10】 前記照射用光学系は第1コリメータレ
ンズを含み、光の進行方向を変えるためのミラーが、前
記第1コリメータレンズと前記ビームスプリッタとの間
に設けられることを特徴とする請求項1から請求項9の
いずれか1項に記載の光学式距離測定装置。
10. The irradiation optical system includes a first collimator lens, and a mirror for changing a traveling direction of light is provided between the first collimator lens and the beam splitter. The optical distance measuring device according to any one of claims 1 to 9.
【請求項11】 前記受光素子は4分割光センサを含む
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1
項に記載の光学式距離測定装置。
11. The light receiving element according to claim 1, wherein the light receiving element includes a four-division light sensor.
An optical distance measuring device according to the item.
【請求項12】 前記発光素子と、前記測定用光学系
と、前記受光素子とを収容するためのパッケージを更に
備え、前記発光素子と、前記測定用光学系と、前記受光
素子とが前記パッケージ内に配置されることを特徴とす
る請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の光学
式距離測定装置。
12. A package for accommodating the light emitting element, the optical system for measurement, and the light receiving element, wherein the light emitting element, the optical system for measurement, and the light receiving element are arranged in the package. The optical distance measuring device according to any one of claims 1 to 11, wherein the optical distance measuring device is disposed inside the optical distance measuring device.
【請求項13】 請求項1から請求項11のいずれか1
項に記載の光学式距離測定装置を備え、更に、前記受光
素子が出力する出力信号を入力して、前記受光素子上に
結像される非点収差の内容を解析することにより、前記
光学式距離測定装置と前記測定物体との間の距離を演算
するための演算部を備えることを特徴とする演算機能付
き距離測定装置。
13. The method according to claim 1, wherein
The optical distance measurement device according to the above, further, by inputting an output signal output by the light receiving element, by analyzing the content of astigmatism imaged on the light receiving element, the optical type A distance measuring device with a calculating function, comprising: a calculating unit for calculating a distance between the distance measuring device and the measuring object.
【請求項14】 前記光学式距離測定装置と、前記演算
部を含むICとを収容するためのパッケージを更に備
え、前記光学式距離測定装置と、前記ICとが前記パッ
ケージ内に配置されることを特徴とする請求項13に記
載の演算機能付き距離測定装置。
14. The optical distance measuring device and an IC including the arithmetic unit are further provided in a package for accommodating the optical distance measuring device, and the optical distance measuring device and the IC are arranged in the package. The distance measuring device with an arithmetic function according to claim 13, characterized in that:
【請求項15】 請求項1から請求項11のいずれか1
項に記載の光学式距離測定装置を備え、更に、前記受光
素子が出力する出力信号を入力して、前記受光素子上に
結像される非点収差の内容を解析するため、距離演算用
情報を記憶したROMと、前記光学式距離測定装置と前
記測定物体との間の距離を演算したり、外部機器とのイ
ンターフェイス機能を実現するためのICとを備えるこ
とを特徴とする距離測定装置。
15. The method according to claim 1, wherein:
The optical distance measuring device according to the item, further, to input an output signal output from the light receiving element, to analyze the content of astigmatism imaged on the light receiving element, information for distance calculation Characterized by comprising a ROM storing the following, and an IC for calculating a distance between the optical distance measuring device and the measurement object and for realizing an interface function with an external device.
【請求項16】 前記光学式距離測定装置と、前記RO
Mと、前記ICとを収容するためのパッケージを更に備
え、前記光学式距離測定装置と、前記ROMと前記IC
とが前記パッケージ内に配置されることを特徴とする請
求項15に記載の距離測定装置。
16. The optical distance measuring device, and the RO
M, and a package for accommodating the IC, wherein the optical distance measuring device, the ROM, and the IC
The distance measuring device according to claim 15, wherein? And? Are arranged in the package.
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