JP2004053305A

JP2004053305A - 光学式測距装置

Info

Publication number: JP2004053305A
Application number: JP2002208215A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kubo; 久保　浩一
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】全方位に亘る素子の位置決めが可能な光学式測距装置の実装構造を提供する。
【解決手段】光学式測距装置は、投光部２と受光部３とこれらを組み付ける主基板とを備え、対象物の光軸方向距離を測定する。投光部２は、光軸方向に光束を集束するレンズと、これを保持し且つ主基板に取り付けられる保持枠２２と、該光束を放射する発光素子２３を搭載し且つ該レンズに対向して保持枠２２に取り付けられる副基板２６とからなる。副基板２６は、調整用の貫通孔２８が形成されている。保持枠２６は、貫通孔２８と対応する部位に大きな開口寸法を有する調整用の凹部２７が形成されている。貫通孔２８を通して凹部２７に細棒７０を挿入し、その先端と凹部２７の底部とが接する部分を支点とし細棒７０をテコとして、副基板２６の位置を調整する。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学式測距装置に関する。より詳しくは、カメラなどに組み込まれ、自動焦点合わせなどに使われる小型の光学式測距装置の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型の光学式測距装置は、光軸方向にある対象物に対して光束を投光する投光部と、対象物から戻って来る光束を受光する受光部と、該投光部及び受光部を組み付ける主基板とを備え、対象物の光軸方向距離を測定するものである。投光部は、光軸方向に光束を集光するレンズと、このレンズを保持し且つ主基板に取り付けられる保持枠と、光束を放射するＬＥＤなどの発光素子を搭載し且つ該レンズに対向して該保持枠に取り付けられる一方の副基板とで構成されている。受光部も同様な構成を有しており、レンズと保持枠と副基板とを有する。但し、副基板にはＬＥＤなどの発光素子の代わりに、フォトトランジスタ又はフォトダイオードなどの受光素子が搭載されている。この様に、発光素子及び受光素子を副基板に取り付け、保持枠を介してこれらの副基板を主基板に組み込む構造は、例えば、特開平９−２２９６７９号公報に開示されている。その他、小型の光学式測距装置を組み込んだカメラの実装構造が、特開平１０−２６８１８７号公報、特開平１０−２９３２４３号公報、特開平１０−３０７２５１号公報、特開平１１−２８６０号公報、特開平１１−１３３２９３号公報、特開２０００−２４１８６４公報、特開２０００−３１４８３６公報、特開２００１−５０６１公報などに開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
正確な測定結果を得る為には、光軸に対して発光素子を精密に位置決めする必要がある。同様に、光軸に対して受光素子を精密に位置決めする必要がある。発光素子や受光素子は副基板に取り付けられている。従って、測定精度を維持する為、各副基板を対応する保持枠に対して正確に位置決めする必要がある。しかしながら、光学式測距装置が小型化すると、副基板や保持枠も微小になる為、正確な位置決めあるいは位置出しが困難になっている。
【０００４】
位置決め精度を改善する為、保持枠の一辺に案内壁を設けこれに沿って副基板の一辺を位置決めする構造も考えられる。しかしながら、この構造は逆に案内壁の存在によって位置決め方位が規制される為、自由度が失われる。本来、正確な位置出しを行なう為には全方位に亘って調整が行なえることが好ましいにも関わらず、案内壁を設けることで調整方位が規制され、位置決めに不自由な状態が余儀なくされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は全方位に亘る位置決めが可能な光学式測距装置の実装構造を提供することを目的とする。係る目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、光軸方向にある対象物に対して光束を投光する投光部と、該対象物から戻って来る光束を受光する受光部と、該投光部及び受光部を組み付ける主基板とを備え、該対象物の光軸方向距離を測定する光学式測距装置であって、前記投光部は、光軸方向に光束を集束するレンズと、該レンズを保持し且つ該主基板に取り付けられる保持枠と、該光束を放射する発光素子を搭載し且つ該レンズに対向して該保持枠に取り付けられる一方の副基板とからなる。前記受光部は、該対象物から戻って来る光束を集光するレンズと、該レンズを保持し且つ該主基板に取り付けられる保持枠と、該光束を受光する受光素子を搭載し且つ該レンズに対向して該保持枠に取り付けられる他方の副基板とからなる。副基板の少くとも片方は、位置調整用の貫通孔が形成されており、該保持枠は、該貫通孔と対応する部位に該貫通孔よりも大きな開口寸法を有する位置調整用の凹部が形成されている。
該副基板は、該貫通孔を通して該凹部に細棒を挿入し、該細棒をその先端と該凹部の底部とが接する部分を支点とするテコにして、該保持枠に対する位置を調整可能とする。
【０００６】
本発明によれば、保持枠に調整用の凹部を設ける一方、発光素子又は受光素子を取り付ける副基板には小さめの形状で貫通孔を設ける。先の細い棒の様なもので、副基板に開いている貫通孔を操作し、副基板の位置の微調整を行なう。その際、細棒の先端と凹部の底部とが接する部分を支点とし、細棒をテコの様に操作することで保持枠に対する副基板の位置を全方向に亘り微調整可能にしている。よって発光素子もしくは受光素子の位置を全方向で微調整することができる為、光学式測距装置の測定精度を改善することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る光学式測距装置の一般的な構成を示す模式的な斜視図である。図示する様に、本光学式測距装置１は、投光部２と受光部３と主基板４とを備え、対象物の光軸方向距離を測定するものである。投光部２は光軸方向にある対象物（図示せず）に対して光束を投光する。受光部３は対象物から戻って来る光束を受光する。主基板４は投光部２及び受光部３を組み付けるものであって、プリント配線基板からなる。主基板４は投光部２及び受光部３に電源を供給するとともに入出力信号授受を行なう。この為、主基板４には制御用のＩＣ４１など様々な部品が搭載されている。
【０００８】
投光部２は、レンズ（図示せず）と保持枠２２と副基板２６とで構成されている。レンズは光軸方向に光束を集束する。保持枠２２はこのレンズを保持し且つ主基板４に取り付けられる。副基板２６は光束を放射する発光素子（図示せず）を搭載し且つ前述のレンズに対向して保持枠２２に取り付けられている。場合によっては、レンズと発光素子は一体化されていることもある。受光部３も基本的に投光部２と同様の構成を有しており、レンズ（図示せず）と保持枠３２と副基板３６とで構成されている。レンズは対象物から戻って来る光束を集光する。保持枠３２はこのレンズを保持し且つ主基板４に取り付けられる。副基板３６は、光束を受光する受光素子（図示せず）を搭載し且つ前述したレンズに対向して副基板３６に取り付けられる。場合によっては、受光素子とレンズは一体化されていることもある。
【０００９】
図２は、図１に示した光学式測距装置を組み込んだカメラの例を表わしている。カメラ０はボディ８と撮影用のレンズ鏡筒９を備えている。ボディ８の前面側に、一対の投光部２及び受光部３が取り付けられている。これらの投光部２及び受光部３を支持する主基板４は、カメラ０の内部に組み込まれている。図示の例では、ボディ８の天井部に主基板４が取り付けられている。この様にしてカメラ０に組み込まれた小型の光学式測距装置は、被写体距離を自動的に測定して、自動焦点調節などに使われる。
【００１０】
図３は、図１及び図２に示した光学式測距装置の背面図及び要部断面図である。（Ａ）の背面図に示す様に、左側に投光部２が配され、右側に受光部３が配されている。投光部２は副基板２６と保持枠２２とで構成されている。副基板２６の内側の面には発光素子２３が取り付けられている。この状態で副基板２６は二本のネジ５１，５２により保持枠２２に組み付けられる。その際、あらかじめ保持枠２２に対する位置決めを行なった後で、一対のネジ５１，５２を締め付ける様にしている。尚、図では理解を容易にする為発光素子２３を副基板２６の外側から透視した状態で表わしてある。同様に、受光部３側でも受光素子を搭載した副基板３６が対応する保持枠３２に組み付けられ、一対のネジで固定されている。
【００１１】
副基板２６の右上角には調整用の貫通孔２８が形成されている。一方、保持枠２２には、貫通孔２８と対応する部位に貫通孔２８よりも大きな開口寸法を有する調整用の凹部２７が形成されている。調整用貫通孔２８と調整用凹部２７の組み合わせで副基板２６の微調整を実現している。
【００１２】
（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面構造が（Ｂ）に示されている。図示する様に、副基板２６に形成された調整用の貫通孔２８はその開口径が比較的小さい。これに対し、保持枠２２の対応する部分に形成された調整用凹部２７はその開口寸法が比較的大きい。両者がおおよそ重なる様にまず粗調整を行なう。この後、貫通孔２８を通して凹部２７に細棒７０を挿入する。細棒７０の先端と凹部２７の底部とが接する部分を支点とし細棒７０の後端部をテコとして、保持枠２２に対する副基板２６の位置を微調整可能にしている。
【００１３】
調整用凹部２７は例えば偏平円筒形状を有する。その開口径は副基板２６に形成された貫通孔２８の開口径よりも大きい。従って、細棒７０は３６０度所望の方向に傾けて凹部２７に挿入することができる。凹部２７の底は好ましくは粗面となっており、細棒７０の先端と摩擦的に固定される。固定された先端を支点とし貫通孔２８と細棒７０の接する部分を作用点とし細棒７０の後端部に力を加えることで、テコの原理により副基板２６を所望の方位に微小量移動可能である。その際、副基板２６の移動量に比べ細棒７０の後端の移動量は拡大される為、微調整が容易になる。しかも、調整すべき方向にあらかじめ細棒７０を傾けて貫通孔２８及び凹部２７に挿入することで、３６０度全方位に亘って自在に副基板２６の位置決めを行なうことが可能である。実際の調整は受光部の出力をモニタしながら、最適な結果が得られる様に手動操作で行なわれる。
【００１４】
この様にして発光素子２３を光軸に対して正確に位置決めすることができる。同様に、受光部３においても投光部２と同様の微調整機構を採用して、受光素子の位置決めを行なうことが可能である。本発明は、投光部及び受光部の少くとも一方に、上述したテコの原理を利用した微調整方式を適用するものである。
【００１５】
図４は、図１に示した光学式測距装置の具体的な構成例を示す模式的な分解斜視図である。図示する様に、光学式測距装置１は光軸方向にある対象物（図示省略）に向かって光束ＬＢを投光する投光部２と、対象物から戻って来る光束ＬＢを受光する受光部３とを用いて、対象物の光軸方向距離を三角測量の原理に基づいて測定するものである。投光部２は、光軸方向に光束ＬＢを集光するレンズ２１と、このレンズ２１を保持する保持枠２２と、この保持枠２２に取り付けられ、レンズ２１に向かって光束ＬＢを発する発光素子２３とから構成されている。発光素子２３は例えば赤外ＬＥＤチップからなり、金属のフレーム２４に取り付けられている。赤外ＬＥＤチップはフレーム２４に搭載されたままモールド２５でパッケージされている。フレーム２４は副基板２６に半田付けされる。この様にして、発光素子２３は副基板２６を介し保持枠２２に取り付けられる。その際、副基板２６の貫通孔を通して保持枠２２の凹部に細棒を挿入し、その先端と凹部の底部とが接する部分を支点とし細棒をテコとして、保持枠２２に対する副基板２６の位置を全方位に亘って微調整可能にしている。一方受光部３は対象物から戻ってきた光束ＬＢを集束するレンズ３１と、このレンズ３１を保持する為の保持枠３２と、保持枠３２に取り付けられたＰＳＤなどの発光素子３３とからなる。尚、受光素子３３は副基板３６に搭載された状態で、対応する保持枠３２に取り付けられる。この場合も、投光部２側の副基板２６と同様に、テコの原理を利用して副基板３６を対応する保持枠３２に対して正しく位置決めすることができる。
【００１６】
対象物の光軸方向位置に応じて、投光部２から発した光束ＬＢと対象物から反射して受光部３に向かう光束ＬＢとの成す角θが変化する。このθの値に応じ受光素子３３の受光位置が変化する。受光素子３３はこの受光位置を電気的に検出して、対応する検出信号を主基板（図示せず）側に送る。主基板は、検出信号を解析して対象物の光軸方向位置を測定する。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、発光素子や受光素子などの位置を光軸に対し全方向で微調整可能な為、光学式測距装置の測定精度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学式測距装置を示す模式的な斜視図である。
【図２】図１に示した光学式測距装置を組み込んだカメラの一例を示す斜視図である。
【図３】図１に示した光学式測距装置の要部を示す背面図及び部分断面図である。
【図４】図１に示した光学式測距装置の具体的な構成例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１・・・測距装置、２・・・投光部、３・・・受光部、４・・・主基板、２１・・・レンズ、２２・・・保持枠、２３・・・発光素子、２６・・・副基板、２７・・・調整用凹部、２８・・・調整用貫通孔、３１・・・レンズ、３２・・・保持枠、３３・・・受光素子、３６・・・副基板、７０・・・細棒

Claims

光軸方向にある対象物に対して光束を投光する投光部と、
該対象物から戻って来る光束を受光する受光部と、該投光部及び受光部を組み付ける主基板とを備え、該対象物の光軸方向距離を測定する光学式測距装置であって、
前記投光部は、光軸方向に光束を集束するレンズと、該レンズを保持し且つ該主基板に取り付けられる保持枠と、該光束を放射する発光素子を搭載し且つ該レンズに対向して該保持枠に取り付けられる一方の副基板とからなり、
前記受光部は、該対象物から戻って来る光束を集光するレンズと、該レンズを保持し且つ該主基板に取り付けられる保持枠と、該光束を受光する受光素子を搭載し且つ該レンズに対向して該保持枠に取り付けられる他方の副基板とからなり、
該副基板の少くとも片方は、位置調整用の貫通孔が形成されており、
該保持枠は、該貫通孔と対応する部位に該貫通孔よりも大きな開口寸法を有する位置調整用の凹部が形成されていることを特徴とする光学式測距装置。
前記副基板は、前記貫通孔を通して前記凹部に細棒を挿入し、該細棒をその先端と該凹部の底部とが接する部分を支点とするテコにして前記保持枠に対する位置を調整可能であるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光学式測距装置。