JP2005251795A - Light source equipped with light emitting diode, and distance measuring equipment using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発光ダイオードを備えた光源及びそれを用いた測距装置に関する。 The present invention relates to a light source including a light emitting diode and a distance measuring device using the light source.
発光ダイオードは、例えばオートフォーカスカメラにおける被写体までの距離を測定するための測距装置の光源に利用されている(特許文献1、2、3、4参照)。
前記発光ダイオードは、一対のリードに発光ダイオードチップ(以下、LEDチップという)を接続し、その接続部を、前記LEDチップの出射面に対向する面に凸レンズ部が形成されたモールド体によりモールドしたものであり、前記LEDチップからの出射光を前記モールド体の凸レンズ部により広がり角が小さくなる方向に屈折させて出射する。 In the light emitting diode, a light emitting diode chip (hereinafter referred to as an LED chip) is connected to a pair of leads, and the connection portion is molded by a mold body in which a convex lens portion is formed on a surface facing the emission surface of the LED chip. The emitted light from the LED chip is refracted by the convex lens portion of the mold body in a direction in which the divergence angle becomes smaller and emitted.
しかし、前記発光ダイオードは、前記LEDチップからの出射光のうち、前記LEDチップから直接前記凸レンズ部に向かって出射した光が、前記凸レンズ部により広がり角が小さくなる方向に屈折されて正規の方向に出射するだけでなく、前記LEDチップからその出射面とは反対方向に出射した光のうち、前記リードにより反射された光や、前記モールド体の後面(凸レンズ部の形成面とは反対側の面)で内面反射された光の一部が前記凸レンズ部に入射し、その光も前記凸レンズ部により屈折されて前記正規の方向とは異なる方向に出射するため、前記測距装置に、前記正規の方向とは異なる方向に出射する光の影響による測定誤差を生じさせてしまう。 However, in the light emitting diode, the light emitted from the LED chip directly toward the convex lens portion out of the light emitted from the LED chip is refracted by the convex lens portion in a direction in which the spread angle becomes smaller, and the normal direction In addition to the light emitted from the LED chip in the direction opposite to the light emission surface, the light reflected by the lead, the rear surface of the mold body (on the side opposite to the surface on which the convex lens portion is formed) Part of the light internally reflected by the surface) is incident on the convex lens part, and the light is also refracted by the convex lens part and emitted in a direction different from the normal direction. Measurement error due to the influence of light emitted in a direction different from the direction of.
この発明は、発光ダイオードからの出射光のうち、LEDチップから直接モールド体の凸レンズ部に向かって出射し、前記凸レンズ部により広がり角が小さくなる方向に屈折されて正規の方向に出射した光だけを出射することができる光源を提供するとともに、その光源を用いた、精度の高い距離測定を行なうことができる測距装置を提供することを目的としたものである。 In the present invention, of the light emitted from the light emitting diode, only the light emitted directly from the LED chip toward the convex lens portion of the mold body and refracted in the direction in which the divergence angle decreases by the convex lens portion and emitted in the normal direction. It is an object of the present invention to provide a distance measuring device that can perform distance measurement with high accuracy using the light source.
この発明の光源は、
一対のリードにLEDチップを接続し、その接続部を、前記LEDチップの出射面に対向する面に前記LEDチップからの出射光をその広がり角が小さくなる方向に屈折させて出射する凸レンズ部が形成されたモールド体によりモールドした発光ダイオードと、
前記発光ダイオードの出射側に配置され、前記発光ダイオードからの出射光のうち、前記LEDチップから直接前記モールド体の凸レンズ部に向かって出射して前記凸レンズ部により広がり角が小さくなる方向に屈折された出射光を一点に集光させる集光レンズと、
前記集光レンズの集光点を横切って配置され、前記発光ダイオードから出射して前記集光レンズを透過した光のうち、前記集光点に集光した光を透過させ、他の光を遮る遮光体とを備えたことを特徴とする。
The light source of the present invention is
A convex lens part that connects the LED chip to a pair of leads, and refracts the light emitted from the LED chip to a surface facing the emission surface of the LED chip in a direction in which the spread angle decreases, and emits the light. A light emitting diode molded by the molded body formed;
Arranged on the emission side of the light emitting diode, out of the light emitted from the light emitting diode, it is emitted directly from the LED chip toward the convex lens portion of the mold body and is refracted in a direction in which the divergence angle is reduced by the convex lens portion. A condensing lens that condenses the emitted light at one point;
Out of the light emitted from the light emitting diode and transmitted through the condenser lens, the light condensed at the condenser point is transmitted and blocked from other light. A light shielding body is provided.
この光源において、前記遮光体は、前記発光ダイオードから出射して前記集光レンズを透過した光の前記集光レンズの集光点を横切る面上における断面積よりも大きい面積を有し、その中央部に1つのピンホールが設けられた光吸収板からなっており、前記ピンホールを集光レンズの集光点に一致させて配置されているのが好ましい。 In this light source, the light blocking body has an area larger than a cross-sectional area on a surface crossing a condensing point of the condensing lens of light emitted from the light emitting diode and transmitted through the condensing lens, and a center thereof It is preferable that the light-absorbing plate is provided with a single pinhole in the portion, and the pinhole is arranged so as to coincide with the condensing point of the condensing lens.
また、この光源においては、前記遮光体の前記集光レンズに対向する側とは反対側に、前記集光レンズの集光点に集光して前記遮光体を透過した光を実質的に平行光に補正して出射する投射レンズを配置するのが望ましい。 Further, in this light source, the light which is condensed at the condensing point of the condensing lens and transmitted through the light shielding body is substantially parallel to the side opposite to the side facing the condensing lens of the light shielding body. It is desirable to arrange a projection lens that emits light after correcting it.
また、この発明の測距装置は、
一対のリードに発光ダイオードチップを接続し、その接続部を、前記発光ダイオードチップの出射面に対向する面に前記発光ダイオードチップからの出射光をその広がり角が小さくなる方向に屈折させて出射する凸レンズ部が形成されたモールド体によりモールドした発光ダイオードと、前記発光ダイオードの出射側に配置され、前記発光ダイオードからの出射光のうち、前記発光ダイオードチップから直接前記モールド体の凸レンズ部に向かって出射して前記凸レンズ部により広がり角が小さくなる方向に屈折された出射光を一点に集光させる集光レンズと、前記集光レンズの集光点を横切って配置され、前記発光ダイオードから出射して前記集光レンズを透過した光のうち、前記集光点に集光した光を透過させ、他の光を遮る遮光体と、前記遮光体の前記集光レンズに対向する側とは反対側に配置され、前記集光レンズの集光点に集光して前記遮光体を透過した光を実質的に平行光に補正して出射する投射レンズとを備えた光源と、
前記光源の側方に配置され、前記光源の投射レンズから出射し、測距対象物により反射された戻り光を受光してその信号を出力する光センサとからなることを特徴とする。
The distance measuring device of the present invention is
A light-emitting diode chip is connected to a pair of leads, and the light emitted from the light-emitting diode chip is refracted in a direction in which the divergence angle is reduced to the surface facing the light-emitting diode chip. A light emitting diode molded by a molded body having a convex lens portion and a light emitting diode disposed on the light emitting side of the light emitting diode, out of the light emitted from the light emitting diode, directly from the light emitting diode chip toward the convex lens portion of the mold body A condensing lens that condenses the emitted light that is emitted and refracted in a direction in which the divergence angle is reduced by the convex lens portion, and a converging lens that is disposed across the condensing point of the condensing lens and is emitted from the light emitting diode. A light-shielding body that transmits the light condensed at the condensing point among the light transmitted through the condensing lens and blocks other light; The light-shielding body is disposed on the opposite side of the light-condensing lens from the side facing the condensing lens, and condenses light at the condensing point of the condensing lens and transmits the light-shielding body to substantially parallel light. A light source comprising a projection lens that emits;
The light sensor is arranged on the side of the light source, and includes an optical sensor that receives the return light emitted from the projection lens of the light source and reflected by the distance measuring object and outputs the signal.
この発明の測距装置は、前記光センサに、前記投射レンズからの光の出射方向に対して交差する方向に配列した複数の光電変換素子を備え、前記投射レンズから出射して測距対象物により反射され、前記投射レンズから前記測距対象物までの距離に対応した角度で前記光センサに向かって戻った光を、前記複数の光電変換素子のうちの前記戻り光の入射点の光電変換素子により受光してその信号を出力するものを用いて三角測距を行なうものに好適である。 The distance measuring apparatus of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a direction intersecting with an emission direction of light from the projection lens in the optical sensor, and is emitted from the projection lens to be a distance measurement object. Photoelectric conversion of the return light incident point of the plurality of photoelectric conversion elements, the light reflected toward the optical sensor at an angle corresponding to the distance from the projection lens to the distance measuring object. It is suitable for a device that performs triangulation using a device that receives light by an element and outputs the signal.
この発明の光源は、一対のリードにLEDチップを接続し、その接続部を、前記LEDチップの出射面に対向する面に前記LEDチップからの出射光をその広がり角が小さくなる方向に屈折させて出射する凸レンズ部が形成されたモールド体によりモールドした発光ダイオードの出射側に、前記発光ダイオードからの出射光のうち、前記LEDチップから直接前記モールド体の凸レンズ部に向かって出射して前記凸レンズ部により広がり角が小さくなる方向に屈折された出射光を一点に集光させる集光レンズを配置し、前記集光レンズの集光点を横切って、前記発光ダイオードから出射して前記集光レンズを透過した光のうち、前記集光点に集光した光を透過させ、他の光を遮る遮光体を配置したものであるため、前記発光ダイオードからの出射光のうち、前記LEDチップから直接前記モールド体の凸レンズ部に向かって出射し、前記凸レンズ部により広がり角が小さくなる方向に屈折されて正規の方向に出射した光だけを出射することができる。 In the light source of the present invention, the LED chip is connected to a pair of leads, and the connection portion refracts the light emitted from the LED chip to the surface facing the light emission surface of the LED chip in a direction in which the spread angle decreases. Of the light emitted from the light emitting diode, the light emitted from the light emitting diode is directly emitted from the LED chip toward the convex lens portion of the mold body on the emission side of the light emitting diode molded by the mold body on which the convex lens portion is emitted. A condensing lens that condenses the outgoing light refracted in the direction in which the divergence angle becomes smaller at one point, crosses the condensing point of the condensing lens and exits from the light emitting diode, and the condensing lens Of the light transmitted through the light collecting point, the light collected at the condensing point is transmitted and a light shielding body that blocks other light is disposed. Of Shako, the LED emitted toward the convex lens portion directly the mold body from the chip, the refracted in a direction divergent angle by the convex lens portion is small can be emitted only light emitted in the normal direction.
この光源において、前記遮光体は、前記発光ダイオードから出射して集光レンズを透過した光の前記集光レンズの集光点を横切る面上における断面積よりも大きい面積を有し、その中央部に1つのピンホールが設けられた光吸収板とし、この光吸収板を、前記ピンホールを前記集光レンズの集光点に一致させて配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記発光ダイオードからの出射光のうち、前記正規の方向に出射した光だけを確実に出射することができる。 In this light source, the light shielding body has an area larger than a cross-sectional area on a surface crossing a condensing point of the condensing lens of light emitted from the light emitting diode and transmitted through the condensing lens, and a central portion thereof It is preferable that the light absorbing plate is provided with a single pinhole, and the light absorbing plate is arranged so that the pinhole coincides with the condensing point of the condensing lens. Of the light emitted from the light emitting diode, only the light emitted in the normal direction can be reliably emitted.
また、この光源は、前記遮光体の前記集光レンズに対向する側とは反対側に、前記集光レンズの集光点に集光して前記遮光体を透過した光を実質的に平行光に補正して出射する投射レンズを配置した構成とするのが望ましく、このようにすることにより、例えばオートフォーカスカメラ等の測距装置の光源に利用するとともに、前記測距装置に精度の高い距離測定を行なわせることができる。 In addition, the light source substantially collimates the light that is condensed at the condensing point of the condensing lens and transmitted through the light shielding body on the side opposite to the side facing the condensing lens of the light shielding body. It is desirable to have a configuration in which a projection lens that is corrected and emitted is arranged. By doing so, for example, it is used as a light source of a distance measuring device such as an autofocus camera, and the distance measuring device has a high accuracy. Measurements can be made.
また、この発明の測距装置は、前記発光ダイオードの出射側に前記集光レンズを配置し、前記集光レンズの集光点を横切って前記遮光体を配置するとともに、前記遮光体の前記集光レンズに対向する側とは反対側に前記投射レンズを配置した光源を備え、この光源の側方に、前記光源の投射レンズから出射し、測距対象物により反射された戻り光を受光してその信号を出力する光センサを配置したものであるため、前記光源から、前記発光ダイオードからの出射光のうち、前記LEDチップから直接前記モールド体の凸レンズ部に向かって出射し、前記凸レンズ部により広がり角が小さくなる方向に屈折されて正規の方向に出射した光だけを、前記投射レンズにより平行光に補正して測距対象物に投射することができ、したがって、前記測距対象物により反射された戻り光を前記光センサに受光させることによる前記測距対象物までの距離測定を高い精度で行なうことができる。 In the distance measuring device according to the present invention, the condensing lens is disposed on an emission side of the light emitting diode, the light shielding body is disposed across a condensing point of the condensing lens, and the light collecting body includes the light collecting body. A light source having the projection lens arranged on the side opposite to the side facing the optical lens is provided, and the return light emitted from the projection lens of the light source and reflected by the distance measuring object is received on the side of the light source. Since the light sensor for outputting the signal is disposed, the light emitted from the light source from the light source is directly emitted from the LED chip toward the convex lens portion of the mold body, and the convex lens portion. Therefore, only the light refracted in the direction in which the divergence angle is reduced and emitted in the normal direction can be corrected to parallel light by the projection lens and projected onto the object to be measured. The distance measurement the return light reflected by the elephant was to the distance measuring object by be received by the optical sensor can be performed with high accuracy.
この発明の測距装置は、前記光センサに、前記投射レンズからの光の出射方向に対して交差する方向に配列した複数の光電変換素子を備え、前記投射レンズから出射して測距対象物により反射され、前記投射レンズから前記測距対象物までの距離に対応した角度で前記光センサに向かって戻った光を、前記複数の光電変換素子のうちの前記戻り光の入射点の光電変換素子により受光してその信号を出力するものを用いて三角測距を行なうものに好適であり、この発明の測距装置によれば、前記三角測距の精度を飛躍的に高くすることができる。 The distance measuring apparatus of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a direction intersecting with an emission direction of light from the projection lens in the optical sensor, and is emitted from the projection lens to be a distance measurement object. Photoelectric conversion of the return light incident point of the plurality of photoelectric conversion elements, the light reflected toward the optical sensor at an angle corresponding to the distance from the projection lens to the distance measuring object. It is suitable for a device that performs triangulation using a device that receives light by an element and outputs the signal, and according to the distance measuring device of the present invention, the accuracy of the triangulation can be remarkably increased. .
図1〜図4はこの発明の光源の一実施例を示しており、図1は光源の構成図、図2及び図3は発光ダイオードの断面図及び一部切開正面図、図4は前記発光ダイオードからの出射光を示す図である。 1 to 4 show an embodiment of a light source of the present invention. FIG. 1 is a block diagram of the light source, FIGS. 2 and 3 are sectional views and partially cut front views of a light emitting diode, and FIG. It is a figure which shows the emitted light from a diode.
この実施例の光源1は、例えばオートフォーカスカメラ等の測距装置に用いられるものであり、図1に示したように、発光ダイオード2と、前記発光ダイオード2の出射側に配置された集光レンズ9と、前記集光レンズ9の集光点を横切って配置され、前記発光ダイオード2から出射して前記集光レンズ9を透過した光のうち、前記集光点に集光した光を透過させ、他の光を遮る遮光体10と、前記遮光体10の前記集光レンズ9に対向する側とは反対側に配置された投射レンズ13とからなっている。
The light source 1 of this embodiment is used for a distance measuring device such as an autofocus camera, for example, and as shown in FIG. 1, the light emitting diode 2 and the light condensing arranged on the emission side of the light emitting diode 2. The
まず、発光ダイオード2について説明すると、この発光ダイオード2は、図2及び図3に示したように、一対のリード3,4の一端部にLEDチップ(発光ダイオードチップ)5を接続し、その接続部を、前記LEDチップ5の出射面5aに対向する面に凸レンズ部8が形成されたモールド体7によりモールドしたものであり、前記LEDチップ5からの出射光を前記モールド体7の凸レンズ部8により広がり角が小さくなる方向に屈折させて出射する。
First, the light-emitting diode 2 will be described. The light-emitting diode 2 has an LED chip (light-emitting diode chip) 5 connected to one end of a pair of
前記一対のリード3,4は、表面に半田メッキが施された鉄系金属からなっており、これらのリード3,4のうち、一方のリード3の一端部に、前記LEDチップ5の平面形状よりも若干大きい面積のチップ搭載部が形成されている。
The pair of
前記LEDチップ5は、その構造は図示しないが、一方の面側の中心部にpn接合面からなる点状の発光部を形成したチップ状半導体のp層及びn層にそれぞれ電極を設けたものであり、前記チップ状半導体の前記発光部側の面が出射面5aとされている。
Although the structure of the
このLEDチップ5は、前記一方のリード3の一端部に形成されたチップ搭載部の上に、LEDチップ5の出射面5aとは反対面を前記リード3に接着して配置されており、一方の電極を前記一方のリード3の一端部に接続し、他方の電極を他方のリード4の一端部にリードワイヤ6を介して接続されている。
The
また、前記モールド体7は、エポキシ樹脂等の透明樹脂からなっており、その凸レンズ部8の軸線は、前記LEDチップ5の出射面5aからの出射光軸(出射面に垂直で且つ点状発光部の中心を通る線)に一致している。
The mold body 7 is made of a transparent resin such as an epoxy resin, and the axis of the
この発光ダイオード2は、前記LEDチップ5の点状発光部が様々な方向に光を放射するため、前記LEDチップ5からの出射光のうち、前記LEDチップ5から直接前記凸レンズ部8に向かって出射した光が、図4に矢線で示したように前記凸レンズ部8により広がり角が小さくなる方向に屈折されて正規の方向に出射するだけでなく、前記LEDチップ5からその出射面5aとは反対方向に出射した光のうち、前記リード3,4により反射された光や、前記モールド体7の後面、つまり凸レンズ部8の形成面とは反対側の面で内面反射された光の一部が図4に破矢線で示したように前記凸レンズ部8に入射し、その光も前記凸レンズ部8により屈折されて前記正規の方向とは異なる方向に出射する。
In the light emitting diode 2, since the point light emitting portion of the
以下、前記発光ダイオード2からの出射光のうち、前記正規の方向に出射する光を正規光といい、その正規光とは異なる方向に出射する光をゴースト光という。 Hereinafter, among the light emitted from the light emitting diode 2, light emitted in the normal direction is referred to as normal light, and light emitted in a direction different from the normal light is referred to as ghost light.
一方、前記発光ダイオード2の出射側に配置された集光レンズ9は、前記発光ダイオード2からの出射光のうち、前記LEDチップ5から直接前記モールド体7の凸レンズ部8に向かって出射して前記凸レンズ部により広がり角が小さくなる方向に屈折された出射光を一点に集光させるレンズ特性をもっている。なお、この集光レンズ9は、図1のような1枚レンズでも、複数枚のレンズを組み合わせたものでもよい。
On the other hand, the condensing
したがって、前記発光ダイオード2から出射光して前記集光レンズ9を透過した前記正規光とゴースト光のうち、正規光は、図1に矢線で示したように前記集光レンズ9の集光点に集光され、ゴースト光は、図1に破矢線で示したように前記集光レンズ9の集光点以外の方向に向かう。
Therefore, among the normal light and ghost light emitted from the light emitting diode 2 and transmitted through the
また、前記集光レンズ9の集光点を横切って配置された遮光体10は、前記発光ダイオード2から出射して前記集光レンズ9を透過した光(正規光とゴースト光の両方を含む光)の集光レンズ9の集光点を横切る面上における断面積よりも大きい面積を有し、その中央部に1つのピンホール12が設けられた光吸収板11からなっており、この光吸収板11は、前記ピンホール12を前記集光レンズ9の集光点に一致させて配置されている。
The
さらに、前記光吸収板11からなる遮光体10の集光レンズ9に対向する側とは反対側に配置された投射レンズ13は、前記発光ダイオード2から出射して前記集光レンズ9を透過した光のうち、前記集光レンズ9の集光点に集光して前記遮光体10を透過した光、つまり前記光吸収板11のピンホール12内を透過した正規光を、図1に矢線で示したように実質的に平行光に補正して出射するレンズ特性をもっている。なお、この投射レンズ13は、図1のような1枚レンズでも、複数枚のレンズを組み合わせたものでもよい。
Further, the
前記光源1は、一対のリード3,4にLEDチップ5を接続し、その接続部を、前記LEDチップ5の出射面5aに対向する面に前記LEDチップ5からの出射光をその広がり角が小さくなる方向に屈折させて出射する凸レンズ部8が形成されたモールド体7によりモールドした発光ダイオード2の出射側に、前記発光ダイオード2からの出射光のうち、前記LEDチップ5から直接前記モールド体7の凸レンズ部8に向かって出射して前記凸レンズ部8により広がり角が小さくなる方向に屈折された出射光を一点に集光させる集光レンズ9を配置し、前記集光レンズ9の集光点を横切って、前記発光ダイオード2から出射して前記集光レンズ9を透過した光のうち、前記集光点に集光した光を透過させ、他の光を遮る遮光体10を配置したものであるため、前記発光ダイオードからの出射光のうち、前記LEDチップ5から直接前記モールド体7の凸レンズ部8に向かって出射し、前記凸レンズ部8により広がり角が小さくなる方向に屈折されて正規の方向に出射した正規光だけを出射することができる。
The light source 1 connects the
すなわち、この光源1においては、前記発光ダイオードからの出射光のうち、前記正規の方向に出射して前記集光レンズ9を透過した正規光が図1に矢線で示したように前記集光レンズ9の集光点に集光され、前記発光ダイオード2から前記正規の方向とは異なる方向に出射したゴースト光は図1に破矢線で示したように前記集光レンズ9の集光点以外の方向に向かう。
That is, in the light source 1, out of the light emitted from the light emitting diode, the normal light emitted in the normal direction and transmitted through the
そして、この光源1では、前記集光レンズの集光点を横切って前記遮光体10を配置しているため、前記発光ダイオード2から出射して集光レンズ9を透過した光のうち、前記集光レンズ9の集光点以外の方向に向かうゴースト光は前記遮光体10により遮られ、前記集光レンズ9の集光点に集光した正規光だけが、前記遮光体10を透過して出射する。
In this light source 1, since the
したがって、この光源1によれば、前記発光ダイオードからの出射光のうち、前記正規の方向に出射した正規光だけを出射することができる。 Therefore, according to the light source 1, only the normal light emitted in the normal direction can be emitted out of the light emitted from the light emitting diode.
また、上記実施例では、前記遮光体10を、前記発光ダイオード2から出射して集光レンズ9を透過した光の前記集光レンズ9の集光点を横切る面上における断面積よりも大きい面積を有し、その中央部に1つのピンホール12が設けられた光吸収板11とし、この光吸収板11を、前記ピンホール12を前記集光レンズ9の集光点に一致させて配置しているため、前記発光ダイオード2からの出射光のうち、前記正規の方向に出射した正規光だけを確実に出射することができる。
Moreover, in the said Example, the area larger than the cross-sectional area on the surface which crosses the condensing point of the said
そして、上記実施例の光源1は、前記遮光体10の集光レンズ9に対向する側とは反対側、つまり出射側に、前記集光レンズ9の集光点に集光して前記遮光体10を透過した正規光を実質的に平行光に補正して出射する投射レンズ13を配置しているため、前記遮光体10を透過した正規光をビーム光として投射することができ、したがって、例えばオートフォーカスカメラ等の測距装置の光源に利用するとともに、前記測距装置に精度の高い距離測定を行なわせることができる。
The light source 1 of the above embodiment condenses the light shielding body on the condensing point of the condensing
図5はこの発明の測距装置の一実施例を示しており、この測距装置は、前記発光ダイオード2の出射側に前記集光レンズ9を配置し、前記集光レンズ9の集光点を横切って前記遮光体10を配置するとともに、前記遮光体10の出射側(集光レンズ9に対向する側とは反対側)に、前記集光レンズ9の集光点に集光して前記遮光体10を透過した前記正規光を実質的に平行光に補正して出射する投射レンズ13を配置した前記実施例の光源1を備え、この光源1の側方に、十分な間隔をおいて、前記光源1の投射レンズ13から出射し、測距対象物Aにより反射された戻り光を受光してその信号を出力する光センサ14を配置したものである。
FIG. 5 shows an embodiment of the distance measuring device of the present invention. In the distance measuring device, the condensing
なお、この実施例の測距装置は、オートフォーカスカメラに実装される赤外線測距装置であり、前記光源1の発光ダイオード2のLEDチップ5は、赤外線光を発するチップ状半導体からなっている。
The distance measuring device of this embodiment is an infrared distance measuring device mounted on an autofocus camera, and the
この測距装置において、前記光センサ14は、一方の面に、複数の光電変換素子、例えばフォトダイオード15を、前記光源1の投射レンズ13からの光(実質的に平行光に補正されたビーム光)の出射方向に対して交差する方向に1列に密に並べて配列形成したものであり、前記投射レンズ13により投射されて測距対象物(以下、被写体と言う)Aにより反射され、前記光センサ14に対して前記投射レンズ13から前記被写体Aまでの距離に対応した角度方向から入射する戻り光を、前記複数のフォトダイオード15のうちの前記戻り光の入射点のフォトダイオード15により受光してその信号を出力する。
In this distance measuring apparatus, the
この光センサ14は、そのフォトダイオード形成面を前記投射レンズ13からの投射光が向かう方向に向けて、フォトダイオード形成面が前記投射レンズ13からの投射光の軸線Oに対して垂直になるように配置されており、したがって、この光センサ14の複数のフォトダイオード15は、前記投射レンズ13からの投射光の軸線Oと直交する方向に配列している。
This
そして、前記光センサ14の入射側、つまりフォトダイオード形成面の前方には、前記被写体Aにより反射された戻り光を集光させて前記フォトダイオード15の受光面に入射させるセンサ側レンズ16が配置されている。なお、このセンサ側レンズ16は、図5のような1枚レンズでも、複数枚のレンズを組み合わせたものでもよい。
A sensor-
この測距装置は、三角測距を行なうものであり、前記光源1から前記投射レンズ13により平行光に補正されて出射したビーム光を被写体Aに向けて投射することにより、前記被写体Aにより反射され、前記投射レンズ13から前記被写体Aまでの距離に対応した角度方向から前記光センサ14に向かって戻った光を、前記光センサ14の複数のフォトダイオード15のうちの前記戻り光の入射点に位置するフォトダイオード15により受光し、その信号を前記光センサ14から測距回路17に出力する。
This distance measuring device performs triangulation, and is reflected by the subject A by projecting beam light emitted from the light source 1 after being corrected to parallel light by the
なお、前記被写体Aにより反射された戻り光は、前記センサ側レンズ16により集光され、前記光センサ14の複数のフォトダイオード15のうち、前記戻り光の入射点に位置するフォトダイオード15に入射する。
The return light reflected by the subject A is collected by the sensor-
図5において、実線は前記投射レンズ13から被写体Aまでの距離が短いときの光路、鎖線は前記投射レンズ13から被写体Aまでの距離が長いときの光路を示しており、前記投射レンズ13から被写体Aまでの距離が短いときは、前記被写体Aにより反射された戻り光が前記光センサ14の光源1に近い側のフォトダイオード15に入射し、前記投射レンズ13から被写体Aまでの距離が長いときは、前記被写体Aにより反射された戻り光が前記光センサ14の光源1から遠い側のフォトダイオード15に入射する。
In FIG. 5, the solid line indicates the optical path when the distance from the
そして、前記光センサ14は、その複数のフォトダイオード15のうち、前記戻り光を受光したフォトダイオード15の位置に対応する信号を測距回路17に出力する。
The
一方、前記測距回路17には、前記光源1から前記投射レンズ13により平行光に補正されて投射される被写体投射光の軸線Oから前記光センサ14の配置位置までの距離データが予め設定されており、この測距回路17は、前記光センサ14からの出力信号に基づいて、前記被写体投射光の軸線Oに対して直交する線上における前記軸線Oから前記光センサ14の戻り光入射点までの距離と、前記光センサ14に対する前記戻り光の入射角とを求め、これらの距離及び角度から三角測量の原理により前記被写体Aまでの距離を判定し、その測距データを図示しないレンズ焦点調整部に出力する。
On the other hand, the
この測距装置は、前記発光ダイオード2の出射側に前記集光レンズ9を配置し、前記集光レンズ9の集光点を横切って前記遮光体10を配置するとともに、前記遮光体10の前記集光レンズ9に対向する側とは反対側に、前記集光レンズ9の集光点に集光して前記遮光体10を透過した前記正規光を実質的に平行光に補正して出射する投射レンズ13を配置した光源1を備え、この光源1の側方に、前記光源1の投射レンズ13から出射し、測距対象物Aにより反射された戻り光を受光してその信号を出力する光センサ14を配置したものであるため、前記光源1から、前記発光ダイオード2からの出射光のうち、前記LEDチップ5から直接前記モールド体7の凸レンズ部8に向かって出射し、前記凸レンズ部8により広がり角が小さくなる方向に屈折されて正規の方向に出射した正規光だけを、前記投射レンズ13により平行光に補正して被写体Aに投射することができ、したがって、前記被写体Aにより反射された戻り光を前記光センサ14に受光させることによる前記被写体Aまでの距離測定を高い精度で行なうことができる。
In this distance measuring device, the condensing
すなわち、この実施例の測距装置は、前記光センサ14に、前記光源1の投射レンズ13からの光の出射方向に対して交差する方向に配列した複数のフォトダイオード15を備え、前記投射レンズ13から出射して被写体Aにより反射され、前記光センサ14に対して前記投射レンズ13から前記被写体Aまでの距離に対応した角度方向から入射する戻り光を、前記複数のフォトダイオード15のうちの前記戻り光の入射点のフォトダイオード15により受光してその信号を出力するものを用いて三角測距を行なうものであり、この三角測距では、前記発光ダイオード2から出射し、前記投射レンズ13により被写体Aに投射される光がその軸線に対して傾いた方向に向かうゴースト光を含んでいると、そのゴースト光が測距精度に影響するが、この測距装置によれば、前記光源1からゴースト光をほとんど含まない正規光を前記投射レンズ13により実質的に補正して被写体Aに投射することができるため、前記三角測距の精度を飛躍的に高くすることができる。
That is, the distance measuring device of this embodiment includes a plurality of
なお、上記実施例の測距装置は三角測距を行なうものであるが、この発明は、前記光源1から前記投射レンズ13により実質的に平行光に補正した光を被写体Aに向けて投射し、前記被写体Aにより反射された戻り光を前記光源1の側方に配置された光センサにより受光して、前記光源1からの光出射と前記光センサへの戻り光入射との時間差に基づいて前記被写体Aまでの距離を判定する時間差測距を行なう測距装置にも適用することができる。
Although the distance measuring apparatus of the above embodiment performs triangulation, the present invention projects light, which is substantially corrected to parallel light from the light source 1 by the
また、この発明の測距装置は、オートフォーカスカメラの測距装置に限らず、他の測距装置にも適用することができる。 Further, the distance measuring device of the present invention is not limited to the distance measuring device of the autofocus camera, but can be applied to other distance measuring devices.
1…光源、2…発光ダイオード、3,4…リード、5…LEDチップ、5a…出射面、6…リードワイヤ、7…モールド体、8…凸レンズ部、9…集光レンズ、10…遮光体、11…光吸収板、12…ピンホール、13…投射レンズ、14…光センサ、15…フォトダイオード(光電変換素子)、16…センサ側レンズ、17…測距回路、A…被写体(測距対象物)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Light emitting diode, 3, 4 ... Lead, 5 ... LED chip, 5a ... Outgoing surface, 6 ... Lead wire, 7 ... Mold body, 8 ... Convex lens part, 9 ... Condensing lens, 10 ... Light-shielding body DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Light absorption board, 12 ... Pinhole, 13 ... Projection lens, 14 ... Optical sensor, 15 ... Photodiode (photoelectric conversion element), 16 ... Sensor side lens, 17 ... Distance measuring circuit, A ... Subject (distance measurement) Object).
Claims (5)
前記発光ダイオードの出射側に配置され、前記発光ダイオードからの出射光のうち、前記発光ダイオードチップから直接前記モールド体の凸レンズ部に向かって出射して前記凸レンズ部により広がり角が小さくなる方向に屈折された出射光を一点に集光させる集光レンズと、
前記集光レンズの集光点を横切って配置され、前記発光ダイオードから出射して前記集光レンズを透過した光のうち、前記集光点に集光した光を透過させ、他の光を遮る遮光体とを備えたことを特徴とする光源。 A light-emitting diode chip is connected to a pair of leads, and the light emitted from the light-emitting diode chip is refracted in a direction in which the divergence angle is reduced to the surface facing the light-emitting diode chip. A light emitting diode molded by a molded body having a convex lens portion;
Arranged on the emission side of the light-emitting diode, out of the light emitted from the light-emitting diode, the light is emitted directly from the light-emitting diode chip toward the convex lens portion of the mold body and refracted in a direction in which the divergence angle is reduced by the convex lens portion. A condensing lens that condenses the emitted light at one point;
Out of the light emitted from the light emitting diode and transmitted through the condenser lens, the light condensed at the condenser point is transmitted and blocked from other light. A light source comprising a light shielding body.
前記光源の側方に配置され、前記光源の投射レンズから出射し、測距対象物により反射された戻り光を受光してその信号を出力する光センサとからなることを特徴とする測距装置。 A light-emitting diode chip is connected to a pair of leads, and the light emitted from the light-emitting diode chip is refracted in a direction in which the divergence angle is reduced and emitted from the connection portion to a surface opposite to the emission surface of the light-emitting diode chip. A light emitting diode molded by a molded body having a convex lens portion and a light emitting diode disposed on the light emitting side of the light emitting diode, out of the light emitted from the light emitting diode, directly from the light emitting diode chip toward the convex lens portion of the mold body A condensing lens that condenses the emitted light that is emitted and refracted in a direction in which the divergence angle is reduced by the convex lens portion, and a converging lens that is disposed across the condensing point of the condensing lens and is emitted from the light emitting diode. A light-shielding body that transmits the light condensed at the condensing point among the light transmitted through the condensing lens and blocks other light; The light-shielding body is disposed on the opposite side of the light-condensing lens from the side facing the condensing lens, and condenses light at the condensing point of the condensing lens and transmits the light-shielding body to substantially parallel light. A light source comprising a projection lens that emits;
A distance measuring device comprising: an optical sensor disposed on a side of the light source, receiving a return light emitted from a projection lens of the light source and reflected by a distance measuring object and outputting the signal. .
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