JP3146824B2

JP3146824B2 - 測距装置

Info

Publication number: JP3146824B2
Application number: JP00667994A
Authority: JP
Inventors: 伸生平田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JPH07208980A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両の追突防止
装置に適用可能な三角測量方式の測距装置（測距モジュ
ール）に関し、特に、左右の平行光軸間隔を短縮する左
右一対の平行プリズムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動焦点カメラ等に搭載される外
光三角方式の測距装置の原理的構成は、例えば図４に示
すように、物点（物体）Ｔに臨み視差を作る左右一対の
結像レンズ１_R，１_Lを含む結像光学系と、その物体像
を電気信号に変換する左右一対のフォトセンサアレイ２
_R，２_L、フォトセンサアレイ２_R，２_Lからの信号を
ディジタル信号に変換する量子化回路３_R，３_L及び量
子化回路３_R，３_Lからのディジタル信号に基づいて距
離信号を算出する論理演算部４がそれぞれ作り込まれた
距離測定半導体集積回路チップ（ＩＣ）５とを有してい
る。物体Ｔの結像（実像）は基準長Ｂだけ隔てた左右一
対の結像レンズ１_R，１_Lによりチップ５の主面の左右
一対のフォトセンサアレイ２_R，２_L上に投影される。
物体Ｔまでの距離ｄは三角測量の原理（相似性）に基づ
いて次式で与えられる。

【０００３】ｄ＝Ｂ・ｆ_e／（Ｘ₁＋Ｘ₂）＝Ｂ・ｆ_e／Ｘ・・・（１）但し、ｆ_eは結像レンズ１_R，１_Lとフォトセンサアレ
イ２_R，２_Lまでの距離（結像レンズ１_R，１_Lの焦点
距離に等しい）、Ｘ₁，Ｘ₂はフォトセンサアレイ
２_R，２_L上の像点位置と物体Ｔが無限遠にあるときの
像点位置との距離で、それらの和Ｘ（＝Ｘ₁＋Ｘ₂）は
フォトセンサアレイ２_R，２_L上の物体像の相対的ずれ
量（位相量）である。

【０００４】このような測距装置は、ユーザー側で製造
されるカメラ等への搭載を容易にするため、ユニット化
ないしモジュール化されており、例えば、図５に示すよ
うな自動焦点用測距モジュール（ユニット）として知ら
れている。この自動焦点用測距モジュールは、左右一対
の結像レンズ１_R，１_Lと、光線に偏角を付与し左右の
平行光軸間隔を短縮するための反射鏡Ｍ_R，Ｍ_L及び交
角９０°の２枚鏡の反射体６と、チップ５を封止したＩ
Ｃパッケージ７とを有するものである。ここで、チップ
５は半導体製造プロセスにより得られるため、量産性及
び低コスト化の下でチップサイズは縮小化する傾向があ
り、左右一対のフォトセンサアレイ２_R，２_Lの間隔は
高々数ｍｍである。一方、測距精度の向上を図るには、
基準長Ｂ及び焦点距離ｆ_eを長くする必要があるが、カ
メラ等への搭載においてはコンパクト化（１〜２ｃｍ）
もまた要請されるため、優れた測距精度を得ることはで
きない。ただ、カメラ等においては被写体深度の深い写
真レンズを用いれば距離測定の高精度化はさほど必要と
しない。しかし、図５に示す測距モジュールにおいて
は、結像レンズ１_R，１_Lを介した光線を偏向させてフ
ォトセンサアレイ２_R，２_L上へ導く光導系としての反
射鏡Ｍ_R，Ｍ_L及び交角９０°の反射体６は別体の光学
要素であるため、組立て作業の煩雑さや組立て精度の限
界があった。

【０００５】そこで、本発明者は、図６に示すような測
距装置を試作した。この測距装置は、例えば車両前方の
障害物までの距離を測定して追突を回避するための追突
防止装置に用いるものであり、左右一対の結像レンズ１
_R，１_Lを介した光線をそれぞれのフォトセンサアレイ
２_R，２_L上へ導く左右一対の平行プリズム８_R，８_L
を中心線Ｌに関して左右対称状に配置したものである。
この平行プリズム８_R，８_Lにおいては、入射側全反射
面８_RA，８_LAと射出側全反射面８_RB，８_LBの成す角（理
想交角）は１８０°（平行）で、入射側境界面８_RC，８
_LCと入射側全反射面８_RA，８_LAの成す角（理想頂角）及
び射出側全反射面８_RB，８_LBと射出側境界面８_RD，８_LD
の成す角（理想頂角）は４５°である。左右一対の結像
レンズ１_R，１_Lの平行光軸間隔は基準長Ｂ（例えば１
０ｃｍ程度）であるが、平行プリズム８_R，８_Lを通過
した左右の結像光線はフォトセンサアレイ２_R，２_Lへ
平行光軸間隔ｂ（例えば数ｍｍ程度）として短縮され
る。平行プリズム８_R，８_Lの突き合わせ（背合わせ）
側は切除面８_RE，８_LEとしてあり、両プリズム８_R，８
_Lの当りを無くしてフォトセンサアレイ２_R，２_Lでの
平行光軸間隔ｂをより小さくするようにしていると共
に、切除面８_RE，８_LEに光吸収物質を塗布して迷光の除
去や光線の相互干渉等の防止を図っている。なお、１２
は平行プリズム８_R，８_Lの入射側境界面８_RC，８_LCの
内側領域に接着剤を以て貼り合わせたプリズム接続用ガ
ラス板である。

【０００６】そして、このような形状の平行プリズム８
_R，８_Lは、図７に示すような切除面９ａのある平行四
辺形柱のプリズム母材９の側面（対向平行面）を最初に
研磨した後、いわゆる金太郎飴を作ると同様の方法で、
母材９の柱軸方向に等間隔毎に切断して製造される。こ
のプリズム母材９からの切り出しによる製造方法によれ
ば、プリズム単体での研磨工程を排除できるので、工数
の削減による低コスト化を図ることができ、また左右一
対の平行プリズム８_R，８_Lにおける平面平行度の精度
を相等しくできる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示す測距装置においては、次のような問題点がある。即
ち、結像レンズ１_R，１_Lから平行プリズム８_R，８_L
の入射側境界面８_RC，８_LCの入射領域に対して入射する
光線のうち結像するための通常の光路以外を経る光線
（迷光）が存在するため、この迷光が平行プリズム
８_R，８_L内で反射又は全反射によりフォトセンサアレ
イ２_R，２_L上に照射される。例えば、図８（ａ）に示
すように、平行プリズム８_Lの入射側境界面８_LCの入射
領域（入射瞳領域）Ｓのうち光軸ｌを交差し頂角４５°
を成す稜線部分ａ側に入射する迷光Ｘは、入射側全反射
面８_LAの稜線部分ａ側で反射するため、その迷光の反射
光は入射側境界面８_LCの入射領域Ｓに戻りここで全反射
した後、射出側全反射面８_LBで反射して射出瞳領域Ｔを
透過しフォトセンサアレイ２_L上に照射される。また、
図８（ｂ）に示すように、平行プリズム８_Lの入射側境
界面８_LCの入射領域Ｓのうち光軸ｌを迷光Ｘとは逆に交
差し稜線部分ａとは反対側に入射する迷光Ｙは、入射側
全反射面８_LAの稜線部分ｄ側で反射するため、その迷光
の反射光は射出側境界面８_LDの稜線部分ｄ側で全反射し
た後、射出側全反射面８_LBで反射して射出瞳領域Ｔを透
過しフォトセンサアレイ２_L上に照射される。迷光Ｘ，
Ｙがフォトセンサアレイ２_L上に照射されると、フォト
センサアレイ２_L上に正規の結像以外の像が写ったり、
重なって写ったりするため、測定誤差が大きくなり、測
距精度が悪くなる。迷光の入射量を抑制するために、結
像レンズの前にアパーチャーを置く方法が考えられる
が、Ｆナンバーが劣化し、レンズが暗くなるので、結像
照度が低下してフォトセンサアレイの応答時間が遅くな
る。

【０００８】そこで、上記問題点に鑑み、本発明の課題
は、センサの応答時間が遅くならず、迷光の抑制を図り
測距精度を向上できる測距装置を実現することにある。

【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、本発明の講じた手段は、平行プリズムの面に迷光除
去のための迷光トラップ手段を設けたものである。即
ち、本発明の第１の手段は、距離測定半導体集積回路チ
ップの左右一対のセンサ部のそれぞれに対し測距対象を
結像する左右一対の結像系と、上記結像系の平行光軸間
隔を上記センサ部の平行光軸間隔に短縮する左右一対の
平行プリズム（全反射面の理想交角１８０°）とを有
し、上記結像系から上記平行プリズムの入射側境界面の
入射領域を介して入射した光線が入射側全反射面で反射
した後、射出側全反射面で反射して射出側境界面の射出
領域を介して上記センサ部へ結像する測距装置におい
て、上記平行プリズムは、上記入射領域を介して入射し
た光線のうち上記入射側全反射面で反射して上記入射側
境界面に戻る光線を捕捉するための迷光ラップ用の溝又
はスリットを上記入射側境界面に有することを特徴とす
る。また上記平行プリズムは、上記入射領域を介して入
射した光線のうち上記入射側全反射面で反射して上記射
出側境界面に向かう光線を捕捉するための迷光ラップ用
の溝又はスリットを上記射出側境界面に有することを特
徴とする。かかる測距装置において、左右の平行プリズ
ムは入射側境界面の内側領域相互をプリズム接続用ガラ
ス板で接着連結されてなり、上記入射側境界面の上記迷
光トラップ用の溝又はスリットは上記プリズム接続用ガ
ラス板と入射領域に貼り合わせたガラス板との間隙であ
り、上記射出側境界面の上記迷光トラップ用の溝又はス
リットは非射出領域に貼り合わせた複数のガラス板の間
隙であることを特徴とする。また上記測距装置におい
て、上記入射側境界面の前記迷光トラップ用の溝又はス
リットは切込み溝であり、上記射出側境界面の前記迷光
トラップ用の溝又はスリットは少なくとも一つの切込み
溝であることを特徴とする。

【００１０】本発明の第２の手段は、距離測定半導体集
積回路チップの左右一対のセンサ部のそれぞれに対し測
距対象を結像する左右一対の結像系と、上記結像系の平
行光軸間隔を上記センサ部の平行光軸間隔に短縮する左
右一対の平行プリズム（全反射面の理想交角１８０°）
とを有する測距装置において、左右の平行プリズムは入
射側境界面の内側領域相互をプリズム接続用ガラス板で
接着連結されてなり、各々の平行プリズムの入射側境界
面及び射出側境界面と入射側全反射面及び射出側全反射
面には無反射コーディングが施されてなり、上記面以外
の面には光吸収物質が塗布されてなることを特徴とす
る。かかる測距装置において、上記平行プリズムの入射
側境界面の非入射領域及び上記平行プリズムの射出側境
界面の非射出領域には光吸収物質が塗布されてなること
特徴とする。

【００１１】

【作用】第１の手段によれば、平行プリズム内に入射し
た光線のうち入射側境界面及び／又は射出側境界面に当
たる光線は迷光トラップ用の溝又はスリットに捕捉さ
れ、平行プリズム内から除去される。このため、センサ
部に照射される迷光が減少するので、高精度の測距精度
を得ることができる。アパーチャー等を用いていないの
で結像照度の低下を招かずに済み応答速度が遅くなるこ
とはない。入射側境界面及び射出側境界面の迷光トラッ
プ用の溝又はスリットはプリズム接続用ガラス板と入射
領域に貼り合わせたガラス板との間隙や非射出領域に貼
り合わせた複数のガラス板の間隙で構成することができ
るが、ガラス板の貼り合わせに代えて厚み付けをした平
行プリズムに切込み溝を形成しても良い。かかる場合に
は、部品点数を削減することができると共に、接着剤の
塗布や屈折率の合わせ込み等の手間が不要になり、低コ
トス化を図ることができる。

【００１２】第２の手段によれば、平行プリズム内の迷
光が入射側境界面又は射出側境界面に当たると、反射し
てプリズム内に閉じ込められず、そのままプリズム側へ
射出する。また入射側全反射面及び射出側全反射面で正
規の角度以外の角度で入射する迷光もそのままプリズム
外へ射出する。従って、センサ部に照射される迷光の量
が減少するので、やはり高精度の測距精度を得ることが
できる。また、入射側境界面，射出側境界面，入射側全
反射面及び射出側全反射面以外の面（側面）に光吸収物
質が塗布されているので、外来光の遮光が達成され、プ
リズム内の迷光を低減できる。更に、平行プリズムの入
射側境界面の非入射領域及び射出側境界面の非射出領域
に光吸収物質が塗布されている場合には、遮光及び迷光
除去を同時に実現できる。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１４】〔実施例１〕図１（ａ）は本発明の実施例
１に係る測距装置を示す構成図で、図１（ｂ）は同測距
装置の平行プリズムにおける迷光の光路を示す説明図で
ある。

【００１５】この測距装置２０は例えば追突防止装置に
用いるものであり、左右一対の結像レンズ１_R，１_Lを
介した光線をそれぞれのフォトセンサアレイ２_R，２_L
上へ導く左右一対の平行プリズム８_R，８_Lを中心線Ｌ
に関して背合わせ状態で左右対称状に配置したものであ
る。この平行プリズム８_R，８_Lにおいては、入射側全
反射面８_RA，８_LAと射出側全反射面８_RB，８_LBの成す角
（理想交角）は１８０°（平行）で、入射側境界面
８_RC，８_LCと入射側全反射面８_RA，８_LAの成す角（理想
頂角）及び射出側全反射面８_RB，８_LBと射出側境界面８
_RD，８_LDの成す角（理想頂角）は４５°である。左右一
対の結像レンズ１_R，１_Lの平行光軸間隔は基準長Ｂ
（例えば１０ｃｍ程度）であるが、平行プリズム８_R，
８_Lを通過した左右の結像光線はフォトセンサアレイ２
_R，２_Lへ平行光軸間隔ｂ（例えば数ｍｍ程度）として
短縮される。平行プリズム８_R，８_Lの突き合わせ（背
合わせ）側は切除面８_RE，８_LEとしてあり、両プリズム
８_R，８_Lの当りを無くしてフォトセンサアレイ２_R，
２_Lでの平行光軸間隔ｂをより小さくするようにしてい
る。

【００１６】平行プリズム８_R，８_Lはその入射側境界
面８_RC，８_LCの内側に透明接着剤で貼り合わせたプリズ
ム接続用ガラス板１２によって相互連結されている。こ
のプリズム接続用ガラス板１２及び透明接着剤の屈折率
は平行プリズム８_R，８_Lの屈折率に等しい。平行プリ
ズム８_R，８_Lの入射側境界面８_RC，８_LCの入射領域Ｓ
にはプリズム接続用ガラス板１２の端部とで隙間Ｇ_R，
Ｇ_Lをおいて厚み付け用の薄いガラス板１０_R，１０_L
が透明接着剤を以て貼り合わされている。なお、隙間Ｇ
_R，Ｇ_Lの代わりに、プリズム接続用ガラス板１２とガ
ラス板１０_R，１０_Lを相隣接して貼り合わせて形成し
た突き合わせ面（スリット）であっても良い。また、本
例では薄いガラス板１０_R，１０_Lは平行プリズム
８_R，８_Lの幅寸法に合わせた直径を有する円板として
あるが、矩形のガラス板でも良い。ここで、ガラス板１
０_R，１０_L及び透明接着剤の屈折率は平行プリズム８
_R，８_Lの屈折率に等しくしてある。

【００１７】また、平行プリズム８_Ｒ（８_Ｌ）の射
出側境界面８_ＲＤ（８_ＬＤ）上で入射全反射面８
_ＲＡ（８_ＬＡ）との稜線部分ｄの側（非射出領域）には
２枚の厚み付け用の薄いガラス板１１_Ｒ１，１１
_Ｒ２（１１_Ｌ１，１１_Ｌ２）が透明接着剤を以て相隣
接して貼り合わされており、外側のガラス板１１
_Ｒ１（１１_Ｌ１）と内側のガラス板１１_Ｒ２（１
１_Ｌ２）との境界には突き合わせ面ｇ_Ｒ（ｇ_Ｌ）が形
成されていると共に、内側のガラス板１１_Ｒ２（１１
_Ｌ２）の内側には射出領域Ｔが画成されている。ここ
で、ガラス板１１_Ｒ１，１１_Ｒ２（１１_Ｌ１，１１
_Ｌ２）及び透明接着剤の屈折率は平行プリズム８_Ｒ，
８_Ｌの屈折率に等しくしてある。

【００１８】このように、プリズム接続用ガラス板１２
によって相互連結された平行プリズム８_Ｒ，８_Ｌに
おいて、入射側境界面８_ＲＣ，８_ＬＣの入射領域Ｓ上に
隙間Ｇ_Ｒ，Ｇ_Ｌを設けて薄いガラス板１０_Ｒ，１
０_Ｌを貼り合わせると共に、射出側境界面８_ＲＤ（８
_ＬＤ）の非射出領域上に突き合わせ面ｇ_Ｒ（ｇ_Ｌ）を
以てガラス板１１_Ｒ１，１１_Ｒ２（１１_Ｌ１，１
１_Ｌ２）を貼り合わせてなる測距装置２０では、次のよ
うな作用を発揮される。なお、平行プリズム８_Ｒ，８
_Ｌにおいては迷光は共に同等に機能するため、平行プ
リズム８_Ｌのみについて説明する。即ち、図１（ｂ）
に示すように、結像レンズ１_Ｌから平行プリズム８
_Ｌの入射側境界面８_ＬＣの入射領域Ｓのうち光軸ｌを
交差し稜線部分ａ側に入射する迷光Ｘ_１は、入射側全
反射面８_ＬＡの稜線部分ａ側で反射し、その反射光は入
射側境界面８_ＬＣの入射領域Ｓに戻るが、ガラス板１０
_Ｌが存在するためそのまま進行し、迷光Ｘ_１はガラ
ス板１０_Ｌの表面で全反射した後隙間Ｇ_Ｌの界面に
向かい又は直接的に隙間Ｇ_Ｌの界面に向かってこの隙
間Ｇ_Ｌの界面を射出して平行プリズム８_Ｌ外に散逸
する。このため、ガラス板１０_Ｌとプリズム接続用ガ
ラス板１２で形成される隙間Ｇ_Ｌは迷光トラップギャ
ップに相当しており、ガラス板１０_Ｌは迷光を隙間Ｇ
_Ｌへ導く迷光誘引部に相当している。なお、入射領域
Ｓのうち迷光Ｘ_１の入射点よりも内側に入射する迷光
Ｘ_２，Ｘ_３，は、入射側全反射面８_ＬＡの稜線部分ａ側
で反射し、入射側境界面８_ＬＣに向かうが、このような
迷光Ｘ_２，Ｘ_３，は図６に示す場合と同様に、プリズム
接続用ガラス板１２内に入射した後その表面で全反射し
て平行プリズム８_Ｌ外に散逸する。このようにプリズ
ム接続用ガラス板１２は迷光の導出部としても機能して
いる。

【００１９】他方、図１（ｂ）に示すように、平行プリ
ズム８_Ｌの入射側境界面８_ＬＣの入射領域Ｓのうち光
軸ｌを迷光Ｘ_１〜Ｘ_３とは逆に交差し稜線部分ａと
は反対側に入射する迷光Ｙ_１，Ｙ_２は、入射側全反射
面８_ＬＡの稜線部分ｄ側で反射するが、ガラス板１１
_Ｌ１が存在するためそのまま進行し、迷光Ｙ_１はガラス
板１１_Ｌ１の表面で全反射した後突き合わせ面ｇ_Ｌに
向かい、迷光Ｙ_２は直接的に突き合わせ面ｇ_Ｌに向
かってこの突き合わせ面ｇ_Ｌで迷光Ｙ_１，Ｙ_２が捕捉
される。なお、ガラス板１１_Ｌ２の端面も迷光トラップ
面となる。ここで、ガラス板１１_Ｌ１は迷光誘引部に相
当しているが、ガラス板１１_Ｌ２が無い場合即ち一枚の
ガラス板１１_Ｌ１の場合は、迷光Ｙ_１，Ｙ_２の射出側
全反射面８_ＬＢの入射角が４５°以外の角になり全反射
量を低減する意義だけになる。しかし、これでは不十分
であるので、ガラス板１１_Ｌ２の表面で全反射した迷光
を効果的に除去するため、もう一枚のガラス板１１_Ｌ２
を用い、迷光トラップギャップとしての突き合わせ面ｇ
_Ｌを形成してある。ガラス板１１_Ｌ２の表面で全反射
する迷光は射出側全反射面８_ＬＢに向かい、ここで全反
射して射出領域Ｔに現れ出ることがあるが、その割合を
少なくするには、突き合わせ面ｇ_Ｌを射出領域Ｔ以外
の非射出領域において複数箇所に形成する。つまり、射
出側全反射面８_ＬＢの射出領域Ｔ以外の非射出領域にお
いて複数のガラス板を隣接させて貼り合わせる。

【００２０】このように、本例では、アパーチャーを設
けずに、射出領域Ｔに現れ出る迷光の量を低減させるこ
とができるため、光量不足がなく測距装置の応答時間を
遅くせずに、測距精度の向上を図るとができる。

【００２１】〔実施例２〕図２（ａ）は本発明の実施例
２に係る測距装置を示す構成図で、図２（ｂ）は同測距
装置の平行プリズムにおける迷光の光路を示す説明図で
ある。

【００２２】この測距装置３０も、実施例１に係る測距
装置２０と同様に、左右一対の結像レンズ１_Ｒ，１
_Ｌを介した光線をそれぞれのフォトセンサアレイ２
_Ｒ，２_Ｌ上へ導く左右一対の平行プリズム１
３_Ｒ，１３_Ｌを中心線Ｌに関して背合わせ状態で左
右対称状に配置したものであるが、平行プリズム１３
_Ｒ，１３_Ｌの形状が異なる。平行プリズム１
３_Ｒ，１３_Ｌにおいては、入射側全反射面８_ＲＡ，
８_ＬＡと射出側全反射面８_ＲＢ，８_ＬＢの成す角（理想
交角）は１８０°（平行）で、入射側境界面８_ＲＣ′，
８_ＬＣ′と入射側全反射面８_ＲＡ，８_ＬＡの成す角（理
想頂角）及び射出側全反射面８_ＲＢ，８_ＬＢと射出側境
界面８_ＲＤ′，８_ＬＤ′の成す角（理想頂角）は４５°
である。入射側境界面８_ＲＣ′，８_ＬＣ′は実施例１の
入射側境界面８_ＲＣ，８_ＬＣよりも所定の厚さだけ厚み
付けされた位置にあり、また射出側境界面８_ＲＤ′，８
_ＬＤ′も実施例１の射出側境界面８_ＲＤ，８_ＬＤよりも
所定の厚さだけ厚み付けされた位置にある。即ち、実施
例１に係る平行プリズム８_Ｒ，８_Ｌと板ガラス１０
_Ｒ，１０_Ｌ，１１_Ｒ１，１１_Ｒ２，１１_Ｌ１，１１
_Ｌ２とを一体化したものと同じであり、部品点数の削減
は勿論のこと、接着剤の塗布及びその屈折率の合わせ込
み等の手間が不要となる。そして入射側境界面
８_ＲＣ′，８_ＬＣ′においては入射領域Ｓを限定すると
共に、入射側境界面８_ＲＣ，８_ＬＣまでの深さの迷光ト
ラップとしての切込み溝１４_Ｒ，１４_Ｌが形成され
ており、また射出側境界面８_ＲＤ′（８_ＬＤ′）におい
ては射出領域Ｔを限定すると共に、射出側境界面
８_ＲＤ，８_ＬＤまでの深さの迷光トラップの内側の切込
み溝１５_Ｒ２，１５_Ｌ２と迷光トラップの外側の切込み
溝１５_Ｒ１，１５_Ｌ１が形成されている。このような形
状の平行プリズム１３_Ｒ，１３_Ｌにおいても、図２
（ｂ）に示すように、迷光Ｘ_１は切込み溝１４_Ｌに
よって除去されると共に、迷光Ｙ_１，Ｙ_２は切込み溝
１５_Ｌ１によって除去される。

【００２３】〔実施例３〕図３は本発明の実施例３に係
る測距装置を示す構成図である。

【００２４】この測距装置４０は図６に示す測距装置と
略同様な構成を有しており、左右一対の結像レンズ
１_R，１_Lを介した光線をそれぞれのフォトセンサアレ
イ２_R，２_L上へ導く左右一対の平行プリズム８_R，８
_Lを中心線Ｌに関して背合わせ状態で左右対称状に配置
したものである。この平行プリズム８_R，８_Lにおいて
は、入射側全反射面８_RA，８_LAと射出側全反射面８_RB，
８_LBの成す角（理想交角）は１８０°（平行）で、入射
側境界面８_RC，８_LCと入射側全反射面８_RA，８_LAの成す
角（理想頂角）及び射出側全反射面８_RB，８_LBと射出側
境界面８_RD，８_LDの成す角（理想頂角）は４５°であ
る。左右一対の結像レンズ１_R，１_Lの平行光軸間隔は
基準長Ｂ（例えば１０ｃｍ程度）であるが、平行プリズ
ム８_R，８_Lを通過した左右の結像光線はフォトセンサ
アレイ２_R，２_Lへ平行光軸間隔ｂ（例えば数ｍｍ程
度）として短縮される。平行プリズム８_R，８_Lの突き
合わせ（背合わせ）側は切除面８_RE，８_LEとしてあり、
両プリズム８_R，８_Lの当りを無くしてフォトセンサア
レイ２_R，２_Lでの平行光軸間隔ｂをより小さくするよ
うにしている。本例においては、入射側境界面８_RC，８
_LC及び射出側境界面８_RD，８_LDと入射側全反射面８_RA，
８_LA及び射出側全反射面８_RB，８_LBに無反射コーティン
グ（単層又は多層コーティング層）を施してある。平行
プリズム８_R，８_L内の迷光が入射側境界面８_RC，８_LC
及び射出側境界面８_RD，８_LDに当たると、その境界面で
射出するようになっている。また入射側全反射面８_RA，
８_LA及び射出側全反射面８_RB，８_LBにおいて入射角４５
°以外の角度で入射する迷光はその面から射出するよう
になっている。このため、迷光が平行プリズム８_R，８
_L内に閉じ込められにくい。フォトセンサアレイ２_R，
２_L上には照射される迷光が減少する。更に、本例の平
行プリズム８_R，８_Lにおいては、入射側境界面８_RC，
８_LC，射出側境界面８_RD，８_LD入射側全反射面８_RA，８
_LA，射出側全反射面８_RB，８_LB以外の側面や入射側境界
面８_RC，８_LC及び射出側境界面８_RD，８_LDのうち入射領
域Ｓ及び射出領域Ｔ以外の面（プリズム接続用ガラス板
１２の表面も含む）に光吸収物質（黒色塗料）を塗布す
る。このような光吸収物質塗布面を有する平行プリズム
８_R，８_Lによれば、外乱光が光吸収物質塗布面で遮光
されるため、迷光を減らすことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、平行プ
リズムの入射側境界面及び／又は射出側境界面に迷光除
去のための迷光トラップ手段を設けたことを特徴とす
る。従って次の効果を奏するものである。

【００２６】平行プリズム内に入射した光線のうち
入射側境界面及び／又は射出側境界面に当たる光線は迷
光トラップ用の溝又はスリットに捕捉され、平行プリズ
ム内から除去される。このため、センサ部に照射される
迷光が減少するので、高精度の測距精度を得ることがで
きる。アパーチャー等を用いていないので結像照度の低
下を招かずに済み応答速度が遅くなることはない。

【００２７】ガラス板を貼り合わせてガラス板相互
の隙間を迷光トラップ用の溝又はスリットとすることが
できるが、ガラス板の貼り合わせに代えて厚み付けをし
た平行プリズムに切込み溝を形成しても良い。かかる場
合には、部品点数を削減することができると共に、接着
剤の塗布や屈折率の合わせ込み等の手間が不要になり、
低コトス化を図ることができる。

【００２８】迷光トラップ手段として無反射コーテ
ィングを施した場合には、平行プリズム内の迷光が入射
側境界面又は射出側境界面に当たると、反射してプリズ
ム内に閉じ込められず、そのままプリズム側へ射出す
る。また入射側全反射面及び射出側全反射面で正規の角
度以外の角度で入射する迷光もそのままプリズム外へ射
出する。従って、センサ部に照射される迷光の量が減少
するので、やはり高精度の測距精度を得ることができ
る。

【００２９】また、入射側境界面，射出側境界面，
入射側全反射面及び射出側全反射面以外の面（側面）に
光吸収物質が塗布されてなるいるので、外来光の遮光が
達成され、プリズム内の迷光を低減できる。

【００３０】更に、平行プリズムの入射側境界面の
うち非入射領域及び射出側境界面のうち非射出領域に光
吸収物質が塗布されいる場合には、遮光及び迷光除去を
同時に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例１に係る測距装置を示
す構成図で、（ｂ）は同測距装置の平行プリズムにおけ
る迷光の光路を示す説明図である。

【図２】（ａ）は本発明の実施例２に係る測距装置を示
す構成図で、（ｂ）は同測距装置の平行プリズムにおけ
る迷光の光路を示す説明図である。

【図３】本発明の実施例３に係る測距装置を示す構成図
である。

【図４】三角測量方式の測距装置の原理を示す原理図で
ある。

【図５】自動焦点用測距モジュールを示す構成図であ
る。

【図６】本発明者の試作に係る測距装置を示す構成図で
ある。

【図７】図６に示す測距装置に用いる平行プリズムの母
材を示す斜視図である。

【図８】（ａ），（ｂ）は図６に示す測距装置に用いる
平行プリズムの迷光の光路を示す説明図である。

【符号の説明】

２０，３０，４０…測距装置１_R，１_L…結像レンズ２_R，２_L…フォトセンサアレイ５…距離測定半導体集積回路チップ８_R，８_L，１３_R，１３_L…平行プリズム８_RA，８_LA…入射側全反射面８_RB，８_LB…射出側全反射面８_RC，８_LC，８_RC′，８_LC′…入射側境界面８_RD，８_LD，８_RD′，８_LD′…射出側境界面８_RE，８_LE…切除面１０_R，１０_L, １１_R1,１１_R2,１１_L1,１１_L2…厚
み付け用のガラス板１２…プリズム接続用ガラス板１４_R，１４_L，１５_R1,１５_R2,１５_L1,１５_L2…迷
光トラップ用の切込み溝Ｇ_R，Ｇ_L…迷光トラップ用の隙間ｇ_R，ｇ_L…迷光トラップ用の突き合わせ面（スリッ
ト）Ｓ…入射領域（入射瞳領域）Ｔ…射出領域（射出瞳領域）Ｘ₁〜Ｘ_3,Ｙ_1,Ｙ₂…迷光Ｌ…中心線ｌ…光軸Ｂ…基準長ｂ…平行光軸間隔。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】距離測定半導体集積回路チップの左右一
対のセンサ部のそれぞれに対し測距対象を結像する左右
一対の結像系と、前記結像系の平行光軸間隔を前記セン
サ部の平行光軸間隔に短縮する左右一対の平行プリズム
（全反射面の理想交角１８０°）とを有し、前記結像系
から前記平行プリズムの入射側境界面の入射領域を介し
て入射した光線が入射側全反射面で反射した後、射出側
全反射面で反射して射出側境界面の射出領域を介して前
記センサ部へ結像する測距装置において、前記平行プリズムは、前記入射領域を介して入射した光
線のうち前記入射側全反射面で反射して前記入射側境界
面に戻る光線を捕捉するための迷光ラップ用の溝又はス
リットを前記入射側境界面に有することを特徴とする測
距装置。
【請求項２】請求項１に記載の測距装置において、前
記平行プリズムは、前記入射領域を介して入射した光線
のうち前記入射側全反射面で反射して前記射出側境界面
に向かう光線を捕捉するための迷光ラップ用の溝又はス
リットを前記射出側境界面に有することを特徴とする測
距装置。
【請求項３】距離測定半導体集積回路チップの左右一
対のセンサ部のそれぞれに対し測距対象を結像する左右
一対の結像系と、前記結像系の平行光軸間隔を前記セン
サ部の平行光軸間隔に短縮する左右一対の平行プリズム
（全反射面の理想交角１８０°）とを有し、前記結像系
から前記平行プリズムの入射側境界面の入射領域を介し
て入射した光線が入射側全反射面で反射した後、射出側
全反射面で反射して射出側境界面の射出領域を介して前
記センサ部へ結像する測距装置において、前記平行プリズムは、前記入射領域を介して入射した光
線のうち前記入射側全反射面で反射して前記射出側境界
面に向かう光線を捕捉するための迷光ラップ用の溝又は
スリットを前記射出側境界面に有することを特徴とする
測距装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
記載の測距装置において、前記左右の平行プリズムは前
記入射側境界面の内側領域相互をプリズム接続用ガラス
板で接着連結されてなり、前記入射側境界面の前記迷光
トラップ用の溝又はスリットは前記プリズム接続用ガラ
ス板と前記入射領域に貼り合わせたガラス板との間隙で
あり、前記射出側境界面の前記迷光トラップ用の溝又は
スリットは非射出領域に貼り合わせた複数のガラス板の
間隙であることを特徴とする測距装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
記載の測距装置において、前記入射側境界面の前記迷光
トラップ用の溝又はスリットは切込み溝であり、前記射
出側境界面の前記迷光トラップ用の溝又はスリットは少
なくとも一つの切込み溝であることを特徴とする測距装
置。
【請求項６】距離測定半導体集積回路チップの左右一
対のセンサ部のそれぞれに対し測距対象を結像する左右
一対の結像系と、前記結像系の平行光軸間隔を前記セン
サ部の平行光軸間隔に短縮する左右一対の平行プリズム
（全反射面の理想交角１８０°）とを有する測距装置に
おいて、前記左右の平行プリズムは入射側境界面の内側領域相互
をプリズム接続用ガラス板で接着連結されており、前記
各々の平行プリズムの入射側境界面及び射出側境界面と
入射側全反射面及び射出側全反射面には無反射コーディ
ングが施されてなり、前記面以外の面には光吸収物質が
塗布されてなることを特徴とする測距装置。
【請求項７】請求項６に記載の測距装置において、前
記平行プリズムの入射側境界面の非入射領域及び前記平
行プリズムの射出側境界面の非射出領域には光吸収物質
が塗布されてなること特徴とする測距装置。