JP5546343B2 - Ranging device and optical apparatus having the same - Google Patents
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Description
本発明は測距装置に関し、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の光学機器に好適である。 The present invention relates to a distance measuring device and is suitable for optical equipment such as a digital still camera and a digital video camera.
パッシブ方式の測距装置として、例えば、左右一対のセンサにより物体像を撮像し、左右のセンサにより得られる各像のずれ量から物体までの距離を算出するものが知られている。 As a passive distance measuring device, for example, a device that captures an object image with a pair of left and right sensors and calculates a distance to the object from the amount of deviation of each image obtained by the left and right sensors is known.
特許文献1は、センサ上に物体像を形成するための結像レンズに正メニスカスレンズを採用して、測距装置の大型化を抑制しつつ測距精度の向上を図った測距装置を開示している。
特許文献2は、開口絞りとは別に副絞りを配置し、軸外光束の焦点深度を深くすることで像面湾曲の影響を抑え、それに起因した測距精度の低下を抑制した焦点検出装置を開示している。 Patent Document 2 discloses a focus detection device in which a sub-aperture is arranged separately from an aperture stop, and the influence of curvature of field is suppressed by increasing the depth of focus of an off-axis light beam, and the decrease in distance measurement accuracy caused thereby is suppressed. Disclosure.
しかし、特許文献1の測距装置は、結像レンズを平凸レンズで構成した場合に比べて小型ではあるものの、結像レンズの焦点距離が長いため、大きさの観点では改良の余地がある。
However, although the distance measuring apparatus of
特許文献2は、軸外光束を副絞りで制限して焦点深度を深くしているので、軸上光束と軸外光束との光量差が大きくなり、センサ上での光量分布が不均一となる。このため、十分な光量が確保できない環境下では、軸外光束を用いて高い測距精度を得ることが難しい。 In Patent Document 2, since the off-axis light beam is limited by the sub-aperture to increase the depth of focus, the light amount difference between the on-axis light beam and the off-axis light beam becomes large, and the light amount distribution on the sensor becomes non-uniform. . For this reason, it is difficult to obtain high distance measurement accuracy using an off-axis light beam in an environment where a sufficient amount of light cannot be secured.
本発明は、従来よりも小型でありながら、測距精度の向上を図った測距装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a distance measuring device that is more compact than the conventional one and has improved distance measuring accuracy.
上記目的を達成するため、本発明の例示的な測距装置は、互いの光軸が基線長を隔てて配置された一対の結像レンズと、該一対の結像レンズに対応する一対の開口が設けられた絞りと、前記一対の結像レンズにより形成された像を受光して電気信号に変換するセンサとを有する測距装置において、
前記絞りは前記結像レンズと前記センサの間に配置されており、
前記一対の結像レンズはそれぞれ、1枚の非球面レンズで構成され、各結像レンズの物体側の面の曲率半径をR1、各結像レンズの像側の面の曲率半径をR2、各開口の前記基線長方向の長さをA、各結像レンズの焦点距離をf、各結像レンズの像側の面から対応する前記開口までの距離をdSP、各結像レンズの物体側の面から前記センサまでの距離をTLとするとき、
−0.4<(R1+R2)/(R1−R2)<−0.1
5.0<f/A<11.0
0.075≦dSP/TL≦0.146
なる条件を満足することを特徴としている。
In order to achieve the above object, an exemplary distance measuring device of the present invention includes a pair of imaging lenses in which the optical axes are arranged at a base line length, and a pair of apertures corresponding to the pair of imaging lenses. A distance measuring device having a diaphragm provided with a sensor that receives an image formed by the pair of imaging lenses and converts the image into an electrical signal;
The diaphragm is disposed between the imaging lens and the sensor;
Each of the pair of imaging lenses is composed of one aspherical lens, the radius of curvature of the object side surface of each imaging lens is R1, the radius of curvature of the image side surface of each imaging lens is R2, and each The length of the aperture in the baseline length direction is A, the focal length of each imaging lens is
−0.4 <(R1 + R2) / (R1−R2) <− 0.1
5.0 <f / A <11.0
0.075 ≦ dSP / TL ≦ 0.146
It is characterized by satisfying the following conditions.
本発明によれば、従来よりも小型でありながら、測距精度の向上を図った測距装置が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a distance measuring device that is improved in distance measuring accuracy while being smaller than the conventional one.
以下に本発明の測距装置の実施形態を図面を用いて説明する。 Embodiments of a distance measuring device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の測距装置101の概略構成図である。図1において、102,104は一対の結像レンズである。結像レンズ102,104は、それぞれの光軸を互いに平行にして並列に配置した、同一の焦点距離のレンズである。結像レンズ102,104は、樹脂成形により一体的に形成されている。これにより、結像レンズ102,104を別部材とした場合に比して相対偏芯を低減でき、高い位置精度を達成できる。結像レンズ102,104の光軸間の距離は基線長Bとして定義される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
106は、結像レンズ102,104のそれぞれに対応した一対の開口が設けられた絞りである。103,105は、結像レンズ102,104に対応して設けられ、それぞれが形成する物体の像を受光して電気信号に変換する一対のセンサである。図1に示すように、絞り106は、結像レンズ102,104の後方(像側)で、センサ103,105の前方(物体側)に配置されている。センサ103,105は、光軸と直交する同一平面上で基線長方向に並んでおり、各センサは基線長方向に配列された複数の画素を備えている。107は、センサ103,105上に形成された像に対応した信号を用いて物体までの距離の演算を行う距離演算部である。
図1では、絞り106を結像レンズ102,104と離間して描いているが、結像レンズ102,104の保持部材に絞り106の機能を持たせても良い。また、センサ103,105を1つのセンサとし、その1つのセンサの異なる領域に結像レンズ102,104による像を形成するような構成も考えられる。
In FIG. 1, the
また、図示していないが、発光素子(光源)と、発光素子からの光を物体側に照射する照明レンズとを備えた照明ユニットを測距装置101に設け、物体を照明しても良い。照明ユニットで照明された物体からの光をセンサ103,105で検出すれば、環境によらずS/N比の高い信号が得られる。
Although not shown, an illumination unit including a light emitting element (light source) and an illumination lens that irradiates light from the light emitting element to the object side may be provided in the
次に、三角測距による距離演算の原理を図2,3を用いて説明する。
図2において、201は物体(被写体)である。202,203はそれぞれ第1の光路用の結像レンズ、センサである。204,205はそれぞれ第2の光路用の結像レンズ、センサである。結像レンズ202,204は、互いの光軸が基線長Bだけ離れて設置されている。センサ203,205はラインセンサである。物体201からの光のうち、結像レンズ202によって第1の光路を辿った光がセンサ203上に結像し、結像レンズ204によって第2の光路を辿った光がセンサ205上に結像する。
Next, the principle of distance calculation by triangulation will be described with reference to FIGS.
In FIG. 2, 201 is an object (subject).
ここで、第1と第2の光路を辿って形成された2つの像を受けたセンサ203,205から読み出した信号の例を示したものが図3である。2つのセンサは基線長Bだけ離れているため、図2から分かるように、2つの信号S1,S2は画素数Xだけずれる。そこで2つの信号S1,S2の相関を、画素をずらしながら演算し、相関が最大になる位置を求めることで、2つの信号のずれ量Xが演算できる。このずれ量Xと、基線長B、そして結像レンズ202,204の焦点距離fより、三角測量の原理で物体までの距離Lが、
L=B×f/X
により求められる。
Here, FIG. 3 shows an example of signals read from the
L = B × f / X
Is required.
焦点距離fは、光学系に対して光軸に平行な光線が入射する場合、すなわち物体距離無限遠に対して定義されるものである。このため、厳密には有限距離の物体に対して焦点距離を用いて距離Lを演算することはできないが、簡単のため、焦点距離で代用して原理の説明をしている。 The focal length f is defined when a light ray parallel to the optical axis is incident on the optical system, that is, for an infinite object distance. Therefore, strictly speaking, the distance L cannot be calculated using the focal length for an object of a finite distance, but for the sake of simplicity, the principle will be described instead of the focal length.
このような測距装置において、装置を小型化するためには、結像レンズの屈折力(焦点距離の逆数)を強める必要がある。また、測距精度を向上するためには、絞り形状を適切に設定する必要がある。本発明は、測距装置の小型化を図りつつ、所望の測距精度を得るために必要な結像レンズの形状、焦点距離と絞り形状との関係を見出したものである。 In such a distance measuring device, in order to reduce the size of the device, it is necessary to increase the refractive power (the reciprocal of the focal length) of the imaging lens. Further, in order to improve the distance measurement accuracy, it is necessary to appropriately set the aperture shape. The present invention has been made to find the relationship between the shape of the imaging lens, the focal length, and the aperture shape necessary for obtaining a desired distance measurement accuracy while reducing the size of the distance measurement apparatus.
本実施形態では、一対の結像レンズ102,104をそれぞれ1枚の非球面レンズで構成した。そして結像レンズ102,104が次の条件を満足するようにした。
In this embodiment, each of the pair of
−0.4<(R1+R2)/(R1−R2)<−0.1 (1)
5.0<f/A<11.0 (2)
ここで、
R1:各結像レンズの物体側の面の曲率半径
R2:各結像レンズの像側の面の曲率半径
A :各開口の基線長方向の長さ
f :各結像レンズの焦点距離
である。
−0.4 <(R1 + R2) / (R1−R2) <− 0.1 (1)
5.0 <f / A <11.0 (2)
here,
R1: radius of curvature of the object side surface of each imaging lens R2: radius of curvature of the image side surface of each imaging lens A: length of each aperture in the baseline length direction f: focal length of each imaging lens .
結像レンズを非球面レンズとすることで、球面収差やコマ収差、像面湾曲を抑えつつ、全系の小型化が行える。 By using an aspheric lens as the imaging lens, the entire system can be reduced in size while suppressing spherical aberration, coma aberration, and field curvature.
条件式(1)は、小型で良好な結像性能を得るための具体的な形状示すシェープファクターを規定した式である。条件式(1)を満足することにより、物体側に凸面を持ち、像側の面の曲率が物体側の面に比して相対的に小さくなった形状となる。結像レンズをこのような形状にすることで、屈折力を強めたときの収差補正が可能になる。条件式(1)の上限を超えると、像側の面の曲率が大きく(曲率半径が小さく)なり、球面収差の補正が困難になる。条件式(1)の下限を超えると、球面収差の補正や小型化には有利だが、軸外のコマ収差が大きくなる。なお、非球面の曲率半径は、近軸曲率半径を用いて条件式(1)を値を求める。 Conditional expression (1) is an expression that prescribes a shape factor indicating a specific shape for obtaining small and good imaging performance. By satisfying conditional expression (1), the object side has a convex surface, and the curvature of the image side surface is relatively smaller than that of the object side surface. By forming the imaging lens in such a shape, it becomes possible to correct aberrations when the refractive power is increased. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the curvature of the image-side surface becomes large (the radius of curvature is small), and it becomes difficult to correct spherical aberration. Exceeding the lower limit of conditional expression (1) is advantageous for correcting spherical aberration and reducing the size, but increases off-axis coma. It should be noted that the radius of curvature of the aspheric surface is obtained from conditional expression (1) using the paraxial radius of curvature.
条件式(2)は、結像レンズの焦点距離を基線長方向の開口長さで規定した式である。条件式(2)の上限を超えると、回折の影響が大きくなり、結像性能の劣化を招き、高い測距精度の実現が難しくなる。条件式(2)の下限を超えると、センサ周辺像高における結像性能の劣化を招く。また単レンズ1枚で構成した場合に不可避の像面湾曲に対し、十分な焦点深度を確保することが難しくなる。 Conditional expression (2) is an expression in which the focal length of the imaging lens is defined by the opening length in the baseline length direction. When the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the influence of diffraction becomes large, resulting in degradation of imaging performance, making it difficult to achieve high distance measurement accuracy. If the lower limit of conditional expression (2) is exceeded, the imaging performance at the sensor peripheral image height is degraded. In addition, when a single lens is used, it is difficult to ensure a sufficient depth of focus for inevitable field curvature.
以上のように、結像レンズの形状、結像レンズの焦点距離と絞り形状との関係を規定することにより、本発明の初期の目的である従来よりも小型でありながら、高い測距精度の測距装置が実現できる。 As described above, by defining the shape of the imaging lens, and the relationship between the focal length of the imaging lens and the aperture shape, it is smaller than the prior art, which is the initial object of the present invention, but has high ranging accuracy. A ranging device can be realized.
次に本発明の測距装置の更に好ましい条件について説明する。下記条件を満足する構成とすることで、後述する効果が付加的に得られる。 Next, more preferable conditions for the distance measuring apparatus of the present invention will be described. By adopting a configuration that satisfies the following conditions, the effects described later can be additionally obtained.
まず、各結像レンズの光軸上の厚さをd、各結像レンズの物体側の面から対応するセンサまでの距離(所謂「光学全長」)をTLとするとき、
0.35<d/TL<0.7 (3)
なる条件を満足することが望ましい。
First, when the thickness on the optical axis of each imaging lens is d and the distance from the object side surface of each imaging lens to the corresponding sensor (so-called “optical total length”) is TL,
0.35 <d / TL <0.7 (3)
It is desirable to satisfy the following conditions.
条件式(3)は、結像レンズの光軸上の厚さを光学全長で規定した式である。条件式(3)を満足することにより、全系の小型化と諸収差を十分に補正することが可能となる。条件式(3)の上限を超えると、所望のバックフォーカスを確保することが難しくなる。また、半球形状を超える(球形に近づく)ため、レンズの保持が困難となり、鏡胴へのレンズ組み込みが困難となる。条件式(3)の下限を超えると、レンズの中心厚が小さくなり、センサ周辺における結像性能の劣化を招く。 Conditional expression (3) is an expression in which the thickness of the imaging lens on the optical axis is defined by the total optical length. By satisfying conditional expression (3), it becomes possible to reduce the size of the entire system and sufficiently correct various aberrations. When the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, it becomes difficult to secure a desired back focus. Moreover, since it exceeds a hemispherical shape (approaching a spherical shape), it becomes difficult to hold the lens, and it is difficult to incorporate the lens into the lens barrel. When the lower limit of conditional expression (3) is exceeded, the center thickness of the lens becomes small, and the imaging performance around the sensor is degraded.
次に、各結像レンズの像側の面から対応する開口までの距離をdSPとするとき、
0.075≦dSP/TL≦0.146 (4)
なる条件を満足することも望ましい。
Next, when the distance from the image side surface of each imaging lens to the corresponding aperture is dSP,
0.075 ≦ dSP / TL ≦ 0.146 (4)
It is also desirable to satisfy the following conditions.
条件式(4)の下限を超えると、結像レンズの軸外光束が光軸から離れるため、結像レンズの径の増大を招く。条件式(4)の上限を超えると、センサ周辺に入射する周辺光束の光軸からの距離変化が大きくなり、鏡胴の内壁フレア(反射光)が増大し、高い測距精度の実現が難しくなる。 When the lower limit of conditional expression (4) is exceeded, the off-axis light beam of the imaging lens is separated from the optical axis, which increases the diameter of the imaging lens. If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the change in the distance from the optical axis of the peripheral light beam incident on the sensor will increase, and the inner wall flare (reflected light) of the lens barrel will increase, making it difficult to achieve high distance measurement accuracy. Become.
次に、センサの見かけの画素ピッチをpとするとき、
1600≦f/p≦2800 (5)
なる条件を満足することも望ましい。
Next , when the apparent pixel pitch of the sensor is p,
1600 ≦ f / p ≦ 2800 (5)
It is also desirable to satisfy the following conditions.
条件式(5)は、条件式(1)で規定したレンズ形状及び条件式(2)で規定した絞りの開口長さに対し、良好な測距性能を引き出すための条件である。条件式(5)の上限を超えると、原理的には高い測距精度は得られるものの、一対の結像レンズとセンサの相対位置敏感度が高くなり、製造誤差による誤演算を招く。条件式(5)の下限を超えると、物体距離を特定する感度が低く、高い測距精度の実現が難しくなる。 Conditional expression (5) is a condition for extracting good distance measuring performance with respect to the lens shape defined in conditional expression (1) and the aperture length of the aperture defined in conditional expression (2). If the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, high distance measurement accuracy can be obtained in principle, but the relative position sensitivity of the pair of imaging lens and sensor increases, leading to erroneous calculation due to manufacturing errors. If the lower limit of conditional expression (5) is exceeded, the sensitivity for specifying the object distance is low, and it becomes difficult to achieve high distance measurement accuracy.
ところで、見かけの画素ピッチpとは、1ラインのラインセンサでは画素ピッチそのものを指す。図1に示した測距装置のごとく、2ラインのラインセンサにて画素ずらしを行った場合は、1つのラインセンサの画素ピッチの半分を指す。3ライン以上のラインセンサにて、等間隔の画素ずらしを行った場合も同様に考える。
なお、条件式(1)〜(3)は、次の条件を満足すると更に好ましい。
By the way, the apparent pixel pitch p indicates the pixel pitch itself in a one-line line sensor. When the pixel shift is performed by a two-line line sensor as in the distance measuring apparatus shown in FIG. 1, it indicates half of the pixel pitch of one line sensor. The same applies to the case of shifting pixels at equal intervals with a line sensor of three or more lines.
In addition, it is more preferable that the conditional expressions (1) to ( 3 ) satisfy the following conditions.
−0.35<(R1+R2)/(R1−R2)<−0.15 (1a)
6.0<f/A<9.0 (2a)
0.35<d/TL<0.6 (3a)
条件式(1a)を満足することにより、小型化と球面収差の補正がより高い次元で両立できる。条件式(2a)を満足することにより、回折の影響と像面湾曲に関する焦点深度の確保がより適切になる。条件式(3a)を満足することにより、バックフォーカスの確保と小型化がより高い次元で両立できる。
−0.35 <(R1 + R2) / (R1−R2) <− 0.15 (1a)
6.0 <f / A <9.0 (2a)
0.35 <d / TL <0.6 (3a)
By satisfying conditional expression of (1a), the correction of the miniaturization and the spherical aberration can be both a higher level. By satisfying conditional expression (2a), it becomes more appropriate to ensure the depth of focus with respect to the influence of diffraction and curvature of field. By satisfying conditional expression (3a), it is possible to achieve both higher back focus and smaller size .
次に上述の本発明の条件や、好ましい条件を満足する具体的な測距装置の実施例について説明する。
図4(a),(b)はそれぞれ、実施例1の測距装置のレンズ断面図と収差図である。図5(a),(b)はそれぞれ、実施例2の測距装置のレンズ断面図と収差図である。図6(a),(b)はそれぞれ、実施例3の測距装置のレンズ断面図と収差図である。
Next, specific embodiments of the distance measuring device that satisfy the above-described conditions of the present invention and preferable conditions will be described.
FIGS. 4A and 4B are a lens cross-sectional view and an aberration diagram of the distance measuring apparatus of
図4(a)、図5(a)、図6(a)に示したレンズ断面図では、一対の結像レンズのうち一方の結像レンズに対応する要素のみを抜粋して図示している。各レンズ断面図において、OLは結像レンズ、SPはその結像レンズに対応する開口が設けられた絞りである。Gは光学フィルター、フェースプレート、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。IPはセンサが配置される像面である。 In the lens cross-sectional views shown in FIGS. 4A, 5A, and 6A, only elements corresponding to one of the imaging lenses are extracted and shown. . In each lens cross-sectional view, OL is an imaging lens, and SP is a stop provided with an aperture corresponding to the imaging lens. G is an optical block corresponding to an optical filter, a face plate, an infrared cut filter, or the like. IP is an image plane on which the sensor is arranged.
図4(b)、図5(b)、図6(b)に示した収差図において、d,gは各々d線及びg線、ΔM,ΔSはメリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はg線によって表している。ωは半画角を示し、焦点距離と像高の近軸計算による画角から示している。 In the aberration diagrams shown in FIGS. 4B, 5B, and 6B, d and g are the d-line and g-line, respectively, and ΔM and ΔS are the meridional image plane and the sagittal image plane. Lateral chromatic aberration is represented by the g-line. ω indicates a half angle of view, which is indicated by an angle of view obtained by paraxial calculation of focal length and image height.
実施例1は焦点距離4.0mmの結像レンズ、実施例2は焦点距離3.2mmの結像レンズ、実施例3は焦点距離2.8mmの結像レンズである。実施例1〜3の結像レンズは、いずれも物体側の面を非球面形状としているが、像側の面、あるいは両面を非球面形状としても良い。 Example 1 is an imaging lens having a focal length of 4.0 mm, Example 2 is an imaging lens having a focal length of 3.2 mm, and Example 3 is an imaging lens having a focal length of 2.8 mm. In each of the imaging lenses of Examples 1 to 3, the object side surface is aspherical, but the image side surface or both surfaces may be aspherical.
各実施例では、開口形状を矩形としている。これにより、矩形の結像レンズに入射する光を有効活用して光量を確保し、高い測距精度を維持している。 In each embodiment, the opening shape is rectangular. As a result, the light incident on the rectangular imaging lens is effectively used to secure the light quantity and maintain high distance measurement accuracy.
以下、実施例1〜3の数値データ(数値実施例)を示す。各数値実施例においてrは曲率半径、dは物体側より第i番目と第(i+1)番目の面の間隔であり、単位はいずれも(mm)である。また、ndはd線に対する屈折率、νdはアッベ数であり、アッベ数νdは以下の式で定義される。
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
Nd:d線(波長587.6nm)に対する屈折率
NF:F線(波長486.1nm)に対する屈折率
NC:C線(波長656.3nm)に対する屈折率
*は非球面形状を有する面を意味している。非球面形状は、光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、光の進行方向を正とし、Rを近軸曲率半径、Kを円錐定数、A3〜A10を各々非球面係数とするとき、
Hereinafter, numerical data (numerical examples) of Examples 1 to 3 are shown. In each numerical example, r is the radius of curvature, d is the distance between the i-th and (i + 1) -th surfaces from the object side, and the unit is (mm). Also, nd is the refractive index with respect to the d-line, νd is the Abbe number, and the Abbe number νd is defined by the following equation.
νd = (Nd−1) / (NF−NC)
Nd: Refractive index for d-line (wavelength 587.6 nm) NF: Refractive index for F-line (wavelength 486.1 nm) NC: Refractive index for C-line (wavelength 656.3 nm) * means a surface having an aspherical shape ing. The aspherical shape has an X axis in the optical axis direction, an H axis in the direction perpendicular to the optical axis, a positive light traveling direction, R is a paraxial radius of curvature, K is a conic constant, and A3 to A10 are aspheric coefficients. and when,
なる式で表している。なお、数値実施例において非球面係数の記載がない項については、非球面係数は0(ゼロ)である。「e−x」は10−xを意味している。 It is expressed by the following formula. It should be noted that the aspheric coefficient is 0 (zero) for terms that do not have an aspheric coefficient in the numerical examples. “E-x” means 10 −x .
(数値実施例1)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1* 2.910 2.00 1.52996 55.8
2 -5.950 0.40
3(絞り) ∞ 2.16
4 ∞ 0.30 1.52000 55.0
5 ∞ 0.45 1.51900 43.0
6 ∞ 0.00
像面 ∞
開口絞り 0.6×2.0(矩形)
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.11537e-003 A 6=-1.03251e-003 A 8= 4.12288e-005
焦点距離 4.00
画角 5.71
像高 0.40
レンズ全長 5.05
バックフォーカス 3.05
(Numerical example 1)
Unit mm
Surface data surface number rd nd vd
1 * 2.910 2.00 1.52996 55.8
2 -5.950 0.40
3 (Aperture) ∞ 2.16
4 ∞ 0.30 1.52000 55.0
5 ∞ 0.45 1.51900 43.0
6 ∞ 0.00
Image plane ∞
Aperture stop 0.6 × 2.0 (rectangular)
Aspheric data 1st surface
K = 0.00000e + 000 A 4 = -6.11537e-003 A 6 = -1.03251e-003 A 8 = 4.12288e-005
Focal length 4.00
Angle of View 5.71
Statue height 0.40
Total lens length 5.05
Back focus 3.05
(数値実施例2)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1* 2.358 2.30 1.52996 55.8
2 -4.000 0.40
3(絞り) ∞ 1.23
4 ∞ 0.30 1.52000 55.0
5 ∞ 0.45 1.51900 43.0
6 ∞ 0.00
像面 ∞
開口絞り 0.4×1.4(矩形)
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.00451e-002 A 6=-3.27096e-003 A 8=-4.36807e-005
焦点距離 3.20
画角 7.13
像高 0.40
レンズ全長 4.42
バックフォーカス 2.12
(Numerical example 2)
Unit mm
Surface data surface number rd nd vd
1 * 2.358 2.30 1.52996 55.8
2 -4.000 0.40
3 (Aperture) ∞ 1.23
4 ∞ 0.30 1.52000 55.0
5 ∞ 0.45 1.51900 43.0
6 ∞ 0.00
Image plane ∞
Aperture stop 0.4 × 1.4 (rectangular)
Aspheric data 1st surface
K = 0.00000e + 000 A 4 = -1.00451e-002 A 6 = -3.27096e-003 A 8 = -4.36807e-005
Focal length 3.20
Angle of View 7.13
Statue height 0.40
Total lens length 4.42
Back focus 2.12
(数値実施例3)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1* 2.168 2.00 1.52996 55.8
2 -3.200 0.60
3(絞り) ∞ 0.77
4 ∞ 0.30 1.52000 55.0
5 ∞ 0.45 1.51900 43.0
6 ∞ 0.00
像面 ∞
開口絞り 0.4×1.4(矩形)
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.72668e-002 A 6=-4.50580e-003 A 8=-4.91418e-004
焦点距離 2.80
画角 8.13
像高 0.40
レンズ全長 3.91
バックフォーカス 1.91
(Numerical Example 3)
Unit mm
Surface data surface number rd nd vd
1 * 2.168 2.00 1.52996 55.8
2 -3.200 0.60
3 (Aperture) ∞ 0.77
4 ∞ 0.30 1.52000 55.0
5 ∞ 0.45 1.51900 43.0
6 ∞ 0.00
Image plane ∞
Aperture stop 0.4 × 1.4 (rectangular)
Aspheric data 1st surface
K = 0.00000e + 000 A 4 = -1.72668e-002 A 6 = -4.50580e-003 A 8 = -4.91418e-004
Focal length 2.80
Angle of View 8.13
Statue height 0.40
Total lens length 3.91
Back focus 1.91
各条件式と各数値実施例との関係を以下の表に示す。 The relationship between each conditional expression and each numerical example is shown in the following table.
次に本発明の測距装置を用いた光学機器の実施形態について説明する。図7は、本実施形態のデジタルビデオカメラの要部外略図である。 Next, an embodiment of an optical apparatus using the distance measuring device of the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic view of the main part of the digital video camera of this embodiment.
図7において、10はカメラ本体、11は撮影光学系である。12はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系11によって形成された被写体の像を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。13は液晶モニタである。14は本発明の測距装置である。
In FIG. 7 ,
本実施形態のデジタルビデオカメラは、固体撮像素子12から出力される映像信号を利用してコントラスト検出方式のオートフォーカスを行う。コントラスト検出方式は、フォーカスレンズを微小駆動させてピントずれの方向を判別し、コントラストがピークとなるフォーカスレンズの位置を探索する方式であるため、合焦に至るまでに時間がかかる。一方、測距装置14から得られた測距情報と、フォーカスレンズの位置情報とを合わせれば、合焦位置までのフォーカスレンズの駆動方向と駆動量を瞬時に導き出せる。但し、測距装置14の測距情報を利用したオートフォーカスは、精度の点ではコントラスト検出方式に一歩劣る。
The digital video camera of the present embodiment performs contrast detection type autofocus using a video signal output from the solid-
本実施形態のデジタルビデオカメラは、測距装置14からの情報に基づきフォーカスレンズを合焦位置付近に移動させた後、コントラスト検出方式でフォーカスレンズの微調整を行う。これにより、高速且つ高精度のオートフォーカスが可能となる。特に本発明の測距装置14は、高い測距精度を実現しているので、フォーカスレンズの駆動量を高い精度で導出でき、結果としてコントラスト検出方式で合焦に至るまでの時間を短縮することが可能になる。更に本発明の測距装置14は小型なので、デジタルビデオカメラ全体の小型化やデザインの自由度にも貢献する。
The digital video camera of this embodiment performs fine adjustment of the focus lens by the contrast detection method after moving the focus lens to the vicinity of the in-focus position based on information from the
以上、本発明の測距装置を有する光学機器としてデジタルビデオカメラの例を説明したが、その他の光学機器、例えばスクリーンまでの距離を測定するための測距装置を備えた液晶プロジェクタにも、本発明の測距装置は適用可能である。 In the above, an example of a digital video camera has been described as an optical device having the distance measuring device of the present invention. However, the present invention is also applied to other optical devices such as a liquid crystal projector equipped with a distance measuring device for measuring a distance to a screen. The distance measuring device of the invention is applicable.
102,104 結像レンズ
106 絞り
103,104 センサ
102, 104
Claims (4)
前記絞りは前記結像レンズと前記センサの間に配置されており、
前記一対の結像レンズはそれぞれ、1枚の非球面レンズで構成され、各結像レンズの物体側の面の曲率半径をR1、各結像レンズの像側の面の曲率半径をR2、各開口の前記基線長方向の長さをA、各結像レンズの焦点距離をf、各結像レンズの像側の面から対応する前記開口までの距離をdSP、各結像レンズの物体側の面から前記センサまでの距離をTLとするとき、
−0.4<(R1+R2)/(R1−R2)<−0.1
5.0<f/A<11.0
0.075≦dSP/TL≦0.146
なる条件を満足することを特徴とする測距装置。 An image formed by a pair of imaging lenses in which the optical axes of the optical axes are spaced apart from each other, a diaphragm provided with a pair of apertures corresponding to the pair of imaging lenses, and the pair of imaging lenses In a distance measuring device having a sensor that receives light and converts it into an electrical signal,
The diaphragm is disposed between the imaging lens and the sensor;
Each of the pair of imaging lenses is composed of one aspherical lens, the radius of curvature of the object side surface of each imaging lens is R1, the radius of curvature of the image side surface of each imaging lens is R2, and each The length of the aperture in the baseline length direction is A, the focal length of each imaging lens is f 1 , the distance from the image side surface of each imaging lens to the corresponding aperture is dSP, and the object side of each imaging lens is on the object side When the distance from the surface to the sensor is TL ,
−0.4 <(R1 + R2) / (R1−R2) <− 0.1
5.0 <f / A <11.0
0.075 ≦ dSP / TL ≦ 0.146
A distance measuring device satisfying the following condition:
0.35<d/TL<0.7
なる条件を満足することを特徴とする請求項1記載の測距装置。 When the thickness on the optical axis of each imaging lens d, the distance from the object-side surface of each imaging lens to the sensor and TL,
0.35 <d / TL <0.7
The range finder according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
1600≦f/p≦2800
なる条件を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の測距装置。 When the apparent pixel pitch of the sensor is p,
1600 ≦ f / p ≦ 2800
Distance measuring apparatus according to claim 1 or 2, characterized by satisfying the following condition.
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