JPH03293513A - Detecting apparatus for relative position of two images - Google Patents

Detecting apparatus for relative position of two images

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JPH03293513A
JPH03293513A JP9547590A JP9547590A JPH03293513A JP H03293513 A JPH03293513 A JP H03293513A JP 9547590 A JP9547590 A JP 9547590A JP 9547590 A JP9547590 A JP 9547590A JP H03293513 A JPH03293513 A JP H03293513A
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JP
Japan
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optical system
distance measuring
optical
reflecting
relative position
Prior art date
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Pending
Application number
JP9547590A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Izumi
晶雄 泉
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03293513A publication Critical patent/JPH03293513A/en
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Abstract

PURPOSE:To make the apparatus compact in size without deteriorating the detecting efficiency by constituting an optical path in an optical system to have a reflecting angle smaller than 45 deg. at each of the two reflecting parts. CONSTITUTION:This apparatus is comprised of a distance measuring optical system 20 which is an integrally molded piece of transparent plastic, and an IC package 10 fixed to the system 20 by an adhesive. Distance measuring lenses 21R, 21L are provided in the optical system 20, having metallic thin films 23R, 23L vapor deposited at an effective aperture part of a primary reflecting surface 2a and also metallic thin films 24R, 24L vapor deposited at an effective aperture part of a secondary reflecting surface 2b. An optical path in the optical system is arranged to have a reflecting angle theta (angle defined by a normal line of the reflecting surface and an incident light or reflecting light) smaller than 45 deg. at each of the reflecting surfaces 2a, 2b. Accordingly, the optical path length can be made large, whereby the focal length is elongated and the detecting efficiency is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、左右一対の光学系を備えた2像の相対位置検
出装置に関し、特に、2つの光学系から入射した像を、
例えばフォトセンサアレイ上に結像して、これらの2像
の相対的な位置のずれ量を測定し、対象までの距離の測
定、若しくは撮影レンズ等の合焦状態の検知を可能とす
る装置において、その検出性能の向上又は光学系のコン
パクト化を達成するための技術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a two-image relative position detection device equipped with a pair of left and right optical systems, and in particular, to detect images incident from the two optical systems.
For example, in a device that forms an image on a photosensor array and measures the amount of relative positional deviation between these two images, making it possible to measure the distance to an object or detect the in-focus state of a photographic lens, etc. The present invention relates to a technique for improving the detection performance or making the optical system more compact.

〔従来の技術] 従来、自動焦点カメラ等に用いられる測距装置止しては
、例えば第5図に示すように、カメラ前面に配置された
左右一対の測距用レンズIII、ILを含む対称な光学
系と、被写体像を電気信号に変換するフォトセンサアレ
イ21+2L%フォトセンサアレイ2m、2tからの信
号をディジタル信号に変換する量子化回路3R,3L及
び量子化回路3m、3L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部4を備えた距離測定半導体
集積回路チップ5と、から大略構成される外光三角方式
を採用した装置がある。被写体Tは基線長Bだけ隔てた
測距用レンズ1m、ltによってその結像がチップ5の
フォトセンサアレイ2m。
[Prior Art] Conventionally, as shown in FIG. 5, a distance measuring device used in an autofocus camera or the like has a symmetrical lens including a pair of left and right distance measuring lenses III and IL arranged in front of the camera. quantization circuits 3R and 3L that convert signals from the photosensor arrays 2m and 2t into digital signals, and digital signals from the quantization circuits 3m and 3L. There is an apparatus that employs an outside light triangular method, which is generally comprised of a distance measuring semiconductor integrated circuit chip 5 equipped with a logic section 4 that calculates a distance signal based on . The object T is separated by the base line length B from the distance measuring lens 1 m, and its image is formed by the photosensor array 2 m of the chip 5.

2L上にそれぞれ投影される。被写体Tまでの距離dは
三角測量の原理に基づいて次式で与えられる。
They are each projected onto 2L. The distance d to the subject T is given by the following equation based on the principle of triangulation.

センサアレイ2R,2Lまでの距離(測距用レンズ1m
、LLの焦点距離に等しい)、x、、x。
Distance to sensor arrays 2R and 2L (distance measurement lens 1m)
, equal to the focal length of LL),x,,x.

はフォトセンサアレイ2□、2を上の像点と被写体Tが
無限遠にあるときの像点との距離で、χ(X++Xz)
はフォトセンサアレイ21.2L上の被写体の相対的な
ずれ量(位相量)である。
is the distance between the image point on the photosensor array 2□, 2 and the image point when the subject T is at infinity, χ(X++Xz)
is the relative shift amount (phase amount) of the subject on the photosensor array 21.2L.

この測距装置の実体構造は、例えば、第6図に示すよう
に、カメラ前面に配置された結像系を構成すべき平凸の
測距用レンズIll、LL、光線に偏角を付与する偏向
系を構成すべき光学要素たる反射鏡M、、ML及び直角
プリズム6とケース8からなる測距光学装置9と、距離
測定用半導体チップ5を封入したICパッケージ7とを
備えたものである。このICパッケージ7は、例えばセ
ラミックパッケージであって、第7図に示すように距離
測定用半導体集積回路チップ5をセラミックケース7a
へ搭載し、ワイヤを配線した後、透明窓としてのカバー
グラス7bをフォトセンサアレイ2R,2L上に取り付
けたものである。
The actual structure of this distance measuring device is, for example, as shown in FIG. 6, which includes plano-convex distance measuring lenses Ill and LL, which constitute the imaging system placed in front of the camera, and which gives a declination angle to the light beam. It is equipped with a distance measuring optical device 9 consisting of reflective mirrors M, ML, a right angle prism 6 and a case 8, which are optical elements constituting a deflection system, and an IC package 7 in which a distance measuring semiconductor chip 5 is enclosed. . This IC package 7 is, for example, a ceramic package, and as shown in FIG.
After mounting the photosensor arrays on the photosensor arrays 2R and 2L, a cover glass 7b serving as a transparent window is attached onto the photosensor arrays 2R and 2L.

この測距光学装置9の基線長Bと焦点距離f。Base line length B and focal length f of this distance measuring optical device 9.

は、測距性能、或いは合焦性能の要請から定める必要が
あるが、一方、チップ5はコストを低減するだめにでき
る限り小さくする必要があるので基線長Bとフォトセン
サアレイ2N、2L間の距離Cは一致せず、このため、
測距用レンズ11.ILから入射した光の間隔を狭める
ために偏向する必要がある。
must be determined from the requirements of ranging performance or focusing performance. On the other hand, since the chip 5 needs to be as small as possible to reduce cost, the distance between the base line length B and the photosensor arrays 2N and 2L is The distances C do not match, so
Distance measurement lens 11. It is necessary to deflect the light incident from the IL in order to narrow the distance between them.

また、この測距装置は、別の撮像光学系が集光した光の
一部を分割して、撮像光学系の合焦状態を検出するピン
ト検出の手段として用いることもできる。このピント検
出方式の従来例を第8図に示す。図中には、撮像光学系
がフォーカスレンズ11、変倍レンズI2及び結像レン
ズ13の3#からなるズームレンズを構成しており、変
倍レンズ12と結像レンズ13の間では、光は撮像光学
系の合焦時において平行光束となる。この変倍レンズ1
2と結像レンズ13の間に、ハーフミラ−14aを有す
るビームスプリッタ−14を介挿して、撮影光束の一部
を分割して下方へ導く。そして、フォーカスレンズ11
の右半分R及び左半分りを通過する光を、それぞれ一対
の測距用レンズ1、.1.を通して、フォーカスレンズ
11に対しフィルム面Fと共役な位置にあるフォトセン
サアレイ2−.2L上に導入する。このようにして、フ
ォトセンサアレイ2g、2を上の光束到達位置を検知す
ることにより、撮像光学系が合焦状態にあるか否かを検
出することができる。ここで、フィルム面Fでの焦点の
ずれ量Δは、フォトセンサアレイ2R,2L上の像のず
れ量(位相量)Xから以下の式によって求められる。
Further, this distance measuring device can also be used as a focus detection means for detecting the in-focus state of the imaging optical system by dividing a part of the light focused by another imaging optical system. A conventional example of this focus detection method is shown in FIG. In the figure, the imaging optical system constitutes a zoom lens consisting of a focus lens 11, a variable magnification lens I2, and an imaging lens 13. Between the variable magnification lens 12 and the imaging lens 13, light is transmitted. When the imaging optical system is focused, the light becomes parallel. This variable magnification lens 1
A beam splitter 14 having a half mirror 14a is inserted between the imaging lens 2 and the imaging lens 13 to split a part of the photographing light beam and guide it downward. And focus lens 11
A pair of ranging lenses 1, . . . 1. through the photosensor array 2-. located at a position conjugate with the film plane F with respect to the focus lens 11. Introduce on 2L. In this way, by detecting the position where the light beam reaches above the photosensor arrays 2g, 2, it is possible to detect whether or not the imaging optical system is in focus. Here, the focus shift amount Δ on the film plane F is determined from the shift amount (phase amount) X of the images on the photosensor arrays 2R and 2L using the following equation.

距離である。なお、図中の17は左右両光束の干渉を防
止するための遮光板であり、19及び20は、フォーカ
スレンズ11に作用する焦点調整用のランク・ピニオン
及びモータである。
It is distance. Note that 17 in the figure is a light shielding plate for preventing interference between left and right beams of light, and 19 and 20 are a rank pinion and a motor for focus adjustment that act on the focus lens 11.

また、第6図の測距装置と同様の原理に基づく別の形態
を備えた装置の例としては、第9図に示すように、反射
面a、bを有する光学系が透明プラスチックの一体成形
品で作られたものがある。
Furthermore, as an example of a device having another form based on the same principle as the distance measuring device shown in FIG. 6, as shown in FIG. There are things made of goods.

この光学系の高さを!とすると、光学系の焦点距離f9
は、以下の式に示される値となっている必要がある。
The height of this optical system! Then, the focal length of the optical system is f9
must have the value shown in the formula below.

高さ、αはICパッケージの厚さの寄与である。The height, α, is the contribution of the IC package thickness.

この測距光学装置9は、チップ5を封入した透明プラス
チックICパッケージ10に対して厳密に位置決めされ
た後に、接合面22で例えば紫外線硬化樹脂等により接
着される。
After this distance measuring optical device 9 is precisely positioned with respect to the transparent plastic IC package 10 in which the chip 5 is enclosed, it is bonded to the bonding surface 22 using, for example, an ultraviolet curing resin.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

近年、測距装置を搭載する写真機やビデオカメラ等にお
いては、装置のコンパクト化が進んでおり、測距装置に
ついてもその寸法の縮小化が要請されている。ここで、
基線長Bは、測距装置としては装置の前面のサイズを決
定するものであり、ピント検出手段としては撮像装置の
小型化に伴い縮小化される光束の幅に合わせて設定され
るべきであることから、測距装置のコンパクト化には基
線長Bを短(する必要がある。しかしながら、フォトセ
ンサアレイ211,2Lの最小検出ピッチをPとすると
、式(1)及び(2)から検出距離dの最大測定価を上
昇させ又は焦点のずれ量Δの最小検出幅を低下させて検
出性能を向上させるためには、B・fe/Pを大きくす
る必要がある。したがって、測距装置のコンパクト化は
検出性能の低下を招来し、例えば、基線長Bを短くする
と、検出性能を維持するためには、式(1)及び(2)
に示すように焦点距離feを長(する必要があり、光学
系の高さlが大きくなってしまう上に、光学系の明るさ
(F値)が低下する。光学系の明るさを確保するために
は、測距用レンズ11.ILの口径を大きくする必要が
あるが、基線長B及び他の光学部品との関係で制約があ
り、F値の低下を回避できないのが現状である。また、
光学系の高さ!を低(して焦点距離reを短(した場合
にも検出性能が低下することは勿論である。
2. Description of the Related Art In recent years, cameras, video cameras, and the like equipped with distance measuring devices have become more compact, and there is also a demand for reducing the size of distance measuring devices. here,
The baseline length B determines the size of the front surface of the device as a distance measuring device, and as a focus detection device, it should be set in accordance with the width of the light beam, which is being reduced as the imaging device becomes smaller. Therefore, in order to make the distance measuring device more compact, it is necessary to shorten the baseline length B. However, if the minimum detection pitch of the photosensor arrays 211, 2L is P, then the detection distance can be calculated from equations (1) and (2). In order to improve the detection performance by increasing the maximum measurement value of d or decreasing the minimum detection width of the amount of defocus Δ, it is necessary to increase B·fe/P. For example, if the baseline length B is shortened, in order to maintain the detection performance, equations (1) and (2)
As shown in , it is necessary to lengthen the focal length fe, which increases the height l of the optical system and reduces the brightness (F number) of the optical system.Ensuring the brightness of the optical system In order to achieve this, it is necessary to increase the aperture of the distance measuring lens 11.IL, but there are restrictions due to the base line length B and the relationship with other optical components, and it is currently impossible to avoid a decrease in the F value. Also,
The height of the optical system! Of course, the detection performance also decreases when the focal length re is shortened.

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、そ
の課題は、光学系内の光路配置を変えることによって、
測距装置の焦点距離feを大きくすると共に所定の基線
長Bに対して従来よりも測距用レンズ11.LLの有効
口径を大きく採れるようにして、検出性能を低下させず
にコンパクト化できる2像の相対位置検出装置を提供す
ることにある。
Therefore, the present invention is intended to solve the above problems, and the problem is to change the optical path arrangement within the optical system.
In addition to increasing the focal length fe of the distance measuring device, the distance measuring lens 11. It is an object of the present invention to provide a two-image relative position detection device that can be made compact without deteriorating detection performance by allowing a large effective aperture of LL.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記問題点を解決するために、結像系と、この結像系を
通過した光を偏向すべき少なくとも2の反射部を有する
偏向系と、で構成される同型左右一対の光学系を介して
、相対位置検出用受光装置の左右センサ部のそれぞれに
対象を結像する2像の相対位置検出装置において、本発
明が講した手段は、 光学系内の光路を、2つの反射部においてそれぞれ45
°よりも小さい反射角(反射面の法線と入射光又は反射
光との間の角)を有するように構成するものである。こ
こで、左右の前記光学系のそれぞれに入射する光を、左
右逆側のセンサ部に導入する場合もある。更に、光学系
内における最初の反射lを経た後の光路を、結像系の左
右の光軸を含む平面内から外す場合もある。
In order to solve the above-mentioned problems, a pair of left and right optical systems of the same type is used, which is composed of an imaging system and a deflection system having at least two reflecting parts that deflect the light that has passed through the imaging system. In a two-image relative position detection device that images an object on each of the left and right sensor portions of a light receiving device for relative position detection, the means taken by the present invention is as follows:
It is configured to have a reflection angle (angle between the normal to the reflecting surface and the incident light or reflected light) smaller than . Here, the light incident on each of the left and right optical systems may be introduced into the sensor section on the opposite side. Furthermore, the optical path after the first reflection l within the optical system may be taken out of the plane that includes the left and right optical axes of the imaging system.

上記の光学系は、左右一対のそれぞれをプラスチックの
一体成形により形成する場合があり、左右の光学系全体
をプラスチックの一体成形により形成する場合もある。
In the above-mentioned optical system, each of the left and right optical systems may be formed by integral molding of plastic, or the entire left and right optical system may be formed by integral molding of plastic.

〔作用〕[Effect]

かかる手段によれば、2つの反射角が45°以下となる
ように偏向系を構成するので、光学系の高さには制限さ
れるものの、2つの反射部の間の距離を大きく採ること
が可能であり、光学系内の光路は折り畳まれた形態とな
るから、従来と同じ寸法の光学系内にも、より長い光路
長を確保することができる。したがって、光学系の焦点
距離を長くすることが可能であり、基線長と焦点距離に
より定まる検出性能(距離測定の際には測定距離の最大
値、ピント検出の際には焦点のずれ量の最小検出幅)の
向上が可能であり、或いは検出性能を維持しながら光学
系をコンパクトに形成することができる。ここで、左右
の光学系に入射した光をそれぞれ逆側のセンサ部に導入
するように光路を構成する場合には、更に、光路長を長
く採ることができる。
According to this method, since the deflection system is configured so that the two reflection angles are 45° or less, it is possible to increase the distance between the two reflection parts, although it is limited by the height of the optical system. This is possible, and since the optical path within the optical system is in a folded form, a longer optical path length can be secured even within an optical system with the same dimensions as the conventional optical system. Therefore, it is possible to increase the focal length of the optical system, and the detection performance determined by the baseline length and focal length (maximum measurement distance when measuring distance, minimum amount of focal shift when detecting focus) The detection width) can be improved, or the optical system can be made compact while maintaining detection performance. Here, if the optical path is configured so that the light incident on the left and right optical systems is introduced into the opposite sensor sections, the optical path length can be made even longer.

また、偏向系内の光路を左右の結像系の光軸を含む平面
内から外れるように構成する場合には、偏向系内の光路
長を上記の手段と同様に長く採ることができることは勿
論のこと、偏向系の反射部を左右の結像系の設置場所の
間から外れた位置に設置することができることから、結
像系の有効口径を大きく採ることができる。したがって
、従来と同一寸法の光学系とする場合には、光学系の明
るさ(F値)を従来より大きくすることができ、また、
従来と同様の明るさを確保するのであれば従来よりも光
学系をコンパクトに形成することができる。
Furthermore, if the optical path within the deflection system is configured to deviate from the plane that includes the optical axes of the left and right imaging systems, it goes without saying that the optical path length within the deflection system can be made longer as in the above method. Since the reflection section of the deflection system can be installed at a position apart from the installation locations of the left and right imaging systems, the effective aperture of the imaging system can be increased. Therefore, when using an optical system with the same dimensions as the conventional one, the brightness (F value) of the optical system can be made larger than the conventional one, and
If the same brightness as the conventional one is to be maintained, the optical system can be made more compact than the conventional one.

光学系を左右それぞれ、又は左右一体のプラスチック成
形品とする場合には、部品点数が減少して装置の組立調
整を容易にすることができる。
When the optical system is made of left and right plastic molded parts, or left and right parts integrated, the number of parts can be reduced and assembly and adjustment of the apparatus can be facilitated.

〔実施例〕〔Example〕

次に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

く第1実施例〉 先ず、第1図を参照して、第1実施例を説明する。この
実施例は、透明なプラスチックの一体成形品として形成
されている測距光学系20と、これに接着固定されたI
Cパッケージ10とからなっている。測距光学系20と
ICパッケージ10は、両者の接合面22に紫外線硬化
樹脂を塗布した状態で位置調整を行い、位置決めが完了
した時点で紫外線を照射して固定される。測距光学系2
0には、測距用レンズ21..21Lが設けられ、反射
面2aの有効口径部分に金属薄膜23.。
First Embodiment> First, a first embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment includes a distance measuring optical system 20 formed as an integrally molded product of transparent plastic, and an optical system 20 that is adhesively fixed thereto.
C package 10. The distance measuring optical system 20 and the IC package 10 are adjusted in position with an ultraviolet curing resin applied to their joint surfaces 22, and when the positioning is completed, they are fixed by irradiating them with ultraviolet rays. Distance measuring optical system 2
0 has a distance measuring lens 21. .. 21L is provided, and a metal thin film 23.21L is provided on the effective aperture portion of the reflective surface 2a. .

23Lが、反射面2bの有効口径部分に金属薄膜24m
、24Lが、それぞれ蒸着されている。有効口径部分の
みに金属薄膜を蒸着したのは、余分な反射光が発生して
迷光となることを防止するためである。入射光束は、進
行するに従ってその断面形状が変化するため、金属薄膜
231,231と金属薄膜241,24Lの蒸着形状を
異なった形状としている。測距光学系20を通過した光
は、接着面22を通してICパッケージ10の内部に設
置されている集積回路チップ5のフォトセンサアレイ2
R,2L上に結像する。
23L is a metal thin film 24m on the effective aperture part of the reflective surface 2b.
, 24L are deposited, respectively. The reason why a metal thin film is deposited only on the effective aperture portion is to prevent excess reflected light from being generated and becoming stray light. Since the cross-sectional shape of the incident light beam changes as it travels, the metal thin films 231, 231 and the metal thin films 241, 24L are deposited in different shapes. The light that has passed through the distance measuring optical system 20 passes through the adhesive surface 22 and reaches the photosensor array 2 of the integrated circuit chip 5 installed inside the IC package 10.
Images are formed on R and 2L.

この実施例においては、焦点路Mf、は、以下の式で示
される。
In this example, the focal path Mf is given by the following equation.

線長、Cはフォトセンサアレイ2,1.2L上に到達す
る光の光軸の間隔、θは一次反射面2a及び二次反射面
2bにおける光の反射角、lは測距光学系20の高さ、
αはICパッケージの厚さの寄与である。二〇式(4)
を式(3)と較べると、くなる。なお、この式において
、測距光学系の高さlは、少なくとも、 B−C’1 本実施例では、基線長B=15mm、フォトセンサアレ
イ2..2Lの間隔C= 3 m m、反射角θ=20
°、測距光学系2oの高さ41!=10mm、測距光学
系20の屈折率n=1.5、であって、接着面22付近
の寄与αが無視できるとすると、弐(4)にそれぞれの
数値を代入して、焦点距離f8−17.7mmとなる。
The line length, C is the distance between the optical axes of the light that reaches the photosensor array 2, 1.2L, θ is the reflection angle of the light on the primary reflection surface 2a and the secondary reflection surface 2b, and l is the distance measurement optical system 20. height,
α is the contribution of the IC package thickness. Type 20 (4)
Comparing with equation (3), we get: In this equation, the height l of the distance measuring optical system is at least: B-C'1 In this embodiment, the base line length B=15 mm, the photosensor array 2. .. 2L spacing C = 3 mm, reflection angle θ = 20
°, the height of the ranging optical system 2o is 41! = 10 mm, the refractive index of the distance measuring optical system 20 is n = 1.5, and assuming that the contribution α near the adhesive surface 22 can be ignored, then by substituting the respective values into 2 (4), the focal length f8 -17.7mm.

従来例の式(3)に基づき、上記の基線長B、間隔C1
及び屈折率nの値を代入して焦点距離L =17.7m
mを得ようとすると、測距光学系の高さf=20.5m
mとなり、本実施例よりも約2倍の高さが必要となる。
Based on formula (3) of the conventional example, the above base line length B and interval C1
and by substituting the value of the refractive index n, the focal length L = 17.7 m
When trying to obtain m, the height of the distance measuring optical system is f = 20.5 m.
m, which requires about twice the height as in this embodiment.

このように、本実施例においては、従来と同じ焦点距離
を設定しても、従来よりもコンパクトに光学系を設計す
ることができる。
In this way, in this embodiment, even if the same focal length as the conventional one is set, the optical system can be designed more compactly than the conventional one.

く第2実施例〉 次に、第2図を参照して、本発明の第2実施例を説明す
る。この実施例では、測距光学系3oは測距用レンズ部
31m、31tを備え、−次反射面3aの有効反射部分
に金属薄膜33m、33tが、また、二次反射面3bの
有効反射部分には金属薄膜34R,34Lが、それぞれ
蒸着されているが、−次反射面3a及び二次反射面3b
の角度を調整して、右の測距用レンズ31mから入射し
た光は左のフォトセンサアレイ2Lに結像し、左の測距
用レンズ31tから入射した光は、右のフォトセンサア
レイ21に結像するようになっている。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the distance measuring optical system 3o includes distance measuring lens sections 31m and 31t, metal thin films 33m and 33t are provided on the effective reflective portion of the -order reflective surface 3a, and metal thin films 33m and 33t are provided on the effective reflective portion of the secondary reflective surface 3b. Metal thin films 34R and 34L are deposited on the -order reflection surface 3a and the secondary reflection surface 3b, respectively.
By adjusting the angle of It is designed to form an image.

この実施例では、左右の光学系に入射した光はそれぞれ
逆側のフォトセンサアレイに到達しており、光路が互い
に交差している分だけ光路長が長く採れる。この実施例
の焦点距離は、 で示され、式(4)で示される第1実施例の焦点距離よ
りも長く採れる。その上、この実施例を測距装置として
用いる場合には、第1実施例とは逆に、被写体が接近す
るとフォトセンサアレイ21.2を上の光束がそれぞれ
内側にずれるので、被写体が無限遠にある場合に合致さ
せた光軸をフォトセンサアレイ21.2L上の最外部に
設定することができる。したがって、c’ >c (第
1実施例における光束の間隔)であり、このことによっ
て、光路長は更に長くなる。
In this embodiment, the light incident on the left and right optical systems reaches the photosensor array on the opposite side, and the optical path length can be increased by the amount that the optical paths intersect with each other. The focal length of this embodiment is expressed as follows, which is longer than the focal length of the first embodiment expressed by equation (4). Furthermore, when this embodiment is used as a distance measuring device, contrary to the first embodiment, when the subject approaches, the light beams above the photosensor array 21.2 shift inward, so that the subject is at an infinite distance. The optical axes matched can be set at the outermost position on the photosensor array 21.2L. Therefore, c'>c (the interval between the luminous fluxes in the first embodiment), which further increases the optical path length.

この実施例では、基線長B=15mm、フォトセンサア
レイ2m、2を上の光軸の間隔C′=5mm、反射角θ
=30°、測距光学系20の高さf=10mm、測距光
学系20の屈折率n=1゜5、であって、ICパッケー
ジの寄与αが無視できるとすると、式(5)にそれぞれ
の数値を代入して、焦点距離f* =18.2mmとな
る。これと同じ値の焦点距離を上記と同値の基線長B、
間隔C′及び屈折率nの従来例で実現しようとすると、
測距光学系の高さは21.3mmであり、2倍以上の高
さが必要となる。
In this example, the base line length B = 15 mm, the photosensor array 2 m, the distance between the optical axes above 2 C' = 5 mm, and the reflection angle θ
= 30°, the height f of the distance measuring optical system 20 = 10 mm, the refractive index n of the distance measuring optical system 20 = 1°5, and assuming that the contribution α of the IC package can be ignored, then equation (5) is obtained. By substituting each numerical value, the focal length f* = 18.2 mm. The focal length with the same value as this is the base line length B with the same value as above,
If you try to realize it with the conventional example of interval C' and refractive index n,
The height of the distance measuring optical system is 21.3 mm, which requires more than twice the height.

〈第3実施例〉 第3図を参照して、本発明の第3実施例を説明する。こ
の実施例では、測距光学系40の一次反射面4a及び二
次反射面4bの法線は、測距用レンズ41mと41Lの
光軸を含む平面上から外れており、測距用レンズ41□
と41Lから入射した光は、−火攻射面4aで反射され
て第3図(a)の手前側に光路を採り、二次反射面4b
で垂直下方に反射された後、フォトセンサアレイ2m。
<Third Embodiment> A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the normal line of the primary reflection surface 4a and the secondary reflection surface 4b of the distance measurement optical system 40 is off the plane containing the optical axes of the distance measurement lenses 41m and 41L, and the distance measurement lens 41 □
The light incident from 41L and 41L is reflected by the -fire incident surface 4a and takes an optical path toward the front side of FIG. 3(a), and then reaches the secondary reflection surface 4b.
After being reflected vertically downward at the photo sensor array 2 m.

2、上に結像する。2. Image is formed above.

この測距光学系40によれば、第1実施例と同様に、光
路長を長(、すなわち、焦点距離を大きくすることがで
きる上に、二次反射面4bを測距用レンズ41□と41
Lの間に形成する必要がなく、測距用レンズ41.Iと
41Lの光軸を含む平面上から外れた場所に形成するこ
とができるので、測距用レンズ41mと41Lの有効口
径を大きくすることが可能であり、測距光学系の明るさ
(F値)を大きくすることができる。したがって、基線
長Bをフォトセンサアレイ2Rと2Lの間隔Cに近い長
さとする場合にあっても、光学系の設計に対する自由度
が大きく、充分な値をもつ測距用レンズ41mと41L
の口径を確保することが可能である。
According to this distance measuring optical system 40, as in the first embodiment, the optical path length can be increased (that is, the focal length can be increased), and the secondary reflective surface 4b can be used as the distance measuring lens 41□. 41
There is no need to form between the distance measuring lenses 41.L and 41.L. Since it can be formed at a location off the plane that includes the optical axes of I and 41L, it is possible to increase the effective aperture of the distance measurement lenses 41m and 41L, and the brightness of the distance measurement optical system (F value) can be increased. Therefore, even if the baseline length B is set to be close to the distance C between the photosensor arrays 2R and 2L, there is a large degree of freedom in designing the optical system, and the ranging lenses 41m and 41L have sufficient values.
It is possible to secure a caliber of

く第4実施例〉 第4図に示す第4実施例においては、測距光学系50は
、第3実施例とほぼ同じ基本構造を有するが、−火攻射
面5aの左右の傾斜角をより大きくすると共に、二次反
射面5bの傾斜を左右逆に形成することによって、測距
用レンズ51Rと51Lに入射した左右の光が、それぞ
れ左右逆側のフォトセンサアレイ21と2Lに到達する
ように設定されている。この実施例では第3実施例と同
様に、二次反射面5bによって妨害されることなく、測
距用レンズ51えと51Lの有効口径は基線長Bによっ
てのみ制限されるので、測距光学系50の明るさを大き
く採ることができる上に、上記のように左右の光路を交
差させることによって、更に焦点距離を長くすることが
できるから、検出性能を犠牲にすることなく、よりコン
パクトな光学系を形成することができる。
Fourth Embodiment In the fourth embodiment shown in FIG. 4, the distance measuring optical system 50 has almost the same basic structure as the third embodiment, but - By making the secondary reflecting surface 5b larger and forming the slope of the secondary reflecting surface 5b in the opposite left and right directions, the left and right lights incident on the ranging lenses 51R and 51L reach the photosensor arrays 21 and 2L on the opposite left and right sides, respectively. It is set as follows. In this embodiment, as in the third embodiment, the effective aperture of the ranging lens 51 and 51L is limited only by the base line length B without being obstructed by the secondary reflective surface 5b, so the ranging optical system 50 In addition to increasing the brightness, the focal length can be further increased by crossing the left and right optical paths as described above, making it possible to create a more compact optical system without sacrificing detection performance. can be formed.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明は、2像の相対位置検出装
置の光学系内の光の反射角を従来よりも小さくし、光の
偏向方向を変えることによって、光路長や反射部の配置
が変わることに特徴を有するので、以下の効果を奏する
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention makes the reflection angle of light in the optical system of a two-image relative position detection device smaller than before and changes the direction of deflection of light, thereby increasing the optical path length and the like. Since it is characterized in that the arrangement of the reflecting portions is changed, the following effects are achieved.

■ 偏向系の反射角を45°以下にすることによって、
従来よりも光学系内の光路長を大きく採ることができる
ので、焦点距離を大きくして検出性能(距離測定の際に
は測定距離の最大値、ピント検出の際には焦点のずれ量
の最小検出幅)を向上させることが可能であるとともに
、光学系のコンパクト化を図ることができる。
■ By keeping the reflection angle of the deflection system below 45°,
Since the optical path length within the optical system can be larger than before, the focal length can be increased to improve detection performance (maximum measurement distance when measuring distance, minimum amount of focal shift when detecting focus). The detection width) can be improved, and the optical system can be made more compact.

■ 左右の光学系に入射した光が左右逆側のセンサ部に
導入されるように光路構成する場合には、更に光路長を
長く採ることができる。
(2) If the optical path is configured so that the light incident on the left and right optical systems is introduced into the sensor sections on opposite sides, the optical path length can be made even longer.

■ 偏向系によって光学系内の光路が左右の結像系の光
軸を含む平面内から外れるように構成する場合には、偏
向系の反射部も左右の結像系の光軸を含む平面内から外
れるため、反射部の構造に妨害されることなく、結像系
の有効口径を基線長に対して最大限に大きくすることが
できる。したがって、焦点距離を大きくした場合であっ
ても、光学系の明るさを確保することができ、或いは、
検出性能、光学系の明るさを確保しながら、光学系のコ
ンパクト化を図ることができる。
■ If the deflection system is configured so that the optical path within the optical system deviates from the plane that includes the optical axes of the left and right imaging systems, the reflecting part of the deflection system also deviates from the plane that includes the optical axes of the left and right imaging systems. Therefore, the effective aperture of the imaging system can be made as large as possible with respect to the baseline length without being hindered by the structure of the reflecting section. Therefore, even when the focal length is increased, the brightness of the optical system can be ensured, or
The optical system can be made more compact while ensuring detection performance and optical system brightness.

■ 左右の光学系それぞれをプラスチックの一体成形品
とした場合、又は左右の光学系全体をプラスチックの一
体成形品とした場合には、部品点数の減少により、組立
及び光学系の調整が大幅に容易となる。
■ If the left and right optical systems are each made of integrally molded plastic, or if the entire left and right optical system is made of integrally molded plastic, the number of parts will be reduced, making assembly and adjustment of the optical system much easier. becomes.

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

第1図(a)は本発明に係る第1実施例の測距装置の構
造を示す一部切断正面図、第1図(b)は同実施例の測
距装置の構造を示す平面図である。 第2図(a)は本発明に係る第2実施例の測距装置の構
造を示す一部切断正面図、第2図(b)は同実施例の測
距装置の構造を示す平面図である。 第3図(a)は本発明に係る第3実施例の測距装置の構
造を示す斜視図、第3図(b)は同実施例の測距装置の
構造を示す平面図、また、第3図(c)は同実施例の測
距装置の構造を示す側面図である。 第4図(a)は本発明に係る第4実施例の測距装置の構
造を示す斜視図、第4図(b)は同実施例の測距装置の
構造を示す平面図、また、第4図(c)は同実施例の測
距装置の構造を示す側面図である。 第5図は外光三角方式による距離測定原理を示す模式図
である。 第6図は従来の測距装置の実体構造を示す縦断面図であ
る。 第7図(a)は従来の測距装置におけるICパッケージ
の平面図、第7図(b)は同ICパッケージの一部切断
正面図である。 第8図は測距装置により撮像装置の合焦状態を検出する
方法を示す概念図である。 第9図(a)は測距光学系がプラスチックの一体成形品
で形成された従来の測距装置を示す正面図、第9図(b
)は同測距装置を示す平面図である。 〔符号の説明〕 21.2L・・・フォトセンサアレイ 5・・・集積回路チップ 10・・・ICパッケージ 2a、3a、4a、5a−・・−次反射面2b、3b、
4b、5b・・・二次反射面20.30,40.50・
・・測距光学系21* 、  2 LL 、  31*
 、  3 It、41R5’Ilc、51R,51t
・・・測距用レンズ22・・・接合面 23R,23L、24R,24t、33++。 33L、34R,34L、43え、43’t。 44R,44L、531,53L、54m。 54、・・・金属薄膜。
FIG. 1(a) is a partially cutaway front view showing the structure of a distance measuring device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a plan view showing the structure of a distance measuring device according to the same embodiment. be. FIG. 2(a) is a partially cutaway front view showing the structure of a distance measuring device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2(b) is a plan view showing the structure of a distance measuring device according to the same embodiment. be. FIG. 3(a) is a perspective view showing the structure of a distance measuring device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 3(b) is a plan view showing the structure of a distance measuring device according to the third embodiment. FIG. 3(c) is a side view showing the structure of the distance measuring device of the same embodiment. FIG. 4(a) is a perspective view showing the structure of a distance measuring device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4(b) is a plan view showing the structure of a distance measuring device according to the fourth embodiment. FIG. 4(c) is a side view showing the structure of the distance measuring device of the same embodiment. FIG. 5 is a schematic diagram showing the principle of distance measurement using the outside light triangular method. FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the actual structure of a conventional distance measuring device. FIG. 7(a) is a plan view of an IC package in a conventional distance measuring device, and FIG. 7(b) is a partially cutaway front view of the same IC package. FIG. 8 is a conceptual diagram showing a method for detecting the in-focus state of an imaging device using a distance measuring device. FIG. 9(a) is a front view showing a conventional distance measuring device in which the distance measuring optical system is formed of an integrally molded plastic product, and FIG. 9(b)
) is a plan view showing the distance measuring device. [Explanation of symbols] 21.2L...Photo sensor array 5...Integrated circuit chip 10...IC packages 2a, 3a, 4a, 5a...-Next reflecting surfaces 2b, 3b,
4b, 5b...Secondary reflective surface 20.30, 40.50.
... Distance measuring optical system 21*, 2LL, 31*
, 3 It, 41R5'Ilc, 51R, 51t
... Distance measuring lens 22 ... cemented surfaces 23R, 23L, 24R, 24t, 33++. 33L, 34R, 34L, 43e, 43't. 44R, 44L, 531, 53L, 54m. 54,...Metal thin film.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)結像系と、該結像系を経由した光を偏向すべき少
なくとも2つの反射部を有する偏向系と、でそれぞれ構
成される同型左右一対の光学系を介して、相対位置検出
用半導体集積回路チップの左右センサ部のそれぞれに対
象を結像する2像の相対位置検出装置において、 前記光学系内の光路は、前記2つの反射部においてそれ
ぞれ45°よりも小さい反射角を有することを特徴とす
る2像の相対位置検出装置。
(1) Relative position detection is performed through a pair of identical left and right optical systems each consisting of an imaging system and a deflection system having at least two reflecting parts that deflect the light that has passed through the imaging system. In a two-image relative position detection device that images an object on each of the left and right sensor sections of a semiconductor integrated circuit chip, the optical path within the optical system has a reflection angle smaller than 45° at each of the two reflection sections. A two-image relative position detection device characterized by:
(2)左右の前記光学系のそれぞれに入射する光は左右
逆側の前記センサ部に導入されることを特徴とする請求
項第1項に記載の2像の相対位置検出装置。
(2) The two-image relative position detection device according to claim 1, wherein the light incident on each of the left and right optical systems is introduced into the left and right sensor sections on opposite sides.
(3)前記光学系内における最初の前記反射部を経た後
の光路は、前記結像系の左右の光軸を含む平面内から外
れていることを特徴とする請求項第1項又は第2項に記
載の2像の相対位置検出装置。
(3) The optical path after passing through the first reflecting section in the optical system is out of a plane including the left and right optical axes of the imaging system. 2. The two-image relative position detection device described in 2.
(4)前記光学系は、左右のそれぞれがプラスチックの
一体成形により形成されていることを特徴とする請求項
第1項から第3項迄の何れかに記載の2像の相対位置検
出装置。
(4) The two-image relative position detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the left and right optical systems are each formed by integral molding of plastic.
(5)前記左右の光学系全体は、プラスチックの一体成
形により形成されていることを特徴とする請求項第1項
から第3項迄の何れかに記載の2像の相対位置検出装置
(5) The two-image relative position detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the left and right optical systems are integrally formed of plastic.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8708419B2 (en) 2010-08-03 2014-04-29 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle seat

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