JPH07332969A - 外光三角方式距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オートフォーカスカメラ等に用いられる距離
測定装置に関し、構成する部品の間の位置精度を向上さ
せることができる外光三角方式距離測定装置を提供する
ことを目的とする。 【構成】 一体成形され、２つの光学レンズ部を有する
レンズ部材（２）と、レンズ部材に直接接着固定され、
外部から２つの光学レンズ部に入射する光を受光する受
光素子（１４）を有する受光部材（３）と、レンズ部材
と受光部材に密着固定され、光学レンズ部以外から受光
素子に進入しようする光を遮蔽するための鏡筒（１Ａ，
１Ｂ）とを有し、２つの光学レンズ部を通過して受光素
子に照射される外部の被写体からの光量分布に応じて、
被写体までの距離を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は距離測定装置に関し、特
にオートフォーカスカメラ等に用いられる外光三角方式
距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、外光三角方式による距離測定装置
の原理を説明する。図６は、外光三角方式距離測定装置
の光学系を示す概略図である。被写体Ｓから発せられる
光線５１ａ，５１ｂは、２つの均等なレンズ５２ａ，５
２ｂを通過して、測距用センサモジュール５４内の２組
の光センサ５３ａ，５３ｂ上にそれぞれ照射される。２
つのレンズ５２ａ，５２ｂを通すことにより、被写体Ｓ
の像が光センサ５３ａと５３ｂ上に２つ写し出される。

【０００３】光センサ５３ａ，５３ｂ上には、２つの像
が基線長Ｂから位相差ｘの長さだけ加算した位置に写し
出され、２つの像の間隔は（Ｂ＋ｘ）の長さとなる。基
線長Ｂは、被写体Ｓが無限遠に位置するときに２つのレ
ンズ５２ａ，５２ｂを介して光センサ５３ａ，５３ｂ上
に写し出される２つの像の間隔である。

【０００４】レンズ・センサ間距離ｆは、レンズ５２
ａ，５２ｂから被写体の光像が写し出される光センサ５
３ａ，５３ｂの面までの距離である。測距値Ｌは、被写
体Ｓからレンズ５２ａ，５２ｂまでの距離であり、この
距離が被写体Ｓまでの距離として測定される。

【０００５】底辺Ｂ、高さＬの直角三角形と底辺ｘ、高
さｆの直角三角形とが相似するので、測距値Ｌは、次式
のように基線長Ｂとレンズ・センサ間距離ｆとの積Ｂｆ
を位相差ｘで除算した商により表される。

【０００６】Ｌ＝（Ｂ・ｆ）／ｘ 図７は、従来の外光三角方式距離測定装置の光学モジュ
ールの構成を示す概略図である。光学モジュールを大別
すると、ＡＦレンズ（オートフォーカス用レンズ）６
２、鏡筒６１および一対のラインセンサ他を形成した半
導体チップを搭載したセンサモジュール６３の３つの部
品に分けることができる。ＡＦレンズ６２は、光軸が互
いに平行になるように所定の間隔Ｂ１で配置された均等
な２個のレンズを含み、鏡筒６１を介して測距用センサ
モジュール６３に固定される。ＡＦレンズ６２に入射す
る光は、鏡筒６１内を通過してセンサモジュール６３内
の光センサ上に結像する。

【０００７】ＡＦレンズ６２と鏡筒６１は、接合部６５
ａと６５ｂにおいて接着剤で固定され、鏡筒６１とセン
サモジュール６３は、接合部６６ａと６６ｂにおいて接
着剤で固定される。つまり、ＡＦレンズ６２、鏡筒６１
およびセンサモジュール６３の３つの部品は、接合部６
５ａ，６５ｂおよび接合部６６ａ，６６ｂの２段階で接
着される。

【０００８】この距離測定装置により測定される測距値
Ｌの精度を上げるには、３箇所の長さＢ１，Ｂ２，ｆが
経時変化しないことが望ましい。経時変化は、温度また
は湿度等の変化により生じる。長さＢ１は、ＡＦレンズ
６２に含まれる２個のレンズ間の距離であり、図６の基
線長Ｂに相当する。長さＢ２は、センサモジュール６３
内の２組の光センサの間隔であり、図６の基線長Ｂに対
応する。長さｆは、ＡＦレンズ６２とセンサモジュール
６３内の光センサとの間の長さであり、図６のレンズ・
センサ間距離ｆに対応する。

【０００９】長さＢ１の経時変化は、ＡＦレンズ６２の
材質により決まり、長さＢ２の経時変化は、センサモジ
ュール６３の材質により決まる。それに対し、長さｆの
経時変化は、主にＡＦレンズ６２とセンサモジュール６
３の間に介在する鏡筒６１の材質および接合部６５ａ，
６５ｂ，６６ａ，６６ｂの接着構造に依存する。

【００１０】そこで、ＡＦレンズ６２およびセンサモジ
ュール６３を保持する鏡筒６１に剛性の高い材質を用い
ることにより、長さｆがなるべく経時変化しないように
する必要があった。理想的には、ＡＦレンズ６２、鏡筒
６１およびセンサモジュール６３の全てが膨張または収
縮しないものであればよいが、現実には温度または湿度
変化等により多少の変化をしてしまう。そのような熱膨
張を考えた場合には、３つの部品が全て同じ膨張率の材
質により構成され、温度等の変化により同じだけ膨張し
てくれることが望ましい。例えば、長さＢ１のみが膨張
により長くなり、長さＢ２，ｆが変化しないのでは、精
度の高い測距値Ｌが得られない。

【００１１】しかし、前述のように、鏡筒６１はＡＦレ
ンズ６２とセンサモジュール６３を保持するために高い
剛性が必要であるため、ＡＦレンズ６２またはセンサモ
ジュール６３とは異なる膨張率の材質を使わざるを得な
かった。このために、周辺の温度変化等により、各部品
の膨張に差異が生じ測距値Ｌに誤差が生じる恐れが強
い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の外光三角方式距
離測定装置における鏡筒６１は、レンズ６２とセンサモ
ジュール６３を保持していたために、剛性を高いものに
する必要があった。鏡筒６１の剛性を高くすると、鏡筒
６１の膨張率はＡＦレンズ６２およびセンサモジュール
６３とは異なるものにならざるをえない。これらの膨張
率の違いが、周辺の温度変化等による測距精度低下の原
因となる。

【００１３】また、ＡＦレンズ６２、鏡筒６１およびセ
ンサモジュール６３の３つの部品は、接合部６５ａ，６
５ｂと接合部６６ａ，６６ｂの２段階で接着する必要が
あるので、工程が複雑となり、コストアップにつなが
る。

【００１４】本発明の目的は、構成する部品の間の位置
精度を向上させることができる外光三角方式距離測定装
置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の外光三角方式距
離測定装置は、一体成形され、２つの光学レンズ部を有
するレンズ部材と、レンズ部材に直接接着固定され、外
部から２つの光学レンズ部に入射する光を受光する受光
素子を有する受光部材と、レンズ部材と受光部材に密着
固定され、光学レンズ部以外から受光素子に進入しよう
する光を遮蔽するための鏡筒とを有し、前記２つの光学
レンズ部を通過して前記受光素子に照射される外部の被
写体からの光量分布に応じて、被写体までの距離を演算
する。

【００１６】

【作用】２つの光学レンズ部を有するレンズ部材を直接
受光部材と接着固定することにより、鏡筒はレンズ部材
および受光部材の間を支持固定する必要はなくなり、レ
ンズ部材の光学レンズ部と受光部材の位置精度を向上さ
せることができる。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明の実施例による外光三角方式
距離測定装置の光学モジュールの構成部品を示す概略図
である。光学モジュールの構成部品は、大別して、ＡＦ
レンズ部材２と２個の鏡筒部品１Ａ，１Ｂと測距用セン
サモジュール３からなる。

【００１８】鏡筒部品１Ａ，１Ｂは、１つの金型で作ら
れる全く同形の部品であり、２つの部品１Ａ，１Ｂを組
み合わせることにより鏡筒が構成される。部品１Ａ，１
Ｂは、真ん中にＡＦレンズ部材２を挟んで組み合わせら
れる。

【００１９】鏡筒１Ａ，１Ｂは、同形であり、下爪部１
０ａと上孔部１１ｂは、鏡筒１Ａ，１Ｂの内側から見て
左端にそれぞれ設けられ、上爪部１０ｂと下孔部１１ａ
は、鏡筒１Ａの右端と鏡筒１Ｂの左端にそれぞれ設けら
れる。鏡筒１Ａ，１Ｂの左右の端に備えられた２つの下
爪部１０ａは、相対する２つの下孔部１１ａにそれぞれ
嵌め込まれる。また、左右２つの上爪部１０ｂは、それ
ぞれ相対する２つの上孔部１１ｂに嵌め込まれる。

【００２０】ＡＦレンズ部材２は、互いの光軸が平行な
２個のレンズ部５ａ，５ｂを含み、鏡筒部品１Ａと１Ｂ
の間に挟み込まれる。鏡筒１Ａ，１Ｂに挟み込まれたＡ
Ｆレンズ部材２の底部１２ａと１２ｂは、それぞれセン
サモジュール３の上端１３ａと１３ｂにそれぞれ接着剤
により接着される。接着は、接着面１２ａ，１２ｂおよ
び１３ａ，１３ｂに接着剤を塗布してそれぞれを重ね合
わせ、ＡＦレンズ部材２とセンサモジュール３の位置合
わせをした後に硬化させることにより行う。センサモジ
ュール３には、内部に被写体からの光を受光する光セン
サ１４が埋め込まれている。

【００２１】以上のように、ＡＦレンズ部材２、鏡筒１
Ａ，１Ｂおよびセンサモジュール３の部品における主な
固定箇所は接着と嵌め込みによる２組である。１つは、
爪部１０ａ，１０ｂと孔部１１ａ，１１ｂによる鏡筒部
品１Ａと鏡筒部品１Ｂの固定であり、もう１つは、ＡＦ
レンズ部材底部１２ａ，１２ｂとセンサモジュール上端
１３ａ，１３ｂとの接着によるＡＦレンズ部材２とセン
サモジュール３の固定である。

【００２２】なお、鏡筒部品１Ａと鏡筒部品１Ｂの嵌め
込みにより、ＡＦレンズ部材２は鏡筒１Ａ，１Ｂとほと
んど隙間がない状態で密着されるので、実質的に鏡筒１
Ａ，１ＢはＡＦレンズ部材２とセンサモジュール３に固
定される。したがって、各部品を固定する際に接着剤を
用いた接着工程を削減することができる。ただし、接着
を行うこともできる。

【００２３】測距精度に関連して、ＡＦレンズ部材２と
センサモジュール３との間の位置精度は高精度なものが
要求されるが、鏡筒１Ａ，１Ｂの位置については高精度
である必要はなく、鏡筒としての役割さえ果たせるもの
であればよい。鏡筒の役割の説明は、後に図を参照しな
がら行う。

【００２４】図２は、図１の構成部品を組み立てた光学
モジュールの断面図である。図１に示す鏡筒部品１Ａ，
１Ｂの組み合わせにより構成される鏡筒は、絞り部１
ａ、鏡筒壁部材２８および遮光部材２１を有する。

【００２５】絞り部１ａは、レンズの外周部に入射する
光を遮蔽するために、ＡＦレンズ部材２の上方に鏡筒の
一部として設けられている。鏡筒壁部材２８は、図１に
示す爪部１０ａ，１０ｂと孔部１１ａ，１１ｂを嵌め込
むことにより構成される。

【００２６】ＡＦレンズ部材２は、接合部４ａ，４ｂに
おいて、センサモジュール３と接着されている。図７の
従来の光学モジュールは、接合部６５ａ，６５ｂと接合
部６６ａ，６６ｂの２組の接着をする必要があったのに
対し、図２の本実施例による光学モジュールでは、接合
部４ａ，４ｂの１組のみについて接着を行えばよいの
で、接着工程が減り、コストを下げることができる。

【００２７】ＡＦレンズ部材２は、鏡筒を介在させない
で直接センサモジュール３に接着されるので、位置精度
が向上する。元来、ＡＦレンズ部材２とセンサモジュー
ル３は、ほぼ同じ膨張率の材質で構成することができ
る。さらに、各部品同士を直接接着することができるの
で、高い位置精度を実現することができる。

【００２８】鏡筒は、もはやＡＦレンズ部材２およびセ
ンサモジュール３を保持する機能を必要としないので、
必ずしも剛性の高い材質を用いる必要はない。ただし、
ＡＦレンズ部材２およびセンサモジュール３の膨張に合
わせるために、鏡筒は剛性の高さには関係なくＡＦレン
ズ部材２およびセンサモジュール３と近い膨張率の材質
を用いることが望ましい。

【００２９】次に、２つの被写体Ｓ１，Ｓ２を考える。
被写体Ｓ１は、測距エリア２０の中に位置し、被写体Ｓ
２は測距エリア２０の外に位置するとする。絞り部１ａ
により絞り込まれた光がＡＦレンズ部材２を通過する。
鏡筒１の絞り部１ａにより、距離測定装置の測距エリア
２０は決定される。

【００３０】被写体Ｓ１より発せられる光線２３ａは、
ＡＦレンズ部材２の一方のレンズ部５ａを通過して、セ
ンサモジュール３内の光センサ１４上に光像２５ａを結
ぶ。被写体Ｓ１より発せられる光線２３ｂは、ＡＦレン
ズ部材２の他方のレンズ部５ｂを通過し、光センサ１４
上に光像２５ｂを結ぶ。

【００３１】一方、被写体Ｓ２より発せられる光線２４
ａは、レンズ部５ａを通過して、鏡筒壁部材２８に反射
するが、迷光防止部材２２により遮蔽され、光センサ１
４まで到達しない。このように、迷光防止部材２２は、
測距エリア２０の外から入射した光が鏡筒壁部材２８に
反射して光センサ１４に到達することを防止する（迷光
防止）。

【００３２】また、被写体Ｓ２より発せられる光線２４
ｂは、レンズ部５ｂを通過した後、遮光部材２１に備え
られた迷光防止部材２２により遮蔽される。遮光部材２
１は、被写体Ｓ２より発せられＡＦレンズ部材２の一方
のレンズ部５ｂに入射する光線２４ｂと、被写体Ｓ１よ
り発せられ他方のレンズ部５ａに入射する光線２３ａが
重なって、光センサ１４上に結像させないようにする機
能を有する。

【００３３】図３は、迷光防止部材がない鏡筒を用いた
光学モジュールの悪影響を説明するための概略図であ
る。測距エリア２０の中の被写体Ｓ１から発せられる光
線２３ａ，２３ｂは、前述と同様に、それぞれＡＦレン
ズ部材２を介してセンサモジュール３内の光センサ１４
上に光像２５ａ，２５ｂとして結ばれる。

【００３４】一方、測距エリア２０の外の被写体Ｓ２か
ら発せられる光線２４ａ，２４ｂは、それぞれＡＦレン
ズ部材２のレンズ部５ａ，５ｂを介して鏡筒壁部２８’
に反射し、光センサ１４上に光像２７ａ，２７ｂとして
結ばれる。

【００３５】光像２７ａ，２７ｂは、被写体Ｓ１につい
ての光像２５ａ，２５ｂに重なるために、本来の測定対
象である被写体Ｓ１の光像２５ａ，２５ｂを正確に抽出
できなくなってしまう。そのために、正確な被写体Ｓ１
までの測距値Ｌを測定することができない。

【００３６】以上のように、鏡筒壁部２８’の内面反射
光を遮るために、図２に示した迷光防止部材２２が必要
となる。図４は、遮光部材がない鏡筒を用いた光学モジ
ュールの悪影響を説明するための概略図である。

【００３７】測距エリア２０内の被写体Ｓ１から発せら
れる光線２３ａ，２３ｂは、前述と同様にそれぞれＡＦ
レンズ部材２のレンズ部５ａ，５ｂを介して、センサモ
ジュール３内の光センサ１４上に光像２５ａ，２５ｂと
して結ばれる。

【００３８】一方、被写体Ｓ２から発せられる光線２４
ｂは、遮光部材がないために、ＡＦレンズ部材２のレン
ズ部５ｂを介して直接光センサエリア上に光像２６とし
て結ばれる。

【００３９】なお、測距エリア２０の外の被写体Ｓ２か
ら発せられる光線２４ａは、迷光防止部材がないために
ＡＦレンズ部材２のレンズ部５ａを介して鏡筒壁部材２
８’に内面反射して光センサ１４上に光像２６として結
ばれる。

【００４０】光像２６は、被写体Ｓ１についての光像２
５ａに重なり、光像２５ａの抽出を邪魔するので、正確
な測距値Ｌを測定することができなくなる。以上のよう
に、ＡＦレンズ部材２の一方のレンズ部５ｂから入射す
る光が、他方のレンズ部５ａから入射する光と混ざって
光センサ１４上に光像を結ぶことを防止するために、図
２に示した遮光部材２１が必要となる。

【００４１】鏡筒は、遮光または迷光防止を行うため
に、透過率、反射率の小さい黒色等の不透明色よりなる
部材で構成される。一方、ＡＦレンズ部材は、光を通過
させるためのレンズ部を有するために、透明色の部材に
より構成される。

【００４２】なお、鏡筒は、図２に示した形状に限られ
るものではなく、以上示した迷光防止と他方の光センサ
への遮光の機能さえ備えていればよく、ＡＦレンズ部材
２やセンサモジュール３を保持する必要はないので、剛
性は高くても低くても構わない。

【００４３】図５は、他の実施例による外光三角方式距
離測定装置の光学モジュールの構成部品を示す概略図で
ある。ＡＦレンズ部材３２は、中が空洞の六面体の内の
１面のみが開口となる形を有する。六面の内の１面には
２個のレンズ３５ａ，３５ｂが備えられ、その対向面に
は開口部４０が備えられている。残りの４面は、壁で覆
われている。

【００４４】ＡＦレンズ部材３２の中の空洞には、開口
部４０から鏡筒部品３１Ａと鏡筒部品３１Ｂが組み合わ
さって挿入される。鏡筒部品３１Ａと３１Ｂは、同形で
あり、互いに向かい合って組み合わさり、ＡＦレンズ部
材３２の中にほとんど隙間なく嵌まり込む。

【００４５】鏡筒３１Ａ，３１ＢをＡＦレンズ部材３２
の中に嵌め込んだ後に、ＡＦレンズ部材３２と測距用セ
ンサモジュール３３の接着を行う。接着は、ＡＦレンズ
部材３２の端面３６ａ，３６ｂとセンサモジュール３３
の端面３８ａ，３８ｂに接着剤を塗布して重ね合わせた
後に硬化させることにより行う。また、ＡＦレンズ部材
３２の端面３７ａ，３７ｂもセンサモジュール３３の端
面３９ａ，３９ｂにそれぞれ接着してもよい。

【００４６】ＡＦレンズ部材３２のレンズ部３５ａ，３
５ｂに入射する光は、鏡筒３１Ａ，３１Ｂの内部を通過
して、センサモジュール３３に到達する。以上のよう
に、本実施例の光学モジュールは、鏡筒を介在させるこ
となく、直接ＡＦレンズ部材とセンサモジュールを接着
固定するので、高い位置精度を実現することができる。
また、鏡筒とＡＦレンズ部材を接着加工する必要がな
く、ＡＦレンズ部材とセンサモジュールのみを接着加工
すればよいので、温度変化等に強く、接着工程削減によ
りコストダウンを図ることができる。

【００４７】鏡筒は、２つの同形の部品から構成される
ので、１つの金型を用いて容易に作成することができ、
コストダウンさせることができる。以上実施例に沿って
本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるもの
ではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が
可能なことは当業者に自明であろう。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２つの光学レンズ部を有するレンズ部材を直接受光部材
と接着固定するので、鏡筒はレンズ部材および受光部材
の２つを支持固定する必要がなくなり材質の剛性を考慮
する必要がなくなる。また、レンズ部材と受光部材が直
接接着固定されるので、レンズ部材の光学レンズ部と受
光部材の位置精度が向上し、高精度の距離測定を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による外光三角方式距離測定装
置の光学モジュールの構成部品を示す斜視図である。

【図２】本実施例の光学モジュールを組み立てた際の断
面図である。

【図３】迷光防止部材がない鏡筒を用いた光学モジュー
ルの断面図である。

【図４】遮光部材がない鏡筒を用いた光学モジュールの
断面図である。

【図５】他の実施例による外光三角方式距離測定装置の
光学モジュールの構成部品を示す斜視図である。

【図６】外光三角方式光学系の原理を示す概略図であ
る。

【図７】従来の外光三角方式距離測定装置の光学モジュ
ールの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ 鏡筒 １ａ 絞り部 ２ ＡＦレンズ部材 ３ 測距用センサモジュール ４ａ， ４ｂ 接合部 ５ａ， ５ｂ レンズ部 １０ａ，１０ｂ 爪部 １１ａ，１１ｂ 孔部 １４ 光センサ Ｓ１，Ｓ２ 被写体 ２０ 測距エリア ２１ 遮光部材 ２２ 迷光防止部材 ２８ 鏡筒壁部材 ２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ 光線 ２５ａ，２５ｂ，２６，２７ａ，２７ｂ 光像 ３１Ａ，３１Ｂ 鏡筒 ３２ ＡＦレンズ部材 ３３ 測距用センサモジュール ３５ａ，３５ｂ レンズ部 ４０ 開口部 Ｓ 被写体 ５１ａ，５１ｂ 光線 ５２ａ，５２ｂ レンズ ５３ａ，５３ｂ 光センサ ５４ センサモジュール ６２ ＡＦレンズ ６３ 測距用センサモジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 13/36 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一体成形され、２つの光学レンズ部を有
   するレンズ部材（２）と、 前記レンズ部材に直接接着固定され、外部から前記２つ
   の光学レンズ部に入射する光を受光する受光素子（１
   ４）を有する受光部材（３）と、 前記レンズ部材と受光部材に密着固定され、前記光学レ
   ンズ部以外から前記受光素子に進入しようする光を遮蔽
   するための鏡筒（１Ａ，１Ｂ）とを有し、前記２つの光
   学レンズ部を通過して前記受光素子に照射される外部の
   被写体からの光量分布に応じて、被写体までの距離を演
   算する外光三角方式距離測定装置。
2. 【請求項２】 前記レンズ部材が透明色であり、前記鏡
   筒が不透明色である請求項１記載の外光三角方式距離測
   定装置。
3. 【請求項３】 前記レンズ部材が光学レンズ部に対して
   突き出た脚部を含み、該脚部が前記受光部材に接着固定
   される請求項１または２記載の外光三角方式距離測定装
   置。
4. 【請求項４】 前記鏡筒が前記光学レンズ部と前記受光
   素子の間に２つの同形の遮光部材（１Ａ，１Ｂ）を組み
   合わせて配置される請求項１〜３のいずれかに記載の外
   光三角方式距離測定装置。
5. 【請求項５】 前記鏡筒が前記レンズ部材と受光部材に
   囲まれて収納される請求項１〜４のいずれかに記載の外
   光三角方式距離測定装置。
6. 【請求項６】 前記２つ遮光部材が前記レンズ部材を挟
   み込むように組み合わされる請求項１〜４のいずれかに
   記載の外光三角方式距離測定装置。
7. 【請求項７】 前記２つの遮光部材が接着剤を用いず機
   械的結合のみにより組み合わされる請求項４〜６のいず
   れかに記載の外光三角方式距離測定装置。