JP2000097634A - 撮像装置及びこれを用いた光式センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２次元受光素子を有する光式センサにおい
て、検出物体からの拡散反射光と正反射光の受光レベル
の比を小さくすること。 【解決手段】 投光手段１１より所定の偏光方向のスリ
ット光を検出物体１８に照射する。その反射光を偏光フ
ィルタ１９を介してＣＣＤ２０によって受光する。偏光
フィルタ１９を投光した偏光方向と同一方向及びランダ
ム偏光方向の双方が所定の比率で透過できるように選定
しておくことによって、正反射光と拡散反射光の受光レ
ベルの比を小さくしている。こうすれば正反射領域と拡
散反射領域からの反射光を同時に受光することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は検知領域に存在する
物体に向けて光を出射し、その反射光を受光することに
よって撮像する撮像装置及びこれを用いた光式センサに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来物体までの距離を検出する光式変位
センサにおいては受光素子にＰＳＤやＣＣＤが用いられ
ている。ＣＣＤを用いた光式センサはスリット状等の投
光ビームを物体検知領域に向けて照射し、その反射光を
２次元のＣＣＤ等の受光素子で受光する。こうすれば検
出物体までの位置に応じてＣＣＤの受光位置が変化する
ため、受光レベルがピークとなる受光位置（以下、ピー
ク位置という）に基づいて物体までの距離を算出してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし検出対象物の表
面に反射率が高い正反射領域と拡散反射領域とが混在し
ている場合がある。例えば図８（ａ）に示すようにプリ
ント基板１０１上に複数のはんだランド１０１ａがあ
り、このはんだランドにスリット光を投光する場合に
は、はんだランドからの正反射光と基板からの拡散反射
光とがＣＣＤ１０２で受光できるが、正反射光の反射光
レベルが極めて大きい。このように同一の検出物体上の
表面の反射率が異なる場合には、正反射光と拡散反射光
の強度が例えば１００：１と大きく異なるため、図８
（ｂ）にＣＣＤの受光状態を示すようにこれらの反射光
を同時に検出することができなかった。従ってピーク位
置算出の際のサンプル数が少なくなるため、検出物体ま
での検出距離精度が向上しないという欠点があった。

【０００４】又ＣＣＤを受光素子として用いた光式セン
サにおいて、検出対象がスリット長より短い場合には、
スリットビームを照射するとＣＣＤのラインによって異
なった位置でピーク値が得られるため、ピーク値の差を
求めることで物体の高さを測定することができる。

【０００５】しかし図９（ａ）に示すように金属棒１１
０の場合や図９（ｂ）に示すようにプリント基板１１１
上にはんだ付部が半球状に盛り上がっている場合には、
金属棒やはんだボールの高さを測定しようとしても、は
んだ付部等からの正反射光と基板からの拡散反射光のレ
ベルが大きく異なる。そのためＣＣＤのダイナミックレ
ンジの範囲内ではこれらを同時に検出することができ
ず、高さを測定できないという問題点があった。

【０００６】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、正反射面と拡散反射面とから
の反射光の強度比を小さくして反射光を受光できるよう
にすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、投光手段と受光手段を備え、投光手段から投光した
光を受光手段により受光する撮像装置であって、前記投
光手段は、特定偏光方向の投光ビームを検出域に出射す
るものであり、前記受光手段は、画素の集合で構成され
た２次元受光素子と、前記検出域からの反射光を前記受
光素子に集光する集光手段と、偏光方向が保存された正
反射光の偏光成分の透過率が０．０１〜２５％であり、
それと直交する方向の偏光成分の透過率が７０％以上で
ある偏光フィルタ手段と、を有することを特徴とするも
のである。

【０００８】このような構成によれば、投光手段の投光
ビームの偏光方向を特定偏光方向のみとすれば、正反射
光と拡散反射光の比率を１：５０〜５０：１にすること
ができる。又反射光のレベルを小さくしないためには偏
光方向が保存された正反射光の偏光成分の透過率が０．
５〜２５％の範囲であることが好ましい。又それと直交
する方向の偏光成分の透過率はより高く、８０％以上又
は９０％以上であればより好ましい。

【０００９】請求項１の撮像装置において、投光手段の
投光ビームの偏光方向を特定偏光方向のみとすれば、前
記受光手段の偏光フィルタ手段の偏光方向が保存された
正反射光の偏光成分の透過率を０．０５〜５％とするこ
とによって、正反射光と拡散反射光の比率を１：１０〜
１０：１にすることができる。又反射光のレベルを小さ
くしないためには、偏光方向が保存された正反射光の偏
光成分の透過率が０．５〜５％の範囲であることが好ま
しい。

【００１０】請求項１の撮像装置において、投光手段の
投光ビームの偏光方向を特定偏光方向のみとすれば、前
記受光手段の偏光フィルタ手段の偏光方向が保存された
正反射光の偏光成分の透過率を０．１〜２．５％とする
ことによって、正反射光と拡散反射光の比率を１：５〜
５：１にすることができる。又反射光のレベルを小さく
しないためには、偏光方向が保存された正反射光の偏光
成分の透過率が０．５〜２．５％の範囲であることが好
ましい。

【００１１】本願の請求項２の発明は、投光手段と受光
手段を備え、投光手段から投光した光を受光手段により
受光する撮像装置であって、前記投光手段は、互いに垂
直な第１，第２の偏光成分を有し、該第１の偏光成分が
０．０１〜２５％である光源を用いたものであり、前記
受光手段は、画素の集合で構成された２次元受光素子
と、前記検出域からの反射光を前記受光素子に集光する
集光手段と、前記第１の偏光成分を透過しこれと垂直な
第２の偏光成分を遮光する偏光フィルタ手段と、を有す
ることを特徴とするものである。

【００１２】このような構成によれば、受光手段の偏光
フィルタ手段が理想的な偏光フィルタ機能を有するもの
とすれば、受光素子に得られる正反射光と拡散反射光と
の強度比を１：５０〜５０：１とすることができる。又
反射光のレベルを小さくしないためには第１の偏光成分
の透過率が０．５〜２５％の範囲であることが好まし
い。

【００１３】請求項２の撮像装置において、受光手段の
偏光フィルタ手段が理想的な偏光フィルタ機能を有する
ものとすれば、前記投光手段に、前記第１の偏光成分が
０．０５〜５％の光源を用いることによって、受光素子
に得られる正反射光と拡散反射光との強度比を１：１０
〜１０：１とすることができる。又反射光のレベルを低
下させないためには、第１の偏光成分が０．５〜５％の
範囲内であることが好ましい。

【００１４】請求項２の撮像装置において、受光手段の
偏光フィルタ手段が理想的な偏光フィルタ機能を有する
ものとすれば、前記投光手段に、前記第１の偏光成分が
０．１〜２．５％の光源を用いることよって、受光素子
に得られる正反射光と拡散反射光との強度比を１：５〜
５：１とすることができる。又反射光のレベルを低下さ
せないためには、第１の偏光成分が０．５〜２．５％の
範囲内であることが好ましい。

【００１５】本願の請求項３の発明は、投光手段と受光
手段を備え、投光手段から投光した光を受光手段により
受光する撮像装置であって、前記投光手段は、互いに垂
直な第１，第２の偏光成分を所定の割合有する光源を用
いたものであり、前記受光手段は、画素の集合で構成さ
れた２次元受光素子と、前記検出域からの反射光を前記
受光素子に集光する集光手段と、前記第１の偏光成分を
透過しこれと垂直な第２の偏光成分を遮光し、その透過
率が所定の割合であることによって前記受光素子に得ら
れる正反射光と拡散反射光との成分の比率が１：５０〜
５０：１である偏光フィルタ手段と、を有することを特
徴とするものである。

【００１６】ここで請求項１〜３の発明において２次元
受光素子は、受光面上の座標で表される各位置における
受光量を電気信号に変換して位置毎の受光量がわかるよ
うに出力するイメージセンサである。

【００１７】又偏光フィルタ手段とは偏光フィルタだけ
でなく、偏光ビームスプリッタを用いて偏光フィルタと
同等の機能を実現するものであってもよい。

【００１８】又請求項１〜３の発明において、この撮像
装置は距離に関連した情報を出力する光式センサだけで
なく、正反射光と拡散反射光の光量差を抑制して撮像
し、その像を観察したりその像に基づいて計測したりす
る撮像装置に適用することができる。

【００１９】本願の請求項４の発明は、請求項１〜３の
いずれか１項記載の撮像装置と、前記受光素子上の受光
量分布のピーク位置から前記検出域に存在する検出物体
の距離関連情報を求める演算処理手段と、を有し、前記
撮像装置の投光手段は、前記投光手段及び前記受光手段
の並び方向に対して垂直な方向を長手方向としてスリッ
ト状に形成されたものであることを特徴とするものであ
る。

【００２０】又演算処理手段によって検出されるピーク
位置とは、受光レベルがピークとなる受光素子上の位置
であり、投受光手段の並び方向に受光素子の画素を各ラ
イン毎に走査してピーク位置を算出するものとする。投
受光手段の並び方向に垂直な方向の各画素の受光レベル
を一旦加算処理し、並び方向に加算した画素を走査して
受光レベルからピーク位置を求めてもよい。所定の閾値
を設定し、これを越えるレベルが得られる画素群から受
光レベルがピークとなる画素の位置を算出してもよい。

【００２１】又演算処理手段によって検出される距離関
連情報とは、検出物体までの距離だけでなく、段差があ
る検出物体については段差の上下から得られる距離情報
やその差から求まる段差の高さの情報も含まれる。又検
出物体が透明な板状であり、その表面と裏面で反射する
場合には夫々の反射面までの距離を求めることができ、
更にその距離の差から厚さを求めることができるため、
厚さの情報も含まれる。又検出物体が透明でその背景物
体から反射する場合に、背景物体に対する検出物体の高
さを検出することができ、これらを含めて距離関連情報
とする。演算処理手段は、投光手段と受光手段との間の
距離を基線長とし、受光素子上の受光量分布のピーク位
置から三角測量の原理によって検出物体までの距離関連
情報を求める。

【００２２】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は本発
明の第１の実施の形態による光式センサ１０の全体構成
を示すブロック図、図２はその内部の構造を示す図であ
る。図１において投光手段１１は、駆動回路１２によっ
て駆動される半導体レーザ等の投光素子１３と、投光素
子１３の光を平行光とするコリメートレンズ１４、スリ
ット板１５及びシリンドリカルレンズ１６を有してい
る。スリット板１５には図示のように細長いスリット１
５ａが形成されており、このスリット１５ａは投光手段
１１と受光手段１７の並び方向（Ｘ軸方向）に対して垂
直な方向（Ｙ軸方向）に形成されている。シリンドリカ
ルレンズ１６はスリット板１５のスリット１５ａを通過
した狭いスリット状の光を更にＸ軸方向に集束する。そ
して図示のようにＹ軸方向に一定の幅を持ち、Ｘ軸方向
に狭くしたスリット状の光ビーム（以下、スリットビー
ムという）を検出物体１８に向けて照射するためのもの
である。ここでシリンドリカルレンズ１６は、この実施
の形態による光式センサの測定距離範囲より光式センサ
１０に近い点を集束点Ｌｆとして、スリットビームをＸ
軸方向に集束させるものとする。又スリットビームのＹ
軸方向の幅は投光軸方向に沿って一定である必要はな
く、例えばＺ軸の座標値が大となるに従ってスリットビ
ームのＹ軸方向の幅が大きくなるようにしてもよい。

【００２３】図１，図２に示すように投光手段１１に対
してＸ軸方向に受光手段１７が設けられる。受光手段１
７は偏光フィルタ１９、反射光を集光する集光手段であ
る受光レンズ２０、２次元の受光素子、例えばＣＣＤ２
１を含んで構成される。受光素子は多数の画素から成
り、受光面上の２次元座標に表される各位置における受
光量を電気信号に変換して、位置毎の受光量がわかるよ
うに出力する２次元のイメージセンサである。２次元受
光素子としては、この実施の形態で用いたＣＣＤに限ら
ず、例えばＢＢＤ，ＣＰＤ等の他の固体撮像ディバイス
や、ビジコン撮像管等を使用することもできる。ここで
は例えば２５６画素×２５６画素のＣＣＤ２０を用いる
ものとする。

【００２４】ＣＣＤ２１には図示のようにＣＣＤドライ
バ２２が接続され、各画素信号はＣＣＤドライバ２２に
よって読出される。読出された信号は増幅器２３によっ
て増幅され、Ａ／Ｄ変換器２４によってＡ／Ｄ変換され
て画像メモリ２５に転送される。画像メモリ２５は例え
ば転送された一画面分の画素信号を記憶するものであ
る。又演算処理手段２６はピーク位置算出のためのレジ
スタやマイクロコンピュータを有し、画像メモリ２５の
データに基づいてピーク位置を検出し、物体までの距離
や検出物体の厚み等を検出するものである。ＣＣＤドラ
イバ２２，増幅器２３，Ａ／Ｄ変換器２４，画像メモリ
２５及び演算処理手段２６は、受光素子に得られる受光
量分布に基づいて物体までの距離情報を算出する信号処
理手段２７を構成している。

【００２５】次にこの実施の形態による投受光手段の配
置について、図２を用いて更に詳細に説明する。この実
施の形態による光式センサは正反射物体と拡散反射物体
との双方について距離が測定できるように、投光手段１
１はＺ軸から所定角度θだけ傾けて配置する。受光手段
１７も受光軸をＺ軸から角度θだけ傾けて、投光手段１
１より照射され検出物体１８の表面で反射した正反射光
を受光できる位置に配置する。ここで投光軸上の夫々の
点からの反射光を受光レンズ２０によって集束する位置
の軌跡を求め、２次元受光手段であるＣＣＤ２１の面を
この軌跡と一致するように配置しておく。このような投
光軸に対する受光レンズ２０とＣＣＤ２１の配置の関係
を共役な関係という。

【００２６】次に本実施の形態の投光手段と受光手段、
偏光フィルタ、及び受光比率について説明する。投光素
子１３を所定の偏光方向の直線偏光を出力する半導体レ
ーザとする。投光手段１１より出射するレーザ光の偏光
方向を例えばＳ偏光とし、検出物体１８は正反射面及び
拡散反射面を有する物体とし、反射光のうち正反射光と
拡散反射光の強度比（正拡比）は例えば１００：１とす
る。そして受光手段１７に配置される偏光フィルタ１９
はランダム偏光（Ｒ）の透過率を約５０％、Ｓ偏光の透
過率を０．５％となるよう偏光フィルタを選択しておく
ものとする。こうすれば正反射面からの正反射光は偏光
方向が保持されるため、偏光フィルタ１９を通過した
後、ＣＣＤ２１に得られるＳ偏光成分の出力レベルは
０．５％となる。一方拡散反射面に入射すると、正反射
光の１／１００、即ち入射光の約１％の拡散反射光が得
られる。拡散反射光はランダム偏光であるため、出射光
に対してランダム偏光の反射光の約１％のうちの更に５
０％、即ち投光した光の０．５％のみが偏光フィルタ１
９を透過してＣＣＤ２１に得られる。従って正反射光と
拡散反射光との強度比（正拡比）は１：１となる。この
ように受光手段の偏光フィルタの透過率を選択し、正反
射光と拡散反射光の双方がほぼ同一のレベルとなるよう
に受光手段で受光できるように構成することによって、
正反射光と拡散反射光とが混在する検出物体の反射面の
距離関連情報を得ることができる。

【００２７】同様にして偏光フィルタ１９をランダム偏
光の透過率が５０％、Ｓ偏光の透過率が０．０１％，２
５％，０．０５％，５％，０．１％，２．５％とし、検
出物体１８の正反射光と拡散反射光の強度比率を１０
０：１としたときに、正反射光と拡散反射光の偏光フィ
ルタ１９を透過してＣＣＤ２１に得られる受光レベル及
びその比を図３に示す。このようにいずれの場合にも元
々の正反射光と拡散反射光との比、１００：１に対して
反射光のパワーの比を小さくすることができる。例えば
Ｓ偏光の透過率が０．０１％〜２５％の場合には、正反
射光と拡散反射光とのＣＣＤ２１上での受光比率が１：
５０〜５０：１となる。好ましくはＳ偏光の透過率が
０．０５〜５％の偏光フィルタを選択すれば、正反射光
と拡散反射光との位置との受光比率は１：１０〜１０：
１とすることができる。更により好ましくはＳ偏光成分
の透過率が０．１〜２．５％の偏光フィルタを選択すれ
ば、正反射光と拡散反射光の比率を１：５〜５：１とす
ることができ、正反射光と拡散反射光の比率をより小さ
くすることができる。但しＳ偏光透過率が０．０１％、
０．０５又は０．１％の偏光フィルタを選択すると、正
反射光と拡散反射光とのＣＣＤ２１上での光量の大小関
係が偏光フィルタ透過前の状態とは逆転して正反射光の
方が拡散反射光よりも小さくなる。このことはＣＣＤ２
１に受光される光量レベルが全体として非常に小さくな
ることを意味する。従ってＣＣＤ２１を高感度とするた
め蓄積時間を長くする必要が生じ、高速検出ができない
点やＳ／Ｎ比が劣化する点で不利である。以上を考慮す
ると、Ｓ偏光透過率が０．５％〜２５％、０．５％〜５
％又は０．５％〜２．５％の偏光フィルタを選択するこ
とがより好ましい。

【００２８】尚ここでは偏光フィルタ１９のＰ偏光の透
過率が１００％であると説明したが、Ｐ偏光の透過率が
１００％よりも小さい場合には、それに応じて拡散反射
光の受光量が小さくなる。そうであってもＰ偏光の透過
率が７０％以上であれば本発明の効果は実用的には損な
われない。Ｐ偏光の透過率が８０％以上又は９０％以上
であればより好ましい。

【００２９】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態について説明する。基本的な構成は前述した第１の実
施の形態と同様であり、説明を省略する。この実施の形
態では投光素子１３の取付角をわずかに傾けて一定の割
合でＰ偏光成分とＳ偏光成分とを混在させておく。又受
光手段１７で用いる偏光フィルタ１９ＡはＰ偏光成分の
透過率が１００％、Ｓ偏光成分の透過率がほぼ０％、ラ
ンダム偏光の透過率が５０％弱の理想的な偏光フィルタ
とする。この場合光源のＰ偏光成分を０．５％、Ｓ偏光
成分を９９．５％となるように投光素子１３を傾けてお
けば、図４に示すようにＣＣＤ２１上に得られる正反射
光と拡散反射光との受光率はいずれも０．５％となり、
その比を１：1 とすることができる。このように光源を
わずかに傾け、相異なる偏光成分の光を同時に含むよう
にした光源を用いても同様の効果が得られる。

【００３０】又光源の傾きを変化させＰ偏光成分，Ｓ偏
光成分を０．０１％と９９．９９％、２５％と７５％の
範囲としたときには、夫々図４に示すように正反射光と
拡散反射光との比率は夫々１：５０〜５０：１となる。
同様にして光源の傾きを変化させ、Ｐ偏光成分とＳ偏光
成分とが夫々０．０５％と９９．９５％、５％と９５％
の範囲としたときには、ＣＣＤ２１に得られる正反射光
と拡散反射光との比率は１：１０〜１０：１とすること
ができる。更により好ましくはＰ偏光成分とＳ偏光成分
とを夫々０．１％と９９．９％及び２．５％と９７．５
％の範囲としたときには、ＣＣＤ２１に得られる正反射
光と拡散反射光との比率は１：５〜５：１とより小さく
することができる。又第１の実施の形態と同様に光量の
有効利用の観点から、光源の傾きを変化させＰ偏光成分
を０．５％〜２５％、０．５％〜５％又は０．５％〜
２．５％の範囲とすることがより好ましい。

【００３１】この場合光源の偏光方向と偏光フィルタの
透過方向とを異ならせてＰ偏光とＳ偏光とを逆転させる
ようにしてもよい。又投光手段の前方に一定の偏光方向
となるように偏光フィルタを配置してもよく、その偏光
フィルタの透過率を適宜選択することによってＳ偏光と
Ｐ偏光とが所定比率含まれるようにしてもよい。更に投
光素子自体を発光ダイオード等のＰ偏光とＳ偏光成分と
が混在する光源を用いて、偏光フィルタによって所望の
比率となるようにしてもよい。

【００３２】更に投光する光にλ／４波長板を通して円
偏光や楕円偏光を投光し、受光手段の前方に同様のλ／
４波長板を配置して直線偏光に変換した後、偏光フィル
タを透過させてもよい。

【００３３】さて図５（ａ）は第１又は第２の実施の形
態の光式センサの使用状態を示しており、検出物体と受
光手段の概略図を示している。又図５（ｂ）はＣＣＤ２
１を受光レンズ２０とは逆の面から見たもの、即ちモニ
タ画像として示している。ＣＣＤ２１の水平方向は投光
手段１１と受光手段１７との並び方向、即ちＸ軸方向で
あり、検出物体１８が変位すると反射光の像がこれに伴
って移動する方向でもある。又垂直方向はこれに垂直な
Ｙ軸方向である。本図に示すように検出物体１８をプリ
ント基板とし、基板面がそのまま露出する部分１８ａ及
び複数のはんだランド１８ｂの部分にスリット光を投光
する。この場合ははんだランドの盛り上がりはないもの
とする。この反射光を受光すると、図５（ｂ）に示すよ
うにはんだランドからの正反射光と基板からの拡散反射
光とが同時にＣＣＤ２１にライン状に受光できる。前述
したように正反射光と拡散反射光の比率は従来例に比べ
て大幅に小さくなるため、いずれの水平ラインを走査し
たときにもピーク位置を算出することができる。従って
サンプル数を多くすることができ、その平均値も正確に
算出することができる。正しいピーク位置が検出できれ
ば、その位置は検出物体までの距離に対応しており、検
出物体の表面までの距離を算出することができる。そし
て物体までの距離が近くなれば図５（ｂ）においてピー
ク位置が左方向に移動し、距離が遠くなれば右方向に移
動する。

【００３４】図６（ａ）は第１，第２の実施の形態によ
る光式センサの他の検出物体と受光手段の概略図、図６
（ｂ）はモニタ画像を示している。この場合にはプリン
ト基板等の平板上に正反射面を持つ円筒形の部材が突出
しているものとし、その表面は拡散反射面とする。この
場合には図６（ｂ）に示すように正反射面からの正反射
光と基板からの拡散反射光とが同時にＣＣＤ２１のライ
ン上に受光できる。この場合にも正反射光と拡散反射光
との比率は従来例に比べて小さくなるため、いずれの水
平ラインを走査してもピーク位置を算出することができ
る。従って突出部分の表面に対応するピーク位置と基板
の表面のピーク位置とが算出できる。こうして複数のピ
ーク位置を検出し、ＣＣＤ２１上の近側のピーク位置２
１ａに基づく距離Ｌａと、遠側のピーク位置２１ｂに基
づく距離Ｌｂとを求め、その差分値から円筒部分の高さ
を求めることができる。同様にして検出物体に段差があ
れば、その段差や検出物体自体の高さを算出することが
できる。

【００３５】さてこの実施の形態では物体までの距離を
そのまま測定するようにしているが、物体が透明物体で
あれば物体の表面と裏面で一部の光が反射して反射光が
得られる。これらの反射光のレベルが十分大きければ透
明物体までの距離やピークの差から厚さを検出すること
ができる。この場合、反射面は正反射面であっても拡散
反射面であってもよい。

【００３６】図７（ａ）は第１，第２の実施の形態によ
る光式センサの他の使用例を示す図である。本図に示す
ように、ベルトコンベア３１上を搬送する比較的小さい
金属棒などの検出物体までの距離を検出する場合等に
は、スリットビームを用いることによってベルトコンベ
ア３１上の表面の大部分に光を入射させることができ
る。そしてベルトコンベア３１が拡散反射面、ベルトコ
ンベア３１上の検出物体３２の表面が正反射面であって
も、正反射光と拡散反射光との比率が小さいため、これ
らを同時に受光することができ、ベルトコンベア３１と
検出物体までの距離が相違するため異なった距離にピー
クが得られる。従って図７（ａ），（ｂ）に示すように
ベルトコンベア３１上で金属棒を搬送する場合には、そ
の高さをＣＣＤ２１のピークの差ｈから検出することが
できる。又図７（ｃ）に示すようにプリント基板３３上
に光を正反射するはんだボール３４が付着している場合
にも、そのはんだボールの高さを検出することができ
る。

【００３７】又前述した第１，第２の実施の形態では、
レンズ２０の前面に偏光フィルタを設けるようにしてい
るが、偏光フィルタに代えて偏光ビームスプリッタを設
け、所定の偏光方向の成分のみを分離して受光素子で受
光するようにしてもよい。

【００３８】更に前述した各実施の形態では、ピーク位
置から物体までの距離に関連した情報を検出する光式セ
ンサについて説明しているが、２次元受光素子によって
正反射光と拡散反射光とをほぼ同一の強度で受光し、そ
の像を観察したり、その像に基づいて計測を行う撮像装
置に本発明を適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１〜３の発明によれば、検出物体に正反射領域と拡散反
射領域が同時に存在する場合や正反射物体と拡散反射物
体とを検出対象とする場合に、従来例に比べて大幅にそ
の反射光の強度レベルの比を小さくすることができる。
これらを同時に受光して検出物体の画像観測をすること
ができる。又請求項４ではこうして得られた反射光のピ
ーク位置に基づいて、検出物体までの距離関連情報を検
出することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による光式センサの
構成を示すブロック図である。

【図２】第１の実施の形態による光式センサの光学系の
内部構成を示す図である。

【図３】第１の実施の形態による投光手段からのスリッ
トビームの偏光の比率及び偏光フィルタの透過率と受光
素子の正反射光及び拡散反射光の成分や比率を示す図で
ある。

【図４】本発明の第２の実施の形態による投光手段から
のスリットビームの偏光の比率及び偏光フィルタの透過
率、受光素子の正反射光と拡散反射光との成分と比率を
示す図である。

【図５】本発明の第１，第２の実施の形態による光式セ
ンサの受光手段と検出物体を示す斜視図、及びそのＣＣ
Ｄ上での受光特性を示す図である。

【図６】本発明の第１，第２の実施の形態による光式セ
ンサの受光手段と検出物体を示す斜視図、及びそのＣＣ
Ｄ上での受光特性を示す図である。

【図７】本発明の第１，第２の実施の形態による光式セ
ンサの使用例とＣＣＤ２１上の受光量分布を示す図であ
る。

【図８】従来の光式センサの受光部と検出物体を示す斜
視図、及びＣＣＤ上の受光量分布を示す図である。

【図９】従来の光式センサの受光部と検出物体を示す斜
視図、及びＣＣＤ上の受光量分布を示す図である。

【符号の説明】

１０ 光式センサ １１ 投光手段 １２ 駆動回路 １３ 投光素子 １４ コリメートレンズ １５ スリット板 １５ａ スリット １６ シリンドリカルレンズ １７ 受光手段 １８ 検出物体 １９，１９Ａ 偏光フィルタ ２０ 受光レンズ ２１ ＣＣＤ ２２ ＣＣＤドライバ ２３ 増幅器 ２４ Ａ／Ｄ変換器 ２５ 画像メモリ ２６ 演算処理手段 ２７ 信号処理手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 祐一 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA22 AA24 AA25 AA30 BB13 BB22 CC01 DD04 DD05 FF09 FF44 FF49 GG06 GG12 HH02 HH12 JJ00 JJ03 JJ19 JJ26 LL08 LL09 LL21 LL28 LL33 LL36 LL37 NN12 NN18 PP22 QQ03 QQ08 QQ24 QQ26 QQ27 QQ29 QQ34 SS13 UU07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光手段と受光手段を備え、投光手段か
   ら投光した光を受光手段により受光する撮像装置であっ
   て、 前記投光手段は、特定偏光方向の投光ビームを検出域に
   出射するものであり、 前記受光手段は、画素の集合で構成された２次元受光素
   子と、前記検出域からの反射光を前記受光素子に集光す
   る集光手段と、偏光方向が保存された正反射光の偏光成
   分の透過率が０．０１〜２５％であり、それと直交する
   方向の偏光成分の透過率が７０％以上である偏光フィル
   タ手段と、を有するものであることを特徴とする撮像装
   置。
2. 【請求項２】 投光手段と受光手段を備え、投光手段か
   ら投光した光を受光手段により受光する撮像装置であっ
   て、 前記投光手段は、互いに垂直な第１，第２の偏光成分を
   有し、該第１の偏光成分が０．０１〜２５％である光源
   を用いたものであり、 前記受光手段は、画素の集合で構成された２次元受光素
   子と、前記検出域からの反射光を前記受光素子に集光す
   る集光手段と、前記第１の偏光成分を透過しこれと垂直
   な第２の偏光成分を遮光する偏光フィルタ手段と、を有
   するものであることを特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】 投光手段と受光手段を備え、投光手段か
   ら投光した光を受光手段により受光する撮像装置であっ
   て、 前記投光手段は、互いに垂直な第１，第２の偏光成分を
   所定の割合有する光源を用いたものであり、 前記受光手段は、画素の集合で構成された２次元受光素
   子と、前記検出域からの反射光を前記受光素子に集光す
   る集光手段と、前記第１の偏光成分を透過しこれと垂直
   な第２の偏光成分を遮光し、その透過率が所定の割合で
   あることによって前記受光素子に得られる正反射光と拡
   散反射光との成分の比率が１：５０〜５０：１である偏
   光フィルタ手段と、を有するものであることを特徴とす
   る撮像装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の撮像
   装置と、 前記受光素子上の受光量分布のピーク位置から前記検出
   域に存在する検出物体の距離関連情報を求める演算処理
   手段と、を有し、 前記撮像装置の投光手段は、前記投光手段及び前記受光
   手段の並び方向に対して垂直な方向を長手方向としてス
   リット状に形成されたものであることを特徴とする光式
   センサ。