JP2001174218A - Micro visual sensor - Google Patents

Micro visual sensor

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JP2001174218A
JP2001174218A JP35528099A JP35528099A JP2001174218A JP 2001174218 A JP2001174218 A JP 2001174218A JP 35528099 A JP35528099 A JP 35528099A JP 35528099 A JP35528099 A JP 35528099A JP 2001174218 A JP2001174218 A JP 2001174218A
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JP
Japan
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photoreceptors
micro
slit plate
microlenses
position information
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JP35528099A
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Japanese (ja)
Inventor
Isao Shimoyama
下山  勲
Kazunori Hoshino
一憲 星野
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University of Tokyo NUC
Original Assignee
University of Tokyo NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro visual sensor having a new lens constitution and having high resolution, which is suitably available for a CCD camera or the like. SOLUTION: Plural microlens 13 and plural photoreceptors 14 are formed, so as to be faced to each other on transparent substrates 11 and 12. Then, the substrate 11 or 12 is moved in the X direction, Y direction, or XY directions, so that the plural microlens and the plural photoreceptors can be relatively moved. Then, plural position information is made incident on and received by the photoreceptors through microlens 13-1, so that resolution can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ視覚セン
サに関し、さらに詳しくは、CCDカメラなどに好適に
使用することのできる、マイクロ視覚センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro vision sensor, and more particularly, to a micro vision sensor which can be suitably used for a CCD camera or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の視覚センサを具えたカメラは、図
1に示すように単一レンズ1の後方においてCCDなど
のフォトレセプタ2を配置し、レンズ1を通過してきた
光をフォトレセプタ2で受光することにより、位置情報
としての像を得ていた。また、イメージスキャナ用の固
体撮像素子などにおいては、このような単一のレンズを
用いる代わりに、広い受光面を得る目的で、複数のマイ
クロレンズを用い、この複数のマイクロレンズと対向す
るように複数のフォトレセプタを配置している。
2. Description of the Related Art In a conventional camera equipped with a visual sensor, a photoreceptor 2 such as a CCD is arranged behind a single lens 1 as shown in FIG. By receiving light, an image as position information was obtained. In a solid-state imaging device for an image scanner or the like, instead of using such a single lens, in order to obtain a wide light receiving surface, a plurality of microlenses are used. A plurality of photoreceptors are arranged.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図1に
示すようなレンズ構成において、1画素、すなわちフォ
トレセプタ1個当たりの光量を十分に大きくするために
は、レンズ1の開口角を大きくする必要がある。そし
て、レンズ1の開口角を大きくするにはレンズ1の直径
を大きくしなければならない。レンズの焦点距離はレン
ズの直径程度であるので、直径の大きいレンズを用いる
と光軸方向にレンズ直径と同程度の厚みが必要となる。
したがって、図1のようなレンズ構成を用い、フォトレ
セプタ1個当たりの光量を増大させて分解能の高いカメ
ラを得ようとすると、光軸方向に長いカメラのみしか得
ることができない。
However, in order to sufficiently increase the amount of light per pixel, that is, one photoreceptor in the lens configuration shown in FIG. 1, it is necessary to increase the aperture angle of the lens 1. There is. In order to increase the aperture angle of the lens 1, the diameter of the lens 1 must be increased. Since the focal length of the lens is about the diameter of the lens, using a lens with a large diameter requires a thickness in the optical axis direction that is approximately the same as the lens diameter.
Therefore, when using a lens configuration as shown in FIG. 1 and increasing the amount of light per photoreceptor to obtain a camera with high resolution, only a camera long in the optical axis direction can be obtained.

【0004】一方、固体撮像素子などのように、複数の
マイクロレンズ及び複数のフォトレセプタを対向するよ
うに配置してなるレンズ構成においては、直径の小さい
マイクロレンズを用いているため、光軸方向の長さを小
さくすることができる。しかしながら、このようなレン
ズ構成においては、固定されたマイクロレンズ及びフォ
トレセプタの密度によってその分解能が決定される。し
たがって、このようなレンズ構成においては、マイクロ
レンズ及びフォトレセプタを小型化してそれらの密度を
増加させることにより、その分解能を向上させることが
可能となる。しかしながら、マイクロレンズには光の波
長などによって決定される回折限界があるために、マイ
クロレンズの小型化においては前記回折限界に伴う制限
が課されることになる。このため、このようなレンズ構
成においても十分高い分解能を得ることができないでい
た。また、フォトレセプタを高密度に集積すると、1画
素当たりの受光量が減少し、感度が低下する。このた
め、フォトレセプタの高感度化にも限界があった。
On the other hand, in a lens configuration in which a plurality of microlenses and a plurality of photoreceptors are arranged so as to face each other, such as a solid-state imaging device, a microlens having a small diameter is used, so Can be reduced in length. However, in such a lens configuration, the resolution is determined by the density of the fixed microlens and photoreceptor. Therefore, in such a lens configuration, the resolution can be improved by reducing the size of the microlens and the photoreceptor and increasing their density. However, since the microlens has a diffraction limit determined by the wavelength of light and the like, a limitation accompanying the diffraction limit is imposed in miniaturizing the microlens. For this reason, a sufficiently high resolution cannot be obtained even with such a lens configuration. Further, when the photoreceptors are integrated at a high density, the amount of received light per pixel decreases, and the sensitivity decreases. For this reason, there is a limit in increasing the sensitivity of the photoreceptor.

【0005】本発明は、新規なレンズ構成を有し、CC
Dカメラなどに好適に使用することが可能な、高い分解
能を有するマイクロ視覚センサを提供することを目的と
する。
[0005] The present invention has a novel lens configuration,
It is an object of the present invention to provide a micro vision sensor having a high resolution that can be suitably used for a D camera or the like.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明の第1のマイクロ視覚センサは、複数のマイクロ
レンズと複数のフォトレセプタとを具えるとともに、こ
れら複数のマイクロレンズと複数のフォトレセプタとを
それぞれ対向するようにして配置する。そして、前記複
数のマイクロレンズを前記複数のフォトレセプタに対し
て相対運動させることを特徴とする。
In order to achieve the above object,
The first micro vision sensor of the present invention includes a plurality of micro lenses and a plurality of photo receptors, and arranges the plurality of micro lenses and the plurality of photo receptors so as to face each other. The plurality of microlenses are moved relative to the plurality of photoreceptors.

【0007】上記固体撮像素子などのように、マイクロ
レンズとフォトレセプタとが対向して固定された状態に
おいては、各フォトレセプタには対向して配置されてい
る各レンズを通じて得られる単一の位置情報が入ってく
るのみである。これに対して、本発明のマイクロ視覚セ
ンサにおいては、複数のマイクロレンズと複数のフォト
レセプタとを互いに固定することなく相対的に運動させ
ている。したがって、マイクロレンズとフォトレセプタ
との相対的位置関係は時間とともに変化する。マイクロ
レンズとフォトレセプタとの一つの位置関係において一
つの位置情報が得られるため、前記のようにこれらの位
置関係が時間とともに相対的に変化することによって、
複数の位置情報を得ることができる。
In a state where the microlens and the photoreceptor are fixed to face each other as in the solid-state image pickup device or the like, each photoreceptor has a single position obtained through each lens disposed to face each other. Only information comes in. On the other hand, in the micro vision sensor of the present invention, the plurality of micro lenses and the plurality of photo receptors are relatively moved without being fixed to each other. Therefore, the relative positional relationship between the microlens and the photoreceptor changes with time. Since one position information is obtained in one position relationship between the microlens and the photoreceptor, as described above, these position relationships relatively change with time,
A plurality of position information can be obtained.

【0008】例えば、レンズを透過してきた光が対向す
るフォトレセプタに入射して、所定の物体のある部分を
像として得る場合、前記所定の物体からの光は種々の角
度でマイクロレンズに入射する。そして、マイクロレン
ズに入射した光は、その入射角に応じて種々の角度で屈
折し、前記マイクロレンズを透過していく。マイクロレ
ンズとフォトレセプタとが固定された状態においては、
このようにして屈折した光のある一定の範囲のものしか
受光することができない。したがって、前記所定の物体
のある一部のみしか像として得ることができない。
For example, when light transmitted through a lens is incident on an opposing photoreceptor and a certain portion of a predetermined object is obtained as an image, the light from the predetermined object is incident on the microlens at various angles. . The light incident on the microlens is refracted at various angles according to the angle of incidence, and passes through the microlens. In the state where the microlens and the photoreceptor are fixed,
Only light within a certain range of the light refracted in this way can be received. Therefore, only a certain part of the predetermined object can be obtained as an image.

【0009】これに対して、マイクロレンズとフォトレ
セプタとの相対位置を変化させると、上記のようにして
屈折した光の相当程度の範囲のものを受光することがで
きる。したがって、前記所定の物体の相当程度の部分を
像として得ることができる。すなわち、本発明のマイク
ロ視覚センサによれば、単一の位置情報に相当する前記
所定の物体のある一部の像に対して、複数の位置情報に
相当する前記所定の物体の相当程度の部分の像を得るこ
とができる。
On the other hand, when the relative position between the microlens and the photoreceptor is changed, the light refracted as described above can be received in a considerable range. Therefore, a considerable portion of the predetermined object can be obtained as an image. That is, according to the micro visual sensor of the present invention, for a part of the image of the predetermined object corresponding to a single piece of position information, a considerable portion of the predetermined object corresponding to a plurality of pieces of position information Image can be obtained.

【0010】このように本発明によれば、マイクロ視覚
センサは複数の位置情報を得ることができるので、その
分解能を極めて高くすることができる。さらに、マイク
ロ視覚センサにおけるレンズを複数のマイクロレンズか
ら構成しているので、光軸方向の長さを短くすることが
できる。したがって、薄型のマイクロ視覚センサを提供
することができる。
As described above, according to the present invention, since the micro visual sensor can obtain a plurality of pieces of position information, its resolution can be extremely increased. Furthermore, since the lens in the micro visual sensor is composed of a plurality of micro lenses, the length in the optical axis direction can be reduced. Therefore, a thin micro visual sensor can be provided.

【0011】また、本発明の第2のマイクロ視覚センサ
は、複数のマイクロレンズと複数のフォトレセプタとを
具えるとともに、これら複数のマイクロレンズと複数の
フォトレセプタとをそれぞれ対向するようにして配置す
る。そして、前記複数のマイクロレンズと前記複数のフ
ォトレセプタとの間に複数のスリットを有するスリット
板を設ける。前記複数のマイクロレンズと前記複数のフ
ォトレセプタと前記複数のスリットとはそれぞれ対向す
るように配置する。そして、前記複数のマイクロレン
ズ、前記複数のフォトレセプタ、及び前記スリット板の
構成要素群から選ばれる少なくとも一つ若しくは二つの
構成要素を、前記構成要素群の他の構成要素に対して相
対運動させる。
A second micro visual sensor according to the present invention includes a plurality of micro lenses and a plurality of photo receptors, and arranges the plurality of micro lenses and the plurality of photo receptors so as to face each other. I do. Then, a slit plate having a plurality of slits is provided between the plurality of microlenses and the plurality of photoreceptors. The plurality of microlenses, the plurality of photoreceptors, and the plurality of slits are arranged so as to face each other. Then, at least one or two components selected from the component groups of the plurality of microlenses, the plurality of photoreceptors, and the slit plate are relatively moved with respect to other components of the component group. .

【0012】第2のマイクロ視覚センサは、マイクロレ
ンズからフォトレセプタに至る位置情報に指向性を持た
せるために、複数のマイクロレンズと複数のフォトレセ
プタとの間に複数のスリットを有するスリット板を設け
ている。このような場合においては、これらの構成要素
の間に相対運動を生じさせることによっても上記したよ
うな効果を得ることができる。すなわち、これらの構成
要素を固定すると単一の指向性に基づく単一の位置情報
しか得ることができないが、前記構成要素を互いに相対
運動させることによって前記指向性が変化するため、こ
れに応じて複数の位置情報を得ることができるものであ
る。
The second micro-visual sensor includes a slit plate having a plurality of slits between a plurality of micro-lenses and a plurality of photo-receptors in order to provide directivity to position information from the micro-lens to the photo-receptor. Provided. In such a case, the above-described effects can be obtained by causing relative movement between these components. That is, when these components are fixed, only a single position information based on a single directivity can be obtained, but the directivity changes by moving the components relative to each other, and accordingly, A plurality of pieces of position information can be obtained.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。図2は、本発明の第1のマ
イクロ視覚センサの一例におけるレンズ構成を示す模式
図である。図2(a)は、レンズ構成の斜視図であり、
図2(b)は、図2(a)に示すレンズ構成をI−I線
を含む面によって切った場合の断面図である。図2に示
すレンズ構成においては、透明な基板11及び12上
に、複数のマイクロレンズ13と複数のフォトレセプタ
14とが互いに対向するようにして形成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a lens configuration in an example of the first micro visual sensor of the present invention. FIG. 2A is a perspective view of a lens configuration,
FIG. 2B is a cross-sectional view when the lens configuration shown in FIG. 2A is cut by a plane including the line II. In the lens configuration shown in FIG. 2, a plurality of microlenses 13 and a plurality of photoreceptors 14 are formed on transparent substrates 11 and 12 so as to face each other.

【0014】このようなレンズ構成において、複数のマ
イクロレンズ13が形成されている基板11と複数のフ
ォトレセプタが形成されている基板12とを、X方向又
はY方向、さらにはXY方向などに相対的に運動させる
ことによって、複数のマイクロレンズ13の一つ、例え
ば13−1を通じて、このマイクロレンズと対向する複
数のフォトレセプタ14の一つ、例えば14−1に複数
の位置情報が入射する。すると、複数のマイクロレンズ
13と複数のフォトレセプタ14とを互いに固定してい
た場合に単一の位置情報しか得られない場合と比較し
て、同じレンズ構成において数倍〜数十倍の位置情報を
簡易に得ることができる。したがって、マイクロ視覚セ
ンサの分解能を飛躍的に向上させることができる。
In such a lens configuration, the substrate 11 on which a plurality of microlenses 13 are formed and the substrate 12 on which a plurality of photoreceptors are formed are relatively moved in an X direction or a Y direction, and further in an XY direction. By moving the microlens 13 in one direction, a plurality of pieces of position information are incident on one of the plurality of photoreceptors 14, for example, 14-1 facing the microlens through one of the plurality of microlenses 13, such as 13-1. Then, as compared with a case where only a single position information is obtained when the plurality of microlenses 13 and the plurality of photoreceptors 14 are fixed to each other, the position information is several times to several tens times the same lens configuration. Can be easily obtained. Therefore, the resolution of the micro visual sensor can be dramatically improved.

【0015】図2(b)に示すレンズ構成の断面図を用
い、複数のマイクロレンズ13及び複数のフォトレセプ
タ14をX方向に相対運動させた場合について具体的に
説明する。例えば、マイクロレンズ13−1がフォトレ
セプタ14−1と対向する位置に固定されているとする
と、このフォトレセプタ14−1にはマイクロレンズ1
3−1を通じて例えば所定の物体のある部分の像などの
単一の位置情報Pのみが得られる。これに対して、この
マイクロレンズ13−1を左右に移動させて13−1A
及び13−1Bの位置に移動させると、マイクロレンズ
13−1の屈折作用によって、位置情報Pと異なる位置
情報Q及びRが得られる。
The case where the plurality of microlenses 13 and the plurality of photoreceptors 14 are relatively moved in the X direction will be specifically described with reference to the sectional view of the lens configuration shown in FIG. 2B. For example, assuming that the microlens 13-1 is fixed at a position facing the photoreceptor 14-1, the microlens 1 is attached to the photoreceptor 14-1.
Through 3-1 only single position information P such as an image of a certain part of a predetermined object is obtained. On the other hand, the microlens 13-1 is moved to the left and right so that 13A
And 13-1B, position information Q and R different from the position information P are obtained by the refraction of the microlens 13-1.

【0016】すなわち、マイクロレンズ13−1とフォ
トレセプタ14−1とを固定していた場合に単一の位置
情報Pのみしか得られなかったのに対し、これらを相対
運動させることにより、複数の位置情報P、Q、及びR
が得られることになる。したがって、レンズ構成の分解
能が増大するため、分解能に優れたマイクロ視覚センサ
を得ることができる。なお、相対運動の程度により、位
置情報の数は上記P、Q、Rよりも当然に増大させるこ
とができる。
That is, while only a single piece of positional information P was obtained when the microlens 13-1 and the photoreceptor 14-1 were fixed, a plurality of relative position Location information P, Q, and R
Is obtained. Therefore, since the resolution of the lens configuration is increased, a micro visual sensor having excellent resolution can be obtained. It should be noted that the number of pieces of position information can naturally be increased from P, Q, and R depending on the degree of relative movement.

【0017】図3は、本発明の第2のマイクロ視覚セン
サの一例におけるレンズ構成を示す模式図である。図3
(a)はレンズ構成の断面図であり、図3(b)はレン
ズ構成の平面図である。図3に示すレンズ構成は、透明
な基板21及び22上に複数のマイクロレンズ23及び
複数のフォトレセプタ24とが、それぞれ対向するよう
にして配置されている。そして、複数のマイクロレンズ
23及び複数のフォトレセプタ24との間において、複
数のスリット26を有するスリット板25を設置する。
さらに、複数のマイクロレンズ23、複数のフォトレセ
プタ24、及び複数のスリット26が互いに対向するよ
うにして、スリット板25を配置する。このスリット板
25は、上述したように、位置情報に指向性を持たせる
ためのものである。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a lens configuration in an example of the second micro visual sensor according to the present invention. FIG.
3A is a cross-sectional view of the lens configuration, and FIG. 3B is a plan view of the lens configuration. In the lens configuration shown in FIG. 3, a plurality of microlenses 23 and a plurality of photoreceptors 24 are disposed on transparent substrates 21 and 22 so as to face each other. Then, a slit plate 25 having a plurality of slits 26 is provided between the plurality of microlenses 23 and the plurality of photoreceptors 24.
Further, the slit plate 25 is arranged so that the plurality of microlenses 23, the plurality of photoreceptors 24, and the plurality of slits 26 face each other. As described above, the slit plate 25 is used for giving directivity to position information.

【0018】この場合においても、複数のマイクロレン
ズ23及びスリット板25の少なくとも一方を、複数の
フォトレセプタ24に対して、例えば、X方法、Y方
向、XY方向、又は矢印Sで示される回転方向に相対運
動させることにより、これらを固定した場合に比べて複
数の位置情報を得ることができる。すなわち、複数のマ
イクロレンズ23などを固定した場合と比較して同一の
レンズ構成において高い分解能を得ることができ、分解
能に優れたマイクロ視覚センサを得ることができる。ま
た、複数のマイクロレンズ23及びスリット板25同士
を相対運動させることによっても上記のようにして複数
の位置情報を得ることができる。
Also in this case, at least one of the plurality of microlenses 23 and the slit plate 25 is moved in the X direction, the Y direction, the XY direction, or the rotation direction indicated by the arrow S with respect to the plurality of photoreceptors 24, for example. , A plurality of pieces of position information can be obtained as compared with the case where these are fixed. That is, higher resolution can be obtained with the same lens configuration than when a plurality of micro lenses 23 and the like are fixed, and a micro visual sensor having excellent resolution can be obtained. Also, a plurality of position information can be obtained as described above by relatively moving the plurality of microlenses 23 and the slit plate 25.

【0019】マイクロレンズを相対移動させた場合は、
例えば、図2(b)に示すような原理に基づいて複数の
位置情報が得られる。スリット板及びフォトレセプタを
相対移動させた場合は、マイクロレンズによって直接得
られる位置情報の数は変化しないが、スリットを介して
得られる位置情報の指向性が変化するため、結果的にフ
ォトレセプタで受信する位置情報の数が増すことにな
る。
When the micro lens is relatively moved,
For example, a plurality of pieces of position information can be obtained based on the principle shown in FIG. When the slit plate and the photoreceptor are relatively moved, the number of position information directly obtained by the microlens does not change, but the directivity of the position information obtained through the slit changes, and as a result, the The number of location information to be received will increase.

【0020】上述したように、本発明の第1のマイクロ
視覚センサは、複数のマイクロレンズを複数のフォトレ
セプタに対して相対運動させる。したがって、複数のフ
ォトレセプタを固定しておき、複数のマイクロレンズを
運動させる、あるいは複数のマイクロレンズを固定して
おき、複数のフォトレセプタを運動させることによっ
て、上記のような相対運動を行うことができる。また、
本発明の第2のマイクロ視覚センサは、複数のマイクロ
レンズ、スリット板、及び複数のフォトレセプタの構成
要素群の一つ若しくは二つの構成要素を、これら残りの
構成要素に対して相対運動させる。したがって、これら
構成要素の内の一つ若しくは二つを固定し、他の構成要
素を運動させることにより、上記のような相対運動が可
能となる。
As described above, the first micro vision sensor of the present invention moves the plurality of micro lenses relative to the plurality of photo receptors. Therefore, a plurality of photoreceptors are fixed and a plurality of microlenses are moved, or a plurality of microlenses are fixed and a plurality of photoreceptors are moved to perform the relative movement as described above. Can be. Also,
The second micro visual sensor of the present invention moves one or two components of the plurality of microlenses, the slit plate, and the plurality of photoreceptor components relative to the remaining components. Therefore, by fixing one or two of these components and moving the other components, the above relative movement becomes possible.

【0021】複数のマイクロレンズ、複数のフォトレセ
プタ、及びスリット板の中では、このスリット板の質量
が最も小さい。したがって、このスリット板を有する第
2のマイクロ視覚センサにおいては、スリット板を運動
させることにより、より小さな駆動力で上記相対運動を
行うことができる。さらには、スリット板を比較的高い
振動数で振動させることが可能となり、単位時間当たり
の上記相対運動の回数が増加する。したがって、短時間
当たりの分解能、すなわちレンズ構成全体の分解能を向
上させることができる。
Among the plurality of microlenses, the plurality of photoreceptors, and the slit plate, the mass of the slit plate is the smallest. Therefore, in the second micro visual sensor having the slit plate, the relative movement can be performed with a smaller driving force by moving the slit plate. Further, the slit plate can be vibrated at a relatively high frequency, and the number of relative movements per unit time increases. Therefore, the resolution per short time, that is, the resolution of the entire lens configuration can be improved.

【0022】図3に示す第2のマイクロ視覚センサのレ
ンズ構成においては、複数のマイクロレンズ23及び複
数のフォトレセプタ24との間に、単一のスリット板2
5のみを設けている。しかしながら、スリット板の数は
一つに限定させるものではない。
In the lens configuration of the second micro visual sensor shown in FIG. 3, a single slit plate 2 is provided between a plurality of micro lenses 23 and a plurality of photo receptors 24.
Only 5 are provided. However, the number of slit plates is not limited to one.

【0023】例えば、スリット板を第1のスリット板と
第2のスリット板とから構成し、これらに具えられてい
る複数のスリットが互いに対向するとともに、複数のマ
イクロレンズ及び複数のフォトレセプタと対向するよう
に配置する。そして、第1のスリット板及び第2のスリ
ット板を前記複数のフォトレセプタに対して相対的に運
動させる。さらには、第1のスリット板及び第2のスリ
ット板を互いに異なる方向に移動させる。すると、第1
のスリット板及び第2のスリット板が、前記複数のフォ
トレセプタに対して、それぞれ異なった方向に運動する
ようになるので、複数の位置情報を2次元的に同時に得
ることができる。
For example, the slit plate is composed of a first slit plate and a second slit plate, and a plurality of slits provided in these slit plates are opposed to each other, and a plurality of micro lenses and a plurality of photoreceptors are opposed to each other. To be placed. Then, the first slit plate and the second slit plate are moved relatively to the plurality of photoreceptors. Further, the first slit plate and the second slit plate are moved in different directions. Then, the first
Since the slit plate and the second slit plate move in different directions with respect to the plurality of photoreceptors, a plurality of pieces of position information can be obtained two-dimensionally at the same time.

【0024】なお、この場合においても、複数のマイク
ロレンズ及び複数のフォトレセプタを固定しておき、第
1のスリット板及び第2のスリット板を、前記複数のマ
イクロレンズ及び前記複数のフォトレセプタに対して相
対運動させることにより、小さな駆動力で相対運動を行
うことができるとともに、レンズ構成の分解能を向上さ
せることができる。
In this case as well, a plurality of microlenses and a plurality of photoreceptors are fixed, and a first slit plate and a second slit plate are attached to the plurality of microlenses and the plurality of photoreceptors. By causing relative movement, relative movement can be performed with a small driving force, and the resolution of the lens configuration can be improved.

【0025】図2及び3に示す本発明のマイクロ視覚セ
ンサのレンズ構成においては、マイクロレンズ及びフォ
トレセプタを、それぞれ等間隔で等方的に形成してい
る。しかしながら、所定の物体における特定部分の像を
広範囲に得たいような場合、すなわち、特定の位置情報
を数多く得たいような場合は、かかる部分のマイクロレ
ンズ密度及びフォトレセプタ密度、若しくはスリット幅
が増大するようにして、マイクロレンズ及びフォトレセ
プタを配置する。
In the lens configuration of the micro vision sensor of the present invention shown in FIGS. 2 and 3, the micro lens and the photoreceptor are formed isotropically at equal intervals. However, when it is desired to obtain an image of a specific portion of a predetermined object in a wide range, that is, when it is desired to obtain a large number of specific position information, the microlens density and the photoreceptor density or the slit width of such a portion are increased. Then, a microlens and a photoreceptor are arranged.

【0026】本発明のマイクロ視覚センサにおいては、
マイクロレンズは公知の方法を用いて形成することがで
きる。例えば、光透過性無機材料又は光透過性有機材料
からなる薄膜をマイクロマシーニングで直接形成する方
法や、電鋳法などにより所定の型を形成し、その型でレ
ンズを形成する方法、フォトレジスト膜をパターニング
して加熱融解させ、表面張力によって丸まった球形のフ
ォトレジストを冷却固化する方法などによって得ること
ができる。さらに、フォトレセプタとしては、フォトダ
イオードやフォトトランジスタなど公知の受光素子を用
いることができる。また、スリット板は、シリコン、窒
化シリコン及び酸化シリコンなどのシリコン化合物、ア
ルミニウム、クロム、ポリイミドから形成することがで
きる。
In the micro visual sensor of the present invention,
The microlens can be formed using a known method. For example, a method in which a thin film made of a light-transmitting inorganic material or a light-transmitting organic material is directly formed by micromachining, a method in which a predetermined mold is formed by an electroforming method and the like, and a lens is formed in the mold, It can be obtained by a method of patterning a film, melting it by heating, and cooling and solidifying a spherical photoresist rounded by surface tension. Further, as the photoreceptor, a known light receiving element such as a photodiode or a phototransistor can be used. Further, the slit plate can be formed from silicon, a silicon compound such as silicon nitride and silicon oxide, aluminum, chromium, or polyimide.

【0027】マイクロレンズ及びフォトレセプタを形成
する基板については特に限定されず、あらゆる種類の材
料から構成することができる。しかしながら、前記基板
は可塑性の物質から構成することが好ましい。これによ
り、図2及び3に示すようなレンズ構成を有する本発明
のマイクロ視覚センサを、曲面あるいは凹凸面など任意
の面上に簡易に形成することができる。このような可塑
性物質としては、シリコンゴム、及びポリイミドなどを
例示することができる。また、基板の厚さは、マイクロ
視覚センサを形成する面形状や状態、及び可塑性物質の
種類に応じて任意に設定する。
The substrate on which the microlenses and the photoreceptor are formed is not particularly limited, and can be made of any kind of material. However, it is preferred that the substrate is made of a plastic material. Thereby, the micro visual sensor of the present invention having the lens configuration as shown in FIGS. 2 and 3 can be easily formed on an arbitrary surface such as a curved surface or an uneven surface. Examples of such a plastic material include silicone rubber and polyimide. In addition, the thickness of the substrate is arbitrarily set according to the shape and state of the surface forming the micro visual sensor and the type of the plastic substance.

【0028】フォトレセプタにおいて得られた複数の位
置情報は、この複数の位置情報を構成する単一の位置情
報を、この単一の位置情報に割り当てられた時間の関数
として演算回路に一端記憶させる。その後、所定の演算
処理を施すことによって、前記時間部分から位置情報を
再び取り出して再構成し、前記複数の位置情報を直線
的、平面的、あるいは立体的に得ることができる。
The plurality of pieces of position information obtained by the photoreceptor causes the arithmetic circuit to temporarily store a single piece of position information constituting the plurality of pieces of position information as a function of time allocated to the single piece of position information. . Thereafter, by performing predetermined arithmetic processing, position information can be extracted again from the time portion and reconstructed, and the plurality of position information can be obtained linearly, two-dimensionally, or three-dimensionally.

【0029】複数のマイクロレンズと複数のフォトレセ
プタとの相対運動は、マイクロアクチュエータを用いて
行うことが好ましい。これによって上記相対運動を極め
て微細な精度で行うことができる。マイクロアクチュエ
ータとしては、電磁アクチュエータや静電アクチュエー
タ、熱応力アクチュエータ、電歪アクチュエータなどが
ある。
The relative movement between the plurality of microlenses and the plurality of photoreceptors is preferably performed using a microactuator. Thereby, the relative motion can be performed with extremely fine precision. Examples of the microactuator include an electromagnetic actuator, an electrostatic actuator, a thermal stress actuator, and an electrostrictive actuator.

【0030】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments of the present invention with specific examples. However, the present invention is not limited to the above contents, and the present invention is not limited thereto. All modifications and changes are possible.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマイクロ
視覚センサによれば、複数のマイクロレンズ又はスリッ
ト板を複数のフォトレセプタに対して相対運動させるよ
うにしているので、これらを固定した場合に比較してよ
り多くの位置情報を得ることができる。したがって、同
一のレンズ構成において高い分解能のマイクロ視覚セン
サを得ることができる。
As described above, according to the micro vision sensor of the present invention, a plurality of micro lenses or slit plates are caused to move relative to a plurality of photoreceptors. , More position information can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a high-resolution micro visual sensor with the same lens configuration.

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

【図1】 従来のマイクロ視覚センサの一例におけるレ
ンズ構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a lens configuration in an example of a conventional micro visual sensor.

【図2】 本発明の第1のマイクロ視覚センサの一例に
おけるレンズ構成を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a lens configuration in an example of the first micro visual sensor of the present invention.

【図3】 本発明の第2のマイクロ視覚センサの一例に
おけるレンズ構成を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a lens configuration in an example of a second micro visual sensor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、レンズ 2 フォトレセプタ 11、12、21、22 基板 13、13−1、13−2、23 マイクロレンズ 14、14−1、14−2、24 フォトレセプタ 25 スリット板 26 スリット 1, lens 2 photoreceptor 11, 12, 21, 22 substrate 13, 13-1, 13-2, 23 micro lens 14, 14-1, 14-2, 24 photoreceptor 25 slit plate 26 slit

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のマイクロレンズと複数のフォトレ
セプタとを具えるとともに、これら複数のマイクロレン
ズと複数のフォトレセプタとをそれぞれ対向するように
配置し、前記複数のマイクロレンズを通じて得られる位
置情報を前記複数のフォトレセプタで受信するようにし
てなるマイクロ視覚センサであって、 前記複数のマイクロレンズを前記複数のフォトレセプタ
に対して相対運動させ、前記複数のフォトレセプタのそ
れぞれにおいて複数の位置情報を得るようにしたことを
特徴とする、マイクロ視覚センサ。
A plurality of microlenses and a plurality of photoreceptors; a plurality of microlenses and a plurality of photoreceptors arranged so as to face each other; and positional information obtained through the plurality of microlenses. A plurality of micro-lenses are received by the plurality of photoreceptors, the plurality of microlenses are relatively moved with respect to the plurality of photoreceptors, and a plurality of pieces of position information are provided in each of the plurality of photoreceptors. A micro visual sensor, characterized in that:
【請求項2】 複数のマイクロレンズと複数のフォトレ
セプタとを具えるとともに、これら複数のマイクロレン
ズと複数のフォトレセプタとをそれぞれ対向するように
配置し、前記複数のマイクロレンズを通じて得られる位
置情報を前記複数のフォトレセプタで受信するようにし
てなるマイクロ視覚センサであって、 前記複数のマイクロレンズと前記複数のフォトレセプタ
との間に複数のスリットを有するスリット板を設けると
ともに、前記複数のマイクロレンズと前記複数のフォト
レセプタと前記複数のスリットとをそれぞれ対向するよ
うに配置し、前記複数のマイクロレンズ、前記複数のフ
ォトレセプタ、及び前記スリット板の構成要素群から選
ばれる一つ若しくは二つの構成要素を、前記構成要素群
の他の構成要素に対して相対運動させ、前記複数のフォ
トレセプタのそれぞれにおいて複数の位置情報を得るよ
うにしたことを特徴とする、マイクロ視覚センサ。
A plurality of microlenses and a plurality of photoreceptors, wherein the plurality of microlenses and a plurality of photoreceptors are arranged so as to face each other, and positional information obtained through the plurality of microlenses. A plurality of microlenses and a plurality of slits having a plurality of slits between the plurality of photoreceptors, wherein the plurality of microlenses and the plurality of photoreceptors are provided. A lens, the plurality of photoreceptors and the plurality of slits are arranged so as to face each other, and the plurality of microlenses, the plurality of photoreceptors, and one or two selected from the component group of the slit plate. Move the component relative to other components of the component group. , Characterized in that to obtain a plurality of position information in each of the plurality of photoreceptor, micro vision sensor.
【請求項3】 前記スリット板を振動させて、前記スリ
ット板と前記複数のマイクロレンズ及び前記複数のフォ
トレセプタとの相対運動を行うようにしたことを特徴と
する、請求項2に記載のマイクロ視覚センサ。
3. The micro-micrometer according to claim 2, wherein said slit plate is vibrated to perform relative movement between said slit plate, said plurality of microlenses and said plurality of photoreceptors. Vision sensor.
【請求項4】 前記スリット板は、第1のスリット板及
び第2のスリット板からなり、これら第1のスリット板
及び第2のスリット板を、それぞれに設けられた複数の
スリットが互いに重なり合うように配置し、前記第1の
スリット板及び前記第2のスリット板を前記複数のマイ
クロレンズ及び前記複数のフォトレセプタに対し相対運
動させるとともに、前記第1のスリット板及び前記第2
のスリット板を互いに異なる方向に移動させ、前記複数
のフォトレセプタのそれぞれにおいて前記複数の位置情
報を2次元的に同時に得るようにしたことを特徴とす
る、請求項2に記載のマイクロ視覚センサ。
4. The slit plate includes a first slit plate and a second slit plate, and the first slit plate and the second slit plate are formed such that a plurality of slits provided respectively overlap with each other. And the first slit plate and the second slit plate are moved relative to the plurality of microlenses and the plurality of photoreceptors, and the first slit plate and the second
3. The micro visual sensor according to claim 2, wherein the plurality of slit plates are moved in directions different from each other, and the plurality of pieces of position information are simultaneously and two-dimensionally obtained in each of the plurality of photoreceptors. 4.
【請求項5】 前記第1のスリット板及び前記第2のス
リット板を振動させて、前記第1のスリット板及び前記
第2のスリット板と、前記複数のマイクロレンズ及び前
記複数のフォトレセプタとの相対運動を行うようにした
ことを特徴とする、請求項4に記載のマイクロ視覚セン
サ。
5. The first slit plate and the second slit plate are vibrated, and the first slit plate and the second slit plate, the plurality of micro lenses and the plurality of photoreceptors are vibrated. The micro visual sensor according to claim 4, wherein the relative motion of the micro visual sensor is performed.
【請求項6】 前記複数のマイクロレンズと前記複数の
フォトレセプタとは、それぞれ可塑性物質からなる基板
上に形成されてなることを特徴とする、請求項1〜5の
いずれか一に記載のマイクロ視覚センサ。
6. The micro-device according to claim 1, wherein the plurality of micro-lenses and the plurality of photo-receptors are formed on a substrate made of a plastic material, respectively. Vision sensor.
【請求項7】 前記可塑性物資は、シリコンゴム及びポ
リイミドの少なくとも一方であることを特徴とする、請
求項6に記載のマイクロ視覚センサ。
7. The micro vision sensor according to claim 6, wherein the plastic material is at least one of silicone rubber and polyimide.
【請求項8】 前記複数の位置情報は、この複数の位置
情報を構成する単一の位置情報をそれぞれに対応する時
間の関数として所定の演算回路に記憶させた後、所定の
演算処理を施すことによって前記時間部分から再度位置
情報を得るようにしたことを特徴とする、請求項1〜7
のいずれか一に記載のマイクロ視覚センサ。
8. A plurality of position information is stored in a predetermined arithmetic circuit as a function of time corresponding to each of the single position information constituting the plurality of position information, and then subjected to predetermined arithmetic processing. The position information is obtained again from the time portion by this.
The micro visual sensor according to any one of the above.
【請求項9】 前記相対運動は、マイクロアクチュエー
タを用いて行うことを特徴とする、請求項1〜8のいず
れか一に記載のマイクロ視覚センサ。
9. The micro visual sensor according to claim 1, wherein the relative movement is performed using a micro actuator.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005077913A (en) * 2003-09-02 2005-03-24 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd Display device

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