JP2005326340A - Image sensor using apparatus, optical displacement gage, and optical information reading device - Google Patents

Image sensor using apparatus, optical displacement gage, and optical information reading device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image sensor using apparatus capable of utilizing sufficiently a dynamic range, while avoiding saturation of the accumulated charge of the image sensor. <P>SOLUTION: The image sensor is equipped with a plurality of pixel constitution parts having charge generation parts PD0, PD1 for generating the charge corresponding to the light receiving quantity and charge accumulation parts C0, C1 for accumulating the generated charge, shutter means TR20, TR21 for controlling simultaneously accumulation start and accumulation stop of the charge in the plurality of pixel constitution parts, a plurality of comparators CMP0, CMP1 for comparing individually the accumulated charge with a reference value in each pixel constitution part, a control input terminal of the shutter means, and a terminal for outputting a logic sum signal of output signals from the plurality of comparators. A control part is constituted so that accumulation stop of the charge in each pixel constitution part is executed by controlling the shutter means of the image sensor when at least one of outputs from the plurality of comparators of the image sensor shows that the accumulated charge becomes larger than the reference value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、各画素の飽和を回避するために電荷蓄積時間の自動制御機能を付加したイメージセンサー利用機器に関する。   The present invention relates to an apparatus using an image sensor to which an automatic charge accumulation time control function is added in order to avoid saturation of each pixel.

この種のイメージセンサー利用機器として、イメージセンサーを用いて対象物の変位を測定する光学式変位計、イメージセンサーを用いて画像パターンを読み取るバーコードリーダのような光学式読取装置、その他の光学式電子機器が含まれる。これらのイメージセンサー利用機器では、イメージセンサーの各画素構成部における電荷蓄積時間を適切に調整することが重要である。電荷蓄積時間(単に蓄積時間ということもある)は露光時間(シャッター時間)に相当し、これが適切でなければ対象物の画像が暗すぎたり、逆に明るすぎたりする結果となり、対象物の変位測定や画像パターンの認識を正確に行うことが困難になる。また、照明光の強さや対象物の反射率によってイメージセンサーの受光量が変化するので、それらに応じて適切な電荷蓄積時間を設定する必要がある。   As this type of image sensor device, an optical displacement meter that measures the displacement of an object using an image sensor, an optical reader such as a barcode reader that reads an image pattern using an image sensor, and other optical devices Includes electronics. In these image sensor utilizing devices, it is important to appropriately adjust the charge accumulation time in each pixel component of the image sensor. The charge accumulation time (sometimes simply the accumulation time) corresponds to the exposure time (shutter time). If this is not appropriate, the image of the object will be too dark or conversely too bright, and the object will be displaced. It becomes difficult to accurately perform measurement and image pattern recognition. In addition, since the amount of light received by the image sensor varies depending on the intensity of illumination light and the reflectance of an object, it is necessary to set an appropriate charge accumulation time according to them.

一般に最大受光量が多いほどイメージセンサーのダイナミックレンジを十分に活用できるので、変位測定や画像パターンの認識の精度が良くなる。しかし、最大受光量を大きく設定すると画素ごとの受光量の飽和(蓄積電荷の飽和)が起こりやすくなる。飽和が起こると、例えば三角測量の原理を用いた光学式変位計の場合に、リニアイメージセンサーから得られる光量分布波形のピーク位置が不明瞭になり、対象物の変位を正しく検出することができなくなる。光学式読取装置でも同様に、飽和によって画像パターンの誤認識を招くおそれがある。   In general, the greater the maximum amount of light received, the more fully the dynamic range of the image sensor can be utilized, so the accuracy of displacement measurement and image pattern recognition is improved. However, if the maximum amount of received light is set large, saturation of the amount of received light for each pixel (saturated accumulated charge) is likely to occur. When saturation occurs, for example, in the case of an optical displacement meter using the principle of triangulation, the peak position of the light distribution waveform obtained from the linear image sensor becomes unclear, and the displacement of the object can be detected correctly. Disappear. Similarly, in an optical reader, there is a risk of erroneous recognition of an image pattern due to saturation.

上記のような蓄積電荷の飽和を回避するための従来の方法として、例えば特許文献1に記載されている光学式変位計では、リニアイメージセンサーから得られる受光量データに基づいてレーザダイオードの発光量の制御を行っている。つまり、リニアイメージセンサーの出力信号をAD変換して得られるディジタルデータに基づいて、レーザダイオードのピーク出力又は発光時間(パルス幅)を制御することによって飽和を防止している。あるいは、蓄積時間(露光時間又はシャッター時間)を制御することによって飽和を防止している。
特開平10−267648号公報
As a conventional method for avoiding the saturation of the accumulated charge as described above, for example, in the optical displacement meter described in Patent Document 1, the light emission amount of the laser diode based on the light reception amount data obtained from the linear image sensor. Control is performed. That is, saturation is prevented by controlling the peak output or light emission time (pulse width) of the laser diode based on digital data obtained by AD conversion of the output signal of the linear image sensor. Alternatively, saturation is prevented by controlling the accumulation time (exposure time or shutter time).
JP-A-10-267648

上記のような従来の光学式変位計における飽和回避のための発光量又は蓄積時間の制御は、正確に言えば、リニアイメージセンサーから得られる受光波形に基づいて行われる。一次元の受光量分布である受光波形は、リニアイメージセンサーから得られる受光量データの演算処理によって得られる。この受光波形を1フレーム分読み出してから、次のフレーム以降で飽和しているか否かの判定を行い、その判定結果に基づいて発光量又は蓄積時間の制御を行うことになるので、フィードバック制御の遅れが発生する。具体的には、転送と波形演算が同時に行われる場合は2フレームの遅れで済む場合もあるが、転送と波形演算が同時でない場合は3フレーム以上の遅れとなる。   Control of the light emission amount or accumulation time for avoiding saturation in the conventional optical displacement meter as described above is performed based on the received light waveform obtained from the linear image sensor. The received light waveform, which is a one-dimensional received light amount distribution, is obtained by calculating the received light amount data obtained from the linear image sensor. After reading this received light waveform for one frame, it is determined whether or not it is saturated after the next frame, and the light emission amount or the accumulation time is controlled based on the determination result. Delay occurs. Specifically, when transfer and waveform calculation are performed simultaneously, a delay of 2 frames may be sufficient, but when transfer and waveform calculation are not simultaneous, a delay of 3 frames or more is required.

このフィードバック制御の遅れのために、サンプリング周期が短くなると(高速サンプリングになると)、飽和の回避が的確に行われなくなることがある。例えば、受光量が十分多いときのデータ(受光波形)に基づいて発光量又は蓄積時間を減少させる制御が実行されたときには既に対象物の反射率の変化等によって実際の受光量が大きく低下していることがある。逆に、受光量が僅かであるときのデータ(受光波形)に基づいて発光量又は蓄積時間を増加させる制御が実行されたときには既に対象物の反射率の変化等によって実際の受光量が大きく増加している場合がある。この場合は飽和が発生し、正しい測定値が得られなくなる。   Due to this delay in feedback control, if the sampling period is shortened (high-speed sampling), saturation may not be avoided accurately. For example, when the control for reducing the light emission amount or the accumulation time is executed based on the data when the light reception amount is sufficiently large (light reception waveform), the actual light reception amount has already greatly decreased due to the change in the reflectance of the object. There may be. On the contrary, when the control for increasing the light emission amount or the accumulation time is executed based on the data (light reception waveform) when the light reception amount is small, the actual light reception amount greatly increases due to the change in the reflectance of the object. May have. In this case, saturation occurs and correct measurement values cannot be obtained.

また、飽和が発生しているときの受光波形ではピーク位置が判別できないと共に、飽和の程度を判別することも困難である。このために、段階的に発光量又は蓄積時間を減少させる制御が実行された場合に、飽和状態が数フレーム続くことがある。   Further, the peak position cannot be determined from the received light waveform when saturation occurs, and it is also difficult to determine the degree of saturation. For this reason, when the control for decreasing the light emission amount or the accumulation time is executed step by step, the saturation state may continue for several frames.

更に、レーザダイオードの発光時間(パルス幅)によって発光量を制御する場合に、通常はクロック単位でパルス幅の制御を行うために、最小パルス幅まで発光量を下げても飽和状態が回避できないことがある。例えば対象物の表面が反射率の高い鏡面であるような場合にそのような状況が発生しやすい。   In addition, when controlling the light emission amount by the light emission time (pulse width) of the laser diode, since the pulse width is normally controlled in units of clocks, saturation cannot be avoided even if the light emission amount is reduced to the minimum pulse width. There is. For example, such a situation is likely to occur when the surface of the object is a highly reflective mirror surface.

上記のような課題は、イメージセンサーとしてCMOSイメージセンサーを用いた場合に特に顕著になる。CMOSイメージセンサーは、オンチップ機能を付加してシステム化できるメリットがあるが、CCDに比べてダイナミックレンジが狭く飽和が生じやすいからである。また、上記のような飽和に関する課題は、光学式変位計に限らず、光学式読取装置や撮像装置等、種々のイメージセンサー利用機器に共通する課題である。   The above-described problems become particularly noticeable when a CMOS image sensor is used as the image sensor. The CMOS image sensor has an advantage that it can be systematized by adding an on-chip function, but the dynamic range is narrower than that of the CCD and saturation is likely to occur. In addition, the above-described problem relating to saturation is not limited to an optical displacement meter, but is a problem common to various image sensor-utilizing devices such as an optical reading device and an imaging device.

本発明は、上記のような従来の問題に鑑み、画素ごとの蓄積電荷の飽和を回避するための蓄積時間自動制御機能を付加したイメージセンサー利用機器を提供することを目的とする。また、逆に蓄積電荷が少ない場合に、その信号処理回路の動作を最適化することも本発明の目的である。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an image sensor utilizing device to which an accumulation time automatic control function for avoiding saturation of accumulated charge for each pixel is added. On the other hand, it is an object of the present invention to optimize the operation of the signal processing circuit when the accumulated charge is small.

本発明によるイメージセンサー利用機器の第1の構成は、対象物からの光を受光して画像信号を生成するためのイメージセンサーと、当該イメージセンサーからの信号を処理する制御部とを有するイメージセンサー利用機器において、イメージセンサーは、受光量に応じた電荷を生成する電荷生成部と生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有するアレイ状に配列された複数の画素構成部と、複数の画素構成部における受光量に応じた電荷の蓄積開始及び蓄積停止をすべての画素構成部について略同時に制御するシャッター手段と、複数の画素構成部における蓄積電荷に相当する値を共通の基準値と個別に比較する複数の比較器と、シャッター手段の制御入力端子と、複数の比較器の出力信号の論理和信号を出力するための端子とを備え、制御部は、イメージセンサーの複数の比較器の出力の少なくとも1つが、基準値より蓄積電荷が大きくなったことを示したときに、イメージセンサーのシャッター手段を制御して各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行するように構成されていることを特徴とする。   A first configuration of an apparatus using an image sensor according to the present invention includes an image sensor that receives light from an object and generates an image signal, and a control unit that processes a signal from the image sensor. In the application device, the image sensor includes a plurality of pixel configuration units arranged in an array having a charge generation unit that generates a charge according to the amount of received light and a charge storage unit that stores the generated charge, and a plurality of pixels Shutter means for controlling the start and stop of charge accumulation in accordance with the amount of received light in the components substantially simultaneously for all pixel components, and values corresponding to accumulated charges in a plurality of pixel components separately from a common reference value A plurality of comparators for comparison, a control input terminal of the shutter means, and a terminal for outputting a logical sum signal of the output signals of the plurality of comparators; When at least one of the outputs of the plurality of comparators of the image sensor indicates that the accumulated charge is larger than the reference value, the control unit controls the shutter means of the image sensor to control the charge of each pixel component. The storage is configured to be stopped.

このような構成によれば、基準値を飽和直前の値に設定することにより、いずれかの画素構成部の蓄積電荷が飽和する直前で各画素構成部の電荷蓄積を停止することができる。したがって、イメージセンサーのダイナミックレンジを十分に活用しながら飽和を回避することができる。   According to such a configuration, by setting the reference value to a value immediately before saturation, the charge accumulation in each pixel component can be stopped immediately before the accumulated charge in any pixel component is saturated. Therefore, saturation can be avoided while fully utilizing the dynamic range of the image sensor.

本発明によるイメージセンサー利用機器の第2の構成は、上記第1の構成において、制御部は、イメージセンサーの各画素構成部における電荷の蓄積開始からの経過時間が所定の上限時間を経過したときにシャッター手段を制御して各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行するように構成されていることを特徴とする。   According to a second configuration of the image sensor using device according to the present invention, in the first configuration, when the control unit has passed a predetermined upper limit time from the start of charge accumulation in each pixel configuration unit of the image sensor. Further, the shutter means is controlled to stop the accumulation of electric charges in each pixel constituent unit.

このような構成によれば、何らかの理由で受光量が少なく蓄積開始からの経過時間が異常に長くなる場合は、強制的に各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行するので、電荷の蓄積完了と読み出しを無駄に長時間待つ必要がなくなる。なお、経過時間が所定の上限時間を経過したか否かは、制御部がソフトウェアによって判断してもよいし、別途設けたタイマー回路の出力信号で判断してもよい。   According to such a configuration, if for some reason the amount of received light is small and the elapsed time from the start of accumulation becomes abnormally long, the charge accumulation is forcibly stopped in each pixel component, so the charge accumulation is completed There is no need to wait for a long time for reading. Whether or not the elapsed time has exceeded a predetermined upper limit time may be determined by the control unit by software, or may be determined by an output signal of a timer circuit provided separately.

本発明によるイメージセンサーの第3の構成は、上記第2の構成において、イメージセンサーからのアナログ電圧信号をディジタル信号に変換して制御部に与えるADコンバータと、複数の画素構成部における蓄積電荷の最大値に相当する電圧を取得する最大値取得部とを更に備え、ADコンバータの変換電圧範囲を決める基準電圧が最大値取得部の出力に応じて変更設定可能であることを特徴とする。   According to a third configuration of the image sensor of the present invention, in the second configuration described above, an AD converter that converts an analog voltage signal from the image sensor into a digital signal and supplies the digital signal to the control unit; A maximum value acquisition unit that acquires a voltage corresponding to the maximum value, and a reference voltage that determines a conversion voltage range of the AD converter can be changed and set according to an output of the maximum value acquisition unit.

このような構成によれば、いずれかの画素構成部における蓄積電荷が飽和する前に上限時間の経過に伴って各画素構成部における電荷の蓄積停止が実行された場合に、複数の画素構成部における蓄積電荷の最大値に応じてADコンバータの変換電圧範囲(基準電圧)を変更設定することができる。例えば、蓄積電荷の飽和電圧5Vに対して最大値に相当する電圧が3Vであった場合に、ADコンバータの変換電圧範囲を最大の0〜5V(基準電圧5V)から0〜3V(基準電圧3V)に変更する。こうすることにより、イメージセンサーから得られる信号の処理回路のダイナミックレンジを最適化することができる。なお、最大値取得部はイメージセンサーの外部に設けてもよいしイメージセンサーに内蔵してもよい。CMOSイメージセンサーの場合は、最大値取得部に相当する回路をオンチップ機能としてイメージセンサーに内蔵することが比較的容易である。   According to such a configuration, when the charge accumulation stop in each pixel component is executed as the upper limit time elapses before the accumulated charge in any pixel component is saturated, a plurality of pixel components The conversion voltage range (reference voltage) of the AD converter can be changed and set according to the maximum value of the accumulated charge at. For example, when the voltage corresponding to the maximum value is 3V with respect to the accumulated charge saturation voltage of 5V, the conversion voltage range of the AD converter is changed from 0 to 5V (reference voltage 5V) to 0 to 3V (reference voltage 3V). ). By doing so, the dynamic range of the signal processing circuit obtained from the image sensor can be optimized. The maximum value acquisition unit may be provided outside the image sensor or may be built in the image sensor. In the case of a CMOS image sensor, it is relatively easy to incorporate a circuit corresponding to the maximum value acquisition unit in the image sensor as an on-chip function.

本発明によるイメージセンサーの第4の構成は、上記第2の構成において、イメージセンサーからのアナログ電圧信号をしきい値電圧と比較することによって二値化して制御部に与える二値化回路と、複数の画素構成部における蓄積電荷の最大値に相当する電圧を取得する最大値取得部と、当該最大値取得部の出力に応じて二値化回路のしきい値電圧を変更設定するしきい値設定回路とを更に備えていることを特徴とする。   According to a fourth configuration of the image sensor of the present invention, in the second configuration, a binarization circuit that binarizes the analog voltage signal from the image sensor by comparing it with a threshold voltage and supplies the binarization circuit to the control unit; A maximum value acquisition unit that acquires a voltage corresponding to the maximum value of accumulated charge in a plurality of pixel components, and a threshold value that changes and sets the threshold voltage of the binarization circuit according to the output of the maximum value acquisition unit And a setting circuit.

このような構成によれば、例えばバーコードリーダのような光学式読取装置において、イメージセンサーからのアナログ電圧信号が二値化されて制御部に入力され、制御部で二値化画像(白黒画像)のパターンを判別するような場合に、二値化のためのしきい値を最適に設定することが可能になる。これによってバーコード等の読み取り精度(パターン判別精度)が向上する。なお、第3の構成と同様に、最大値取得部はイメージセンサーの外部に設けてもよいしイメージセンサーに内蔵してもよい。   According to such a configuration, in an optical reader such as a barcode reader, for example, the analog voltage signal from the image sensor is binarized and input to the control unit, and the binarized image (monochrome image) is input by the control unit. ), The threshold value for binarization can be set optimally. This improves the reading accuracy (pattern discrimination accuracy) of barcodes and the like. As in the third configuration, the maximum value acquisition unit may be provided outside the image sensor or may be built in the image sensor.

本発明によるイメージセンサーの第5の構成は、上記いずれかの構成において、対象物に光を照射するための発光量可変の発光素子を更に備え、制御部は、イメージセンサーの各画素構成部における電荷の蓄積開始から蓄積停止までの時間が所定の下限時間より短い場合に発光素子の発光量を低減する制御を実行することを特徴とする。   According to a fifth configuration of the image sensor of the present invention, in any one of the configurations described above, the image sensor further includes a light-emission element with a variable light emission amount for irradiating the object with light. When the time from the start of charge accumulation to the stop of accumulation is shorter than a predetermined lower limit time, control for reducing the light emission amount of the light emitting element is performed.

このような構成によれば、上記のような制御部によるイメージセンサーの各画素構成部における電荷蓄積時間の自動制御の結果、蓄積時間が下限時間より短くなった場合は発光量が多すぎると考えられるので、制御部が発光量を低減する制御を行うことにより消費電力の低減に寄与することができる。   According to such a configuration, if the accumulation time is shorter than the lower limit time as a result of the automatic control of the charge accumulation time in each pixel component of the image sensor by the control unit as described above, it is considered that the light emission amount is too large. Therefore, the control unit can contribute to a reduction in power consumption by performing control to reduce the light emission amount.

本発明によるイメージセンサーの第6の構成は、対象物に光を照射するための発光量可変の発光素子と、対象物からの光を受光して画像信号を生成するためのイメージセンサーと、当該イメージセンサーからの信号を処理する制御部とを有するイメージセンサー利用機器において、イメージセンサーは、受光量に応じた電荷を生成する電荷生成部と生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有するアレイ状に配列された複数の画素構成部と、複数の画素構成部における受光量に応じた電荷の蓄積開始及び蓄積停止をすべての画素構成部について略同時に制御するシャッター手段と、複数の画素構成部における蓄積電荷に相当する値を共通の基準値と個別に比較する複数の比較器と、複数の比較器の出力信号の論理和信号を出力するための端子とを備え、制御部は、イメージセンサーの複数の比較器の出力の少なくとも1つが、基準値より蓄積電荷が大きくなったことを示したときに、発光素子の発光量を低減するように制御することを特徴とする。   A sixth configuration of the image sensor according to the present invention includes a light emitting element with variable light emission for irradiating the object with light, an image sensor for receiving light from the object and generating an image signal, In an apparatus using an image sensor having a control unit that processes a signal from the image sensor, the image sensor includes an array including a charge generation unit that generates a charge according to the amount of received light and a charge storage unit that stores the generated charge. A plurality of pixel components arranged in a shape, shutter means for controlling the start and stop of charge accumulation according to the amount of received light in the plurality of pixel components substantially simultaneously for all the pixel components, and the plurality of pixel components A plurality of comparators for individually comparing the value corresponding to the accumulated charge in the common reference value, and a terminal for outputting a logical sum signal of the output signals of the plurality of comparators And the control unit controls to reduce the light emission amount of the light emitting element when at least one of the outputs of the plurality of comparators of the image sensor indicates that the accumulated charge is larger than the reference value. It is characterized by.

このような構成によれば、制御部は、上述の各構成における電荷蓄積時間の自動制御に代えて(又は電荷蓄積時間の自動制御と共に)、発光素子の発光量の自動制御を行う。基準値を飽和直前の値に設定することにより、いずれかの画素構成部の蓄積電荷が飽和する直前で発光素子の発光量を低減し、イメージセンサーのダイナミックレンジを十分に活用しながら飽和を回避することができる。また、この構成によれば、シャッター手段による電荷蓄積時間の自動制御がS/N比の観点から困難な場合であっても、発光素子の発光量の制御によって効果的に飽和を回避することが可能になる。発光量は、例えば発光素子をパルス駆動する場合に、そのパルス幅又はデューティ比を変えることによって、あるいはピーク電圧を変えることによって制御することができる。   According to such a configuration, the control unit performs the automatic control of the light emission amount of the light emitting element instead of the automatic control of the charge accumulation time in each configuration described above (or together with the automatic control of the charge accumulation time). By setting the reference value to the value just before saturation, the amount of light emitted from the light emitting element is reduced just before the charge accumulated in any pixel component is saturated, and saturation is avoided while fully utilizing the dynamic range of the image sensor. can do. Further, according to this configuration, even when automatic control of the charge accumulation time by the shutter means is difficult from the viewpoint of the S / N ratio, saturation can be effectively avoided by controlling the light emission amount of the light emitting element. It becomes possible. For example, when the light emitting element is pulse-driven, the light emission amount can be controlled by changing the pulse width or the duty ratio, or by changing the peak voltage.

本発明によるイメージセンサーの第7の構成は、上記いずれかの構成において、複数の画素構成部のそれぞれの有効又は無効を設定する選択手段が設けられ、選択手段によって有効とされた複数の画素構成部について比較器の動作が有効となることを特徴とする。   According to a seventh configuration of the image sensor of the present invention, in any one of the configurations described above, a plurality of pixel configurations that are provided with a selection unit that sets each of the plurality of pixel configuration units to be valid or invalid are enabled. The operation of the comparator is effective for the part.

このような構成によれば、例えばイメージセンサーの全画素範囲の画素構成部ではなく、周辺部を除いた有効画素範囲内の画素構成部について比較器による共通の基準値との比較を有効とすることができる。更に、有効画素範囲内であっても、すべての画素構成部ではなく例えば1つ置きに比較器による共通の基準値との比較を有効とすることができる。   According to such a configuration, for example, the comparison with the common reference value by the comparator is enabled for the pixel configuration unit in the effective pixel range excluding the peripheral portion, not the pixel configuration unit of the entire pixel range of the image sensor. be able to. Furthermore, even within the effective pixel range, it is possible to make effective comparison with a common reference value by, for example, every other comparator instead of all pixel components.

本発明によるイメージセンサーの第8の構成は、上記第3又は第4の構成において、複数の画素構成部のそれぞれの有効又は無効を設定する選択手段が設けられ、選択手段によって有効とされた複数の画素構成部について最大値取得部が機能することを特徴とする。   According to an eighth configuration of the image sensor of the present invention, in the third or fourth configuration, a selection unit that sets each of the plurality of pixel components is set to be valid or invalid. The maximum value acquisition unit functions with respect to the pixel configuration unit.

このような構成によれば、例えば二次元イメージセンサーの全画素範囲の画素構成部ではなく、周辺部を除いた有効画素範囲内の画素構成部のみを最大値取得の対象とすることができる。更に、有効画素範囲内であっても、すべての画素構成部ではなく例えば1つ置きに最大値取得の対象とすることができる。   According to such a configuration, for example, not the pixel configuration unit in the entire pixel range of the two-dimensional image sensor but only the pixel configuration unit in the effective pixel range excluding the peripheral portion can be set as the target for obtaining the maximum value. Furthermore, even within the effective pixel range, the maximum value can be acquired, for example, every other pixel component, instead of every other pixel component.

本発明による光学式変位計の第1の構成は、対象物に光を照射するための投光部と、対象物からの反射光を受光してサンプリング毎に画像信号を生成するイメージセンサーと、当該イメージセンサーからの信号のピーク位置又は重心位置に基づいて対象物までの変位を算出する制御部とを有する光学式変位計において、イメージセンサーは、受光量に応じた電荷を生成する電荷生成部と生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有するアレイ状に配列された複数の画素構成部と、複数の画素構成部における受光量に応じた電荷の蓄積開始及び蓄積停止をすべての画素構成部について略同時に制御するシャッター手段と、複数の画素構成部における蓄積電荷に相当する値を共通の基準値と個別に比較する複数の比較器と、シャッター手段の制御入力端子と、複数の比較器の出力信号の論理和信号を出力するための端子とを備え、制御部は、イメージセンサーの複数の比較器の出力の少なくとも1つが、基準値より蓄積電荷が大きくなったことを示したときに、イメージセンサーのシャッター手段を制御して各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行するように構成されていることを特徴とする。   A first configuration of an optical displacement meter according to the present invention includes a light projecting unit for irradiating light on an object, an image sensor that receives reflected light from the object and generates an image signal for each sampling, In the optical displacement meter having a control unit that calculates the displacement to the object based on the peak position or the center of gravity position of the signal from the image sensor, the image sensor generates a charge according to the amount of received light. A plurality of pixel components arranged in an array having a charge accumulating unit for accumulating the generated charges, and all pixel configurations for starting and stopping charge accumulation according to the amount of received light in the plurality of pixel component units A shutter unit that controls substantially the same part, a plurality of comparators that individually compare values corresponding to accumulated charges in a plurality of pixel components with a common reference value, and a control of the shutter unit And a terminal for outputting a logical sum signal of the output signals of the plurality of comparators, and the control unit has at least one of the outputs of the plurality of comparators of the image sensor having a larger accumulated charge than the reference value. When it is shown, the shutter means of the image sensor is controlled to stop the charge accumulation in each pixel component.

このような構成によれば、基準値を飽和直前の値に設定することにより、いずれかの画素構成部の蓄積電荷が飽和する直前で各画素構成部の電荷蓄積を停止することができる。したがって、イメージセンサーのダイナミックレンジを十分に活用しながら飽和を回避することができる。   According to such a configuration, by setting the reference value to a value immediately before saturation, the charge accumulation in each pixel component can be stopped immediately before the accumulated charge in any pixel component is saturated. Therefore, saturation can be avoided while fully utilizing the dynamic range of the image sensor.

本発明による光学式変位計の第2の構成は、上記第1の構成において、イメージセンサーは、複数の画素構成部が一次元又は二次元に配列されたCMOSイメージセンサーであることを特徴とする。前述のようにCMOSイメージセンサーはダイナミックレンジが狭く飽和が生じやすいので、上記のような本発明の構成による効果が高くなる。   A second configuration of the optical displacement meter according to the present invention is characterized in that, in the first configuration, the image sensor is a CMOS image sensor in which a plurality of pixel components are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. . As described above, since the CMOS image sensor has a narrow dynamic range and is likely to be saturated, the effect of the configuration of the present invention as described above is enhanced.

本発明による光学情報読取装置の第1の構成は、対象物からの光を受光してサンプリング毎に画像信号を生成するイメージセンサーと、当該イメージセンサーからの信号を二値化する二値化回路と、二値化された信号をデコードするデコーダとを有する光学情報読取装置において、イメージセンサーは、受光量に応じた電荷を生成する電荷生成部と生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有するアレイ状に配列された複数の画素構成部と、複数の画素構成部における受光量に応じた電荷の蓄積開始及び蓄積停止をすべての画素構成部について略同時に制御するシャッター手段と、複数の画素構成部における蓄積電荷に相当する値を共通の基準値と個別に比較する複数の比較器と、シャッター手段の制御入力端子と、複数の比較器の出力信号の論理和信号を出力するための端子とを備え、制御部は、イメージセンサーの複数の比較器の出力の少なくとも1つが、基準値より蓄積電荷が大きくなったことを示したときに、イメージセンサーのシャッター手段を制御して各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行するように構成されていることを特徴とする。   The first configuration of the optical information reader according to the present invention includes an image sensor that receives light from an object and generates an image signal for each sampling, and a binarization circuit that binarizes the signal from the image sensor. And an optical information reader having a decoder that decodes the binarized signal, the image sensor includes a charge generation unit that generates a charge corresponding to the amount of received light and a charge storage unit that stores the generated charge. A plurality of pixel components arranged in an array, shutter means for controlling the accumulation start and stop of charge according to the amount of received light in the plurality of pixel components substantially simultaneously for all the pixel components, and a plurality of pixels A plurality of comparators that individually compare a value corresponding to the accumulated charge in the component with a common reference value, a control input terminal of the shutter means, and an output signal of the plurality of comparators A terminal for outputting a logical sum signal, and the control unit indicates that when at least one of the outputs of the plurality of comparators of the image sensor indicates that the accumulated charge is larger than the reference value, The present invention is characterized in that the shutter unit is controlled to stop charge accumulation in each pixel component.

このような構成によれば、基準値を飽和直前の値に設定することにより、いずれかの画素構成部の蓄積電荷が飽和する直前で各画素構成部の電荷蓄積を停止することができる。したがって、イメージセンサーのダイナミックレンジを十分に活用しながら飽和を回避することができる。   According to such a configuration, by setting the reference value to a value immediately before saturation, the charge accumulation in each pixel component can be stopped immediately before the accumulated charge in any pixel component is saturated. Therefore, saturation can be avoided while fully utilizing the dynamic range of the image sensor.

本発明による光学情報読取装置の第2の構成は、上記第1の構成において、サンプリングを開始するためのタイミングを入力するトリガ入力手段と、光学情報読取装置に電源を供給するためのバッテリーとを更に有することを特徴とする。このような構成を有する光学情報読取装置として、例えばハンディタイプのバーコードリーダがあり、このような装置において本発明によるダイナミックレンジの活用と飽和の回避を両立させる効果が特に有効になる。   According to a second configuration of the optical information reading device of the present invention, in the first configuration, a trigger input means for inputting a timing for starting sampling and a battery for supplying power to the optical information reading device are provided. Furthermore, it is characterized by having. As an optical information reading apparatus having such a configuration, for example, there is a handy type bar code reader, and the effect of achieving both the utilization of the dynamic range and the avoidance of saturation according to the present invention is particularly effective in such an apparatus.

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明のイメージセンサー利用機器の一例である光学式変位計の測定原理を示す図である。この光学式変位計はレーザ変位計ともいわれ、三角測量の原理を用いて測定対象物の変位を非接触で測定するのに用いられる。LDドライバ11の制御によってレーザダイオード12から発せられたレーザ光は、投光レンズ13を通り測定対象物WKを照射する。測定対象物WKで反射したレーザ光の一部は、受光レンズ14を通ってリニアイメージセンサー15により受光される。   FIG. 1 is a diagram showing the measurement principle of an optical displacement meter that is an example of an apparatus using an image sensor of the present invention. This optical displacement meter is also called a laser displacement meter, and is used to measure the displacement of a measurement object in a non-contact manner using the principle of triangulation. Laser light emitted from the laser diode 12 under the control of the LD driver 11 passes through the light projecting lens 13 and irradiates the measurement object WK. Part of the laser light reflected by the measurement object WK passes through the light receiving lens 14 and is received by the linear image sensor 15.

測定対象物WKが図1に破線で示すように変位すると、測定対象物WKで反射してリニアイメージセンサー15に達するレーザ光の光路が破線のように変化する。その結果、リニアイメージセンサー15の受光面における受光スポットの位置が移動する。   When the measurement object WK is displaced as indicated by a broken line in FIG. 1, the optical path of the laser light that is reflected by the measurement object WK and reaches the linear image sensor 15 changes as indicated by the broken line. As a result, the position of the light receiving spot on the light receiving surface of the linear image sensor 15 moves.

リニアイメージセンサー15は、複数の画素構成部が一列に配列された構造を有し、各画素構成部は受光量に応じた電荷を生成する電荷生成部と生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有する。リニアイメージセンサー15の各画素構成部における受光量に応じた蓄積電荷が読み出し回路16によって読み出され、信号処理によって一次元の受光量分布である受光波形が得られる。この受光波形のピーク位置又は重心位置から測定対象物WKの変位が求まる。   The linear image sensor 15 has a structure in which a plurality of pixel configuration units are arranged in a line, and each pixel configuration unit generates a charge according to the amount of received light and a charge storage unit that stores the generated charge. And have. Accumulated charges corresponding to the amount of received light in each pixel component of the linear image sensor 15 are read out by the readout circuit 16 and a received light waveform that is a one-dimensional received light amount distribution is obtained by signal processing. The displacement of the measuring object WK is obtained from the peak position or the center of gravity position of the received light waveform.

図2は、光学式変位計の外観を示し、図2(a)は平面図、(b)は側面図である。この光学式変位計は、センサーヘッド部21とコントローラ部22からなる。センサーヘッド部21は、上記のLDドライバ11、レーザダイオード12、投光レンズ13、受光レンズ14、リニアイメージセンサー15及び読み出し回路16を内蔵している。コントローラ部22は、マイクロプロセッサ(制御部)を有し、センサーヘッド部21のLDドライバを介してレーザダイオード12の出力(発光量)を制御すると共に、リニアイメージセンサー15から読み出された信号から測定対象物WKの変位を求める処理を実行する。   2A and 2B show the appearance of the optical displacement meter, FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a side view. The optical displacement meter includes a sensor head unit 21 and a controller unit 22. The sensor head unit 21 incorporates the LD driver 11, the laser diode 12, the light projecting lens 13, the light receiving lens 14, the linear image sensor 15, and the readout circuit 16. The controller unit 22 includes a microprocessor (control unit), controls the output (light emission amount) of the laser diode 12 via the LD driver of the sensor head unit 21, and uses signals read from the linear image sensor 15. A process for obtaining the displacement of the measuring object WK is executed.

センサーヘッド部21とコントローラ部22は電気ケーブル23で接続され、相互に電気信号がやりとりされると共に、電源電圧がコントローラ部22からセンサーヘッド部21に供給される。また、センサーヘッド部21は、2本のボルト24を用いて所定の取付け台25に固定される。ボルト24が挿通される2箇所の取付け孔はセンサーヘッド部21の基準面26に沿って設けられている。この基準面26は、測定用のレーザ光が出射すると共に測定対象物WKからの反射光が入射する面である。   The sensor head unit 21 and the controller unit 22 are connected by an electric cable 23 to exchange electric signals with each other, and a power supply voltage is supplied from the controller unit 22 to the sensor head unit 21. The sensor head unit 21 is fixed to a predetermined mounting base 25 using two bolts 24. Two mounting holes through which the bolts 24 are inserted are provided along the reference surface 26 of the sensor head portion 21. The reference surface 26 is a surface on which the laser beam for measurement is emitted and the reflected light from the measurement object WK is incident.

図3は、光学式変位計の主な回路構成を示すブロック図である。センサーヘッド部21は、レーザダイオード12とそのドライブ回路(LDドライバ)11、リニアイメージセンサー15とその読み出し回路16、投光レンズ13及び受光レンズ14を含む。コントローラ部22はローパスフィルタ(LPF)41、ピークホールド回路42、ADコンバータ(A/D)43,47、マイクロプロセッサ(MPU)44、DAコンバータ(D/A)45、AGC(自動利得制御)増幅器46及びリセット・制御回路48を含む。   FIG. 3 is a block diagram showing a main circuit configuration of the optical displacement meter. The sensor head unit 21 includes a laser diode 12 and its drive circuit (LD driver) 11, a linear image sensor 15 and its readout circuit 16, a light projecting lens 13 and a light receiving lens 14. The controller unit 22 includes a low-pass filter (LPF) 41, a peak hold circuit 42, AD converters (A / D) 43 and 47, a microprocessor (MPU) 44, a DA converter (D / A) 45, and an AGC (automatic gain control) amplifier. 46 and a reset / control circuit 48.

レーザダイオード12から発せられたレーザ光は、投光レンズ13を通り測定対象物WKを照射する。測定対象物WKで反射したレーザ光の一部は、受光レンズ14を通ってリニアイメージセンサー15に入射する。リニアイメージセンサー15の各画素構成部に蓄積された電荷は、読み出し回路16によって読み出される。読み出し回路16は、読み出し用パルス信号である画素選択信号をリニアイメージセンサー15に与えて各画素構成部を順次走査することによって、一次元の受光量分布に相当する時系列の電圧信号を得る。例えば、リニアイメージセンサー15が256画素からなり、画素ごとの転送レートが1マイクロ秒の場合は、256マイクロ秒かかって全画素構成部の蓄積電荷が読み出され、読み出し回路16から時系列の電圧信号として出力される。この全画素の蓄積電荷を読み出すのに要する時間がサンプリング周期である。読み出し回路16の出力信号は、コントローラ部22に渡され、まずローパスフィルタ41によって高周波成分を除かれる。この高周波成分には、リニアイメージセンサー15に与えられる画素選択信号の周波数成分が含まれる。   The laser light emitted from the laser diode 12 passes through the light projection lens 13 and irradiates the measurement object WK. Part of the laser light reflected by the measurement object WK passes through the light receiving lens 14 and enters the linear image sensor 15. The charge accumulated in each pixel component of the linear image sensor 15 is read out by the readout circuit 16. The readout circuit 16 obtains a time-series voltage signal corresponding to a one-dimensional received light amount distribution by applying a pixel selection signal that is a readout pulse signal to the linear image sensor 15 and sequentially scanning each pixel component. For example, when the linear image sensor 15 is composed of 256 pixels and the transfer rate for each pixel is 1 microsecond, the accumulated charge of all the pixel components is read out in 256 microseconds, and the time series voltage is read from the readout circuit 16. Output as a signal. The time required to read the accumulated charges of all the pixels is the sampling period. The output signal of the readout circuit 16 is passed to the controller unit 22, and the high frequency component is first removed by the low pass filter 41. This high frequency component includes the frequency component of the pixel selection signal given to the linear image sensor 15.

図4は、読み出し回路16から出力された電圧信号がローパスフィルタ41及びピークホールド回路42を経て変化していく様子を模式的に描いた図である。読み出し回路16の出力信号31は、図4に示すように、矩形波の連続であり、この矩形波の周波数が画素選択信号の周波数に相当する。この出力信号31がローパスフィルタ41を通過すると、画素選択信号の周波数に相当する高周波成分が除かれ、その包絡線に相当する低周波成分のみの電圧信号32となる。この電圧信号32は、リニアイメージセンサー15における画素位置に関する受光量の分布の情報を含んでいる。電圧値が高いほど、その画素位置における受光量が多いことを意味する。したがって、この電圧信号32のピーク位置は測定対象物WKの変位に応じて変化する受光量の最も多い画素位置に対応している。   FIG. 4 is a diagram schematically illustrating how the voltage signal output from the readout circuit 16 changes via the low-pass filter 41 and the peak hold circuit 42. As shown in FIG. 4, the output signal 31 of the readout circuit 16 is a continuous rectangular wave, and the frequency of this rectangular wave corresponds to the frequency of the pixel selection signal. When the output signal 31 passes through the low pass filter 41, the high frequency component corresponding to the frequency of the pixel selection signal is removed, and the voltage signal 32 includes only the low frequency component corresponding to the envelope. The voltage signal 32 includes information on the distribution of the amount of received light related to the pixel position in the linear image sensor 15. The higher the voltage value, the greater the amount of light received at that pixel position. Therefore, the peak position of the voltage signal 32 corresponds to the pixel position having the largest amount of received light that changes according to the displacement of the measurement object WK.

ローパスフィルタ41から出力される電圧信号32はピークホールド回路42に与えられる。ピークホールド回路42は電圧信号32のピーク値Vpを保持し、第1のADコンバータ43に出力する。ADコンバータ43はピーク値Vpをディジタル値に変換してマイクロプロセッサ44に与える。また、図3に示すように、ローパスフィルタ41から出力される電圧信号32はAGC増幅器46にも与えられる。AGC増幅器46で増幅された電圧信号は第2のADコンバータ47でディジタル値に変換され、そのディジタル値がマイクロプロセッサ44に逐次与えられる。AGC増幅器46の利得は、増幅後の電圧値が所定の範囲内に入るように自動制御される。   The voltage signal 32 output from the low pass filter 41 is given to the peak hold circuit 42. The peak hold circuit 42 holds the peak value Vp of the voltage signal 32 and outputs it to the first AD converter 43. The AD converter 43 converts the peak value Vp into a digital value and gives it to the microprocessor 44. As shown in FIG. 3, the voltage signal 32 output from the low-pass filter 41 is also supplied to the AGC amplifier 46. The voltage signal amplified by the AGC amplifier 46 is converted into a digital value by the second AD converter 47, and the digital value is sequentially given to the microprocessor 44. The gain of the AGC amplifier 46 is automatically controlled so that the amplified voltage value falls within a predetermined range.

マイクロプロセッサ44は、第1のADコンバータ43を経て入力されるピークデータと第2のADコンバータ47を経て入力される逐次データとに基づいて、受光量の重心値の位置を判定する。受光量の重心値の位置が求まると、前述の三角測量の原理から、測定対象物WKまでの距離又は変位が求まる。このようにして求められた測定対象物WKまでの距離又は変位は、マイクロプロセッサ44からDAコンバータ45に与えられ、アナログ電圧に変換されて出力される。   The microprocessor 44 determines the position of the barycentric value of the amount of received light based on the peak data input through the first AD converter 43 and the sequential data input through the second AD converter 47. When the position of the barycentric value of the amount of received light is obtained, the distance or displacement to the measurement object WK is obtained from the principle of triangulation described above. The distance or displacement to the measurement object WK determined in this way is given from the microprocessor 44 to the DA converter 45, converted into an analog voltage and output.

図3において、レーザダイオード12から発せられるレーザ光の強さ(発光量)はLDドライバ11を介してマイクロプロセッサ44によって制御される。レーザ光の強さが変われば、測定対象物WKで反射され、リニアイメージセンサー15に入射する光量(受光量)も変化する。そこで、測定対象物WKの光反射率(明るさ)に応じてレーザダイオード12から発せられるレーザ光の強さを調節することにより、リニアイメージセンサー15の受光量のダイナミックレンジを十分に活用できるようにしている。具体的には、レーザダイオード12を駆動するパルスのパルス幅又はデューティ比を変えることによってレーザ光の強さを調節する。もちろん、パルス電圧(ピーク値)を変えることによって、レーザ光の強さを調節してもよい。   In FIG. 3, the intensity (light emission amount) of the laser light emitted from the laser diode 12 is controlled by the microprocessor 44 via the LD driver 11. If the intensity of the laser beam changes, the amount of light (the amount of received light) reflected by the measurement object WK and incident on the linear image sensor 15 also changes. Therefore, by adjusting the intensity of the laser light emitted from the laser diode 12 according to the light reflectance (brightness) of the measurement object WK, the dynamic range of the received light amount of the linear image sensor 15 can be fully utilized. I have to. Specifically, the intensity of the laser beam is adjusted by changing the pulse width or duty ratio of a pulse for driving the laser diode 12. Of course, the intensity of the laser beam may be adjusted by changing the pulse voltage (peak value).

次に、本実施例の光学式変位計におけるリニアイメージセンサー15の蓄積時間自動制御について説明する。本実施例ではリニアイメージセンサー15としてCMOSイメージセンサーが使用されている。CMOSイメージセンサーは、オンチップ機能を付加してシステム化できるメリットがあるが、CCDに比べてダイナミックレンジが狭く蓄積電荷の飽和が生じやすいデメリットを有する。飽和が発生すると、リニアイメージセンサーから得られる受光量のピーク位置(又は重心位置)が不明瞭になり、対象物の変位を正しく検出することができなくなる。   Next, automatic accumulation time control of the linear image sensor 15 in the optical displacement meter of the present embodiment will be described. In this embodiment, a CMOS image sensor is used as the linear image sensor 15. The CMOS image sensor has an advantage that it can be systemized by adding an on-chip function, but has a disadvantage that the dynamic range is narrower than that of the CCD and the stored charge is likely to be saturated. When saturation occurs, the peak position (or centroid position) of the received light amount obtained from the linear image sensor becomes unclear, and the displacement of the object cannot be detected correctly.

図5は、本発明の第1実施例に係る光学式変位計に使用されるリニアイメージセンサー15の回路構成図である。このリニアイメージセンサー15は、各画素構成部における受光量に応じた電荷の蓄積開始及び蓄積停止をすべての画素構成部について略同時に制御するグローバルシャッター(シャッター手段)、各画素構成部における蓄積電荷に相当する値を共通の基準値と個別に比較する複数の比較器、それらの出力信号の論理和信号を出力するための端子等を備えている。光学式変位計のマイクロプロセッサ(制御部)44は、イメージセンサー15の複数の比較器の出力の少なくとも1つが、基準値より蓄積電荷が大きくなったことを示したときに、リニアイメージセンサー15のグローバルシャッターを制御して各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行する。これにより、各画素構成部における蓄積電荷の飽和を回避しながらダイナミックレンジを十分に活用できる。   FIG. 5 is a circuit configuration diagram of the linear image sensor 15 used in the optical displacement meter according to the first embodiment of the present invention. This linear image sensor 15 is a global shutter (shutter means) that controls the start and stop of charge accumulation in accordance with the amount of light received in each pixel component substantially simultaneously for all pixel components, and the accumulated charge in each pixel component. A plurality of comparators for individually comparing corresponding values with a common reference value, terminals for outputting a logical sum signal of their output signals, and the like are provided. When at least one of the outputs of the plurality of comparators of the image sensor 15 indicates that the accumulated charge is larger than the reference value, the optical displacement meter microprocessor 44 (control unit) 44 The global shutter is controlled to stop charge accumulation in each pixel component. As a result, the dynamic range can be fully utilized while avoiding saturation of accumulated charges in each pixel component.

図5に示すリニアイメージセンサー15は、受光量に応じた電荷を生成する電荷生成部であるフォトダイオードPD0,PD1,・・・と、生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部であるコンデンサC0,C1,・・・とを有する複数の画素構成部が一列に配列されている。図5では2つの画素構成部のみを描いているが、実際のリニアイメージセンサーでは画素数分(例えば256個)の画素構成部が設けられている。   The linear image sensor 15 shown in FIG. 5 includes photodiodes PD0, PD1,... That are electric charge generation units that generate electric charges according to the amount of received light, and capacitors C0, that are electric charge storage units that accumulate the generated electric charges. A plurality of pixel components having C1,... Are arranged in a line. Although only two pixel components are illustrated in FIG. 5, the actual linear image sensor has as many pixel components as the number of pixels (for example, 256).

フォトダイオードPD0,PD1,・・・が受光量に応じて生成した電荷は、トランジスタTR20,21,・・・を通ってコンデンサC0,C1,・・・に蓄積される。トランジスタTR20,21,・・・は、共通のグローバルシャッター信号GSによって同時にオン・オフ制御される。これにより、複数の画素構成部における受光量に応じた電荷の蓄積開始及び蓄積停止をすべての画素構成部について略同時に制御するグローバルシャッターの機能が実現している。   Charges generated by the photodiodes PD0, PD1,... According to the amount of light received are accumulated in the capacitors C0, C1,. The transistors TR20, 21,... Are simultaneously turned on / off by a common global shutter signal GS. This realizes a global shutter function that controls the start and stop of charge accumulation in accordance with the amount of received light in a plurality of pixel components substantially simultaneously for all the pixel components.

コンデンサC0,C1,・・・に蓄積された電荷はバッファBF20,21,・・・とトランジスタTR30,TR31,・・・を通り、共通の出力バッファBF3を通って出力電圧Voutとして読み出される。読み出し用パルス信号である画素選択信号Add0,Add1,・・・が順番に与えられることにより、トランジスタTR30,TR31,・・・が順番にオンになり、各コンデンサC0,C1,・・・の蓄積電荷が時系列の電圧信号Voutとして読み出される。   The charges accumulated in the capacitors C0, C1,... Pass through the buffers BF20, 21,... And the transistors TR30, TR31, etc., and are read as the output voltage Vout through the common output buffer BF3. The pixel selection signals Add0, Add1,..., Which are readout pulse signals, are sequentially applied, so that the transistors TR30, TR31,... Are sequentially turned on, and the capacitors C0, C1,. The charge is read out as a time-series voltage signal Vout.

また、バッファBF20,21,・・・の出力にはトランジスタTR30,TR31,・・・と並列に接続されたトランジスタTR40,TR41,・・・を介してコンパレータ(比較器)CMP0,CMP1,・・・がそれぞれ接続されている。コンデンサC0,C1,・・・に電荷が蓄積される過程において、トランジスタTR40,TR41,・・・は共通のコンパレータ切替入力(CMP切替入力)信号によってオンにされている。各コンパレータCMP0,CMP1,・・・の他方の入力には共通の基準電圧Vrefが入力されている。各コンパレータCMP0,CMP1,・・・はオープンドレイン出力であり、共通接続されてワイヤードオア出力(WOR)ラインとなっている。ワイヤードオア出力ラインWORにはプルアップ抵抗Rupが接続されている。   The outputs of the buffers BF20, 21,... Are connected to comparators CMP0, CMP1,... Via transistors TR40, TR41,.・ Is connected. In the process of accumulating charges in the capacitors C0, C1,..., The transistors TR40, TR41,... Are turned on by a common comparator switching input (CMP switching input) signal. A common reference voltage Vref is input to the other input of each of the comparators CMP0, CMP1,. Each of the comparators CMP0, CMP1,... Is an open drain output, and is connected in common to form a wired OR output (WOR) line. A pull-up resistor Rup is connected to the wired OR output line WOR.

上記のような回路構成によって、複数の比較器の出力の少なくとも1つが、基準値より蓄積電荷が大きくなったことを示したときに、マイクロプロセッサ44がグローバルシャッターを制御して各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行する蓄積時間自動制御を実現している。以下に、図5の回路の動作を順番に説明する。なお、図5におけるリセット(RESET)入力信号、グローバルシャッター(GS)入力信号、画素選択入力信号(Add0,Add1,・・・)及びコンパレータ切替(CMP切替)入力信号は、図3に示したコントローラ部22のマイクロプロセッサ44がリセット・制御回路48を介してセンサーヘッド部21に与える信号に含まれている。   With the circuit configuration as described above, when at least one of the outputs of the plurality of comparators indicates that the accumulated charge is larger than the reference value, the microprocessor 44 controls the global shutter to Realizes automatic accumulation time control to stop charge accumulation. Hereinafter, the operation of the circuit of FIG. 5 will be described in order. Note that the reset (RESET) input signal, global shutter (GS) input signal, pixel selection input signals (Add0, Add1,...) And comparator switching (CMP switching) input signals in FIG. It is included in the signal that the microprocessor 44 of the section 22 gives to the sensor head section 21 via the reset / control circuit 48.

まず、コンパレータ切替(CMP切替)入力がLレベルにされ、トランジスタTR40,TR41,・・・がオンとなる。また、画素選択信号入力(Add0,Add1,・・・)はすべてHレベルにされ、トランジスタTR30,TR31,・・・はすべてオフになっている。この状態でリセット入力信号がLレベルにされると共に、グローバルシャッター入力信号がLレベルにされる。トランジスタTR20,21,・・・が同時にオンになるので、各画素構成部のコンデンサC0,C1,・・・において電源電圧Vccに対応する電荷が蓄積される。その結果、すべてのコンパレータCMP0,CMP1,・・・の出力はHレベルとなる。   First, the comparator switching (CMP switching) input is set to L level, and the transistors TR40, TR41,... Are turned on. Also, the pixel selection signal inputs (Add0, Add1,...) Are all set to the H level, and the transistors TR30, TR31,. In this state, the reset input signal is set to L level and the global shutter input signal is set to L level. Since the transistors TR20, 21,... Are simultaneously turned on, charges corresponding to the power supply voltage Vcc are accumulated in the capacitors C0, C1,. As a result, the outputs of all the comparators CMP0, CMP1,...

リセット入力信号がHレベルにされる(リセット状態が解除される)と、トランジスタTR10,11,・・・がオンになり、各画素構成部のフォトダイオードPD0,PD1,・・・が受光量に応じた電荷の生成を開始する。このとき、すべてのコンパレータCMP0,CMP1,・・・の出力はHレベルのままであり、グローバルシャッター信号GSはLレベルに維持され、トランジスタTR20,21,・・・のオン状態が維持される。したがって、各画素構成部のコンデンサC0,C1,・・・における電荷の蓄積が同時に開始する。   When the reset input signal is set to H level (the reset state is released), the transistors TR10, 11,... Are turned on, and the photodiodes PD0, PD1,. The generation of the corresponding charge is started. At this time, the outputs of all the comparators CMP0, CMP1,... Remain at the H level, the global shutter signal GS is maintained at the L level, and the transistors TR20, 21,. Therefore, charge accumulation in the capacitors C0, C1,.

各コンデンサC0,C1,・・・における電荷の蓄積が進むにしたがって、各コンパレータCMP0,CMP1,・・・の入力電圧が下降する。やがて、いずれかの(受光量の最も多い)画素構成部のコンデンサの蓄積電荷が基準値より大きくなると、そのコンパレータの入力電圧が基準電圧Vrefより小さくなり、そのコンパレータの出力がLレベルに反転する。その結果、ワイヤードオア出力(WOR)がLレベルとなり、このワイヤードオア出力の反転にしたがって、マイクロプロセッサ44はグローバルシャッター信号GSをHレベルに反転させる。その結果、トランジスタTR20,21,・・・が同時にオフになり、各コンデンサC0,C1,・・・における電荷の蓄積停止が実行され、そのときの各画素構成部の蓄積電荷がコンデンサC0,C1,・・・に保存される。   As the charge accumulation in each capacitor C0, C1,... Progresses, the input voltage of each comparator CMP0, CMP1,. Eventually, when the accumulated charge of the capacitor of any of the pixel components having the largest amount of received light becomes larger than the reference value, the input voltage of the comparator becomes smaller than the reference voltage Vref, and the output of the comparator is inverted to the L level. . As a result, the wired OR output (WOR) becomes L level, and the microprocessor 44 inverts the global shutter signal GS to H level according to the inversion of the wired OR output. As a result, the transistors TR20, 21,... Are turned off at the same time, and the accumulation of charge in each capacitor C0, C1,... Is executed, and the accumulated charge in each pixel component at that time is stored in the capacitors C0, C1. , ... are stored.

続いて、各画素構成部における蓄積電荷が読み出される。まず、コンパレータ切替入力がHレベルにされ、トランジスタTR40,TR41,・・・がオフになる。そして、画素選択信号入力(Add0,Add1,・・・)を順番にLレベルにする順次走査によって、各画素構成部における各コンデンサC0,C1,・・・の蓄積電荷が時系列の電圧信号Voutとして読み出される。すべてのコンデンサC0,C1,・・・の蓄積電荷が読み出された後に、再びコンパレータ切替入力をLレベルとし、画素選択信号入力(Add0,Add1,・・・)をすべてHレベルとして初期状態に戻す。   Subsequently, the accumulated charge in each pixel component is read out. First, the comparator switching input is set to H level, and the transistors TR40, TR41,. Then, by sequentially scanning the pixel selection signal inputs (Add 0, Add 1,...) To the L level, the accumulated charges of the capacitors C 0, C 1,. Is read as After the accumulated charges of all the capacitors C0, C1,... Are read, the comparator switching input is again set to the L level, and the pixel selection signal inputs (Add0, Add1,. return.

以上のような動作により、本実施例の光学式変位計では、リニアイメージセンサー15のいずれかの画素構成部の蓄積電荷が基準値を超えた時点ですべての画素構成部における電荷蓄積が停止し、その時点の蓄積電荷が保存される。したがって、基準値(基準電圧Vref)を飽和直前の値に設定することにより、いずれかの画素構成部の蓄積電荷が飽和する直前で各画素構成部の電荷蓄積を停止することができる。こうして、イメージセンサーのダイナミックレンジを十分に活用しながら飽和を回避することができる。   With the operation as described above, in the optical displacement meter of this embodiment, the charge accumulation in all the pixel components stops when the accumulated charge in any pixel component of the linear image sensor 15 exceeds the reference value. , The accumulated charge at that time is stored. Therefore, by setting the reference value (reference voltage Vref) to a value immediately before saturation, the charge accumulation in each pixel component can be stopped immediately before the accumulated charge in any pixel component is saturated. In this way, saturation can be avoided while fully utilizing the dynamic range of the image sensor.

なお、上記のような蓄積時間自動制御は、各画素構成部が一列に配置されたリニアイメージセンサー(一次元イメージセンサー)を利用する機器に限らず、各画素構成部がマトリックス状に配置されたエリアイメージセンサー(二次元イメージセンサー)を利用する機器にも適用できる。また、光学式変位計に限らず、光学式読取装置や撮像装置等、種々のイメージセンサー利用機器に応用することができる。   Note that the above-described automatic storage time control is not limited to a device that uses a linear image sensor (one-dimensional image sensor) in which each pixel configuration unit is arranged in a row, but each pixel configuration unit is arranged in a matrix. It can also be applied to devices that use area image sensors (two-dimensional image sensors). Further, the present invention is not limited to the optical displacement meter, and can be applied to various devices using an image sensor such as an optical reader and an imaging device.

図6は、本発明の第2実施例に係る光学式変位計に使用されるリニアイメージセンサー15とその周辺の回路構成図である。この実施例では、第1実施例におけるマイクロプロセッサ44が実行する蓄積時間自動制御がリニアイメージセンサー15に内蔵された回路によって実現されている。つまり、蓄積時間自動制御を行う制御部(の一部)がリニアイメージセンサー15に内蔵されている。CMOSイメージセンサーのオンチップ付加回路として、そのような蓄積時間自動制御のための回路の他に、以下に述べるような付加機能のための回路が構成されている。但し、これらの回路の一部又は全部をリニアイメージセンサー15に内蔵するか、あるいはマイクロプロセッサ44を含む外部の回路によって実現するかは適宜変更可能である。   FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the linear image sensor 15 used in the optical displacement meter according to the second embodiment of the present invention and its periphery. In this embodiment, the automatic accumulation time control executed by the microprocessor 44 in the first embodiment is realized by a circuit built in the linear image sensor 15. In other words, the linear image sensor 15 includes (a part of) a control unit that performs automatic accumulation time control. As an on-chip additional circuit of the CMOS image sensor, in addition to such a circuit for automatic storage time control, a circuit for an additional function as described below is configured. However, whether part or all of these circuits are incorporated in the linear image sensor 15 or realized by an external circuit including the microprocessor 44 can be changed as appropriate.

図6において、電荷生成部PD0,PD1,・・・は図5におけるフォトダイオードPD0,PD1,・・・及びトランジスタTR10,11,・・・に相当する。電荷蓄積部C0,C1,・・・は図5におけるコンデンサC0,C1,・・・に相当する。シャッター手段50は図5におけるトランジスタTR20,21,・・・に相当する。また、アドレス手段52は図5におけるトランジスタTR30,31,・・・に相当する。   In FIG. 6, the charge generation units PD0, PD1,... Correspond to the photodiodes PD0, PD1,. The charge storage units C0, C1,... Correspond to the capacitors C0, C1,. The shutter means 50 corresponds to the transistors TR20, 21,. Further, the address means 52 corresponds to the transistors TR30, 31,.

各電荷蓄積部C0,C1,・・・の蓄積電荷に相当する電圧はコンパレータ(比較器)CMP0,CMP1,・・・によって個別に基準電圧Vrefと比較される。それらコンパレータCMP0,CMP1,・・・の出力のワイヤードオア信号WORがバッファBF5を通ってグローバルシャッター信号GSとなり、シャッター手段50に与えられている。したがって、リニアイメージセンサー15のいずれかの画素構成部の蓄積電荷が基準値を超えた時点でシャッター手段50を制御してすべての画素構成部における電荷蓄積を停止する機能がマイクロプロセッサ44を介さずに実現している。もちろん、第1実施例と同様に、ワイヤードオア信号WORをマイクロプロセッサ44に入力し、マイクロプロセッサ44がグローバルシャッター信号GSを出力するように構成してもよい。なお、リセット信号RESTもバッファBF4を通ってグローバルシャッター信号GSとなる。   The voltages corresponding to the stored charges in the charge storage units C0, C1,... Are individually compared with the reference voltage Vref by comparators (comparators) CMP0, CMP1,. The wired OR signal WOR output from the comparators CMP0, CMP1,... Passes through the buffer BF5 to become the global shutter signal GS and is given to the shutter means 50. Therefore, the function of controlling the shutter unit 50 to stop the charge accumulation in all the pixel components when the accumulated charge in any pixel component of the linear image sensor 15 exceeds the reference value does not go through the microprocessor 44. Has been realized. Of course, similarly to the first embodiment, the wired OR signal WOR may be input to the microprocessor 44, and the microprocessor 44 may output the global shutter signal GS. Note that the reset signal REST also becomes the global shutter signal GS through the buffer BF4.

また、本実施例では図6に示すように、コンパレータCMP0,CMP1,・・・の出力のワイヤードオア信号WORのラインに、外部からタイムアウト信号ToutがバッファBF6を介して接続されている。このタイムアウト信号Toutは、各電荷の蓄積開始からの経過時間(電荷蓄積時間)が所定の上限時間を経過したときにシャッター手段50を制御して各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行するための信号である。この実施例では、マイクロプロセッサ44がタイムアウト信号Toutを出力する。これにより、受光量が少なく蓄積開始からの経過時間が異常に長くなる場合は、強制的に各画素構成部における電荷の蓄積停止が実行されるので、電荷の蓄積完了と読み出しを無駄に長時間待つ必要がなくなる。なお、経過時間が所定の上限時間を経過したか否かは、マイクロプロセッサ44がソフトウェアによって判断してもよいし、別途設けたタイマー回路の出力信号で判断してもよい。   Further, in this embodiment, as shown in FIG. 6, a timeout signal Tout is externally connected to the line of the wired OR signal WOR output from the comparators CMP0, CMP1,. This time-out signal Tout is for controlling the shutter unit 50 to stop the accumulation of charges in each pixel component when the elapsed time (charge accumulation time) from the start of accumulation of each charge has exceeded a predetermined upper limit time. Signal. In this embodiment, the microprocessor 44 outputs a timeout signal Tout. As a result, when the amount of received light is small and the elapsed time from the start of accumulation becomes abnormally long, the charge accumulation is forcibly stopped in each pixel component, so that charge accumulation is completed and read out for a long time. No need to wait. Whether the elapsed time has exceeded a predetermined upper limit time may be determined by the microprocessor 44 by software, or may be determined by an output signal of a timer circuit provided separately.

また、タイムアウト信号Toutによって各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行した場合は、いずれの画素構成部においても蓄積電荷が飽和に達しておらず、各画素構成部から読み出した蓄積電荷に相当する電圧の最大値がかなり低い可能性がある。そのような場合に本実施例では、電圧の最大値に応じてADコンバータ47の変換電圧範囲を変更する(狭める)ことによって信号処理に関するダイナミックレンジを適正化している。   Further, when the charge accumulation stop in each pixel component is executed by the timeout signal Tout, the accumulated charge does not reach saturation in any pixel component, and corresponds to the accumulated charge read from each pixel component. The maximum voltage may be quite low. In such a case, in this embodiment, the dynamic range related to signal processing is optimized by changing (narrowing) the conversion voltage range of the AD converter 47 according to the maximum value of the voltage.

すなわち、図6に示すように、各画素構成部から得られる蓄積電荷に相当する電圧をバッファBF70,BF71,・・・を介して最大値取得部53に入力している。なお、各画素構成部の電荷蓄積部C0,C1,・・・とバッファBF70,BF71,・・・との間にはCDS回路CD0、CD1,・・・が接続されている。CDS(Collected Double Sampling)回路は、リセット時に各画素構成部の電荷蓄積部C0,C1,・・・の蓄積電荷がクリアされたときの残留電荷(電圧)のばらつきを補償するための回路である。このCDS回路の詳細については後述する。図6に示すように、各CDS回路CD0、CD1,・・・には、リセット信号RESETと、タイミング生成部51がワイヤードオア信号WORから生成したサンプルホールド信号S&Hが与えられている。   That is, as shown in FIG. 6, a voltage corresponding to the accumulated charge obtained from each pixel component is input to the maximum value acquisition unit 53 via the buffers BF70, BF71,. .. Are connected between the charge storage units C0, C1,... And the buffers BF70, BF71,. A CDS (Collected Double Sampling) circuit is a circuit for compensating for variations in residual charges (voltage) when the accumulated charges in the charge accumulation units C0, C1,. . Details of the CDS circuit will be described later. As shown in FIG. 6, each CDS circuit CD0, CD1,... Is supplied with a reset signal RESET and a sample hold signal S & H generated by the timing generation unit 51 from the wired OR signal WOR.

最大値取得部53は、各画素構成部における蓄積電荷の最大値に相当する電圧を取得し、その電圧をADコンバータ47の変換電圧範囲を決める基準電圧AVrefとして出力する。例えば、いずれかの画素構成部において蓄積電荷が飽和に達した場合は、その画素構成部から出力される電圧が最大電圧であり、これはADコンバータ47の変換電圧範囲を決める基準電圧AVrefの最大値(例えば5V)に等しい。このとき、ADコンバータ47は、入力電圧を0〜5Vの変換電圧範囲に対応するディジタル値(例えば8ビットADコンバータの場合は0〜255の値)に変換する。   The maximum value acquisition unit 53 acquires a voltage corresponding to the maximum value of accumulated charges in each pixel configuration unit, and outputs the voltage as a reference voltage AVref that determines the conversion voltage range of the AD converter 47. For example, when the accumulated charge reaches saturation in any pixel component, the voltage output from the pixel component is the maximum voltage, which is the maximum of the reference voltage AVref that determines the conversion voltage range of the AD converter 47. Equal to a value (eg 5V). At this time, the AD converter 47 converts the input voltage into a digital value (for example, a value of 0 to 255 in the case of an 8-bit AD converter) corresponding to a conversion voltage range of 0 to 5V.

これに対して、タイムアウト信号Toutによって各画素構成部における電荷の蓄積停止が実行され、このときの最大値取得部で得られた最大電圧が3Vであるとすれば、ADコンバータ47の基準電圧AVrefが3Vに設定される。その結果、ADコンバータ47の入力電圧は0〜3Vの変換電圧範囲に対応するディジタル値に変換されることになる。つまり、1ステップあたりの電圧幅が小さくなり、ADコンバータ47からの出力値はフルスケールの範囲内の値をとり得る。例えば8ビットADコンバータの場合は、やはり0〜255の値に変換される。こうして、各画素構成部の蓄積電荷が全体的に少ない場合であっても、ADコンバータ47以降の処理回路のダイナミックレンジを最大限活用することができる。なお、最大値取得部で得られた最大電圧をそのままADコンバータ47の基準電圧AVrefとする必要は必ずしも無い。上記の説明における各電圧はあくまで例示に過ぎない。   On the other hand, if the charge accumulation stop in each pixel component is executed by the timeout signal Tout and the maximum voltage obtained by the maximum value acquisition unit at this time is 3 V, the reference voltage AVref of the AD converter 47 Is set to 3V. As a result, the input voltage of the AD converter 47 is converted into a digital value corresponding to a conversion voltage range of 0 to 3V. That is, the voltage width per step is reduced, and the output value from the AD converter 47 can take a value within the full scale range. For example, in the case of an 8-bit AD converter, it is also converted to a value of 0 to 255. In this way, even when the accumulated charge of each pixel component is small as a whole, the dynamic range of the processing circuit after the AD converter 47 can be fully utilized. Note that the maximum voltage obtained by the maximum value acquisition unit is not necessarily used as the reference voltage AVref of the AD converter 47 as it is. Each voltage in the above description is merely an example.

図7は、図6におけるCDS回路CD0、CD1,・・・の構成例を示す回路図である。CDS回路CD0、CD1,・・・は、リセット時の蓄積電荷を記憶するためのトランジスタTR40,TR41,・・・及びコンデンサC10,C11,・・・、その電荷をサンプルホールド信号S&Hにしたがって転送するためのトランジスタTR50,TR51,・・・及びコンデンサC20,C21,・・・、そして蓄積停止時の蓄積電荷をサンプルホールド信号S&Hにしたがって転送するためのトランジスタTR60,TR61,・・・及びコンデンサC30,C31,・・・を備えている。また、リセット時の蓄積電荷に相当するコンデンサC20,C21,・・・の電圧と蓄積停止時の蓄積電荷に相当するコンデンサC30,C31,・・・の電圧との差電圧を増幅する差動増幅器AMP10,AMP11,・・・を備えている。リセット時の電荷蓄積部C0,C1,・・・の残留電荷(電圧)のばらつきを補償した後の各画素構成部における蓄積停止時の蓄積電荷に相当する電圧は、差動増幅器AMP10,AMP11,・・・の出力電圧として得られる。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of the CDS circuits CD0, CD1,... In FIG. CDS circuits CD0, CD1,... And transistors C40, TR41,... And capacitors C10, C11,. , And capacitors C20, C21,... And transistors C60, TR61,... And capacitors C30 for transferring the accumulated charges when accumulation is stopped according to the sample hold signal S & H. C31,... Are provided. Further, a differential amplifier that amplifies a difference voltage between the voltage of the capacitors C20, C21,... Corresponding to the accumulated charge at the reset and the voltage of the capacitors C30, C31,. AMP10, AMP11,... The voltage corresponding to the accumulated charge at the time of stopping the accumulation in each pixel component after compensating for the variation in the residual charges (voltage) of the charge accumulation units C0, C1,... At the time of reset is the differential amplifiers AMP10, AMP11, Is obtained as an output voltage.

図6に戻って、各画素構成部における蓄積停止時の蓄積電荷に相当する電圧は、それぞれのCDS回路CD0、CD1,・・・を経て、アドレス手段52によって順次読み取られ、ADコンバータ47のアナログ値AV入力となる。つまり図5の第1実施例における画素選択信号入力(Add0,Add1,・・・)に相当するタイミング信号TIM1がマイクロプロセッサ(又はゲートアレイ)44からアドレス手段52に与えられ、選択された画素構成部の蓄積電荷に相当する電圧(アナログ値AV)が順次読み取られる。読み取られたアナログ値AVはADコンバータ47に与えられ、マイクロプロセッサ44からADコンバータ47に与えられるタイミング信号TIM2にしたがって変換後のディジタル値DVがマイクロプロセッサ44に入力される。   Returning to FIG. 6, the voltage corresponding to the accumulated charge at the time of accumulation stop in each pixel component is sequentially read by the address means 52 through the respective CDS circuits CD0, CD1,. Value AV input. That is, the timing signal TIM1 corresponding to the pixel selection signal input (Add0, Add1,...) In the first embodiment of FIG. 5 is given from the microprocessor (or gate array) 44 to the address means 52 and selected pixel configuration. The voltage (analog value AV) corresponding to the accumulated charge of the part is sequentially read. The read analog value AV is applied to the AD converter 47, and the converted digital value DV is input to the microprocessor 44 in accordance with the timing signal TIM2 applied from the microprocessor 44 to the AD converter 47.

図8は、図6及び図7に示した回路の動作例を示すタイミングチャートである。この動作例において、時刻t1ではいずれかの画素構成部の蓄積電荷が飽和に達して、そのコンパレータの入力電圧が基準電圧Vrefより大きくなり、出力がLレベルに反転した時点で電荷蓄積が停止している。これに対して、時刻t2では、いずれかの画素構成部の蓄積電荷が飽和に達する前に時間切れを示すタイムアウト信号Toutによって電荷蓄積が停止している。したがって、時刻t1から時刻t2までの第(n−1)フレームの読出し期間では、ADコンバータ47の基準電圧AVrefがフルスケールに設定され、時刻t2から始まる第nフレームの読出し期間では、ADコンバータ47の基準電圧AVrefがフルスケールより低い値に設定されている。   FIG. 8 is a timing chart showing an operation example of the circuit shown in FIGS. In this example of operation, at time t1, the accumulated charge of one of the pixel components reaches saturation, the input voltage of the comparator becomes larger than the reference voltage Vref, and the charge accumulation stops when the output is inverted to the L level. ing. On the other hand, at time t2, the charge accumulation is stopped by the timeout signal Tout indicating a time-out before the accumulated charge in any of the pixel components reaches saturation. Therefore, the reference voltage AVref of the AD converter 47 is set to full scale in the readout period of the (n−1) th frame from time t1 to time t2, and in the readout period of the nth frame starting from time t2, the AD converter 47 is set. The reference voltage AVref is set to a value lower than the full scale.

各画素構成部における蓄積電荷の飽和を回避するための別の方法として、図6に示すように、マイクロプロセッサ44がワイヤードオア信号WORに基づいて、LDドライバ11を介してレーザダイオード12の出力(発光量)を低減する制御を行うようにしてもよい。この場合も、各画素構成部のコンパレータCMP0,CMP1,・・・に与えられる基準電圧Vrefを飽和直前の電圧に設定すれば、いずれかの画素構成部で飽和が発生する前にレーザダイオード12の出力が低減されるので、飽和を回避しながら、リニアイメージセンサー15のダイナミックレンジを十分に活用することができる。   As another method for avoiding the saturation of the accumulated charge in each pixel component, as shown in FIG. 6, the microprocessor 44 outputs the output of the laser diode 12 via the LD driver 11 (based on the wired OR signal WOR ( It is also possible to perform control to reduce the (light emission amount). Also in this case, if the reference voltage Vref given to the comparators CMP0, CMP1,... Of each pixel component is set to a voltage just before saturation, the laser diode 12 is output before saturation occurs in any pixel component. Since the output is reduced, the dynamic range of the linear image sensor 15 can be fully utilized while avoiding saturation.

あるいは、ワイヤードオア信号WORに基づいて電荷蓄積時間の自動制御が行われた結果、リニアイメージセンサー15の各画素構成部における電荷蓄積時間が所定の下限時間より短くなった場合に、マイクロプロセッサ44がLDドライバ11を介してレーザダイオード12の出力(発光量)を低減する制御を行うようにしてもよい。下限時間を適切な値に設定することにより、電荷蓄積時間が下限時間より短くなった場合は発光量が多すぎると判断し、発光量を低減する制御を行うことによって消費電力の低減に寄与することができる。なお、本実施例では電荷が蓄積されるとコンパレータの入力電圧が上昇する例を示したが、第1実施例のように電荷が蓄積されるとコンパレータの入力電圧が下降するように構成してもよい。その場合は、CDS回路で信号波形を反転することが好ましい。   Alternatively, as a result of automatic control of the charge accumulation time based on the wired OR signal WOR, when the charge accumulation time in each pixel component of the linear image sensor 15 becomes shorter than a predetermined lower limit time, the microprocessor 44 Control may be performed to reduce the output (light emission amount) of the laser diode 12 via the LD driver 11. By setting the lower limit time to an appropriate value, if the charge accumulation time becomes shorter than the lower limit time, it is determined that the light emission amount is too large, and control for reducing the light emission amount contributes to the reduction of power consumption. be able to. In this embodiment, an example is shown in which the input voltage of the comparator increases when charge is accumulated. However, as shown in the first embodiment, the input voltage of the comparator is decreased when charge is accumulated. Also good. In that case, it is preferable to invert the signal waveform by the CDS circuit.

図9は、本発明の第3実施例に係る光学式変位計に使用されるリニアイメージセンサー15とその周辺の回路構成図である。この実施例が図6に示した第2実施例と異なる点は、各画素構成部のコンパレータCMP0,CMP1,・・・の入力信号の有効又は無効を選択する選択手段61が設けられ、更に最大値取得部53の入力信号の有効又は無効を画素構成部ごとに選択する選択手段62が設けられていることである。   FIG. 9 is a circuit configuration diagram of the linear image sensor 15 used in the optical displacement meter according to the third embodiment of the present invention and its periphery. This embodiment differs from the second embodiment shown in FIG. 6 in that selection means 61 is provided for selecting whether the input signals of the comparators CMP0, CMP1,... The selection means 62 is provided for selecting whether the input signal of the value acquisition unit 53 is valid or invalid for each pixel configuration unit.

これらの選択手段61,62の働きにより、全部の画素構成部ではなく、選択された画素構成部の蓄積電荷に関して飽和の有無を判断し、あるいは選択された画素構成部の中で蓄積電荷の最大値を取得してADコンバータ47の変換電圧範囲(基準電圧AVref)を設定することができる。例えば、イメージセンサーの全画素範囲の画素構成部ではなく、周辺部を除いた有効画素範囲内の画素構成部を選択して飽和の有無を判断すると共にADコンバータ47の変換電圧範囲を設定することが可能になる。例えば測定対象物がガラス板であり、取得したい表面からの反射光だけでなく裏面からの反射光もイメージセンサーに入射するような場合に、有効画素範囲を絞ることによって裏面からの反射光による影響(第2の電圧ピーク)を除去することが可能になる。これにより、測定対象物の変位測定精度が向上する。   By the action of these selection means 61 and 62, it is determined whether or not there is saturation with respect to the accumulated charge in the selected pixel component instead of all the pixel components, or the maximum accumulated charge in the selected pixel component. The conversion voltage range (reference voltage AVref) of the AD converter 47 can be set by acquiring the value. For example, not the pixel configuration unit of the entire pixel range of the image sensor but the pixel configuration unit within the effective pixel range excluding the peripheral part is selected to determine the presence or absence of saturation and to set the conversion voltage range of the AD converter 47 Is possible. For example, when the object to be measured is a glass plate and not only the reflected light from the surface to be acquired but also the reflected light from the back surface is incident on the image sensor, the effect of the reflected light from the back surface is reduced by narrowing the effective pixel range. (Second voltage peak) can be removed. Thereby, the displacement measurement accuracy of the measurement object is improved.

図10は、本発明の第4実施例に係るバーコードリーダに使用されるイメージセンサーとその周辺の回路構成図である。イメージセンサーに内蔵された回路によって蓄積時間自動制御の機能を実現している点は図6に示した第2実施例の光学式変位計の場合と同様である。この実施例でも蓄積時間自動制御及び以下に述べる付加機能のための回路をイメージセンサーに内蔵するか、あるいは外部の回路によって実現するかは適宜変更可能である。   FIG. 10 is a circuit configuration diagram of an image sensor used in the bar code reader according to the fourth embodiment of the present invention and its periphery. The function of the automatic accumulation time control is realized by a circuit built in the image sensor, as in the case of the optical displacement meter of the second embodiment shown in FIG. Also in this embodiment, it is possible to appropriately change whether the circuit for the automatic accumulation time control and the additional function described below is built in the image sensor or realized by an external circuit.

図10において、図5に示した光学式変位計の回路の構成要素と同じ機能を有する要素には同じ参照符号を付している。図5に示した光学式変位計の回路と異なる点に絞って図10の回路の動作を説明する。図10に示すバーコードリーダでは、アドレス手段52を介して読み出された各画素構成部の蓄積電荷に相当する電圧AVは、二値化回路54に入力される。二値化回路54は入力電圧AVをしきい値電圧AVthと比較して、得られた0又は1のディジタル値DVをマイクロプロセッサ44に入力する。マイクロプロセッサ44は、入力された時系列の二値化データから読み取ったバーコードの二値パターンを認識する。   In FIG. 10, elements having the same functions as those of the components of the optical displacement meter shown in FIG. The operation of the circuit of FIG. 10 will be described focusing on the differences from the circuit of the optical displacement meter shown in FIG. In the bar code reader shown in FIG. 10, the voltage AV corresponding to the accumulated charge of each pixel component read out via the address means 52 is input to the binarization circuit 54. The binarization circuit 54 compares the input voltage AV with the threshold voltage AVth and inputs the obtained digital value DV of 0 or 1 to the microprocessor 44. The microprocessor 44 recognizes the binary pattern of the barcode read from the input time-series binary data.

マイクロプロセッサ44には、バーコードの読み取り開始を指示するトリガー信号がトリガー入力手段56から入力されている。また、図5に示した光学式変位計の回路と同様の制御を行うためにワイヤードオア信号WORがマイクロプロセッサ44に入力されると共に、LDドライバ11の制御用信号がマイクロプロセッサ44から出力されている。マイクロプロセッサ44は、バーコードに光を照射するレーザダイオード又はLEDの出力(発光量)をLDドライバ11を介して制御することができる。   A trigger signal for instructing the start of barcode reading is input from the trigger input means 56 to the microprocessor 44. Further, in order to perform the same control as the circuit of the optical displacement meter shown in FIG. 5, the wired OR signal WOR is input to the microprocessor 44 and the control signal for the LD driver 11 is output from the microprocessor 44. Yes. The microprocessor 44 can control the output (light emission amount) of the laser diode or LED that emits light to the barcode via the LD driver 11.

図10の回路において、各画素構成部から得られる蓄積電荷に相当する電圧の最大値を取得する最大値取得部53と、二値化回路54のしきい値電圧AVthを設定するしきい値設定回路55とが設けられている。最大値取得部53は、取得した電圧の最大値をしきい値設定回路55に与える。しきい値設定回路55は、与えられた各画素構成部の蓄積電荷の最大値に相当する電圧に基づいて適切なしきい値電圧AVthを設定し、これを二値化回路54に与える。   In the circuit of FIG. 10, a maximum value acquisition unit 53 that acquires the maximum value of the voltage corresponding to the accumulated charge obtained from each pixel component, and a threshold value setting that sets the threshold voltage AVth of the binarization circuit 54 A circuit 55 is provided. The maximum value acquisition unit 53 gives the maximum value of the acquired voltage to the threshold setting circuit 55. The threshold setting circuit 55 sets an appropriate threshold voltage AVth based on the applied voltage corresponding to the maximum value of the accumulated charge of each pixel component, and supplies this to the binarization circuit 54.

このような構成によれば、読み取り対象のバーコード印刷面の光反射率等に起因して、各画素構成部から得られるアナログ値AVが変化する場合であっても、その変化に追随して二値化回路54のしきい値電圧AVthが適切に変更設定されるので、二値化処理の最適化が行われる。これによってバーコードの読み取り精度(パターン判別精度)が向上する。なお、図10に示したバーコードリーダの回路構成例は、他の光学式読取装置にも適用可能である。   According to such a configuration, even when the analog value AV obtained from each pixel component changes due to the light reflectance of the barcode printing surface to be read, the change follows the change. Since the threshold voltage AVth of the binarization circuit 54 is appropriately changed and set, the binarization processing is optimized. This improves the barcode reading accuracy (pattern discrimination accuracy). Note that the circuit configuration example of the barcode reader shown in FIG. 10 can be applied to other optical readers.

以上に説明したように、本発明の構成は光学式変位計、バーコードリーダ及び他の光学式読取装置等のイメージセンサー利用機器に広く適用することができ、イメージセンサーの各画素構成部における蓄積電荷の飽和を回避しながらダイナミックレンジを十分に活用することができる効果が得られる。なお、各図面に示した具体的な回路はあくまで構成例に過ぎない。具体的な回路構成は適宜変更又は再構成可能である。本発明は、上記のような実施例に限らず、種々の形態で実施することが可能である。   As described above, the configuration of the present invention can be widely applied to devices using an image sensor such as an optical displacement meter, a barcode reader, and other optical readers, and is stored in each pixel configuration unit of the image sensor. An effect is obtained in which the dynamic range can be fully utilized while avoiding charge saturation. Note that the specific circuits shown in the drawings are merely configuration examples. The specific circuit configuration can be changed or reconfigured as appropriate. The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms.

本発明のイメージセンサー利用機器の一例である光学式変位計の測定原理を示す図である。It is a figure which shows the measurement principle of the optical displacement meter which is an example of the image sensor utilization apparatus of this invention. 光学式変位計の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of an optical displacement meter. 光学式変位計の主な回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main circuit structures of an optical displacement meter. 読み出し回路から出力された電圧信号がローパスフィルタ及びピークホールド回路を経て変化していく様子を模式的に描いた図である。It is the figure which drawn typically a mode that the voltage signal output from the read-out circuit changed through a low-pass filter and a peak hold circuit. 本発明の第1実施例に係る光学式変位計に使用されるリニアイメージセンサーの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the linear image sensor used for the optical displacement meter which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第2実施例に係る光学式変位計に使用されるリニアイメージセンサーとその周辺の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the linear image sensor used for the optical displacement meter which concerns on 2nd Example of this invention, and its periphery. 図6におけるCDS回路の構成例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a CDS circuit in FIG. 6. 図6及び図7に示した回路の動作例を示すタイミングチャートである。8 is a timing chart illustrating an operation example of the circuit illustrated in FIGS. 6 and 7. 本発明の第3実施例に係る光学式変位計に使用されるリニアイメージセンサーとその周辺の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the linear image sensor used for the optical displacement meter which concerns on 3rd Example of this invention, and its periphery. 本発明の第4実施例に係るバーコードリーダに使用されるイメージセンサーとその周辺の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the image sensor used for the barcode reader which concerns on 4th Example of this invention, and its periphery.

符号の説明Explanation of symbols

12 レーザダイオード(発光素子)
15 イメージセンサー
44 マイクロプロセッサ(制御部)
47 ADコンバータ
50 シャッター手段
53 最大値取得部
54 二値化回路
55 しきい値設定回路
C0,C1,・・・ コンデンサ(電荷蓄積部)
CMP0,CMP1,・・・ コンパレータ(比較器)
PD0,PD1,・・・ フォトダイオード(電荷生成部)
TR20,TR21,・・・ トランジスタ(シャッター手段)
12 Laser diode (light emitting element)
15 Image sensor 44 Microprocessor (control unit)
47 AD converter 50 Shutter means 53 Maximum value acquisition unit 54 Binarization circuit 55 Threshold setting circuit C0, C1,... Capacitors (charge storage units)
CMP0, CMP1, ... Comparator (comparator)
PD0, PD1, ... Photodiode (charge generation unit)
TR20, TR21, ... Transistors (shutter means)

Claims (12)

対象物からの光を受光して画像信号を生成するためのイメージセンサーと、当該イメージセンサーからの信号を処理する制御部とを有するイメージセンサー利用機器であって、
前記イメージセンサーは、受光量に応じた電荷を生成する電荷生成部と生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有するアレイ状に配列された複数の画素構成部と、
前記複数の画素構成部における受光量に応じた電荷の蓄積開始及び蓄積停止をすべての画素構成部について略同時に制御するシャッター手段と、
前記複数の画素構成部における蓄積電荷に相当する値を共通の基準値と個別に比較する複数の比較器と、
前記シャッター手段の制御入力端子と、前記複数の比較器の出力信号の論理和信号を出力するための端子とを備え、
前記制御部は、前記イメージセンサーの複数の比較器の出力の少なくとも1つが、前記基準値より前記蓄積電荷が大きくなったことを示したときに、前記イメージセンサーのシャッター手段を制御して各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行するように構成されていることを特徴とするイメージセンサー利用機器。
An image sensor using device having an image sensor for receiving light from an object and generating an image signal, and a control unit for processing the signal from the image sensor,
The image sensor includes a plurality of pixel configuration units arranged in an array having a charge generation unit that generates a charge according to the amount of received light and a charge storage unit that stores the generated charge;
Shutter means for controlling the start and stop of charge accumulation according to the amount of received light in the plurality of pixel components substantially simultaneously for all the pixel components;
A plurality of comparators for individually comparing a value corresponding to the accumulated charge in the plurality of pixel components with a common reference value;
A control input terminal of the shutter means, and a terminal for outputting a logical sum signal of output signals of the plurality of comparators,
The control unit controls the shutter unit of the image sensor to control each pixel when at least one of the outputs of the plurality of comparators of the image sensor indicates that the accumulated charge is larger than the reference value. An apparatus using an image sensor, which is configured to stop charge accumulation in a component.
前記制御部は、前記イメージセンサーの各画素構成部における電荷の蓄積開始からの経過時間が所定の上限時間を経過したときに前記シャッター手段を制御して各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行するように構成されていることを特徴とする
請求項1記載のイメージセンサー利用機器。
The control unit controls the shutter unit to stop accumulating charge in each pixel component when the elapsed time from the start of charge accumulation in each pixel component of the image sensor exceeds a predetermined upper limit time. The image sensor using device according to claim 1, wherein the image sensor using device is configured as described above.
前記イメージセンサーからのアナログ電圧信号をディジタル信号に変換して前記制御部に与えるADコンバータと、前記複数の画素構成部における蓄積電荷の最大値に相当する電圧を取得する最大値取得部とを更に備え、前記ADコンバータの変換電圧範囲を決める基準電圧が前記最大値取得部の出力に応じて変更設定可能であることを特徴とする
請求項2記載のイメージセンサー利用機器。
An AD converter that converts an analog voltage signal from the image sensor into a digital signal and applies the digital signal to the control unit; and a maximum value acquisition unit that acquires a voltage corresponding to a maximum value of accumulated charges in the plurality of pixel components The image sensor utilization device according to claim 2, further comprising: a reference voltage that determines a conversion voltage range of the AD converter can be changed according to an output of the maximum value acquisition unit.
前記イメージセンサーからのアナログ電圧信号をしきい値電圧と比較することによって二値化して制御部に与える二値化回路と、前記複数の画素構成部における蓄積電荷の最大値に相当する電圧を取得する最大値取得部と、当該最大値取得部の出力に応じて前記二値化回路のしきい値電圧を変更設定するしきい値設定回路とを更に備えていることを特徴とする
請求項2記載のイメージセンサー利用機器。
A binarization circuit that binarizes the analog voltage signal from the image sensor by comparing it with a threshold voltage and gives it to the control unit, and obtains a voltage corresponding to the maximum value of accumulated charges in the plurality of pixel components And a threshold value setting circuit configured to change and set a threshold voltage of the binarization circuit in accordance with an output of the maximum value acquisition unit. The device using the image sensor described.
対象物に光を照射するための発光量可変の発光素子を更に備え、前記制御部は、前記イメージセンサーの各画素構成部における電荷の蓄積開始から蓄積停止までの時間が所定の下限時間より短い場合に前記発光素子の発光量を低減する制御を実行することを特徴とする
請求項1から4のいずれか1項記載のイメージセンサー利用機器。
The light emitting element having a variable light emission amount for irradiating the object with light is further provided, and the control unit has a time from the start of charge accumulation to the stop of accumulation in each pixel component of the image sensor shorter than a predetermined lower limit time. The apparatus using an image sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein control for reducing a light emission amount of the light emitting element is executed.
対象物に光を照射するための発光量可変の発光素子と、対象物からの光を受光して画像信号を生成するためのイメージセンサーと、当該イメージセンサーからの信号を処理する制御部とを有するイメージセンサー利用機器であって、
前記イメージセンサーは、受光量に応じた電荷を生成する電荷生成部と生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有するアレイ状に配列された複数の画素構成部と、
前記複数の画素構成部における受光量に応じた電荷の蓄積開始及び蓄積停止をすべての画素構成部について略同時に制御するシャッター手段と、
前記複数の画素構成部における蓄積電荷に相当する値を共通の基準値と個別に比較する複数の比較器と、
前記複数の比較器の出力信号の論理和信号を出力するための端子とを備え、
前記制御部は、前記イメージセンサーの複数の比較器の出力の少なくとも1つが、前記基準値より前記蓄積電荷が大きくなったことを示したときに、前記発光素子の発光量を低減するように制御することを特徴とするイメージセンサー利用機器。
A light emitting element with a variable light emission amount for irradiating the object with light, an image sensor for receiving light from the object to generate an image signal, and a control unit for processing a signal from the image sensor An image sensor using device having
The image sensor includes a plurality of pixel configuration units arranged in an array having a charge generation unit that generates a charge according to the amount of received light and a charge storage unit that stores the generated charge;
Shutter means for controlling the start and stop of charge accumulation according to the amount of received light in the plurality of pixel components substantially simultaneously for all the pixel components;
A plurality of comparators for individually comparing a value corresponding to the accumulated charge in the plurality of pixel components with a common reference value;
A terminal for outputting a logical sum signal of the output signals of the plurality of comparators,
The control unit controls to reduce the light emission amount of the light emitting element when at least one of the outputs of the plurality of comparators of the image sensor indicates that the accumulated charge is larger than the reference value. A device that uses an image sensor.
前記複数の画素構成部のそれぞれの有効又は無効を設定する選択手段が設けられ、前記選択手段によって有効とされた複数の画素構成部について前記比較器の動作が有効となることを特徴とする
請求項1から6のいずれか1項記載のイメージセンサー利用機器。
A selection unit that sets validity or invalidity of each of the plurality of pixel components is provided, and the operation of the comparator is valid for the plurality of pixel components that are validated by the selection unit. Item 7. The image sensor using device according to any one of Items 1 to 6.
前記複数の画素構成部のそれぞれの有効又は無効を設定する選択手段が設けられ、前記選択手段によって有効とされた複数の画素構成部について前記最大値取得部が機能することを特徴とする
請求項3又は4記載のイメージセンサー利用機器。
The selection means for setting each of the plurality of pixel components to be valid or invalid is provided, and the maximum value acquisition unit functions for the plurality of pixel components validated by the selection unit. The apparatus using the image sensor according to 3 or 4.
対象物に光を照射するための投光部と、前記対象物からの反射光を受光してサンプリング毎に画像信号を生成するイメージセンサーと、当該イメージセンサーからの信号のピーク位置又は重心位置に基づいて前記対象物までの変位を算出する制御部とを有する光学式変位計において、
前記イメージセンサーは、受光量に応じた電荷を生成する電荷生成部と生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有するアレイ状に配列された複数の画素構成部と、
前記複数の画素構成部における受光量に応じた電荷の蓄積開始及び蓄積停止をすべての画素構成部について略同時に制御するシャッター手段と、
前記複数の画素構成部における蓄積電荷に相当する値を共通の基準値と個別に比較する複数の比較器と、
前記シャッター手段の制御入力端子と、前記複数の比較器の出力信号の論理和信号を出力するための端子とを備え、
前記制御部は、前記イメージセンサーの複数の比較器の出力の少なくとも1つが、前記基準値より前記蓄積電荷が大きくなったことを示したときに、前記イメージセンサーのシャッター手段を制御して各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行するように構成されていることを特徴とする光学式変位計。
A light projecting unit for irradiating the object with light, an image sensor that receives reflected light from the object and generates an image signal for each sampling, and a peak position or a gravity center position of the signal from the image sensor In an optical displacement meter having a control unit that calculates the displacement to the object based on
The image sensor includes a plurality of pixel configuration units arranged in an array having a charge generation unit that generates a charge according to the amount of received light and a charge storage unit that stores the generated charge;
Shutter means for controlling the start and stop of charge accumulation according to the amount of received light in the plurality of pixel components substantially simultaneously for all the pixel components;
A plurality of comparators for individually comparing a value corresponding to the accumulated charge in the plurality of pixel components with a common reference value;
A control input terminal of the shutter means, and a terminal for outputting a logical sum signal of output signals of the plurality of comparators,
The control unit controls the shutter unit of the image sensor to control each pixel when at least one of the outputs of the plurality of comparators of the image sensor indicates that the accumulated charge is larger than the reference value. An optical displacement meter configured to execute charge accumulation stop in a component.
前記イメージセンサーは、複数の画素構成部が一次元又は二次元に配列されたCMOSイメージセンサーであることを特徴とする
請求項9記載の光学式変位計。
The optical displacement meter according to claim 9, wherein the image sensor is a CMOS image sensor in which a plurality of pixel components are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
対象物からの光を受光してサンプリング毎に画像信号を生成するイメージセンサーと、当該イメージセンサーからの信号を二値化する二値化回路と、前記二値化された信号をデコードするデコーダとを有する光学情報読取装置において、
前記イメージセンサーは、受光量に応じた電荷を生成する電荷生成部と生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有するアレイ状に配列された複数の画素構成部と、
前記複数の画素構成部における受光量に応じた電荷の蓄積開始及び蓄積停止をすべての画素構成部について略同時に制御するシャッター手段と、
前記複数の画素構成部における蓄積電荷に相当する値を共通の基準値と個別に比較する複数の比較器と、
前記シャッター手段の制御入力端子と、前記複数の比較器の出力信号の論理和信号を出力するための端子とを備え、
前記制御部は、前記イメージセンサーの複数の比較器の出力の少なくとも1つが、前記基準値より前記蓄積電荷が大きくなったことを示したときに、前記イメージセンサーのシャッター手段を制御して各画素構成部における電荷の蓄積停止を実行するように構成されていることを特徴とする光学情報読取装置。
An image sensor that receives light from an object and generates an image signal for each sampling, a binarization circuit that binarizes the signal from the image sensor, and a decoder that decodes the binarized signal; In an optical information reader having
The image sensor includes a plurality of pixel configuration units arranged in an array having a charge generation unit that generates a charge according to the amount of received light and a charge storage unit that stores the generated charge;
Shutter means for controlling the start and stop of charge accumulation according to the amount of received light in the plurality of pixel components substantially simultaneously for all the pixel components;
A plurality of comparators for individually comparing a value corresponding to the accumulated charge in the plurality of pixel components with a common reference value;
A control input terminal of the shutter means, and a terminal for outputting a logical sum signal of output signals of the plurality of comparators,
The control unit controls the shutter unit of the image sensor to control each pixel when at least one of the outputs of the plurality of comparators of the image sensor indicates that the accumulated charge is larger than the reference value. An optical information reading apparatus configured to stop charge accumulation in a component.
サンプリングを開始するためのタイミングを入力するトリガ入力手段と、前記光学情報読取装置に電源を供給するためのバッテリーとを更に有することを特徴とする
請求項11記載の光学情報読取装置。
12. The optical information reader according to claim 11, further comprising trigger input means for inputting timing for starting sampling and a battery for supplying power to the optical information reader.
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