JP3242704B2 - 距離測定方法および装置 - Google Patents
距離測定方法および装置Info
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
- G01B11/2518—Projection by scanning of the object
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Image Analysis (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元物体の形状測定
に好適な距離測定方法および装置に関する。
に好適な距離測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スリット光を使用した光切断法に基づく
距離測定においては、図１３に示されているように、測
定対象物体の三次元位置は、光源からのスリット光の投
影方向と、レンズおよび撮像面を含むカメラの視線方向
と、光源およびカメラの位置関係とを使用して、三角測
量法に基づいて求めることができる。
距離測定においては、図１３に示されているように、測
定対象物体の三次元位置は、光源からのスリット光の投
影方向と、レンズおよび撮像面を含むカメラの視線方向
と、光源およびカメラの位置関係とを使用して、三角測
量法に基づいて求めることができる。
【０００３】最近、スリット光を回転ミラーで走査する
ことにより、上述の距離測定を高速に行う研究が盛んに
行われており、いくつかの方法が提案されている。その
中で最も一般的なものは、複数のセルをアレイ状に配置
して撮像面を形成し、各セルが観測している測定対象物
体状の点（小さな領域）をスリット光が通過した時点す
なわち、測定対象物体からの反射スリット光が、各セル
を通過する時点を検出して、検出した時点に基づいて、
スリット光を走査させているミラーの角度を求め、距離
測定を行う方法である。この方法については、例えば特
開昭６２−２２８１０６号公報に詳細に説明されてい
る。
ことにより、上述の距離測定を高速に行う研究が盛んに
行われており、いくつかの方法が提案されている。その
中で最も一般的なものは、複数のセルをアレイ状に配置
して撮像面を形成し、各セルが観測している測定対象物
体状の点（小さな領域）をスリット光が通過した時点す
なわち、測定対象物体からの反射スリット光が、各セル
を通過する時点を検出して、検出した時点に基づいて、
スリット光を走査させているミラーの角度を求め、距離
測定を行う方法である。この方法については、例えば特
開昭６２−２２８１０６号公報に詳細に説明されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
撮像面を構成する各セルにつき１個のフォトセンサ（例
えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ等）を配
設し、フォトセンサが出力する光電流に対して閾値を設
定して、スリット光の通過を検出しているため、次のよ
うな問題点がある。
撮像面を構成する各セルにつき１個のフォトセンサ（例
えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ等）を配
設し、フォトセンサが出力する光電流に対して閾値を設
定して、スリット光の通過を検出しているため、次のよ
うな問題点がある。
【０００５】（１）測定対象物体の表面状態や表面の向
き等によって、測定対象物体に反射して撮像面に投射さ
れるスリット光の光量およびスリット光の幅方向の空間
的広がり（図１４参照）が異なってくる。図１５に示さ
れているように、光量が小さいと、フォトセンサの光電
流が閾値を越えなくなり、スリット光を検出できなくな
ってしまう。また、スリット光の光量が異なると、セル
に流れる光電流の時間的変化も異なったものとなり、一
定の閾値によって検出される時点にずれが生じ、距離測
定に誤差が生じることになる。 （２）長時間測定を行う等により撮像面上のフォトセン
サの温度が上昇すると、暗電流が変化して、スリット光
の通過を正確に検出できなくなる。従って、温度補償が
必要である。 （３）光を積分して読み出せば、感度が向上し、遠い位
置にある物体や、反射率の低い物体に対する測定が可能
となる。しかし、この場合、測定視野内において、ある
セルが観測している点からのバイアス光（スリット光を
受けていない、一般環境における測定対象物体からの
光）が、同一撮像面上の異なる場所に位置するセルが観
測している点からのバイアス光とが異なる場合、それぞ
れのセルについて閾値を調整する必要がある。閾値をセ
ル毎に調整することは困難である。従って、バイアス光
が観測点によって差が生じないように環境を調整する
か、あるいは、スリット光の反射光をバイアス光よりも
極端に大きくするといった対策で逃げるしかない。この
ことは、一般環境の測定の妨げとなる。このことが、現
在、感度の低い微分方式が広く採用されている理由であ
る。
き等によって、測定対象物体に反射して撮像面に投射さ
れるスリット光の光量およびスリット光の幅方向の空間
的広がり（図１４参照）が異なってくる。図１５に示さ
れているように、光量が小さいと、フォトセンサの光電
流が閾値を越えなくなり、スリット光を検出できなくな
ってしまう。また、スリット光の光量が異なると、セル
に流れる光電流の時間的変化も異なったものとなり、一
定の閾値によって検出される時点にずれが生じ、距離測
定に誤差が生じることになる。 （２）長時間測定を行う等により撮像面上のフォトセン
サの温度が上昇すると、暗電流が変化して、スリット光
の通過を正確に検出できなくなる。従って、温度補償が
必要である。 （３）光を積分して読み出せば、感度が向上し、遠い位
置にある物体や、反射率の低い物体に対する測定が可能
となる。しかし、この場合、測定視野内において、ある
セルが観測している点からのバイアス光（スリット光を
受けていない、一般環境における測定対象物体からの
光）が、同一撮像面上の異なる場所に位置するセルが観
測している点からのバイアス光とが異なる場合、それぞ
れのセルについて閾値を調整する必要がある。閾値をセ
ル毎に調整することは困難である。従って、バイアス光
が観測点によって差が生じないように環境を調整する
か、あるいは、スリット光の反射光をバイアス光よりも
極端に大きくするといった対策で逃げるしかない。この
ことは、一般環境の測定の妨げとなる。このことが、現
在、感度の低い微分方式が広く採用されている理由であ
る。
【０００６】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、スリット光を測定対象物体の表面に沿っ
て走査し、測定対象物体からの反射スリット光が、撮像
面を構成するセルを通過する時点を検出して測定対象物
体の表面の位置を測定する距離測定において、反射スリ
ット光がセルを通過する時点を正確に検出できるように
することを目的とする。
たものであり、スリット光を測定対象物体の表面に沿っ
て走査し、測定対象物体からの反射スリット光が、撮像
面を構成するセルを通過する時点を検出して測定対象物
体の表面の位置を測定する距離測定において、反射スリ
ット光がセルを通過する時点を正確に検出できるように
することを目的とする。
【０００７】本発明の第２の目的は、反射スリット光の
移動方向に沿う解像度を高く維持しつつ、反射スリット
光が撮像面を構成する点を通過する時点を正確に検出で
きる距離測定装置を提供することを目的とする。
移動方向に沿う解像度を高く維持しつつ、反射スリット
光が撮像面を構成する点を通過する時点を正確に検出で
きる距離測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の距離測
定方法は、撮像面を構成するセルに、反射スリット光の
移動方向に沿って２個のフォトセンサ（例えば、実施例
の左フォトセンサ２０Ａおよび２０Ｂ）を隣接して配設
し、２個のフォトセンサが出力する光電流の大きさを比
較し、この比較結果に基づいて、反射スリット光が２個
のフォトセンサの一方から他方に移る時点を求め、この
時点を、反射スリット光が当該セルを通過した時点とす
ることを特徴とする。
定方法は、撮像面を構成するセルに、反射スリット光の
移動方向に沿って２個のフォトセンサ（例えば、実施例
の左フォトセンサ２０Ａおよび２０Ｂ）を隣接して配設
し、２個のフォトセンサが出力する光電流の大きさを比
較し、この比較結果に基づいて、反射スリット光が２個
のフォトセンサの一方から他方に移る時点を求め、この
時点を、反射スリット光が当該セルを通過した時点とす
ることを特徴とする。
【０００９】請求項２に記載の距離測定装置は、撮像面
を構成するセルが、反射スリット光の移動方向に沿って
隣接して配設された２個のフォトセンサ（例えば、実施
例の左フォトセンサ２０Ａおよび２０Ｂ）と、２個のフ
ォトセンサが出力する光電流の大きさを比較する比較器
（例えば、実施例の比較器２４）とを備え、この比較器
の出力が、２個のフォトセンサの出力光電流の大小関係
の反転を示した時点を、反射スリット光が当該セルを通
過した時点とすることを特徴とする。
を構成するセルが、反射スリット光の移動方向に沿って
隣接して配設された２個のフォトセンサ（例えば、実施
例の左フォトセンサ２０Ａおよび２０Ｂ）と、２個のフ
ォトセンサが出力する光電流の大きさを比較する比較器
（例えば、実施例の比較器２４）とを備え、この比較器
の出力が、２個のフォトセンサの出力光電流の大小関係
の反転を示した時点を、反射スリット光が当該セルを通
過した時点とすることを特徴とする。
【００１０】請求項３に記載の距離測定装置は、比較器
が、（１）一方の入力端子が他方の出力端子に接続さ
れ、他方の出力端子が一方の入力端子に接続される第１
および第２のインバータ（例えば、図８のインバータＩ
１１およびＩ１２）と、（２）２個のフォトセンサのう
ちの一方のフォトセンサ（例えば、図８のフォトダイオ
ードＰＤＡ）の出力端子と、第１インバータの入力端子
および第２インバータの出力端子の接続点との間に接続
される第１スイッチ（例えば、図８のアナログスイッチ
Ａ１１）と、（３）２個のフォトセンサのうちの他方の
フォトセンサ（例えば、図８のフォトダイオードＰＤ
Ｂ）の出力端子と、第１インバータの出力端子および第
２インバータの入力端子の接続点との間に接続される第
２スイッチ（例えば、図８のアナログスイッチＡ１２）
と、（４）第１インバータの入力端子と出力端子との間
に接続される第３スイッチ（例えば、図８のアナログス
イッチＡ１３）とを備え、第１フェーズにおいて、第
１、第２および第２スイッチを短絡状態にして２個のフ
ォトセンサの出力ならびに第１および第２インバータの
出力を中間電位にリセットし、第２フェーズにおいて、
第３スイッチを短絡状態にして第１および第２インバー
タの出力を中間電位にしつつ２個のフォトセンサを放電
させ、第３フェーズにおいて、第１および第２スイッチ
を短絡状態にする制御手段をさらに備えることを特徴と
する。
が、（１）一方の入力端子が他方の出力端子に接続さ
れ、他方の出力端子が一方の入力端子に接続される第１
および第２のインバータ（例えば、図８のインバータＩ
１１およびＩ１２）と、（２）２個のフォトセンサのう
ちの一方のフォトセンサ（例えば、図８のフォトダイオ
ードＰＤＡ）の出力端子と、第１インバータの入力端子
および第２インバータの出力端子の接続点との間に接続
される第１スイッチ（例えば、図８のアナログスイッチ
Ａ１１）と、（３）２個のフォトセンサのうちの他方の
フォトセンサ（例えば、図８のフォトダイオードＰＤ
Ｂ）の出力端子と、第１インバータの出力端子および第
２インバータの入力端子の接続点との間に接続される第
２スイッチ（例えば、図８のアナログスイッチＡ１２）
と、（４）第１インバータの入力端子と出力端子との間
に接続される第３スイッチ（例えば、図８のアナログス
イッチＡ１３）とを備え、第１フェーズにおいて、第
１、第２および第２スイッチを短絡状態にして２個のフ
ォトセンサの出力ならびに第１および第２インバータの
出力を中間電位にリセットし、第２フェーズにおいて、
第３スイッチを短絡状態にして第１および第２インバー
タの出力を中間電位にしつつ２個のフォトセンサを放電
させ、第３フェーズにおいて、第１および第２スイッチ
を短絡状態にする制御手段をさらに備えることを特徴と
する。
【００１１】請求項４に記載の距離測定装置は、２個の
フォトセンサの出力をそれぞれ増幅する２個の増幅器を
さらに備え、２個の増幅器のうち一方の増幅器（例え
ば、実施例のアンプ２２Ａ）が、（１）２個のフォトセ
ンサの一方の出力を反転する第１インバータ（例えば、
図４のインバータＩ１）と、（２）第１インバータの入
力端子と出力端子との間に接続される第１スイッチ（例
えば、図４のアナログスイッチＡ１）とを有し、２個の
増幅器のうちの他方の増幅器（例えば、実施例のアンプ
２２Ｂ）が、（１）２個のフォトセンサの他方の出力を
反転する第２インバータ（例えば、図４のインバータＩ
２）と、（２）第２インバータの入力端子と出力端子と
の間に接続される第２スイッチ（例えば、図４のアナロ
グスイッチＡ２）とを有し、比較器が、（１）一方の入
力端子が他方の出力端子に接続され、他方の出力端子が
一方の入力端子に接続される第３および第４のインバー
タ（例えば、図４のインバータＩ３およびＩ４）と、
（２）第１インバータの出力端子と、第３インバータの
入力端子および第４インバータの出力端子の接続点との
間に接続される第３スイッチ（例えば、図４のアナログ
スイッチＡ３）と、（３）第２インバータの出力端子
と、第３インバータの出力端子および第４インバータの
入力端子の接続点との間に接続される第４スイッチ（例
えば、図４のアナログスイッチＡ４）と、（４）第３イ
ンバータの入力端子と出力端子との間に接続される第５
スイッチ（例えば、図４のアナログスイッチＡ５）とを
備え、第１フェーズにおいて、第１および第２スイッチ
を短絡状態にして第１および第２インバータの出力を中
間電位にリセットし、第２フェーズにおいて、２個のフ
ォトセンサを放電させ、第３フェーズにおいて、第５ス
イッチを短絡状態にして第３および第４インバータの出
力を中間電位にし、第４フェーズにおいて、第３および
第４スイッチを短絡状態にする制御手段をさらに備える
ことを特徴とする。
フォトセンサの出力をそれぞれ増幅する２個の増幅器を
さらに備え、２個の増幅器のうち一方の増幅器（例え
ば、実施例のアンプ２２Ａ）が、（１）２個のフォトセ
ンサの一方の出力を反転する第１インバータ（例えば、
図４のインバータＩ１）と、（２）第１インバータの入
力端子と出力端子との間に接続される第１スイッチ（例
えば、図４のアナログスイッチＡ１）とを有し、２個の
増幅器のうちの他方の増幅器（例えば、実施例のアンプ
２２Ｂ）が、（１）２個のフォトセンサの他方の出力を
反転する第２インバータ（例えば、図４のインバータＩ
２）と、（２）第２インバータの入力端子と出力端子と
の間に接続される第２スイッチ（例えば、図４のアナロ
グスイッチＡ２）とを有し、比較器が、（１）一方の入
力端子が他方の出力端子に接続され、他方の出力端子が
一方の入力端子に接続される第３および第４のインバー
タ（例えば、図４のインバータＩ３およびＩ４）と、
（２）第１インバータの出力端子と、第３インバータの
入力端子および第４インバータの出力端子の接続点との
間に接続される第３スイッチ（例えば、図４のアナログ
スイッチＡ３）と、（３）第２インバータの出力端子
と、第３インバータの出力端子および第４インバータの
入力端子の接続点との間に接続される第４スイッチ（例
えば、図４のアナログスイッチＡ４）と、（４）第３イ
ンバータの入力端子と出力端子との間に接続される第５
スイッチ（例えば、図４のアナログスイッチＡ５）とを
備え、第１フェーズにおいて、第１および第２スイッチ
を短絡状態にして第１および第２インバータの出力を中
間電位にリセットし、第２フェーズにおいて、２個のフ
ォトセンサを放電させ、第３フェーズにおいて、第５ス
イッチを短絡状態にして第３および第４インバータの出
力を中間電位にし、第４フェーズにおいて、第３および
第４スイッチを短絡状態にする制御手段をさらに備える
ことを特徴とする。
【００１２】請求項５に記載の距離測定装置は、スリッ
ト光を測定対象物体の表面に沿って走査し、測定対象物
体からの反射スリット光が、撮像面を構成する点を通過
する時点を検出して測定対象物体の表面の位置を測定す
る距離測定装置であって、反射スリット光の移動方向に
沿って隣接して配設されたＮ（Ｎは３以上の整数）個の
フォトセンサ（例えば、図１０のフォトダイオードＰＤ
１乃至ＰＤ５）と、Ｎ個のフォトセンサのうち、（ｉ−
１）番目およびｉ番目のフォトセンサ（ｉは、２以上の
整数）が出力する光電流の大きさを比較する第１比較手
段（例えば、図１０の比較器Ｈ１）と、Ｎ個のフォトセ
ンサのうち、ｉ番目および（ｉ＋１）番目のフォトセン
サが出力する光電流の大きさを比較する第２比較手段
（例えば、図１０の比較器Ｈ２）とを備え、第１および
第２比較手段の出力が、比較対象であるフォトセンサの
出力光電流の大小関係の反転を示した時点を、反射スリ
ット光が撮像面を構成する点を通過した時点とすること
を特徴とする。
ト光を測定対象物体の表面に沿って走査し、測定対象物
体からの反射スリット光が、撮像面を構成する点を通過
する時点を検出して測定対象物体の表面の位置を測定す
る距離測定装置であって、反射スリット光の移動方向に
沿って隣接して配設されたＮ（Ｎは３以上の整数）個の
フォトセンサ（例えば、図１０のフォトダイオードＰＤ
１乃至ＰＤ５）と、Ｎ個のフォトセンサのうち、（ｉ−
１）番目およびｉ番目のフォトセンサ（ｉは、２以上の
整数）が出力する光電流の大きさを比較する第１比較手
段（例えば、図１０の比較器Ｈ１）と、Ｎ個のフォトセ
ンサのうち、ｉ番目および（ｉ＋１）番目のフォトセン
サが出力する光電流の大きさを比較する第２比較手段
（例えば、図１０の比較器Ｈ２）とを備え、第１および
第２比較手段の出力が、比較対象であるフォトセンサの
出力光電流の大小関係の反転を示した時点を、反射スリ
ット光が撮像面を構成する点を通過した時点とすること
を特徴とする。
【００１３】請求項６に記載の距離測定装置は、スリッ
ト光を測定対象物体の表面に沿って走査し、測定対象物
体からの反射スリット光が、撮像面を構成する点を通過
する時点を検出して測定対象物体の表面の位置を測定す
る距離測定装置であって、反射スリット光の移動方向に
沿って隣接して配設された複数個のフォトセンサ（例え
ば、図１１のフォトダイオードＰＤ１乃至ＰＤ１６）
と、複数個のフォトセンサのうち隣接した２個のフォト
センサである第１フォトセンサ対（例えば、図１１のフ
ォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２）に接続されるとと
もに、第１フォトセンサ対とはフォトセンサ１個分ずれ
た隣接した２個のフォトセンサである第２フォトセンサ
対（例えば、図１１のフォトダイオードＰＤ２およびＰ
Ｄ３）に接続された比較手段（例えば、図１１のインバ
ータ３および４、アナログスイッチＡ５、Ｓ１、Ｓ２、
Ｗ１およびＷ２）と、第１のタイミングで、比較手段に
よって第１フォトセンサ対が出力する光電流の大きさを
比較するのを可能にし、第２のタイミングで、比較手段
によって第２フォトセンサ対が出力する光電流の大きさ
を比較するのを可能にするタイミング手段（例えば、図
１１のインバータＩＮＶ、ならびにＡＮＤゲートＡＮＤ
１およびＡＮＤ２）とを備え、比較手段の出力が、第１
および第２フォトセンサ対の出力光電流の大小関係の反
転を示した時点を、反射スリット光が前記撮像面を構成
する点を通過した時点とすることを特徴とする。
ト光を測定対象物体の表面に沿って走査し、測定対象物
体からの反射スリット光が、撮像面を構成する点を通過
する時点を検出して測定対象物体の表面の位置を測定す
る距離測定装置であって、反射スリット光の移動方向に
沿って隣接して配設された複数個のフォトセンサ（例え
ば、図１１のフォトダイオードＰＤ１乃至ＰＤ１６）
と、複数個のフォトセンサのうち隣接した２個のフォト
センサである第１フォトセンサ対（例えば、図１１のフ
ォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２）に接続されるとと
もに、第１フォトセンサ対とはフォトセンサ１個分ずれ
た隣接した２個のフォトセンサである第２フォトセンサ
対（例えば、図１１のフォトダイオードＰＤ２およびＰ
Ｄ３）に接続された比較手段（例えば、図１１のインバ
ータ３および４、アナログスイッチＡ５、Ｓ１、Ｓ２、
Ｗ１およびＷ２）と、第１のタイミングで、比較手段に
よって第１フォトセンサ対が出力する光電流の大きさを
比較するのを可能にし、第２のタイミングで、比較手段
によって第２フォトセンサ対が出力する光電流の大きさ
を比較するのを可能にするタイミング手段（例えば、図
１１のインバータＩＮＶ、ならびにＡＮＤゲートＡＮＤ
１およびＡＮＤ２）とを備え、比較手段の出力が、第１
および第２フォトセンサ対の出力光電流の大小関係の反
転を示した時点を、反射スリット光が前記撮像面を構成
する点を通過した時点とすることを特徴とする。
【００１４】
【作用】請求項１および請求項２の構成の距離測定方法
および装置においては、セルにおいて、２個のフォトセ
ンサが出力する光電流の大きさが比較され、この比較結
果に基づいて、反射スリット光が２個のフォトセンサの
一方から他方に移る時点が求められ、この時点が、反射
スリット光が当該セルを通過した時点とされる。反射ス
リット光が２個のフォトセンサの一方から他方に移る時
点は、スリツト光の光量およびスリット光の幅方向の空
間的広がりが変化しても影響を受けないので、反射スリ
ット光がセルを通過した時点を正確に検出できる。
および装置においては、セルにおいて、２個のフォトセ
ンサが出力する光電流の大きさが比較され、この比較結
果に基づいて、反射スリット光が２個のフォトセンサの
一方から他方に移る時点が求められ、この時点が、反射
スリット光が当該セルを通過した時点とされる。反射ス
リット光が２個のフォトセンサの一方から他方に移る時
点は、スリツト光の光量およびスリット光の幅方向の空
間的広がりが変化しても影響を受けないので、反射スリ
ット光がセルを通過した時点を正確に検出できる。
【００１５】請求項３の構成の距離測定装置において
は、まず、第１、第２および第３スイッチが短絡状態に
されて２個のフォトセンサの出力ならびに第１および第
２インバータの出力が中間電位にリセットされ、次に、
第３スイッチのみ短絡状態が維持されて第１および第２
インバータの出力が中間電位の状態で２個のフォトセン
サが放電され、次に、第１および第２スイッチが短絡状
態にされ、２個のフォトセンサの出力の高低が反映した
出力が、第１および第２インバータの出力から得られ
る。従って、簡単な構成で、反射スリット光が２個のフ
ォトセンサの一方から他方に移る時点を求めることがで
きる。
は、まず、第１、第２および第３スイッチが短絡状態に
されて２個のフォトセンサの出力ならびに第１および第
２インバータの出力が中間電位にリセットされ、次に、
第３スイッチのみ短絡状態が維持されて第１および第２
インバータの出力が中間電位の状態で２個のフォトセン
サが放電され、次に、第１および第２スイッチが短絡状
態にされ、２個のフォトセンサの出力の高低が反映した
出力が、第１および第２インバータの出力から得られ
る。従って、簡単な構成で、反射スリット光が２個のフ
ォトセンサの一方から他方に移る時点を求めることがで
きる。
【００１６】請求項４の構成の距離測定装置において
は、まず、第１および第２スイッチが短絡状態にされて
第１および第２インバータの出力が中間電位にリセット
され、次に、２個のフォトセンサが放電させられ、次
に、第５スイッチが短絡状態にされて第３および第４イ
ンバータの出力が中間電位にされ、次に、第３および第
４スイッチが短絡状態にされ、２個のフォトセンサの出
力の高低が反映した出力が、第３および第４インバータ
の出力から得られる。従って、反射スリット光の光量が
小さく、フォトセンサの出力が小さくても、簡単な構成
で、反射スリット光が２個のフォトセンサの一方から他
方に移る時点を求めることができる。
は、まず、第１および第２スイッチが短絡状態にされて
第１および第２インバータの出力が中間電位にリセット
され、次に、２個のフォトセンサが放電させられ、次
に、第５スイッチが短絡状態にされて第３および第４イ
ンバータの出力が中間電位にされ、次に、第３および第
４スイッチが短絡状態にされ、２個のフォトセンサの出
力の高低が反映した出力が、第３および第４インバータ
の出力から得られる。従って、反射スリット光の光量が
小さく、フォトセンサの出力が小さくても、簡単な構成
で、反射スリット光が２個のフォトセンサの一方から他
方に移る時点を求めることができる。
【００１７】請求項５の構成の距離測定装置において
は、第１比較手段が、Ｎ個のフォトセンサのうち、（ｉ
−１）番目およびｉ番目のフォトセンサが出力する光電
流の大きさを比較し、第２比較手段が、Ｎ個のフォトセ
ンサのうち、ｉ番目および（ｉ＋１）番目のフォトセン
サが出力する光電流の大きさを比較し、第１および第２
比較手段の比較結果に基づいて、反射スリット光が、
（ｉ−１）番目のフォトセンサからｉ番目のフォトセン
サに移る時点が求められるとともに、反射スリット光
が、ｉ番目のフォトセンサから（ｉ＋１）番目のフォト
センサに移る時点が求められ、これらの時点が、反射ス
リット光が撮像面を構成する各点を通過した時点とされ
る。従って、反射スリット光の移動方向に沿う解像度を
高く維持しつつ、反射スリット光が撮像面を構成する点
を通過する時点を正確に検出できる。
は、第１比較手段が、Ｎ個のフォトセンサのうち、（ｉ
−１）番目およびｉ番目のフォトセンサが出力する光電
流の大きさを比較し、第２比較手段が、Ｎ個のフォトセ
ンサのうち、ｉ番目および（ｉ＋１）番目のフォトセン
サが出力する光電流の大きさを比較し、第１および第２
比較手段の比較結果に基づいて、反射スリット光が、
（ｉ−１）番目のフォトセンサからｉ番目のフォトセン
サに移る時点が求められるとともに、反射スリット光
が、ｉ番目のフォトセンサから（ｉ＋１）番目のフォト
センサに移る時点が求められ、これらの時点が、反射ス
リット光が撮像面を構成する各点を通過した時点とされ
る。従って、反射スリット光の移動方向に沿う解像度を
高く維持しつつ、反射スリット光が撮像面を構成する点
を通過する時点を正確に検出できる。
【００１８】請求項６の構成の距離測定装置において
は、比較手段が、第１のタイミングで、隣接した２個の
フォトセンサである第１フォトセンサ対が出力する光電
流の大きさを比較し、第２のタイミングで、第１フォト
センサ対とはフォトセンサ１個分ずれた隣接した２個の
フォトセンサである第２フォトセンサ対が出力する光電
流の大きさを比較し、比較結果に基づいて、反射スリッ
ト光が、第１フォトセンサ対の一方から他方に移る時点
が求められるとともに、反射スリット光が、第２フォト
センサ対の一方から他方に移る時点が求められ、これら
の時点が、反射スリット光が撮像面を構成する各点を通
過した時点とされる。従って、反射スリット光の移動方
向に沿う解像度を高く維持しつつ、反射スリット光が撮
像面を構成する点を通過する時点を正確に検出できる。
は、比較手段が、第１のタイミングで、隣接した２個の
フォトセンサである第１フォトセンサ対が出力する光電
流の大きさを比較し、第２のタイミングで、第１フォト
センサ対とはフォトセンサ１個分ずれた隣接した２個の
フォトセンサである第２フォトセンサ対が出力する光電
流の大きさを比較し、比較結果に基づいて、反射スリッ
ト光が、第１フォトセンサ対の一方から他方に移る時点
が求められるとともに、反射スリット光が、第２フォト
センサ対の一方から他方に移る時点が求められ、これら
の時点が、反射スリット光が撮像面を構成する各点を通
過した時点とされる。従って、反射スリット光の移動方
向に沿う解像度を高く維持しつつ、反射スリット光が撮
像面を構成する点を通過する時点を正確に検出できる。
【００１９】
【実施例】図１は、本発明による距離測定装置の一実施
例を示す。スリット光発生レーザ１から射出されたスリ
ット光２は、ガルバノミラー等からなる走査ミラー３に
よって三次元物体である測定対象物体４上を走査させら
れる。スリット光発生レーザ１としては、例えば、波長
６７０ｎｍの半導体レーザ（レンズの出口で１０ｍＷ、
スリット光の幅約１ｍｍ）を使用できる。測定対象物体
４によって反射されたスリット光は、撮像装置５のレン
ズ６を通して撮像面７に連続的に投射される。撮像面７
は、アレイ状に配置された複数の撮像セル８から構成さ
れている。セル８は、視線方向の測定対象物体４上をス
リット光２が通過すると、すなわち測定対象物体４から
の反射スリット光が自らを通過すると信号を出力する。
例を示す。スリット光発生レーザ１から射出されたスリ
ット光２は、ガルバノミラー等からなる走査ミラー３に
よって三次元物体である測定対象物体４上を走査させら
れる。スリット光発生レーザ１としては、例えば、波長
６７０ｎｍの半導体レーザ（レンズの出口で１０ｍＷ、
スリット光の幅約１ｍｍ）を使用できる。測定対象物体
４によって反射されたスリット光は、撮像装置５のレン
ズ６を通して撮像面７に連続的に投射される。撮像面７
は、アレイ状に配置された複数の撮像セル８から構成さ
れている。セル８は、視線方向の測定対象物体４上をス
リット光２が通過すると、すなわち測定対象物体４から
の反射スリット光が自らを通過すると信号を出力する。
【００２０】セル８の出力信号は、読み出し部９によっ
て読み出され、信号を出力したセル８に対応するカウン
タ数記憶メモリ１０のメモリセル１１に、そのときカウ
ンタ１２が出力しているカウンタ数が記憶される。カウ
ンタ１２のカウントアップ、セル８の信号出力、および
メモリセル１１のカウンタ数記憶は、外部からの動作ク
ロック１３（例えば、１００ｋＨｚ程度）に同期して行
われる。
て読み出され、信号を出力したセル８に対応するカウン
タ数記憶メモリ１０のメモリセル１１に、そのときカウ
ンタ１２が出力しているカウンタ数が記憶される。カウ
ンタ１２のカウントアップ、セル８の信号出力、および
メモリセル１１のカウンタ数記憶は、外部からの動作ク
ロック１３（例えば、１００ｋＨｚ程度）に同期して行
われる。
【００２１】走査ミラー３は、一定角速度で回転してい
るため、カウンタ１２の出力は、ミラー３の角度情報に
相当する。各メモリセル１１に記憶されたカウンタ数
は、演算処理部１４によって距離情報に変換される。演
算処理部１４は、ビデオ情報に乗せて距離画像を出力す
るか、各セル８が観測している測定対象物体４の三次元
座標値を出力する。
るため、カウンタ１２の出力は、ミラー３の角度情報に
相当する。各メモリセル１１に記憶されたカウンタ数
は、演算処理部１４によって距離情報に変換される。演
算処理部１４は、ビデオ情報に乗せて距離画像を出力す
るか、各セル８が観測している測定対象物体４の三次元
座標値を出力する。
【００２２】走査ミラー制御装置１５は、走査ミラー３
が１回走査する毎に、リセット信号（例えば、６０Ｈｚ
程度）を出力し、これにより、カウンタ１２およびカウ
ンタ数記憶メモリ１０の内容がリセットされる。
が１回走査する毎に、リセット信号（例えば、６０Ｈｚ
程度）を出力し、これにより、カウンタ１２およびカウ
ンタ数記憶メモリ１０の内容がリセットされる。
【００２３】図２は、撮像セル８の本発明による一実施
例の構成を示す。ここでは、測定対象物体４に投射され
るスリット光は、垂直方向に延びるスリットが水平方向
に走査されるものとする。各セル８には、スリット光の
移動方向に隣接して左フォトセンサ２０Ａおよび右フォ
トセンサ２０Ｂが配設されている。左フォトセンサ２０
Ａは、水平方向に沿って左側に配設され、右フォトセン
サ２０Ｂは、水平方向に沿って右側に配設されている。
すなわち、左フォトセンサ２０Ａは、先にスリット光を
受ける位置に配設され、右フォトセンサ２０Ｂは、後で
スリット光を受ける位置に配設されている。
例の構成を示す。ここでは、測定対象物体４に投射され
るスリット光は、垂直方向に延びるスリットが水平方向
に走査されるものとする。各セル８には、スリット光の
移動方向に隣接して左フォトセンサ２０Ａおよび右フォ
トセンサ２０Ｂが配設されている。左フォトセンサ２０
Ａは、水平方向に沿って左側に配設され、右フォトセン
サ２０Ｂは、水平方向に沿って右側に配設されている。
すなわち、左フォトセンサ２０Ａは、先にスリット光を
受ける位置に配設され、右フォトセンサ２０Ｂは、後で
スリット光を受ける位置に配設されている。
【００２４】左および右センサ２０Ａおよび２０Ｂの出
力側には、それぞれアンプ２２Ａおよび２２Ｂが設けら
れている。アンプ２２Ａおよび２２Ｂは、それぞれ左お
よび右センサ２０Ａおよび２０Ｂの出力を増幅する。ア
ンプ２２Ａおよび２２Ｂを設けているのは、スリット光
の光量が小さくても検出を可能にするためである。
力側には、それぞれアンプ２２Ａおよび２２Ｂが設けら
れている。アンプ２２Ａおよび２２Ｂは、それぞれ左お
よび右センサ２０Ａおよび２０Ｂの出力を増幅する。ア
ンプ２２Ａおよび２２Ｂを設けているのは、スリット光
の光量が小さくても検出を可能にするためである。
【００２５】比較器２４は、アンプ２２Ａおよび２２Ｂ
の出力を比較し、前者が後者より大きいときには、第１
の状態の信号（例えば、「Ｌ」）を出力し、後者が前者
より大きいときには、第２の状態の信号（例えば、
「Ｈ」）を出力する。ゲート２６は、セル選択信号を受
けているときに、比較器２４の出力を外部に出力する。
の出力を比較し、前者が後者より大きいときには、第１
の状態の信号（例えば、「Ｌ」）を出力し、後者が前者
より大きいときには、第２の状態の信号（例えば、
「Ｈ」）を出力する。ゲート２６は、セル選択信号を受
けているときに、比較器２４の出力を外部に出力する。
【００２６】図３は、スリットの幅方向に広がり（分
散）を持ったスリット光が、水平方向の左から右に通過
したときの左および右フォトセンサ２０Ａおよび２０Ｂ
の光電流の変化を示す。図３に示されているように、ま
ず、左センサ２０Ａの光電流が増大した後に減少し、続
いて、右センサ２０Ｂの光電流が増大した後に減少す
る。従って、比較器２４は、始め、第１の状態の信号
（例えば、「Ｌ」）を出力し、続いて、第２の状態の信
号（例えば、「Ｈ」）を出力する。
散）を持ったスリット光が、水平方向の左から右に通過
したときの左および右フォトセンサ２０Ａおよび２０Ｂ
の光電流の変化を示す。図３に示されているように、ま
ず、左センサ２０Ａの光電流が増大した後に減少し、続
いて、右センサ２０Ｂの光電流が増大した後に減少す
る。従って、比較器２４は、始め、第１の状態の信号
（例えば、「Ｌ」）を出力し、続いて、第２の状態の信
号（例えば、「Ｈ」）を出力する。
【００２７】比較器２４の出力第１の状態の信号から第
２の状態の信号に切り替わる瞬間、すなわち左センサ２
０Ａの光電流より、右センサ２０Ｂの光電流の方が大き
くなった瞬間（図３の矢印で示されている時点）が「そ
のセルをスリット光が通過した時点：ＴX」として図１
のメモリセル１１に記憶される。前述のように、時点Ｔ
Xを示す情報は、カウンタ１２から得られる。この時点
ＴXから、スリット光を走査させている図１のミラー３
の回転角度が求まり、三角測量法により、測定対象物体
４までの距離を測定できる。
２の状態の信号に切り替わる瞬間、すなわち左センサ２
０Ａの光電流より、右センサ２０Ｂの光電流の方が大き
くなった瞬間（図３の矢印で示されている時点）が「そ
のセルをスリット光が通過した時点：ＴX」として図１
のメモリセル１１に記憶される。前述のように、時点Ｔ
Xを示す情報は、カウンタ１２から得られる。この時点
ＴXから、スリット光を走査させている図１のミラー３
の回転角度が求まり、三角測量法により、測定対象物体
４までの距離を測定できる。
【００２８】図４は、図２のセル８の具体的構成例を示
す。この例は、左および右センサ２０Ａおよび２０Ｂ
を、それぞれ、フォトダイオードＰＤＡおよびＰＤＢに
より構成し、アンプ２２Ａおよび２２Ｂを、それぞれ、
ＣＭＯＳインバータと、その入出力を短絡するアナログ
スイッチとを使用したクロック型アンプにより構成し、
比較器２４を、ＣＭＯＳインバータを２個正帰還結合さ
せてアナログスイッチにより中間電位にバランスさせる
クロック型比較器により構成する。
す。この例は、左および右センサ２０Ａおよび２０Ｂ
を、それぞれ、フォトダイオードＰＤＡおよびＰＤＢに
より構成し、アンプ２２Ａおよび２２Ｂを、それぞれ、
ＣＭＯＳインバータと、その入出力を短絡するアナログ
スイッチとを使用したクロック型アンプにより構成し、
比較器２４を、ＣＭＯＳインバータを２個正帰還結合さ
せてアナログスイッチにより中間電位にバランスさせる
クロック型比較器により構成する。
【００２９】アンプ２０Ａは、フォトダイオードＰＤＡ
の出力すなわちカソードの電位を反転するインバータＩ
１と、このインバータの入力端子と出力端子との間に接
続されるアナログスイッチＡ１とを有し、アンプ２０Ｂ
は、フォトダイオードＰＤＢの出力すなわちカソードの
電位を反転するインバータＩ１と、このインバータの入
力端子と出力端子との間に接続されるアナログスイッチ
Ａ２とを有する。フォトダイオードＰＤＡおよびＰＤＢ
のアノードは、接地されている。アナログスイッチＡ１
およびＡ２は、クロック信号すなわち制御信号φ３によ
って制御される。
の出力すなわちカソードの電位を反転するインバータＩ
１と、このインバータの入力端子と出力端子との間に接
続されるアナログスイッチＡ１とを有し、アンプ２０Ｂ
は、フォトダイオードＰＤＢの出力すなわちカソードの
電位を反転するインバータＩ１と、このインバータの入
力端子と出力端子との間に接続されるアナログスイッチ
Ａ２とを有する。フォトダイオードＰＤＡおよびＰＤＢ
のアノードは、接地されている。アナログスイッチＡ１
およびＡ２は、クロック信号すなわち制御信号φ３によ
って制御される。
【００３０】比較器２４は、一方の入力端子が他方の出
力端子に接続され、他方の出力端子が一方の入力端子に
接続されるインバータＩ３およびＩ４と、インバータＩ
１の出力端子と、インバータＩ３の入力端子およびイン
バータＩ４の出力端子の接続点との間に接続されるアナ
ログスイッチＡ３と、インバータＩ２の出力端子と、イ
ンバータＩ３の出力端子およびインバータＩ４の入力端
子の接続点との間に接続されるアナログスイッチＡ４
と、インバータＩ３の入力端子と出力端子との間すなわ
ちインバータＩ４の入力端子と出力端子との間に接続さ
れるアナログスイッチＡ５とを備える。アナログスイッ
チＡ３およびＡ４は、クロック信号すなわち制御信号φ
２によって制御される。アナログスイッチＡ５は、クロ
ック信号すなわち制御信号φ１によって制御される。
力端子に接続され、他方の出力端子が一方の入力端子に
接続されるインバータＩ３およびＩ４と、インバータＩ
１の出力端子と、インバータＩ３の入力端子およびイン
バータＩ４の出力端子の接続点との間に接続されるアナ
ログスイッチＡ３と、インバータＩ２の出力端子と、イ
ンバータＩ３の出力端子およびインバータＩ４の入力端
子の接続点との間に接続されるアナログスイッチＡ４
と、インバータＩ３の入力端子と出力端子との間すなわ
ちインバータＩ４の入力端子と出力端子との間に接続さ
れるアナログスイッチＡ５とを備える。アナログスイッ
チＡ３およびＡ４は、クロック信号すなわち制御信号φ
２によって制御される。アナログスイッチＡ５は、クロ
ック信号すなわち制御信号φ１によって制御される。
【００３１】図５は、制御信号φ１、φ２およびφ３の
時間変化を示す。フェーズａにおいては、制御信号φ３
が「Ｈ」となるので、アナログスイッチＡ１およびＡ２
が短絡状態となって、インバータＩ１およびＩ２の出力
すなわち点ＩＡおよびＩＢの電位が中間電位にリセット
される。
時間変化を示す。フェーズａにおいては、制御信号φ３
が「Ｈ」となるので、アナログスイッチＡ１およびＡ２
が短絡状態となって、インバータＩ１およびＩ２の出力
すなわち点ＩＡおよびＩＢの電位が中間電位にリセット
される。
【００３２】フェーズｂにおいては、制御信号φ１、φ
２およびφ３がすべて「Ｌ」となるので、２個のフォト
ダイオードＰＤＡおよびＰＤＢの内部容量に蓄積されて
いる電荷が、光の強さに応じて放電する。
２およびφ３がすべて「Ｌ」となるので、２個のフォト
ダイオードＰＤＡおよびＰＤＢの内部容量に蓄積されて
いる電荷が、光の強さに応じて放電する。
【００３３】フェーズｃにおいては、制御信号φ１が
「Ｈ」となるので、アナログスイッチＡ５が短絡状態と
なり、インバータＩ４の出力すなわち点ＳＡの電位、お
よびインバータＩ３の出力すなわち点ＳＢの電位が中間
電位にバランスさせられる。この間、フォトダイオード
ＰＤＡおよびＰＤＢの放電が引き続き行われる。
「Ｈ」となるので、アナログスイッチＡ５が短絡状態と
なり、インバータＩ４の出力すなわち点ＳＡの電位、お
よびインバータＩ３の出力すなわち点ＳＢの電位が中間
電位にバランスさせられる。この間、フォトダイオード
ＰＤＡおよびＰＤＢの放電が引き続き行われる。
【００３４】フェーズｄにおいては、制御信号φ２が
「Ｈ」となるので、アナログスイッチＡ３およびＡ４が
短絡状態にされる。フェーズｃにおいて中間電位になっ
ている点ＳＡおよびＳＢの電位は、点ＳＡが「Ｈ」で点
ＳＢが「Ｌ」の状態か、点ＳＡが「Ｌ」で点ＳＢが
「Ｈ」の状態に安定しようとするので、アナログスイッ
チＡ３およびＡ４が短絡状態にされて、点ＳＡが点ＩＡ
に、点ＳＢが点ＩＢにそれぞれ直接接続されると、フォ
トダイオードＰＤＡおよびＰＤＢに照射された光の強さ
の相違が、点ＩＡおよびＩＢの電位に反映されているか
ら、点ＳＡおよびＳＢは、電位の低い方が「Ｌ」とな
り、電位の高い方が「Ｈ」となって安定する。
「Ｈ」となるので、アナログスイッチＡ３およびＡ４が
短絡状態にされる。フェーズｃにおいて中間電位になっ
ている点ＳＡおよびＳＢの電位は、点ＳＡが「Ｈ」で点
ＳＢが「Ｌ」の状態か、点ＳＡが「Ｌ」で点ＳＢが
「Ｈ」の状態に安定しようとするので、アナログスイッ
チＡ３およびＡ４が短絡状態にされて、点ＳＡが点ＩＡ
に、点ＳＢが点ＩＢにそれぞれ直接接続されると、フォ
トダイオードＰＤＡおよびＰＤＢに照射された光の強さ
の相違が、点ＩＡおよびＩＢの電位に反映されているか
ら、点ＳＡおよびＳＢは、電位の低い方が「Ｌ」とな
り、電位の高い方が「Ｈ」となって安定する。
【００３５】点ＳＢの電位は、インバータＩ５（これは
図２のゲート２６に相当する）に「Ｈ」のセル選択信号
Ｘが与えられたときに（フェーズｂの終了間隔）、イン
バータＩ５によって反転されて、ディジタル値Ｙとして
外部に出力される。外部では、このディジタル値Ｙを監
視しており、「Ｈ」から「Ｌ」（点ＳＢでは、「Ｌ」か
ら「Ｈ」）に切り替わった時点を捕らえ、この時点を
「そのセルをスリット光が通過した時点」とする。
図２のゲート２６に相当する）に「Ｈ」のセル選択信号
Ｘが与えられたときに（フェーズｂの終了間隔）、イン
バータＩ５によって反転されて、ディジタル値Ｙとして
外部に出力される。外部では、このディジタル値Ｙを監
視しており、「Ｈ」から「Ｌ」（点ＳＢでは、「Ｌ」か
ら「Ｈ」）に切り替わった時点を捕らえ、この時点を
「そのセルをスリット光が通過した時点」とする。
【００３６】なお、セルが観測している物体上にスリッ
ト光が照射されていないときには、左右どちらのセンサ
２０Ａおよび２０Ｂにもバイアス光が照射されているこ
とになるが、この場合、わずかな外からのノイズやフォ
トダイオードの特性の違い等が原因で点ＳＢの電位が、
「Ｈ」および「Ｌ」のどちらに倒れるか決定できない。
そこで、フォトダイオードＰＤＡをフォトダイオードＰ
ＤＢよりも少し大きくする、点ＩＡと接地点との間に微
少な電流が流れるように極めて大きな抵抗を挿入する等
の対策を施して、フォトダイオードＰＤＡおよびＰＤＢ
に全く同じ量の光が入射したときに、フォトダイオード
ＰＤＡの方に光が多く照射されるのと同じ状態（点ＳＢ
が「Ｌ」になる状態）になるようにする必要がある。
ト光が照射されていないときには、左右どちらのセンサ
２０Ａおよび２０Ｂにもバイアス光が照射されているこ
とになるが、この場合、わずかな外からのノイズやフォ
トダイオードの特性の違い等が原因で点ＳＢの電位が、
「Ｈ」および「Ｌ」のどちらに倒れるか決定できない。
そこで、フォトダイオードＰＤＡをフォトダイオードＰ
ＤＢよりも少し大きくする、点ＩＡと接地点との間に微
少な電流が流れるように極めて大きな抵抗を挿入する等
の対策を施して、フォトダイオードＰＤＡおよびＰＤＢ
に全く同じ量の光が入射したときに、フォトダイオード
ＰＤＡの方に光が多く照射されるのと同じ状態（点ＳＢ
が「Ｌ」になる状態）になるようにする必要がある。
【００３７】図６は、図４に示されたセル８をＭＯＳ‐
ＦＥＴで構成した例を示す。図４のインバータＩ１は、
ゲートがフォトダイオードＰＤＡのカソードに接続さ
れ、ソースがバイアス電源に接続されたＰ‐ＭＯＳ‐Ｆ
ＥＴＱ１と、ゲートがフォトダイオードＰＤＡのカソー
ドに接続され、ドレインがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１のド
レインに接続され、ソースが接地されるＮ‐ＭＯＳ‐Ｆ
ＥＴＱ２とにより構成される。図４のスイッチＡ１は、
ドレインがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１のゲートおよびＮ‐
ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ２のゲートに接続され、ソースがＰ‐
ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１のドレインに接続され、ゲートに制
御信号φ３が供給されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ３により
構成されている。
ＦＥＴで構成した例を示す。図４のインバータＩ１は、
ゲートがフォトダイオードＰＤＡのカソードに接続さ
れ、ソースがバイアス電源に接続されたＰ‐ＭＯＳ‐Ｆ
ＥＴＱ１と、ゲートがフォトダイオードＰＤＡのカソー
ドに接続され、ドレインがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１のド
レインに接続され、ソースが接地されるＮ‐ＭＯＳ‐Ｆ
ＥＴＱ２とにより構成される。図４のスイッチＡ１は、
ドレインがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１のゲートおよびＮ‐
ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ２のゲートに接続され、ソースがＰ‐
ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１のドレインに接続され、ゲートに制
御信号φ３が供給されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ３により
構成されている。
【００３８】図４のインバータＩ２は、ゲートがフォト
ダイオードＰＤＢのカソードに接続され、ソースがバイ
アス電源に接続されたＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ４と、ゲー
トがフォトダイオードＰＤＢのカソードに接続され、ド
レインがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ４のドレインに接続さ
れ、ソースが接地されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ５とによ
り構成される。図４のスイッチＡ２は、ドレインがＰ‐
ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ４のゲートおよびＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴ
Ｑ５のゲートに接続され、ソースがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴ
Ｑ４のドレインに接続され、ゲートに制御信号φ３が供
給されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ６により構成されてい
る。
ダイオードＰＤＢのカソードに接続され、ソースがバイ
アス電源に接続されたＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ４と、ゲー
トがフォトダイオードＰＤＢのカソードに接続され、ド
レインがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ４のドレインに接続さ
れ、ソースが接地されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ５とによ
り構成される。図４のスイッチＡ２は、ドレインがＰ‐
ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ４のゲートおよびＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴ
Ｑ５のゲートに接続され、ソースがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴ
Ｑ４のドレインに接続され、ゲートに制御信号φ３が供
給されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ６により構成されてい
る。
【００３９】図４のインバータＩ３は、ソースがバイア
ス電源に接続されたＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ７と、ドレイ
ンがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ７のドレインに接続され、ソ
ースが接地されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ８とにより構成
される。図４のインバータＩ４は、ソースがバイアス電
源に接続され、ゲートがインバータＩ３のＰ‐ＭＯＳ‐
ＦＥＴＱ７のドレインに接続されたＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴ
Ｑ９と、ドレインがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ９のドレイン
に接続され、ゲートがインバータＩ３のＰ‐ＭＯＳ‐Ｆ
ＥＴＱ７のドレインに接続され、ソースが接地されるＮ
‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１０とにより構成される。
ス電源に接続されたＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ７と、ドレイ
ンがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ７のドレインに接続され、ソ
ースが接地されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ８とにより構成
される。図４のインバータＩ４は、ソースがバイアス電
源に接続され、ゲートがインバータＩ３のＰ‐ＭＯＳ‐
ＦＥＴＱ７のドレインに接続されたＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴ
Ｑ９と、ドレインがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ９のドレイン
に接続され、ゲートがインバータＩ３のＰ‐ＭＯＳ‐Ｆ
ＥＴＱ７のドレインに接続され、ソースが接地されるＮ
‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１０とにより構成される。
【００４０】図４のスイッチＡ３は、ソースがインバー
タＩ１のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１のドレインに接続さ
れ、ドレインがインバータＩ３のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ
７のドレインに接続され、ゲートに制御信号φ２が供給
されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１１により構成される。図
４のスイッチＡ４は、ソースがインバータＩ４のＰ‐Ｍ
ＯＳ‐ＦＥＴＱ９のドレインに接続され、ドレインがイ
ンバータＩ２のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ４のドレインに接
続され、ゲートに制御信号φ２が供給されるＮ‐ＭＯＳ
‐ＦＥＴＱ１２により構成される。
タＩ１のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１のドレインに接続さ
れ、ドレインがインバータＩ３のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ
７のドレインに接続され、ゲートに制御信号φ２が供給
されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１１により構成される。図
４のスイッチＡ４は、ソースがインバータＩ４のＰ‐Ｍ
ＯＳ‐ＦＥＴＱ９のドレインに接続され、ドレインがイ
ンバータＩ２のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ４のドレインに接
続され、ゲートに制御信号φ２が供給されるＮ‐ＭＯＳ
‐ＦＥＴＱ１２により構成される。
【００４１】図４のスイッチＡ５は、ソースがインバー
タＩ３のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ７のドレインに接続さ
れ、ドレインがインバータＩ４のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ
９のドレインに接続され、ゲートに制御信号φ１が供給
されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１３により構成される。
タＩ３のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ７のドレインに接続さ
れ、ドレインがインバータＩ４のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ
９のドレインに接続され、ゲートに制御信号φ１が供給
されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１３により構成される。
【００４２】図４のインバータＩ５は、ソースがバイア
ス電源に接続され、ゲートがインバータＩ４のＰ‐ＭＯ
Ｓ‐ＦＥＴＱ９のドレインすなわち点ＳＢにに接続され
たＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１４と、ソースがＰ‐ＭＯＳ‐
ＦＥＴＱ１４のドレインに接続され、ゲートにセル選択
信号Ｘの反転信号が供給されるＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１
５と、ドレインがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１５のドレイン
に接続され、ゲートにセル選択信号Ｘが供給されるＮ‐
ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１６と、ドレインがＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥ
ＴＱ１６のソースに接続され、ゲートがインバータＩ４
のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ９のドレインすなわち点ＳＢに
接続され、ソースが接地されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１
７とにより構成される。セル選択信号Ｘが「Ｈ」のと
き、Ｐ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１５のドレインとＮ‐ＭＯＳ
‐ＦＥＴＱ１６のドレインとの接続点から、点ＳＢの電
位を反転させたディジタル値Ｙが出力される。
ス電源に接続され、ゲートがインバータＩ４のＰ‐ＭＯ
Ｓ‐ＦＥＴＱ９のドレインすなわち点ＳＢにに接続され
たＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１４と、ソースがＰ‐ＭＯＳ‐
ＦＥＴＱ１４のドレインに接続され、ゲートにセル選択
信号Ｘの反転信号が供給されるＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１
５と、ドレインがＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１５のドレイン
に接続され、ゲートにセル選択信号Ｘが供給されるＮ‐
ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１６と、ドレインがＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥ
ＴＱ１６のソースに接続され、ゲートがインバータＩ４
のＰ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ９のドレインすなわち点ＳＢに
接続され、ソースが接地されるＮ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１
７とにより構成される。セル選択信号Ｘが「Ｈ」のと
き、Ｐ‐ＭＯＳ‐ＦＥＴＱ１５のドレインとＮ‐ＭＯＳ
‐ＦＥＴＱ１６のドレインとの接続点から、点ＳＢの電
位を反転させたディジタル値Ｙが出力される。
【００４３】図７は、図６のようにＭＯＳ‐ＦＥＴを使
用して構成できる図２のセル８を縦ｎ個×横ｍ個アレイ
状に配列して、撮像面７をＬＳＩ化した例を示す。この
例では、縦方向のセルには、共通の選択信号が供給され
（例えば、第０列のセルには、共通の選択信号Ｘ０が供
給される）、横方向のセルで出力が共通である（例え
ば、第０行のセルの出力は、すべて共通にＹ０として出
力される）。
用して構成できる図２のセル８を縦ｎ個×横ｍ個アレイ
状に配列して、撮像面７をＬＳＩ化した例を示す。この
例では、縦方向のセルには、共通の選択信号が供給され
（例えば、第０列のセルには、共通の選択信号Ｘ０が供
給される）、横方向のセルで出力が共通である（例え
ば、第０行のセルの出力は、すべて共通にＹ０として出
力される）。
【００４４】図８は、図２のセル８からアンプ２２Ａお
よび２２Ｂを取り除いた場合のセルの構成例を示す。こ
の例では、比較器２４が、一方の入力端子が他方の出力
端子に接続され、他方の出力端子が一方の入力端子に接
続されるインバータＩ１１およびＩ１２と、フォトダイ
オードＰＤＡの出力端子であるカソードすなわち点ＰＡ
と、インバータＩ１１の入力端子およびインバータＩ１
２の出力端子の接続点である点ＳＡとの間に接続される
アナログスイッチＡ１１と、フォトダイオードＰＤＢの
出力端子であるカソードすなわち点ＰＢと、インバータ
Ｉ１１の出力端子およびインバータＩ１２の入力端子の
接続点である点ＳＢとの間に接続されるアナログスイッ
チＡ１２と、インバータＩ１１の入力端子と出力端子と
の間すなわちインバータＩ１２の入力端子と出力端子と
の間に接続されるアナログスイッチＡ１３とを備えて構
成される。アナログスイッチＡ１１およびＡ１２には、
クロック信号すなわち制御信号Φ２が供給され、アナロ
グスイッチＡ１３には、クロック信号すなわち制御信号
Φ１が供給される。
よび２２Ｂを取り除いた場合のセルの構成例を示す。こ
の例では、比較器２４が、一方の入力端子が他方の出力
端子に接続され、他方の出力端子が一方の入力端子に接
続されるインバータＩ１１およびＩ１２と、フォトダイ
オードＰＤＡの出力端子であるカソードすなわち点ＰＡ
と、インバータＩ１１の入力端子およびインバータＩ１
２の出力端子の接続点である点ＳＡとの間に接続される
アナログスイッチＡ１１と、フォトダイオードＰＤＢの
出力端子であるカソードすなわち点ＰＢと、インバータ
Ｉ１１の出力端子およびインバータＩ１２の入力端子の
接続点である点ＳＢとの間に接続されるアナログスイッ
チＡ１２と、インバータＩ１１の入力端子と出力端子と
の間すなわちインバータＩ１２の入力端子と出力端子と
の間に接続されるアナログスイッチＡ１３とを備えて構
成される。アナログスイッチＡ１１およびＡ１２には、
クロック信号すなわち制御信号Φ２が供給され、アナロ
グスイッチＡ１３には、クロック信号すなわち制御信号
Φ１が供給される。
【００４５】図９は、制御信号Φ１およびΦ２の時間変
化を示す。フェーズＡにおいては、制御信号Φ１および
Φ２がともに「Ｈ」なので、スイッチＡ１１、Ａ１２お
よびＡ１３は短絡状態となり、２個のフォトダイオード
ＰＤＡおよびＰＤＢの出力電位すなわち点ＰＡおよびＰ
Ｂの電位、ならびにインバータＩ１２およびＩ１１の出
力点ＳＡおよびＳＢの電位が中間電位にリセットされ
る。
化を示す。フェーズＡにおいては、制御信号Φ１および
Φ２がともに「Ｈ」なので、スイッチＡ１１、Ａ１２お
よびＡ１３は短絡状態となり、２個のフォトダイオード
ＰＤＡおよびＰＤＢの出力電位すなわち点ＰＡおよびＰ
Ｂの電位、ならびにインバータＩ１２およびＩ１１の出
力点ＳＡおよびＳＢの電位が中間電位にリセットされ
る。
【００４６】フェーズＢにおいては、制御信号Φ１およ
びΦ２が、それぞれ、「Ｈ」および「Ｌ」なので、スイ
ッチＡ１３だけが短絡状態とされる。従って、インバー
タＩ１２およびＩ１１の出力点ＳＡおよびＳＢの電位が
中間電位にされつつ、２個のフォトダイオードＰＤＡお
よびＰＤＢの内部容量に蓄積されている電荷が、光の強
さに応じて放電させられる。なお、フェーズＡおよびＢ
を含むフェーズＣは、点ＳＡおよびＳＢが中間電位にバ
ランスさせられる期間である。
びΦ２が、それぞれ、「Ｈ」および「Ｌ」なので、スイ
ッチＡ１３だけが短絡状態とされる。従って、インバー
タＩ１２およびＩ１１の出力点ＳＡおよびＳＢの電位が
中間電位にされつつ、２個のフォトダイオードＰＤＡお
よびＰＤＢの内部容量に蓄積されている電荷が、光の強
さに応じて放電させられる。なお、フェーズＡおよびＢ
を含むフェーズＣは、点ＳＡおよびＳＢが中間電位にバ
ランスさせられる期間である。
【００４７】フェーズＤにおいては、制御信号Φ１およ
びΦ２が、それぞれ、「Ｌ」および「Ｈ」なので、スイ
ッチＡ１１およびＡ１２が短絡状態とされる。フェーズ
Ｃにおいて中間電位になっている点ＳＡおよびＳＢの電
位は、点ＳＡが「Ｈ」で点ＳＢが「Ｌ」の状態か、点Ｓ
Ａが「Ｌ」で点ＳＢが「Ｈ」の状態に安定しようとする
ので、スイッチＡ１１およびＡ１２が短絡状態にされ
て、点ＳＡが点ＰＡに、点ＳＢが点ＰＢにそれぞれ直接
接続されると、フォトダイオードＰＤＡおよびＰＤＢに
照射された光の強さの相違が、点ＰＡおよびＰＢの電位
に反映されているから、点ＳＡおよびＳＢは、電位の低
い方が「Ｌ」となり、電位の高い方が「Ｈ」となって安
定する。
びΦ２が、それぞれ、「Ｌ」および「Ｈ」なので、スイ
ッチＡ１１およびＡ１２が短絡状態とされる。フェーズ
Ｃにおいて中間電位になっている点ＳＡおよびＳＢの電
位は、点ＳＡが「Ｈ」で点ＳＢが「Ｌ」の状態か、点Ｓ
Ａが「Ｌ」で点ＳＢが「Ｈ」の状態に安定しようとする
ので、スイッチＡ１１およびＡ１２が短絡状態にされ
て、点ＳＡが点ＰＡに、点ＳＢが点ＰＢにそれぞれ直接
接続されると、フォトダイオードＰＤＡおよびＰＤＢに
照射された光の強さの相違が、点ＰＡおよびＰＢの電位
に反映されているから、点ＳＡおよびＳＢは、電位の低
い方が「Ｌ」となり、電位の高い方が「Ｈ」となって安
定する。
【００４８】点ＳＢの電位が、インバータＩ５（これは
図２のゲート２６に相当する）に「Ｈ」のセル選択信号
Ｘが与えられたときに、インバータＩ５によって反転さ
れて、ディジタル値Ｙとして外部に出力される。
図２のゲート２６に相当する）に「Ｈ」のセル選択信号
Ｘが与えられたときに、インバータＩ５によって反転さ
れて、ディジタル値Ｙとして外部に出力される。
【００４９】図８のように構成されたセルは、スリット
光の光量が十分なときに有効である。
光の光量が十分なときに有効である。
【００５０】図２の実施例のように、２個のフォトセン
サ２０Ａおよび２０Ｂを使用して１つのセル８を構成す
ると、従来のように１つのセルに１つのフォトセンサを
使用する方式に比べ、同数のフォトセンサを使用する場
合、反射スリット光の移動方向すなわち横方向の解像度
が半分になってしまう。図１０の実施例は、このような
解像度の低下を招来することなく、反射スリット光が撮
像面を構成する点を通過する時点を正確に検出できるよ
うにしたものである。
サ２０Ａおよび２０Ｂを使用して１つのセル８を構成す
ると、従来のように１つのセルに１つのフォトセンサを
使用する方式に比べ、同数のフォトセンサを使用する場
合、反射スリット光の移動方向すなわち横方向の解像度
が半分になってしまう。図１０の実施例は、このような
解像度の低下を招来することなく、反射スリット光が撮
像面を構成する点を通過する時点を正確に検出できるよ
うにしたものである。
【００５１】図１０の実施例において、反射スリット光
の移動方向に沿ってＮ個（Ｎは、３以上の整数）のフォ
トダイオードＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４，ＰＤ５
・・・が等間隔で隣接して配設されている。Ｎ個のアン
プＡＭ１，ＡＭ２，ＡＭ３，ＡＭ４，ＡＭ５・・・は、
それぞれ、対応するフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２，
ＰＤ３，ＰＤ４，ＰＤ５・・・の出力を増幅する。
の移動方向に沿ってＮ個（Ｎは、３以上の整数）のフォ
トダイオードＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４，ＰＤ５
・・・が等間隔で隣接して配設されている。Ｎ個のアン
プＡＭ１，ＡＭ２，ＡＭ３，ＡＭ４，ＡＭ５・・・は、
それぞれ、対応するフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２，
ＰＤ３，ＰＤ４，ＰＤ５・・・の出力を増幅する。
【００５２】アンプＡＭ１の出力は、比較器Ｈ１の一方
の入力に供給される。分配回路Ｄ１は、アンプＡＭ２の
出力を分配して、比較器Ｈ１の他方の入力に供給すると
ともに、比較器Ｈ２の一方の入力に供給する。分配回路
Ｄ２は、アンプＡＭ３の出力を分配して、比較器Ｈ２の
他方の入力に供給するとともに、比較器Ｈ３の一方の入
力に供給する。分配回路Ｄ３は、アンプＡＭ４の出力を
分配して、比較器Ｈ３の他方の入力に供給するととも
に、比較器Ｈ４の一方の入力に供給する。分配回路Ｄ４
は、アンプＡＭ５の出力を分配して、比較器Ｈ４の他方
の入力に供給するとともに、比較器Ｈ５の一方の入力に
供給する。
の入力に供給される。分配回路Ｄ１は、アンプＡＭ２の
出力を分配して、比較器Ｈ１の他方の入力に供給すると
ともに、比較器Ｈ２の一方の入力に供給する。分配回路
Ｄ２は、アンプＡＭ３の出力を分配して、比較器Ｈ２の
他方の入力に供給するとともに、比較器Ｈ３の一方の入
力に供給する。分配回路Ｄ３は、アンプＡＭ４の出力を
分配して、比較器Ｈ３の他方の入力に供給するととも
に、比較器Ｈ４の一方の入力に供給する。分配回路Ｄ４
は、アンプＡＭ５の出力を分配して、比較器Ｈ４の他方
の入力に供給するとともに、比較器Ｈ５の一方の入力に
供給する。
【００５３】比較器Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５・・
・は、それぞれ、一方の入力と他方の入力とを比較し、
前者が後者より大きいときには、第１の状態の信号（例
えば、「Ｌ」）を出力し、後者が前者より大きいときに
は、第２の状態の信号（例えば、「Ｈ」）を出力する。
ゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５・・・は、それぞ
れ、セル選択信号を受けているときに、比較器Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５・・・の出力を外部に出力する。
・は、それぞれ、一方の入力と他方の入力とを比較し、
前者が後者より大きいときには、第１の状態の信号（例
えば、「Ｌ」）を出力し、後者が前者より大きいときに
は、第２の状態の信号（例えば、「Ｈ」）を出力する。
ゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５・・・は、それぞ
れ、セル選択信号を受けているときに、比較器Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５・・・の出力を外部に出力する。
【００５４】比較器Ｈ１は、結局、１番目および２番目
のフォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２が出力する光電
流の大きさを比較していることになり、比較器１が出力
する比較結果に基づいて、反射スリット光が、１番目の
フォトダイオードＰＤ１から２番目のフォトダイオード
ＰＤ２に移る時点が求められる。比較器Ｈ２は、結局、
２番目および３番目のフォトダイオードＰＤ２およびＰ
Ｄ３が出力する光電流の大きさを比較していることにな
り、比較器２が出力する比較結果に基づいて、反射スリ
ット光が、２番目のフォトダイオードＰＤ２から３番目
のフォトダイオードＰＤ３に移る時点が求められる。比
較器Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５・・・についても同様である。
のフォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２が出力する光電
流の大きさを比較していることになり、比較器１が出力
する比較結果に基づいて、反射スリット光が、１番目の
フォトダイオードＰＤ１から２番目のフォトダイオード
ＰＤ２に移る時点が求められる。比較器Ｈ２は、結局、
２番目および３番目のフォトダイオードＰＤ２およびＰ
Ｄ３が出力する光電流の大きさを比較していることにな
り、比較器２が出力する比較結果に基づいて、反射スリ
ット光が、２番目のフォトダイオードＰＤ２から３番目
のフォトダイオードＰＤ３に移る時点が求められる。比
較器Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５・・・についても同様である。
【００５５】このようにして求められた、反射スリット
光が（ｉ−１）番目（ｉは、２以上の整数）のフォトダ
イオードからｉ番目のフォトダイオードに移る時点、お
よびｉ番目のフォトダイオードから（ｉ＋１）番目のフ
ォトダイオードに移る時点を、反射スリット光が撮像面
を構成する各点を通過した時点とすることにより、反射
スリット光の移動方向に沿う解像度を高く（すなわち
（Ｎ−１））維持しつつ、反射スリット光が撮像面を構
成する点を通過する時点を正確に検出できる。すなわ
ち、図１０の実施例においては、等間隔で隣接して配置
されたＮ個のフォトダイオードのすべての境界点におい
て、両側のフォトダイオードから出力される光電流の比
較を行うことにより、反射スリット光の移動方向の解像
度を向上させている。
光が（ｉ−１）番目（ｉは、２以上の整数）のフォトダ
イオードからｉ番目のフォトダイオードに移る時点、お
よびｉ番目のフォトダイオードから（ｉ＋１）番目のフ
ォトダイオードに移る時点を、反射スリット光が撮像面
を構成する各点を通過した時点とすることにより、反射
スリット光の移動方向に沿う解像度を高く（すなわち
（Ｎ−１））維持しつつ、反射スリット光が撮像面を構
成する点を通過する時点を正確に検出できる。すなわ
ち、図１０の実施例においては、等間隔で隣接して配置
されたＮ個のフォトダイオードのすべての境界点におい
て、両側のフォトダイオードから出力される光電流の比
較を行うことにより、反射スリット光の移動方向の解像
度を向上させている。
【００５６】図１０の実施例は、１つのフォトダイオー
ドの出力を両側の比較器で共用し、これらの比較器で同
時に光電流の比較を行っているが、このようにすると、
フォトダイオードの数だけ、比較器を必要とする。図１
１の実施例は、フォトダイオードの数の半分の比較器を
必要とするだけで、反射スリット光の移動方向に沿う解
像度を高く維持しつつ、反射スリット光が撮像面を構成
する点を通過する時点を正確に検出できるようにした例
である。図１１の実施例は、図４のセル構造を使用し、
同一の比較器に対して、異なるフォトダイオードの出力
を時分割で供給するようにしたものである。
ドの出力を両側の比較器で共用し、これらの比較器で同
時に光電流の比較を行っているが、このようにすると、
フォトダイオードの数だけ、比較器を必要とする。図１
１の実施例は、フォトダイオードの数の半分の比較器を
必要とするだけで、反射スリット光の移動方向に沿う解
像度を高く維持しつつ、反射スリット光が撮像面を構成
する点を通過する時点を正確に検出できるようにした例
である。図１１の実施例は、図４のセル構造を使用し、
同一の比較器に対して、異なるフォトダイオードの出力
を時分割で供給するようにしたものである。
【００５７】図１１を参照するに、１６個のフォトダイ
オードＰＤ１乃至ＰＤ１６が、反射スリット光の移動方
向に沿って、等間隔で隣接して配設されている。破線で
囲まれた部分Ｃ１乃至Ｃ８は、それぞれ、図４のセルに
相当する部分である。まず、破線で囲まれた部分Ｃ１に
注目すると、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４および
Ｉ５、ならびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５
は、図４のセル８の同一参照符号が付されたものと同一
である。異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１お
よびＡ２の代わりにアナログスイッチＳ１およびＳ２が
設けられ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータ
Ｉ３の入力との間に、アナログスイッチＷ１が設けら
れ、隣のセルに相当する部分Ｃ２のインバータＩ１の出
力とインバータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ
２が設けられる点である。アナログスイッチＷ１および
Ｗ２の制御入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接
続され、アナログスイッチＳ１およびＳ２の制御入力に
は、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が接続されている。イ
ンバータＩ３およびＩ４、ならびにアナログスイッチＡ
５，Ｓ１，Ｓ２、Ｗ１およびＷ２が、比較器を構成して
いる。
オードＰＤ１乃至ＰＤ１６が、反射スリット光の移動方
向に沿って、等間隔で隣接して配設されている。破線で
囲まれた部分Ｃ１乃至Ｃ８は、それぞれ、図４のセルに
相当する部分である。まず、破線で囲まれた部分Ｃ１に
注目すると、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４および
Ｉ５、ならびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５
は、図４のセル８の同一参照符号が付されたものと同一
である。異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１お
よびＡ２の代わりにアナログスイッチＳ１およびＳ２が
設けられ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータ
Ｉ３の入力との間に、アナログスイッチＷ１が設けら
れ、隣のセルに相当する部分Ｃ２のインバータＩ１の出
力とインバータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ
２が設けられる点である。アナログスイッチＷ１および
Ｗ２の制御入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接
続され、アナログスイッチＳ１およびＳ２の制御入力に
は、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が接続されている。イ
ンバータＩ３およびＩ４、ならびにアナログスイッチＡ
５，Ｓ１，Ｓ２、Ｗ１およびＷ２が、比較器を構成して
いる。
【００５８】ＡＮＤゲートＡＮＤ１の一方の入力には、
図４の例と同一のクロック信号すなわち制御信号φ２が
供給され、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の他方の入力には、比
較器に光電流を供給するフォトダイオードを切り替える
ためのタイミング信号Ｚ０が供給される。ＡＮＤゲート
ＡＮＤ２の一方の入力には、クロック信号すなわち制御
信号φ２が供給され、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の他方の入
力には、タイミング信号Ｚ０がインバータＩＮＶを介し
て供給される。
図４の例と同一のクロック信号すなわち制御信号φ２が
供給され、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の他方の入力には、比
較器に光電流を供給するフォトダイオードを切り替える
ためのタイミング信号Ｚ０が供給される。ＡＮＤゲート
ＡＮＤ２の一方の入力には、クロック信号すなわち制御
信号φ２が供給され、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の他方の入
力には、タイミング信号Ｚ０がインバータＩＮＶを介し
て供給される。
【００５９】次に、破線で囲まれた部分Ｃ２に注目する
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ３およびＳ４が設けら
れ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３の
入力との間にアナログスイッチＷ３が設けられ、隣のセ
ルに相当する部分Ｃ３のインバータＩ１の出力とインバ
ータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ４が設けら
れる点である。アナログスイッチＷ３およびＷ４の制御
入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接続され、ア
ナログスイッチＳ３およびＳ４の制御入力には、ＡＮＤ
ゲートＡＮＤ２の出力が接続されている。インバータＩ
３およびＩ４、ならびにアナログスイッチＡ５，Ｓ３，
Ｓ４，Ｗ３およびＷ４が、比較器を構成している。
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ３およびＳ４が設けら
れ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３の
入力との間にアナログスイッチＷ３が設けられ、隣のセ
ルに相当する部分Ｃ３のインバータＩ１の出力とインバ
ータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ４が設けら
れる点である。アナログスイッチＷ３およびＷ４の制御
入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接続され、ア
ナログスイッチＳ３およびＳ４の制御入力には、ＡＮＤ
ゲートＡＮＤ２の出力が接続されている。インバータＩ
３およびＩ４、ならびにアナログスイッチＡ５，Ｓ３，
Ｓ４，Ｗ３およびＷ４が、比較器を構成している。
【００６０】次に、破線で囲まれた部分Ｃ３に注目する
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ５およびＳ６が設けら
れ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３の
入力との間にアナログスイッチＷ５が設けられ、隣のセ
ルに相当する部分Ｃ４のインバータＩ１の出力とインバ
ータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ６が設けら
れる点である。アナログスイッチＷ５およびＷ６の制御
入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接続され、ア
ナログスイッチＳ５およびＳ６の制御入力には、ＡＮＤ
ゲートＡＮＤ２の出力が接続されている。インバータＩ
３およびＩ４、ならびにアナログスイッチＡ５，Ｓ５，
Ｓ６，Ｗ５およびＷ６が、比較器を構成している。
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ５およびＳ６が設けら
れ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３の
入力との間にアナログスイッチＷ５が設けられ、隣のセ
ルに相当する部分Ｃ４のインバータＩ１の出力とインバ
ータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ６が設けら
れる点である。アナログスイッチＷ５およびＷ６の制御
入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接続され、ア
ナログスイッチＳ５およびＳ６の制御入力には、ＡＮＤ
ゲートＡＮＤ２の出力が接続されている。インバータＩ
３およびＩ４、ならびにアナログスイッチＡ５，Ｓ５，
Ｓ６，Ｗ５およびＷ６が、比較器を構成している。
【００６１】次に、破線で囲まれた部分Ｃ４に注目する
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ７およびＳ８が設けら
れ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３の
入力との間にアナログスイッチＷ７が設けられ、隣のセ
ルに相当する部分Ｃ５のインバータＩ１の出力とインバ
ータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ８が設けら
れる点である。アナログスイッチＷ７およびＷ８の制御
入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接続され、ア
ナログスイッチＳ７およびＳ８の制御入力には、ＡＮＤ
ゲートＡＮＤ２の出力が接続されている。インバータＩ
３およびＩ４、ならびにアナログスイッチＡ５，Ｓ７，
Ｓ８，Ｗ７およびＷ８が、比較器を構成している。
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ７およびＳ８が設けら
れ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３の
入力との間にアナログスイッチＷ７が設けられ、隣のセ
ルに相当する部分Ｃ５のインバータＩ１の出力とインバ
ータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ８が設けら
れる点である。アナログスイッチＷ７およびＷ８の制御
入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接続され、ア
ナログスイッチＳ７およびＳ８の制御入力には、ＡＮＤ
ゲートＡＮＤ２の出力が接続されている。インバータＩ
３およびＩ４、ならびにアナログスイッチＡ５，Ｓ７，
Ｓ８，Ｗ７およびＷ８が、比較器を構成している。
【００６２】次に、破線で囲まれた部分Ｃ５に注目する
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ９およびＳ１０が設けら
れ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３の
入力との間にアナログスイッチＷ９が設けられ、隣のセ
ルに相当する部分Ｃ６のインバータＩ１の出力とインバ
ータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ１０が設け
られる点である。アナログスイッチＷ９およびＷ１０の
制御入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接続さ
れ、アナログスイッチＳ９およびＳ１０の制御入力に
は、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が接続されている。イ
ンバータＩ３およびＩ４、ならびにアナログスイッチＡ
５，Ｓ９，Ｓ１０，Ｗ９およびＷ１０が、比較器を構成
している。
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ９およびＳ１０が設けら
れ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３の
入力との間にアナログスイッチＷ９が設けられ、隣のセ
ルに相当する部分Ｃ６のインバータＩ１の出力とインバ
ータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ１０が設け
られる点である。アナログスイッチＷ９およびＷ１０の
制御入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接続さ
れ、アナログスイッチＳ９およびＳ１０の制御入力に
は、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が接続されている。イ
ンバータＩ３およびＩ４、ならびにアナログスイッチＡ
５，Ｓ９，Ｓ１０，Ｗ９およびＷ１０が、比較器を構成
している。
【００６３】次に、破線で囲まれた部分Ｃ６に注目する
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ１１およびＳ１２が設け
られ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３
の入力との間にアナログスイッチＷ１１が設けられ、隣
のセルに相当する部分Ｃ７のインバータＩ１の出力とイ
ンバータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ１２が
設けられる点である。アナログスイッチＷ１１およびＷ
１２の制御入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接
続され、アナログスイッチＳ１１およびＳ１２の制御入
力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が接続されてい
る。インバータＩ３およびＩ４、ならびにアナログスイ
ッチＡ５，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｗ１１およびＷ１２が、比
較器を構成している。
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ１１およびＳ１２が設け
られ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３
の入力との間にアナログスイッチＷ１１が設けられ、隣
のセルに相当する部分Ｃ７のインバータＩ１の出力とイ
ンバータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ１２が
設けられる点である。アナログスイッチＷ１１およびＷ
１２の制御入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接
続され、アナログスイッチＳ１１およびＳ１２の制御入
力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が接続されてい
る。インバータＩ３およびＩ４、ならびにアナログスイ
ッチＡ５，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｗ１１およびＷ１２が、比
較器を構成している。
【００６４】次に、破線で囲まれた部分Ｃ７に注目する
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ１３およびＳ１４が設け
られ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３
の入力との間にアナログスイッチＷ１３が設けられ、隣
のセルに相当する部分Ｃ８のインバータＩ１の出力とイ
ンバータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ１４が
設けられる点である。アナログスイッチＷ１３およびＷ
１４の制御入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接
続され、アナログスイッチＳ１３およびＳ１４の制御入
力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が接続されてい
る。インバータＩ３およびＩ４、ならびにアナログスイ
ッチＡ５，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｗ１３およびＷ１４が、比
較器を構成している。
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ１３およびＳ１４が設け
られ、さらに、インバータＩ２の出力とインバータＩ３
の入力との間にアナログスイッチＷ１３が設けられ、隣
のセルに相当する部分Ｃ８のインバータＩ１の出力とイ
ンバータＩ４の入力との間にアナログスイッチＷ１４が
設けられる点である。アナログスイッチＷ１３およびＷ
１４の制御入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ１の出力が接
続され、アナログスイッチＳ１３およびＳ１４の制御入
力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が接続されてい
る。インバータＩ３およびＩ４、ならびにアナログスイ
ッチＡ５，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｗ１３およびＷ１４が、比
較器を構成している。
【００６５】次に、破線で囲まれた部分Ｃ８に注目する
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ１５およびＳ１６が設け
られる点である。アナログスイッチＳ１５およびＳ１６
の制御入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が接続さ
れている。インバータＩ３およびＩ４、ならびにアナロ
グスイッチＡ５，Ｓ１５およびＳ１６が、比較器を構成
している。
と、インバータＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４およびＩ５、な
らびにアナログスイッチＡ１，Ａ２およびＡ５は、図４
のセル８の同一参照符号が付されたものと同一である。
異なる点は、セル８のアナログスイッチＡ１およびＡ２
の代わりにアナログスイッチＳ１５およびＳ１６が設け
られる点である。アナログスイッチＳ１５およびＳ１６
の制御入力には、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が接続さ
れている。インバータＩ３およびＩ４、ならびにアナロ
グスイッチＡ５，Ｓ１５およびＳ１６が、比較器を構成
している。
【００６６】図１２は、図１１の実施例の各部の信号を
示すタイミング図である。以下、図１２を参照して、図
１１の実施例の動作を説明する。タイミング信号Ｚ０が
「Ｌ」のときには、タイミング信号φ２が供給される
と、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が「Ｈ」なので、アナ
ログスイッチＳ１乃至Ｓ１６がオンとなり、（ＰＤ１，
ＰＤ２），（ＰＤ３，ＰＤ４），（ＰＤ５，ＰＤ６），
（ＰＤ７，ＰＤ８），（ＰＤ９，ＰＤ１０），（ＰＤ１
１，ＰＤ１２），（ＰＤ１３，ＰＤ１４），（ＰＤ１
５，ＰＤ１６）の８つのフォトダイオード対の光電流が
比較されて、反射スリット光の通過が検出される。
示すタイミング図である。以下、図１２を参照して、図
１１の実施例の動作を説明する。タイミング信号Ｚ０が
「Ｌ」のときには、タイミング信号φ２が供給される
と、ＡＮＤゲートＡＮＤ２の出力が「Ｈ」なので、アナ
ログスイッチＳ１乃至Ｓ１６がオンとなり、（ＰＤ１，
ＰＤ２），（ＰＤ３，ＰＤ４），（ＰＤ５，ＰＤ６），
（ＰＤ７，ＰＤ８），（ＰＤ９，ＰＤ１０），（ＰＤ１
１，ＰＤ１２），（ＰＤ１３，ＰＤ１４），（ＰＤ１
５，ＰＤ１６）の８つのフォトダイオード対の光電流が
比較されて、反射スリット光の通過が検出される。
【００６７】タイミング信号Ｚ０が「Ｈ」のときには、
タイミング信号φ２が供給されると、ＡＮＤゲートＡＮ
Ｄ１の出力が「Ｈ」なので、アナログスイッチＷ１乃至
Ｗ１４がオンとなり、（ＰＤ２，ＰＤ３），（ＰＤ４，
ＰＤ５），（ＰＤ６，ＰＤ７），（ＰＤ８，ＰＤ９），
（ＰＤ１０，ＰＤ１１），（ＰＤ１２，ＰＤ１３），
（ＰＤ１４，ＰＤ１５）の７つのフォトダイオード対の
光電流が比較されて、反射スリット光の通過が検出され
る。
タイミング信号φ２が供給されると、ＡＮＤゲートＡＮ
Ｄ１の出力が「Ｈ」なので、アナログスイッチＷ１乃至
Ｗ１４がオンとなり、（ＰＤ２，ＰＤ３），（ＰＤ４，
ＰＤ５），（ＰＤ６，ＰＤ７），（ＰＤ８，ＰＤ９），
（ＰＤ１０，ＰＤ１１），（ＰＤ１２，ＰＤ１３），
（ＰＤ１４，ＰＤ１５）の７つのフォトダイオード対の
光電流が比較されて、反射スリット光の通過が検出され
る。
【００６８】各フェーズに同期してスリット光は走査さ
れるので、フォトダイオードの対のとり方が交互に変化
することになる。従って、連続した２回の計測結果を重
ね合わせることによって、解像度を上げることができる
（図１１の例の場合は、１５）。
れるので、フォトダイオードの対のとり方が交互に変化
することになる。従って、連続した２回の計測結果を重
ね合わせることによって、解像度を上げることができる
（図１１の例の場合は、１５）。
【００６９】なお、上記実施例においては、フォトセン
サとしてフォトダイオードを使用したが、フォトトラン
ジスタ等も使用できる。要するに、光の強さに応じた信
号を出力するものであれば、どのようなものでも良い。
サとしてフォトダイオードを使用したが、フォトトラン
ジスタ等も使用できる。要するに、光の強さに応じた信
号を出力するものであれば、どのようなものでも良い。
【００７０】
【発明の効果】請求項１および請求項２の距離測定方法
および装置によれば、撮像面を構成するセルにおいて、
隣接した２個のフォトセンサが出力する光電流の大きさ
を比較し、この比較結果に基づいて、反射スリット光が
２個のフォトセンサの一方から他方に移る時点を求め、
この時点を、反射スリット光がセルを通過した時点とす
るようにしたので、測定対象物の表面状態や表面の向き
等によって、測定対象物体に反射して撮像面に投射され
るスリット光の光量およびスリット光の幅方向の空間的
広がりに違いが生じても、反射スリット光がセルを通過
した時点を正確に検出できる。また、長時間測定等によ
りフォトセンサの温度が上昇しても、１つのセル内の２
個のフォトセンサの温度上昇は同じであり、暗電流の変
化分も同じなので、２個のフォトセンサが出力する光電
流の大きさの比較結果には、影響を与えない。従って、
温度補償の必要もない。さらに、隣接した２個のフォト
センサが受けるバイアス光は、同じと考えられるので、
光を積分して読み出してもバイアス光の影響を受けな
い。よって、感度を高めることができ、遠い位置にある
物体や、反射率の低い物体に対する測定が可能となる。
および装置によれば、撮像面を構成するセルにおいて、
隣接した２個のフォトセンサが出力する光電流の大きさ
を比較し、この比較結果に基づいて、反射スリット光が
２個のフォトセンサの一方から他方に移る時点を求め、
この時点を、反射スリット光がセルを通過した時点とす
るようにしたので、測定対象物の表面状態や表面の向き
等によって、測定対象物体に反射して撮像面に投射され
るスリット光の光量およびスリット光の幅方向の空間的
広がりに違いが生じても、反射スリット光がセルを通過
した時点を正確に検出できる。また、長時間測定等によ
りフォトセンサの温度が上昇しても、１つのセル内の２
個のフォトセンサの温度上昇は同じであり、暗電流の変
化分も同じなので、２個のフォトセンサが出力する光電
流の大きさの比較結果には、影響を与えない。従って、
温度補償の必要もない。さらに、隣接した２個のフォト
センサが受けるバイアス光は、同じと考えられるので、
光を積分して読み出してもバイアス光の影響を受けな
い。よって、感度を高めることができ、遠い位置にある
物体や、反射率の低い物体に対する測定が可能となる。
【００７１】請求項３の距離測定装置によれば、第１お
よび第２のインバータ、ならびに第１、第２および第３
スイッチを使用して比較器を構成し、まず、第１、第２
および第３スイッチを短絡状態にして２個のフォトセン
サの出力ならびに第１および第２インバータの出力を中
間電位にリセットし、次に、第３スイッチのみ短絡状態
を維持して第１および第２インバータの出力が中間電位
の状態で２個のフォトセンサを放電させ、次に、第１お
よび第２スイッチを短絡状態にし、２個のフォトセンサ
の出力の高低が反映した出力が、第１および第２インバ
ータの出力から得られるようにしたので、簡単な構成
で、反射スリット光が２個のフォトセンサの一方から他
方に移る時点を求めることができる。
よび第２のインバータ、ならびに第１、第２および第３
スイッチを使用して比較器を構成し、まず、第１、第２
および第３スイッチを短絡状態にして２個のフォトセン
サの出力ならびに第１および第２インバータの出力を中
間電位にリセットし、次に、第３スイッチのみ短絡状態
を維持して第１および第２インバータの出力が中間電位
の状態で２個のフォトセンサを放電させ、次に、第１お
よび第２スイッチを短絡状態にし、２個のフォトセンサ
の出力の高低が反映した出力が、第１および第２インバ
ータの出力から得られるようにしたので、簡単な構成
で、反射スリット光が２個のフォトセンサの一方から他
方に移る時点を求めることができる。
【００７２】請求項４の距離測定装置によれば、第１お
よび第２のインバータおよび第１および第２のスイッチ
により２個の増幅器を構成し、第３および第４のインバ
ータならびに第３、第４および第５のスイッチにより比
較器を構成し、まず、第１および第２スイッチを短絡状
態にして第１および第２インバータの出力を中間電位に
リセットし、次に、２個のフォトセンサを放電させ、次
に、第５スイッチを短絡状態にして第３および第４イン
バータの出力を中間電位にし、次に、第３および第４ス
イッチを短絡状態にし、２個のフォトセンサの出力の高
低が反映した出力が、第３および第４インバータの出力
から得られるようにしたので、反射スリット光の光量が
小さく、フォトセンサの出力が小さくても、簡単な構成
で、反射スリット光が２個のフォトセンサの一方から他
方に移る時点を求めることができる。
よび第２のインバータおよび第１および第２のスイッチ
により２個の増幅器を構成し、第３および第４のインバ
ータならびに第３、第４および第５のスイッチにより比
較器を構成し、まず、第１および第２スイッチを短絡状
態にして第１および第２インバータの出力を中間電位に
リセットし、次に、２個のフォトセンサを放電させ、次
に、第５スイッチを短絡状態にして第３および第４イン
バータの出力を中間電位にし、次に、第３および第４ス
イッチを短絡状態にし、２個のフォトセンサの出力の高
低が反映した出力が、第３および第４インバータの出力
から得られるようにしたので、反射スリット光の光量が
小さく、フォトセンサの出力が小さくても、簡単な構成
で、反射スリット光が２個のフォトセンサの一方から他
方に移る時点を求めることができる。
【００７３】請求項５の距離測定装置によれば、反射ス
リット光の移動方向に沿ってＮ個（Ｎは３以上の整数）
の隣接したフォトセンサを配設し、第１比較手段が、Ｎ
個のフォトセンサのうち、（ｉ−１）番目およびｉ番目
のフォトセンサ（ｉは２以上の整数）が出力する光電流
の大きさを比較し、第２比較手段が、Ｎ個のフォトセン
サのうち、ｉ番目および（ｉ＋１）番目のフォトセンサ
が出力する光電流の大きさを比較し、第１および第２比
較手段の比較結果に基づいて、反射スリット光が、（ｉ
−１）番目のフォトセンサからｉ番目のフォトセンサに
移る時点を求めるとともに、反射スリット光が、ｉ番目
のフォトセンサから（ｉ＋１）番目のフォトセンサに移
る時点を求め、これらの時点を、反射スリット光が撮像
面を構成する各点を通過した時点とするので、反射スリ
ット光の移動方向に沿う解像度を高く維持しつつ、反射
スリット光が撮像面を構成する点を通過する時点を正確
に検出できる。
リット光の移動方向に沿ってＮ個（Ｎは３以上の整数）
の隣接したフォトセンサを配設し、第１比較手段が、Ｎ
個のフォトセンサのうち、（ｉ−１）番目およびｉ番目
のフォトセンサ（ｉは２以上の整数）が出力する光電流
の大きさを比較し、第２比較手段が、Ｎ個のフォトセン
サのうち、ｉ番目および（ｉ＋１）番目のフォトセンサ
が出力する光電流の大きさを比較し、第１および第２比
較手段の比較結果に基づいて、反射スリット光が、（ｉ
−１）番目のフォトセンサからｉ番目のフォトセンサに
移る時点を求めるとともに、反射スリット光が、ｉ番目
のフォトセンサから（ｉ＋１）番目のフォトセンサに移
る時点を求め、これらの時点を、反射スリット光が撮像
面を構成する各点を通過した時点とするので、反射スリ
ット光の移動方向に沿う解像度を高く維持しつつ、反射
スリット光が撮像面を構成する点を通過する時点を正確
に検出できる。
【００７４】請求項６の構成の距離測定装置において
は、反射スリット光の移動方向に沿って複数個の隣接し
たフォトセンサを配設し、比較手段が、第１のタイミン
グで、隣接した２個のフォトセンサである第１フォトセ
ンサ対が出力する光電流の大きさを比較し、第２のタイ
ミングで、第１フォトセンサ対とはフォトセンサ１個分
ずれた隣接した２個のフォトセンサである第２フォトセ
ンサ対が出力する光電流の大きさを比較し、比較結果に
基づいて、反射スリット光が、第１フォトセンサ対の一
方から他方に移る時点を求めるとともに、反射スリット
光が、第２フォトセンサ対の一方から他方に移る時点を
求め、これらの時点を、反射スリット光が撮像面を構成
する各点を通過した時点とするので、反射スリット光の
移動方向に沿う解像度を高く維持しつつ、反射スリット
光が撮像面を構成する点を通過する時点を正確に検出で
きる。
は、反射スリット光の移動方向に沿って複数個の隣接し
たフォトセンサを配設し、比較手段が、第１のタイミン
グで、隣接した２個のフォトセンサである第１フォトセ
ンサ対が出力する光電流の大きさを比較し、第２のタイ
ミングで、第１フォトセンサ対とはフォトセンサ１個分
ずれた隣接した２個のフォトセンサである第２フォトセ
ンサ対が出力する光電流の大きさを比較し、比較結果に
基づいて、反射スリット光が、第１フォトセンサ対の一
方から他方に移る時点を求めるとともに、反射スリット
光が、第２フォトセンサ対の一方から他方に移る時点を
求め、これらの時点を、反射スリット光が撮像面を構成
する各点を通過した時点とするので、反射スリット光の
移動方向に沿う解像度を高く維持しつつ、反射スリット
光が撮像面を構成する点を通過する時点を正確に検出で
きる。
【図１】本発明の距離測定装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】図１の距離測定装置の撮像面を構成するセルの
一実施例の構成を示すブロック図である。
一実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】反射スリット光の移動に伴う左フォトセンサ２
０Ａおよび右フォトセンサ２０Ｂの光電流の時間変化を
示すグラフである。
０Ａおよび右フォトセンサ２０Ｂの光電流の時間変化を
示すグラフである。
【図４】アンプ２２Ａおよび２２Ｂならびに比較器２４
の一構成例を示すブロック図である。
の一構成例を示すブロック図である。
【図５】図４のアンプ２２Ａおよび２２Ｂならびに比較
器２４に供給される制御信号φ１、φ２およびφ３の一
例を示すタイミング図である。
器２４に供給される制御信号φ１、φ２およびφ３の一
例を示すタイミング図である。
【図６】図４のアンプ２２Ａおよび２２Ｂならびに比較
器２４をＭＯＳ‐ＦＥＴにより構成した一回路例を示す
回路図である。
器２４をＭＯＳ‐ＦＥＴにより構成した一回路例を示す
回路図である。
【図７】図２の本発明によるセルで撮像面を構成した例
を示す図である。
を示す図である。
【図８】アンプ２２Ａおよび２２Ｂを使用せずにフォト
センサ２０Ａおよび２０Ｂを比較器２４に直接接続する
場合のセルの構成例を示すブロック図である。
センサ２０Ａおよび２０Ｂを比較器２４に直接接続する
場合のセルの構成例を示すブロック図である。
【図９】図８の比較器２４に供給される制御信号Φ１お
よびΦ２の一例を示すタイミング図である。
よびΦ２の一例を示すタイミング図である。
【図１０】本発明の距離測定装置の特に撮像面部分の別
の実施例の構成を示すブロック図である。
の実施例の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の距離測定装置の特に撮像面部分の他
の実施例の構成を示すブロック図である。
の実施例の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の実施例の各部の信号を示すタイミン
グ図である。
グ図である。
【図１３】スリット光を使用した光切断法に基づく距離
測定の原理を示す説明図である。
測定の原理を示す説明図である。
【図１４】スリット光の光強度を示す説明図である。
【図１５】スリット光の光量が変化したときのスリット
光検出時点の変化を示す図である。
光検出時点の変化を示す図である。
２ スリット光 ４ 測定対象物体 ７ 撮像面 ８ 撮像セル ２０Ａ，２０Ｂ フォトセンサ ２２Ａ，２２Ｂ アンプ ２４ 比較器 ２６ ゲート Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ１１，Ａ１２，Ａ１
３ アナログスイッチＡＮＤ１，ＡＮＤ２ ＡＮＤゲー
ト Ｃ１乃至Ｃ８ セル Ｄ１乃至Ｄ４ 分配回路 Ｇ１乃至Ｇ５ ゲート Ｈ１乃至Ｈ５ 比較器 Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ１１，Ｉ１２ イン
バータ ＩＮＶ インバータ Ｓ１乃至Ｓ１６ アナログスイッチ Ｗ１乃至Ｗ１４ アナログスイッチ
３ アナログスイッチＡＮＤ１，ＡＮＤ２ ＡＮＤゲー
ト Ｃ１乃至Ｃ８ セル Ｄ１乃至Ｄ４ 分配回路 Ｇ１乃至Ｇ５ ゲート Ｈ１乃至Ｈ５ 比較器 Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ１１，Ｉ１２ イン
バータ ＩＮＶ インバータ Ｓ１乃至Ｓ１６ アナログスイッチ Ｗ１乃至Ｗ１４ アナログスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 G01B 11/24 G01C 3/06 G06T 7/60
Claims (6)
- 【請求項１】 スリット光を測定対象物体の表面に沿っ
て走査し、前記測定対象物体からの反射スリット光が、
撮像面を構成するセルを通過する時点を検出して前記測
定対象物体の表面の位置を測定する距離測定方法におい
て、 前記セルに、前記反射スリット光の移動方向に沿って２
個のフォトセンサを隣接して配設し、 前記２個のフォトセンサが出力する光電流の大きさを比
較し、 前記比較結果に基づいて、前記反射スリット光が前記２
個のフォトセンサの一方から他方に移る時点を求め、こ
の時点を、前記反射スリット光が前記セルを通過した時
点とすることを特徴とする距離測定方法。 - 【請求項２】 スリット光を測定対象物体の表面に沿っ
て走査し、前記測定対象物体からの反射スリット光が、
撮像面を構成するセルを通過する時点を検出して前記測
定対象物体の表面の位置を測定する距離測定装置におい
て、 前記セルが、 前記反射スリット光の移動方向に沿って隣接して配設さ
れた２個のフォトセンサと、 前記２個のフォトセンサが出力する光電流の大きさを比
較する比較器とを備え、 前記比較器の出力が、前記２個のフォトセンサの出力光
電流の大小関係の反転を示した時点を、前記反射スリッ
ト光が前記セルを通過した時点とすることを特徴とする
距離測定装置。 - 【請求項３】 前記比較器が、 一方の入力端子が他方の出力端子に接続され、他方の出
力端子が一方の入力端子に接続される第１および第２の
インバータと、 前記２個のフォトセンサのうちの一方のフォトセンサの
出力端子と、前記第１インバータの入力端子および第２
インバータの出力端子の接続点との間に接続される第１
スイッチと、 前記２個のフォトセンサのうちの他方のフォトセンサの
出力端子と、前記第１インバータの出力端子および第２
インバータの入力端子の接続点との間に接続される第２
スイッチと、 前記第１インバータの入力端子と出力端子との間に接続
される第３スイッチとを備え、 第１フェーズにおいて、前記第１、第２および第３スイ
ッチを短絡状態にして前記２個のフォトセンサの出力な
らびに前記第１および第２インバータの出力を中間電位
にリセットし、第２フェーズにおいて、前記第３スイッ
チを短絡状態にして前記第１および第２インバータの出
力を中間電位にしつつ前記２個のフォトセンサを放電さ
せ、第３フェーズにおいて、前記第１および第２スイッ
チを短絡状態にする制御手段をさらに備えることを特徴
とする請求項２記載の距離測定装置。 - 【請求項４】 前記２個のフォトセンサの出力をそれぞ
れ増幅する２個の増幅器をさらに備え、 前記２個の増幅器のうち一方の増幅器が、 前記２個のフォトセンサの一方の出力を反転する第１イ
ンバータと、 前記第１インバータの入力端子と出力端子との間に接続
される第１スイッチとを有し、 前記２個の増幅器のうちの他方の増幅器が、 前記２個のフォトセンサの他方の出力を反転する第２イ
ンバータと、 前記第２インバータの入力端子と出力端子との間に接続
される第２スイッチとを有し、 前記比較器が、 一方の入力端子が他方の出力端子に接続され、他方の出
力端子が一方の入力端子に接続される第３および第４の
インバータと、 前記第１インバータの出力端子と、前記第３インバータ
の入力端子および第４インバータの出力端子の接続点と
の間に接続される第３スイッチと、 前記第２インバータの出力端子と、前記第３インバータ
の出力端子および第４インバータの入力端子の接続点と
の間に接続される第４スイッチと、 前記第３インバータの入力端子と出力端子との間に接続
される第５スイッチとを 備え、 第１フェーズにおいて、前記第１および第２スイッチを
短絡状態にして前記第１および第２インバータの出力を
中間電位にリセットし、第２フェーズにおいて、前記２
個のフォトセンサを放電させ、第３フェーズにおいて、
第５スイッチを短絡状態にして前記第３および第４イン
バータの出力を中間電位にし、第４フェーズにおいて、
前記第３および第４スイッチを短絡状態にする制御手段
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の距離測
定装置。 - 【請求項５】 スリット光を測定対象物体の表面に沿っ
て走査し、前記測定対象物体からの反射スリット光が、
撮像面を構成する点を通過する時点を検出して前記測定
対象物体の表面の位置を測定する距離測定装置におい
て、 前記反射スリット光の移動方向に沿って隣接して配設さ
れたＮ（Ｎは３以上の整数）個のフォトセンサと、 前記Ｎ個のフォトセンサのうち、（ｉ−１）番目および
ｉ番目のフォトセンサ（ｉは、２以上の整数）が出力す
る光電流の大きさを比較する第１比較手段と、 前記Ｎ個のフォトセンサのうち、ｉ番目および（ｉ＋
１）番目のフォトセンサが出力する光電流の大きさを比
較する第２比較手段とを備え、 前記第１および第２比較手段の出力が、比較対象である
フォトセンサの出力光電流の大小関係の反転を示した時
点を、前記反射スリット光が前記撮像面を構成する点を
通過した時点とすることを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項６】 スリット光を測定対象物体の表面に沿っ
て走査し、前記測定対象物体からの反射スリット光が、
撮像面を構成する点を通過する時点を検出して前記測定
対象物体の表面の位置を測定する距離測定装置におい
て、 前記反射スリット光の移動方向に沿って隣接して配設さ
れた複数個のフォトセンサと、 前記複数個のフォトセンサのうち隣接した２個のフォト
センサである第１フォトセンサ対に接続されるととも
に、前記第１フォトセンサ対とはフォトセンサ１個分ず
れた隣接した２個のフォトセンサである第２フォトセン
サ対に接続された比較手段と、 第１のタイミングで、前記比較手段によって第１フォト
センサ対が出力する光電流の大きさを比較するのを可能
にし、第２のタイミングで、比較手段によって第２フォ
トセンサ対が出力する光電流の大きさを比較するのを可
能にするタイミング手段とを備え、 前記比較手段の出力が、前記第１および第２フォトセン
サ対の出力光電流の大小関係の反転を示した時点を、前
記反射スリット光が前記撮像面を構成する点を通過した
時点とすることを特徴とする距離測定装置。
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|---|---|---|---|
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| JP4-93806 | 1992-03-19 | ||
| JP21340092A JP3242704B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-07-17 | 距離測定方法および装置 |
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ID=14092652
Family Applications (1)
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| JP21340092A Expired - Fee Related JP3242704B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-07-17 | 距離測定方法および装置 |
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1992
- 1992-07-17 JP JP21340092A patent/JP3242704B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-03-19 US US08/034,403 patent/US5408324A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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