JPH01500850A - 測定面―光源間実距離又は虚距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 測定面−光源間実距離又は虚距離測定装置発明の技術分野 この発明は、測定面から光源までの実距離又は虚距離を測定する装置に間し、斯 かる装置は、光源からの光線を電荷結合素子が用いられた半導体センサにおける 一連の電極群で両足される測定面上に光スポットとして結像させる結像光学系と 、電荷結合素子が用いられた半導体センサより得られるパルス列を形成する各パ ルスに基づいて、測定面上の光スポットの中心の位置を算出することにより、測 定面から光源までの距離をめるｆｉＸ処理回路とを備えるものとされる。

背景技術 上述の類の装置は従来Ｍｌ案されており、その１つとして、アナログ・ラインセ ンサを用いた装置が３本願出願人によるヨーロッパ特許出願第８１１０６２６２ 号に記載されている。斯かる従来捷案されている装置は、第１図に示される如く 、光線１４を発する光源ユニット３を内蔵した光学ブロック２を備えている。光 線１４は測定対象１に投射され、例えば、照明ユニット３からの距離がＸｏとさ れた測定対象ｌからの反射光線１５が、光学ブロック２内において、結像光学系 ５によってアナログ・ラインセンサ４に投射される。そして、光源ユニット３か ら測定対象１までの距離がＸ、よりＸＩまで増加する場合、照明ユニット３から の距離がＸ、とされた測定対象１からの反射光線１６も、結像光学系５を通じて アナログ・ラインセンサ４に到達せしめられる。２つの反射光線１５及び１６の 夫々は、アナログ・ラインセンサ４上における異なる部位に光スポットを形成す るものとなり、それに基づいてアナログ・ラインセンサ４から得られる電流ｉ＋ 及び１２が、アナログ動作を行う評価回路６において評価され、アナログ・ライ ンセンサ４上における各光スポットの位置が検出される。このようにして検出さ れた各光スポットの位置に基づいて、光学ブロック２．光源ユニット３又はアナ ログ・ラインセンサ４の測定面から測定対象１までの距離がめられる。

第２図は、アナログ・ラインセンサ４の構造を詳細に示す、このアナログ・ライ ンセンサ４は、両端部に電極６及び７が設けられた紺長い半導体チップ５をもっ て構成されており、測定面８が電極６と電極７との間に延び、また、を極６及び ７の夫々が電池１３により半導体チップ５に対してのバイアス電圧が印加される ものとなされている０反射光線１５又は１６は、測定面８上に光スポット９又は １０を形成し、光スポット９は電極７から距離ｙ。

の位置にあり、一方、光スポット１０は電極７から距離ｙ、の位置にあるものと されている。電流ｉＩ及びｊ２は、夫々、測定面８上の光スポット９及び１０の 位置に応じたものとなり、ｉｉ’ａ計１１及び１２により各々が測定される。

第２図に示されるアナログ・ラインセンサ４には、測定面８上に形成される光ス ポット９又は１０の微小な変化に反応し、そのため高分解能を備えることになる という長所がある。しかしながら、反面、不要光線に起因する誤検出を行い易い という欠点がある０例えば、光源ユニット３から発した不要光線が測定対象１に 入射せしめられて生じる不要反射光線による光スボッ１−１０が測定面８上に形 成されるとすると、測定結果に及ぼされる光スポット１０の影響は、たとえ光源 ユニット３から発せられる光線１４が変調を受けたものとされており、その復調 が第１図に示される評価回路６において行われるとしても、除去し得ないことに なる。

即ち、アナログ・ラインセンサ４は、２つの光スポット９及び１０の両者に反応 し、両光スポット９及び１０の入射により半導体チップ５内で発生する少数キャ リアを単に加え合わせる動作を行う、そして、それにより得られる測定結果は、 測定面８上の誤った位１を示すものとなり、斯かる誤った位置は、測定面８上に おける電極７から距ＫＭ　ｙ　ｋの位１と電極７から距離ｙ、の位置の間にある ものとされる。

このような不都合を回避すべく、第３図に示される如くに、アナログ・ラインセ ンサ４を備えた光学ブロック２に代えて、第４図ａ及びｂに示される如くの電荷 結合素子が用いられた半導体ラインセンサ１０４を備えた光学ブロック１０２を 使用することが考えられる。を荷結合素子が用いられた半導体ラインセンサ１゜ ４は、例えば、西ドイツ特許第２２５９００８号に記載されており、ＣＣＤセン サ（電荷結合素子センサ）として知られている。第４図ａ及びｂは、夫々、電荷 結合素子が用いられた半導体ラインセンサ１０４の断面及び上面を示す。この半 導体ラインセンサ１０４は、細長い半導体チップ１１２によって構成されている 。半導体チップ１１２は絶縁層１１３で覆われており、絶縁層１１３の上には、 複数組の三つ組電極１１４ａ〜１１４ｃ、１１５ａ　〜１１５ｃ、・・・が配置 されている。これら三つ組電極１１４ａ〜１１４ｃ、１１５ａ　〜１１５ｃ、・ −−にあっては、各組における対応するものが導線により相互接続されている。

半導体チップ１１２の一端部に設けられた半導体領域１１６は、半導体チップ１ １２の基体とは異なる導電形のものとされており、従って、半導体領域１１６と 半導体チップ１１２の基体との間にｐｎ接合が形成されている。また、半導体領 域１１６は電極１１７に接続されている６電極１１７は、直流＠’６１１１８を 介して抵抗１１９の一端に接続されており、抵抗１１９の他端は接地されている 。直流を源１１Ｂは、半導体領域１１６と半導体チップ１１２の基体との間に形 成されたｐｎ接合が逆バイアス状態とされることになる極性を存するものとされ ている。

斯かるもとで、半導体チップ１１２の基体内において、電荷キャリアが半導体チ ップ１１２に入射する光に応じて形成され、斯かる電荷キャリアは、電極１！４ ａ　〜１１４ｃ、１１５ａ〜１１５ｃ、・・・の近傍に集合せしめられてキャリ アパケットを形成する。そして、キャリアパケットは、電極１１４ａ〜１１４ｃ 。

１１５ａ〜１１５ｃ、・・・の夫々に対し、例えば、第４図ａにおいて、右から 左に順次加えられるパルス電圧に応じて、右から左への方向に順次転送され、そ れに基づいて、抵抗１１９にパルス列が得られる。第４図すにおいては、光スポ ット９に応じて電極１１５ｃの上方に形成されたキャリアパケットが高濃度の黒 点で示されており、また、光スボント１０に応じて電極１１５ａの上方に形成さ れたキャリアパケットが低濃度の黒点で示されている。光スポット９が光スポッ ト１０より強度が大なるものとなるので、’ＨｔＥｉ　１１５　ｅの上方に形成 されるキャリアパケットが、電極１１５ａの上方に形成されるキャリアパケット より高濃度とされるのであり、その結果、光スポット９に応じて電極１１５ｃの 上方に形成されたキャリアパケットと光スポット１０に応じて電ｔｆ＋１１５ａ の上方に形成されたキャリアパケットとに基づいて、抵抗１１９に順次得られる パルス１２１ａ〜１２１ｃとパルス１２２ａ〜１２２ｃとは、振幅が異なるもの となる。最も大なる振幅を有したパルス１２２ａは電極１１５ｃの上方に集合せ しめられたキャリアパケットに対応して得られ、２番目に大なる振幅を有するパ ルス１２２ｃは電極１１５ａの上方に集まるキャリアパケットに対応する。そし て、これらのパルス１２２ａ及びパルス１２２ｃが得られる、パルス１２１ａ− １２１ｃ及び１２２ａ−１２２ｃにより形成されるパルス列の開始時点からの時 間に基づいて、光スポット９のｔｉ７がら距Ｍｙｉの位置及び光スポット１０の 電極７から距離ｙ１の位置が夫々求められる。

パルス１２１ａ−１２１ｃ及び１２２ａ−１２２ｃにより形成されるパルス列が 、第４図ａに示される如くのしきい値電圧１２０が設定されたレベル比較器に供 給される場合には、振幅を異にするパルス１２２ａと１２２Ｃとを区別すること ができ、従って、有用光線による光スポット９に基づいて得られるパルス１２２ ａのみを、不要光線による光スポット１０に基づいて得られるパルス１２２ｃか ら区別して、測定に用いることができることになる。

第３ＴＩ！Ｊには、電荷結合素子が用いられた半導体ラインセンサ１０４を備え た光学ブロック１０２に接続された、レベル比較器１１０及び光スポツト中心算 出部１１１から成る演算処理回路も示されている。そして、光学ブロック１０２ における半導体ラインセンサ１０４から得られるパルス列出力が、レベル比較器 １１０に供給されてしきい値電田と比較され、その結果レベル比較器１１０から 得られる比較出力が、光スポツト中心算出部１１１に供給される。それにより、 光スポツト中心算出部１１１から、半導体ラインセンサ１０４における測定面上 の有効光線による光スポットの位置をあられす出力が得られる。

上述の如くに、電荷結合素子が用いられた半導体ラインセンサは、アナログ・ラ インセンサと比較して、不要光線が有用光線と同じ光源ユニットから発生する場 合にも、不要光線による光スポットと有用光線による光スポットとを容易に区別 できるばかりでなく、さらに、アナログ・ラインセンサより高感度であるという 長所を備えている。このことは、電荷結合素子が用いられた半導体ラインセンサ は、背景雑音レベルが高くてアナログ・ラインセンサでは応答できない比較的小 なる強度を有した光線にも応答できることを意味する。

しかしながら、電荷結合素子が用いられた半導体ラインセンサの場合、規定され た長さの測定面内に一定数以上の電極を設けることが製造技術上困難であり、そ れゆえ、アナログ・ラインセンサと比較して、寸法が略同−とされるもとでは、 分解能が相当低下してしまうことになるという欠点がある。斯かる欠点は、全体 寸法をアナログ・ラインセンサの場合に比して大として、測定面に配される電極 の数を増加させることによって回避し得るものであるが、電荷結合素子が用いら れた半導体ラインセンサの寸法が大とされる場合には、それに伴って、光源ユニ ットから測定対象までの距離及び測定対象から電荷結合素子が用いられた半導体 ラインセンサまでの距離を大としなければならなくなり、装置全体が大型化して しまう不都合が生じる。因みに、従来においては、約４０００個の電極が直列配 置されてなる、電荷結合素子が用いられた半導体ラインセンサが提案されている 。

発明の目的 この発明の目的は、その寸法が、現在までに知られている電荷結合素子が用いら れた半導体ラインセンサを使用するものとされた、測定面から光源までの実距離 又は虚距離を測定する装置において、高分解能が要求されるとき必要とされる寸 法に比して小なるものとされ、しかも、電荷結合素子が用いられた半導体センサ を備えて、それに入射する有用光線と不要光線とを容易に区別することができ、 また、高感度を有するものとされた測定面から光源までの実距離又は虚距離を測 定する装置を提供することにある。

発明の概要 上述されたこの発明の目的は、電荷結合素子が用いられた半導体センサが、それ 自身既知の方法で、マトリックス格子を形成するものとされた複数の平行電極列 を有するものとされ、また、その半導体センサ上における光スポットの中心の、 各電極列により規定される測定方向における位置が、複数の平行電極列の夫々に 対応して得られるパルス列を構成するパルスに基づく演算処理が行われて検出さ れるものとなされることにより達成される。

即ち、この発明の基本的概念は、直列に配置された複数の電極を有するものとさ れた、電荷結合素子が用いられた半導体ラインセンサに代えて、それ自体は既に 提案されているものである、電荷結合素子が用いられた半導体エリアセンサを使 用するということにある。この電荷結合素子が用いられた半導体エリアセンサに おいては、複数の平行電極列の夫々に配される電極数を、電荷結合素子が用いら れた半導体ラインセンサにおける配列電極数に比して低減させることができ、各 １ｏｔＦｌｉ列における分解能の低下は、複数の平行電極列の夫々に対応して得 られるパルス列を構成するパルスに基づく演算処理が行われることにより補償さ れる。それにより電荷結合素子が用いられた半導体エリアセンサ上における光ス ポットの中心の位置をめるうえでの改善が図られる。

なお、電荷結合素子が用いられた半導体エリアセンサ（２次元半導体センサ）上 において、そこに形成される光スポットが、１つの！極上の半導体領域のみを照 射するような小なる寸法を有するものとされるのは極めて稀であり、殆どの場合 においては、そこに形成される光スポットが、複数の電極上に亙って広がる半導 体領域を照射することになる寸法を有するものとされる。

電荷結合素子が用いられた２次元半導体センｇは、ビデオ信号を得る目的で用い られることが知られており、例ｉば、ＶＡＬν０２４の技術情報　８４１１０９ ニ、１゛半導撮像素子ＮＸＡｌ０１Ｏ及びＮＸＡ１０２０　Ｊという表題が付さ れて記述されている。斯かる技術情報に記載されている類の２次元半導体センサ についての実用試験によれば、光スポットにより照射される複数の電極列の夫々 に対応して得られるパルス列が演算処理される場合には、単一のＮ、極刑が光ス ポットにより照射され、それにより単一の電極列に対応して得られるパルス列に 基づく処理がなされる場合に比して、分解能が約２０倍向上するという結果が得 られている。さらに大なる寸法を存した光スポットを用い、それにより照射され る全ての電極列の夫々に対応して得られるパルス列を演算処理することにより、 単一の電極列が光スポットにより照射され、それにより単一の電極列に対応して 得られるパルス列に基づく処理がなされる場合に比して、約１２００倍の分解能 の向上を図ることも可能である。

電荷結合素子が用いられた２次元半導体センサ上において、それに設けられた複 数の平行電極列の夫々に沿う方向とされる測定方向における光スポットの中心の 位置Ｙ、の算出は、下記の計算式に従って行われる。

ここで、Ｓ　ｎ　＝　（３’　＊＊＊　７　ｂｊ　、及び、Ｄ”　−（７ｍｍ− ３’　ｈ＠＋１）であり、ｎは正整数であって、ｙ−はｎ番目のｉ極刑に対応し て得られるパルス列における最初のパルスに対応する２次元半導体センサ上の位 １であり、また、ｙｈｎはｎ番目の電極列に対応して得られるパルス列における 最後のパルスに対応する２次元半導体センサ上の位置である。

２次元半導体センザ上における光スポットの中心の位置についての算出精度を高 めるためには、２次元半導体センづから得られ、る、各々が光スポットにおける 光強度に従って興なる振幅を有するものとなるパルスが、アナログ・ディジタル 変換器（Ａ／Ｄ変換器）により２進行号データに変換さ第１４、有用光線による 光スポットが基づくパルスが変換されて得られた２進行号データが第１の記憶部 に供給されるとともに１．有用光線による光スポットに基づかないパルスが変換 されて得られた２進行号データが第２の記憶部に供給されて、第１及び第２の記 憶部に夫々格納されたデータが減算器で減夏されることにより、不要光線による 光スポットの影響が除去されるようにされ、減算器の出力デ・〜夕が位置算出部 に供給されて光スポットの中心の位置が算出されるようにされる構成がとられる のが望ましい。

また、２次元半導体センサ上における光スポットの中心の位置についての算出精 度を高めるための他の手段として、２次元半導体センサから得られる、各々が光 スポットにおける光強度に従って異なる振幅を有するものとなるパルスが、アナ ログ・ディジタル変換器により２進行号データに変換され、得られた２進行号デ ータが第１の記憶部に供給されるとともに、乗夏器におい°Ｃ１第２の記憶部に 格納された所定の形態の光スポットに関するデー・夕との東軍が行われて、第２ の記憶部に格納されたデータとの相互相関がとられるようにされ、乗蒐器の出力 データが位置算出部に供給されて光スポットの中心の位置が算出されるようにさ れる構成がとられるのが望ましい。

既に述べられた如く、光学ブロックは、光源ユニットを備えており、光源ユニッ トからの光線が測定対象に投射され、測定対象からの反射光線が光源ユニットに 内蔵された結像光学系により２次元半導体センサ上に光スポットとして結像せし められる。これに関連して、２次元半導体センサ上における光スポットの中心の 位置についての算出精度を高める観点から、光源ユニットがレーザ素子または発 光ダイオードとされることが望まれる。

さらに、この発明に係る装置を測定対象の表面凹凸状態の測定に用いることがで きるようにすべく、光源ユニットを、それから発せられる光線が測定対象の表面 を入射角が変化せしめられるもとで、例えば、２つの異なる座標方向に走査する ように揺動せしめるとともに、光線に対する角度測定ユニットを設置して、角度 測定ユニットの出力を、２次元半導体センサの出力と共に、演算処理回路に供給 するようにしてもよい。

このように光源ユニットを揺動するに代えて、光源ユニットを、それから発せら れる光線が測定対象の表面に垂直に入射するものとなるように、測定対象の表面 に沿って移動させるようにし、それとともに、演算処理回路を２次元演算処理を 行うものとして構成するようにしてもよい。

図面の簡単な説明 第１回は、アナログ・ラインセンサを備えるものとされた、従来提案されている 距離測定装置を示す。

第２図は、第１図に示される装置に備えられる既知のアナログ・ラインセンサを 示す。

第３図は、電荷結合素子が用いられた半導体ラインセンサを備えるものとされた 、従来提案されている距離測定装丁を示す。

第４図ａ及びｂは、第１図に示される装置に備えられる既知の電荷結合素子が用 いられた半導体ラインセンサの断面及び上面を示す。

第５図は、この発明に係る測定面−光源間実距離又は像距離測定装置の一例に備 えられるる電荷結合素子が用いられた２次元半導体センサを示す。

第６図は、第５図に示される２次元半導体センサから得られる４個のパルス列を 示す。

第７図は、第５図に示される２次元半導体センサから得られるパルス列に基づい て、２次元半導体センサ上における光スポットの中心の位置の算出例を示す。

第８図は、２次元半導体センサ上における光スポットの中心の位置の算出精度を 高めるための構成の一例をブロック図によって示す。

第９図は、２次元半導体センサ上における光スポットの中心の位置の算出精度を 高めるための構成の他の例をブロック図によって示す。

発明の好ましい実施例の説明 第５図には、電荷結合素子が用いられた２次元半導体センサは２００が示されて いる。この２次元半導体センザは２００には、受光領域２０１．蓄積領域２０２ 及び続出【／ラスタ２０３が設けられている。受光領域２０１には、行列配置さ れた電極２０４が配されており、これら電極２０４は、ｎ−１〜　ｎ−７の７列 の平行電極列を形成している。そして、受光領域２０１は測定面を形成するもの とされていて、その上に光スポット２０５が形成されており、この光スポット２ ０５はその中心２０６を有するものとされている。光スポット２０５に応じて、 キャリアパケットが、複数のドツトで示される如くに、光スポット２０５の照射 を受けるものとされたｔ極２０４の上方に形成されζいる。光スポット２０５の 照射を受けるものとされた電極２０４のうち、光スポット２０５の始端部と終端 部にかかるものが太い縁取りをもって示されている。前述されたＶＡＬＶＯ社の 技術情報８４１１０９において詳細に説明されている如く、各キャリアパケット は、１ｆｐｉ２０４に対する所定の制御が行われることによって蓄積領域２０２ に各電極列毎に順次転送され、次いで、さらに蓄積領域２０２から続出レジスタ ２０３に転送され、その後、続出レジスタ２０３から、所定のしきい値電圧が比 較基１！電圧として設定されたレベル比較器２０７に、パルス列とされて送出さ れる。レベル比較器２０７においてば、続出し、く、′：スク２０３から供給さ れるパルス列を形成するパルスのうち、しきい値電圧より大なる振幅を有するも ののみが選択され、斯かるパルスがレベル比較器２０７の出力端に４出される。

このようにして、レベル比較器２０７から得られるパルスは、少なくとも半分が 光スポット２０５にかかるものとされた１ｉ極２０４の上方に形成されたキャリ アパケットに基づいて得られるものである。レベル比較Ｈ２Ｏ７から得られるパ ルスは光スポット中心算出部２０Ｂに供給され、光スポツト中心算出部２０８に おいて、レベル比較器２０７からのパルスに基づいて、光スボ７）２０５の平均 中心の位置が算出される。

第６図は、測定面を形成する受光領域２０１における７列の電極列のうちの光ス ポット２０５により照射される電極列に対応して得られるパルス列の例を示す、 この例では、１番目（ｎ＝１）の電極列及び４番目（ｎ＝４）の電極列に対応し て、それらの各々における位置Ｙ４からＹ、に応じた３個のパルスからなるパル ス列が夫々得られ、さらに、２番目（ｎ＝２）の電極列及び３番目（ｎ＝３）の 電極列に対応して、それらの各々における位置Ｙ。

からＹｈに応じた４個のパルスからなるパルス列が夫々得られている。これらの パルスの夫々に対応する測定面における距離の正規化値は、第６図に示される通 りであり、また、第６図において、各パルス列における最初のパルス及び最後の パルスは、太線をもって描かれている。

これら４個のパルス列に基づき、前述の計算式に従って、第７図に示される如く の計算が行われ、斯かる第７図に示される計算例から得られる光スポットの中心 の位置Ｙ、は、測定面における７列の電極列の夫々に沿う方向とされる測定方向 においてＹ、−４，７１である。斯かる値は、第５図に示される光スポット２０ ５の中心２０６の位置に略正確に対応している。仮に、１番目（ｎ−１〕の電極 列もしくは４番目（ｎ□＝４）の電極列に対応しご１Ｇ　”）れるパルス列を形 成する３個のパルスのみが用いられての算出が行われるとすると、光スポットの 中心の位置Ｙ、はＹ６−５となり、また、仮に、２番目（ｎ　−２）の電極列も しくは３＃目（ｎ−３）の電極列に対応して得られるパルス列を形成する４個の パルスのみが用いられての算出が行われるとすると、光スポットの中心の位置Ｙ 、はＹ、＝４．５となり、それらの位置Ｙ、１．才、第５図に示される光スポッ ト２０５の中心２０６の実際の位置とは異なってしまう。即ち、光スポット２０ ５により照射さｔｒる電極列の夫々に対応して得られるパルス列が全て用いられ ての演算が行われることにより、測定面における光スポットの中心の位置が正確 に算出されることになるや 第８図に示されるブロック構成においては７、第５図に示される２次元半導体セ ンサ２００がビデオ・ユニット２００として用いられており、ビデオ・ユニット ２００には、アナログ・ディジタル変換器３０２が接続されている。アミログ・ ディジタル変換器３０２においては、ビデオ・ユニッｌ−２００から得られる、 ビデオ・ユニット２００上に形成される光スポットにおける光強度に従って異な る振幅を有するものとなるパルスが２進符号データに変換される。アナログ・デ ィジタル変換器３０２から得られる２進符号データは、電源ユニット３が動作状 態とされているもとで有用光パルス像記憶部３０３に供給され、また、電源ユニ ット３が非動作状態とされるもとでは非有用光パルス像記憶部３０４に供給され る。電源ユニット３は、動作状態と非動作状態とを所定の間隔をおいて交互にと るものとされるが、その際、時間制御ユニット３０１による制御を受けるものと される。そして、２つの記憶部３０３及び３０４に格納されたデータは、夫々、 減算器３０５に供給されて、減算処理に供される。減算器３０５におけるＫＸ処 理により、ビデオ・ユニット２００上に形成された光スポットに基づくデータが 、ビデオ・ユニット２００に入射する不要光線の影響が除去された状態で得られ 、斯かる減算器３０５からのデータが位置算出部３０６に供給されて、ビデオ・ ユニット２００上に形成された光スポットの中心の位置が算出される。

第９図に示されるブロック構成においても、第５図に示される２次元半導体セン サ２００がビデオ・ユニット２００として用いられており、また、ビデオ・ユニ ット２００から得られる、ビデオ・ユニット２００上に形成される光スポットに おける光強度に従って異なる振１ｔｉｉヲ有するものとなるパルスが、アナログ ・ディジタル変換器４０１において２進符号データに変換される。アナログ・デ ィジタル変換器４０１から得られる２進符号データは、相互相関部４０２におけ るシフトレジスタ４０３に供給される。

一方、相互相関部４０２における光スポツト記憶部４０４には、所定の形態の光 スボ、トに関するデータが格納されており、斯かるデータは、ビデオ・ユニット ２００から送出される制御信号によって選択的に読み出され、シフトレジスタ４ ０５に供給される。

シフトレジスタ４０３からの出力データとシフトレジスタ４０５からの出力デー タとが乗算器４０６に供給されて乗算に供され、両者の相互相関がとられる。そ し”で、乗算器４０６の出力データが位置算出部４０７に供給されて光スポット の位置が算出される。

このように、シフトレジスタ４０３からの出力データとシフトレジスタ４０５か らの出力データとの相互相関がとられることにより、ビデオ・ユニット２００か ら得られるパルスがアナログ・ディジタル変換器４０１に供給されて得られる２ 進符号データと、光スポツト記憶部４０４から読み出される所定の形態の光スポ ットに間するデータとが、一時的に一致する場合、乗算器４０６の出力側に、増 強された出力が自動的に得られ、それにより、ビデオ・ユＪ−ント２００におけ る分解能が改善されることになり、位置算出部４０７により行われる、ビデオ・ ユーット２００における光スポットの位置の算出における精度が高められること になる。

第１図 第２図 第４図ｂ 国際＊’ｉ報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．光源からの光線を電荷結合素子が用いられた半導体センサにおける一連の電 極で画定される測定面上に光スポットとして結像させる結像光学系と、上記電荷 結合素子が用いられた半導体センサより得られるパルス列を形成する各パルスに 基づいて、上記測定面上の光スポットの中心の位置を算出することにより、上記 測定面から光源までの距離を求める演算処理回路とを備え、上記半導体センサが 、上記一連の電極が複数の平行電極列を形成するように配されて、該平行電極列 のうちの上記光スポットの照射を受けるものに対応して上記パルス列が得られる ものとされ、かつ、上記演算処理回路における上記光スポットの中心の位置の算 出が、上記光スポットの照射を受ける上記平行電極列の夫々に対応して得られる 上記パルス列の全部が用いられて行われることを特徴とする測定面−光源間実距 離又は虚距離測定装置。
2. ２．半導体センサの測定面上における光スポットの中心の上記平行電極列の夫々 に沿う測定方向における位置Ｙｓの算出が、Ｓｎ＝（ｙａｎ＋ｙｂｎ）、及び、 Ｄｎ＝（ｙａｎ−ｙｂｎ＋１）であり、ｎは正整数であって、ｙａｎはｎ番目の 電極列に対応して得られるパルス列における最初のパルスに対応する半導体セン サ上の位置であり、また、ｙｂｎはｎ番目の電極列に対応して得られるパルス列 における最後のパルスに対応する半導体センサ上の位置であるとして、計算式： ▲数式、化学式、表等があります▼ に従って行われることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の測定面−光源間 実距離又は虚距離測定装置。
3. ３．半導体センサの測定面上における光スポットの中心の位置の算出が、上記半 導体センサから得られる、各々が上記光スポットにおける光強度に従って異なる 振幅を有するものとなるパルスが、アナログ・ディジタル変換器により２進符号 データに変換され、有用光線による光スポットに基づくパルスが変換されて得ら れた２進符号データが第１の記憶部に供給されるとともに、有用光線による光ス ポットに基づかないパルスが変換されて得られた２進符号データが第２の記憶部 に供給されて、上記第１及び第２の記憶部に夫々格納されたデータが減算器で減 算され、該減算器の出力データが位置算出部に供給されて行われることを特徴と する特許請求の範囲第１項または第２項記載の測定面−光源間実距離又は虚距離 測定装置。
4. ４．半導体センサの測定面上における光スポットの中心の位置の算出が、上記半 導体センサから得られる、各々が上記光スポットにおける光強度に従って異なる 振幅を有するものとなるパルスが、アナログ・ディジタル変換器により２進符号 データに変換され、得られた２進符号データが第１の記憶部に供給されるととも に、乗算器において、第２の記憶部に格納された所定の形態の光スポットに関す るデータとの乗算が行われて、上記乗算器の出力データが位置算出部に供給され て行われることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の測定面− 光源間実距離又は虚距離測定装置。
5. ５．光源がレーザ素子もしくは発光ダイオードを備えて構成されたことを特徴と する特許請求の範囲第１項，第２項．第３項又は第４項記載の測定面−光源間実 距離又は虚距離測定装置。
6. ６．光源が該光源からの光線が測定対象の表面を入射角が変化せしめられるもと で走査するように揺動せしめられるとともに、上記光線に対する角度測定部が設 置され、該角度測定部出力が上記半導体センサの出力と共に上記演算処理回路に 供給されることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の測定面−光源間実距離 又は虚距離測定装置。
7. ７．光源が該光源からの光線が測定対象の表面を入射角が変化せしめられるもと で２つの異なる座標方向に走査するように揺動せしめられるとともに、上記光線 に対する角度測定部が設置され、該角度測定部出力が上記半導体センサの出力と 共に上記演算処理回路に供給されることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載 の測定面−光源間実距離又は虚距離測定装置。
8. ８．光源が該光源からの光線が測定対象の表面に垂直に入射するものとなるよう に該測定対象の表面に沿って移動せしめられるとともに、上記演算処理回路が２ 次元演算処理を行うものとして構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第５ 項記載の測定面−光源間実距離又は虚距離測定装置。