JPH11142110A - 電荷結合素子型光検出器及びそれを用いた距離測定装置 - Google Patents
電荷結合素子型光検出器及びそれを用いた距離測定装置Info
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- JPH11142110A JPH11142110A JP9303970A JP30397097A JPH11142110A JP H11142110 A JPH11142110 A JP H11142110A JP 9303970 A JP9303970 A JP 9303970A JP 30397097 A JP30397097 A JP 30397097A JP H11142110 A JPH11142110 A JP H11142110A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単なセンサ構成で、反射光の強度によっ
て、光源の光量を瞬時に調整することが可能なハイブリ
ッドＣＣＤ型光検出器を提供する。反射率の異なる種々
の対象物に対して適用できる高速、高精度の距離測定装
置を提供する。 【解決手段】 入射光量に応じて電荷を蓄積する複数の
光電変換手段と、該複数の光電変換手段は列状に配置さ
れ、前記光電変換手段の電荷を１光電変換手段分ずつ送
り出すシフトレジスタと、前記光電変換手段に入射光の
径より近い距離になるように隣接して配置された、入射
光量に応じて電荷信号量（電圧あるいは電流あるいは抵
抗）を変える１個以上の受光素子を備えるハイブリッド
ＣＣＤ型光検出器である。また、前記ハイブリッドＣＣ
Ｄ型光検出器を用いた距離測定装置である。
て、光源の光量を瞬時に調整することが可能なハイブリ
ッドＣＣＤ型光検出器を提供する。反射率の異なる種々
の対象物に対して適用できる高速、高精度の距離測定装
置を提供する。 【解決手段】 入射光量に応じて電荷を蓄積する複数の
光電変換手段と、該複数の光電変換手段は列状に配置さ
れ、前記光電変換手段の電荷を１光電変換手段分ずつ送
り出すシフトレジスタと、前記光電変換手段に入射光の
径より近い距離になるように隣接して配置された、入射
光量に応じて電荷信号量（電圧あるいは電流あるいは抵
抗）を変える１個以上の受光素子を備えるハイブリッド
ＣＣＤ型光検出器である。また、前記ハイブリッドＣＣ
Ｄ型光検出器を用いた距離測定装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電荷結合素子型光
検出器及びそれを用いた距離測定装置（レンジセンサ）
に関し、特に、各種の製造加工装置、測定検査装置等に
用られる距離測定装置を構成する光センサ技術に適用し
て有効な技術に関するものである。
検出器及びそれを用いた距離測定装置（レンジセンサ）
に関し、特に、各種の製造加工装置、測定検査装置等に
用られる距離測定装置を構成する光センサ技術に適用し
て有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】各種の製造加工装置、測定検査装置等に
組み込まれる距離測定装置（距離センサ）として、非接
触型の距離検出器がある。非接触型の距離検出器として
は、超音波センサ、レーザを対象物に当てて、その反射
光によって対象物までの距離を知るレーザレンジセンサ
があるが、高速性や高精度を要求される用途にはレーザ
レンジセンサが使用されている。
組み込まれる距離測定装置（距離センサ）として、非接
触型の距離検出器がある。非接触型の距離検出器として
は、超音波センサ、レーザを対象物に当てて、その反射
光によって対象物までの距離を知るレーザレンジセンサ
があるが、高速性や高精度を要求される用途にはレーザ
レンジセンサが使用されている。
【０００３】レーザレンジセンサについては、例えば、
井口征士、佐藤宏介著、昭晃堂発行の「三次元画像計
測」に記載されている。また、本願出願人が先に出願し
た特願平８−２６２９０４号にも記載されている。
井口征士、佐藤宏介著、昭晃堂発行の「三次元画像計
測」に記載されている。また、本願出願人が先に出願し
た特願平８−２６２９０４号にも記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記レーザレンジセン
サは、自ら発した光が、対象物表面で反射した光を、内
蔵した電荷結合素子（以下、ＣＣＤと称する）センサで
受けて距離測定をしている。対象物表面の状態によって
は、反射した光強度が変化し、ＣＣＤセンサで検出でき
ないほど弱くなったり、ＣＣＤセンサが誤動作するほど
強くなったりする。この場合は、距離測定精度が著しく
劣下する。
サは、自ら発した光が、対象物表面で反射した光を、内
蔵した電荷結合素子（以下、ＣＣＤと称する）センサで
受けて距離測定をしている。対象物表面の状態によって
は、反射した光強度が変化し、ＣＣＤセンサで検出でき
ないほど弱くなったり、ＣＣＤセンサが誤動作するほど
強くなったりする。この場合は、距離測定精度が著しく
劣下する。
【０００５】光強度変化による測定精度劣下を防ぐため
には、受光した光の強さが一定になるように発光量を調
整すれば良い。
には、受光した光の強さが一定になるように発光量を調
整すれば良い。
【０００６】しかし、光の強さをＣＣＤセンサで測定す
る場合は、ＣＣＤを構成する複数の光電変換手段に蓄積
された電荷を、全て加算した値が光の強さとなる。ＣＣ
Ｄはその素子の足の数を増やさないため、複数の光電変
換手段に蓄積された電荷は、ひとつずつ外に読み出す構
造となっている。ひとつ分を外に読み出す速度は、ＣＣ
Ｄ固有のクロックレートで決まるが、現在市販のもので
は１〜４０ＭＨｚである。また、ＣＣＤの光電変換手段
の数は、現在市販のものでは１２８〜７０００個であ
る。例えば、１ＭＨｚのクロックレート（周期＝１μ
ｓ）で１２８個の光電変換手段を持つＣＣＤの場合、光
の強さを知るためには、１μｓ×１２８＝１２８μｓの
時間を必要とする。このように出力を順次読み出すＣＣ
Ｄセンサ１４Ａの性質のため、１回の光強度測定に時間
がかかり（数μｓ以上）、発光量調整のためのフィード
バックループに長い時間が必要になってしまう。この場
合は高速性が特徴であるレーザレンジセンサの利点を損
なってしまうという問題があった。
る場合は、ＣＣＤを構成する複数の光電変換手段に蓄積
された電荷を、全て加算した値が光の強さとなる。ＣＣ
Ｄはその素子の足の数を増やさないため、複数の光電変
換手段に蓄積された電荷は、ひとつずつ外に読み出す構
造となっている。ひとつ分を外に読み出す速度は、ＣＣ
Ｄ固有のクロックレートで決まるが、現在市販のもので
は１〜４０ＭＨｚである。また、ＣＣＤの光電変換手段
の数は、現在市販のものでは１２８〜７０００個であ
る。例えば、１ＭＨｚのクロックレート（周期＝１μ
ｓ）で１２８個の光電変換手段を持つＣＣＤの場合、光
の強さを知るためには、１μｓ×１２８＝１２８μｓの
時間を必要とする。このように出力を順次読み出すＣＣ
Ｄセンサ１４Ａの性質のため、１回の光強度測定に時間
がかかり（数μｓ以上）、発光量調整のためのフィード
バックループに長い時間が必要になってしまう。この場
合は高速性が特徴であるレーザレンジセンサの利点を損
なってしまうという問題があった。
【０００７】光の強さをＣＣＤセンサ１４以外のフォト
ダイオード等で測定する場合は、図５に示すように、前
記図４の受光手段（レンズ）１３の透過光をビームスプ
リッター１８で分光させ、その分光させた光の一方をフ
ォトダイオード１９を介して光量制御手段１５に入射さ
せるようにすれば良い。しかし、フォトダイオード１９
は光の強さが瞬時に出力されるデバイスのために、高速
性は損なわれないが、距離測定用のＣＣＤセンサ１４Ａ
と光量調整用のフォトダイオード１９の２つの受光デバ
イスに反射光が当たるように、ビームスプリッター１８
やハーフミラーを用いなければならず、センサ構成が複
雑になるという問題があった。
ダイオード等で測定する場合は、図５に示すように、前
記図４の受光手段（レンズ）１３の透過光をビームスプ
リッター１８で分光させ、その分光させた光の一方をフ
ォトダイオード１９を介して光量制御手段１５に入射さ
せるようにすれば良い。しかし、フォトダイオード１９
は光の強さが瞬時に出力されるデバイスのために、高速
性は損なわれないが、距離測定用のＣＣＤセンサ１４Ａ
と光量調整用のフォトダイオード１９の２つの受光デバ
イスに反射光が当たるように、ビームスプリッター１８
やハーフミラーを用いなければならず、センサ構成が複
雑になるという問題があった。
【０００８】本発明の目的は、簡単なセンサ構成で、反
射光の強度によって、光源の光量を瞬時に調整すること
が可能なＣＣＤ型光検出器を提供することにある。
射光の強度によって、光源の光量を瞬時に調整すること
が可能なＣＣＤ型光検出器を提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、反射率の異なる種々
の対象物に対して適用できる高速、高精度の距離測定装
置を提供することにある。本発明の前記ならびにその他
の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面に
よって明らかにする。
の対象物に対して適用できる高速、高精度の距離測定装
置を提供することにある。本発明の前記ならびにその他
の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面に
よって明らかにする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。 （１）入射光量に応じて電荷を蓄積する複数の光電変換
手段と、該複数の光電変換手段は列状に配置され、前記
光電変換手段の電荷を１つの光電変換手段分ずつ送り出
すシフトレジスタと、前記光電変換手段に入射光の径よ
り近い距離になるように隣接して配置され、入射光量に
応じて電荷信号量（電圧あるいは電流あるいは抵抗）を
変える１個以上の受光素子を備えてなるＣＣＤ型光検出
器である。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。 （１）入射光量に応じて電荷を蓄積する複数の光電変換
手段と、該複数の光電変換手段は列状に配置され、前記
光電変換手段の電荷を１つの光電変換手段分ずつ送り出
すシフトレジスタと、前記光電変換手段に入射光の径よ
り近い距離になるように隣接して配置され、入射光量に
応じて電荷信号量（電圧あるいは電流あるいは抵抗）を
変える１個以上の受光素子を備えてなるＣＣＤ型光検出
器である。
【００１１】（２）前記（１）のＣＣＤ型光検出器にお
いて、前記光電変換手段が２次元マトリックス状に配置
されることを特徴とする。
いて、前記光電変換手段が２次元マトリックス状に配置
されることを特徴とする。
【００１２】（３）前記（１）又は（２）のＣＣＤ型光
検出器において、前記受光素子がフォトダイオードであ
ることを特徴とする。
検出器において、前記受光素子がフォトダイオードであ
ることを特徴とする。
【００１３】（４）前記（１）又は（２）のＣＣＤ型光
検出器において、前記受光素子が素子の全長のうちどこ
に光が当ったかを電流値として出力する受光素子（ＰＳ
Ｄ：Position Sensitive Device)であることを特徴とす
る。
検出器において、前記受光素子が素子の全長のうちどこ
に光が当ったかを電流値として出力する受光素子（ＰＳ
Ｄ：Position Sensitive Device)であることを特徴とす
る。
【００１４】（５）前記（１）乃至（４）のいずれか１
つのＣＣＤ型光検出器と、光源と、測定対象物の表面で
光源から出た光が反射した反射光を前記ＣＣＤ型光検出
器上に光点として結像させるレンズ、ミラー、プリズム
などの受光手段と、前記ＣＣＤ型光検出器のシフトレジ
スタの出力から光点の結像位置を算出する結像位置算出
手段と、前記結像位置算出手段の出力から前記測定対象
物までの距離を算出する距離算出手段と、前記ＣＣＤ型
光検出器の受光素子からの出力に応じて光源の明るさあ
るいは点灯時間を変える光量制御手段とを備える距離測
定装置である。
つのＣＣＤ型光検出器と、光源と、測定対象物の表面で
光源から出た光が反射した反射光を前記ＣＣＤ型光検出
器上に光点として結像させるレンズ、ミラー、プリズム
などの受光手段と、前記ＣＣＤ型光検出器のシフトレジ
スタの出力から光点の結像位置を算出する結像位置算出
手段と、前記結像位置算出手段の出力から前記測定対象
物までの距離を算出する距離算出手段と、前記ＣＣＤ型
光検出器の受光素子からの出力に応じて光源の明るさあ
るいは点灯時間を変える光量制御手段とを備える距離測
定装置である。
【００１５】すなわち、本発明は、距離測定用のＣＣＤ
センサと光量測定用の受光素子を一体化して配置するこ
とによって、センサ構成を複雑にすることなく、反射光
が両方に当たるようにする。
センサと光量測定用の受光素子を一体化して配置するこ
とによって、センサ構成を複雑にすることなく、反射光
が両方に当たるようにする。
【００１６】距離測定用のＣＣＤセンサの光電変換手段
と光量測定用の受光素子が、反射光の径よりも近い距離
になるよう隣接して配置しているため、対象物からの反
射光は、同時に両方に当たる。従って、反射光強度が強
すぎた場合も弱すぎた場合も、光量測定用の受光素子が
瞬時にそれを検出し、適切な光強度になるように発光量
を瞬時に調整できる。調整された強度の光を用いて、距
離測定用のＣＣＤセンサの光電変換手段により距離測定
を行う。これにより、センサ計測の高速性を損ねること
なく、また、簡単なセンサ構成で、対象物の表面状態に
関係なく距離を測定することが可能な距離測定装置が実
現できる。
と光量測定用の受光素子が、反射光の径よりも近い距離
になるよう隣接して配置しているため、対象物からの反
射光は、同時に両方に当たる。従って、反射光強度が強
すぎた場合も弱すぎた場合も、光量測定用の受光素子が
瞬時にそれを検出し、適切な光強度になるように発光量
を瞬時に調整できる。調整された強度の光を用いて、距
離測定用のＣＣＤセンサの光電変換手段により距離測定
を行う。これにより、センサ計測の高速性を損ねること
なく、また、簡単なセンサ構成で、対象物の表面状態に
関係なく距離を測定することが可能な距離測定装置が実
現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。なお、実施形態を説明するた
めの全図において、同一機能を有するものは同一符号を
付け、その繰り返しの説明は省略する。
施形態を詳細に説明する。なお、実施形態を説明するた
めの全図において、同一機能を有するものは同一符号を
付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】（実施形態１）図１は本発明の実施形態１
のＣＣＤ型光検出器の概略構成を示す模式図であり、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）図を上から見た平面図
である。
のＣＣＤ型光検出器の概略構成を示す模式図であり、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）図を上から見た平面図
である。
【００１９】本実施形態１のＣＣＤ型検出器は、図１に
示すように、入射光量に応じて電荷を蓄積する複数の光
電変換手段（（距離測定用のＣＣＤ）１と、これらの複
数の光電変換手段１は列状に配置され、前記光電変換手
段１の電荷を１つの光電変換手段分ずつ送り出すシフト
レジスタ２と、前記光電変換部１に入射光の径より近い
距離になるように隣接して配置され、入射光量に応じて
電荷信号量（電圧あるいは電流あるいは抵抗）を変える
１個以上の受光素子（光量測定用）３を備えたものであ
る。
示すように、入射光量に応じて電荷を蓄積する複数の光
電変換手段（（距離測定用のＣＣＤ）１と、これらの複
数の光電変換手段１は列状に配置され、前記光電変換手
段１の電荷を１つの光電変換手段分ずつ送り出すシフト
レジスタ２と、前記光電変換部１に入射光の径より近い
距離になるように隣接して配置され、入射光量に応じて
電荷信号量（電圧あるいは電流あるいは抵抗）を変える
１個以上の受光素子（光量測定用）３を備えたものであ
る。
【００２０】前記ＣＣＤ等からなる光電変換手段１は、
受光した光エネルギーに比例した電荷を発生させる。本
ＣＣＤ型光検出器では、複数個の光電変換手段１が一列
に並べられて設けられている。
受光した光エネルギーに比例した電荷を発生させる。本
ＣＣＤ型光検出器では、複数個の光電変換手段１が一列
に並べられて設けられている。
【００２１】シフトレジスタ２は光電変換手段１の一個
に対して一個のシフトレジスタ２が対応されて設けられ
ている。それぞれのシフトレジスタ２は光電変換手段１
が発生させた電荷を受け取り、隣のシフトレジスタ２に
渡す。前記電荷は順送りで端のシフトレジスタ２に到着
して、そこから外部へシフトレジスタ出力として送り出
される。
に対して一個のシフトレジスタ２が対応されて設けられ
ている。それぞれのシフトレジスタ２は光電変換手段１
が発生させた電荷を受け取り、隣のシフトレジスタ２に
渡す。前記電荷は順送りで端のシフトレジスタ２に到着
して、そこから外部へシフトレジスタ出力として送り出
される。
【００２２】受光素子３は受光した光エネルギーに比例
した電荷を発生させるのは光電変換手段１と同じだが、
それを瞬時に受光素子出力として外部へ送り出す。
した電荷を発生させるのは光電変換手段１と同じだが、
それを瞬時に受光素子出力として外部へ送り出す。
【００２３】前記受光素子３としては、例えば、フォト
ダイオード、素子の全長のうちどこに光が当ったかを電
流値として出力する受光素子（ＰＳＤ：Position Sensi
tiveDevice)等を用いる。
ダイオード、素子の全長のうちどこに光が当ったかを電
流値として出力する受光素子（ＰＳＤ：Position Sensi
tiveDevice)等を用いる。
【００２４】前記光電変換手段１と受光素子３は、図１
図（ｂ）に示すように、同一平面上に設けられ、測定対
象物からの反射光が光電変換手段１と受光素子３の両方
に当たるように、両者の間隔が入射光の径より近い距離
になるように隣接して配置されている。
図（ｂ）に示すように、同一平面上に設けられ、測定対
象物からの反射光が光電変換手段１と受光素子３の両方
に当たるように、両者の間隔が入射光の径より近い距離
になるように隣接して配置されている。
【００２５】このように、光電変換手段１、シフトレジ
スタ２、及び受光素子３を一体化して配置してハイブリ
ッド化するか又は１個の半導体チップに集積化すること
によって、ＣＣＤ型光検出器（光センサ）の構成を複雑
にすることなく、測定対象物からの入射光が光電変換手
段１と受光素子３の両方に当たるようにすることができ
る。
スタ２、及び受光素子３を一体化して配置してハイブリ
ッド化するか又は１個の半導体チップに集積化すること
によって、ＣＣＤ型光検出器（光センサ）の構成を複雑
にすることなく、測定対象物からの入射光が光電変換手
段１と受光素子３の両方に当たるようにすることができ
る。
【００２６】これにより、後述するように、反射光強度
が強すぎた場合も弱すぎた場合も、光量測定用の受光素
子３が瞬時にそれを検出し、適切な光強度になるように
発光量が瞬時に調整される。調整された強度の光を用い
て、距離測定用のＣＣＤセンサの光電変換手段１の出力
に応じて距離測定を行う。これにより、センサ計測の高
速性を損ねることなく、また、複雑なセンサ構成を必要
とすることなく、測定対象物の表面状態に依存すること
なく距離を測定する距離測定装置を実現することが可能
である。
が強すぎた場合も弱すぎた場合も、光量測定用の受光素
子３が瞬時にそれを検出し、適切な光強度になるように
発光量が瞬時に調整される。調整された強度の光を用い
て、距離測定用のＣＣＤセンサの光電変換手段１の出力
に応じて距離測定を行う。これにより、センサ計測の高
速性を損ねることなく、また、複雑なセンサ構成を必要
とすることなく、測定対象物の表面状態に依存すること
なく距離を測定する距離測定装置を実現することが可能
である。
【００２７】（実施形態２）図２は本発明の実施形態２
のハイブリッドＣＣＤ型光検出器の概略構成を示す模式
図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）図を上から
見た平面図である。
のハイブリッドＣＣＤ型光検出器の概略構成を示す模式
図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）図を上から
見た平面図である。
【００２８】本実施形態２のＣＣＤ型検出器は、図２に
示すように、前記実施形態１の光電変換手段１の列と受
光素子３とが複数個同一平面上に設けられたものであ
る。前記１列毎の光電変換手段１とシフトレジスタ２の
動作は、図１に示す実施形態１のものと同じである。た
だし、受光素子３の出力は全列分が合わされて受光素子
出力として出力される。
示すように、前記実施形態１の光電変換手段１の列と受
光素子３とが複数個同一平面上に設けられたものであ
る。前記１列毎の光電変換手段１とシフトレジスタ２の
動作は、図１に示す実施形態１のものと同じである。た
だし、受光素子３の出力は全列分が合わされて受光素子
出力として出力される。
【００２９】このように、光電変換手段１の列と受光素
子３とを複数個同一平面上に設けることにより、前記実
施形態１の作用効果をさらに顕著にすることができる。
子３とを複数個同一平面上に設けることにより、前記実
施形態１の作用効果をさらに顕著にすることができる。
【００３０】（実施形態３）図３は本発明の実施形態３
であり、前述の本発明のＣＣＤ型光検出器を用いた距離
測定装置の概略構成を示すブロック構成図である。
であり、前述の本発明のＣＣＤ型光検出器を用いた距離
測定装置の概略構成を示すブロック構成図である。
【００３１】本実施形態３の距離測定装置は、図３に示
すように、光源１１、測定対象物１２、レンズ等の受光
手段１３、前記本発明のハイブリッドＣＣＤ型光検出器
（以下、ＣＣＤセンサと称する）１４、光量制御手段１
５、結像位置算出手段１６、及び距離算出手段１７を備
えて、前記ＣＣＤセンサ１４の距離測定用の光電変換手
段１（図１）の出力を蓄積するシフトレジスタ２（図
１）の出力信号が結像位置算出手段１６に入力され、光
量測定用の受光素子３（図１）の出力信号が光量制御手
段１５に入力される構成としたものである。
すように、光源１１、測定対象物１２、レンズ等の受光
手段１３、前記本発明のハイブリッドＣＣＤ型光検出器
（以下、ＣＣＤセンサと称する）１４、光量制御手段１
５、結像位置算出手段１６、及び距離算出手段１７を備
えて、前記ＣＣＤセンサ１４の距離測定用の光電変換手
段１（図１）の出力を蓄積するシフトレジスタ２（図
１）の出力信号が結像位置算出手段１６に入力され、光
量測定用の受光素子３（図１）の出力信号が光量制御手
段１５に入力される構成としたものである。
【００３２】本実施形態３の距離測定装置においては、
光源１１からの光ビーム（レーザビーム）ＬＢ０を測定
対象物１２の表面に光点が生ずるように照射させ、前記
測定対象物１２の表面で反射光ＬＢ１を受光手段１３を
介してＣＣＤセンサ１４の受光面に光点として結像させ
る。前記ＣＣＤセンサ１４の光電変換手段１と受光素子
３の受光面に入射された反射光ＬＢ１は、それぞれ電気
信号に変換され、光量測定用の受光素子３の出力信号は
光量制御手段１５に入力され、シフトレジスタ２の出力
信号が結像位置算出手段１６に入力される。
光源１１からの光ビーム（レーザビーム）ＬＢ０を測定
対象物１２の表面に光点が生ずるように照射させ、前記
測定対象物１２の表面で反射光ＬＢ１を受光手段１３を
介してＣＣＤセンサ１４の受光面に光点として結像させ
る。前記ＣＣＤセンサ１４の光電変換手段１と受光素子
３の受光面に入射された反射光ＬＢ１は、それぞれ電気
信号に変換され、光量測定用の受光素子３の出力信号は
光量制御手段１５に入力され、シフトレジスタ２の出力
信号が結像位置算出手段１６に入力される。
【００３３】光量制御手段１５では前記光量測定用の受
光素子３の出力信号に応じて光源１１の光量が瞬時に調
整される。
光素子３の出力信号に応じて光源１１の光量が瞬時に調
整される。
【００３４】また、結像位置算出手段１６では前記距離
測定用の光電変換手段１の出力を蓄積するシフトレジス
タ２の出力信号に応じてそれぞれの反射光の結像位置が
計算され、距離算出手段１７に送られる。距離算出手段
１７では、前記計算された結像位置に基づいて反射率の
異なる種々の対象物に対して高速で高精度に結像位置
（２点）間の距離が計算され、基準点から測定対象物ま
での距離が測定される。
測定用の光電変換手段１の出力を蓄積するシフトレジス
タ２の出力信号に応じてそれぞれの反射光の結像位置が
計算され、距離算出手段１７に送られる。距離算出手段
１７では、前記計算された結像位置に基づいて反射率の
異なる種々の対象物に対して高速で高精度に結像位置
（２点）間の距離が計算され、基準点から測定対象物ま
での距離が測定される。
【００３５】このように構成することにより、反射光強
度が強すぎた場合も弱すぎた場合も、受光素子３が瞬時
にそれを検出し、適切な光強度になるように発光量が瞬
時に調整される。調整された強度の光を用いて、ＣＣＤ
センサ１４の光電変換手段１の出力信号に応じて距離測
定を行う。すなわち、センサ計測の高速性を損ねること
なく、また、簡単なセンサ構成で、測定対象物の表面状
態に依存することなく距離を測定する距離測定装置を実
現することができる。
度が強すぎた場合も弱すぎた場合も、受光素子３が瞬時
にそれを検出し、適切な光強度になるように発光量が瞬
時に調整される。調整された強度の光を用いて、ＣＣＤ
センサ１４の光電変換手段１の出力信号に応じて距離測
定を行う。すなわち、センサ計測の高速性を損ねること
なく、また、簡単なセンサ構成で、測定対象物の表面状
態に依存することなく距離を測定する距離測定装置を実
現することができる。
【００３６】なお、本願の発明に係る距離測定技術の詳
細な原理は、本出願人が先に出願した特願平８−２６２
９０４号に記載されている。
細な原理は、本出願人が先に出願した特願平８−２６２
９０４号に記載されている。
【００３７】前記実施形態３ではハイブリッドＣＣＤ型
光検出器に本発明を適用して説明したが、必らずしもハ
イブリッドＣＣＤにする必要はなく、１個の半導体チッ
プ上に本発明のＣＣＤ型光検出器を形成しても良い。
光検出器に本発明を適用して説明したが、必らずしもハ
イブリッドＣＣＤにする必要はなく、１個の半導体チッ
プ上に本発明のＣＣＤ型光検出器を形成しても良い。
【００３８】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
【００３９】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。本発明によれば、簡単なセンサ構成
で、反射光の強度によって、光源の光量を瞬時に調整す
ることができるため、反射率の異なる種々の対象物に対
して適用できる高速、高精度の距離測定装置を提供する
ことができる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。本発明によれば、簡単なセンサ構成
で、反射光の強度によって、光源の光量を瞬時に調整す
ることができるため、反射率の異なる種々の対象物に対
して適用できる高速、高精度の距離測定装置を提供する
ことができる。
【図１】本発明の実施形態１のＣＣＤ型光検出器の概略
構成を示す模式図である。
構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態２のＣＣＤ型光検出器の概略
構成を示す模式図である。
構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態３のハイブリッドＣＣＤ型光
検出器を用いた距離測定装置の概略構成を示すブロック
構成図である。
検出器を用いた距離測定装置の概略構成を示すブロック
構成図である。
【図４】ＣＣＤ型光検出器を用いた距離測定装置の概略
構成を示すブロック構成図である。
構成を示すブロック構成図である。
【図５】ＣＣＤ型光検出器を用いた距離測定装置の概略
構成を示すブロック構成図である。
構成を示すブロック構成図である。
１…光電変換手段、２…シフトレジスタ、３…受光素
子、１１…光源、１２…測定対象物、１３…レンズ等の
受光手段、１４…ハイブリッドＣＣＤ型光検出器、１４
Ａ…ＣＣＤセンサ、１５…光量制御手段、１６…結像位
置算出手段、１７…距離算出手段、１８…ビームスプリ
ッター、１９…フォトダイオード。
子、１１…光源、１２…測定対象物、１３…レンズ等の
受光手段、１４…ハイブリッドＣＣＤ型光検出器、１４
Ａ…ＣＣＤセンサ、１５…光量制御手段、１６…結像位
置算出手段、１７…距離算出手段、１８…ビームスプリ
ッター、１９…フォトダイオード。
Claims (5)
- 【請求項１】 入射光量に応じて電荷を蓄積する複数の
光電変換手段と、該複数の光電変換手段は列状に配置さ
れ、前記光電変換手段の電荷を１つの光電変換手段分ず
つ送り出すシフトレジスタと、前記光電変換部に入射光
の径より近い距離になるように隣接して配置され、入射
光量に応じて電荷信号量（電圧あるいは電流あるいは抵
抗）を変える１個以上の受光素子を備えることを特徴と
する電荷結合素子型光検出器。 - 【請求項２】 前記光電変換手段が２次元マトリックス
状に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電荷
結合素子型光検出器。 - 【請求項３】 前記受光素子がフォトダイオードである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電荷結合素子
型光検出器。 - 【請求項４】 前記受光素子が素子の全長のうちどこに
光が当ったかを電流値として出力する受光素子（ＰＳ
Ｄ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電
荷結合素子型光検出器。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
電荷結合素子型光検出器と、光源と、測定対象物の表面
で光源から出た光が反射した反射光を前記電荷結合素子
型光検出器上に光点として結像させるレンズ、ミラー、
プリズムなどの受光手段と、前記電荷結合素子型光検出
器のシフトレジスタの出力から光点の結像位置を算出す
る結像位置算出手段と、前記結像位置算出手段の出力か
ら前記測定対象物までの距離を算出する距離算出手段
と、前記電荷結合素子型光検出器の受光素子からの出力
に応じて光源の明るさあるいは点灯時間を変える光量制
御手段とを備えることを特徴とする距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9303970A JPH11142110A (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 電荷結合素子型光検出器及びそれを用いた距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9303970A JPH11142110A (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 電荷結合素子型光検出器及びそれを用いた距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142110A true JPH11142110A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17927479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9303970A Pending JPH11142110A (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 電荷結合素子型光検出器及びそれを用いた距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11142110A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001280951A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Omron Corp | 光学式変位計 |
| JP2008045926A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Omron Corp | 光学式変位センサおよびその制御方法 |
| JP2008209162A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 距離画像センサ |
| KR100891119B1 (ko) * | 2007-12-28 | 2009-04-06 | 포항공과대학교 산학협력단 | Ｃｃｄ센서 또는 하이브리드 센서의 2차원 전하이동 방법 |
-
1997
- 1997-11-06 JP JP9303970A patent/JPH11142110A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001280951A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Omron Corp | 光学式変位計 |
| JP2008045926A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Omron Corp | 光学式変位センサおよびその制御方法 |
| JP2008209162A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 距離画像センサ |
| KR100891119B1 (ko) * | 2007-12-28 | 2009-04-06 | 포항공과대학교 산학협력단 | Ｃｃｄ센서 또는 하이브리드 센서의 2차원 전하이동 방법 |
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