JPS59147574A - 固体撮像装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は固体撮像装置に関する。

従来例の構成とその問題点 固体撮像素子は、従来の撮像管に比べ、小型。

２　／　ゾ 軽量の他に高耐振性、無銭像、無焼付等の高信頼性を有
しているために、応用分野の大巾な拡大が期待されてい
る。そのうちでも、工業用、工業計測用分野への進出は
著しいものがある。この分野は、従来の撮像管カメラで
は、不向きの分野であったが、上述の特徴に加え、図形
歪がない磁界。

電界に影響されない等の特徴があり、今や、固体撮像カ
メラは、撮像管カメラに置き換わろうとしている。とく
に、昨今急激な市場の立ちよりを見せているロボットの
視覚センサーに、この固体撮像カメラを用いる試みがな
されている。しかし、現在のところ、固体撮像カメラは
ロボット用視覚センサーとして、十分にその機能をはた
しているとはいい難い状態にある０その主な理由として
、次のものがあげられる。（１）ロボット用視覚センサ
ーとして、従来の撮像管カメラにくらべ感度が足りない
。とくに可視域における感度が低い。（Ｉｔ）多大の入
射光量が入射した場合、再生画面上に、プルーミング、
スミア等の偽信号が現われ、視覚センサーの機能を低下
させる。

３　、　　＋ 以上の様な固体撮像カメラの欠点のだめにロボット用視
覚センサー、とぐに溶接関係ロボット視覚センサーとし
て実用に耐えないものとなる。

第１図に、溶接用ロボットの基本構成を示す。

ロボットのアーム１には、溶接機２がとりつけられ、ア
ーム１に組み適寸れた視覚センサーである固体カメラ３
によって溶接される箇所４を認識しその視覚センサー３
の出力信号は、制御器５に送られ、溶接機２に命令を送
る。しかし、一般に溶接箇所４は必ずしも十分な照射が
与えられているとは限らず、特に、複雑な物体の溶接を
行なう場合には、周囲の物体が邪魔になり、外部照明６
が役に立たなくなる。さらに、仮りに溶接位置４が確認
できても、溶接が始すると、その溶接部分から放射され
る多大の光量によって、視覚センサー３はブルーミング
あるいはスミアを生じ、溶接箇所の追跡、検知が不能と
なってしまう。

発明の目的 本発明は上記従来例に見られる欠点を除去することの出
来る固体撮像装置を提供せんとするもの特開昭５９−１
４７５７４（２） である。

発明の構成 本発明は固体撮像素子と、ビームスプリッタと、固体発
光素子を有し、固体撮像素子は固体発光素子からの発光
出力が外部より反射した光全入射光とするものであり、
外部照明の影響及び固体撮像素子のブルーミング或はス
ミアを効率的に除去せんとするものである。

実施例の説明 第２図はこのような問題点を解決する視覚センサーを示
している。

ロボットアームにとりつけられている視覚センサー１０
の内部には、溶接箇所１１を認識するだめの固体撮像素
子１２と固体発光素子１３が内蔵されてｂる。この固体
発光素子１３は固体撮像素子１２の入射光学系１４と同
一の光軸を有し、固体撮像素子１２の前面に設けられた
ビームスプリンタ１５により光路が分割される構成にな
ってｂる。固体発光素子１３から放射される光は、集光
光学系１６を通り、ビームスプリッタ１５により、５１
８　ジ 反射して、入射光学系１４を通り、所定の溶接箇所１１
に照射される。溶接箇所１１に照射された光は反射し、
再び入射光学系１４を通り、固体撮像素子１２土に像を
結ぶことになる。

本実施例においては固体発光素子１３として、赤外半導
体レーザ（発光中心波長８０００Ａ）ｉ用いた。また固
体撮像素子１２としては、画素数垂直４８６×水平３８
４のインターラインＣＯＤを用いた。固体撮像素子１２
に結像させるだめのレンズ１４の前面には、半導体レー
ザ光だけを選択的に通過させる光学干渉フィルタ１７を
用いている。

以上の構成において、半導体レーザから構成される固体
発光素子１３から放射される狭いスペクトル巾（〜２０
人）の光は、効果的に干渉フィルタ１７を通過し、効率
よく、所定の溶接箇所１１に集光される。これらの特性
は、半導体レーザー固有の光学的特性であることは言う
までもな−。

所定の溶接箇所１１から反射された光は、レンズ１４を
通り、固体撮像素子１２上に結像され、検６　・　　〕 出される。このとき、撮像素子１２の出力１８は、制御
回路部１９の中で比較され、出力が基準値に達しないと
きには、半導体レーザ駆動回路２０に制御信号２１を送
り、半導体レーザ駆動電流を増加させ、レーザ光出力を
増加させる。このように内蔵された光線の光量を制御し
、溶接箇所１１の外部からの照明がなくても、十分認識
できるだけの赤外光を与えることができる。この照明光
２２ば、固体撮像素子１２と同一光路となっているだめ
他の物体で照明光がさえぎられる心配は全くない。捷だ
溶接箇所１１を認識したのち溶接が始するが、この溶接
により生じる多大の光は、紫外線もしくは、可視光が大
部分を占め赤外線はほとんどな−。そのため溶接により
生じる光は、レンズ１４人口にある干渉フィルタ１７で
除去され、半導体レーザ照明光だけが固体撮像素子１２
に入射し、溶接中も溶接箇所の認識を行なうことが可能
きなる。実施例においては、溶接箇所の認識の場合には
、駆動電流１００ｍ　Ａ　（レーザ発光出力６ｍＷ）で
動作を行なめ１溶接中には、駆動電流がｓｏｍ　Ａ　（
レーザ光出力４ｍＷ）となるように、撮像素子出力を検
知１〜、制御を行な−た。その結果、溶接箇所の認識、
溶接中の溶接状態の確認は外部光に左右さ力、ず、ブル
ーミング、スミアもなく容易に行なうことができた。

発明の効果 以上のように、本発明では固体撮像素子と、この固体撮
像素子の入射光学系と同一の光軸を有し、前記固体撮像
素子の前面にビームスブＩＪ　ツタを配することによっ
て、固体撮像光学系光軸とは異なる光軸を設け、異なる
光軸上に固体発光素子を配置し、かつ前記固体撮像素子
から得られる出力で前記固体発光素子を制御することに
より、従来の問題点を完全に解決″′「ることができた
。

なお、本発明に用いられる固体発光素子は、赤外半導体
レーザに限らず、従来外部照明光として用いられるタン
グステンランプ、ハロゲン電球にくらべ、格段に発光ス
ペクトル巾のせまい高出力発光ダイオードを用いてもよ
い。

また、固体撮像素子出力のみで固体発光素子出力を制御
するだけでなく、固体撮像素子を駆動する各種同期信号
を用いて、固体発光素子の駆動制御を行なってもよい。

さらに、光路分離に用すられるビームスプリッタ−に偏
光ビームスプリッタを使用し、同一光路内に１／４波長
板を設けることによ−て、半導体レーザの直線偏光特性
を利用し、光利用効率を飛躍的に高めることも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボット用睨覚センサーの構成図、第２図は本
発明の一実施例を示す構成図である。 １１・・・・・・溶接箇所、１２・・・・・・固体撮像
素子、１３・・・・・・固体発光素子、１５・・・・・
・ビームスプリッタ、１７・・・・・・干渉フィルタ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 固体撮像素子と、前記固体撮像素子の前面に配置された
   ビームスプＩ７　ツタと、前記固体撮像素子の入射光学
   系と同一の光軸を有ちすると同時に前記ビームスプリッ
   タにより形成された前記固体撮像素子とは異なる光軸上
   に配置された固体発光素子とを有し、前記固体発光素子
   からの発光出力を前記ビームスプリッタを介して所定部
   分に照射し、この所定部分から反射された前記発光出力
   を前記ビームスブＩＪ　ツタを介して前記固体撮像素子
   に入射させ、前記固体撮像素子の出力にて前記固体全島 光素子１制御することを特徴とする固体撮像装置。