(57)【要約】【課題】  投光パワー、投光時間およびサンプリング周期を一定にしながら、測定対象物の種類にかかわらず一定の受光レベルが得られる光学式変位センサを提供する。【解決手段】  サンプリング制御手段６によるイメージセンサ２に対するサンプリング制御とは別に、シャッタ制御手段（電子シャッタ）８によって測定対象物Ｍの光の反射率の大きさに応じてイメージセンサ２に対するシャッタ制御を行うので、測定対象物Ｍの種類の変化に対して、サンプリング周期を一定にしながらシャッタ開時間を変化させることにより、投光パワー、投光時間だけでなくサンプリング周期を一定にしながら、測定対象物Ｍの種類にかかわらず一定の受光レベルが得られる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に光を照射する投光素子と、照射された光の測定対象物からの反射光を受光するイメージセンサと、イメージセンサに対するサンプリング制御を行う制御部とを有して、イメージセンサからの受光データに基づいて測定対象物までの距離を検出する光学式変位センサであって、
前記制御部は、さらに、測定対象物の光の反射率の大きさに応じてイメージセンサに対するシャッタ制御を行うシャッタ制御手段を備えている光学式変位センサ。
【請求項２】
請求項１において、
前記イメージセンサは、前記投光素子によりライン状に光が照射された測定対象物からの反射光をライン状に受光するリニアイメージセンサである光学式変位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光素子により光が照射された測定対象物からの反射光を受光したイメージセンサからの受光データに基づいて、測定対象物までの距離を検出する光学式変位センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、測定対象物に光を照射する投光素子と、照射された光の測定対象物からの反射光を受光するイメージセンサとを使用し、イメージセンサからの受光データに基づいて測定対象物までの距離を三角測距方式で検出する光学式変位センサが知られている。
【０００３】
従来の光学式変位センサでは、測定対象物の種類に応じて、例えば測定対象物が黒色のように光の反射率が低い場合に、十分な受光レベルを得るために、種々の手法がとられていた。この一例として、投光素子に対して投光パワーを上げる、または投光時間を長くすることにより、受光レベルを上げる光学式変位計が知られている（例えば、特許文献１）。また、イメージセンサに対してサンプリング速度を遅くすることで結果としてイメージセンサの各画素の信号電荷の蓄積量を大きくすることにより、受光レベルを上げる光学式変位計も知られている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平１０−２６７６４８号公報
【特許文献２】特開２００１−５０７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のように、投光素子に対して投光パワーを上げたり、投光時間を長くするのは、安全基準の見地などから一定の制限があり、特許文献２のように、イメージセンサに対してサンプリング速度を遅くすることは、動きの速い測定対象物を正確に検出できない。すなわち、従来の光学式変位センサでは、投光パワー、投光時間およびサンプリング周期を一定にしながら、測定対象物の種類にかかわらず一定の受光レベルが得られる光学式変位センサを実現できなかった。
【０００５】
本発明は、前記の問題点を解決して、投光パワー、投光時間およびサンプリング周期を一定にしながら、測定対象物の種類にかかわらず一定の受光レベルが得られる光学式変位センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明に係る光学式変位センサは、測定対象物に光を照射する投光素子と、照射された光の測定対象物からの反射光を受光するイメージセンサと、イメージセンサに対するサンプリング制御を行う制御部とを有して、イメージセンサからの受光データに基づいて測定対象物までの距離を検出するものであって、前記制御部は、さらに、測定対象物の光の反射率の大きさに応じてイメージセンサに対するシャッタ制御を行うシャッタ制御手段を備えている。
【０００７】
この構成によれば、サンプリング制御手段によるイメージセンサに対するサンプリング制御とは別個に、シャッタ制御手段（電子シャッタ）によって測定対象物の光の反射率の大きさに応じてイメージセンサに対するシャッタ制御を行うので、測定対象物の種類の変化に対して、サンプリング周期を一定にしながらシャッタ開時間を変化させることにより、投光パワー、投光時間だけでなくサンプリング周期を一定にしながら、測定対象物の種類にかかわらず一定の受光レベルが得られる。
【０００８】
好ましくは、前記イメージセンサは、前記投光素子によりライン状に光が照射された測定対象物からの反射光をライン状に受光するリニアイメージセンサである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光学式変位センサを示す構成図である。本センサは、測定対象物Mに投光レンズを介して光を照射する投光素子１、照射された光の測定対象物Ｍからの反射光を受光レンズを介して受光するイメージセンサ２、およびイメージセンサ２からの受光データに基づいて測定対象物Ｍまでの距離を演算するほかセンサ全体の制御を行う制御手段（マイクロコンピュータ）３を備えて、測定対象物Ｍまでの距離を検出するものである。
【００１０】
イメージセンサ２には例えばリニアイメージセンサを使用する。このリニアイメージセンサ２は、図示しない各画素で蓄積された信号電荷をシフトレジスタに一括転送した後に順次出力するＣＣＤタイプのイメージセンサであるが、各画素で蓄積される信号電荷を逐次転送して出力するタイプのイメージセンサであってもよい。また投光素子１には例えばレーザーダイオード（ＬＤ）を使用する。
【００１１】
制御手段３は、イメージセンサ２に対するサンプリング周期を制御するサンプリング制御手段６を備える。サンプリング周期はイメージセンサ２の全画素の蓄積電荷を読み出すのに要する時間である。このサンプリング周期は例えば１００μｓに制御される。また、制御手段３は、投光素子１の投光パワーおよび投光時間も制御する。
【００１２】
本発明にかかる制御手段３は、前記したサンプリング周期を制御するサンプリング制御手段６とは別個に、測定対象物Ｍの光の反射率の大きさに応じてイメージセンサ２に対するシャッタ制御を行うシャッタ制御手段（電子シャッタ）８を備えている。この電子シャッタ８は、イメージセンサ２の各画素における電極下のフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）で信号電荷を蓄えるコンデンサのＯＮ、ＯＦＦにより電荷蓄積量を制御する、いわば電気的なスイッチである。測定対象物Ｍの光の反射率の大きさはイメージセンサ２の各画素の受光レベルの大きさにより検出される。
【００１３】
図２は、電子シャッタ８の動作を示すタイムチャート図である。このとき、サンプリング周期は１００μｓで一定であり、投光パワーおよび投光時間も一定とする。この電子シャッタ８は、例えばサンプリング周期１００μｓに対して１０段階のシャッタ制御を行う。
【００１４】
図２（ａ）のように、例えば白色のように光の反射率が高い測定対象物Mの検出の場合、電子シャッタ８の開時間を短くして、信号電荷の蓄積量を小さくする。（ｂ）のように、反射率が中程度の測定象物Mの検出の場合、電子シャッタ８の開時間を中程度長くして、信号電荷の蓄積量を中程度大きくする。（ｃ）のように、例えば黒色のように反射率が低い測定対象物Mの検出の場合、電子シャッタ８の開時間を長くして、信号電荷の蓄積量を大きくする。
【００１５】
このように、本発明では、サンプリング制御手段６によるイメージセンサ２に対するサンプリング制御とは別個に、シャッタ制御手段（電子シャッタ）８によって測定対象物Mの光の反射率の大きさに応じてシャッタ開時間を変化させるシャッタ制御を行っている。このため、測定対象物Ｍの種類の変化に対して、サンプリング周期を一定にしながらシャッタ開時間を変化させることにより、例えば測定対象物Ｍが黒色のように反射率が低い場合でも、従来のように、投光パワーを上げる、投光時間を長くする、または、イメージセンサのサンプリング速度を遅くすることなく、これら投光パワー、投光時間だけでなくサンプリング周期を比較的高く一定に維持しながら、受光レベルを一定以上に調整できる。
【００１６】
これにより、本発明は、測定対象物Mの種類にかかわらず、サンプリング速度を一定にできるので、従来のように測定対象物Ｍが黒色のように反射率が低くてもサンプリング速度を遅くすることがないから、この測定対象物Mの動きが速い場合でも正確に検出できる。また、測定対象物Mの種類にかかわらず、投光パワーや投光時間を一定にできるので、従来のように投光パワーや投光時間を変化させることがないから、測定対象物M上に照射されるスポット光を常に明るい状態を保てるので、設置時などに確認するための測定ポイントを見やすくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学式変位センサを示す構成図である。
【図２】図１の光学式変位センサの動作を示すタイムチャート図である。
【符号の説明】
【００１８】
１：投光素子（ＬＤ）
２：イメージセンサ（リニアイメージセンサ）
３：制御手段（マイクロコンピュータ）
６：サンプリング制御手段
８：シャッタ制御手段（電子シャッタ）
Ｍ：測定対象物
【図１】
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【図２】
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