JP3035577B2 - Distance sensor device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【技術分野】この発明は距離センサ装置，その構成要素
であるセンサ・ヘッド，およびその応用装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance sensor device, a sensor head as a component thereof, and an application device thereof.

【０００２】[0002]

【従来技術】三角測量法を用いた従来の光学式距離セン
サ装置は，光源，被測定物，受光部の３点により三角形
を形成し，その幾何学的な関係から，被測定物までの距
離を計測するものである。測定原理上，基線長（光源と
受光部の間の距離）が不可欠の要素となる。2. Description of the Related Art A conventional optical distance sensor device using a triangulation method forms a triangle with three points, a light source, an object to be measured, and a light receiving unit. Is to measure. Baseline length (distance between the light source and the light receiving unit) is an essential element in the measurement principle.

【０００３】光源としては，一般的に半導体レーザが使
用される。半導体レーザからの光は投光レンズでコリメ
ートされ，被測定物に投射される。投射された光は被測
定物表面で反射され，光源から基線長離れた受光部で検
出される。受光部としては，一般的に位置検出素子（Ｐ
ＳＤ）が使用される。被測定物からの反射光は，受光レ
ンズにより，位置検出素子の面上の１点に集光される。
センサから被測定物までの距離が変化すると，位置検出
素子の面上の集光スポット位置が変化する。基線長およ
び受光レンズから位置検出素子までの距離はセンサ光学
系により決まる定数であるから，位置検出素子上の集光
スポット位置の変化を検出することにより対物距離が求
まる。As a light source, a semiconductor laser is generally used. Light from the semiconductor laser is collimated by a light projecting lens and projected onto an object to be measured. The projected light is reflected on the surface of the object to be measured, and is detected by a light receiving unit that is separated from the light source by a base length. In general, a position detecting element (P
SD) is used. Light reflected from the object to be measured is collected by the light receiving lens at one point on the surface of the position detecting element.
When the distance from the sensor to the object to be measured changes, the position of the focused spot on the surface of the position detecting element changes. Since the base line length and the distance from the light receiving lens to the position detection element are constants determined by the sensor optical system, the object distance can be determined by detecting a change in the position of the condensed spot on the position detection element.

【０００４】三角測量法を用いた光学式距離センサを小
型化する場合，基線長を短くすることが必要となる。基
線長を短くすると，センサから被測定物までの距離変化
に対する位置検出素子の面上の集光スポット位置変化が
小さくなり，測定精度，分解能が低下する。基線長と計
測距離の比が大きくなれば，高い測定精度，分解能を得
るのが困難になる。位置検出素子はアナログバイスであ
るため背景光やノイズの影響を受けやすく，スポット光
の強度が強い範囲でしか利用できない。When miniaturizing an optical distance sensor using a triangulation method, it is necessary to shorten a base line length. When the base line length is shortened, the change in the position of the condensed spot on the surface of the position detecting element with respect to the change in the distance from the sensor to the object to be measured is reduced, and the measurement accuracy and resolution are reduced. If the ratio between the base line length and the measurement distance increases, it becomes difficult to obtain high measurement accuracy and resolution. Since the position detecting element is an analog device, it is easily affected by background light and noise, and can be used only in a range where the intensity of the spot light is strong.

【０００５】[0005]

【発明の開示】この発明は，位置検出素子を用いること
なく比較的高精度な距離測定が可能で，小型化も可能と
なる距離センサ装置を提供するものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a distance sensor device capable of relatively high-accuracy distance measurement without using a position detecting element and capable of being downsized.

【０００６】第１の発明による距離センサ装置は，光走
査装置によって光ビームを少なくとも一次元的に走査
し，被測定面からの特定の反射光を受光装置により受光
し，上記光走査装置と上記受光装置とを，上記光走査装
置による光の一次元走査方向と平行な直線上に配置し，
一走査期間の間に上記受光装置によって受光される２回
の入射光の時間間隔を時間計測回路によって計測し，計
測した時間間隔に基づいて被測定面までの距離を算出す
るものである。A distance sensor device according to a first aspect of the present invention scans a light beam at least one-dimensionally by an optical scanning device and receives a specific reflected light from a surface to be measured by a light receiving device. The light receiving device is arranged on a straight line parallel to the one-dimensional scanning direction of the light by the optical scanning device,
The time interval between two incident lights received by the light receiving device during one scanning period is measured by a time measurement circuit, and the distance to the surface to be measured is calculated based on the measured time interval.

【０００７】この発明によると，光走査装置による一回
の往復走査の間に被測定面からの反射光が受光装置に２
回入射することおよび２つの入射光の入射時間間隔は被
測定面までの距離によって変化することに着目し，２つ
の入射光を受光し，２つの入射光の時間間隔を計測して
いる。時間の計測であるから比較的高精度で高分解能の
距離測定が可能となる。従来のように位置検出素子を用
いずに受光素子で足りるので装置の小型化も可能とな
る。According to the present invention, the reflected light from the surface to be measured is transmitted to the light receiving device during one reciprocating scan by the optical scanning device.
Paying attention to the fact that light is incident twice and the time interval between two incident lights changes depending on the distance to the surface to be measured, two incident lights are received and the time interval between the two incident lights is measured. Since it is time measurement, distance measurement with relatively high precision and high resolution is possible. Since a light receiving element is sufficient without using a position detecting element as in the related art, the size of the apparatus can be reduced.

【０００８】上記時間計測回路は，一実施態様において
は，受光信号に含まれる２つのピーク一を検出するピー
ク検出回路と，ピーク検出回路のピーク検出信号に基づ
いてピーク検出位置で反転するパルス信号を生成する回
路と，上記パルス信号のパルス幅を計測する回路とを含
むように構成される。In one embodiment, the time measurement circuit includes a peak detection circuit for detecting two peaks included in the received light signal, and a pulse signal inverted at a peak detection position based on the peak detection signal of the peak detection circuit. And a circuit for measuring the pulse width of the pulse signal.

【０００９】受光信号のピーク位置を検出しているの
で，受光量の変化に影響されずに高精度の計測が可能と
なる。このため，距離測定レンジも広がる。Since the peak position of the received light signal is detected, highly accurate measurement can be performed without being affected by the change in the amount of received light. For this reason, the distance measurement range is widened.

【００１０】この発明の好ましい実施態様では上記受光
装置は，ピンホールと，ピンホールを通して入射する反
射光を受光する受光素子とを含むように構成される。In a preferred embodiment of the present invention, the light receiving device is configured to include a pinhole and a light receiving element for receiving reflected light incident through the pinhole.

【００１１】被測定面からの正反射光がピンホールを経
て受光素子に受光される。正反射光の光強度は一般に大
きいので正確な距離測定が可能となる。The specularly reflected light from the surface to be measured is received by the light receiving element via the pinhole. Since the light intensity of the specular reflection light is generally large, accurate distance measurement can be performed.

【００１２】さらに好ましい実施態様では，上記受光装
置と上記光走査装置とを結ぶ直線上に傾き検知用受光装
置が配置される。In a further preferred embodiment, a light detecting device for tilt detection is arranged on a straight line connecting the light receiving device and the optical scanning device.

【００１３】被測定面が傾いていると正確な距離測定が
困難である。被測定面が傾いているかどうかが検知され
るので，測定により得られた距離データが正しいかどう
かを判断することができる。If the surface to be measured is inclined, it is difficult to measure the distance accurately. Since it is detected whether the surface to be measured is tilted, it can be determined whether the distance data obtained by the measurement is correct.

【００１４】第２の発明による距離センサ装置は，光走
査装置によって光ビームを少なくとも一次元的に走査
し，被測定面からの反射光を受光素子を含む受光装置に
より受光し，上記光走査装置と上記受光装置とを，それ
らを結ぶ直線が上記光走査装置による一次元走査方向と
垂直になるように配置し，上記光走査装置による一次元
走査にともなって被測定面からの反射光が上記受光素子
の受光面上を通過する時間を時間計測回路によって計測
し，計測した時間に基づいて被測定面までの距離を算出
するものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a distance sensor device which scans a light beam at least one-dimensionally by an optical scanning device and receives light reflected from a surface to be measured by a light receiving device including a light receiving element. And the light-receiving device are arranged such that a straight line connecting them is perpendicular to the one-dimensional scanning direction by the optical scanning device. The time passing through the light receiving surface of the light receiving element is measured by a time measuring circuit, and the distance to the surface to be measured is calculated based on the measured time.

【００１５】第２の発明においても位置検出素子を用い
る必要はない。したがって小型化が可能である。第２の
発明においても時間を計測することにより距離データを
得ているので，比較的高精度，高分解能の距離測定が可
能となる。In the second invention, it is not necessary to use a position detecting element. Therefore, miniaturization is possible. Also in the second invention, since distance data is obtained by measuring time, distance measurement with relatively high precision and high resolution can be performed.

【００１６】上記受光素子の形状を適切に定めることに
より，被測定面までの距離と上時間計測回路による計測
時間とがリニア関係を保つようにすることができる。By appropriately determining the shape of the light receiving element, it is possible to maintain a linear relationship between the distance to the surface to be measured and the time measured by the upper time measuring circuit.

【００１７】第２の発明による距離センサ装置において
も傾き検知用受光装置を設けるとよい。In the distance sensor device according to the second aspect of the present invention, it is preferable to provide a light receiving device for detecting inclination.

【００１８】第１または第２の発明において，上記光走
査装置と上記受光装置とによりセンサ・ヘッドを形成し
ておくとよい。このセンサ・ヘッドは任意の場所に配置
することができる。In the first or second invention, it is preferable that a sensor head is formed by the optical scanning device and the light receiving device. This sensor head can be located anywhere.

【００１９】複数のセンサ・ヘッドを配列することによ
り三次元形状計測装置を実現することができる。By arranging a plurality of sensor heads, a three-dimensional shape measuring device can be realized.

【００２０】[0020]

【実施例】【Example】

第１実施例 距離センサ装置のセンサ部の構成について図１から図５
を参照して説明する。First Embodiment FIGS. 1 to 5 show a configuration of a sensor unit of a distance sensor device.
This will be described with reference to FIG.

【００２１】図１においてセンサ部１は，第１基板10，
第２基板50，中間基板150 および電極部100 から構成さ
れている。中間基板150 を，第２基板50と第１基板10と
の間に挟んだ状態で，これらの３つの基板が相互に接合
される。これらの基板は電極部100 を介してプリント配
線回路基板200 に固定されている。電極部100 も後述す
るように基板をエッチングすることにより形成される。
以下の基板10，50および150 ならびに電極部100 の説明
において，被測定物側（図１では左下側）を前，プリン
ト配線回路基板側（図１では右上側）を後とする。In FIG. 1, the sensor unit 1 includes a first substrate 10,
It comprises a second substrate 50, an intermediate substrate 150 and an electrode section 100. With the intermediate substrate 150 sandwiched between the second substrate 50 and the first substrate 10, these three substrates are joined together. These substrates are fixed to a printed circuit board 200 via an electrode section 100. The electrode section 100 is also formed by etching the substrate as described later.
In the following description of the substrates 10, 50 and 150 and the electrode section 100, the side of the object to be measured (the lower left side in FIG. 1) is the front, and the side of the printed circuit board (the upper right side in FIG. 1) is the rear.

【００２２】図２は第１基板10を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the first substrate 10.

【００２３】第１基板10には，方形枠状のフレーム部14
が形成されている。フレーム14は鎖線で示す部分が切除
されている。フレーム部14の内側にその内周面から離れ
て振動子16が形成されている。フレーム部14の一辺（図
２では底辺）からフレーム部14の内側へ向けて，板状の
固定部18が延びている。振動子16は，弾性変形部（片持
ち梁部）20を介して，固定部18に結合されている。弾性
変形部20はかなり細く形成され，弾性を有している。The first substrate 10 has a rectangular frame portion 14
Are formed. The portion of the frame 14 indicated by the chain line is cut off. A vibrator 16 is formed inside the frame portion 14 at a distance from the inner peripheral surface thereof. A plate-shaped fixing portion 18 extends from one side (the bottom side in FIG. 2) of the frame portion 14 toward the inside of the frame portion 14. The vibrator 16 is coupled to a fixed part 18 via an elastically deforming part (cantilever part) 20. The elastic deformation portion 20 is formed to be very thin and has elasticity.

【００２４】弾性変形部20の長手方向にのびる中心線に
関して，振動子16は非対称である。したがって，振動子
16の重心は弾性変形部20の中心線上から外れた位置にあ
る。弾性変形部20は，ねじれ変形モードと曲げ変形モー
ドの２つの共振振動モードを有している。The vibrator 16 is asymmetric with respect to a center line extending in the longitudinal direction of the elastic deformation portion 20. Therefore, the vibrator
The center of gravity of 16 is located off the center line of the elastic deformation portion 20. The elastic deformation section 20 has two resonance vibration modes, a torsional deformation mode and a bending deformation mode.

【００２５】ねじれ変形モードでは，振動子16が弾性変
形部20の中心軸の回りにねじれる。曲げ変形モードで
は，振動子16が弾性変形部20の中心軸と直交する軸の回
りに前後方向に曲がる。弾性変形部20はこれらの２つの
振動モードの共振周波数で共振し，振動子16は互いに直
交する二軸のまわりに振動する。In the torsional deformation mode, the vibrator 16 is twisted around the central axis of the elastic deformation portion 20. In the bending deformation mode, the vibrator 16 bends in the front-rear direction around an axis orthogonal to the central axis of the elastic deformation portion 20. The elastic deformation portion 20 resonates at the resonance frequencies of these two vibration modes, and the vibrator 16 vibrates around two axes orthogonal to each other.

【００２６】このセンサ部１が距離センサ装置に用いら
れるときには，振動子16は曲げ変形モードでのみ振動す
るように加振される。したがって，距離センサ装置にお
いて用いられる限り，振動子16は弾性変形部20の長手方
向にのびる中心線に関して非対称である必要はなく，対
称であってもよい。When the sensor unit 1 is used in a distance sensor device, the vibrator 16 is vibrated so as to vibrate only in the bending deformation mode. Therefore, as long as the vibrator 16 is used in the distance sensor device, the vibrator 16 does not need to be asymmetric with respect to the center line extending in the longitudinal direction of the elastic deformation portion 20, but may be symmetric.

【００２７】弾性変形部20には，固定部18との接続部分
において，歪み検出素子22が設けられている。歪み検出
素子22からの信号に基づいて，振動子16の振動周波数が
検出される。検出された振動周波数に基づいて，後述す
る加振部28の加振周波数が制御され，振動子16を常にそ
の共振周波数で振動させることができる。歪み検出素子
22はたとえばピエゾ抵抗素子であり，ピエゾ抵抗素子は
好ましくはシリコン基板上にｐ型またはｎ型不純物を拡
散することによって形成される。The elastic deformation portion 20 is provided with a strain detecting element 22 at a connection portion with the fixed portion 18. The vibration frequency of the vibrator 16 is detected based on the signal from the distortion detection element 22. Based on the detected vibration frequency, the vibration frequency of the vibration unit 28 described later is controlled, and the vibrator 16 can always be vibrated at the resonance frequency. Strain detector
Reference numeral 22 denotes a piezoresistive element, for example, which is preferably formed by diffusing a p-type or n-type impurity on a silicon substrate.

【００２８】固定部18の裏面には，歪み検出素子22のた
めの歪み信号処理回路24が形成されるエリアが設けられ
ている。このエリアには歪み信号処理回路（増幅器，フ
ィルタ等を含む；図示略）24を構成するための回路素子
が形成されている。On the back surface of the fixed portion 18, an area in which a distortion signal processing circuit 24 for the distortion detecting element 22 is formed is provided. In this area, circuit elements for forming a distortion signal processing circuit (including an amplifier and a filter; not shown) 24 are formed.

【００２９】固定部18の後面において，歪み信号処理回
路24の上部には加振部28が設けられている。加振部28は
好ましくは圧電薄膜を２枚の電極で挟んで構成される積
層型の圧電薄膜アクチュエータであり，それ自体振動す
ることにより高周波振動を固定部18に与える。A vibrating section 28 is provided above the distortion signal processing circuit 24 on the rear surface of the fixed section 18. The vibrating unit 28 is preferably a laminated piezoelectric thin film actuator having a piezoelectric thin film sandwiched between two electrodes, and vibrates itself to give high frequency vibration to the fixed unit 18.

【００３０】振動子16の前面に半導体レーザ12が設けら
れている。半導体レーザ12は好ましくは面発光型レーザ
素子である。面発光型レーザ素子は，一般的な端面発光
型レーザ素子に比べて出射光の拡散角度が小さい。した
がってレーザ素子の前面にレンズやフィルタを設ける必
要は必ずしもない。The semiconductor laser 12 is provided on the front surface of the vibrator 16. The semiconductor laser 12 is preferably a surface emitting laser device. A surface emitting laser device has a smaller diffusion angle of emitted light than a general edge emitting laser device. Therefore, it is not always necessary to provide a lens or a filter on the front surface of the laser element.

【００３１】加振部28を曲げ変形モードの共振周波数で
振動させる。この振動が固定部18に伝わる。弾性変形部
20がこの共振周波数に共振して振動する。振動子16は曲
げ変形モードで振動する。これによって，半導体レーザ
12から出射する光は図１に実線で示すように，上下方向
に一次元的に走査される。The vibration section 28 is vibrated at the resonance frequency in the bending deformation mode. This vibration is transmitted to the fixing portion 18. Elastic deformation part
20 resonates at this resonance frequency and vibrates. The vibrator 16 vibrates in a bending deformation mode. This allows semiconductor lasers
Light emitted from 12 is one-dimensionally scanned in the vertical direction as shown by the solid line in FIG.

【００３２】加振部28の振動の強さを調整して，振動子
16の振動の振幅を変化させることができる。これにより
光ビームの走査角の調整が可能となる。The vibration intensity of the vibrating section 28 is adjusted to
The amplitude of 16 vibrations can be changed. This makes it possible to adjust the scanning angle of the light beam.

【００３３】加振部28を，ねじれ変形モードの共振周波
数と曲げ変形モードの共振周波数が重畳した周波数で振
動させると，振動子16は互いに直交する二軸のまわりに
振動する。振動子16が直交する２方向に振動することに
より，半導体レーザ12から出射する光は，図１に実線お
よび鎖線で示すように，二次元的に走査される。When the vibration unit 28 is vibrated at a frequency at which the resonance frequency of the torsional deformation mode and the resonance frequency of the bending deformation mode are superimposed, the vibrator 16 vibrates around two axes orthogonal to each other. As the vibrator 16 vibrates in two orthogonal directions, the light emitted from the semiconductor laser 12 is scanned two-dimensionally as shown by the solid and chain lines in FIG.

【００３４】フレーム部14の上の接続電極30，32，34，
36，38，40，41，42，43，44および46が形成される場所
に，あらかじめ絶縁膜（ＳｉＯ₂ 等の酸化膜）が形成さ
れる（図示略）。上記絶縁膜の上に，それぞれ接続電極
30，32，34，36，38，40，41，42，43および46が形成さ
れる。これらの接続電極30，32，34，36，38，40，41，
42，43および46は，好ましくは融点の低い金属（たとえ
ば金とシリコンの合金）を堆積してつくられる。接続電
極30，32，34，36，38，40および46は，フレーム部14の
前面から側面を通って，裏面に回り込んで形成されてい
る。接続電極41および43は，フレーム部14の表面にのみ
形成されている。接続電極42および44は，フレーム部14
の裏面にのみ形成されている。The connection electrodes 30, 32, 34,
An insulating film (an oxide film such as SiO ₂ ) is formed in advance at places where 36, 38, 40, 41, 42, 43, 44 and 46 are to be formed (not shown). Connect the connection electrodes on the insulating film
30, 32, 34, 36, 38, 40, 41, 42, 43 and 46 are formed. These connection electrodes 30, 32, 34, 36, 38, 40, 41,
42, 43 and 46 are preferably made by depositing a low melting point metal (eg, an alloy of gold and silicon). The connection electrodes 30, 32, 34, 36, 38, 40 and 46 are formed so as to extend from the front surface of the frame portion 14 to the side surface and to the back surface. The connection electrodes 41 and 43 are formed only on the surface of the frame portion 14. The connection electrodes 42 and 44 are
Is formed only on the back surface of the.

【００３５】接続電極30，32および34は電源を供給する
ための+Vcc，-VccおよびアースＧＮＤの電極であり，配
線パターンを介して歪み信号処理回路24に接続されてい
る。接続電極34（ＧＮＤ）は歪み信号処理回路24を経て
配線パターンによって加振部28に接続されている。歪み
検出素子22は配線パターン26により歪み信号処理回路24
に接続されている。接続電極44は歪み信号出力用であ
り，配線パターン27によって歪み信号処理回路24に接続
されている。The connection electrodes 30, 32 and 34 are electrodes of + Vcc, -Vcc and ground GND for supplying power, and are connected to the distortion signal processing circuit 24 via a wiring pattern. The connection electrode 34 (GND) is connected to the vibration unit 28 via a distortion signal processing circuit 24 by a wiring pattern. The distortion detecting element 22 is connected to a distortion signal processing circuit 24 by a wiring pattern 26.
It is connected to the. The connection electrode 44 is for outputting a distortion signal, and is connected to the distortion signal processing circuit 24 by the wiring pattern 27.

【００３６】接続電極42は加振部28の駆動電圧入力用で
あり，配線パターン25によって加振部28に接続されてい
る。The connection electrode 42 is for inputting a driving voltage of the vibration unit 28 and is connected to the vibration unit 28 by the wiring pattern 25.

【００３７】接続電極41および43は半導体レーザ12を駆
動する電圧を印加するためのものであり，配線パターン
29を通して半導体レーザ12に接続されている。The connection electrodes 41 and 43 are for applying a voltage for driving the semiconductor laser 12, and are used for wiring patterns.
It is connected to the semiconductor laser 12 through 29.

【００３８】第１基板10の上のこれらの配線パターンが
形成される場所に，あらかじめ絶縁膜が形成される（図
示略）。この絶縁膜の上に配線パターンが形成される。An insulating film is previously formed on the first substrate 10 at a place where these wiring patterns are formed (not shown). A wiring pattern is formed on the insulating film.

【００３９】接続電極38および40は半導体レーザ12を駆
動する電圧を印加するためのものであり，後述する中間
基板150 の接続電極および配線パターンを経て上述した
接続電極41および43にそれぞれ接続される。The connection electrodes 38 and 40 are for applying a voltage for driving the semiconductor laser 12, and are connected to the connection electrodes 41 and 43 via the connection electrodes and the wiring pattern of the intermediate substrate 150 described later. .

【００４０】接続電極36および46はそれぞれ受光信号出
力用，測距信号出力用であり，後述するように，第２基
板50の受光回路64，中間基板150 の測距用受光回路154
にそれぞれ接続される。The connection electrodes 36 and 46 are for outputting a light receiving signal and for outputting a distance measuring signal, respectively. As will be described later, the light receiving circuit 64 of the second substrate 50 and the distance measuring light receiving circuit 154 of the intermediate substrate 150 are used.
Connected to each other.

【００４１】これらの電極38，40，36および46は第１基
板10の一部であるブロック13，15，17および19上に形成
されている。ブロック13，15，17および19はノイズ等を
回避するために相互に離れている。These electrodes 38, 40, 36 and 46 are formed on blocks 13, 15, 17 and 19 which are part of the first substrate 10. Blocks 13, 15, 17 and 19 are separated from each other to avoid noise and the like.

【００４２】図３は第２基板50を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the second substrate 50.

【００４３】第２基板50は，ｎ型シリコン基板で形成さ
れる。第２基板50の裏面に凹部52が形成されている。凹
部52の一部において，上述した振動子16に対応する位置
に窓54が形成されている。窓54は第２基板50を貫通して
いる。半導体レーザ12からの出射光が窓54を通過する。The second substrate 50 is formed of an n-type silicon substrate. A concave portion 52 is formed on the back surface of the second substrate 50. A window 54 is formed in a part of the concave portion 52 at a position corresponding to the vibrator 16 described above. The window 54 extends through the second substrate 50. Light emitted from the semiconductor laser 12 passes through the window 54.

【００４４】第２基板50の前面において，窓54の周囲に
受光素子56が設けられ，この受光素子56はｐ層58を含
む。ｐ層58は窓54の周囲に形成されている。ｐ層58は被
測定物の被測定面（または対象物の表面）からの反射光
を受光する。ｐ層58から少し離れた位置にｎ層62が形成
されている。ｐ層58は第２基板50にボロン（Ｂ）をドー
ピングして形成される。ｎ層62は第２基板50にリン
（Ｐ）をドーピングして形成される。On the front surface of the second substrate 50, a light receiving element 56 is provided around a window 54, and the light receiving element 56 includes a p-layer 58. The p layer 58 is formed around the window 54. The p-layer 58 receives light reflected from the surface to be measured of the object to be measured (or the surface of the object). An n-layer 62 is formed slightly away from p-layer 58. The p layer 58 is formed by doping the second substrate 50 with boron (B). The n-layer 62 is formed by doping the second substrate 50 with phosphorus (P).

【００４５】ｐ層58の周囲には枠状の絶縁膜60が形成さ
れている。絶縁膜60は，ｎ層62や後述する受光回路64か
らシリコン基板50の表面を伝わってｐ層58へ流れ込む電
流を遮断する。A frame-shaped insulating film 60 is formed around the p-layer 58. The insulating film 60 blocks a current flowing from the n-layer 62 or a light-receiving circuit 64 described later on the surface of the silicon substrate 50 and flowing into the p-layer 58.

【００４６】受光素子56の下部には，受光素子56の出力
信号を前処理する受光回路64を形成するためのエリアが
設けられている。エリアには受光回路（増幅器，Ｉ／Ｖ
変換回路等を含む；図示略）64を構成するための回路素
子が形成されている。受光素子56の近くに受光回路64を
設けることによって，長い配線によるノイズを回避する
ことができる。Below the light receiving element 56, an area for forming a light receiving circuit 64 for pre-processing the output signal of the light receiving element 56 is provided. The area has a light receiving circuit (amplifier, I / V
A circuit element for forming a conversion circuit 64 (not shown) is formed. By providing the light receiving circuit 64 near the light receiving element 56, noise due to long wiring can be avoided.

【００４７】第２基板50の凹部52の下方にメサ状の凹部
82が形成されている。凹部82の最も低いところにはピン
ホール84が形成され，受光回路64のエリア内に開口して
いる。A mesa-shaped recess is provided below the recess 52 of the second substrate 50.
82 are formed. A pinhole 84 is formed at the lowest part of the concave portion 82 and opens in the area of the light receiving circuit 64.

【００４８】第２基板50において，接続電極70，72，74
および76が形成される場所に，あらかじめ絶縁膜（酸化
膜）が形成される（図示略）。この絶縁膜の上に，上述
した受光回路64に動作電圧を供給するための接続電極7
0，72および74（+Vcc，-Vcc，ＧＮＤ）と，受光回路64
からの電気信号を外部に出力するための接続電極76とが
形成されている。接続電極70，72，74および76は，第２
基板50の前面から側面を通って，第２基板50の裏面に回
り込んで形成されている。On the second substrate 50, the connection electrodes 70, 72, 74
An insulating film (oxide film) is previously formed (not shown) at the locations where the and 76 are formed. A connection electrode 7 for supplying an operation voltage to the light receiving circuit 64 described above is provided on this insulating film.
0, 72 and 74 (+ Vcc, -Vcc, GND) and the light receiving circuit 64
And a connection electrode 76 for outputting an electric signal from the outside to the outside. The connection electrodes 70, 72, 74 and 76 are
It is formed so as to extend from the front surface of the substrate 50 to the side surface and to the back surface of the second substrate 50.

【００４９】第２基板50の上の配線パターン66が形成さ
れる場所に，あらかじめ絶縁膜が形成される（図示
略）。この絶縁膜の上に配線パターン66が形成される。
受光回路64とｐ層58およびｎ層62は，配線パターン66を
介して電気的に接続されている。受光回路64と接続電極
70，72，74および76もまた，配線パターン66を介して電
気的に接続されている。An insulating film is previously formed on the second substrate 50 at a place where the wiring pattern 66 is to be formed (not shown). A wiring pattern 66 is formed on the insulating film.
The light receiving circuit 64 is electrically connected to the p layer 58 and the n layer 62 via a wiring pattern 66. Light receiving circuit 64 and connection electrode
70, 72, 74 and 76 are also electrically connected via a wiring pattern 66.

【００５０】第２基板50をｐ型シリコン基板で作製し，
受光素子をｎ型不純物のドーピングによって形成しても
よい。The second substrate 50 is made of a p-type silicon substrate,
The light receiving element may be formed by doping an n-type impurity.

【００５１】図４は中間基板150 を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the intermediate substrate 150.

【００５２】中間基板150 の裏面には大きな凹部151 が
形成されている。この凹部51があるので第１基板10の固
定部18が中間基板150 に接触しない。中間基板150 のほ
ぼ中央に，凹部151 に連なる開口152 が形成されてい
る。開口152 は中間基板150 を厚さ方向に貫通してい
る。半導体レーザ12からの出射光が開口152 を通る。A large concave portion 151 is formed on the back surface of the intermediate substrate 150. Since the concave portion 51 exists, the fixing portion 18 of the first substrate 10 does not contact the intermediate substrate 150. An opening 152 is formed substantially at the center of the intermediate substrate 150 so as to be continuous with the recess 151. The opening 152 penetrates the intermediate substrate 150 in the thickness direction. Light emitted from the semiconductor laser 12 passes through the opening 152.

【００５３】中間基板150 の前面において，第２基板50
の凹部82に対応する位置に測距用受光回路を形成するた
めのエリアが設けられている。エリア204 には測距用受
光回路154 を構成する回路素子が形成されている。この
エリアの内部には測距用受光素子156 も形成されてい
る。On the front surface of the intermediate substrate 150, the second substrate 50
An area for forming a ranging light receiving circuit is provided at a position corresponding to the concave portion 82 of FIG. In the area 204, circuit elements constituting the light receiving circuit 154 for distance measurement are formed. A light receiving element 156 for distance measurement is also formed inside this area.

【００５４】第２基板50の接続電極70，72，74および76
に対応する位置（第１基板10の接続電極30，32，34およ
び36に対応する位置）に，第４基板150 上において接続
電極160 ，162 ，164 および186 が形成されている。さ
らに，測距用受光回路154 からの電気信号を外部に出力
するための接続電極196 が，第１基板10の接続電極46に
対応する位置に形成されている。接続電極160 ，162 お
よび164 は配線パターン158 を介して，接続電極196 は
配線パターン175 を介して測距用受光回路154に電気的
に接続されている。これらの接続電極160 ，162 ，164
，186 および196 は，中間基板150 の前面から側面を
通って，裏面に回り込んで形成されている。The connection electrodes 70, 72, 74 and 76 of the second substrate 50
(The positions corresponding to the connection electrodes 30, 32, 34 and 36 of the first substrate 10) are formed on the fourth substrate 150 with the connection electrodes 160, 162, 164 and 186. Further, a connection electrode 196 for outputting an electric signal from the distance measuring light receiving circuit 154 to the outside is formed at a position corresponding to the connection electrode 46 on the first substrate 10. The connection electrodes 160, 162 and 164 are electrically connected to a distance measuring light receiving circuit 154 via a wiring pattern 158, and the connection electrode 196 is electrically connected to the distance measuring light receiving circuit 154 via a wiring pattern 175. These connection electrodes 160, 162, 164
, 186 and 196 are formed so as to extend from the front surface of the intermediate substrate 150 to the side surface and to the back surface.

【００５５】中間基板150 の裏面にはさらに，第１基板
10の接続電極38，40，43，41にそれぞれ対応する位置に
接続電極188 ，190 ，193 ，191 が絶縁膜を介して形成
されている。接続電極188 と193 が，接続電極190 と19
1 がそれぞれ配線パターン176 により相互に接続されて
いる。The first substrate is further provided on the back surface of the intermediate substrate 150.
Connection electrodes 188, 190, 193, and 191 are formed at positions corresponding to the ten connection electrodes 38, 40, 43, and 41 via an insulating film. Connecting electrodes 188 and 193 are connected to connecting electrodes 190 and 19
1 are mutually connected by a wiring pattern 176.

【００５６】図５は電極部100 を示している。電極部10
0 は基本的に枠状のものから，電極130 ，132 ，134 ，
144 ，142 ，146 ，136 ，140 および138 が形成された
ブロック110 ，112 ，114 ，124 ，122 ，118 ，117 ，
116 および115 を残して他の部分をすべて切除した形を
している。電極部100 の中央部に空間が存在するので，
振動子16が大きく振動しても，振動子16がプリント配線
回路基板200 に当ることがない。FIG. 5 shows the electrode section 100. Electrode part 10
0 is basically frame-shaped, and the electrodes 130, 132, 134,
Blocks 110, 112, 114, 124, 122, 118, 117, 144, 142, 146, 136, 140 and 138 are formed.
All other parts have been cut away except for 116 and 115. Since there is a space in the center of the electrode part 100,
Even if the vibrator 16 vibrates significantly, the vibrator 16 does not hit the printed circuit board 200.

【００５７】電極部100 は，複数個のブロック110 ，11
2 ，114 ，124 ，122 ，118 ，117，116 および115 か
ら構成される。これらのブロックの上にはそれぞれ絶縁
膜（図示略）が形成され，この絶縁膜の上には，それぞ
れ接続電極130 ，132 ，134，144 ，142 ，146 ，136
，140 および130 が，前面から側面を通って裏面まで
形成されている。The electrode section 100 includes a plurality of blocks 110, 11
2, 114, 124, 122, 118, 117, 116 and 115. An insulating film (not shown) is formed on each of these blocks, and the connection electrodes 130, 132, 134, 144, 142, 146, and 136 are formed on the insulating film, respectively.
, 140 and 130 are formed from the front to the back through the side.

【００５８】上述した第２基板50，中間基板150 ，第１
基板10および電極部100 はこの順序で重ね合わされ，加
熱して接続電極を溶かすことにより接合される（製造プ
ロセスの詳細については後述する）。これによりセンサ
部１が形成される。The above-mentioned second substrate 50, intermediate substrate 150, first substrate
The substrate 10 and the electrode unit 100 are superposed in this order, and are joined by heating to melt the connection electrodes (the details of the manufacturing process will be described later). Thereby, the sensor unit 1 is formed.

【００５９】基板10，150 および電極部100 も，好まし
くはシリコン基板によって形成される。シリコン基板は
アルカリ系エッチング液による高精度なエッチングが可
能である。したがって振動子16や弾性変形部20の寸法を
設計値になるように加工することができる。The substrates 10, 150 and the electrode section 100 are also preferably formed of a silicon substrate. The silicon substrate can be etched with high precision using an alkaline etching solution. Therefore, the dimensions of the vibrator 16 and the elastically deformable portion 20 can be processed so as to be the design values.

【００６０】基板10，50，150 および電極部100 を全て
シリコンで作製する場合は，高温雰囲気におけるフュー
ジョン・ボンディング法によって各基板を接合してもよ
い。When the substrates 10, 50, 150 and the electrode section 100 are all made of silicon, the substrates may be joined by a fusion bonding method in a high-temperature atmosphere.

【００６１】好ましくは，第１基板10，第２基板50，中
間基板150 および電極部100 は同じ材料で形成される。
基板10，50，150 および電極部100 の材料がすべて同じ
であれば，それらの熱膨張係数も同じである。したがっ
て周囲の温度変化による反りを防止することができる。
反りの発生に伴うセンサ部の共振周波数変化も回避され
る。Preferably, the first substrate 10, the second substrate 50, the intermediate substrate 150 and the electrode section 100 are formed of the same material.
If the materials of the substrates 10, 50, 150 and the electrode section 100 are all the same, their thermal expansion coefficients are also the same. Therefore, warpage due to a change in ambient temperature can be prevented.
A change in the resonance frequency of the sensor unit due to the occurrence of warpage is also avoided.

【００６２】センサ部１はプリント配線回路基板200 上
に固定される。プリント配線回路基板には，電極部100
の接続電極130 ，132 ，134 ，144 ，142 ，146 ，136
，140 および138 に対応する位置に配線パターン212
につながるランドが形成されており，これらの接続電極
ははんだ，または導電性接着剤によりランドに電気的に
接続され，かつ固定される。プリント配線回路基板200
上には後述する各種の信号処理回路が集積されている。The sensor section 1 is fixed on a printed circuit board 200. On the printed circuit board, the electrode section 100
Connection electrodes 130, 132, 134, 144, 142, 146, 136
, 140 and 138
Are formed, and these connection electrodes are electrically connected and fixed to the lands by solder or conductive adhesive. Printed circuit board 200
Above, various signal processing circuits described later are integrated.

【００６３】センサ部１およびプリント配線回路基板20
0 上の各種回路の構成が図６に示されている。Sensor 1 and Printed Wiring Circuit Board 20
FIG. 6 shows the configuration of the various circuits on 0.

【００６４】第２基板50の受光回路64には，第２基板50
の接続電極70，72および74，中間基板150 の接続電極16
0 ，162 ，164 ，第１基板10の接続電極30，32および3
4，電極部100 の接続電極130 ，132 および134 ，プリ
ント配線回路基板200 のランド，配線パターン212 を介
してプリント配線回路基板200 の電源回路（図６には図
示略）から動作電圧が供給される。The light receiving circuit 64 of the second substrate 50 includes the second substrate 50
Connection electrodes 70, 72 and 74 of the intermediate substrate 150
0, 162, 164, connection electrodes 30, 32 and 3 of the first substrate 10
4. An operating voltage is supplied from a power supply circuit (not shown in FIG. 6) of the printed circuit board 200 via the connection electrodes 130, 132 and 134 of the electrode section 100, the lands of the printed circuit board 200, and the wiring pattern 212. You.

【００６５】受光素子56の出力信号は受光回路64で前処
理される。受光回路64から出力される受光信号は，第２
基板50の接続電極76，中間基板150 の接続電極186 ，第
１基板10の接続電極36，電極部100 の接続電極136 ，プ
リント配線回路基板200 のランド，配線パターン212 を
介して，プリント配線回路基板200 上の受光信号処理回
路201 に与えられる。The output signal of the light receiving element 56 is pre-processed by the light receiving circuit 64. The light receiving signal output from the light receiving circuit 64 is
The connection electrodes 76 of the substrate 50, the connection electrodes 186 of the intermediate substrate 150, the connection electrodes 36 of the first substrate 10, the connection electrodes 136 of the electrode section 100, the lands of the printed circuit board 200, and the printed circuit The signal is provided to a light receiving signal processing circuit 201 on the substrate 200.

【００６６】中間基板150 の測距用受光回路154 には，
中間基板150 の接続電極160 ，162および164 ，第１基
板10の接続電極30，32，34，電極部の接続電極130 ，13
2 および134 ，プリント配線回路基板200 のランド，配
線パターン212 を介して，プリント配線回路基板200 の
電源回路から動作電圧が供給される。The light receiving circuit 154 for distance measurement of the intermediate substrate 150 has
The connecting electrodes 160, 162 and 164 of the intermediate substrate 150, the connecting electrodes 30, 32 and 34 of the first substrate 10, and the connecting electrodes 130 and 13 of the electrode section.
An operating voltage is supplied from a power supply circuit of the printed circuit board 200 via the wiring patterns 2 and 134, the land of the printed circuit board 200, and the wiring pattern 212.

【００６７】測距用受光素子156 の出力は測距用受光回
路154 で前処理される。測距用受光回路154 の出力信号
は中間基板150 の接続電極196 ，第１基板10の接続電極
46，電極部100 の接続電極146 およびプリント配線回路
基板200 のランド，配線パターン212 を経てプリント配
線回路基板200 上の測距信号処理回路204 に入力する。The output of the distance measuring light receiving element 156 is pre-processed by the distance measuring light receiving circuit 154. The output signal of the light receiving circuit 154 for distance measurement is the connection electrode 196 of the intermediate substrate 150 and the connection electrode of the first substrate 10.
46, the connection electrodes 146 of the electrode section 100, the lands of the printed circuit board 200, and the wiring pattern 212, and are input to the distance measurement signal processing circuit 204 on the printed circuit board 200.

【００６８】第１基板10の固定部18上に配置された加振
部28は，第１基板10の接続電極34および42，電極部100
の接続電極134 および142 およびプリント配線回路基板
200のランド，配線パターン212 を介して，プリント配
線回路基板200 上の加振部駆動回路203 に電気的に接続
されている。The vibrating part 28 arranged on the fixed part 18 of the first substrate 10 is connected to the connecting electrodes 34 and 42 of the first substrate 10 and the electrode part 100.
Connection electrodes 134 and 142 and printed circuit board
It is electrically connected to a vibrating section drive circuit 203 on the printed wiring circuit board 200 via a land 200 and a wiring pattern 212.

【００６９】第１基板10の歪み信号処理回路24には，第
１基板10の接続電極30，32および34，電極部100 の接続
電極130 ，132 および134 ，プリント配線回路基板200
のランド，配線パターン212 を介して動作電圧が供給さ
れる。The distortion signal processing circuit 24 of the first substrate 10 includes the connection electrodes 30, 32, and 34 of the first substrate 10, the connection electrodes 130, 132, and 134 of the electrode unit 100, and the printed wiring circuit board 200.
The operating voltage is supplied via the land and the wiring pattern 212.

【００７０】歪み検出素子22の信号は歪み信号処理回路
24で前処理される。歪み信号処理回路24の出力信号は第
１基板10の接続電極44，電極部100 の接続電極144 ，プ
リント配線回路基板200 のランド，配線パターン212 を
介してプリント配線回路基板200 の加振部駆動回路203
に与えられる。The signal of the distortion detecting element 22 is a distortion signal processing circuit.
Preprocessed at 24. The output signal of the distortion signal processing circuit 24 is supplied to the driving electrode of the printed circuit board 200 via the connection electrode 44 of the first substrate 10, the connection electrode 144 of the electrode section 100, the land of the printed circuit board 200, and the wiring pattern 212. Circuit 203
Given to.

【００７１】加振部（圧電薄膜アクチュエータ）28によ
って固定部18に高周波振動が加えられる。振動子16は共
振振動する。弾性変形部20が伸縮することにより，歪み
検出素子22の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化に基
づいて，歪み信号処理回路24において振動周波数が検出
される。歪み信号処理回路24によって検出された振動周
波数に基づいて，加振部駆動回路203 によって加振部28
の加振周波数を制御することにより，振動子16を常に固
有の共振周波数で振動させる。A high-frequency vibration is applied to the fixed part 18 by a vibrating part (piezoelectric thin film actuator) 28. The vibrator 16 resonates. As the elastic deformation portion 20 expands and contracts, the resistance value of the strain detecting element 22 changes. The vibration frequency is detected in the distortion signal processing circuit 24 based on the change in the resistance value. Based on the vibration frequency detected by the distortion signal processing circuit 24, the vibrating section driving circuit 203
The vibrator 16 is always vibrated at a unique resonance frequency by controlling the excitation frequency of the vibration.

【００７２】歪み検出素子22の代わりに，振動子16の裏
面に可動電極を設け，この可動電極に対向する位置（た
とえばプリント配線回路基板200 上）に固定電極を設け
てもよい。両電極間の静電容量に基づいて共振周波数を
検出することができる。Instead of the strain detecting element 22, a movable electrode may be provided on the back surface of the vibrator 16, and a fixed electrode may be provided at a position facing the movable electrode (for example, on the printed circuit board 200). The resonance frequency can be detected based on the capacitance between the two electrodes.

【００７３】半導体レーザ12を振動子16に設けないこと
もできる。半導体レーザ12はたとえば第２基板50の窓54
または中間基板150 の開口152 の内壁に，振動子16に向
けて光を投射するように配置される。振動子16の表面は
鏡面に形成される。半導体レーザ12の出射光は振動子16
の表面で反射して，窓54を通って外部に出射する。The semiconductor laser 12 may not be provided on the vibrator 16. The semiconductor laser 12 is, for example, a window 54 of the second substrate 50.
Alternatively, it is arranged so that light is projected toward the vibrator 16 on the inner wall of the opening 152 of the intermediate substrate 150. The surface of the vibrator 16 is formed as a mirror surface. The output light of the semiconductor laser 12 is the oscillator 16
The light is reflected by the surface and exits through the window 54 to the outside.

【００７４】振動子16上に配置された半導体レーザ12
は，第１基板10の接続電極43，41，中間基板150 の接続
電極193 ，191 ，188 および190 ，第１基板10の接続電
極38，40，電極部100 の接続電極138 および140 ，プリ
ント配線回路基板200 のランド，配線パターン212 を介
して，プリント配線回路基板200 上の光源駆動回路202
に電気的に接続され，光源駆動回路202 により駆動され
る。Semiconductor laser 12 arranged on vibrator 16
Are the connection electrodes 43 and 41 of the first substrate 10, the connection electrodes 193, 191, 188 and 190 of the intermediate substrate 150, the connection electrodes 38 and 40 of the first substrate 10, the connection electrodes 138 and 140 of the electrode unit 100, and the printed wiring. The light source driving circuit 202 on the printed circuit board 200 is passed through the land of the circuit board 200 and the wiring pattern 212.
And is driven by a light source drive circuit 202.

【００７５】このセンサ部１は，半導体レーザ12，振動
子16，歪み検出素子22，歪み信号処理回路24および加振
部28を第１基板10に，受光素子56および受光回路64を第
２基板50に，測距用受光素子156 および測距用受光回路
154 を中間基板150 にそれぞれ分けて形成し，第１基板
10，第２基板50，中間基板150 および電極部100 とを立
体的に積層して作製される。これによりセンサ部１を小
型化，高密度化することができる。The sensor section 1 includes a semiconductor laser 12, a vibrator 16, a distortion detecting element 22, a distortion signal processing circuit 24 and a vibrating section 28 on a first substrate 10, and a light receiving element 56 and a light receiving circuit 64 on a second substrate. 50, distance measuring light receiving element 156 and distance measuring light receiving circuit
154 are formed separately on the intermediate substrate 150, and the first substrate
It is manufactured by three-dimensionally stacking the 10, the second substrate 50, the intermediate substrate 150, and the electrode unit 100. Thereby, the sensor unit 1 can be reduced in size and density.

【００７６】距離センサ装置の動作の概要は次の通りで
ある。The outline of the operation of the distance sensor device is as follows.

【００７７】図７を参照して，光源駆動回路202 によっ
て半導体レーザ12が駆動される。加振部駆動回路203 に
よって加振部28が駆動される。これにより振動子16が曲
げ変形モードで振動する。半導体レーザ12からの出射光
は被測定物９の被測定面２を一次元的に走査する。被測
定面２からの反射光はある瞬間においてのみ第２基板50
に形成されたピンホール84を通過し，中間基板150 に設
けられた測距用受光素子156 に入射する。測距用受光素
子156 の信号は測距用受光回路154 を経て，測距信号処
理回路204 に入力する。測距信号処理回路204 におい
て，後に詳述する測距処理が行なわれ，センサ部１から
被測定面２までの距離が算出される。Referring to FIG. 7, the semiconductor laser 12 is driven by the light source driving circuit 202. The vibrating unit 28 is driven by the vibrating unit driving circuit 203. Thereby, the vibrator 16 vibrates in the bending deformation mode. The emitted light from the semiconductor laser 12 scans the measured surface 2 of the measured object 9 one-dimensionally. The reflected light from the surface to be measured 2 is reflected only at a certain moment on the second substrate 50.
The light passes through the pinhole 84 formed in the intermediate substrate 150 and is incident on the light receiving element 156 for distance measurement provided on the intermediate substrate 150. The signal of the distance measuring light receiving element 156 is input to the distance measuring signal processing circuit 204 via the distance measuring light receiving circuit 154. The ranging signal processing circuit 204 performs a ranging process described later in detail, and calculates a distance from the sensor unit 1 to the measured surface 2.

【００７８】受光素子56，受光回路64および受光信号処
理回路201 は，対象物の表面に表わされた情報を読取る
場合に用いられる。たとえば，加振部駆動回路203 によ
って加振部28が駆動される。加振部28はねじれ変形モー
ドの共振周波数と曲げ変形モードの共振周波数が重畳し
た周波数で振動する。振動子16は２方向に振動する。光
源12からの出射光は検出対象の表面を二次元的に走査す
る。検出対象からの反射光は受光素子56に受光される。
受光素子56に反射光が受光されると，受光回路64は，検
出対象の形状やバーコードの符号情報を表わす電気信号
を受光信号処理回路201 に与える。The light receiving element 56, the light receiving circuit 64, and the light receiving signal processing circuit 201 are used when reading information represented on the surface of the object. For example, the vibration unit 28 is driven by the vibration unit driving circuit 203. The vibration unit 28 vibrates at a frequency at which the resonance frequency of the torsional deformation mode and the resonance frequency of the bending deformation mode are superimposed. The vibrator 16 vibrates in two directions. The light emitted from the light source 12 scans the surface of the detection target two-dimensionally. Light reflected from the detection target is received by the light receiving element 56.
When the reflected light is received by the light receiving element 56, the light receiving circuit 64 gives an electric signal representing the shape of the detection target and the bar code information to the light receiving signal processing circuit 201.

【００７９】センサ部１を距離センサ装置に適用する場
合には，受光素子56，受光回路64および受光信号処理回
路201 は不要である。When the sensor section 1 is applied to a distance sensor device, the light receiving element 56, the light receiving circuit 64, and the light receiving signal processing circuit 201 are unnecessary.

【００８０】ＣＰＵ210 は上述した距離測定処理や読取
り処理の全体的な動作を制御する。The CPU 210 controls the overall operation of the above-described distance measurement processing and reading processing.

【００８１】上述したセンサ部１の作製プロセスについ
て簡単に説明しておく。A brief description will be given of a manufacturing process of the above-described sensor unit 1.

【００８２】図８（Ａ）〜（Ｅ）は図２のVIII−VIII線
に沿う断面に相当する断面を表す。FIGS. 8A to 8E show cross sections corresponding to the cross section taken along line VIII-VIII in FIG.

【００８３】(100) シリコン半導体基板10Ａの固定部18
に相当する部分に，加振部（圧電薄膜アクチュエータ）
28を形成する（図８（Ａ））。加振部28は，好ましくは
圧電薄膜とこれを挟む２枚の電極によって構成される。
加振部28の下部に歪み信号処理回路24を形成する（図８
（Ｂ））。歪み信号処理回路24は，シリコン半導体基板
10Ａに不純物をドーピングしたり，金属膜を蒸着するこ
とによって形成する。(100) Fixed part 18 of silicon semiconductor substrate 10A
Vibrating part (piezoelectric thin film actuator)
28 are formed (FIG. 8A). The vibration unit 28 is preferably composed of a piezoelectric thin film and two electrodes sandwiching the piezoelectric thin film.
The distortion signal processing circuit 24 is formed below the vibration unit 28 (FIG. 8).
(B)). The distortion signal processing circuit 24 is a silicon semiconductor substrate
It is formed by doping impurities into 10A or depositing a metal film.

【００８４】弾性変形部20の固定部18との接続部分に相
当する位置に，歪み検出素子（ピエゾ抵抗素子）22を形
成する（図８（Ｃ））。ピエゾ抵抗素子22は，シリコン
基板10Ａにｐ型またはｎ型不純物を拡散して形成する。A strain detecting element (piezoresistive element) 22 is formed at a position corresponding to a connection portion of the elastic deformation section 20 with the fixing section 18 (FIG. 8C). The piezoresistive element 22 is formed by diffusing p-type or n-type impurities into the silicon substrate 10A.

【００８５】接続電極30，32，34，36，38，40，41，4
2，43，44および46，ならびに配線パターン25，26，27
および29を形成する（図８（Ｄ））。Connection electrodes 30, 32, 34, 36, 38, 40, 41, 4
2, 43, 44 and 46, and wiring patterns 25, 26, 27
And 29 are formed (FIG. 8D).

【００８６】最後に振動子16に相当する部分の上に半導
体レーザ12を，配線パターン29と接続した状態で，マウ
ントする。Lastly, the semiconductor laser 12 is mounted on a portion corresponding to the vibrator 16 while being connected to the wiring pattern 29.

【００８７】図９（Ａ）〜（Ｇ）は図３のIX−IX線に沿
う断面に相当する断面を表す。FIGS. 9A to 9G show cross sections corresponding to the cross section taken along line IX-IX in FIG.

【００８８】(100) シリコン半導体基板50Ａの上面にボ
ロン（Ｂ）をドーピングすることによって，受光素子56
のｐ層58を形成する。次にシリコン基板50Ａの上面にリ
ン（Ｐ）をドーピングしてｎ層62を形成する（図９
（Ａ））。(100) By doping boron (B) on the upper surface of the silicon semiconductor substrate 50A, the light receiving element 56
Is formed. Next, an n-layer 62 is formed by doping phosphorus (P) on the upper surface of the silicon substrate 50A (FIG. 9).
(A)).

【００８９】シリコン基板50Ａのｐ層58の周囲に枠状の
絶縁膜60を形成する。シリコン基板50Ａの上面に不純物
をドーピングしたり，金属膜を蒸着することによって受
光回路64を形成する（図９（Ｂ））。A frame-shaped insulating film 60 is formed around the p layer 58 of the silicon substrate 50A. The light receiving circuit 64 is formed by doping impurities or depositing a metal film on the upper surface of the silicon substrate 50A (FIG. 9B).

【００９０】シリコン基板50Ａの下面であって凹部52お
よび凹部82を形成すべき領域以外の領域にエッチング・
マスク180 を形成する（図９（Ｃ））。シリコン基板50
Ａの下面から，エッチング・マスク180 が形成されてい
ない部分を異方性エッチングによって適当な深さに削り
取る（図９（Ｄ））。Etching is performed on the lower surface of the silicon substrate 50A except for the region where the concave portions 52 and 82 are to be formed.
A mask 180 is formed (FIG. 9C). Silicon substrate 50
From the lower surface of A, a portion where the etching mask 180 is not formed is cut to an appropriate depth by anisotropic etching (FIG. 9D).

【００９１】エッチングにより削り取ることによって形
成された２つの凹部52，58の底面を除いて，シリコン基
板50Ａの下面および凹部52，58の内壁面にさらにエッチ
ング・マスク180 を形成する（図９（Ｅ））。異方性エ
ッチングによって，シリコン基板50Ａの下面のエッチン
グ・マスク180 が形成していない部分を削り取り，シリ
コン基板50Ａを貫通する窓54およびピンホール84を形成
する。（図９（Ｆ））。An etching mask 180 is further formed on the lower surface of the silicon substrate 50A and the inner wall surfaces of the concave portions 52 and 58 except for the bottom surfaces of the two concave portions 52 and 58 formed by etching away (FIG. 9 (E)). )). A portion of the lower surface of the silicon substrate 50A where the etching mask 180 is not formed is removed by anisotropic etching to form a window 54 and a pinhole 84 penetrating the silicon substrate 50A. (FIG. 9 (F)).

【００９２】シリコン基板50Ａ上のエッチング・マスク
180 を除去する。最後に接続電極70，72，74および76な
らびに配線パターン66を金属を堆積することによって形
成し，第２基板50が完成する（図９（Ｆ））。Etching mask on silicon substrate 50A
Remove 180. Finally, the connection electrodes 70, 72, 74 and 76 and the wiring pattern 66 are formed by depositing a metal, and the second substrate 50 is completed (FIG. 9F).

【００９３】中間基板150 も第２基板50とほぼ同じプロ
セスで作製することができる。図示は省略したが，シリ
コン基板上に測距用受光素子156 および測距用受光回路
154を形成する。垂直エッチングによって凹部151 を形
成し，さらに再度の垂直エッチングによって開口152 を
形成する。電極160 ，162 ，164 ，186 ，188 ，190，1
91 ，193 および196 ，ならびに配線パターン158 ，175
および176 を形成する。The intermediate substrate 150 can be manufactured by substantially the same process as the second substrate 50. Although not shown, the photodetector for distance measurement 156 and the photodetector circuit for distance measurement are mounted on a silicon substrate.
Form 154. A recess 151 is formed by vertical etching, and an opening 152 is formed by vertical etching again. Electrodes 160, 162, 164, 186, 188, 190, 1
91, 193 and 196, and wiring patterns 158 and 175
And 176.

【００９４】図10（Ａ）〜（Ｆ）は図５のＸ−Ｘ線に沿
う断面に相当する断面を表している。FIGS. 10A to 10F show cross sections corresponding to the cross section taken along line XX of FIG.

【００９５】(100) シリコン半導体基板 100Ａの下面の
周面に枠状にエッチング・マスク180 を形成する（図10
（Ａ））。(100) An etching mask 180 is formed in a frame shape on the peripheral surface of the lower surface of the silicon semiconductor substrate 100A (FIG. 10).
(A)).

【００９６】垂直エッチングによって，シリコン基板 1
00Ａのエッチング・マスク180 が形成されていない部分
を削り取る。シリコン基板 100Ａを貫通する穴102 が形
成される（図10（Ｂ））。枠状のシリコン基板 100Ａが
得られる。The silicon substrate 1 is vertically etched.
The portion where the etching mask 180 of 00A is not formed is scraped off. A hole 102 penetrating through the silicon substrate 100A is formed (FIG. 10B). A frame-shaped silicon substrate 100A is obtained.

【００９７】接続電極130 ，132 ，134 ，144 ，142 ，
146 ，136 ，140 および138 に相当する領域以外のエッ
チング・マスク180 を除去する（図10（Ｃ））。シリコ
ン基板 100Ａについて再度垂直エッチングを行なう。図
10（Ｄ）に示すように，二度目の垂直エッチングにおい
ては，適当な厚さの連結部分104 を残した状態で終了す
る。薄肉枠状の連結部材104 によって複数個のブロック
110 ，112 ，114 ，124 ，122 ，118 ，117 ，116 およ
び115 が連結されている。The connection electrodes 130, 132, 134, 144, 142,
The etching mask 180 other than the regions corresponding to 146, 136, 140 and 138 is removed (FIG. 10C). The vertical etching is performed again on the silicon substrate 100A. Figure
As shown in FIG. 10 (D), in the second vertical etching, the process ends with the connection portion 104 having an appropriate thickness left. Multiple blocks by the thin frame-shaped connecting member 104
110, 112, 114, 124, 122, 118, 117, 116 and 115 are connected.

【００９８】シリコン基板 100Ａのエッチング・マスク
180 を除去する（図10（Ｅ））。ブロック部材110 ，11
2 ，114 ，124 ，122 ，118 ，117 ，116 および115 の
上に金属を堆積し，接続電極130 ，132 ，134 ，144 ，
142 ，146 ，136 ，140 および138 を形成する（図10
（Ｆ））。Etching mask for silicon substrate 100A
180 is removed (FIG. 10 (E)). Block members 110, 11
A metal is deposited on 2, 114, 124, 122, 118, 117, 116 and 115, and connection electrodes 130, 132, 134, 144,
142, 146, 136, 140 and 138 (FIG. 10).
(F)).

【００９９】以上により４つの個別の基板が得られたこ
とになる。図11を参照して，まず第２基板50と中間基板
150 とを接合する。すなわち，中間基板150 の上に第２
基板50を重ね，加熱することにより，第２基板50の接続
電極70，72，74，76と，中間基板150 の接続電極160 ，
162 ，164 ，186 を溶かして接合する。２つの基板50と
150 の接合はフュージョン・ボンディング法によっても
行うことができる。As described above, four individual substrates are obtained. Referring to FIG. 11, first, the second substrate 50 and the intermediate substrate
Join with 150. That is, the second substrate is placed on the intermediate substrate 150.
By stacking and heating the substrates 50, the connection electrodes 70, 72, 74, 76 of the second substrate 50 and the connection electrodes 160,
162, 164, 186 are melted and joined. With two substrates 50
The bonding of 150 can also be performed by a fusion bonding method.

【０１００】続いて図12を参照して，第１基板用のシリ
コン基板10Ａ上に，接合した第２基板50と中間基板150
とを重ねる。加熱することにより，中間基板150 の接続
電極160 ，162 ，164 ，196 ，186 ，190 ，188 ，193
，191 と基板10Ａの接続電極30，32，34，46，36，4
0，38，43，41とを溶かし，接合する（図12（Ａ））。Subsequently, referring to FIG. 12, the second substrate 50 and the intermediate substrate 150 joined on the silicon substrate 10A for the first substrate are bonded.
And repeat. By heating, the connection electrodes 160, 162, 164, 196, 186, 190, 188, 193 of the intermediate substrate 150 are heated.
, 191 and connection electrodes 30, 32, 34, 46, 36, 4 of substrate 10A
0, 38, 43 and 41 are melted and joined (FIG. 12 (A)).

【０１０１】シリコン基板10Ａの下面のフレーム部14
（図２に鎖線で示す切除部分を除く），振動子16，固定
部18および弾性変形部20に相当する部分にエッチング・
マスク（図示略）を形成する。シリコン基板10Ａの下面
から，エッチング・マスクが形成されていない部分につ
いて垂直エッチングを行い，フレーム部14（図２に鎖線
で示す切除部分を除く），振動子16，固定部18および弾
性変形部20を形成する（図12（Ｂ））。第１基板10が他
の基板50，150 に接合した状態で完成する。第１基板10
のエッチング・マスクを除去する。The frame portion 14 on the lower surface of the silicon substrate 10A
(Excluding the cut-off portion shown by the dashed line in FIG. 2)
A mask (not shown) is formed. From the lower surface of the silicon substrate 10A, vertical etching is performed on the portion where the etching mask is not formed, and the frame portion 14 (excluding the cut-out portion shown by a chain line in FIG. 2), the vibrator 16, the fixed portion 18, and the elastic deformation portion 20 Is formed (FIG. 12B). The first substrate 10 is completed in a state where it is joined to the other substrates 50 and 150. First substrate 10
The etching mask is removed.

【０１０２】さらに図13を参照して，電極部用シリコン
半導体基板 100Ａ上に，接合された第１基板10，中間基
板150 および第２基板50を重ね，加熱することにより，
第１基板10の接続電極30，32，34，44，42，46，36，4
0，38と，基板 100Ａの接続電極130 ，132 ，134 ，144
，142 ，146 ，136 ，140 ，138 とを溶かして接合す
る（図13（Ａ））。Further, referring to FIG. 13, the first substrate 10, the intermediate substrate 150, and the second substrate 50 joined to each other are stacked on the silicon semiconductor substrate 100A for the electrode portion, and heated,
Connection electrodes 30, 32, 34, 44, 42, 46, 36, 4 of the first substrate 10
0, 38 and the connection electrodes 130, 132, 134, 144 of the substrate 100A.
, 142, 146, 136, 140, and 138 are melted and joined (FIG. 13A).

【０１０３】基板 100Ａのブロック110 ，112 ，114 ，
124 ，122 ，118 ，117 ，116 ，115 として残す部分の
下面にエッチング・マスク（図示略）を形成する。薄肉
の連結部分104 を下方からエッチングで除去する。この
後，エッチング・マスクを除去すれば，センサ部１が完
成する。The blocks 110, 112, 114,
An etching mask (not shown) is formed on the lower surface of the portion left as 124, 122, 118, 117, 116, 115. The thin connecting portion 104 is removed by etching from below. Thereafter, if the etching mask is removed, the sensor unit 1 is completed.

【０１０４】上述したセンサ部１を用いて距離を計測す
る原理について説明する。The principle of measuring a distance using the above-described sensor unit 1 will be described.

【０１０５】図14から図16に，第１基板10に設けられた
振動子16，振動子16上に設けられた半導体レーザ12，第
２基板50の前面に形成されたピンホール84，および中間
基板150 に設けられた測距用受光素子156 の配置関係が
示されている。センサ部１の前面と被測定物９の被測定
面２とは平行であるものとする。すなわち，振動子16が
振動していないときに半導体レーザ12から出射した光は
被測定面２に垂直に入射する。FIGS. 14 to 16 show the vibrator 16 provided on the first substrate 10, the semiconductor laser 12 provided on the vibrator 16, the pinhole 84 formed on the front surface of the second substrate 50, and the The arrangement relationship of the light receiving element 156 for distance measurement provided on the substrate 150 is shown. It is assumed that the front surface of the sensor unit 1 and the measured surface 2 of the measured object 9 are parallel. That is, light emitted from the semiconductor laser 12 when the vibrator 16 is not vibrating is perpendicularly incident on the surface 2 to be measured.

【０１０６】ｘｙｚ直交座標系を図示のように定める。
すなわち，振動子16が振動していないときに半導体レー
ザ12から出射するレーザ光の方向をｚ軸，このｚ軸に垂
直な２軸をｘ軸，ｙ軸とする。半導体レーザ12とピンホ
ール84はｘｚ平面内に存在する。An xyz rectangular coordinate system is defined as shown in the figure.
That is, the direction of the laser beam emitted from the semiconductor laser 12 when the vibrator 16 is not vibrating is the z axis, and two axes perpendicular to the z axis are the x axis and the y axis. The semiconductor laser 12 and the pinhole 84 exist in the xz plane.

【０１０７】ピンホール84から被測定面２までのｚ軸に
沿う距離をＬとする。ピンホール84と半導体レーザ12と
の間のｚ方向の距離をＦとするLet L be the distance along the z-axis from the pinhole 84 to the surface 2 to be measured. Let F be the distance between the pinhole 84 and the semiconductor laser 12 in the z direction.

【０１０８】振動子16は曲げ変形モードで振動する。半
導体レーザ12から出射した光は振動子16の振動に伴いｘ
ｚ平面内で角度θの範囲内で振れる。光スポットは被測
定面２上を走査する。この走査角θおよび走査周波数
（振動周波数）は一定とする。The vibrator 16 vibrates in a bending deformation mode. The light emitted from the semiconductor laser 12 is x
It swings within the range of the angle θ in the z plane. The light spot scans the surface to be measured 2. The scanning angle θ and the scanning frequency (vibration frequency) are fixed.

【０１０９】被測定面２からの反射光はピンホール84を
通って測距用受光素子156 に入射する。被測定面２が完
全拡散反射面でなければ，ピンホール84を通って受光素
子156 に入射する光の強度はある走査角θt で最大とな
る（正反射光）。別の観点からいうと被測定面２からの
反射光の強度分布のピーク位置はピンホール84が存在す
る第２の基板50の表面上を一直線状に（ｘ軸に沿って）
移動する。測距用受光素子156 は被測定面２からの正反
射光を受光できる位置にあればよい。The light reflected from the surface 2 to be measured passes through the pinhole 84 and enters the light receiving element 156 for distance measurement. If the measured surface 2 is not a perfect diffuse reflection surface, the intensity of light incident on the light receiving element 156 through the pinhole 84 becomes maximum at a certain scanning angle θt (specular reflection light). From another point of view, the peak position of the intensity distribution of the reflected light from the surface to be measured 2 is linearly (along the x-axis) on the surface of the second substrate 50 where the pinhole 84 exists.
Moving. The light receiving element 156 for distance measurement only needs to be at a position capable of receiving the specularly reflected light from the surface 2 to be measured.

【０１１０】図17はピンホール84と被測定面２との間の
距離がＬ1 からＬ2 へ（またはその逆に）変化したとき
の様子を示すものである。距離Ｌ1 の場合，最大強度の
反射光がピンホール84を経て受光素子156 に入射する角
度（半導体レーザ12の垂線からの振れ角；これを以下，
受光角という）はθ1 である。距離Ｌ2 のときには受光
角θ2 となる。FIG. 17 shows a state in which the distance between the pinhole 84 and the surface 2 to be measured changes from L1 to L2 (or vice versa). In the case of the distance L1, the angle at which the reflected light of the maximum intensity is incident on the light receiving element 156 via the pinhole 84 (the deflection angle from the perpendicular of the semiconductor laser 12;
The light receiving angle is θ1. When the distance is L2, the light receiving angle is θ2.

【０１１１】図18に示すように，距離が大きくなれば受
光角は小さくなる。As shown in FIG. 18, as the distance increases, the light receiving angle decreases.

【０１１２】図19は振動子による半導体レーザ12の投射
光の走査角（スキャナ走査角）と，測距用受光素子156
から出力される受光信号との関係を，距離がＬ1 の場合
と，Ｌ2 の場合とについて示すものである。レーザ光の
一往復の走査において，受光素子156 の受光信号には２
つのピークが現われる。この２つのピークの間隔を，距
離Ｌ1 の場合についてＴ1 で，距離Ｌ2 の場合について
Ｔ2 でそれぞれ示す。Ｌ1 ＞Ｌ2 ならばＴ1 ＞Ｔ2 の関
係にある。FIG. 19 shows the scanning angle (scanner scanning angle) of the projection light of the semiconductor laser 12 by the vibrator and the light receiving element 156 for distance measurement.
This shows the relationship with the light receiving signal output from the case where the distance is L1 and the case where the distance is L2. In one round trip scanning of the laser beam, the received light signal of the light receiving element 156 is 2
One peak appears. The interval between these two peaks is indicated by T1 for the distance L1 and T2 for the distance L2. If L1> L2, there is a relationship of T1> T2.

【０１１３】図20は，距離と，受光信号に現われる２つ
のピークの間隔との関係を示すものである。FIG. 20 shows the relationship between the distance and the interval between two peaks appearing in the received light signal.

【０１１４】被測定面２とピンホール84との間の距離
（測定すべき距離）Ｌは，ピンホール84と半導体レーザ
12との間のｘ軸に沿う距離Ｄ（図15参照），距離Ｆ，走
査角θ，走査周波数，受光信号の２つのピーク間隔Ｔに
より一意に定まる。距離Ｄ，距離Ｆ，走査角θ，走査周
波数が既知であるならば，受光信号の２つのピーク間隔
Ｔを測定することにより，距離Ｌを求めることができ
る。The distance L (distance to be measured) between the surface 2 to be measured and the pinhole 84 is the distance between the pinhole 84 and the semiconductor laser.
The distance is uniquely determined by a distance D (see FIG. 15) along the x-axis, a distance F, a scanning angle θ, a scanning frequency, and a peak interval T of two light receiving signals. If the distance D, the distance F, the scanning angle θ, and the scanning frequency are known, the distance L can be obtained by measuring the interval T between two peaks of the received light signal.

【０１１５】上述したように，測距用受光素子156 の受
光信号は中間基板150 に設けられた測距用受光回路154
において前処理（たとえば電流／電圧変換）され，電極
部100 を経て，測距信号処理回路204 に入力する。As described above, the light receiving signal of the light receiving element for distance measurement 156 is transmitted to the light receiving circuit for distance measuring 154 provided on the intermediate substrate 150.
Is pre-processed (for example, current / voltage conversion), and is input to the ranging signal processing circuit 204 via the electrode unit 100.

【０１１６】図21は測距信号処理回路204 の一具体例を
示すものである。測距信号処理回路204 はピーク間隔検
出部220 とピーク間隔測定部230 とから構成されてい
る。FIG. 21 shows a specific example of the ranging signal processing circuit 204. The ranging signal processing circuit 204 includes a peak interval detecting section 220 and a peak interval measuring section 230.

【０１１７】まずピーク間隔検出部220 の動作を図22を
参照して説明する。センサ部１の測距用受光回路154 か
らの測距用受光信号Ｓ1 は微分回路222 およびストロー
ブ信号生成回路221 に入力する。First, the operation of the peak interval detecting section 220 will be described with reference to FIG. The light receiving signal S1 for distance measurement from the light receiving circuit for distance measurement 154 of the sensor section 1 is input to a differentiating circuit 222 and a strobe signal generating circuit 221.

【０１１８】微分回路222 において測距用受光信号Ｓ1
が微分されることにより，受光信号Ｓ1 に現われている
２つのピークの位置がゼロクロス位置に変換される。In the differentiating circuit 222, the light receiving signal S1 for distance measurement is used.
Is differentiated, the positions of the two peaks appearing in the light receiving signal S1 are converted into the zero cross positions.

【０１１９】測距用受光信号Ｓ1 はストローブ信号生成
回路221 において，ストローブ信号用しきい値と比較さ
れ，ストローブ信号Ｓ4 が生成される。ストローブ信号
Ｓ4がハイレベルの間に，測距用受光信号Ｓ1 の２つの
ピーク位置が必ず存在する。The received light signal S1 for distance measurement is compared with a threshold value for a strobe signal in a strobe signal generation circuit 221 to generate a strobe signal S4. While the strobe signal S4 is at the high level, two peak positions of the ranging light-receiving signal S1 always exist.

【０１２０】微分回路222 の出力微分信号Ｓ2 はゼロク
ロス検出回路223 に入力し，ゼロクロスが検出される。
ゼロクロス検出回路223 の出力信号Ｓ3 はゼロクロス検
出ごとに反転する信号である。The differential signal S2 output from the differentiating circuit 222 is input to a zero-cross detecting circuit 223, where a zero-cross is detected.
The output signal S3 of the zero-cross detection circuit 223 is a signal that is inverted every time a zero-cross is detected.

【０１２１】このゼロクロス検出回路Ｓ3 はピーク検出
回路224 に与えられる。ストローブ信号Ｓ4 もまたピー
ク検出回路224 に入力している。ピーク検出回路224
は，ストローブ信号Ｓ4 とゼロクロス検出信号Ｓ3 との
ＡＮＤをとり，その結果をピーク位置検出信号Ｓ5 とし
て出力する。This zero-cross detection circuit S 3 is provided to a peak detection circuit 224. The strobe signal S4 is also input to the peak detection circuit 224. Peak detection circuit 224
Takes the AND of the strobe signal S4 and the zero-cross detection signal S3 and outputs the result as a peak position detection signal S5.

【０１２２】微分信号Ｓ2 においてゼロ近傍のレベルに
おいてはノイズが混在しているので，ゼロクロス位置の
検出が難しい。ピーク検出回路224 において，ゼロクロ
ス検出信号Ｓ3 とストローブ信号Ｓ4 とのＡＮＤをとる
ことにより，ゼロクロス位置，すなわち，ピーク位置の
みを正しく検出することができる。At the level near zero in the differential signal S2, noise is mixed, so that it is difficult to detect the zero cross position. In the peak detection circuit 224, the zero-cross position, that is, only the peak position, can be correctly detected by ANDing the zero-cross detection signal S3 and the strobe signal S4.

【０１２３】ピーク位置検出信号Ｓ5 の立上りエッジが
ピーク位置を現わしている。ピーク間隔検出回路225
は，一走査期間におけるピーク位置検出信号Ｓ5 の最初
の立上りでセットされ，次の立上りでリセットされるＤ
フリップフロップを含む。ピーク間隔検出回路225 から
は，２つのピーク位置の間隔においてハイレベルを持つ
ピーク間隔検出信号Ｓ6 が出力される。The rising edge of the peak position detection signal S5 indicates the peak position. Peak interval detection circuit 225
Is set at the first rising edge of the peak position detection signal S5 in one scanning period, and is reset at the next rising edge.
Including flip-flops. The peak interval detection circuit 225 outputs a peak interval detection signal S6 having a high level at an interval between two peak positions.

【０１２４】次に図23を参照してピーク間隔測定部230
について説明する。Next, referring to FIG.
Will be described.

【０１２５】センサ部１における振動子の振動周波数
（すなわち走査周波数）をｆとする。ピーク間隔検出信
号Ｓ6 は１／ｆの周期で生成され，かつピーク間隔のパ
ルス幅を持つ。このピーク間隔検出信号Ｓ6 は分周期23
1 に与えられ，ｎ分周（ｎは２以上の正の整数）され
る。ｎ分周された分周器231 の出力Ｓ7 はカウンタ232
にイネーブル信号として入力する。カウンタ232 はこの
信号Ｓ7 がハイレベルの間，入力するクロック信号Ｓ8
を計数する。The vibration frequency (ie, scanning frequency) of the vibrator in the sensor section 1 is f. The peak interval detection signal S6 is generated at a period of 1 / f and has a pulse width of the peak interval. This peak interval detection signal S6 has a
1 and divided by n (n is a positive integer of 2 or more). The output S7 of the frequency divider 231 divided by n is used as the counter 232
As an enable signal. While this signal S7 is at a high level, the counter 232 receives the input clock signal S8.
Is counted.

【０１２６】すなわち，発振器233 の高周波発振クロッ
ク信号は，ピーク間隔検出信号Ｓ6がハイレベルの間，
ＡＮＤ回路234 を経て，クロック信号Ｓ8 としてカウン
タ232 に入力する。カウンタ232 の出力データはｎ個の
ピーク間隔検出信号Ｓ6 のハイレベル部分のパルス幅の
総和を表わしている。That is, the high frequency oscillation clock signal of the oscillator 233 is generated while the peak interval detection signal S6 is at the high level.
The signal is input to the counter 232 as the clock signal S8 via the AND circuit 234. The output data of the counter 232 represents the sum of the pulse widths of the high level portions of the n peak interval detection signals S6.

【０１２７】カウンタ232 の出力は時間データとしてＣ
ＰＵ210 に与えられる。ＣＰＵ210は時間データを１／
ｎ倍することにより，ピーク間隔を算出する（この計算
は必ずしも必要ではない。最終的に得られる距離データ
を１／ｎ倍すれば良いからである）。ＣＰＵ210 は，算
出したピーク間隔，上述した既知の距離Ｆ，Ｄ，走査角
θ，走査周波数を用いて距離Ｌを算出して出力する。The output of the counter 232 is C as time data.
PU210. The CPU 210 calculates the time data as 1 /
By multiplying by n, the peak interval is calculated (this calculation is not always necessary, because the distance data finally obtained may be multiplied by 1 / n). The CPU 210 calculates and outputs the distance L using the calculated peak interval, the known distances F and D, the scanning angle θ, and the scanning frequency.

【０１２８】この実施例においては，半導体レーザ光に
よって被測定面を一次元的に往復走査する。被測定面か
らの反射光（正反射光）は，一走査周期の間に２回，ピ
ンホールを経て受光素子に受光される。反射光がピンホ
ールへ２回入射する時間の間隔を計測することにより被
測定面までの距離が測定される。距離の測定を時間の計
測によって行っているので，比較的高精度，高分解能の
測定が可能となるとともに，ノイズ等の影響を受けにく
い。In this embodiment, the surface to be measured is reciprocally scanned one-dimensionally by a semiconductor laser beam. Light reflected from the surface to be measured (specular reflection light) is received by the light receiving element via the pinhole twice during one scanning cycle. The distance to the surface to be measured is measured by measuring the interval between the times when the reflected light enters the pinhole twice. Since the distance is measured by measuring the time, the measurement can be performed with relatively high accuracy and high resolution, and is not easily affected by noise or the like.

【０１２９】具体的回路構成において，受光素子からの
受光信号に現われる２つのピーク位置を検出し，２つの
ピーク位置の間の時間間隔を計測している。被測定面ま
での距離に応じて，受光素子に入射する反射光の光量が
変化する。しかしながら受光信号のピーク位置を検出し
ているので，受光光量の変化に影響されずに正確な測定
が可能となり，距離測定レンジを比較的大きくとること
ができるようになる。被測定面からの反射光の光量は，
距離のみならず，被測定面の状態（反射率）にも依存す
るが，同じ理由によって，被測定面の状態に影響されに
くい距離測定が可能となる。In a specific circuit configuration, two peak positions appearing in a light receiving signal from a light receiving element are detected, and a time interval between the two peak positions is measured. The amount of reflected light incident on the light receiving element changes according to the distance to the surface to be measured. However, since the peak position of the received light signal is detected, accurate measurement can be performed without being affected by the change in the amount of received light, and the distance measurement range can be made relatively large. The amount of reflected light from the surface to be measured is
Although it depends not only on the distance but also on the state (reflectance) of the surface to be measured, for the same reason, it is possible to perform distance measurement that is hardly influenced by the state of the surface to be measured.

【０１３０】第２実施例 図24は第２実施例による距離センサ装置のセンサ部の構
成を示している。センサ部１Ａは第２基板50Ａ，中間基
板 150Ａ，第１基板10Ａおよび電極部 100Ａをこの順序
に重ね合わせて接合することにより形成されている。Second Embodiment FIG. 24 shows the configuration of a sensor unit of a distance sensor device according to a second embodiment. The sensor unit 1A is formed by overlapping and joining a second substrate 50A, an intermediate substrate 150A, a first substrate 10A, and an electrode unit 100A in this order.

【０１３１】第１基板10Ａ，第２基板50Ａ，中間基板 1
50Ａおよび電極部 100Ａの構成が図25，図26，図27およ
び図28にそれぞれ示されている。これらの図において，
上述した第１実施例におけるものと同一物には同一符号
を付し，重複説明を避ける。以下に，第１実施例と異な
る点について説明する。First substrate 10A, second substrate 50A, intermediate substrate 1
The configurations of 50A and the electrode section 100A are shown in FIGS. 25, 26, 27 and 28, respectively. In these figures,
The same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be avoided. Hereinafter, points different from the first embodiment will be described.

【０１３２】第２基板50Ａ（図26）の裏面において，凹
部82に加えて，凹部83が凹部52と凹部82との間に形成さ
れている。この凹部83の最も深いところは第２基板50Ａ
の前面に傾き検知用ピンホール85として開口している。On the back surface of the second substrate 50A (FIG. 26), in addition to the recess 82, a recess 83 is formed between the recess 52 and the recess 82. The deepest part of the recess 83 is the second substrate 50A.
Is opened as a tilt detection pinhole 85 on the front surface.

【０１３３】中間基板 150Ａ（図27）において，第２基
板50Ａの凹部83に対応する位置に傾き検知用の受光素子
157 と受光回路155 が設けられている。また，接続電極
188が前面から側面を経て後面まで形成されている。こ
の接続電極188 は配線パターン177 によって傾き検知用
受光回路155 に接続されている。In the intermediate substrate 150A (FIG. 27), a light receiving element for detecting inclination is provided at a position corresponding to the concave portion 83 of the second substrate 50A.
157 and a light receiving circuit 155 are provided. In addition, connection electrode
188 are formed from the front surface to the rear surface via the side surfaces. The connection electrode 188 is connected to the tilt detection light receiving circuit 155 by a wiring pattern 177.

【０１３４】第１基板10Ａ（図25）において，中間基板
150Ａの接続電極188 に対応する位置にブロック11が設
けられ，このブロック11の表面には，前面から側面を経
て後面まで接続電極48が形成されている。In the first substrate 10A (FIG. 25), the intermediate substrate
The block 11 is provided at a position corresponding to the connection electrode 188 of 150A, and the connection electrode 48 is formed on the surface of the block 11 from the front surface to the rear surface via the side surface.

【０１３５】電極部 100Ａ（図28）においても，第１基
板10Ａの接続電極48に対応する位置にブロック119 が設
けられ，このブロック119 に，その前面から側面を廻っ
て後面まで接続電極148 が形成されている。Also in the electrode portion 100A (FIG. 28), a block 119 is provided at a position corresponding to the connection electrode 48 on the first substrate 10A, and a connection electrode 148 is provided on this block 119 from the front surface to the side surface to the rear surface. Is formed.

【０１３６】図29はセンサ部１Ａおよびプリント配線回
路基板 200Ａ上の各種回路構成を示している。ここにお
いても，図６に示すものと同一物には同一符号を付し，
重複説明を避ける。FIG. 29 shows various circuit configurations on the sensor section 1A and the printed wiring circuit board 200A. Also in this case, the same components as those shown in FIG.
Avoid duplicate descriptions.

【０１３７】中間基板 150Ａの傾き検知用受光回路155
には測距用受光回路154 から配線パターンを経て動作電
源が供給される。傾き検知用受光素子157 の受光信号は
傾き検知用受光回路155 で前処理される（電流／電圧変
換など）。この受光回路155の出力信号は配線パターン1
77 ，接続電極188 ，第１基板10Ａの接続電極48，電極
部 100Ａの接続電極148 ，プリント配線回路基板 200Ａ
のランド，配線パターンを経て，プリント配線回路基板
200Ａの測距／傾き信号処理回路 204Ａに入力する。Light receiving circuit 155 for detecting inclination of intermediate substrate 150A
Is supplied with operating power from the light receiving circuit 154 for distance measurement via a wiring pattern. The light receiving signal of the tilt detecting light receiving element 157 is pre-processed by the tilt detecting light receiving circuit 155 (current / voltage conversion, etc.). The output signal of this light receiving circuit 155 is wiring pattern 1.
77, connecting electrode 188, connecting electrode 48 of first substrate 10A, connecting electrode 148 of electrode portion 100A, printed circuit board 200A
Printed circuit board through land and wiring pattern
The signal is input to the 200A ranging / tilt signal processing circuit 204A.

【０１３８】測距／傾き信号処理回路 204Ａは，測距用
と傾き検知用とに，図21に示す処理回路を２系統含む。
したがって，この処理回路 204Ａからは２つの時間デー
タが得られる。The distance measurement / tilt signal processing circuit 204A includes two processing circuits shown in FIG. 21 for distance measurement and tilt detection.
Therefore, two time data are obtained from the processing circuit 204A.

【０１３９】図30は振動子16，半導体レーザ12，２つの
ピンホール84および85，受光素子156 ，157 の配置関係
を示すものである。半導体レーザ12，２つのピンホール
84および85は１つのｘｚ平面内にある。被測定面２から
の反射光はピンホール85を経て受光素子157 に，ピンホ
ール84を経て受光素子156 にそれぞれ入射する。測距用
受光系（半導体レーザ12，ピンホール84，受光素子156
）と傾き検知用光学系（半導体レーザ12，ピンホール8
5，受光素子157 ）の違いは，半導体レーザ12とピンホ
ール84または85との間の距離（図15に示す距離Ｄ）であ
る。ピンホール84と85とを結ぶ方向（センサ部１Ａの表
面）と被測定面２とが平行であり，かつ被測定面２がｘ
ｚ平面と垂直であれば，上記の２つの光学系により得ら
れる距離データは原理的に等しい。FIG. 30 shows the arrangement of the oscillator 16, the semiconductor laser 12, the two pinholes 84 and 85, and the light receiving elements 156 and 157. Semiconductor laser 12, two pinholes
84 and 85 are in one xz plane. The reflected light from the measured surface 2 enters the light receiving element 157 via the pinhole 85 and enters the light receiving element 156 via the pinhole 84, respectively. Light receiving system for distance measurement (semiconductor laser 12, pinhole 84, light receiving element 156
) And tilt detection optical system (semiconductor laser 12, pinhole 8)
5. The difference between the light receiving elements 157) is the distance (distance D shown in FIG. 15) between the semiconductor laser 12 and the pinhole 84 or 85. The direction connecting the pinholes 84 and 85 (the surface of the sensor section 1A) is parallel to the measured surface 2, and the measured surface 2 is x
If perpendicular to the z plane, the distance data obtained by the above two optical systems are in principle equal.

【０１４０】図31はＣＰＵ210 による処理手順を示すも
のである。この処理は走査周期ごとに行なわれる。FIG. 31 shows a processing procedure by the CPU 210. This process is performed for each scanning cycle.

【０１４１】まず，測距／傾き信号処理回路 204Ａか
ら，測距用光学系からの受光信号に基づいて得られる時
間データと，傾き検知用光学系からの受光信号に基づい
て得られる時間データとを取込む（ステップ241 ，242
）。First, the time data obtained from the distance measuring / tilt signal processing circuit 204A based on the light receiving signal from the distance measuring optical system and the time data obtained based on the light receiving signal from the tilt detecting optical system are obtained. (Steps 241 and 242)
).

【０１４２】取込んだ時間データが正常な範囲内のもの
であるかどうかが判断される（ステップ243 ，244 ）。
零もしくはそれに近い値，または極端に大きい値の場合
には時間データは得られていないことになる。It is determined whether or not the fetched time data is within a normal range (steps 243 and 244).
If the value is zero or close to it, or if it is extremely large, no time data has been obtained.

【０１４３】時間データが得られていないということ
は，被測定面２からの反射光がピンホール84または85を
経て受光素子156 または157 に入射していないことを表
わす。被測定面２とセンサ部１とが，相対的に，ｘ軸の
まわりに傾いている場合に起こる現象である。測距用光
学系または傾き検知用光学系の少なくともいずれかから
の時間データが得られていないときには，傾きがあると
判断される（ステップ249 ）。The fact that no time data is obtained indicates that the reflected light from the surface 2 to be measured does not enter the light receiving element 156 or 157 via the pinhole 84 or 85. This is a phenomenon that occurs when the measured surface 2 and the sensor unit 1 are relatively inclined around the x-axis. If time data from at least one of the distance measuring optical system and the tilt detecting optical system has not been obtained, it is determined that there is a tilt (step 249).

【０１４４】両光学系からの時間データが得られていれ
ば，これらの時間データに基づいて距離が算出される
（ステップ245 ，246 ）。測距用光学系からの時間デー
タに基づいて算出された距離をＬ，傾き検知用光学系か
らの時間データに基づいて算出された距離をＬa とす
る。If time data has been obtained from both optical systems, the distance is calculated based on these time data (steps 245 and 246). Let L be the distance calculated based on the time data from the distance measuring optical system, and La be the distance calculated based on the time data from the tilt detecting optical system.

【０１４５】これらの距離ＬとＬa とが等しければ（そ
れらの差が許容範囲内であれば），被測定面２とセンサ
部１とは，相対的に，傾いていないことになる（ステッ
プ247 ，248 ）。この場合に得られた距離データＬ（ま
たはＬa ）は正しい距離を表わしていると判定される。If the distances L and La are equal (if the difference is within the allowable range), the measured surface 2 and the sensor unit 1 are not relatively inclined (step 247). , 248). In this case, the obtained distance data L (or La) is determined to represent a correct distance.

【０１４６】距離ＬとＬa とが等しくない場合には（そ
れらの差が許容範囲を超えている），被測定面２とセン
サ部１とは，相対的に，ｙ軸のまわりに傾いていると判
定される（ステップ247 ，249 ）。この場合には，距離
データＬまたはＬa は正確なものではないと判定され
る。If the distances L and La are not equal (the difference between them is outside the allowable range), the measured surface 2 and the sensor unit 1 are relatively inclined around the y-axis. Is determined (steps 247 and 249). In this case, it is determined that the distance data L or La is not accurate.

【０１４７】被測定面２とセンサ部１とが相対的に傾い
ている（ｘ軸およびｙ軸の少なくともいずれか一方のま
わりに）場合には正確な距離測定ができない。傾き検知
用光学系を設けることによって，上記の傾きがあるかど
うかを判定することができるので，得られた距離データ
が誤差を含んでいるかどうかを判断することができる。
また，傾きの有無に関する情報を参照することにより，
センサ部の取付調整が容易となる。When the surface 2 to be measured and the sensor unit 1 are relatively inclined (around at least one of the x-axis and the y-axis), accurate distance measurement cannot be performed. By providing the tilt detecting optical system, it is possible to determine whether or not the above-described tilt exists, and thus it is possible to determine whether or not the obtained distance data includes an error.
Also, by referring to the information on the presence or absence of inclination,
Mounting adjustment of the sensor unit becomes easy.

【０１４８】この実施例では傾き検知用ピンホール85は
測距用ピンホール84よりも半導体レーザ（光源）12に近
い位置に設けられている。この配置は距離測定精度を高
め（測距用光学系から得られるデータに基づいて距離を
測定する），かつ傾き判定精度を高めるのに役立つ。In this embodiment, the tilt detection pinhole 85 is provided at a position closer to the semiconductor laser (light source) 12 than the distance measurement pinhole 84. This arrangement is useful for improving the accuracy of distance measurement (measuring the distance based on data obtained from the optical system for distance measurement) and improving the accuracy of inclination determination.

【０１４９】図32は被測定面の傾き（ｙ軸まわりの傾
き）と測定距離との関係を示す。傾きが０゜のときが正
しい測定結果を表している。実線で示す曲線は測距用光
学系における被測定面の傾きに応じた測定距離の変化を
示す。破線で示す曲線は傾き検知用光学系における被測
定面の傾きによる測定距離の変化を示している。傾き検
知用光学系の方が測距用光学系よりも基線長（半導体レ
ーザとピンホールとの間の距離；上述した距離Ｄに相当
する）が短い。このグラフから，基線長が短い方が被測
定面の傾きに対する測定距離の感度が高くなることが分
る。ピンホールの位置が光源に近いほど傾き判定の精度
を向上させることができる。他方，ピンホールの位置が
光源から遠いほど測定精度が高くなる。したがって，ピ
ンホールの配置としては傾き検知用のものを光源の近く
に，測距用のものを遠くに配置したほうがよい。FIG. 32 shows the relationship between the inclination of the surface to be measured (the inclination around the y-axis) and the measurement distance. When the inclination is 0 °, the measurement result is correct. A curve shown by a solid line indicates a change in the measurement distance according to the inclination of the measured surface in the distance measuring optical system. A curve shown by a broken line indicates a change in the measurement distance due to the inclination of the measured surface in the inclination detecting optical system. The tilt detection optical system has a shorter base line length (distance between the semiconductor laser and the pinhole; equivalent to the distance D described above) than the distance measurement optical system. From this graph, it can be seen that the shorter the base line length, the higher the sensitivity of the measurement distance to the inclination of the surface to be measured. As the position of the pinhole is closer to the light source, the accuracy of the inclination determination can be improved. On the other hand, as the position of the pinhole is farther from the light source, the measurement accuracy becomes higher. Therefore, as for the arrangement of the pinholes, it is better to arrange the one for inclination detection near the light source and the one for distance measurement far.

【０１５０】上述した第１実施例および第２実施例の距
離センサ装置をその技術的思想にしたがってまとめてお
くと次のようになる。The distance sensor devices of the first and second embodiments described above are summarized as follows according to their technical ideas.

【０１５１】図33を参照して，第１実施例においては，
光源（たとえば半導体レーザまたは発光ダイオード）の
光を投光レンズ251 でコリメートする（レンズ251 は必
ずしもなくてもよい）。集光された光を光ビーム・スキ
ャナ（または光偏光器）252で一次元的（ｘ軸方向）に
走査する。光ビーム・スキャナ252 としては，公知のガ
ルバノスキャナ等を用いることもできるし，上述した振
動子を用いることもできる。光源250 をスキャナの可動
部分に搭載してもよい。Referring to FIG. 33, in the first embodiment,
Light from a light source (for example, a semiconductor laser or a light emitting diode) is collimated by a light projecting lens 251 (the lens 251 is not necessarily required). The condensed light is scanned one-dimensionally (x-axis direction) by a light beam scanner (or light polarizer) 252. As the light beam scanner 252, a known galvano scanner or the like can be used, or the above-described vibrator can be used. The light source 250 may be mounted on a movable part of the scanner.

【０１５２】受光レンズ253 と測距用受光素子（たとえ
ばフォトダイオードまたはフォトトランジスタ）254 を
光ビームの走査面（ｘｚ平面）内に配置しておく。被測
定物９の被測定面２からの正反射光をレンズ253 （ピン
ホールでもよい）を通して受光素子254 で受光する。光
ビームの一往復走査において反射光のスポットは受光素
子254 上に２回現われるので，受光素子254 からは２つ
のピークをもつ受光信号が得られる。受光信号に現われ
る２つのピークの時間間隔を計測し，計測した時間間隔
を用いて，光学系の配置，走査周波数，走査角等に基づ
いて，スキャナ252 （またはレンズ253 ）から被測定面
２までの距離を算出する。A light receiving lens 253 and a light receiving element for distance measurement (for example, a photodiode or a phototransistor) 254 are arranged in a scanning plane (xz plane) of a light beam. Specularly reflected light from the measured surface 2 of the measured object 9 is received by the light receiving element 254 through a lens 253 (which may be a pinhole). Since the spot of the reflected light appears twice on the light receiving element 254 in one round trip scanning of the light beam, a light receiving signal having two peaks is obtained from the light receiving element 254. The time interval between two peaks appearing in the received light signal is measured, and from the scanner 252 (or the lens 253) to the surface to be measured 2 based on the arrangement of the optical system, the scanning frequency, the scanning angle, etc., using the measured time interval. Is calculated.

【０１５３】第２実施例においては，図34を参照して，
傾き検知用の受光レンズ（ピンホールでもよい）255 お
よび受光素子256 を光ビームの走査面（ｘｚ平面）内に
配置する。好ましくはこれらの受光レンズ255 ，受光素
子256 は測距用受光レンズ253 ，受光素子254 よりもス
キャナ252 に近い位置に置く。傾き検知用受光素子256
の出力信号に現われる２つのピークの時間間隔を同じよ
うに計測し，この時間間隔に基づいて被測定面２までの
距離を算出する。測距用光学系から得られる測定距離と
傾き検知用光学系から得られる測定距離とを比較し，被
測定面２の傾きの有無，得られた測定距離の信頼性を判
断する。In the second embodiment, referring to FIG.
A light receiving lens (may be a pinhole) 255 for detecting the tilt and a light receiving element 256 are arranged in the scanning plane (xz plane) of the light beam. Preferably, the light receiving lens 255 and the light receiving element 256 are located closer to the scanner 252 than the light receiving lens 253 and the light receiving element 254 for distance measurement. Photodetector 256 for tilt detection
In the same manner, the time interval between the two peaks appearing in the output signal is measured, and the distance to the measured surface 2 is calculated based on the time interval. The measured distance obtained from the distance measuring optical system is compared with the measured distance obtained from the inclination detecting optical system, and the presence or absence of the inclination of the measured surface 2 and the reliability of the obtained measured distance are determined.

【０１５４】第３実施例 図35は第３実施例による距離センサ装置の技術的思想を
明らかにするための図面である。Third Embodiment FIG. 35 is a view for clarifying the technical idea of a distance sensor device according to a third embodiment.

【０１５５】光源（たとえば半導体レーザまたは発光ダ
イオード）260 の投射光は投光レンズ261 （必ずしもな
くてもよい）によってコリメートされ，一次元走査光ビ
ーム・スキャナ（または光偏光器）262 に与えられる。
光ビーム・スキャナ262 としては，公知のガルバノスキ
ャナ，ポリゴンミラー等を用いることもできるし，後述
するところから分るように，第１実施例に示す振動子16
を用いることもできる。光ビームの走査方向は第１およ
び第２実施例のものとは異なる。The light projected from a light source (for example, a semiconductor laser or a light emitting diode) 260 is collimated by a light projecting lens 261 (although it is not always necessary), and is given to a one-dimensional scanning light beam scanner (or optical polarizer) 262.
As the light beam scanner 262, a known galvano scanner, polygon mirror, or the like can be used. As will be described later, the oscillator 16 shown in the first embodiment can be used.
Can also be used. The scanning direction of the light beam is different from those of the first and second embodiments.

【０１５６】光ビーム・スキャナ262 と受光レンズ263
および受光素子（たとえばフォトダイオードまたはフォ
トトランジスタ）264 を結ぶ方向をｘ軸とする。光ビー
ム・スキャナ262 の一次元走査方向はｘ軸に直交するｙ
軸方向である（走査面はｙｚ平面）。Light beam scanner 262 and light receiving lens 263
A direction connecting the light receiving element (for example, a photodiode or a phototransistor) 264 is defined as an x-axis. The one-dimensional scanning direction of the light beam scanner 262 is y orthogonal to the x axis.
It is the axial direction (the scanning plane is the yz plane).

【０１５７】被測定物９の被測定面２からの乱反射光
（または拡散反射光）（場合によっては正反射光である
こともありうる）は受光レンズ263 を通して測距用受光
素子264 に受光される。レンズ263 によって受光素子26
4 上に形成される光スポットは，スキャナ262 による走
査にしたがって受光素子264 の受光面上を横切って移動
することになる。The irregularly reflected light (or diffusely reflected light) (or, in some cases, specularly reflected light) from the measured surface 2 of the measured object 9 is received by the distance measuring light receiving element 264 through the light receiving lens 263. You. Light receiving element 26 by lens 263
The light spot formed on the light source 4 moves across the light receiving surface of the light receiving element 264 according to the scanning by the scanner 262.

【０１５８】図36，図37および図38は図35の光学系の側
面図，正面図および平面図である。被検出面２が存在す
る３つの代表的な位置が描かれている。スキャナ262
（または受光レンズ263 もしくは受光素子264 ）から最
も遠い位置にある被測定面２が実線で，中間の位置にあ
るものが破線で，最も近い位置にあるものが鎖線でそれ
ぞれ示されている。投射光，反射光も同じように，被測
定面２の位置に応じて実線，破線および鎖線で示されて
いる。FIGS. 36, 37 and 38 are a side view, a front view and a plan view of the optical system of FIG. Three representative positions where the detected surface 2 exists are illustrated. Scanner 262
The surface 2 to be measured farthest from the light receiving lens 263 or the light receiving element 264 is indicated by a solid line, the one at an intermediate position is indicated by a broken line, and the one at the closest position is indicated by a chain line. Similarly, the projection light and the reflected light are indicated by solid lines, broken lines and chain lines according to the position of the surface 2 to be measured.

【０１５９】光ビーム262 による一回の走査において，
反射光の光スポットは受光素子264の受光面を含む平面
上を，被測定面２が最も近い場合にａ１〜ｂ１に（また
はｂ１〜ａ１に），中間の距離の場合にａ２〜ｂ２（ｂ
２〜ａ２），最も遠い場合にａ３〜ｂ３（ｂ３〜ａ３）
に移動する。走査周波数（周期）は一定であるから，光
スポットがこれらのａ１〜ｂ１，ａ２〜ｂ２またはａ３
〜ｂ３の間を動くのに要する時間はすべての場合におい
て等しい。ａ１〜ｂ１，ａ２〜ｂ２，ａ３〜ｂ３の距離
はそれぞれ異なる。受光素子264 の光の走査方向の幅が
図示のように一定である（受光面は方形である）とする
と，反射光のスポットが受光素子264 の受光面上を通過
する時間（受光面に入射している時間）は，被測定面２
の距離によって異なり，被測定面２が遠いほど長くな
る。したがって，受光素子264 から出力される受光信号
のパルス幅は被測定面２が遠いほど大きくなる。In one scan by the light beam 262,
The light spot of the reflected light is on a plane including the light receiving surface of the light receiving element 264, and is a1 to b1 (or b1 to a1) when the measured surface 2 is closest, and a2 to b2 (b
2 to a2), a3 to b3 (b3 to a3) when farthest
Go to Since the scanning frequency (period) is constant, the light spots are a1 to b1, a2 to b2 or a3.
The time required to move between ~ b3 is equal in all cases. The distances a1 to b1, a2 to b2, and a3 to b3 are different from each other. Assuming that the width of the light of the light receiving element 264 in the scanning direction is constant as shown in the drawing (the light receiving surface is rectangular), the time during which the spot of the reflected light passes over the light receiving surface of the light receiving element 264 (incident on the light receiving surface) Time) is measured surface 2
And the distance becomes longer as the measured surface 2 is farther. Therefore, the pulse width of the light receiving signal output from the light receiving element 264 becomes larger as the measured surface 2 is farther.

【０１６０】反射光のスポットが受光素子264 の受光面
を横切る位置も，走査方向と垂直な方向に動く。被測定
面２が遠いほどスポットの通過位置はスキャナ262 に近
づく。The position where the spot of the reflected light crosses the light receiving surface of the light receiving element 264 also moves in the direction perpendicular to the scanning direction. The farther the measured surface 2 is, the closer the spot passes to the scanner 262.

【０１６１】図39は距離センサ装置の光学系の他の例を
示すものである。受光レンズ263 に代えてピンホール26
5 が用いられる。測定距離範囲が比較的短く，被測定面
からの反射光量が多いときに有効で，センサ構成が簡素
になる。FIG. 39 shows another example of the optical system of the distance sensor device. Pinhole 26 instead of receiving lens 263
5 is used. This is effective when the measurement distance range is relatively short and the amount of reflected light from the surface to be measured is large, and the sensor configuration is simplified.

【０１６２】図40は距離センサ装置の光学系のさらに他
の例を示すもので，受光レンズ263に代えてスリット266
が用いられる。スリット266 の形状は，光ビームの走
査方向に長く，これに垂直な方向を短くすることによ
り，測定分解能を低下させずに，受光素子264 に入射す
る反射光量を増やすことができる。FIG. 40 shows still another example of the optical system of the distance sensor device.
Is used. By making the shape of the slit 266 longer in the scanning direction of the light beam and shorter in the direction perpendicular to the scanning direction, the amount of reflected light incident on the light receiving element 264 can be increased without lowering the measurement resolution.

【０１６３】図41は受光素子264 の受光面上に形成され
たスリット266 による集光スポット266Ｐを示すもので
ある。スリット266 の走査方向に平行な方向の長さは，
集光スポット 266Ｐの長さＷ２が受光面の幅Ｗ１よりも
短くなるようにするとよい。集光スポット 266Ｐの幅Ｗ
３は分解能を規定する。FIG. 41 shows a light spot 266P formed by a slit 266 formed on the light receiving surface of the light receiving element 264. The length of the slit 266 in the direction parallel to the scanning direction is
It is preferable that the length W2 of the condensing spot 266P is shorter than the width W1 of the light receiving surface. Focusing spot 266P width W
3 specifies the resolution.

【０１６４】図42は測距信号処理回路の例を示してい
る。この回路の波形が図43に示されている。FIG. 42 shows an example of the distance measurement signal processing circuit. The waveform of this circuit is shown in FIG.

【０１６５】受光素子264 の出力信号は第１実施例で説
明したような測距用受光回路において電流／電圧変換さ
れ，さらに増幅されたのち，測距用受光信号として測距
用信号処理回路270 に入力する。The output signal of the light receiving element 264 is subjected to current / voltage conversion in the distance measuring light receiving circuit as described in the first embodiment, and is further amplified, and then is converted into a distance measuring light receiving signal as a distance measuring signal processing circuit 270. To enter.

【０１６６】測距用受光信号は２値化回路271 におい
て，適当なしきい値と比較され，２値化される。２値化
回路271 の出力信号はカウンタ272 にイネーブル信号と
して与えられる。カウンタ272 はイネーブル信号がハイ
レベルの間，入力する高速クロック・パルスを計数す
る。カウンタ272 の計数値は，受光信号のパルス幅を表
わす時間データとしてＣＰＵに入力する。The received light signal for distance measurement is binarized in a binarizing circuit 271 by comparing it with an appropriate threshold value. The output signal of the binarization circuit 271 is provided to the counter 272 as an enable signal. The counter 272 counts incoming high-speed clock pulses while the enable signal is high. The count value of the counter 272 is input to the CPU as time data representing the pulse width of the light receiving signal.

【０１６７】ＣＰＵはこの時間データおよび光学系のパ
ラメータ（スキャナ262 と受光レンズ263 （または受光
素子264 ）との間のｘ軸方向に沿う距離，受光レンズ26
3 から受光素子264 までの距離，光スキャナの走査角
度，および走査速度）に基づいて，被測定面までの距離
を算出して出力する。The CPU determines the time data and the parameters of the optical system (the distance between the scanner 262 and the light receiving lens 263 (or the light receiving element 264) along the x-axis direction, the light receiving lens 26).
3 to the light receiving element 264, the scanning angle of the optical scanner, and the scanning speed), and calculates and outputs the distance to the surface to be measured.

【０１６８】受光信号のパルス幅を計測する回路として
は周波数／電圧変換回路を用いることもできる。この回
路によって，２値化信号のパルス幅（２値化信号の周波
数）が電圧に変換される。電圧はディジタル信号に変換
されてＣＰＵに与えられる。As a circuit for measuring the pulse width of the light receiving signal, a frequency / voltage conversion circuit can be used. This circuit converts the pulse width of the binarized signal (frequency of the binarized signal) into a voltage. The voltage is converted into a digital signal and supplied to the CPU.

【０１６９】上述した第１実施例のように，ｎ個の２値
化信号がハイレベルの間，カウンタ272 を計数動作さ
せ，ｎ個の２値化信号のパルス幅の総和を求めてもよ
い。As in the first embodiment described above, the counter 272 may be operated to count while the n binarized signals are at the high level, and the sum of the pulse widths of the n binarized signals may be obtained. .

【０１７０】図44，図45および図46は測距用受光素子26
4 の形状（Ａ）と，それに応じて得られる２値化信号
（Ｂ）および２値化信号のパルス幅と被測定面までの距
離の関係（Ｃ）を示すものである。FIGS. 44, 45 and 46 show the light receiving element 26 for distance measurement.
4 shows a shape (A), a binarized signal (B) obtained according to the shape (A), and a relationship (C) between the pulse width of the binarized signal and the distance to the surface to be measured.

【０１７１】図44（Ａ）は方形状の受光面をもつ受光素
子を示している。図45（Ａ）は受光素子の受光面を三角
形状にしたものであり，その幅は，被測定面までの距離
が近いときにスポットが通過する位置ほど小さくなって
いる。図46（Ａ）は，図46（Ｃ）に示すように，２値化
信号のパルス幅と被測定面までの距離の関係がリニアに
なるように受光面の形状が定められた受光素子を示して
いる。ＣＰＵは，受光素子の受光面の形状を考慮してあ
らかじめ定められた（または測定された）図44〜図46の
（Ｃ）図に示すような関係を考慮して被測定面までの距
離を算出する。FIG. 44A shows a light receiving element having a rectangular light receiving surface. FIG. 45A shows a triangular light-receiving surface of the light-receiving element. The width of the light-receiving element decreases as the spot passes through when the distance to the surface to be measured is short. FIG. 46A shows a light receiving element having a light receiving surface whose shape is determined so that the relationship between the pulse width of the binary signal and the distance to the surface to be measured is linear, as shown in FIG. 46C. Is shown. The CPU determines the distance to the surface to be measured in consideration of the relationship shown in FIGS. 44 to 46C which is predetermined (or measured) in consideration of the shape of the light receiving surface of the light receiving element. calculate.

【０１７２】この実施例による距離センサ装置のセンサ
部として第１実施例で示したセンサ部１を用いることが
できる。図47に示すように，振動子16はねじれ変形モー
ドで共振振動するように駆動される。The sensor unit 1 shown in the first embodiment can be used as the sensor unit of the distance sensor device according to this embodiment. As shown in FIG. 47, the vibrator 16 is driven so as to resonate in a torsional deformation mode.

【０１７３】さらに，第２実施例で詳述したように，も
う一対の受光レンズと受光素子を設けることにより，被
測定面の傾きを検知することができる。もう一対の受光
レンズと受光素子は好ましくは，図35において，受光レ
ンズ263 ，受光素子264 とスキャナ262 との間に配置さ
れる。Further, as described in detail in the second embodiment, by providing another pair of light receiving lenses and light receiving elements, the inclination of the surface to be measured can be detected. The other pair of light receiving lenses and light receiving elements are preferably arranged between the light receiving lens 263 and the light receiving element 264 and the scanner 262 in FIG.

【０１７４】スキャナ262 を二次元的に走査することも
できる。この場合には，いずれかの時点で被測定面２か
らの正反射光のスポットが受光素子264 を横切る。正反
射光の大きな光量により測定精度が高まる。The scanner 262 can scan two-dimensionally. In this case, the spot of the specularly reflected light from the measured surface 2 crosses the light receiving element 264 at some point. The measurement accuracy is increased by the large light amount of the regular reflection light.

【０１７５】第１〜第３実施例のいずれにおいても，複
数個の距離センサ装置（少なくともセンサ部）をアレイ
状に配置し，それぞれのセンサ装置によって被測定面ま
での距離を測定することにより，被測定面の三次元形状
の測定を行うことができる。特に第１実施例に示すセン
サ部を集積して配置することにより，各センサ部を１画
素に対応させて，高精度の三次元形状計測が可能とな
る。In any of the first to third embodiments, a plurality of distance sensor devices (at least sensor units) are arranged in an array, and the distance to the surface to be measured is measured by each sensor device. The three-dimensional shape of the surface to be measured can be measured. In particular, by integrating and arranging the sensor units shown in the first embodiment, it is possible to measure the three-dimensional shape with high accuracy by making each sensor unit correspond to one pixel.

【０１７６】第３実施例においても，センサとして位置
検出素子ではなく，受光素子を用い，時間を計測して距
離を算出しているので，高精度の距離測定が可能とな
る。Also in the third embodiment, since the distance is calculated by measuring the time by using the light receiving element instead of the position detecting element as the sensor, the distance can be measured with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】第１実施例の距離センサ装置のセンサ部を示す
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating a sensor unit of a distance sensor device according to a first embodiment.

【図２】センサ部の第１基板を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a first substrate of a sensor unit.

【図３】センサ部の第２基板を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a second substrate of the sensor unit.

【図４】センサ部の中間基板を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an intermediate substrate of the sensor unit.

【図５】センサ部の電極部を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an electrode section of the sensor section.

【図６】センサ部およびプリント配線基板の電気回路を
示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an electric circuit of a sensor unit and a printed wiring board.

【図７】センサ部と被測定物の全体を示す斜視図であ
る。FIG. 7 is a perspective view showing the entirety of a sensor unit and an object to be measured.

【図８】（Ａ）〜（Ｅ）はセンサ部の第１基板の作製工
程を示すもので，図２のVIII−VIII線に沿う断面に相当
する断面図である。FIGS. 8A to 8E are cross-sectional views corresponding to a cross-section taken along line VIII-VIII of FIG. 2, illustrating a process of manufacturing a first substrate of the sensor unit.

【図９】（Ａ）〜（Ｇ）はセンサ部の第２基板の作製工
程を示すもので，図３のIX−IX線に沿う断面に相当する
断面図である。FIGS. 9A to 9G are cross-sectional views corresponding to a cross-section taken along line IX-IX of FIG. 3, illustrating a process of manufacturing a second substrate of the sensor unit.

【図１０】（Ａ）〜（Ｆ）はセンサ部の電極部の作製工
程を示すもので，図５のＸ−Ｘ線に沿う断面に相当する
断面図である。FIGS. 10A to 10F are cross-sectional views corresponding to a cross-section taken along line XX of FIG. 5, illustrating a process of manufacturing an electrode portion of the sensor portion.

【図１１】第２基板と中間基板を接合する様子を示す断
面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which a second substrate and an intermediate substrate are joined.

【図１２】（Ａ）および（Ｂ）は第２基板と中間基板を
接合したものに，さらに第１基板を接合する様子を示す
断面図である。FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views showing a state in which a second substrate and an intermediate substrate are bonded together and a first substrate is further bonded.

【図１３】（Ａ）および（Ｂ）は第２基板と中間基板と
第１基板を接合したものに，さらに電極部を接合する様
子を示す断面図である。FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views showing a state in which a second substrate, an intermediate substrate, and a first substrate are joined together, and further an electrode portion is joined.

【図１４】センサ部を用いた距離測定の原理を示す斜視
図である。FIG. 14 is a perspective view illustrating the principle of distance measurement using a sensor unit.

【図１５】センサ部を用いた距離測定の原理を示す側面
図である。FIG. 15 is a side view showing the principle of distance measurement using a sensor unit.

【図１６】センサ部を用いた距離測定の原理を示す正面
図である。FIG. 16 is a front view showing the principle of distance measurement using a sensor unit.

【図１７】センサ部を用いた距離測定の原理を示す側面
図であり，被測定物が移動した状態を示す。FIG. 17 is a side view showing a principle of distance measurement using a sensor unit, and shows a state where an object to be measured has moved.

【図１８】距離と受光角との関係を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing a relationship between a distance and a light receiving angle.

【図１９】一走査期間の間に受光信号に２つのピークが
現われる様子を示す波形図である。FIG. 19 is a waveform diagram showing a state in which two peaks appear in a light receiving signal during one scanning period.

【図２０】距離とピーク間隔との関係を示すグラフであ
る。FIG. 20 is a graph showing a relationship between a distance and a peak interval.

【図２１】測距信号処理回路の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 21 is a block diagram illustrating a configuration of a ranging signal processing circuit.

【図２２】図21に示すピーク間隔検出部における信号を
示す波形図である。FIG. 22 is a waveform chart showing a signal in a peak interval detector shown in FIG. 21.

【図２３】図21に示すピーク間隔測定部における信号を
示す波形図である。FIG. 23 is a waveform chart showing a signal in a peak interval measurement unit shown in FIG. 21.

【図２４】第２実施例の距離センサ装置のセンサ部を示
す斜視図である。FIG. 24 is a perspective view illustrating a sensor unit of the distance sensor device according to the second embodiment.

【図２５】センサ部の第１基板を示す斜視図である。FIG. 25 is a perspective view showing a first substrate of the sensor unit.

【図２６】センサ部の第２基板を示す斜視図である。FIG. 26 is a perspective view showing a second substrate of the sensor unit.

【図２７】センサ部の中間基板を示す斜視図である。FIG. 27 is a perspective view showing an intermediate substrate of the sensor unit.

【図２８】センサ部の電極部を示す斜視図である。FIG. 28 is a perspective view showing an electrode section of the sensor section.

【図２９】センサ部およびプリント配線基板の電気回路
を示すブロック図である。FIG. 29 is a block diagram showing an electric circuit of a sensor unit and a printed wiring board.

【図３０】センサ部を用いた距離測定の原理を示す斜視
図である。FIG. 30 is a perspective view showing the principle of distance measurement using a sensor unit.

【図３１】ＣＰＵによる処理手順を示すフローチャート
である。FIG. 31 is a flowchart showing a processing procedure by a CPU.

【図３２】被測定面の傾きと測定距離との関係を示すグ
ラフである。FIG. 32 is a graph showing the relationship between the inclination of the surface to be measured and the measurement distance.

【図３３】第１実施例の光学系のまとめを示す斜視図で
ある。FIG. 33 is a perspective view showing a summary of the optical system of the first example.

【図３４】第２実施例の光学系のまとめを示す斜視図で
ある。FIG. 34 is a perspective view showing a summary of the optical system of the second embodiment.

【図３５】第３実施例の光学系を示す斜視図である。FIG. 35 is a perspective view showing an optical system of a third example.

【図３６】第３実施例の光学系を示す側面図である。FIG. 36 is a side view showing the optical system of the third embodiment.

【図３７】第３実施例の光学系を示す正面図である。FIG. 37 is a front view showing an optical system according to a third embodiment.

【図３８】第３実施例の光学系を示す平面図である。FIG. 38 is a plan view showing an optical system of a third example.

【図３９】第３実施例の変形例の光学系を示す斜視図で
ある。FIG. 39 is a perspective view showing an optical system according to a modification of the third embodiment.

【図４０】第３実施例の変形例の光学系を示す斜視図で
ある。FIG. 40 is a perspective view showing an optical system according to a modification of the third embodiment.

【図４１】受光面上におけるスリット状スポットを示
す。FIG. 41 shows a slit-like spot on a light receiving surface.

【図４２】測距信号処理回路の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 42 is a block diagram illustrating a configuration of a ranging signal processing circuit.

【図４３】図42の回路における信号を示す波形図であ
る。FIG. 43 is a waveform chart showing signals in the circuit of FIG. 42;

【図４４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ，受光面
が方形の場合の，受光面，２値化信号，パルス幅と距離
との関係を示す。FIGS. 44 (A), (B) and (C) show the relationship between the light receiving surface, the binarized signal, the pulse width and the distance, respectively, when the light receiving surface is rectangular.

【図４５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ，受光面
が三角形の場合の，受光面，２値化信号，パルス幅と距
離との関係を示す。FIGS. 45 (A), (B) and (C) show the relationship between the light receiving surface, the binarized signal, the pulse width and the distance, respectively, when the light receiving surface is a triangle.

【図４６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ，リニア
な出力を得るための形状をもつ受光面，２値化信号，パ
ルス幅と距離との関係を示す。46 (A), (B), and (C) show the relationship between a light receiving surface having a shape for obtaining a linear output, a binary signal, a pulse width, and a distance, respectively.

【図４７】第１実施例のセンサ部を用いて第３実施例の
距離センサ装置を実現した場合の距離測定原理を示す斜
視図である。FIG. 47 is a perspective view showing the principle of distance measurement when the distance sensor device of the third embodiment is realized using the sensor unit of the first embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，１Ａ センサ部 12 半導体レーザ 16 振動子 84，85 ピンホール 156 ，157 受光素子 204 ，270 測距信号処理回路 220 ピーク間隔検出部 230 ピーク間隔測定部 250 ，260 光源 252 ，262 スキャナ 264 受光素子 1, 1A sensor section 12 semiconductor laser 16 oscillator 84, 85 pinhole 156, 157 light receiving element 204, 270 distance measuring signal processing circuit 220 peak interval detecting section 230 peak interval measuring section 250, 260 light source 252, 262 scanner 264 light receiving element

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 光走査装置によって光ビームを少なくと
も一次元的に走査し，被測定面からの特定の反射光を受
光装置により受光し，上記光走査装置と上記受光装置と
を，上記光走査装置による光の一次元走査方向と平行な
直線上に配置し，一走査期間の間に上記受光装置によっ
て受光される２回の入射光の時間間隔を時間計測回路に
よって計測し，計測した時間間隔に基づいて被測定面ま
での距離を算出する，距離センサ装置。An optical scanning device scans a light beam at least one-dimensionally, receives a specific reflected light from a surface to be measured by a light receiving device, and controls the optical scanning device and the light receiving device to perform the optical scanning. The time interval between two incident lights received by the light-receiving device during one scanning period is measured by a time measurement circuit, and is arranged on a straight line parallel to the one-dimensional scanning direction of the light by the device. A distance sensor device that calculates a distance to a surface to be measured based on the distance. 【請求項２】 上記受光装置が，ピンホールと，ピンホ
ールを通して入射する反射光を受光する受光素子とを含
む，請求項１に記載の距離センサ装置。2. The distance sensor device according to claim 1, wherein the light receiving device includes a pinhole and a light receiving element that receives reflected light incident through the pinhole. 【請求項３】 光ビームを少なくとも一次元的に走査す
る光走査装置，および上記光走査装置の光出射点を含む
直線であって，上記光走査装置による一次元走査の方向
と平行な直線上に配置され，被測定面からの反射光を受
光する受光装置，を備えたセンサ・ヘッド。3. An optical scanning device for scanning a light beam at least one-dimensionally, and a straight line including a light emitting point of the optical scanning device, the straight line being parallel to a direction of one-dimensional scanning by the optical scanning device. And a light receiving device that receives the reflected light from the surface to be measured. 【請求項４】 上記時間計測回路が，受光信号に含まれ
る２つのピーク位置を検出するピーク検出回路と，ピー
ク検出回路のピーク検出信号に基づいてピーク検出位置
で反転するパルス信号を生成する回路と，上記パルス信
号のパルス幅を計測する回路とを含む，請求項１に記載
の距離センサ装置。4. A peak detection circuit for detecting two peak positions included in a light receiving signal, and a circuit for generating a pulse signal inverted at the peak detection position based on the peak detection signal of the peak detection circuit. The distance sensor device according to claim 1, further comprising: a circuit for measuring a pulse width of the pulse signal. 【請求項５】 上記受光装置と上記光走査装置とを結ぶ
直線上に傾き検知用受光装置を配置した，請求項１に記
載の距離センサ装置。5. The distance sensor device according to claim 1, wherein an inclination detecting light receiving device is arranged on a straight line connecting the light receiving device and the optical scanning device. 【請求項６】 光走査装置によって光ビームを少なくと
も一次元的に走査し，被測定面からの反射光を受光素子
を含む受光装置により受光し，上記光走査装置と上記受
光装置とを，それらを結ぶ直線が上記光走査装置による
一次元走査方向と垂直になるように配置し，上記光走査
装置による一次元走査にともなって被測定面からの反射
光が上記受光素子の受光面上を通過する時間を時間計測
回路によって計測し，計測した時間に基づいて被測定面
までの距離を算出する，距離センサ装置。6. A light beam is scanned at least one-dimensionally by an optical scanning device, and reflected light from a surface to be measured is received by a light receiving device including a light receiving element. Are arranged so that the straight line connecting them is perpendicular to the one-dimensional scanning direction by the optical scanning device, and the reflected light from the surface to be measured passes through the light-receiving surface of the light-receiving element with the one-dimensional scanning by the optical scanning device. A distance sensor device that measures the time taken by a time measurement circuit and calculates the distance to the surface to be measured based on the measured time. 【請求項７】 被測定面までの距離と上記時間計測回路
による計測時間とがリニア関係を保つように上記受光素
子の形状が定められている，請求項６に記載の距離セン
サ装置。7. The distance sensor device according to claim 6, wherein the shape of said light receiving element is determined so that the distance to the surface to be measured and the time measured by said time measuring circuit maintain a linear relationship. 【請求項８】 傾き検知用受光装置をさらに備えた，請
求項６に記載の距離センサ装置。8. The distance sensor device according to claim 6, further comprising an inclination detecting light receiving device. 【請求項９】 請求項１または６に記載の距離センサ装
置の光走査装置と受光装置との対を複数対配列した三次
元形状計測装置。9. A three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, wherein a plurality of pairs of an optical scanning device and a light receiving device of the distance sensor device are arranged.