JPH0212562Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本考案はイメージセンサ（自己走査型一次元ホ
トダイオードアレイ）を用いて、光学的に被検出
物体のエツジ位置を測定する光学式位置測定器に
関し、更に詳しくはイメージセンサ等を内蔵した
検出部と、検出部の出力する測定信号を計数クロ
ツクでカウントする制御部とを分離して長尺の信
号線で結合し、検出部を制御部から遠く離して設
置できるようにした光学式位置測定器に関する。

ロ 従来技術 イメージセンサを用い非接触で被検出物体のエ
ツジ位置を精密に測定する装置として、第３図に
示すようなものが知られている。同図において、
１はイメージセンサ、２はイメージセンサの受光
窓１ａに向けて平行光Ｌを照射する光源、３はエ
ツジ位置Ｐが測定される被検出物体である。

上記光学式位置測定器４は、光源２をパルス発
光させその直後にイメージセンサ１にセンサクロ
ツクを与えてイメージセンサ１に入射した光の幅
Ｗ（イメージセンサの一端から被検出物体のエツ
ジ位置までの幅）に対応した測定信号を取り出
し、この測定信号の幅を計数クロツクでカウント
することにより、被測定物体３のエツジ位置Ｐの
イメージセンサ１に対する絶対位置を測定するも
のである。

上記第３図装置の測定原理を第４図の波形図を
用いてさらに詳しく説明する。

イメージセンサ１はフオトセル１ｂ，１ｂ……
を縦続接続したシフトレジスタ構成を持つもの
で、光Ｌが照射されたフオトセル１ｂ，１ｂ……
のみに電荷が蓄積される。光源２のパルス発光の
直後にスタートパルスａが発生すると、センサク
ロツクｂがイメージセンサ１に入力され、その出
力端子（OUT）から各フオトセル１ｂ，１ｂ…
…に蓄えられた電荷がパルス列ｃとして出力され
る。このパルス列ｃの所定レベル以上の区間を二
値化して測定信号ｄを得る。この測定信号ｄの立
下がりd_Dは被検出物体３のエツジ位置Ｐを正確に
捕らえている。しかしその立上がりd_Uの時点はイ
メージセンサ１の特性から不安定になる。すなわ
ちスタートパルスａ直後のパルス列ｃの数ビツト
分の出力は図示したように、出力レベルが不安定
であり、これを二値化して得られる測定信号ｄの
立ち上がりd_Uは遅れ進みの誤差がある。このため
測定信号ｄの幅によつては正確な測定ができな
い。そこで、スタートパルスａの発生から、測定
信号ｄの立ち下がりd_Dによつて得られる立ち下が
りパルスｅの発生までの時間Ｔをスタートパルス
ａ及びセンサクロツクｂと同期した計数クロツク
ｆによつて、計数する。これによつて被測定物体
３のエツジ位置Ｐがイメージセンサ１のスタート
ビツト位置を基準として正確に測定される。

ところで、上記光学式位置測定器４の応用装置
として、第５図に示すような分離タイプの光学式
位置測定器７がある。これはイメージセンサ１等
を持つ検出部５と計数処理等を行う制御部６とを
分離し、検出位置から遠く離れた位置で測定操作
を行えるようにしたものである。この場合検出部
５と制御部６は長尺の信号線８で結合され、制御
部６からスタートパルスａ及びセンサクロツクｂ
を送り、これに応答して検出部５から制御部６に
送られてきたイメージセンサ１の出力するパルス
列ｃを、制御部６側で前記同様の手段によつて処
理し、計数クロツクｆにて計数している。

しかしながら上記方式であると、検出部５と制
御部６を離隔できる距離に限度がある。イメージ
センサ１のセンサクロツクｂは通常２〜5MHzと
高いので信号線８が長くなると、送出されるセン
サクロツクｂの波形がなまり送受信不能になるか
らである。この離隔できる距離は、ツイストペア
線を用いた場合20ｍ程度が限界である。

ハ 考案の解決しようとする問題点 このため本考案者は検出部５にセンサクロツク
発生器を、また制御部６に計数クロツク発生器を
夫々個別に設けて、信号線８を通してセンサクロ
ツクｂの送受を行わなくてもよいようにすること
を着想した。

しかしながらこの場合には次に述べるような問
題が生じる。

この測定方式を第６図に示す信号波形図に基づ
いて説明する。

まず制御部６の計数クロツクｉに同期した制御
部側スタートパルスｊを作り、これを信号線８を
通して検出部５側に送る。このとき制御部側パル
スｊはなまつた波形ｋとなるので、これを一定の
スライスレベルＥで波形整形して検出側スタート
パルスを作り、このスタートパルスの発生以
後、検出部５内で生成されているセンサクロツク
ｍをイメージセンサ１のクロツク端子に入力す
る。これによつてイメージセンサ１からパルス列
ｎが出力される。このパルス列ｎを所定のスライ
スレベルで二値化して測定信号Ｏを得る。この測
定信号Ｏの立ち上がりO_Uは先に述べたように不
安定であるので、この測定信号Ｏを検出部５から
測定部６に送り、その立ち下がりO_Dと制御部側
スタートパルスｊとの時間間隔T'を計数クロツ
クｉで計数する。しかしながら制御部側スタート
パルスｊの発生時と、検出部側のセンサクロツク
ｍの供給開始時とは、制御部側スタートパルスｊ
を信号線８によつて送つたときの波形のなまり及
びセンサクロツクｍと計数クロツクｉとの同期が
とれないことのためずれ時間t₁がある。従つて上
記測定方式ではこのずれ時間t₁分だけ誤差が生
じ、実用化できない。

ニ 問題を解決するための手段 本考案はイメージセンサを内蔵した検出部と計
数処理等を行う制御部とを分離し、検出部と制御
部とに夫々独立したセンサクロツク発生器と計数
クロツク発生器を設けた光学式位置測定器であつ
て、検出部から測定部に送られる測定信号の時間
幅が、被検出物体のエツジ位置を正確に表すよう
にするものである。

これを実現するため本考案装置は、受光窓の一
端をマスクで覆つたイメージセンサ、上記受光窓
に被検出物体越しに平行光を照射する光源、及び
センサクロツクによつてイメージセンサを駆動し
てマスクのエツジから被検出物体のエツジまでの
長さを表す測定信号を生成する検出回路からなる
検出部と、検出部に長尺の信号線によつて結合さ
れ、検出部から信号線を通して送られて来た測定
信号を計数クロツクによつてカウントして被検出
物体のエツジの位置を測定する制御部とから構成
される。

ホ 実施例 本考案の光学式位置測定器９の一実施例構成
を、第１図に示すと、１０は検出部、１１は制御
部、１２は信号線、１３はイメージセンサ、１４
はイメージセンサの受光窓１３ａのスタートビツ
ト側を覆つたマスク、１５は受光窓に被検出物体
１６越しに平行光Ｌを照射する光源、１７はセン
サクロツク発生器を内蔵した検出回路、１８は計
数クロツク発生器を内蔵した測定回路である。

上記光学式位置測定器９は次のように動作す
る。

制御部１１から図示しないスタートパルスを送
り、検出部１０側でセンサクロツクｐに同期した
スタートパルスｑを発生させ、これ以後、センサ
クロツクｐをイメージセンサ１３のクロツク端子
に与えるとパルス列ｒが出力される。而して第２
図に示すようにマスク１４はイメージセンサ１３
の受光窓１３ａのスタートビツトを覆つている。
従つてフオトセル１３ｂ，１３ｂ……の一端の出
力が不安定なビツトからは出力されない。そして
パルス列ｒを二値化して得られる測定信号ｓの立
ち上がり及び立ち下がりは、夫々マスク１４のエ
ツジ位置及び被検出物体１６のエツジ位置を正確
に捕らえており、センサクロツクｐが一定周波数
であるのでその出力期間Ｔ”は、マスク１４のエ
ツジ位置に対する被検出物体１６のエツジ位置を
正確に表している。従つてこの測定信号ｓを信号
線１２を通して制御部１１に送り、測定回路１８
にて、計数クロツクｔによつてその出力期間Ｔ”
を計数すれば、マスクのエツジ位置に対する被検
出物体１６のエツジ位置を正確に測定できる。こ
の計数クロツクｔは測定信号ｓの時間幅Ｔ”を測
定するものであるから、センサクロツクｐと同期
していなくてもよく、また周波数も一致させる必
要はない。例えば計数クロツクｔの周波数をセン
サクロツクｐの周波数の数倍にして測定精度を向
上することも可能である。

なお上記実施例ではマスク１４をイメージセン
サ１３のスタートビツト側に設け、被検出物体１
６をエンドビツト側から出入させているが、マス
クをエンドビツト側に設け、被検出物体をスター
トビツト側から出入させるようにしてもよい。

ヘ 考案の効果 本考案によれば、イメージセンサを備えた検出
部と、測定回路等を備えた制御部とを信号線で結
合した分離型の光学式位置測定器において、検出
部にセンサクロツク発生器を、また制御部に計数
クロツク発生器を設けて、信号線を通してクロツ
クパルスを送受する必要をなくすとともに、検出
部のイメージセンサの受光窓の端部（出力特性の
不安定なスタートビツト部分又はエンドビツト部
分）を覆うマスクを被せて、マスクのエツジ位置
から被検出物体のエツジ位置までの間隔を表す測
定信号を得て制御部に信号線を通して送信し、こ
の測定信号を計数クロツクで計数して被検出物体
のエツジ位置を測定するようにしたから、信号線
を従来に比べてかなり長くすることができる。従
つて上記分離型の光学式位置測定器の検出部と制
御部とを遠く離隔して設置することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す光学式位置測
定器の概略図、第２図は第１図に示す光学式位置
測定器の動作を説明するための信号波形図であ
る。第３図は光学式位置測定器の原理説明図、第
４図は第３図に示す光学式位置測定器の動作を説
明するための信号波形図である。第５図は本考案
の前提となる分離型の光学式位置測定器の概略図
である。第６図は分離型の光学式位置測定器にお
いて、検出部と制御部に夫々センサクロツク発生
器と計数クロツク発生器を単に設けた場合の問題
点を説明する信号波形図である。 ９……光学式位置測定器、１０……検出部、１
１……制御部、１２……信号線、１３……イメー
ジセンサ、１３ａ……受光窓、１４……マスク、
１５……光源、１６……被検出物体、１７……検
出回路、１８……測定回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 受光窓の一端をマスクで覆つたイメージセン
   サ、上記受光窓に被検出物体越しに平行光を照射
   する光源、及びセンサクロツクによつてイメージ
   センサを駆動してマスクのエツジから被検出物体
   のエツジまでの長さを表す測定信号を生成する検
   出回路からなる検出部と、検出部に長尺の信号線
   によつて結合され、検出部から信号線を通して送
   られて来た測定信号を計数クロツクによつてカウ
   ントして被検出物体のエツジの位置を測定する制
   御部とからなる光学式位置測定器。