JPH07234105A - 光点位置計測方法 - Google Patents
光点位置計測方法Info
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- JPH07234105A JPH07234105A JP6051399A JP5139994A JPH07234105A JP H07234105 A JPH07234105 A JP H07234105A JP 6051399 A JP6051399 A JP 6051399A JP 5139994 A JP5139994 A JP 5139994A JP H07234105 A JPH07234105 A JP H07234105A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/783—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems
- G01S3/784—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems using a mosaic of detectors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光点位置計測の超高精度化を図る。
【構成】 光点位置計測方法はシリンドリカルレンズ１
とＣＣＤイメージセンサ２と画像処理演算器３を利用し
ている。シリンドリカルレンズ１を用いて測定対象とな
る光点４を基準軸方向と交差する線状像５に変換する。
ＣＣＤイメージセンサ２を用いて線状像５を撮像し対応
する画素データを生成する。画像処理演算器３を用いて
画素データを処理し基準軸方向に沿った光点４の位置を
算出する。かかる方法において、先ず最初に設定手順を
行ない、ＣＣＤイメージセンサ２の画素アレイに対して
互いに直交する主軸及び副軸を有する直交座標系を設定
する。次に投影手順を行ない、主軸よりも副軸に対する
角度が小さくなる様に線状像５を直交座標系に対して傾
斜投影する。続いて検出手順を行ない、画素データを演
算処理して線状像５の直線近似を行ない求めた直線の主
軸方向一次元位置を副軸方向一次元位置として拡大検出
する。最後に拡大検出結果に基いて光点４の位置を割り
出す算出手順を行なう。
とＣＣＤイメージセンサ２と画像処理演算器３を利用し
ている。シリンドリカルレンズ１を用いて測定対象とな
る光点４を基準軸方向と交差する線状像５に変換する。
ＣＣＤイメージセンサ２を用いて線状像５を撮像し対応
する画素データを生成する。画像処理演算器３を用いて
画素データを処理し基準軸方向に沿った光点４の位置を
算出する。かかる方法において、先ず最初に設定手順を
行ない、ＣＣＤイメージセンサ２の画素アレイに対して
互いに直交する主軸及び副軸を有する直交座標系を設定
する。次に投影手順を行ない、主軸よりも副軸に対する
角度が小さくなる様に線状像５を直交座標系に対して傾
斜投影する。続いて検出手順を行ない、画素データを演
算処理して線状像５の直線近似を行ない求めた直線の主
軸方向一次元位置を副軸方向一次元位置として拡大検出
する。最後に拡大検出結果に基いて光点４の位置を割り
出す算出手順を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は二次元撮像素子を利用し
て、直接的又は間接的に光を発する１個又は複数個の点
光源の位置を測定する光点位置測定方法に関する。より
詳しくは、かかる光点位置計測方法の高精度化技術に関
する。
て、直接的又は間接的に光を発する１個又は複数個の点
光源の位置を測定する光点位置測定方法に関する。より
詳しくは、かかる光点位置計測方法の高精度化技術に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、平面上の点光源で指示される測点
の二次元位置検出を行なう場合、例えばリニアイメージ
センサ等の一次元撮像素子とスリット又はレンズを組み
合わせた光線方向検出器を２台使用して、三角測量法に
より点光源の位置を割り出していた。この様な光点位置
計測において測定精度を実用レベルまで上げる為には、
リニアイメージセンサの分解能を向上させる必要があ
る。現在、市販されており一般に入手可能なリニアイメ
ージセンサは最大１万画素程度である。土木測量等で実
用レベルの精度を得る為には１０万画素程度の超高密度
一次元撮像素子が求められる。
の二次元位置検出を行なう場合、例えばリニアイメージ
センサ等の一次元撮像素子とスリット又はレンズを組み
合わせた光線方向検出器を２台使用して、三角測量法に
より点光源の位置を割り出していた。この様な光点位置
計測において測定精度を実用レベルまで上げる為には、
リニアイメージセンサの分解能を向上させる必要があ
る。現在、市販されており一般に入手可能なリニアイメ
ージセンサは最大１万画素程度である。土木測量等で実
用レベルの精度を得る為には１０万画素程度の超高密度
一次元撮像素子が求められる。
【０００３】又、ターゲットとなる点光源の三次元位置
情報を検出する為には、エリアイメージセンサ等の二次
元撮像素子を組み込んだテレビカメラを２台使用するス
テレオ法が多用されている。この場合に測定精度を改善
する事はさらに困難を極める。エリアイメージセンサで
は分解能に比例して画素数が二乗の割合で増加する為で
ある。
情報を検出する為には、エリアイメージセンサ等の二次
元撮像素子を組み込んだテレビカメラを２台使用するス
テレオ法が多用されている。この場合に測定精度を改善
する事はさらに困難を極める。エリアイメージセンサで
は分解能に比例して画素数が二乗の割合で増加する為で
ある。
【０００４】エリアイメージセンサの素子数を増加させ
る事なく見掛け上分解能を改善する為の技術が提案され
ており、例えば特公平３−３１３６２号公報に開示され
ている。これによれば、テレビカメラのレンズにクロス
フィルタを取り付け、点光源からの光線をクロスフィル
タによってストリーク状の十文字像に変換し、エリアイ
メージセンサの画素アレイに投影させている。画像処理
により十文字像に含まれる２直線の交点を算出して点光
源の位置を割り出すものである。
る事なく見掛け上分解能を改善する為の技術が提案され
ており、例えば特公平３−３１３６２号公報に開示され
ている。これによれば、テレビカメラのレンズにクロス
フィルタを取り付け、点光源からの光線をクロスフィル
タによってストリーク状の十文字像に変換し、エリアイ
メージセンサの画素アレイに投影させている。画像処理
により十文字像に含まれる２直線の交点を算出して点光
源の位置を割り出すものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光点位
置計測方法における基本的な原理は、一次元位置をリニ
アイメージセンサ等の一次元撮像素子で検出し、二次元
位置をエリアイメージセンサ等の二次元撮像素子で検出
するという事である。しかしながら、この様な単純な方
法では基本的に、測定精度を改善する為撮像素子の分解
能を向上させるほかなく、画素数の増加には自ずと限界
がある。仮に、画像処理技術を採用して検出精度を高め
たとしても、せいぜい見掛け上の分解能は画素間隔の約
１／１０程度にすぎない。そこで本発明は、一次元撮像
素子に代え二次元撮像素子を用いて光点の一次元方向位
置を高精度で測定可能とする事を目的とする。又、光点
の二次元位置を計測する場合でも、直交する一次元方向
に分解し、各々に対して二次元撮像素子を巧みに使い分
け測定精度を顕著に改善する事を目的とする。さらに、
二次元撮像素子による一次元方向の検出を効果的に行な
う為、光点を理想的な線状像に変換投影する方法を提供
する事を目的とする。
置計測方法における基本的な原理は、一次元位置をリニ
アイメージセンサ等の一次元撮像素子で検出し、二次元
位置をエリアイメージセンサ等の二次元撮像素子で検出
するという事である。しかしながら、この様な単純な方
法では基本的に、測定精度を改善する為撮像素子の分解
能を向上させるほかなく、画素数の増加には自ずと限界
がある。仮に、画像処理技術を採用して検出精度を高め
たとしても、せいぜい見掛け上の分解能は画素間隔の約
１／１０程度にすぎない。そこで本発明は、一次元撮像
素子に代え二次元撮像素子を用いて光点の一次元方向位
置を高精度で測定可能とする事を目的とする。又、光点
の二次元位置を計測する場合でも、直交する一次元方向
に分解し、各々に対して二次元撮像素子を巧みに使い分
け測定精度を顕著に改善する事を目的とする。さらに、
二次元撮像素子による一次元方向の検出を効果的に行な
う為、光点を理想的な線状像に変換投影する方法を提供
する事を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる光点位置
計測方法は光学変換器と二次元撮像素子と画像処理演算
器を利用している。基本的に、先ず光学変換器を用いて
測定対象となる光点を所定の一次元方向と交差する線状
像に変換する。次に、画素アレイを備えた二次元撮像素
子を用いて該線状像を撮像し対応する画素データを生成
する。最後に、画像処理演算器を用いて該画素データを
処理し該一次元方向に沿った前記光点の位置を算出す
る。かかる光点位置計測方法において以下の手順を行な
う事を特徴とする。先ず最初に設定手順を行ない、該画
素アレイに対して互いに直交する主軸及び副軸を有する
直交座標系を設定する。次に投影手順を行ない、主軸よ
りも副軸に対する角度が小さくなる様に該線状像を直交
座標系に対して傾斜投影する。続いて検出手順を行な
い、該画素データを演算処理して線状像の直線近似を行
ない求めた直線の主軸方向一次元位置を副軸方向一次元
位置として拡大検出する。最後に算出手順を行ない、拡
大検出結果に基いて前記光点の位置を割り出す。
計測方法は光学変換器と二次元撮像素子と画像処理演算
器を利用している。基本的に、先ず光学変換器を用いて
測定対象となる光点を所定の一次元方向と交差する線状
像に変換する。次に、画素アレイを備えた二次元撮像素
子を用いて該線状像を撮像し対応する画素データを生成
する。最後に、画像処理演算器を用いて該画素データを
処理し該一次元方向に沿った前記光点の位置を算出す
る。かかる光点位置計測方法において以下の手順を行な
う事を特徴とする。先ず最初に設定手順を行ない、該画
素アレイに対して互いに直交する主軸及び副軸を有する
直交座標系を設定する。次に投影手順を行ない、主軸よ
りも副軸に対する角度が小さくなる様に該線状像を直交
座標系に対して傾斜投影する。続いて検出手順を行な
い、該画素データを演算処理して線状像の直線近似を行
ない求めた直線の主軸方向一次元位置を副軸方向一次元
位置として拡大検出する。最後に算出手順を行ない、拡
大検出結果に基いて前記光点の位置を割り出す。
【０００７】好ましくは前記投影手順は、副軸に対する
角度が０°より大きく２５°までの範囲で該線状像を傾
斜投影する手順である。前記投影手順では、例えばシリ
ンドリカルレンズ面を備えた光学変換器を用いて線状像
を投影する。あるいはこれに代えて、スリットを備えた
光学変換器を用いて線状像を投影する様にしても良い。
一方好ましくは前記算出手順は、該拡大検出結果に基い
て主軸に沿った前記光点の一次元方向位置を割り出すも
のである。あるいは、該拡大検出結果に基いて主軸とは
異なる所定の基準軸に沿った前記光点の一次元方向位置
を割り出す場合もある。
角度が０°より大きく２５°までの範囲で該線状像を傾
斜投影する手順である。前記投影手順では、例えばシリ
ンドリカルレンズ面を備えた光学変換器を用いて線状像
を投影する。あるいはこれに代えて、スリットを備えた
光学変換器を用いて線状像を投影する様にしても良い。
一方好ましくは前記算出手順は、該拡大検出結果に基い
て主軸に沿った前記光点の一次元方向位置を割り出すも
のである。あるいは、該拡大検出結果に基いて主軸とは
異なる所定の基準軸に沿った前記光点の一次元方向位置
を割り出す場合もある。
【０００８】上述した光点位置計測方法は一次元測定の
みならず二次元測定にもそのまま応用可能である。この
場合には先ず最初に設定手順で、画素アレイが有する所
望の行列方向に整合して直交座標系を設定する。次に投
影手順で、該直交座標系に対して４５°から偏った角度
で一対の直交線状像（十文字像）を傾斜投影する。続い
て検出手順で、画素データを演算処理し該直交座標系を
基準として傾きが４５°より大きくなる一方の線状像の
直線近似を行なうとともに９０°回転した直交座標系を
基準として同じく傾きが４５°より大きくなる他方の線
状像の直線近似を前記の直線近似と同様の方法で行な
う。最後に算出手順で、両直線近似結果に基いて一対の
直交線状像の交差部に対応する光点の二次元位置を精密
に割り出す。この場合前記投影手順では、例えば互いに
直交する円筒軸を有する分割シリンドリカルレンズ面を
備えた光学変換器を用いて直交線状像を投影する。ある
いはこれに代えて、互いに直交するスリットを備えた光
学変換器を用いて直交線状像を投影する様にしても良
い。
みならず二次元測定にもそのまま応用可能である。この
場合には先ず最初に設定手順で、画素アレイが有する所
望の行列方向に整合して直交座標系を設定する。次に投
影手順で、該直交座標系に対して４５°から偏った角度
で一対の直交線状像（十文字像）を傾斜投影する。続い
て検出手順で、画素データを演算処理し該直交座標系を
基準として傾きが４５°より大きくなる一方の線状像の
直線近似を行なうとともに９０°回転した直交座標系を
基準として同じく傾きが４５°より大きくなる他方の線
状像の直線近似を前記の直線近似と同様の方法で行な
う。最後に算出手順で、両直線近似結果に基いて一対の
直交線状像の交差部に対応する光点の二次元位置を精密
に割り出す。この場合前記投影手順では、例えば互いに
直交する円筒軸を有する分割シリンドリカルレンズ面を
備えた光学変換器を用いて直交線状像を投影する。ある
いはこれに代えて、互いに直交するスリットを備えた光
学変換器を用いて直交線状像を投影する様にしても良
い。
【０００９】
【作用】本発明によれば、光点が線状像に変換されて二
次元撮像素子の画素アレイに傾斜投影される。傾斜角は
例えば主軸に対して７５°以上に設定され、副軸に対し
て２５°以下に設定される。これにより、主軸方向の光
点変位に対して副軸方向の光点変位が２倍以上に拡大検
出できる。これはバーニヤの原理に基くものであり、主
軸がバーニヤの主尺に対応し、副軸が同じくバーニヤの
副尺に対応している。画素アレイの行列方向に整合した
直交座標系に対して線状像の投影傾斜角を最適化する事
により、画素アレイに含まれる無数の画素を有効活用で
きる。原理的には、一次元の位置検出分解能を二次元撮
像素子に含まれる画素の総数に対応するものまで高めら
れる。例えば、５００×５００画素のエリアイメージセ
ンサを使って、２５万画素のリニアイメージセンサの分
解能に匹敵する一次元の位置検出を行なう事が可能にな
り、土木測量等超高精度の位置計測が要求される分野に
道が開かれる事になる。さらに重要な作用は、光点を直
交する２本の線状像に変換し所定の回転角をもって画素
アレイに投影する事により、二次元の位置検出において
も各々の線状像についての位置検出分解能が二次元撮像
素子に含まれる画素の総数に匹敵するまで高められる事
である。光点を直交線状像に変換して投影する為、２分
割されたシリンドリカル面を備えた光学変換器を用いる
事により、極めてシャープな線状像を形成する事が可能
となり、本発明にかかる光点位置計測方法のメリットを
最大限に引き出す事ができる。分割シリンドリカル面を
備えた光学変換器に代えて、直交する２本のスリットが
形成されたスリット板を用いる事により、レンズ収差を
除去でき且つ部品コストを削減する事が可能になる。
次元撮像素子の画素アレイに傾斜投影される。傾斜角は
例えば主軸に対して７５°以上に設定され、副軸に対し
て２５°以下に設定される。これにより、主軸方向の光
点変位に対して副軸方向の光点変位が２倍以上に拡大検
出できる。これはバーニヤの原理に基くものであり、主
軸がバーニヤの主尺に対応し、副軸が同じくバーニヤの
副尺に対応している。画素アレイの行列方向に整合した
直交座標系に対して線状像の投影傾斜角を最適化する事
により、画素アレイに含まれる無数の画素を有効活用で
きる。原理的には、一次元の位置検出分解能を二次元撮
像素子に含まれる画素の総数に対応するものまで高めら
れる。例えば、５００×５００画素のエリアイメージセ
ンサを使って、２５万画素のリニアイメージセンサの分
解能に匹敵する一次元の位置検出を行なう事が可能にな
り、土木測量等超高精度の位置計測が要求される分野に
道が開かれる事になる。さらに重要な作用は、光点を直
交する２本の線状像に変換し所定の回転角をもって画素
アレイに投影する事により、二次元の位置検出において
も各々の線状像についての位置検出分解能が二次元撮像
素子に含まれる画素の総数に匹敵するまで高められる事
である。光点を直交線状像に変換して投影する為、２分
割されたシリンドリカル面を備えた光学変換器を用いる
事により、極めてシャープな線状像を形成する事が可能
となり、本発明にかかる光点位置計測方法のメリットを
最大限に引き出す事ができる。分割シリンドリカル面を
備えた光学変換器に代えて、直交する２本のスリットが
形成されたスリット板を用いる事により、レンズ収差を
除去でき且つ部品コストを削減する事が可能になる。
【００１０】
【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかる光点位置計測方
法の実施に用いられる計測装置の基本的な構成を表わす
模式図である。図示する様に、本光点位置計測方法はシ
リンドリカルレンズ１からなる光学変換器と、画素アレ
イを備えたＣＣＤイメージセンサ２からなる二次元撮像
素子と、コンピュータ等からなる画像処理演算器３とを
用いている。シリンドリカルレンズ１は測定対象となる
光点４を所定の一次元方向と交差する線状像５に変換す
る。ＣＣＤイメージセンサ２は線状像５を撮像して対応
する画素データを出力する。画像処理演算器３はこの画
素データを処理し一次元方向に沿った光点４の位置を算
出する。本例ではシリンドリカルレンズ１は垂直な円筒
軸を有している。従って、線状像５は垂直方向に投影さ
れる。一方光点４は水平方向に変位可能であり、これと
対応して基準軸（ｒ）が示されている。図示の関係から
明らかな様に、線状像５と基準軸（ｒ）の交点Ｐが光点
４の一次元方向位置を表わす事になる。なお、線状像５
はＣＣＤイメージセンサ２の画素アレイに対して相対的
に傾斜配置されている。
詳細に説明する。図１は本発明にかかる光点位置計測方
法の実施に用いられる計測装置の基本的な構成を表わす
模式図である。図示する様に、本光点位置計測方法はシ
リンドリカルレンズ１からなる光学変換器と、画素アレ
イを備えたＣＣＤイメージセンサ２からなる二次元撮像
素子と、コンピュータ等からなる画像処理演算器３とを
用いている。シリンドリカルレンズ１は測定対象となる
光点４を所定の一次元方向と交差する線状像５に変換す
る。ＣＣＤイメージセンサ２は線状像５を撮像して対応
する画素データを出力する。画像処理演算器３はこの画
素データを処理し一次元方向に沿った光点４の位置を算
出する。本例ではシリンドリカルレンズ１は垂直な円筒
軸を有している。従って、線状像５は垂直方向に投影さ
れる。一方光点４は水平方向に変位可能であり、これと
対応して基準軸（ｒ）が示されている。図示の関係から
明らかな様に、線状像５と基準軸（ｒ）の交点Ｐが光点
４の一次元方向位置を表わす事になる。なお、線状像５
はＣＣＤイメージセンサ２の画素アレイに対して相対的
に傾斜配置されている。
【００１１】図２は、図１に示した構成の幾何学的な関
係を表わしている。前述した様に、光点４は与えられた
一次元方向（本例では水平方向）に変位可能である。基
準軸（ｒ）はこの一次元方向と平行に設定されている。
シリンドリカルレンズ１の光軸と基準軸（ｒ）の交点を
原点Ｏとしている。前述した線状像と基準軸（ｒ）の交
点Ｐ（ｒ）が、光点４の一次元方向位置を表わす事にな
る。
係を表わしている。前述した様に、光点４は与えられた
一次元方向（本例では水平方向）に変位可能である。基
準軸（ｒ）はこの一次元方向と平行に設定されている。
シリンドリカルレンズ１の光軸と基準軸（ｒ）の交点を
原点Ｏとしている。前述した線状像と基準軸（ｒ）の交
点Ｐ（ｒ）が、光点４の一次元方向位置を表わす事にな
る。
【００１２】図３は、図１及び図２に示したＣＣＤイメ
ージセンサ２の拡大平面図であり、行列状に整列した多
数の画素６を備えておりマトリクスアレイを構成する。
ＣＣＤイメージセンサ２の表面には前述した線状像５が
投影されている。これを参照して本発明にかかる光点位
置計測方法の基本的な手順を説明する。先ず最初に画素
６のマトリクスアレイに対して互いに直交する主軸
（Ｉ）及び副軸（Ｊ）を有する直交座標系を設定する。
本例ではマトリクスアレイの行方向と主軸（Ｉ）が一致
しており、同じく列方向が副軸（Ｊ）と一致している。
又直交座標系の原点は図２に定義した原点Ｏと一致して
いる。次に主軸（Ｉ）よりも副軸（Ｊ）に対する角度θ
が小さくなる様に線状像５を直交座標系に対して傾斜投
影する。具体的には、基準軸（ｒ）に対してＣＣＤイメ
ージセンサ２をθだけ傾けて配置すれば良い。続いて、
ＣＣＤイメージセンサ２から出力された画素データを演
算処理して線状像５の直線近似を行ない中心線７を求め
る。これにより、中心線７の主軸（Ｉ）方向一次元位置
（即ち主軸との交点）を、副軸（Ｊ）方向一次元位置
（即ち副軸との交点ｂ）として拡大検出できる。最後
に、拡大検出結果に基いて光点の位置Ｐ（ｒ）を割り出
す。
ージセンサ２の拡大平面図であり、行列状に整列した多
数の画素６を備えておりマトリクスアレイを構成する。
ＣＣＤイメージセンサ２の表面には前述した線状像５が
投影されている。これを参照して本発明にかかる光点位
置計測方法の基本的な手順を説明する。先ず最初に画素
６のマトリクスアレイに対して互いに直交する主軸
（Ｉ）及び副軸（Ｊ）を有する直交座標系を設定する。
本例ではマトリクスアレイの行方向と主軸（Ｉ）が一致
しており、同じく列方向が副軸（Ｊ）と一致している。
又直交座標系の原点は図２に定義した原点Ｏと一致して
いる。次に主軸（Ｉ）よりも副軸（Ｊ）に対する角度θ
が小さくなる様に線状像５を直交座標系に対して傾斜投
影する。具体的には、基準軸（ｒ）に対してＣＣＤイメ
ージセンサ２をθだけ傾けて配置すれば良い。続いて、
ＣＣＤイメージセンサ２から出力された画素データを演
算処理して線状像５の直線近似を行ない中心線７を求め
る。これにより、中心線７の主軸（Ｉ）方向一次元位置
（即ち主軸との交点）を、副軸（Ｊ）方向一次元位置
（即ち副軸との交点ｂ）として拡大検出できる。最後
に、拡大検出結果に基いて光点の位置Ｐ（ｒ）を割り出
す。
【００１３】図４は、上述した線状像５の直線近似方法
の説明に供する線図である。マトリクスアレイの特定の
列（本図ではＩ＝５で表わされる列）に着目した画素デ
ータの分布を表わしており、横軸には行番号がとられて
いる。図３を見れば明らかな様に、Ｉ＝５の画素列に対
して線状像５は直交座標の第一象限で交差している。こ
れに応じて、画素データの分布はＪ＝３の行でピークと
なっている。本例では画素データの分布曲線によって囲
まれる面積Ｓを求め、さらにその重心Ｇ（Ｉ）をサブピ
クセル単位で算出している。この重心Ｇ（Ｉ）は、Ｉ＝
５で示される画素列の中心線と、線状像５の中心線７と
の交点を推定するものである。この様な重心演算を全て
の列に対して行なう事により中心線７を統計的に求めて
いる。
の説明に供する線図である。マトリクスアレイの特定の
列（本図ではＩ＝５で表わされる列）に着目した画素デ
ータの分布を表わしており、横軸には行番号がとられて
いる。図３を見れば明らかな様に、Ｉ＝５の画素列に対
して線状像５は直交座標の第一象限で交差している。こ
れに応じて、画素データの分布はＪ＝３の行でピークと
なっている。本例では画素データの分布曲線によって囲
まれる面積Ｓを求め、さらにその重心Ｇ（Ｉ）をサブピ
クセル単位で算出している。この重心Ｇ（Ｉ）は、Ｉ＝
５で示される画素列の中心線と、線状像５の中心線７と
の交点を推定するものである。この様な重心演算を全て
の列に対して行なう事により中心線７を統計的に求めて
いる。
【００１４】次に図５のフローチャートを参照して、本
発明にかかる光点位置計測方法の具体的手順を詳細に説
明する。先ず設定手順Ｓ１で、図３に示す様に画素６の
マトリクスアレイに対して直交座標系（Ｉ，Ｊ）を設定
する。次に投影手順Ｓ２で、直交座標系（Ｉ，Ｊ）に対
して角度θで線状像５を傾斜投影する。続いて検出手順
Ｓ３で、線状像５の直線近似を行ない中心線７を求め
る。即ち、図４に示した様にＩ＝−８，−７，−６，
…，８で表わされる全ての画素列に対し、重心Ｇ（Ｉ）
を各々求め、さらに最小二乗法を適用して直交座標系
（Ｉ，Ｊ）における直線式Ｊ＝ａＩ＋ｂを算出する。こ
の直線式で、ａは傾きを表わし、ｂは図３に示す様に副
軸（Ｊ）に対する切片を表わしている。図３を見れば明
らかな様に、中心線７の主軸（Ｉ）方向一次元位置は、
切片ｂの値として拡大検出されている。最後に算出手順
Ｓ４で、拡大検出結果に基き光点の一次元方向位置を割
り出す。図３に示した幾何学的な関係から明らかな様
に、光点は中心線７と基準軸（ｒ）との交点Ｐで与えら
れる。即ち、上述した直線式Ｊ＝ａＩ＋ｂでＪ＝０とし
た時のＩの値−ｂ／ａにｃｏｓθをかけた値ｒ＝（−ｂ
／ａ）ｃｏｓθとなる。
発明にかかる光点位置計測方法の具体的手順を詳細に説
明する。先ず設定手順Ｓ１で、図３に示す様に画素６の
マトリクスアレイに対して直交座標系（Ｉ，Ｊ）を設定
する。次に投影手順Ｓ２で、直交座標系（Ｉ，Ｊ）に対
して角度θで線状像５を傾斜投影する。続いて検出手順
Ｓ３で、線状像５の直線近似を行ない中心線７を求め
る。即ち、図４に示した様にＩ＝−８，−７，−６，
…，８で表わされる全ての画素列に対し、重心Ｇ（Ｉ）
を各々求め、さらに最小二乗法を適用して直交座標系
（Ｉ，Ｊ）における直線式Ｊ＝ａＩ＋ｂを算出する。こ
の直線式で、ａは傾きを表わし、ｂは図３に示す様に副
軸（Ｊ）に対する切片を表わしている。図３を見れば明
らかな様に、中心線７の主軸（Ｉ）方向一次元位置は、
切片ｂの値として拡大検出されている。最後に算出手順
Ｓ４で、拡大検出結果に基き光点の一次元方向位置を割
り出す。図３に示した幾何学的な関係から明らかな様
に、光点は中心線７と基準軸（ｒ）との交点Ｐで与えら
れる。即ち、上述した直線式Ｊ＝ａＩ＋ｂでＪ＝０とし
た時のＩの値−ｂ／ａにｃｏｓθをかけた値ｒ＝（−ｂ
／ａ）ｃｏｓθとなる。
【００１５】ここで中心線７の傾きａは１／ｔａｎθ＝
ｃｏｓθ／ｓｉｎθで表わされる。この関係を上記式に
代入すると、ｒ＝−ｂｓｉｎθとなり、切片ｂの値即ち
副軸方向の変位は、ｒの値即ち基準軸方向の変位に対し
て１／ｓｉｎθ倍に拡大されている事が理解できる。特
にθとして２５°程度を選ぶとおよそ２倍の拡大率が得
られる。さらにθの値を０°に近付けるほど拡大率が大
幅に増大する。
ｃｏｓθ／ｓｉｎθで表わされる。この関係を上記式に
代入すると、ｒ＝−ｂｓｉｎθとなり、切片ｂの値即ち
副軸方向の変位は、ｒの値即ち基準軸方向の変位に対し
て１／ｓｉｎθ倍に拡大されている事が理解できる。特
にθとして２５°程度を選ぶとおよそ２倍の拡大率が得
られる。さらにθの値を０°に近付けるほど拡大率が大
幅に増大する。
【００１６】図６は本発明にかかる光点位置計測方法の
他の実施例を示す模式図である。図示する様に本例で
は、主軸（Ｉ）と基準軸（ｒ）が一致している。即ち、
光点が水平基準軸（ｒ）に沿って変位する時、主軸
（Ｉ）も水平に設定している。一方副軸（Ｊ）は垂直と
なる。この場合においても、線状像の中心線７が副軸
（Ｊ）に対して所定の角度θをなす様に線状像を投影す
る。具体的には、例えば図１に示した構成でシリンドリ
カルレンズ１の円筒軸を垂直方位からθだけ傾斜させれ
ば良い。図示の例では、主軸（Ｉ）方向の１ピッチ分変
位１Ｄは副軸（Ｊ）方向の４ピッチ分変位４Ｄに拡大さ
れている。換言すると主軸方向変位は副軸方向変位によ
り４分割単位で補間可能である。θの値を小さくするほ
ど拡大倍率が高くなり主軸方向位置（基準軸方向位置）
の測定精度が高くなる。この様に本発明では光点を一旦
線状像に変換し二次元撮像素子で受光する事により画素
データを有効活用して測定精度の劇的な向上を図ってい
る。本発明にかかる方式は、例えば主軸をバーニヤの主
尺に見立て、副軸を同じくバーニヤの副尺と見立てる事
により理解が容易になるであろう。
他の実施例を示す模式図である。図示する様に本例で
は、主軸（Ｉ）と基準軸（ｒ）が一致している。即ち、
光点が水平基準軸（ｒ）に沿って変位する時、主軸
（Ｉ）も水平に設定している。一方副軸（Ｊ）は垂直と
なる。この場合においても、線状像の中心線７が副軸
（Ｊ）に対して所定の角度θをなす様に線状像を投影す
る。具体的には、例えば図１に示した構成でシリンドリ
カルレンズ１の円筒軸を垂直方位からθだけ傾斜させれ
ば良い。図示の例では、主軸（Ｉ）方向の１ピッチ分変
位１Ｄは副軸（Ｊ）方向の４ピッチ分変位４Ｄに拡大さ
れている。換言すると主軸方向変位は副軸方向変位によ
り４分割単位で補間可能である。θの値を小さくするほ
ど拡大倍率が高くなり主軸方向位置（基準軸方向位置）
の測定精度が高くなる。この様に本発明では光点を一旦
線状像に変換し二次元撮像素子で受光する事により画素
データを有効活用して測定精度の劇的な向上を図ってい
る。本発明にかかる方式は、例えば主軸をバーニヤの主
尺に見立て、副軸を同じくバーニヤの副尺と見立てる事
により理解が容易になるであろう。
【００１７】図７は、画素アレイに対する直交座標の設
定方法を示す模式図である。図から理解される様に、直
交座標の割り付けは必ずしも一義的なものではない。基
本的には、画素６のマトリクスアレイが有する所望の行
列方向に整合して直交座標系を設定すれば良い。図では
２種類の直交座標系（Ｉ，Ｊ）と（ｉ，ｊ）が示されて
いる。直交座標（Ｉ，Ｊ）を画素６のマトリクスアレイ
に割り付けた場合には、画素ピッチがＤで与えられる。
一方直交座標（ｉ，ｊ）を割り付けた場合には、画素ピ
ッチはｄとなる。後者の直交座標系は前者の直交座標系
に比べ画素ピッチｄが小さくなる為分解能が向上する。
定方法を示す模式図である。図から理解される様に、直
交座標の割り付けは必ずしも一義的なものではない。基
本的には、画素６のマトリクスアレイが有する所望の行
列方向に整合して直交座標系を設定すれば良い。図では
２種類の直交座標系（Ｉ，Ｊ）と（ｉ，ｊ）が示されて
いる。直交座標（Ｉ，Ｊ）を画素６のマトリクスアレイ
に割り付けた場合には、画素ピッチがＤで与えられる。
一方直交座標（ｉ，ｊ）を割り付けた場合には、画素ピ
ッチはｄとなる。後者の直交座標系は前者の直交座標系
に比べ画素ピッチｄが小さくなる為分解能が向上する。
【００１８】図８は、本発明にかかる光点位置計測方法
の別の実施例を示す模式図であり、光点の二次元位置測
定を行なっている。基本的な構成は図１に示した例と同
一であり対応する部分には対応する参照番号を付して理
解を容易にしている。本例では光学変換器としてスリッ
ト板１０を用いて測定対象となる光点４を互いに直交す
る横線状像５１と縦線状像５２からなる十文字像５０に
変換している。画素アレイを備えたＣＣＤイメージセン
サ２は十文字像５０を撮像して対応する画素データを出
力する。画像処理演算器３は画素データを処理し光点４
の二次元位置を算出する。スリット板１０は互いに直交
するスリット１１とその交差部に位置する菱形窓１２を
備えている。この菱形窓１２に対応して、十文字像５０
の中心部には菱形マーク５３が含まれる事になり、画像
認識に用いられる。光学変換器としてシリンドリカルレ
ンズに代えスリット板を用いる事により、球面収差等を
除去する事が可能である。但し、スリット板の場合には
光点４の入射光束の大部分が遮断される為、十文字像５
０の輝度はそれほど高くない。
の別の実施例を示す模式図であり、光点の二次元位置測
定を行なっている。基本的な構成は図１に示した例と同
一であり対応する部分には対応する参照番号を付して理
解を容易にしている。本例では光学変換器としてスリッ
ト板１０を用いて測定対象となる光点４を互いに直交す
る横線状像５１と縦線状像５２からなる十文字像５０に
変換している。画素アレイを備えたＣＣＤイメージセン
サ２は十文字像５０を撮像して対応する画素データを出
力する。画像処理演算器３は画素データを処理し光点４
の二次元位置を算出する。スリット板１０は互いに直交
するスリット１１とその交差部に位置する菱形窓１２を
備えている。この菱形窓１２に対応して、十文字像５０
の中心部には菱形マーク５３が含まれる事になり、画像
認識に用いられる。光学変換器としてシリンドリカルレ
ンズに代えスリット板を用いる事により、球面収差等を
除去する事が可能である。但し、スリット板の場合には
光点４の入射光束の大部分が遮断される為、十文字像５
０の輝度はそれほど高くない。
【００１９】図９は、図８に示したＣＣＤイメージセン
サ２の拡大平面図である。図示する様に画素６のマトリ
クスアレイが有する所望の行列方向に整合して直交座標
系が設定されている。この直交座標系は主軸（Ｉ）と副
軸（Ｊ）により規定される。この直交座標系に対して４
５°から偏った角度θで十文字像を傾斜投影する。前述
した様にこの十文字像は横線状像５１、縦線状像５２、
中央菱形マーク５３を含んでいる。なお本例では光点の
二次元位置を表わす為一対の基準軸（Ｘ，Ｙ）を用いて
いる。この基準座標系の原点は直交座標系と一致してい
るとともに、十文字像と平行な関係にある。但し本発明
はこれに限られるものではなく、基準座標系と直交座標
系を完全に一致させても良い。画素６のマトリクスアレ
イを含むＣＣＤイメージセンサ２から出力された画素デ
ータは演算処理され、直交座標系（Ｉ，Ｊ）を基準とし
て傾きが４５°より大きくなる一方の線状像（本例では
縦線状像５２）の直線近似を行ない中心線ｆ（Ｉ）を求
める。さらに９０°反時計方向に回転した直交座標系を
基準として同じく傾きが４５°より大きくなる他方の線
状像（本例では横線状像５１）の直線近似を行ない中心
線ｇ（Ｉ）を求める。両直線近似結果に基いて、十文字
像の交差部に対応する光点の二次元位置を精密割り出し
する。
サ２の拡大平面図である。図示する様に画素６のマトリ
クスアレイが有する所望の行列方向に整合して直交座標
系が設定されている。この直交座標系は主軸（Ｉ）と副
軸（Ｊ）により規定される。この直交座標系に対して４
５°から偏った角度θで十文字像を傾斜投影する。前述
した様にこの十文字像は横線状像５１、縦線状像５２、
中央菱形マーク５３を含んでいる。なお本例では光点の
二次元位置を表わす為一対の基準軸（Ｘ，Ｙ）を用いて
いる。この基準座標系の原点は直交座標系と一致してい
るとともに、十文字像と平行な関係にある。但し本発明
はこれに限られるものではなく、基準座標系と直交座標
系を完全に一致させても良い。画素６のマトリクスアレ
イを含むＣＣＤイメージセンサ２から出力された画素デ
ータは演算処理され、直交座標系（Ｉ，Ｊ）を基準とし
て傾きが４５°より大きくなる一方の線状像（本例では
縦線状像５２）の直線近似を行ない中心線ｆ（Ｉ）を求
める。さらに９０°反時計方向に回転した直交座標系を
基準として同じく傾きが４５°より大きくなる他方の線
状像（本例では横線状像５１）の直線近似を行ない中心
線ｇ（Ｉ）を求める。両直線近似結果に基いて、十文字
像の交差部に対応する光点の二次元位置を精密割り出し
する。
【００２０】図１０は、光点位置測定に先立って行なわ
れる十文字像の画像認識に用いられる菱形オペレータを
表わしている。図示する様にこの菱形オペレータは十文
字像の中央部に含まれる菱形マーク５３を画像認識する
為に用いられる。
れる十文字像の画像認識に用いられる菱形オペレータを
表わしている。図示する様にこの菱形オペレータは十文
字像の中央部に含まれる菱形マーク５３を画像認識する
為に用いられる。
【００２１】図１１を参照して、図９に示した十文字像
の画像演算処理を具体的に説明する。先ずステップＳ１
において、図１０に示した菱形オペレータを用い画素デ
ータに対して重畳積分を行ない、結果のピークを求める
事により投影された全ての十文字像を抽出する。各十文
字像をＰk （Ｉk ，Ｊk ）で表わす。さらに、全ての十
文字像に対して以下の処理を行なう。即ちステップＳ２
において、列番号ＩがＩk −αからＩk ＋αの範囲外の
画素データの値を０とする。但しαは予め設定された整
数値であり、縦線状像５２と整合するウィンドウを規定
するものである。続いて図５に示したフローチャートと
同様の手順により、最小自乗法を用いた直線近似を行な
い縦線状像５２の中心線Ｊ＝ｆ（Ｉ）を得る。
の画像演算処理を具体的に説明する。先ずステップＳ１
において、図１０に示した菱形オペレータを用い画素デ
ータに対して重畳積分を行ない、結果のピークを求める
事により投影された全ての十文字像を抽出する。各十文
字像をＰk （Ｉk ，Ｊk ）で表わす。さらに、全ての十
文字像に対して以下の処理を行なう。即ちステップＳ２
において、列番号ＩがＩk −αからＩk ＋αの範囲外の
画素データの値を０とする。但しαは予め設定された整
数値であり、縦線状像５２と整合するウィンドウを規定
するものである。続いて図５に示したフローチャートと
同様の手順により、最小自乗法を用いた直線近似を行な
い縦線状像５２の中心線Ｊ＝ｆ（Ｉ）を得る。
【００２２】次にステップＳ３において、行番号ＪがＪ
k −αからＪk ＋αの範囲外の画素データの値を０とす
る。これにより横線状像５１に整合したウィンドウが設
定される。続いて主軸（Ｉ）と副軸（Ｊ）を入れ替え
（即ち直交座標系を９０°回転し）、ステップＳ２と同
様に最小自乗法を用いた直線近似を行ない、横線状像５
１の中心線Ｊ＝ｇ（Ｉ）を得る。最後にステップＳ４
で、直線ｆ（Ｉ）と直線ｇ（Ｉ）の交点（ＩＩ，ＪＪ）
を演算する。これを座標変換し、基準軸での座標値Ｐ
（Ｘ，Ｙ）を求める。即ち、Ｘ＝ＩＩ・ｃｏｓθであ
り、Ｙ＝ＪＪ・ｃｏｓθとなる。以上の説明から理解さ
れる様に、本例では原点を共通にし且つ互いに９０°回
転した一対の直交座標系を利用している。この一対の直
交座標系に対して縦線状像及び横線状像を各々傾斜投影
し直線近似を行なっている。これにより求めた各々の拡
大検出結果に基いて光点の二次元位置を割り出してい
る。
k −αからＪk ＋αの範囲外の画素データの値を０とす
る。これにより横線状像５１に整合したウィンドウが設
定される。続いて主軸（Ｉ）と副軸（Ｊ）を入れ替え
（即ち直交座標系を９０°回転し）、ステップＳ２と同
様に最小自乗法を用いた直線近似を行ない、横線状像５
１の中心線Ｊ＝ｇ（Ｉ）を得る。最後にステップＳ４
で、直線ｆ（Ｉ）と直線ｇ（Ｉ）の交点（ＩＩ，ＪＪ）
を演算する。これを座標変換し、基準軸での座標値Ｐ
（Ｘ，Ｙ）を求める。即ち、Ｘ＝ＩＩ・ｃｏｓθであ
り、Ｙ＝ＪＪ・ｃｏｓθとなる。以上の説明から理解さ
れる様に、本例では原点を共通にし且つ互いに９０°回
転した一対の直交座標系を利用している。この一対の直
交座標系に対して縦線状像及び横線状像を各々傾斜投影
し直線近似を行なっている。これにより求めた各々の拡
大検出結果に基いて光点の二次元位置を割り出してい
る。
【００２３】図１２は本発明にかかる光点位置計測方法
のさらに別の実施例を示す模式図である。図８と同様
に、光点４の二次元位置計測を行なう。異なる点は、光
学変換器としてスリット板１０に代え、凸レンズ１１と
複合シリンドリカルレンズ１００の組み合わせを用いて
いる事である。凸レンズ１１は光点４をＣＣＤイメージ
センサ２の画素アレイ上に集光する。一方複合シリンド
リカルレンズ１００は互いに直交する円筒軸を有する分
割シリンドリカルレンズ面１０１，１０２を備えてい
る。一方の分割シリンドリカルレンズ面１０１は垂直円
筒軸を有しており、光点４からの集光を水平方向にデフ
ォーカスし横線状像５１に変換する。他方の分割シリン
ドリカルレンズ面１０２は水平円筒軸を有しており、凸
レンズ１１により集光された光を垂直方向にデフォーカ
スし縦線状像５２に変換する。この結果ＣＣＤイメージ
センサ２には縦線状像５２と横線状像５１が交差した十
文字像５０が得られる。この様に複合シリンドリカルレ
ンズ１００を用いる事により極めてシャープで且つ輝度
の高い十文字象が得られる。
のさらに別の実施例を示す模式図である。図８と同様
に、光点４の二次元位置計測を行なう。異なる点は、光
学変換器としてスリット板１０に代え、凸レンズ１１と
複合シリンドリカルレンズ１００の組み合わせを用いて
いる事である。凸レンズ１１は光点４をＣＣＤイメージ
センサ２の画素アレイ上に集光する。一方複合シリンド
リカルレンズ１００は互いに直交する円筒軸を有する分
割シリンドリカルレンズ面１０１，１０２を備えてい
る。一方の分割シリンドリカルレンズ面１０１は垂直円
筒軸を有しており、光点４からの集光を水平方向にデフ
ォーカスし横線状像５１に変換する。他方の分割シリン
ドリカルレンズ面１０２は水平円筒軸を有しており、凸
レンズ１１により集光された光を垂直方向にデフォーカ
スし縦線状像５２に変換する。この結果ＣＣＤイメージ
センサ２には縦線状像５２と横線状像５１が交差した十
文字像５０が得られる。この様に複合シリンドリカルレ
ンズ１００を用いる事により極めてシャープで且つ輝度
の高い十文字象が得られる。
【００２４】図１３は、図１２に示した複合シリンドリ
カルレンズ１００の作成方法の一例を示す模式図であ
る。図示する様に、長尺形状のシリンドリカルレンズは
切断線Ｃ１に沿って二分される。二分された一方のシリ
ンドリカルレンズはさらに切断線Ｃ２に沿って斜めに分
割され、図１２に示した一方のシリンドリカルレンズ面
１０２が得られる。残りのシリンドリカルレンズも切断
線Ｃ３に沿って斜めに分割され、図１２に示した他方の
分割シリンドリカルレンズ面１０１が得られる。
カルレンズ１００の作成方法の一例を示す模式図であ
る。図示する様に、長尺形状のシリンドリカルレンズは
切断線Ｃ１に沿って二分される。二分された一方のシリ
ンドリカルレンズはさらに切断線Ｃ２に沿って斜めに分
割され、図１２に示した一方のシリンドリカルレンズ面
１０２が得られる。残りのシリンドリカルレンズも切断
線Ｃ３に沿って斜めに分割され、図１２に示した他方の
分割シリンドリカルレンズ面１０１が得られる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、光
点が線状像に変換されて二次元撮像素子に投影される。
この線状像の傾斜方向を二次元撮像素子の水平軸と例え
ば７５°以上の角度に設定する事で、水平方向の光点の
変位に対し垂直方向では２倍以上の拡大変位として検出
できるので、非常に高い精度で光点の一次元位置計測が
行なえる。線状像の傾斜投影方向と二次元撮像素子の画
素行列方向とを最適なものとする事により、一次元の位
置検出分解能を二次元撮像素子に含まれる画素の総数に
対応するものまで高められるという効果が得られる。さ
らに重要な効果は、光点を十文字像に変換し４５°から
偏った回転角をもって撮像面に投影する事により、二次
元の位置検出においても各座標軸の一次元検出分解能が
二次元撮像素子に含まれる画素の総数に匹敵するまで高
められる事である。さらに、光点を十文字像に変換する
際、一対のシリンドリカルレンズ面を有する光学変換器
を用いる事により、シャープで輝度の高い十文字像を形
成する事ができ、本発明にかかる光点位置計測方法の利
益を最大限に引き出す事が可能になる。あるいは２つの
シリンドリカルレンズ面を有する光学変換器に代えて直
交する２本のスリットを備えたスリット板を用いる事に
より、レンズ収差を除去し検出精度を高めると同時に部
品コストの低減化に寄与する事が可能になる。
点が線状像に変換されて二次元撮像素子に投影される。
この線状像の傾斜方向を二次元撮像素子の水平軸と例え
ば７５°以上の角度に設定する事で、水平方向の光点の
変位に対し垂直方向では２倍以上の拡大変位として検出
できるので、非常に高い精度で光点の一次元位置計測が
行なえる。線状像の傾斜投影方向と二次元撮像素子の画
素行列方向とを最適なものとする事により、一次元の位
置検出分解能を二次元撮像素子に含まれる画素の総数に
対応するものまで高められるという効果が得られる。さ
らに重要な効果は、光点を十文字像に変換し４５°から
偏った回転角をもって撮像面に投影する事により、二次
元の位置検出においても各座標軸の一次元検出分解能が
二次元撮像素子に含まれる画素の総数に匹敵するまで高
められる事である。さらに、光点を十文字像に変換する
際、一対のシリンドリカルレンズ面を有する光学変換器
を用いる事により、シャープで輝度の高い十文字像を形
成する事ができ、本発明にかかる光点位置計測方法の利
益を最大限に引き出す事が可能になる。あるいは２つの
シリンドリカルレンズ面を有する光学変換器に代えて直
交する２本のスリットを備えたスリット板を用いる事に
より、レンズ収差を除去し検出精度を高めると同時に部
品コストの低減化に寄与する事が可能になる。
【図１】本発明にかかる光点位置計測方法の一実施例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】図１に示した構成の幾何学的な関係を示す模式
図である。
図である。
【図３】図１に示したＣＣＤイメージセンサの拡大平面
図である。
図である。
【図４】直線近似の手法を示す説明図である。
【図５】本発明にかかる光点位置計測方法の具体的な手
順を示すフローチャートである。
順を示すフローチャートである。
【図６】本発明にかかる光点位置計測方法の原理説明図
である。
である。
【図７】ＣＣＤイメージセンサに対する直交座標系の割
り付け方法を示す模式図である。
り付け方法を示す模式図である。
【図８】本発明にかかる光点位置計測方法の他の実施例
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図９】図８に示したＣＣＤイメージセンサの拡大平面
図である。
図である。
【図１０】十文字像の認識処理に用いられる菱形オペレ
ータを示す模式図である。
ータを示す模式図である。
【図１１】図９に示した十文字像の具体的な画像処理手
順を示すフローチャートである。
順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明にかかる光点位置計測方法の別の実施
例を示す模式図である。
例を示す模式図である。
【図１３】複合シリンドリカルレンズの作成方法を示す
説明図である。
説明図である。
１ シリンドリカルレンズ ２ ＣＣＤイメージセンサ ３ 画像処理演算器 ４ 光点 ５ 線状像
Claims (11)
- 【請求項１】 光学変換器を用いて測定対象となる光点
を所定の一次元方向と交差する線状像に変換し、画素ア
レイを備えた二次元撮像素子を用いて該線状像を撮像し
対応する画素データを生成し、画像処理演算器を用いて
該画素データを処理し該一次元方向に沿った前記光点の
位置を算出する光点位置計測方法であって、 該画素アレイに対して互いに直交する主軸及び副軸を有
する直交座標系を設定する設定手順と、 主軸よりも副軸に対する角度が小さくなる様に該線状像
を直交座標系に対して傾斜投影する投影手順と、 該画素データを演算処理して線状像の直線近似を行ない
求めた直線の主軸方向一次元位置を副軸方向一次元位置
として拡大検出する検出手順と、 拡大検出結果に基いて前記光点の位置を割り出す算出手
順とを行なう事を特徴とする光点位置計測方法。 - 【請求項２】 前記投影手順は、副軸に対する角度が０
°より大きく２５°までの範囲で該線状像を傾斜投影す
る事を特徴とする請求項１記載の光点位置計測方法。 - 【請求項３】 前記投影手順は、シリンドリカルレンズ
面を備えた光学変換器を用いて線状像を投影する事を特
徴とする請求項１記載の光点位置計測方法。 - 【請求項４】 前記投影手順は、スリットを備えた光学
変換器を用いて線状像を投影する事を特徴とする請求項
１記載の光点位置計測方法。 - 【請求項５】 前記算出手順は、該拡大検出結果に基い
て主軸に沿った前記光点の一次元方向位置を割り出す事
を特徴とする請求項１記載の光点位置計測方法。 - 【請求項６】 前記算出手順は、該拡大検出結果に基い
て主軸とは異なる所定の基準軸に沿った前記光点の一次
元方向位置を割り出す事を特徴とする請求項１記載の光
点位置計測方法。 - 【請求項７】 前記算出手段は、該拡大検出結果に基い
て該線状像の直線方向と直交する所定の基準軸に沿った
前記光点の一次元方向位置を割り出す事を特徴とする請
求項１記載の光点位置計測方法。 - 【請求項８】 前記設定手順は、原点を共通にし且つ互
いに９０°回転した一対の直交座標系を設定する手順で
あり、前記投影手順は一対の直交座標系に対して２本の
線状像を各々傾斜投影する手順であり、前記算出手順は
各々の拡大検出結果に基いて前記光点の二次元位置を割
り出す手順を含む事を特徴とする請求項１記載の光点位
置計測方法。 - 【請求項９】 光学変換器を用いて測定対象となる光点
を互いに直交する線状像に変換し、画素アレイを備えた
二次元撮像素子を用いて該一対の線状像を撮像し対応す
る画素データを生成し、画像処理演算器を用いて該画素
データを処理し前記光点の二次元位置を算出する光点位
置計測方法であって、 該画素アレイが有する所望の行列方向に整合して直交座
標系を設定する設定手順と、 該直交座標系に対して４５°から偏った角度で一対の線
状像を傾斜投影する投影手順と、 該画素データを演算処理し該直交座標系を基準として傾
きが４５°より大きくなる一方の線状像の直線近似を行
なうとともに９０°回転した直交座標系を基準として同
じく傾きが４５°より大きくなる他方の線状像の直線近
似を前記直線近似と同様の方法で行ない、両直線近似結
果に基いて一対の線状像の交差部に対応する光点の二次
元位置を精密割り出しする算出手順とを行なう事を特徴
とする光点位置計測方法。 - 【請求項１０】 前記投影手順は、互いに直交する円筒
軸を有する分割シリンドリカルレンズ面を備えた光学変
換器を用いて直交線状像を投影する事を特徴とする請求
項９記載の光点位置計測方法。 - 【請求項１１】 前記投影手順は、互いに直交するスリ
ットを備えた光学変換器を用いて直交線状像を投影する
事を特徴とする請求項９記載の光点位置計測方法。
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|---|---|---|---|
| JP6051399A JPH07234105A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 光点位置計測方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6051399A JPH07234105A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 光点位置計測方法 |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH07234105A true JPH07234105A (ja) | 1995-09-05 |
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ID=12885874
Family Applications (1)
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