JPS60237371A - 光学的速度検知装置 - Google Patents
光学的速度検知装置Info
- Publication number
- JPS60237371A JPS60237371A JP9300484A JP9300484A JPS60237371A JP S60237371 A JPS60237371 A JP S60237371A JP 9300484 A JP9300484 A JP 9300484A JP 9300484 A JP9300484 A JP 9300484A JP S60237371 A JPS60237371 A JP S60237371A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- frequency
- image sensor
- light
- image
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Image Input (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、光学的速度検知装置に関するものであり、
とりわけ、車両に搭載されて当該車両の速度を検知する
ための、空間フィルタを利用した光学的速度検知装置に
関するものヤある。
とりわけ、車両に搭載されて当該車両の速度を検知する
ための、空間フィルタを利用した光学的速度検知装置に
関するものヤある。
〔従来の技術〕・
従来から車両の速度検知には、車輪の回転数を検知する
方法が主であるが、この方法・では路面の状態や駆動、
ブレーキ動作の状況から、車輪のス五 リップや滑走が発汁したとき゛、艦確な速度が得られ、
ず、また、′磁−気浮上車のように非接触走行を行うも
のには使用できない。
方法が主であるが、この方法・では路面の状態や駆動、
ブレーキ動作の状況から、車輪のス五 リップや滑走が発汁したとき゛、艦確な速度が得られ、
ず、また、′磁−気浮上車のように非接触走行を行うも
のには使用できない。
非接触車両の速度検知の要望に応えるものとしては、レ
ーザやレーダを利用し、そのトンゲラシフトにより車両
速度を検知するものがあるが、いずれも高価なうえ、使
用環境により所望の結果が得られないという欠点があっ
た。
ーザやレーダを利用し、そのトンゲラシフトにより車両
速度を検知するものがあるが、いずれも高価なうえ、使
用環境により所望の結果が得られないという欠点があっ
た。
これ九対し、空間フィルタを用いた光学的速度検知装置
が提案されたが、これは、耐環境性が強く、精度も満足
なものが得られる。この種の従来の光学的速度検知装置
を第1図について説明すると、光源l、レンズ系λ、イ
メージセンサ3および受光器ダでなる光学系と、受光器
ダに接続されたスペクトル分析器S、周波数−速度変換
器6でなる電気系とで構成された検知装置が車体りに搭
載 載されてIるものである。
が提案されたが、これは、耐環境性が強く、精度も満足
なものが得られる。この種の従来の光学的速度検知装置
を第1図について説明すると、光源l、レンズ系λ、イ
メージセンサ3および受光器ダでなる光学系と、受光器
ダに接続されたスペクトル分析器S、周波数−速度変換
器6でなる電気系とで構成された検知装置が車体りに搭
載 載されてIるものである。
以上の構成により、光$1からの平行光線9で照射され
た軌道gの面のパターンをレンズ系コで複数の受光素子
を等ピッチに配列したイメージセ空間フィルタをなすス
リット列を通して受光するのと全く同じ結果が得られる
。
た軌道gの面のパターンをレンズ系コで複数の受光素子
を等ピッチに配列したイメージセ空間フィルタをなすス
リット列を通して受光するのと全く同じ結果が得られる
。
この状態で速度検知装置を搭載した車体7が速度Vで走
行したとき、イメージセンサ3のセグメントのピッチな
Pとすると、中心周波数fQ−kv/p(ただし、kは
レンズ系の倍率で、kvがイメージセンサ3の面上を動
く投影像の速度となる)で、位相、振幅の異なる多数の
波が合成された光信号がイメージセンサ3の出力端tか
ら出力される。
行したとき、イメージセンサ3のセグメントのピッチな
Pとすると、中心周波数fQ−kv/p(ただし、kは
レンズ系の倍率で、kvがイメージセンサ3の面上を動
く投影像の速度となる)で、位相、振幅の異なる多数の
波が合成された光信号がイメージセンサ3の出力端tか
ら出力される。
この信号をスペクトル分析器5でスペクトル分析し、取
出された中心周波数foに対応した速度を周波数−速度
変換器6で検出する。
出された中心周波数foに対応した速度を周波数−速度
変換器6で検出する。
以上のような空間フィルタを利用した光学的速度検知装
置は、地上側に設備が不要で、降雨、塵埃等の外乱に対
して強く、非接触速度検知の装置として非常に有望であ
るが、従来のものは、下記のような欠点があった。
置は、地上側に設備が不要で、降雨、塵埃等の外乱に対
して強く、非接触速度検知の装置として非常に有望であ
るが、従来のものは、下記のような欠点があった。
(1)必要な速度範囲の検知を行うために、広帯域でス
ペクトル分析および周波数検出ができる回路を要し、高
価で大形となる。
ペクトル分析および周波数検出ができる回路を要し、高
価で大形となる。
(2)低速域で中心周波数foが低く、S/N比が悪く
なる。
なる。
この発明は、以上の点に着目し、速度検知を高精度で迅
速に、かつ、小形回路でなし5るようにすることを目的
とし、空間フィルタをなす≠成格Iイメージセンサのセ
グメントの出力を等間隔で選択し、この選択する個所を
演算してあたかもスリット列がある速度で移動している
かのように制御し、スリット列の移動速度に相当する速
度と車体速度との相対速度が一定になるようにイメージ
センサを制御するようにしてなる光学的速度検知装置を
提供する。
速に、かつ、小形回路でなし5るようにすることを目的
とし、空間フィルタをなす≠成格Iイメージセンサのセ
グメントの出力を等間隔で選択し、この選択する個所を
演算してあたかもスリット列がある速度で移動している
かのように制御し、スリット列の移動速度に相当する速
度と車体速度との相対速度が一定になるようにイメージ
センサを制御するようにしてなる光学的速度検知装置を
提供する。
第2図は、この発明の一実施例な示し、イメージセンサ
10は、空間フィルタのスリット列と受光器の機能を有
するもので、受光出力が加わるスペクトル分析器5は第
1の加減算回路//を介して周波数−速度変換器6に接
続している。イメージセンサ/、0および第1の加減算
回路l/に出力するイメージセンナ制御回路lコには第
2の加減算回路/3を介して一定周波数の信号を発生す
る信号発生回路/Fが接続されている。第1の加減算回
路1/の出力は第2の加減算回路/3にも入力される。
10は、空間フィルタのスリット列と受光器の機能を有
するもので、受光出力が加わるスペクトル分析器5は第
1の加減算回路//を介して周波数−速度変換器6に接
続している。イメージセンサ/、0および第1の加減算
回路l/に出力するイメージセンナ制御回路lコには第
2の加減算回路/3を介して一定周波数の信号を発生す
る信号発生回路/Fが接続されている。第1の加減算回
路1/の出力は第2の加減算回路/3にも入力される。
その他、第7図におけると同一符号は相当部分を示して
いる。
いる。
次に動作について説明する。光源lからの平水光線デで
照射された軌道tからの反射光はレンズ系λで集光され
、投光部7.1の像16がイメージセンサ上に投影され
る。この像16は、第2図に示すように、ある場所にお
ける投光部ljのパターンP/、・・・・・・pL、・
・・・・・pNに対応した反射光によるパターン偉P’
/l・・・・・・yL、・曲・F’N の集合とみなす
ことができる。すなわち、投光部Ptからの反射光パタ
ーン偉ylは軌道面の投光部p/における反射状態に対
応し、同様にしてPlとP′1.・・・・・・pLとP
′↓、・・・・・・PMとP/ Nがそれぞれ対応する
@いま、この装置を搭載した車両が速度Vで走行すると
き、投光部lSの中心近くにある部分の像16は車両の
走行方向と逆向きにmvの速さでイメークセンサ10上
を移動する。ここに、mはレンズ系コの倍率である。そ
こで、/<ターンPLヲ例にとって、その反射による像
p/ Qがイメージセンサio上を移動する態様をスリ
ット列に置きかえた第9図により説明すると、像P/A
がイメージセンサioの透光部20aを通過するときそ
の光量が検知され、像p/ bがイメージセンサ10の
遮光部λObを通過するときは光量が検知されない。
照射された軌道tからの反射光はレンズ系λで集光され
、投光部7.1の像16がイメージセンサ上に投影され
る。この像16は、第2図に示すように、ある場所にお
ける投光部ljのパターンP/、・・・・・・pL、・
・・・・・pNに対応した反射光によるパターン偉P’
/l・・・・・・yL、・曲・F’N の集合とみなす
ことができる。すなわち、投光部Ptからの反射光パタ
ーン偉ylは軌道面の投光部p/における反射状態に対
応し、同様にしてPlとP′1.・・・・・・pLとP
′↓、・・・・・・PMとP/ Nがそれぞれ対応する
@いま、この装置を搭載した車両が速度Vで走行すると
き、投光部lSの中心近くにある部分の像16は車両の
走行方向と逆向きにmvの速さでイメークセンサ10上
を移動する。ここに、mはレンズ系コの倍率である。そ
こで、/<ターンPLヲ例にとって、その反射による像
p/ Qがイメージセンサio上を移動する態様をスリ
ット列に置きかえた第9図により説明すると、像P/A
がイメージセンサioの透光部20aを通過するときそ
の光量が検知され、像p/ bがイメージセンサ10の
遮光部λObを通過するときは光量が検知されない。
したがって、イメージセンサlO上の像pl Qの移動
に伴って0N−OFF の信号が出力される。この信号
の周期Tは、イメージセンサioのピッチをdとすると
、 T=d/mv (1) で与えられ、したがってその周波数fD は、l/d=
μとして、 で与えられる。他の像p/ t −P/ Nについても
同様で。
に伴って0N−OFF の信号が出力される。この信号
の周期Tは、イメージセンサioのピッチをdとすると
、 T=d/mv (1) で与えられ、したがってその周波数fD は、l/d=
μとして、 で与えられる。他の像p/ t −P/ Nについても
同様で。
それぞれが中心周波数fOをもち1位相と振幅の異る信
号の合成信号がイメージセンサ10かも出力される。因
みに1位相はぶターンPtyPHの位置に、振幅は路面
(軌道面)の反射状態に依存する。イメージセンサ10
の出力がスペクトル分析器jに入力されると、fOの周
りにやや拡がりをもった狭帯域のスペクトルが得られ、
式(コ)で示したように、この周波数fOは車両速度V
に比例した値であり、foにより車両速度が検知される
ことになる。
号の合成信号がイメージセンサ10かも出力される。因
みに1位相はぶターンPtyPHの位置に、振幅は路面
(軌道面)の反射状態に依存する。イメージセンサ10
の出力がスペクトル分析器jに入力されると、fOの周
りにやや拡がりをもった狭帯域のスペクトルが得られ、
式(コ)で示したように、この周波数fOは車両速度V
に比例した値であり、foにより車両速度が検知される
ことになる。
しかし、自動車や列車のように停止状態から最高速度ま
での広い範囲の車両速度を検知しようとすることKなる
と、広域の検知回路が必要であり、一方、8/N比をよ
くするために高い周波数帯での検知を可能にするのには
1式(コ)かられかるように、倍率mまたはμを大きく
する必要が生じる。
での広い範囲の車両速度を検知しようとすることKなる
と、広域の検知回路が必要であり、一方、8/N比をよ
くするために高い周波数帯での検知を可能にするのには
1式(コ)かられかるように、倍率mまたはμを大きく
する必要が生じる。
そこで、倍率mを大きくするためには、レンズと路面間
の距離なa、レンズとイメージセンサ間の距離をbとす
ると、m == b / aであるから、装置の光学系
は、レンズと路面間が短かく、レンズとイメージセンサ
間が長い構成となり、好ましくない。
の距離なa、レンズとイメージセンサ間の距離をbとす
ると、m == b / aであるから、装置の光学系
は、レンズと路面間が短かく、レンズとイメージセンサ
間が長い構成となり、好ましくない。
また、μを大きくするには、μ= t / dからイメ
ージセンサのピッチを小さくする必要があり、技術的に
困難である。
ージセンサのピッチを小さくする必要があり、技術的に
困難である。
以上の点に鑑み、この発明では、スリット列に相当する
イメージセンサ10’ik’fli気的に選択し、スリ
ット列の移動と同様に機能させ、その移動速度とパター
ン像の速度との相対速度を、車両速度の全範囲ではぼ一
定とすることで、検知周波数fDが一定圧なるようにす
るものである。すなわち、車両が高速走行中はイメージ
センナ上のノくターンイメージセンサのセグメントを切
換え選択する。
イメージセンサ10’ik’fli気的に選択し、スリ
ット列の移動と同様に機能させ、その移動速度とパター
ン像の速度との相対速度を、車両速度の全範囲ではぼ一
定とすることで、検知周波数fDが一定圧なるようにす
るものである。すなわち、車両が高速走行中はイメージ
センナ上のノくターンイメージセンサのセグメントを切
換え選択する。
そうして、検知周波数fDとスリット列の移動速度に対
応する周波数とで、ノ<ターン像の速度を演算し、車両
速度をめるようにした。以下、その詳細を第2図により
説明する。
応する周波数とで、ノ<ターン像の速度を演算し、車両
速度をめるようにした。以下、その詳細を第2図により
説明する。
いま、パターン像の速度9 葦P、、イ・メージセンサ
ioの選択ρbHで生じるとみなされるスリット列の移
動速度をv8とする。このときイメージセンサlOで検
知されるパターン像は vD = ” −ve (J) の速度をもつものとして検知される。すなわち、 一式
(コ)から。
ioの選択ρbHで生じるとみなされるスリット列の移
動速度をv8とする。このときイメージセンサlOで検
知されるパターン像は vD = ” −ve (J) の速度をもつものとして検知される。すなわち、 一式
(コ)から。
fp =μ’VO(弘)
の周波数がスペクトル分析器5で検出され、出力 、さ
れる。
れる。
一方、式(、?) 、 (グ)から、
fD =μvp−μvB (jl ”’式(2)から、
μvp = fp = fD+fs (6)となり、検
知周波ifDと、スリット速度v8に対応する周波数f
8との和の周波数fpが、ノゝターン像の速度’Vpに
対応する周波数となる。この ”周波数fPは、第1の
加減算回路/Iの出力として得られる。
知周波ifDと、スリット速度v8に対応する周波数f
8との和の周波数fpが、ノゝターン像の速度’Vpに
対応する周波数となる。この ”周波数fPは、第1の
加減算回路/Iの出力として得られる。
また、式(6)から車両速度Vを得るには。
の演算を行えばよく、この演算は周波数−速度質。
換器6でなされる。
次に、検知周波数fDを車両速度にかかわらず一定の周
波数fBの近傍で検知することを意図して、周波数fB
を発生する信号発生回路/4’を設けてあり1周波数f
PとfBとの差を第二の加減算回路/3でめ、その値を
スリット速度制御回路7.2によりスリットの移動速度
に変換してスリットを制御する。すなわち、検知周波数
fDを一定周波数fBに収束させるため、fB−fDを
fBにフィードバックさせる必要があり、これは、時間
りにおけるスリット速度に対応する周波数をfsQとし
たとき、検知周波数fDと一定周波数fBとから、時間
=+zi’cおけるスリット速度の周波数として、 ” fS(Q−1−z) −fs= + (fB−fD
) (r)であられされ、式(g)は fs(=+7) = (fsb+fB) fD−==
fp−fD (デ) となる。すなわち、fPとfDとの差がスリット。
波数fBの近傍で検知することを意図して、周波数fB
を発生する信号発生回路/4’を設けてあり1周波数f
PとfBとの差を第二の加減算回路/3でめ、その値を
スリット速度制御回路7.2によりスリットの移動速度
に変換してスリットを制御する。すなわち、検知周波数
fDを一定周波数fBに収束させるため、fB−fDを
fBにフィードバックさせる必要があり、これは、時間
りにおけるスリット速度に対応する周波数をfsQとし
たとき、検知周波数fDと一定周波数fBとから、時間
=+zi’cおけるスリット速度の周波数として、 ” fS(Q−1−z) −fs= + (fB−fD
) (r)であられされ、式(g)は fs(=+7) = (fsb+fB) fD−==
fp−fD (デ) となる。すなわち、fPとfDとの差がスリット。
すなわち、イメージセンサ/θを制御する信号に対応す
る周波数であり、イメージセンサ制御回路/コにこの信
号が入力される。
る周波数であり、イメージセンサ制御回路/コにこの信
号が入力される。
第3図はイメージセンサ10を示し、スリットの透光部
および遮光部にそれぞれ相当する受光素子30を等ピッ
チに配列し、ON状態セグメント選択スイッチ3/とO
FF状態セグメント選択スイッチ32を交互に受光素子
30に接続してなり、選択スイッチJ/ 、 3Jの切
換速度を変化することにより、実質的にスリット列の移
動速度制御が達成される。
および遮光部にそれぞれ相当する受光素子30を等ピッ
チに配列し、ON状態セグメント選択スイッチ3/とO
FF状態セグメント選択スイッチ32を交互に受光素子
30に接続してなり、選択スイッチJ/ 、 3Jの切
換速度を変化することにより、実質的にスリット列の移
動速度制御が達成される。
[発明の効果〕
以上のように、この発明は、空間フィルタとして〃のイ
メージセンサを選択操作して実質的にスリット列の移動
を具現し、その移動速度を制御して、スリット列と車両
の相対速度が常に一定になるよう′にてるものであるか
ら、車両速度の広い範囲にわたってほぼ一定の周波数検
知で足り、車両の低速、高速を問わず、極小の誤差範囲
で速度検知を可能処し、かつ、検知回路は当該周波数付
近の帯域に対応する簡単なもので足りる。また、定常的
に一定周波数を検知することから、装置の故障検知もき
わめて容易である等、その効果は犬である。
メージセンサを選択操作して実質的にスリット列の移動
を具現し、その移動速度を制御して、スリット列と車両
の相対速度が常に一定になるよう′にてるものであるか
ら、車両速度の広い範囲にわたってほぼ一定の周波数検
知で足り、車両の低速、高速を問わず、極小の誤差範囲
で速度検知を可能処し、かつ、検知回路は当該周波数付
近の帯域に対応する簡単なもので足りる。また、定常的
に一定周波数を検知することから、装置の故障検知もき
わめて容易である等、その効果は犬である。
第1図は従来装置の概略構成結線図、第2図はこの発明
の一実施例の概略構成結線図、第3図は当該実施例の作
用を説明するためのパターン図、第9図は同じくパター
ン像の動きを示す側面図、第5図は同じくイメージセン
サの結線図である。 /II・光源5.29・レンズ系、S−φスペクトル分
析器、6・・周波数−速度変換器、10・・イメージセ
ンサ、/l、/、3mm第7.第二の加減算回路、/2
・・イメージセンサ制御回路(制御手段)、/ダ・・信
号発生回路、30・・受光素子O なお、各図中、四−符号は同−又は相当部分を示す。 箔1図 幣2図 リ や 第4図 vり5図
の一実施例の概略構成結線図、第3図は当該実施例の作
用を説明するためのパターン図、第9図は同じくパター
ン像の動きを示す側面図、第5図は同じくイメージセン
サの結線図である。 /II・光源5.29・レンズ系、S−φスペクトル分
析器、6・・周波数−速度変換器、10・・イメージセ
ンサ、/l、/、3mm第7.第二の加減算回路、/2
・・イメージセンサ制御回路(制御手段)、/ダ・・信
号発生回路、30・・受光素子O なお、各図中、四−符号は同−又は相当部分を示す。 箔1図 幣2図 リ や 第4図 vり5図
Claims (1)
- (1) 複数の受光素子を等ピッチに配列してなり路面
パターンからの反射光を受光して出力するイメージセン
サと、前記受光素子を選択、切換えてスリット列の移動
と等価の動作を生じさせ、かつ。 前記移動の速度と被検知体の速度との相対速度に対応し
、て検出される周波数成分が一定となるように前記イメ
ージセンナを制御する制御手段とを備えてなる光学的速
度検知装置。 (コ)複数の受光素子を等ピッチに配列してなり路面の
パターンからの反射光を受光して出力するイメージセン
サと、前記受光素子を選択、切換えて実質的にスリット
列の移動と等価の動作を生じさせるイメージセンナ制御
回路と、前記イメージセンサ示らの信号により前記パタ
ーンの像の速度−罠対応した周波数toを出力するスペ
クトル分析器と、前記スリット列の移動速度に対応する
周波数f8と前記周波数fDを加算して被検知体の速度
に対応する周波数fpを出力する第1の加減算目配イメ
ージセンサ制御回路に入力させる第2の加減算回路と、
前記周波PfPに対応する前記被検知体の速度をめる周
波数−速度変換器とを備えてなる光学的速度検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9300484A JPS60237371A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 光学的速度検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9300484A JPS60237371A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 光学的速度検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60237371A true JPS60237371A (ja) | 1985-11-26 |
Family
ID=14070229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9300484A Pending JPS60237371A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 光学的速度検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60237371A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63163170A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-06 | Toshiba Corp | 速度計 |
| CN106124794A (zh) * | 2016-08-03 | 2016-11-16 | 南京信息工程大学 | 一种基于激光成像技术的速度开关及速度检测方法 |
| CN119001136A (zh) * | 2024-08-16 | 2024-11-22 | 杭州集普科技有限公司 | 一种高精度双束激光分体对射式测速仪及其测速方法 |
-
1984
- 1984-05-11 JP JP9300484A patent/JPS60237371A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63163170A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-06 | Toshiba Corp | 速度計 |
| CN106124794A (zh) * | 2016-08-03 | 2016-11-16 | 南京信息工程大学 | 一种基于激光成像技术的速度开关及速度检测方法 |
| CN119001136A (zh) * | 2024-08-16 | 2024-11-22 | 杭州集普科技有限公司 | 一种高精度双束激光分体对射式测速仪及其测速方法 |
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