JPS6093904A - イメ−ジセンサ上の光スポツト位置検出装置 - Google Patents
イメ−ジセンサ上の光スポツト位置検出装置Info
- Publication number
- JPS6093904A JPS6093904A JP20152683A JP20152683A JPS6093904A JP S6093904 A JPS6093904 A JP S6093904A JP 20152683 A JP20152683 A JP 20152683A JP 20152683 A JP20152683 A JP 20152683A JP S6093904 A JPS6093904 A JP S6093904A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image sensor
- output
- clock
- light spot
- sensor output
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/024—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of diode-array scanning
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (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】
（ａ）技術分野
この発明はレーザとイメージセンサとを用いた光距離針
などに適用されるイメージセンサ−にの受光位置検出装
置に関する。
などに適用されるイメージセンサ−にの受光位置検出装
置に関する。
（ｂｌ従来技術とその欠点
レーザとイメージセンサとを用いた光距％ｌｌｆ Ｋ（
では、被測定物にレーザビームを照射し、被測定物から
の反射光を斜め方向から受光レンズを通して受光すると
ともに、イメージセンサを実像の１ｉｌｔｔｉＷ上に配
置してイメージセンサ」二の光スポットの位置データか
ら被測定物までの距離を精密に測定するようにしている
。この場合、イメージセンサ上の光スポットの位置は、
予め設定したスレッショルドレベルにイメージセンサ出
力が交差する２点をめ、基準点から最初の交差点までの
耐数値に、２点間の計数値の２を加えることによってめ
るようにしている。第１図は従来の受光位置検出装置の
検出方法を説明する図である。イメージセンサ出力Ａは
図示するように駆動クロックｆＯに同期して順次１ビツ
トずつ出力されるため、波形は階段波状となっている。
では、被測定物にレーザビームを照射し、被測定物から
の反射光を斜め方向から受光レンズを通して受光すると
ともに、イメージセンサを実像の１ｉｌｔｔｉＷ上に配
置してイメージセンサ」二の光スポットの位置データか
ら被測定物までの距離を精密に測定するようにしている
。この場合、イメージセンサ上の光スポットの位置は、
予め設定したスレッショルドレベルにイメージセンサ出
力が交差する２点をめ、基準点から最初の交差点までの
耐数値に、２点間の計数値の２を加えることによってめ
るようにしている。第１図は従来の受光位置検出装置の
検出方法を説明する図である。イメージセンサ出力Ａは
図示するように駆動クロックｆＯに同期して順次１ビツ
トずつ出力されるため、波形は階段波状となっている。
計数器はスタートパルスＳＴが出たときから（基準点）
スレッシ口ルドレベルｔｈをイメージセンサ出力Ａが交
差する点ｔ１．ｔ２までカウントする。ＮＯはイメージ
センサ出力Ａがスレッショルドレベルｔｈを越えるとき
の期間、すなわちｔ３からｔ２までの時間に対応する計
数値である。したがって、光スポットの位置は、スター
トパルスＳＴが発生してからｔｌまでの計数値にＮＯの
２を加えることによってめられる。
スレッシ口ルドレベルｔｈをイメージセンサ出力Ａが交
差する点ｔ１．ｔ２までカウントする。ＮＯはイメージ
センサ出力Ａがスレッショルドレベルｔｈを越えるとき
の期間、すなわちｔ３からｔ２までの時間に対応する計
数値である。したがって、光スポットの位置は、スター
トパルスＳＴが発生してからｔｌまでの計数値にＮＯの
２を加えることによってめられる。
しかしながら、このような従来の装置では、例えば階段
波状の波形の平坦な部分のレベルがスレッショルドレベ
ルｔｈに極めて近接すると、ｔｌ、ｔ２が非電に不安定
となる不都合があった。また、実線で示す出力ＡＯが破
線で示す出力Ａ１に変化するような光スポットの僅かな
移動に対しては、スレッショルドレベルとイメージセン
サ出力との交差点に変化が生じないため識別不可能であ
り、分解能に限界がある不都合があった。しかも分解能
を上げようとすると素子数を大幅に増やす必要があり、
その分コストが上昇する欠点があった。
波状の波形の平坦な部分のレベルがスレッショルドレベ
ルｔｈに極めて近接すると、ｔｌ、ｔ２が非電に不安定
となる不都合があった。また、実線で示す出力ＡＯが破
線で示す出力Ａ１に変化するような光スポットの僅かな
移動に対しては、スレッショルドレベルとイメージセン
サ出力との交差点に変化が生じないため識別不可能であ
り、分解能に限界がある不都合があった。しかも分解能
を上げようとすると素子数を大幅に増やす必要があり、
その分コストが上昇する欠点があった。
（Ｃ１発明の目的
この発明の目的はイメージセンサの素子数を増加しなく
ても簡単な回路をイ］加することにより、受光位置検出
の分解能を高くすることのできるイメージセンサ上の受
光位置検出装置を提供することにある。
ても簡単な回路をイ］加することにより、受光位置検出
の分解能を高くすることのできるイメージセンサ上の受
光位置検出装置を提供することにある。
（ｄ１発明の構成および効果
この発明は要約すれば、階段波状の波形にあるイメージ
センサ出力を高周波成分を取り除くローパスフィルタを
通ずことによってなだらかな曲線状波形に整形し、その
整形したイメージセンサ出力とスレッショルドレベルと
を什較し、両者の交差する２点の各々を駆動クロックよ
りも高速のクロックで測定することによって光スポット
の受光位置を高分解能で検出するようにしたものである
第２図はこの発明に係る受光位置検出装置の検出方法を
説明する図である。階段波状のイメージセンサ出力はロ
ーパスフィルタをＩｆ過することによって高周波成分が
除去され、なだらかな曲線波形に波形整形される。図示
するように、光スポットの実際の位置がわずかに左側へ
ずれてイメージセンサ出力ＡＯがＡ１になるとローパス
フィルタ出力の波形はＢＯからＢ１に変わり、スレッシ
ョルドレベルｔｈとの交差点ｔ１．ｔ２もｔ１′。
センサ出力を高周波成分を取り除くローパスフィルタを
通ずことによってなだらかな曲線状波形に整形し、その
整形したイメージセンサ出力とスレッショルドレベルと
を什較し、両者の交差する２点の各々を駆動クロックよ
りも高速のクロックで測定することによって光スポット
の受光位置を高分解能で検出するようにしたものである
第２図はこの発明に係る受光位置検出装置の検出方法を
説明する図である。階段波状のイメージセンサ出力はロ
ーパスフィルタをＩｆ過することによって高周波成分が
除去され、なだらかな曲線波形に波形整形される。図示
するように、光スポットの実際の位置がわずかに左側へ
ずれてイメージセンサ出力ＡＯがＡ１になるとローパス
フィルタ出力の波形はＢＯからＢ１に変わり、スレッシ
ョルドレベルｔｈとの交差点ｔ１．ｔ２もｔ１′。
ｔ２’に変わる。一方、スタートパルスＳＴが出る基準
点から上記の交差点のそれぞれの位置までは駆動クロッ
クよりも高速の計数クロックで計数されているためＮｏ
はＮ１となり、演算によって得られる中心位置は僅かに
左方向に移動する。このように従来の装置では検出する
ことのできない光スポツト位置のわずかな移動であって
も、ローパスフィルタと高速の計数クロックを用いるこ
とによって識別できる。この場合、計数クロックが高速
であればある程その分解能は高くなる。
点から上記の交差点のそれぞれの位置までは駆動クロッ
クよりも高速の計数クロックで計数されているためＮｏ
はＮ１となり、演算によって得られる中心位置は僅かに
左方向に移動する。このように従来の装置では検出する
ことのできない光スポツト位置のわずかな移動であって
も、ローパスフィルタと高速の計数クロックを用いるこ
とによって識別できる。この場合、計数クロックが高速
であればある程その分解能は高くなる。
このようにこの発明によれば、階段波状にあるイメージ
センサ出力をローパスフィルタによってなだらかな曲線
状波形にした後、イメージセンサの駆動クロックより高
速の計数クロックを用いてスレッショルドレベルとの比
較を行うようにしたので、イメージセンサの素子数が少
なくても光スポツト受光位置の検出分解能を高くするこ
とができる。また複雑な回路を使用しなくても簡ｆｎに
構成でき、しかも低コストで実現できる利点がある（ｅ
ｌ実施例 第３図はこの発明の実施例である受光位置検出装置のブ
ロック図である。また第４図は同受光位置検出装置の動
作を示すタイミングチャートである。
センサ出力をローパスフィルタによってなだらかな曲線
状波形にした後、イメージセンサの駆動クロックより高
速の計数クロックを用いてスレッショルドレベルとの比
較を行うようにしたので、イメージセンサの素子数が少
なくても光スポツト受光位置の検出分解能を高くするこ
とができる。また複雑な回路を使用しなくても簡ｆｎに
構成でき、しかも低コストで実現できる利点がある（ｅ
ｌ実施例 第３図はこの発明の実施例である受光位置検出装置のブ
ロック図である。また第４図は同受光位置検出装置の動
作を示すタイミングチャートである。
駆動クロックｆＯで走査されたイメージセンサ出力はビ
デオ信号としてローパスフィルタ１に入力し、イメージ
センサ出力■を曲線状波形にする。高速Ａ／Ｄ変換器２
は上記出力■をＡ／Ｄ変換し、最大値回路３に出力する
。最大値回路３はＡ／Ｄ変換された信号から最大値を抽
出する。Ｄ／Ａ変換器４は、その最大値信号をＤ／Ａ変
換してアナログ演算器５に出力する。アリ川コグ演算′
ａ５には基準電圧発生器６からノイズレベルを除去する
ための基準信号Ｅ１と最大値に対するスレッショルドレ
ベルの比率を設定する基準値Ｅ２とが入力し、アナログ
演算器５は上記Ｄ／Ａ変換器４の出力■と基準値Ｅ１お
よびＥ２とを比較する。コンパレータ７は上記アナログ
演算器５の出力■とローパスフィルタ１の出力■とを比
較し、後者のレベルが前者を上回る間コンパレート出力
■をハイにして次段の計数器８に出力する。計数器８は
イメージセンサの走査を開始するスタートパルスＳＴが
入力したとき（Ｑｘｎ （ｎ＝４＞の高速の計数クロッ
クでカウントを開始する。その計数クロックは発振器１
０から与えられ、後述するように、上記コンパレート出
力■がハイになるまでｆＱＸｎのクロックに設定され、
ハイの間は分周器９で２に分周された％（ｆＯｘｎ）の
クロックに設定される。上記計数器８１分周器９および
発振器１０は本発明の計数手段を構成する。
デオ信号としてローパスフィルタ１に入力し、イメージ
センサ出力■を曲線状波形にする。高速Ａ／Ｄ変換器２
は上記出力■をＡ／Ｄ変換し、最大値回路３に出力する
。最大値回路３はＡ／Ｄ変換された信号から最大値を抽
出する。Ｄ／Ａ変換器４は、その最大値信号をＤ／Ａ変
換してアナログ演算器５に出力する。アリ川コグ演算′
ａ５には基準電圧発生器６からノイズレベルを除去する
ための基準信号Ｅ１と最大値に対するスレッショルドレ
ベルの比率を設定する基準値Ｅ２とが入力し、アナログ
演算器５は上記Ｄ／Ａ変換器４の出力■と基準値Ｅ１お
よびＥ２とを比較する。コンパレータ７は上記アナログ
演算器５の出力■とローパスフィルタ１の出力■とを比
較し、後者のレベルが前者を上回る間コンパレート出力
■をハイにして次段の計数器８に出力する。計数器８は
イメージセンサの走査を開始するスタートパルスＳＴが
入力したとき（Ｑｘｎ （ｎ＝４＞の高速の計数クロッ
クでカウントを開始する。その計数クロックは発振器１
０から与えられ、後述するように、上記コンパレート出
力■がハイになるまでｆＱＸｎのクロックに設定され、
ハイの間は分周器９で２に分周された％（ｆＯｘｎ）の
クロックに設定される。上記計数器８１分周器９および
発振器１０は本発明の計数手段を構成する。
以上の構成からなる受光位置検出装置にイメージセンサ
出力■が入力すると、第４図（Ａ）に示すようにローパ
スフィルタ１の出力は点線で示す■の波形となる。Ｄ／
Ａ変換器４の出力■は上記出力■の最大値レベルとなり
、アナログ演’ｊｔＺ１５はその最大値レベルＰ Ｌ
１および基準電圧発生器６によって与えられる基準値Ｅ
１およびＥ２に基づいてスレッショルドレベル■（Ｓ
Ｌ Ｏ） 全形成する。この結果、コンパレート出力■
番オ図示するようにｔａの期間ハイとなる。旧敵器８は
スタートパルスＳＴが発生した時点（基準点）から（ｆ
ＯＸｎ）のクロックでコンバレー１・出力■が立ち上が
るまで計数し、さらにｔａの期間！／５（ｆＯＸｎ）の
クロックで計数する。これによってスタートパルスＳＴ
が発生した時点からコンパレ−タタ力■の〃時点まで、
すなわち基準点から光スポットの位置までのカウント数
Ｎへを算出する。そして、距離計として使用する場合に
は、さらに所定の計算を行うことにより被測定物までの
距離をめる。なお、上記のカウント数ＮＡをめるために
この実施例においては、スタートパルスＳＴで計数器を
起動し、コンパレート出力■が立ち上がった時点で計数
クロックの周波数を２に落とし、コンパレート出力■が
立ち下がった時点で計数器の駆動を停止するようにして
いる。このようにすることによって、計数クロックをｆ
ＯＸｎとしたときのスタートパルスＳＴ立ち上がり時点
からコンパレート出力■の中心時点までのカウント数を
簡単にめることができる。
出力■が入力すると、第４図（Ａ）に示すようにローパ
スフィルタ１の出力は点線で示す■の波形となる。Ｄ／
Ａ変換器４の出力■は上記出力■の最大値レベルとなり
、アナログ演’ｊｔＺ１５はその最大値レベルＰ Ｌ
１および基準電圧発生器６によって与えられる基準値Ｅ
１およびＥ２に基づいてスレッショルドレベル■（Ｓ
Ｌ Ｏ） 全形成する。この結果、コンパレート出力■
番オ図示するようにｔａの期間ハイとなる。旧敵器８は
スタートパルスＳＴが発生した時点（基準点）から（ｆ
ＯＸｎ）のクロックでコンバレー１・出力■が立ち上が
るまで計数し、さらにｔａの期間！／５（ｆＯＸｎ）の
クロックで計数する。これによってスタートパルスＳＴ
が発生した時点からコンパレ−タタ力■の〃時点まで、
すなわち基準点から光スポットの位置までのカウント数
Ｎへを算出する。そして、距離計として使用する場合に
は、さらに所定の計算を行うことにより被測定物までの
距離をめる。なお、上記のカウント数ＮＡをめるために
この実施例においては、スタートパルスＳＴで計数器を
起動し、コンパレート出力■が立ち上がった時点で計数
クロックの周波数を２に落とし、コンパレート出力■が
立ち下がった時点で計数器の駆動を停止するようにして
いる。このようにすることによって、計数クロックをｆ
ＯＸｎとしたときのスタートパルスＳＴ立ち上がり時点
からコンパレート出力■の中心時点までのカウント数を
簡単にめることができる。
第４図（Ｂ）はイメージセンサ出力の成るビット出力Ａ
ＯがＡ１に変動した場合のタイミングチャートを示して
いる。このように変化する場合は、実際の光スポツト位
置がわずかに右方向に移動したときである。図示するよ
うに、この場合にはローパスフィルタ出力■の右側の曲
線が第４図（Ａ）の場合に比べてよりなだらかとなり、
全体として若干右方向に移動する。このためコンパレー
ト出力■は立ち上がり点を殆ど変えずにｔｂ（ｔｂｅｔ
ａ）の幅に変わる。この結果、（ｆＯＸｎ）のクロック
による計数値はほぼそのままで２（ｆＱＸｎ）のクロッ
クによる計数値が増え、それらの加算値であるカウント
数ＮＢが第４図（Ａ）のカウント数ＮＡに比べて少し大
きくなる。
ＯがＡ１に変動した場合のタイミングチャートを示して
いる。このように変化する場合は、実際の光スポツト位
置がわずかに右方向に移動したときである。図示するよ
うに、この場合にはローパスフィルタ出力■の右側の曲
線が第４図（Ａ）の場合に比べてよりなだらかとなり、
全体として若干右方向に移動する。このためコンパレー
ト出力■は立ち上がり点を殆ど変えずにｔｂ（ｔｂｅｔ
ａ）の幅に変わる。この結果、（ｆＯＸｎ）のクロック
による計数値はほぼそのままで２（ｆＱＸｎ）のクロッ
クによる計数値が増え、それらの加算値であるカウント
数ＮＢが第４図（Ａ）のカウント数ＮＡに比べて少し大
きくなる。
以上のようにしてイメージセンサ出力をローバスフィル
ク１を通ずことによってなだらかな曲籾；状波形にし、
そのローパスフィルタ出力とスレッショルドレベルとを
高速の計数クロックを用いて比較することにより光スボ
ッＩ・位置の検出分解能を高めることができる。なお、
第２図において、光スポツト位置の実際の移動長さと、
演算でめた移動長さとが一致しなく、またそれらの長さ
の変化の関係が直線的でない場合には、公知のりニアラ
イザを用いて補正すればよい。
ク１を通ずことによってなだらかな曲籾；状波形にし、
そのローパスフィルタ出力とスレッショルドレベルとを
高速の計数クロックを用いて比較することにより光スボ
ッＩ・位置の検出分解能を高めることができる。なお、
第２図において、光スポツト位置の実際の移動長さと、
演算でめた移動長さとが一致しなく、またそれらの長さ
の変化の関係が直線的でない場合には、公知のりニアラ
イザを用いて補正すればよい。
第１図は従来の受光位置検出装置の検出方法を説明する
図であり、第２図はこの発明の受光位置検出装置の検出
方法を説明する図である。また第３図はこの発明の実施
例のブロック図、第４図（Ａ）、（Ｂ）はタイミングチ
ャートである。 １−ローパスフィルタ（積分回路）、 ８−ｉｉ＋数器、１０−（計数クロック）発振器。 ０
図であり、第２図はこの発明の受光位置検出装置の検出
方法を説明する図である。また第３図はこの発明の実施
例のブロック図、第４図（Ａ）、（Ｂ）はタイミングチ
ャートである。 １−ローパスフィルタ（積分回路）、 ８−ｉｉ＋数器、１０−（計数クロック）発振器。 ０
Claims (1)
- （１） 予め設定したスレッシジル１゛レベルにイメー
ジセンサ出力が交差する２点をめ、基準点から最初の交
差点までの計数値に、」二記２点間の計数値の〃を加え
て、基準点に対するイメージセン・す上の光スポツト受
光位置を検出するようにした装置において、 前記イメージセンサ出力を曲線状波形に整形するローパ
スフィルタと、前記針数値をめる計数クロックをイメー
ジセンサの駆動クロックより高速にした計数手段とを設
けたことを特徴とするイメージセンサ上の光スポツト位
置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20152683A JPS6093904A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | イメ−ジセンサ上の光スポツト位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20152683A JPS6093904A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | イメ−ジセンサ上の光スポツト位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6093904A true JPS6093904A (ja) | 1985-05-25 |
| JPH0575964B2 JPH0575964B2 (ja) | 1993-10-21 |
Family
ID=16442502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20152683A Granted JPS6093904A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | イメ−ジセンサ上の光スポツト位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6093904A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62176704U (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-10 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5852508A (ja) * | 1981-09-22 | 1983-03-28 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 形状測定装置 |
-
1983
- 1983-10-28 JP JP20152683A patent/JPS6093904A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5852508A (ja) * | 1981-09-22 | 1983-03-28 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 形状測定装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62176704U (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-10 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0575964B2 (ja) | 1993-10-21 |
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