JPS6112202B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

近年、物体上に存在する標識、物体上に投影さ
れた輝点、物体に付与された発光体などの位置を
非接触で計測して、物体表面の形状、傾きの度
合、あるいは物体の運動などを計測することに対
する要請が高まつてきている。このような計測に
おける計測精度は、標識位置の計測精度に大きく
依存する。このような目的に使用される標識位置
検出器はテレビカメラ、半導体光検出素子、固体
撮像素子などを使用している。 本発明はこのような標識位置検出器に係るもの
であり、その目的は標識位置検出器の実効測定可
能領域を拡大する、もしくは標識位置検出精度を
向上せしめることにある。 光感素子の実効測定可能領域の拡大は素子の光
感領域の面積を拡大することにより行なえるが、
広い面積に亘り均質性を保持しなければならない
という問題があり、又精度の高い素子を製造する
ときはそのぶどまりが著しく低下するという問題
もある。仮に素子自体の精度が十分であつてもそ
の関連電源や増巾器の精度を素子の精度まで近づ
けなければ素子の精度を発揮させることができな
いが、電源や増巾器の精度をその程度まで向上さ
せることがしばしば技術的にも困難であり価格も
禁止的なものとなる、又標識位置検出をデジタル
情報として提示するにはアナログデジタル変換器
を必要とするが、素子の精度に応ずる変換器の製
作について上と同様の問題が生じる。光感素子と
してフオトダイオードを多数配置して成る固体撮
像素子を使用すればデジタル情報を直接得ること
ができ変換器に関する問題もなくなるが、その場
合は光感素子の精度を上げることが困難となる。 既に述べたように本発明は、通常の光感素子と
その関連電源、増巾器、変換器を用いてそれらの
精度よりも更に高い精度で標識位置を検出する、
又は光感素子の実効測定可能領域を拡大すること
を目的とするもので、この目的は本発明に従つて
被測定物体から光感素子の検出領域外に向う光を
光感素子の検出領域に投射する位置に光反射体を
配置して光感素子の見かけ上の実効領域を拡大す
ることにより達成される。 以下に添付図を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。 第１図を参照する。第１図には従来の標識位置
検出装置を示す。被測定物体１上を光ビームが掃
引する。被測定物体１の点からの反射光は撮像レ
ンズ２を通して光感素子３に投射される。撮像レ
ンズ２と光感素子３とが輝点位置検出部を構成し
ており、そして座標値演算部４が第２図に示す諸
元から次式に従つて輝点の瞬時位置を決定する。 ｘ＝ｘ_ｎ／ａ・ｚ ｙ＝ｙ_ｎ／ａ・ｚ（＝ztan） こゝで、θ，φは光ビームの投射角度でθは
xz面内の角を、φはxz面からの角をそれぞれ示
している。 本発明の原理を示す第３図を参照する。第３図
において５は光感素子３の周囲に配置した反射体
である。このように構成することにより光感素子
３の見かけ上の実効領域を破線で示す範囲まで拡
大できる。すなわち、物体１上の標識Ａ，Ｂ，Ｃ
は、光感素子３上の、ａ，ｂ，ｃ点で検出され
る。Ａ，ａ又はＣ，ｃについては光感素子の領域
外a′，c′に投射され、そのため本来計測不可能と
なる筈のものである。 ａ，ｃについては、いずれの反射体によりそし
てまた何回反射されたのかという情報があれば、
直ちにa′，c′点の位置に換算することができる。 第４図を参照してその換算方法の一例を説明す
る。第４図において輝点から光感素子の検出領域
又は検出領域の見かけ上の拡張領域への投射点は
図の正弦波の上に存在するものとする。図中反射
体の間の数字は反射回数インデツクスｎを示す。
この反射回数インデツクスはその符号により最初
の反射がいずれの（上方もしくは下方の）反射体
でなされたかを示し、又、その数値は反射の回数
を示している。例えばｎ＝＋３は光感素子上に投
射された輝点が、上方、下方、上方の順序で反射
されたことを示している。この符号は又輝点の運
動領域が光感素子の検出領域の上下いずれかであ
るかをも示している。

【表】

【表】 光感素子上で検出された標識位置から見かけ上
拡張した領域内の標識位置を求めるには、各方向
についての反射回数インデツクスを求める、換言
すればどの反射体によつて何回反射して感光素子
に投射されたかを知る必要がある。この判定は以
下のようにして行うことができる。 運動の連続性を利用して判定する。 被測定物体上の任意の点に標識を付してこの
物体の運動を計測する場合現実の物理系におい
ては速度が連続であるから光感素子境界部にお
いて、速度が不連続（運動方向が逆転）となる
と（第５図点１，２，３………参照）反射の状
態（反射回数インデツクス）が変化すると判定
してよい。１つの区間における反射回数インデ
ツクスが判れば他のすべての区間については表
１によつて反射回数インデツクスが定まり標識
の相対位置は前掲の式により算出できる。 標識移動の規則性を利用して判定する。 光ビームで被測定物体上を走査して表面形状
を計測する場合には、標識（光ビームの輝点）
の移動は制御でき、その制御の規則性との関連
で反射回数インデツクスを求める。たとえば輝
点を一方向に移動していくと光感素子上での輝
点位置の移動の方向は反射回数インデツクスが
変化するごとに逆転する。一つの区間について
反射回数インデツクスを決定すれば他のすべて
の区間について反射回数インデツクスが定ま
り、輝点位置を算出できる。 他の位置検出装置を併用して判定する。 標識がどの区分にあるかだけを適当な位置検
出装置によつて計測しこれを基準に他の区分の
反射回数インデツクスを定めて正確な標識位置
を算出する。この場合に用いる補助的な標識位
置検出装置はあまり精度の高いものでなくても
よい。この方法を前述のの方法と併用して
もよいし、またこの方法で前述のの方法に
おける一区分の絶対反射インデツクスを決定し
て標識の絶対位置を算出することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の標識位置検出装置の略図であ
る。第２図は標識位置決定の諸元を示す図であ
る。第３図は本発明の標識位置検出器の原理図で
ある。第４図は輝点位置とそれに対応する光感素
子上の投射位置との関係を示す図である。第５図
は輝点移動の連続性と投射点移動の不連続性との
関係を示す図である。 １……被測定物体、２……撮像レンズ、３……
光感素子、４……座標値演算部、５……反射体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 投影レンズとこの投影レンズによる投影面に
   配置した光感素子と、この光感素子と前記の投影
   レンズとの間に配置し、光感素子の検出領域外に
   向う被測定物体からの光を光感素子の検出領域に
   投射する光反射体とを備えることを特徴とする標
   識位置検出器。 ２ 前記の光感素子が半導体光検出素子、テレビ
   カメラ又はイメージセンサであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の標識位置検出
   器。 ３ 前記の光反射体が鏡、ガラス、プラスチツク
   又は液体表面であることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の標識位置検出器。