JPS61209314A

JPS61209314A - 座標デ−タ検出装置

Info

Publication number: JPS61209314A
Application number: JP60049907A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Murai; 俊治村井; Fumio Otomo; 文夫大友; Hitoshi Otani; 仁志大谷
Original assignee: Tokyo Optical Co Ltd
Current assignee: Tokyo Optical Co Ltd
Priority date: 1985-03-13
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1986-09-17

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は座標データ検出装置、さらに詳しくは、物体上
の測定点の３次元座標あるいはステレオ画像中に任意に
設けた測定点の３次元座標を非接触でデータ検出するた
めの装置に関する。

〔従来技術〕

従来の非接触型の３次元座標データ検出装置の例として
は、１対のステレオ写真の双方において対応した測定点
を抽出し、この測定点の写真上での座標値から３次元座
標値を算出する装置が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の３次元座標データ検出装置においては、写真
を媒体とするので時間がかかりさらに、測定点の抽出に
熟練と時間を要し、極めて非能率的な作業が必要とされ
、特に測定対象物の形状が複雑で測定点が多い場合作業
者の疲労は多大であった。

また、１対のカメラからなるステレオカメラによって撮
影されたステレオ写真を使用する場合、各カメラと測定
点を含む測定平面すなわちＸ軸が確定しているからＸ軸
に関してのみ測定点の対応関係を演算すればよいが、一
台のカメラを移動させて撮影したステレオ写真を使用す
る場合、各写真間に機械的関係がないからＸ軸及びこれ
と直交するｙ軸に関して測定点の対応関係を演算しなけ
ればならずデータ処理が繁雑となる問題があった。

本発明は従来の非接触型の座標データ検出装置の上記問
題に鑑みなされたものであって、画像データを得るため
の複数の検出器をｙ軸に関して対応させて配置してＸ軸
に関してのみ測定点の対応関係を求めるデータ処理の容
易な座標検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、また、画像データを電気的に記憶しこれを電
気的に演算処理することにより測定時間を大幅に短縮さ
せることができる座標データ検出装置を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は上記目的を達成するため以下の構成上の特徴を
有する。すなわち、本発明は、被測定物の像を得る光学
系及び上記像位置に互いの検出信号が重複する如く配置
された複数のアレイ状検出素子を有する検出系から成る
検出部と、上記アレイ状検出素子のそれぞれからデータ
を取り出す制御部と、上記制御部によって取り出された
各アレイのデータを記憶する記憶部とから構成されるこ
とを特徴として構成される。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように写真を媒体とせず対象物体から得
られる画像データを電気的に記憶してこれを処理して座
標算出を行うから測定操作が容易でかつ測定時間を大幅
に短縮できる利点を有する。

また、本発明は、画像データを得るための検出器をｙ軸
に関し対象に配置することによりＸ軸に関してのみ測定
点の対応関係を求めることを要するデータ処理の簡単で
ある利点を有する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、データ読取り系及び処理出力
系に分けて説明する。

（データ読取り系）データ読取り系１００は、第１図に示すように、測定の
対象物体３の光学像を得るための光学系と該光学像を光
電式に検出する手段からなる検出部１０と、検出部１０
からデータを得てこれを処理する制御部２０と、制御部
２０により得られたデータを記憶する記憶部３０とから
なる。

まず、対象物体３を考慮して、第１図に示すようにｘ、
ｙ、ｚ座標を定める。検出部１０は、対象物体３の上方
位置に２つの対物レンズ１０５．１０６をＸ軸方向に並
べて配置し、さらに対物レンズ１０５．１０６による対
象物体３の結像位置にリニアＣＧＤ　Ｃ電荷結合素子）
１０３．１０４を、検出方向がＸ軸方向と平行となるよ
うに配置する。ＣＣＤ１０３．１０４、対物レンズ１０
５．１０６はそれぞれ検出部（Ａ）１０１及び検出部（
Ｂ）１０２を構成し、検出装置１０１．１０２は一体と
なってパルスモータ１０７によってｙ軸方向に移動可能
である。

検出装置１０１．１０２の間には、対物レンズ１０９、
パターンフィルム１１０及び光源１１１からなる照明ユ
ニット１０８が配置される。照明ユニット１０８は対象
物体３の表面に模様がない場合に、その表面に格子状、
ストライブ状、あるいは濃度や周期に係るランダムパタ
ーンを投影するために使用される。

一方、制御部２０及び記憶部３０は以下のように構成さ
れる。すなわち、まず、制御部２０は、検出部（Ａ）１
０３及び検出部（Ｂ）１０２からの信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換器（Ａ）１２１及びＡ／Ｄ変換器
（Ｂ）１２２、後述のＲＡＭ１２３．１２４が一走査分
のデジタル信号を記憶する時にＲＡＭ１２３．１２４の
アドレスを管理するカウンタ１２５、−走査中の最大信
号を検出する最大値検出部（Ａ）１２７及び最大値検出
部（Ｂ）１２６、ＣＧＤ　１０３．１０４の制御と各部
のタイミングをとるタイミングパルスを発生するタイミ
ングパルス発生部１２８とを包含する。

記憶部３０は、−走査分のデジタル信号を記憶するＲＡ
Ｍ　（Ａ）１２３、ＲＡＭ　（Ｂ）１２４、及び全走査
分のデータを記憶するディスク２からなる。

タイミングパルス発生部１２８は、Ａ／Ｄ変換器１２１
．１２２へ信号線ＡＳを通してＡ／Ｄ変換スタートのパ
ルス信号を出力し、一方Ａ／Ｄ変換器１２１．１２２か
らＡ／Ｄ変換終了信号を信号線ＡＥＡ、ＡＥＢを通して
受取る。タイミングパルス発生部１２８は、Ａ／Ｄ変換
器１２１．１２２の両方からＡ／Ｄ変換終了信号を受取
ると、信号線Ｔ１を通してＣＣＤ１０３．１０４へ出力
されるクロック信号Ｔｌ　　（Ｓ）（第３図参照）を１
０”から“１１あるいは“１”から０”に変換し、ＣＣ
Ｄ　１０３．１０４をそれぞれ１ビツトだけシフトさせ
、再びＡ／Ｄ変換スタートのパルス信号をＡ／Ｄ変換器
１２１．１２２へ出力する。

すなわち、タイミングパルス発生部１２８とＡ／Ｄ変換
器１２１．１２２によって発振ループが形成され、該発
振ループの作動によりＣＣＤ１０３．１０４の走査が実
行され、その出力信号はそれぞれＡ／Ｄ変換器１２１，
１２２によってデジタル信号に変換されてＲＡＭ１２３
．１２４に入力される。

タイミングパルス発生部１２８は、また、主制御部１か
らデータ線ＴＣを通して周期データを受取る。タイミン
グパルス発生部１２８の内部には、信号線Ｔ１を通して
出力されるデジタル信号をクロック信号ＴＩ　　（Ｓ）
（第３図参照）として計数し、上記周期データに基づい
て１サイクルするカウンタが含まれており、１サイクル
するごとに信号ｖＡＴ２を通してＣＣＤＩＯ３、ｉ０４
にタイミングパルス信号Ｔ２（Ｓ）（第３図参照）を１
パルス出力する。ところで、ＣＣＤ　１０３．１０４は
蓄積効果形であり、蓄積時間を制御することにより出力
信号の大きさを変えることができ、信号ＩＩＩＡＴ２を
通してＣ０Ｄ１０３．１０４へ出力されるタイミングパ
ルス信号Ｔ２　（Ｓ）はこの蓄積時間の制御を行うため
のものである。

タイミングパルス発生部１２８は、さらに、主制御部１
から信号線Ｓを通して読取りスタート信号５（Ｓ）（第
３図参照）を受取る。タイミングパルス発生部１２８は
、読取りスタート信号５（Ｓ）を受取りかつタイミング
パルス信号Ｔ２（Ｓ）をＣＣＤ１０３．１０４へ出力す
ると、クロック信号Ｔｌ（Ｓ）と同期した書込み信号Ｔ
３（Ｓ）　（第３図参照）を信号線Ｔ３を通してカウン
タ１２５へ出力し、一方パルス信号Ｔ３　（Ｓ）の発生
はカウンタ１２５から信号線Ｅを通して入力される後述
の読取り終了信号Ｅ（Ｓ）（第３図参照）を受取ること
により停止させられる。

カウンタ１２５は主制御部１から信号ＮＩＡＳを通して
読取りスタート信号Ｓ　（Ｓ）を受取ることによってリ
セットされ、その後書込み信号Ｔ３　（Ｓ）を計数する
。カウンタ１２５によるこの計数値はＣＣＤ　１０３．
１０４のアドレス値を示し、アドレスデータ線ＡＤＲを
通してＲＡＭ１２３．１２４へ出力される。カウンタ１
２５は、計数値が所定数、例えばＣＣＤ１０３．１０４
のビット数に達すると、信号線Ｅを通して読取り終了信
号Ｅ　（Ｓ）をタイミングパルス発生部１２８及び主制
御部１へ出力する。ＲＡＭ１２３．１２４は、書込み信
号Ｔ３　（Ｓ）によってカウンタ１２５の計数値に従っ
たアドレス位置にＡ／Ｄ変換器１２１．１２２からの出
力データを書込む。

最大値検出部１２６．１２７はそれぞれ比較器とランチ
から成り、読取りスタート信号Ｓ　（Ｓ）により上記ラ
ッチがリセットされ、その後Ａ／Ｄ変換器１２１．１２
２からのデータが該ラッチ内にあるデータよりも大きけ
れば、Ａ／Ｄ変換器１２１．１２２から出力されている
データにラッチの内容が書込み信号Ｔ３　（Ｓ）により
置換えられる。すなわち、上記ラッチは、−走査の読取
りが終了した時点で、該読取りデータの最大値（Ａｍａ
ｘ）、（Ｂｍａｘ）が保持される。この最大値（Ａｍａ
ｘ　）、（Ｂｍａｘ　）は、主制御部１より信号線ＭＥ
Ｉ、ＭＢ２を通して出力される制御信号を受取ることに
より、データ！［）ＡＴを通して主制御部１に出力され
る。

マイクロコンピュータあるいはパーソナルコンピュータ
によって形成される主制御部１は、測定が開始すると、
最初に周期データをデータ線ＴＣを通してタイミングパ
ルス発生部１２８に送り、次に読取りスタート信号Ｓ　
（Ｓ）を信号線Ｓを同じくタイミングパルス発生部１２
８に送る。タイミングパルス発生部１２８は、上述した
ように、上記入力によりＣＣＤ　１０３．１０４の蓄積
時間を制御し、ＣＣＤ　１０３．１０４からの一走査分
の出力信号はＲＡＭ１２３．１２４に書込まれ、また−
走査における出力信号の最大値（Ａｍａｘ）、（Ｂｎ＋
ａｘ）が最大値検出部１２６．１２７によって検出され
る。

主制御部１は、さらに、上述したようにカウンタ１２５
から読取り終了信号Ｅ　（Ｓ）を受取ると、制御信号を
信号ｖＡＭＥ１、ＭＢ２を通して最大値検出部１２６．
１２７に出力し、データ線ＤＡＴを通して上記最大値（
Ａｍａｘ）、（Ｂｍａｘ　）を主制御部１に入力させる
。ここで、もし、最大値（Ａｎ＋ａｘ　）、（Ｂｍａｘ
）の大きい方のデータが所定、の範囲内に含まれていな
い場合、すなわちＣＣＤ１０３．１０４の出力が低過ぎ
る場合には、上記周期データを加減して再度読取りスタ
ート信号５（Ｓ）をタイミングパルス発生部１２８へ出
力して読取りデータを取直す、一方、上記最大値（Ａａ
ａｘ　）、（Ｂｍａｘ）の大きい方のデータが所定の範
囲内に含まれている場合には、主制御部１は、ＲＡＭ、
１２３．１２４に記憶されている一対の一走査分の画像
データ（Ａ）、（Ｂ）を、アドレスデータ線ＡＤＲと読
取り信号線ＲＲ１、ＲＲ２とを通してＲＡＭ１２３．１
２４を制御することにより、データ線ＤＡＴを通して制
御部１に移し、ディスク２に人力させる。主制御部１は
その後、信号線ＭＴを通してパルスモータ１０７を駆動
して、検出部１０１．１０２をｙ軸方向に移動させて、
再びＸ軸方向について走査がなされる。このようにして
、対象物体３についてｘ、ｙ軸に関する画像データ（Ａ
）、（Ｂ）がディスク２に記憶される。

（処理出力系）処理出力系２００は、第２図に示すように、ディスク２
に記憶された一対の画像データ（Ａ）、（Ｂ）から、対
象物体３の画像をモニタＴＶ２５４上に交互に表示し、
これを左右交互に開閉するシャッターを有する分離用メ
ガネ２５９によって観察して対象物体画像を立体視する
とともに、対象物体３上の任意の測定点のｘ、ｙ、ｚ軸
の座標を演算して表示する。

処理出力系２００は、第２図に示すように、ステレオ画
像を形成する画像データ（Ａ）、（Ｂ）を記憶する記憶
部２１０と、画像データ（Ａ）における測定点を設定す
る測定点設定部２２０と、上記測定点に対する画像デー
タ（Ｂ）における対応点を相関処理によって求める相関
部２３０と、設定部２２０によって設定された測定点に
基づいて画像データ（Ａ）に測定点マークデータを加え
、かつ相関部２３０からの対応点に基づいて画像データ
（Ｂ）に対応点マークデータを加えて出力するマーカ部
２４０と、マーカ部２４０から出力された上記測定点マ
ークデータを含む画像データ（Ａ）と上記対応点マーク
データを含む画像データ（Ｂ）によって画像を形成する
画像形成部２５０と、上記測定点マークデータと上記対
応点マークデータから測定点を表示する表示部２６０と
から構成される。上記構成の処理出力系２００は主制御
装置によって制御され、主制御部１は、所望の制御を行
うように入力装置４と接続される。

画像形成部２５０の映像信号制御部２５２は、カウンタ
等により構成された発振器２５１の出力信号をクロック
信号として水平同期信号Ｈ１垂直同期信号■及びブラン
キング信号ＢをモニタＴＶ２５４に出力し、また記憶部
２１０の映像メモリＶＲＡＭ　（Ａ）２１３．映像メ−
Ｔ−ＩＪＶＲＡＭ（Ｂ）２１４の画像データをモニタＴ
Ｖ２５４上の所定位置に表示するためのアドレスデータ
をアドレスデータ線ＡＤＶを通してＶＲＡＭ２１３．２
１４に出力する。そして、映像信号制御部２５２は、主
制御部１から信号線ＶＣＥを通して出力される禁止信号
が入力されるとアドレスデータをＶ　ＲＡＭ（Ａ）２１
３、（Ｂ）２１４に出力することを停止するが、それ以
外の時には常にアドレスデータをＶＲＡＭ　（Ａ）２１
３、（Ｂ）２１４に繰返して出力している。なお、主制
御部１は、入力装置４によってディスク２にある画像デ
ータのうち所望とする領域の画像データをＶＲＡＭ　（
Ａ）　２１３、（Ｂ）２１４に入力する。

ＶＲＡＭ２１３．２１４の出力データは、マーカ部２４
０のマーカ（Ａ）２４２、マーカ（Ｂ）２４４を介して
画像形成部２５０の切換器２５６に入力される。切換器
２５６は映像信号制御部２５２の垂直同期信号Ｖがフリ
ップフロップ２５８を通して〃に分周された周波数の信
号を入力され、これに基づいてマーカ（Ａ）２４２、（
Ｂ）２４４からの出力を交互に切換えてブランキング２
５７に出力する。従って、モニタＴＶ２５４は、切換器
２５６のこの切換え作動により画像データ（Ａ）、（Ｂ
）による対象物体像を交互に表示することになる。

ブランキング部２５７は、映像信号制御部２５２から出
力されるブランキング信号ＢによってモニタＴＶ２５４
の帰線時に画像データの出力を停止し、その他の時は切
換器２５６の出力をＤ／Ａ変換器２５８に出力する。Ｄ
／Ａ変換器２５８はブランキング部２５７からのデジタ
ル画像データ信号をアナログ信号に変換してモニタＴＶ
２５４に出力する。

測定者がモニタＴＶ２５４を観察するときに使用する分
離用メガネ２５９は、液晶等によって作られた光学シャ
ッタを左右メガネレンズ枠用に設け、該光学シャフタを
、フリップフロップ２５８の出力により、モニタＴＶ２
５４上の切換え画像に同期させて左右交互に開閉させる
ことにより、画像データ（Ａ）、（Ｂ）による対象物体
像をそれぞれ測定者の左右眼により観察させて対象物体
３の立体視を可能にする。

測定点設定部２２０はモニタＴＶ２５４上における測定
点を設定するために座標ＸＦ−，）’Ｐを入力するため
のものであり、測定点の座標を入力するタブレフト又は
キイー２２１の出力は設定部２２２に入力される。設定
部２２２は入力された測定点座標ＸＰ　、）’Ｆを記憶
してこれを後述の比較器に出力するとともに、座標ｘ、
、に関してあらかじめ入力されているウィンド定数±ω
を加えて、（Ｘ　＋ω）、（Ｘ　−ω）をそれぞれ比較
器ｐ後述する相関器においては画像データ（Ａ）における測
定点近傍のデータ列に対し類似したデータ列を画像デー
タ（Ｂ）から抽出するものであるからウィンド定数（±
ω）はこの時のデータ列長を規制するものである。

比較器（ｘｐ±ω）２２４は、映像信号制御部２５２か
らのアドレスデータと設定部２２２からのウィンド定数
信号（ｘｐ十〇）、（３Ｃｐ４）とを受取り、Ｘ軸方向
に関するアドレスデータが（Ｘ＋ω）とくｘｐ−ω）と
の間にある時に出力信号を発生する。比較器０’Ｆ）２
２６は映像信号制御部２５２からのアドレスデータと設
定部２２２からの座標ｙＰとを受取り、ｙ軸方向に関す
るアドレスデータがｙＰと一致した時に出力信号を発生
する。

相関部２３０のＡＮＤ回路２３２は比較器（Ｘ　ｐ±ω
）２２４及び比較器ｙｐ２２６（Ｄ出力信号の両方を受
けると出力を発生する。相関器２３４は発振器２５１の
出力信号を端子ＣＬを通してクロック信号として受取り
、端子ＡにＡＮＤ回路２３２の出力信号が入力している
時にはＶＲＡＭ（Ａ）２１３からの出力データを端子Ｄ
Ａを通して入力される。一方、端子Ｂに比較器）’Ｐ２
２６の出力信号が入力している時にはＶＲＡＭ　（Ｂ）
２１４からの出力データを端子ＤＢを通して入力される
。すなわち、相関器２３４には、相関用データとしてＶ
ＲＡＭ　（Ａ）２１３に記憶されている座標ｙＰの行の
　“Ｘ十〇　”の範囲の画像デ−タと、ＶＲＡＭ　（Ｂ
）２１４に記憶されている座標ｙＰの行の一走査分の画
像データとが人力される。相関器２３４は、端子ＤＢか
ら入力したー走査分の画像データの中から端子ＤＡから
入力した（　ｘ　ｐ十〇）の画像データに類億した画像
データの部分を検出して、この部分の位置に係る位置信
号いいかえると座標ｘ０に対応する対応点の座標ｘ２′
を出力する。相関器２３４の構成の詳細は後述する。

相関部２３０の比較器（ＸＰ）２３８は、設定部２２２
から入力されるデータｘ、の信号と、映像信号制御部２
５２からＸ軸方向のアドレスデータ信号とを受取り、両
者が一致した時に出力を発生してこれをマーカ部２４０
のマーカ（Ａ）２４２に出力する。マーカ（Ａ）２４２
は比較器（ｙ、）２２６と比較器（Ｘｐ）２３Ｂの両方
から出力信号が入力されると、ＶＲＡＭ　（Ａ）２１３
からの出力データをマークデータ、例えば画像データの
最大値が１６進数で“ＦＦ″より小さい時はマークデー
タを”ＦＦ”に置換えて出力する。すなわち、ＶＲＡＭ
　（Ａ）２１３からの画像データ（Ａ）は測定点を示す
マークデータの入った画像データ（Ａ）となってマーカ
（Ａ）２４２から出力される。

比較器（ＸＦ’）２３６は、相関器２３４から出力され
る座標！、に対応した対応点の座標ｘ　、　１の信号と
、映像信号制御部２５２からＸ軸方向のアドレスデータ
信号を受取り、両者が一致した時に出力を発生してこれ
をマーカ（Ｂ）２４４に出力する。マーカ（Ｂ）２４４
は、比較器（ｙｐ　）２２６と比較器（Ｘデ’）２３６
に接続され、両比較器　２２６．２３６の出力が入力さ
れると、ＶＲＡＭ　（Ｂ）２１４からの出力データをマ
ークデータに置換えて出力する。すなわち、ＶＲＡＭ（
Ｂ）２１４からの画像データ（Ｂ）は対応点を示すマー
クデータの入った画像データ（Ｂ）としてマーカ（Ｂ）
２４４から出力される。

マーカ（Ａ）２４３、（Ｂ）２４４がら出力されたマー
クデータを含む画像データ（Ａ）、（Ｂ）は、切換器２
５６、ブランキング２５７、Ｄ／Ａ変換器２５８を介し
てモニタＴＶ２５４に入力されて、モニタＴＶ２５４に
対象物体像として表示され、該対象物体像は分離用メガ
ネ２５９を通して立体的に観察される。この時、もし上
述の相関処理結果が正しくなければ、測定点のマークは
対象物体像の表面から浮上るか又は沈んで観察されるこ
とになるから、該マークを観察することにより相関処理
の正否を判別することができる。

一方、測定点の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ’）を計算するための
表示部２６０は、演算部（Ｙ）２６２及び演算部（Ｘ、
Ｚ）２６４を包含する。演算部（Ｙ）２６２は設定部２
２２からの座標ｙＰの信号を受け、Ｙ＝α３’Ｐ＋ＹＯ
を演算する。ここで、αはパルスモータ−０７によるＹ
軸方向の移動ピッチを示し、Ｙ、は対象物体３を置（台
に任意に定められた原点に対するＶＲＡＭ　（Ａ）２１
３の基準アドレス（例えば、Ｘ　ｘ　Ｑ、ｙ−０）Ｙ軸
方向の位置を示す。

演算部（Ｘ、Ｚ）２６４は、設定部２２２から座標Ｘ、
の信号と相関器２３２からの座標ｘ　ｐＰの信号を受取
り、２−−　−−一一一一一一一−−−−−−β（ｘｐｔ、
ｘｐ）　＋　Ｌｌ　−Ｌｓ　　”　　”ｚ・　　　−（
２）の演算を行い、Ｘ、Ｚの値を出力する。ここで、β
はＣＣＤ　１０３．１０４の素子間隔であり、第４図に
示す如＜Ｌ＋、ＬｚはＣＣＤ　１０３．１０４の左端か
らレンズ　１０５．１０６の中心Ｏｒ　、Ｏｚまでのそ
れぞれの距離、Ｌはレンズ中心０＋、Ｏｚの距離、ｆは
レンズ１０５．１０６とＣＣＤ１０３．１０４との距離
、Ｘｏ、Ｚｏは座標系ｘ、ｙ、ｚの原点に対する０１の
Ｘ座標、Ｚ座標である。

（１）、（２）式は次に示す（３）〜（８）の関係式か
ら得られる。

Ｘ！！’＋Ｘ・　　　　　　　　　　　　　　・・・（
３）ｚ＝ａ　−Ｚ′十為　　　　　　　　　　　　　−
（４）ｌ　ＬＬ、−βｘ　ｐ　　　　　　　　　”・（
７）ｊ愈　＝βｘｐ’−Ｌ意　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　・・・　（８）なお、座標
（Ｘ、ＹＳＺ）の演算は、データ）’Ｆ　、ＸＰ　、Ｘ
ｐ’を主制御部ｌを構成するマイクロコンピュータ又は
パーソナルコンピュータに入力して演算させてもよい。

（相関器）次に、上述の相関器２３４について説明する。

相関器の原理としては、絶対差法と相関係数法がある。

絶対差法は、において、ｘＰ′を順次変化させ、Ｇ、が最小となるｘ
　、　ｌを求める方法である。一方、相関係数法は、豐６Ｉにおいて、ｘ、ｌを順次変化させ、Ｇ８が最も１″に近
づいた時のＸ、／を求める方法である。

ここでＡＸｐ　、ＢＸ、’は平均値を意味する。

以下に、上記絶対差法による相関器２３４の構成につい
て、第５図を参照して説明する。ＡＮＤ回路２３２の出
力が入力する端子Ａは、ＡＮＤ回路３０１及び切換器３
０４に接続され、比較器（ｙ−＞２２６の出力が入力す
る端子Ｂは、カウンタ（１）　３０７のリセット端子Ｒ
３Ｔ、ＡＮＤ回路３０８、ＲＡＭ３０５及びインバータ
３０６に接続される。ＶＲＡＭ　（Ａ）２１３の出力が
入力する端子ＤＡは切換器３０４に接続され、ＶＲＡＭ
（Ｂ）２１４の出力が入力する端子ＤＢはＲＡＭ３０５
に接続される０発振器２５１の出力が入力する端子ＣＬ
はカウンタ（１）　３０７のクロック端子ＣＬ、ＡＮＤ
回路３０１．３０２、ＲＡＭ３０５、累積加算器（１）
、（２）　３１４．３１５に接続される。

カウンタ（１）　３０７の出力端子は、カウンタ（２）
３０９、累積加算器（１）３１４、最小値検出器３１７
、累積加算器（２）　３１５、さらに加算器３１０及び
比較器３２０に接続される。ＡＮＤ回路３０８の出力端
子はカウンタ（２）　３０９に接続される。インバータ
３０６の出力端子はＡＮＤ回路３０２及び遅延素子３２
２に接続され、ＡＮＤ回路３０１．３０２の出力はシフ
トレジスタ３０３に入力される。切換器３０４の出力は
シフトレジスタ３０３に入力され、シフトレジスタ３０
３の出力は切換器３０４及び減算器３１２に入力される
。

カウンタ（２）　３０９の出力は加算器（１）　３１０
及び加算器（２）　３２３に入力され、加算器（１１３
１０の出力はＲＡＭ３０５及び比較器（ＥＮＤ）３１１
に入力される。比較器（ＥＮＤ）３１１の出力はカウン
タ（２）　３０９及びＡＮＤ回路３２１に入力され、Ａ
ＮＤ回路３２１には遅延素子３２２の出力も入力される
。

一方、ＲＡＭ３０５の出力は減算器３１２、絶対値演算
器３１３を介して累積加算器（１）　３１４及び累積加
算器（２）　３１５に入力される。累積加算器（１）　
３１４及び累積加算器（２）　３１５の出力は合成器３
１６に入力され、合成器３１６の出力は最小値検出器３
１７に入力される。ＡＮＤ回路３２１の出力はラッチ３
１９及び最小値検出器３１７に入力される。さらに、加
算器（２）の出力はアドレスラッチ３１８を介してラッ
チ３１９に入力され、アドレスラッチ３１８には最小値
検出器３１７の出力が入力される。ラッチ３１９の出力
は相関器２３４の出力となる。

相関器２３４は、上記構成において、端子ＡにＡＮＤ回
路２３２から信号が入力すると、端子ＣＬから入力した
クロック信号がＡＮＤ回路３０１を通してシフトレジス
タ３０３に入力し、また端子ＤＡから入力したＶＲＡＭ
　（Ａ）２１３からの出力データが切換器３０４を通し
てシフトレジスタ３０３に順次入力する。シフトレジス
タ３０３は、（Ｘｐ±ω）のデータ数に対応した（２ω
＋１）段のシフトレジスタがデータを構成するビット数
と等しい数だけ並列に配置してあり、データ内容を並列
にシフトする。一方、端子ＡにＡＮＤ回路２３２から信
号が入力しなくなると、切換器３０４はシフトレジスタ
３０３の出力データをシフトレジスタ３０３の入力に供
給する。従って、切換器３０４とシフトレジスタ３０３
によってリング状のシフトレジスタ、すなわちリングレ
ジスタが形成される。

端子Ｂに比較器Ｄｒ）２２６から信号が入力すると、カ
ウンタ（１）　３０７はリセット状態、ＲＡＭ３０５は
書込み状態、カウンタ（２１３０９はＡＮＤ回路３０８
を通してクロック信号を受取って計数状態となる。すな
わち、カウンタ（１）　３０７のカウントは０であるか
ら、ＲＡＭ３０５は、カウンタ（２）　３０９の内容を
そのまま加算器（１）　３１０を通してアドレス信号と
して受取り、端子ＤＢからのデータをカウンタ（２）　
３０９の出力に従ったアドレス位置に書込む。比較器（
ＥＮＤ）３１１は、対応点検出のための対象となる一走
査分のデータ数ｎと加算器（１）　３１０からの値を比
較し、−敗した時はカウンタ（２）　３０９をリセット
する。

なお、端子Ｂに比較器（ｙｐ）２２６から信号が入力し
ている時には、インバータ３０６によりＡＮＤ回路３０
２とＡＮＤ回路３２１は禁止状態となり、これらは信号
を発生しない。ここで、遅延素子　３２２は、カウンタ
（２）　３０９、加算器（１）３１０及び比較器（ＥＮ
Ｄ）３１１による遅延時間によってＡＮＤ回路３２１が
信号を発生することを防止する。

前述したように、映像信号制御部２５２からのｙ軸に関
するアドレスデータがｙ、である間、端子Ｂに信号が発
生し、さらにその発生期間でｙ軸に関するアドレスデー
タが（Ｘ　±ω）の範囲にある間、端子Ａに信号が発生
する。従って、ＲＡ）’１３０５にはＶＲＡＭ　（Ｂ）
２１４に記憶されている画像データ（Ｂ）のうちのｙｐ
行の一走査分の画像データが入力され、一方シフトレジ
スタ３０３にはＶＲＡＭ　（Ａ）２１３に画像データ（
Ａ）のうちｙｐ行のｍＸｐ　±ω”の範囲の画像データ
が順次人力される。

端子Ｂにおける信号発生終了は、相関処理の開始を意味
する。すなわち、端子Ｂに比較器（ｙ、）２２６から信
号が印加されなくなると、カウンタ（１）　３０７はク
ロック信号を計数し始め、また切換器３０４とシフトレ
ジスタ３０３によって構成される上記リングレジスタが
ＡＮＤ回路３０２の禁止解除によりクロック信号に従っ
て作動する。

端子Ｂにおける信号発生終了はまた、ＲＡＭ３０５を読
取り状態にし、かつＡＮＤ回路３２１を少し遅延させて
禁止解除状態、すなわち比較器（ＥＮＤ）３１１の出力
状態をラッチ３１９に伝達可能とする。

カウンタ（１）　３０７は計数が（２ω＋１）で１サイ
クルするカウンタであり、上記リングレジスタと同期し
て動作する。カウンタ（１）　３０７の計数値は式（９
）のｉを意味し、相関器２３４はカウンタ（１）３０７
が１サイクルするごとに式（９）のＧ、を演算すること
になる。

カウンタ（２１３０９の計数値は（ｘｐｔ−ω）を意味
し、カウンタ（１）　３０７が１サイクルする毎に１増
加する。加算器（１）　３１０はカウンタ（１）　３０
７とカウンタ（２）　３０９の計数値を加算し、この加
算値をアドレスデータとしてＲＡＭ３０５に入力する。

従って、ＲＡＭ３０５はカウンタ（１）　３０７の最初
のサイクル時にはＢｏ、Ｂ７、・・・、Ｂ８．の出力デ
ータを出力し、次のサイクル時にはＢ１、Ｂｔ、・・・
、Ｂ　　　　の出力データを出力し、さ意ω十！らに次のサイクル時にはＢｔ　、Ｂ３、・・・、”ｓ（
、ｅｓ　　の出力データを出力する。すなわち、ＲＡＭ
３０５の出力はカウンタ（１）　３０７の１サイクル毎
に１データだけずれたデータ列となる。

シフトレジスタ３０３は、カウンタ（２１３０９の１サ
イクル毎にＡｏ、／’ｚ、・・・、Ａ　　のデータ意− 列を繰り返して出力する。カウンタ（１）　３０７のこ
の動作は、加算器（１）　３１０の出力値がｎとなって
比較器（ＥＮＤ）３１１が出力信号を発生して相関処理
が終了するまで続けられる。

減算器３１２はシフトレジスタ３０３の出力データから
ＲＡＭ３０５の出力データを減じて出力する。絶対値演
算器３１３は減算器３１２の出力データが負の時、正に
変換して出力する。

累積加算器（１）　３１４は加算器とラッチから構成さ
れ、カウンタ（１）　３０７が１サイクルする間、絶対
値演算器３１３の出力データをラッチ内に順次加算する
。合成器３１６は後で詳しく説明するが、ここでは説明
の便宜上累積加算器（１１３１４の出力を最小値検出器
３１７に入力させるものとする。

最小値検出器３１７は比較器とラッチから構成される。

該ラッチはリセット状態で最も大きな値（例えば８ｂｉ
ｔの場合“ＦＦ″）をとり、上記比較器が入力データと
ラッチの内容とを比較して入力データが小さければ入力
データが上記ラッチに入力し、上記ラッチ内のデータ変
更を意味する出力信号を最小値検出器３１７からアドレ
スラッチ３１８へ出力する。累積加算器＋１１３１４及
び最小値検出器３１７にはカウンタ（１）　３０７の出
力信号が供給されており、カウンタ口）３０７が１サイ
クルする毎にその出力信号の発生により最小値検出器３
１７が動作する。そして、カウンタ（１）　３０７の出
力信号の発生終了により累積加算器（１１３１４はリセ
ットされ、最小値検出器３１７の出力信号は停止する。

アドレスラッチ３１８には、加算器＋２）　３２３によ
りカウンタ（２）　３０９の計数値にωを加えた値、す
なわちカウンタ（２１３０９の計数値が（！ｐ／−ω）
の発生に伴いラッチ３１９に記憶される。従って、より
小さいＧ、が得られる時のｘ　、　／の値がアドレスラ
ッチ３１８に記憶される。比較器（ＥＮＤ）３１１の出
力信号はＡＮＤ回路３２１を通してラッチ３１９及び最
小値検出器３１７に供給される。

これによりアドレスラッチ３１８の内容がラッチ３１９
に記憶され、相関器２３４の外部に出力データとして出
力される。一方、最小値検出器３１７はリセット状態と
なり次・の相関処理に備える。

ところで、相関処理におけるウィンド幅（２ω）は広い
程測定点に対する対応点の不一致、すなわちミスマツチ
ングは少ないがＸ　、　／の変化に対するＧ、の値が滑
らかであり、検出感度は低い。一方、ウィンド幅（２ω
）が狭いと、検出感度は高くなるが、相関演算の対象と
なるデータが少ないためミスマツチングが多くなる。本
実施例の相関器２３４はこの不具合をなくすため、ウィ
ンド幅を２つ以上使用し、その各々から得られる相関状
態を合成して最終的な対応点を検出するように構成され
ており、以下に説明する合成器３１６、累積加算器（２
１３１５、比較器３２０はこのために作用する。

比較器３２０はカウンタ（１）　３０７の出力値が（ω
±ω′）の範囲で出力信号を発生する。カウンタ（１）
　３０７がωの時、シフトレジスタ３０３の出力はｘ、
であるから、（ω±ω′）は（ＸＦ±ω′）を意味する
（但し、ω〉ω′）。累積加算器（２＞　３１５は比較
器３２０が出力信号を発生している時だけ累積の加算を
する。合成器３１６は累積加算器（１）　３１４と累積
加算器（２）　３１５の値を合成して最小値検出器３１
７に出力する。

次に合成器３１６について説明する。第１実施例の合成
器は、第６図に示すように、累積加算器＋１）　３１４
の出力が入力する比較器４０１と、比較器４０１と累積
加算器（２）　３１５の出力が入力するゲート４０２と
から構成される。そして、比較器４０１は、第６図に示
す累積加算器（１）　３１４からの出力■とあらかじめ
設定されたスレッショルドレベルとを比較し、累積加算
器（１）　３１４がらの出力■がより小さい場合は、ゲ
ート４０２を解除して累積加算器（２）　３１５の出力
■を、一方出力■が上記スレッショルドレベルよりも大
きい場合は、ゲート４０２を禁止して最も大きな値（８
ｂｉｔの場合、“ＦＦ”）を出力Ｏとして最小値検出器
３１７に出力する。

従って、第１実施例の合成器においては、大きなウィン
ド幅での相関状態が良くない時には、小さなウィンド幅
での相関状態を無視して相関状態にないとし、一方大き
なウィンド幅での相関状態が良い時には、より正確な相
関処理が期待できる小さなウィンド幅での相関状態によ
って対応点を検出するものである。

第２実施例の合成器は、第７図に示すように加算器４０
３によって構成され、累積加算器（１）３１４の出力■
と累積加算器（２）　３１５の出力■を加算器４０３に
、よって加算した出力■を最小値検出器３１７に出力す
る。

上述の２つ以上のウィンド幅を使用してそれぞれのウィ
ンド幅における相関状態を合成して最終的な対応点を検
出する方法は、上記相関係数法を用いた相関器にも適用
できる。この場合の合成方法は、第１実施例の合成器と
同様にスレッショルドレベルで大きなウィンド幅での相
関状態を判定し、これが良い時に小さなウィンド幅での
相関状態を用いる方法と、大きなウィンド幅と小さなウ
ィンド幅の相関状態を乗算する方法が適切である。

なお、上に説明した座標測定装置の実施例においては、
測定点の入力をタブレット又はキイーによって行うよう
に構成されているが、これに代えて測定点をあらかじめ
何点か定めておき、これら測定点に対して順次対応点を
検出するように構成してもよい。さらにまた、測定点の
入力は、照明ユニット１０８によって格子パターンを対
象物体３上に投影し、画像データ（Ａ）から格子パター
ン位置を抽出し、抽出された格子パターン位置を測定点
のＸ座標とし、Ｘ座標はあらかじめ定めたものを使用す
ることによって行うこともできる。

前述の相関器２３４は、第５図で示すような回路で構成
されて相関処理を行っており、相関処理をリアルタイム
で行うものである。相関処理の速度に高速性を要求しな
い場合相関処理は、マイクロコンピュータのような演算
器によっても行わせることができる。また相関係数法は
式（１０）からも明らかなように演算機能の種類も多く
、プログラムによる処理が有利である。そこで、演算器
による相関係数法の相関処理を第９図のフローチャート
を参照して説明する。相関係数法は、前述したように式
（１０）で示されるものであり、式（１０）を展開する
と以下のようになる。

・−（１１）ここでである。従って、相関係数Ｇは、要素ＣＡ、ＣＢ、ｃｃ
、ｗｘ及びＷＹを求め、これらを式（１１）に代入する
ことによって得られる。

さて、第９図を参照して、ステップ■において設定部２
１６から大小のウィンド幅ω、ω′を読込み、さらにス
テップ■において設定部２１６から測定点の座標Ｘｒ、
７ｐを読込む。ステップ■において、設定部２１６に設
定されたｙＰ行の画像データ（Ａｘ、、）から（ＡＸ＋
６３）まで、ｐ及びＢｏからＢｎまでを、ＶＲＡＭ　（Ａ）、（Ｂ）２
１３．２１４から読込む。ステップ■において、Ｇｍに
初期値として相関がない時の値０を入れる。

ステップ■において、Ｘ、′の初期設定としてウィンド
幅の〃であるωを入れる。ステップ■において、ｉの初
期値としてＯを入れる。ステップ■において、ＣＡｚ　
、ＣＡ３　、ＣＢｔ　５ＣＢｓ、ＣＣｚ　、ＣＣ３、Ｗ
Ｘｚ　、ＷＸｓ　、ＷＹｔ　−ＷＹｓのそれぞれにＯを
入れる。ステップ■、■、［相］において、ＣＡｌ５Ｃ
ＢＩＳＣＣＩにそれぞれ否かが判別され、ＹＥＳならば
ステップ◎へ進み、ＮＯならばステップＯへ進む。ステ
ップＯにおいては、ｉ＞（ω＋ω′）であるか否かが判
別され、ＹＥＳならばステップ◎へ進み、Ｎ。

ならばステップＯへ進む。ステップ◎においては、ＣＡ
、にＣＡ　ｒが加算され、ＣＢ　ｓにＣＢ　ｓが加算さ
れ、ＣＣ２にＣＣＩが加算され、ＷＸｌにＷｘｌが加算
され、ＷＹ３にＷＹ、が加算されて、それぞれＣＡ３、
ＣＢ１、ＣＣ３、ＷＸｌ、ＷＹ３は書き換えられる。ス
テップＯにおいては、ＣＡ、にＣＡ　ｒが加算され、Ｃ
Ｂ、にＣＢ。

が加算され、ＣＣｚにＣＣ，が加算され、Ｗ　Ｘ　ｔに
ＷＸｌが加算され、ＷＹ２にＷＹ、が加算され、それぞ
れＣＡｇ　、ＣＢｚ　、、ＣＣｔ、　ＷＸｌ、ＷＹｔ　
は書き換えられる。

ステップＯにおいて、ｉの値に１が加えられ、これによ
って処理データが１段進む、ステップＯにおいて、ｉ＝
２ωであるか否か、すなわち小さいウィンド内の全デー
タを処理したか否かを判別する。ＹＥＳであればステッ
プ◎へ進み、Ｎ。

であればステップ■へ戻る。ステップＯにおいては、Ｃ
Ａ　ｓにＣＡ！が加算され、ＣＢ　ｓにＣＢ　ｔが加算
され、ＣＣ３にＣＣ！が加算され、Ｗ　Ｘ　ｚにＷＸｔ
が加算され、ＷＹ、にＷＹｔが加算され、それぞれが大
きいウィンドに相当する要素となる。

ＣＡｚ　、ＣＢｔ　、ＣＣｚ　、ＷＸｚ　、ＷＹｔは小
さいウィンドに相当する要素を示し、この値をステップ
ｆおいて式（１１）に代入して演算することにより、小
さいウィンドにおける相関係数ｇｔを求める。ステップ
Ｏにおいて、ステップＯで得た要素ＣＡ３、ＣＢ１、Ｃ
Ｃ２、ＷＸｌ、ＷＹ。

の値を式（１１）に代入して演算することにより、大き
いウィンドにおける相関係数ｇ、を求める。

ステップＯにおいて、小さいウィンドの相関係数ｇ＋　
と、大きいウィンドの相関係数ｇ２との合成の相関係数
であるＧｏをｇｌ　・Ｂ２より求める。ステップ■にお
いて、Ｇ、＞Ｇ−であるか苦かを判別する。ＹＥＳなら
ばステップＯに進み、ＮｏならばステップＯに進む、ス
テップＯにおいてＧｍの内容が００に置換えられ、ステ
ップＯにおいてｘ、ＩをＸ　、　Ｉに入力する。

ステップＯにおいて、ｇ、’ｍｎ−ωであるか否か、す
なわち検索が終了であるか否かを判別で、ｘ　、　Ｉの
値を１つ増加させた後、ステップ■へ進む、ステラＡＤ
において、最大の相関係数Ｇ。

を得たｘｐ’つまり対応点を出力し、相関処理が終了す
る。

上記実施例においては、相関器２３４の最小値検出部３
１７は対応点の相関状態を示すデータを蓄積するが、こ
の相関状態は測定煮を示すマークの表示、例えば色彩等
を変えることによって表示することもできる。また、相
関器２３４出力部に加算器を接続し、相関処理が所望の
精度でなされていないと判断した場合は該加算器によっ
て対応点座標を修正できるように構成することも可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の座標測定装置のデータ読取り
系のブロック図、第２図は同じ（処理出力系のブロック
図、第３図はデータ読取り系の波形図、第４図は座標計
算の原理説明図、第５図は相関器のブロック図、第６図
は第１実施例の合成器のブロック図、第７図は第２実施
例の合成器のブロック図、第８図は第１及び第２実施例
の合成器の波形図、第９図は相関処理を行う演算器のチ
ヤード図である。１・・・主制御部　　　　　３・・・対象物体２０・・
・制御部　　　　　３０・・・記憶部１０３．１０４・
・・リニアＣＣＤ１０５．１０６・・・対物レンズ１２３．１２４・・・ＲＡＭ１２８・・・タイミングパルス発生部２２２・・・設定部　　　２３４・・・相関器２５４・
・・モニタＴＶ３０３・・・シフトレジスタ３１６・・・合成器　　　３１７・・・最小値検出器第
３図１０′ｙ７Ｕ’Ｊ　　　Ｔｌ（Ｓ）ｙｖ頃ｎ几−−ル■
ｎ几−−−−五Ｎ■−−−−ｒｕｗｕｖｃ−−−−酊■
几Ｎ■第４図Ｍ６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被測定物の像を得る光学系及び上記像位置に互い
の検出信号が重複する如く配置された複数のアレイ状検
出素子を有する検出系から成る検出部と、上記アレイ状
検出素子のそれぞれからデータを取り出す制御部と、上
記制御部によって取り出された各アレイのデータを記憶
する記憶部とから構成されることを特徴とする座標デー
タ検出装置。
（２）特許請求の範囲第１項記載の座標データ検出装置
において、上記検出部は上記アレイ状検出素子をその長
手方向と直角方向に移動させる移動部を有し、また上記
制御部は上記アレイ状検出素子から各アレイのデータを
取り出した後上記検出部を移動させることを特徴とする
座標データ検出装置。
（３）特許請求の範囲第１項記載の座標データ検出装置
において、上記検出部は、被測定物に所定のパターンを
投影する投影部を備えていることを特徴とする座標デー
タ検出装置。
（４）特許請求の範囲第２項記載の座標データ検出装置
において、上記記憶部は、上記アレイ状検出素子が移動
するたびに各アレイのデータを一旦記憶する副記憶部と
、移動のたびに副記憶部が記憶するデータを全て記憶す
る主記憶部とから構成されることを特徴とする座標デー
タ検出装置。
（５）特許請求の範囲第１項記載の座標データ検出装置
において、上記アレイ状検出素子は、電荷転送素子を包
含し、また上記制御部は、上記電荷転送素子の出力デー
タ最大値を検出して所定値と比較する比較部を有してい
て、上記電荷転送素子の出力データの最大値が所定領域
内に入らないときに上記電荷転送素子の蓄積時間を調節
して再検出させることを特徴とする座標データ検出装置
。