JPH0754250B2 - Position detector - Google Patents

Position detector

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JPH0754250B2
JPH0754250B2 JP62176254A JP17625487A JPH0754250B2 JP H0754250 B2 JPH0754250 B2 JP H0754250B2 JP 62176254 A JP62176254 A JP 62176254A JP 17625487 A JP17625487 A JP 17625487A JP H0754250 B2 JPH0754250 B2 JP H0754250B2
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array sensor
light receiving
receiving elements
light
spot
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一成 吉村
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Matsushita Electric Works Ltd
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【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、三角測量方式の測距装置に用いられ、結像ス
ポットの位置を検出する位置検出器に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a position detector used in a triangulation type distance measuring device and for detecting the position of an imaging spot.

[背景技術] 従来、三角測量方式の測距装置に用いられ、結像スポッ
トの位置を検出するこの種の位置検出器は、第9図
(a)に示すように、結像スポットの移動方向(矢印
X)に多数の受光素子(例えばフォトダイオードP1〜P
n)を列設したアレイセンサ1にて検出される光量変化
に基いてスポットの結像位置を検出するようになってお
り、アレイセンサ1の各受光素子出力をそれぞれ引き出
して位置情報を得るようになっていた。一方、第9図
(b)は、多数のファイバーライトガイドLG1〜LGnの一
端を一直線状に配置したファイバーライトガイドアレイ
と、各ファイバーライトガイドLG1〜LGnに対応して設け
られたフォトデテクタP1〜Pnとでアレイセンサ1′を形
成したものである。しかしながら、このような従来例に
あっては、アレイセンサ1,1′の受光素子からそれぞれ
出力が得られることになり、高分解能、高ダイナミック
レンジの位置検出器を構成する場合には、出力数が大幅
に多くなるので、構成が複雑になって現実的な位置検出
器が構成できないという問題があった。なお、TVカメラ
や、ラインセンサを用いて結像スポットの位置を検出す
る方式もあるが、処理速度が遅い上、ダイナミックレン
ジが低いという問題がある。
BACKGROUND ART Conventionally, a position detector of this type, which is used in a distance measuring device of a triangulation method and detects the position of an image spot, has a moving direction of the image spot as shown in FIG. 9 (a). A large number of light receiving elements (eg, photodiodes P 1 to P
n) is arranged so that the image forming position of the spot is detected based on the change in the amount of light detected by the array sensor 1, and each light-receiving element output of the array sensor 1 is extracted to obtain position information. It was. On the other hand, FIG. 9B shows a fiber light guide array in which one ends of a large number of fiber light guides LG 1 to LGn are arranged in a straight line and a photodetector provided corresponding to each fiber light guide LG 1 to LGn. it is obtained by forming an array sensor 1 'in the P 1 to PN. However, in such a conventional example, the outputs are obtained from the light receiving elements of the array sensors 1 and 1 ', respectively. Therefore, when configuring a position detector with high resolution and high dynamic range, the number of outputs is However, there is a problem that a realistic position detector cannot be configured because the configuration becomes complicated. A TV camera or a line sensor may be used to detect the position of the image formation spot, but it has a problem that the processing speed is slow and the dynamic range is low.

[発明の目的] 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、高分解能、高ダイナミックレンジ化
した場合にあっても構成を簡単にでき、しかも高速処理
が可能な位置検出器を提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to simplify the configuration even when a high resolution and a high dynamic range are achieved, and to perform high-speed processing. It is to provide a position detector capable of

[発明の開示] (構 成) 本発明は、結像スポットの移動方向に多数の受光素子を
列設したアレイセンサにて検出される光量変化に基いて
結像スポットの位置を検出する位置検出器において、同
じ個数の受光素子を有する2列のアレインセンサを結像
スポットの移動方向と直交方向に結像スポットの大きさ
の範囲内で互いの受光素子が一対一に並ぶように並設し
て一方の列を上位アレイセンサ、他方の列を下位アレイ
センサとし、両アレイセンサをそれぞれ3個以上で同数
個の受光素子を含む複数組に分割して、下位アレイセン
サの各組内の受光素子に互いに異なる記号を付し、上位
アレイセンサの各組内の受光素子出力をそれぞれ合成す
るとともに、下位アレイセンサの各組の同記号を付した
受光素子出力同士をそれぞれ合成するようにセンサ部を
形成し、各合成出力に基いて下位アレイセンサ上の結像
スポットの最大光量位置の記号を求めこの記号と上位ア
レイセンサ上での結像スポットの位置に対応した出力と
を組み合わせてコード化した位置情報を出力する位置検
出部を設けたことを特徴とするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION (Structure) The present invention is a position detection that detects the position of an imaging spot based on a change in the amount of light detected by an array sensor in which a large number of light receiving elements are arranged in the moving direction of the imaging spot. In this device, two arrays of array sensors having the same number of light receiving elements are arranged side by side in a direction orthogonal to the moving direction of the image forming spots so that the light receiving elements are arranged in a one-to-one relationship with each other. One array is used as an upper array sensor and the other array is used as a lower array sensor, and both array sensors are divided into a plurality of groups each including the same number of light receiving elements, each of which has three or more light receiving elements. The elements are given different symbols, and the light-receiving element outputs in each set of the upper array sensor are combined together, and the light-receiving element outputs with the same symbol in each set of the lower array sensor are combined together. Form a matrix part, find the symbol of the maximum light intensity position of the imaging spot on the lower array sensor based on each combined output, and combine this symbol with the output corresponding to the position of the imaging spot on the upper array sensor. It is characterized in that a position detecting section for outputting coded position information is provided.

(作 用) 本発明では上述のように、結像スポットの移動方向と直
交する方向に結像スポットの大きさの範囲内で2列のア
レイセンサを設けて一方の列を上位アレイセンサ、他方
の列を下位アレイセンサとし、両アレイセンサについて
3個以上で同数個の受光素子を含む複数組に分割して、
下位アレイセンサの各組内の受光素子に互いに異なる記
号を付し、上位アレイセンサの各組内の受光素子出力を
それぞれ合成するとともに、下位アレイセンサの各組の
同記号を付した受光素子出力同士をそれぞれ合成するよ
うにセンサ部を形成しているから、下位アレイセンサの
単位寸法あたりの受光素子の個数を多くして位置情報の
分解能を高くしても、下位アレイセンサに関する出力数
は記号の種類と同数になり、分解能を高くしても出力数
の増加を抑制できるのである。また、下位アレイセンサ
に関する記号と、上位アレイセンサの出力との組合せに
よりコード化した位置情報を出力するから、上位アレイ
センサについては下位アレイセンサにおいて結像スポッ
トが形成されている位置がどの組に属するかを識別でき
ればよいのであって、比較的少数のコードで多数の位置
情報を区別することができ、結果的に、高分解能、高ダ
イナミックレンジな位置検出器を、簡単な構成で実現で
き、しかも結像スポットの位置をコードが直接的に表す
から高速な処理が可能になるのである。
(Operation) In the present invention, as described above, two rows of array sensors are provided within the range of the size of the imaging spot in the direction orthogonal to the moving direction of the imaging spot, and one row is the upper array sensor and the other is the upper array sensor. Is used as a lower array sensor, and is divided into a plurality of sets including the same number of light receiving elements with three or more for both array sensors,
The light receiving elements within each group of the lower array sensor are given different symbols, the light receiving element outputs within each group of the upper array sensor are combined, and the light receiving element output with the same symbol of each group of the lower array sensor is added. Since the sensor part is formed so as to synthesize each other, even if the resolution of position information is increased by increasing the number of light receiving elements per unit size of the lower array sensor, the number of outputs related to the lower array sensor is a symbol. The number is the same as that of, and the increase in the number of outputs can be suppressed even if the resolution is increased. In addition, since the position information coded by the combination of the symbol relating to the lower array sensor and the output of the upper array sensor is output, which group the position where the imaging spot is formed in the lower array sensor is set for the upper array sensor. It suffices to be able to identify whether they belong, it is possible to distinguish a large number of position information with a relatively small number of codes, and as a result, a high resolution, high dynamic range position detector can be realized with a simple configuration, Moreover, since the code directly represents the position of the image formation spot, high-speed processing becomes possible.

たとえば、下位アレイセンサと上位アレイセンサとでと
もに8種類ずつの識別を行なうものとすれば、16種類の
記号(各列8種類で2列)を識別するだけで位置情報を
64段階で検出することができるのである。このことは64
段階の位置情報を個別に識別する場合に比較すれば処理
量の大幅な低減になり、しかもアレイセンサを2列設け
る程度であれば、特殊な光学系を用いることなく両アレ
イセンサに跨がるような結像スポットを形成することが
できるのである。これに対して、複数列のアレイセンサ
の受光素子をそれぞれ2個ずつの記号の識別するものと
すれば、64段階の位置情報を識別するために6列のアレ
イセンサが必要になって、識別すべき情報の種類は12種
類(各列2種類で6列)になるが、結像スポットを6列
に跨がるように形成するための特殊な光学系が要求され
ることになる。すなわち、本発明の構成では、光学系お
よび処理系のいずれにおいても容易に実現できるのであ
る。
For example, if it is assumed that the lower array sensor and the upper array sensor identify 8 types each, position information can be obtained by simply identifying 16 types of symbols (2 columns of 8 types for each column).
It can be detected in 64 steps. This is 64
Compared to the case of individually identifying the position information of the stages, the processing amount is significantly reduced, and if array sensors are provided in two rows, the array sensors can be straddled without using a special optical system. Such an imaging spot can be formed. On the other hand, if the light-receiving elements of a plurality of rows of array sensors are each identified by two symbols, six rows of array sensors are required to identify the position information in 64 steps. There are 12 types of information to be processed (6 columns of 2 columns for each column), but a special optical system for forming the image spot so as to extend over 6 columns is required. That is, the configuration of the present invention can be easily realized in both the optical system and the processing system.

ところで、結像スポットは2次反射光などの原因で、光
量分布が正規分布のような単峰性を示さないことが多
い。この場合、結像スポットは近接した複数個の受光素
子に跨がるように形成されることになる。すなわち、分
解能を高くしたときには受光素子の配列ピッチが狭くな
るから、3個以上の受光素子に跨がるような結像スポッ
トが形成されるという現象が生じやすくなる。しかる
に、下位アレイセンサの記号が2種類であれば各受光素
子の両側の受光素子には同記号が付されているから、上
位アレイセンサの出力と組み合わせて位置情報をコード
化しても、結像スポットが2個の受光素子に跨がってい
るのか3個の受光素子に跨がっているのかを識別できな
いことがある。これに対して、本発明では受光素子に3
種類以上の互いに異なる記号を付していることによっ
て、3個以上の受光素子に跨がる結像スポットが形成さ
れていても識別できるのであって、2次反射光などの影
響を受けにくくなるのである。要するに、下位アレイセ
ンサの記号が少ないと異なる状態に対して同じコードが
割り当てられる機会が増加するが、上記構成によってそ
の頻度が低減し、結果的に位置情報を精度よく求めるこ
とができるのである。しかも、結像スポットの最大光量
位置を位置情報として検出するから、最大光量位置のコ
ードの特定が容易になるのであって、2次反射光等の影
響を除去して位置情報を高精度で検出できることにな
る。とくに、本発明では下位アレイセンサと上位アレイ
センサとを構成する受光素子を各一列ずつ列設している
から、受光素子の配列ピッチ程度の分解能を得ることが
でき、このことによって高い分解能を得ることができる
のである。
By the way, in many cases, the image formation spot does not show a single peak like the normal distribution due to the secondary reflected light or the like. In this case, the imaging spot is formed so as to straddle a plurality of light receiving elements that are close to each other. That is, when the resolution is increased, the arrangement pitch of the light receiving elements becomes narrower, so that the phenomenon that an imaging spot is formed over three or more light receiving elements is likely to occur. However, if there are two types of lower array sensor symbols, the same symbol is attached to the light receiving elements on both sides of each light receiving element, so even if the position information is coded in combination with the output of the upper array sensor, the image is formed. It may not be possible to identify whether the spot extends over two light receiving elements or over three light receiving elements. On the other hand, in the present invention, the light receiving element has three
By attaching different symbols to each other, it is possible to identify even if an image spot formed across three or more light receiving elements is formed, and it is less likely to be affected by secondary reflected light or the like. Of. In short, if the number of symbols of the lower array sensor is small, the chance that the same code is assigned to different states increases, but the above configuration reduces the frequency, and as a result, the position information can be accurately obtained. Moreover, since the maximum light amount position of the imaging spot is detected as the position information, the code of the maximum light amount position can be easily specified. The influence of the secondary reflected light or the like is removed to detect the position information with high accuracy. You can do it. In particular, in the present invention, since the light receiving elements forming the lower array sensor and the upper array sensor are arranged in rows one by one, a resolution equivalent to the arrangement pitch of the light receiving elements can be obtained, and a high resolution is thereby obtained. It is possible.

さらに、本発明の構成では、上位アレイセンサと下位ア
レイセンサとが同数個の受光素子を有し、かつ上位アレ
イセンサと下位アレイセンサとが互いの受光素子が一対
一に並ぶように並設されているから、上位アレイセンサ
と下位アレイセンサとの間で結像スポットに対する応答
のずれが生じないのであって、応答性がよく位置検出を
高速に行なうことができるのである。
Further, in the configuration of the present invention, the upper array sensor and the lower array sensor have the same number of light receiving elements, and the upper array sensor and the lower array sensor are arranged side by side so that the light receiving elements of each of them are aligned one to one. Therefore, the response of the imaging spot does not deviate between the upper array sensor and the lower array sensor, and the response is good and the position detection can be performed at high speed.

(実施例) 第1図乃至第5図は本発明一実施例を示すもので、結像
スポットの移動方向(矢印X方向)に多数の受光素子を
列設したアレイセンサにて検出される光量変化に基いて
結像スポットの位置を検出する従来例と同様の位置検出
器において、結像スポットの移動方向と直交方向にアレ
イセンサを複数列(実施例では2列)並設して一方を上
位アレイセンサ1a、他方を下位アレイセンサ1bとし、両
アレイセンサ1a,1bをそれぞれ複数組(実施例では0〜
7)に分割して、上位アレイセンサ1aの各組の8個の受
光素子出力を合成するとともに、下位アレイセンサ1bの
各組の対応する(番号が同一の)受光素子出力同士をそ
れぞれ合成するようにセンサ部2を形成し、両合成出力
に基いてアレイセンサ1a,1b上に結像されたスポットの
結像位置を検出してコード化された位置情報を出力する
位置検出部3を設けたものである。各アレイセンサ1a,1
bは、同数個ずつ(ここでは64個ずつ)の受光素子を有
し、かつ各アレイセンサ1a,1bの受光素子同士は一対一
に対応するように結像スポットの移動方向に直交する方
向に並べられる。ここに、実施例にあっては、センサ部
2のアレイセンサ1a,1bは、各ファイバーライトガイド
の一端が一直線に列設され他端が適当に結束(同一番号
のものを結束)されたファイバーライトガイドアレイLG
a,LGbと、ファイバーライトガイドアレイLGa,LGbの結束
された他端H0〜H7、L0〜L7に対向するフォトデテクタPH
0〜PH7、PL0〜PL7とで形成されており、フォトデテクタ
PH0〜PH7、PL0〜PL7から合成出力SH0〜SH7,SL0〜SL7
得られるようになっている。なお、ファイバーライトガ
イドアレイLGa,LGbの各ファイバーライトガイドの位置
にフォトダイオードを配置し、前述のようにファイバー
ライトガイドを結束した場合と同等の合成出力が得られ
るようにフォトダイオード出力を結線したフォトダイオ
ードアレイを用いても良いことは言うまでもない。
(Embodiment) FIGS. 1 to 5 show an embodiment of the present invention, in which the amount of light detected by an array sensor in which a large number of light receiving elements are arranged in the moving direction of an imaging spot (direction of arrow X). In a position detector similar to the conventional example that detects the position of the imaging spot based on the change, a plurality of rows (two rows in the embodiment) of array sensors are arranged in parallel in the direction orthogonal to the moving direction of the imaging spot. The upper array sensor 1a and the other are lower array sensors 1b, and a plurality of sets of both array sensors 1a and 1b (in the embodiment, 0 to
It divides into 7), and synthesize | combines the eight light receiving element outputs of each group of the high-order array sensor 1a, and also synthesize | combines corresponding (the same number) light receiving element output of each group of the lower array sensor 1b. The sensor unit 2 is formed as described above, and the position detecting unit 3 that detects the image forming position of the spot imaged on the array sensors 1a and 1b based on the combined output and outputs the encoded position information is provided. It is a thing. Each array sensor 1a, 1
b has the same number of light receiving elements (here, 64 each), and the light receiving elements of each array sensor 1a, 1b are arranged in a direction orthogonal to the moving direction of the imaging spot so as to correspond one-to-one. Be lined up. Here, in the embodiment, in the array sensors 1a and 1b of the sensor unit 2, one end of each fiber light guide is arranged in a straight line and the other end is appropriately bundled (the same number is bundled). Light guide array LG
The photodetector PH facing the other ends H 0 to H 7 and L 0 to L 7 of the a and LGb and the fiber light guide arrays LGa and LGb that are bound together.
0 ~PH 7, PL 0 ~PL 7 are formed by the photo detector
Composite outputs SH 0 to SH 7 and SL 0 to SL 7 can be obtained from PH 0 to PH 7 and PL 0 to PL 7 . In addition, the photodiodes are arranged at the positions of the fiber light guides of the fiber light guide arrays LGa and LGb, and the photodiode outputs are connected so as to obtain a combined output equivalent to the case where the fiber light guides are bundled as described above. It goes without saying that a photodiode array may be used.

また、位置検出部3は、アンプAMPにて増幅された合成
出力SH0〜SH7に基いて上位位置を検出する上位位置検出
部5と、合成出力SL0〜SL7に基いて下位位置を検出する
下位位置検出部6とで形成されている。第3図は下位位
置検出部6の回路構成を示すもので、合成出力SL0〜SL7
をデジタルデータに変換するA/DコンバータAD0〜AD
7と、A/DコンバータAD0〜AD7から出力されるパラレルデ
ータをシリアルデータに変換するパラレル/シリアル変
換器SP0〜SP7と、入力されるシリアルデータA0〜A7に基
いて最大位置および最大値を検出する最大位置/最大値
検出部MDとで形成されている。なお、上位位置検出部5
の回路構成も第3図と同様の構成である。また、第4図
は最大位置/最大値検出部MDの最大位置検出回路の具体
例を示すもので、オア回路OR1〜OR4と、アンド回路AN
D1,AND2と、フリップフロップ回路FF1と、インバータ回
路IN1と、位置出力用のエンコーダECとで形成されてい
る。また、第5図は、最大値検出回路の具体例を示すも
ので、シフトレジスタSRと、ラッチ回路LCとで形成され
ている。
In addition, the position detection unit 3 detects the upper position based on the combined outputs SH 0 to SH 7 amplified by the amplifier AMP, and the lower position based on the combined outputs SL 0 to SL 7. It is formed by the lower position detection unit 6 for detecting. FIG. 3 shows the circuit configuration of the lower position detection unit 6, and the combined outputs SL 0 to SL 7 are shown.
A / D converter AD 0 to AD
7 and parallel / serial converters SP 0 to SP 7 that convert the parallel data output from the A / D converters AD 0 to AD 7 to serial data, and the maximum based on the input serial data A 0 to A 7. It is formed by a maximum position / maximum value detection unit MD that detects the position and the maximum value. The upper position detection unit 5
The circuit configuration of is also the same as that of FIG. Further, FIG. 4 shows a specific example of the maximum position detection circuit of the maximum position / maximum value detection unit MD, which includes OR circuits OR 1 to OR 4 and AND circuit AN.
It is formed by D 1 , AND 2 , a flip-flop circuit FF 1 , an inverter circuit IN 1, and an encoder EC for position output. FIG. 5 shows a specific example of the maximum value detection circuit, which is formed of a shift register SR and a latch circuit LC.

以下、実施例の動作について説明する。いま、三角測量
方式の測距装置にあっては、検知エリアに光ビームを投
光する投光手段と、上記光ビームの被検知物体による反
射光を受光する受光手段とを互いに適宜距離をもって並
設し、受光手段の光学系の結像面に配置された位置検知
器によって結像スポットの位置検出を行い、結像スポッ
トの位置情報に基いて被検知物体までの距離を判定する
ようになっている。ここに、結像スポットは、アレイセ
ンサ1a,1bに跨がって結像されるようになっており、フ
ォトデテクタPH0〜PH7,PL0〜PL7出力に基いて結像スポ
ットの位置を検出する位置検出部3では、複数組に分割
された上位アレイセンサ1aの何番目の組の受光量が最大
になっているかを検出するとともに、下位アレイセンサ
の各組の何番目のファイバーライトガイドの受光量が最
大になっているかを検出し、上位番号、下位番号にて位
置情報を出力するようになっている。例えば、結像スポ
ットの光量の最大位置が第1図に斜線Sで示すような位
置になっている場合には、上位番号「7」、下位番号
「5」の位置コードが出力されるようになっており、ア
レイセンサ1a,1bの下から62番目(7×8+6)のファ
イバーライトガイドの位置に結像スポットが存在してい
ることが分かるようなっている。
The operation of the embodiment will be described below. Now, in a triangulation type distance measuring device, a light projecting means for projecting a light beam to a detection area and a light receiving means for receiving the reflected light of the light beam by an object to be detected are arranged at an appropriate distance from each other. The position of the image forming spot is detected by the position detector provided on the image forming surface of the optical system of the light receiving means, and the distance to the detected object is determined based on the position information of the image forming spot. ing. Here, the imaging spot array sensor 1a, is adapted to be imaged straddling 1b, the position of the imaging spot on the basis of the photodetector PH 0 ~PH 7, PL 0 ~PL 7 Output The position detecting section 3 for detecting the position of the upper array sensor 1a, which is divided into a plurality of groups, detects the maximum amount of light received, and the number of the fiber light of each group of the lower array sensor. It is detected that the amount of light received by the guide is maximum, and the position information is output by the high order number and the low order number. For example, if the maximum position of the light quantity of the image forming spot is the position shown by the slanted line S in FIG. 1, the position code of the high order number “7” and the low order number “5” is output. It can be seen that the imaging spot exists at the position of the 62nd (7 × 8 + 6) fiber light guide from the bottom of the array sensors 1a and 1b.

しかして、本発明にあっては、結像スポットの移動方向
(矢印X方向)と直交方向にアレイセンサ1a,1bを並設
し、両アレイセンサ1a,1bをそれぞれ複数組に分割し
て、上位アレイセンサ1aの各組の受光素子出力を合成す
るとともに、下位アレイセンサ1bの各組の対応する受光
素子出力同士をそれぞれ合成するようにセンサ部2を形
成し、位置検出部3にて、両合成出力に基いてアレイセ
ンサ1a,1b上に結像されたスポットの結像位置を検出し
てコード化された位置情報を出力するようにしているの
で、高分解能、高ダイナミックレンジ化した場合にあっ
ても構成を簡単にでき、しかも、高速処理が可能な位置
検出器を提供することができる。また、実施例にあって
は、ファイバーライトガイドアレイを用いて結束部にフ
ォトデテクタPH0〜PH7,PL0〜PL7を設けているので、フ
ォトデテクタPH0〜PH7,PL0〜PL7の数を従来例の場合に
比べて大幅に少なくすることができる。例えば、実施例
のように分解能を64(8×8)に設定した場合には、第
8図(b)に示す従来例では64個のフォトデテクタが必
要であるのに対して、実施例では上位、下位それぞれ8
個づつ(8+8個)のフォトデテクタPH0〜PH7,PL0〜PL
7で構成でき、構成が簡単でコストを安くできることに
なる。
Therefore, in the present invention, the array sensors 1a and 1b are arranged in parallel in a direction orthogonal to the moving direction of the image forming spot (direction of arrow X), and both array sensors 1a and 1b are divided into a plurality of groups, respectively. The sensor unit 2 is formed so as to combine the light receiving element outputs of each set of the upper array sensor 1a and the corresponding light receiving element outputs of each set of the lower array sensor 1b, and the position detecting unit 3 In the case of high resolution and high dynamic range, it detects the image formation position of the spot imaged on the array sensors 1a and 1b based on the combined output and outputs the encoded position information. Even if it is, it is possible to provide a position detector having a simple structure and capable of high-speed processing. Further, in the embodiment, since there is provided a photodetector PH 0 ~PH 7, PL 0 ~PL 7 to the binding unit using the fiber light guide array, photodetector PH 0 ~PH 7, PL 0 ~PL The number of 7 can be greatly reduced as compared with the case of the conventional example. For example, when the resolution is set to 64 (8 × 8) as in the embodiment, 64 photodetectors are required in the conventional example shown in FIG. Upper and lower 8
Photo detectors PH 0 to PH 7 , PL 0 to PL, one by one (8 + 8)
It can be configured with 7, which means that the configuration is simple and the cost can be reduced.

第6図は最大位置と最大値を求めるフローチャートを示
すもので、各入力ゲートGiを値High(=1)にセット
し、各入力毎の光量のシリアルデータを上位ビットより
入力したビットデータDij(i入力のjビット目)とGi
*Dijの論理積演算を行う。この演算で全入力のうちど
れかの入力にHighがあるときのみ、Low(=0)になっ
た入力のGiをLowにセットする。この演算をシリアルデ
ータの最終ビットまで行い、GiがHighのものが最大位置
となる。また、同時に、Gi*DijがHighになるビットj
のときにMDjをHighにした結果のMAXのデータが最大値で
ある。実施例では、この処理を回路で実現しているの
で、高速処理が可能な位置検出器が得られているわけで
あり、第4図の具体例においては、シリアルビット数+
1のクロック数で最大位置を求めることができる。
FIG. 6 shows a flow chart for obtaining the maximum position and the maximum value, in which each input gate Gi is set to the value High (= 1), and serial data of the light quantity for each input is input from the upper bits to the bit data Dij ( i input jth bit) and Gi
* Calculate the logical product of Dij. Only when one of all inputs has High by this operation, set the Gi of the input that became Low (= 0) to Low. This operation is performed up to the last bit of the serial data, and the position where Gi is High becomes the maximum position. At the same time, the bit j at which Gi * Dij becomes High
MAX data obtained as a result of setting MDj to High at is the maximum value. In the embodiment, since this processing is realized by the circuit, a position detector capable of high speed processing is obtained. In the specific example of FIG. 4, the serial bit number +
The maximum position can be obtained with one clock number.

以下具体例の動作について説明する。いま、全体をリセ
ットするためにリセットにHighレベル(=1)をセット
し、クロックCLを与えると、RCK1にパルスが出てフリッ
プフロップFF1にトリガをかける。データはリセットに
よりHighであるので、総てのQ出力はHighになり、Gも
Highにセットされる。ここに、シリアル入力A0に注目す
ると、A0の7ビット目のデータD07が入ってきたときSP0
はG0,D07とクロックCLの論理積が出力される。すなわ
ち、A0がHighのとき、クロックに同期してSP0にHighが
出力される。SP0〜SP7のうちどれかがHighのときのみ、
RCK1にHighのパルスが出力され、各SPの値をフリップフ
ロップFFに保持し、Qに出力される。また、総てのシリ
アルデータ入力がLow(=0)のときは、RCK1のパルス
は出力されないため、Qには、前のデータが保持され
る。一度QがLowになると、GはLowになり、次のリセッ
トまでLowが保持されるため、SPも出力しない。この処
理を7ビット目から0ビット目まで行うと、最大値をも
つシリアルデータのQおよびGがHighとなる。Q0〜Q7
位置を読み取ることによって位置を知ることができるた
め、エンコーダECによってコード化して位置情報を出力
する。
The operation of a specific example will be described below. Now, set the High level (= 1) to reset to reset the entire, given a clock CL, trigger the flip-flop FF 1 out pulse RCK1. Since data is High by reset, all Q outputs are High and G is also
Set to High. Here, paying attention to the serial input A 0, when the 7th bit data D 07 of A 0 comes in, SP 0
Outputs the logical product of G 0 , D 07 and the clock CL. That is, when A 0 is High, High is output to SP 0 in synchronization with the clock. Only when any of SP 0 to SP 7 is High,
A high pulse is output to RCK1, the value of each SP is held in the flip-flop FF, and output to Q. Further, when all the serial data inputs are Low (= 0), the pulse of RCK1 is not output, so that the previous data is held in Q. Once Q becomes low, G becomes low and is held until the next reset, so SP is not output either. When this process is performed from the 7th bit to the 0th bit, Q and G of the serial data having the maximum value become High. Since the position can be known by reading the positions of Q 0 to Q 7 , it is encoded by the encoder EC and the position information is output.

また、最大値は、最大値のシリアル入力データで、ビッ
トデータがHigh(あるいはLow)のときはRCK1にHigh
(あるいはLow)が出力されるため、RCK1の値をビット
毎にラッチしてゆけば最大値データが得られる。第5図
に示す具体例においては、シフトレジスタSRを用いてRC
K1のデータを入力し、シフトクロックとして前述のクロ
ックCLを用いており、8ビット全部のシフトが終了した
とき、リセット信号でラッチすることにより最大値デー
タを得ている。
The maximum value is the maximum serial input data, and when the bit data is High (or Low), it is High in RCK1.
Since (or Low) is output, the maximum value data can be obtained by latching the value of RCK1 bit by bit. In the specific example shown in FIG. 5, the shift register SR is used for RC.
The data of K1 is input and the above-mentioned clock CL is used as the shift clock. When the shift of all 8 bits is completed, the maximum value data is obtained by latching with the reset signal.

なお、結像スポットは、被検知物体の光反射特性の影響
によって変化し、必ずしも正規分布していない場合があ
り、結像スポットの光量の重心位置を結像位置とした場
合には、位置検出精度が低くなってしまうという問題が
あるが、実施例のように結像スポットの光量最大位置を
結像位置としている場合には、高精度の位置検出が行な
われることになる。すなわち、第7図(a)に示すよう
に、傾斜面を有する被検知物体Xaにレーザ光のような光
ビームが照射され、本来のビームスポットSb以外に2次
反射によるスポットSb′(但し、光量が少ない)が存在
する場合、第7図(b)に示すように、積層板よりなる
被検知物体Xbに光ビームが照射されて積層板内での散乱
部Sb″によりスポット径が大きくなっている場合、第7
図(c)に示すように、多数のスプリアススポットSb
が形成されるスペックルパターンになっている場合など
において、結像スポットの重心位置を求めて結像スポッ
トの位置とした場合には、本来の結像スポットの位置が
正確に求まらないことになるが、実施例のように下位ア
レイセンサ1bの各組内の受光素子に3種類以上(実施例
では8種類)の互いに異なる記号か付与され、かつ光量
最大位置を結像スポットの位置として判定している場合
には、結像スポットが複数の受光素子に跨がって形成さ
れていても異なる状態に対して同じコードが割り当てら
れる頻度が大幅に低減し、被検知物体の光反射特性の影
響を受けることなく位置検出が行なわれ、三角測量方式
の測距装置の位置検出手段として用いた場合には、常に
正確な測距が行なわれることになる。
Note that the image formation spot may change due to the influence of the light reflection characteristics of the detected object and may not necessarily have a normal distribution. If the center of gravity of the light quantity of the image formation spot is the image formation position, position detection is performed. Although there is a problem that the accuracy becomes low, when the light amount maximum position of the imaging spot is the imaging position as in the embodiment, highly accurate position detection is performed. That is, as shown in FIG. 7 (a), a light beam such as a laser beam is irradiated onto the detected object Xa having an inclined surface, and in addition to the original beam spot Sb, a spot Sb 'due to secondary reflection (however, (A small amount of light) exists, as shown in FIG. 7 (b), the light beam is irradiated to the detection object Xb made of the laminated plate, and the spot diameter becomes large due to the scattering part Sb ″ in the laminated plate. If yes, the 7th
As shown in Figure (c), many spurious spots Sb
When the center of gravity of the imaging spot is determined and used as the position of the imaging spot in the case of a speckle pattern in which the image forming spot is formed, the original position of the imaging spot cannot be accurately determined. However, as in the embodiment, three or more kinds (eight kinds in the embodiment) of different symbols are given to the light receiving elements in each group of the lower array sensor 1b, and the maximum light amount position is set as the position of the imaging spot. When the determination is made, the frequency of assigning the same code to different states is significantly reduced even if the imaging spot is formed across multiple light receiving elements, and the light reflection characteristics of the detected object are reduced. Position detection is performed without being affected by the above, and when used as position detection means of a triangulation type distance measuring device, accurate distance measurement is always performed.

また、第7図に示すようなビームスポットSb,Sb′,S
b″,Sbを光学系で結像させ、結像スポットが両センサ
アレイ1a,1bに跨がるようにするには、シリンドリカル
レンズを用いて第8図(a)に示すような幅広の結像ス
ポットを得るようにすれば良い。なお、第8図(b)に
示すようにビームスプリッタBSを用いて受光ビームを分
離し、センサアレイ1a,1b上にそれぞれ結像スポットを
得るようにしても良い。
In addition, beam spots Sb, Sb ′, S as shown in FIG.
In order to form an image of b ″, Sb with an optical system so that the image forming spot straddles both sensor arrays 1a, 1b, a cylindrical lens is used to make a wide connection as shown in FIG. 8 (a). It is sufficient to obtain an image spot. Incidentally, as shown in FIG. 8 (b), the received beam is separated by using the beam splitter BS so as to obtain an image spot on each of the sensor arrays 1a and 1b. Is also good.

[発明の効果] 本発明は上述のように、結像スポットの移動方向と直交
する方向に結像スポットの大きさの範囲内で2列のアレ
イセンサを設けて一方を上位アレイセンサ、他方を下位
アレイセンサとし、両アレイセンサについて3個以上で
同数個の受光素子を含む複数組に分割して、下位アレイ
センサの各組内の受光素子に互いに異なる記号を付し、
上位アレイセンサの各組内の受光素子出力をそれぞれ合
成するとともに、下位アレイセンサの各組の同記号を付
した受光素子出力同士をそれぞれ合成するようにセンサ
部を形成しているから、下位アレイセンサの単位寸法あ
たりの受光素子の個数を多くして位置情報の分解能を高
くしても、下位アレイセンサに関する出力数は記号の種
類と同数になり、物解能を高くしても出力数の増加を抑
制できるという効果がある。また、下位アレイセンサに
関する記号と、上位アレイセンサの出力との組合せによ
りコード化した位置情報を出力するから、上位アレイセ
ンサについては下位アレイセンサにおいて結像スポット
が形成されている位置がどの組に属するかを識別できれ
ばよいのであって、比較的少数のコードで多数の位置情
報を区別することができ、結果的に、高分解能、高ダイ
ナミックレンジな位置検出器を、簡単な構成で実現で
き、しかも結像スポットの位置をコードが直接的に表す
から高速な処理が可能になるという利点がある。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, two rows of array sensors are provided within the range of the size of the imaging spot in the direction orthogonal to the moving direction of the imaging spot, one of which is the upper array sensor and the other is the upper array sensor. As a lower array sensor, each array sensor is divided into a plurality of groups including three or more light receiving elements of the same number, and the light receiving elements in each group of the lower array sensor are given different symbols.
Since the sensor unit is formed so as to combine the light receiving element outputs in each set of the upper array sensor and the light receiving element outputs with the same symbol in each set of the lower array sensor, the lower array Even if the number of light receiving elements per unit size of the sensor is increased to increase the resolution of position information, the number of outputs related to the lower array sensor is the same as the type of symbol, and even if the physical resolution is increased, This has the effect of suppressing the increase. In addition, since the position information coded by the combination of the symbol relating to the lower array sensor and the output of the upper array sensor is output, which group the position where the imaging spot is formed in the lower array sensor is set for the upper array sensor. It suffices to be able to identify whether they belong, it is possible to distinguish a large number of position information with a relatively small number of codes, and as a result, a high resolution, high dynamic range position detector can be realized with a simple configuration, Moreover, since the code directly represents the position of the imaged spot, there is an advantage that high-speed processing is possible.

また、受光素子に3種類以上の互いに異なる記号を付し
ているから、3個以上の受光素子に跨がる結像スポット
が形成されていても識別できるのであって、2次反射光
などの影響を受けにくくなるのであり、結果的に位置情
報を精度よく求めることができるという効果がある。し
かも、結像スポットの最大光量位置を位置情報として検
出するから、最大光量位置のコードの特定が容易になる
のであって、2次反射光等の影響を除去して位置情報を
高精度で検出できるという利点を有するのである。とく
に、本発明では下位アレイセンサと上位アレイセンサと
を構成する受光素子を各一列ずつ列設しているから、受
光素子の配列ピッチ程度の分解能を得ることができ、こ
のことによって高い分解能を得ることができるという効
果が得られる。
Further, since three or more types of different symbols are attached to the light receiving elements, it is possible to identify even if an image spot formed across three or more light receiving elements is formed. Since it is less likely to be affected, there is an effect that position information can be obtained accurately as a result. Moreover, since the maximum light amount position of the imaging spot is detected as the position information, the code of the maximum light amount position can be easily specified. The influence of the secondary reflected light or the like is removed to detect the position information with high accuracy. It has the advantage that it can. In particular, in the present invention, since the light receiving elements forming the lower array sensor and the upper array sensor are arranged in rows one by one, a resolution equivalent to the arrangement pitch of the light receiving elements can be obtained, and a high resolution is thereby obtained. The effect that can be obtained is obtained.

さらに、本発明では、上位アレイセンサンと下位アレイ
センサとが同数個の受光素子を有し、かつ上位アレイセ
ンサと下位アレイセンサとが互いの受光素子が一対一に
並ぶように並設されているから、上位アレイセンサと下
位アレイセンサとの間で結像スポットに対する応答のず
れが生じないのであって、応答性がよく位置検出を高速
に行なうことができるという利点を有するのである。
Further, in the present invention, the upper array sensor and the lower array sensor have the same number of light receiving elements, and the upper array sensor and the lower array sensor are arranged side by side so that the light receiving elements of the upper array sensor and the lower array sensor are aligned one to one. Therefore, there is no difference in response to the imaging spot between the upper array sensor and the lower array sensor, and there is an advantage that the response is good and the position detection can be performed at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例の概略構成図、第2図は同上
の要部概略構成図、第3図は同上の要部ブロック回路
図、第4図および第5図は同上の要部具体回路図、第6
図乃至第8図は同上の動作説明図、第9図(a)(b)
はそれぞれ従来例の概略構成図である。 1a,1bはアレイセンサ、2はセンサ部、3は位置検出部
である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of essential parts of the same, FIG. 3 is a block circuit diagram of essential parts of the same, and FIGS. 4 and 5 are essential parts of the same. Part specific circuit diagram, 6th
FIG. 8 to FIG. 8 are explanatory diagrams of the same operation as above, and FIGS.
Are schematic configuration diagrams of conventional examples. 1a and 1b are array sensors, 2 is a sensor unit, and 3 is a position detection unit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】結像スポットの移動方向に多数の受光素子
を列設したアレイセンサにて検出される光量変化に基い
て結像スポットの位置を検出する位置検出器において、
同じ個数の受光素子を有する2列のアレイセンサを結像
スポットの移動方向と直交方向に結像スポットの大きさ
の範囲内で互いの受光素子が一対一に並ぶように並設し
て一方の列を上位アレイセンサ他方の列を下位アレイセ
ンサとし、両アレイセンサをそれぞれ3個以上で同数個
の受光素子を含む複数組に分割して、下位アレイセンサ
の各組内の受光素子に互いに異なる記号を付し、上位ア
レイセンサの各組内の受光素子出力をそれぞれ合成する
とともに、下位アレイセンサの各組の同記号を付した受
光素子出力同士をそれぞれ合成するようにセンサ部を形
成し、各合成出力に基いて下位アレイセンサ上の結像ス
ポットの最大光量位置の記号を求めこの記号と上位アレ
イセンサ上での結像スポットの位置に対応した出力とを
組み合わせてコード化した位置情報を出力する位置検出
部を設けたことを特徴とする位置検出器。
1. A position detector for detecting the position of an imaging spot based on a change in the amount of light detected by an array sensor having a large number of light receiving elements arranged in the moving direction of the imaging spot.
Two rows of array sensors having the same number of light receiving elements are arranged side by side in a direction orthogonal to the moving direction of the image forming spots so that the light receiving elements are arranged in a one-to-one relationship with each other. A row is an upper array sensor, the other row is a lower array sensor, and both array sensors are divided into a plurality of groups each including three or more and the same number of light receiving elements, and the light receiving elements in each group of the lower array sensor are different from each other. The sensor part is formed so as to combine the light receiving element outputs in each set of the upper array sensor with each other, and to combine the light receiving element outputs with the same sign of each set of the lower array sensor with each other, A symbol for the maximum light amount position of the imaging spot on the lower array sensor is obtained based on each combined output, and this symbol is combined with the output corresponding to the position of the imaging spot on the upper array sensor to obtain a code. A position detector, characterized in that a position detecting section for outputting a phased position information.
【請求項2】多数のファイバーライトガイドの一端面を
結像スポットの移動方向に列設するとともに、ファイバ
ーライトガイドの適当に結束された他端面にフォトディ
テクタを配してアレイセンサを形成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の位置検出器。
2. An array sensor is formed by arranging one end surface of a large number of fiber light guides in a row in the moving direction of an image forming spot, and arranging a photodetector on the other end surface of the fiber light guide which is properly bundled. The position detector according to claim 1, which is characterized in that.
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