JP2678651B2 - 物体計測装置 - Google Patents

物体計測装置

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JP2678651B2
JP2678651B2 JP4438189A JP4438189A JP2678651B2 JP 2678651 B2 JP2678651 B2 JP 2678651B2 JP 4438189 A JP4438189 A JP 4438189A JP 4438189 A JP4438189 A JP 4438189A JP 2678651 B2 JP2678651 B2 JP 2678651B2
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茂 身次
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【発明の詳細な説明】 (1)発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は、物体計測装置に関し、特に投光装置によっ
て発生されたのち被計測物体で反射された光の収束によ
ってその光の反射点の像が受光面(すなわち光撮像装置
の各光センサ)上に結像される時刻を計測し計測結果か
らその光の反射点の位置を算出してなる物体計測装置に
関するものである。
[従来の技術] 従来、この種の物体計測装置としては、投光装置によ
って発生されたのち被計測物体で反射された光の収束に
伴なって動作せしめられる受光装置(すなわち光撮像装
置の各光センサ)に対して共通に計数回路を配設し、被
計測物体で反射された光が結像装置により受光面(すな
わち各光センサ)上に結像されたときに計数回路から与
えられている計数内容を各光センサに対し1対1に接続
されたレジスタからなる記憶装置に記憶せしめ、被計測
物体における光の反射点の位置を算出するものが提案さ
れていた(田中等 「高速3次元物体計測装置の試作」
電子情報通信学会技術研究報告 社団法人電子情報通
信学会 PRU−87−41 1987年10月1日)。
[解決すべき問題点] しかしながら、従来の物体計測装置においては、
(i)各光センサに対し1対1で記憶装置のレジスタが
接続されていたので、光センサの個数を増加(たとえば
100個×100個=10000個に増加)せしめる場合、それに
応じてレジスタの個数も10000個に増大し、かつ光セン
サとレジスタ間の配線も10000本に増加する欠点があ
り、また(ii)仮にレジスタの個数をランダムアクセス
メモリを用いて削減しても、光センサからランダムアク
セスメモリ書込回路までの配線は依然として10000本で
あって削減できない欠点(たとえば特願昭63−67723参
照)があり、ひいては(iii)その実装面積が増大する
欠点および実装コストが増大する欠点があった。
そこで本発明は、これらの欠点を解決するために、光
センサのイメージ情報(すなわち受光データ信号)を時
分割で直並列に取出しその受光データ信号から受光の時
刻を各画素に対応する記憶装置(たとえばレジスタある
いはランダムアクセスメモリ)の記憶アドレスに対して
書込む書込部材を用いることにより光センサと記憶装置
との間の配線数を削減してなる物体計測装置を提供せん
とするものである。
(2)発明の構成 [問題点の解決手段] 本発明により提供される問題点の解決手段は、 「(a)被計測領域を走査するための光を発生する投光
装置と、 (b)投光装置で発生された光が被計測領域に存在する
被計測物体にて反射されることにより得られた反射光を
収束し、被計測物体における光の反射点の像を受光面上
で結像せしめる結像装置と、 (c)結像装置で結像された反射点の像によって動作せ
しめられ、かつ受光面上で少なくとも1つの群をなすよ
う配設された複数の光センサを包有する光撮像装置と、 (d)投光装置で被計測領域を走査するために発生され
た光によって動作せしめられる光センサ装置と、 (e)光センサ装置に対してリセット端が接続されてお
り、光センサ装置の光検知に伴い発生された走査基準信
号によってリセットされたのち入力端に与えられるクロ
ックパルスのパルス数を計数する計数回路と、 (f)光撮像装置に属する光センサの各群に対し1対1
で付設された少なくとも1つの記憶部材と、 (g)光撮像装置に属する光センサの各群に対し1対1
で付設されており、光撮像装置に属する光センサが出力
する受光データ信号に含まれた受光データを検出し、検
出結果に応じて指定された記憶部材の記憶アドレスに対
し計数回路の計数内容を記憶せしめる少なくとも1つの
書込部材と、 (h)記憶部材から記憶内容を受取り、投光装置による
反射点の走査角を算出し、算出された走査角から反射点
の位置を算出するデータ処理装置と を備えてなることを特徴とする物体計測装置」 である。
[作用] 本発明にかかる物体計測装置は、(i)投光装置によ
って発生されかつ被計測領域の被計測物体で反射された
光を結像装置により収束せしめて結像されたその反射点
の像によって動作せしめられる光撮像装置に属する光セ
ンサの各群に対し記憶部材を1対1で配設しているの
で、記憶部材の実装面積ならびに実装コストを削減する
作用をなし、加えて(ii)光撮像装置に属する光センサ
の各群に対し1対1で記憶部材への書込部材を配設して
いるので、光撮像装置に属する光センサと記憶部材への
書込部材との間の配線数を削減する作用をなす。
[実施例] 次に本発明にかかる物体計測装置について、その好ま
しい実施例を挙げ具体的に説明する。しかしながら以下
に説明する実施例は、本発明の理解を容易化ないし促進
化するために記載されるものであって、本発明を限定す
るために記載されるものではない。換言すれば、以下に
説明する実施例において開示される各部材は、本発明の
精神ならびに技術的範囲に属する限り、全ての設計変更
ならびに均等物置換を含むものである。
第1図は、本発明にかかる物体計測装置の第1ないし
第5の実施例を上位概念で示す全体斜視図である。
第2図は、第1図全体斜視図の一部を拡大して示すブ
ロック回路図である。
第3図は、第2図ブロック回路図の一部を拡大して示
す部分回路図である。
第4図は、本発明にかかる物体計測装置の第1ないし
第3の実施例を上位概念で示す部分斜視図であって、第
2図ブロック回路図の一部を拡大して示している。
第5図は、本発明にかかる物体計測装置の第1の実施
例を示す部分回路図であって、第4図部分斜視図の一部
を拡大して示している。
第6図は、第5図部分回路図の動作を説明するための
タイムチャート図である。
第7図は、第1図全体斜視図の一部を拡大して示す部
分回路図である。
第8図は、本発明にかかる物体計測装置の第2の実施
例を示す部分回路図であって、第4図部分斜視図の一部
を拡大して示している。
第9図は、本発明にかかる物体計測装置の第3の実施
例を示す部分回路図であって、第4図部分斜視図の一部
を拡大して示している。
第10図は、本発明にかかる物体計測装置の第4の実施
例を示す部分斜視図であって、第2図ブロック回路図の
一部を拡大して示している。
第11図は、第10図部分斜視図の一部を拡大して示す部
分回路図である。
第12図は、第11図部分回路図の動作を説明するための
タイムチャート図である。
第13図は、本発明にかかる物体計測装置の第5の実施
例を示す部分斜視図であって、第2図ブロック回路図の
一部を拡大して示している。
第14図は、第13図部分斜視図の一部を拡大して示す部
分回路図である。
(実施例1) まず第1図ないし第7図を参照しつつ、本発明にかか
る物体計測装置の第1の実施例について、その構成を詳
細に説明する。
10は、本発明にかかる物体計測装置の投光装置であっ
て、被計測領域を走査するための光を発生しており、一
次元(すなわち線状)に拡張されたスリット光を発生す
るスリット光発生装置12と、スリット光の進行方向をそ
の拡張方向に直交する方向(以下、“走査方向”とい
う)に向けて時間的に一定割合(すなわち一定角速度
ω)で変化せしめつつ被計測領域を走査する走査装置14
とを包有している。
スリット光発生装置12は、たとえば気体レーザ光源あ
るいは半導体レーザ光源などの適宜の光源121と、光源1
21によって発生されたビーム光を一次元(すなわち線
状)のスリット光とする適宜の手段たとえば円筒レンズ
122とを包有している。
光源121が気体レーザ光源である場合には、その発生
するレーザ光が既にビーム光となっているので、光源12
1の発生するレーザ光は、円筒レンズ122に対してそのま
ま与えればよい。これに対し、光源121が半導体レーザ
光源である場合には、その発生するレーザ光が二次元
(すなわち面状)に拡散されているので、光源121の発
生するレーザ光は、適宜の手段たとえば球面レンズ(図
示せず)を用いてビーム光に収束せしめたのち、円筒レ
ンズ122に対して与えればよい。
走査装置14は、たとえばスリット光を反射するための
ミラー141と、スリット光の拡張方向に平行する回転軸
についてミラー141を一定角速度ωで回転せしめるため
の回転駆動装置142とを包有する回転ミラー装置によっ
て構成されている。
20は、本発明にかかる物体計測装置の被計測領域に存
在する被計測物体であって、投光装置10によって与えら
れたスリット光が照射されている。
30は、本発明にかかる物体計測装置の受光装置であっ
て、被計測物体20によって反射されたスリット光(すな
わち反射スリット光)を収束し被計測物体20の像(すな
わちスリット光の反射点Pの像)を結像せしめるための
結像装置31と、結像装置31によって結像された被計測物
20の像(すなわちスリット光の反射点Pの像)を撮像
するための撮像装置32と、投光装置10に含まれた走査装
置14の近傍に配設されておりスリット光によって被計測
領域が走査されていることを検出するための走査検出装
置33とを包有している。
結像装置31は、被計測領域(すなちスリット光による
走査領域)を見込んでおり、反射スリット光を収束せし
める収束レンズによって形成されている。
撮像装置32は、電荷結合デバイス(“CCD"ともいう)
を用いて作成された光撮像装置(“CCD撮像装置”とも
いう)32Aと、光撮像装置(すなわちCCD撮像装置)32A
に対して接続された記憶装置32Bとを備えている。光撮
像装置(すなわちCCD撮像装置)32Aは、電荷結合デバイ
スを1行に配設した線状センサであってもよいが、ここ
では説明の便宜ならびに理解の促進上、電荷結合デバイ
スを複数行(以下、“m"行とする)に配列した面状セン
サであるものとする(したがって光撮像装置32Aを、以
下“CCDエリアセンサ32A”ともいう)。ちなみに光撮像
装置(すなわちCCD撮像装置)32Aが、線状センサである
場合は、以下の面状センサの場合における説明において
“複数行”を“1行”であるものと読替えればよい。
光撮像装置(すなわちCCDエリアセンサ)32Aは、結像
装置31によって反射スリット光を収束せしめて受光面上
に結像された被計測物体20の像(すなわちスリット光の
反射点Pの像)を撮像することにより各画像(画像番号
を“NIMG"とする)ごとに各画素(画素番号を“NNIMG"
とする)に対応する電荷信号をそれぞれ出力するために
少なくとも1つの群をなすよう(たとえば適宜にマトリ
ックス状(以下、“m行n列のマトリックス状”とす
る))に配列された複数の受光要素(すなわち光セン
サ)たとえば光ダイオード(以下、この場合について主
として説明するが、これに限定する意図はない)32111,
32112,・・・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・・
・;321m1,321m2,・・・,321mnからなる光センサ装置321
と、光センサ装置321に属する光ダイオード32111,32
112,・・・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・・・;3
21m1,321m2,・・・,321mnに対しシフトゲート(図示せ
ず)を介してそれぞれ1対1に接続されており電荷結合
デバイスによって作成された複数のレジスタ要素32211,
32212,・・・,3221n;32221,32222,・・・,3222n;・・
・,322m1,322m2,・・・,322mnからなる複数のアナログ
シフトレジスタ(“CCDシフトレジスタ”ともいう)322
1,3222,・・・,322m(以下、“アナログシフトレジスタ
322j"を“アナログシフトレジスタ322j1,322j2,・・・,
322jn"とも表現する;j=1,〜,m)とを包有している。
CCDエリアセンサ32Aは、また、複数のCCDシフトレジ
スタ3221,3222,・・・,322m(すなわちCCDシフトレジス
タ32211,32212,・・・,3221n;32221,32222,・・・,322
2n;・・・;322m1,322m2,・・・,322mn)の出力端(すな
わちレジスタ要素32211,32221,・・・,322m1)に対して
それぞれ1対1に配設されており電荷信号を電圧信号に
変換するための電荷結合デバイスによって作成された複
数の出力部(“CCD出力部”ともいう)3231,3232,・・
・,323mと、複数のCCD出力部3231,3232,・・・,323m
出力端に対して一方の入力端がそれぞれ接続されかつ他
方の入力端がともに閾値設定回路(図示せず)の出力端
に対して接続されており複数のCCD出力部3231,3232,・
・・,323mから出力された電圧信号が所定の閾値を超え
たときその出力端から受光データ信号SI1,SI2,・・・,S
Imを出力するための複数の比較回路3241,3242,・・・,3
24mと、光ダイオード32111,32112,・・・,3211n;32121,
32122,・・・,3212n;・・・;321m1,321m2,・・・,321mn
およびCCDシフトレジスタ32211,32212,・・・,3221n;32
221,32222,・・・,3222n;・・・;322m1,322m2,・・・,3
22mnとの間に配設されたシフトゲートとCCDシフトレジ
スタ32211,32212,・・・,3221n;32221,32222,・・・,32
22n;・・・;322m1,322m2,・・・,322mnとに対して電荷
転送を命令しかつ比較回路3241,3242,・・・,324mから
外部装置すなわち後続の記憶装置32Bに対する受光デー
タ信号SI1,SI2,・・・,SImの送出を命令する送出命令に
同期したデータクロック信号CKDを発生しかつ1画像分
の受光データ信号SI1,SI2,・・・,SImが送出され終わる
ごとに低レベル状態となるデータ区別パルス信号▲
▼を発生するための制御回路325とを包有している。
ちなみに制御回路325とシフトゲート,CCDシフトレジ
スタ32211,32212,・・・,3221n;32221,32222,・・・,32
22n;・・・;322m1,322m2,・・・,322mnおよび比較回路3
241,3242,・・・,324mとの間の結線は、図示の都合上、
省略されている。
またCCDシフトレジスタ3221,3222,・・・,322mから受
光データ信号SI1,SI2,・・・,SImをそれぞれ1つずつ送
出しているが、本発明は、これに限定されるものではな
く、CCDシフトレジスタ3221,3222,・・・,322mからそれ
ぞれ所望数の受光データ信号SI1,SI2,・・・,SImを送出
してもよく、更には、複数のCCDシフトレジスタ3221,32
22,・・・,322mから1つの受光データ信号を送出しても
よい。ここでは説明を簡潔とするために、CCDシフトレ
ジスタ3221,3222,・・・,322mから受光データ信号SI1,S
I2,・・・,SImが、それぞれ1つずつ送出されているも
のとする。
記憶装置32Bは、CCDエリアセンサ32Aに包有された複
数の比較回路3241,3242,・・・,324mの出力端に対して
それぞれ接続されかつ制御回路325の出力端にそれぞれ
接続されており受光データ信号SI1,SI2,・・・,SImおよ
びデータクロック信号CKDならびにデータ区別パルス信
号▲▼が与えられる複数の記憶回路3261,3262,・
・・,326mと、記憶回路3261,3262,・・・,326mの入力端
に対し出力端が接続されており計数内容CONを供給する
ための計数回路327と、計数回路327の入力端に対し出力
端が接続されており一定周期のクロックパルスCLPを発
生するためのクロックパルス発生回路328と、後述のデ
ータ処理回路40に含まれた読込信号発生回路41の出力端
に対し入力端が接続されかつ複数の記憶回路3261,3262,
・・・,326mの制御端に対して複数の出力端がそれぞれ
1対1に接続されており読込信号発生回路41から与えら
れた読込信号SELに応じて記憶回路3261,3262,・・・,32
6mを指定する指定信号CE1,CE2,・・・,CEmを発生するた
めのデコーダ回路329とを包有している。
記憶回路3261,3262,・・・,326mは、全て同一の構成
を有しているので、便宜上ここでは、記憶回路326iにつ
いて説明する(i=1,2,・・・,m)。
記憶回路326iは、CCDエリアセンサ32Aに含まれた比較
回路324iの出力端に接続されており比較回路324iから与
えられた受光データ信号SIiを反転するための反転回路N
OTiと、CCDエリアセンサ32Aに含まれた制御回路325の出
力端に対してセット入力端PRが接続されておりデータ区
別パルス信号▲▼によってセットされかつ反転回
路NOTiの出力端に対してリセット入力端CLRが接続され
ており反転受光データ信号▲▼によってリセット
されるフリップフロップFFiと、CCDエリアセンサ32A
含まれた制御回路325の出力端に対して入力端が接続さ
れておりデータクロック信号CKDを所定時間だけ遅延せ
しめて遅延データクロック信号CKDDとして出力するため
の遅延回路DLYi1と、フリップフロップFFiの出力端Qに
対して一方の入力端が接続されかつ他方の入力端が遅延
回路DLYi1の出力端に対して接続されておりフリップフ
ロップFFiの出力QFFが“1"の期間だけ遅延回路DLYi1
出力(すなわち遅延データクロック信号CKDD)を通過可
能状態とするためのアンドゲートANDi1と、CCDエリアセ
ンサ32Aに含まれた制御回路325の出力端に対して入力端
が接続されておりデータ区別パルス信号▲▼を所
定時間だけ遅延せしめカウンタリセットパルス▲
▼として出力するための他の遅延回路DLYi2と、遅延
回路DLYi2の出力端に対してリセット入力端▲▼
が接続されかつデータ入力端AがアンドゲートANDi1
出力端にして接続されておりカウンタリセットパルス▲
▼によるリセットののちデータ入力端Aに到来
するカウンタクロック信号CKC(すなわちアンドゲートA
NDi1を通過した遅延データクロック信号CKDD)のパルス
数を計数するためのカウンタCNTiと、カウンタCNTiの最
上位の出力端(たとえば9ビットの場合、第9の出力端
Q8;以下この場合について説明する)に対して一方の入
力端が接続されかつ他方の入力端がCCDエリアセンサ32A
に含まれた制御回路325の出力端に対して接続されてお
りカウンタCNTiの最上位の出力端Q8から出力される書込
禁止信号WPRiが“0"のときデータ区別パルス信号▲
▼を通過せしめ書込パルス▲▼として出力しか
つ書込禁止信号WPRiが“1"のときデータ区別パルス信号
▲▼の通過を禁止して書込パルス▲▼の送
出を阻止するための他のアンドゲートANDi2と、アンド
ゲートANDi2の出力端に対してトリガ端(すなわち書込
指令入力端)が接続されかつアドレス入力端A0,〜,A7
カウンタCNTiの出力端Q0,〜,Q7および後述のデータ処理
装置40に含まれた読込信号発生回路41の出力端に接続さ
れかつデータ入出力端(ここでは、16ビットとする)
D0,〜,D15が計数回路327の出力端および後述のデータ処
理装置40に含まれた記憶装置42の入力端に接続されかつ
指定信号入力端がデコーダ回路329の出力端に接続され
たランダムアクセスメモリRAMiとを包有している。
ランダムアクセスメモリRAMiは、記憶部材として機能
しており、また反転回路NOTi,フリップフロップFFi,遅
延回路DLYi1,DLYi2,アンドゲートANDi1,ANDi2およびカ
ウンタCNTiは、記憶部材(ここではランダムアクセスメ
モリRAMi)への書込部材として機能している。記憶部材
としては、ランダムアクセスメモリRAMiばかりではな
く、レジスタなども使用可能であるが、ここでは便宜
上、ランダムアクセスメモリRAMiについてのみ説明す
る。
ランダムアクセスメモリRAMiは、(i)アンドゲート
ANDi2から書込パルス▲▼が入力されたとき、カ
ウンタCNTiからアドレス入力端A0,〜,A7に与えられた計
数値CONiに応じて指定された記憶アドレスに対し計数回
路327の計数内容CONを書込み、また(ii)後述のデータ
処理装置40に含まれた読込信号発生回路41からアドレス
入力端A0,〜,A7に対して読込信号SELが与えられかつデ
コーダ回路329から指定信号入力端に対して指定信号CEi
が与えられたとき、読込信号SElによって指定された記
憶アドレスに記憶された記憶内容すなわち時刻データ
(すなわち計数回路327の計数内容CON)を後述のデータ
処理装置40に含まれた記憶装置42に対し送出する。
走査検出装置33は、ミラー141に対して対向されてお
りミラー141によって反射されたスリット光を検出する
ための光センサたとえば光ダイオードあるいは光トラン
ジスタ(以下この場合について説明するが、これに限定
する意図はない)からなる他の光センサ装置331と、光
センサ装置331の出力端と撮像装置32の計数回路327のリ
セット端との間に配置された比較増幅回路332とを包有
している。
40は、本発明にかかる物体計測装置のデータ処理装置
であって、受光装置30中の記憶回路3261,3262,・・・,3
26mすなわちランダムアクセスメモリRAM1,RAM2,・・・,
RAMm内の記憶アドレスを1つずつ選択して指定するため
の読込信号SELを発生してそれを記憶回路3261,3262,・
・・,326mおよびデコーダ回路329に与えるための読込信
号発生回路41と、読込信号発生回路41の出力端および受
光装置30中の記憶回路3261,3262,・・・,326mの出力端
に対して接続されており記憶回路3261,3262,・・・,326
m(詳細には、ランダムアクセスメモリRAM1,RAM2,・・
・,RAMm)の記憶アドレスからそこに保持された記憶内
容(すなわち結像データIMG)を読込信号SELの内容に応
じて受取り記憶するための記憶装置42と、記憶装置42に
記憶された結像データIMGの内容から被測定物20におけ
るスリット光の反射点Pの位置を算出する演算回路43と
を包有している。
データ処理装置40は、更に所望により、演算回路43に
接続されておりその演算結果(すなわち被測定物体20
おけるスリット光の反射点Pの位置)を記憶するための
他の記憶装置44と、他の記憶装置44に接続されておりそ
の記憶内容を視認可能に表示するためのブラウン管など
の表示装置45と、他の記憶装置44に接続されておりその
記憶内容を記録するためのフロッピーディスクなどの記
録装置46とを包有している。
次に第1図ないし第7図を参照しつつ、本発明にかか
る物体計測装置の第1の実施例について、その作用を詳
細に説明する。
以下の説明を簡潔とし、かつ十分な理解をなすため
に、最初に三次元座標系を導入する。
すなわち結像装置31の中心を原点Oとし、結像装置31
の中心(すなわち原点O)を通りかつスリット光の拡張
方向すなわちミラー141の回転軸Mに平行するようにZ
軸をとり、結像装置31の中心(すなわち原点O)とミラ
ー141の回転軸Mとを結ぶ線分OMすなわち基線(その長
さをaとする)上にのりかつZ軸に直交するようにX軸
をとり、かつ結像装置31の中心(すなわち原点O)を通
りかつX軸およびZ軸に直交するようにY軸をとる。更
にスリット光とX軸とのなす角(すなわち走査角)をα
とし、スリット光を反射した被計測物体20上の点(すな
わち反射点P)を座標(X,Y,Z)とする。加えて原点O
を通る反射スリット光が、XY平面においてY軸となす角
をβとし、かつYZ平面においてY軸となす角をβ
する。反射点P(X,Y,Z)において反射され結像装置31
の中心(すなわち原点O)を通過した反射スリット光
が、結像装置31から距離fだけ離間された撮像面(すな
わち光ダイオード32111,32112,・・・,3211n;32121,321
22,・・・,3212n;・・・;321m1,321m2,・・・,321mn
上に結像された点(すなわち反射点Pの像)Qの座標を
(x,y,z)とする。反射点P(X,Y,Z)のX,Y,Z軸上にお
ける投影点をそれぞれR(X,0,0),S(0,Y,0),T(0,0,
Z)とする。
このとき第1図から明らかなように OM=OR+RM の関係が成立するので、 a=Y tanβ+Y cotα が成立し、これを整理して Y=a[tanβ+cotα]-1 の関係を求め得る。ここで、tanβ=xf-1であるの
で、 Y=af[x+f cotα]-1 ……(1) と表現できる。
また OR=OS tanβ の関係が成立するので、 X=Y tanβ の関係を求め得る。ここでtanβ=xf-1であるので、 X=ax[x+f cotα]-1 ……(2) と表現できる。
同様に OT=OS tanβ の関係が成立するので、 Z=Y tanβ の関係を求め得る。ここでtanβ=zf-1であるので、 Z=az[x+f cotα]-1 ……(3) と表現できる。
加えて走査角αが、XY平面における走査検出装置33と
ミラー141とを結ぶ線分とX軸とのなす角度(すなわち
基準走査角α)とミラー141の一定角速度ωと時間t
とによって α=ωt+α ……(4) と表現できる。
ここで時間tは、ミラー141によって反射されたスリ
ット光が走査検出装置33によって検出された時刻すなわ
ち基準時刻(たとえば“0")から、光ダイオード32111,
32112,・・・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・・
・;321m1,321m2,・・・,321mnの各列に対して反射スリ
ット光が結像装置31により結像される時刻までに所要の
時間である。
被計測物体20の計測に際して、まず受光装置30に含ま
れた記憶回路3261,3262,・・・,326mひいてはランダム
アクセスメモリRAM1,RAM2,・・・,RAMmの記憶内容が、
適宜の手段(図示せず)によって除去され、特定の値
(たとえば“0")とされる。
投光装置10では、スリット光発生装置12によってスリ
ット光が作成されている。すなわち光源121の発生した
ビーム光を円筒レンズ122によってスリット光に変えて
いる。スリット光は、走査装置14のミラー141に照射さ
れている。このとき、ミラー141が回転駆動装置142によ
り一定角速度ωで回転されているので、スリット光は、
ミラー141によって反射されたのち、被計測領域に向
け、そこを一定の回転速度すなわち一定の回転角速度ω
で走査するように送出される。
ここで走査検出装置33の光センサ装置331は、走査装
置14のミラー141によって反射されたスリット光が照射
されたとき、導通されてそのスリット光の光量に応じた
電流Iを発生する。電流Iは、光センサ装置331に付設
された比較増幅回路332により所望に応じて増幅されか
つ閾値と比較されたのち、走査基準信号SIとして撮像装
置32の計数回路327に与えられる。走査基準信号SIは、
投光装置10による被計測領域の走査基準時を示してい
る。
計数回路327は、走査検出装置33の比較増幅回路332か
ら与えられた走査基準信号SIをリセット信号としてお
り、その走査基準信号SIが与えられたときに計数内容CO
Nがリセットされ計数開始時刻が調節されたのち、クロ
ックパルス発生回路328から与えられたクロックパルスC
LPのパルス数を再び計数し始める。計数回路327の計数
内容CONは、リセット信号すなわち走査基準信号SIによ
ってリセットされたときに最小値(たとえば“0")とさ
れており、クロックパルスCLPが到来するごとに“1"ず
つ増加せしめられる。ちなみに計数回路327は、リセッ
ト信号すなわち走査基準信号SIによってリセットされた
とき計数内容CONが最大値(たとえば“1000")とされて
おり、クロックパルスCLPが到来するごとにその計数内
容CONが所定値(たとえば“1")ずつ減少せしめられる
ものであってもよいが、ここでは上述の場合についての
み説明する。
計数回路327の計数内容CONは、それぞれ記憶回路32
61,3262,・・・,326mひいてはランダムアクセスメモリR
AM1,RAM2,・・・,RAMmのデータ入出力端に与えられてい
る。
またスリット光は、被計測領域にある被計測物体20
線状に照射している。このときスリット光の進行方向が
走査装置14によって一定角速度ωで変化せしめられてい
るので、スリット光の照射されている被計測物体20の領
域は、それに応じて移動している。したがって被計測物
20によるスリット光の反射点P(X,Y,Z)の位置が、
変化している。
被計測物体20によって反射されたスリット光すなち反
射スリット光は、受光装置30の結像装置31によって収束
され、撮像装置32の受光面すなわちCCDエリアセンサ32A
に含まれたマトリックス状の光ダイオード32111,32112,
・・・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・・・;32
1m1,321m2,・・・,321mn上で結像されている。反射スリ
ット光の結像位置Q(x,y,z)は、スリット光による被
計測領域の走査に応じて(たとえば光ダイオード32111,
32112,・・・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・・
・;321m1,321m2,・・・,321mnの行方向に)徐々に移動
している。
反射スリット光が結像されると、光ダイオード32111,
32112,・・・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・・
・;321m1,321m2,・・・,321mnは、それぞれ光を電荷に
変換し、その結像された反射スリット光の光量に応じた
量の電荷を蓄積する。光ダイオード32111,32112,・・
・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・・・;321m1,321
m2,・・・,321mnにそれぞれ蓄積された電荷は、制御回
路325によって発生されたシフトゲート制御信号に応じ
制御されるシフトゲート(図示せず)を介して所定時間
(すなわち各画像)ごとに、CCDシフトレジスタ3221,32
22,・・・,322m(すなわちCCDシフトレジスタ32211,322
12,・・・,3221n;32221,32222,・・・,3222n;・・・;32
2m1,322m2,・・・,322mn)に向け一斉に(すなわち同時
に)転送される。
CCDシフトレジスタ3221,3222,・・・,322m(すなわち
CCDシフトレジスタ32211,32212,・・・,3221n;32221,32
222,・・・,3222n,;・・・;322m1,322m2,・・・,32
2mn)では、制御回路325によって発生された電荷転送制
御信号に応じてそれぞれ出力端(すなわちレジスタ要素
32211,32221,・・・,322m1)に向け電荷が順次転送され
たのち、CCD出力端3231,3232,・・・,323mに与えられ
る。CCD出力部3231,3232,・・・,323mでは、CCDシフト
レジスタ32211,32212,・・・,3221n;32221,32222,・・
・,3222n;・・・;322m1,322m2,・・・,322mnから与えら
れており各画素に対応する電荷信号が、電圧信号に変換
されたのち、所定の閾値と比較するために比較回路32
41,3242,・・・,324mの一方の入力端に与えられる。
比較回路3241,3242,・・・,324mに与えられた電圧信
号が所定の閾値より大きい場合、比較回路3241,3242,・
・・,324mの出力は、高レベル(すなわち“1")であ
り、またその電圧信号が所定の閾値より小さい場合、比
較回路3241,3242,・・・,324mの出力は、低レベル(す
なわち“0")である。換言すれば、光ダイオード32111,
32112,・・・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・・
・;321m1,321m2,・・・,321mn上に結像された反射スリ
ット光の光量が所定のレベルより大きい場合、比較回路
3241,3242,・・・,324mの出力すなわち受光データ信号S
I1,SI2,・・・,SImが、高レベル(すなわち“1")とな
り、これに対し小さい場合、比較回路3241,3242,・・
・,324mの出力すなわち受光データ信号SI1,SI2,・・・,
SImが、低レベル(すなわち“0")となる。すなわち受
光データ信号SI1,SI2,・・・,SIm中の受光データが高レ
ベル(すなわち“1")の場合、それに対応する光ダイオ
ードで受光があったことを示しており、これに対し、受
光データ信号SI1,SI2,・・・,SIm中の受光データが低レ
ベル(すなわち“0")の場合、それに対応する光ダイオ
ードで受光がなかったことを示している。比較回路32
41,3242,・・・,324mの出力すなわち受光データ信号S
I1,SI2,・・・,SImは、各画像ごとに各画素における受
光データ(すなわちイメージ情報)を内容としており、
後述のデータクロック信号CKDすなわちデータ区別パル
ス信号▲▼とともにそれぞれ記憶回路3261,3262,
・・・,326mに与えられている。
CCDエリアセンサ32Aの制御回路325は、CCDエリアセン
32Aと記憶回路3261,3262,・・・,326mひいてはランダ
ムアクセスメモリRAM1,RAM2,・・・,RAMmとの間で時間
的同期を取るために、データクロック信号(すなわちデ
ータ読込タイミングパルス信号)CKDおよびデータ区別
パルス信号▲▼を送出している。
データ区別パルス信号▲▼は、制御信号325か
らシフトゲートに与えられるシフトゲート制御信号に応
じて発生されており、画像番号NIMGが変更される(すな
わち光ダイオード32111,32112,・・・,3211n;32121,321
22,・・・,3212n;・・・;321m1,321m2,・・・,321mn
らCCDシフトレジスタ32211,32212,・・・,3221n;32221,
32222,・・・,3222n;・・・;322m1,322m2,・・・,322mn
に向けて電荷が転送される)ごとに低レベル(すなわち
“0")となる。
データクロック信号CKDは、制御回路325からCCDシフ
トレジスタ32211,32212,・・・,3221n;32221,32222,・
・・,3222n;・・・;322m1,322m2,・・・,322mnに与えら
れる電荷転送制御信号に応じて発生されており、データ
区別パルス信号▲▼が高レベル(すなわち“1")
の期間(すなち画像番号NIMG)ごとに画素番号NNIMG
1対1で対応するn個のクロックパルスを包有してい
る。
記憶回路3261,3262,・・・,326mは、受光データ信号S
I1,SI2,・・・,SImとデータクロック信号CKDとデータ区
別パルス信号▲▼とが与えられたとき、あるいは
読込信号SELと指定信号CE1,CE2,・・・,CEmとが与えら
れたときに、実質的に同一の動作を行なう。そのため
に、ここでは記述を簡潔とするために、記憶回路326i
ついてのみ説明する(i=1,2,・・・,m)。
記憶回路326iでは、まずデータ区別パルス信号▲
▼の低レベル(すなわち“0")状態に際してフリップ
フロップFFiがセットされ、その出力QFFが高レベル(す
なわち“1")となり、アンドゲートANDi1の一方の入力
端に対し“1"が与えられる。このためアンドゲートAND
i1は、遅延回路DLYi1から与えられる遅延データクロッ
ク信号CKDDが通過可能な状態となり、カウンタクロック
信号CKCを出力し始める。
これに対し、データ区別パルス信号▲▼は、遅
延回路DLYi2において遅延せしめられたのち、カウンタ
リセットパルス▲▼としてカウンタCNTiのリセ
ット入力端▲▼に与えられているので、その低レ
ベル(すなわち“0")状態に際してカウンタCNTiをリセ
ットする。
カウンタCNTiは、リセットののち、アンドゲートAND
i1から与えられた遅延データクロック信号CKDD(すなわ
ちカウンタクロック信号CKC)のパルス数を計数し始め
る。
受光データ信号SIiが受光を示す高レベル(すなわち
“1")となると、フリップフロップFFiは、そのリセッ
ト入力端CLRに対し反転回路NOTiを介して反転受光デー
タ信号▲▼が与えられているので、リセットされ
る。これに伴なってアンドゲートANDi1は、フリップフ
ロップFFiから低レベル(すなわち“0")の出力QFFが与
えられることとなり、遅延回路DLYi1の出力(すなわち
遅延データクロック信号CKDD)の通過を禁止する。
アンドゲートANDi1が通過禁止状態となると、カウン
タCNTiは、そこで計数を停止し、そのときの計数値CONi
を受光データ信号SIi中の“1"に対応する最小の画素番
号NNIMGとして保持しており、その出力端Q0,〜,Q7から
ランダムアクセスメモリRAMiのアドレス入力端A0,〜,A7
に向けて出力している。
カウンタCNTiは、このとき受光データ信号SIi中に
“1"が存在するので、最上位の出力端Q8から“0"を内容
とする書込禁止信号WPRiを出力しており、アンドゲート
ANDi2を開放状態すなわち通過許可状態に維持してい
る。このためデータ区別パルス信号▲▼がアンド
ゲートANDi2を通過し書込パルス▲▼としてトリ
ガ端(すなわち書込指令入力端)に与えられるとき、ラ
ンダムアクセスメモリRAMiは、そのアドレス入力端A0,
〜,A7にカウンタCNTiの出力端Q0,〜,Q7から与えられた
計数値CONiに対応した記憶アドレスに対し、計数回路32
7から与えられた計数内容CONが書込まれ保持される。す
なわちランダムアクセスメモリRAMiには、光ダイオード
321i1,321i2,・・・,321inに対応して走査基準時から受
光までに所要の時間ti1,ti2,・・・,tinが記憶され保持
される。
受光データ信号SIiが受光を示す高レベル(すなわち
“1")とならないと、フリップフロップFFiは、そのリ
セット入力端CLRに対し反転回路NOTiを介して反転デー
タ信号▲▼が与えられているので、リセットされ
ることがない。これに伴なってアンドゲートANDi1は、
フリップフロップFFiから高レベル(すなわち“1")の
出力QFFが与え続けられることとなり、遅延回路DLYi1
出力(すなわち遅延データクロック信号CKDD)をカウン
タクロック信号CKCとして通過し続ける。
このためカウンタCNTiは、最上位の出力Q8が“1"とな
るまで計数を続行し、これを書込禁止信号WPRiとしてア
ンドゲートANDi2の一方の入力端に与える。アンドゲー
トANDi2は、通過禁止状態となり、データ区別パルス信
号▲▼を通過せしめない。
したがってランダムアクセスメモリRAMiは、トリガ端
(すなわち書込指令入力端)に書込パルス▲▼が
与えられないので、書込動作を実行しない。
データ処理装置40は、読込信号発生回路41から読込信
号SELを発生し、受光装置30中のデコーダ回路329と記憶
回路3261,3262,・・・,326mひいてはランダムアクセス
メモリRAM1,RAM2,・・・,RAMmとに与えている。
デコーダ回路329に与えられた読込信号SELは、その内
容に応じて指定信号CE1,〜,CEmを発生するために供され
ている。指令信号CE1,〜,CEmは、それぞれ記憶回路32
61,3262,・・・,326mひいてはランダムアクセスメモリR
AM1,RAM2,・・・,RAMmに与えられており、記憶回路32
61,3262,・・・,326mひいてはランダムアクセスメモリR
AM1,RAM2,・・・,RAMmを指定している。
また記憶回路3261,3262,・・・,326mひいてはランダ
ムアクセスメモリRAM1,RAM2,・・・,RAMmに対して直接
に与えられた読込信号SELは、その内容に応じてランダ
ムアクセスメモリRAM1,RAM2,・・・,RAMm内の記憶アド
レスすなわちCCDエリアセンサ32Aに包有された光ダイオ
ード32111,32112,・・・,3211n;32121,32122,・・・,32
12n;・・・;321m1,321m2,・・・,321mnに対応する記憶
アドレス(換言すれば画素番号NNIMGに対応する記憶ア
ドレス)を指定している。
読込信号SELおよび指定信号CE1,〜,CEmの指定に応じ
て記憶回路3261,3262,・・・,326mひいてはランダムア
クセスメモリRAM1,RAM2,・・・,RAMmは、その記憶内容
すなわち時間t11,t12,・・・,t1n;t21,t22,・・・,t2n;
・・・;tm1,tm2,・・・,tmnを結像データIMGとして順
次、データ処理装置40の記憶装置42に向けてデータ入出
力端D0,〜,D15から出力する。
記憶装置42は、受光装置30に包有された記憶装置32B
から与えられた結像データIMGすなわち記憶内容t11,
t12,・・・,t1n;t21,t22,・・・,t2n;・・・;tm1,tm2,
・・・,tmnを記憶し保持する。記憶装置42に記憶された
結像データIMGは、演算回路43に与えられており、そこ
で被測定物体20におけるスリット光の反射点Pの位置
(X,Y,Z)を算出するために供される。
すなわち演算回路43は、画素番号NNIMGひいては光ダ
イオード32111,32112,・・・,3211n;32121,32122,・・
・,3212n;・・・;321m1,321m2,・・・,321mnについて、
それぞれ上記(4)式により のごとく、走査角αを算出する。この走査角αすなわち
α1112,・・・,α1n2122,・・・,α2n;・・
・;αm1m2,・・・,αmnを上記(1)〜(3)式に
代入することにより、光ダイオード32111,32112,・・
・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・・・;321m1,321
m2,・・・,321mnに結像された反射点Pの位置(X,Y,Z)
すなわち反射点P11,P12,・・・,P1n;P21,P22,・・・,P
2n;・・・;Pm1,Pm2,・・・,Pmnの位置(X11,Y11,
Z11),(X12,Y12,Z12),・・・,(X1n,Y1n,Z1n);
(X21,Y21,Z21),(X22,Y22,Z22),・・・,(X2n,Y
2n,Z2n);・・・;(Xm1,Ym1,Zm1),(Xm2,Ym2,
Zm2),・・・,(Xmn,Ymn,Zmn)を算出する。
演算回路43の演算結果すなわち被測定物体20における
スリット光の反射点Pの位置(X,Y,Z)の算出結果は、
他の記憶装置44に与えられて記憶され保持される。記憶
装置44の記憶内容は、所望により、表示装置45で視認可
能に表示され、また記録装置46で記録される。
(実施例2) 第1図ないし第4図、第7図および第8図を参照しつ
つ、本発明にかかる物体計測装置の第2の実施例につい
て、その構成および作用を詳細に説明する。
第2の実施例は、記憶回路326iが以下のごとく構成さ
れたことを除き、第1の実施例と実質的に同一の構成お
よび作用を有している。したがってここでは説明を簡潔
とするために、記憶回路326iの構成および作用について
のみ、詳細に説明する。
記憶回路326iは、CCDエリアセンサ32Aの比較回路324i
の出力端に対しシリアル入力端ISが接続されかつクロッ
ク入力端CKがCCDエリアセンサ32Aの制御回路325の出力
端に接続されており制御回路325から与えられたデータ
クロック信号CKDに時間的に同期しつつ受光データ信号S
Iiをシリアル入力端ISから順次読込みパラレル信号に変
換してパラレル出力端から出力する所望ビット(たとえ
ば256ビット)のシフトレジスタSRiと、シフトレジスタ
SRiのパラレル出力端Q0,〜,Q255に対して入力端I0,〜,I
255が接続されておりシフトレジスタSRiのパラレル出力
中に存在する“1"を検出してその“1"が存在する(すな
わち受光した)光ダイオード321iXの番号(換言すれば
画素番号NNIMG)“x"を出力端A0,〜,A7から2進数で出
力しかつシフトレジスタSRjのパラレル出力中に“1"が
全く存在しなかったとき出力端GSから“1"を内容とする
書込禁止信号WPRiを出力するための優先エンコーダPEi
とを包有している。ちなみに優先エンコーダPEiの出力
端GSから出力される書込禁止信号WPRiは、シフトレジス
タSRiのパラレル出力中に“1"が存在するとき、“0"で
ある。
記憶回路326iは、また、優先エンコーダPEiの出力端G
Sに対して一方の入力端が接続されかつ他方の入力端がC
CDエリアセンサ32Aの制御回路325に対して接続されてお
り優先エンコーダPEiから“1"を内容とする書込禁止信
号WPRiが出力されたとき制御回路325から与えられたデ
ータ区別パルス信号▲▼の通過を遮断しかつ優先
エンコーダPEiから“0"を内容とする書込禁止信号WPRi
が出力されたとき制御回路325から与えられたデータ区
別パルス信号▲▼を通過せしめて書込パルス▲
▼として出力するためのアンドゲートANDiと、優先
エンコーダPEiのデータ出力端A0,〜,A7に対してアドレ
ス入力端A0,〜,A7が接続されかつ書込指令入力端がアン
ドゲートANDiの出力端に対して接続されかつデータ入出
力端D0,〜,D15が計数回路327の出力端およびデータ処理
装置40の記憶装置42の入力端に接続されかつデコーダ回
路329の出力端に対し指定信号入力端が接続されており
書込パルス▲▼がアンドゲートANDiから与えられ
たときアドレス入力端A0,〜,A7に対して優先エンコーダ
PEiから与えられた画素番号NNIMGに対応する記憶アドレ
スに対し計数回路327から与えられた計数内容CONを記憶
しかつデータ処理装置40に含まれた読込信号発生回路41
からアドレス入力端A0,〜,A7に対し読込信号SELが与え
られデコーダ回路329から指定信号CEiが与えられたとき
読込信号SELによって指定された記憶アドレスに記憶さ
れた記憶内容すなわち時刻データ(すなわち計数回路32
7の計数内容CON)をデータ処理装置40に含まれた記憶装
置42に対して送出するランダムアクセスメモリRAMiとを
包有している。
ランダムアクセスメモリRAMiは、記憶部材として機能
しており、またシフトレジスタSRi,優先エンコーダPEi
およびアンドゲートANDiは、記憶部材(ここではランダ
ムアクセスメモリRAMi)への書込部材として機能してい
る。記憶部材としては、ランダムアクセスメモリRAMi
かりではなく、レジスタなども使用可能であるが、ここ
では便宜上、ランダムアクセスメモリRAMiについてのみ
説明する。
しかしてシフトレジスタSRiは、CCDエリアセンサ32A
の制御回路325から与えられたデータクロック信号CKDの
パルス立下がりに同期して受光データ信号SIiをシリア
ル入力端ISから順次読込む。シフトレジスタSRiの内部
では、受光データ信号SIiが入力されるごとに、フリッ
プフロップのデータが順次シフトされている。受光デー
タ信号SIiの全てが入力されたとき、シフトレジスタSRi
のパラレル出力端Q0,〜,Q255には、その受光データ信号
SIiの内容がパラレル信号として出力されている。
優先エンコーダPEiは、シフトレジスタSRiから受光デ
ータ信号SIiをパラレル信号として受取り、その上位か
ら下位に向けて“1"が存在するか否か(すなわちCCDエ
リアセンサ32Aの光ダイオード321i1,321i2,・・・,321
inに受光があるか否か)を調べていく。優先エンコーダ
PEiは、受光データ信号SIi中に“1"が存在するとき、そ
れに対応する光ダイオード321ixの信号(すなわち画素
番号NNIMG)“x"を2進数で出力する。
これに並行して優先エンコーダPEiは、受光データ信
号SIiの中に“1"が存在する限り、出力端GSから“0"を
内容とする書込禁止信号WPRiを出力している。ちなみに
書込禁止信号WPRiは、データ信号SIiの中に“1"が1つ
も存在しないとき、“1"を内容としている。
優先エンコーダPEiから出力された書込禁止信号WPRi
の内容が“0"である場合、CCDエリアセンサ32Aの制御回
路325からデータ区別パルス信号▲▼が供給され
たとき、アンドゲートANDiが優先エンコーダPEiから与
えられた書込禁止信号WPRiによって開放されているの
で、データ区別パルス信号▲▼が書込パルス▲
▼としてランダムアクセスメモリRAMiに与えられ
る。このためランダムアクセスメモリRAMiは、優先エン
コーダPEiの出力“x"(すなわち画素番号NNIMG)によっ
て指定された記憶アドレスに対し、計数回路327からデ
ータ入出力端D0,〜,D15に対し与えられた計数内容CONを
記憶し保持する。すなわちランダムアクセスメモリRAMi
は、光ダイオード321i1,321i2,・・・,321inに対応して
走査基準時から受光までに所要の時間ti1,ti2,・・・,t
inが記憶され保持される。
これに対し優先エンコーダPEiから出力された書込禁
止信号WPRiの内容が“1"である場合、アンドゲートANDi
が閉鎖されているので、ランダムアクセスメモリRAMi
は書込パルス▲▼が与えられることがなく、ひい
ては書込動作が実行されない。
またデータ処理装置40に含まれた読込信号発生回路41
からアドレス入力端A0,〜,A7に与えられた読込信号SEL
とデコーダ回路329から指定信号入力端に与えられた指
定信号CEiとによる指定に応じて、ランダムアクセスメ
モリRAMiは、記憶アドレスに記憶された記憶内容すなわ
ち時間ti1,ti2,・・・,tinを結像データIMGとして順
次、データ処理装置40の記憶装置42に向けてデータ入出
力端D0,〜,D15から出力する。
(実施例3) また第1図ないし第4図、第7図および第9図を参照
しつつ、本発明にかかる物体計測装置の第3の実施例に
ついて、その構成および作用を詳細に説明する。
第3の実施例は、記憶回路326iが以下のごとく構成さ
れたことを除き、第1の実施例と実質的に同一の構成お
よび作用を有している。したがってここでは説明を簡潔
とするために、記憶回路326iの構成および作用について
のみ、詳細に説明する。
記憶回路326iは、CCDエリアセンサ32Aに含まれた比較
回路324iの出力端に対しシリアル入力端ISが接続されか
つクロック入力端CKが制御回路325の出力端に接続され
ており制御回路325から与えられたデータクロック信号C
KDに時間的に同期しつつ比較回路324iから与えられた受
光データ信号SIiをシリアル入力端ISにおいて順次読込
みパラレル信号に変換してパラレル出力端から出力する
ための所望ビット(たとえば256ビット;以下この場合
について説明する)のシフトレジスタSRi1と、シフトレ
ジスタSRi1に含まれた最下位のパラレル出力端Q0に対し
てシリアル入力端ISが接続されかつクロック入力端CKが
CCDエリアセンサ32Aに含まれた制御回路325の出力端に
接続されており制御回路325から与えられたデータクロ
ック信号CKDに時間的に同期しつつシフトレジスタSRi1
のパラレル出力端Q0から出力された信号(すなわち第1
画像(画像番号NIMG=“a"の画像)に対応する受光デー
タ信号SIia)を順次読込みパラレル信号に変換してパラ
レル出力端から出力するための所望ビット(ここでは25
6ビット)の他のシフトレジスタSRi2と、一方の入力端
がシフトレジスタSRi1のパラレル出力端Qjに接続されか
つ他方の入力端がシフトレジスタSRi2のパラレル出力端
Qjに接続されており第1画像に対応する受光データ信号
SIiaと第2画像(画像番号NIMG=“a+1"の画像)に対
応する受光データ信号SIia+1とを比較して受光データ信
号SIiに含まれた“j"番目(j=1,2,・・・,n)のパル
ス(すなわち画素番号NNIMG=“j"に対応するパルス)
の立上がりを検出するための複数(ここでは256個)の
パルス立上検出回路SUijと、パルス立上検出回路SUij
出力端に対してパラレル入力端が1対1で接続されてお
りパルス立上検出回路SUijの出力中に存在する“1"を検
出してその“1"が存在するパルス立上検出回路SUijの最
小番号“j"(すなわち光ダイオード321ijの最小番号
“j")を2進数で出力するための優先エンコーダPEi
を包有している。
パルス立上検出回路SUijは、シフトレジスタSRi1のパ
ラレル出力端Qjに対して一方の入力端が接続されかつ他
方の入力端が“1"を供給する所定の信号源(図示せず)
に接続されておりシフトレジスタSRi1のパラレル出力端
Qjから与えられた信号を通過せしめるための入力アンド
ゲートUANDj1と、シフトレジスタSRi2のパラレル出力端
Qjに対して一方の入力端が接続されかつ他方の入力端が
“0"を供給する所定の信号源(図示せず)に接続されて
おりシフトレジスタSRi2のパラレル出力端Qjから与えら
れた信号中の“0"に対応して“1"を出力するための入力
ノアゲートUNORjと、入力アンドゲートUANDj1の出力端
に対し一方の入力端が接続されかつ他方の入力端が入力
ノアゲートUNORjの出力端に対して接続されかつ出力端
が優先エンコーダPEiのパラレル入力端Ijに接続されて
おり入力ノアゲートUNORjの出力が“1"のとき開放され
入力アンドゲートUANDj1の出力を通過せしめて優先エン
コーダPEiのパラレル入力端Ijに与えるための出力アン
ドゲートUANDj2とを包有している。
記憶回路326iは、また、優先エンコーダPEiの出力端G
Sに対して一方の入力端が接続されかつ他方の入力端がC
CDエリアセンサ32Aの制御回路325に対して接続されてお
り優先エンコーダPEiから“1"を内容とする書込禁止信
号WPRiが入力されたとき制御回路325から与えられたデ
ータ区別パルス信号▲▼を遮断しかつ優先エンコ
ーダPEiから“0"を内容とする書込禁止信号WPRiが入力
されたとき制御回路325から与えられたデータ区別パル
ス信号▲▼を通過せしめて書込パルス▲▼
として出力するためのアンドゲートANDiと、優先エンコ
ーダPEiのデータ出力端A0,〜,A7に対してアドレス入力
端A0,〜,A7が接続されておりかつ書込指令入力端がアン
ドゲートANDiの出力端に対して接続されデータ入出力端
D0,〜,D15が計数回路327の出力端およびデータ処理装置
40の記憶装置42の入力端に接続されかつデコーダ回路32
9の出力端に対し指定信号入力端が接続されており書込
パルス▲▼がアンドゲートANDiから与えられたと
きアドレス入力端A0,〜,A7に対して優先エンコーダPEi
から与えられた画素番号NNIMGに対応する記憶アドレス
に対し計数回路327から与えられた計数内容CONを記憶し
かつデータ処理装置40に含まれた読込信号発生回路41か
らアドレス入力端A0,〜,A7に対し読込信号SELが与えら
れデコーダ回路329から指定信号入力端に対し指定信号C
Eiが与えられたとき読込信号SELによって指定された記
憶アドレスに記憶された時刻データ(すなわち計数回路
327の計数内容CON)をデータ処理装置40に含まれた記憶
装置42に対して送出するランダムアクセスメモリRAMi
を包有している。
ランダムアクセスメモリRAMiは、記憶部材として機能
しており、またシフトレジスタSRi1,SRi2,パルス立上検
出回路SUij,優先エンコーダPEiおよびアンドゲートANDi
は、記憶部材(ここではランダムアクセスメモリRAMi
への書込部材として機能している(j=1,2,・・・,
n)。記憶部材としては、ランダムアクセスメモリRAMi
ばかりではなく、レジスタなども使用可能であるが、こ
こでは便宜上、ランダムアクセスメモリRAMiについての
み説明する。
しかしてシフトレジスタSRi1は、CCDエリアセンサ32A
の制御回路325から与えられたデータクロック信号CKDの
パルス立下がりに同期して受光データ信号SIiをシリア
ル入力端ISから順次読込む。シフトレジスタSRi1の内部
では、受光データ信号SIiが入力されるごとに、フリッ
プフロップのデータが順次シフトされている。受光デー
タ信号SIiの全てが入力されたとき、シフトレジスタSR
i1は、パラレル出力端Q0,〜,Q255からその受光データ信
号SIiの内容をパラレル信号として出力している。
シフトレジスタSRi1に対し第1画像(たとえば画像番
号NIMG=“a"の画像)の受光データ信号SIi(すなわち
受光データ信号SIia)が入力され終ると、引続きシフト
レジスタSRi1には、第2画像(すなわち画像番号NIMG
“a+1"の画像)の受光データ信号SIi(すなわち受光
データ信号SIia+1)が入力され続ける。
このときシフトレジスタSRi1に対して先に入力された
第1画像(画像番号NIMG=“a"の画像)の受光データ信
号SIiaは、パラレル出力端Q0から溢れ出しシフトレジス
タSRi2のシリアル入力端ISに与えられているので、シフ
トレジスタSRi1に対する第2画像(画像番号NIMG=“a
+1"の画像)の受光データ信号SIia+1の入力が進むにつ
れ、シフトレジスタSRi1からシフトレジスタSRi2へ移動
される。第1,第2画像の受光データ信号SIia,SIia+1
入力が終了すると、シフトレジスタSRi2のパラレル出力
端Q0,〜,Q255から第1画像(画像番号NIMG=“a"の画
像)の受光データ信号SIiaに対応したパラレル出力が送
出されており、かつシフトレジスタSRi1のパラレル出力
端Q0,〜,Q255から第2画像(画像番号NIMG=“a+1"の
画像)の受光データ信号SIia+1に対応したパラレル出力
が送出されている。
パルス立上検出回路SUijでは、シフトレジスタSRi1
パラレル出力端Qjから与えられた信号が入力アンドゲー
トUANDj1の一方の入力端に対し与えられ、かつシフトレ
ジスタSRi2のパラレル出力端Qjから与えられた信号が入
力ノアゲートUNORjの一方の入力端に与えられているの
で、シフトレジスタSRi1のパラレル出力端Qjの内容が
“1"でありかつシフトレジスタSRi2のパラレル出力端Qj
の内容が“0"であるとき、出力アンドゲートUANDj2の出
力端から“1"が出力されている。これによりパルス立上
検出回路SUijは、第1画像において“0"であり第2画像
において“1"となった画素ひいては光ダイオード321ij
を検出できる。
優先エンコーダPEiは、パルス立上検出回路SUijの出
力を受けて、その出力の中に“1"が存在する最小の画素
番号NNIMGを2進数で出力端A0,〜,A7から出力する。ま
た優先エンコーダPEiは、パルス立上検出回路SUijから
の入力中に“1"が存在する限り出力端GSから“0"を内容
とする書込禁止信号WPRiを出力しており、かつパルス立
上検出回路SUijからの入力中に“1"が全く存在しないと
き出力端GSから“1"を内容とする書込禁止信号WPRiを出
力している。このためアンドゲートANDiは、(i)書込
禁止信号WPRiが“0"のとき、CCDエリアセンサ32Aから与
えられたデータ区別パルス信号▲▼を通過せしめ
書込パルス▲▼としてランダムアクセスメモリRA
Miに与え、また(ii)書込禁止信号WPRiが“1"のとき、
データ区別パルス信号▲▼を遮断して書込パルス
▲▼をランダムアクセスメモリRAMiに与えない。
ランダムアクセスメモリRAMiは、アンドゲートANDi
ら書込パルス▲▼が与えられたとき、優先エンコ
ーダPEiからアドレス入力端A0,〜,A7に与えられた入力
に応じて指定された記憶アドレスに対し、計数装置327
から与えられた計数内容CONを記憶し保持する。
これに対しランダムアクセスメモリRAMiは、アンドゲ
ートANDiから書込パルス▲▼が与えられないと
き、書込動作を実行しない。
またデータ処理装置40に含まれた読込信号発生回路41
からアドレス入力端A0,〜,A7に与えられた読込信号SEL
とデコーダ回路329から指定信号入力端に与えられた指
定信号CEiとによる指定に応じて、ランダムアクセスメ
モリRAMiは、記憶アドレスに記憶された記憶内容すなわ
ち時間ti1,ti2,・・・,tinを結像データIMGとして順
次、データ処理装置40の記憶装置42に向けてデータ入出
力端D0,〜,D15から出力する。
(実施例4) 更に第1図ないし第3図,第7図および第10図ないし
第12図を参照しつつ、本発明にかかる物体計測装置の第
4の実施例について、その構成および作用を詳細に説明
する。
第4の実施例は、記憶装置32Bが以下のごとく構成さ
れたことを除き、第1の実施例と実質的に同一の構成お
よび作用を有している。したがってここでは説明を簡潔
とするために、記憶装置32Bの構成および作用について
のみ、詳細に説明する。
記憶装置32Bは、CCDエリアセンサンサ32Aに包有され
た複数の比較回路3241,3242,・・・,324mの出力端に対
してそれぞれ接続されかつ制御回路325の出力端にそれ
ぞれ接続されており受光データ信号SI1,SI2,・・・,SIm
およびデータクロック信号CKDならびにデータ区別パル
ス信号▲▼が与えられる複数の記憶回路3261,326
2,・・・,326mと、記憶回路3261,3262,・・・,326mの入
力端に対し出力端が接続されており計数内容CONを供給
するための計数回路327と、計数回路327の入力端に対し
出力端が接続されており一定周期のクロックパルスCLP
を発生するためのクロックパルス発生回路328と、デー
タ処理装置40に含まれた読込信号発生回路41の出力端に
対し入力端が接続されかつ複数の記憶回路3261,3262,・
・・,326mの制御端に対して複数の出力端がそれぞれ1
対1に接続されており読込信号発生回路41から与えられ
た読込信号SELに応じて記憶回路3261,3262,・・・,326m
を指定する指定信号CE1(up),CE2(up),・・・,CEm
(up)および他の指定信号応CE1(down),CE2(dow
n),・・・,CEm(down)を発生するためのデコーダ回
路329とを包有している。指定信号CE1(up),CE2(u
p),・・・,CEm(up)は、第1画像(画像番号NIMG
“b"の画像)において受光がなく、かつ第2画像(画像
番号NIMG=“b+1"の画像)において受光があった場合
を選択するための指定信号であり、これに対し指定信号
CE1(down),CE2(down),・・・,CEm(down)は、第
1画像(画像番号NIMG=“b"の画像)において受光があ
り、かつ第2画像(画像番号NIMG=“b+1"の画像)に
おいて受光がなくなった場合を選出するための指定信号
である。
記憶回路3261,3262,・・・,326mは、すべて同一の構
成および作用を有しているので、便宜上ここでは、記憶
回路326iについて説明する(i=1,2,・・・,m)。
記憶回路326iは、CCDエリアセンサ32Aに含まれた比較
回路324iの出力端に接続されており比較回路324iから与
えられた受光データ信号SIiを反転するための反転回路N
OTiと、CCDエリアセンサ32Aに含まれた制御回路325の出
力端に対してセット入力端PRが接続されておりデータ区
別パルス信号▲▼によってリセットされかつ反転
回路NOTiの出力端に対してリセット入力端CLRが接続さ
れており反転受光データ信号▲▼によってリセッ
トされるフリップフロップFFi1と、CCDエリアセンサ32A
に含まれた制御回路325の出力端に対して入力端が接続
されておりデータクロック信号CKDを所定時間だけ遅延
せしめて遅延データクロック信号CKDDとして出力するた
めの遅延回路DLYi1と、フリップフロップFFi1の出力端
Qに対して一方の入力端が接続されかつ他方の入力端が
遅延回路DLYi1の出力端に対して接続されておりフリッ
プフロップFFi1の出力QFFが“1"の期間だけ遅延回路DLY
i1の出力(すなわち遅延データクロック信号CKDD)を通
過可能状態とするためのアンドゲートANDi1と、CCDエリ
アセンサ32Aに含まれた制御回路325の出力端に対して入
力端が接続されておりデータ区別パルス信号▲▼
を所定時間だけ遅延せしめカウンタリセットパルス▲
▼として出力するための他の遅延回路DLYi2と、
遅延回路DLYi2の出力端に対してリセット入力端▲
▼が接続されかつデータ入力端AがアンドゲートAND
i1の出力端に対して接続されておりカウンタリセットパ
ルス▲▼によるリセットののちアンドゲートAN
Di1を通過してデータ入力端Aに到来するカウンタクロ
ック信号CKC(すなわちアンドゲートANDi1を通過した遅
延データクロック信号CKDD)のパルス数を計数するため
のカウンタCNTi1と、カウンタCNTi1の最上位の出力端
(たとえば9ビットの場合、第9の出力端Q8;以下この
場合について説明する)に対して一方の入力端が接続さ
れかつ他方の入力端がCCDエリアセンサ32Aに含まれた制
御回路325の出力端に対して接続されておりカウンタCNT
iの最上位の出力端Q8から出力される書込禁止信号WPRi1
が“0"のときデータ区別パルス信号▲▼を通過せ
しめ書込パルス▲▼として出力しか
つ書込禁止信号WPRi1が“1"のときデータ区別パルス信
号▲▼の通過を禁止して書込パルス▲
▼の送出を阻止するための他のアンドゲートAN
Di2と、アンドゲートANDi2の出力端に対してトリガ端
(すなわち書込指令入力端)が接続されかつアドレス入
力端A0,〜,A7がカウンタCNTi1の出力端Q0,〜,Q7および
データ処理装置40に含まれた読込信号発生回路41の出力
端に接続されかつデータ入出力端(ここでは16ビットと
する)D0,〜,D15が計数回路327の出力端およびデータ処
理装置40に含まれた記憶装置42の入力端に接続されかつ
指定信号入力端がデコーダ回路329の出力端に接続され
たランダムアクセスメモリRAMi1とを包有している。
ランダムアクセスメモリRAMi1は、(i)アンドゲー
トANDi2から書込パルス▲▼が入力
されたとき、カウンタCNTi1からアドレス入力端A0,〜,A
7に与えられた計数値CONi1に応じて指定された記憶アド
レスに対し計数回路327の計数内容CONを書込み、また
(ii)データ処理装置40に含まれた読込信号発生回路41
からアドレス入力端A0,〜,A7に対して読込信号SELが与
えられかつデコーダ回路329から指定信号入力端に対し
て指定信号CEi(down)が与えられたとき、読込信号SEL
によって指定された記憶アドレスに記憶された時刻デー
タ(すなわち計数回路327の計数内容CON)をデータ処理
装置40に含まれた記憶装置42に対し送出する。
記憶装置326iは、また、CCDエリアセンサ32Aに含まれ
た制御回路325の出力端に対して入力端が接続されてお
りデータクロック信号CKDを所定時間だけ遅延せしめて
遅延データクロック信号CKDDとして出力するための遅
延回路DLYi3と、遅延回路DLYi3の出力端に対し一方の入
力端が接続されかつ他方の入力端がCCDエリアセンサ32A
に含まれた比較回路324iの出力端に接続されており受光
データ信号SIiが高レベルすなわち“1"のとき遅延デー
タクロック信号CKDDを通過せしめるためのアンドゲー
トANDi3と、走査検出装置33に含まれた光センサ装置331
に対し比較増幅回路332を介してセット入力端PRが接続
されかつクロック入力端CKに対し遅延回路DLYi1の出力
端が接続されており走査基準信号SIによって全てのビッ
ト(たとえば256ビット)がセットされたのち遅延回路D
LYi1から与えられた遅延データクロック信号CKDDに応じ
てシフト動作を実行するシフトレジスタSRiと、シフト
レジスタSRiのシリアル出力端QSに一方の入力端が接続
されかつ他方の入力端がアンドゲートANDi3の出力端に
接続されておりシフトレジスタSRiのシリアル出力QSR
アンドゲートANDi3の出力CKCDとの間で論理演算を実行
するナンドゲートNANDiと、CCDエリアセンサ32Aに含ま
れた制御回路325の出力端に対してクロック入力端CKが
接続されかつデータ入力端DがナンドゲートNANDiの出
力端に対して接続されたフリップフロップFFi2と、フリ
ップフロップFFi2の出力端Qに対し一方の入力端が接続
されかつ他方の入力端がシフトレジスタSRiのシリアル
出力端QSに接続されかつ出力端がシフトレジスタSRi
シリアル入力端ISに接続されたアンドゲートANDi4とを
包有している。
記憶装置326iは、更に、CCDエリアセンサ32Aに含まれ
た制御回路325の出力端に対してセット入力端PRが接続
されかつリセット入力端CLRがナンドゲートNANDiの出力
端に対して接続されておりデータ区別パルス信号▲
▼によってセットされかつナンドゲートNANDiの出力C
KCDによってリセットされるフリップフロップFF
i3と、フリップフロップFFi3の出力端Qに対して一方の
入力端が接続されかつ他方の入力端が遅延回路DLYi1
出力端に対して接続されておりフリップフロップFFi3
出力QFF が“1"である期間だけ遅延データクロック信
号CKDDを通過せしめるためのアンドゲートANDi5と、遅
延回路DLYi2の出力端に対してリセット端▲▼が
接続されかつデータ入力端AがアンドゲートANDi5に対
して接続されておりカウンタリセットパルス▲
▼によるリセットののちデータ入力端Aに到来するカウ
ンタクロック信号CKC(すなわちアンドゲートANDi5
通過した遅延データクロック信号CKDD)のパルス数を計
数するためのカウンタCNTi2と、カウンタCNTi2の最上位
の出力端(たとえば9ビットの場合、第9の出力端Q8;
以下、この場合について説明する)に対して一方の入力
端が接続されかつ他方の入力端がCCDエリアセンサ32A
含まれた制御回路325の出力端に対して接続されており
カウンタCNTi2の最上位の出力端Q8から出力される書込
禁止信号WPRi2が“0"のときデータ区別パルス信号▲
▼を通過せしめ書込パルス▲▼とし
て出力しかつ書込禁止信号WPRi2が“1"のときデータ区
別パルス信号▲▼の通過を禁止して書込パルス▲
▼の送出を阻止するための他のアンドゲ
ートANDi6と、アンドゲートANDi6の出力端に対してトリ
ガ端(すなわち書込指令入力端)が接続されかつアドレ
ス入力端A0,〜,A7がカウンタCNTi2の出力端Q0,〜,Q7
よびデータ処理装置40に含まれた読込信号発生回路41の
出力端に接続されかつデータ入出力端(ここでは、16ビ
ットとする)D0,〜,D15が計数回路327の出力端およびデ
ータ処理装置40に含まれた記憶装置42の入力端に接続さ
れかつ指定信号入力端がデコーダ回路329の出力端に接
続されたランダムアクセスメモリRAMi2とを包有してい
る。
ランダムアクセスメモリRAMi2は、(i)アンドゲー
トANDi6から書込パルス▲▼が入力され
たとき、カウンタCNTi2からアドレス入力端A0,〜,A7
与えられた計数値CONi2に応じて指定された記憶アドレ
スに対し計数回路327の計数内容CONを書込み、また(i
i)データ処理装置40に含まれた読込信号発生回路41か
らアドレス入力端A0,〜,A7に対して読込信号SELが与え
られかつデコーダ回路329から指定信号入力端に対して
指定信号CEi(up)が与えられたとき、読込信号SELによ
って指定された記憶アドレスに記憶された時刻データ
(すなわち計数回路327の計数内容CON)をデータ処理装
40に含まれた記憶装置42に対し送出する。
ランダムアクセスメモリRAMi1,RAMi2は、記憶部材と
して機能しており、また遅延回路DLYi1,〜,DLYi3,反転
回路NOTi,フリップフロップFFi1,〜,FFi3,アンドゲート
ANDi1,〜,ANDi6,ナンドゲートNANDi,シフトレジスタSRi
およびカウンタCNTi1,CNTi2は、記憶部材への書込部材
として機能している。記憶部材としては、ランダムアク
セスメモリRAMi1,RAMi2ばかりでなく、レジスタなども
使用可能であるが、ここでは便宜上、ランダムアクセス
メモリRAMi1,RAMi2についてのみ説明する。
しかして記憶装置326iは、以下のごとく動作する。
まずデータ区別パルス信号▲▼の低レベル(す
なわち“0")状態に際してフリップフロップFFi1がセッ
トされ、その出力QFFが高レベル(すなわち“1")とな
り、アンドゲートANDi1の一方の入力端に対し“1"が与
えられる。このためアンドゲートANDi1は、遅延回路DLY
i1から与えられる遅延データクロック信号CKDDが通過可
能な状態となり、カウンタクロック信号CKCを出力し始
める。
これに対し、データ区別パルス信号▲▼は、遅
延回路DLYi2において遅延せしめられたのち、カウンタ
リセットパルス▲▼としてカウンタCNTi1のリ
セット入力端▲▼に与えられているので、その低
レベル(すなわち“0")状態に際してカウンタCNTi1
リセットする。
カウンタCNTi1は、リセットののち、アンドゲートAND
i1から与えられた遅延データクロック信号CKDD(すなわ
ちカウンタクロック信号CKC)のパルス数を計数し始め
る。
受光データ信号SIiが受光を示す高レベル(すなわち
“1")となると、フリップフロップFFi1は、そのリセッ
ト入力端CLRに対し反転回路NOTiを介して反転受光デー
タ信号▲▼が与えられているので、リセットされ
る。これに伴なってアンドゲートANDi1は、フリップフ
ロップFFi1から低レベル(すなわち“0")の出力QFF
与えられることとなり、遅延回路DLYi1の出力(すなわ
ち遅延データクロック信号CKDD)の通過を禁止する。
アンドゲートANDi1が通過禁止状態となると、カウン
タCNTi1は、そこで計数を停止し、そのときの計数値CON
i1を受光データ信号SIi中の“1"に対応する最小の画素
番号NNIMGとして保持しており、その出力端Q0,〜,Q7
らランダムアクセスメモリRAMi1のアドレス入力端A0,
〜,A7に向けて出力している。
カウンタCNTi1は、このとき、受光データ信号SIi中に
“1"が存在するので、最上位の出力端Q8から“0"を内容
とする書込禁止信号WPRi1を出力しており、アンドゲー
トANDi2を開放状態すなわち通過許可状態に維持してい
る。このためデータ区別パルス信号▲▼がアンド
ゲートANDi2を通過し書込パルス▲
▼としてトリガ端(すなわち書込指令入力端)に与えら
れるとき、ランダムアクセスメモリRAMi1では、そのア
ドレス入力端A0,〜,A7に対してカウンタCNTi1の出力端Q
0,〜,Q7から与えられた計数値CONi1に対応した記憶アド
レスに対し、計数回路327から与えられた計数内容CONが
書込まれ保持される。すなわちランダムアクセスメモリ
RAMi1には、光ダイオード321i1,321i2,・・・,321in
対応して走査基準時から受光までに所要の時間ti1(dow
n),ti2(down),・・・,tin(down)が記憶され保持
される。
受光データ信号SIiが受光を示す高レベル(すなわち
“1")とならないと、フリップフロップFFi1は、そのリ
セット入力端CLRに対し反転回路NOTiを介して反転受光
データ信号▲▼が与えられてるので、リセットさ
れることはない。これに伴なってアンドゲートAND
i1は、フリップフロップFFi1から高レベル(すなわち
“1")の出力QFFが与え続けられることとなり、遅延回
路DLYi1の出力(すなわち遅延データクロック信号CKD
D)をカウンタクロック信号CKCとして通過し続ける。
このためにカウンタCNTi1は、最上位の出力端QBから
の出力が“1"となるまで計数を続行し、これを書込禁止
信号WPRi1としてアンドゲートANDi2の一方の入力端に与
える。アンドゲートANDi2は、通過禁止状態となり、デ
ータ区別パルス信号▲▼が通過せしめられない。
したがってランダムアクセスメモリRAMi1は、トリガ
端(すなわち書込指令入力端)に書込パルス▲
▼が与えらず、書込動作を実行しない。
更にシフトレジスタSRiは、走査基準信号SIによって
全てのビットがセットされる。シフトレジスタSR1の各
ビットは、各画像(画像番号NIMG)の画素番号NN
IMG(すなわちi1,i2,・・・,in)に1対1で対応してお
り、その内容が“1"であれば、その画素で受光がまだ検
出されておらず、ランダムアクセスメモリRAMi2に対し
て書込が実行されていないことを示しており、これに対
しその内容が“0"であれば、その画素で受光が検出さ
れ、ランダムアクセスメモリRAMi2に書込が既に実行さ
れたことを示している。ここで最初にシフトレジスタSR
iの全ビットをセットする理由は、ビットの内容が“1"
であれば受光が検出されたときランダムアクセスメモリ
RAMi2に対して書込が実行されるが、“0"であると仮に
受光が検出されてもランダムアクセスメモリRAMi2に対
して書込が実行されないことにある。
シフトレジスタSRiのシリアル出力端QSには、クロッ
ク入力端CKに与えられている遅延データクロック信号CK
DDの立下がりに際して順次画素NNIMG(すなわちi1,i2,
・・・,in)に対応するよう出力内容が変化している。
シフトレジスタSRiのシリアル出力端QSから出力された
シリアル出力QSRは、受光データ信号SIiに同期してい
る。
遅延回路DLYi3は、CCDエリアセンサ32Aの制御回路325
から与えられたデータクロック信号CKDを遅延せしめ、
遅延データロック信号CKDDを送出してアンドゲートAN
Di3の一方の入力端に与えている。アンドゲートAND
i3は、他方の入力端に対しCCDエリアセンサ32Aの比較回
路324iから受光データ信号SIiが与えられているので、
受光データ信号SIiが高レベル(すなわち“1")状態に
ある場合のみ、遅延データクロック信号CKDDを通過せ
しめる。アンドゲートANDi3の出力は、ナンドゲートNAN
Diの一方の入力端に対し与えられており、その他方の入
力端に対しシフトレジスタSRiのシリアル出力端QSから
シリアル出力QSRが与えられている。
したがって受光データ信号SIiが“1"である(すなわ
ち受光がある)場合、シフトレジスタSRiのシリアル出
力QSRが“1"であれば、ナンドゲートNANDiの出力CKCD
によってフリップフロップFFi3をリセットし出力QFF
を低レベル(すなわち“0")とすることにより、アンド
ゲートANDi5を閉鎖し、結果的にカウンタCNTi2のデータ
入力端Aに与えられているカウンタクロック信号CKC
を停止し、その計数動作を停止せしめる。また受光デー
タ信号SIiが“1"である場合、シフトレジスタSRiのシリ
アル出力QSRが“0"であれば、フリップフロップFFi3
リセットされず、ひいてはアンドゲートANDi5を開放状
態に維持し、結果的にデータ入力端Aに対してカウンタ
クロック信号CKCが与えられており、そのカウンタCNT
i2の計数動作が続行される。
これに対し、受光データ信号SIiが“0"である(すな
わち受光がない)場合、アンドゲートANDi3が常に閉鎖
された状態にあり、遅延回路DLYi3の出力たる遅延デー
タクロック信号CKDDを通過せしめない。換言すれば、
ナンドゲートNANDiは、一方の入力端に対し常に“0"が
与えられているので、他方の入力端に対し“0"が与えら
れようとも、また“1"が与えられようとも、フリップフ
ロップFFi3がリセットされることはない。したがってア
ンドゲートANDi5は、一方の入力端に対しフリップフロ
ップFFi3から“1"を内容とする出力QFF が与えられて
常に開放された状態にあり、遅延データクロック信号CK
DDを通過せしめてカウンタクロック信号CKCとしてカ
ウンタCNTi2のデータ入力端Aに対し与えている。
カウンタCNTi2は、受光データ信号SIiが高レベル(す
なわち“1")である場合、シフトレジスタSRiのシリア
ル出力QSRが高レベル(すなわち“1")であるとき、カ
ウンタクロック信号CKCが停止されるので、計数動作
を停止し、そのときの計数値CONi2を受光データ信号SIi
中の“1"に対応する最小の画素番号NNIMGとして保持し
ており、その出力端Q0,〜,Q7からランダムアクセスメモ
リRAMi2のアドレス入力端A0,〜,A7に向けて出力してい
る。
カウンタCNTi2は、このとき、受光データ信号SIi中に
“1"が存在するので、最上位の出力端Q8から“0"を内容
とする書込禁止信号WPRi2を出力しており、アンドゲー
トANDi6を開放状態すなわち通過許可状態に維持してい
る。このためデータ区別パルス信号▲▼がアンド
ゲートANDi6を通過し書込パルス▲▼と
してトリガ端(すなわち書込指令入力端)に与えられる
とき、ランダムアクセスメモリRAMi2では、そのアドレ
ス入力端A0,〜,A7に対してカウンタCNTi1の出力端Q0,
〜,Q7から与えられた計数値CONi2に対応した記憶アドレ
スに対し、計数回路327から与えられた計数内容CONが書
込まれ保持される。すなわちランダムアクセスメモリRA
Mi2には、光ダイオード321i1,321i2,・・・,321inに対
応して走査基準時から受光までに所要の時間ti1(up),
ti2(up),・・・,tin(up)が記憶され保持される。
カウンタCNTi2は、受光データ信号SIiが高レベル(す
なわち“1")である場合、シフトレジスタSRiのシリア
ル出力QSRが低レベル(すなわち“0")であるとき、カ
ウンタクロック信号CKCが停止されないので、計数動
作を停止することがなく、最上位の出力端Q8からの出力
が“1"となるまで計数を続行し、これを書込禁止信号WP
Ri2としてアンドゲートANDi6の一方の入力端に与える。
アンドゲートANDi6は、通過禁止状態となり、データ区
別パルス信号▲▼が通過せしめられない。
したがって、ランダムアクセスメモリRAMi2は、トリ
ガ端(すなわち書込指令入力端)に書込パルス▲
▼が与えられず、書込動作を実行しない。
カウンタCNTi2は、受光データ信号SIiが低レベル(す
なわち“0")である場合、シフトレジスタSRiのシリア
ル出力QSRが高レベルであるか低レベルであるかにかか
わらず、カウンタクロック信号CKCが停止されないの
で、計数動作を停止することがなく、最上位の出力端Q8
からの出力が“1"となるまで計数を実行し、これを書込
禁止信号WPRi2としてアンドゲートANDi6の一方の入力端
に与える。アンドゲートANDi6は、通過禁止状態とな
り、データ区別パルス信号▲▼が通過せしめられ
ない。
したがって、ランダムアクセスメモリRAMi2は、トリ
ガ端(すなわち書込指令入力端)に書込パルス▲
▼が与えられず、書込動作を実行しない。
ナンドゲートNANDiの出力CKCDは、フリップフロッ
プFFi2のデータ入力端Dに与えられている。フリッフフ
ロップFFi2では、クロック入力端CKに与えられたデータ
クロック信号CKDの立下がりに応じてナンドゲートNANDi
の出力CKCD(=“0")を取込み、出力端Qから出力端
QFF **(=“0")を送出している。フリップフロップF
Fi2の出力QFF **が“0"となると、アンドゲートANDi4
においてシフトレジスタSRiのシリアル出力QSRとの間で
論理積演算をとった場合、その結果も“0"となるので、
シリアル入力端ISには、“0"が与えられ、シフトレジス
タSRiの対応ビットの内容を“0"とする。これにより、
そのビットに対応する画素(すなわち記憶アドレス)に
対しては、上述より明らかなごとく、ランダムアクセス
メモリRAMi2に対し書込動作が禁止される。
データ処理装置40は、読込信号発生回路41から読込信
号SELを発生し、受光装置30中のデコーダ回路329と記憶
装置3261,3262,・・・,326mひいてはランダムアクセス
メモリRAM11,RAM12;RAM21,RAM22;・・・;RAMm1,RAMm2
に与えている。
デコーダ回路329に与えられた読込信号SELは、デコー
ダ回路329において指定信号CE1(up),〜,CEm(up);C
E1(down),〜,CEm(down)とされ、記憶装置3261,32
6,・・・,326mひいてはランダムアクセスメモリRAM11,R
AM12;RAM21,RAM22;・・・;RAMm1,RAMm2に与えられてお
り、その内容に応じて記憶装置3261,3262,・・・,326m
ひいてはランダムアクセスメモリRAM11,RAM12;RAM21,RA
M22;・・・;RAMm1,RAMm2を指定している。
また記憶装置3261,3262,・・・,326mひいてはランダ
ムアクセスメモリRAM11,RAM12;RAM21,RAM22;・・・;RAM
m1,RAMm2に対して直接に与えられた読込信号SELは、そ
の内容に応じてランダムアクセスメモリRAM11,RAM12;RA
M21,RAM22;・・・;RAMm1,RAMm2内の記憶アドレスを指定
している。
読込信号SELおよび指定信号CE1(up),CE1(down);C
E2(up),CE2(down);・・・;CRm(up),CEm(down)
の指定に応じて、記憶装置3261,3262,・・・,326mひい
てはランダムアクセスメモリRAM11,RAM12;RAM21,RAM22;
・・・;RAMm1,RAMm2は、その記憶内容すなわち時間t11
(up),t11(down);t12(up),t12(down);・・・;t
1n(up),t1n(down);t21(up),t21(down);t22(u
p),t22(down);・・・;t2n(up),t2n(down);・
・・;tm1(up),tm1(down);tm2(up),tm2(down);
・・・;tmn(up),tmn(down)を結像データIMGとして
順次、データ処置装置40の記憶装置42に向けて出力す
る。
記憶装置42は、受光装置30から与えられた結像データ
IMGすなわち記憶内容t11(up),t11(down);t12(u
p),t12(down);・・・;t1n(up),t1n(down);t21
(up),t21(down);t22(up),t22(down);・・・;t
2n(up),t2n(down);・・・;tm1(up),tm1(dow
n);tm2(up),tm2(down);・・・;tmn(up),tmn(d
own)を記憶し保持する。記憶装置42に記憶された結像
データIMGは、演算回路43に与えられており、そこで被
測定物体20におけるスリット光の反射点Pの位置(X,Y,
Z)を算出するために供される。
演算回路43は、各画素すなわち光ダイオード32111,32
112,・・・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・・・;3
21m1,321m2,・・・,321mnについて、それぞれ下記のご
とく相加平均により受光パルスの中心位置の時刻t11,t
12,・・・,t1n;t21,t22,・・・,t2n;tm1,tm2,・・・,t
mnを計算し、 更に上記(4)式により のごとく、走査角αを算出する。この走査角αすなわち
α1112,・・・,α1n2122,・・・,α2n;・・
・;αm1m2,・・・,αmnを上記(1)〜(3)式に
代入することにより、各画素すなわち光ダイオード321
11,32112,・・・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・
・・;321m1,321m2,・・・,321mnに結像された反射点P
の位置(X,Y,Z)すなわち反射点P11,P12,・・・,P1n;P
21,P22,・・・,P2n;・・・;Pm1,Pm2,・・・,Pmnの位置
(X11,Y11,Z11),(X12,Y12,Z12),・・・,(X1n,Y
1n,Z1n);(X21,Y21,Z21),(X22,Y22,Z22),・・
・,(X2n,Y2n,Z2n);・・・;(Xm1,Ym1,Zm1),(X
m2,Ym2,Zm2),・・・,(Xmn,Ymn,Zmn)を算出する。
演算回路43の演算結果すなわち被測定物体20における
スリット光の反射点Pの位置(X,Y,Z)の算出結果は、
他の記憶装置44に与えられて記憶され保持される。記憶
装置44の記憶内容は、所望により、表示装置45により視
認可能に表示され、また記録装置46により記録される。
(実施例5) 加えて第1図ないし第3図,第7図,第13図および第
14図を参照しつつ、本発明にかかる物体計測装置の第5
の実施例について、その構成および作用を詳細に説明す
る。
第5の実施例は、記憶装置32Bが以下のごとく構成さ
れたことを除き、第1の実施例および第4の実施例と実
質的に同一の構成および作用を有している。したがって
ここでは説明を簡潔とするために、記憶装置32Bの構成
および作用についてのみ、詳細に説明する。
記憶装置32Bは、CCDエリアセンセンサ32Aに包有され
た比較回路3241,3242,・・・,324mの出力端に対してそ
れぞれ接続されかつ制御回路325の出力端にそれぞれ接
続されており受光データ信号SI1,SI2,・・・,SImおよび
データクロック信号CKDおよびデータ区別パルス信号▲
▼が与えられる複数の記憶回路3261,3262,・・
・,326mと、記憶回路3261,3262,・・・,326mの入力端に
対し出力端が接続されており計数内容CONを供給するた
めの計数回路327と、計数回路327の入力端に対し出力端
が接続されており一定周期のクロックパルスCLPを発生
するためのクロックパルス発生回路328と、データ処理
装置40に含まれた読込信号発生回路41の出力端に対し入
力端が接続されかつ複数の記憶回路3261,3262,・・・,3
26mの制御端に対して複数の出力端がそれぞれ1対1に
接続されており読込信号発生回路41から与えられた読込
信号SELに応じて記憶回路3261,3262,・・・,326mを指定
する指定信号CE1(up),CE2(up),・・・,CEm(up)
および他の指定信号CE1(down),CE2(down),・・・,
CEm(down)を発生するためのデコーダ回路329とを包有
している。
指定信号CE1(up),CE2(up),・・・,CEm(up)
は、第1画像(画像番号NIMG=“a"の画像)において受
光がなく、かつ第2画像(画像番号NIMG=“a+1"の画
像)において受光があった場合を選択するための指定信
号であり、これに対し指定信号CE1(down),CE2(dow
n),・・・,CEm(down)は、第1画像(画像番号NIMG
=“a"の画像)において受光があり、かつ第2画像(画
像番号NIMG=“a+1"の画像)において受光がなくなっ
た場合を選出するための指定信号である。
記憶回路3261,3262,・・・,326mは、すべて読一の構
成および作用を有しているので、便宜上ここでは、記憶
回路326iについてのみ説明する(i=1,2,・・・,m)。
記憶回路326iは、CCDエリアセンサ32Aに含まれた比較
回路324iの出力端に対しシリアル入力端ISが接続されか
つクロック入力端CKがCCDエリアセンサ32Aの制御回路32
5の出力端に接続されており制御回路325から与えられた
データクロック信号CKDに対し時間的に同期しつつ比較
回路324iから与えられた受光データ信号SIiをシリアル
入力端ISにおいて順次読込みパラレル信号に変換してパ
ラレル出力端からパラレル信号として出力するための所
望ビット(たとえば256ビット);以下この場合につい
て説明する)のシフトレジスタSRi1と、シフトレジスタ
SRi1に含まれた最下位のパラレル出力端Q0に対してシリ
アル入力端ISが接続されかつクロック入力端CKがCCDエ
リアセンサ32Aに含まれた制御回路325の出力端に接続さ
れており制御回路325から与えられたデータクロック信
号CKDに対し時間的に同期しつつシフトレジスタSRi1
パラレル出力端Q0から出力された信号(すなわち第1画
像(画像番号NIMG=“a"の画像)に対応する受光データ
信号SIia)を順次読込みパラレル信号に変換してパラレ
ル出力端から出力するための所望ビット(ここでは256
ビット)の他のシフトレジスタSRi2と、一方の入力端が
シフトレジスタSRi1のパラレル出力端Qjに接続されかつ
他方の入力端がシフトレジスタSRi2のパラレル出力端Qj
に接続されており第1画像に対応する受光データ信号SI
iaと第2画像(画像番号NIMG=“a+1"の画像)に対応
する受光データ信号SIia+1とを比較して受光データ信号
SIiに含まれた“j"番目(j=1,2,・・・,n)の受光パ
ルス(すなわち画素番号NNIMG=“j"に対応する受光パ
ルス)の立上がりを検出するための複数(ここでは256
個)のパルス立上検出回路SUijと、一方の入力端がシフ
トレジスタSRi1のパラレル出力端Qjに接続されかつ他方
の入力端がシフトレジスタSRi2のパラレル出力端Qjに接
続されており第1画像に対応する受光データ信号SIia
第2画像に対応する受光データ信号SIia+1とを比較して
受光データ信号SIiに含まれた“j"(j=1,2,・・・,
n)番目の受光パルス(すなわち画素番号NNIMG=“j"に
対応する受光パルス)の立下がりを検出するための複数
(ここでは256個)のパルス立下検出回路SDijとを包有
している。
パルス立上検出回路SUijは、シフトレジスタSRi1のパ
ラレル出力端Qjに対して一方の入力端が接続されかつ他
方の入力端が“1"を供給する所定の信号源(図示せず)
に接続されておりシフトレジスタSRi1のパラレル出力端
Qjから与えられた信号を通過せしめるための入力アンド
ゲートUANDj1と、シフトレジスタSRi2のパラレル出力端
Qjに対して一方の入力端が接続されかつ他方の入力端が
“0"を供給する所定の信号源(図示せず)に接続されて
おりシフトレジスタSRi2のパラレル出力端Qjから与えら
れた信号中の“0"に対応して“1"を出力するための入力
ノアゲートUNORjと、入力アンドゲートUANDj1の出力端
に対し一方の入力端が接続されかつ他方の入力端が入力
ノアゲートUNORjの出力端に対して接続されかつ出力端
が後続の優先エンコーダPEi1のパラレル入力端Ijに接続
されており入力ノアゲートUNORjの出力が“1"のとき開
放され入力アンドゲートUANDj1の出力を通過せしめて後
続の優先エンコーダPEi1のパラレル入力端Ijに与えるた
めの出力アンドゲートUANDj2とを包有している。
パルス立下検出回路SDijは、シフトレジスタSRi2のパ
ラレル出力端Qjに対して一方の入力端が接続されかつ他
方の入力端が“1"を供給する所定の信号源(図示せず)
に接続されておりシフトレジスタSRi2のパラレル出力端
Qjから与えられた信号を通過せしめるための入力アンド
ゲートDANDj1と、シフトレジスタSRi1のパラレル出力端
Qjに対して一方の入力端が接続されかつ他方の入力端が
“0"を供給する所定の信号源(図示せず)に接続されて
おりシフトレジスタSRi1のパラレル出力端Qjから与えら
れた信号中の“0"に対応して“1"を出力するための入力
ノアゲートDNORjと、入力アンドゲートDANDj1の出力端
に対し一方の入力端が接続されかつ他方の入力端が入力
ノアゲートDNORjの出力端に対して接続されかつ出力端
が後述の優先エンコーダPEi2のパラレル入力端Ijに接続
されており入力ノアゲートDNORjの出力が“1"のとき開
放され入力アンドゲートDANDj1の出力を通過せしめて優
先エンコーダPEi2のパラレル入力端Ijに与えるための出
力アンドゲートDANDj2とを包有している。
記憶回路326iは、また、パルス立上検出回路SUijの出
力端に対してパラレル入力端Ijが1対1で接続されてお
りパルス立上検出回路SUijの出力中に存在する“1"を検
出してその“1"が存在するパルス立上検出回路SUijの最
小番号“j"(すなわち光ダイオード321ijの最小番号
“j")を2進数で出力するための優先エンコーダPE
i1と、優先エンコーダPEi1の出力端GSに対して一方の入
力端が接続されかつ他方の入力端がCCDエリアセンサ32A
の制御回路325に対して接続されており優先エンコーダP
Ei1から“1"を内容とする書込禁止信号WPRi1が入力され
たとき制御回路325から与えられたデータ区別パルス信
号▲▼を遮断しかつ優先エンコーダPEi1から“0"
を内容とする書込禁止信号WPRi1が入力されたとき制御
回路325から与えられたデータ区別パルス▲▼を
通過せしめて書込パルス▲▼として出力
するためのアンドゲートANDi1と、優先エンコーダPEi1
のデータ出力端A0,〜,A7に対してアドレス入力端A0,〜,
A7が接続されておりかつ書込指令入力端がアンドゲート
ANDi1の出力端に対して接続されデータ入出力端D0,〜,D
15が計数回路327の出力端およびデータ処理装置40の記
憶装置42の入力端に接続されかつデコーダ回路329の出
力端に指定信号入力端が接続されており書込パルス▲
▼がアンドゲートANDi1から与えられたと
きアドレス入力端A0,〜,A7に対して優先エンコーダPEi1
から与えられた画素番号NNIMGに対応する記憶アドレス
に対し計数回路327から与えられた計数値CONの内容を記
憶しかつデータ処理装置40に含まれた読込信号発生回路
41からアドレス入力端A0,〜,A7に対し読込信号SELが与
えられデコーダ回路329から指定信号入力端に対し指定
信号CEi(up)が与えられるとき読込信号SELによって指
定された記憶アドレスに記憶された時刻データ(すなわ
ち計数回路327の計数内容CON)をデータ処理装置40に含
まれた計数装置42に対して送出するランダムアクセスメ
モリRAMi1と、パルス立下検出回路SDijの出力端に対し
てパラレル入力端Ijが1対1で接続されておりパルス立
下検出回路SDijの出力中に存在する“1"を検出してその
“1"が存在するパルス立下検出回路SDijの最小番号“j"
(すなわち光ダイオード321ijの最小番号“j")を2進
数で出力するための他の優先エンコーダPEi2と、優先エ
ンコーダPEi2の出力端GSに対して一方の入力端が接続さ
れかつ他方の入力端がCCDエリアセンサ32Aの制御回路32
5に対して接続されており優先エンコーダPEi2から“1"
を内容とする書込禁止信号WPRi2が出力されたとき制御
回路325から与えられたデータ区別パルス信号▲
▼を遮断しかつ優先エンコーダPEi2から“0"を内容とす
る書込禁止信号WPRi2が入力されたとき制御回路325から
与えられたデータ区別パルス信号▲▼を通過せし
めて書込パルス▲▼として出力する
ためのアンドゲートANDi2と、優先エンコーダPEi2のデ
ータ出力端A0,〜,A7に対してアドレス入力端A0,〜,A7
接続されておりかつ書込指令入力端がアンドゲートAND
i2の出力端に対して接続されデータ入出力端D0,〜,D15
が計数回路327の出力端およびデータ処理装置40の記憶
装置42の入力端に接続されデコーダ回路329の出力端に
対し指定信号入力端が接続されており書込パルス▲
がアンドゲートANDi2から与えられたと
きアドレス入力端A0,〜,A7に対して優先エンコーダPEi2
から与えられた画素番号NNIMGに対応する記憶アドレス
に対し計数回路327から与えられた計数値CONの内容を記
憶しかつデータ処理装置40に含まれた読込信号発生回路
41からアドレス入力端A0,〜,A7に対し読込信号SELが与
えられデコーダ回路329から指定信号入力端に対し指定
信号CEi(down)が与えられらたとき読込信号SELによっ
て指定された記憶アドレスに記憶された時刻データ(す
なわち計数回路327の計数内容CON)をデータ処理装置40
に含まれた記憶装置42に対して送出するランダムアクセ
スメモリRAMi2とを包有している。
ランダムアクセスメモリRAMi1,RAMi2は、記憶部材と
して機能しており、またシフトレジスタSRi1,SRi2,パル
ス立上検出回路SUij,パルス立下検出回路SDij,優先エン
コーダPEi1,PEi2およびアンドゲートANDi1,ANDi2は、記
憶部材(ここではランダムアクセスメモリRAMi1,RA
Mi2)への書込部材として機能している(j=1,2,・・
・,n)。記憶部材としては、ランダムアクセスメモリRA
Mi1,RAMi2ばかりでなく、レジスタなども使用可能であ
るが、ここでは便宜上、ランダムアクセスメモリRAM1,R
AMi2についてのみ説明する。
しかしてシフトレジスタSRi1は、CCDエリアセンサ32A
の制御回路325から与えられたデータクロック信号CKDの
パルス立下がりに時間的に同期しつつ受光データ信号SI
iをシリアル入力端ISから順次読込む。シフトレジスタS
Ri1の内部では、受光データ信号SIiが入力されるごと
に、フリップフロップのデータが順次シフトされる。受
光データ信号SIiの全てが入力されたとき、シフトレジ
スタSRi1は、パラレル出力端Q0,〜,Q255からその受光デ
ータ信号SIiの内容をパラレル信号として出力してい
る。
シフトレジスタSRi1に対し、第1画像(たとえば画像
番号NIMG=“a"の画像)の受光データ信号SIi(すなわ
ち受光データ信号SIia)が入力され終ると、引続きシフ
トレジスタSRi1には第2画像(すなわち画像番号NIMG
“a+1"の画像)の受光データ信号SIi(すなわち受光
データ信号SIia+1)が入力され続ける。
このときシフトレジスタSRi1に対して先に入力された
第1画像(たとえば画像番号NIMG=“a"の画像)の受光
データ信号SIiaは、そのパラレル出力端Q0から溢れ出し
シフトレジスタSRi2のシリアル入力端ISに与えられてい
るので、シフトレジスタSRi1に対する第2画像(すなわ
ち画像番号NIMG=“a+1"の画像)の受光データ信号SI
ia+1の入力が進むにつれ、シフトレジスタSRi1からシフ
トレジスタSRi2へ移動される。第1,第2画像分の受光デ
ータ信号SIia,SIia+1の入力が終了すると、シフトレジ
スタSRi2のパラレル出力端Q0,〜,Q255から第1画像(画
像番号NIMG=“a"の画像)のデータ信号SIiaに対応した
パラレル出力が出力されており、かつシフトレジスタSR
i1のパラレル出力端Q0,〜,Q255から第2画像(画像番号
NIMG=“a+1"の画像)の受光データ信号SIia+1に対応
したパラレル出力が送出されている。
パルス立上検出回路SUijでは、シフトレジスタSRi1
パラレル出力端Qjから与えられた信号が入力アンドゲー
トUANDj1の一方の入力端に対し与えられ、かつシフトレ
ジスタSRi2のパラレル出力端Qjから与えられた信号が入
力ノアゲートUNORjの一方の入力端に与えられているの
で、シフトレジスタSRi1のパラレル出力端Qjの内容が
“1"でありかつシフトレジスタSRi2のパラレル出力端Qj
の内容が“0"であるとき、出力アンドゲートUANDj2の出
力端から“1"が出力されている。これによりパルス立上
検出回路SUijは、第1画像において“0"であり第2画像
で“1"となった画素ひいては光ダイオード321ijを検出
できる。
優先エンコーダPEi1は、パルス立上検出回路SUijの出
力を受けて、その出力の中に“1"が存在する最小の画素
番号NNIMGを2進数で出力端A0,〜,A7から出力する。ま
た優先エンコーダPEi1は、パルス立上検出回路SUijから
の入力中に“1"が存在する限り出力端GSから“0"を内容
とする書込禁止信号WPRi1を出力しており、かつパルス
立上検出回路SUijからの入力中に“1"が全く存在しない
とき、出力端GSから“1"を内容とする書込禁止信号WPR
i1を出力している。このためアンドゲートANDi1は、
(i)書込禁止信号WPRi1が“0"のとき、CCDエリアセン
32Aから与えられたデータ区別パルス▲▼を通
過せしめ書込パルス▲▼としてランダム
アクセスメモリRAMi1に与え、また(ii)書込禁止信号W
PRi1が“1"のとき、データ区別パルス信号▲▼を
遮断して書込パルス▲▼をランダムアク
セスメモリRAMi1に与えない。
ランダムアクセスメモリRAMi1は、アンドゲートANDi1
から書込パルス▲▼が与えられたとき、
優先エンコーダPEi1からアドレス入力端A0,〜,A7に与え
られた入力に応じて指定された記憶アドレスに対し、計
数装置327から与えられた計数内容CONを記憶し保持す
る。
これに対しランダムアクセスメモリRAMi1は、アンド
ゲートANDi1から書込パルス▲▼が与え
られないとき、書込動作を実行しない。
パルス立下検出回路SDijでは、シフトレジスタSRi2
パラレル出力端Qjから与えられた信号が入力アンドゲー
トDANDj1の一方の入力端に対し与えられ、かつシフトレ
ジスタSRi1のパラレル出力端Qjから与えられた信号が入
力ノアゲートDNORjの一方の入力端に与えられているの
で、シフトレジスタSRi2のパラレル出力端Qjの内容が
“0"でありかつシフトレジスタSRi1のパラレル出力端Qj
の内容が“1"であるとき、出力アンドゲートDANDj2の出
力端から“1"が出力されている。これによりパルス立下
検出回路SDijは、第1画像において“1"であり第2画像
で“0"となった画素ひいては光ダイオード321ijを検出
できる。
優先エンコーダPEi2は、パルス立下検出回路SDijの出
力を受けて、その出力の中に“1"が存在する最小の画素
番号NNIMGを2進数で出力端A0,〜,A7から出力する。ま
た優先エンコーダPEi2は、パルス立下検出回路SDijから
の入力中に“1"が存在する限り出力端GSから“0"を内容
とする書込禁止信号WPRi2を出力しており、かつパルス
立下検出回路SDijからの入力中に“1"が全く存在しない
とき、出力端GSから“1"を内容とする書込禁止信号WPR
i2を出力している。このためアンドゲートANDi2は、
(i)書込禁止信号WPRi2が“0"のとき、CCDエリアセン
32Aから与えられたデータ区別パルス信号▲▼
を通過して書込パルス▲▼としてラ
ンダムアクセスメモリRAMi2に与え、また(ii)書込禁
止信号WPRi2が“1"のとき、データ区別パルス信号▲
を遮断して書込パルス▲▼をラ
ンダムアクセスメモリRAMi2に与えない。
ランダムアクセスメモリRAMi2は、アンドゲートANDi2
から書込パルス▲▼が与えられたと
き、優先エンコーダPEi2からアドレス入力端A0,〜,A7
与えられた入力に応じて指定された記憶アドレスに対
し、計数装置327から与えられた計数内容CONを記憶し保
持する。
これに対しランダムアクセスメモリRAMi2は、アンド
ゲートANDi2から書込パルス▲▼が
与えられないとき、書込動作を実行しない。
またデータ処理装置40に含まれた読込信号発生回路41
からアドレス入力端A0,〜,A7に与えられた読込信号SEL
とデコーダ回路329から指定信号入力端に与えられた指
定信号CEi(up)とによる指定に応じて、ランダムアク
セスメモリRAMi1は、記憶アドレスに記憶された記憶内
容すなわち時間ti1(up),ti2(up),・・・,tin(u
p)を結像データIMGとして順次、データ処理装置40の記
憶装置42に向けてデータ入出力端D0,〜,D15から出力す
る。
同様にデータ処理装置40に含まれた読込信号発生回路
41からアドレス入力端A0,〜,A7に与えられた読込信号SE
Lとデコーダ回路329から指定信号入力端に与えられた指
定信号CEi(down)とによる指定に応じて、ランダムア
クセスメモリRAMi2は、記憶アドレスに記憶された記憶
内容すなわち時間ti1(down),ti2(down),・・・,t
in(down)を結像データIMGとして順次、データ処理装
40の記憶装置42に向けてデータ入出力端D0,〜,D15
ら出力する。
データ処理装置40では、結像データIMGすなわち記憶
内容t11(up),t11(down);t12(up),t12(down);
・・・;t1n(up);t1n(down);t21(up),t21(dow
n);t22(up),t22(down);・・・;t2n(up);t2n(d
own);・・・;tm1(up),tm1(down);tm2(up),tm2
(down);・・・;tmn(up);tmn(down)が、主として
演算回路43において、実施例4と同様に処理される。
なお上述においては、撮像装置32がマトリックス状に
配列された複数の光センサによって形成される場合につ
いて主として説明したが、本発明は、これに限定される
ものではなく、所望の形状(たとえば曲線状)に複数の
光センサを配列して撮像装置を形成する場合も包摂して
いる。
加えて上述においては、CCDエリアセンサ32Aがm行n
列のマトリックスに配列された光ダイオード32111,321
12,・・・,3211n;32121,32122,・・・,3212n;・・・;32
1m1,321m2,・・・,321mnによって形成されている場合に
ついて説明したが、本発明は、これに限定されるもので
はなく、光ダイオードの配列形状は全く自由である。し
たがってマトリックスの各行に配列された光ダイオード
の個数も所望により選択できる。
更に投光装置10がスリット光を発生しているが、本発
明は、これに限定されるものではなく、たとえば投光装
置によって発生される光の強度を確保したい場合などの
ために、投光装置がビーム光を発生する場合も包摂して
いる。この場合には、撮像装置の光センサを1行に配列
してもよい。
また撮像装置32がデコーダ回路329を包有している
が、本発明は、これに限定されるものではなく、デコー
ダ回路329を除去し、記憶回路3261,3262,・・・,326m
ランダムアクセスメモリRAM1,RAM2,・・・,RAMmとデー
タ処理装置40の記憶装置42とを共通化して単一の記憶装
置で形成してもよい。
(3)発明の効果 上述より明らかなように本発明にかかる物体計測装置
は、 (a)被計測領域を走査するための光を発生する投光装
置と、 (b)投光装置で発生された光が被計測領域に存在する
被計測物体にて反射されることにより得られた反射光を
収束し、被計測移体における光の反射点の像を受光面上
で結像せしめる結像装置と、 (c)結像装置で結像された反射点の像によって動作せ
しめられ、かつ受光面上で少なくとも1つの群をなすよ
う配設された複数の光センサを包有する光撮像装置と、 (d)投光装置で被計測領域を走査するために発生され
た光によって動作せしめられる光センサ装置と、 (e)光センサ装置に対してリセット端が接続されてお
り、光センサ装置の光検知に伴い発生された走査基準信
号によってリセットされたのち入力端に与えられるクロ
ックパルスのパルス数を計数する計数回路と、 (f)光撮像装置に属する光センサの各群に対し1対1
で付設された少なくとも1つの記憶部材と、 (g)光撮像装置に属する光センサの各群に対し1対1
で付設されており、光撮像装置に属する光センサが出力
する受光データ信号に含まれた受光データを検出し、検
出結果に応じて指定された記憶部材の記憶アドレスに対
し計数回路の計数内容を記憶せしめる少なくとも1つの
書込部材と、 (h)記憶部材から記憶内容を受取り、投光装置による
反射点の走査角を算出し、算出された走査角から反射点
の位置を算出するデータ処理装置と を備えてなるので、 (i)記憶部材の実装面積を削減でき、ひいてはその実
装コストを削減できる効果 を有し、併せて (ii)光撮像装置に属する光センサと記憶部材への書込
部材との間の配線数を大幅に削減できる効果 を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる物体計測装置の第1ないし第5
の実施例を上位概念で示す全体斜視図、第2図は第1図
全体斜視図の一部を拡大して示すブロック回路図、第3
図は第2図ブロック回路図の一部を拡大して示す部分回
路図、第4図は本発明にかかる物体計測装置の第1ない
し第3の実施例を上位概念で示す部分斜視図、第5図は
本発明にかかる物体計測装置の第1の実施例を示す部分
回路図、第6図は第5図部分回路図の動作を説明するた
めのタイムチャート図、第7図は第1図全体斜視図の一
部を拡大して示す部分回路図、第8図は本発明にかかる
物体計測装置の第2の実施例を示す部分回路図、第9図
は本発明にかかる物体計測装置の第3の実施例を示す部
分回路図、第10図は本発明にかかる物体計測装置の第4
の実施例を示す部分斜視図、第11図は第10図部分斜視図
の一部を拡大して示す部分回路図、第12図は第11図部分
回路図の動作を説明するためのタイムチャート図、第13
図は本発明にかかる物体計測装置の第5の実施例を示す
部分斜視図、第14図は第13図部分斜視図の一部を拡大し
て示す部分回路図である。10 ……投光装置 12……スリット光発生装置 121……光源 122……円筒レンズ 14……走査装置 141……ミラー 142……回転駆動装置20 ……被計測物体30 ……受光装置 31……結像装置 32……撮像装置32A ……光撮像装置 321……光センサ装置 32111,〜,321mn……光ダイオード 3221,〜,322m……アナログシフトレジスタ 32211,〜,322mn……レジスタ要素 3231,〜,323m……CCD出力部 3241,〜,324m……比較回路 325……制御回路32B ……記憶装置 3261,〜,326m……記憶回路 327……計数回路 328……クロックパルス発生回路 329……デコーダ回路 33……走査検出装置 331……光センサ装置 332……比較増幅回路40 ……データ処理装置 41……読込信号発生回路 42……記憶装置 43……演算回路 44……記憶装置 45……表示装置 46……記録装置 ANDi,ANDi1〜ANDi6……アンドゲート CNTi,CNTi1,CNTi2……カウンタ DLYi1,DLYi2,DLYi3……遅延回路 FFi,FFi1〜FFi3……フリップフロップ NANDi……ナンドゲート NOTi……反転回路 PEi,PEi1,PEi2……優先エンコーダ RAMi,RAMi1,RAMi2……ランダムアクセスメモリ SDi1,SDij,SDi255……パルス立下検出回路 SRi,SRi1,SRi2……シフトレジスタ SUi1,SUij,SUi255……パルス立下検出回路

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)被計測領域を走査するための光を発
    生する投光装置と、 (b)投光装置で発生された光が被計測領域に存在する
    被計測物体にて反射されることにより得られた反射光を
    収束し、被計測物体における光の反射点の像を受光面上
    で結像せしめる結像装置と、 (c)結像装置で結像された反射点の像によって動作せ
    しめられ、かつ受光面上で少なくとも1つの群をなすよ
    う配設された複数の光センサを包有する光撮像装置と、 (d)投光装置で被計測領域を走査するために発生され
    た光によって動作せしめられる光センサ装置と、 (e)光センサ装置に対してリセット端が接続されてお
    り、光センサ装置の光検知に伴い発生された走査基準信
    号によってリセットされたのち入力端に与えられるクロ
    ックパルスのパルス数を計数する計数回路と、 (f)光撮像装置に属する光センサの各群に対し1対1
    で付設された少なくとも1つの記憶部材と、 (g)光撮像装置に属する光センサの各群に対し1対1
    で付設されており、光撮像装置に属する光センサが出力
    する受光データ信号に含まれた受光データを検出し、検
    出結果に応じて指定された記憶部材の記憶アドレスに対
    し計数回路の計数内容を記憶せしめる少なくとも1つの
    書込部材と、 (h)記憶部材から記憶内容を受取り、投光装置による
    反射点の走査角を算出し、算出された走査角から反射点
    の位置を算出するデータ処理装置と を備えてなることを特徴とする物体計測装置。
  2. 【請求項2】書込部材が、 (a)光撮像装置に属する光センサの各群に対しそれぞ
    れ1対1で付設されており、光撮像装置に属する光セン
    サの各群が出力したシリアル受光データ信号をパラレル
    受光データ信号に変換する少なくとも1つのシフトレジ
    スタと、 (b)シフトレジスタの出力端に対し入力端が接続され
    ており、シフトレジスタのパラレル受光データ信号中に
    受光を示すデータが存在するか否かを監視し、受光を示
    すデータが存在するとき受光を示すデータに対応した光
    センサの番号を所定の基準で検出し、記憶アドレスを指
    定するために検出した光センサの番号を記憶部材に与え
    る少なくとも1つの優先エンコーダと を包有してなる特許請求の範囲第(1)項記載の物体計
    測装置。
  3. 【請求項3】書込部材が、 (a)光撮像装置に属する光センサの各群に対し1対1
    で付設されており、光撮像装置に属する光センサの各群
    が出力したシリアル受光データ信号をパラレル受光デー
    タ信号に変換する少なくとも1つの第1のシフトレジス
    タと、 (b)第1のシフトレジスタの出力端に対し入力端が接
    続されており、光撮像装置に属する光センサの各群が出
    力したシリアル受光データ信号のうち第1のシフトレジ
    スタを介して与えられたものをパラレル受光データ信号
    に変換する少なくとも1つの第2のシフトレジスタと、 (c)第1,第2のシフトレジスタの互いに対応する出力
    端に対し2つの入力端がそれぞれ接続されており、第1,
    第2のシフトレジスタの出力するパラレル受光データ信
    号に含まれた受光データ間で変化が検出された場合にの
    み検出信号を出力する少なくとも1つの検出回路と、 (d)検出回路の出力端に対し入力端が接続されてお
    り、検出回路から与えられた検出信号を監視し、第1,第
    2のシフトレジスタの出力するパラレル受光データ信号
    に含まれた受光データ間で変化が検出された光撮像装置
    に属する光センサの番号を所定の基準で検出し、記憶ア
    ドレスを指定するために検出した光センサの番号を記憶
    部材に与える少なくとも1つの優先エンコーダと を包有してなる特許請求の範囲第(1)項記載の物体計
    測装置。
  4. 【請求項4】書込部材が、光撮像装置に属する光センサ
    の各群に対し1対1で付設されており、光撮像装置に属
    する光センサのうち受光していない光センサの数を計数
    しかつ受光している光センサがあったとき計数動作を停
    止することにより、計数動作を停止したときの計数値に
    よって受光している光センサの番号を検出し、記憶アド
    レスを指定するために検出した光センサの番号を記憶部
    材に与える少なくとも1つのカウンタを包有してなる特
    許請求の範囲第(1)項記載の物体計測装置。
  5. 【請求項5】書込部材が、 (a)光撮像装置に属する光センサの各群に対し1対1
    で付設されており、光撮像装置に属する光センサの各群
    が出力したシリアル受光データ信号をパラレル受光デー
    タ信号に変換する少なくとも1つの第1のシフトレジス
    タと、 (b)第1のシフトレジスタの出力端に対し入力端が接
    続されており、光撮像装置に属する光センサの各群が出
    力したシリアル受光データ信号のうち第1のシフトレジ
    スタを介して与えられたものをパラレル受光データ信号
    に変換する少なくとも1つの第2のシフトレジスタと、 (c)第1,第2のシフトレジスタの互いに対応する出力
    端に対し2つの入力端がそれぞれ接続されており、第1,
    第2のシフトレジスタの出力するパラレル受光データ信
    号に含まれた受光データ間で新たな受光が検出された場
    合にのみ検出信号を出力する少なくとも1つの第1の検
    出回路と、 (d)第1の検出回路の出力端に対し入力端が接続され
    ており、第1の検出回路から与えられた検出信号を監視
    し、第1,第2のシフトレジスタの出力するパラレル受光
    データ信号に含まれた受光データ間で新たな受光が検出
    された光撮像装置に属する光センサの番号を所定の基準
    で検出し、記憶アドレスを指定するために検出した光セ
    ンサの番号を記憶部材に与える少なくとも1つの第1の
    優先エンコーダと、 (e)第1,第2のシフトレジスタの互いに対応する出力
    端に対し2つの入力端がそれぞれ接続されており、第1,
    第2のシフトレジスタの出力するパラレル受光データ信
    号に含まれた受光データ間で受光が検出されなくなった
    場合にのみ検出信号を出力する少なくとも1つの第2の
    検出回路と、 (f)第2の検出回路の出力端に対し入力端が接続され
    ており、第2の検出回路から与えられた検出信号を監視
    し、第1,第2のシフトレジスタの出力するパラレル受光
    データ信号に含まれた受光データ間で受光が検出されな
    くなった光撮像装置に属する光センサの番号を所定の基
    準で検出し、記憶アドレスを指定するために検出した光
    センサの番号を記憶部材に与える少なくとも1つの第2
    の優先エンコーダと、 を包有してなる特許請求の範囲第(1)項記載の物体計
    測装置。
  6. 【請求項6】書込部材が、 (a)光撮像装置に属する光センサの各群に対し1対1
    で付設されており、光撮像装置に属する光センサのうち
    受光していない光センサの数を計数しかつ受光している
    光センサがあったとき計数動作を停止することにより、
    計数動作を停止したときの計数値によって受光した光セ
    ンサの番号を検出し、記憶アドレスを指定するために検
    出した光センサの番号を記憶部材に与える少なくとも1
    つの第1のカウンタと、 (b)光撮像装置に属する光センサの各群に対し1対1
    で付設されており、光撮像装置に属する光センサのうち
    受光していない光センサの数を計数しかつ受光している
    光センサがあったとき計数動作を停止することにより、
    計数動作を停止したときの計数値によって受光した光セ
    ンサの番号を検出し、検出した光センサの番号が記憶部
    材に対して与えられたことがあるか否かを検査し、検出
    した光センサの番号が記憶部材に対して未だ与えられて
    いないとき記憶アドレスを指定するために検出した光セ
    ンサの番号を記憶部材に与える少なくとも1つの第2の
    カウンタと を包有してなる特許請求の範囲第(1)項記載の物体計
    測装置。
  7. 【請求項7】データ処理装置が、記憶部材から読出した
    新たな受光が検出された場合の記憶内容と受光が検出さ
    れなくなった場合の記憶内容との間で相加平均をとって
    反射点の位置を算出してなる特許請求の範囲第(5)項
    もしくは第(6)項記載の物体計測装置。
  8. 【請求項8】光撮像装置に属する光センサが、面状セン
    サである特許請求の範囲第(1)項ないし第(7)項の
    いずれか一項記載の物体計測装置。
  9. 【請求項9】光撮像装置に属する光センサが、線状セン
    サである特許請求の範囲第(1)項ないし第(7)項の
    いずれか一項記載の物体計測装置。
  10. 【請求項10】光撮像装置に属する光センサが、1行に
    つき少なくとも1つの出力を送出してなる特許請求の範
    囲第(1)項ないし第(7)項のいずれか一項記載の物
    体計測装置。
  11. 【請求項11】光撮像装置に属する光センサが、複数行
    につき1つの出力を送出してなる特許請求の範囲第
    (1)項ないし第(7)項のいずれか一項記載の物体計
    測装置。
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