JP5898412B2 - Measuring device using a CCD camera - Google Patents

Measuring device using a CCD camera Download PDF

Info

Publication number
JP5898412B2
JP5898412B2 JP2011082947A JP2011082947A JP5898412B2 JP 5898412 B2 JP5898412 B2 JP 5898412B2 JP 2011082947 A JP2011082947 A JP 2011082947A JP 2011082947 A JP2011082947 A JP 2011082947A JP 5898412 B2 JP5898412 B2 JP 5898412B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
camera
exposure time
output
camera output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011082947A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012220207A (en
Inventor
将太 竹村
将太 竹村
政光 西川
政光 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2011082947A priority Critical patent/JP5898412B2/en
Priority to KR1020137003231A priority patent/KR101464090B1/en
Priority to PCT/JP2012/001766 priority patent/WO2012137420A1/en
Priority to CN201280002200.XA priority patent/CN103038602B/en
Publication of JP2012220207A publication Critical patent/JP2012220207A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5898412B2 publication Critical patent/JP5898412B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/72—Combination of two or more compensation controls
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N2021/1765—Method using an image detector and processing of image signal
    • G01N2021/177—Detector of the video camera type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • G01N21/5907—Densitometers
    • G01N2021/5957—Densitometers using an image detector type detector, e.g. CCD
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/86—Investigating moving sheets
    • G01N2021/8645—Investigating moving sheets using multidetectors, detector array

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

本発明は、被測定物にレーザ光線を照射し、被測定物からの反射光の位置変化をＣＣＤカメラで検出し、被測定物の形状等を測定するＣＣＤカメラを使用した測定装置に関する。   The present invention relates to a measurement apparatus using a CCD camera that irradiates a measurement object with a laser beam, detects a change in position of reflected light from the measurement object with a CCD camera, and measures the shape and the like of the measurement object.

鋼板などの各種素材の形状の測定装置として、鋼板にレーザ光線を照射し、その反射光の位置変化をＣＣＤカメラで検出し、被測定物の形状等を測定するＣＣＤカメラを使用した測定装置がある（例えば、特許文献１参照。）。   As a measuring device for the shape of various materials such as steel plates, there is a measuring device using a CCD camera that irradiates a steel plate with a laser beam, detects the position change of the reflected light with a CCD camera, and measures the shape of the object to be measured. (For example, refer to Patent Document 1).

一般に、鋼板などの製造プロセスで使用される測定装置は、搬送される鋼板の先端部から尾端（後端）部までを測定し、測定量の良否で製品の歩留まりを判定するので、測定可能となる先端部の位置が重要である。   In general, measuring devices used in the manufacturing process of steel sheets, etc., measure from the leading end to the tail (rear end) of the steel sheet being transported, and determine the product yield based on the quality of the measured quantity, so measurement is possible The position of the leading end is important.

例えば、特許文献１に開示された距離測定装置を使用した厚さ測定装置の場合には、鋼板先端部のどの位置からが製品規格を満足する厚さであるかを測定できることが重要な機能である。この先端から正しい測定が可能となる位置までの応答時間を先端応答とも言う。   For example, in the case of the thickness measuring device using the distance measuring device disclosed in Patent Document 1, it is an important function that it is possible to measure from which position of the steel plate tip portion the thickness satisfies the product standard. is there. The response time from the tip to the position where correct measurement is possible is also called tip response.

しかしながら、鋼板からのレーザ光線の反射光を受光して距離を測定する距離測定装置の場合には、反射光の状態が鋼板先端部での反射特性が多様に変化するため、ＣＣＤカメラの出力が飽和したり、または、雑音レベル以下となったりして安定せず、先端応答が遅くなる問題がある。   However, in the case of a distance measuring device that measures the distance by receiving the reflected light of the laser beam from the steel plate, the reflection characteristics of the reflected light change variously at the tip of the steel plate. There is a problem that the tip response becomes slow because it becomes saturated or becomes less than the noise level and is not stable.

従来からの光学式の距離測定装置の場合、ＣＣＤカメラ出力が一定になるような制御回路を備え、検出信号の安定化を図っている。ラインスキャン形のＣＣＤカメラを備えた距離測定装置の場合、ＣＣＤカメラの出力が一定の範囲内に安定化されるように、ＣＣＤカメラの露光時間（ＣＣＤの場合、蓄積時間、シャッタ時間とも言うが、以後、ここでは露光時間と言う。）を制御して信号レベルを制御するＡＧＣ（Automatic Gain Control）機能を備える。   In the case of a conventional optical distance measuring device, a detection circuit is provided to stabilize the detection signal by providing a control circuit that makes the CCD camera output constant. In the case of a distance measuring device equipped with a line scan type CCD camera, the exposure time of the CCD camera (in the case of a CCD, it is also called the accumulation time or shutter time) so that the output of the CCD camera is stabilized within a certain range. Hereinafter, it is referred to as an exposure time here), and an AGC (Automatic Gain Control) function for controlling the signal level is provided.

一般に、ラインスキャン形のＣＣＤカメラのＡＧＣの応答は、図１２に示すように、予め設定される測定装置の制御周期（測定周期、演算周期とも言う）の３倍の時間を要する。即ち、予め設定された制御周期において、その露光時間の変更は、ＣＣＤカメラ信号の検出・記憶する第１の制御周期ＳＰ１、記憶したＣＣＤカメラデータの読み出しを行う第２の制御周期ＳＰ２、読み出したカメラデータから予め設定されたＣＣＤカメラ信号のレベルを求める露光時間を決定するための第３の制御周期ＳＰ３の、制御周期ＳＰの３倍の時間を要する。読み出し、演算を同じ制御周期内に終える条件が可能な場合には、２倍の制御周期とすることも可能である。 In general, the AGC response of a line scan type CCD camera requires three times as long as a control period (also referred to as a measurement period or a calculation period) of a measurement apparatus set in advance, as shown in FIG. That is, in the preset control cycle, the exposure time is changed by the first control cycle S P1 for detecting and storing the CCD camera signal, the second control cycle S P2 for reading the stored CCD camera data, the third control cycle S P3 for determining the exposure time for obtaining the level of a preset CCD camera signals from the read camera data takes 3 times the control period S P. When the condition for completing the reading and calculation within the same control cycle is possible, the control cycle can be doubled.

露光時間は予め設定された制御周期の時間の範囲において、制御周期単位で更新して、ＣＣＤカメラ出力を制御するものである。しかしながら、ＣＣＤカメラの雑音レベルを受光光量が最小の状態、例えば、ＣＣＤカメラの飽和露光量の１０％で測定が可能な露光時間に設定してある場合、この１０％に対するＣＣＤカメラの出力は１０倍以上の入力光量で飽和状態となるので、１０倍以上の入力光量がある場合には、露光時間を制御することが出来ない。   The exposure time is updated in units of control cycles within a predetermined control cycle time range to control the CCD camera output. However, if the noise level of the CCD camera is set at a minimum received light amount, for example, an exposure time that can be measured at 10% of the saturation exposure amount of the CCD camera, the output of the CCD camera with respect to this 10% is 10 Since the saturation state occurs when the input light quantity is more than double, the exposure time cannot be controlled if there is an input light quantity more than 10 times.

例えば、予測では鋼板の先端部での受光光量は、反射率とその拡散特性の変化から少なくとも最小入力光量の２００倍程度は必要であるので、飽和状態を避けることができない。   For example, in the prediction, the amount of light received at the tip of the steel plate needs to be at least about 200 times the minimum input light amount from the change in reflectance and its diffusion characteristics, so a saturation state cannot be avoided.

そのため、ＣＣＤカメラに受光光量を減量するフィルタを機械的に設定して受光光量を検知して露光時間を変更する方法が考えられる。しかし、その場合にはフィルタの設定時間が必要となり、著しく応答が遅くなる問題がある。   Therefore, a method of mechanically setting a filter for reducing the amount of received light in the CCD camera to detect the amount of received light and changing the exposure time can be considered. However, in that case, there is a problem that the setting time of the filter is required and the response is remarkably slow.

特許第３９６６８０４号公報（図１、第１頁）Japanese Patent No. 3966804 (FIG. 1, page 1)

上述したように、ラインスキャン形ＣＣＤカメラを備えた測定装置の場合、予め設定された制御周期における露光時間の設定において、ＣＣＤカメラの飽和露光量を超える過大な入力光量があった場合、その入力光量の強さの程度を検知するための手段が必要となり、最短時間で露光時間を更新する制御が出来ない。そのため、測定装置の応答時間が遅くなる問題がある。   As described above, in the case of a measuring apparatus equipped with a line scan type CCD camera, when there is an excessive input light amount exceeding the saturation exposure amount of the CCD camera in the setting of the exposure time in a preset control cycle, the input A means for detecting the degree of intensity of the light amount is required, and control for updating the exposure time in the shortest time cannot be performed. Therefore, there is a problem that the response time of the measuring device is delayed.

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、予め設定された制御周期における露光時間を制御するＣＣＤカメラにおいて、このＣＣＤカメラの飽和露光量を超える過大な入力光量に対して、最短時間で測定可能なＣＣＤカメラ信号を得ることが可能な測定装置、及びその応答時間の短縮方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In a CCD camera for controlling the exposure time in a preset control cycle, the minimum amount of input light exceeding the saturation exposure amount of the CCD camera is minimized. It is an object of the present invention to provide a measuring apparatus capable of obtaining a CCD camera signal that can be measured in time and a method for shortening the response time.

上記目的を達成するために、本実施形態のＣＣＤカメラを使用した測定装置は、被測定物の表面に対してレーザビームを照射する光源部と、当該レーザビームの反射光を検出するラインスキャン形のＣＣＤカメラとを備える検出部と、前記ＣＣＤカメラの出力から当該測定物の形状等の測定量を求める制御部とを備える測定装置であって、前記制御部は、前記ＣＣＤカメラからのカメラ出力信号を記憶するメモリと、記憶した前記カメラ出力信号のカメラデータと予め設定されるカメラ出力レベルの設定値とを比較して、当該カメラ出力が一定になるように前記ＣＣＤカメラの露光時間を制御するＡＧＣ回路部と、前記ＡＧＣ回路部で制御された前記ＣＣＤデータから前記測定量を求める演算部と、を備え、前記ＣＣＤカメラは、ラインスキャン形の複数の異なる透過率のＮＤフィルタ毎の出力を得られるカメラとし、前記ＮＤフィルタは、透過率εＮＤ０の第１のＮＤフィルタ、透過率εＮＤ１の第２のＮＤフィルタ、透過率εＮＤ２の第３のＮＤフィルタで構成され、前記透過率の大きさは、εＮＤ０＞εＮＤ１＞εＮＤ２、且つ、前記第１のＮＤフィルタのカメラ出力の飽和値（上限値）と前記第２のＮＤフィルタの測定範囲の下限値、また、前記第２のＮＤフィルタの飽和値と前記第３のＮＤフィルタの測定範囲の下限値とが夫々ラップするような透過率とし、前記ＡＧＣ回路部は、前記第１のＮＤフィルタのカメラ出力が飽和しているか否かを判定し、前記カメラ出力の設定値の範囲内にある場合は、前記露光時間は更新せず前回露光時間で演算を実行し、不飽和、かつ、前記カメラの設定値の範囲外の場合、前記カメラ出力レベルの設定値Ｖｒと当該第１のＮＤフィルタの出力Ｄ０との比Ｖｒ／Ｄ０を演算により求め第１の補正ゲインとし、さらに、求めた第１の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、前記第１のＮＤフィルタのカメラ出力が飽和している場合、さらに、前記第２のＮＤフィルタのカメラ出力の飽和・不飽和を判定し、前記第２のＮＤフィルタのカメラ出力が不飽和の場合、当該第２のＮＤフィルタのカメラ出力Ｄ１を第1のＮＤフィルタのカメラ出力Ｄ０に換算する第２の補正ゲインを、前記設定値Ｖｒと、前記第１のＮＤフィルタの透過率εＮＤ０と前記第２のＮＤフィルタの透過率εＮＤ１との比とから、前記第２の補正ゲイン（Ｖｒ／（Ｄ１・εＮＤ０／εＮＤ１））を演算により求め、さらに、求めた第２の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、前記第２のＮＤフィルタのカメラ出力が飽和している場合、当該第３のＮＤフィルタのカメラ出力Ｄ２を第1のＮＤフィルタのカメラ出力Ｄ０に換算する第３の補正ゲインを、前記設定値Ｖｒと、前記第１のＮＤフィルタの透過率εＮＤ０と前記第３のＮＤフィルタの透過率εＮＤ２との比とから、前記第３の補正ゲイン（Ｖｒ／（Ｄ１・εＮＤ０／εＮＤ２））を演算により求め、当該第３のＮＤフィルタのカメラ出力Ｄ２に対して、前記設定値Ｖｒと、前記第１のＮＤフィルタの出力との比から第３の補正ゲインを求め、さらに、求めた第３の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、前記ＣＣＤカメラの前記第１のＮＤフィルタのカメラ出力を飽和させるような過大な入力光量があった場合、その程度を前記第２のＮＤフィルタのカメラ出力、または前記第３のＮＤフィルタのカメラ出力から前記第１のＮＤフィルタに対する補正ゲインを求め、一回の蓄積時間の変更で測定が可能となるようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a measuring apparatus using the CCD camera of the present embodiment includes a light source unit that irradiates a surface of an object to be measured with a laser beam, and a line scan type that detects reflected light of the laser beam. A measuring unit including a detection unit including a CCD camera and a control unit for obtaining a measurement amount such as a shape of the measurement object from an output of the CCD camera, wherein the control unit outputs the camera from the CCD camera. Control the exposure time of the CCD camera so that the camera output becomes constant by comparing the memory for storing the signal with the camera data of the stored camera output signal and the preset value of the camera output level. An AGC circuit unit for calculating the measured amount from the CCD data controlled by the AGC circuit unit, and the CCD camera has a line scan. The ND filter includes a first ND filter having a transmittance εND0, a second ND filter having a transmittance εND1, and a second ND filter having a transmittance εND2. 3 and ND0>εND1> εND2, and the saturation value (upper limit) of the camera output of the first ND filter and the measurement range of the second ND filter. And a transmittance such that the saturation value of the second ND filter and the lower limit value of the measurement range of the third ND filter wrap around each other, and the AGC circuit unit includes the first ND It is determined whether or not the camera output of the filter is saturated, and if it is within the set value range of the camera output, the exposure time is not updated and the calculation is performed with the previous exposure time, the saturation , and Previous If out of range of the camera settings, and the first correction gain calculated by calculating the ratio Vr / D0 of the camera output level setting value Vr and the output D0 of the first ND filter, further, the obtained If the exposure time corresponding to the correction gain of 1 is obtained, the exposure time before correction is updated to the obtained exposure time, and the camera output of the first ND filter is saturated, then the second ND When the camera output of the second ND filter is unsaturated, the camera output D1 of the second ND filter is converted into the camera output D0 of the first ND filter. The second correction gain is determined from the set value Vr and the ratio of the transmittance NDND0 of the first ND filter and the transmittance εND1 of the second ND filter to the second correction gain (Vr / (D · ΕND0 / εND1)) a obtained by calculation, further, obtains the exposure time corresponding to the second correction gain calculated, updated to the exposure time calculated exposure time before correction, the second ND filter When the camera output is saturated, a third correction gain for converting the camera output D2 of the third ND filter into the camera output D0 of the first ND filter is the set value Vr and the first ND. The third correction gain (Vr / (D1 · εND0 / εND2) ) is obtained by calculation from the ratio of the transmittance εND0 of the filter and the transmittance εND2 of the third ND filter, and the third ND filter is obtained. For the camera output D2, a third correction gain is obtained from the ratio of the set value Vr and the output of the first ND filter, and an exposure time corresponding to the obtained third correction gain is obtained. When there is an excessive input light amount that updates the exposure time before correction to the exposure time obtained and saturates the camera output of the first ND filter of the CCD camera, the degree is set to the second level. A correction gain for the first ND filter is obtained from the camera output of the ND filter or the camera output of the third ND filter, and the measurement can be performed by changing the accumulation time once. .

上記目的を達成するために、本実施形態のＣＣＤカメラを使用した測定装置は、被測定物の表面に対してレーザビームを照射する光源部と、当該レーザビームの反射光の位置を検出するラインスキャン形のＣＣＤカメラとを備える検出部と、前記ＣＣＤカメラの出力から当該測定物の形状等の測定量を求める制御部とを備える測定装置であって、前記制御部は、前記ＣＣＤカメラからのカメラ出力信号を記憶するメモリと、記憶した前記カメラ出力信号のカメラデータと予め設定されるカメラ出力レベルの設定値とを比較して、当該カメラ出力が一定になるように前記ＣＣＤカメラの露光時間を制御するＡＧＣ回路部と、前記ＡＧＣ回路部で制御された前記ＣＣＤカメラから測定量を求める演算部と、を備え、前記ＣＣＤカメラは、ラインスキャン形のＲＧＢフィルタを備えるカラーカメラとし、前記レーザビームの波長のピーク値は、前記Ｒフィルタの透過率εＲが９０％以上となる波長を選択し、前記ＡＧＣ回路部は、前記Ｒフィルタのカメラ出力が飽和しているか否かを判定し、前記カメラ出力の設定値の範囲内にある場合は、前記露光時間は更新せず前回露光時間で演算を実行し、不飽和、かつ、前記カメラ出力の設定値の範囲外の場合、前記カメラ出力レベルの設定値Ｖｒと当該Ｒフィルタの出力Ｄ０の比を求め第１の補正ゲインとし、さらに、求めた第１の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、前記Ｒフィルタのカメラ出力が飽和している場合、さらに、前記Ｂフィルタのカメラ出力の飽和・不飽和を判定し、前記Ｂフィルタのカメラ出力ＤＢが不飽和、且つ、測定範囲にある場合、当該Ｂフィルタのカメラ出力ＤＢを前記Ｒフィルタのカメラ出力ＤＲに換算する第２の補正ゲインを、前記設定値Ｖｒと、前記Ｂフィルタの透過εＢと前記Ｒフィルタの透過率εＲの比とから第２の補正ゲイン（＝Ｖｒ／（ＤＢ・εＲ／εＢ））を演算により求め、さらに、求めた第２の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、不飽和、且つ、測定範囲の下限値以下にある場合、Ｒフィルタのカメラ出力に換算した場合に測定範囲の出力レベルとなる予め設定する第３の補正ゲインを選択し、当該第３の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、前記Ｂフィルタのカメラ出力が飽和している場合、Ｒフィルタのカメラ出力に換算した場合に測定領域となる予め設定する第４の補正ゲインを選択し、当該第４の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、前記ＣＣＤカメラの入力光量が、前記Ｒフィルタのカメラ出力を飽和させるような過大な入力の場合、前記Ｂフィルタのカメラ出力に対して、前記第１〜第４の補正ゲインを求め、前記Ｒフィルタのカメラ出力が予め設定した設定値となるような露光時間求めるようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a measurement apparatus using the CCD camera of this embodiment includes a light source unit that irradiates a laser beam onto the surface of the object to be measured, and a line that detects the position of the reflected light of the laser beam. A measuring device comprising: a detection unit comprising a scan type CCD camera; and a control unit for obtaining a measurement amount such as the shape of the measurement object from the output of the CCD camera, wherein the control unit is provided by the CCD camera. Comparing the memory for storing the camera output signal, the camera data of the stored camera output signal and the preset value of the camera output level, the exposure time of the CCD camera so that the camera output becomes constant An AGC circuit unit for controlling the AGC circuit, and a calculation unit for obtaining a measurement amount from the CCD camera controlled by the AGC circuit unit. A color camera having a can-type RGB filter, and a peak value of the wavelength of the laser beam is selected such that a transmittance εR of the R filter is 90% or more, and the AGC circuit unit determines whether the camera output is saturated, when within range of the set values of the camera output, the exposure time performs an operation in the preceding exposure time without updating, unsaturated, and wherein the camera If the output set value is out of the range, the ratio between the camera output level set value Vr and the output D0 of the R filter is obtained as a first correction gain, and the exposure time corresponding to the obtained first correction gain is obtained. If the camera output of the R filter is saturated, the saturation / unsaturation of the camera output of the B filter is further determined, and the B When the camera output DB of the filter is unsaturated and within the measurement range, a second correction gain for converting the camera output DB of the B filter into the camera output DR of the R filter is set to the set value Vr and the B A second correction gain (= Vr / ( DB · εR / εB ) ) is obtained from the ratio of the transmission εB of the filter and the transmittance εR of the R filter, and further corresponds to the obtained second correction gain. When the exposure time is obtained, the exposure time before correction is updated to the obtained exposure time, and is unsaturated and below the lower limit value of the measurement range, the output level of the measurement range when converted to the R filter camera output select the third correction gain set in advance becomes, the third correction gain to determine the exposure time corresponding to update the exposure time calculated exposure time before correction, the camera output of the B filter If saturated, a fourth correction gain set in advance as a measurement region when converted to the R filter camera output is selected, an exposure time corresponding to the fourth correction gain is obtained, and exposure before correction is performed. If the input light amount of the CCD camera is an excessive input that saturates the camera output of the R filter, the first to first values are compared with the camera output of the B filter. A fourth correction gain is obtained, and an exposure time is obtained so that the camera output of the R filter becomes a preset value.

実施例１のＣＣＤカメラを使用した測定装置の構成図。1 is a configuration diagram of a measuring apparatus using a CCD camera of Example 1. FIG. 実施例１のＡＧＣ回路部の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of an AGC circuit unit according to the first embodiment. カメラフィルタの分光特性図。The spectral characteristic figure of a camera filter. 実施例１のカメラのフィルタ出力毎の測定範囲を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining a measurement range for each filter output of the camera of the first embodiment. 実施例１のＡＧＣ動作を説明するフローチャート。6 is a flowchart for explaining an AGC operation according to the first embodiment. 実施例１のＡＧＣ動作を説明するタイムチャート。3 is a time chart for explaining an AGC operation according to the first embodiment. 実施例１のＡＧＣ動作を説明するタイムチャート。3 is a time chart for explaining an AGC operation according to the first embodiment. 実施例１のＡＧＣ動作を説明するタイムチャート。3 is a time chart for explaining an AGC operation according to the first embodiment. 実施例１のＡＧＣ動作を説明するタイムチャート。3 is a time chart for explaining an AGC operation according to the first embodiment. 実施例２のカメラのフィルタ出力毎の測定範囲を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining a measurement range for each filter output of the camera of Example 2. 実施例２のＡＧＣ動作を説明するフローチャート。9 is a flowchart for explaining an AGC operation according to the second embodiment. 従来のＣＣＤカメラのＡＧＣ動作を説明するタイムチャート。The time chart explaining the AGC operation | movement of the conventional CCD camera.

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１乃至図９を参照して、実施例１のＣＣＤカメラを使用した測定装置１００について説明する。図1に示す測定装置１００は、検出部１と、制御部２とを備える。検出部１は、被測定物３についての測定量を検出するためのＣＣＤカメラ１ａとレーザビーム等を照射する光源部１ｂとで構成され、検出部１は、予め測定量に応じた光学系が設定される。   A measuring apparatus 100 using the CCD camera of the first embodiment will be described with reference to FIGS. A measuring apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a detection unit 1 and a control unit 2. The detection unit 1 includes a CCD camera 1a for detecting a measurement amount of the object to be measured 3 and a light source unit 1b that emits a laser beam or the like. The detection unit 1 has an optical system corresponding to the measurement amount in advance. Is set.

制御部２は、測定量を求めるための制御周期を設定する制御回路２ａと、ＣＣＤカメラからのカメラ出力を記憶するメモリ２ｂと、予め設定される制御周期内で制御される露光時間でカメラ信号を安定化するＡＧＣ回路部２ｃと、記憶した安定化されたカメラ出力のカメラデータから測定量を求める演算部２ｄとを備える。   The control unit 2 includes a control circuit 2a for setting a control cycle for obtaining a measurement amount, a memory 2b for storing a camera output from the CCD camera, and a camera signal with an exposure time controlled within a preset control cycle. The AGC circuit unit 2c for stabilizing the image data, and the calculation unit 2d for obtaining a measured amount from the stored camera data of the stabilized camera output.

ＣＣＤカメラ１ａを備えた測定装置１００は、検出器１の光学条件の設定と、制御部２で実行する演算アルゴリズムとが、求める測定量により変わるが、ＣＣＤカメラからのカメラ出力を安定化するＡＧＣ回路部２ｃの露光時間の制御は同じ機能での対応が可能である。   The measuring apparatus 100 provided with the CCD camera 1a is an AGC that stabilizes the camera output from the CCD camera, although the setting of the optical conditions of the detector 1 and the calculation algorithm executed by the control unit 2 vary depending on the required measurement amount. The control of the exposure time of the circuit unit 2c can be handled with the same function.

ここでは、測定量が距離で、鋼板との距離を求める距離測定装置を例にして、そのＡＧＣの応答時間の短縮について説明する。   Here, the shortening of the response time of the AGC will be described by taking a distance measuring device that obtains the distance from the steel plate as an example of the distance measured.

図１において、距離測定装置１００は、被測定物３の表面に対してレーザビームを照射する光源部１ｂと、当該レーザビームの反射光の位置を検出するラインスキャン形のＣＣＤカメラ１ａとを備える検出部１と、ＣＣＤカメラ１ａのカメラ出力から被測定物３との距離を求める制御部２とを備える。   In FIG. 1, a distance measuring apparatus 100 includes a light source unit 1b that irradiates a surface of a measurement object 3 with a laser beam, and a line scan type CCD camera 1a that detects the position of reflected light of the laser beam. A detection unit 1 and a control unit 2 that obtains the distance from the object to be measured 3 from the camera output of the CCD camera 1a are provided.

また、制御部２は、ＣＣＤカメラ１ａからのカメラ出力を記憶するメモリ２ｂと、記憶したカメラ出力のカメラデータと予め設定されるカメラ出力レベルの設定値とを比較して、カメラ出力が一定になるようにＣＣＤカメラ１ａの露光時間を制御するＡＧＣ回路部２ｃと、ＡＧＣ回路部２ｃで制御されたカメラデータから測定量を求める演算部２ｄとを備える。   Further, the control unit 2 compares the memory 2b for storing the camera output from the CCD camera 1a with the stored camera data of the camera output and a preset value of the camera output level, so that the camera output is constant. Thus, an AGC circuit unit 2c for controlling the exposure time of the CCD camera 1a and an arithmetic unit 2d for obtaining a measurement amount from the camera data controlled by the AGC circuit unit 2c are provided.

次に、各部の詳細について説明する。ＣＣＤカメラ１ａは、ラインスキャン形でＲＧＢ（赤、緑、青）フィルタの出力が同時に、独立に取り出せるカメラであって、ＲＧＢフィルタ、ＣＣＤ素子とその周辺回路を含むＣＣＤ１ａ１と、ＣＣＤ１ａ１の出力をデジタル信号に変換するＡＤＣ１ａ２と、制御部２から送信される露光時間設定信号に基づき受光光量を調整する露光時間制御回路１ａ３と、を備える。   Next, the detail of each part is demonstrated. The CCD camera 1a is a camera in which the output of an RGB (red, green, blue) filter is a line scan type and can be taken out independently at the same time. The CCD 1a1 including the RGB filter, the CCD element and its peripheral circuit, and the output of the CCD 1a1 are digital. ADC 1a2 for converting into a signal, and an exposure time control circuit 1a3 for adjusting the amount of received light based on the exposure time setting signal transmitted from the control unit 2.

また、光源部１ｂは、被測定物３の表面で所定のレーザビーム形状に成形するコリメータ等の光学系を含むレーザダイオード（ＬＤ）１ｂ１と、その電源駆動回路１ｂ２と、レーザダイオード１ｂ１の出力光量を設定する出力設定回路１ｂ３と、を備える。   The light source unit 1b includes a laser diode (LD) 1b1 including an optical system such as a collimator that is shaped into a predetermined laser beam shape on the surface of the object to be measured 3, a power supply driving circuit 1b2, and an output light amount of the laser diode 1b1. And an output setting circuit 1b3 for setting.

また、制御部２は、ＣＣＤカメラ１ａからのＲフィルタ、Ｇフィルタ、及びＢフィルタのカメラ出力信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢを記憶するメモリ２ｂと、記憶したカメラ出力のカメラデータＤＲ、ＤＧ、ＤＢと予め設定されるカメラ出力レベルの設定値Ｖｒとを比較して、カメラ出力が一定になるようにＣＣＤカメラ１ａの露光時間を制御するＡＧＣ回路部２ｃと、ＡＧＣ回路部２ｃで制御されたカメラデータＤＲから測定量を求める演算部２ｄとを備える。 The control unit 2 also includes a memory 2b that stores camera output signals S R, S G, and S B of the R filter, G filter, and B filter from the CCD camera 1a, and camera data D R of the stored camera output, An AGC circuit unit 2c that controls the exposure time of the CCD camera 1a by comparing D G and D B with a preset value Vr of the camera output level, so that the camera output becomes constant, and an AGC circuit unit 2c in and a calculation unit 2d for determining a measured amount from a controlled camera data D R.

また、制御回路２ａは、制御部２で求める測定量の制御周期信号Ｓｐを生成し、制御部２内の各部に供給するとともに、ＣＣＤカメラ１ａからのカメラ出力信号をメモリ２ｂに転送するための制御を実行する。   In addition, the control circuit 2a generates a control period signal Sp of a measurement amount obtained by the control unit 2, supplies the control period signal Sp to each unit in the control unit 2, and transfers a camera output signal from the CCD camera 1a to the memory 2b. Execute control.

次に、図２、図３を参照してＡＧＣ系統の系に関する各部の詳細設定について説明する。レーザダイオード（ＬＤ）１ｂ１で生成するレーザビームの波長のピーク値は、Ｒフィルタの透過率εＲが９０％以上となる波長、例えば，６５０ｎｍを発振できるものを選択する。このときのＧフィルタ、Ｂフィルタの透過率εＧ、εＢは、図３に示すように５％程度である。
Next, with reference to FIGS. 2 and 3, detailed setting of each part related to the AGC system will be described. As a peak value of the wavelength of the laser beam generated by the laser diode (LD) 1b1, a wavelength that can oscillate a wavelength at which the transmittance εR of the R filter is 90% or more, for example, 650 nm, is selected. G filter in this case, the transmittance εG the B filter, epsilon B is about 5% as shown in FIG.

ＡＧＣ回路部２ｃの詳細構成は、メモリ２ｂからのカメラデータＤＲ、ＤＧ、ＤＢと予め設定される判定パラメータを判定パラメータ設定部２ｃ２から読み出して、詳細を後述する露光時間を補正する補正ゲインαを図５に示す演算フローに基づき求める補正ゲイン演算部２ｃ１と、前回の制御周期で設定されていた露光時間ＣＴに補正ゲイン演算部２ｃ１で求めた補正ゲインαを乗じて、更新された露光時間設定信号ＳＣＴを生成する露光時間演算部２ｃ３と、被測定物３から反射される入力光量の条件から予め設定されるレーザ出力を指定するレーザ出力演算部２ｃ４と、を備える。 Detailed configuration of the AGC circuit unit 2c reads camera data D R from the memory 2b, D G, a decision parameter that is set in advance and D B from the determination parameter setting unit 2c2, corrects the exposure time will be described in detail later correction The correction gain calculation unit 2c1 that obtains the gain α based on the calculation flow shown in FIG. 5 is updated by multiplying the exposure time CT set in the previous control cycle by the correction gain α obtained by the correction gain calculation unit 2c1. includes an exposure time calculation unit 2c3 for generating an exposure time setting signal S CT, and the laser output computing unit 2c4 for designating the laser output set in advance from the condition of the input amount of light reflected from the measurement object 3, the.

ここで、このように構成されたＡＧＣ回路部２ｃを用いた距離測定装置のＡＧＣの動作原理について説明し、次に、その詳細動作を説明する。   Here, the operation principle of the AGC of the distance measuring apparatus using the AGC circuit unit 2c configured as described above will be described, and then the detailed operation will be described.

本実施例の動作原理は、入力光量の測定範囲を拡大するために、ＣＣＤカメラ１ａの異なる透過率の２つのフィルタ出力を同時に使用し、最小入力光量を検出する透過率の高いフィルタ出力の測定範囲と、透過率の低いフィルタ出力の測定範囲とを組み合わせて測定範囲を拡大し、１つの制御周期（測定周期）で入力光量を検知し、次の制御周期で露光時間を変更して、透過率の高いフィルタの出力を測定範囲に制御するようにして、露光時間の更新時間を短縮するものである。   The operating principle of the present embodiment is that, in order to expand the measurement range of the input light quantity, two filter outputs having different transmittances of the CCD camera 1a are simultaneously used to measure the filter output having a high transmittance for detecting the minimum input light quantity. The measurement range is expanded by combining the range and the measurement range of the filter output with low transmittance, the input light quantity is detected in one control cycle (measurement cycle), the exposure time is changed in the next control cycle, and transmission is performed. The update time of the exposure time is shortened by controlling the output of the high-rate filter within the measurement range.

この原理を上述したＲＧＢの（カラー）フィルタを備えるＣＣＤカメラ１ａに適用した場合について、図４を参照して説明する。図４は縦軸に入力光量の強度を相対値で示し、Ｒフィルタの測定範囲ＭＲと、Ｂフィルタの測定範囲ＭＢとを矢印付直線でその範囲を示したものである。 A case where this principle is applied to the above-described CCD camera 1a having an RGB (color) filter will be described with reference to FIG. Figure 4 shows the intensity of the input light intensity on the vertical axis as relative values, showing the measuring range M R of R filter, the measuring range M B and its scope a straight line with arrows B filter.

光源部１ｂのレーザビームの波長が６５０ｎｍの場合、Ｒフィルタの透過率εＲとＢフィルタの透過率εＢは、図３に示したように１８倍（＝εＲ／εＢ＝９０％／５％）であるので、図４に示すようにＲフィルタの測定範囲の上限（１００％）は、Ｂフィルタの下限（５．６％）に一致する。
When the wavelength of the laser beam of the light source unit 1b is 650 nm, the transmittance εR of the R filter and the transmittance εB of the B filter are 18 times (= εR / εB = 90% / 5%) as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 4, the upper limit (100%) of the measurement range of the R filter matches the lower limit ( 5.6 %) of the B filter.

また、入力光量の最小値ＰｍｉｎがＲフィルタの２０％相当で、この最小入力光量の２００倍が最大値Ｐｍａｘだとすると、Ｂフィルタの上限値までは、入力光量を知ることが出来るが、これを超える入力光量に対しては、超えたか否かしか判別できないことを示している。   If the minimum value Pmin of the input light quantity is equivalent to 20% of the R filter and 200 times the minimum input light quantity is the maximum value Pmax, the input light quantity can be known up to the upper limit value of the B filter, but exceeds this value. It shows that it can only be determined whether or not the amount of input light has been exceeded.

また、Ｂフィルタの測定範囲内であれば、その入力光量をＲフィルタの値に換算した入力光量として求めることが出来るので、Ｒフィルタの露光時間はＢフィルタの入力光量を知ることで同時に求めることが出来る。   Also, if it is within the measurement range of the B filter, the input light quantity can be obtained as the input light quantity converted to the value of the R filter, so the exposure time of the R filter can be obtained simultaneously by knowing the input light quantity of the B filter. I can do it.

尚、Ｒフィルタの入力光量の測定範囲ＭＲは、検出器１の光学設定条件により予め設定されるもので、例えば、被測定物３の反射特性と受光可能な検出器１の光学系の明るさ（効率）を予め設定し、ＣＣＤカメラ１ａの検出感度と測定値を求める制御周期とから、被測定物３から受光可能な入力光量の最小値と最大値を予測しておく。 The measurement range M R input amount of R filters, intended to be set in advance by an optical setting condition of the detector 1, for example, the brightness of the optical system of the receivable detector 1 and the reflection properties of the object to be measured 3 The minimum value and the maximum value of the input light quantity that can be received from the measurement object 3 are predicted from the detection sensitivity of the CCD camera 1a and the control cycle for obtaining the measurement value.

そして、最小の入力光量に対するレーザ出力とＣＣＤカメラ１ａの露光時間ＣＴとを設定する。ここでは、入力光量の最小値Ｐｍｉｎは、ＣＣＤカメラ１ａのＲフィルタの出力が雑音レベルの２倍以上の２０％、また、最大値は、最小入力光量の２００倍の、相対値で４０と予測したものであるとする。   Then, the laser output for the minimum input light amount and the exposure time CT of the CCD camera 1a are set. Here, the minimum value Pmin of the input light amount is predicted to be 20% of the output of the R filter of the CCD camera 1a being twice or more of the noise level, and the maximum value is predicted to be 40 as a relative value, 200 times the minimum input light amount. Suppose that

次に、この様な原理に基づくＡＧＣ回路部２ｃの動作について、図５乃至図９を参照して説明する。図５は、ＡＧＣ回路部２ｃの露光時間ＣＴを更新するための補正ゲインαを求める演算動作をフロー図にしたものである。   Next, the operation of the AGC circuit unit 2c based on such a principle will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing the calculation operation for obtaining the correction gain α for updating the exposure time CT of the AGC circuit unit 2c.

図５において、カメラデータＤＲ、ＤＢは、夫々Ｒフィルタ、Ｂフィルタの出力を示し、そのカメラデータＤＲ（Ｂ）の比較値が測定範囲ＭＲの８０％の場合には、ＤＲ８０のように記述することにする。 In FIG. 5, camera data D R and D B indicate the outputs of the R filter and the B filter, respectively, and when the comparison value of the camera data D R (B) is 80% of the measurement range MR , D R 80 Will be described as follows.

また、図５に示す設定値や判定パラメータは、図２に示す判定パラメータ設定部２ｃ２に予め記憶しておく。   Further, the setting values and determination parameters shown in FIG. 5 are stored in advance in the determination parameter setting unit 2c2 shown in FIG.

先ず、露光時間演算部２ｃ３、レーザ出力演算部２ｃ４からＣＣＤカメラ１ａと光源部１ｂに対して、夫々、露光時間ＣＴとレーザ出力の初期値が設定される（ｓ１）。   First, initial values of the exposure time CT and the laser output are set from the exposure time calculation unit 2c3 and the laser output calculation unit 2c4 to the CCD camera 1a and the light source unit 1b, respectively (s1).

次に、メモリ２ｂからカメラデータＤＲ、ＤＢを読み出し（ｓ２）、カメラデータＤＲが飽和しているか否かを判定する（ｓ３）。飽和していないと判定された場合、さらにそのカメラデータが所定の設定値（制御目標値）の範囲内（ＤＲ８０≧ＤＲ≧ＤＲ７０）にあるか否かを判定し（ｓ４）、そうである場合には、露光時間を更新せず次の演算に入る（ｓ４―Ｙ）。 Then, the camera data D R from the memory 2b, reads D B (s2), camera data D R determines whether saturated (s3). If it is determined that the camera is not saturated, it is further determined whether or not the camera data is within a predetermined set value (control target value) (D R80 ≧ D R ≧ D R70 ) (s4). If it is, the exposure time is not updated and the next calculation is entered (s4-Y).

範囲外（ｓ４−Ｎ）と判定された場合には、設定値Ｖｒに対する補正ゲインα１（＝Ｖｒ／ＤＲ）を求める（ｓ５）。そして、求めた補正ゲインα１に対応する露光時間ＣＴ１（＝ＣＴｉ×α１、ＣＴｉ＝更新前の露光時間）を露光時間演算部２ｃ３で求め、露光時間設定信号ＳＣＴをＣＣＤカメラ１ａに送る（ｓ６）。 When it is determined that it is out of range (s4-N), a correction gain α1 (= Vr / D R ) for the set value Vr is obtained (s5). The exposure time corresponding to the correction gain [alpha] 1 obtained CT1 (= CTi × α1, CTi = update before exposure time) determined at the exposure time calculation section 2c3, and sends an exposure time setting signal S CT to the CCD camera 1a (s6 ).

次に、カメラデータＤＲが飽和している（ｓ３−Ｙ）と判定された場合、カメラデータＤＢが飽和しているか否かを判定する（ｓ７）。カメラデータＤＢが飽和していない場合、さらに、カメラデータＤＢが測定範囲の下限値（例えば、カメラデータＤＢの１０％）以下であるか否かを判定し（ｓ８）、そうでなければ（ｓ８−Ｎ）、カメラデータＤＢの値をカメラデータＤＲ換算して、カメラデータＤＲに対する補正ゲインα２（＝Ｖｒ／（ＤＢ・εＲ／εＢ））を求める（ｓ９）。 Then, when the camera data D R is determined to be saturated (s3-Y), and determines whether the camera data D B is saturated (s7). If the camera data D B is not saturated, and further, the camera data D B is the lower limit of the measurement range (e.g., 10% of the camera data D B) determines whether less or is (s8), otherwise if (s8-N), the value of the camera data D B in terms camera data D R, the correction gain for the camera data D R α2 (= Vr / ( D B · ε R / ε B)) Request (s9) .

さらに求めた補正ゲインα２に対応する露光時間ＣＴ２（＝ＣＴｉ×α２、ＣＴｉ＝更新前の露光時間）を露光時間演算部２ｃ３で求め、露光時間設定信号ＳＣＴをＣＣＤカメラ１ａに送る（ｓ６）。 Exposure time CT2 (= CTi × α2, CTi = update before exposure time) corresponding to the correction gain [alpha] 2 is further determined determined at exposure time calculation unit 2c3, and sends an exposure time setting signal S CT to the CCD camera 1a (s6) .

そうであれば（ｓ８−Ｙ）、即ち、カメラデータＤＢが測定範囲の下限値以下であれば、この時のカメラデータＤＲが測定範囲となる、予め設定される補正ゲインα３、例えば．１／２を選択して（ｓ１０）、選択した補正ゲインα３に対応する露光時間ＣＴ３（＝ＣＴｉ×α３、ＣＴｉ＝更新前の露光時間）を露光時間演算部２ｃ３で求め、露光時間設定信号ＳＣＴをＣＣＤカメラ１ａに送り（ｓ６）、さらに、更新された露光時間設定信号ＳＣＴでの制御周期におけるカメラデータＤＲを確認して、設定値の範囲を超えていれば、次の制御周期で露光時間設定信号ＳＣＴを更新する（ｓ３−ｓ４−ｓ５）。
If so (s8-Y), that is, if the camera data DB is equal to or lower than the lower limit value of the measurement range, a preset correction gain α3, for example,. Select 1/2 (s10), determined exposure time CT3 (= CTi × α3, CTi = before update exposure time) corresponding to the correction gain alpha 3 selected at the exposure time calculation unit 2c3, the exposure time setting signal The SCT is sent to the CCD camera 1a (s6), and the camera data DR in the control cycle with the updated exposure time setting signal SCT is confirmed. If the range of the set value is exceeded, exposure is performed in the next control cycle. The time setting signal SCT is updated (s3-s4-s5).

次に、カメラデータＤＢが飽和している場合（ｓ７−Ｙ）、この時のカメラデータＤＲが測定範囲となる、予め設定される補正ゲインα４、例えば、１／５０を選択して（ｓ１１）、選択した補正ゲインα４に対応する露光時間ＣＴ４（＝ＣＴｉ×α４、ＣＴｉ＝更新前の露光時間）を露光時間演算部２ｃ３で求め、露光時間設定信号ＳＣＴをＣＣＤカメラ１ａに送り（ｓ６）、さらに、更新された露光時間設定信号ＳＣＴでの制御周期におけるカメラデータＤＲを確認して、設定値の範囲を超えていれば、次の制御周期で露光時間設定信号ＳＣＴを更新する（ｓ３−ｓ４−ｓ５）。 Then, when the camera data D B is saturated (s7-Y), a camera data D R at this time is the measurement range, the correction gain α4 which is set in advance, for example, by selecting the 1/50 ( s11), an exposure time CT4 (= CTi × α4, CTi = exposure time before update) corresponding to the selected correction gain α4 is obtained by the exposure time calculator 2c3, and an exposure time setting signal S CT is sent to the CCD camera 1a ( s6), further confirms the camera data D R in the control period of the updated exposure time setting signal S CT, if beyond the range of the set value, the exposure time setting signal S CT in the next control cycle Update (s3-s4-s5).

選択した補正ゲインα３、α４は、ここでは、夫々１／２及び１／５０を選択したが、カメラデータＤＢが測定範囲の下限値、または、上限値を超えた場合、想定される入力光量がカメラデータＤＲの範囲内となる値であれば、この値は何れでも良い。 Correction gain α3 selected, the alpha 4, here, it has been selected respectively 1/2 and 1/50, the camera data D B is the lower limit of the measuring range, or, if it exceeds the upper limit, the amount of input light envisaged There if the value comprised within the range of the camera data D R, the value may be either.

次に、図５のフローについて、４種の補正ゲインの演算動作の例について、そのタイムチャートを用いて説明する。図６は、ＣＣＤカメラ１ａのＲフィルタの出力が飽和していない場合の補正ゲインα１を求める場合の演算のタイムチャートである。   Next, an example of four types of correction gain calculation operations will be described with reference to the time chart in the flow of FIG. FIG. 6 is a time chart of the calculation when obtaining the correction gain α1 when the output of the R filter of the CCD camera 1a is not saturated.

制御周期ＳＰ０で検出したカメラデータは、次の制御周期ＳＰ１で読み出され、さらに、次の制御周期ＳＰ２でその補正ゲインα１を求め、制御周期の３倍を要して、更新された露光時間ＣＴ１でのカメラデータＤＲ１が得られる様子を示しいている。 The camera data detected in the control cycle S P0 is read out in the next control cycle S P1 , and further, the correction gain α1 is obtained in the next control cycle S P2 and updated three times as long as the control cycle. It shows how the camera data DR1 is obtained at the exposure time CT1.

また、この時のカメラデータＤＲ０が図４に示し相対光量で３０％である場合、設定値Ｖｒが７５％である場合、その補正ゲインα１は２．５となり、この入力光量が変らなければ、露光時間を補正されたカメラデータＤＲ１出力は制御周期の３倍後に７５％となる。 Further, when the camera data DR0 at this time is 30% in relative light quantity as shown in FIG. 4 and the set value Vr is 75%, the correction gain α1 is 2.5, and this input light quantity does not change. The output of the camera data DR1 whose exposure time is corrected becomes 75% after three times the control period.

また、図７は、ＣＣＤカメラ１ａのＲフィルタの出力が飽和した場合の補正ゲインα２を求める場合の演算のタイムチャートである。   FIG. 7 is a time chart of the calculation for obtaining the correction gain α2 when the output of the R filter of the CCD camera 1a is saturated.

制御周期ＳＰ０で検出したカメラデータは、次の制御周期ＳＰ１で読み出され、さらに、次の制御周期ＳＰ２でその補正ゲインα２を求め、制御周期の３倍を要して、更新された露光時間ＣＴ１でのカメラデータＤＲ２が得られる様子を示しいている。 The camera data detected in the control cycle S P0 is read out in the next control cycle S P1 , and further, the correction gain α2 is obtained in the next control cycle S P2 and updated three times the control cycle. It shows how camera data DR2 is obtained at the exposure time CT1.

また、カメラデータＤＲが図４に示し相対光量で５４０％である場合（ｓ８、ｓ９）、その補正ゲインα２は０．１３９となり、この入力光量が変らなければ、露光時間を補正されたカメラデータＤＲ２出力は、制御周期の３倍後に７５％となる。 Also, if the camera data D R is 540% in the relative light amount shown in FIG. 4 (s8, s9), the correction gain α2 is next 0.139 unless Henra this amount of input light, a camera that is corrected exposure time The data DR2 output becomes 75% after three times the control period.

また、図８は、ＣＣＤカメラ１ａのＲフィルタの出力が飽和し、Ｂフィルタの出力が下限値いかとなった場合の補正ゲインα３、α１を求める場合の演算のタイムチャートである。   FIG. 8 is a time chart of the calculation when obtaining the correction gains α3 and α1 when the output of the R filter of the CCD camera 1a is saturated and the output of the B filter becomes the lower limit value.

制御周期ＳＰ０で検出したカメラデータは、次の制御周期ＳＰ１で読み出され、さらに、次の制御周期ＳＰ２でその補正ゲインα３を求め、制御周期の３倍を要して、更新された露光時間ＣＴ３１でのカメラデータＤＲ３１が、さらに、カメラデータＤＲ３１は測定範囲に無いので、もう３倍の制御周期を要して、更新された露光時間ＣＴ３２で補正されたカメラデータＤＲ３２が得られる様子を示しいている。 The camera data detected in the control cycle S P0 is read out in the next control cycle S P1 , and further, the correction gain α3 is obtained in the next control cycle S P2 and updated three times as long as the control cycle. camera data D R31 in exposure time CT31 was further, since the camera data D R31 is not in the measurement range, it takes a control period of three more times, the camera data D R32 corrected by the updated exposure time CT32 Is shown.

この場合のカメラデータＤＲは、図４に示した相対光量で１００％、カメラデータＤＢが相対光量で５．６％である場合（ｓ８、ｓ１０）、その補正ゲインα３は０．５となり、この入力光量が変らなければ、さらに、露光時間ＣＴ３１を露光時間ＣＴ３２に更新し、補正されたカメラデータＤＲ３２を制御周期の６倍を要した後に得ることができる。 Camera data D R in this case is 100% relative amount of light shown in FIG. 4, when camera data D B is 5.6% in relative light intensity (s8, s10), the correction gain α3 becomes 0.5 unless Henra this input light intensity, furthermore, to update the exposure time CT31 the exposure time CT32, it is possible to obtain the camera data D R32 corrected after over 6 times the control cycle.

また、図９は、ＣＣＤカメラ１ａのＲフィルタの出力が飽和し、さらにＢフィルタの出力が飽和した場合の補正ゲインα４、α１を求める場合の演算のタイムチャートである。   FIG. 9 is a time chart of the calculation when obtaining the correction gains α4 and α1 when the output of the R filter of the CCD camera 1a is saturated and the output of the B filter is saturated.

制御周期ＳＰ０で検出したカメラデータは、次の制御周期ＳＰ１で読み出され、さらに、次の制御周期ＳＰ２でその補正ゲインα４を求め、制御周期の３倍を要して、更新された露光時間ＣＴ４１でのカメラデータＤＲ４１が、さらに、カメラデータＤＲ４１が測定範囲に無いので、もう３倍の制御周期を要して、更新された露光時間ＣＴ４２で補正されたカメラデータＤＲ４２が得られる様子を示しいている。 The camera data detected in the control cycle S P0 is read out in the next control cycle S P1 , and further, the correction gain α4 is obtained in the next control cycle S P2 and updated three times the control cycle. Further, since the camera data D R41 at the exposure time CT41 is not in the measurement range, the camera data D R42 corrected by the updated exposure time CT42 is required since the camera data D R41 is not in the measurement range. Is shown.

この場合のカメラデータＤＲは、図４に示した相対光量で１８００％、カメラデータＤＢが相対光量で１００％である場合（ｓ８、ｓ１１）、その補正ゲインα４は０．０２となり、この入力光量が変らなければ、さらに、露光時間ＣＴ４１を露光時間ＣＴ４２に更新して、補正されたカメラデータＤＲ４２を制御周期の６倍を要した後に得ることが出来る。 Camera data D R in this case is 1800% in the relative amount of light shown in FIG. 4, when camera data D B is 100% in the relative light amount (s8, s11), the correction gain α4 is 0.02, and this if Henra input light intensity, furthermore, to update the exposure time CT41 the exposure time CT42, corrected camera data D R42 can be obtained after over 6 times the control cycle.

尚、本実施例では、異なる透過率の一方のフィルタとしてＢフィルタを選択して説明したが、Ｇフィルタを使用しても選択したレーザビームの波長が６５０ｎｍの場合には、同様の効果が得られる。   In this embodiment, the B filter is selected as one filter having different transmittances. However, even when the G filter is used, the same effect can be obtained when the wavelength of the selected laser beam is 650 nm. It is done.

以上説明したように、本実施例によれば、入力光量の測定範囲を拡大するために、ＣＣＤカメラ１ａの異なる透過率の２つのフィルタ出力を同時に使用し、入力光量の最小値を検出する透過率の高いフィルタ出力の測定範囲と、透過率の低いフィルタ出力の測定範囲とを組み合わせて測定範囲を拡大し、１つの制御周期で入力光量を検知し、次の制御周期で透過率の高いフィルタ出力の露光時間を更新しているので、入力光量の変化範囲が大きくても露光時間の更新を早くすることが出来る。   As described above, according to the present embodiment, in order to expand the measurement range of the input light amount, the two filter outputs having different transmittances of the CCD camera 1a are simultaneously used to detect the minimum value of the input light amount. A high filter output measurement range and a low transmittance filter output measurement range are combined to expand the measurement range, detect the amount of input light in one control cycle, and filter with a high transmittance in the next control cycle Since the output exposure time is updated, the exposure time can be updated more quickly even if the input light quantity change range is large.

即ち、本実施例によれば、予め設定された制御周期における蓄積時間において、ＣＣＤカメラの飽和露光量を超える過大な入力光量に対して、最短時間で測定可能なＣＣＤカメラ信号を得ることが可能な測定装置、及びその応答時間の短縮方法を提供することができる。   That is, according to the present embodiment, it is possible to obtain a CCD camera signal that can be measured in the shortest time with respect to an excessive input light amount exceeding the saturation exposure amount of the CCD camera during the accumulation time in a preset control cycle. Can be provided, and a method for shortening the response time.

図１０、図１１を参照して、実施例２について説明する。実施例２について、実施例１と同一部分は同じ符号を付し、その説明を省略する。   A second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

実施例２が実施例１と異なる点は、実施例１においては、入力光量の測定範囲を拡大するためのフィルタとして、ＲＧＢのカラーフィルタを使用したが、実施例２ではＲＧＢのカラーフィルタに変えて、分光透過率が平坦な３種の異なる透過率のニュートラルデンシティフィルタ、フィルタＮＤ０、ＮＤ１，ＮＤ２を使用するようにした点が異なる。   The difference between the second embodiment and the first embodiment is that in the first embodiment, an RGB color filter is used as a filter for expanding the measurement range of the input light quantity. However, in the second embodiment, the RGB color filter is used instead. The difference is that three types of neutral density filters having different transmittances and filters ND0, ND1, and ND2 having a flat spectral transmittance are used.

詳細には、図１０に示すように、ＣＣＤカメラ１ａは、ラインスキャン形の複数の異なる透過率のＮＤフィルタ毎の出力を得られるカメラとし、ＮＤフィルタは、透過率εＮＤ０のフィルタＮＤ０、透過率εＮＤ１のフィルタＮＤ１、透過率εＮＤ２のフィルタＮＤ２で構成し、且つ、夫々の透過率の大きさは、εＮＤ０＞εＮＤ１＞εＮＤ２、且つ、フィルタＮＤ０の測定範囲の最大値（飽和値）とフィルタのＮＤ１の測定範囲の下限値、また、フィルタＮＤ１の測定範囲の最大値とフィルタＮＤ２の測定範囲の下限値とが夫々ラップするような透過率とする。 Specifically, as shown in FIG. 10, CCD camera 1a is a camera which is obtained an output of each ND filter of a plurality of different transmission line scan type, the ND filter, the transmittance epsilon ND0 filter ND0, transparent The filter ND1 having a rate ε ND1 and the filter ND2 having a transmittance ε ND2 have a transmittance of ε ND0 > ε ND1 > ε ND2 and the maximum value of the measurement range of the filter ND0 (saturation). Value) and the lower limit value of the measurement range of the filter ND1, and the transmittance such that the maximum value of the measurement range of the filter ND1 and the lower limit value of the measurement range of the filter ND2 overlap each other.

例えば、透過率の大きさは、εＮＤ０＝１．０、εＮＤ１＝１／８、εＮＤ２＝１／８２の値を選択したとすると、フィルタＮＤ０では、減光することなく入力光の最小値を受光できる。また、フィルタ間の測定範囲のラップ量は、各フィルタでの測定範囲を最大値１００％〜最小値１０％とすると、フィルタＮＤ０の測定範囲の最大値とフィルタＮＤ１の測定範囲の下限値、フィルタＮＤ１の測定範囲の最大値とフィルタＮＤ２の測定範囲の下限値の夫々のラップ長は２％となり、３つのフィルタで入力光量（相対地）の測定範囲を０．２〜６４間で拡大可能である。 For example, if the values of transmittance are selected as ε ND0 = 1.0, ε ND1 = 1/8, and ε ND2 = 1/8 2 , the filter ND 0 does not attenuate the input light. The minimum value can be received. Further, the wrap amount of the measurement range between the filters is set such that the maximum value of the measurement range of the filter ND0, the lower limit value of the measurement range of the filter ND1, and the filter when the measurement range of each filter is 100% to 10%. The lap length of the maximum value of the ND1 measurement range and the lower limit value of the measurement range of the filter ND2 is 2%, and the measurement range of the input light quantity (relative location) can be expanded between 0.2 and 64 with three filters. is there.

このように構成されたＣＣＤカメラ１ａの設定条件によれば、図１１に示すように、入力光量の変化が３２０倍（＝６４／０．２）あった場合でもいずれかのフィルタの出力からその値が検知出来るので、ＡＧＣ回路部２ｃでの補正ゲインの演算は、３種類で、且つ補正ゲインの演算は一回の制御周期のみで可能となる。   According to the setting conditions of the CCD camera 1a configured in this way, as shown in FIG. 11, even when the change in the input light amount is 320 times (= 64 / 0.2), the output of any filter can Since the value can be detected, the calculation of the correction gain in the AGC circuit unit 2c can be performed in three types, and the calculation of the correction gain can be performed only in one control cycle.

以下そのＡＧＣ回路部２ｃの制御動作を、図１１の補正ゲインを求める演算フローを参照して説明する。図１１において、カメラデータＤ０、Ｄ１、Ｄ２、は、夫々メモリ２ｂから読み出した、フィルタＮＤ０、フィルタＮＤ１，フィルタＮＤ２の出力を示し、そのカメラデータＤ０（〜２）の比較値が測定範囲ＭＮＤ０の８０％の場合には、Ｄ０８０のように記述することにする。 The control operation of the AGC circuit unit 2c will be described below with reference to the calculation flow for obtaining the correction gain in FIG. In FIG. 11, camera data D 0 , D 1 , D 2 indicate the outputs of the filters ND 0 , ND 1, ND 2 read from the memory 2 b, respectively, and the comparison values of the camera data D 0 (˜2) are In the case of 80% of the measurement range M ND0 , it is described as D 080 .

また、図１１に示す設定値や判定パラメータは、図２に示す判定パラメータ設定部２ｃ２に予め記憶しておく。   Also, the setting values and determination parameters shown in FIG. 11 are stored in advance in the determination parameter setting unit 2c2 shown in FIG.

先ず、露光時間演算部２ｃ３、レーザ出力演算部２ｃ４からＣＣＤカメラ１ａと光源部１ｂに対して、露光時間ＣＴとレーザ出力の初期値とが夫々設定される（ｓ１）。   First, the exposure time CT and the initial value of the laser output are respectively set for the CCD camera 1a and the light source unit 1b from the exposure time calculation unit 2c3 and the laser output calculation unit 2c4 (s1).

次に、メモリ２ｂからカメラデータＤ０、Ｄ１、Ｄ２を読み出し（ｓ２）、カメラデータＤ０が飽和しているか否かを判定する（ｓ３）。飽和していないと判定された場合、さらにそのカメラデータが所定の設定値Ｖｒ（制御目標値）の範囲内（Ｄ０８０≧Ｄ０≧Ｄ０７０）にあるか否かを判定し（ｓ４）、そうである場合には、露光時間を更新せず次の演算に入る（ｓ４―Ｙ）。 Next, the camera data D 0 , D 1 and D 2 are read from the memory 2b (s2), and it is determined whether or not the camera data D 0 is saturated (s3). If it is determined that the camera is not saturated, it is further determined whether or not the camera data is within a predetermined set value Vr (control target value) (D 080 ≧ D 0 ≧ D 070 ) (s4). If so, the exposure time is not updated and the next calculation is entered (s4-Y).

範囲外（ｓ４−Ｎ）と判定された場合には、ＡＧＣ回路部２ｃ１は、カメラ出力レベルの設定値ＶｒとＮＤフィルタの出力Ｄ０との比率を求め補正ゲインα１１（＝Ｖｒ／Ｄ０）を求め、さらに、求めた補正ゲインα１１に対応する露光時間ＣＴ１１（＝ＣＴｉ×α１１）を求め、補正前の露光時間ＣＴｉを露光時間ＣＴ１１に更新する（ｓ６）。 Range if (s4-N) was determined to the AGC circuit 2c1 is the ratio of the output D 0 of the set value Vr of the camera output level and the ND filter calculated correction gain α11 (= Vr / D 0) Further, an exposure time CT11 (= CTi × α11) corresponding to the obtained correction gain α11 is obtained, and the exposure time CTi before correction is updated to the exposure time CT11 (s6).

フィルタＮＤ０のカメラ出力が飽和している場合（ｓ３−Ｙ）、さらに、フィルタＮＤ１のカメラ出力の飽和・不飽和を判定し（ｓ７）、フィルタＮＤ１のカメラ出力Ｄ１が不飽和の場合（ｓ７−Ｎ）、フィルタＮＤ１のカメラ出力Ｄ１をフィルタＮＤ０のカメラ出力Ｄ０に換算する補正ゲインα１２を、カメラ出力の設定値Ｖｒとし、補正ゲインα１２（＝Ｖｒ／（Ｄ１・εＮＤ０／εＮＤ１））を演算により求め、さらに、求めた補正ゲインα１２に対応する露光時間ＣＴ１２（＝ＣＴｉ×α１２）を求め（ｓ８）、補正前の露光時間ＣＴｉを前記露光時間ＣＴ１２に更新する（ｓ６）。
When the camera output of the filter ND0 is saturated (s3-Y) , the saturation / unsaturation of the camera output of the filter ND1 is further determined (s7), and when the camera output D1 of the filter ND1 is unsaturated (s7- N) The correction gain α12 for converting the camera output D1 of the filter ND1 into the camera output D0 of the filter ND0 is set to the camera output set value Vr, and the correction gain α12 (= Vr / (D1 · εND0 / εND1)) is calculated. Further, an exposure time CT12 (= CTi × α12) corresponding to the obtained correction gain α12 is obtained (s8), and the exposure time CTi before correction is updated to the exposure time CT12 (s6).

また、フィルタＮＤ１のカメラ出力が飽和している場合（ｓ７−Ｙ）、フィルタＮＤ２のカメラ出力Ｄ２をフィルタＮＤ０のカメラ出力Ｄ０に換算する補正ゲインα１３を、カメラ出力の設定値Ｖｒとし、補正ゲインα１３（＝Ｖｒ／（Ｄ２・εＮＤ０／εＮＤ２））を演算により求める（ｓ９）。
When the camera output of the filter ND1 is saturated (s7-Y) , the correction gain α13 for converting the camera output D2 of the filter ND2 into the camera output D0 of the filter ND0 is set as the camera output setting value Vr, and the correction gain is set. α13 (= Vr / (D2 · εND0 / εND2)) is obtained by calculation (s9).

さらに、求めた補正ゲインα１３に対応する露光時間ＣＴ１３（＝ＣＴｉ×α１３）を求め、補正前の露光時間ＣＴｉを露光時間ＣＴ１３に更新する（ｓ６）。   Further, an exposure time CT13 (= CTi × α13) corresponding to the obtained correction gain α13 is obtained, and the exposure time CTi before correction is updated to the exposure time CT13 (s6).

即ち、ＣＣＤカメラのフィルタＮＤ０のカメラ出力を飽和させるような過大な入力光量があった場合、その程度をフィルタＮＤ１のカメラ出力、またはフィルタＮＤ２のカメラ出力からフィルタＮＤ０に対する補正ゲインを求め、一回の蓄積時間の変更で測定が可能となるので、入力光量の測定範囲が大きく急変する場合でも、応答時間が短縮できる。   That is, when there is an excessive input light amount that saturates the camera output of the filter ND0 of the CCD camera, a correction gain for the filter ND0 is obtained from the camera output of the filter ND1 or the camera output of the filter ND2 to that extent. Since the measurement can be performed by changing the accumulation time, the response time can be shortened even when the measurement range of the input light quantity changes greatly.

尚、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明と均等の範囲に含まれる。   In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope equivalent to the invention described in the claims.

１ 検出部
１ａ ＣＣＤカメラ
１ａ１ ＣＣＤ
１ａ２ ＡＤＣ
１ａ３ 露光制御回路
１ｂ 光源部
１ｂ１ ＬＤ
１ｂ２ 電源駆動回路
１ｂ３ 出力設定回路
２ 制御部
２ａ 制御回路
２ｂ メモリ
２ｃ ＡＧＣ回路
２ｃ１ 補正ゲイン演算部
２ｃ２ 判定パラメータ設定部
２ｃ３ 露光時間演算部
２ｃ４ レーザ出力演算部
２ｄ 演算部
３ 被測定物
１００ 測定装置 1 detector 1a CCD camera 1a1 CCD
1a2 ADC
1a3 Exposure control circuit 1b Light source 1b1 LD
1b2 Power supply drive circuit 1b3 Output setting circuit 2 Control unit 2a Control circuit 2b Memory 2c AGC circuit 2c1 Correction gain calculation unit 2c2 Determination parameter setting unit 2c3 Exposure time calculation unit 2c4 Laser output calculation unit 2d Calculation unit 3 Device under test 100 Measuring device

Claims (3)

被測定物の表面に対してレーザビームを照射する光源部と、当該レーザビームの反射光を検出するラインスキャン形のＣＣＤカメラとを備える検出部と、前記ＣＣＤカメラの出力から当該測定物の形状等の測定量を求める制御部とを備える測定装置であって、
前記制御部は、前記ＣＣＤカメラからのカメラ出力信号を記憶するメモリと、記憶した前記カメラ出力信号のカメラデータと予め設定されるカメラ出力レベルの設定値とを比較して、当該カメラ出力が一定になるように前記ＣＣＤカメラの露光時間を制御するＡＧＣ回路部と、前記ＡＧＣ回路部で制御された前記ＣＣＤデータから前記測定量を求める演算部と、を備え、
前記ＣＣＤカメラは、ラインスキャン形の複数の異なる透過率のＮＤフィルタ毎の出力を得られるカメラとし、前記ＮＤフィルタは、透過率εＮＤ０の第１のＮＤフィルタ、透過率εＮＤ１の第２のＮＤフィルタ、透過率εＮＤ２の第３のＮＤフィルタで構成され、前記透過率の大きさは、εＮＤ０＞εＮＤ１＞εＮＤ２、且つ、前記第１のＮＤフィルタのカメラ出力の飽和値（上限値）と前記第２のＮＤフィルタの測定範囲の下限値、また、前記第２のＮＤフィルタの飽和値と前記第３のＮＤフィルタの測定範囲の下限値とが夫々ラップするような透過率とし、
前記ＡＧＣ回路部は、前記第１のＮＤフィルタのカメラ出力が飽和しているか否かを判定し、前記カメラ出力の設定値の範囲内にある場合は、前記露光時間は更新せず前回露光時間で演算を実行し、不飽和、かつ、前記カメラの設定値の範囲外の場合、前記カメラ出力レベルの設定値Ｖｒと当該第１のＮＤフィルタの出力Ｄ０との比Ｖｒ／Ｄ０を演算により求め第１の補正ゲインとし、さらに、求めた第１の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、
前記第１のＮＤフィルタのカメラ出力が飽和している場合、さらに、前記第２のＮＤフィルタのカメラ出力の飽和・不飽和を判定し、前記第２のＮＤフィルタのカメラ出力が不飽和の場合、当該第２のＮＤフィルタのカメラ出力Ｄ１を第1のＮＤフィルタのカメラ出力Ｄ０に換算する第２の補正ゲインを、前記設定値Ｖｒと、前記第１のＮＤフィルタの透過率εＮＤ０と前記第２のＮＤフィルタの透過率εＮＤ１との比とから、前記第２の補正ゲイン（Ｖｒ／（Ｄ１・εＮＤ０／εＮＤ１））を演算により求め、さらに、求めた第２の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、前記第２のＮＤフィルタのカメラ出力が飽和している場合、当該第３のＮＤフィルタのカメラ出力Ｄ２を第1のＮＤフィルタのカメラ出力Ｄ０に換算する第３の補正ゲインを、前記設定値Ｖｒと、前記第１のＮＤフィルタの透過率εＮＤ０と前記第３のＮＤフィルタの透過率εＮＤ２との比とから、前記第３の補正ゲイン（Ｖｒ／（Ｄ１・εＮＤ０／εＮＤ２））を演算により求め、
当該第３のＮＤフィルタのカメラ出力Ｄ２に対して、前記設定値Ｖｒと、前記第１のＮＤフィルタの出力との比から第３の補正ゲインを求め、さらに、求めた第３の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、前記ＣＣＤカメラの前記第１のＮＤフィルタのカメラ出力を飽和させるような過大な入力光量があった場合、その程度を前記第２のＮＤフィルタのカメラ出力、または前記第３のＮＤフィルタのカメラ出力から前記第１のＮＤフィルタに対する補正ゲインを求め、一回の蓄積時間の変更で測定が可能となるようにしたことを特徴とするＣＣＤカメラを使用した測定装置。 A shape of the object to be measured from the output of the CCD camera, a detection part comprising a light source part for irradiating the surface of the object to be measured with a laser beam, a line scan type CCD camera for detecting the reflected light of the laser beam A measuring device including a control unit for obtaining a measurement amount such as
The control unit compares the memory of the camera output signal from the CCD camera with the stored camera data of the camera output signal and a preset value of the camera output level, and the camera output is constant. An AGC circuit unit for controlling the exposure time of the CCD camera so as to be, and a calculation unit for obtaining the measurement amount from the CCD data controlled by the AGC circuit unit,
The CCD camera is a camera capable of obtaining an output for each of a plurality of ND filters of a line scan type having different transmittances. The ND filter includes a first ND filter having a transmittance εND0 and a second ND filter having a transmittance εND1. , And a magnitude of the transmittance is εND0>εND1> εND2, and a saturation value (upper limit value) of the camera output of the first ND filter and the second ND filter. The transmittance is such that the lower limit value of the measurement range of the ND filter, and the saturation value of the second ND filter and the lower limit value of the measurement range of the third ND filter wrap, respectively.
The AGC circuit unit determines whether or not the camera output of the first ND filter is saturated, and if it is within a set value range of the camera output, the exposure time is not updated and the previous exposure time is updated. When the calculation is performed, and when it is unsaturated and outside the set value range of the camera, the ratio Vr / D0 between the set value Vr of the camera output level and the output D0 of the first ND filter is obtained by calculation. A first correction gain, an exposure time corresponding to the determined first correction gain, and an exposure time before correction updated to the calculated exposure time;
When the camera output of the first ND filter is saturated, it is further determined whether the camera output of the second ND filter is saturated, and when the camera output of the second ND filter is unsaturated The second correction gain for converting the camera output D1 of the second ND filter into the camera output D0 of the first ND filter, the set value Vr, the transmittance εND0 of the first ND filter, and the first The second correction gain (Vr / (D1 · εND0 / εND1) ) is calculated from the ratio with the transmittance εND1 of the second ND filter, and the exposure time corresponding to the calculated second correction gain is obtained. When the exposure time before correction is updated to the obtained exposure time and the camera output of the second ND filter is saturated, the camera output D2 of the third ND filter is changed to the first ND filter. The third correction gain converted to the camera output D0 is calculated from the set value Vr and the ratio of the transmittance NDND0 of the first ND filter and the transmittance εND2 of the third ND filter. 3 to obtain a correction gain (Vr / (D1 · εND0 / εND2) ) of 3;
For the camera output D2 of the third ND filter, a third correction gain is obtained from the ratio between the set value Vr and the output of the first ND filter, and the obtained third correction gain is further obtained. If there is an excessive amount of input light that finds the corresponding exposure time, updates the exposure time before correction to the obtained exposure time, and saturates the camera output of the first ND filter of the CCD camera, The correction gain for the first ND filter is obtained from the camera output of the second ND filter or the camera output of the third ND filter so that the measurement can be performed by changing the accumulation time once. A measuring device using a CCD camera characterized by the above. 被測定物の表面に対してレーザビームを照射する光源部と、当該レーザビームの反射光の位置を検出するラインスキャン形のＣＣＤカメラとを備える検出部と、前記ＣＣＤカメラの出力から当該測定物の形状等の測定量を求める制御部とを備える測定装置であって、
前記制御部は、前記ＣＣＤカメラからのカメラ出力信号を記憶するメモリと、記憶した前記カメラ出力信号のカメラデータと予め設定されるカメラ出力レベルの設定値とを比較して、当該カメラ出力が一定になるように前記ＣＣＤカメラの露光時間を制御するＡＧＣ回路部と、前記ＡＧＣ回路部で制御された前記ＣＣＤカメラから測定量を求める演算部と、を備え、
前記ＣＣＤカメラは、ラインスキャン形のＲＧＢフィルタを備えるカラーカメラとし、前記レーザビームの波長のピーク値は、前記Ｒフィルタの透過率εＲが９０％以上となる波長を選択し、
前記ＡＧＣ回路部は、前記Ｒフィルタのカメラ出力が飽和しているか否かを判定し、前記カメラ出力の設定値の範囲内にある場合は、前記露光時間は更新せず前回露光時間で演算を実行し、不飽和、かつ、前記カメラ出力の設定値の範囲外の場合、前記カメラ出力レベルの設定値Ｖｒと当該Ｒフィルタの出力Ｄ０の比を求め第１の補正ゲインとし、さらに、求めた第１の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、
前記Ｒフィルタのカメラ出力が飽和している場合、さらに、前記Ｂフィルタのカメラ出力の飽和・不飽和を判定し、前記Ｂフィルタのカメラ出力ＤＢが不飽和、且つ、測定範囲にある場合、当該Ｂフィルタのカメラ出力ＤＢを前記Ｒフィルタのカメラ出力ＤＲに換算する第２の補正ゲインを、前記設定値Ｖｒと、前記Ｂフィルタの透過εＢと前記Ｒフィルタの透過率εＲの比とから第２の補正ゲイン（＝Ｖｒ／（ＤＢ・εＲ／εＢ））を演算により求め、さらに、求めた第２の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、
不飽和、且つ、測定範囲の下限値以下にある場合、Ｒフィルタのカメラ出力に換算した場合に測定範囲の出力レベルとなる予め設定する第３の補正ゲインを選択し、当該第３の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、
前記Ｂフィルタのカメラ出力が飽和している場合、Ｒフィルタのカメラ出力に換算した場合に測定領域となる予め設定する第４の補正ゲインを選択し、当該第４の補正ゲインに対応する露光時間を求め、補正前の露光時間を求めた前記露光時間に更新し、
前記ＣＣＤカメラの入力光量が、前記Ｒフィルタのカメラ出力を飽和させるような過大な入力の場合、前記Ｂフィルタのカメラ出力に対して、前記第１〜第４の補正ゲインを求め、前記Ｒフィルタのカメラ出力が予め設定した設定値となるような露光時間求めるようにしたことを特徴とするＣＣＤカメラを使用した測定装置。 A detection unit comprising a light source unit for irradiating the surface of the object to be measured with a laser beam, a line scan type CCD camera for detecting the position of the reflected light of the laser beam, and the measurement object from the output of the CCD camera A measuring device including a control unit for obtaining a measurement amount such as a shape of
The control unit compares the memory of the camera output signal from the CCD camera with the stored camera data of the camera output signal and a preset value of the camera output level, and the camera output is constant. An AGC circuit unit for controlling the exposure time of the CCD camera so as to be, and a calculation unit for obtaining a measurement amount from the CCD camera controlled by the AGC circuit unit,
The CCD camera is a color camera having a line scan type RGB filter, and a peak value of the wavelength of the laser beam is selected such that the transmittance εR of the R filter is 90% or more,
The AGC circuit unit determines whether or not the camera output of the R filter is saturated, and if it is within a set value range of the camera output, the exposure time is not updated and the calculation is performed with the previous exposure time. If it is not saturated and is outside the set value range of the camera output, the ratio between the set value Vr of the camera output level and the output D0 of the R filter is obtained as a first correction gain, and further obtained Obtaining an exposure time corresponding to the first correction gain, updating the exposure time before correction to the exposure time obtained;
When the camera output of the R filter is saturated, further determine the saturation / unsaturation of the camera output of the B filter, and when the camera output DB of the B filter is unsaturated and within the measurement range, The second correction gain for converting the camera output DB of the B filter into the camera output DR of the R filter is calculated based on the set value Vr and the ratio of the transmission εB of the B filter and the transmittance εR of the R filter. Correction gain (= Vr / ( DB · εR / εB ) ) is obtained by calculation, an exposure time corresponding to the obtained second correction gain is obtained, and the exposure time before correction is updated to the obtained exposure time. And
When unsaturated and below the lower limit of the measurement range, a third correction gain set in advance that becomes the output level of the measurement range when converted to the R filter camera output is selected, and the third correction gain is selected. The exposure time corresponding to is updated to the exposure time obtained the exposure time before correction,
When the camera output of the B filter is saturated, a fourth correction gain set in advance as a measurement region when converted to the camera output of the R filter is selected, and an exposure time corresponding to the fourth correction gain is selected. And update the exposure time before correction to the exposure time obtained,
When the input light quantity of the CCD camera is an excessive input that saturates the camera output of the R filter, the first to fourth correction gains are obtained for the camera output of the B filter, and the R filter A measuring apparatus using a CCD camera, characterized in that an exposure time is obtained so that the camera output becomes a preset set value. 前記Ｂフィルタの出力に変えて、Ｇフィルタの出力とした請求項２に記載のＣＣＤカメラを使用した測定装置。   3. A measuring apparatus using a CCD camera according to claim 2, wherein the output of the G filter is used instead of the output of the B filter.
JP2011082947A 2011-04-04 2011-04-04 Measuring device using a CCD camera Expired - Fee Related JP5898412B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011082947A JP5898412B2 (en) 2011-04-04 2011-04-04 Measuring device using a CCD camera
KR1020137003231A KR101464090B1 (en) 2011-04-04 2012-03-14 Measurement device using ccd camera, and method for shortening response time thereof
PCT/JP2012/001766 WO2012137420A1 (en) 2011-04-04 2012-03-14 Measurement device using ccd camera, and method for shortening response time thereof
CN201280002200.XA CN103038602B (en) 2011-04-04 2012-03-14 Employ the determinator of ccd video camera and the method for reducing of its response time

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011082947A JP5898412B2 (en) 2011-04-04 2011-04-04 Measuring device using a CCD camera

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012220207A JP2012220207A (en) 2012-11-12
JP5898412B2 true JP5898412B2 (en) 2016-04-06

Family

ID=46968836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011082947A Expired - Fee Related JP5898412B2 (en) 2011-04-04 2011-04-04 Measuring device using a CCD camera

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5898412B2 (en)
KR (1) KR101464090B1 (en)
CN (1) CN103038602B (en)
WO (1) WO2012137420A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020178082A (en) * 2019-04-19 2020-10-29 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device and photoelectric conversion system
CN111624579B (en) * 2020-03-31 2021-02-12 上海北斗导航创新研究院 System and method for testing illumination change adaptability of multiband stereoscopic vision sensor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6412216A (en) * 1987-07-06 1989-01-17 Nissan Motor Detection of position
JP3571828B2 (en) * 1995-10-27 2004-09-29 本田技研工業株式会社 Environment recognition device for vehicles
JP4350207B2 (en) * 1999-06-01 2009-10-21 オリンパス株式会社 Ranging device
JP3966804B2 (en) * 2002-11-15 2007-08-29 株式会社東芝 Distance detecting device, thickness measuring device and method thereof
JP2010223950A (en) * 2009-02-24 2010-10-07 Keyence Corp Optical displacement meter
TWI560456B (en) 2009-03-20 2016-12-01 Bravechips Microelectronics Method of parallel ic test and wafer containing same function dies under test and ic chips containing same function blocks under test

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130036322A (en) 2013-04-11
KR101464090B1 (en) 2014-11-21
JP2012220207A (en) 2012-11-12
CN103038602A (en) 2013-04-10
WO2012137420A1 (en) 2012-10-11
CN103038602B (en) 2016-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100741024B1 (en) Aging compensation method for liquid crystal display device, aging compensation apparatus for liquid crystal display device, recorded medium recording computer program, and liquid crystal display device
JP2013161069A (en) Image display unit
JP5898412B2 (en) Measuring device using a CCD camera
JP4736436B2 (en) Projection type display device and multi-screen display device
JPH0618414B2 (en) Color image reading device
WO2016027484A1 (en) Light source device
US10554941B2 (en) Projector device and method for correcting color in projector device
US7015447B2 (en) Illuminance calibrating method of illuminator, illuminance calibration controller of illuminator, illuminance calibrating program of illuminator, recording medium storing the program and measuring tool
JP2006210826A (en) Optical device, control method thereof, laser module, laser apparatus, control unit thereof, and control method of laser apparatus
JP2017123502A (en) Imaging apparatus
JP2019204017A (en) Color correction method of image projection device
JP6118095B2 (en) Endoscope device
JP7028667B2 (en) Laser device and control method of laser device
JP4738516B2 (en) Imaging apparatus and imaging method
WO2016203902A1 (en) Optical characteristic measuring apparatus and setting method for optical characteristic measuring apparatus
US10760962B2 (en) Light detector, correction coefficient calculation device, and correction coefficient calculation method
JP5480685B2 (en) Exposure quality control method
JP2009116208A (en) Rear projection apparatus
WO2022185796A1 (en) Displacement sensor
JP4908007B2 (en) Laser equipment
JP2019175782A (en) Light source device, projector, color temperature adjusting method and program
JP2006349416A (en) Surface texture measuring machine
JP2021165779A (en) Light quantity measurement apparatus and control method therefor
JP2013210508A (en) Liquid crystal display device and calibration method thereof
JP2005235954A (en) Means for adjusting quantity of light of a plurality of laser light sources, and laser microscope using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150109

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20150218

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150304

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150828

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150925

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160304

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5898412

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees