JPH01184405A - 物体計測装置 - Google Patents

物体計測装置

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JPH01184405A
JPH01184405A JP63008022A JP802288A JPH01184405A JP H01184405 A JPH01184405 A JP H01184405A JP 63008022 A JP63008022 A JP 63008022A JP 802288 A JP802288 A JP 802288A JP H01184405 A JPH01184405 A JP H01184405A
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optical sensor
scanning
slit light
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Shigeru Mitsugi
身次 茂
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KUMAMOTO TECHNO PORISU ZAIDAN
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KUMAMOTO TECHNO PORISU ZAIDAN
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (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、特に投光装置によつて
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光センサ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、投光装置によつて
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光センサ装匿の各光センサに対し
て共通に計数回路を配設し、かつその光センサ装置の各
光センサに対して列ごとに″l対1”で記憶装置を付設
しておき、光センサをスイッチング回路によつて各行ご
とに動作状態とし、被計測物体で反射された光が各光セ
ンサ上に結像されたときに計数回路の計数内容を記憶装
置に一時的に記憶せしめ、その記憶装置の記憶内容を別
の記憶装置に移動したのち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(国中等 [
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 PRO−87−
411987年lO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。
光センサに対して列ごとに“l対l”で記憶装置が付設
されており、かつ光センサをスイッチング回路によって
各行ごとに動作状態としていたので、(i)光センサの
行数に応じた回数だけ被計測領域を操作する必要があり
、計測に多大の時間を要する欠点があり、またOl)反
射点の像が結像される可能性のない光センサおよび記憶
装置まて同時に動作状態としておく必要があり、記憶装
置ならびにそれに付随する比較増幅回路などの個数を削
減できない欠点があった。
そこで本発明は、これらの欠点を除去するために、光セ
ンサに付設された記憶#置ならびにそれに付随する比較
増幅回路の個数の増加を抑制し。
かつ被計測領域の走査回数を1回に削減して計測に要す
る時間を大幅に節減してなる物体計測#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
IR置と、 (b)前記投光装置によって発生された光が被計測領域
に配置された被計測物体に よって反射されることにより得られた 反射光を収束して前記被計測物体にお ける光の反射点の像を結像せしめる結 像装置と、 (c)前記結像装置によつて結像された反射点の像によ
って動作せしめられるよう 配設された複数の光センサからなる第 1の光センサ装置と、 (d)前記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 められる第2の光センサ装置と。
(e)前記第2の光センサ装置の光検知によって発生さ
れた走査信号に応じて制 御パルスを発生する制御パルス発生回 路と、 (f)前記制御パルス発生回路に対してデータ入力端が
接続されており、前記制御 パルスを受け取ったのち順次シフトせ しめてスイッチング信号を発生するシ フトレジスタと、 (g)前記第1の光センサ装置に属する光セサと前記シ
フトレジスタとの間に対 し、前記投光装置による被計測領域の 走査方向に対応してそれデれ配設され ており、前記スイッチング信号に応じ て前記第1の光センサ装置に属する光 センサに対し保持電圧を一定時間だけ 供給するための少なくとも1つのス イッチング回路と、 (h)前記第2の光センサ装置に対してリセット端が接
続されており、前記第2 の光センサ装置の光検知によりて発生 された走査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 ルスの数を計数する計数回路と、 (+)前記第1の光センサ装置に属する光センサを前記
投光装置による被計測領域 の走査方向に対応して少なくとも1つ 置きに選択して作成した複数の群に対 し各群ごとにそれぞれl対lで付設さ れており、前記第1の光センサ装置に 属する光センサが動作されたときに前 記計数回路から入力されている計数内 容を記憶する複数の記憶装置と、 U)前記記憶装置の記憶内容を受け取り。
前記投光装置による反射点の走査角を 算出し、かつ算出された走査角から前 記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、投光装置によって発生
されかつ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
められる第1の光センサ装置が、複数の光センサを投光
装置による被計測領域の走査方向に対応して少なくとも
1つ鐙きに選択して作成された複数の群に対し各群ごと
にそれぞれl対lで記憶装置を配設することによって形
成され、かつ投光装置による被計測領域の走査方向に対
応して光センサをスイッチング回路により順次動作状態
としてなるので、記憶装置および比較増幅回路の個数の
増加を抑制しつつ投光装置による被計測領域の走査時間
を大幅に短縮する作用をなす。
[実施例] 次に本発明について、添付図面を参照しつつ具体的に説
明する。
第1図は1本発明にかかる物体計測装置の一実施例を示
す斜視図である。
第2図(a)(b)は、第1図実施例の一部を拡大して
示す拡大部分斜視図である。
第3図は、第1図実施例の一部を拡大して示す拡大部分
回路図である。
第4図は、第1図実施例の動作を説明するための動作説
明図である。
まず本発明にかかる物体計測装置の一実施例について、
その構成を詳細に説明する。
刊は、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、−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、前記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ff11
4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、
半導体レーザ光源1発光ダイオード光源あるいはタング
ステンランプ光源などの適宜の光源121と、光源12
1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
するレーザ光がビーム光となっているので、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
、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。また光源121が発光ダイオード光源
あるいはタングステンランプ光源などである場合には、
その発生する光がビーム光となっていないので、適宜の
手段によりビーム光に変えたのち、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。走査装置14は、また所望によ
り、スリット光発生装置12を載置するためのテーブル
(図示せず)と、前記テーブルを一定角速度ωで回転せ
しめるための回転駆動装置t(図示せず)とによって構
成されていてもよい。
並は1本発明にかかる物体計測装置の被計測領域に配置
された被計測物体であって、投光装置艮によって与えら
れたスリット光が照射されている。
凹は、本発明にかかる物体計測装置の受光装置であって
、被計測物偉観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偉観の像すなわちスリ
ット光の反射点Pの像を結像せしめるための結像装置1
1131と、結像装置31によって結像された被計測物
体赳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a32と、投光装置」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走査検出装@3
3とを包有している。
結像装置131は、被計測領域すなわちスリット光によ
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りて形成されている。
撮像装置!32は、結像装置31によって反射スリット
光を収束せしめることにより結像された被計測物偉観の
像すなわちスリット光の反射点Pの像を撮像するために
適宜にマトリックス状に配列された複数の光センサたと
えば光トランジスタC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)121t□、3
21bt、・・・、 321+、sll: コ21z、
t、321g、g、・・・、321*、ユイ ; ・・
・ ;  321−、t。
32L、t、・・・、321−.3.lからなる第1の
光センサ装置321と、第1の光センサ装置321に属
する光トタンジスタ321+、 +、321+、 *、
・Φ・、 321+、+ll; 321t、+。
321□、2.・・・、32b、 3.%;・・・;3
21−、 t、321−、 *−・・・。
321−0s−を投光装置用による被測定領域の走査方
向に対応して少なくとも1つ置きたとえば2つ置き(以
下この場合について詳述するが、これに限定する意図は
ない)に選択して作成した複数の群の光トランジスタ3
211. t、321+、 4.・・・、3211.3
1%−2; 321+、t、321+、%e・・、32
b、 3n−t;321t、 s、321s、 t、。
・・舎、コ21*、311;  321t、1.コ21
t、4.’・・、321*、 3n−*;:121*、
 t、321t、 so”+:121t、 1f1−t
; 321g、 3,321t、 a。
・”、321t、 zn;・・・、 321.□、32
1.. 、、・・・、321−、 *fl−*;321
−. *、321−0*、・・・、321−.3゜−+
; 321−、 s、321−、r、。
・・・、321−、 znの出力端に対して各群ごとに
それでれl対lに接続された複数の比較増幅回路322
s、 s、322+、t、322t、x:  コ22*
1,322t、te322*、s;  322−、s、
 322−、 m 、コ22−. sと、複数の比較増
幅回路322.、鳳。
322+、 *、322+、 i; 322t、 +、
322*、2,322*、 *;・・ψ;322−1,
322....コ22−0zの出力端に対してトリガ端
がそれでれ1対1に接続されておりトリガ端に対して比
較増幅回路:122t、 t、322x、 t、322
t、ユ; :122t、 1、コ22□、2.コ22□
 7:・・・、  322.、l、コ22...,32
2−..からトリガ信号が与えられたとき入力端に与え
られている入力信号の内容を記憶して保持するための複
数の記憶装g1323 r、 + 、コ2コ+、 2,
3231. z; 32:It、 +。
32コ*、a、:+23t、i;・・・; コ23−.
i  323.、*、:123. 、、と。
複数の記憶装g1323t□、323+、 13231
.3; 323t□。
323.0..32コ2.3:・・・; 323−、 
l+ 323−、1323m、 3の入力端に対して出
力端が接続された計数回路324と、第1の光センサ装
置321に属する複数の群の光トランジスタ321+、
 +、32L、 t、・・・、3211.3n;321
*、t、321t、x、・・・、321*、 311:
・・・:321.、  □、コ21−、t。
・・・、321.、ユ。の保持電圧端に対して各列ごと
にそれぞれl対lに接続された複数のスイッチング回路
325+、32S*、・・・、3252.1と、複数の
スイッチング回路325s、325□、・・・、325
ユ、の制御端に対して出力端がそれぞれ1対1に接続さ
れかつ縦列に接続された複数のフリップフロップ回路3
21it、326t、・・・。
326わがうなるシフトレジスタ326と、計数回路3
24の入力端に対して出力端が接続されており一定周期
のクロックパルスCLPを発生するクロツクパルス発生
回路327Aと、複数の記憶装置it 32:l r、
 + 。
コ2コ+、 2,323+、 3;  3232.1,
323L 2,323L :l;争・・;323、 l
、32330g、323−、3の出力端に対して入力端
が接続されたデータ集積装f132Bと、シフトレジス
タ326のデータ入力端(すなわちフリップフロップ回
路3261のデータ入力端)に対して出力端か接続され
た制御パルス発生回路329と、シフトレジスタコ26
のクロック端(すなわち複数のツリツブフロップ回路3
26..326□、・・・、326z、のクロック端)
および制御パルス発生回路329の入力端とに対して出
力端が接続されており他の一定周期のクロックパルス5
CLPを発生する他のクロックパルス発生回路327B
とを包有している。データ集積装置328には、複数の
記憶波!t323+、 t、323t、 t、323t
、 3; 323L x、323*、 2,323□、
3:・・・; 323−1+ 32:l−、*。
323.3ひいては光トランジスタ321.、 、、コ
21+、t。
・・・、321□、 、、1;321□、、、321□
、2.・・・、321a、 sll:・・・;321゜
、 +、321−. z、・・・、321−.2f1に
それぞれ対応した記憶領域328m、 r、3281.
 *、・・・、3281. x。;  328..1゜
32h、 *、・・・、328*、xn:・・・: 3
28.、、.32g、 2.・・−:128.、 、、
が包有されている。
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)
331からなる第2の光センサ装置と、光トランジスタ
3コ1の出力端と撮像装置32の計数回路324のリセ
ット端および制御パルス発生回路329の他の入力端と
の間に配置された比較増幅回路332とを包有している
並は1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、受光装置並中のデータ集積装置32Bノ記憶領
域32L、 1,3281. t、”’、32L、 :
l。;328z、 r 、 328t、 * 、・・・
、328□、in;・・・;328−、、.32&、、
2゜・・・、328−.3、のうちから記憶領域を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
受光装置並中のデータ集積装@ 328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Sよび受光装H!!!中のデータ集積装置328の出
力端に対して接続されており、データ集積装置328の
記憶領域328m、 1.32B1.2.・・・、32
B□、 In:328*、 1,328□、2.・・・
、328t、 sn;・・・、 32L、、 32g−
、、。
・・・、328−.3n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
じて受け取り記憶するための記憶装置42と、記憶波f
i42に記憶された結像データrlllGの内容から被
測定物偉観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。データ処理装置並
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跋に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、
他の記憶波M44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!f45
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Ir1装置
t46とを包有している。
次に本発明にかかる物体計測装置の一実施例について、
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ff
131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131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刈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0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β8とし、か
つYZ平面においてY軸となす角をβ2とする0反射点
p (x、y、z)において反射され結像装M31の中
心すなわち原点0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トラ
ンジスタ321+、+。
:12L、 *、・・・、:121+、 *11;32
1g、 1,3212. t、・・・、321t、 2
11;−−−;:+zt−1,321−. t、””、
321−13n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0反射点P(X、
Y、Z) のX、Y、Z軸上ニおケル門形点をソtlf
しR(X、0.0) 、 S(0,Y、0) 。
T (0,0,2)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=Ytanβ×+Y cota が成立し、これを整理して Y=a[tanβ+c + cota] −’の関係を
求め得る。ここでtanβ、=xf−’であるので、 Y=af [x+f cotal −’ −−−−(1
)と表現できる。
また O R= OS tanβ× の関係が成立するので、 X=YtanβX の関係を求め得る。ここでtanβ、=xf−”である
ので、 X=ax [x+f  cota] −” −−−−(
2)と表現できる。
同様に 0T=O3tanβ2 の関係が成立するので、 Z=Ytanβ2 の関係を求め得る。ここでtanβ、=zf−であるの
で、 Z=a z [x+f  cotal −’ −−−−
(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“θ″)から、光トランジスタ
321+、 1,3211. *、・・・、321t、
 zイ; 321*、 +、321*、 2.・・・、
32b、 2= ;・・・: ’121−1s。
32L、 i・・・、321−、 xn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。
被計測物偉観の計測に際して、まず受光装N2!!に含
まれた複数の記憶装置323+、 +、323t、 z
、・・・。
323、、、;コ23*1,323□、2.・・・、3
23.、n;・・・;323.1゜323、、、・・・
、323.、fiの記憶内容が除去される。
投光装置刊の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の光トランジスタ331は、走
査装fi14のミラー141によって反射されたスリウ
ド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、光トランジス
タ331に付設された比較増幅回路332によって所望
に応じて増幅されかつ基準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324および
制御パルス発生回路329に与えられる。
制御パルス発生回路329は、スリット光による被計測
領域の走査すなわち一定角速度ωに応じ走査基準信号S
Lを受け取ったとき、クロックパルス発生回路327B
の発生するクロックパルスの立上りに応じて立上り一定
時間だけ高レベル状態を維持して立下る制御パルスSW
Pを発生し、シフトレジスタ326のデータ入力端すな
わちフリッププロップ回路326.のデータ入力端に対
して与えられている。制御パルスSwPが高レベル状態
にある時間は、複数の記憶装置323+、 tj23+
、 2.・・・、32コ0.ゎ;323t、、、323
..2.・・−、:123*、−;・・・;323−0
It  32コ、1.。
・・・、323.nに対し光トランジスタ321+、 
1.321+、 2.0・、321+、 zn;321
t□、3212. t、・・・、:121t、 :+−
;・・・:321、、.321.、 ! 、・・・、3
21−、zllがそれぞれ2つ置きに接続されているの
で、ここではたとえばクロックパルス5CLPの3パル
スに対応した時間とされている(第4図参照)。
シフトレジスタ326すなわちフリップフロップ回路3
2[i+、326t、・・・、326ユ。は、クロック
パルス発生回路327Bの発生するクロックパルス5C
LPがクロック端に与えられるごとに、それぞれのデー
タ入力端に与えられたデータを出力端から出力して後続
のフリップフロップ回路に与える。これにより制御パル
ス発生回路329の発生した制御パルスSWPが、クロ
ックパルス発生回路327Bの発生したクロックパルス
5CLPの1パルスに対応した時間だけ順次シフトされ
、スイッチング信号sw、、sw2゜・・・+5W31
%としてスイッチング回路3251.325.、・・・
、325..1の制御端に与えられる。スイッチング回
路325、、:125□・−,3253,は、スイッチ
ング信号SW、。
Si2.・・・、Si3.、が与えられると、それぞれ
光トランジスタ3211. r 、321+、 i、・
・・、321□、ユ。;321g、 +。
321□、2.・・・、321g、 3n;・・・;3
21−4,321−、 z、・・・。
321、3.lの各列に反射スリット光か結像される時
刻の前後の一定時間だけ導通され、これにより光トラン
ジスタ321□、 1,3zL、 2+・・・、コ21
□、 3n;321t、 1.321a、z、・・・、
321t、 *l、;・・−;321.1,321..
2.・・・。
32L、 zoの各列の保持電圧端に対してその一定時
間だけ保持電圧か与えられる。
計数回路324は、走査検出装置33の比較増幅回路3
32から与えられた走査基準信号Slをリセット信号と
しており、その走査基準信号Slが与えられたときに計
数内容がリセットされ計数開始時刻が7A節されたのち
、再びクロックパルス発生回路327^から与えられた
クロックパルスCLPの数を計数し始める。計数回路3
24の計数内容は、リセット信号すなわち走査基準信号
Sl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lずつ増加せしめられる。計数回路324の計数
内容は、ツレ−e’し記憶装fa323.1,323+
、2.:123+、z;−323t、 s、323*、
 *、323*、 s;@・・; 323.、、.32
3..2゜3231.3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休廷を線
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休廷の領
域は、それに応じて移動している。したがって被計測物
休廷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わち
反射スリット光は、受光?C置川用結像装置31によっ
て収束され、撮像装置32の撮像面すなわち複数の光ト
ランジスタ321.、、.321.、2.・・・。
:121+、 sn;321t1,32t2. *、”
”、321z、 *n;””;321−、 +、321
−、t、・・・、321.、ユ。上で結像されている。
反射スリット光の結像位2tQ(x、y、z)は、スリ
ット光による被計測領域の走査に応じて複数の光トラン
ジスタ321+、 +、321t、 t、・・・、32
1+、 x+a;3212. In:121t、 t、
・・・、3212.3゜;・・・、321.1,321
−1.・・・。
321−、 :Inの列方向に序々に移動している0反
射スリット光が結像されるとき保持電圧が与えられてい
るので、光トランジスタ321+、 t、321+、 
2.・・・。
321+、 :In;321t、 1,3212. t
、””、321t、 :+、1;・・・;321−、 
+、321−、z、・・・、321.、ユ、は、それぞ
れ導通し、その結像された反射スリット光の光量に応じ
た電流1+、 1u11. l・・・+I1.5n:T
2□、Il、2.・・・、It、sn;・・・;Is、
 l 、 Is、 to・・・+ll11.311を発
生する。電fItl+、+。
11.4・・”+I1.an−*;It、t、11、’
in”’+11. 2n−1u11.3+I1.6.・
・・+11. :In;12. InIL 4+・・・
、!2.ユ。−*;It、to12.5+・・・、■2
.ユ。−t;lt、1112.1++・・・112.:
In;・・・;1111、1 + L、 4 +・・・
l l1111.3n−1; L−21L S I・・
・、L、:ln−1;1”L :l l Ill、 6
1・・・1L、ffnは、それぞれ比較増幅回路32L
、 1,322+、 2.322+、 i; 3222
. +、322*、 x、322x、 *:・・・; 
322−、 +、:122.. t、322.、 xに
よって所望に応じて増幅されかつ基準値と比較されたの
ち、トリガ信号SI+、 1.SII、 t・SII、
ゴ;Slz、 I 、SIR,t、Sig、 3;・・
・;5l−1,31,、2,ST、、 :lとしてそれ
デれ記憶装置32:ll、 1,323+、 2,32
3+、 z; 323g、 1,323L z、323
t、 *;・・・:32] −、+、323−. z、
:123−、 :lに与えられる。
記憶装置123.、.3231.2,323.、 :+
; 323.、 l。
323、、、.323□、、:・・・; 32:l、 
、、323,2,323.、、は。
トリガ信号SI+1.SIN、 x、SII、 :+;
 ST2□、sty、 2゜S1□、;・・・:5I−
1,Sl、、 2.Sl −、*が与えられたときに計
数回路324から与えられているその計数内容を記憶し
保持する。記憶装置323+、 r 、323t、 2
゜:123..3.323□、 、3232. t、:
123a、 z;・・・;323−、t。
32:L、 2,323.、、 、に記憶し保持された
計数内容は。
順次、データ集ta装置328に移送され、データ集積
装M328の記憶領域328□、 +、32L、 t、
・・・。
:I28.、 、、;328□、、、328□、2.・
・・、3282.ユ、、:・・・:328゜。
、:128−.2.・・・、:128.、 )。にそれ
ぞれ記憶される。このとき記憶領域32L、 r、 3
28t、 2.・・・、328t、 sll;:128
2.1,328□、2.・・・、328t、 z1%;
・・・;328.1,328−、2゜・・・、32g−
、x。の記憶内容を、光トランジスタ321+、+、3
21+、l・・・、:I21+、zn;321t、t、
321t、、、see。
:1212. :Ill;・・・;321−、 +、3
21−. ?・・・、321−、3−に対応して時間t
1. +、t+、 tz・・・+j1.3゜; t、1
+ jL 2 *・・・。
I2.3n;・・・; Lm、 l + js、 2 
+・・・+1l11.311とする。
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、受光装置用中のデータ集積装2i
 328に与えている。データ集積装!!328は、読
込信号SELに応じて複数の記憶領域:+28b r、
3281.2.・・・、328t、 *n; 3282
1,328t、 2.・・・。
328□3n:・・・、 :128=□、328−、*
、・・・、328.、 *11からその記憶内容すなわ
ち時間t1、IIt1.2+・・・1 t l 、 2
 II ;L2□、I2.’t+・・・、I2.ユ、;
 ・番・;  L、j’+L、2+・・・。
tll、ユ、を結像データIMGとして順次、データ処
理装置赳の記憶装置42に向けて出力する。
記憶装置42は、受光装fi30から与えられた結像デ
ータIMGすなわち記憶内容LL、l+jl、2.・・
・。
tz、 :ln;tt、 ++t2. i・・・、I2
.:ln;・・・; t、、 I r L、 2 *・
・・。
’−m、 :ln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、そこで被測定物休廷におけるスリット光の反射
点Pの位22(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、光トランジスタ32L、 r
、3211.2.”・、32L、 zn;321t、 
+、321t、 2.+e+。
3212、 *n;・・・;321.、 +、321.
2.・・・、321−1:lnについて、それぞれ上記
(4)式により α1、I:ωt 1. I +αO α1.1”ωt1.2+α0 α1.2n=ωt1.1n+αO α2.I:ωt2.I +αO α2.2=ωt L 2+α。
αL in= ω tz、:+n+ αOα1.l =
ωt+++、l  +α。
α−028ω twa、2  + αOα−13n:ω
t―、コロ+ αO の如く、走査角αを算出する。この走査角αすなわ号゛
α1.l+α!、2.・°・・α1.3n;α2.l、
α2.2+””1α2.3n;””; α―hα醜、2
+”・°、α1.コ、を上記(1)〜(3)式に代入す
ることにより、光トランジスタ:121+、 +、32
1+、 z、”、121+、 zn;3212.1,3
21t、 、、+++。
3212、 :+l、;・・・;:121−、 +、3
21−8t、・・・、32,1.、 snに結像された
反射点Pの位置(x、y、z)すなわち反射点P r、
 lnP L 2+・・・+P L、 In ;p 2
.+、p t、 2*・・・。
p 21.n:@*・:p、 、、p、 2,6@、p
、、 、llの位置(Ll、Yl、 llZ11)、(
Xl、 2.Yl、 2.Zl、 2) 、・・・、(
L、 3n、Yl、 :+n、Z1. i−) ;(X
21.Yt、 l 、Z2. t)、(Xl、 2.Y
L 2゜ZL 2) 、 ・” 、 (Xl、 :ll
?YL 3n1 z!、 :ln) ;l1lle ;
(X−、r 、Y、’、0、Z −、+) 、(X−、
2,Y −、!、Z −、t) 、・・・、(X−、i
−、Y−、:Inlz−、i、1)を算出する。
演算回路43の演算結果すなわち被測定物体廷における
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4
5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。
なお上述においては、第1の光センサ装置32に属する
光センサの列に関して比較増幅回路、記憶装置、遅延回
路およびスイッチング回路を配設しかつ被計測領域を走
査しているが1本発明は、これに限定されるものではな
く、第1の光センサ装とに属する光センサの行に関して
比較増幅回路。
記憶装置、遅延回路およびスイッチング回路を配設しか
つ被計測領域を走査する場合も包摂している。比較増幅
回路、記憶装置、遅延回路およびスイッチング回路を列
に関して配列するか行に関して配列するかは、投光装置
による被計測領域の走査方向との関連において決定され
るものであるが、行に対する場合の構成および作用は、
列に対する上記の説明から殆ど明らかであるので、その
詳細な説明を省略する。
また上述においては、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。
更に投光装ji!110がスリット光を発生しているが
1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
に配列してもよかろう。
加えて撮像装2i32がデータ集積装置328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、
データ集積装置328を除去し記憶装と:123+、 
+、323+、 *、323+、 3; 323□1,
323□、 *、:+23g、 z:・・・:コ23−
.1,323−、 t、:+23−1sをデータ処理装
置赳に対し直接接続してなる場合も包摂している。この
場合には、記憶装!t32:L、 +、323+、 t
、32コ8.む゛32コ、0.,32コ*、z+323
*、z;  ・・・;  323−、r 、323−、
*。
323−93に計数回路324の計数内容が記憶される
ごとに、直ちにその記憶内容がデータ処理装置a40に
対して転送される。その他の作用ないし効果は。
上述より殆ど自明であるのて、省略する。
(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)前記投光装置によって発生された光が被計測領域
に配置された被計測物体に よって反射されることにより得られた 反射光を収束して前記被計測物体にお ける光の反射点の像を結像せしめる結 像装置と、 (C)前記結像装置によって結像された反射点の像によ
フて動作せしめられるよう 配設された複数の光センサからなる第 1の光センサ装置と。
(d)前記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 められる第2の光センサ装置と。
(e)前記第2の光センサ装置の光検知によつて発生さ
れた走査信号に応じて制 御パルスを発生する制御パルス発生回 路と、 (f)前記制御パルス発生回路に対してデータ入力端が
接続されており、前記制御 パルスを受け取ったのち順次シフトせ しめてスイッチング信号を発生するシ フトレジスタと、 (g)前記第1の光センサ装置に属する光センサと前記
シフトレジスタとの間に対 し、前記投光装置による被計測領域の 走査方向に対応してそれぞれ配設され ており、前記スイッチング信号に応じ て前記第1の光センサ装置に属する光 センサに対し保持電圧を一定時間だけ 供給するための少なくとも1つのス イッチング回路と、 (h)前記第2の光センサ装置に対してリセット端が接
続されており、前記第2 の光センサ装置の光検知によりて発生 された走査信号によりてリセットされ たのち入力端に与えられるクロックパ ルスの数を計数する計数回路と、 (i)前記第1の光センサ装置に属する光センサな前記
投光装置による被計測領域 の走査方向に対応して少なくとも1つ 置きに選択して作成した複数の群に対 し各群ごとにそれぞれl対lで付設さ れており、前記第1の光センサ装置に 屈する光センサが動作されたときに前 記計数回路から入力されている計数内 容を記憶する複数の記憶装置と。
(j)前記記憶装置の記憶内容を受け取り、前記投光装
置による反射点の走査角を 算出し、かつ算出された走査角から前 記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)投光装置による被計測領域の走 査方向に対応して第1の光セン サ装置に属する光センサを所定 時間だけ順次動作せしめること ができる効果 を有し、ひいては (ii)第1の光センサ装置に属する少なくとも1つ置
きの光センサに 対して比較増幅回路および記憶 装置を共用できる効果 を有し、結果的に (iii)物体の計測に所要の時間を増加せしめること
なく、比較増幅回 路および記憶装置の個数を大幅 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一実施例を示す
斜視図、第2図(a) (b)は第1図実施例の一部を
拡大して示す拡大部分回路図、第3図は第1図実施例の
一部を拡大して示す拡大部分回路図、第4図は第1図実
施例の動作を説明するための動作説明図である。 ■・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・投光装置
12・・・・・・・・・・・・・・・・・・スリット光
発生装置121・・・・・・・・・・・・・・光源12
2・・・・・・・・・・・・・・同情レンズ14・・・
・・・・・・・・・・・・・・・走査装置141・・−
・・・・・・・・・・・qツー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321、、〜321−、:
I、・・光トランジスタ322□1〜322.、 ! 
 ・・比較増幅回路32L、 r〜323.、ユ ・・
記憶装置324  ・・・・・・・・・・・・計数回路
325、〜3253n・・・・・・スイッチング回路3
26・・・・・・・・・・・・・・シフトレジスタゴ2
6.〜326311・・・・・・フリップフロップ32
1A、 327B−・・・・・・・クロックパルス発生
回路 328・・・・・・・・・・・・・・データ集積装置3
28+、 r〜328.、 zn・・記憶葡城329・
・・・・・・・・・・・・・制御パルス発生回路33・
・・・・・・・・・・・・・・・・・走査検出装置33
1・・・・・・・・・・・・・・光トランジスタ332
・・・・・・・・・・・・・・比較増幅回路40・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・データ処理装置旧
・・・・・・・・・・・・・・・・・・読込信号発生回
路42・・・・・・・・・・・・・・・・・・記憶装置
43・・・・・・・・・・・・・・・・・・演算回路4
4・・・・・・・・・・・・・・・・・・記憶装置45
・・・・・・・・・・・・・・・・・・表示装置46・
・・・・・・・・・・・・・・・・・記録装置特許出願
人 財団法人 熊木テクノポリス財団代理人   弁理
士  工 藤   隆 夫第3図

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (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)前記投光装置によって発生された光が被計測領域
    に配置された被計測物体によって反射されることにより
    得られた反射光を収束して前記被計測物体における光の
    反射点の像を結像せしめる結像装置と、 (c)前記結像装置によって結像された反射点の像によ
    って動作せしめられるよう配設された複数の光センサか
    らなる第1の光センサ装置と、 (d)前記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第2の光センサ装置
    と、 (e)前記第2の光センサ装置の光検知によって発生さ
    れた走査信号に応じて制御パルスを発生する制御パルス
    発生回路と、 (f)前記制御パルス発生回路に対してデータ入力端が
    接続されており、前記制御パルスを受け取ったのち順次
    シフトせしめてスイッチング信号を発生するシフトレジ
    スタと、 (g)前記第1の光センサ装置に属する光センサと前記
    シフトレジスタとの間に対し、 前記投光装置による被計測領域の走査方向に対応してそ
    れぞれ配設されており、 前記スイッチング信号に応じて前記第1の光センサ装置
    に属する光センサに対し保持電圧を一定時間だけ供給す
    るための少なくとも1つのスイッチング回路と、 (h)前記第2の光センサ装置に対してリセット端が接
    続されており、前記第2の光センサ装置の光検知によっ
    て発生された走査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数を計数する計数回路
    と、 (i)前記第1の光センサ装置に属する光センサを前記
    投光装置による被計測領域の走査方向に対応して少なく
    とも1つ置きに選択して作成した複数の群に対し各群ご
    とにそれぞれ1対1で付設されており、 前記第1の光センサ装置に属する光センサが動作された
    ときに前記計数回路から入力されている計数内容を記憶
    する複数の記憶装置と、 (j)前記記憶装置の記憶内容を受け取り、前記投光装
    置による反射点の走査角を算出し、かつ算出された走査
    角から前記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. (2)複数の記憶装置とデータ処理装置との間にデータ
    集積装置を配置しておき、前記複数の記憶装置の記憶内
    容を前記データ集積装置に一旦集積したのち前記データ
    処理装置に対して与えてなることを特徴とする特許請求
    の範囲第(1)記載の物体計測装置。
  3. (3)投光装置によって発生される光が、ビーム光でな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項もしくは
    第(2)項記載の物体計測装置。
  4. (4)投光装置によって発生される光が、スリット光で
    なることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項もしく
    は第(2)項記載の物体計測装置。
  5. (5)投光装置が、スリット光を発生するスリット光発
    生装置と、前記スリット光の進行方向を一定速度で変化
    せしめて被計測領域を走査する走査装置とを包有してな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(4)項記載の物
    体計測装置。
  6. (6)走査装置が、スリット光発生装置の発生したスリ
    ット光を反射するためのミラーと、前記ミラーを回転せ
    しめる回転装置とを包有してなることを特徴とする特許
    請求の範囲第(5)項記載の物体計測装置。
  7. (7)スリット光発生装置が、気体レーザ光源と前記気
    体レーザ光源によって発生されたレーザ光からスリット
    光を生成するための円筒レンズとによって形成されてな
    ることを特徴とす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. (8)スリット光発生装置が、半導体レーザ光源と、前
    記半導体レーザ光源によって発生されたレーザ光を収束
    してビーム光を生成するための球面レンズと、前記ビー
    ム光からスリット光を生成するための円筒レンズとによ
    って形成されてなることを特徴とす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。
  9. (9)第1、第2の光センサ装置が、光トランジスタで
    形成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第(1
    )項ないし第(8)項のいずれか一項記載の物体計測装
    置。
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