JPH0346042B2 - - Google Patents

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JPH0346042B2
JPH0346042B2 JP1577885A JP1577885A JPH0346042B2 JP H0346042 B2 JPH0346042 B2 JP H0346042B2 JP 1577885 A JP1577885 A JP 1577885A JP 1577885 A JP1577885 A JP 1577885A JP H0346042 B2 JPH0346042 B2 JP H0346042B2
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JP
Japan
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light
receiving element
signal
light receiving
dead zone
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Application number
JP1577885A
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Japanese (ja)
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JPS61175506A (en
Inventor
Sadamitsu Nishihara
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Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
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Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
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Publication of JPS61175506A publication Critical patent/JPS61175506A/en
Publication of JPH0346042B2 publication Critical patent/JPH0346042B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は、物体の寸法、変位量等を測定する
ための光電式測定機器における受光センサー構造
に係り、特に、中央の第1受光素子及びこれを囲
む環状の第2受光素子の同心型2要素受光素子か
らなる受光センサーにより、測定対象物からの透
過光又は反射光を受光して、その受光量変化に対
応する異なる電気信号に変換し、これら電気信号
に基づき前記測定対象物の寸法を測定する光電式
測定機器における受光センサー構造の改良に関す
る。
The present invention relates to a light-receiving sensor structure in a photoelectric measuring instrument for measuring the dimensions, displacement, etc. of an object, and in particular, to a concentric two-element structure consisting of a first light-receiving element in the center and a second annular light-receiving element surrounding the first light-receiving element. A light-receiving sensor consisting of a light-receiving element receives transmitted light or reflected light from the object to be measured, converts it into different electrical signals corresponding to changes in the amount of received light, and measures the dimensions of the object to be measured based on these electrical signals. This paper relates to improvements in the structure of light-receiving sensors in photoelectric measuring instruments.

【従来の技術】[Conventional technology]

従来この種光電式測定機器、例えば、投影機
は、載物台上の測定対象物を平行な光線により照
射して、その透過光又は反射光に基づきスクリー
ン上に該測定対象物の投影像を結像させ、この結
像から測定対象物の寸法形状等を測定するもので
あるが、スクリーンに投影された測定対象物の像
のエツジ(端部)は一般的にいわゆるにじみがあ
り、従つて、載物台上の測定対象物を移動させ、
そのスクリーン上の結像とヘアラインとの一致か
ら測定値を正確に読み込むことは困難である。 かかる問題点を解決するために、従来は、結像
のエツジを受光素子と相対移動させることによ
り、受光素子の受光面に投影された像の明部と暗
部との面積の割合の変化から受光素子から出力す
る電気信号の大きさの変化を、参照電圧と比較し
て、投影画像の端部を検出するものがある。 しかしながら、この方法は、外乱光等のノイズ
の影響が大きいとともに、受光素子から得られる
信号又は参照電圧の変動による測定精度の低下が
大きいという問題点がある。 更に、スクリーン上の投影画像の境界(エツ
ジ)に対して受光素子を相体移動させ、その時の
出力信号を2階微分して波形信号を得、これと参
照電圧との比較によつてエツジを検出するものが
あるが、受光素子と投影画像との相対移動速度の
大小によつて、検出されるエツジの位置が異なる
ことがあり、更に、前記と同様に参照電圧の変動
による測定精度の低下が大きいという問題点があ
る。 更に、受光素子を2個配置して、これを投影画
像のエツジに対して相対移動させ、これにより得
られた複数の出力信号から波形の信号を得、これ
と参照電圧との比較によつてエツジを検出するも
のがあるが、前記と同様に受光素子から得られた
出力信号と参照電圧との相対変化、レベル変動等
から測定が非常に不安定となり、更に、照射光線
の照度に対する適用範囲が狭く、又、測定態様が
限定されかつ、センサー部あるいは回路部分が複
雑になるという問題点がある。 特に、投影機においては、照射用の光源ランプ
の疲労、投影系のレンズ特性、外乱光によりスク
リーン上の投影画像の明るさが変化し、又、投影
倍率の切替により投影画像の明るさが変化した
り、更には測定者側の条件として、例えば測定者
の瞳の色(人種により異なる)により作業に好適
な明るさが異なるため、これを適宜に選択しなけ
ればならないが、前記のように照射光線の照度に
対する適用範囲が狭いと、結果として投影機の能
力を低下させてしまうことになる。 又、従来のエツジ検出方法では、投影画像のフ
オーカスがずれていた場合は、受光素子による出
力波形がなだらかになつてしまうので、正確なエ
ツジ検出ができないという問題点があつた。 この問題点は、投影機のみならず、一般的に透
過光又は反射光を検出して、直接的又は間接的に
測定対象物の寸法測定等をするための光電式測定
機器におけるエツジ検出に共通の問題である。 これに対して例えば特開昭58−173408号に開示
されるように、透過光又は反射光を検出して、直
接的又は間接的に測定対象物の寸法測定をするた
めの光学式測定機器におけるエツジ検出装置にお
いて、前記測定対象物との相対移動時に生ずる明
暗に基づき、少なくとも2組の位相ずれ信号を発
生するよう移動面と略平行な面内に配設された4
個の受光素子からなるセンサーと、前記各組の位
相ずれ信号の差を演算する第1及び第2の演算手
段と、これら第1及び第2の演算手段の出力信号
の差を演算する第3の演算手段及び和を演算する
第4の演算手段と、この第4の演算手段の出力信
号が所定レベルにある間に生じる、前記第3の演
算手段の出力信号と基準レベルのクロス信号を出
力する検知手段を設けたものが提案されている。 このエツジ検出装置は、測定対象物を照射する
光強度、測定中の外乱光等のノイズ、受光素子の
出力信号あるいは参照電圧の変動による影響を伴
なうことなく、しかも簡単な構成で、測定対象物
のエツジを検出することができ、又投影機におい
て、投影画像の焦点ずれがあつても、正確にエツ
ジを検出することができ、更に、受光素子からの
アナログ信号を直接処理することにより、測定対
象物のエツジを検出することができるという利点
がある。 しかしながら、上記特開昭58−173408号公報に
開示されるエツジ検出装置は、そのセンサーが田
型に配置された4個の受光素子から形成されてい
るために、例えば投影機におけるスクリーン上の
投影画像に対する相対移動時に、受光素子の境界
線と移動方向が一致したとき、投影画像のエツジ
を検出できない場合があり、従つて、投影画像に
対するセンサーの移動方向の制限が生じるという
問題点がある。 これに対して、本出願人は、特願昭59−199876
号により、中央の第1受光素子及びこれを囲む環
状の第2受光素子の同心型2要素受光素子からな
る受光センサーを提案した。 この受光センサーは、センサー移動方向の違い
による感度のばらつきがなく、従つて、投影画像
に対するセンサーの移動方向に制限がないという
利点がある。 しかしながら、このような同心型2要素受光素
子のセンサーは、取出される電気信号のS/N比
が小さく、且つ、センサー自体が大型となり、更
には、測定対象物の曲率が大きい場合は、これを
検出できないことがあるという問題点がある。 即ち、第7図に示されるように、同心型2要素
受光素子からなる受光センサー1は、中央の第1
受光素子2の信号引出線3を、該第1受光素子2
に接続することを許容するために、第1受光素子
2の外周と第2受光素子4との間の環状の隙間5
のセンサー径方向の距離が、200μm程度とされて
いるので、受光センサー1のサイズが大型とな
る。 このため、測定できる測定対象物の最小寸法
が、大きくなつてしまう。 これに対して第1受光素子2及び第2受光素子
4の受光面積を小さくすることにより受光センサ
ー1自体の小型化を図ることも考えられるが、こ
のようにすると、S/N比が低下するので一定の
測定精度を維持するためには、受光面積の縮小は
不可能である。 従つて、受光面積が、要求測定精度から定まる
と、前記隙間5の最小幅を加えて、受光センサー
のチツプの大きさが決定してしまう。 従つて、従来の構造では一定以上の小型化は困
難であつた。 これに加えて、前述の如く、隙間5の距離が大
きいので、第1受光素子2及び第2受光素子4の
受光面積を必要最小限度とした場合に、受光面積
に対して該隙間5の距離が過大となり、このた
め、測定すべき画像の輪郭における曲率が大きい
と、測定精度が低下することになる。 即ち、第8図Aに示されるように、画像7の曲
率が小さい場合は、第1受光素子2及び第2受光
素子4における受光面積の差△Sは僅かなもので
あり、従つて両受光素子における受光量はほとん
ど同一である。 これに対して、第8図Bに示されるように、画
像7の曲率が大きいと、第1受光素子2の受光面
積と第2受光素子4の受光面積の差△S=△S2
△S1が大きくなり、これら第1受光素子2及び第
2受光素子4の出力に基づく差動信号が異常とな
り、測定精度が低下してしまう。 更に又、前記第1受光素子2及び第2受光素子
4はその受光量に応じて電気信号を出力するもの
であるが、この電気信号は、第1受光素子2及び
第2受光素子4それぞれに接続された信号引出線
3及び8によつて外部に導出されるものである。 ここで、第1受光素子2の信号導出線3は、第
2受光素子4の受光面側を通つて第2受光素子4
の外側に至るように配線される。 このため、該信号引出し線3と第2受光素子4
の受光面及び測定対象面あるいは測定対象物との
干渉を避けるために、これらに対する信号引出線
3の対面クリアランスを大きくしなければなら
ず、受光素子2,4の受光面は測定対象物から大
きく離間される。 従つて、測定対象物あるいは測定対象面の輝度
を一定とした場合、受光センサー1による有効受
光量が減少してセンサー感度が低下するという問
題点が生じる。 更に、前記信号引出線3は第2受光素子4の受
光面を覆つて配線されているために、第2受光素
子4に該信号引出線3による影が生じ、このた
め、受光センサー1の出力におけるS/N比が低
下するという問題点がある。
Conventionally, this type of photoelectric measuring instrument, such as a projector, illuminates the object to be measured on a stage with parallel light beams, and projects a projected image of the object on a screen based on the transmitted or reflected light. This method uses the formed image to measure the dimensions and shape of the object to be measured, but the edges of the image of the object to be measured that are projected onto the screen generally have so-called smudges, and therefore , move the object to be measured on the stage,
It is difficult to accurately read measurement values from the coincidence of the image formed on the screen and the hairline. In order to solve this problem, conventionally, the edge of the image is moved relative to the light-receiving element. There is a device that detects the edge of a projected image by comparing a change in the magnitude of an electric signal output from an element with a reference voltage. However, this method has problems in that it is greatly affected by noise such as ambient light, and the measurement accuracy is greatly reduced due to fluctuations in the signal or reference voltage obtained from the light receiving element. Furthermore, the light receiving element is moved relative to the boundary (edge) of the projected image on the screen, the output signal at that time is second-order differentiated to obtain a waveform signal, and the edge is determined by comparing this with a reference voltage. However, depending on the speed of relative movement between the light receiving element and the projected image, the position of the detected edge may vary, and as mentioned above, measurement accuracy may decrease due to fluctuations in the reference voltage. The problem is that it is large. Furthermore, two light-receiving elements are arranged and moved relative to the edge of the projected image, a waveform signal is obtained from the multiple output signals obtained by this, and by comparing this with a reference voltage. There are devices that detect edges, but as mentioned above, the measurement becomes extremely unstable due to relative changes in the output signal obtained from the light receiving element and the reference voltage, level fluctuations, etc. There are problems in that the area is narrow, measurement modes are limited, and the sensor section or circuit section is complicated. In particular, in projectors, the brightness of the projected image on the screen changes due to fatigue of the irradiation light source lamp, lens characteristics of the projection system, and ambient light, and changes in the brightness of the projected image due to switching of the projection magnification. Furthermore, as a condition on the measurer's side, for example, the optimum brightness for the work differs depending on the person's eye color (which differs depending on the race), so this must be selected appropriately. If the range of application to the illuminance of the irradiated light is narrow, the performance of the projector will be reduced as a result. Further, in the conventional edge detection method, if the projected image is out of focus, the output waveform of the light receiving element becomes gentle, so that accurate edge detection cannot be performed. This problem is common not only to projectors but also to edge detection in photoelectric measuring instruments that detect transmitted light or reflected light to directly or indirectly measure the dimensions of objects to be measured. This is a problem. On the other hand, as disclosed in JP-A No. 58-173408, for example, there is an optical measuring instrument for directly or indirectly measuring the dimensions of an object by detecting transmitted light or reflected light. In the edge detection device, the four edge detectors are arranged in a plane substantially parallel to the plane of movement so as to generate at least two sets of phase shift signals based on the brightness and darkness that occurs when moving relative to the object to be measured.
a sensor consisting of two light receiving elements, first and second calculation means for calculating the difference between the phase shift signals of each set, and a third calculation means for calculating the difference between the output signals of the first and second calculation means. and a fourth calculating means for calculating the sum, and outputting a cross signal between the output signal of the third calculating means and a reference level, which occurs while the output signal of the fourth calculating means is at a predetermined level. A device equipped with a detection means has been proposed. This edge detection device has a simple configuration and is capable of measuring without being affected by the light intensity irradiating the measurement target, noise such as ambient light during measurement, fluctuations in the output signal of the light receiving element, or the reference voltage. The edges of the object can be detected, and even if the projected image is out of focus in the projector, the edges can be detected accurately.Furthermore, by directly processing the analog signal from the light receiving element, , it has the advantage of being able to detect edges of the object to be measured. However, in the edge detection device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-173408, since the sensor is formed of four light receiving elements arranged in a shape, it is difficult to project images on a screen in a projector, for example. When moving relative to the image, if the boundary line of the light-receiving element coincides with the direction of movement, the edges of the projected image may not be detected, which poses a problem in that the direction of movement of the sensor relative to the projected image is restricted. In contrast, the present applicant
proposed a light-receiving sensor consisting of a concentric two-element light-receiving element consisting of a central first light-receiving element and an annular second light-receiving element surrounding it. This light-receiving sensor has the advantage that there is no variation in sensitivity due to differences in the sensor movement direction, and therefore there is no restriction on the movement direction of the sensor with respect to the projected image. However, such a concentric two-element light-receiving element sensor has a small S/N ratio of the electric signal extracted, and the sensor itself is large. Furthermore, when the curvature of the object to be measured is large, There is a problem that it may not be possible to detect the That is, as shown in FIG. 7, the light receiving sensor 1 consisting of concentric two-element light receiving elements is
The signal lead line 3 of the light receiving element 2 is connected to the first light receiving element 2.
An annular gap 5 between the outer periphery of the first light receiving element 2 and the second light receiving element 4 is
Since the distance in the radial direction of the sensor is approximately 200 μm, the size of the light receiving sensor 1 is large. For this reason, the minimum dimension of the object that can be measured becomes large. On the other hand, it is possible to reduce the size of the light receiving sensor 1 itself by reducing the light receiving area of the first light receiving element 2 and the second light receiving element 4, but if this is done, the S/N ratio will decrease. Therefore, in order to maintain a certain measurement accuracy, it is impossible to reduce the light receiving area. Therefore, once the light-receiving area is determined from the required measurement accuracy, the size of the chip of the light-receiving sensor is determined by adding the minimum width of the gap 5. Therefore, with the conventional structure, it has been difficult to reduce the size beyond a certain level. In addition, as mentioned above, since the distance of the gap 5 is large, when the light receiving area of the first light receiving element 2 and the second light receiving element 4 is set to the minimum necessary minimum, the distance of the gap 5 with respect to the light receiving area becomes excessive, and therefore, if the curvature in the contour of the image to be measured is large, the measurement accuracy will be reduced. That is, as shown in FIG. 8A, when the curvature of the image 7 is small, the difference ΔS in the light-receiving area between the first light-receiving element 2 and the second light-receiving element 4 is small; The amount of light received by the elements is almost the same. On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the curvature of the image 7 is large, the difference between the light-receiving area of the first light-receiving element 2 and the light-receiving area of the second light-receiving element 4 is ΔS=ΔS 2
ΔS 1 increases, the differential signal based on the outputs of the first light receiving element 2 and the second light receiving element 4 becomes abnormal, and measurement accuracy decreases. Furthermore, the first light-receiving element 2 and the second light-receiving element 4 output electrical signals according to the amount of light received, and these electrical signals are transmitted to the first light-receiving element 2 and the second light-receiving element 4, respectively. It is led out to the outside by connected signal lead lines 3 and 8. Here, the signal deriving line 3 of the first light receiving element 2 passes through the light receiving surface side of the second light receiving element 4 to the second light receiving element 4.
The wires are routed to the outside of the Therefore, the signal lead line 3 and the second light receiving element 4
In order to avoid interference between the light-receiving surface of the light-receiving surface and the surface to be measured or the object to be measured, the facing clearance of the signal leader line 3 to these must be increased, and the light-receiving surfaces of the light-receiving elements 2 and 4 must be placed far away from the object to be measured. separated. Therefore, when the brightness of the object to be measured or the surface of the object to be measured is kept constant, a problem arises in that the effective amount of light received by the light receiving sensor 1 decreases and the sensor sensitivity decreases. Further, since the signal lead line 3 is wired to cover the light receiving surface of the second light receiving element 4, a shadow is caused by the signal lead line 3 on the second light receiving element 4, and therefore the output of the light receiving sensor 1 is There is a problem that the S/N ratio decreases.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be solved by the invention]

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもの
であつて、投影画像に対するセンサーの相対移動
方向に制限がなく、どの方向でも確実にエツジを
検出することができるようにすると共に、受光セ
ンサーのより小型化、S/N比の向上を図り、且
つ、曲率が小さい測定対象物のエツジを検出する
ことができる光電式測定機器における受光センサ
ー構造を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and there is no restriction on the relative movement direction of the sensor with respect to the projected image, and edges can be reliably detected in any direction. It is an object of the present invention to provide a light-receiving sensor structure for a photoelectric measuring instrument that is smaller in size, has an improved S/N ratio, and is capable of detecting edges of a measuring object having a small curvature.

【問題点を解決するための手段】[Means to solve the problem]

この発明は、中央の第1受光素子及びこれを囲
む環状の第2受光素子の同心型2要素受光素子か
らなる受光センサーにより、測定対象物からの透
過光又は反射光を受光して、その受光量変化に対
応する異なる電気信号に変換し、これら電気信号
に基づき前記測定対象物の寸法を測定する光電式
測定機器における受光センサー構造において、前
記第1受光素子の、中心から一定角度で放射方向
に拡がつて外周に至る扇形領域を第1の不感帯と
し、且つ、前記第2受光素子の、前記第1の不感
帯の径方向外側に隣接し、前記扇形領域の拡張部
分となる一部を内周から外周に亘つて第2の不感
帯とし、前記第1受光素子の信号引出線を、前記
第1の不感帯において該第1受光素子に接続する
と共に、前記第2の不感帯を通つて前記第2受光
素子の外側に導出するように配置することにより
上記目的を達成するものである。 又、この発明は、前記第2の不感帯を、前記第
2受光素子の一部を切欠いて形成した空間部とす
ることにより上記目的を達成するものである。 又、この発明は、前記第1の不感帯を、前記第
1受光素子の一部を切欠いて形成された空間部と
すると共に、前記信号導出線を該空間部内で、該
第1受光素子に接続することにより上記目的を達
成するものである。 又、この発明は、前記信号導出線を、前記第1
受光素子及び第2受光素子の受光面よりも引込ん
だ位置に配線することにより上記目的を達成する
ものである。 又、この発明は、前記第1受光素子と第2受光
素子の受光面を面一とすることにより上記目的を
達成するものである。 更に、この発明は、前記第1受光素子と第2受
光素子の受光面の有効面積を同一とすることによ
り上記目的を達成するものである。
This invention receives transmitted light or reflected light from an object to be measured by a light-receiving sensor consisting of a concentric two-element light-receiving element, which is a first light-receiving element in the center and a second annular light-receiving element surrounding it. In a light-receiving sensor structure in a photoelectric measuring instrument that converts into different electrical signals corresponding to changes in quantity and measures the dimensions of the object based on these electrical signals, the radiation direction of the first light-receiving element at a constant angle from the center. A sector-shaped area extending to the outer periphery is defined as a first dead zone, and a part of the second light-receiving element adjacent to the radially outer side of the first dead zone and serving as an expanded part of the sector-shaped area is defined as an inner part. A second dead zone extends from the periphery to the outer circumference, and the signal lead line of the first light receiving element is connected to the first light receiving element in the first dead zone, and the signal lead line of the first light receiving element is connected to the first light receiving element through the second dead zone. The above object is achieved by arranging the light receiving element so as to lead it out to the outside of the light receiving element. Further, the present invention achieves the above object by forming the second dead zone as a space formed by cutting out a part of the second light receiving element. Further, in the present invention, the first dead zone is a space formed by cutting out a part of the first light-receiving element, and the signal lead-out line is connected to the first light-receiving element within the space. By doing so, the above purpose is achieved. Further, in the present invention, the signal lead-out line is connected to the first
The above object is achieved by wiring the light receiving element and the second light receiving element at a position retracted from the light receiving surfaces. Further, the present invention achieves the above object by making the light receiving surfaces of the first light receiving element and the second light receiving element flush. Furthermore, the present invention achieves the above object by making the effective areas of the light receiving surfaces of the first light receiving element and the second light receiving element the same.

【作 用】[Effect]

この発明において、第1受光素子の信号導出線
が、該第1受光素子に形成された第1の不感帯で
第1受光素子に接続されているので、第1受光素
子と第2受光素子間の隙間を小さくして、受光セ
ンサー全体の小型化を図ることができると共に、
曲率の小さい測定対象物の測定を可能とし、更に
は、測定可能な最小寸法を更に小さくして、測定
対応範囲を拡大できる。 又、前記不感帯は、第1受光素子の中心から放
射状に拡がる扇形に形成されているので、例えば
測定対象物のエツジが前記中心を通るとき、第1
及び第2受光素子の受光量の比は、受光センサー
の移動方向に拘らず一定に維持される。 更には信号引出線が第2受光素子の受光面を覆
つていないので、第2受光素子の受光面に影が生
じることがなく、このため、センサー出力信号の
S/N比を増大させることができる。 更に、この発明においては、センサーを構成す
る一対の受光素子は、同心円状に配置され、従つ
て、受光素子の境界線と移動方向が一致すること
がなく、該センサーの測定対象物に対する相対移
動方向の如何にかかわらず、確実にエツジを検出
するものである。
In this invention, since the signal lead-out line of the first light-receiving element is connected to the first light-receiving element at the first dead zone formed in the first light-receiving element, the line between the first light-receiving element and the second light-receiving element is By reducing the gap, it is possible to downsize the entire light receiving sensor, and
It is possible to measure a measurement object with a small curvature, and furthermore, it is possible to further reduce the minimum measurable dimension and expand the measurement range. Further, since the dead zone is formed in a fan shape that radiates out from the center of the first light receiving element, for example, when the edge of the object to be measured passes through the center, the first
The ratio of the amount of light received by the second light-receiving element and the second light-receiving element is maintained constant regardless of the moving direction of the light-receiving sensor. Furthermore, since the signal lead line does not cover the light-receiving surface of the second light-receiving element, there is no shadow on the light-receiving surface of the second light-receiving element, which increases the S/N ratio of the sensor output signal. I can do it. Furthermore, in this invention, the pair of light receiving elements constituting the sensor are arranged concentrically, so that the boundary lines of the light receiving elements do not coincide with the moving direction, and the relative movement of the sensor with respect to the object to be measured is prevented. Edges are reliably detected regardless of direction.

【実施例】【Example】

以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 この実施例は、本発明を、投影機のエツジ検出
装置に適用したものであり、第1図ないし第4図
に示されるように、光源ランプ10からの光をコ
ンデンサレンズ12を介して載物台14の下方か
ら、あるいは他の光路を介して載物台14の上方
から、該載物台14上の測定対象物16を照射し
て、その透過光又は反射光に基づき、投影レンズ
18を介してスクリーン10上に、測定対象物1
6の投影画像16Aを結像させ、この投影画像1
6Aにより、間接的に測定対象物16の寸法測定
等をするための投影機20におけるエツジ検出装
置に使用され、前記投影画像16Aとの相対移動
時に生ずる明暗に基づき、位相ずれ信号を発生す
るよう移動面と略平行な面内に同芯状に配設され
た第1及び第2受光素子22A,22Bを含み、
両受光素子22A,22Bの出力に基づくセンサ
ー出力信号のセンサー出力端子23A,23Bに
おけるレベルが、前記相対移動時に生ずる明及び
暗のそれぞれの時に等値となるよう形成された受
光センサー24において、前記第1受光素子22
Aの、外周に隣接する一部を第1の不感帯26A
とし、且つ、前記第2受光素子22Bの、前記第
1の不感帯26Aの径方向外側に隣接する一部を
内周から外周に亘つて第2の不感帯26Bとする
と共に、前記第1受光素子22Aの信号引出線2
8を、前記第1の不感帯26Aにおいて前記第1
受光素子22Aに接続すると共に、前記第2の不
感帯26Bを通つて前記第2受光素子22Bの外
側に導出するように配置したものである。 ここで、前記第1の不感帯26A及び第2の不
感帯26Bは、前記第1受光素子22Aの中心か
ら一定角度で放射方向に拡がる同一の扇形領域の
一部として、第1受光素子22A及び第2受光素
子22Bを切欠いて、その空間部に形成されたも
のである。 前記信号引出線28は、第1の不感帯26A内
において受光素子22Aに接続されると共に、凹
部となつた第2の不感帯26B内を通り、第2の
受光素子22Bの外側に至るように配線されてい
る。 ここで、前記信号引出線28の第1受光素子2
2A側の接続端部29は、第4図に示されるよう
に、扇形の第1の不感帯26Aを埋める扇形の接
続先端部29Aと、この接続先端部29Aの基端
側から延在し、前記第2の不感帯26B内を第2
受光素子22Bの端部に接触しないように貫通す
る細径の引出部29Bからなり、この引出部29
Bの外端に信号引出線28の本体が接続されてい
る。 図の符号30は第1受光素子22A及び第2受
光素子22Bが取付けられているチツプ、32は
第2受光素子22Bの信号引出線をそれぞれ示
す。 ここで、前記第1受光素子22Aと第2受光素
子22Bの間の隙間34は、絶縁材を充填しない
状態で、10μm程度あればよい。 又、この実施例において、前記第1受光素子2
2A,22Bの、受光面35A,35Bは受光セ
ンサー24の中心軸に対して直交する同一平面上
にあるように面一に形成されている。 更に、これら受光面35A,35Bは、その有
効受光面積が同一となるようにされている。 ここで、前記信号引出線28の一部である接続
端部29は、前記第1受光素子22A及び第2受
光素子22Bの受光面35A,35Bよりも引込
んだ位置に配置されている。 前記エツジ検出装置は、前記受光センサー24
における前記センサー出力端子23A,23Bに
接続され、前記位相ずれ信号の差を演算する差演
算器36と、前記差演算器36の差動出力信号と
高位及び低位レベルの参照信号とを比較して、該
差動出力信号が高位及び低位レベル間にあるとき
ホールド信号を形成して、前記センサー出力信号
のうち一個のセンサー信号をホールドし、このホ
ールドされた高位ホールド信号と低位ホールド信
号間に該出力信号があることをもつて、前記位相
ずれ信号の基準レベル信号とのクロスポイントを
含む特定領域で信号を出力する領域信号発生器3
8と、この領域信号発生器38から信号が出力さ
れている間に、前記差演算器36の差動出力信号
と予め設定された基準レベル信号とのクロス信号
を出力する検知手段40とを設けたものである。 前記センサーは、第1図に示されるように、投
影機20のスクリーン10の上面にこれと平行に
かつ摺動可能に載置された透明板42と一体的に
設けられ、前記透明板42とともに、移動できる
ようにされている。 ここで、前記センサー24は、前記第1及び第
2受光素子22A,22Bの他に、第1受光素子
22A及び受光素子22Bの出力を変換するため
の電流−電圧変換器43A,43B及びこれらの
出力電圧を増幅するためのアンプ46A,46B
を備えている。 これらのアンプ46A及び46Bは、全暗で、
前記第1及び第2受光素子22A,22Bの暗電
圧をキヤンセルするようにオフセツト調整される
とともに、全明で、センサー出力端子23A,2
3Bでの出力が同一レベルとなるようにゲインの
調整がなされている。 前記領域信号発生器38は、前記差演算器36
の差動出力信号と高位レベル参照信号とを比較
し、該差動出力信号が高位レベルより低いときホ
ールド信号を出力する第1の比較器44Aと、低
位レベルの参照信号と比較し、該差動出力信号が
低位レベルよりも高いときホールド信号を出力す
る第2の比較器44Bと、前記第1の及び第2比
較器44A,44Bから入力される前記ホールド
信号にもとづき前記センサー24の一方のセンサ
ー出力信号bをホールドし、且つ、ホールド信号
が入力されないとき該センサー出力信号bをサン
プリングする第1及び第2のサンプルホールド回
路46A,46Bと、これら第1及び第2のサン
プルホールド回路46A,46Bの出力信号と前
記センサー出力信号bとを比較し、該出力信号が
センサー出力信号bよりも小さいとき信号を出力
する第3の比較器48Aと、前記出力信号と前記
センサー出力信号bとを比較し、該出力信号がセ
ンサー出力信号bよりも大きいとき信号を出力す
る第4の比較器48Bと、前記第3及び第4の比
較器48A,48Bの一方のみが信号を出力する
とき領域信号を発生するエクスクルーシブORゲ
ート50と、を備えて形成されている。 又、前記検知手段40は、前記差演算器36の
出力信号と基準レベルの信号とを比較して、両者
が一致するとき、即ちクロスポイントにおいて信
号を出力する比較器52と、この比較器52から
信号が出力されたとき、これに基づいてエツジパ
ルス信号を発生するパルス信号発生器54と、こ
のパルス信号発生器54及び前記領域信号発生器
38の両者から信号が出力されているときのみエ
ツジ検出信号を出力するANDゲート56と、を
備えている。このANDゲート56からの出力信
号は、載物台14に連動する変位検出装置58の
カウンタ60にエツジ検出信号を出力するように
されている。 この変位検出装置58は、前記載物台14に連
動してその移動量に応じてパルス信号を発生する
エンコーダ62と、このエンコーダ62から出力
されるパルス信号を読取る前記カウンタ60とか
ら構成されている。 このカウンタ60は、前記ANDゲート56か
らエツジ検出信号が入力されるときに、その読取
り値を記憶装置64に出力するようにされてい
る。 次に上記実施例の作用を説明する。 スクリーン10上に結像された測定対象物16
の投影画像16Aを、センサー24に対して一方
向に相対的に移動させ、投影画像16Aのエツジ
がセンサー24を横切るようにする。 投影画像16Aが、センサー24に相対的に接
近しかつこれを通過した場合は、第1及び第2受
光素子22A及び22Bにより得られ、且つ、電
流−電圧変換器43A,43Bを経てアンプ46
A,46Bにより調整されて、センサー出力端子
23A,23Bから発生する出力信号は、第5図
Aに符号a及びbによつて示されるように、振幅
の等しい位相ずれ信号となる。これらの出力信号
は、第5図Bに示されるように、差演算器36に
よりc=a−bに演算され、前記領域信号発生器
38の第1及び第2の比較器44A及び44Bに
それぞれ入力される。 一方、前記センサー出力端子23Bからの出力
信号bも、前記領域信号発生器18の第1及び第
2の比較器44A,44Bにそれぞれ入力され
る。 第5図Cに示されるように、前記第1の比較器
44Aは、参照電圧Vref+と入力信号cとを比
較して信号cがVref+よりも小さいときサンプ
リング信号bを前記第1のサンプルホールド回路
46Aに出力する。又、第5図Dに示されるよう
に、前記第2の比較器44Bは、入力された信号
cと参照電圧Vref−とを比較して、信号cが
Vref−よりも小さい時サンプリング信号eを第
2のサンプルホールド回路46Bに出力する。な
お、前記第1及び第2の比較器44A,44B
は、チヤタリング防止のため第5図Bに示される
如く、ヒステリシス特性を持たせてある。 前記第1及び第2のサンプルホールド回路46
A,46Bは、第1の比較器44Aからサンプリ
ング信号dが出力されているとき及び第2の比較
器44Bからサンプリング信号eが出力されると
きセンサー出力信号bのサンプリングを行うと共
に、これらサンプリング信号d及びeが出力され
ていないときは、各々サンプリングの最終時点で
の信号値をホールドするようにされている。 従つて、これらサンプルホールド回路46A,
46Bは、第5図Eにおいて破線及び一点鎖線で
示されるようにハイホールド信号f及びローホー
ルド信号gをそれぞれ第3の比較器48A及び第
4の比較器48Bに出力するようにされている。 これら第3の比較器48A及び第4の比較器4
8Bは、第5図F,Gに示されるように、入力さ
れたハイホールド信号f及びローホールド信号g
を前記センサー出力信号aと比較して、これらハ
イホールド信号f及びローホールド信号gがセン
サー出力信号bよりも大きいときにそれぞれ信号
をh及びiをエクスクルシーブORゲート50に
出力する。 このエクスクルーシブORゲート50は、第5
の比較器48A及び第4の比較器48Bの一方の
みから信号が出力されている時に、第5図H及び
第6図に示されるように「1」のデジタル信号j
を出力する。 一方、前記差演算器36によつて出力される差
動出力信号cは検知手段40の比較器52に入力
され、この比較器52は、第5図Iに示されるよ
うに、差動出力信号cが0の基準レベル信号とク
ロスする時に「1」のデジタル信号kを出力す
る。 比較器52の出力に基づき、パルス信号発生器
54は、第5図Jに示されるようなパルス信号e
をANDゲート56に出力する。 前記パルス信号発生器54からのパルス信号l
と、エクスクルーシブORゲート50からのデジ
タル信号jは、ANDゲート56に入力され、こ
のANDゲートは、該入力信号が共に「1」の時
に、第5図Kで示されるように、例えば、
10μSecのパルス信号mを出力し、この時点で、
投影画像16Aのエツジを検出するものである。 上記は、正常に測定ができた場合のものである
が、測定環境によつては、光学的、電気的ノイズ
や載物台14の振動等を原因として、前記差動出
力信号cが一時的に変動を生じることがある。 この場合、従来のエツジ検出装置においては、
領域信号を発生できなくなつたり、あるいは差動
出力信号と基準信号とのクロスポイント、即ちエ
ツジの位置のでない時点で領域信号が出力された
りするために、エツジの検出が不能となることが
あつた。 上記実施例においては、例えば第6図に示され
るように載物台14の振動によつてセンサー出力
信号a及びbが振動中心線66を中心として1回
振動した場合、これらセンサー出力信号a及びb
は第6図Aに示されるようになる。 従来のエツジ検出装置の場合は、差動出力信号
等検知すべき信号自体の振動、変動まで配慮され
ていないから、これらセンサー出力信号a及びb
が振動中心線66の位置において落込んだときに
誤つて信号が発生されることが多い。この実施例
の場合、第6図Eに示されるように前記センサー
24の振動によつてハイホールド信号fが変動
し、これに応じて、第3の比較器48Aの出力信
号hが出力され、且つ、エクスクルシーブORゲ
ート50からデジタル信号jも出力されるが、こ
のエクスクルシーブORゲート50から出力され
る領域信号j自体が前記振動によつてシフトされ
ることはない。即ち、差動出力信号の振動等が発
生したとしても、これに影響されず、クロスポイ
ントを含む領域を確実に特定できる。 従つて、比較器52からの出力信号kに基づい
たパルス信号lと重なり合う時点で領域信号jが
出力されて、これにより、ANDゲート56から
エツジ信号mが出力されることになる。 エツジ信号mは、変位検出装置58におけるカ
ウンタ60に入力され、カウンタ60はこのエツ
ジ信号mが入力された時点における読取り値を記
憶装置64に出力して、載物台14上の測定対象
物16のエツジの位置を検出することになる。 記憶装置64に記憶された信号は、他の演算装
置に出力されたり、プリントアウトされたり、あ
るいは、デイスプレイに表示されることになる。 この実施例において、第1受光素子22Aの信
号引出線28は、該第1受光素子22Aに形成さ
れた第1の不感帯26Aにおいて第1受光素子2
2Aに接続されているので、第1受光素子22A
と第2受光素子22Bとの間に、信号引出線28
を接続するためのスペースが不要となる。 このため、第2受光素子22Bの外径を、その
受光面積を縮小することなく、小さくすることが
でき、受光センサー24全体の小型化を図ること
ができる。 従つて、これら第1受光素子22A及び第2受
光素子22Bが取付けられているチツプ30の大
きさは、一辺が1mmの正方形とすることができ
る。 又、第1及び第2受光素子22A,22Bの全
体の外径を小さくすることができるので、測定対
象物の測定可能な最小外形寸法を小さくすること
ができ、測定対象物の曲率が小さい場合において
も、そのエツジ等の検出が可能となる。 又、上記実施例において、第1受光素子22A
の信号引出線28は、第2受光素子22Bを切欠
いて形成された第2の不感帯26B内を通る引出
部29Bを介して外部に導出されているので、該
信号引出線28によつて第2受光素子22Bの受
光面35Bに影が生じることがなく、従つて、セ
ンサー出力のS/N比の改善を図ることができ
る。 更には、前記信号引出線28を、第2受光素子
22Bの受光面35Bから浮かせて配線したり、
且つ、スクリーン10と信号引出線28との干渉
を避けるために、第1及び第2受光素子22A,
22Bの受光面35A,35Bと、スクリーン1
0との間のクリアランスを大きく取つたりする必
要がないために、第1及び第2受光素子22A,
22Bの受光面35A,35Bを、スクリーン1
0により接近させて相対移動させることができ、
従つて、受光量を増大させて、S/N比の改善を
図ることができる。 ここで、上記実施例において、測定対象物16
が、例えば半透明硝子製品からなる、光を完全に
遮断できない材質の場合、第5図A及び第6図A
にそれぞれ示されるように、暗部におけるセンサ
ー出力信号a及びbは該センサー出力信号を明に
おいて「1」、全暗において「0」とした場合に、
0よりも大きく、「1」に接近した値となる。 この場合、これらセンサー出力信号a又bは自
体を参照電圧Vref−と比較すると該参照信号
Vref−との交点を得ることができず、このため
に、領域信号を得ることができない場合がある。 この実施例においては、領域信号を差演算器3
6の差動出力信号即ちc=a−bに基づいて形成
するようにしているので、測定対象物16が半透
明素材の場合であつても、確実に領域信号を得る
ことができる。 又、この実施例においては、センサー24を構
成する第1及び第2受光素子22A,22Bが、
同芯円状に形成され、且つこれらによつて発生す
るセンサー出力端子23A,23Bにおける信号
の出力レベルが等しくされているので、第1及び
第2受光素子22Aと22Bの境界線と移動方向
が一致することなく、センサー24の投影画像1
6Aに対する相対的移動方向の如何にかかわら
ず、均一の出力の信号を得ることができ、従つて
センサーの、被測定物に対する相対移動方向の制
限がなく、高精度にエツジ検出を行うことができ
る。 ここで、前記第1不感帯26A及び第2不感帯
26Bの方向と、センサー24の移動方向とが一
致した場合、センサー出力の低下があるが、これ
ら第1の不感帯26A及び第2の不感帯26B
は、第1受光素子22Aの中心から一方にのみ放
射方向に形成されているので、第1及び第2の不
感帯26A,26Bの反対側部分では受光が可能
であり、従つて、センサー24の移動方向と第1
及び第2の不感帯26A,26Bの方向とが一致
しても、エツジの検出を行うことができる。 又、不感帯26A,26Bが前述のように放射
方向に形成されているので、エツジが第1受光素
子22Aの中心を通る限り、第1、第2受光素子
22A,22Bの受光面積の比がセンサー移動方
向によつて変化がない。従つて、センサー移動方
向の制限がない。 又、前記実施例において、第1及び第2受光素
子22A,22Bは、その受光面積が等しくされ
ることによつて、センサー出力端子23A,23
Bが等しくなるようにされているが、これは、セ
ンサー出力端子23Aと23Bにおける出力信号
が同一レベルとなるものであればよく、従つて、
受光素子22A,22Bとセンサー出力端子23
A,23Bとの間にアンプを配置したり、又は、
アンプを設けることなく、両センサー出力端子2
3A,23Bの出力レベルを等しくするようにし
てもよい。 更に前記実施例は、載物台14を移動させるこ
とにより投影画像16Aをセンサー24に対して
移動させるものであるが、これは、投影画像16
Aに対してセンサー24を移動させるようにして
もよい。 更に、上記実施例において、第1受光素子22
A及び第2受光素子22Bの間は、隙間34が形
成され、両者が接触しないようにされているが、
これは、例えばフイルム状の絶縁体を介して両者
を接触して配置するようにしてもよい。 この場合は両者間の隙間は不要となる。 又、上記実施例は、投影機においてそのスクリ
ーン上の投影画像のエツジを測定する場合のもの
であるが、本発明はこれに限定されるものでな
く、透過光又は反射光を検出して、直接的又は間
接的に測定対象物の寸法測定をするための光電式
測定機器におけるセンサー構造に一般的に適用さ
れるものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to an edge detection device for a projector, and as shown in FIGS. The measurement target 16 on the stage 14 is irradiated from below the stage 14 or from above the stage 14 via another optical path, and the projection lens 18 is set based on the transmitted light or reflected light. The object to be measured 1 is placed on the screen 10 through the
6 projection image 16A is formed, and this projection image 1
6A is used in the edge detection device in the projector 20 for indirectly measuring the dimensions of the measurement object 16, etc., and generates a phase shift signal based on the brightness and darkness that occurs when moving relative to the projected image 16A. Including first and second light receiving elements 22A and 22B arranged concentrically in a plane substantially parallel to the moving plane,
In the light receiving sensor 24, the level of the sensor output signal based on the output of both the light receiving elements 22A, 22B at the sensor output terminals 23A, 23B is the same value at each of the bright and dark times that occur during the relative movement. First light receiving element 22
A part adjacent to the outer periphery is the first dead zone 26A
In addition, a part of the second light receiving element 22B adjacent to the outside in the radial direction of the first dead zone 26A is defined as a second dead zone 26B from the inner circumference to the outer circumference, and the first dead zone 22A Signal leader line 2
8 in the first dead zone 26A.
It is connected to the light receiving element 22A and is arranged so as to be led out to the outside of the second light receiving element 22B through the second dead zone 26B. Here, the first dead zone 26A and the second dead zone 26B are part of the same fan-shaped area that extends in the radial direction at a constant angle from the center of the first light receiving element 22A. The light receiving element 22B is cut out and formed in the space. The signal lead line 28 is connected to the light receiving element 22A within the first dead zone 26A, and is wired to pass through the second dead zone 26B, which is a recess, and reach the outside of the second light receiving element 22B. ing. Here, the first light receiving element 2 of the signal lead line 28
As shown in FIG. 4, the connection end 29 on the 2A side extends from a fan-shaped connection tip 29A that fills the fan-shaped first dead zone 26A, and from the proximal end side of this connection tip 29A. The inside of the second dead zone 26B is
It consists of a small-diameter pull-out portion 29B that penetrates the light-receiving element 22B so as not to touch the end thereof, and this pull-out portion 29
The main body of the signal lead line 28 is connected to the outer end of B. In the figure, reference numeral 30 indicates a chip to which the first light receiving element 22A and the second light receiving element 22B are attached, and 32 indicates a signal lead line of the second light receiving element 22B. Here, the gap 34 between the first light receiving element 22A and the second light receiving element 22B may be about 10 μm without being filled with an insulating material. Further, in this embodiment, the first light receiving element 2
The light-receiving surfaces 35A and 35B of the light-receiving sensors 2A and 22B are flush with each other so as to be on the same plane orthogonal to the central axis of the light-receiving sensor 24. Furthermore, these light receiving surfaces 35A and 35B are designed to have the same effective light receiving area. Here, the connection end portion 29, which is a part of the signal lead line 28, is arranged at a position retracted from the light receiving surfaces 35A, 35B of the first light receiving element 22A and the second light receiving element 22B. The edge detection device includes the light receiving sensor 24
A difference calculator 36 is connected to the sensor output terminals 23A and 23B and calculates the difference between the phase shift signals, and a differential output signal of the difference calculator 36 is compared with high-level and low-level reference signals. , forming a hold signal to hold one sensor signal among the sensor output signals when the differential output signal is between high and low levels, and forming a hold signal between the high hold signal and the low hold signal. A region signal generator 3 that outputs a signal in a specific region including the cross point of the phase shift signal and the reference level signal when there is an output signal.
8, and a detection means 40 for outputting a cross signal between the differential output signal of the difference calculator 36 and a preset reference level signal while the signal is being output from the region signal generator 38. It is something that As shown in FIG. 1, the sensor is provided integrally with a transparent plate 42 that is slidably placed on the upper surface of the screen 10 of the projector 20 in parallel with the screen 10, and is mounted together with the transparent plate 42. , being able to move. Here, the sensor 24 includes, in addition to the first and second light receiving elements 22A and 22B, current-voltage converters 43A and 43B for converting the outputs of the first light receiving element 22A and the light receiving element 22B; Amplifiers 46A and 46B for amplifying the output voltage
It is equipped with These amplifiers 46A and 46B are completely dark,
The offset is adjusted to cancel the dark voltage of the first and second light receiving elements 22A, 22B, and the sensor output terminals 23A, 2 are fully bright.
The gain is adjusted so that the output at 3B is at the same level. The area signal generator 38 is connected to the difference calculator 36.
A first comparator 44A compares the differential output signal with a high level reference signal and outputs a hold signal when the differential output signal is lower than the high level; a second comparator 44B that outputs a hold signal when the dynamic output signal is higher than the low level; and a second comparator 44B that outputs a hold signal when the dynamic output signal is higher than the low level; First and second sample and hold circuits 46A and 46B that hold the sensor output signal b and sample the sensor output signal b when the hold signal is not input, and these first and second sample and hold circuits 46A, A third comparator 48A that compares the output signal of 46B with the sensor output signal b and outputs a signal when the output signal is smaller than the sensor output signal b; A fourth comparator 48B outputs a signal when the output signal is larger than the sensor output signal b, and a region signal when only one of the third and fourth comparators 48A, 48B outputs a signal. An exclusive OR gate 50 that generates . The detection means 40 also includes a comparator 52 that compares the output signal of the difference calculator 36 with a reference level signal and outputs a signal when the two match, that is, at a cross point. Edge detection is performed only when a pulse signal generator 54 generates an edge pulse signal based on the signal output from the pulse signal generator 54, and a signal is output from both this pulse signal generator 54 and the area signal generator 38. An AND gate 56 that outputs a signal is provided. The output signal from this AND gate 56 is adapted to output an edge detection signal to a counter 60 of a displacement detection device 58 interlocked with the stage 14. This displacement detection device 58 is composed of an encoder 62 that is linked to the document stage 14 and generates a pulse signal according to the amount of movement thereof, and the counter 60 that reads the pulse signal output from the encoder 62. There is. This counter 60 is configured to output its read value to a storage device 64 when an edge detection signal is input from the AND gate 56. Next, the operation of the above embodiment will be explained. Measurement object 16 imaged on screen 10
The projected image 16A is moved relative to the sensor 24 in one direction so that the edge of the projected image 16A crosses the sensor 24. When the projected image 16A approaches the sensor 24 relatively and passes through it, it is obtained by the first and second light receiving elements 22A and 22B, and is transmitted to the amplifier 46 via the current-voltage converters 43A and 43B.
A, 46B, the output signals generated from the sensor output terminals 23A, 23B are equal amplitude, out-of-phase signals, as indicated by a and b in FIG. 5A. As shown in FIG. 5B, these output signals are calculated by the difference calculator 36 to give c=a−b, and are sent to the first and second comparators 44A and 44B of the area signal generator 38, respectively. is input. On the other hand, the output signal b from the sensor output terminal 23B is also input to the first and second comparators 44A and 44B of the area signal generator 18, respectively. As shown in FIG. 5C, the first comparator 44A compares the reference voltage Vref+ and the input signal c, and when the signal c is smaller than Vref+, the first comparator 44A transfers the sampling signal b to the first sample hold circuit. Output to 46A. Further, as shown in FIG. 5D, the second comparator 44B compares the input signal c and the reference voltage Vref-, and determines whether the signal c is
When it is smaller than Vref-, the sampling signal e is output to the second sample hold circuit 46B. Note that the first and second comparators 44A, 44B
has a hysteresis characteristic as shown in FIG. 5B to prevent chattering. The first and second sample and hold circuits 46
A, 46B samples the sensor output signal b when the first comparator 44A outputs the sampling signal d and when the second comparator 44B outputs the sampling signal e, and also samples these sampling signals. When d and e are not output, the signal values at the final sampling time are held. Therefore, these sample and hold circuits 46A,
46B is configured to output a high hold signal f and a low hold signal g to the third comparator 48A and the fourth comparator 48B, respectively, as shown by the broken line and the dashed line in FIG. 5E. These third comparator 48A and fourth comparator 4
8B indicates the input high hold signal f and low hold signal g as shown in FIG. 5F and G.
is compared with the sensor output signal a, and when the high hold signal f and the low hold signal g are larger than the sensor output signal b, the signals h and i are outputted to the exclusive OR gate 50, respectively. This exclusive OR gate 50 is the 5th
When a signal is output from only one of the comparator 48A and the fourth comparator 48B, the digital signal j of "1" is output as shown in FIG. 5H and FIG.
Output. On the other hand, the differential output signal c output by the difference calculator 36 is input to the comparator 52 of the detection means 40, and this comparator 52 receives the differential output signal c as shown in FIG. When c crosses the reference level signal of 0, a digital signal k of "1" is output. Based on the output of the comparator 52, the pulse signal generator 54 generates a pulse signal e as shown in FIG.
is output to the AND gate 56. Pulse signal l from the pulse signal generator 54
and the digital signal j from the exclusive OR gate 50 are input to an AND gate 56, which, when both input signals are "1", performs the following, as shown in FIG. 5K, for example:
A pulse signal m of 10 μSec is output, and at this point,
This is to detect edges of the projected image 16A. The above is for the case where the measurement was performed normally, but depending on the measurement environment, the differential output signal c may be temporarily affected by optical or electrical noise, vibration of the stage 14, etc. fluctuations may occur. In this case, in the conventional edge detection device,
Edge detection may become impossible because the area signal cannot be generated or the area signal is output at a cross point between the differential output signal and the reference signal, that is, at a point other than the edge position. Ta. In the above embodiment, when the sensor output signals a and b oscillate once about the vibration center line 66 due to the vibration of the stage 14 as shown in FIG. b
becomes as shown in FIG. 6A. In the case of conventional edge detection devices, the vibrations and fluctuations of the signals themselves to be detected, such as differential output signals, are not considered, so these sensor output signals a and b
A false signal is often generated when the vibration center line 66 falls at the location of the vibration centerline 66. In this embodiment, as shown in FIG. 6E, the high hold signal f fluctuates due to the vibration of the sensor 24, and in response, the output signal h of the third comparator 48A is output. Further, although a digital signal j is also output from the exclusive OR gate 50, the area signal j itself output from the exclusive OR gate 50 is not shifted by the vibration. That is, even if vibration or the like occurs in the differential output signal, the area including the cross point can be reliably specified without being affected by this. Therefore, the region signal j is output at the time when it overlaps with the pulse signal l based on the output signal k from the comparator 52, and as a result, the edge signal m is output from the AND gate 56. The edge signal m is input to a counter 60 in the displacement detection device 58, and the counter 60 outputs the read value at the time when the edge signal m is input to the storage device 64, and The position of the edge will be detected. The signals stored in the storage device 64 will be output to another computing device, printed out, or displayed on a display. In this embodiment, the signal lead line 28 of the first light receiving element 22A is connected to the first light receiving element 22A in the first dead zone 26A formed in the first light receiving element 22A.
2A, so the first light receiving element 22A
A signal lead line 28 is connected between the
No space is required to connect. Therefore, the outer diameter of the second light-receiving element 22B can be reduced without reducing its light-receiving area, and the overall size of the light-receiving sensor 24 can be reduced. Therefore, the size of the chip 30 on which the first light receiving element 22A and the second light receiving element 22B are attached can be a square with each side being 1 mm. Furthermore, since the overall outer diameter of the first and second light-receiving elements 22A and 22B can be made smaller, the minimum measurable external dimension of the object to be measured can be reduced, and when the curvature of the object to be measured is small. It is also possible to detect edges etc. Further, in the above embodiment, the first light receiving element 22A
The signal lead line 28 is led out to the outside via the lead part 29B passing through the second dead zone 26B formed by cutting out the second light receiving element 22B. There is no shadow on the light-receiving surface 35B of the light-receiving element 22B, and therefore the S/N ratio of the sensor output can be improved. Furthermore, the signal lead line 28 may be wired so as to float above the light receiving surface 35B of the second light receiving element 22B,
In addition, in order to avoid interference between the screen 10 and the signal lead line 28, the first and second light receiving elements 22A,
22B light receiving surfaces 35A, 35B and screen 1
Since there is no need to provide a large clearance between the first and second light receiving elements 22A,
The light receiving surfaces 35A and 35B of 22B are
0 allows for relative movement by approaching
Therefore, the amount of light received can be increased and the S/N ratio can be improved. Here, in the above embodiment, the measurement object 16
However, in the case of a material that cannot completely block light, such as a translucent glass product, Fig. 5A and Fig. 6A
As shown in the following, the sensor output signals a and b in the dark area are set to "1" in bright light and "0" in complete darkness.
It is a value larger than 0 and close to "1". In this case, when these sensor output signals a or b compare themselves with the reference voltage Vref-, the reference voltage Vref-
It may not be possible to obtain the intersection point with Vref-, and therefore it may not be possible to obtain the area signal. In this embodiment, the region signal is processed by the difference calculator 3.
6 differential output signals, that is, c=a−b, the area signal can be reliably obtained even if the measurement object 16 is a semitransparent material. Further, in this embodiment, the first and second light receiving elements 22A and 22B that constitute the sensor 24 are
Since the sensor output terminals 23A and 23B are formed concentrically and the output levels of the signals generated by these are equal, the boundary line between the first and second light-receiving elements 22A and 22B and the direction of movement are the same. Projection image 1 of sensor 24 without matching
Regardless of the direction of movement relative to 6A, a uniform output signal can be obtained, so there is no restriction on the direction of movement of the sensor relative to the object to be measured, and edge detection can be performed with high precision. . Here, if the directions of the first dead zone 26A and the second dead zone 26B match the moving direction of the sensor 24, the sensor output decreases;
is formed in the radial direction only in one direction from the center of the first light receiving element 22A, so light can be received at the opposite side of the first and second dead zones 26A and 26B, and therefore the movement of the sensor 24 is direction and first
Edges can be detected even if the directions of the second dead zones 26A and 26B match. In addition, since the dead zones 26A and 26B are formed in the radial direction as described above, as long as the edge passes through the center of the first light receiving element 22A, the ratio of the light receiving areas of the first and second light receiving elements 22A and 22B is equal to the sensor. There is no change depending on the direction of movement. Therefore, there is no restriction on the direction of sensor movement. Further, in the embodiment, the first and second light receiving elements 22A, 22B have the same light receiving area, so that the sensor output terminals 23A, 23
B are set to be equal, but this only requires that the output signals at the sensor output terminals 23A and 23B be at the same level; therefore,
Light receiving elements 22A, 22B and sensor output terminal 23
Place an amplifier between A and 23B, or
Both sensor output terminals 2 without installing an amplifier
The output levels of 3A and 23B may be made equal. Furthermore, in the embodiment described above, the projected image 16A is moved relative to the sensor 24 by moving the stage 14;
The sensor 24 may be moved relative to A. Furthermore, in the above embodiment, the first light receiving element 22
A gap 34 is formed between A and the second light receiving element 22B to prevent them from coming into contact with each other.
For example, the two may be placed in contact with each other via a film-like insulator. In this case, there is no need for a gap between the two. Further, although the above embodiment is for measuring the edge of a projected image on a screen of a projector, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, but can be performed by detecting transmitted light or reflected light, It is generally applied to a sensor structure in a photoelectric measuring device for directly or indirectly measuring the dimensions of an object to be measured.

【発明の効果】【Effect of the invention】

本発明は上記のように構成したので、同芯型2
要素受光素子からなる受光センサーにおいて、そ
の小型化、S/N比の向上を図ることができると
共に、測定対象物の、測定可能最小寸法を小さく
し、更には、曲率の小さな測定対象物の検出も可
能とすることができるという優れた効果を有す
る。
Since the present invention is configured as described above, the concentric type 2
In a light-receiving sensor consisting of elemental light-receiving elements, it is possible to reduce the size and improve the S/N ratio, reduce the minimum measurable dimension of the object to be measured, and furthermore, detect objects with small curvature. It also has the excellent effect of making it possible to

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

第1図は本発明に係る光電式測定機器における
受光センサー構造を投影機に実施した場合の実施
例を示す光学系統図、第2図は同実施例の構成を
示すブロツク図、第3図は同実施例における第1
及び第2受光素子と信号引出線の関係を示す拡大
平面図、第4図は第3図の−線に沿う断面
図、第5図は同実施例における信号処理の過程を
示す線図、第6図は同実施例のセンサー出力変動
時における信号処理の過程を示す線図、第7図は
本出願人による先行出願における受光素子と信号
引出線の関係を示す平面図、第8図は同受光素子
と測定対象物との関係を示す平面図である。 16…測定対象物、16A…投影画像、22A
…第1受光素子、22B…第2受光素子、24…
センサー、26A…第1の不感帯、26B…第2
の不感帯、28…信号引出線、29…接続端部、
29A…接続先端部、29B…引出部、30…チ
ツプ、35A,35B…受光面。
Fig. 1 is an optical system diagram showing an embodiment in which the light receiving sensor structure of the photoelectric measuring instrument according to the present invention is implemented in a projector, Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of the same embodiment, and Fig. 3 is The first in the same example
FIG. 4 is a sectional view taken along the - line in FIG. 3; FIG. 5 is a line diagram showing the process of signal processing in the same embodiment; Fig. 6 is a diagram showing the signal processing process when the sensor output fluctuates in the same embodiment, Fig. 7 is a plan view showing the relationship between the light receiving element and the signal lead line in the earlier application by the present applicant, and Fig. 8 is the same diagram. FIG. 3 is a plan view showing the relationship between a light receiving element and a measurement target. 16...Measurement object, 16A...Projected image, 22A
...First light receiving element, 22B... Second light receiving element, 24...
Sensor, 26A...first dead zone, 26B...second
dead zone, 28...signal leader line, 29...connection end,
29A... Connection tip, 29B... Drawer part, 30... Chip, 35A, 35B... Light receiving surface.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 中央の第1受光素子及びこれを囲む環状の第
2受光素子の同心型2要素受光素子からなる受光
センサーにより、測定対象物からの透過光又は反
射光を受光して、その受光量変化に対応する異な
る電気信号に変換し、これら電気信号に基づき前
記測定対象物の寸法を測定する光電式測定機器に
おける受光センサー構造において、前記第1受光
素子の、中心から一定角度で放射方向に拡がつて
外周に至る扇形領域を第1の不感帯とし、且つ、
前記第2受光素子の、前記第1の不感帯の径方向
外側に隣接し、前記扇形領域の拡張部分となる一
部を内周から外周に亘つて第2の不感帯とし、前
記第1受光素子の信号引出線を、前記第1の不感
帯において該第1受光素子に接続すると共に、前
記第2の不感帯を通つて前記第2受光素子の外側
に導出するように配置してなる光電式測定機器に
おける受光センサー構造。 2 前記第2の不感帯は、前記第2受光素子の一
部を切欠いて形成した空間部とされたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の光電式測定機
器における受光センサー構造。 3 前記第1の不感帯は、前記第1受光素子の一
部を切欠いて形成された空間部とされると共に、
前記信号導出線は該空間部内で、該第1受光素子
に接続されたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項又は第2項記載の光電式測定機器における受
光センサー構造。 4 前記信号導出線は、前記第1受光素子及び第
2受光素子の受光面よりも引込んだ位置に配線さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
第3項のいずれかに記載の光電式測定機器におけ
る受光センサー構造。 5 前記第1受光素子と第2受光素子の受光面が
面一とされたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項乃至第4項のうちいずれかに記載の光電式測
定機器における受光センサー構造。 6 前記第1受光素子と第2受光素子の受光面の
有効面積が同一とされた特許請求の範囲第1項乃
至第5項のうちいずれかに記載の光電式測定機器
における受光センサー構造。
[Scope of Claims] 1. A light-receiving sensor consisting of a concentric two-element light-receiving element consisting of a first light-receiving element in the center and a second annular light-receiving element surrounding the first light-receiving element, which receives transmitted light or reflected light from an object to be measured. In the light receiving sensor structure of a photoelectric measuring instrument that converts the received light into different electrical signals corresponding to changes in the amount of light received and measures the dimensions of the object to be measured based on these electrical signals, the first light receiving element is set at a certain angle from the center. A fan-shaped area extending in the radial direction and reaching the outer periphery is a first dead zone, and
A part of the second light-receiving element adjacent to the outside in the radial direction of the first dead zone and serving as an expanded portion of the fan-shaped area is defined as a second dead zone extending from the inner circumference to the outer circumference of the first light-receiving element. A photoelectric measuring instrument in which a signal lead line is connected to the first light-receiving element in the first dead zone and is arranged so as to be led out to the outside of the second light-receiving element through the second dead zone. Light receiving sensor structure. 2. The light receiving sensor structure in a photoelectric measuring instrument according to claim 1, wherein the second dead zone is a space formed by cutting out a part of the second light receiving element. 3. The first dead zone is a space formed by cutting out a part of the first light receiving element, and
3. The light receiving sensor structure in a photoelectric measuring instrument according to claim 1, wherein the signal lead-out line is connected to the first light receiving element within the space. 4. According to any one of claims 1 to 3, wherein the signal lead-out line is wired at a position retracted from the light-receiving surfaces of the first light-receiving element and the second light-receiving element. A light receiving sensor structure in the photoelectric measuring device described. 5. A light-receiving sensor in a photoelectric measuring instrument according to any one of claims 1 to 4, wherein the light-receiving surfaces of the first light-receiving element and the second light-receiving element are flush with each other. structure. 6. A light-receiving sensor structure in a photoelectric measuring instrument according to any one of claims 1 to 5, wherein the effective areas of the light-receiving surfaces of the first light-receiving element and the second light-receiving element are the same.
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