JPH0467613B2 - - Google Patents
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- JPH0467613B2 JPH0467613B2 JP60033464A JP3346485A JPH0467613B2 JP H0467613 B2 JPH0467613 B2 JP H0467613B2 JP 60033464 A JP60033464 A JP 60033464A JP 3346485 A JP3346485 A JP 3346485A JP H0467613 B2 JPH0467613 B2 JP H0467613B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- spatial filter
- sin
- multiplier
- sine wave
- Prior art date
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- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 4
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
イ 「発明の目的」
〔産業上の利用分野〕
本発明は、空間フイルタの出力を導入し、パタ
ーンの移動量を示す信号を読取る装置に関するも
のである。
ーンの移動量を示す信号を読取る装置に関するも
のである。
空間フイルタは、各種のものがあるが、ここで
は受光素子で構成された空間フイルタを例にとつ
て説明する。
は受光素子で構成された空間フイルタを例にとつ
て説明する。
第２図は、従来の空間フイルタの信号読取り装
置の構成を示した図である。同図において、１は
空間フイルタであり、受光素子（例えばフオトダ
イオード）PD1，PD2，…PDoがアレイ状に配列
されたものである。そして、隣接する受光素子の
複数個（第２図では４個）の集まりを１ピツチと
して、同一のピツチで空間フイルタ１を複数のブ
ロツクに分ける。この分けた各１ピツチを構成す
る受光素子のうち、同じ順位にある受光素子同士
を第２図のように同一ラインl1〜l4に接続する。
このように接続したラインl1〜l4をスイツチsw1
〜sw4へ導く。各スイツチsw1〜sw4の出力は並列
に接続され、アースラインに一端が接続された抵
抗R1に導かれる。この抵抗R1には、受光素子
PD1〜PDoからの電流が流れて、或る電圧波形が
生じる。この抵抗R1に生じた電圧信号は、ロー
パスフイルタ２に導入され、滑かな波形になる。
置の構成を示した図である。同図において、１は
空間フイルタであり、受光素子（例えばフオトダ
イオード）PD1，PD2，…PDoがアレイ状に配列
されたものである。そして、隣接する受光素子の
複数個（第２図では４個）の集まりを１ピツチと
して、同一のピツチで空間フイルタ１を複数のブ
ロツクに分ける。この分けた各１ピツチを構成す
る受光素子のうち、同じ順位にある受光素子同士
を第２図のように同一ラインl1〜l4に接続する。
このように接続したラインl1〜l4をスイツチsw1
〜sw4へ導く。各スイツチsw1〜sw4の出力は並列
に接続され、アースラインに一端が接続された抵
抗R1に導かれる。この抵抗R1には、受光素子
PD1〜PDoからの電流が流れて、或る電圧波形が
生じる。この抵抗R1に生じた電圧信号は、ロー
パスフイルタ２に導入され、滑かな波形になる。
以上のような構成の第２図装置は、次のように
動作している。空間フイルタ１上に、例えばラン
ダムな明暗分布を有した光のパターンが照射され
る。従つて、光の強い部分の受光素子からは、大
きな電流が流れ、弱い部分の受光素子からは、小
さな電流が流れる。この電流をスイツチsw1〜
sw4でスキヤンニングすると、抵抗R1には第２図
に示すような階段状の波形が生じる。空間フイル
タ１上のパターンが動くと、それにともなつて階
段状の波形の位相も変化する。即ち、空間フイル
タは、この面上に生じた或るパターンを第２図に
示すような階段状の信号に変換し、この階段状の
信号の位相の変化を捕えることにより、ランダム
な形状を有したパターンの移動量を測定しようと
するものである。ここで、抵抗R1から得られる
信号は階段状であるため、この信号の位相の変化
を分解能良く取出す波形としては適していない。
そこで、従来は、ローパスフイルタ２を通して、
階段状波形を滑かにしていた。
動作している。空間フイルタ１上に、例えばラン
ダムな明暗分布を有した光のパターンが照射され
る。従つて、光の強い部分の受光素子からは、大
きな電流が流れ、弱い部分の受光素子からは、小
さな電流が流れる。この電流をスイツチsw1〜
sw4でスキヤンニングすると、抵抗R1には第２図
に示すような階段状の波形が生じる。空間フイル
タ１上のパターンが動くと、それにともなつて階
段状の波形の位相も変化する。即ち、空間フイル
タは、この面上に生じた或るパターンを第２図に
示すような階段状の信号に変換し、この階段状の
信号の位相の変化を捕えることにより、ランダム
な形状を有したパターンの移動量を測定しようと
するものである。ここで、抵抗R1から得られる
信号は階段状であるため、この信号の位相の変化
を分解能良く取出す波形としては適していない。
そこで、従来は、ローパスフイルタ２を通して、
階段状波形を滑かにしていた。
しかし、以上のような従来装置においては、精
度良くパターンの移動量を測定しようとすると、
ローパスフイルタ２のフイルタ特性の安定性が要
求される。一般に、ローパスフイルタ２は抵抗と
コンデンサ等により構成され、この抵抗やコンデ
ンサの経時変化、温度変化等でローパスフイルタ
の安定度が左右される。従つて、高安定なローパ
スフイルタを得ようとすれば、高価な部品を使用
しなければならなかつた。
度良くパターンの移動量を測定しようとすると、
ローパスフイルタ２のフイルタ特性の安定性が要
求される。一般に、ローパスフイルタ２は抵抗と
コンデンサ等により構成され、この抵抗やコンデ
ンサの経時変化、温度変化等でローパスフイルタ
の安定度が左右される。従つて、高安定なローパ
スフイルタを得ようとすれば、高価な部品を使用
しなければならなかつた。
本発明は、以上のように特性の変動があるロー
パルフイルタを使用することなしに、空間フイル
タの信号を読取ることができる装置を提供するも
のである。
パルフイルタを使用することなしに、空間フイル
タの信号を読取ることができる装置を提供するも
のである。
ロ 「発明の構成」
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記問題点を解決するために、
空間フイルタの１ピツチの中から空間的に180゜
位相が異なる信号を取出し、その信号の差を演算
するとともに、第１の正弦波信号を加える第１の
加算手段１３と、 空間フイルタの１ピツチの中から空間的に180゜
位相が異なる信号を取出し、その信号の差を演算
するとともに、第１の正弦波信号と位相の異なる
第２の正弦波信号を加える第２の加算手段１２
と、 第１及び第２の加算手段の出力同士を乗算する
乗算器１４と、 この乗算器の出力を導入するバンドパスフイル
タと、 の手段を講じたものである。
位相が異なる信号を取出し、その信号の差を演算
するとともに、第１の正弦波信号を加える第１の
加算手段１３と、 空間フイルタの１ピツチの中から空間的に180゜
位相が異なる信号を取出し、その信号の差を演算
するとともに、第１の正弦波信号と位相の異なる
第２の正弦波信号を加える第２の加算手段１２
と、 第１及び第２の加算手段の出力同士を乗算する
乗算器１４と、 この乗算器の出力を導入するバンドパスフイル
タと、 の手段を講じたものである。
まず、本願発明に関連した技術から説明する。
第１図は、本発明に関連した技術を示す図であ
り、空間フイルタの信号読取り装置を示してい
る。同図において、空間フイルタ１の部分の構成
は第２図で説明した構成と同様なので、その再説
明を省略する。第１図は、空間フイルタ１から取
出した４本の信号ラインS1〜S4（ラインl1〜l4に対
応）以降の構成が、第２図と異なるのである。
３，５は減算器であり、減算器３は信号ラインS1
とS3を導入し、（S1−S3）の演算をして、信号Va
を出力している。減算器５は信号ラインS2とS4を
導入し、（S2−S4）の演算をして信号Vbを出力し
ている。減算器３，５の出力Va，Vbは乗算器
７，８に導入される。乗算器７では、信号Vaと
sin ωtとを掛算をし、乗算器８では、信号Vbと
cos ωtとを掛算している。乗算器７，８の出力
は、加算器９へ導入され、そこで加算されて所望
の信号が得られる。なお、本明細書では、sin ωt
なる信号もcos ωtなる信号も包括して正弦波信
号と呼ぶことにする。
り、空間フイルタの信号読取り装置を示してい
る。同図において、空間フイルタ１の部分の構成
は第２図で説明した構成と同様なので、その再説
明を省略する。第１図は、空間フイルタ１から取
出した４本の信号ラインS1〜S4（ラインl1〜l4に対
応）以降の構成が、第２図と異なるのである。
３，５は減算器であり、減算器３は信号ラインS1
とS3を導入し、（S1−S3）の演算をして、信号Va
を出力している。減算器５は信号ラインS2とS4を
導入し、（S2−S4）の演算をして信号Vbを出力し
ている。減算器３，５の出力Va，Vbは乗算器
７，８に導入される。乗算器７では、信号Vaと
sin ωtとを掛算をし、乗算器８では、信号Vbと
cos ωtとを掛算している。乗算器７，８の出力
は、加算器９へ導入され、そこで加算されて所望
の信号が得られる。なお、本明細書では、sin ωt
なる信号もcos ωtなる信号も包括して正弦波信
号と呼ぶことにする。
以上のように構成された第１図装置の動作を説
明する。空間フイルタ１には、第２図で説明した
ようなランダムな明暗の分布のパターン光が照射
されている。第１図では、１ピツチを４つの受光
素子で構成しているので、信号S1〜S4の位相差
は、順に90゜づつであり、例えば、S1＝sin θ、
S2＝sin（θ＋π／２）＝cos θ、S3＝sin（θ＋π）
＝−sin θ、S4＝sin（θ＋3π／２）＝−cos θと
表わすことができる。従つて、（S1−S3）として
得た減算器３の出力信号Vaと、（S2−S4）として
得た減算器５の出力信号Vbとは、次式で表わす
ことができる。
明する。空間フイルタ１には、第２図で説明した
ようなランダムな明暗の分布のパターン光が照射
されている。第１図では、１ピツチを４つの受光
素子で構成しているので、信号S1〜S4の位相差
は、順に90゜づつであり、例えば、S1＝sin θ、
S2＝sin（θ＋π／２）＝cos θ、S3＝sin（θ＋π）
＝−sin θ、S4＝sin（θ＋3π／２）＝−cos θと
表わすことができる。従つて、（S1−S3）として
得た減算器３の出力信号Vaと、（S2−S4）として
得た減算器５の出力信号Vbとは、次式で表わす
ことができる。
Va＝cos kx …(1)
Vb＝sin kx …(2)
ｋ＝2π／Ｐ
Ｘ：パターンの変位
この信号Vaは、乗算器７でsin ωtと掛算され、
信号Vbは乗算器８でcos ωtと掛算される。その
後、乗算器７，８の出力は加算器９で和をとら
れ、(3)式で示す信号Soが出力される。
信号Vbは乗算器８でcos ωtと掛算される。その
後、乗算器７，８の出力は加算器９で和をとら
れ、(3)式で示す信号Soが出力される。
So＝Va・sin ωt＋Vb・cos ωt
＝sin（ωt＋kx） …(3)
このように加算器９の出力として、上記(3)式の
電気信号が得られるので、信号sin ωtと信号sin
（ωt＋kx）との位相変化からパターンの変位を測
定することができる。
電気信号が得られるので、信号sin ωtと信号sin
（ωt＋kx）との位相変化からパターンの変位を測
定することができる。
第３図もまた、本発明に関連した技術を示す図
である。同図が第１図と異なる点は、第１図で
は、減算器と乗算器を別々の構成としたが、第３
図では、差動入力の乗算器１０，１１として１個
にまとめた点である。この差動入力乗算器１０，
１１の出力は第１図と同様に加算器９にて加算さ
れるので、上記(3)式で示す信号Soが得られる。
である。同図が第１図と異なる点は、第１図で
は、減算器と乗算器を別々の構成としたが、第３
図では、差動入力の乗算器１０，１１として１個
にまとめた点である。この差動入力乗算器１０，
１１の出力は第１図と同様に加算器９にて加算さ
れるので、上記(3)式で示す信号Soが得られる。
なお、第３図に示す如く、差動入力乗算器１
０，１１に加える信号は、sinとcosを逆に取替え
てもよい。更に、第１図装置においても、乗算器
７，８に加える信号をsinとcosを逆に取替えても
よい。もつとも、この時は、(4)式で示す信号
So′が出力として得られる。
０，１１に加える信号は、sinとcosを逆に取替え
てもよい。更に、第１図装置においても、乗算器
７，８に加える信号をsinとcosを逆に取替えても
よい。もつとも、この時は、(4)式で示す信号
So′が出力として得られる。
So′＝cos（ωt−kx） …(4)
第４図は、本発明に係る空間フイルタの信号読
取り装置の実施例を示した図である。同図に示す
本発明の構成によれば、乗算器を１個で済ませる
ことができる。１２，１３は加算器であり、１４
は乗算器であり、１５はバンドパスフイルタであ
る。第４図においては、同図に示すような極性
で、それぞれ３つの信号を加算器１２，１３で演
算している。そして、この加算器１２，１３の出
力を乗算器１４で掛算をしているので、乗算器１
４の出力Saは次式で表わすことができる。
取り装置の実施例を示した図である。同図に示す
本発明の構成によれば、乗算器を１個で済ませる
ことができる。１２，１３は加算器であり、１４
は乗算器であり、１５はバンドパスフイルタであ
る。第４図においては、同図に示すような極性
で、それぞれ３つの信号を加算器１２，１３で演
算している。そして、この加算器１２，１３の出
力を乗算器１４で掛算をしているので、乗算器１
４の出力Saは次式で表わすことができる。
Sa＝（sin ωt＋sin kx）（cos ωt＋cos kx）＝１／
２sin2ωt＋１／２sin2kx＋sin（ωt＋kx） この信号Saをバンドパスフイルタ１５に導入
する。そして、上式の周波数スペクトルである
sin2ωtと、sin2kxを除去すれば(3)式と同様な信
号sin（ωt＋kx）を得ることができる。
２sin2ωt＋１／２sin2kx＋sin（ωt＋kx） この信号Saをバンドパスフイルタ１５に導入
する。そして、上式の周波数スペクトルである
sin2ωtと、sin2kxを除去すれば(3)式と同様な信
号sin（ωt＋kx）を得ることができる。
なお、第４図の装置ではバンドパスフイルタを
必要とするが、ωを適当な値に選んでおけば、
sin2kxとsin（ωt＋kx）の周波数帯域を十分に離
すことができ、その結果、バンドパスフイルタ１
５の経時変化、温度変化に影響されることはな
い。また、sin2ωtはノツチフイルタで除去できる
ので問題はない。また、第４図においても、加算
器１２，１３に加える信号をsinとcosと逆にして
も良いことは上述と同様である。
必要とするが、ωを適当な値に選んでおけば、
sin2kxとsin（ωt＋kx）の周波数帯域を十分に離
すことができ、その結果、バンドパスフイルタ１
５の経時変化、温度変化に影響されることはな
い。また、sin2ωtはノツチフイルタで除去できる
ので問題はない。また、第４図においても、加算
器１２，１３に加える信号をsinとcosと逆にして
も良いことは上述と同様である。
以上では、空間フイルタ１として、受光素子を
用い光を利用した例で説明したが、これに限定す
るわけではなく、例えばインダクタンス、抵抗、
静電容量等各種のものを利用した空間フイルタで
もよい。
用い光を利用した例で説明したが、これに限定す
るわけではなく、例えばインダクタンス、抵抗、
静電容量等各種のものを利用した空間フイルタで
もよい。
また、空間フイルタの１ピツチを４素子で構成
する例で説明したが、４素子に限定するわけでは
ない。例えば、１ピツチの素子数を増加させても
良い。第５図に空間フイルタ１の１ピツチを４素
子以外の素子数で構成した場合の例を示す。第５
図は、第４図において、１ピツチを８素子で構成
した場合の例である。
する例で説明したが、４素子に限定するわけでは
ない。例えば、１ピツチの素子数を増加させても
良い。第５図に空間フイルタ１の１ピツチを４素
子以外の素子数で構成した場合の例を示す。第５
図は、第４図において、１ピツチを８素子で構成
した場合の例である。
同図では、各１ピツチを構成する８つの受光素
子のうち、同じ順位にある受光素子同士、例え
ば、PD11，PD21，…，PDo1をラインL1へ、
PD13，PD23，…，PDo3をラインL2へ、PD15，
PD25，…，PDo5をラインL3へ、PD17，PD27，
…，PDo7をラインL4へ接続している。
子のうち、同じ順位にある受光素子同士、例え
ば、PD11，PD21，…，PDo1をラインL1へ、
PD13，PD23，…，PDo3をラインL2へ、PD15，
PD25，…，PDo5をラインL3へ、PD17，PD27，
…，PDo7をラインL4へ接続している。
このように、１ピツチを８つの受光素子で構成
しているので、互いに隣接する受光素子の出力信
号の位相差は、 360゜／８＝45゜である。従つて、ラインL1の信
号S1と、ラインL3の信号S3の位相差は、45゜×４
＝180゜異なつている。同様にラインL2の信号S2
と、ラインL4の信号S4の位相も180゜異なつてい
る。
しているので、互いに隣接する受光素子の出力信
号の位相差は、 360゜／８＝45゜である。従つて、ラインL1の信
号S1と、ラインL3の信号S3の位相差は、45゜×４
＝180゜異なつている。同様にラインL2の信号S2
と、ラインL4の信号S4の位相も180゜異なつてい
る。
つまり、第５図の信号S1，S2，S3，S4は、第４
図の同一の名称の信号と同じである。
図の同一の名称の信号と同じである。
従つて、第４図と同様にバンドパスフイルタ１
５から、sin（ωt＋KX）の信号を取り出すことが
できる。
５から、sin（ωt＋KX）の信号を取り出すことが
できる。
なお、第５図においては、各ピツチの偶数番目
の受光素子（PD12，PD22，…，PDo2）、（PD14，
PD24，…，PDo4）、…の出力信号は、図示されて
いない。この偶数番目の各受光素子の出力信号
は、他の用途に利用されているが、本願の目的と
は外れるので本明細書では、これらの用途につい
ては、説明を省略する。
の受光素子（PD12，PD22，…，PDo2）、（PD14，
PD24，…，PDo4）、…の出力信号は、図示されて
いない。この偶数番目の各受光素子の出力信号
は、他の用途に利用されているが、本願の目的と
は外れるので本明細書では、これらの用途につい
ては、説明を省略する。
ハ 「本発明の効果」
以上述べたように、本発明によれば、１個の乗
算器と、２個の加算手段と、１個のバンドパスフ
イルタとを備えることにより、空間フイルタにお
けるパターンの移動量を読み取ることができる。
しかも、本願装置で検出されたパターンの移動量
を示す信号は、バンドパスフイルタの経時変化、
温度変化に影響されることはないので、高精度の
変位測定が可能となる。
算器と、２個の加算手段と、１個のバンドパスフ
イルタとを備えることにより、空間フイルタにお
けるパターンの移動量を読み取ることができる。
しかも、本願装置で検出されたパターンの移動量
を示す信号は、バンドパスフイルタの経時変化、
温度変化に影響されることはないので、高精度の
変位測定が可能となる。
第１図と第３図は本発明に関連した技術を説明
する図、第２図は従来の空間フイルタの信号読取
り装置の構成を示す図、第４図は本発明に係る空
間フイルタの信号読取り装置の構成例を示す図、
第５図は空間フイルタの１ピツチが８素子で構成
された場合の例を説明する図である。 １…空間フイルタ、３，５…減算器、７，８，
１４…乗算器、９，１２，１３…加算器、１０，
１１…差動入力乗算器、１５…バンドパスフイル
タ。
する図、第２図は従来の空間フイルタの信号読取
り装置の構成を示す図、第４図は本発明に係る空
間フイルタの信号読取り装置の構成例を示す図、
第５図は空間フイルタの１ピツチが８素子で構成
された場合の例を説明する図である。 １…空間フイルタ、３，５…減算器、７，８，
１４…乗算器、９，１２，１３…加算器、１０，
１１…差動入力乗算器、１５…バンドパスフイル
タ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 空間フイルタの１ピツチの中から空間的に
180゜位相が異なる信号を取出し、その信号の差を
演算するとともに、第１の正弦波信号を加える第
１の加算手段１３と、 空間フイルタの１ピツチの中から空間的に180゜
位相が異なる信号を取出し、その信号の差を演算
するとともに、第１の正弦波信号と位相の異なる
第２の正弦波信号を加える第２の加算手段１２
と、 第１及び第２の加算手段の出力同士を乗算する
乗算器１４と、 この乗算器の出力を導入するバンドパスフイル
タと、 を備えたことを特徴とする空間フイルタの信号読
取り装置。 ２ 前記第１の正弦波信号として、sin ωtの信号
を加え、 前記第２の正弦波信号として、cos ωtの信号
を加えるようにした特許請求の範囲第１項記載の
空間フイルタの信号読取り装置。 ３ 前記第１の正弦波信号として、cos ωtの信
号を加え、 前記第２の正弦波信号として、sin ωtの信号を
加えるようにした特許請求の範囲第１項記載の空
間フイルタの信号読取り装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3346485A JPS61193021A (ja) | 1985-02-21 | 1985-02-21 | 空間フイルタの信号読取り装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3346485A JPS61193021A (ja) | 1985-02-21 | 1985-02-21 | 空間フイルタの信号読取り装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61193021A JPS61193021A (ja) | 1986-08-27 |
| JPH0467613B2 true JPH0467613B2 (ja) | 1992-10-28 |
Family
ID=12387262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3346485A Granted JPS61193021A (ja) | 1985-02-21 | 1985-02-21 | 空間フイルタの信号読取り装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61193021A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5422848A (en) * | 1977-07-22 | 1979-02-21 | Nippon Chemical Ind | Space frequency component extraction device for optical images |
| JPS5728109A (en) * | 1980-05-07 | 1982-02-15 | Stamicarbon | Manufacture of polymerization catalyst and manufacture of ethylene polymer with catalyst |
-
1985
- 1985-02-21 JP JP3346485A patent/JPS61193021A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5422848A (en) * | 1977-07-22 | 1979-02-21 | Nippon Chemical Ind | Space frequency component extraction device for optical images |
| JPS5728109A (en) * | 1980-05-07 | 1982-02-15 | Stamicarbon | Manufacture of polymerization catalyst and manufacture of ethylene polymer with catalyst |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61193021A (ja) | 1986-08-27 |
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