JPH07280515A - Method and apparatus for measuring amount of optical displacement - Google Patents

Method and apparatus for measuring amount of optical displacement

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JPH07280515A
JPH07280515A JP7114094A JP7114094A JPH07280515A JP H07280515 A JPH07280515 A JP H07280515A JP 7114094 A JP7114094 A JP 7114094A JP 7114094 A JP7114094 A JP 7114094A JP H07280515 A JPH07280515 A JP H07280515A
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JP
Japan
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pulse
measurement pulse
measurement
image sensor
output
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JP7114094A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuya Koyama
勝也 小山
Jun Yoshikawa
潤 吉川
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Keyence Corp
Original Assignee
Keyence Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for measuring the amount of optical displacement that is hard to be influenced by a disturbance light. CONSTITUTION:A light is emitted on a scale 90 that is provided with parts having different two optical characteristics which are periodically arranged one after the other so that a periodic image pattern is formed thereon. The periodic image pattern is detected by a one-dimensional image sensor 94, then the amount and the direction of relative displacement between the scale 90 and the image sensor 94 are judged from the variation of the periodic image pattern that is detected by the image sensor 94. The magnitudes of outputs of adjacent pixels of the image sensor are compared with each other so that a measurement pulse corresponding to the periodic image pattern is formed at a time point when the relationship of the magnitudes is inverted. The amount and direction of the relative displacement between the scale 90 and image sensor 94 are judged from the amount and the direction of movement of each unit of pixel of the image sensor 94 of the measurement pulse.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、リニアスケール、ロー
タリエンコーダ等に使用される光学的変位量測定装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical displacement amount measuring device used for linear scales, rotary encoders and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図27は、光学的変位量測定装置の原理
を説明する為の模式図である。光学的変位量測定装置
は、2種類の反射係数を有する長さの等しい部分が変位
方向(図においては左右方向)に交互に並べられたスケ
ール90と、このスケール90へ投光するLED等の投
光素子91と、投光素子91とスケール90との中間に
設置され、投光素子91からの光線を絞る投光レンズ9
2と、スケール90に対置され、投光レンズ92からの
光線がスケール90に反射された光線を結像する為の受
光レンズ93と、その結像面に設置された少なくとも1
次元のCCD(Charge Coupled Device )94とから構
成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 27 is a schematic view for explaining the principle of an optical displacement amount measuring device. The optical displacement amount measuring device includes a scale 90 in which portions having two types of reflection coefficients and having the same length are alternately arranged in the displacement direction (left and right direction in the figure), and an LED or the like which projects light to the scale 90. The light projecting element 91 and the light projecting lens 9 installed between the light projecting element 91 and the scale 90 and for narrowing the light beam from the light projecting element 91.
2, a light receiving lens 93 that is placed opposite to the scale 90 and forms an image of the light beam from the light projecting lens 92 reflected by the scale 90, and at least one light receiving lens 93 installed on the image forming surface.
Dimensional CCD (Charge Coupled Device) 94.

【0003】投光レンズ92で絞られた投光素子91か
らの光線は、スケール90の表面で反射され、受光レン
ズ93によりCCD94の受光面に結像される。スケー
ル90の表面は、2種類の相異なる反射係数を有する部
分が変位方向(図においては左右方向)に交互に周期的
に並べられているので、CCD94の受光面の結像は、
図28(a)に示すように、この反射係数の周期的パタ
ーンと相似関係にある明暗部の周期的パターンになって
おり、CCD94の出力からは、図28(b)に示すよ
うに、明暗部の周期的パターンに対応するパルス波形が
得られる。CCD94の各画素の受光素子は、受光面に
当たっている明部の明るさが一定値(閾値)を超えると
きにオンとなって出力する。スケール90が、図27に
おいて右方向又は左方向へ動くとき(スケール90を除
く光学系及びCCD94が左方向又は右方向へ動くと
き)、CCD94の受光面の明暗部の周期的パターンは
左方向又は右方向へ移動する。この明暗部の周期的パタ
ーンのCCD94受光面上の変位量を測定することによ
り、スケール90(に固定された物体)と光学系及びC
CD94(に固定された物体)との相対的変位量及び相
対的変位方向を判定することができる。このような光学
的変位量測定装置の例としては、特開昭59−1098
13号に既に開示されたものがある。
The light beam from the light projecting element 91 narrowed down by the light projecting lens 92 is reflected on the surface of the scale 90 and is imaged on the light receiving surface of the CCD 94 by the light receiving lens 93. On the surface of the scale 90, portions having two different reflection coefficients are alternately arranged periodically in the displacement direction (left and right direction in the drawing), so that the light receiving surface of the CCD 94 is imaged.
As shown in FIG. 28 (a), the periodic pattern of the reflection coefficient is similar to the periodic pattern of the light and dark parts, and the output of the CCD 94 shows the bright / dark pattern as shown in FIG. 28 (b). A pulse waveform corresponding to the periodic pattern of parts is obtained. The light receiving element of each pixel of the CCD 94 is turned on and outputs when the brightness of the bright portion which is in contact with the light receiving surface exceeds a certain value (threshold value). When the scale 90 moves to the right or left in FIG. 27 (when the optical system excluding the scale 90 and the CCD 94 move to the left or right), the periodic pattern of the bright and dark portions of the light receiving surface of the CCD 94 is left or Move to the right. By measuring the amount of displacement on the CCD 94 light receiving surface of the periodic pattern of the bright and dark portions, the scale 90 (the object fixed to it), the optical system, and C
It is possible to determine the relative displacement amount and relative displacement direction with respect to (the object fixed to CD94). As an example of such an optical displacement measuring device, Japanese Patent Laid-Open No. 59-1098 is available.
No. 13 has already been disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図29(a)は、CC
D94の受光面上の明暗部の周期的パターンの強度(明
るさ)を示した波形図であるが、外部からの光等によ
り、反射光の強度(明るさ)が変動した場合、CCD9
4の各画素への光の入力は変動するが、CCD94の各
画素の受光素子のオン/オフの閾値VTHは変化しないの
で、図29(b)に示すように、CCD94の出力から
得られる明暗部の周期的パターンに対応するパルス波形
の幅が変動する。その為、正確な判定結果を得ることが
できなかった。外部からの光の影響を軽減するには、複
雑な光学系が必要である。
FIG. 29 (a) shows a CC
FIG. 9 is a waveform diagram showing the intensity (brightness) of a periodic pattern of the light and dark portions on the light receiving surface of D94, but when the intensity (brightness) of the reflected light fluctuates due to light from the outside, CCD9
Although the light input to each pixel of No. 4 changes, the ON / OFF threshold VTH of the light receiving element of each pixel of the CCD 94 does not change. Therefore, as shown in FIG. The width of the pulse waveform corresponding to the periodic pattern of the part varies. Therefore, an accurate determination result could not be obtained. A complicated optical system is required to reduce the influence of external light.

【0005】また、スケール90表面の反射係数の周期
的パターンとCCD94の受光面の明暗部の周期的パタ
ーンとの倍率は、スケール90及び受光レンズ93間の
距離によって決定されるが、明暗部の周期的パターンが
微細(例えば(0.5mm/周期)×前記倍率となる)で
あるので、設定が困難であり、しかも、精度が倍率によ
って決定される為、ブレの影響を強く受ける。また、複
雑な光学系も必要とする。また、スケール90表面の反
射係数の周期的パターンの1周期分に注目して、変位量
を測定しているので、そのパターンの1周期分が汚れた
り潰れたりしているときには、正確な判定結果を得るこ
とができなかった。また、測定精度を上げる為には、光
学系を複雑にするか、従来(0.5mm/周期)以上にス
ケール90表面の反射係数の周期的パターンを細かくす
ればよいが、従来以上に周期的パターンを細かくするに
は、特殊な印刷技術が必要である。また、CCD94の
1走査期間に、周期的パターンの位相が180°以上変
位したとき、変位量及び変位方向が判別できなくなり、
正確でない判定結果が出ることもある。また、変位量測
定の分解能及び応答速度は、スケール90表面の反射係
数の周期的パターンの周期と光学系とに依存しているの
で、切り換えることができなかった。
The magnification between the periodic pattern of the reflection coefficient on the surface of the scale 90 and the periodic pattern of the bright and dark portions of the light receiving surface of the CCD 94 is determined by the distance between the scale 90 and the light receiving lens 93. Since the periodic pattern is fine (for example, (0.5 mm / period) × magnification), it is difficult to set, and the accuracy is determined by the magnification, so that it is strongly affected by blurring. It also requires a complicated optical system. Further, since the displacement amount is measured by paying attention to one cycle of the periodic pattern of the reflection coefficient on the surface of the scale 90, when one cycle of the pattern is soiled or crushed, an accurate determination result is obtained. Couldn't get Further, in order to improve the measurement accuracy, the optical system may be complicated, or the periodic pattern of the reflection coefficient on the surface of the scale 90 may be made finer than in the past (0.5 mm / cycle). To make the pattern finer, special printing technology is required. Further, when the phase of the periodic pattern is displaced by 180 ° or more during one scanning period of the CCD 94, the displacement amount and displacement direction cannot be discriminated.
Inaccurate judgment results may occur. Further, the resolution and the response speed of the displacement amount measurement cannot be switched because they depend on the period of the periodic pattern of the reflection coefficient on the surface of the scale 90 and the optical system.

【0006】本発明は、上述のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、第1発明では、イメージセンサの隣合
う画素単位の出力の大小を比較し、この大小関係が逆転
する時点に基づき、周期的映像パターンに対応する測定
パルスを生成する方法により、外乱光の影響を受けにく
い光学的変位量測定方法を提供することを目的とする。
第2発明では、大小を比較する前記隣合う画素単位の出
力の組を、奇数番目/偶数番目の組、偶数番目/奇数番
目の組の何れかに限定することにより、外乱光の影響を
受けにくい光学的変位量測定方法を提供することを目的
とする。第3発明では、イメージセンサの隣合う画素単
位の出力の大小を比較する比較手段と、該比較手段によ
る画素単位の出力の大小関係が逆転する時点に基づき、
周期的映像パターンに対応する測定パルスを発生させる
第1の測定パルス発生手段とを有する測定パルス生成手
段を設けることにより、外乱光の影響を受けにくい光学
的変位量測定装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances. In the first invention, the magnitudes of the outputs of adjacent pixel units of the image sensor are compared with each other, and based on the time point when this magnitude relationship is reversed. An object of the present invention is to provide an optical displacement amount measuring method which is less likely to be affected by ambient light by a method of generating a measurement pulse corresponding to a periodic image pattern.
According to the second aspect of the invention, the set of the adjacent pixel unit outputs for comparing the magnitudes is limited to either the odd / even number set or the even / odd set, so that the influence of the ambient light is exerted. An object is to provide a difficult optical displacement amount measuring method. According to the third aspect of the invention, based on the comparison means for comparing the magnitudes of the pixel units adjacent to each other of the image sensor and the time point when the magnitude relation of the pixel units output by the comparison means is reversed,
An object of the present invention is to provide an optical displacement amount measuring device which is hardly affected by ambient light by providing a measurement pulse generating means having a first measurement pulse generating means for generating a measurement pulse corresponding to a periodic image pattern. And

【0007】第4発明では、イメージセンサから出力さ
れる奇数番目の画素の出力を通過させる第1のゲート
と、偶数番目の画素の出力を通過させる第2のゲート
と、第1のゲート及び第2のゲートからの入力を比較す
る入力比較手段と、入力比較手段の比較結果出力の内、
奇数番目/偶数番目、偶数番目/奇数番目の何れかの比
較結果のみを選択的に通過させる第3のゲートとを設け
ることにより、外乱光の影響を受けにくい光学的変位量
測定装置を提供することを目的とする。第5発明では、
イメージセンサの1走査分の出力から生成された周期的
映像パターンに対応する測定パルスの波形を記憶してお
き、次回の走査分の出力から測定パルスを生成するとき
に、イメージセンサの画素単位に同期して、記憶してい
る前回走査分の測定パルスの波形による帰還をかけて測
定パルスを生成する方法により、外乱光の影響を受けに
くい光学的変位量測定方法を提供することを目的とす
る。
According to the fourth aspect of the invention, the first gate that allows the output of the odd-numbered pixel output from the image sensor to pass therethrough, the second gate that allows the output of the even-numbered pixel to pass therethrough, the first gate and the Of the input comparison means for comparing the inputs from the two gates and the comparison result output of the input comparison means,
By providing a third gate that selectively passes only the comparison result of odd-numbered / even-numbered or even-numbered / odd-numbered, it is possible to provide an optical displacement amount measuring device that is not easily affected by ambient light. The purpose is to In the fifth invention,
The waveform of the measurement pulse corresponding to the periodic video pattern generated from the output of one scan of the image sensor is stored, and when the measurement pulse is generated from the output of the next scan, the measurement pulse is added to the pixel unit of the image sensor. It is an object of the present invention to provide an optical displacement amount measuring method that is less susceptible to the influence of ambient light by a method of generating a measurement pulse by synchronously feeding back the stored measurement pulse waveform for the previous scan. .

【0008】第6発明では、イメージセンサの1走査分
の出力から生成された周期的映像パターンに対応する測
定パルスの波形を記憶する第1の記憶手段と、イメージ
センサの画素単位に同期して、第1の記憶手段に記憶し
ている前回走査分の測定パルスの波形による帰還をかけ
て1走査分の測定パルスを発生する第2の測定パルス発
生手段とを設けることにより、外乱光の影響を受けにく
い光学的変位量測定装置を提供することを目的とする。
第7発明では、イメージセンサの1走査分の画素数に等
しい容量を持つ第1のシフトレジスタと、イメージセン
サからの出力を比較入力とし、基準入力端子へ第1のシ
フトレジスタの出力による帰還がかけられたコンパレー
タとを設けることにより、外乱光の影響を受けにくい光
学的変位量測定装置を提供することを目的とする。
According to the sixth aspect of the invention, the first storage means for storing the waveform of the measurement pulse corresponding to the periodic video pattern generated from the output of one scan of the image sensor and the pixel unit of the image sensor are synchronized. , By providing the second measurement pulse generating means for generating the measurement pulse for one scan by feeding back the waveform of the measurement pulse for the previous scan stored in the first storage means, the influence of the ambient light It is an object of the present invention to provide an optical displacement amount measuring device that is hard to be affected by the light.
According to the seventh aspect of the invention, the first shift register having a capacity equal to the number of pixels for one scan of the image sensor and the output from the image sensor are used as comparison inputs, and feedback to the reference input terminal by the output of the first shift register is performed. It is an object of the present invention to provide an optical displacement amount measuring device which is less likely to be affected by ambient light by providing a multiplying comparator.

【0009】第8発明では、イメージセンサの出力から
生成した周期的映像パターンに対応する測定パルスを第
2のシフトレジスタに順次入力し、測定パルスと初期に
おいて等位相の中心パルスを持ち測定パルスと等幅であ
る等間隔の複数の参照パルスを第3のシフトレジスタに
記憶しておき、順次、参照パルス毎に測定パルスとの不
一致時間を計時し、これらの計時結果の相互の長短を比
較判定して、この比較結果により測定パルスと中心パル
スとの不一致時間及びその方向を判定し、不一致時間が
第1の所定値以上であるときは、移動方向と第1の所定
値の移動を示す移動信号を出力すると共に、第2のシフ
トレジスタに記憶されている測定パルスを新たな中心パ
ルスとして、参照パルスを第2のシフトレジスタに記憶
し、以後、第3のシフトレジスタに測定パルスを順次入
力して、順次前記と同様の方法により測定パルスと中心
パルスとの不一致時間及びその方向を判定し、不一致時
間が第1の所定値以上になる都度、前記移動信号を出力
すると共に、前記の第2及び第3のシフトレジスタの交
代を繰り返す方法により、測定精度を向上させることが
でき、光学系の距離設定が容易であり、光学系の倍率変
動によって生じる誤差を補正でき、スケール表面の周期
的パターンの汚れ及び潰れに影響されにくい光学的変位
量測定方法を提供することを目的とする。
According to the eighth aspect of the present invention, the measurement pulse corresponding to the periodic video pattern generated from the output of the image sensor is sequentially input to the second shift register, and the measurement pulse has a center pulse of the same phase at the initial stage and the measurement pulse. A plurality of reference pulses with equal width and equal intervals are stored in the third shift register, and the disagreement time with the measurement pulse is sequentially counted for each reference pulse, and the mutual length of these timing results is compared and judged. Then, the mismatch time between the measurement pulse and the center pulse and its direction are determined based on this comparison result. When the mismatch time is equal to or more than the first predetermined value, the movement direction and the movement indicating the movement of the first predetermined value are performed. While outputting the signal, the measurement pulse stored in the second shift register is used as a new center pulse, and the reference pulse is stored in the second shift register. The measurement pulse is sequentially input to the shift register, and the disagreement time and the direction of the measurement pulse and the center pulse are sequentially determined by the same method as described above. Each time the disagreement time becomes the first predetermined value or more, the movement signal is generated. Is output and the method of repeating the alternation of the second and third shift registers described above, the measurement accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, and the error caused by the magnification change of the optical system can be reduced. An object of the present invention is to provide an optical displacement amount measuring method that can be corrected and is less affected by dirt and crushing of a periodic pattern on the scale surface.

【0010】第9発明では、測定パルス生成手段が生成
する測定パルスを順次入力する第2又は第3のシフトレ
ジスタと、測定パルスと初期において等位相の中心パル
スを持ち測定パルスと等幅である等間隔の複数の参照パ
ルスを記憶する第3又は第2のシフトレジスタと、順
次、参照パルス毎に測定パルスとの不一致時間及びその
方向を計時する複数の第1の計時手段と、第1の計時手
段の各計時結果の相互の長短を比較判定する第1の比較
判定手段と、この比較結果により測定パルスと中心パル
スとの不一致時間及びその方向を判定し、不一致時間が
第1の所定値以上であるときは、移動方向と第1の所定
値の移動を示す移動信号を出力する移動信号出力手段
と、不一致時間が第1の所定値以上であるときは、第2
のシフトレジスタに記憶されている測定パルスを新たな
中心パルスとして参照パルスを第2又は第3のシフトレ
ジスタに記憶させ、以後、第3又は第2のシフトレジス
タに測定パルスが順次入力されるように切り換える為の
信号を出力する切り換え信号出力手段と、この切り換え
信号を受けて、前記の切り換えを行う切り換え手段とを
設けることにより、測定精度を向上させることができ、
光学系の距離設定が容易であり、光学系の倍率変動によ
って生じる誤差を補正でき、スケール表面の周期的パタ
ーンの汚れ及び潰れに影響されにくい光学的変位量測定
装置を提供することを目的とする。
According to the ninth aspect of the invention, the second or third shift register for sequentially inputting the measurement pulses generated by the measurement pulse generating means, and the center pulse having the same phase as the measurement pulse at the initial stage and having the same width as the measurement pulse. A third or second shift register for storing a plurality of reference pulses at equal intervals, a plurality of first time measuring means for sequentially measuring the disagreement time with the measurement pulse for each reference pulse and its direction, and a first First comparison / determination means for comparing and determining the mutual length of each time measurement result of the time measuring means, and the mismatch time and the direction of the measurement pulse and the central pulse are judged from this comparison result, and the mismatch time is the first predetermined value. If the above is the case, the movement signal output means for outputting a movement signal indicating the movement direction and the movement of the first predetermined value, and if the disagreement time is the first predetermined value or more, the second
The reference pulse is stored in the second or third shift register using the measurement pulse stored in the shift register of No. 3 as a new center pulse, and thereafter the measurement pulse is sequentially input to the third or second shift register. By providing a switching signal output means for outputting a signal for switching to, and a switching means for receiving the switching signal and performing the switching, it is possible to improve the measurement accuracy,
An object of the present invention is to provide an optical displacement amount measuring device in which the distance of an optical system can be easily set, an error caused by a change in magnification of the optical system can be corrected, and which is less susceptible to contamination and crushing of a periodic pattern on a scale surface. .

【0011】第10発明では、測定パルスと参照パルス
との排他的論理和を取る論理手段と、この論理手段が出
力する期間、クロックパルスを計数する計数手段とを備
える第1の計時手段を設けることにより、測定精度を向
上させることができ、光学系の距離設定が容易であり、
光学系の倍率変動によって生じる誤差を補正でき、スケ
ール表面の周期的パターンの汚れ及び潰れに影響されに
くい光学的変位量測定装置を提供することを目的とす
る。第11発明では、不一致時間の第1の所定値は、イ
メージセンサの駆動クロック1ビット分に相当するよう
に設定されている移動信号出力手段を設けることによ
り、測定精度を向上させることができ、光学系の距離設
定が容易であり、光学系の倍率変動によって生じる誤差
を補正でき、スケール表面の周期的パターンの汚れ及び
潰れに影響されにくい光学的変位量測定装置を提供する
ことを目的とする。
According to the tenth aspect of the invention, there is provided a first clocking means having a logic means for taking an exclusive OR of the measurement pulse and the reference pulse, and counting means for counting the clock pulse during the period output by this logic means. By doing so, the measurement accuracy can be improved, the distance setting of the optical system is easy,
It is an object of the present invention to provide an optical displacement amount measuring device capable of correcting an error caused by a change in magnification of an optical system and less susceptible to contamination and crushing of a periodic pattern on a scale surface. In the eleventh aspect, the first predetermined value of the non-coincidence time is provided with the movement signal output means that is set to correspond to one bit of the driving clock of the image sensor, whereby the measurement accuracy can be improved. An object of the present invention is to provide an optical displacement amount measuring device in which the distance of an optical system can be easily set, an error caused by a change in magnification of the optical system can be corrected, and which is less susceptible to contamination and crushing of a periodic pattern on a scale surface. .

【0012】第12発明では、外部からの信号を受け
て、参照パルス間の間隔を切り換える参照パルス切り換
え手段を設けることにより、変位量測定の分解能及び応
答速度を切り換えることができる光学的変位量測定装置
を提供することを目的とする。第13発明では、速度ア
ラーム表示部と、不一致時間が第2の所定値以上のと
き、速度アラーム表示部へ速度アラームを出力する第1
の速度アラーム出力手段とを設けることにより、変位量
及び変位方向が判別できないことを通知できる光学的変
位量測定装置を提供することを目的とする。第14発明
では、イメージセンサの1走査分の出力から生成された
周期的映像パターンに対応する測定パルス波形の各測定
パルスと、次回の走査分の測定パルス波形の各測定パル
スとの立ち上がり時又は立ち下がり時の、イメージセン
サの画素単位の大小を比較し、1走査分におけるその大
の個数と小の個数との差の絶対値が測定パルスの個数か
ら決められた第1の所定数より大のとき、画素単位の移
動信号と、大の個数と小の個数との差の符号から求まる
移動方向信号とを出力する方法により、測定精度を向上
させることができ、光学系の距離設定が容易であり、光
学系の倍率変動によって生じる誤差を補正でき、スケー
ル表面の周期的パターンの汚れ及び潰れに影響されにく
い光学的変位量測定方法を提供することを目的とする。
According to the twelfth aspect of the invention, by providing reference pulse switching means for switching the interval between the reference pulses in response to a signal from the outside, the resolution of the displacement measurement and the response speed can be switched. The purpose is to provide a device. In the thirteenth aspect, the first aspect outputs a speed alarm to the speed alarm display section when the disagreement time is equal to or more than a second predetermined value.
It is an object of the present invention to provide an optical displacement amount measuring device capable of notifying that the displacement amount and the displacement direction cannot be discriminated by providing the speed alarm output means. In the fourteenth aspect, each measurement pulse of the measurement pulse waveform corresponding to the periodic image pattern generated from the output of one scan of the image sensor and each measurement pulse of the measurement pulse waveform of the next scan rises or The size of each pixel unit of the image sensor at the time of falling is compared, and the absolute value of the difference between the large number and the small number in one scanning is larger than the first predetermined number determined from the number of measurement pulses. At this time, the measurement accuracy can be improved and the distance setting of the optical system can be easily performed by outputting the movement signal in pixel units and the movement direction signal obtained from the sign of the difference between the large number and the small number. Therefore, it is an object of the present invention to provide an optical displacement amount measuring method capable of correcting an error caused by a change in magnification of an optical system and less susceptible to contamination and crushing of a periodic pattern on a scale surface.

【0013】第15発明では、測定パルス生成手段から
出力される測定パルス波形を記憶する第2の記憶手段
と、第2の記憶手段に記憶された測定パルス波形の各測
定パルスと次回のイメージセンサの1走査分の測定パル
ス波形の各測定パルスとの立ち上がり時又は立ち下がり
時のイメージセンサの画素単位の大小を比較し、1走査
分におけるその大の個数と小の個数との差を計数する移
動パルス計数手段と、移動パルス計数手段の計数値の絶
対値と第1の所定数とを比較し、移動パルス計数手段の
計数値の絶対値が第1の所定数より大のときにイメージ
センサの画素単位の移動信号を出力する移動量判定手段
と、移動パルス計数手段の計数結果の符号により移動方
向を判定する移動方向判定手段と、測定パルスを計数す
る測定パルス計数手段と、測定パルス計数手段の計数結
果から第1の所定数を演算し、移動量判定手段へ出力す
る基準レベル設定手段とを設けることにより、測定精度
を向上させることができ、光学系の距離設定が容易であ
り、光学系の倍率変動によって生じる誤差を補正でき、
スケール表面の周期的パターンの汚れ及び潰れに影響さ
れにくい光学的変位量測定装置を提供することを目的と
する。
In the fifteenth aspect of the invention, the second storage means for storing the measurement pulse waveform output from the measurement pulse generation means, each measurement pulse of the measurement pulse waveform stored in the second storage means, and the next image sensor. Of each of the measurement pulse waveforms of one scan at the time of rising or falling of each pixel of the image sensor is compared, and the difference between the number of large pixels and the number of small pixels in one scanning is counted. The moving pulse counting means and the absolute value of the count value of the moving pulse counting means are compared with the first predetermined number, and when the absolute value of the count value of the moving pulse counting means is larger than the first predetermined number, the image sensor Moving amount determining means for outputting a moving signal in pixel units, moving direction determining means for determining the moving direction by the sign of the counting result of the moving pulse counting means, and measuring pulse counting hand for counting the measuring pulses. And the reference level setting means for calculating the first predetermined number from the counting result of the measurement pulse counting means and outputting it to the movement amount determining means, it is possible to improve the measurement accuracy and set the distance of the optical system. Is easy and can correct the error caused by the variation of the magnification of the optical system,
An object of the present invention is to provide an optical displacement measuring device which is less susceptible to dirt and crushing of a periodic pattern on the scale surface.

【0014】第16発明では、第2の記憶手段に記憶さ
れた測定パルス波形の各測定パルスと次回の前記イメー
ジセンサの1走査分の測定パルス波形の各測定パルスと
の立ち上がり時又は立ち下がり時の画素単位の排他的論
理和を取る論理手段と、この論理手段が出力する期間、
第2の記憶手段からの出力をアップカウント信号または
ダウンカウント信号として、論理手段からの出力を計数
するアップダウンカウンタとを備える移動パルス計数手
段を設けることにより、測定精度を向上させることがで
き、光学系の距離設定が容易であり、光学系の倍率変動
によって生じる誤差を補正でき、スケール表面の周期的
パターンの汚れ及び潰れに影響されにくい光学的変位量
測定装置を提供することを目的とする。
In the sixteenth aspect, at the time of rising or falling of each measurement pulse of the measurement pulse waveform stored in the second storage means and each measurement pulse of the measurement pulse waveform for one scan of the next image sensor. And a logic means for taking an exclusive OR in pixel units of, and a period output by this logic means,
By providing the moving pulse counting means including the up-down counter that counts the output from the logic means by using the output from the second storage means as the up-count signal or the down-count signal, the measurement accuracy can be improved. An object of the present invention is to provide an optical displacement amount measuring device in which the distance of an optical system can be easily set, an error caused by a change in magnification of the optical system can be corrected, and which is less susceptible to contamination and crushing of a periodic pattern on a scale surface. .

【0015】第17発明では、速度アラーム表示手段
と、移動パルス計数手段の計数値と第1の所定数よりも
大である第2の所定数とを比較し、移動パルス計数手段
の計数値が第2の所定数より大のとき、速度アラーム表
示手段へ速度アラームを出力する第2の速度アラーム出
力手段と、測定パルス計数手段の計数結果から第1の所
定数を演算して移動量判定手段及び移動方向判定手段へ
出力すると共に、第2の所定数を演算して第2の速度ア
ラーム出力手段へ出力する基準レベル設定手段とを設け
ることにより、変位量及び変位方向が判別できないこと
を通知できる光学的変位量測定装置を提供することを目
的とする。第18発明では、イメージセンサの出力によ
る周期的映像パターンに対応する測定パルスの、イメー
ジセンサの画素単位の1つおきの出力から2相の測定パ
ルスを生成し、この2相の測定パルスのそれぞれの移動
量及び相対位置を測定する方法により、ノイズに強く、
測定精度を向上させることができ、光学系の距離設定が
容易であり、光学系の倍率変動によって生じる誤差を補
正でき、スケール表面の周期的パターンの汚れ及び潰れ
に影響されにくい光学的変位量測定方法を提供すること
を目的とする。
In the seventeenth aspect of the present invention, the count value of the moving pulse counting means is compared with the count value of the moving pulse counting means and the second predetermined number which is larger than the first predetermined number. When it is larger than the second predetermined number, a second speed alarm output means for outputting a speed alarm to the speed alarm display means, and a first predetermined number from the counting result of the measurement pulse counting means to calculate the movement amount judging means. And that the displacement amount and the displacement direction cannot be discriminated by providing a reference level setting means for outputting to the moving direction determination means and calculating a second predetermined number to output to the second speed alarm output means. It is an object of the present invention to provide an optical displacement measuring device that can be used. In the eighteenth aspect of the invention, a two-phase measurement pulse is generated from every other pixel-by-pixel output of the image sensor of the measurement pulse corresponding to the periodic video pattern by the output of the image sensor, and each of the two-phase measurement pulses is generated. By the method of measuring the movement amount and relative position of
Optical displacement measurement that can improve measurement accuracy, can easily set the distance of the optical system, can correct errors caused by fluctuations in the magnification of the optical system, and is not easily affected by dirt and crushing of the periodic pattern on the scale surface. The purpose is to provide a method.

【0016】第19発明では、イメージセンサの画素単
位の1つおきの測定パルスの出力からA,B2相の測定
パルスを生成するA相測定パルス発生手段及びB相測定
パルス発生手段と、A,B2相の測定パルスのそれぞれ
の測定パルス検波手段とを設けることにより、ノイズに
強く、測定精度を向上させることができ、光学系の距離
設定が容易であり、光学系の倍率変動によって生じる誤
差を補正でき、スケール表面の周期的パターンの汚れ及
び潰れに影響されにくい光学的変位量測定装置を提供す
ることを目的とする。第20発明では、速度アラーム表
示部と、不一致時間が第2の所定値以上のとき、速度ア
ラーム表示部へ速度アラームを出力する第3及び第4の
速度アラーム出力手段を備えるA相の測定パルス検波手
段及びB相の測定パルス検波手段とを設けることによ
り、変位量及び変位方向が判別できないことを通知でき
る光学的変位量測定装置を提供することを目的とする。
In the nineteenth aspect of the invention, A-phase measurement pulse generating means and B-phase measurement pulse generating means for generating A- and B2-phase measurement pulses from the output of every other measurement pulse in pixel units of the image sensor; By providing the measuring pulse detecting means for each of the measuring pulses of the B2 phase, it is resistant to noise, the measuring accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, and the error caused by the variation of the magnification of the optical system can be eliminated. It is an object of the present invention to provide an optical displacement amount measuring device that can be corrected and is not easily affected by dirt and crushing of a periodic pattern on the scale surface. In the twentieth aspect of the present invention, the measurement pulse of the phase A is provided with a speed alarm display section and third and fourth speed alarm output means for outputting a speed alarm to the speed alarm display section when the disagreement time is equal to or more than the second predetermined value. An object of the present invention is to provide an optical displacement amount measuring device capable of notifying that a displacement amount and a displacement direction cannot be discriminated by providing a detection unit and a B-phase measurement pulse detection unit.

【0017】第21発明では、イメージセンサの出力か
ら生成した周期的映像パターンに対応する測定パルスを
第4のシフトレジスタに順次入力し、測定パルスと初期
において等位相の中心パルスを持ち測定パルスと等幅で
ある等間隔の複数の参照パルスを第5のシフトレジスタ
に記憶しておき、順次、参照パルス毎に測定パルスとの
不一致時間を計時し、これらの計時結果の相互の長短を
比較判定して、この比較結果により測定パルスと中心パ
ルスとの不一致時間及びその方向を判定し、不一致時間
が第1の所定値以上であるときは、移動方向と第1の所
定値の移動を示す移動信号を出力すると共に、第4のシ
フトレジスタに記憶されている測定パルスを新たな中心
パルスとして、参照パルスを第5のシフトレジスタに記
憶し直し、以後、第4のシフトレジスタに測定パルスを
順次入力して、順次前記方法により測定パルスと中心パ
ルスとの不一致時間及びその方向を判定し、不一致時間
が第1の所定値以上になる毎に、移動信号を出力すると
共に、第4のシフトレジスタに記憶されている測定パル
スを新たな中心パルスとして、参照パルスを第5のシフ
トレジスタに記憶し直す方法により、測定精度を向上さ
せることができ、光学系の距離設定が容易であり、光学
系の倍率変動によって生じる誤差を補正でき、スケール
表面の周期的パターンの汚れ及び潰れに影響されにくい
光学的変位量測定方法を提供することを目的とする。
In the twenty-first aspect of the invention, the measurement pulse corresponding to the periodic video pattern generated from the output of the image sensor is sequentially input to the fourth shift register, and the measurement pulse has a center pulse of the same phase at the initial stage and the measurement pulse. A plurality of reference pulses of equal width and equal intervals are stored in the fifth shift register, and the disagreement time with the measurement pulse is sequentially counted for each reference pulse, and the mutual length of these timing results is compared and judged. Then, the mismatch time between the measurement pulse and the center pulse and its direction are determined based on this comparison result. When the mismatch time is equal to or more than the first predetermined value, the movement direction and the movement indicating the movement of the first predetermined value are performed. While outputting the signal, the measurement pulse stored in the fourth shift register is set as a new center pulse, and the reference pulse is stored again in the fifth shift register. The measurement pulse is sequentially input to the shift register of No. 4, and the disagreement time and the direction of the measurement pulse and the center pulse are sequentially determined by the above method, and the movement signal is sent every time the disagreement time becomes the first predetermined value or more. With the method of outputting the measurement pulse stored in the fourth shift register as a new center pulse and storing the reference pulse in the fifth shift register again, the measurement accuracy can be improved, and the measurement accuracy of the optical system can be improved. An object of the present invention is to provide an optical displacement amount measuring method in which a distance can be easily set, an error caused by a variation in magnification of an optical system can be corrected, and an influence of stains and crushing of a periodic pattern on a scale surface is less likely to occur.

【0018】第22発明では、測定パルス生成手段が生
成する測定パルスを順次入力する第4のシフトレジスタ
と、測定パルスと初期において等位相の中心パルスを持
ち、測定パルスと等幅である等間隔の複数の参照パルス
を記憶する第5のシフトレジスタと、順次、参照パルス
毎に測定パルスとの不一致時間を計時する複数の第1の
計時手段と、第1の計時手段の各計時結果の相互の長短
を比較判定する第1の比較判定手段と、この比較結果に
より測定パルスと中心パルスとの不一致時間及びその方
向を判定し、不一致時間が第1の所定値以上であるとき
は、移動方向と第1の所定値の移動を示す移動信号を出
力する移動信号出力手段と、不一致時間が第1の所定値
以上であるときは、第4のシフトレジスタに記憶されて
いる測定パルスを新たな中心パルスとして第5のシフト
レジスタに取り込む第1の取り込み手段とを設けること
により、測定精度を向上させることができ、光学系の距
離設定が容易であり、光学系の倍率変動によって生じる
誤差を補正でき、スケール表面の周期的パターンの汚れ
及び潰れに影響されにくい光学的変位量測定装置を提供
することを目的とする。
In the twenty-second aspect of the invention, a fourth shift register for sequentially inputting the measurement pulses generated by the measurement pulse generating means, and a center pulse having an equal phase in the initial stage with the measurement pulse and having an equal interval with the measurement pulse. A fifth shift register for storing a plurality of reference pulses, a plurality of first time measuring means for sequentially measuring a mismatch time with the measurement pulse for each reference pulse, and a mutual measurement result of the first time measuring means. Of the measurement pulse and the center pulse based on the result of the comparison, and when the non-coincidence time is greater than or equal to a first predetermined value, the moving direction is determined. And a movement signal output means for outputting a movement signal indicating the movement of the first predetermined value, and when the disagreement time is the first predetermined value or more, the measurement pulse stored in the fourth shift register By providing the first capturing means for capturing the center pulse into the fifth shift register, the measurement accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, and the error caused by the variation of the magnification of the optical system can be improved. It is an object of the present invention to provide an optical displacement amount measuring device capable of compensating for the above, and being hardly affected by dirt and crushing of a periodic pattern on the scale surface.

【0019】第23発明では、測定パルスと参照パルス
との排他的論理和を取る論理手段と、論理手段が出力す
る期間、クロックパルスを計数する計数手段とを備える
第1の計時手段を設けることにより、測定精度を向上さ
せることができ、光学系の距離設定が容易であり、光学
系の倍率変動によって生じる誤差を補正でき、スケール
表面の周期的パターンの汚れ及び潰れに影響されにくい
光学的変位量測定装置を提供することを目的とする。第
24発明では、不一致時間の第1の所定値は、イメージ
センサの駆動クロック1ビット分に相当する移動信号出
力手段を設けることにより、測定精度を向上させること
ができ、光学系の距離設定が容易であり、光学系の倍率
変動によって生じる誤差を補正でき、スケール表面の周
期的パターンの汚れ及び潰れに影響されにくい光学的変
位量測定装置を提供することを目的とする。
According to the twenty-third aspect of the invention, there is provided the first clocking means having a logic means for obtaining an exclusive OR of the measurement pulse and the reference pulse, and a counting means for counting the clock pulse during the period output by the logic means. By this, the measurement accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, the error caused by the magnification change of the optical system can be corrected, and the optical displacement that is not easily affected by the dirt and crushing of the periodic pattern on the scale surface. An object is to provide a quantity measuring device. In the twenty-fourth aspect of the present invention, the first predetermined value of the non-coincidence time can be improved in measurement accuracy by providing the movement signal output means corresponding to one bit of the driving clock of the image sensor, and the distance setting of the optical system can be performed. An object of the present invention is to provide an optical displacement amount measuring device which is easy to correct an error caused by a change in magnification of an optical system, and is not easily affected by dirt and crushing of a periodic pattern on a scale surface.

【0020】第25発明では、外部からの信号を受け
て、参照パルス間の間隔を切り換える参照パルス切り換
え手段を設けることにより、変位量測定の分解能及び応
答速度を切り換えることができる光学的変位量測定装置
を提供することを目的とする。第26発明では、速度ア
ラーム表示部と、不一致時間が第2の所定値以上のと
き、速度アラーム表示部へ速度アラームを出力する第1
の速度アラーム出力手段とを設けることにより、変位量
及び変位方向が判別できないことを通知できる光学的変
位量測定装置を提供することを目的とする。第27発明
では、測定パルスと初期において等位相の中心パルスを
持ち、測定パルスと等幅である等間隔の複数の第1の参
照パルスを記憶する第6のシフトレジスタと、順次、第
1の参照パルス毎に測定パルスとの不一致時間を計時す
る複数の第2の計時手段と、第2の計時手段の各計時結
果の相互の長短を比較判定する第2の比較判定手段と、
この比較結果により測定パルスと中心パルスとの不一致
時間及びその方向を判定して行き、測定パルスの位相が
略所定の周期移動して、不一致時間が第1の所定値以下
になったときは、周期信号を出力する周期信号出力手段
と、周期信号を受けて、第4のシフトレジスタに記憶さ
れている測定パルスを新たな中心パルスとして第6のシ
フトレジスタに取り込む第2の取り込み手段とを設ける
ことにより、光学系の倍率変動によって生じる誤差を補
正できる光学的変位量測定装置を提供することを目的と
する。
In the twenty-fifth aspect of the present invention, by providing a reference pulse switching means for receiving a signal from the outside and switching the interval between the reference pulses, the optical displacement amount measurement capable of switching the resolution and the response speed of the displacement amount measurement. The purpose is to provide a device. In the twenty-sixth aspect, the first aspect outputs a speed alarm to the speed alarm display section when the disagreement time is equal to or more than a second predetermined value.
It is an object of the present invention to provide an optical displacement amount measuring device capable of notifying that the displacement amount and the displacement direction cannot be discriminated by providing the speed alarm output means. In the twenty-seventh invention, a sixth shift register which has a central pulse having an equal phase in the initial stage with the measurement pulse and which stores a plurality of first reference pulses having an equal width and the same width as the measurement pulse, and a first shift register sequentially. A plurality of second time measuring means for measuring the non-coincidence time with the measurement pulse for each reference pulse, and a second comparison / determination means for comparing and judging the mutual length of each time measurement result of the second time measuring means,
When the mismatch time between the measurement pulse and the center pulse and its direction are determined based on the result of this comparison, and the phase of the measurement pulse moves by a substantially predetermined cycle, and the mismatch time becomes equal to or less than the first predetermined value, Periodic signal output means for outputting a periodic signal, and second capturing means for receiving the periodic signal and capturing the measurement pulse stored in the fourth shift register as a new center pulse in the sixth shift register are provided. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical displacement amount measuring device capable of correcting an error caused by a change in magnification of an optical system.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】第1発明に係る光学的変
位量測定方法は、2種類の光学的特性を有する部分が交
互に周期的に並べられたスケールへ投光し、周期的映像
パターンを生成して、該周期的映像パターンを少なくと
も1次元のイメージセンサに受光させ、該イメージセン
サが受光する前記周期的映像パターンの変化から、前記
スケールと前記イメージセンサとの相対的変位量及び相
対的変位方向を判定する光学的変位量測定方法におい
て、前記イメージセンサの隣合う画素単位の出力の大小
を比較し、この大小関係が逆転する時点に基づき、前記
周期的映像パターンに対応する測定パルスを生成し、該
測定パルスの前記イメージセンサの画素単位の移動量及
び移動方向により、前記スケールと前記イメージセンサ
との相対的変位量及び相対的変位方向を判定することを
特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for measuring an optical displacement amount, wherein a portion having two kinds of optical characteristics is projected on a scale in which portions are alternately arranged periodically to form a periodic image pattern. Is generated to cause the periodic image pattern to be received by at least a one-dimensional image sensor, and from the change in the periodic image pattern received by the image sensor, the relative displacement and relative amount between the scale and the image sensor. In the optical displacement amount measuring method for determining the dynamic displacement direction, the magnitudes of the outputs of adjacent pixel units of the image sensor are compared, and the measurement pulse corresponding to the periodic image pattern is based on the time point when the magnitude relationship is reversed. And a relative displacement amount between the scale and the image sensor according to a movement amount and a movement direction of the measurement pulse in pixel units of the image sensor. And judging the relative displacement direction.

【0022】第2発明に係る光学的変位量測定方法は、
大小を比較する前記隣合う画素単位の出力の組は、奇数
番目/偶数番目の組、偶数番目/奇数番目の組の何れか
であることを特徴とする。
The optical displacement measuring method according to the second invention is
It is characterized in that the pair of adjacent pixel-based outputs for comparing the magnitudes is either an odd-numbered / even-numbered pair or an even-numbered / odd-numbered pair.

【0023】第3発明に係る光学的変位量測定装置は、
2種類の光学的特性を有する部分が交互に周期的に並べ
られたスケールと、該スケールへ投光し周期的映像パタ
ーンを生成する光学系と、該周期的映像パターンを受光
する少なくとも1次元のイメージセンサと、該イメージ
センサが受光する前記周期的映像パターンの変化から、
前記スケールと前記イメージセンサとの相対的変位量及
び相対的変位方向を判定する光学的変位量測定装置にお
いて、前記イメージセンサの隣合う画素単位の出力の大
小を比較する比較手段と、該1比較手段による前記画素
単位の出力の大小関係が逆転する時点に基づき、前記周
期的映像パターンに対応する測定パルスを発生させる第
1の測定パルス発生手段とを有する測定パルス生成手段
と、該測定パルスの前記イメージセンサの画素単位の位
置を判定する測定パルス検波手段と、該測定パルス検波
手段の判定結果の経時変化により、前記スケールと前記
イメージセンサとの相対的変位量及び相対的変位方向を
判定する変位量判定手段及び変位方向判定手段とを備え
ることを特徴とする。
An optical displacement amount measuring device according to the third invention is
A scale in which portions having two kinds of optical characteristics are alternately arranged periodically, an optical system for projecting light onto the scale to generate a periodic image pattern, and at least a one-dimensional structure for receiving the periodic image pattern From the image sensor and the change in the periodic image pattern received by the image sensor,
In an optical displacement amount measuring device for determining a relative displacement amount and a relative displacement direction between the scale and the image sensor, comparing means for comparing the magnitudes of outputs of adjacent pixel units of the image sensor, and the 1 comparison. Measuring pulse generating means having first measuring pulse generating means for generating a measuring pulse corresponding to the periodic image pattern based on a time point at which the magnitude relationship of the output of the pixel unit by the means is reversed, and the measuring pulse generating means. A measurement pulse detection unit that determines the position of each pixel of the image sensor, and a relative displacement amount and a relative displacement direction between the scale and the image sensor are determined based on a change with time of a determination result of the measurement pulse detection unit. It is characterized by comprising a displacement amount determining means and a displacement direction determining means.

【0024】第4発明に係る光学的変位量測定装置は、
前記比較手段は、前記イメージセンサから出力される奇
数番目の画素の出力を通過させる第1のゲートと、偶数
番目の画素の出力を通過させる第2のゲートと、第1の
ゲート及び第2のゲートからの入力を比較する入力比較
手段と、該入力比較手段の比較結果出力の内、奇数番目
/偶数番目、偶数番目/奇数番目の何れかの比較結果の
みを選択的に通過させる第3のゲートと、第1、第2、
第3の各ゲートを制御するゲート制御部とを備えること
を特徴とする。
An optical displacement measuring device according to the fourth invention is
The comparing means may include a first gate that passes an output of an odd-numbered pixel output from the image sensor, a second gate that passes an output of an even-numbered pixel, a first gate and a second gate. An input comparing means for comparing inputs from the gate, and a third comparing element for selectively passing only an odd-numbered / even-numbered or even-numbered / odd-numbered comparison result of comparison result outputs of the input comparison means. Gate, first, second,
And a gate control unit for controlling each third gate.

【0025】第5発明に係る光学的変位量測定方法は、
2種類の光学的特性を有する部分が交互に周期的に並べ
られたスケールへ投光し、周期的映像パターンを生成し
て、該周期的映像パターンを少なくとも1次元のイメー
ジセンサに受光させ、該イメージセンサが受光する前記
周期的映像パターンの変化から、前記スケールと前記イ
メージセンサとの相対的変位量及び相対的変位方向を判
定する光学的変位量測定方法において、前記イメージセ
ンサの1走査分の出力から生成された前記周期的映像パ
ターンに対応する測定パルスの波形を記憶しておき、次
回の走査分の出力から測定パルスを生成するときに、前
記イメージセンサの画素単位に同期して、記憶している
前回走査分の測定パルスの波形による帰還をかけて測定
パルスを生成し、該測定パルスの前記イメージセンサの
画素単位の移動量及び移動方向により、前記スケールと
前記イメージセンサとの相対的変位量及び相対的変位方
向を判定することを特徴とする。
An optical displacement amount measuring method according to the fifth invention is
The portions having two kinds of optical characteristics are projected onto a scale in which the portions are alternately arranged periodically to generate a periodic image pattern, and the periodic image pattern is received by at least a one-dimensional image sensor. In an optical displacement amount measuring method for determining a relative displacement amount and a relative displacement direction between the scale and the image sensor based on a change in the periodic image pattern received by the image sensor, one scan of the image sensor. The waveform of the measurement pulse corresponding to the periodic video pattern generated from the output is stored, and when the measurement pulse is generated from the output for the next scan, the waveform is stored in synchronization with the pixel unit of the image sensor. The measurement pulse is generated by applying feedback according to the waveform of the measurement pulse for the previous scan, and the movement amount of the measurement pulse in pixel units of the image sensor. The fine movement direction, and judging the relative displacement and relative direction of displacement between the image sensor and the scale.

【0026】第6発明に係る光学的変位量測定装置は、
前記測定パルス生成手段は、前記イメージセンサの1走
査分の出力から生成された前記周期的映像パターンに対
応する測定パルスの波形を記憶する第1の記憶手段と、
前記イメージセンサの画素単位に同期して、第1の記憶
手段に記憶している前回走査分の測定パルスの波形によ
る帰還をかけて1走査分の測定パルスを発生する第2の
測定パルス発生手段とを備えることを特徴とする。
An optical displacement measuring device according to the sixth invention is
The measurement pulse generation means stores first a waveform of a measurement pulse corresponding to the periodic image pattern generated from the output of one scan of the image sensor,
Second measurement pulse generation means for generating a measurement pulse for one scan by applying feedback according to the waveform of the measurement pulse for the previous scan stored in the first storage means in synchronization with the pixel unit of the image sensor. And is provided.

【0027】第7発明に係る光学的変位量測定装置は、
前記第1の記憶手段は、前記イメージセンサの1走査分
の画素数に等しい容量を持つ第1のシフトレジスタであ
り、前記第2の測定パルス発生手段は、前記イメージセ
ンサからの出力を比較入力とし、基準入力端子へ第1の
シフトレジスタの出力による帰還がかけられたコンパレ
ータであることを特徴とする。
An optical displacement amount measuring device according to the seventh invention is
The first storage means is a first shift register having a capacity equal to the number of pixels for one scan of the image sensor, and the second measurement pulse generation means compares and inputs the output from the image sensor. The comparator is characterized by being fed back to the reference input terminal by the output of the first shift register.

【0028】第8発明に係る光学的変位量測定方法は、
2種類の光学的特性を有する部分が交互に周期的に並べ
られたスケールへ投光し、周期的映像パターンを生成し
て、該周期的映像パターンを少なくとも1次元のイメー
ジセンサに受光させ、該イメージセンサが受光する前記
周期的映像パターンの変化から、前記スケールと前記イ
メージセンサとの相対的変位量及び相対的変位方向を判
定する光学的変位量測定方法において、前記イメージセ
ンサの出力から生成した前記周期的映像パターンに対応
する測定パルスを第2のシフトレジスタに順次入力し、
測定パルスと初期において等位相の中心パルスを持ち測
定パルスと等幅である等間隔の複数の参照パルスを第3
のシフトレジスタに記憶しておき、順次、前記参照パル
ス毎に測定パルスとの不一致時間を計時し、これらの計
時結果の相互の長短を比較判定して、この比較結果によ
り測定パルスと前記中心パルスとの不一致時間及びその
方向を判定し、該不一致時間が第1の所定値以上である
ときは、移動方向と第1の所定値の移動を示す移動信号
を出力すると共に、第2のシフトレジスタに記憶されて
いる測定パルスを新たな中心パルスとして、前記参照パ
ルスを第2のシフトレジスタに記憶し、以後、第3のシ
フトレジスタに測定パルスを順次入力して、順次前記方
法により測定パルスと前記中心パルスとの不一致時間及
びその方向を判定し、該不一致時間が第1の所定値以上
になる毎に、前記移動信号を出力すると共に、前記の第
2及び第3のシフトレジスタの交代を繰り返し、前記ス
ケールと前記イメージセンサとの相対的変位量及び相対
的変位方向を判定することを特徴とする。
An optical displacement amount measuring method according to the eighth invention is
The portions having two kinds of optical characteristics are projected onto a scale in which the portions are alternately arranged periodically to generate a periodic image pattern, and the periodic image pattern is received by at least a one-dimensional image sensor. In an optical displacement amount measuring method for determining a relative displacement amount and a relative displacement direction between the scale and the image sensor from a change in the periodic image pattern received by the image sensor, it is generated from the output of the image sensor. Measuring pulses corresponding to the periodic image pattern are sequentially input to a second shift register,
The measurement pulse and a plurality of reference pulses having an equal phase center pulse in the initial stage and having the same width as the measurement pulse are equally spaced.
Stored in the shift register, sequentially measures the non-match time with the measurement pulse for each of the reference pulses, compares and judges the mutual length of these timing results, and the measurement pulse and the central pulse are compared by this comparison result. And the direction of the disagreement are determined. When the disagreement time is equal to or greater than the first predetermined value, a movement signal indicating the movement direction and the movement of the first predetermined value is output and the second shift register The reference pulse is stored in the second shift register by using the measurement pulse stored in the second shift register as a new center pulse, and thereafter, the measurement pulse is sequentially input to the third shift register, and the measurement pulse is sequentially obtained by the above method. The time of disagreement with the center pulse and its direction are determined, and the movement signal is output each time the time of the disagreement becomes equal to or more than a first predetermined value, and the second and third shifts are performed. Repeated alternation of registers, and judging the relative displacement and relative direction of displacement between the image sensor and the scale.

【0029】第9発明に係る光学的変位量測定装置は、
前記測定パルス検波手段は、前記測定パルス生成手段が
生成する測定パルスを順次入力する第2又は第3のシフ
トレジスタと、測定パルスと初期において等位相の中心
パルスを持ち、測定パルスと等幅である等間隔の複数の
参照パルスを記憶する第3又は第2のシフトレジスタ
と、順次、前記参照パルス毎に測定パルスとの不一致時
間を計時する複数の第1の計時手段と、第1の計時手段
の各計時結果の相互の長短を比較判定する第1の比較判
定手段と、この比較結果により測定パルスと前記中心パ
ルスとの不一致時間及びその方向を判定し、該不一致時
間が第1の所定値以上であるときは、移動方向と第1の
所定値の移動を示す移動信号を出力する移動信号出力手
段と、該不一致時間が第1の所定値以上であるときは、
第2のシフトレジスタに記憶されている測定パルスを新
たな中心パルスとして前記参照パルスを第2又は第3の
シフトレジスタに記憶させ、以後、第3又は第2のシフ
トレジスタに測定パルスが順次入力されるように切り換
える為の信号を出力する切り換え信号出力手段と、該切
り換え信号を受けて、前記の切り換えを行う切り換え手
段とを備えることを特徴とする。
An optical displacement amount measuring device according to the ninth invention is
The measurement pulse detection means has a second or third shift register for sequentially inputting the measurement pulses generated by the measurement pulse generation means, a center pulse having an equal phase in the initial stage with the measurement pulse, and having the same width as the measurement pulse. A third or second shift register for storing a plurality of reference pulses at even intervals, a plurality of first time measuring means for sequentially measuring a mismatch time with the measurement pulse for each of the reference pulses, and a first time measuring means A first comparison / determination means for comparing and judging the mutual length of each time measurement result of the means, and a mismatch time and a direction of the measurement pulse and the central pulse are judged based on the comparison result, and the mismatch time is a first predetermined time. When it is equal to or more than the value, movement signal output means for outputting a movement signal indicating the movement direction and movement of the first predetermined value, and when the disagreement time is equal to or more than the first predetermined value,
The reference pulse is stored in the second or third shift register using the measurement pulse stored in the second shift register as a new center pulse, and thereafter the measurement pulse is sequentially input to the third or second shift register. A switching signal output means for outputting a signal for switching as described above and a switching means for receiving the switching signal and performing the above switching are provided.

【0030】第10発明に係る光学的変位量測定装置
は、前記第1の計時手段は、測定パルスと前記参照パル
スとの排他的論理和を取る論理手段と、該論理手段が出
力する期間、クロックパルスを計数する計数手段とを備
えることを特徴とする。
In the optical displacement amount measuring device according to the tenth aspect of the present invention, the first clocking means has a logic means for obtaining an exclusive OR of the measurement pulse and the reference pulse, and a period output by the logic means, Counting means for counting the clock pulses.

【0031】第11発明に係る光学的変位量測定装置
は、前記不一致時間の第1の所定値は、前記イメージセ
ンサの駆動クロック1ビット分に相当することを特徴と
する。
An optical displacement amount measuring device according to an eleventh aspect of the invention is characterized in that the first predetermined value of the non-coincidence time corresponds to one bit of a drive clock of the image sensor.

【0032】第12発明に係る光学的変位量測定装置
は、前記測定パルス検波手段は、外部からの信号を受け
て、前記参照パルス間の間隔を切り換える参照パルス切
り換え手段を備えることを特徴とする。
In the optical displacement amount measuring device according to the twelfth aspect of the invention, the measurement pulse detecting means is provided with a reference pulse switching means for receiving a signal from the outside and switching the interval between the reference pulses. .

【0033】第13発明に係る光学的変位量測定装置
は、速度アラーム表示部を備えると共に、前記測定パル
ス検波手段は、前記不一致時間が第2の所定値以上のと
き、前記速度アラーム表示部へ速度アラームを出力する
第1の速度アラーム出力手段を備えることを特徴とす
る。
An optical displacement amount measuring device according to a thirteenth aspect of the present invention includes a speed alarm display section, and the measurement pulse detecting means displays the speed alarm display section when the disagreement time is a second predetermined value or more. It is characterized by comprising a first speed alarm output means for outputting a speed alarm.

【0034】第14発明に係る光学的変位量測定方法
は、2種類の光学的特性を有する部分が交互に周期的に
並べられたスケールへ投光し、周期的映像パターンを生
成して、該周期的映像パターンを少なくとも1次元のイ
メージセンサに受光させ、該イメージセンサが受光する
前記周期的映像パターンの変化から、前記スケールと前
記イメージセンサとの相対的変位量を判定する光学的変
位量測定方法において、前記イメージセンサの1走査分
の出力から生成された前記周期的映像パターンに対応す
る測定パルス波形の各測定パルスと、次回の走査分の測
定パルス波形の各測定パルスとの立ち上がり時又は立ち
下がり時の、前記イメージセンサの画素単位の大小を比
較し、1走査分におけるその大の個数と小の個数との差
の絶対値が測定パルスの個数から決められた第1の所定
数より大のとき、前記画素単位の移動信号と、大の個数
と小の個数との差の符号から求まる移動方向信号とを出
力し、前記イメージセンサの画素単位の移動量により、
前記スケールと前記イメージセンサとの相対的変位量を
判定することを特徴とする。
In the optical displacement amount measuring method according to the fourteenth aspect of the invention, a portion having two kinds of optical characteristics is projected onto a scale in which portions are alternately arranged periodically to generate a periodic image pattern, Optical displacement amount measurement in which at least a one-dimensional image sensor receives a periodic image pattern, and a relative amount of displacement between the scale and the image sensor is determined from a change in the periodic image pattern received by the image sensor. In the method, at the time of rising of each measurement pulse of the measurement pulse waveform corresponding to the periodic image pattern generated from the output of one scan of the image sensor and each measurement pulse of the measurement pulse waveform of the next scan, or At the time of falling, the size of the pixel unit of the image sensor is compared, and the absolute value of the difference between the large number and the small number in one scanning is measured. Is greater than the first predetermined number determined from the number of pixels, a movement signal in the pixel unit and a movement direction signal obtained from the sign of the difference between the large number and the small number are output to output the image sensor Depending on the amount of movement in pixel units,
The relative displacement amount between the scale and the image sensor is determined.

【0035】第15発明に係る光学的変位量測定装置
は、前記測定パルス検波手段は、前記測定パルス生成手
段から出力される測定パルス波形を記憶する第2の記憶
手段と、第2の記憶手段に記憶された測定パルス波形の
各測定パルスと次回の前記イメージセンサの1走査分の
測定パルス波形の各測定パルスとの立ち上がり時又は立
ち下がり時の前記イメージセンサの画素単位の大小を比
較し、1走査分におけるその大の個数と小の個数との差
を計数する移動パルス計数手段と、該移動パルス計数手
段の計数値の絶対値と第1の所定数とを比較し、該移動
パルス計数手段の計数値の絶対値が第1の所定数より大
のときに前記イメージセンサの画素単位の移動信号を出
力する移動量判定手段と、前記移動パルス計数手段の計
数結果の符号により移動方向を判定する移動方向判定手
段と、前記測定パルスを計数する測定パルス計数手段
と、該測定パルス計数手段の計数結果から第1の所定数
を演算し、移動量判定手段へ出力する基準レベル設定手
段とを備えることを特徴とする。
In the optical displacement measuring device according to the fifteenth aspect of the present invention, the measuring pulse detecting means has second storing means for storing the measuring pulse waveform output from the measuring pulse generating means, and second storing means. Comparing the measured pulse waveforms stored in the measurement pulse waveform and the measured pulse waveforms for one scan of the image sensor of the next scanning pulse at the time of rising or falling in pixel units of the image sensor, The moving pulse counting means for counting the difference between the large number and the small number in one scanning is compared with the absolute value of the count value of the moving pulse counting means and the first predetermined number to count the moving pulse. A movement amount determining means for outputting a movement signal in pixel units of the image sensor when the absolute value of the count value of the means is larger than a first predetermined number, and a sign of the counting result of the moving pulse counting means. Moving direction judging means for judging the moving direction, measuring pulse counting means for counting the measuring pulses, and a reference level for calculating a first predetermined number from the counting result of the measuring pulse counting means and outputting it to the moving amount judging means. And a setting means.

【0036】第16発明に係る光学的変位量測定装置
は、前記移動パルス計数手段は、第2の記憶手段に記憶
された測定パルス波形の各測定パルスと次回の前記イメ
ージセンサの1走査分の測定パルス波形の各測定パルス
との立ち上がり時又は立ち下がり時の画素単位の排他的
論理和を取る論理手段と、該論理手段が出力する期間、
第2の記憶手段からの出力をアップカウント信号または
ダウンカウント信号として、前記論理手段からの出力を
計数するアップダウンカウンタとを備えることを特徴と
する。
In the optical displacement amount measuring device according to the sixteenth aspect of the present invention, the moving pulse counting means includes each measurement pulse of the measurement pulse waveform stored in the second storage means and one scan of the next image sensor. Logic means for taking an exclusive OR of pixel units at the time of rising or falling with each measurement pulse of the measurement pulse waveform, and a period output by the logic means,
An up-down counter for counting the output from the logic means by using the output from the second storage means as an up-count signal or a down-count signal.

【0037】第17発明に係る光学的変位量測定装置
は、速度アラーム表示手段を備えると共に、前記移動パ
ルス計数手段の計数値と第1の所定数よりも大である第
2の所定数とを比較し、前記移動パルス計数手段の計数
値が第2の所定数より大のとき、前記速度アラーム表示
手段へ速度アラームを出力する第2の速度アラーム出力
手段を備え、前記基準レベル設定手段は、前記測定パル
ス計数手段の計数結果から第1の所定数を演算して前記
移動量判定手段及び移動方向判定手段へ出力すると共
に、第2の所定数を演算して第2の速度アラーム出力手
段へ出力することを特徴とする。
An optical displacement amount measuring device according to a seventeenth aspect of the present invention includes speed alarm display means, and displays the count value of the moving pulse counting means and a second predetermined number which is larger than the first predetermined number. In comparison, when the count value of the moving pulse counting means is larger than a second predetermined number, a second speed alarm output means for outputting a speed alarm to the speed alarm display means is provided, and the reference level setting means, A first predetermined number is calculated from the counting result of the measurement pulse counting means and output to the movement amount determination means and the movement direction determination means, and a second predetermined number is calculated to the second speed alarm output means. It is characterized by outputting.

【0038】第18発明に係る光学的変位量測定方法
は、2種類の光学的特性を有する部分が交互に周期的に
並べられたスケールへ投光し、周期的映像パターンを生
成して、該周期的映像パターンを少なくとも1次元のイ
メージセンサに受光させ、該イメージセンサが受光する
前記周期的映像パターンの変化から、前記スケールと前
記イメージセンサとの相対的変位量を判定する光学的変
位量測定方法において、前記イメージセンサの出力によ
る前記周期的映像パターンに対応する測定パルスの、前
記イメージセンサの画素単位の1つおきの出力から2相
の測定パルスを生成し、この2相の測定パルスのそれぞ
れの移動量及び相対位置から前記スケールと前記イメー
ジセンサとの相対的変位量を判定することを特徴とす
る。
An optical displacement amount measuring method according to the eighteenth aspect of the invention is to project a periodic image pattern by projecting light onto a scale in which portions having two kinds of optical characteristics are alternately arranged periodically. Optical displacement amount measurement in which at least a one-dimensional image sensor receives a periodic image pattern, and a relative amount of displacement between the scale and the image sensor is determined from a change in the periodic image pattern received by the image sensor. In the method, a two-phase measurement pulse is generated from every other pixel-by-pixel output of the image sensor of the measurement pulse corresponding to the periodic image pattern by the output of the image sensor. It is characterized in that the relative displacement amount between the scale and the image sensor is determined from the respective movement amounts and relative positions.

【0039】第19発明に係る光学的変位量測定装置
は、前記イメージセンサの画素単位の1つおきの前記測
定パルスの出力からA,B2相の測定パルスを生成する
A相測定パルス発生手段及びB相測定パルス発生手段を
前記測定パルス生成手段は有し、A,B2相の測定パル
スのそれぞれに、前記測定パルス検波手段を備えること
を特徴とする。
An optical displacement amount measuring apparatus according to a nineteenth aspect of the present invention is an A-phase measurement pulse generating means for generating A- and B2-phase measurement pulses from the output of every other measurement pulse in pixel units of the image sensor, and The measurement pulse generation means has a B-phase measurement pulse generation means, and the measurement pulse detection means is provided for each of the A and B2-phase measurement pulses.

【0040】第20発明に係る光学的変位量測定装置
は、速度アラーム表示部を備えると共に、前記A相の測
定パルス検波手段及びB相の測定パルス検波手段は、前
記不一致時間が第2の所定値以上のとき、前記速度アラ
ーム表示部へ速度アラームを出力する第3及び第4の速
度アラーム出力手段を備えることを特徴とする。
An optical displacement amount measuring device according to a twentieth aspect of the present invention includes a speed alarm display section, and the A-phase measurement pulse detecting means and the B-phase measurement pulse detecting means have the second predetermined time. It is characterized by further comprising third and fourth speed alarm output means for outputting a speed alarm to the speed alarm display section when the value is equal to or more than the value.

【0041】第21発明に係る光学的変位量測定方法
は、2種類の光学的特性を有する部分が交互に周期的に
並べられたスケールへ投光し、周期的映像パターンを生
成して、該周期的映像パターンを少なくとも1次元のイ
メージセンサに受光させ、該イメージセンサが受光する
前記周期的映像パターンの変化から、前記スケールと前
記イメージセンサとの相対的変位量及び相対的変位方向
を判定する光学的変位量測定方法において、前記イメー
ジセンサの出力から生成した前記周期的映像パターンに
対応する測定パルスを第4のシフトレジスタに順次入力
し、測定パルスと初期において等位相の中心パルスを持
ち測定パルスと等幅である等間隔の複数の参照パルスを
第5のシフトレジスタに記憶しておき、順次、前記参照
パルス毎に測定パルスとの不一致時間を計時し、これら
の計時結果の相互の長短を比較判定して、この比較結果
により測定パルスと前記中心パルスとの不一致時間及び
その方向を判定し、該不一致時間が第1の所定値以上で
あるときは、移動方向と第1の所定値の移動を示す移動
信号を出力すると共に、第4のシフトレジスタに記憶さ
れている測定パルスを新たな中心パルスとして、前記参
照パルスを第5のシフトレジスタに記憶し直し、以後、
第4のシフトレジスタに測定パルスを順次入力して、順
次前記方法により測定パルスと前記中心パルスとの不一
致時間及びその方向を判定し、該不一致時間が第1の所
定値以上になる毎に、前記移動信号を出力すると共に、
前記の第4のシフトレジスタに記憶されている測定パル
スを新たな中心パルスとして、前記参照パルスを第5の
シフトレジスタに記憶し直し、前記スケールと前記イメ
ージセンサとの相対的変位量及び相対的変位方向を判定
することを特徴とする。
An optical displacement amount measuring method according to a twenty-first aspect of the invention is to project a periodic image pattern by projecting light on a scale in which portions having two kinds of optical characteristics are alternately arranged periodically. At least a one-dimensional image sensor receives a periodic image pattern, and a relative displacement amount and a relative displacement direction between the scale and the image sensor are determined from a change in the periodic image pattern received by the image sensor. In the optical displacement amount measuring method, a measurement pulse corresponding to the periodic image pattern generated from the output of the image sensor is sequentially input to a fourth shift register, and a measurement pulse and a center pulse having an equal phase in the initial stage are measured. A plurality of reference pulses having the same width as the pulse and having equal intervals are stored in the fifth shift register, and the measurement pulse is sequentially measured for each reference pulse. The time of disagreement with is measured, and the mutual length of these timing results is compared and determined, and the time of disagreement between the measurement pulse and the central pulse and its direction are determined by this comparison result. When it is equal to or more than the predetermined value, a movement signal indicating the movement direction and movement of the first predetermined value is output, and the reference pulse is set as the new center pulse using the measurement pulse stored in the fourth shift register. Stored again in the fifth shift register,
The measurement pulse is sequentially input to the fourth shift register, the mismatch time and the direction of the measurement pulse and the center pulse are sequentially determined by the method, and each time the mismatch time becomes equal to or more than a first predetermined value, While outputting the movement signal,
Using the measurement pulse stored in the fourth shift register as a new center pulse, the reference pulse is stored again in the fifth shift register, and the relative displacement amount and the relative amount between the scale and the image sensor are stored. The feature is that the displacement direction is determined.

【0042】第22発明に係る光学的変位量測定装置
は、前記測定パルス検波手段は、前記測定パルス生成手
段が生成する測定パルスを順次入力する第4のシフトレ
ジスタと、測定パルスと初期において等位相の中心パル
スを持ち、測定パルスと等幅である等間隔の複数の参照
パルスを記憶する第5のシフトレジスタと、順次、前記
参照パルス毎に測定パルスとの不一致時間を計時する複
数の第1の計時手段と、第1の計時手段の各計時結果の
相互の長短を比較判定する第1の比較判定手段と、この
比較結果により測定パルスと前記中心パルスとの不一致
時間及びその方向を判定し、該不一致時間が第1の所定
値以上であるときは、移動方向と前記所定値の移動を示
す移動信号を出力する移動信号出力手段と、該不一致時
間が第1の所定値以上であるときは、第4のシフトレジ
スタに記憶されている測定パルスを新たな中心パルスと
して第5のシフトレジスタに取り込む第1の取り込み手
段とを備えることを特徴とする。
In the optical displacement measuring device according to the twenty-second aspect of the invention, the measuring pulse detecting means has a fourth shift register for sequentially inputting the measuring pulses generated by the measuring pulse generating means, the measuring pulse and the initial stage, etc. A fifth shift register having a central pulse of phase and storing a plurality of reference pulses at equal intervals and having the same width as the measurement pulse, and a plurality of first shift registers for sequentially measuring the disagreement time with the measurement pulse for each reference pulse No. 1 time-measurement means, first comparison-judgment means for comparing and judging the mutual length of each time-measurement result of the first time-measurement means, and the non-coincidence time of the measurement pulse and the central pulse and its direction are judged by this comparison result If the disagreement time is greater than or equal to the first predetermined value, a movement signal output unit that outputs a movement signal indicating the movement direction and movement of the predetermined value, and the disagreement time is greater than or equal to the first predetermined value. When it is characterized by comprising a first capture means for capturing the fifth shift register a measurement pulse which is stored in the fourth shift register as a new central pulse.

【0043】第23発明に係る光学的変位量測定装置
は、前記第1の計時手段は、測定パルスと前記参照パル
スとの排他的論理和を取る論理手段と、該論理手段が出
力する期間、クロックパルスを計数する計数手段とを備
えることを特徴とする。
In the optical displacement amount measuring device according to the twenty-third aspect of the present invention, the first clocking means has a logic means for obtaining an exclusive OR of the measurement pulse and the reference pulse, and a period output by the logic means. Counting means for counting the clock pulses.

【0044】第24発明に係る光学的変位量測定装置
は、前記不一致時間の第1の所定値は、前記イメージセ
ンサの駆動クロック1ビット分に相当することを特徴と
する。
The optical displacement amount measuring device according to the twenty-fourth aspect of the invention is characterized in that the first predetermined value of the non-coincidence time corresponds to one bit of the drive clock of the image sensor.

【0045】第25発明に係る光学的変位量測定装置
は、前記測定パルス検波手段は、外部からの信号を受け
て、前記参照パルス間の間隔を切り換える参照パルス切
り換え手段を備えることを特徴とする。
In the optical displacement amount measuring device according to the twenty-fifth aspect of the present invention, the measurement pulse detecting means is provided with a reference pulse switching means for receiving a signal from the outside and switching the interval between the reference pulses. .

【0046】第26発明に係る光学的変位量測定装置
は、速度アラーム表示部を備えると共に、前記測定パル
ス検波手段は、前記不一致時間が第2の所定値以上のと
き、前記速度アラーム表示部へ速度アラームを出力する
第1の速度アラーム出力手段を備えることを特徴とす
る。
An optical displacement amount measuring device according to a twenty-sixth aspect of the present invention includes a speed alarm display section, and the measurement pulse detecting means displays the speed alarm display section when the disagreement time is a second predetermined value or more. It is characterized by comprising a first speed alarm output means for outputting a speed alarm.

【0047】第27発明に係る光学的変位量測定装置
は、前記測定パルス検波手段は、測定パルスと初期にお
いて等位相の中心パルスを持ち、測定パルスと等幅であ
る等間隔の複数の第1の参照パルスを記憶する第6のシ
フトレジスタと、順次、第1の参照パルス毎に測定パル
スとの不一致時間を計時する複数の第2の計時手段と、
第2の計時手段の各計時結果の相互の長短を比較判定す
る第2の比較判定手段と、この比較結果により測定パル
スと前記中心パルスとの不一致時間及びその方向を判定
して行き、測定パルスの位相が略所定の周期移動して、
前記不一致時間が第1の所定値以下になったときは、周
期信号を出力する周期信号出力手段と、該周期信号を受
けて、第4のシフトレジスタに記憶されている測定パル
スを新たな中心パルスとして第6のシフトレジスタに取
り込む第2の取り込み手段とを備えることを特徴とす
る。
In the optical displacement amount measuring device according to the twenty-seventh aspect of the present invention, the measurement pulse detection means has a plurality of first pulses having a center pulse having an equal phase in the initial stage with the measurement pulse and having the same width as the measurement pulse. A sixth shift register for storing the reference pulse of, and a plurality of second time counting means for sequentially measuring the mismatch time with the measurement pulse for each first reference pulse,
Second comparison and determination means for comparing and determining the mutual lengths of the respective timing results of the second timing means, and the mismatch time between the measurement pulse and the central pulse and the direction thereof are determined based on this comparison result. The phase of moves about a predetermined period,
When the disagreement time becomes equal to or less than the first predetermined value, the periodic signal output means for outputting the periodic signal and the measurement pulse stored in the fourth shift register for receiving the periodic signal as a new center. It is characterized in that it is provided with a second fetching means for fetching into the sixth shift register as a pulse.

【0048】[0048]

【作用】第1発明に係る光学的変位量測定方法では、イ
メージセンサの隣合う画素単位の出力の大小関係が逆転
する時点をパルスの立ち上がり時点又は立ち下がり時点
として、周期的映像パターンに対応する測定パルスを生
成する。
In the optical displacement amount measuring method according to the first aspect of the invention, the time point at which the magnitude relationship between the outputs of adjacent pixel units of the image sensor is reversed is regarded as the rising time point or the falling time point of the pulse and corresponds to the periodic image pattern. Generate a measurement pulse.

【0049】第2発明に係る光学的変位量測定方法で
は、大小を比較する隣合う画素単位の出力の組を、奇数
番目/偶数番目の組、偶数番目/奇数番目の組の何れか
に限定することにより、安定した測定パルスを生成す
る。
In the optical displacement amount measuring method according to the second aspect of the present invention, the group of adjacent pixel-by-pixel outputs whose magnitude is compared is limited to either an odd / even group or an even / odd group. By doing so, a stable measurement pulse is generated.

【0050】第3発明に係る光学的変位量測定装置で
は、第1の比較手段がイメージセンサの隣合う画素単位
の出力の大小を比較し、この出力の大小関係が逆転する
時点をパルスの立ち上がり時点又は立ち下がり時点とし
て、第1の測定パルス発生手段が周期的映像パターンに
対応する測定パルスを発生させる。
In the optical displacement amount measuring device according to the third aspect of the invention, the first comparing means compares the magnitudes of the outputs of adjacent pixel units of the image sensor, and the pulse rises at the time when the magnitude relation of the outputs is reversed. As the time point or the falling time point, the first measurement pulse generating means generates the measurement pulse corresponding to the periodic image pattern.

【0051】第4発明に係る光学的変位量測定装置で
は、第1のゲートがイメージセンサから出力される奇数
番目の画素の出力を通過させ、第2のゲートが偶数番目
の画素の出力を通過させて、入力比較手段が第1のゲー
ト及び第2のゲートからの入力を比較する。そして、第
3のゲートは、入力比較手段の比較結果出力の内、奇数
番目/偶数番目、偶数番目/奇数番目の何れかの比較結
果のみを選択的に通過させる。
In the optical displacement measuring device according to the fourth aspect of the present invention, the first gate passes the output of the odd-numbered pixel output from the image sensor, and the second gate passes the output of the even-numbered pixel. Then, the input comparing means compares the inputs from the first gate and the second gate. Then, the third gate selectively passes only one of the odd / even-numbered and even / odd-numbered comparison results of the comparison result outputs of the input comparison means.

【0052】第5発明に係る光学的変位量測定方法で
は、イメージセンサの1走査分の出力から測定パルスを
生成するときに、イメージセンサの画素単位に同期し
て、前回走査分の測定パルスの波形による帰還をかけ、
変動の小さい安定した測定パルスを生成する。
In the optical displacement amount measuring method according to the fifth aspect of the invention, when the measurement pulse is generated from the output of one scan of the image sensor, the measurement pulse of the previous scan is synchronized with the pixel unit of the image sensor. Apply feedback by waveform,
A stable measurement pulse with small fluctuation is generated.

【0053】第6発明に係る光学的変位量測定装置で
は、第1の記憶手段がイメージセンサの1走査分の出力
から生成された周期的映像パターンに対応する測定パル
スの波形を記憶し、イメージセンサの画素単位に同期し
て、第2の測定パルス発生手段が、第1の記憶手段に記
憶している前回走査分の測定パルスの波形による帰還を
かけて、1走査分の測定パルスを発生する。
In the optical displacement measuring device according to the sixth aspect of the present invention, the first storage means stores the waveform of the measurement pulse corresponding to the periodic video pattern generated from the output of one scan of the image sensor, In synchronism with the pixel unit of the sensor, the second measurement pulse generating means generates a measurement pulse for one scanning by feeding back the waveform of the measurement pulse for the previous scanning stored in the first storage means. To do.

【0054】第7発明に係る光学的変位量測定装置で
は、第1のシフトレジスタがイメージセンサの1走査分
の出力から生成された周期的映像パターンに対応する測
定パルスの波形を記憶し、コンパレータがイメージセン
サからの出力を比較入力とし、基準入力端子へ第1のシ
フトレジスタの出力による帰還がかけられる。
In the optical displacement measuring device according to the seventh aspect of the invention, the first shift register stores the waveform of the measuring pulse corresponding to the periodic image pattern generated from the output of one scan of the image sensor, and the comparator The output from the image sensor is used as a comparison input, and the reference input terminal is fed back by the output of the first shift register.

【0055】第8発明に係る光学的変位量測定方法で
は、イメージセンサの出力から生成した周期的映像パタ
ーンに対応する測定パルスと、測定パルスと初期におい
て等位相の中心パルスを持ち測定パルスと等幅である等
間隔の複数の参照パルスとの不一致時間を計時する。こ
れらの不一致時間は測定パルス毎に異なり、その相互の
長短関係は、測定パルスと中心パルスとの不一致時間及
びその方向に一意に定まるので、その相互の長短関係を
比較判定して、この比較結果により測定パルスと中心パ
ルスとの不一致時間及びその方向を判定する。そして、
この不一致時間が第1の所定値以上であるときは、移動
方向と第1の所定値の移動とを示す移動信号を出力する
と共に、第2のシフトレジスタに記憶されている測定パ
ルスを新たな中心パルスとして、参照パルスを第2のシ
フトレジスタに記憶する。以後、第3のシフトレジスタ
に測定パルスを順次入力して、順次前記と同様の方法に
より測定パルスと中心パルスとの不一致時間及びその方
向を判定し、不一致時間が第1の所定値以上になる都
度、前記移動信号を出力すると共に、前記の第2及び第
3のシフトレジスタの交代を繰り返す。
In the optical displacement amount measuring method according to the eighth aspect of the present invention, the measurement pulse corresponding to the periodic image pattern generated from the output of the image sensor, the measurement pulse having the central pulse of the same phase at the initial stage with the measurement pulse, etc. The time of non-coincidence with a plurality of reference pulses having equal widths is measured. These disagreement times differ for each measurement pulse, and their mutual length relationship is uniquely determined by the disagreement time between the measurement pulse and the center pulse and its direction. The discrepancy time between the measurement pulse and the center pulse and its direction are determined by. And
When the disagreement time is equal to or longer than the first predetermined value, the movement signal indicating the movement direction and the movement of the first predetermined value is output, and the measurement pulse stored in the second shift register is newly updated. The reference pulse is stored in the second shift register as the center pulse. After that, the measurement pulse is sequentially input to the third shift register, and the disagreement time and the direction of the measurement pulse and the central pulse are sequentially determined by the same method as described above, and the disagreement time becomes the first predetermined value or more. Each time the movement signal is output, the alternation of the second and third shift registers is repeated.

【0056】第9発明に係る光学的変位量測定装置で
は、第2又は第3のシフトレジスタが測定パルス生成手
段が生成する測定パルスを順次入力し、第3又は第2の
シフトレジスタが測定パルスと初期において等位相の中
心パルスを持ち測定パルスと等幅である等間隔の複数の
参照パルスを記憶しておき、第1の計時手段が、順次、
参照パルス毎に測定パルスとの不一致時間を計時する。
そして、第1の比較判定手段が第1の計時手段の各計時
結果の相互の長短を比較し、この比較結果により測定パ
ルスと中心パルスとの不一致時間を判定する。この不一
致時間が第1の所定値以上であるときは、移動信号出力
手段が移動方向と第1の所定値の移動を示す移動信号を
出力する。また、不一致時間が第1の所定値以上である
ときは、第2のシフトレジスタに記憶されている測定パ
ルスを新たな中心パルスとして参照パルスを第2又は第
3のシフトレジスタに記憶させ、切り換え信号出力手段
が、以後、第3又は第2のシフトレジスタに測定パルス
が順次入力されるように切り換える為の信号を出力す
る。この切り換え信号を受けて、切り換え手段が前記の
切り換えを行う。
In the optical displacement measuring device according to the ninth aspect of the invention, the second or third shift register sequentially inputs the measurement pulses generated by the measurement pulse generating means, and the third or second shift register receives the measurement pulse. In the initial stage, a plurality of reference pulses having an equal phase center pulse and having the same width as the measurement pulse are stored in advance, and the first timing means sequentially
The time of disagreement with the measurement pulse is measured for each reference pulse.
Then, the first comparison / determination means compares the respective timing results of the first timing means with each other, and determines the mismatch time between the measurement pulse and the center pulse based on the comparison result. When the disagreement time is equal to or longer than the first predetermined value, the movement signal output means outputs the movement signal indicating the movement direction and the movement of the first predetermined value. When the disagreement time is equal to or greater than the first predetermined value, the reference pulse is stored in the second or third shift register by using the measurement pulse stored in the second shift register as a new center pulse, and switching is performed. After that, the signal output means outputs a signal for switching so that the measurement pulses are sequentially input to the third or second shift register. Upon receiving this switching signal, the switching means performs the above switching.

【0057】第10発明に係る光学的変位量測定装置で
は、論理手段が測定パルスと参照パルスとの排他的論理
和を取り、この論理手段が出力する期間、計数手段がク
ロックパルスを計数する。
In the optical displacement measuring device according to the tenth aspect of the invention, the logic means takes the exclusive OR of the measurement pulse and the reference pulse, and the counting means counts the clock pulses during the period when the logic means outputs.

【0058】第11発明に係る光学的変位量測定装置で
は、不一致時間の第1の所定値は、イメージセンサの駆
動クロック1ビット分に相当する。
In the optical displacement amount measuring device according to the eleventh aspect of the present invention, the first predetermined value of the mismatch time corresponds to one bit of the drive clock of the image sensor.

【0059】第12発明に係る光学的変位量測定装置で
は、外部からの信号を受けて、参照パルス切り換え手段
が参照パルス間の間隔を切り換えることにより、変位量
測定の分解能及び応答速度を切り換える。
In the optical displacement amount measuring device according to the twelfth aspect of the invention, the reference pulse switching means switches the interval between the reference pulses in response to a signal from the outside to switch the resolution and response speed of the displacement amount measurement.

【0060】第13発明に係る光学的変位量測定装置で
は、不一致時間が第2の所定値以上のとき、第1の速度
アラーム出力手段が速度アラーム表示部へ速度アラーム
を出力することにより、変位量及び変位方向が判別でき
ないことを操作者へ通知する。
In the optical displacement measuring device according to the thirteenth aspect of the present invention, when the disagreement time is equal to or greater than the second predetermined value, the first speed alarm output means outputs a speed alarm to the speed alarm display section, thereby causing displacement. Notify the operator that the amount and displacement direction cannot be determined.

【0061】第14発明に係る光学的変位量測定方法で
は、イメージセンサの1走査分の出力から生成された周
期的映像パターンに対応する測定パルス波形の各測定パ
ルスの内、次回の走査分においてイメージセンサの画素
単位に変位した測定パルスの個数をその方向を含めて計
数し、1走査分における異方向毎の計数値の差の絶対値
が測定パルスの個数から決められた第1の所定数より大
のとき、画素単位の移動信号と、異方向毎の計数値の差
の符号から求まる移動方向信号とを出力する。
In the optical displacement amount measuring method according to the fourteenth aspect of the present invention, of the respective measuring pulses of the measuring pulse waveform corresponding to the periodical image pattern generated from the output of one scanning of the image sensor, in the next scanning amount. The number of measurement pulses displaced per pixel of the image sensor is counted inclusive of the direction, and the absolute value of the difference between the count values for different directions in one scan is the first predetermined number determined from the number of measurement pulses. When it is larger, the movement signal in pixel units and the movement direction signal obtained from the sign of the difference between the count values in different directions are output.

【0062】第15発明に係る光学的変位量測定装置で
は、第2の記憶手段が測定パルス生成手段から出力され
る測定パルス波形を記憶し、移動パルス計数手段が第2
の記憶手段に記憶された測定パルス波形の各測定パルス
と次回のイメージセンサの1走査分の測定パルス波形の
各測定パルスとの立ち上がり時又は立ち下がり時のイメ
ージセンサの画素単位の大小を比較し、1走査分におけ
るその大の個数と小の個数との差を計数する。そして、
移動量判定手段が移動パルス計数手段の計数値の絶対値
と第1の所定数とを比較すると共に、移動方向判定手段
が移動パルス計数手段の計数結果の符号により移動方向
を判定し、移動パルス計数手段の計数値の絶対値が第1
の所定数より大のときに、イメージセンサの画素単位の
移動とその方向を示す移動信号を出力する。基準レベル
設定手段は、測定パルス計数手段の計数結果から第1の
所定数を演算し、移動量判定手段へ出力する。
In the optical displacement measuring device according to the fifteenth aspect of the invention, the second storage means stores the measurement pulse waveform output from the measurement pulse generating means, and the moving pulse counting means is the second.
Of each of the measurement pulse waveforms stored in the storage means of the image sensor and each measurement pulse of the measurement pulse waveform of one scan of the next image sensor are compared in magnitude at the rising or falling edge of the image sensor in pixel units. The difference between the large number and the small number in one scanning is counted. And
The moving amount judging means compares the absolute value of the count value of the moving pulse counting means with the first predetermined number, and the moving direction judging means judges the moving direction by the sign of the counting result of the moving pulse counting means, and the moving pulse. The absolute value of the count value of the counting means is first
Is larger than a predetermined number, the moving signal indicating the pixel unit movement of the image sensor and its direction is output. The reference level setting means calculates a first predetermined number from the counting result of the measurement pulse counting means, and outputs it to the movement amount determining means.

【0063】第16発明に係る光学的変位量測定装置で
は、論理手段が、第2の記憶手段に記憶された測定パル
ス波形の各測定パルスと次回の前記イメージセンサの1
走査分の測定パルス波形の各測定パルスとの立ち上がり
時又は立ち下がり時の画素単位の排他的論理和を取り、
アップダウンカウンタが、この論理手段が出力する期
間、第2の記憶手段からの出力をアップカウント信号ま
たはダウンカウント信号として、論理手段からの出力を
計数する。
In the optical displacement measuring device according to the 16th aspect of the invention, the logic means includes each measurement pulse of the measurement pulse waveform stored in the second storage means and the next one of the image sensor.
Take the exclusive OR of the pixel unit at the time of rising or falling with each measurement pulse of the measurement pulse waveform for scanning,
The up-down counter counts the output from the logic means by using the output from the second storage means as the up-count signal or the down-count signal during the period in which the logic means outputs.

【0064】第17発明に係る光学的変位量測定装置で
は、基準レベル設定手段が、測定パルス計数手段の計数
結果から第1の所定数を演算して移動量判定手段及び移
動方向判定手段へ出力すると共に、第1の所定数よりも
大である第2の所定数を演算して第2の速度アラーム出
力手段へ出力する。第2の速度アラーム出力手段は、移
動パルス計数手段の計数値と第2の所定数とを比較し、
移動パルス計数手段の計数値が第2の所定数より大のと
き、速度アラーム表示手段へ速度アラームを出力する。
In the optical displacement measuring device according to the seventeenth aspect of the invention, the reference level setting means calculates a first predetermined number from the counting result of the measurement pulse counting means and outputs it to the moving amount judging means and the moving direction judging means. At the same time, a second predetermined number, which is larger than the first predetermined number, is calculated and output to the second speed alarm output means. The second speed alarm output means compares the count value of the moving pulse counting means with a second predetermined number,
When the count value of the moving pulse counting means is larger than the second predetermined number, a speed alarm is output to the speed alarm display means.

【0065】第18発明に係る光学的変位量測定方法で
は、イメージセンサの出力による周期的映像パターンに
対応する測定パルスの、イメージセンサの画素単位の1
つおきの出力から2相の測定パルスを生成し、この2相
の測定パルスのそれぞれの移動量及び相対位置を測定す
ることにより、測定パルスの移動量及び移動方向を判定
する。
In the optical displacement amount measuring method according to the eighteenth aspect of the invention, one of the measurement pulses corresponding to the periodic image pattern by the output of the image sensor is output for each pixel of the image sensor.
A measurement pulse of two phases is generated from every other output, and the movement amount and the movement direction of the measurement pulse are determined by measuring the movement amounts and relative positions of the measurement pulses of the two phases.

【0066】第19発明に係る光学的変位量測定装置で
は、A相測定パルス発生手段及びB相測定パルス発生手
段が、イメージセンサの画素単位の1つおきの測定パル
スの出力からA,B2相の測定パルスを生成し、A,B
2相の測定パルスのそれぞれの測定パルス検波手段がそ
れぞれの測定パルスの移動量及び相対位置を測定する。
In the optical displacement measuring device according to the nineteenth aspect of the present invention, the A-phase measurement pulse generating means and the B-phase measurement pulse generating means output A, B2 phases from the output of every other measurement pulse in pixel units of the image sensor. Generates measurement pulse of A, B
Each measurement pulse detection means of the two-phase measurement pulse measures the moving amount and relative position of each measurement pulse.

【0067】第20発明に係る光学的変位量測定装置で
は、第3及び第4の速度アラーム出力手段が、A相又は
B相の測定パルスの参照パルスの中心パルスとの不一致
時間が第2の所定値以上のとき、速度アラーム表示部へ
速度アラームを出力する。
In the optical displacement measuring device according to the twentieth aspect of the invention, the third and fourth velocity alarm output means have the second time when the measurement pulse of the A phase or the B phase does not match the central pulse of the reference pulse. When the value is equal to or more than a predetermined value, a speed alarm is output to the speed alarm display section.

【0068】第21発明に係る光学的変位量測定方法で
は、イメージセンサの出力から生成した周期的映像パタ
ーンに対応する測定パルスと、測定パルスと初期におい
て等位相の中心パルスを持ち測定パルスと等幅である等
間隔の複数の参照パルスとの不一致時間を計時する。こ
れらの不一致時間は測定パルス毎に異なり、その相互の
長短関係は、測定パルスと中心パルスとの不一致時間及
びその方向に一意に定まるので、その相互の長短関係を
比較判定して、この比較結果により測定パルスと中心パ
ルスとの不一致時間及びその方向を判定する。そして、
この不一致時間が第1の所定値以上であるときは、移動
方向と第1の所定値の移動とを示す移動信号を出力する
と共に、第4のシフトレジスタに記憶されている測定パ
ルスを新たな中心パルスとして、参照パルスを第5のシ
フトレジスタに記憶し直し、以後、第4のシフトレジス
タに測定パルスを順次入力して、順次前記方法により測
定パルスと中心パルスとの不一致時間を判定し、不一致
時間が第1の所定値以上になる毎に、移動信号を出力す
ると共に、第4のシフトレジスタに記憶されている測定
パルスを新たな中心パルスとして、参照パルスを第5の
シフトレジスタに記憶し直す。
In the optical displacement amount measuring method according to the twenty-first aspect of the invention, the measurement pulse corresponding to the periodic image pattern generated from the output of the image sensor, the measurement pulse having the central pulse of the same phase at the initial stage with the measurement pulse, etc. The time of non-coincidence with a plurality of reference pulses having equal widths is measured. These disagreement times differ for each measurement pulse, and their mutual length relationship is uniquely determined by the disagreement time between the measurement pulse and the center pulse and its direction. The discrepancy time between the measurement pulse and the center pulse and its direction are determined by. And
When the disagreement time is equal to or longer than the first predetermined value, the movement signal indicating the movement direction and the movement of the first predetermined value is output, and the measurement pulse stored in the fourth shift register is newly updated. As the center pulse, the reference pulse is stored again in the fifth shift register, and thereafter, the measurement pulse is sequentially input to the fourth shift register, and the mismatch time between the measurement pulse and the center pulse is sequentially determined by the above method, Every time the disagreement time becomes equal to or greater than the first predetermined value, a movement signal is output and the reference pulse is stored in the fifth shift register while using the measurement pulse stored in the fourth shift register as a new center pulse. Do it again.

【0069】第22発明に係る光学的変位量測定装置で
は、第4のシフトレジスタが測定パルス生成手段が生成
する測定パルスを順次入力し、第5のシフトレジスタ
が、測定パルスと初期において等位相の中心パルスを持
ち、測定パルスと等幅である等間隔の複数の参照パルス
を記憶する。そして、第1の計時手段が、順次、参照パ
ルス毎に測定パルスとの不一致時間を計時し、第1の比
較判定手段が第1の計時手段の各計時結果の相互の長短
を比較判定する。移動信号出力手段は、この比較結果に
より測定パルスと中心パルスとの不一致時間及びその方
向を判定し、不一致時間が第1の所定値以上であるとき
は、移動方向と第1の所定値の移動を示す移動信号を出
力する。また、不一致時間が第1の所定値以上であると
きは、第1の取り込み手段が、第4のシフトレジスタに
記憶されている測定パルスを新たな中心パルスとして第
5のシフトレジスタに取り込む。
In the optical displacement measuring apparatus according to the twenty-second aspect of the invention, the fourth shift register sequentially inputs the measurement pulses generated by the measurement pulse generating means, and the fifth shift register causes the measurement pulse to have the same phase at the initial stage. A plurality of reference pulses having a center pulse of, and equally spaced as the measurement pulse are stored. Then, the first time measuring means sequentially measures the non-coincidence time with the measurement pulse for each reference pulse, and the first comparing and judging means compares and judges the mutual length of each time measuring result of the first time measuring means. The movement signal output means determines the disagreement time and the direction of the measurement pulse and the center pulse based on the comparison result. When the disagreement time is equal to or more than the first predetermined value, the movement direction and the movement of the first predetermined value are moved. A movement signal indicating is output. When the disagreement time is equal to or larger than the first predetermined value, the first capturing means captures the measurement pulse stored in the fourth shift register as a new center pulse in the fifth shift register.

【0070】第23発明に係る光学的変位量測定装置で
は、論理手段が測定パルスと参照パルスとの排他的論理
和を取り、この論理手段が出力する期間、計数手段がク
ロックパルスを計数する。
In the optical displacement measuring device according to the twenty-third aspect of the invention, the logic means takes the exclusive OR of the measurement pulse and the reference pulse, and the counting means counts the clock pulses during the period when the logic means outputs.

【0071】第24発明に係る光学的変位量測定装置で
は、不一致時間の第1の所定値は、イメージセンサの駆
動クロック1ビット分に相当する。
In the optical displacement amount measuring device according to the twenty-fourth invention, the first predetermined value of the mismatch time corresponds to one bit of the drive clock of the image sensor.

【0072】第25発明に係る光学的変位量測定装置で
は、参照パルス切り換え手段が、外部からの信号を受け
て、参照パルス間の間隔を切り換える。
In the optical displacement amount measuring device according to the twenty-fifth aspect of the invention, the reference pulse switching means receives a signal from the outside and switches the interval between the reference pulses.

【0073】第26発明に係る光学的変位量測定装置で
は、不一致時間が第2の所定値以上のとき、第1の速度
アラーム出力手段が速度アラーム表示部へ速度アラーム
を出力することにより、変位量及び変位方向が判別でき
ないことを操作者へ通知する。
In the optical displacement amount measuring device according to the twenty-sixth aspect of the present invention, when the disagreement time is equal to or longer than the second predetermined value, the first speed alarm output means outputs a speed alarm to the speed alarm display section, whereby the displacement Notify the operator that the amount and displacement direction cannot be determined.

【0074】第27発明に係る光学的変位量測定装置で
は、第6のシフトレジスタが、測定パルスと初期におい
て等位相の中心パルスを持ち測定パルスと等幅である等
間隔の複数の第1の参照パルスを記憶しておき、複数の
第2の計時手段が、順次、第1の参照パルス毎に測定パ
ルスとの不一致時間を計時する。第2の比較判定手段
は、第2の計時手段の各計時結果の相互の長短を比較判
定し、周期信号出力手段は、この比較結果により測定パ
ルスと中心パルスとの不一致時間及びその方向を判定し
て行き、測定パルスの位相が略所定の周期移動して、不
一致時間が第1の所定値以下になったときは、周期信号
を出力する。第2の取り込み手段は、周期信号を受け
て、第4のシフトレジスタに記憶されている測定パルス
を新たな中心パルスとして第6のシフトレジスタに取り
込み、これにより、所定の周期の間に光学系の倍率変動
によって生じた誤差を補正する。
In the optical displacement amount measuring device according to the twenty-seventh aspect of the present invention, the sixth shift register has a plurality of first intervals which have center pulses of the same phase in the initial stage with the measurement pulse and have the same width as the measurement pulse. The reference pulse is stored in advance, and the plurality of second timing means sequentially measure the time of disagreement with the measurement pulse for each first reference pulse. The second comparison and determination means compares and determines the mutual lengths of the respective timing results of the second timing means, and the periodic signal output means determines the mismatch time and the direction of the measurement pulse and the center pulse based on this comparison result. Then, when the phase of the measurement pulse moves substantially by a predetermined period and the disagreement time becomes equal to or less than the first predetermined value, the periodic signal is output. The second capturing means receives the periodic signal, captures the measurement pulse stored in the fourth shift register as a new center pulse into the sixth shift register, and thereby, the optical system during the predetermined period. The error caused by the change in magnification of is corrected.

【0075】[0075]

【実施例】以下に、本発明に係る光学的変位量測定方法
及び光学的変位量測定装置の実施例を、それを示す図面
を参照しながら説明する。図27は、光学的変位量測定
方法及び光学的変位量測定装置の原理を説明する為の模
式図である。この光学的変位量測定装置は、2種類の反
射係数を有する長さの等しい部分が変位方向(図におい
て左右方向)に交互に並べられたスケール90と、この
スケール90へ投光するLED等の投光素子91と、投
光素子91とスケール90との中間に設置され、投光素
子91からの光線を絞る投光レンズ92と、スケール9
0に対置され、投光レンズ92からの光線がスケール9
0に反射された光線を結像する為の受光レンズ93と、
その結像面に設置された少なくとも1次元(2次元の場
合は1方向の出力を使用する。)のCCD(Charge Cou
pled Device )94とから構成されている。
Embodiments of an optical displacement amount measuring method and an optical displacement amount measuring device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 27 is a schematic diagram for explaining the principle of the optical displacement amount measuring method and the optical displacement amount measuring device. This optical displacement amount measuring device includes a scale 90 in which portions having two types of reflection coefficients and having the same length are alternately arranged in the displacement direction (left and right direction in the drawing), and an LED or the like which projects light to the scale 90. The light projecting element 91, a light projecting lens 92 which is installed between the light projecting element 91 and the scale 90 and narrows the light beam from the light projecting element 91, and the scale 9
The ray from the light projecting lens 92 is placed on the scale 9
A light receiving lens 93 for forming an image of the light beam reflected by 0,
At least one-dimensional CCD (Charge Cou is used for one-dimensional output in the case of two-dimensional) installed on the image plane.
pled Device) 94.

【0076】投光レンズ92で絞られた投光素子91か
らの光線は、スケール90の表面により反射され、受光
レンズ93によりCCD94の受光面に結像される。ス
ケール90の表面は、2種類の相異なる反射係数を有す
る部分が変位方向(図においては左右方向)に交互に周
期的に並べられているので、CCD94の受光面の結像
は、この反射係数の周期的パターンと相似関係にある明
暗部の周期的パターンになっている。スケール90が、
図において右方向又は左方向へ動くとき(スケール90
を除く光学系及びCCD94が左方向又は右方向へ動く
とき)、CCD94受光面の明暗部の周期的パターンは
左方向又は右方向へ移動する。この明暗部の周期的パタ
ーンのCCD94受光面上の変位量を測定することによ
り、スケール90(に固定された物体)と光学系及びC
CD94(に固定された物体)との相対的変位量及び相
対的変位方向を判定することができる。
The light beam from the light projecting element 91 narrowed down by the light projecting lens 92 is reflected by the surface of the scale 90 and is imaged on the light receiving surface of the CCD 94 by the light receiving lens 93. On the surface of the scale 90, portions having two different reflection coefficients are alternately arranged periodically in the displacement direction (left and right direction in the figure), so that the image formation on the light receiving surface of the CCD 94 is performed by this reflection coefficient. It is a periodic pattern of bright and dark parts that is similar to the periodic pattern of. Scale 90
When moving to the right or left in the figure (scale 90
(When the optical system except for the above and the CCD 94 move leftward or rightward), the periodic pattern of the light and dark portions of the light receiving surface of the CCD 94 moves leftward or rightward. By measuring the amount of displacement on the CCD 94 light receiving surface of the periodic pattern of the bright and dark portions, the scale 90 (the object fixed to it), the optical system, and C
It is possible to determine the relative displacement amount and relative displacement direction with respect to (the object fixed to CD94).

【0077】図1は、第1,2発明に係る光学的変位量
測定方法及び第3,4発明に係る光学的変位量測定装置
の1実施例の、CCD94の出力からスケール90(に
固定された物体)と光学系及びCCD94(に固定され
た物体)との相対的変位量及び相対的変位方向を判定す
る処理判定部の構成例を示すブロック図である。クロッ
クジェネレータ1で生成されたクロックは、CCD94
及び投光素子91(図27)を駆動する駆動部2、測定
パルス検波手段4へ与えられる。CCD94からの出力
は測定パルス生成手段3により CCD94受光面の明
暗部の周期的パターンに対応した測定パルスに生成さ
れ、測定パルス検波手段4へ与えられる。測定パルス検
波手段4では測定パルスの位置(位相)を判定し、この
結果は変位量変位方向判定手段5へ送られる。変位量変
位方向判定手段5では、測定パルスの位置(位相)の経
時変化により、変化量と変位方向が判定され、その結果
が、単相パルス生成手段6へ送られる。変位量の判定結
果によっては速度アラーム表示部8へ速度アラームが出
力される。単相パルス生成手段6の出力は2相パルス生
成手段7へ送られ、A,B相パルスとして出力される。
FIG. 1 shows an optical displacement amount measuring method according to the first and second aspects of the invention and an optical displacement amount measuring apparatus according to the third and fourth aspects of the invention. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a processing determination unit that determines a relative displacement amount and a relative displacement direction of an object) and an optical system and the CCD 94 (an object fixed to the optical system). The clock generated by the clock generator 1 is the CCD 94
And the drive unit 2 for driving the light projecting element 91 (FIG. 27) and the measurement pulse detection means 4. The output from the CCD 94 is generated by the measurement pulse generating means 3 into a measurement pulse corresponding to the periodic pattern of the bright and dark portions of the light receiving surface of the CCD 94, and given to the measurement pulse detecting means 4. The measurement pulse detection means 4 determines the position (phase) of the measurement pulse, and the result is sent to the displacement amount displacement direction determination means 5. The displacement amount displacement direction determination means 5 determines the amount of change and the displacement direction based on the change over time in the position (phase) of the measurement pulse, and the result is sent to the single-phase pulse generation means 6. Depending on the determination result of the displacement amount, a speed alarm is output to the speed alarm display unit 8. The output of the single phase pulse generation means 6 is sent to the two phase pulse generation means 7 and is output as A and B phase pulses.

【0078】図2は、測定パルス生成手段3の構成を示
すブロック図である。測定パルス生成手段3は、CCD
94の画素の出力順に奇数番目の画素出力を通過させる
奇数番制御ゲート10と、偶数番目の画素出力を通過さ
せる偶数番制御ゲート11と、奇数番制御ゲート10及
び偶数番制御ゲート11の各出力を積分するそれぞれの
積分回路R1 ,C1 、積分された奇数番制御ゲート10
及び偶数番制御ゲート11の各出力を比較するコンパレ
ータ12と、コンパレータ12の出力を選択的に通過さ
せる比較出力制御ゲート13と、比較出力制御ゲート1
3の出力により、測定パルスを発生させるシフトレジス
タ等から構成される測定パルス発生部15と、奇数番制
御ゲート10、偶数番制御ゲート11及び比較出力制御
ゲート13を制御するゲート制御部とから構成されてい
る。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the measurement pulse generating means 3. The measurement pulse generation means 3 is a CCD
The odd-numbered control gate 10 that passes the odd-numbered pixel output, the even-numbered control gate 11 that passes the even-numbered pixel output, and the outputs of the odd-numbered control gate 10 and the even-numbered control gate 11 Respective integrating circuits R1 and C1 for integrating the
And a comparator 12 that compares the outputs of the even-numbered control gates 11, a comparison output control gate 13 that selectively passes the output of the comparator 12, and a comparison output control gate 1.
3, a measurement pulse generator 15 including a shift register for generating a measurement pulse, and a gate controller controlling the odd number control gate 10, the even number control gate 11, and the comparison output control gate 13. Has been done.

【0079】このような構成の測定パルス生成手段3の
動作を以下に説明する。CCD94の出力は、図3
(b)に示されるようになっている。この出力を図3
(c)に示されるように、画素単位の出力順に奇数番目
の画素出力を通過させる奇数番制御ゲート10と偶数番
目の画素出力を通過させる偶数番制御ゲート11と使用
して、奇数番画素出力と偶数番画素出力とに分離し、コ
ンパレータ12で比較する。コンパレータ12はこの比
較結果を正負の信号にして出力する。比較出力制御ゲー
ト13は、この比較結果の内、奇数番/偶数番又は偶数
番/奇数番の何れかの比較結果のみを通過させ、測定パ
ルス発生部15へ入力する。測定パルス発生部15で
は、図3(a)に示すように比較出力制御ゲート13か
らの正負信号の正負の転換時点をパルスの立ち上がり、
立ち下がりとして測定パルスを発生させる。
The operation of the measurement pulse generating means 3 having such a configuration will be described below. The output of the CCD 94 is shown in FIG.
It is as shown in (b). This output is shown in Figure 3.
As shown in (c), the odd-numbered pixel output is used by using the odd-numbered control gate 10 that passes the odd-numbered pixel output and the even-numbered control gate 11 that passes the even-numbered pixel output in the output order of the pixel unit. And an even-numbered pixel output, and the comparator 12 compares them. The comparator 12 outputs this comparison result as a positive / negative signal. Of the comparison results, the comparison output control gate 13 passes only the comparison result of either the odd / even number or the even / odd number, and inputs the result to the measurement pulse generating section 15. In the measurement pulse generator 15, as shown in FIG. 3A, the pulse rises at the positive / negative conversion point of the positive / negative signal from the comparison output control gate 13.
A measurement pulse is generated at the falling edge.

【0080】図4は、第5発明に係る光学的変位量測定
方法及び第6,7発明に係る光学的変位量測定装置の1
実施例の、測定パルス生成手段の構成を示した回路図で
ある。本発明による測定パルス生成手段は、CCD94
からの出力を、抵抗R4 ,R3 により決まる所定の閾値
電圧によりパルス波形に変換するコンパレータ21と、
CCD94の画素数と同じビット容量を有し、コンパレ
ータ21からの出力を記憶するシフトレジスタ22とか
ら構成され、コンパレータ21の閾値電圧側端子は、抵
抗R2 を介してシフトレジスタ22の出力の帰還がかけ
られている。
FIG. 4 shows an optical displacement amount measuring method according to the fifth invention and an optical displacement amount measuring apparatus according to the sixth and seventh inventions.
It is a circuit diagram showing the composition of the measurement pulse generation means of the example. The measurement pulse generating means according to the present invention is a CCD 94.
A comparator 21 for converting the output from the pulse waveform into a pulse waveform with a predetermined threshold voltage determined by resistors R4 and R3;
It has the same bit capacity as the number of pixels of the CCD 94 and is composed of a shift register 22 for storing the output from the comparator 21. It is hung.

【0081】このような構成の測定パルス生成手段の動
作を以下に説明する。シフトレジスタ22は、図5
(a)に示すようなCCD94の1走査分の出力から、
コンパレータ21が発生した周期的映像パターンに対応
する図5(b)に示すような測定パルスの波形を記憶し
ている。今回のCCD94の1走査分の出力が図5
(c)に示すような波形(前回走査分に比べて、CCD
94の出力が低下している。)である場合、抵抗R2 に
よる帰還がかかっていないとき、コンパレータ21は図
5(d)に示すような測定パルス(前回走査分に比べ
て、幅が狭くなっている。)を発生する。
The operation of the measurement pulse generating means having such a configuration will be described below. The shift register 22 is shown in FIG.
From the output for one scan of the CCD 94 as shown in (a),
The waveform of the measurement pulse as shown in FIG. 5B corresponding to the periodic image pattern generated by the comparator 21 is stored. The output of one scan of CCD94 this time is shown in FIG.
Waveform as shown in (c) (compared to the previous scan, CCD
The output of 94 is decreasing. ), When the feedback by the resistor R2 is not applied, the comparator 21 generates a measurement pulse as shown in FIG. 5D (the width is narrower than that of the previous scan).

【0082】本発明のように、クロックCLKにより、
CCD94の画素単位に同期させて(今回走査分と前回
走査分の画素番地を合わせて)、コンパレータ21の閾
値電圧側端子に抵抗R2 を介してシフトレジスタ22の
出力の帰還をかけるとき、閾値電圧が前回走査分の測定
パルスの波形に誘導されて引き上げられ(又は引き下げ
られ)、図5(e)に示すように、前回走査分測定パル
スの波形(図5(b))に近い測定パルスが生成され
る。この測定パルスは測定パルス検波手段へ出力される
と同時に、シフトレジスタ22に入力され、次回の走査
分の帰還に使用される。第5発明に係る光学的変位量測
定方法及び第6,7発明に係る光学的変位量測定装置の
他の構成及び動作は、第1,2発明に係る光学的変位量
測定方法及び第3,4発明に係る光学的変位量測定装置
の構成及び動作と同様であるので、説明を省略する。
As in the present invention, by the clock CLK,
When the output of the shift register 22 is fed back to the threshold voltage side terminal of the comparator 21 via the resistor R2 in synchronization with the pixel unit of the CCD 94 (the pixel address for the current scan and the pixel address for the previous scan are combined), Is induced (or pulled down) by being induced by the waveform of the measurement pulse for the previous scan, and as shown in FIG. 5E, a measurement pulse close to the waveform of the measurement pulse for the previous scan (FIG. 5B) is generated. Is generated. This measurement pulse is output to the measurement pulse detection means and at the same time, input to the shift register 22 and used for feedback of the next scan. Other configurations and operations of the optical displacement amount measuring method according to the fifth invention and the optical displacement amount measuring device according to the sixth and seventh inventions are the optical displacement amount measuring method according to the first and second inventions and the third and third aspects. Since the configuration and the operation of the optical displacement amount measuring device according to the invention are the same as those of the fourth invention, description thereof will be omitted.

【0083】図6は 第8発明に係る光学的変位量測定
方法及び第9〜11発明に係る光学的変位量測定装置の
1実施例の測定パルス検波手段の構成を示すブロック図
である。本発明による測定パルス検波手段は、CCD9
4(図1)の画素数と等しいビット容量を持つ、同一の
シフトレジスタ31及びシフトレジスタ32と、測定パ
ルス生成手段3からの測定パルスを、シフトレジスタ3
1又はシフトレジスタ32へ切り換え入力する切り換え
手段30と、シフトレジスタ31及びシフトレジスタ3
2からそれぞれ、1ビット宛ずらされた5本の出力線が
接続されたビット比較部33とから構成され、ビット比
較部33は移動出力線により切り換え手段30と接続さ
れている。
FIG. 6 is a block diagram showing the construction of a measuring pulse detecting means of one embodiment of the optical displacement amount measuring method according to the eighth invention and the optical displacement amount measuring devices according to the ninth to eleventh inventions. The measuring pulse detecting means according to the present invention is a CCD 9
The same shift register 31 and shift register 32 having the same bit capacity as the number of pixels of 4 (FIG. 1) and the measurement pulse from the measurement pulse generating means 3 are transferred to the shift register 3
1 or switching means 30 for switching and inputting to the shift register 32, shift register 31 and shift register 3
Each of 2 to 5 is composed of a bit comparison section 33 to which five output lines shifted by 1 bit are connected, and the bit comparison section 33 is connected to the switching means 30 by a moving output line.

【0084】このような構成の測定パルス検波手段の動
作を以下に説明する。シフトレジスタ31又はシフトレ
ジスタ32は測定パルス生成手段3が生成する図8
(b)に示すような測定パルスを順次入力する。一方、
シフトレジスタ32又はシフトレジスタ31は、測定パ
ルスと初期において等位相の中心パルス(0)(図8
(e))を持ち測定パルスと等幅である等間隔(1ビッ
ト間隔)の複数の参照パルス(+2),(+1),
(0),(−1),(−2)(図8(c)〜(g))を
記憶しておく。ビット比較部33において、順次、参照
パルス毎に測定パルスとの不一致時間(図8斜線部)を
CCD94(図1)の駆動クロック(図8(a))を計
数することにより計時する。これらの計数値は図9のモ
ノグラムのように表される。図9のモノグラムにおい
て、横軸は、参照パルスの中心パルス(0)の立ち上が
りの位置を0としたときの測定パルス及び参照パルス
(+2),(+1),(0),(−1),(−2)の立
ち上がりの、CCD94(図1)の駆動クロック1ビッ
ト毎の相対位置を表し、縦軸は、参照パルスと測定パル
スとの不一致時間をクロック数で表している。
The operation of the measuring pulse detecting means having such a configuration will be described below. The shift register 31 or the shift register 32 is generated by the measurement pulse generation means 3 in FIG.
Measurement pulses as shown in (b) are sequentially input. on the other hand,
The shift register 32 or the shift register 31 has a center pulse (0) (in FIG.
(E)) a plurality of reference pulses (+2), (+1), which have the same width as the measurement pulse and are equally spaced (one bit interval),
(0), (-1), (-2) (FIGS. 8C to 8G) are stored. In the bit comparison unit 33, the mismatch time with the measurement pulse (hatched portion in FIG. 8) is sequentially counted for each reference pulse by counting the drive clock (FIG. 8A) of the CCD 94 (FIG. 1). These count values are represented as a monogram in FIG. In the monogram of FIG. 9, the horizontal axis represents the measurement pulse and the reference pulse (+2), (+1), (0), (−1), when the rising position of the central pulse (0) of the reference pulse is 0. The relative position of the driving clock of the CCD 94 (FIG. 1) at each rising edge of (-2) is represented, and the vertical axis represents the disagreement time between the reference pulse and the measurement pulse by the number of clocks.

【0085】例えば、参照パルス(+1)の測定パルス
との不一致時間を表すクロック数は、測定パルスの立ち
上がりの中心パルス(0)の立ち上がりとの相対位置に
より太線のように変化する。例えば、図8の場合、クロ
ック数が最小の参照パルス(+1)の位置が測定パルス
の位置であり(一致するとき、クロック数は0にな
る)、そのときの中心パルス(0)の測定パルスとの不
一致時間を表すクロック数は図9のp点で表される。こ
れらの不一致時間は測定パルス毎に異なり、その相互の
大小関係は、図9の斜線の上下関係で表され、測定パル
スと中心パルスとの不一致時間及びその方向に一意に定
まるので、その相互の大小関係を比較判定して、この比
較結果により測定パルスと中心パルスとの不一致時間及
びその方向を判定する。ビット比較部33は、測定パル
ス(図8(b))と中心パルス(図8(e))との不一
致時間及びその方向が1ビット又は−1ビットであると
き、移動方向と1ビットの移動を示す移動信号を変位量
変位方向判定手段5(図1)及び切り換え手段30へ出
力する。
For example, the number of clocks representing the disagreement time of the reference pulse (+1) with the measurement pulse changes like a bold line depending on the relative position of the rising edge of the measurement pulse to the rising edge of the central pulse (0). For example, in the case of FIG. 8, the position of the reference pulse (+1) with the smallest number of clocks is the position of the measurement pulse (when they match, the number of clocks becomes 0), and the measurement pulse of the center pulse (0) at that time The number of clocks representing the disagreement time with is represented by point p in FIG. These disagreement times differ for each measurement pulse, and their mutual magnitude relationship is represented by the vertical relationship of the diagonal lines in FIG. 9, and since the disagreement time between the measurement pulse and the center pulse and its direction are uniquely determined, their mutual relationship is determined. The magnitude relation is compared and determined, and the mismatch time between the measurement pulse and the center pulse and the direction thereof are determined based on the comparison result. When the measurement pulse (FIG. 8 (b)) and the center pulse (FIG. 8 (e)) do not coincide with each other and the direction is 1 bit or −1 bit, the bit comparison unit 33 moves the moving direction and 1 bit. Is output to the displacement amount displacement direction determination means 5 (FIG. 1) and the switching means 30.

【0086】切り換え手段30は、この移動信号を受け
て、測定パルス生成手段3とシフトレジスタ31及びシ
フトレジスタ32との接続を切り換え、シフトレジスタ
31及びシフトレジスタ32に記憶されている測定パル
スを新たな中心パルスとして参照パルスをシフトレジス
タ31又はシフトレジスタ32に記憶させる。以後、シ
フトレジスタ32又はシフトレジスタ31は測定パルス
生成手段3が生成する測定パルスを順次入力する一方、
シフトレジスタ31又はシフトレジスタ32は、参照パ
ルスを記憶しておき、ビット比較部33において、順
次、参照パルス毎に測定パルスとの不一致時間を上述と
同様に計数し、ビット比較部33は、測定パルスと中心
パルスとの不一致時間及びその方向が1ビット又は−1
ビットになる都度、移動方向と1ビットの移動を示す移
動信号を変位量変位方向判定手段5(図1)及び切り換
え手段30へ出力する。
Receiving the movement signal, the switching means 30 switches the connection between the measurement pulse generating means 3 and the shift register 31 and the shift register 32, and newly changes the measurement pulse stored in the shift register 31 and the shift register 32. The reference pulse is stored in the shift register 31 or the shift register 32 as the central pulse. After that, the shift register 32 or the shift register 31 sequentially inputs the measurement pulses generated by the measurement pulse generation means 3, while
The shift register 31 or the shift register 32 stores the reference pulse, and the bit comparison unit 33 sequentially counts the mismatch time with the measurement pulse for each reference pulse in the same manner as described above, and the bit comparison unit 33 performs the measurement. Mismatch time between pulse and center pulse and its direction is 1 bit or -1
Whenever a bit is reached, a movement signal indicating the movement direction and 1-bit movement is output to the displacement amount displacement direction determination means 5 (FIG. 1) and the switching means 30.

【0087】切り換え手段30は、この移動信号を受け
て、測定パルス生成手段3とシフトレジスタ31及びシ
フトレジスタ32との接続を切り換える。変位量変位方
向判定手段5では、移動信号を受けて測定パルスの変位
量と変位方向が判定される。ビット比較部33は、測定
パルスと中心パルスとの不一致時間及びその方向が例え
ば、2ビット又は−2ビットを超えるときは、速度アラ
ーム表示部8(図1)へ変位量変位方向判定手段5(図
1)を介して速度アラームを出力する。
The switching means 30 receives the movement signal and switches the connection between the measurement pulse generating means 3 and the shift register 31 and the shift register 32. The displacement amount displacement direction determination means 5 receives the movement signal and determines the displacement amount and displacement direction of the measurement pulse. The bit comparison unit 33 indicates to the speed alarm display unit 8 (FIG. 1) the displacement amount displacement direction determination means 5 (when the mismatch time between the measurement pulse and the center pulse and the direction thereof exceed, for example, 2 bits or −2 bits. A speed alarm is output via (Fig. 1).

【0088】図7は、ビット比較部33の詳細な構成を
示すブロック図である。測定パルスと各参照パルス(+
2),(+1),(0),(−1),(−2)とは、各
々排他的論理和回路34〜38へ入力され、これらの排
他的論理和は、各々、タイミングを合わせる為にフリッ
プフロップ34a〜38aでクロックCLKに変換さ
れ、これらのクロックCLKは、論理積回路34b〜3
8bにより、インバータ39で反転されたクロックCL
Kとの論理積を取られた後、カウンタ34c〜38cで
計数される。
FIG. 7 is a block diagram showing a detailed structure of the bit comparison unit 33. Measurement pulse and each reference pulse (+
2), (+1), (0), (-1), and (-2) are input to the exclusive OR circuits 34 to 38, respectively, and these exclusive ORs are for matching the timings. Are converted into clocks CLK by the flip-flops 34a to 38a, and these clocks CLK are logical product circuits 34b to 3b.
Clock CL inverted by the inverter 39 by 8b
After being logically ANDed with K, it is counted by the counters 34c to 38c.

【0089】これらの計数値は、対応する参照パルス
(+2),(+1),(0),(−1),(−2)の隣
同士の組毎(カウンタ34c/35c,35c/36
c,37c/36c,38c/37c)に、コンパレー
タ40〜43のA/B端子へ入力される。コンパレータ
40〜43の各比較結果は、コンパレータ40の反転出
力とコンパレータ41の出力とが論理積回路45へ、コ
ンパレータ42の出力とコンパレータ43の反転出力と
が論理積回路46へ入力される。論理積回路45は
(+)方向の移動出力を、論理積回路46は(−)方向
の移動出力をそれぞれ出力し、両者の出力は論理和回路
47で論理和を取られ、切り換え手段30へ切り換え信
号として出力される。尚、論理和回路47は切り換え手
段30の内部に設けても良い。コンパレータ40,43
の出力は論理和回路48で論理和を取られ、速度アラー
ムとして出力される。
These count values are set for each pair of adjacent reference pulses (+2), (+1), (0), (-1), (-2) (counters 34c / 35c, 35c / 36).
c, 37c / 36c, 38c / 37c) are input to the A / B terminals of the comparators 40 to 43. Regarding the comparison results of the comparators 40 to 43, the inverted output of the comparator 40 and the output of the comparator 41 are input to the logical product circuit 45, and the output of the comparator 42 and the inverted output of the comparator 43 are input to the logical product circuit 46. The logical product circuit 45 outputs a movement output in the (+) direction, and the logical product circuit 46 outputs a movement output in the (−) direction. The outputs of both are logically ORed by the logical sum circuit 47 and sent to the switching means 30. It is output as a switching signal. The OR circuit 47 may be provided inside the switching means 30. Comparators 40 and 43
The output of is logically ORed by the logical sum circuit 48 and output as a speed alarm.

【0090】このような構成のビット比較部33の動作
を以下に説明する。測定パルスと各参照パルス(+
2),(+1),(0),(−1),(−2)とは、各
々排他的論理和回路34〜38へ入力され、これらの排
他的論理和は、フリップフロップ34a〜38a及び論
理積回路34b〜38bにより、クロックCLKに変換
され、カウンタ34c〜38cで計数される。これらの
計数値は、対応する参照パルス(+2),(+1),
(0),(−1),(−2)の隣同士の組毎(カウンタ
34c/35c,35c/36c,36c/37c,3
7c/38c)に、コンパレータ40〜43へ入力され
る。
The operation of the bit comparison unit 33 having such a configuration will be described below. Measurement pulse and each reference pulse (+
2), (+1), (0), (-1), and (-2) are input to exclusive OR circuits 34 to 38, respectively, and these exclusive ORs are flip-flops 34a to 38a and The logical product circuits 34b to 38b convert the clock CLK and the counters 34c to 38c count it. These count values correspond to the corresponding reference pulses (+2), (+1),
For each set (0), (-1), (-2) next to each other (counters 34c / 35c, 35c / 36c, 36c / 37c, 3
7c / 38c), and is input to the comparators 40 to 43.

【0091】コンパレータ40〜43では、図9の斜線
の上下関係を検出しており、例えば、測定パルスが+
1.2付近にあるとき、カウンタ34c>35c,35
c<36c,36c<37c,37c<38cとなり、
カウンタからの入力がA<Bのときのコンパレータの出
力を“1”とすると、論理積回路45への入力は
“1”,“1”、論理積回路46への入力は“0”,
“0”となり、論理積回路45からは(+)方向の移動
出力が出力されると共に、論理和回路47からは切り換
え信号が出力される。測定パルスが−1.2付近にある
とき、カウンタ34c>35c,35c>36c,36
c>37c,37c<38cとなり、論理積回路45へ
の入力は“0”,“0”、論理積回路46への入力は
“1”,“1”となり、論理積回路46からは(−)方
向の移動出力が出力されると共に、論理和回路47から
は切り換え信号が出力される。
The comparators 40 to 43 detect the vertical relationship of the diagonal lines in FIG. 9, and for example, the measurement pulse is +
When it is near 1.2, counters 34c> 35c, 35
c <36c, 36c <37c, 37c <38c,
When the output of the comparator when the input from the counter is A <B is “1”, the input to the AND circuit 45 is “1”, “1”, the input to the AND circuit 46 is “0”,
The logical product circuit 45 outputs a movement output in the (+) direction, and the logical sum circuit 47 outputs a switching signal. When the measurement pulse is near -1.2, the counters 34c> 35c, 35c> 36c, 36
c> 37c, 37c <38c, the inputs to the logical product circuit 45 are "0" and "0", the inputs to the logical product circuit 46 are "1" and "1", and the logical product circuit 46 outputs (- ) Movement output is output, and a switching signal is output from the OR circuit 47.

【0092】測定パルスが−0.3付近にあるとき、カ
ウンタ34c>35c,35c>36c,36c<37
c,37c<38cとなり、論理積回路45への入力は
“0”,“0”、論理積回路46への入力は“0”,
“0”となり、論理積回路45,46からは移動出力は
出力されず、論理和回路47からは切り換え信号も出力
されない。測定パルスが+1.8付近にあるとき、カウ
ンタ34c<35c,35c<36c,36c<37
c,37c<38cとなり、論理積回路45への入力は
“0”,“1”、論理積回路46への入力は“0”,
“0”となり、論理積回路45,46からは移動出力は
出力されず、論理和回路47からは切り換え信号も出力
されないが、コンパレータ40から“1”が出力され、
論理和回路47から速度アラームが出力される。
When the measurement pulse is near -0.3, the counters 34c> 35c, 35c> 36c, 36c <37.
c, 37c <38c, the inputs to the AND circuit 45 are "0" and "0", the inputs to the AND circuit 46 are "0",
Since it becomes "0", no movement output is output from the AND circuits 45 and 46, and no switching signal is output from the OR circuit 47. When the measurement pulse is around +1.8, the counters 34c <35c, 35c <36c, 36c <37
c, 37c <38c, the inputs to the AND circuit 45 are "0" and "1", the inputs to the AND circuit 46 are "0",
It becomes "0", the movement output is not output from the AND circuits 45 and 46, and the switching signal is not output from the OR circuit 47, but "1" is output from the comparator 40.
A speed alarm is output from the OR circuit 47.

【0093】測定パルスが−1.8付近にあるとき、カ
ウンタ34c>35c,35c>36c,36c>37
c,37c>38cとなり、論理積回路45への入力は
“1”,“0”、論理積回路46への入力は“1”,
“0”となり、論理積回路45,46からは移動出力は
出力されず、論理和回路47からは切り換え信号も出力
されないが、コンパレータ43から“1”が出力され、
論理和回路47から速度アラームが出力される。図10
のステップS1〜S36は、上述のような動作をマイク
ロコンピュータで実行する場合のフローチャートであ
る。第8発明に係る光学的変位量測定方法及び第9〜1
1発明に係る光学的変位量測定装置の他の構成及び動作
は、第1,2発明に係る光学的変位量測定方法及び第
3,4発明に係る光学的変位量測定装置の構成及び動作
と同様であるので、説明を省略する。
When the measurement pulse is in the vicinity of -1.8, counters 34c> 35c, 35c> 36c, 36c> 37.
c, 37c> 38c, the inputs to the AND circuit 45 are "1" and "0", the inputs to the AND circuit 46 are "1",
The logical product circuits 45 and 46 do not output a movement output, and the logical sum circuit 47 does not output a switching signal, but the comparator 43 outputs "1".
A speed alarm is output from the OR circuit 47. Figure 10
Steps S1 to S36 are a flow chart when the above-described operation is executed by the microcomputer. Optical displacement amount measuring method according to eighth invention and ninth to first
Another configuration and operation of the optical displacement amount measuring device according to the first invention are the optical displacement amount measuring method according to the first and second inventions and the configuration and operation of the optical displacement amount measuring device according to the third and fourth inventions. The description is omitted because it is the same.

【0094】図11は第12,13発明に係る光学的変
位量測定装置の1実施例の測定パルス検波手段の構成を
示すブロック図である。本発明による測定パルス検波手
段はビット比較部33aへ外部切り換え信号が接続さ
れ、シフトレジスタ31及びシフトレジスタ32からそ
れぞれ、2ビット、1ビット、1ビット、1ビット、2
ビットの順にずらされた7本の出力線がビット比較部3
3aに接続されている。図12は、ビット比較部33a
の詳細な構成を示したブロック図である。排他的論理和
回路34,35,37,38へは、測定パルスの入力線
と、データセレクタ49〜52の出力線とが接続されて
いる。参照パルスの中心パルスから2ビット、1ビッ
ト、1ビット、1ビット、2ビットの順にずらされた参
照パルス(+4),(+2),(+1),(0),(−
1),(−2),(−4)の入力線の内、参照パルス
(+4)の入力線はデータセレクタ49のB入力端子
に、参照パルス(+2)の入力線はデータセレクタ49
のA入力端子及びデータセレクタ50のB入力端子に、
参照パルス(+1)の入力線はデータセレクタ50のA
入力端子に、参照パルス(−1)の入力線はデータセレ
クタ51のA入力端子に、参照パルス(−2)の入力線
はデータセレクタ51のB入力端子及びデータセレクタ
52のA入力端子に、参照パルス(−4)の入力線はデ
ータセレクタ52のB入力端子にそれぞれ接続されてい
る。
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the measurement pulse detecting means of one embodiment of the optical displacement amount measuring device according to the twelfth and thirteenth inventions. In the measurement pulse detecting means according to the present invention, an external switching signal is connected to the bit comparing section 33a, and the shift register 31 and the shift register 32 respectively output 2 bits, 1 bit, 1 bit, 1 bit, 2 bits.
The seven output lines shifted in the order of bits are the bit comparison unit 3
3a. FIG. 12 shows the bit comparison unit 33a.
3 is a block diagram showing a detailed configuration of FIG. The exclusive OR circuits 34, 35, 37 and 38 are connected to the input line of the measurement pulse and the output lines of the data selectors 49 to 52. Reference pulses (+4), (+2), (+1), (0), (-) which are shifted in the order of 2 bits, 1 bit, 1 bit, 1 bit, 2 bits from the center pulse of the reference pulse.
Of the input lines 1), (-2), and (-4), the reference pulse (+4) input line is the B input terminal of the data selector 49, and the reference pulse (+2) input line is the data selector 49.
To the A input terminal of and the B input terminal of the data selector 50,
The input line of the reference pulse (+1) is A of the data selector 50.
The input line of the reference pulse (-1) is the A input terminal of the data selector 51, the input line of the reference pulse (-2) is the B input terminal of the data selector 51 and the A input terminal of the data selector 52. The input lines of the reference pulse (-4) are connected to the B input terminals of the data selector 52, respectively.

【0095】このような構成のビット比較部33aの動
作を以下に説明する。外部切り換え信号が各データセレ
クタ49〜52の切り換え端子Xへ入力されると、各デ
ータセレクタ49〜52はA入力端子又はB入力端子に
入力される参照パルスを選択的に通過させる。従って、
A入力端子が選択されれば、参照パルス(+2),(+
1),(0),(−1),(−2)がビット比較部33
aに取り込まれ、B入力端子が選択されれば、参照パル
ス(+4),(+2),(0),(−2),(−4)が
ビット比較部33aに取り込まれ、参照パルスの間隔が
1ビットから2ビットに切り換えられ、変位量測定の分
解能及び応答速度を切り換えることができる。第12発
明に係る光学的変位量測定装置のその他の構成及び動作
は、第8発明に係る光学的変位量測定方法及び第9〜1
1発明に係る光学的変位量測定装置の構成及び動作と同
様であるので、説明を省略する。
The operation of the bit comparison unit 33a having such a configuration will be described below. When the external switching signal is input to the switching terminal X of each of the data selectors 49 to 52, each of the data selectors 49 to 52 selectively passes the reference pulse input to the A input terminal or the B input terminal. Therefore,
If the A input terminal is selected, the reference pulse (+2), (+
1), (0), (-1), and (-2) are bit comparison units 33.
If the B input terminal is selected by the input pulse a, the reference pulses (+4), (+2), (0), (-2), (-4) are input by the bit comparison unit 33a, and the reference pulse interval is changed. Can be switched from 1 bit to 2 bits, and the resolution and response speed of displacement amount measurement can be switched. Other configurations and operations of the optical displacement amount measuring device according to the twelfth invention are the optical displacement amount measuring method according to the eighth invention and the ninth to first aspects.
The configuration and operation of the optical displacement amount measuring device according to the first aspect of the invention are the same as those of the first aspect, so description thereof will be omitted.

【0096】図13は、第14発明に係る光学的変位量
測定方法及び第15,16発明に係る光学的変位量測定
装置の1実施例の測定パルス検波手段の構成を示すブロ
ック図である。測定パルス検波手段は、測定パルス生成
手段3から出力される測定パルス波形を記憶するシフト
レジスタ55と、シフトレジスタ55に記憶された測定
パルス波形の各測定パルスと次回のCCD94(図1)
の1走査分の測定パルス波形の各測定パルスとの立ち上
がり時又は立ち下がり時のCCD94(図1)の画素単
位の大小を比較し、1走査分におけるその大の個数と小
の個数との差を計数する移動パルスカウンタ56と、移
動パルスカウンタ56の計数値の絶対値と第1の所定数
とを比較し、移動パルスカウンタ56の計数値の絶対値
が第1の所定数より大のときにCCD94の画素単位の
移動信号を出力し、移動パルスカウンタ56の計数結果
の符号により移動方向を判定し出力する移動量移動方向
判定手段60と、測定パルス生成手段3からの出力とシ
フトレジスタ55からの出力との論理和を取る論理和回
路57と、論理和回路57の出力をカウントすることに
より測定パルスを計数する測定パルスカウンタ58と、
測定パルスカウンタ58の計数結果から第1の所定数を
演算し、移動量移動方向判定手段60へ出力する基準レ
ベル設定手段59とで構成される。
FIG. 13 is a block diagram showing the structure of the measuring pulse detecting means of one embodiment of the optical displacement amount measuring method according to the fourteenth invention and the optical displacement amount measuring device according to the fifteenth and sixteenth inventions. The measurement pulse detection means is a shift register 55 that stores the measurement pulse waveform output from the measurement pulse generation means 3, each measurement pulse of the measurement pulse waveform stored in the shift register 55, and the next CCD 94 (FIG. 1).
Of each of the measurement pulse waveforms for one scan at the time of rising or falling and comparing the size of the CCD 94 (FIG. 1) in pixel units, and the difference between the number of large and the number of small in one scanning. When the absolute value of the count value of the moving pulse counter 56 is larger than the first predetermined number, the absolute value of the count value of the moving pulse counter 56 is compared with the first predetermined number. A moving amount moving direction judging means 60 for outputting a moving signal in a pixel unit of the CCD 94 to a moving pulse counter 56, and judging and outputting the moving direction by the sign of the counting result of the moving pulse counter 56, an output from the measuring pulse generating means 3 and the shift register 55. A logical sum circuit 57 for taking the logical sum of the output from the logical sum circuit and a measurement pulse counter 58 for counting the measured pulses by counting the output of the logical sum circuit 57
A reference level setting means 59 for calculating a first predetermined number from the counting result of the measurement pulse counter 58 and outputting it to the movement amount movement direction determination means 60.

【0097】図14は、移動パルスカウンタ56の構成
をさらに詳しく示したブロック図である。移動パルスカ
ウンタ56は、測定パルス生成手段3からの出力とシフ
トレジスタ55からの出力との排他的論理和をとる排他
的論理和回路56aと、排他的論理和回路56aからの
出力をイネーブル信号及びデータ信号として入力し、シ
フトレジスタ55からの出力をアップカウント/ダウン
カウント信号として入力するアップダウンカウンタ56
bとで構成されている。
FIG. 14 is a block diagram showing the structure of the moving pulse counter 56 in more detail. The moving pulse counter 56 outputs an exclusive OR circuit 56a for exclusive ORing the output from the measurement pulse generating means 3 and the output from the shift register 55, and the output from the exclusive OR circuit 56a as an enable signal and an output signal. An up / down counter 56 that receives a data signal and inputs the output from the shift register 55 as an up / down count signal.
and b.

【0098】このような構成の測定パルス検波手段の動
作を以下に説明する。シフトレジスタ55は、測定パル
ス生成手段3から出力される測定パルス波形を記憶して
おく。排他的論理和回路56aは、シフトレジスタ55
に記憶された測定パルス波形の各測定パルスと次回のC
CD94の1走査分の測定パルス波形の各測定パルスと
の立ち上がり時又は立ち下がり時の画素単位の排他的論
理和を取り、イネーブル信号及びデータ信号としてアッ
プダウンカウンタ56bへ入力する。アップダウンカウ
ンタ56bは、シフトレジスタ55からの画素単位の出
力が例えば、“1”のときアップカウントし、“0”の
ときダウンカウントするように決めておけば、各測定パ
ルスとの立ち上がり時又は立ち下がり時の画素単位に、
シフトレジスタ55の出力と測定パルス生成手段3の出
力のどちらが大でどちら小であるかを、アップダウンカ
ウントすることができ、シフトレジスタ55からの測定
パルスと測定パルス生成手段3からの測定パルスとの画
素単位のずれ及びその方向がアップダウンカウンタ56
bから出力される。
The operation of the measurement pulse detecting means having such a configuration will be described below. The shift register 55 stores the measurement pulse waveform output from the measurement pulse generating means 3. The exclusive OR circuit 56a includes the shift register 55.
Each measured pulse of the measured pulse waveform stored in
The exclusive OR of the pixel unit at the time of rising or falling with each measurement pulse of the measurement pulse waveform for one scan of the CD94 is taken, and is input to the up / down counter 56b as an enable signal and a data signal. If the up / down counter 56b is determined to count up when the pixel output from the shift register 55 is “1” and down when it is “0”, for example, at the rising edge of each measurement pulse or Pixel unit at the time of falling,
Whether the output of the shift register 55 or the output of the measurement pulse generating means 3 is large or small can be up-down counted, and the measurement pulse from the shift register 55 and the measurement pulse from the measurement pulse generating means 3 can be detected. Of the pixel unit and the direction thereof are up / down counters 56.
It is output from b.

【0099】一方、基準レベル設定手段59は、測定パ
ルスカウンタ58の計数結果から測定パルスのうちの幾
つ(第1の所定数)が画素単位にずれたとき、測定パル
スが画素単位に変位したとするかを演算し、移動量移動
方向判定手段60へ出力する。移動量移動方向判定手段
60は、CCD94の1走査分の測定パルス波形のカウ
ントが終了した時点でラッチされ、基準レベル設定手段
59から入力された数値とアップダウンカウンタ56b
から入力された数値の絶対値を比較し、アップダウンカ
ウンタ56bから入力された数値の方が大のとき、画素
単位の移動を示す移動量出力信号を出力し、また、アッ
プダウンカウンタ56bから入力された数値の符号か
ら、移動の方向を判定し、移動方向出力信号を出力す
る。第14発明に係る光学的変位量測定方法及び第1
5,16発明に係る光学的変位量測定装置のその他の構
成及び動作は、第1,2発明に係る光学的変位量測定方
法及び第3,4発明に係る光学的変位量測定装置の構成
及び動作と同様であるので、説明を省略する。
On the other hand, the reference level setting means 59 determines that the measurement pulse is displaced pixel by pixel when some of the measurement pulses (first predetermined number) are displaced pixel by pixel from the count result of the measurement pulse counter 58. Whether or not to do so is calculated and output to the movement amount movement direction determination means 60. The movement amount movement direction determination means 60 is latched at the time when the count of the measurement pulse waveform for one scan of the CCD 94 is completed, and the numerical value input from the reference level setting means 59 and the up / down counter 56b.
The absolute value of the numerical value input from is compared, and when the numerical value input from the up / down counter 56b is larger, a movement amount output signal indicating the movement in pixel units is output, and is input from the up / down counter 56b. The direction of movement is determined from the sign of the numerical value thus obtained, and a movement direction output signal is output. Optical displacement amount measuring method according to fourteenth invention and first
Other configurations and operations of the optical displacement amount measuring device according to the fifth and sixth inventions are the same as those of the optical displacement amount measuring method according to the first and second inventions and the configuration of the optical displacement amount measuring device according to the third and fourth inventions. Since the operation is the same as that of the operation, description thereof will be omitted.

【0100】図15は、第17発明に係る光学的変位量
測定装置の1実施例の測定パルス検波手段の構成を示す
ブロック図である。本発明の測定パルス検波手段は、第
15,16発明に係る光学的変位量測定装置の構成に、
移動パルスカウンタ56の出力の絶対値と基準レベル設
定手段59aからの速度アラーム設定値(第2の所定
数)と比較して、速度アラームを出力する速度アラーム
出力手段62が付加された構成となっている。図17
は、基準レベル設定手段59aの構成例を示したブロッ
ク図である。測定パルスカウンタ58からの測定パルス
カウント値をDo とすると、演算器63で例えば1/2
に除算され、この除算結果Do /2は第1の所定数とし
て移動量移動方向判定手段60へ送られる。また、測定
パルスカウント値Do と演算器64で加算され、この加
算結果3Do /2は、速度アラーム設定値(第2の所定
数)として速度アラーム出力手段62へ入力される。
FIG. 15 is a block diagram showing the structure of the measurement pulse detecting means of one embodiment of the optical displacement measuring device according to the 17th invention. The measuring pulse detecting means of the present invention is the same as that of the optical displacement measuring device according to the fifteenth and sixteenth inventions.
The absolute value of the output of the moving pulse counter 56 is compared with the speed alarm set value (second predetermined number) from the reference level setting means 59a, and a speed alarm output means 62 for outputting a speed alarm is added. ing. FIG. 17
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a reference level setting means 59a. Assuming that the measured pulse count value from the measured pulse counter 58 is Do, the calculator 63 calculates, for example, 1/2
The division result Do / 2 is sent to the movement amount movement direction determination means 60 as a first predetermined number. The measured pulse count value Do is added by the calculator 64, and the addition result 3Do / 2 is input to the speed alarm output means 62 as a speed alarm set value (second predetermined number).

【0101】図16は、第17発明に係る光学的変位量
測定装置の他の実施例の測定パルス検波手段の構成を示
すブロック図である。本実施例は、第15,16発明に
係る光学的変位量測定装置の構成において、移動パルス
カウンタ56が移動ビットカウンタ61に置換された構
成となっている。移動ビットカウンタ61はアップダウ
ンカウンタ56bのデータ信号としてクロックを入力し
カウントしている。その他の構成は、図15に示された
実施例と同様である。第17発明に係る光学的変位量測
定装置のその他の構成及び動作は、第14発明に係る光
学的変位量測定方法及び第15,16発明に係る光学的
変位量測定装置の構成及び動作と同様であるので、説明
を省略する。
FIG. 16 is a block diagram showing the structure of the measurement pulse detecting means of another embodiment of the optical displacement amount measuring device according to the 17th invention. In this embodiment, the moving pulse counter 56 is replaced with a moving bit counter 61 in the structure of the optical displacement measuring device according to the fifteenth and sixteenth inventions. The moving bit counter 61 inputs and counts a clock as a data signal of the up / down counter 56b. Other configurations are similar to those of the embodiment shown in FIG. Other configurations and operations of the optical displacement measuring device according to the seventeenth invention are the same as the configurations and operations of the optical displacement measuring method according to the fourteenth invention and the optical displacement measuring device according to the fifteenth and sixteenth inventions. Therefore, the description is omitted.

【0102】図18は、第18発明に係る光学的変位量
測定方法及び第19,20発明に係る光学的変位量測定
装置の1実施例の測定パルス生成手段の構成を示すブロ
ック図である。本発明による測定パルス生成手段は、C
CD94(図1)から生成された周期的映像パターンに
対応する測定パルスを、論理積回路73,74へ入力
し、論理積回路73,74のそれぞれの他方の入力端子
には、インバータ70により反転させたクロック及び非
反転クロックをそれぞれ別のフリップフロップ71,7
2へ入力して作成した互いに反転しているA相クロック
及びB相クロックを入力している。
FIG. 18 is a block diagram showing the construction of the measuring pulse generating means of one embodiment of the optical displacement amount measuring method according to the eighteenth invention and the optical displacement amount measuring device according to the nineteenth and twentieth inventions. The measuring pulse generating means according to the present invention is C
The measurement pulse corresponding to the periodic video pattern generated from the CD 94 (FIG. 1) is input to the logical product circuits 73 and 74, and the other input terminals of the logical product circuits 73 and 74 are inverted by the inverter 70. The generated clock and the non-inverted clock are provided in different flip-flops 71 and 7 respectively.
The A-phase clock and the B-phase clock, which have been created by inputting to 2 and are inverted from each other, are input.

【0103】これを図19に基づき説明する。A相クロ
ック(c)及びB相クロック(j)は駆動クロック
(b)の倍の周期になり、互いに反転している。A相ク
ロック(c)と測定パルス(a)とからはA相測定パル
ス(d)が生成され、B相クロック(j)と測定パルス
(a)とからはB相測定パルスが生成される。A相測定
パルス(d)及びB相測定パルスは、第9〜13発明に
係る光学的変位量測定装置の測定パルス検波手段と同様
のそれぞれの検波手段で、互いに1駆動クロック分位相
のずれたA相参照パルス(e)〜(i)及びB相参照パ
ルス(l)〜(p)により、それぞれ、図20(a),
(b)に示すように、変位量とその方向を判定される。
このようにすることにより、単相パルス生成手段6、2
相パルス生成手段7(図1)を経ずに直接A相、B相の
2相パルスを出力することができる。また、速度アラー
ムを出力することも第9〜13発明に係る光学的変位量
測定装置と同様である。その他の構成及び動作は、第9
〜13発明に係る光学的変位量測定装置と同様であるの
で、説明を省略する。
This will be described with reference to FIG. The A-phase clock (c) and the B-phase clock (j) have a cycle twice that of the drive clock (b) and are inverted from each other. An A phase measurement pulse (d) is generated from the A phase clock (c) and the measurement pulse (a), and a B phase measurement pulse is generated from the B phase clock (j) and the measurement pulse (a). The A-phase measurement pulse (d) and the B-phase measurement pulse are out of phase with each other by one drive clock by respective detection means similar to the measurement pulse detection means of the optical displacement amount measuring device according to the ninth to thirteenth inventions. 20A and 20B, respectively, according to the A-phase reference pulses (e) to (i) and the B-phase reference pulses (l) to (p).
As shown in (b), the displacement amount and its direction are determined.
By doing so, the single-phase pulse generating means 6, 2
It is possible to directly output a two-phase pulse of A phase and B phase without passing through the phase pulse generating means 7 (FIG. 1). Outputting a speed alarm is also the same as the optical displacement measuring device according to the ninth to thirteenth inventions. The other configurations and operations are the ninth.
~ 13 is the same as the optical displacement amount measuring device according to the invention, so description thereof will be omitted.

【0104】図21は、第21発明に係る光学的変位量
測定方法及び第22〜27発明に係る光学的変位量測定
装置の1実施例の測定パルス検波手段の構成を示したブ
ロック図である。本発明による測定パルス検波手段は、
CCD94(図1)の画素数と等しいビット容量を持つ
シフトレジスタ32a,80,82と、測定パルス生成
手段3からの測定パルスを入力するシフトレジスタ80
と測定パルス入力線で接続され、シフトレジスタ82か
ら1ビット宛ずらされた3本の出力線が接続されたビッ
ト比較部33bと、ビット比較部33bからの周期信号
を受けて、シフトレジスタ80内の測定パルスをシフト
レジスタ82へ切り換え入力する為の切り換え手段81
と、シフトレジスタ80と測定パルス入力線で接続さ
れ、シフトレジスタ32aから1ビット宛ずらされた5
本の出力線が接続されたビット比較部33cと、ビット
比較部33cからの移動出力とビット比較部33bから
の周期信号との論理和を取る論理和回路84と、論理和
回路84からの出力を受けて、シフトレジスタ80内の
測定パルスをシフトレジスタ32aへ切り換え入力する
為の切り換え手段83とで構成され、ビット比較部33
cへは外部切り換え信号線が接続されている。
FIG. 21 is a block diagram showing the configuration of the measuring pulse detecting means of one embodiment of the optical displacement amount measuring method according to the 21st invention and the optical displacement amount measuring device according to the 22nd to 27th inventions. . The measurement pulse detection means according to the present invention,
The shift registers 32a, 80, 82 having a bit capacity equal to the number of pixels of the CCD 94 (FIG. 1) and the shift register 80 for inputting the measurement pulse from the measurement pulse generating means 3
In the shift register 80 by receiving the periodic signal from the bit comparison unit 33b and the bit comparison unit 33b to which the three output lines, which are shifted by 1 bit from the shift register 82, are connected. Switching means 81 for switching and inputting the measurement pulse of
Is connected to the shift register 80 by a measurement pulse input line, and is shifted by 1 bit from the shift register 32a.
Output from the logical sum circuit 84, and a bit comparator 33c to which the output line of the book is connected, a logical sum circuit 84 that takes the logical sum of the shift output from the bit comparator 33c and the periodic signal from the bit comparator 33b In response to this, the switching means 83 is provided for switching and inputting the measurement pulse in the shift register 80 to the shift register 32a.
An external switching signal line is connected to c.

【0105】このような構成の測定パルス検波手段の動
作を以下に説明する。尚、ビット比較部33c及びビッ
ト比較部33bの構成及び動作は図6及び図11に示し
たビット比較部33及びビット比較部33aと同様であ
る。シフトレジスタ80は測定パルス生成手段3が生成
する測定パルス(図25(b))を順次入力する。一
方、シフトレジスタ32aは、測定パルスと初期におい
て等位相の中心パルス(0)(図25(d))を持ち測
定パルスと等幅である等間隔(1ビット間隔)の複数の
参照パルス(+1),(0),(−1)(図25(c)
〜(e))を記憶している。ビット比較部33cにおい
て、順次、参照パルス毎に測定パルスとの不一致時間
(図25斜線部)をCCD94(図1)の駆動クロック
(図25(a))を計数することにより計時する。これ
らの計数値は図22(a)〜(c)のモノグラムのよう
に表される。図22のモノグラムの説明は、図9のモノ
グラムにおいて既に行った説明と同様なので省略する。
ビット比較部33cは、測定パルス(図25(b))と
中心パルス(図25(d))との不一致時間及びその方
向が0.5ビット(図22(b))又は−0.5ビット
(図22(c))であるとき、移動方向と0.5ビット
の移動を示す移動信号を変位量変位方向判定手段5(図
1)及び論理和回路84を介して切り換え手段83へ出
力する。
The operation of the measuring pulse detecting means having such a configuration will be described below. The configurations and operations of the bit comparison unit 33c and the bit comparison unit 33b are the same as those of the bit comparison unit 33 and the bit comparison unit 33a shown in FIGS. 6 and 11. The shift register 80 sequentially inputs the measurement pulses (FIG. 25B) generated by the measurement pulse generation means 3. On the other hand, the shift register 32a has a plurality of reference pulses (+1 bit interval) at equal intervals (1 bit interval), which has a central pulse (0) (FIG. 25 (d)) of the same phase as the measurement pulse at the beginning and has the same width as the measurement pulse. ), (0), (-1) (FIG. 25 (c))
(E) are stored. In the bit comparison unit 33c, the mismatch time with the measurement pulse (hatched portion in FIG. 25) is sequentially counted for each reference pulse by counting the drive clock (FIG. 25A) of the CCD 94 (FIG. 1). These count values are represented as the monograms of FIGS. The description of the monogram of FIG. 22 is the same as the description already given for the monogram of FIG.
The bit comparison unit 33c determines that the mismatch time between the measurement pulse (FIG. 25B) and the central pulse (FIG. 25D) and the direction thereof are 0.5 bit (FIG. 22B) or −0.5 bit. 22 (c), a movement signal indicating the movement direction and movement of 0.5 bit is output to the switching means 83 via the displacement amount displacement direction determination means 5 (FIG. 1) and the OR circuit 84. .

【0106】切り換え手段83は、この移動信号を受け
て、シフトレジスタ80とシフトレジスタ32aとを接
続して、シフトレジスタ80に記憶されている測定パル
スを新たな中心パルスとして取り込ませ、参照パルスを
シフトレジスタ32aに記憶し直させ、測定パルスの位
置が中心パルスの位置となる(図22(a))。以後、
シフトレジスタ80は測定パルス生成手段3が生成する
測定パルスを順次入力する一方、シフトレジスタ32a
は、参照パルスを記憶しておき、ビット比較部33cに
おいて、順次、参照パルス毎に測定パルスとの不一致時
間を計数し、ビット比較部33cは、測定パルスと中心
パルスとの不一致時間及びその方向が0.5ビット又は
−0.5ビットになる都度、移動方向と0.5ビットの
移動を示す移動信号を変位量変位方向判定手段5(図
1)及び切り換え手段83へ出力する。
Receiving the movement signal, the switching means 83 connects the shift register 80 and the shift register 32a to take in the measurement pulse stored in the shift register 80 as a new center pulse, and set the reference pulse as the reference pulse. The shift pulse is stored again in the shift register 32a, and the position of the measurement pulse becomes the position of the center pulse (FIG. 22 (a)). After that,
The shift register 80 sequentially inputs the measurement pulses generated by the measurement pulse generating means 3, while the shift register 32a
Stores the reference pulse, and the bit comparison unit 33c sequentially counts the mismatch time with the measurement pulse for each reference pulse, and the bit comparison unit 33c determines the mismatch time between the measurement pulse and the center pulse and its direction. Each time the value becomes 0.5 bit or −0.5 bit, a movement signal indicating the movement direction and movement of 0.5 bit is output to the displacement amount displacement direction determination means 5 (FIG. 1) and the switching means 83.

【0107】切り換え手段83は、この移動信号を受け
て、シフトレジスタ80とシフトレジスタ32aとを接
続して、シフトレジスタ80に記憶されている測定パル
スを新たな中心パルスとして取り込ませ、参照パルスを
シフトレジスタ32aに記憶し直させる。変位量変位方
向判定手段5では、移動信号を受けて測定パルスの変位
量と変位方向が判定される。ビット比較部33cは、測
定パルスと中心パルスとの不一致時間及びその方向が例
えば、1ビット又は−1ビットを超えるときは、速度ア
ラーム表示部8(図1)へ変位量変位方向判定手段5
(図1)を介して速度アラームを出力する。また、ビッ
ト比較部33cは、外部切り換え信号を受けたときは、
図11に示したビット比較部33aと同様に、参照パル
ス間の間隔を切り換える。
Receiving the movement signal, the switching means 83 connects the shift register 80 and the shift register 32a to fetch the measurement pulse stored in the shift register 80 as a new center pulse, and to set the reference pulse as the reference pulse. It is stored again in the shift register 32a. The displacement amount displacement direction determination means 5 receives the movement signal and determines the displacement amount and displacement direction of the measurement pulse. The bit comparison unit 33c sends a displacement amount displacement direction determination unit 5 to the speed alarm display unit 8 (FIG. 1) when the mismatch time between the measurement pulse and the center pulse and the direction thereof exceed, for example, 1 bit or -1 bit.
A speed alarm is output via (Fig. 1). Further, when the bit comparison unit 33c receives the external switching signal,
Similar to the bit comparison unit 33a shown in FIG. 11, the interval between reference pulses is switched.

【0108】ところで、CCD94の周期的映像パター
ンが、例えば、図24(a)に示すように、1周期0.
5mmである場合、1周期にはCCD94の20画素(図
24(c))が対応している。ところが、光学系の変動
により倍率が変化したとき、図24(b)に示すよう
に、1周期に21画素が対応したり、図24(d)に示
すように、1周期に20.5画素が対応するようにな
る。図23(a)〜(c)は、これらの誤差をモノグラ
ム上に表したものである。図24(b)のときは1周期
的映像パターンについて画素1個、図24(d)のとき
は画素0.5個の誤差が出ていることになる。1周期的
映像パターンについて画素0.5個の誤差が出ていると
きは、1周期の期間では出力されないが、内部で蓄積さ
れて2周期に1個の誤差が出ることになる。
By the way, the periodic image pattern of the CCD 94 is, for example, as shown in FIG.
In the case of 5 mm, 20 pixels of the CCD 94 (FIG. 24 (c)) correspond to one cycle. However, when the magnification changes due to a change in the optical system, 21 pixels correspond to one cycle as shown in FIG. 24B, or 20.5 pixels per cycle as shown in FIG. Will correspond. 23 (a) to 23 (c) show these errors on a monogram. In the case of FIG. 24 (b), there is an error of one pixel for one periodic video pattern, and in the case of FIG. 24 (d), there is an error of 0.5 pixel. When an error of 0.5 pixel is generated for one cyclic image pattern, it is not output in the period of one cycle, but it is accumulated internally and one error is generated in two cycles.

【0109】そこで、本発明では、ビット比較部33b
において、シフトレジスタ82に記憶してある参照パル
スを使用して、周期単位の測定パルスの移動を見てお
き、測定パルスが略所定の周期を移動して、図26に示
す範囲に入って来ると、周期信号を出力する。切り換え
手段81は、周期信号を受けて、シフトレジスタ80と
シフトレジスタ82とを接続して、シフトレジスタ80
に記憶されている測定パルスを新たな中心パルスとして
取り込ませ、参照パルスをシフトレジスタ82に記憶し
直させる。これにより内部に蓄積されていた誤差がキャ
ンセルされることになる。
Therefore, in the present invention, the bit comparison unit 33b.
In FIG. 26, the reference pulse stored in the shift register 82 is used to look at the movement of the measurement pulse in cycle units, the measurement pulse moves in a substantially predetermined cycle, and enters the range shown in FIG. And outputs a periodic signal. The switching means 81 receives the periodic signal, connects the shift register 80 and the shift register 82, and shifts the shift register 80.
The measurement pulse stored in 1 is taken in as a new center pulse, and the reference pulse is stored in the shift register 82 again. As a result, the error accumulated inside is canceled.

【0110】第21発明に係る光学的変位量測定方法及
び第22〜27発明に係る光学的変位量測定装置のその
他の構成及び動作は、第8発明に係る光学的変位量測定
方法及び第9〜12発明に係る光学的変位量測定装置の
構成及び動作と同様なので、説明を省略する。尚、上述
の各実施例では、反射型のスケールの場合について記述
したが、拡散反射型、正反射型、透過型のスケールの場
合についても同様である。また、上述の各実施例は、マ
イクロコンピュータ等を使用して、ソフトプログラムに
より構成することも可能である。
Other configurations and operations of the optical displacement amount measuring method according to the twenty-first invention and the optical displacement amount measuring device according to the twenty-second to twenty-seventh inventions are the same as those of the eighth invention. The structure and operation of the optical displacement amount measuring device according to the invention are the same as those of the invention, and thus the description thereof will be omitted. In each of the above embodiments, the case of the reflection type scale is described, but the same applies to the case of the diffuse reflection type, the regular reflection type, and the transmission type scale. Further, each of the embodiments described above can be configured by a software program using a microcomputer or the like.

【0111】[0111]

【発明の効果】第1,2発明に係る光学的変位量測定方
法によれば、外乱光の影響を受けにくい光学的変位量測
定ができる。
According to the optical displacement amount measuring method according to the first and second aspects of the present invention, it is possible to measure the optical displacement amount less susceptible to the influence of ambient light.

【0112】第3,4発明に係る光学的変位量測定装置
によれば、外乱光の影響を受けにくい光学的変位量測定
装置を実現できる。
According to the optical displacement amount measuring device of the third and fourth inventions, it is possible to realize an optical displacement amount measuring device which is hardly influenced by ambient light.

【0113】第5発明に係る光学的変位量測定方法によ
れば、外乱光の影響を受けにくい光学的変位量測定をす
ることができる。
According to the optical displacement amount measuring method of the fifth aspect of the present invention, it is possible to perform the optical displacement amount measurement which is hardly influenced by the ambient light.

【0114】第6,7発明に係る光学的変位量測定装置
によれば、外乱光の影響を受けにくい光学的変位量測定
装置を実現することができる。
According to the optical displacement amount measuring device of the sixth and seventh inventions, it is possible to realize an optical displacement amount measuring device which is hardly influenced by ambient light.

【0115】第8発明に係る光学的変位量測定方法によ
れば、測定精度を向上させることができ、光学系の距離
設定が容易であり、光学系の倍率変動によって生じる誤
差を補正でき、スケール表面の周期的パターンの汚れ及
び潰れに影響されにくい光学的変位量測定を行うことが
できる。
According to the optical displacement amount measuring method of the eighth aspect of the present invention, the measurement accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, the error caused by the variation of the magnification of the optical system can be corrected, and the scale can be adjusted. It is possible to perform an optical displacement amount measurement that is less susceptible to dirt and crushing of the periodic pattern on the surface.

【0116】第9〜11発明に係る光学的変位量測定装
置によれば、測定精度を向上させることができ、光学系
の距離設定が容易であり、光学系の倍率変動によって生
じる誤差を補正でき、スケール表面の周期的パターンの
汚れ及び潰れに影響されにくい光学的変位量測定装置を
実現することができる。
According to the optical displacement amount measuring device of the ninth to eleventh inventions, the measurement accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, and the error caused by the variation of the magnification of the optical system can be corrected. It is possible to realize an optical displacement amount measuring device that is not easily affected by dirt and crushing of the periodic pattern on the scale surface.

【0117】第12発明に係る光学的変位量測定装置に
よれば、変位量測定の分解能及び応答速度を切り換える
ことができる光学的変位量測定装置を実現することがで
きる。
According to the optical displacement amount measuring apparatus of the twelfth invention, it is possible to realize an optical displacement amount measuring apparatus capable of switching the resolution and the response speed of displacement amount measurement.

【0118】第13発明に係る光学的変位量測定装置に
よれば、変位量及び変位方向が判定不能であることを通
知できる光学的変位量測定装置を実現することができ
る。
According to the optical displacement amount measuring device of the thirteenth invention, it is possible to realize an optical displacement amount measuring device capable of notifying that the displacement amount and the displacement direction cannot be determined.

【0119】第14発明に係る光学的変位量測定方法に
よれば、測定精度を向上させることができ、光学系の距
離設定が容易であり、光学系の倍率変動によって生じる
誤差を補正でき、スケール表面の周期的パターンの汚れ
及び潰れに影響されにくい光学的変位量測定を行うこと
ができる。
According to the optical displacement amount measuring method of the fourteenth invention, the measurement accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, and the error caused by the variation of the magnification of the optical system can be corrected. It is possible to perform an optical displacement amount measurement that is less susceptible to dirt and crushing of the periodic pattern on the surface.

【0120】第15,16発明に係る光学的変位量測定
装置によれば、測定精度を向上させることができ、光学
系の距離設定が容易であり、光学系の倍率変動によって
生じる誤差を補正でき、スケール表面の周期的パターン
の汚れ及び潰れに影響されにくい光学的変位量測定装置
を実現することができる。
According to the optical displacement amount measuring device of the fifteenth and sixteenth inventions, the measurement accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, and the error caused by the magnification change of the optical system can be corrected. It is possible to realize an optical displacement amount measuring device that is not easily affected by dirt and crushing of the periodic pattern on the scale surface.

【0121】第17発明に係る光学的変位量測定装置に
よれば、変位量及び変位方向が判定不能であることを通
知できる光学的変位量測定装置を実現することができ
る。
According to the optical displacement amount measuring device of the seventeenth aspect of the invention, it is possible to realize an optical displacement amount measuring device capable of notifying that the displacement amount and the displacement direction cannot be determined.

【0122】第18発明に係る光学的変位量測定方法に
よれば、ノイズに強く、測定精度を向上させることがで
き、光学系の距離設定が容易であり、光学系の倍率変動
によって生じる誤差を補正でき、スケール表面の周期的
パターンの汚れ及び潰れに影響されにくい光学的変位量
測定を行うことができる。
According to the optical displacement amount measuring method of the eighteenth invention, it is resistant to noise, the measuring accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, and the error caused by the variation of the magnification of the optical system can be prevented. It is possible to perform correction, and it is possible to perform an optical displacement amount measurement that is less affected by dirt and crushing of the periodic pattern on the scale surface.

【0123】第19発明に係る光学的変位量測定装置に
よれば、ノイズに強く、測定精度を向上させることがで
き、光学系の距離設定が容易であり、光学系の倍率変動
によって生じる誤差を補正でき、スケール表面の周期的
パターンの汚れ及び潰れに影響されにくい光学的変位量
測定装置を実現することができる。
According to the optical displacement amount measuring device of the nineteenth aspect of the present invention, it is resistant to noise, the measurement accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, and the error caused by the variation of the magnification of the optical system can be prevented. It is possible to realize an optical displacement amount measuring device that can be corrected and is not easily affected by dirt and crushing of the periodic pattern on the scale surface.

【0124】第20発明に係る光学的変位量測定装置に
よれば、変位量及び変位方向が判定不能であることを通
知できる光学的変位量測定装置を実現することができ
る。
According to the optical displacement amount measuring device of the twentieth invention, it is possible to realize an optical displacement amount measuring device capable of notifying that the displacement amount and the displacement direction cannot be determined.

【0125】第21発明に係る光学的変位量測定方法に
よれば、測定精度を向上させることができ、光学系の距
離設定が容易であり、光学系の倍率変動によって生じる
誤差を補正でき、スケール表面の周期的パターンの汚れ
及び潰れに影響されにくい光学的変位量測定を行うこと
ができる。
According to the optical displacement amount measuring method of the twenty-first invention, the measurement accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, the error caused by the variation of the magnification of the optical system can be corrected, and the scale can be reduced. It is possible to perform an optical displacement amount measurement that is less susceptible to dirt and crushing of the periodic pattern on the surface.

【0126】第22〜24発明に係る光学的変位量測定
装置によれば、測定精度を向上させることができ、光学
系の距離設定が容易であり、光学系の倍率変動によって
生じる誤差を補正でき、スケール表面の周期的パターン
の汚れ及び潰れに影響されにくい光学的変位量測定装置
を実現することができる。
According to the optical displacement amount measuring device of the twenty-second to twenty-fourth inventions, the measurement accuracy can be improved, the distance of the optical system can be easily set, and the error caused by the variation of the magnification of the optical system can be corrected. It is possible to realize an optical displacement amount measuring device that is not easily affected by dirt and crushing of the periodic pattern on the scale surface.

【0127】第25発明に係る光学的変位量測定装置に
よれば、変位量測定の分解能及び応答速度を切り換える
ことができる光学的変位量測定装置を実現することがで
きる。
According to the optical displacement amount measuring device of the twenty-fifth aspect of the invention, it is possible to realize an optical displacement amount measuring device capable of switching the resolution and the response speed of displacement amount measurement.

【0128】第26発明に係る光学的変位量測定装置に
よれば、変位量及び変位方向が判定不能であることを通
知できる光学的変位量測定装置を実現することができ
る。
According to the optical displacement amount measuring device of the twenty-sixth aspect of the invention, it is possible to realize an optical displacement amount measuring device capable of notifying that the displacement amount and the displacement direction cannot be determined.

【0129】第27発明に係る光学的変位量測定装置に
よれば、光学系の倍率変動によって生じる誤差を補正で
きる光学的変位量測定装置を実現することができる。
According to the optical displacement amount measuring device of the twenty-seventh aspect of the present invention, it is possible to realize an optical displacement amount measuring device capable of correcting an error caused by a change in magnification of an optical system.

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

【図1】第2〜4発明に係る光学的変位量測定装置の1
実施例の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is an optical displacement amount measuring device according to the second to fourth aspects of the invention.
It is a block diagram which shows the structure of an Example.

【図2】第2〜4発明に係る光学的変位量測定装置の測
定パルス生成部の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a measurement pulse generation unit of an optical displacement amount measuring device according to second to fourth inventions.

【図3】第2〜4発明に係る光学的変位量測定装置の測
定パルス生成部の波形を示す波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram showing a waveform of a measurement pulse generator of the optical displacement amount measuring device according to the second to fourth aspects of the invention.

【図4】第6,7発明に係る光学的変位量測定装置の測
定パルス生成部の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a measurement pulse generation unit of an optical displacement amount measuring device according to sixth and seventh inventions.

【図5】第6,7発明に係る光学的変位量測定装置の測
定パルス生成部の波形を示す波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram showing a waveform of a measurement pulse generator of the optical displacement amount measuring device according to the sixth and seventh inventions.

【図6】第9〜11発明に係る光学的変位量測定装置の
測定パルス検波部の構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a measurement pulse detection unit of an optical displacement amount measuring device according to ninth to eleventh inventions.

【図7】第9〜11発明に係る光学的変位量測定装置の
測定パルス検波部の要部構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a main configuration of a measurement pulse detection unit of an optical displacement amount measuring device according to ninth to eleventh inventions.

【図8】第9〜11発明に係る光学的変位量測定装置の
測定パルス検波部の測定パルス及び参照パルスの波形を
示す波形図である。
FIG. 8 is a waveform diagram showing waveforms of a measurement pulse and a reference pulse of a measurement pulse detector of the optical displacement measurement device according to the ninth to eleventh inventions.

【図9】測定パルスとクロック計数値の関係を示すモノ
グラムである。
FIG. 9 is a monogram showing the relationship between measurement pulses and clock count values.

【図10】第9〜11発明に係る光学的変位量測定装置
の測定パルス検波部の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 10 is a flow chart showing the operation of the measurement pulse detector of the optical displacement amount measuring device according to the ninth to eleventh inventions.

【図11】第12,13発明に係る光学的変位量測定装
置の測定パルス検波部の構成を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a measurement pulse detector of the optical displacement amount measuring device according to the twelfth and thirteenth inventions.

【図12】第12,13発明に係る光学的変位量測定装
置の測定パルス検波部の要部構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 12 is a block diagram showing a main configuration of a measurement pulse detection unit of an optical displacement amount measuring device according to twelfth and thirteenth inventions.

【図13】第15,16発明に係る光学的変位量測定装
置の1実施例の測定パルス検波手段の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a measurement pulse detecting means of one embodiment of the optical displacement amount measuring device according to the fifteenth and sixteenth inventions.

【図14】移動パルスカウンタの構成を示すブロック図
である
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a moving pulse counter.

【図15】第17発明に係る光学的変位量測定装置の1
実施例の測定パルス検波手段の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 15 is an optical displacement amount measuring device 1 according to a seventeenth invention.
It is a block diagram which shows the structure of the measurement pulse detection means of an Example.

【図16】第17発明に係る光学的変位量測定装置の他
の実施例の測定パルス検波手段の構成を示すブロック図
である。
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a measurement pulse detecting means of another embodiment of the optical displacement amount measuring device according to the 17th invention.

【図17】基準レベル設定手段の構成例を示したブロッ
ク図である。
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of reference level setting means.

【図18】第19,20発明に係る光学的変位量測定装
置の1実施例の測定パルス生成手段の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a measurement pulse generating means of an embodiment of the optical displacement amount measuring device according to the nineteenth and twentieth inventions.

【図19】第19,20発明に係る光学的変位量測定装
置の1実施例の測定パルス生成手段の波形を示す波形図
である。
FIG. 19 is a waveform diagram showing a waveform of a measurement pulse generating means of one embodiment of the optical displacement amount measuring device according to the nineteenth and twentieth inventions.

【図20】測定パルスとクロック計数値の関係を示すモ
ノグラムである。
FIG. 20 is a monogram showing the relationship between measurement pulses and clock count values.

【図21】第22〜27発明に係る光学的変位量測定装
置の1実施例の測定パルス検波手段の構成を示したブロ
ック図である。
FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a measurement pulse detecting means of one embodiment of the optical displacement amount measuring device according to the 22nd to 27th inventions.

【図22】測定パルスとクロック計数値の関係を示すモ
ノグラムである。
FIG. 22 is a monogram showing the relationship between measurement pulses and clock count values.

【図23】測定パルスとクロック計数値の関係を示すモ
ノグラムである。
FIG. 23 is a monogram showing the relationship between measurement pulses and clock count values.

【図24】測定パルスとクロックとの関係を示す波形図
である。
FIG. 24 is a waveform diagram showing the relationship between the measurement pulse and the clock.

【図25】第21〜27発明に係る光学的変位量測定装
置の測定パルス検波部の測定パルス及び参照パルスの波
形を示す波形図である。
FIG. 25 is a waveform diagram showing waveforms of a measurement pulse and a reference pulse of the measurement pulse detector of the optical displacement amount measuring device according to the twenty-first to twenty-seventh inventions.

【図26】測定パルスとクロック計数値の関係を示すモ
ノグラムである。
FIG. 26 is a monogram showing the relationship between measurement pulses and clock count values.

【図27】光学的変位量測定装置の原理を示す模式図で
ある。
FIG. 27 is a schematic view showing the principle of an optical displacement amount measuring device.

【図28】周期的映像パターンと測定パルスの関係を示
す波形図である。
FIG. 28 is a waveform diagram showing a relationship between a periodic image pattern and a measurement pulse.

【図29】周期的映像パターンと測定パルスの関係を示
す波形図である。
FIG. 29 is a waveform diagram showing a relationship between a periodic image pattern and a measurement pulse.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 クロックジェネレータ 3 測定パルス生成手段 4 測定パルス検波手段 5,変位量変位方向判定手段 8 速度アラーム表示部 10 奇数番制御ゲート 11 偶数番制御ゲート 12,21 コンパレータ 13 比較出力制御ゲート 15 測定パルス発生部 22,31,32,31a,32a,55,80,82
シフトレジスタ 30,30a,30b,81,83 切り換え手段 33,33a,33b,33c ビット比較部 56 移動パルスカウンタ 56b アップダウンカウンタ 58 測定パルスカウンタ 59 基準レベル設定手段 60 移動量移動方向判定手段 62 速度アラーム出力手段 90 スケール 94 CCD
1 clock generator 3 measurement pulse generation means 4 measurement pulse detection means 5, displacement amount displacement direction determination means 8 speed alarm display section 10 odd number control gate 11 even number control gate 12, 21 comparator 13 comparison output control gate 15 measurement pulse generation section 22, 31, 32, 31a, 32a, 55, 80, 82
Shift register 30, 30a, 30b, 81, 83 Switching means 33, 33a, 33b, 33c Bit comparing section 56 Moving pulse counter 56b Up-down counter 58 Measuring pulse counter 59 Reference level setting means 60 Moving amount moving direction judging means 62 Speed alarm Output means 90 scale 94 CCD

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2種類の光学的特性を有する部分が交互
に周期的に並べられたスケールへ投光し、周期的映像パ
ターンを生成して、該周期的映像パターンを少なくとも
1次元のイメージセンサに受光させ、該イメージセンサ
が受光する前記周期的映像パターンの変化から、前記ス
ケールと前記イメージセンサとの相対的変位量及び相対
的変位方向を判定する光学的変位量測定方法において、 前記イメージセンサの隣合う画素単位の出力の大小を比
較し、この大小関係が逆転する時点に基づき、前記周期
的映像パターンに対応する測定パルスを生成し、該測定
パルスの前記イメージセンサの画素単位の移動量及び移
動方向により、前記スケールと前記イメージセンサとの
相対的変位量及び相対的変位方向を判定することを特徴
とする光学的変位量測定方法。
1. An image sensor having at least a one-dimensional image sensor for projecting a periodic image pattern by projecting light on a scale in which portions having two kinds of optical characteristics are alternately and periodically arranged. An optical displacement amount measuring method for determining relative displacement amount and relative displacement direction between the scale and the image sensor from a change in the periodic image pattern received by the image sensor. Of the adjacent pixel units are compared, and based on the time point at which the magnitude relationship is reversed, a measurement pulse corresponding to the periodic image pattern is generated, and the movement amount of the measurement pulse in the pixel unit of the image sensor is generated. And the displacement direction, the relative displacement amount and the relative displacement direction of the scale and the image sensor are determined. Measurement method.
【請求項2】 大小を比較する前記隣合う画素単位の出
力の組は、奇数番目/偶数番目の組、偶数番目/奇数番
目の組の何れかであることを特徴とする請求項1記載の
光学的変位量測定方法。
2. The pair of adjacent pixel-based outputs for comparing the magnitudes is either an odd-numbered / even-numbered pair or an even-numbered / odd-numbered pair. Optical displacement measurement method.
【請求項3】 2種類の光学的特性を有する部分が交互
に周期的に並べられたスケールと、該スケールへ投光し
周期的映像パターンを生成する光学系と、該周期的映像
パターンを受光する少なくとも1次元のイメージセンサ
と、該イメージセンサが受光する前記周期的映像パター
ンの変化から、前記スケールと前記イメージセンサとの
相対的変位量及び相対的変位方向を判定する光学的変位
量測定装置において、 前記イメージセンサの隣合う画素単位の出力の大小を比
較する比較手段と、該比較手段による前記画素単位の出
力の大小関係が逆転する時点に基づき、前記周期的映像
パターンに対応する測定パルスを発生させる第1の測定
パルス発生手段とを有する測定パルス生成手段と、該測
定パルスの前記イメージセンサの画素単位の位置を判定
する測定パルス検波手段と、該測定パルス検波手段の判
定結果の経時変化により、前記スケールと前記イメージ
センサとの相対的変位量及び相対的変位方向を判定する
変位量判定手段及び変位方向判定手段とを備えることを
特徴とする光学的変位量測定装置。
3. A scale in which portions having two kinds of optical characteristics are alternately and periodically arranged, an optical system for projecting light onto the scale to generate a periodic image pattern, and receiving the periodic image pattern. And an optical displacement amount measuring device for determining a relative displacement amount and a relative displacement direction between the scale and the image sensor based on a change in the periodic image pattern received by the image sensor. In the above, the measurement pulse corresponding to the periodic image pattern is based on the comparison means for comparing the magnitudes of the outputs of the pixel units adjacent to each other of the image sensor and the time point when the magnitude relation of the outputs of the pixel units by the comparison means is reversed. Measuring pulse generating means having a first measuring pulse generating means, and a position of the measuring pulse in pixel units of the image sensor. And a displacement amount determining means and a displacement direction determining means for determining a relative displacement amount and a relative displacement direction between the scale and the image sensor based on a change with time of a determination result of the measurement pulse detecting means. An optical displacement amount measuring device comprising:
【請求項4】 前記比較手段は、前記イメージセンサか
ら出力される奇数番目の画素の出力を通過させる第1の
ゲートと、偶数番目の画素の出力を通過させる第2のゲ
ートと、第1のゲート及び第2のゲートからの入力を比
較する入力比較手段と、該入力比較手段の比較結果出力
の内、奇数番目/偶数番目、偶数番目/奇数番目の何れ
かの比較結果のみを選択的に通過させる第3のゲート
と、第1、第2、第3の各ゲートを制御するゲート制御
部とを備えることを特徴とする請求項3記載の光学的変
位量測定装置。
4. The comparing means includes a first gate that passes an output of an odd-numbered pixel output from the image sensor, a second gate that passes an output of an even-numbered pixel, and a first gate. Input comparing means for comparing inputs from the gate and the second gate, and selectively, of the comparison result output of the input comparing means, only the comparison result of any one of odd-numbered / even-numbered and even-numbered / odd-numbered. 4. The optical displacement amount measuring device according to claim 3, further comprising a third gate that passes through and a gate control unit that controls each of the first, second, and third gates.
【請求項5】 2種類の光学的特性を有する部分が交互
に周期的に並べられたスケールへ投光し、周期的映像パ
ターンを生成して、該周期的映像パターンを少なくとも
1次元のイメージセンサに受光させ、該イメージセンサ
が受光する前記周期的映像パターンの変化から、前記ス
ケールと前記イメージセンサとの相対的変位量及び相対
的変位方向を判定する光学的変位量測定方法において、 前記イメージセンサの1走査分の出力から生成された前
記周期的映像パターンに対応する測定パルスの波形を記
憶しておき、次回の走査分の出力から測定パルスを生成
するときに、前記イメージセンサの画素単位に同期し
て、記憶している前回走査分の測定パルスの波形による
帰還をかけて測定パルスを生成し、該測定パルスの前記
イメージセンサの画素単位の移動量及び移動方向によ
り、前記スケールと前記イメージセンサとの相対的変位
量及び相対的変位方向を判定することを特徴とする光学
的変位量測定方法。
5. A sensor having two types of optical characteristics is projected onto a scale in which parts having two kinds of optical characteristics are alternately arranged periodically to generate a periodic image pattern, and the periodic image pattern is at least a one-dimensional image sensor. An optical displacement amount measuring method for determining relative displacement amount and relative displacement direction between the scale and the image sensor from a change in the periodic image pattern received by the image sensor. The waveform of the measurement pulse corresponding to the periodic video pattern generated from the output for one scan of is stored, and when the measurement pulse is generated from the output for the next scan, the measurement pulse is added to the pixel unit of the image sensor. Synchronously, the measured pulse waveform stored in the previous scan is fed back to generate a measured pulse, and the measured pulse is displayed on the image sensor. The moving amount and the moving direction of the unit, the scale and the optical displacement measuring method characterized by determining the relative displacement and relative direction of displacement of said image sensor.
【請求項6】 前記測定パルス生成手段は、前記イメー
ジセンサの1走査分の出力から生成された前記周期的映
像パターンに対応する測定パルスの波形を記憶する第1
の記憶手段と、前記イメージセンサの画素単位に同期し
て、第1の記憶手段に記憶している前回走査分の測定パ
ルスの波形による帰還をかけて1走査分の測定パルスを
発生する第2の測定パルス発生手段とを備えることを特
徴とする請求項3又は4記載の光学的変位量測定装置。
6. The measurement pulse generating means stores a waveform of a measurement pulse corresponding to the periodic image pattern generated from the output of one scan of the image sensor.
And a second storage unit for generating one measurement pulse by feeding back the measurement pulse waveform stored in the first storage unit according to the waveform of the measurement pulse for the previous scan in synchronization with the pixel unit of the image sensor. 5. The optical displacement amount measuring device according to claim 3 or 4, further comprising:
【請求項7】 前記第1の記憶手段は、前記イメージセ
ンサの1走査分の画素数に等しい容量を持つ第1のシフ
トレジスタであり、前記第2の測定パルス発生手段は、
前記イメージセンサからの出力を比較入力とし、基準入
力端子へ第1のシフトレジスタの出力による帰還がかけ
られたコンパレータであることを特徴とする請求項6記
載の光学的変位量測定装置。
7. The first storage means is a first shift register having a capacity equal to the number of pixels for one scan of the image sensor, and the second measurement pulse generation means is
7. The optical displacement amount measuring device according to claim 6, wherein the output from the image sensor is used as a comparison input, and the comparator is a comparator in which the reference input terminal is fed back by the output of the first shift register.
【請求項8】 2種類の光学的特性を有する部分が交互
に周期的に並べられたスケールへ投光し、周期的映像パ
ターンを生成して、該周期的映像パターンを少なくとも
1次元のイメージセンサに受光させ、該イメージセンサ
が受光する前記周期的映像パターンの変化から、前記ス
ケールと前記イメージセンサとの相対的変位量及び相対
的変位方向を判定する光学的変位量測定方法において、 前記イメージセンサの出力から生成した前記周期的映像
パターンに対応する測定パルスを第2のシフトレジスタ
に順次入力し、測定パルスと初期において等位相の中心
パルスを持ち測定パルスと等幅である等間隔の複数の参
照パルスを第3のシフトレジスタに記憶しておき、順
次、前記参照パルス毎に測定パルスとの不一致時間を計
時し、これらの計時結果の相互の長短を比較判定して、
この比較結果により測定パルスと前記中心パルスとの不
一致時間及びその方向を判定し、該不一致時間が第1の
所定値以上であるときは、移動方向と第1の所定値の移
動を示す移動信号を出力すると共に、第2のシフトレジ
スタに記憶されている測定パルスを新たな中心パルスと
して、前記参照パルスを第2のシフトレジスタに記憶
し、以後、第3のシフトレジスタに測定パルスを順次入
力して、順次前記方法により測定パルスと前記中心パル
スとの不一致時間及びその方向を判定し、該不一致時間
が第1の所定値以上になる毎に、前記移動信号を出力す
ると共に、前記の第2及び第3のシフトレジスタの交代
を繰り返し、前記スケールと前記イメージセンサとの相
対的変位量及び相対的変位方向を判定することを特徴と
する光学的変位量測定方法。
8. A sensor for projecting a periodic image pattern by projecting light on a scale in which portions having two kinds of optical characteristics are alternately arranged periodically, and the periodic image pattern is at least a one-dimensional image sensor. An optical displacement amount measuring method for determining relative displacement amount and relative displacement direction between the scale and the image sensor from a change in the periodic image pattern received by the image sensor. The measurement pulses corresponding to the periodic video pattern generated from the output of are sequentially input to the second shift register, and a plurality of equidistant intervals having a center pulse having an equal phase in the initial stage with the measurement pulse and having the same width as the measurement pulse are sequentially input. The reference pulse is stored in the third shift register, and the disagreement time with the measurement pulse is sequentially counted for each of the reference pulses, and these timings are measured. Compared determine the mutual length of the fruit,
The discrepancy time and the direction of the measurement pulse and the central pulse are judged from this comparison result, and when the discrepancy time is equal to or more than a first predetermined value, a movement signal indicating the movement direction and the movement of the first predetermined value. And the measurement pulse stored in the second shift register as a new center pulse, the reference pulse is stored in the second shift register, and thereafter the measurement pulses are sequentially input to the third shift register. Then, the discrepancy time and the direction of the measurement pulse and the central pulse are sequentially determined by the method, and the movement signal is output each time the discrepancy time becomes equal to or more than a first predetermined value. An optical displacement amount measuring method, characterized in that the relative displacement amount and the relative displacement direction between the scale and the image sensor are determined by repeating the alternation of the second and third shift registers. Method.
【請求項9】 前記測定パルス検波手段は、前記測定パ
ルス生成手段が生成する測定パルスを順次入力する第2
又は第3のシフトレジスタと、測定パルスと初期におい
て等位相の中心パルスを持ち、測定パルスと等幅である
等間隔の複数の参照パルスを記憶する第3又は第2のシ
フトレジスタと、順次、前記参照パルス毎に測定パルス
との不一致時間を計時する複数の第1の計時手段と、第
1の計時手段の各計時結果の相互の長短を比較判定する
第1の比較判定手段と、この比較結果により測定パルス
と前記中心パルスとの不一致時間及びその方向を判定
し、該不一致時間が第1の所定値以上であるときは、移
動方向と第1の所定値の移動を示す移動信号を出力する
移動信号出力手段と、該不一致時間が第1の所定値以上
であるときは、第2のシフトレジスタに記憶されている
測定パルスを新たな中心パルスとして前記参照パルスを
第2又は第3のシフトレジスタに記憶させ、以後、第3
又は第2のシフトレジスタに測定パルスが順次入力され
るように切り換える為の信号を出力する切り換え信号出
力手段と、該切り換え信号を受けて、前記の切り換えを
行う切り換え手段とを備えることを特徴とする請求項
3,4,6,7の何れかに記載の光学的変位量測定装
置。
9. The second measuring pulse detecting means sequentially inputs the measuring pulses generated by the measuring pulse generating means.
Alternatively, a third shift register, a third or second shift register that stores a plurality of reference pulses having an equal phase center pulse in the initial stage with the measurement pulse and having the same width as the measurement pulse, and sequentially, A plurality of first timing means for timing the non-coincidence time with the measurement pulse for each of the reference pulses, and a first comparison determination means for comparing and determining the mutual length of each timing result of the first timing means. The discrepancy time between the measurement pulse and the central pulse and its direction are determined from the result, and when the discrepancy time is equal to or greater than the first predetermined value, a movement signal indicating the movement direction and movement of the first predetermined value is output. When the disagreement time is equal to or more than the first predetermined value, the measurement pulse stored in the second shift register is used as a new center pulse and the reference pulse is set to the second or third reference signal. Schiff Register is stored, thereafter, the third
Or a switching signal output means for outputting a signal for switching so that the measurement pulse is sequentially input to the second shift register, and a switching means for receiving the switching signal and performing the switching. The optical displacement amount measuring device according to claim 3, 4, 6, or 7.
【請求項10】 前記第1の計時手段は、測定パルスと
前記参照パルスとの排他的論理和を取る論理手段と、該
論理手段が出力する期間、クロックパルスを計数する計
数手段とを備えることを特徴とする請求項9記載の光学
的変位量測定装置。
10. The first clocking means comprises logic means for taking an exclusive OR of the measurement pulse and the reference pulse, and counting means for counting clock pulses during a period output by the logic means. The optical displacement amount measuring device according to claim 9.
【請求項11】 前記不一致時間の第1の所定値は、前
記イメージセンサの駆動クロック1ビット分に相当する
ことを特徴とする請求項9又は10記載の光学的変位量
測定装置。
11. The optical displacement amount measuring device according to claim 9, wherein the first predetermined value of the mismatch time corresponds to one bit of a drive clock of the image sensor.
【請求項12】 前記測定パルス検波手段は、外部から
の信号を受けて、前記参照パルス間の間隔を切り換える
参照パルス切り換え手段を備えることを特徴とする請求
項9〜11の何れかに記載の光学的変位量測定装置。
12. The measurement pulse detecting means includes a reference pulse switching means for receiving a signal from the outside and switching the interval between the reference pulses. Optical displacement measuring device.
【請求項13】 速度アラーム表示部を備えると共に、
前記測定パルス検波手段は、前記不一致時間が第2の所
定値以上のとき、前記速度アラーム表示部へ速度アラー
ムを出力する第1の速度アラーム出力手段を備えること
を特徴とする請求項9〜12の何れかに記載の光学的変
位量測定装置。
13. A speed alarm display section is provided, and
13. The measurement pulse detection means includes first speed alarm output means for outputting a speed alarm to the speed alarm display section when the mismatch time is equal to or more than a second predetermined value. The optical displacement measuring device according to any one of 1.
【請求項14】 2種類の光学的特性を有する部分が交
互に周期的に並べられたスケールへ投光し、周期的映像
パターンを生成して、該周期的映像パターンを少なくと
も1次元のイメージセンサに受光させ、該イメージセン
サが受光する前記周期的映像パターンの変化から、前記
スケールと前記イメージセンサとの相対的変位量を判定
する光学的変位量測定方法において、 前記イメージセンサの1走査分の出力から生成された前
記周期的映像パターンに対応する測定パルス波形の各測
定パルスと、次回の走査分の測定パルス波形の各測定パ
ルスとの立ち上がり時又は立ち下がり時の、前記イメー
ジセンサの画素単位の大小を比較し、1走査分における
その大の個数と小の個数との差の絶対値が測定パルスの
個数から決められた第1の所定数より大のとき、前記画
素単位の移動信号と、大の個数と小の個数との差の符号
から求まる移動方向信号とを出力し、前記イメージセン
サの画素単位の移動量により、前記スケールと前記イメ
ージセンサとの相対的変位量を判定することを特徴とす
る光学的変位量測定方法。
14. An image sensor having at least a one-dimensional image pattern formed by projecting a periodic image pattern by projecting light onto a scale in which portions having two kinds of optical characteristics are alternately arranged periodically. In the optical displacement amount measuring method for determining the relative displacement amount between the scale and the image sensor from the change in the periodic image pattern received by the image sensor, Pixel unit of the image sensor at the time of rising or falling of each measurement pulse of the measurement pulse waveform corresponding to the periodic video pattern generated from the output and each measurement pulse of the measurement pulse waveform of the next scan And the absolute value of the difference between the large number and the small number in one scanning is compared with the first predetermined number determined from the number of measurement pulses. When it is large, a movement signal in the pixel unit and a movement direction signal obtained from the sign of the difference between the large number and the small number are output, and the scale and the image are output according to the movement amount in the pixel unit of the image sensor. An optical displacement amount measuring method characterized by determining a relative displacement amount with respect to a sensor.
【請求項15】 前記測定パルス検波手段は、前記測定
パルス生成手段から出力される測定パルス波形を記憶す
る第2の記憶手段と、第2の記憶手段に記憶された測定
パルス波形の各測定パルスと次回の前記イメージセンサ
の1走査分の測定パルス波形の各測定パルスとの立ち上
がり時又は立ち下がり時の前記イメージセンサの画素単
位の大小を比較し、1走査分におけるその大の個数と小
の個数との差を計数する移動パルス計数手段と、該移動
パルス計数手段の計数値の絶対値と第1の所定数とを比
較し、該移動パルス計数手段の計数値の絶対値が第1の
所定数より大のときに前記イメージセンサの画素単位の
移動信号を出力する移動量判定手段と、前記移動パルス
計数手段の計数結果の符号により移動方向を判定する移
動方向判定手段と、前記測定パルスを計数する測定パル
ス計数手段と、該測定パルス計数手段の計数結果から第
1の所定数を演算し、前記移動量判定手段へ出力する基
準レベル設定手段とを備えることを特徴とする請求項
3,4,6,7の何れかに記載の光学的変位量測定装
置。
15. The measurement pulse detection means includes second storage means for storing the measurement pulse waveform output from the measurement pulse generation means, and each measurement pulse of the measurement pulse waveform stored in the second storage means. And the next measurement pulse of the measurement pulse waveform for one scan of the image sensor at the time of rising or falling, the size of the pixel unit of the image sensor at the time of rising or falling is compared, and the number and the number of the large in one scanning are compared. The moving pulse counting means for counting the difference from the number and the absolute value of the counted value of the moving pulse counting means are compared with the first predetermined number, and the absolute value of the counted value of the moving pulse counting means is the first value. A moving amount determining means for outputting a moving signal in pixel units of the image sensor when the number is larger than a predetermined number, and a moving direction determining means for determining a moving direction by a sign of a counting result of the moving pulse counting means, A measuring pulse counting means for counting the measuring pulses; and a reference level setting means for calculating a first predetermined number from the counting result of the measuring pulse counting means and outputting it to the movement amount determining means. The optical displacement measuring device according to claim 3, 4, 6, or 7.
【請求項16】 前記移動パルス計数手段は、第2の記
憶手段に記憶された測定パルス波形の各測定パルスと次
回の前記イメージセンサの1走査分の測定パルス波形の
各測定パルスとの立ち上がり時又は立ち下がり時の画素
単位の排他的論理和を取る論理手段と、該論理手段が出
力する期間、第2の記憶手段からの出力をアップカウン
ト信号またはダウンカウント信号として、前記論理手段
からの出力を計数するアップダウンカウンタとを備える
ことを特徴とする請求項15記載の光学的変位量測定装
置。
16. The moving pulse counting means at the time of rising of each measurement pulse of the measurement pulse waveform stored in the second storage means and each measurement pulse of the next measurement pulse waveform of one scan of the image sensor. Alternatively, a logic means for taking an exclusive OR of the pixel unit at the time of the fall, and an output from the logic means by using the output from the second storage means as an up-count signal or a down-count signal during the period when the logic means outputs. 16. An optical displacement amount measuring device according to claim 15, further comprising an up / down counter for counting.
【請求項17】 速度アラーム表示手段を備えると共
に、前記移動パルス計数手段の計数値と第1の所定数よ
りも大である第2の所定数とを比較し、前記移動パルス
計数手段の計数値が第2の所定数より大のとき、前記速
度アラーム表示手段へ速度アラームを出力する第2の速
度アラーム出力手段を備え、前記基準レベル設定手段
は、前記測定パルス計数手段の計数結果から第1の所定
数を演算して前記移動量判定手段及び移動方向判定手段
へ出力すると共に、第2の所定数を演算して第2の速度
アラーム出力手段へ出力することを特徴とする請求項1
5又は16記載の光学的変位量測定装置。
17. A count value of the moving pulse counting means, comprising a speed alarm display means, comparing the count value of the moving pulse counting means with a second predetermined number which is larger than the first predetermined number. Is greater than a second predetermined number, a second speed alarm output means for outputting a speed alarm to the speed alarm display means is provided, and the reference level setting means is the first based on the counting result of the measurement pulse counting means. A predetermined number is calculated and output to the movement amount determination means and the movement direction determination means, and a second predetermined number is calculated and output to the second speed alarm output means.
5. The optical displacement amount measuring device according to 5 or 16.
【請求項18】 2種類の光学的特性を有する部分が交
互に周期的に並べられたスケールへ投光し、周期的映像
パターンを生成して、該周期的映像パターンを少なくと
も1次元のイメージセンサに受光させ、該イメージセン
サが受光する前記周期的映像パターンの変化から、前記
スケールと前記イメージセンサとの相対的変位量を判定
する光学的変位量測定方法において、 前記イメージセンサの出力による前記周期的映像パター
ンに対応する測定パルスの、前記イメージセンサの画素
単位の1つおきの出力から2相の測定パルスを生成し、
この2相の測定パルスのそれぞれの移動量及び相対位置
から前記スケールと前記イメージセンサとの相対的変位
量を判定することを特徴とする光学的変位量測定方法。
18. A sensor having two kinds of optical characteristics is projected onto a scale in which parts having two kinds of optical characteristics are alternately arranged periodically to generate a periodic image pattern, and the periodic image pattern is at least a one-dimensional image sensor. In the optical displacement amount measuring method of determining the relative displacement amount between the scale and the image sensor from the change of the periodic image pattern received by the image sensor, the period according to the output of the image sensor. A two-phase measurement pulse is generated from every other pixel-by-pixel output of the image sensor of the measurement pulse corresponding to the dynamic image pattern,
An optical displacement amount measuring method characterized in that the relative displacement amount between the scale and the image sensor is determined from the respective movement amounts and relative positions of the two-phase measurement pulses.
【請求項19】 前記イメージセンサの画素単位の1つ
おきの前記測定パルスの出力からA,B2相の測定パル
スを生成するA相測定パルス発生手段及びB相測定パル
ス発生手段を前記測定パルス生成手段は有し、A,B2
相の測定パルスのそれぞれに、前記測定パルス検波手段
を備えることを特徴とする請求項9〜12,15,16
の何れかに記載の光学的変位量測定装置。
19. An A-phase measurement pulse generation means and a B-phase measurement pulse generation means for generating A and B 2-phase measurement pulses from the output of every other measurement pulse in pixel units of the image sensor. Means have, A, B2
The measurement pulse detection means is provided for each of the phase measurement pulses, and the measurement pulse detection means is provided.
The optical displacement measuring device according to any one of 1.
【請求項20】 速度アラーム表示部を備えると共に、
前記A相の測定パルス検波手段及びB相の測定パルス検
波手段は、前記不一致時間が第2の所定値以上のとき、
前記速度アラーム表示部へ速度アラームを出力する第3
及び第4の速度アラーム出力手段を備えることを特徴と
する請求項19記載の光学的変位量測定装置。
20. A speed alarm display section is provided, and
The A-phase measurement pulse detection means and the B-phase measurement pulse detection means, when the disagreement time is a second predetermined value or more,
A third for outputting a speed alarm to the speed alarm display section
20. The optical displacement amount measuring device according to claim 19, further comprising: a fourth speed alarm output means.
【請求項21】 2種類の光学的特性を有する部分が交
互に周期的に並べられたスケールへ投光し、周期的映像
パターンを生成して、該周期的映像パターンを少なくと
も1次元のイメージセンサに受光させ、該イメージセン
サが受光する前記周期的映像パターンの変化から、前記
スケールと前記イメージセンサとの相対的変位量及び相
対的変位方向を判定する光学的変位量測定方法におい
て、 前記イメージセンサの出力から生成した前記周期的映像
パターンに対応する測定パルスを第4のシフトレジスタ
に順次入力し、測定パルスと初期において等位相の中心
パルスを持ち測定パルスと等幅である等間隔の複数の参
照パルスを第5のシフトレジスタに記憶しておき、順
次、前記参照パルス毎に測定パルスとの不一致時間を計
時し、これらの計時結果の相互の長短を比較判定して、
この比較結果により測定パルスと前記中心パルスとの不
一致時間及びその方向を判定し、該不一致時間が第1の
所定値以上であるときは、移動方向と第1の所定値の移
動を示す移動信号を出力すると共に、第4のシフトレジ
スタに記憶されている測定パルスを新たな中心パルスと
して、前記参照パルスを第5のシフトレジスタに記憶し
直し、以後、第4のシフトレジスタに測定パルスを順次
入力して、順次前記方法により測定パルスと前記中心パ
ルスとの不一致時間及びその方向を判定し、該不一致時
間が第1の所定値以上になる毎に、前記移動信号を出力
すると共に、前記の第4のシフトレジスタに記憶されて
いる測定パルスを新たな中心パルスとして、前記参照パ
ルスを第5のシフトレジスタに記憶し直し、前記スケー
ルと前記イメージセンサとの相対的変位量及び相対的変
位方向を判定することを特徴とする光学的変位量測定方
法。
21. A portion having two kinds of optical characteristics is projected onto a scale in which portions are alternately arranged periodically to generate a periodic image pattern, and the periodic image pattern is at least a one-dimensional image sensor. An optical displacement amount measuring method for determining relative displacement amount and relative displacement direction between the scale and the image sensor from a change in the periodic image pattern received by the image sensor. The measurement pulses corresponding to the periodic video pattern generated from the output of are sequentially input to the fourth shift register, and a plurality of equidistant intervals having a center pulse having an equal phase at the beginning with the measurement pulse and having the same width as the measurement pulse are sequentially input. The reference pulse is stored in the fifth shift register, and the disagreement time with the measurement pulse is sequentially counted for each of the reference pulses. Result mutual long and short of the comparison determination is made,
The discrepancy time and the direction of the measurement pulse and the central pulse are judged from this comparison result, and when the discrepancy time is equal to or more than a first predetermined value, a movement signal indicating the movement direction and the movement of the first predetermined value. And the measurement pulse stored in the fourth shift register as a new center pulse, the reference pulse is stored again in the fifth shift register, and thereafter the measurement pulses are sequentially stored in the fourth shift register. By inputting, the discrepancy time and the direction of the measurement pulse and the central pulse are sequentially determined by the method, and the movement signal is output every time the discrepancy time becomes equal to or more than a first predetermined value. Using the measurement pulse stored in the fourth shift register as a new center pulse, the reference pulse is stored again in the fifth shift register, and the scale and the image are stored. Optical shift measuring method characterized by determining the relative displacement and relative direction of displacement of the capacitor.
【請求項22】 前記測定パルス検波手段は、前記測定
パルス生成手段が生成する測定パルスを順次入力する第
4のシフトレジスタと、測定パルスと初期において等位
相の中心パルスを持ち、測定パルスと等幅である等間隔
の複数の参照パルスを記憶する第5のシフトレジスタ
と、順次、前記参照パルス毎に測定パルスとの不一致時
間を計時する複数の第1の計時手段と、第1の計時手段
の各計時結果の相互の長短を比較判定する第1の比較判
定手段と、この比較結果により測定パルスと前記中心パ
ルスとの不一致時間及びその方向を判定し、該不一致時
間が第1の所定値以上であるときは、移動方向と前記所
定値の移動を示す移動信号を出力する移動信号出力手段
と、該不一致時間が第1の所定値以上であるときは、第
4のシフトレジスタに記憶されている測定パルスを新た
な中心パルスとして第5のシフトレジスタに取り込む第
1の取り込み手段とを備えることを特徴とする請求項
3,4,6,7,19の何れかに記載の光学的変位量測
定装置。
22. The measurement pulse detection means has a fourth shift register for sequentially inputting the measurement pulses generated by the measurement pulse generation means, and a center pulse of the same phase as the measurement pulse in the initial stage, and the like. A fifth shift register for storing a plurality of reference pulses of equal width, a plurality of first time measuring means for sequentially measuring a mismatch time with the measurement pulse for each of the reference pulses, and a first time measuring means The first comparison and determination means for comparing and determining the mutual length of each time measurement result, and the mismatch time and the direction of the measurement pulse and the central pulse are determined based on this comparison result, and the mismatch time is the first predetermined value. When the above is the case, the movement signal is output to the movement signal indicating the movement direction and the movement of the predetermined value, and when the disagreement time is the first predetermined value or more, the fourth shift register 20. The optical device according to claim 3, further comprising: first capturing means for capturing the stored measurement pulse into a fifth shift register as a new center pulse. Displacement measuring device.
【請求項23】 前記第1の計時手段は、測定パルスと
前記参照パルスとの排他的論理和を取る論理手段と、該
論理手段が出力する期間、クロックパルスを計数する計
数手段とを備えることを特徴とする請求項22記載の光
学的変位量測定装置。
23. The first timing means comprises logic means for taking an exclusive OR of the measurement pulse and the reference pulse, and counting means for counting clock pulses during a period output by the logic means. 23. The optical displacement amount measuring device according to claim 22.
【請求項24】 前記不一致時間の第1の所定値は、前
記イメージセンサの駆動クロック1ビット分に相当する
ことを特徴とする請求項22又は23記載の光学的変位
量測定装置。
24. The optical displacement amount measuring device according to claim 22, wherein the first predetermined value of the mismatch time corresponds to one bit of a drive clock of the image sensor.
【請求項25】 前記測定パルス検波手段は、外部から
の信号を受けて、前記参照パルス間の間隔を切り換える
参照パルス切り換え手段を備えることを特徴とする請求
項22〜24の何れかに記載の光学的変位量測定装置。
25. The measurement pulse detection means comprises a reference pulse switching means for receiving a signal from the outside and switching the interval between the reference pulses. Optical displacement measuring device.
【請求項26】 速度アラーム表示部を備えると共に、
前記測定パルス検波手段は、前記不一致時間が第2の所
定値以上のとき、前記速度アラーム表示部へ速度アラー
ムを出力する第1の速度アラーム出力手段を備えること
を特徴とする請求項22〜25の何れかに記載の光学的
変位量測定装置。
26. A speed alarm display section is provided, and
26. The measurement pulse detection means is provided with a first speed alarm output means for outputting a speed alarm to the speed alarm display section when the disagreement time is a second predetermined value or more. The optical displacement measuring device according to any one of 1.
【請求項27】 前記測定パルス検波手段は、測定パル
スと初期において等位相の中心パルスを持ち、測定パル
スと等幅である等間隔の複数の第1の参照パルスを記憶
する第6のシフトレジスタと、順次、第1の参照パルス
毎に測定パルスとの不一致時間を計時する複数の第2の
計時手段と、第2の計時手段の各計時結果の相互の長短
を比較判定する第2の比較判定手段と、この比較結果に
より測定パルスと前記中心パルスとの不一致時間及びそ
の方向を判定して行き、測定パルスの位相が略所定の周
期移動して、前記不一致時間が第1の所定値以下になっ
たときは、周期信号を出力する周期信号出力手段と、該
周期信号を受けて、第4のシフトレジスタに記憶されて
いる測定パルスを新たな中心パルスとして第6のシフト
レジスタに取り込む第2の取り込み手段とを備えること
を特徴とする請求項22〜26の何れかに記載の光学的
変位量測定装置。
27. A sixth shift register, wherein the measurement pulse detecting means has a plurality of first reference pulses having an equal phase center pulse in the initial stage with the measurement pulse and having an equal width as the measurement pulse. And a second comparison for sequentially judging the mutual lengths of the respective timing results of the second timing means and a plurality of second timing means for timing the mismatch time with the measurement pulse for each first reference pulse. The determining means and the comparison result determine the mismatch time between the measurement pulse and the central pulse and the direction thereof, and the phase of the measurement pulse moves in a substantially predetermined cycle so that the mismatch time is less than a first predetermined value. When it becomes, the periodic signal output means for outputting the periodic signal and the periodic signal are received and the measurement pulse stored in the fourth shift register is fetched into the sixth shift register as a new center pulse. The optical displacement amount measuring device according to any one of claims 22 to 26, further comprising a second capturing means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7827002B2 (en) 2008-03-25 2010-11-02 Keyence Corporation Contact displacement meter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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