JPS59212773A - 光学的速度検出装置 - Google Patents
光学的速度検出装置Info
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- JPS59212773A JPS59212773A JP8655583A JP8655583A JPS59212773A JP S59212773 A JPS59212773 A JP S59212773A JP 8655583 A JP8655583 A JP 8655583A JP 8655583 A JP8655583 A JP 8655583A JP S59212773 A JPS59212773 A JP S59212773A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
- G01P3/80—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
- G01P3/806—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means in devices of the type to be classified in G01P3/68
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は速度検出装置に係り、特に移動物体にレーザ光
を照射しその反射光のスペックルパターンから移動速度
を検知する光学的速度検出装置に関する。
を照射しその反射光のスペックルパターンから移動速度
を検知する光学的速度検出装置に関する。
従来の光学的速度検出装置の一般的構成を第１図に示す
。同図（ａ）は直線的に移動する物体の速度を検出する
場合を示したものである。即ち移動物体と連動して移動
するスリット部１に、光源２の光を透過する透過部１ａ
と光を吸収または反射する非透過部１ｂが一定の間隔で
交互に連続して設けてあり、透過部１ａを透過した光が
受光器３で受光され移動物体の移動址に比例しだパルス
数の′嘔気信号に変換される。この″屯気信号が速度検
出回路４に入力されそのパルス周波数から速度を検出し
でいろ。
。同図（ａ）は直線的に移動する物体の速度を検出する
場合を示したものである。即ち移動物体と連動して移動
するスリット部１に、光源２の光を透過する透過部１ａ
と光を吸収または反射する非透過部１ｂが一定の間隔で
交互に連続して設けてあり、透過部１ａを透過した光が
受光器３で受光され移動物体の移動址に比例しだパルス
数の′嘔気信号に変換される。この″屯気信号が速度検
出回路４に入力されそのパルス周波数から速度を検出し
でいろ。
才だ、第１図（ｂ）は回転する物体の回転速度を検出す
る場合を示したものである。即ち、回転体５の回転軸６
に円板７が連結され、その円′！Ｊｉ７の円周に第１図
（ａ）のスリット部【と同様の透過部［ａと非′ｆｋ過
部１ｂが設けられている。その透過部を透過した光源２
の光が受光器３で受光され円板７の回転量に比例したパ
ルス数の電気信号に変換される。この電気信号のパルス
周波数から速度検出回路４によって回転速度が検出され
る。
る場合を示したものである。即ち、回転体５の回転軸６
に円板７が連結され、その円′！Ｊｉ７の円周に第１図
（ａ）のスリット部【と同様の透過部［ａと非′ｆｋ過
部１ｂが設けられている。その透過部を透過した光源２
の光が受光器３で受光され円板７の回転量に比例したパ
ルス数の電気信号に変換される。この電気信号のパルス
周波数から速度検出回路４によって回転速度が検出され
る。
この様に従来の光学的速度検出装置は移動量に比例した
パルス数を得るために光の透過部と非透過部を一定の間
隔て連ワ１゛、的に設けたスリット部を必要とし、高い
検出精度を得ろためには上記光の透過部と非透過部の間
隔を狭くしなければならない。しかしこの間隔を狭くす
るのは製作上から限界があり１９［定の検出精度以上に
向上できないと云う問題がある。
パルス数を得るために光の透過部と非透過部を一定の間
隔て連ワ１゛、的に設けたスリット部を必要とし、高い
検出精度を得ろためには上記光の透過部と非透過部の間
隔を狭くしなければならない。しかしこの間隔を狭くす
るのは製作上から限界があり１９［定の検出精度以上に
向上できないと云う問題がある。
また、従来の光学的速度検出装置では移動物体に非接触
で移動速度を高精度で検出することは困難であった。
で移動速度を高精度で検出することは困難であった。
［発明の目的〕
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
は移動物体に非接触で、しかも高精度で移動連関を検出
する光学的速度検出装置を提供することにある。
は移動物体に非接触で、しかも高精度で移動連関を検出
する光学的速度検出装置を提供することにある。
本発明は物体の表面にレーザ光を照射する光源と、前記
物体の表面から反射された反射光を受光する相数の受光
素子からなる光検出器と、前記光検出器の出力信号をザ
ンプリング周期毎にディジタル量に／Ａ換するＡ／Ｄ変
換器と、前記ディジタル１１ｋを記憶するメモリ回路と
、前記メモリ回路に記憶されたディジタル量と最新のサ
ンプリング周期で変換されたディジタル量との間の相似
度１こ応じた相関値を演算して得る相関器と、稙ｊ記相
関値を記憶し最新のサンプリング周期に得た最新の相関
値との大小関係を比較して前記最新の相関値が大のとき
信号を出力する比較器と、前記比較器の出力信号によっ
て加算または減９．モードで計数するＩ３Ｊ逆カウンタ
と、削記町逆カウンタの計数値をプリセット値とし前ｔ
ピメモリに記憶されたディジタル量の胱出しアドレスを
指定する続出アドレスカウンタと、前記メモリに最新の
ディジタルＵを記憶する一書込アドレスを指定する書込
カウンタを具備（〜非］及触で前記物体の移動速度を高
精度で検出可ｉ１テにした光学的速度検出装置である。
物体の表面から反射された反射光を受光する相数の受光
素子からなる光検出器と、前記光検出器の出力信号をザ
ンプリング周期毎にディジタル量に／Ａ換するＡ／Ｄ変
換器と、前記ディジタル１１ｋを記憶するメモリ回路と
、前記メモリ回路に記憶されたディジタル量と最新のサ
ンプリング周期で変換されたディジタル量との間の相似
度１こ応じた相関値を演算して得る相関器と、稙ｊ記相
関値を記憶し最新のサンプリング周期に得た最新の相関
値との大小関係を比較して前記最新の相関値が大のとき
信号を出力する比較器と、前記比較器の出力信号によっ
て加算または減９．モードで計数するＩ３Ｊ逆カウンタ
と、削記町逆カウンタの計数値をプリセット値とし前ｔ
ピメモリに記憶されたディジタル量の胱出しアドレスを
指定する続出アドレスカウンタと、前記メモリに最新の
ディジタルＵを記憶する一書込アドレスを指定する書込
カウンタを具備（〜非］及触で前記物体の移動速度を高
精度で検出可ｉ１テにした光学的速度検出装置である。
〔発明の原理１ｉ５１Ｉ明〕
第２図（ａ）は本発明の光学的速度検出装置δの主要部
の構１ｍ ヲ示した光学系の図である。同図に於て１０
は矢印りの方向にＳ動しその移動速度が検出される物体
である。１１はｎ個の受光素子Ｐ０〜Ｈ１−＋が物体Ｉ
Ｏの移動方向と同一方向に配列された光検出器である。
の構１ｍ ヲ示した光学系の図である。同図に於て１０
は矢印りの方向にＳ動しその移動速度が検出される物体
である。１１はｎ個の受光素子Ｐ０〜Ｈ１−＋が物体Ｉ
Ｏの移動方向と同一方向に配列された光検出器である。
１２は物体【０の表面にレーザ光を所定のスポット径で
照射する光源で、１３は物体１０の表出ｊで反射された
散乱光の一部を光検出ｒｉｉ４１１の受光面でボ＾像す
るだめのレンズである。
照射する光源で、１３は物体１０の表出ｊで反射された
散乱光の一部を光検出ｒｉｉ４１１の受光面でボ＾像す
るだめのレンズである。
尚、上記光検出器１１はフォトトランジスタアレイやＣ
ＣＤ （’重荷結合素子）等の謂リニアイメージセンサ
を使用することが可能である。以後の説明は光検出器ｌ
ＩとしてＣＣＶ）リニアイメージセンサを使用するもの
とする。
ＣＤ （’重荷結合素子）等の謂リニアイメージセンサ
を使用することが可能である。以後の説明は光検出器ｌ
ＩとしてＣＣＶ）リニアイメージセンサを使用するもの
とする。
上記構成に於て光源１２から出射したレーザ光を物体１
０の表面に所定のスポット径で照射しその反射光をレン
ズ１３で光検出ｈ＝ｔｔの受光面に結像させるとそこに
はスペックルパターンが結像される。
０の表面に所定のスポット径で照射しその反射光をレン
ズ１３で光検出ｈ＝ｔｔの受光面に結像させるとそこに
はスペックルパターンが結像される。
スペックルパターンは粗面や多数の粒子群に照射された
レーザ光が拡散反射されその光波が互いに干渉してコン
トラストが高く不規則な形状で結像された斑点模様であ
り、個々の斑点をスペックルという。
レーザ光が拡散反射されその光波が互いに干渉してコン
トラストが高く不規則な形状で結像された斑点模様であ
り、個々の斑点をスペックルという。
スペックルパターンの特徴として次の様なものがある。
（１）不規則であるが明瞭である。
（２）細かさを調節することができる。即ち、スペック
ルの大きさはレーザ光の波長に比例し、照射ビームのス
ポット径に反比例する。
ルの大きさはレーザ光の波長に比例し、照射ビームのス
ポット径に反比例する。
捷だ、レンズの口径比（焦点路離／有効径）に比例する
。
。
征つ−Ｃ照射ヒームのスポット径またはレンズの枚りを
調節してスペックルの細かさを光検出？との受光素子の
分解ルに容易に合致させることがてきる。
調節してスペックルの細かさを光検出？との受光素子の
分解ルに容易に合致させることがてきる。
（３）物側が移動り一で反射面が移動するとスペックル
パターンも移動する。
パターンも移動する。
本発明の光学的速度検出装置はこのスペックルパターン
の移動状態を相関的に検知することによ−って物体の移
動速１ｎを検出するものである。
の移動状態を相関的に検知することによ−って物体の移
動速１ｎを検出するものである。
光検出ｇ＝ｔｔの受光面に結像されたスペックルパター
ンは、そこに配列された各受光素子］°。〜Ｐ。
ンは、そこに配列された各受光素子］°。〜Ｐ。
−１１こスペックルパターンの光の強弱に応じた光を入
射し、シフトパルスＳＰの間隔で定められた光信号蓄積
時間ｔ）ＮＴの間に光″電変換されだ重荷か蓄積される
。蓄積され／こ重荷は後のシフトパルスＳＰにより光検
出器１１の内部に肩する図示しないシフトレジスタに一
斉に転送されクロックパルスφにより各受光素子Ｐ。−
Ｐｎ−１の受光量に比例したアナログ′電圧に変換され
て順次出力される。
射し、シフトパルスＳＰの間隔で定められた光信号蓄積
時間ｔ）ＮＴの間に光″電変換されだ重荷か蓄積される
。蓄積され／こ重荷は後のシフトパルスＳＰにより光検
出器１１の内部に肩する図示しないシフトレジスタに一
斉に転送されクロックパルスφにより各受光素子Ｐ。−
Ｐｎ−１の受光量に比例したアナログ′電圧に変換され
て順次出力される。
第２図（ｂ）は光検出器」１から出力されたアナログ電
圧の変化状態を示したタイムチャートである。
圧の変化状態を示したタイムチャートである。
即ち時刻ｔ。ｌ ｔ、、 ｔ２＋・・・で区分した光信
号蓄積時間ｔｌＮＴの期間毎にその前の期間の各受光素
子Ｐ０〜Ｐｎ−ｔ の受光量に比例した各アナログ電
圧Ｖ。−ｖｎ〜１を１フレ一ム分の出カバターンとして
出力する。
号蓄積時間ｔｌＮＴの期間毎にその前の期間の各受光素
子Ｐ０〜Ｐｎ−ｔ の受光量に比例した各アナログ電
圧Ｖ。−ｖｎ〜１を１フレ一ム分の出カバターンとして
出力する。
ここで物体１０が矢印１）の方向に移動すると受光面に
結像したスペックルパターンも少しづつ変化しながら移
動し、各期間Ｌ（Ｎｒ４ＩＪ−に検出されるアナログ電
圧■。−Ｖｎ、の出カバターンも変化する。不発１！Ｊ
Ｊは各期間毎に検出された出カバターンの相関々係から
物体１０の移動距離を求めそれから速度全検出するもの
である。
結像したスペックルパターンも少しづつ変化しながら移
動し、各期間Ｌ（Ｎｒ４ＩＪ−に検出されるアナログ電
圧■。−Ｖｎ、の出カバターンも変化する。不発１！Ｊ
Ｊは各期間毎に検出された出カバターンの相関々係から
物体１０の移動距離を求めそれから速度全検出するもの
である。
ここで本発明に用いる相関演↑マの方法について説明す
る。光検出器１１のｎ個の受光素子４３ｏ−馬−３から
１回目に採取された各サンプル■。＋ｖｌ＋■２＋・・
−■；−，を／１（Ｘ） 、但しｘ＝ｏ ＋ ｔ 、
２ 、・・・Ω−１とし、（ｉ−１）回目に採取したサ
ンプルｆｉ−１（Ｘ）との間との相関々係を（１）式に
より演算する。
る。光検出器１１のｎ個の受光素子４３ｏ−馬−３から
１回目に採取された各サンプル■。＋ｖｌ＋■２＋・・
−■；−，を／１（Ｘ） 、但しｘ＝ｏ ＋ ｔ 、
２ 、・・・Ω−１とし、（ｉ−１）回目に採取したサ
ンプルｆｉ−１（Ｘ）との間との相関々係を（１）式に
より演算する。
イ」］シ、ｘ、は受光素子間隔△ｄの単位でサンプルハ
（ｘ） ｋシフトする間隔変数（０，１，２，３，・・
・）でサンプル回数１が１つ変る度にＸ。もＬつ変化さ
せる。
（ｘ） ｋシフトする間隔変数（０，１，２，３，・・
・）でサンプル回数１が１つ変る度にＸ。もＬつ変化さ
せる。
上述の様にして栄ましいサンプル／ １（ｘ）を採取す
る度に相関（ｉ６．” ’ （Ｘｏ）を演算してその値
が最少となったときの間隔変数Ｘ。からサンプリング時
間ＬＩＮＴの間に移動した距離ｄ。を求めることができ
る。即ち、サンプリング時間ＬＩＮＴの期間に移動した
スペックルパターンの距＊Ａ （２）式により相関的に
求めることができる。
る度に相関（ｉ６．” ’ （Ｘｏ）を演算してその値
が最少となったときの間隔変数Ｘ。からサンプリング時
間ＬＩＮＴの間に移動した距離ｄ。を求めることができ
る。即ち、サンプリング時間ＬＩＮＴの期間に移動した
スペックルパターンの距＊Ａ （２）式により相関的に
求めることができる。
ｄｏ−に・Ｘｏ轡△ｄ１０．１．、（２）但し１（は光
学系で定′−１二も定数である。
学系で定′−１二も定数である。
尚、移動方向が逆になったときＸ。は負になるがこの場
合はｆｌ）式を（３）式に置き換えて演算する。
合はｆｌ）式を（３）式に置き換えて演算する。
従−って物体の移動速度Ｖを（４）式により相関的に求
めることができ乙。
めることができ乙。
ｖ−ｄｏ／ ’ＩＮＴ 、、、、、
（４）［発明の実ＭＩｉ例〕 第３図は本発明による光学的速度検出装置の一実施例を
示すブロック横取図である。同図におりＡて１０は移動
する物体、１１は光検出器、１２はレーザ光源、【３は
結像レンズであり、それぞれ第２図（ａ）に示した同−
省号のものと同じ物である。
（４）［発明の実ＭＩｉ例〕 第３図は本発明による光学的速度検出装置の一実施例を
示すブロック横取図である。同図におりＡて１０は移動
する物体、１１は光検出器、１２はレーザ光源、【３は
結像レンズであり、それぞれ第２図（ａ）に示した同−
省号のものと同じ物である。
１４は光検出器１１を駆動するだめのクロックツくルス
発生器、１５はクロックパルス発生器１４からの出力パ
ルスφを分周し光検出器１１に光信号蓄積時間即ちサン
プリング時間’ ｒＮＴを与えるだめのシフトパルスＳ
Ｐを発生する分周器、１６は光検出器ｔｉから順次出力
されるアナログ電圧信号をディージタル量に変換するた
めのＡ／Ｄ変換器、１７および１８はＡ／Ｄ変侯器１６
のディジタル出力をデータとして書き込み、またそのデ
Ｚりを読み出して後述の相関器２３に入力するだめのメ
モリ、１９はシフトパルスＳＰが人力される毎に出力を
反転するノリツブフロップ、２０は互いに二組の入力部
、ＩＡ＋ｆＢおよび出力部０Ａ、０Ｂをもち、入力端子
Ｓに加わる信号の状態により入出力の結合か切換わるセ
レクタ、２１．２２はメモリ１７．１８のアドレスを指
定するだめのカウンタで、２１は＝、。
発生器、１５はクロックパルス発生器１４からの出力パ
ルスφを分周し光検出器１１に光信号蓄積時間即ちサン
プリング時間’ ｒＮＴを与えるだめのシフトパルスＳ
Ｐを発生する分周器、１６は光検出器ｔｉから順次出力
されるアナログ電圧信号をディージタル量に変換するた
めのＡ／Ｄ変換器、１７および１８はＡ／Ｄ変侯器１６
のディジタル出力をデータとして書き込み、またそのデ
Ｚりを読み出して後述の相関器２３に入力するだめのメ
モリ、１９はシフトパルスＳＰが人力される毎に出力を
反転するノリツブフロップ、２０は互いに二組の入力部
、ＩＡ＋ｆＢおよび出力部０Ａ、０Ｂをもち、入力端子
Ｓに加わる信号の状態により入出力の結合か切換わるセ
レクタ、２１．２２はメモリ１７．１８のアドレスを指
定するだめのカウンタで、２１は＝、。
込み川、２２は急５出し川である。２３は前記（１ン式
′または（３）式の演鏝を実杓するための相関器、２４
は相関器２３の演算精呆を一時記憶するだめのバッファ
メモリで１回目の相関値Ｃｉ金ＮＥＷ、 （ｉ−１）
回目の相関値Ｃｉ−＋ 伊ＯＬＤとして出力する。２５
はバッファメモリ２４の二つの出力ＮＥＷとＯＬＤを入
力としてＮｓｗ ＞ ｏｈ、Ｊ＞のときパ［”を出力す
る比較器、２６は比Ｊ咬器２５の出カイ’ＥＳ号か人力
される毎に出力全反転するノリツブフロップ、２７−＋
、２７−２ ハＮ Ａ Ｎ ］、）１回路２８は加シ
アー人力Ｕと減算人力りを有し一七の、−￥１数値Ｘ、
（ｌｌ−出力する嶌可逆カウンタ、２９はカウンタ２１
，２２からの信号により相１力演算の開始信号ＳＴＡ及
び停止信号ＥＮＩ）を出力する演算指令回路、３０は可
逆カウンタ２８の出力Ｘ。から速ＩＷ信号ｖＴ：州るｂ
く算回路である。
′または（３）式の演鏝を実杓するための相関器、２４
は相関器２３の演算精呆を一時記憶するだめのバッファ
メモリで１回目の相関値Ｃｉ金ＮＥＷ、 （ｉ−１）
回目の相関値Ｃｉ−＋ 伊ＯＬＤとして出力する。２５
はバッファメモリ２４の二つの出力ＮＥＷとＯＬＤを入
力としてＮｓｗ ＞ ｏｈ、Ｊ＞のときパ［”を出力す
る比較器、２６は比Ｊ咬器２５の出カイ’ＥＳ号か人力
される毎に出力全反転するノリツブフロップ、２７−＋
、２７−２ ハＮ Ａ Ｎ ］、）１回路２８は加シ
アー人力Ｕと減算人力りを有し一七の、−￥１数値Ｘ、
（ｌｌ−出力する嶌可逆カウンタ、２９はカウンタ２１
，２２からの信号により相１力演算の開始信号ＳＴＡ及
び停止信号ＥＮＩ）を出力する演算指令回路、３０は可
逆カウンタ２８の出力Ｘ。から速ＩＷ信号ｖＴ：州るｂ
く算回路である。
次に相関演嘗の動作について第３図および第４図のタイ
ムチャートラ参照しながら貌、明す６゜分周器【５は光
検出器【」の受光素子数をＮ１ダミー出力数をＮｄ と
して、（Ｎ＋Ｎｄ）個のクロックパルスφに対し１個の
シフトノくパルスＳＰを出力するように設定する。すな
わちシソトノ（ルスＳ Ｐ Ｏ）周期を光信号蓄積時間
（サンプリング時間） ｔｘＮτとしている。
ムチャートラ参照しながら貌、明す６゜分周器【５は光
検出器【」の受光素子数をＮ１ダミー出力数をＮｄ と
して、（Ｎ＋Ｎｄ）個のクロックパルスφに対し１個の
シフトノくパルスＳＰを出力するように設定する。すな
わちシソトノ（ルスＳ Ｐ Ｏ）周期を光信号蓄積時間
（サンプリング時間） ｔｘＮτとしている。
第４図における時刻［。にて、シフトパルスＳＰが出力
され、その結果、フリ′ノブフＩゴツフ゛１９の出力Ｓ
ＥＬがｌ ｌ １１になった湯位、メモｌＪ、１７は書
込みモード、メモリ１８は読出しモードと４１ハセレク
タ２００Å出力は実線で示すように１ＡとＯ＾ＪＢとＯ
Ｂとが接続されて、カウンタ２Ｌり内容カミメモリ１７
の書込み′γアドレスまたカウンタ２２の内容がメモリ
Ｌ８の読出しアドレスとなる。
され、その結果、フリ′ノブフＩゴツフ゛１９の出力Ｓ
ＥＬがｌ ｌ １１になった湯位、メモｌＪ、１７は書
込みモード、メモリ１８は読出しモードと４１ハセレク
タ２００Å出力は実線で示すように１ＡとＯ＾ＪＢとＯ
Ｂとが接続されて、カウンタ２Ｌり内容カミメモリ１７
の書込み′γアドレスまたカウンタ２２の内容がメモリ
Ｌ８の読出しアドレスとなる。
時刻ｔ、において次回のシフト）くルスＳ Ｐが出力さ
れると、フリップフロップ１９の出力ＳＥＬが０”と、
ケリセレクタ２０の人出力は破線のようにＩＡとＯ［Ｉ
、ＬＢと醜が接続され、カウンタ２１の内容がメモリ１
８の書込みアドレスに、カウンタ２２の内容がメ七り１
７の読出しアドレスに切換えられる。以下、シフトパル
スＳＰが出力される毎に切換えられこの動作を繰り返す
。
れると、フリップフロップ１９の出力ＳＥＬが０”と、
ケリセレクタ２０の人出力は破線のようにＩＡとＯ［Ｉ
、ＬＢと醜が接続され、カウンタ２１の内容がメモリ１
８の書込みアドレスに、カウンタ２２の内容がメ七り１
７の読出しアドレスに切換えられる。以下、シフトパル
スＳＰが出力される毎に切換えられこの動作を繰り返す
。
ｔＨｌｕ、ｙ刻１゜においてフリップフロップ２６の一
方の出力Ｑ全ｔ＋ Ｉ １１、他力の出力Ｑを１１０１
１とし、可逆カウンタ２８の出力Ｘ。を０とした場合に
ついて欣、明する。■１逆カウンタ２８の出力Ｘ。がＯ
々のでカウンタ２２のプリセット値は０であり、カウン
タ２１，２２は共にＯからカウントを開始する。
方の出力Ｑ全ｔ＋ Ｉ １１、他力の出力Ｑを１１０１
１とし、可逆カウンタ２８の出力Ｘ。を０とした場合に
ついて欣、明する。■１逆カウンタ２８の出力Ｘ。がＯ
々のでカウンタ２２のプリセット値は０であり、カウン
タ２１，２２は共にＯからカウントを開始する。
まだ、時刻ｔ。に於るシフトパルスＳＰによりｉ回目の
スペックルパターンのサンプルデータが採取サレ／／
０ ツクパルスφにより光検出器１【の最初の受光素子
Ｐ。Ｖ）検出信号がアナログ市川で出力され乙。このア
ナログ市川は〜勺変換器１６により面ちにディジタル値
のデータｆｉ（０）に変換されメ」；す【７のカウンタ
２１で指定されたアドレス０番地に沃：゛き込むととも
に相関器２３の一方の入力端子に人力する。１だメモリ
１８のカウンタ２２で指定されたアドレス０番地に記憶
されている（ｉ−１）回目のデータｆ ｉ −＋（ｏ）
が読み出され相関器２３の他方の入力９ｉｉＩ’子に入
力される。相関器２３はこれらの入力データから差の絶
対値ｌｊ’１（ｏ） ７ｉ−ｔ（ｏｌを演多ｖして記憶
する。
スペックルパターンのサンプルデータが採取サレ／／
０ ツクパルスφにより光検出器１【の最初の受光素子
Ｐ。Ｖ）検出信号がアナログ市川で出力され乙。このア
ナログ市川は〜勺変換器１６により面ちにディジタル値
のデータｆｉ（０）に変換されメ」；す【７のカウンタ
２１で指定されたアドレス０番地に沃：゛き込むととも
に相関器２３の一方の入力端子に人力する。１だメモリ
１８のカウンタ２２で指定されたアドレス０番地に記憶
されている（ｉ−１）回目のデータｆ ｉ −＋（ｏ）
が読み出され相関器２３の他方の入力９ｉｉＩ’子に入
力される。相関器２３はこれらの入力データから差の絶
対値ｌｊ’１（ｏ） ７ｉ−ｔ（ｏｌを演多ｖして記憶
する。
次にｈいて発生ずるクロックパルスφにより光検出器１
１の第２番目の受光素子Ｐ１の検出信号をＡ／Ｌｌ変換
し、その出力データｆ７（ｔ）をメモリ１７のカウンタ
２【で指定されたアドレス１番地に書き込むとともに相
関器２３の一方に入力する。捷たメモリＬ８のカウンタ
２２で指定されたアドレス１番地に記憶されている（ｉ
−１）回目のデータ／１−１（１）が読み出され、相関
器２３の他方に入力される。
１の第２番目の受光素子Ｐ１の検出信号をＡ／Ｌｌ変換
し、その出力データｆ７（ｔ）をメモリ１７のカウンタ
２【で指定されたアドレス１番地に書き込むとともに相
関器２３の一方に入力する。捷たメモリＬ８のカウンタ
２２で指定されたアドレス１番地に記憶されている（ｉ
−１）回目のデータ／１−１（１）が読み出され、相関
器２３の他方に入力される。
相関器２３はこれらの入力データから差の絶対値１八（
＋） ／ ｒ−１（＋） ｌを演算し、これまで記憶さ
れていたデータとの和Σ１ｆにｘ） ７ｉ−＋（ｘ）
ｌ を演算して記憶す−０ る。この動作を繰り返し、光検出器ｌ」の最後（第１１
番目）の受光素子Ｐｎ−１の検出信号をＡρ変、１央し
、その出力データ７ｉ （ｎ−１）をメモリ１７のアド
レス（ｎ−１）番地に書き込むとともに相関器２３のみ
出され、相関器２３の他方に入力される。相関器２３は
これらの入力データから差の絶対値ｌ ｆ ｉ （ｎ−
＋ ） −ｆ ｉ−ｔ （ｎ−ｔ） ｌを演算し、これ
まで記憶され全油’、 ’ｙ￥ シ、これを相関値のＮ
ＥＷデータとしてバラノアメモリ２４にＳ己憶する。
＋） ／ ｒ−１（＋） ｌを演算し、これまで記憶さ
れていたデータとの和Σ１ｆにｘ） ７ｉ−＋（ｘ）
ｌ を演算して記憶す−０ る。この動作を繰り返し、光検出器ｌ」の最後（第１１
番目）の受光素子Ｐｎ−１の検出信号をＡρ変、１央し
、その出力データ７ｉ （ｎ−１）をメモリ１７のアド
レス（ｎ−１）番地に書き込むとともに相関器２３のみ
出され、相関器２３の他方に入力される。相関器２３は
これらの入力データから差の絶対値ｌ ｆ ｉ （ｎ−
＋ ） −ｆ ｉ−ｔ （ｎ−ｔ） ｌを演算し、これ
まで記憶され全油’、 ’ｙ￥ シ、これを相関値のＮ
ＥＷデータとしてバラノアメモリ２４にＳ己憶する。
この時点に於−Ｃメモリ２４には時刻【。以Ｆ］ＩＪ！
こ積′曽された相関値Ｃｉ−＋（ｘｏ）がＯＬＤデータ
として記憶されており、これらのデータＮＥＷ Ｃ１（
ｘｏ）および０ＬＤＣ” （ｘｏ）を比較器２５で比較
しＮＥＷ ） ＯＬＤのとき出力信号を出す。このとき
比較器２５の比較結果がＮ１５Ｗ ） ＣＩＬＩ）を満
足しな幻れば比較器２５から信刊は出力されずフリップ
フロップ２６の出力は変化せず、出力Ｑが°′１″の１
Ｎとなり演勢−指令回路２９の演算停止１６号ＥＮＤは
へＡＮＩ）ゲート２７−１を介し−ＣｂＪ逆カウンタ２
８の出力を０から１に変化（加１′？）させ乙。１′グ
わちＸ。−１とする。女素子考争なお、削３υ１・？止
イー号ＥＮＤはカウンタ２１捷たは２２７Ｊｉ （ｎ−
＋）にな−っだ時点（Ｗｎ’ｌ：たはルｎかＩｔ ｌ
１１にな・つ７０時点）で出力される。
こ積′曽された相関値Ｃｉ−＋（ｘｏ）がＯＬＤデータ
として記憶されており、これらのデータＮＥＷ Ｃ１（
ｘｏ）および０ＬＤＣ” （ｘｏ）を比較器２５で比較
しＮＥＷ ） ＯＬＤのとき出力信号を出す。このとき
比較器２５の比較結果がＮ１５Ｗ ） ＣＩＬＩ）を満
足しな幻れば比較器２５から信刊は出力されずフリップ
フロップ２６の出力は変化せず、出力Ｑが°′１″の１
Ｎとなり演勢−指令回路２９の演算停止１６号ＥＮＤは
へＡＮＩ）ゲート２７−１を介し−ＣｂＪ逆カウンタ２
８の出力を０から１に変化（加１′？）させ乙。１′グ
わちＸ。−１とする。女素子考争なお、削３υ１・？止
イー号ＥＮＤはカウンタ２１捷たは２２７Ｊｉ （ｎ−
＋）にな−っだ時点（Ｗｎ’ｌ：たはルｎかＩｔ ｌ
１１にな・つ７０時点）で出力される。
時刻１．に於てシフトパルスＳＰが出力されるとカウン
タ２２はＸ。の値、即ち、１にプリセットされ、次回（
ｉ＋＋）回目のサンプル走査状態となりカウンタ２１は
０から、また、カウンタ２２は１からカウントを開始す
る。捷た、同時にフリップフロップ１９の出力ＳＥＬが
反転して０”となりメモリ１７は胱出しモード、メモＩ
Ｊ ｌ ８は書込みモードに切換る。
タ２２はＸ。の値、即ち、１にプリセットされ、次回（
ｉ＋＋）回目のサンプル走査状態となりカウンタ２１は
０から、また、カウンタ２２は１からカウントを開始す
る。捷た、同時にフリップフロップ１９の出力ＳＥＬが
反転して０”となりメモリ１７は胱出しモード、メモＩ
Ｊ ｌ ８は書込みモードに切換る。
従−って光検出器ｔｉの第１番目のデータハ＋１（０）
はメモリ１８のカウンタ２１で指定されたアドレス０＠
地に書込まれるとともに相関器２３に入力され、甘たメ
モリ１７のカウンタ２２で指定されたアドレス１番地に
記憶されているデータハ（１）が読出されて相関器２３
に入力される。相関器２３は１こねｂの２つの入力デー
タから差の絶対値１ ｆｉ＋ｘ（ｏ）／’ｉ（＋） ｌ
を演算し記憶する。
はメモリ１８のカウンタ２１で指定されたアドレス０＠
地に書込まれるとともに相関器２３に入力され、甘たメ
モリ１７のカウンタ２２で指定されたアドレス１番地に
記憶されているデータハ（１）が読出されて相関器２３
に入力される。相関器２３は１こねｂの２つの入力デー
タから差の絶対値１ ｆｉ＋ｘ（ｏ）／’ｉ（＋） ｌ
を演算し記憶する。
次に続いて発生するクロックパルスφにより光検出器１
１の第２番目のデータｆｉ＋＋（＋）がメモ１月８のア
ドレス１番地に書込まれるとともに相関器２３に人力さ
れ、壕だメモリ１７のアドレス２番地に４己憶されてい
たデータｆ１（ｚ）が相関器２３に入力される。相関器
２３はこれらの２つのデータから差の絶対値１／ｉ＋ｔ
（１） ｆ １（ｚ） ｌを演算し、これまで記憶さ
れでいたデータとの和Σ１ｆｉ＋１（ｘ） ／ｉ（ｘ＋
ｘ）ｌを演模に−０ データとしてバッファメモリ２４に記憶し、時刻【調前
に記憶されていたデータＣ１（ｘ（、−ｏ）を０ＬＩ）
データに置き換える。
１の第２番目のデータｆｉ＋＋（＋）がメモ１月８のア
ドレス１番地に書込まれるとともに相関器２３に人力さ
れ、壕だメモリ１７のアドレス２番地に４己憶されてい
たデータｆ１（ｚ）が相関器２３に入力される。相関器
２３はこれらの２つのデータから差の絶対値１／ｉ＋ｔ
（１） ｆ １（ｚ） ｌを演算し、これまで記憶さ
れでいたデータとの和Σ１ｆｉ＋１（ｘ） ／ｉ（ｘ＋
ｘ）ｌを演模に−０ データとしてバッファメモリ２４に記憶し、時刻【調前
に記憶されていたデータＣ１（ｘ（、−ｏ）を０ＬＩ）
データに置き換える。
これらのデータＮＩＩＷ Ｃｉ＋ｔ（Ｘｏ）およびＯＬ
Ｄ Ｃ１（ｘｏ）を比較器２５に人力し、その比較結果
力； ＮＥＷ）ＯＬＤとなる〜まで可逆カウンタ２８は
加算し、ｘｏは２゜３．４・・・と増加して上記演ｑ、
を繰り返し実行する。
Ｄ Ｃ１（ｘｏ）を比較器２５に人力し、その比較結果
力； ＮＥＷ）ＯＬＤとなる〜まで可逆カウンタ２８は
加算し、ｘｏは２゜３．４・・・と増加して上記演ｑ、
を繰り返し実行する。
これらの関係を第５図および第６図に示す。
第５図は光検出Ｘ５１１の受光素子番号に対応した書込
みメモリのアドレス番地と読出しメモＩＪ （１）アド
レス番地との対応を示し同図（ａ）はＸ。２０．（ｂ）
）まｘｏ（Ｏの場合を示した図である。
みメモリのアドレス番地と読出しメモＩＪ （１）アド
レス番地との対応を示し同図（ａ）はＸ。２０．（ｂ）
）まｘｏ（Ｏの場合を示した図である。
第６図は受光素子間隔のずれに対応したＸ。に対する相
関値Ｃ１（ｘｏ）の変化の例を示した図である。
関値Ｃ１（ｘｏ）の変化の例を示した図である。
今、上述の様にして比較動作を繰り返し、第６図のよう
にＸ。−ｊ＋ｌ における演算で始めてＮＥＷ ）ＯＬ
Ｄに変化したとすると、比較器２５の出力信号によりフ
リップフロップ２６の出力が反転し、その出力Ｑが°゛
０”出力ζがｌ”となりＥＮＤ信号はＮＡＮＤゲート２
７−２を介して可逆カウンタ２８全１つｉＡ Ｍ” Ｌ
、・その出力をＸ。−」すなわちカウンタ２２のプリ
セット値をＪに戻す。
にＸ。−ｊ＋ｌ における演算で始めてＮＥＷ ）ＯＬ
Ｄに変化したとすると、比較器２５の出力信号によりフ
リップフロップ２６の出力が反転し、その出力Ｑが°゛
０”出力ζがｌ”となりＥＮＤ信号はＮＡＮＤゲート２
７−２を介して可逆カウンタ２８全１つｉＡ Ｍ” Ｌ
、・その出力をＸ。−」すなわちカウンタ２２のプリ
セット値をＪに戻す。
この状態で次のサンプリング周期に於て書込みメモリの
アドレスを０から（ｎ−ｒ−ｊ）まで、胱出しメモリの
アドレスｋｊから（ｎ−１） ’ｔ：で順次走査し相関
器すを行うと、その時の相関値Ｑｊ＋は前回の結果Ｃ（
ｊ＋ｔ） より小さくなる。すなわちＮｈｉＷ）Ｏｌ
、Ｄを満足しないために可逆カウンタ２８は更に【一つ
減■され、その出力Ｘ。は（ｊ−１）と１６゜従〜つて
次のサンプリング周期に於て書込メモリのアドレスはθ
から（ｎ−ｊ）ｉで、また読出しメモリのアドレスは（
ｊ−１）から（ｎ−ｌ）まで順次走査され、ｔの時の相
関値Ｃ（Ｊ−１）は前回の結果Ｃ（ｊ）より大きくなる
。ｔなわちＮＥＷ ） ＯＬＤと、なってフリップフロ
ップ２６の出力が再び反転し、６Ｊ逆カウンタ２８は１
つ加算され、その出力Ｘ。は再びｊに戻る。
アドレスを０から（ｎ−ｒ−ｊ）まで、胱出しメモリの
アドレスｋｊから（ｎ−１） ’ｔ：で順次走査し相関
器すを行うと、その時の相関値Ｑｊ＋は前回の結果Ｃ（
ｊ＋ｔ） より小さくなる。すなわちＮｈｉＷ）Ｏｌ
、Ｄを満足しないために可逆カウンタ２８は更に【一つ
減■され、その出力Ｘ。は（ｊ−１）と１６゜従〜つて
次のサンプリング周期に於て書込メモリのアドレスはθ
から（ｎ−ｊ）ｉで、また読出しメモリのアドレスは（
ｊ−１）から（ｎ−ｌ）まで順次走査され、ｔの時の相
関値Ｃ（Ｊ−１）は前回の結果Ｃ（ｊ）より大きくなる
。ｔなわちＮＥＷ ） ＯＬＤと、なってフリップフロ
ップ２６の出力が再び反転し、６Ｊ逆カウンタ２８は１
つ加算され、その出力Ｘ。は再びｊに戻る。
こりようにして物体ＩＯの移動する速度が変化しない限
り、可逆カウンタ２８の出力Ｘ。は、ｊ−＋とＪ＋１と
の間を往復する。即ち、このとさの可逆カウンタ２８の
出力Ｘ。り中心イ直Ｊがサンプリング周期ｔｌＮＴの間
にスペックルパターンが移動した距肉１４ｄｏに対応す
る。
り、可逆カウンタ２８の出力Ｘ。は、ｊ−＋とＪ＋１と
の間を往復する。即ち、このとさの可逆カウンタ２８の
出力Ｘ。り中心イ直Ｊがサンプリング周期ｔｌＮＴの間
にスペックルパターンが移動した距肉１４ｄｏに対応す
る。
このｕＪ逆カウンタ２８の出力Ｘ。か演算回路３゜に人
力され（２） 、 （４）式のび（）が実行されて物体
ｉ。
力され（２） 、 （４）式のび（）が実行されて物体
ｉ。
の移動速ｔＫ ｖとして検出される。
また、物体【０の移動方向が逆になった場合は、可逆カ
ウンタ２８の出力Ｘ。は負となり、そのときのＸ。ｙｅ
−ｋ とすると第５図（ｂ）に示すように書き込みメ
モリのアドレスはｋから（ｎ−１）まで、読出しメモリ
のアドレスはＯから（ｎ−１−ｋ）まで順次走査される
。このときの演９指令回路２９の相関開始信号ＳＴＡは
読出しカウンタ２２の出力が０のとき、せ／ζ停ｔト、
（ｉｓ号１（Ｎｌ）は書込みカウンタ２１の出力がｎ
−１のときに、ｆ：れぞれ出力される。
ウンタ２８の出力Ｘ。は負となり、そのときのＸ。ｙｅ
−ｋ とすると第５図（ｂ）に示すように書き込みメ
モリのアドレスはｋから（ｎ−１）まで、読出しメモリ
のアドレスはＯから（ｎ−１−ｋ）まで順次走査される
。このときの演９指令回路２９の相関開始信号ＳＴＡは
読出しカウンタ２２の出力が０のとき、せ／ζ停ｔト、
（ｉｓ号１（Ｎｌ）は書込みカウンタ２１の出力がｎ
−１のときに、ｆ：れぞれ出力される。
し発明の効果〕
本発明の光学的速度検出装置によれば移動する物体の表
面から反射されたレーザ光のスペックルパターンを観測
して非接触で、しかも高部□度で速度を検出することが
可能となる。
面から反射されたレーザ光のスペックルパターンを観測
して非接触で、しかも高部□度で速度を検出することが
可能となる。
第１図は従来の速度検出装置を示す構成図、第２図は本
発明による光学的速度検出装置の光学系および光検出器
の出力信号の変化を示す図、第３図は本発明の一実施例
による光学的速度検出装置の構成を示すブロック図、第
４図は第３図に示すブロック図の機能を説明するための
タイムチャート、第５図はメモリのアドレス走査順序を
説明するだめの図、第６図は間隔変数Ｘ。と相関値Ｃ（
ＸＯ）との関係の一例を示す図である。 １１・・・光検出器 １２・・・レーザ光源１４
・・クロック発生器 Ｌ５・・・分局器［６・・
・Ａ／Ｄ変換器 １７．１８・・・メモリ２０・
・・アドレスセレクタ ２１．２２・・・アドレス
セレクタ２３・・相関器 ２４・・・メモリ２
５・・・比較器２８・・・可逆カウンタ２９・・・相関
Ｓ算指令回路 ３０・・・演算回路第１図 第２図 （ｂ〕 ｔｔｕｒ ／ ｒ
を第３図
発明による光学的速度検出装置の光学系および光検出器
の出力信号の変化を示す図、第３図は本発明の一実施例
による光学的速度検出装置の構成を示すブロック図、第
４図は第３図に示すブロック図の機能を説明するための
タイムチャート、第５図はメモリのアドレス走査順序を
説明するだめの図、第６図は間隔変数Ｘ。と相関値Ｃ（
ＸＯ）との関係の一例を示す図である。 １１・・・光検出器 １２・・・レーザ光源１４
・・クロック発生器 Ｌ５・・・分局器［６・・
・Ａ／Ｄ変換器 １７．１８・・・メモリ２０・
・・アドレスセレクタ ２１．２２・・・アドレス
セレクタ２３・・相関器 ２４・・・メモリ２
５・・・比較器２８・・・可逆カウンタ２９・・・相関
Ｓ算指令回路 ３０・・・演算回路第１図 第２図 （ｂ〕 ｔｔｕｒ ／ ｒ
を第３図
Claims (1)
- 物体の表面にレーザ光を照射する光源と、前記物体の表
面から反射された反射光を受光する複数の受光素子から
なる光検出器と、前記光検出器の出力信号をサンプリン
グ周期毎にディジタル量に変換するＡ／Ｄ変換器と、ｎ
ｌ」記ディジタル伝を記憶するメモリ回路と、前記メモ
リ回路に記憶されたｒイジタル）ｌ；と最新のサンプリ
ング周期で変換されたディジタル量との間の相似度に応
じた相関個分演算して摺る相関器と、Ｗｉｔ記相関値を
記憶し最新のヤングリング周期に得た最新の相関値との
大小関係を比較して前記最新の相関値が大のとき信号を
出力ず６比ｅ ｈ＞ｉと、前ｄ己比較器の出力信号によ
って加３−２、−または減勢モードで計数するｂ」逆カ
ウンタど、前配用逆カウンタの計数値をプリセット１＋
＋’＋とし１ラリ記メモリに記憶されたディジタル量の
読出しアドレス金指定する読出アドレスカウンタと、
１前記メモリに最新のディジタル量を記憶する書込ア
ドレスを指定する書込カウンタを具備した光学的速度検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8655583A JPS59212773A (ja) | 1983-05-19 | 1983-05-19 | 光学的速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8655583A JPS59212773A (ja) | 1983-05-19 | 1983-05-19 | 光学的速度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59212773A true JPS59212773A (ja) | 1984-12-01 |
Family
ID=13890248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8655583A Pending JPS59212773A (ja) | 1983-05-19 | 1983-05-19 | 光学的速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59212773A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6465U (ja) * | 1987-06-19 | 1989-01-05 | ||
| EP0328781A2 (en) * | 1988-01-22 | 1989-08-23 | Rockwell International Corporation | A velocimeter for a printing press web |
| EP0347912A2 (en) * | 1988-06-22 | 1989-12-27 | Hamamatsu Photonics Kabushiki Kaisha | Deformation measuring method and device using cross-correlation function between speckle patterns |
| JPH02232029A (ja) * | 1989-03-06 | 1990-09-14 | Kowa Co | 眼科診断方法 |
| US5361131A (en) * | 1991-08-12 | 1994-11-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical displacement measuring apparatus utilizing Fourier transform method |
-
1983
- 1983-05-19 JP JP8655583A patent/JPS59212773A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6465U (ja) * | 1987-06-19 | 1989-01-05 | ||
| EP0328781A2 (en) * | 1988-01-22 | 1989-08-23 | Rockwell International Corporation | A velocimeter for a printing press web |
| EP0347912A2 (en) * | 1988-06-22 | 1989-12-27 | Hamamatsu Photonics Kabushiki Kaisha | Deformation measuring method and device using cross-correlation function between speckle patterns |
| JPH02232029A (ja) * | 1989-03-06 | 1990-09-14 | Kowa Co | 眼科診断方法 |
| US5361131A (en) * | 1991-08-12 | 1994-11-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical displacement measuring apparatus utilizing Fourier transform method |
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