JPS6112527B2 - - Google Patents
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- JPS6112527B2 JPS6112527B2 JP4263880A JP4263880A JPS6112527B2 JP S6112527 B2 JPS6112527 B2 JP S6112527B2 JP 4263880 A JP4263880 A JP 4263880A JP 4263880 A JP4263880 A JP 4263880A JP S6112527 B2 JPS6112527 B2 JP S6112527B2
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- Japan
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- image sensor
- light beam
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光ビーム検出装置に関し、更に詳述す
ると、イメージセンサによる光ビーム検出装置に
関する。
ると、イメージセンサによる光ビーム検出装置に
関する。
近年、光ビームを用いての位置の計測や寸法の
計側にイメージセンサが用いられるようになつて
きた。このイメージセンサは半導体感光素子を例
えば40μのピツチで数百個並設してなるセンサで
あつて、これを計側等に用いる場合は例えば第１
図に示すように、変位体Ｍにより遮ぎられた光ビ
ームＢを受光する位置にイメージセンサＳを配設
し、このイメージセンサに対し駆動回路１′から
クロツクパルスを与えて受光信号を直列のパルス
信号として出力させ、この信号を増幅器２′にて
増幅したのち、ノイズなどによる誤動作を防止す
るためレベルコンパレータ３′にて所定レベル以
上のパルス信号を取り出し、このパルス数をカウ
ンタ４′に計数することにより、光ビームＢの照
射幅に応じたカウンタ出力を得ていた。
計側にイメージセンサが用いられるようになつて
きた。このイメージセンサは半導体感光素子を例
えば40μのピツチで数百個並設してなるセンサで
あつて、これを計側等に用いる場合は例えば第１
図に示すように、変位体Ｍにより遮ぎられた光ビ
ームＢを受光する位置にイメージセンサＳを配設
し、このイメージセンサに対し駆動回路１′から
クロツクパルスを与えて受光信号を直列のパルス
信号として出力させ、この信号を増幅器２′にて
増幅したのち、ノイズなどによる誤動作を防止す
るためレベルコンパレータ３′にて所定レベル以
上のパルス信号を取り出し、このパルス数をカウ
ンタ４′に計数することにより、光ビームＢの照
射幅に応じたカウンタ出力を得ていた。
しかし、このような装置では、イメージセンサ
のビツト数のカウンタ出力しか得られないので、
精度の高い測定を行うには、複数個のイメージセ
ンサを並設して用いねばならず、センサを正確に
並べることは技術的に難かしく、また、装置が高
価になる欠点があつた。
のビツト数のカウンタ出力しか得られないので、
精度の高い測定を行うには、複数個のイメージセ
ンサを並設して用いねばならず、センサを正確に
並べることは技術的に難かしく、また、装置が高
価になる欠点があつた。
本発明の目的は、上記の欠点を克服し、イメー
ジセンサの分解能を数倍乃至数十倍に上げて使用
する高精度の光ビーム検出装置を提供することに
ある。
ジセンサの分解能を数倍乃至数十倍に上げて使用
する高精度の光ビーム検出装置を提供することに
ある。
本発明の装置は、イメージセンサの出力を増幅
してデイジタル化する回路手段と、その増幅信号
をカウントするカウンタ回路と、さらに光ビーム
端部の光量のリニア変化に応じた光量信号を測定
して、所定レベルの前後にある出力レベルから内
挿法により光ビームの位置を算出する演算器とを
有しイメージセンサのビツト間隔の中間位置を求
め、光ビームの明暗の境界として光ビームの位置
の端数部を決定することを特徴としている。
してデイジタル化する回路手段と、その増幅信号
をカウントするカウンタ回路と、さらに光ビーム
端部の光量のリニア変化に応じた光量信号を測定
して、所定レベルの前後にある出力レベルから内
挿法により光ビームの位置を算出する演算器とを
有しイメージセンサのビツト間隔の中間位置を求
め、光ビームの明暗の境界として光ビームの位置
の端数部を決定することを特徴としている。
以下図面に基づき本発明の実施例を説明する。
第２図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
る。図に示すように、変位体Ｍにより遮ぎられた
光ビームＢを受光する位置にイメージセンサＳを
配設し、このイメージセンサに対し駆動回路１か
らクロツクパルスCPを与えて受光信号を直列の
パルス信号として出力させ、この信号を増幅器２
にて増幅したのち、ノイズなどによる誤動作を防
止するためレベルコンパレータ３にて所定レベル
以上のパルス信号を取り出し、このパルス数をカ
ウンタ４に計数してカウンタ出力を得る。また、
光ビームＢの端部のリニアな光量、変化に対して
その光量をイメージセンサＳで測定して、その光
量信号を増幅器２にて増幅し、サンプリング兼ホ
ールド回路５にてイメージセンサのそれぞれの出
力レベルをホールドし、そのホールドされたサン
プリングデータ値をAD変換器６に送つてAD変換
値を得る。演算器７は上記カウンタ出力とAD変
換値を入力としてイメージセンサのビツト間隔の
中間位置を内挿法により算出し、光ビームの位置
を示す出力信号を出す。第３図に示すように演算
器７はデータを順次記憶するレジスタ７１と位置
検出の計算をする演算部７２と最終出力パルス数
Ｎを記憶するレジスタ７３からなつている。レベ
ルコンパレータ３は従来例よりも低レベルに設定
し、微小出力もカウント可能としておく。なお、
サンプリング兼ホールドは出力パルスのピークや
面積を利用してもよい。
第２図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
る。図に示すように、変位体Ｍにより遮ぎられた
光ビームＢを受光する位置にイメージセンサＳを
配設し、このイメージセンサに対し駆動回路１か
らクロツクパルスCPを与えて受光信号を直列の
パルス信号として出力させ、この信号を増幅器２
にて増幅したのち、ノイズなどによる誤動作を防
止するためレベルコンパレータ３にて所定レベル
以上のパルス信号を取り出し、このパルス数をカ
ウンタ４に計数してカウンタ出力を得る。また、
光ビームＢの端部のリニアな光量、変化に対して
その光量をイメージセンサＳで測定して、その光
量信号を増幅器２にて増幅し、サンプリング兼ホ
ールド回路５にてイメージセンサのそれぞれの出
力レベルをホールドし、そのホールドされたサン
プリングデータ値をAD変換器６に送つてAD変換
値を得る。演算器７は上記カウンタ出力とAD変
換値を入力としてイメージセンサのビツト間隔の
中間位置を内挿法により算出し、光ビームの位置
を示す出力信号を出す。第３図に示すように演算
器７はデータを順次記憶するレジスタ７１と位置
検出の計算をする演算部７２と最終出力パルス数
Ｎを記憶するレジスタ７３からなつている。レベ
ルコンパレータ３は従来例よりも低レベルに設定
し、微小出力もカウント可能としておく。なお、
サンプリング兼ホールドは出力パルスのピークや
面積を利用してもよい。
次に、本発明の実施例の作用を説明する。第４
図および第５図が演算器３の演算処理を示すフロ
ーチヤートである。第６図に示すようにイメージ
センサのベース６１にピツチＰの間隔で並べられ
たホトダイオード６２がリニアな光量変化する端
部を有した光ビームＢを受光して出力信号を発す
る。第７図においてその受光位置に対応した出力
レベルが示されている。以下フローチヤートに従
い、イメージセンサのビツトの中間位置を内挿法
により検出するプログラムについて説明する。ス
テツプ１００から１０３においてサンプリングデ
ータdiとカウントレベルｂとの大小が比較され
る。データdiがｂより大きいか等しければ、ステ
ツプ１０４において、データをカウントしてレジ
スタ７３に記憶させ、さらに順次レジスタ７１に
記憶させる。レジスタ７１は例えばｎ個のデータ
エリアを有し、最も新しいデータはメモリエリア
A1に格納され、データが入力されるごとにA1→
A2→…→Ａoと順次シフトされ、メモリエリアＡo
に格納されていた最も古いデータは捨てられる。
ライン１０９を通じてさらにデータの採取が繰り
返えされる。また、データdiがｂより小さいとき
は、ステツプ１０５において、カウント値Ｎより
前のレジスタ内のデータを調べ、ｎ個以上連続し
て等しいレベル値をもつているデータを捜す。す
なわちデータのフルスケールに相当する幅内の出
力のピーク値F.S.を検出することになる。第７図
に示すような場合、F.S.の値はデータNo.（Ｎ−
８）から（Ｎ−６）の出力の総和を３で除した平
均値となる。上述の等しいレベル値の検出の際、
許容幅を設けて捜してもよい。次に、上記F.S.の
値の1/2を求め、その値を越えるデータより１つ
後のデータのNo.（Ｎ−ｘ）を捜す。第７図の場
合、No.（Ｎ−２）がそれに相当する（ステツプ１
０６から１０７）。ステツプ１０８において、上
記データの入つているレジスタ、第７図の場合レ
ジスタA3のレベル値をＬAとし、その１つ前（レ
ジスタA4）のレベル値をＬBとして、F.S.値の1/2
で示される位置とNo.（Ｎ−２）のデータの位置と
の差、δ値を比例計算により求める。
図および第５図が演算器３の演算処理を示すフロ
ーチヤートである。第６図に示すようにイメージ
センサのベース６１にピツチＰの間隔で並べられ
たホトダイオード６２がリニアな光量変化する端
部を有した光ビームＢを受光して出力信号を発す
る。第７図においてその受光位置に対応した出力
レベルが示されている。以下フローチヤートに従
い、イメージセンサのビツトの中間位置を内挿法
により検出するプログラムについて説明する。ス
テツプ１００から１０３においてサンプリングデ
ータdiとカウントレベルｂとの大小が比較され
る。データdiがｂより大きいか等しければ、ステ
ツプ１０４において、データをカウントしてレジ
スタ７３に記憶させ、さらに順次レジスタ７１に
記憶させる。レジスタ７１は例えばｎ個のデータ
エリアを有し、最も新しいデータはメモリエリア
A1に格納され、データが入力されるごとにA1→
A2→…→Ａoと順次シフトされ、メモリエリアＡo
に格納されていた最も古いデータは捨てられる。
ライン１０９を通じてさらにデータの採取が繰り
返えされる。また、データdiがｂより小さいとき
は、ステツプ１０５において、カウント値Ｎより
前のレジスタ内のデータを調べ、ｎ個以上連続し
て等しいレベル値をもつているデータを捜す。す
なわちデータのフルスケールに相当する幅内の出
力のピーク値F.S.を検出することになる。第７図
に示すような場合、F.S.の値はデータNo.（Ｎ−
８）から（Ｎ−６）の出力の総和を３で除した平
均値となる。上述の等しいレベル値の検出の際、
許容幅を設けて捜してもよい。次に、上記F.S.の
値の1/2を求め、その値を越えるデータより１つ
後のデータのNo.（Ｎ−ｘ）を捜す。第７図の場
合、No.（Ｎ−２）がそれに相当する（ステツプ１
０６から１０７）。ステツプ１０８において、上
記データの入つているレジスタ、第７図の場合レ
ジスタA3のレベル値をＬAとし、その１つ前（レ
ジスタA4）のレベル値をＬBとして、F.S.値の1/2
で示される位置とNo.（Ｎ−２）のデータの位置と
の差、δ値を比例計算により求める。
すなわち、
によつて、δ値を算出する。
さらに、ステツプ２００においてこのδを使つ
て光ビーム位置Ｘを求める。すなわち、 Ｘ＝（Ｎ−ｘ）Ｐ−δ 第７図では、Ｘ＝（Ｎ−２）Ｐ−δである。さ
らにまたこのＸをそのまま出力してデータ表示を
行なうか（ステツプ２０１から２０２）、あるい
はＸの平均化を行なつたのちデータ表示する（ス
テツプ２０４から２０８）。平均化を行なつた方
が精度がよいが、適宜切替えにより平均化を行な
うようにすれば便利である。
て光ビーム位置Ｘを求める。すなわち、 Ｘ＝（Ｎ−ｘ）Ｐ−δ 第７図では、Ｘ＝（Ｎ−２）Ｐ−δである。さ
らにまたこのＸをそのまま出力してデータ表示を
行なうか（ステツプ２０１から２０２）、あるい
はＸの平均化を行なつたのちデータ表示する（ス
テツプ２０４から２０８）。平均化を行なつた方
が精度がよいが、適宜切替えにより平均化を行な
うようにすれば便利である。
上述の光ビーム端部の光量のリニヤ変化を与え
るには投影系のピントを少しあまくすることで簡
単に実現できるが、イメージセンサによつては光
の散乱などによるリニヤ領域を有しているので特
に細工を要しないでシヤープなままでも本案を用
いることができる。また、イメージセンサには暗
電流がわずかあり、これを補正するにはその暗電
流値を記憶するレジスタを設け、演算部でデータ
処理する際に補正すればよい。
るには投影系のピントを少しあまくすることで簡
単に実現できるが、イメージセンサによつては光
の散乱などによるリニヤ領域を有しているので特
に細工を要しないでシヤープなままでも本案を用
いることができる。また、イメージセンサには暗
電流がわずかあり、これを補正するにはその暗電
流値を記憶するレジスタを設け、演算部でデータ
処理する際に補正すればよい。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
第８図は寸法計測に本発明の装置を用いた例を示
す概要図である。シヤツターＧの変位により光源
Ｌからの光量を変化させ、その変化量をイメージ
センサＳを通じて本発明の装置に導入して、上述
の位置検出の機能により寸法計測を行なう。
第８図は寸法計測に本発明の装置を用いた例を示
す概要図である。シヤツターＧの変位により光源
Ｌからの光量を変化させ、その変化量をイメージ
センサＳを通じて本発明の装置に導入して、上述
の位置検出の機能により寸法計測を行なう。
また、本発明のさらに他の実施例について説明
する。第９図は角度計測に本発明の装置を用いた
例を示す概略図である。固定したシヤツターＧに
より光源Ｌからのレンズ系L1を経た光束を凸レ
ンズL2で変角自在のミラーＨに投影し、その反
射光をイメージセンサＳを通じて本発明の装置に
導入して、上述の位置検出の機能により反射光の
角度の計測を行なう。このミラー反射光の角度変
化の追跡は電子天びんのバランス検出等に応用す
ることもできる。
する。第９図は角度計測に本発明の装置を用いた
例を示す概略図である。固定したシヤツターＧに
より光源Ｌからのレンズ系L1を経た光束を凸レ
ンズL2で変角自在のミラーＨに投影し、その反
射光をイメージセンサＳを通じて本発明の装置に
導入して、上述の位置検出の機能により反射光の
角度の計測を行なう。このミラー反射光の角度変
化の追跡は電子天びんのバランス検出等に応用す
ることもできる。
さらにまた、本発明の応用実施例について説明
する。第１０図は電子屈折計に本発明の実施例を
応用した装置を示す概要図である。光源Ｌよりの
光を基準プリズムＰの上に載せた試料L3に当
て、その全反射光を凸レンズL2でイメージセン
サＳに投影する。そうすると、試料の臨界角によ
つてイメージセンサは図に示すような明暗の境界
線により二分される。この境界線の位置を本発明
の装置により検出し、屈折率の換算を行なう。
する。第１０図は電子屈折計に本発明の実施例を
応用した装置を示す概要図である。光源Ｌよりの
光を基準プリズムＰの上に載せた試料L3に当
て、その全反射光を凸レンズL2でイメージセン
サＳに投影する。そうすると、試料の臨界角によ
つてイメージセンサは図に示すような明暗の境界
線により二分される。この境界線の位置を本発明
の装置により検出し、屈折率の換算を行なう。
本発明によれば、少ないビツト数のイメージセ
ンサを少数個付設するだけで高分解能が得られ、
また小形で精度がよく、安価に製作できるので広
い用途に適応する。
ンサを少数個付設するだけで高分解能が得られ、
また小形で精度がよく、安価に製作できるので広
い用途に適応する。
第１図は従来例を示すブロツク図である。第２
図は本発明の実施例を示すブロツク図である。第
３図は本発明の実施例における演算器を説明する
説明図である。第４図および第５図は本発明の実
施例における演算器による光ビーム位置検出を説
明するためのフローチヤートである。第６図およ
び第７図は本発明実施例の作用説明図である。第
８図および第９図は本発明の他の実施例を示す概
要図である。第１０図は本発明の応用実施例を示
す概要図である。 １……駆動回路、２……増幅器、３……レベル
コンパレータ、４……カウンタ、５……サンプリ
ング兼ホールド回路、６……A/D変換器、７……
演算器。
図は本発明の実施例を示すブロツク図である。第
３図は本発明の実施例における演算器を説明する
説明図である。第４図および第５図は本発明の実
施例における演算器による光ビーム位置検出を説
明するためのフローチヤートである。第６図およ
び第７図は本発明実施例の作用説明図である。第
８図および第９図は本発明の他の実施例を示す概
要図である。第１０図は本発明の応用実施例を示
す概要図である。 １……駆動回路、２……増幅器、３……レベル
コンパレータ、４……カウンタ、５……サンプリ
ング兼ホールド回路、６……A/D変換器、７……
演算器。
Claims (1)
- １ 明暗により二分された光ビームをイメージセ
ンサに受光しそのイメージセンサの出力パルス信
号により明暗の境界を検出する装置において、イ
メージセンサの出力パルス信号の波高値をデイジ
タル化する回路手段と、上記出力パルス信号をカ
ウントする回路手段と、上記デイジタル化された
信号と上記出力パルス信号のカウント数とを順次
対比し、所定レベルの前後にある出力パルス信号
の波高値の変化率からイメージセンサのビツト間
隔内にある明暗の境界を算出する演算手段とを有
する光ビーム検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4263880A JPS56138219A (en) | 1980-03-31 | 1980-03-31 | Light beam detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4263880A JPS56138219A (en) | 1980-03-31 | 1980-03-31 | Light beam detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56138219A JPS56138219A (en) | 1981-10-28 |
| JPS6112527B2 true JPS6112527B2 (ja) | 1986-04-09 |
Family
ID=12641548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4263880A Granted JPS56138219A (en) | 1980-03-31 | 1980-03-31 | Light beam detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56138219A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0494116U (ja) * | 1991-01-08 | 1992-08-14 |
-
1980
- 1980-03-31 JP JP4263880A patent/JPS56138219A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0494116U (ja) * | 1991-01-08 | 1992-08-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56138219A (en) | 1981-10-28 |
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