JPS61193021A - 空間フイルタの信号読取り装置 - Google Patents
空間フイルタの信号読取り装置Info
- Publication number
- JPS61193021A JPS61193021A JP3346485A JP3346485A JPS61193021A JP S61193021 A JPS61193021 A JP S61193021A JP 3346485 A JP3346485 A JP 3346485A JP 3346485 A JP3346485 A JP 3346485A JP S61193021 A JPS61193021 A JP S61193021A
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- JP
- Japan
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- signal
- spatial filter
- sine wave
- multiplier
- signals
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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】
イ、「発明の目的Ｊ
（産業上の利用分野）
本発明は、空間フィルタの出力を導入し、パターンの移
動量を示す信号を読取る装置に関するものである。
動量を示す信号を読取る装置に関するものである。
〔従来の技術〕
空間フィルタは、各種のものがあるが、ここでは受光素
子で構成された空間フィルタを例にとって説明する。
子で構成された空間フィルタを例にとって説明する。
第２図は、従来の空間フィルタの信号読取り装置の構成
を示した図である。同図において、１は空間フィルタで
あり、受光素子（例えばフォトダイオード）ＰＤ＋ 、
ＰＤ２ 、”’ＰＤｎがアレイ状に配列されたものであ
る。そして、隣接する受光素子の複数個（第２図では４
個）の集まりを１ピッチとして、同一のピッチで空間フ
ィルタ１を複数のブロックに分ける。この分けた各１ピ
ッチを構成する受光素子のうち、同じ順位にある受光素
子同士を第２図のように同一ライン！、〜１４に接続す
る。このように接続したライン！言〜ｌａをスイッチＳ
ＷＩ〜ｓｗ４へ導く。各スイッチＳＷ、〜ｓｗ４の出力
は並列に接続され、アースラインに一端が接続された抵
抗Ｒ１に導かれる。この抵抗Ｒ４には、受光素子Ｐ Ｄ
＋〜ＰＤｎがらの電流が流れて、成る電圧波形が生じ
る。この抵抗Ｒ１に生じた電圧信号は、ローパスフィル
タ２に導入され、滑かな波形になる。
を示した図である。同図において、１は空間フィルタで
あり、受光素子（例えばフォトダイオード）ＰＤ＋ 、
ＰＤ２ 、”’ＰＤｎがアレイ状に配列されたものであ
る。そして、隣接する受光素子の複数個（第２図では４
個）の集まりを１ピッチとして、同一のピッチで空間フ
ィルタ１を複数のブロックに分ける。この分けた各１ピ
ッチを構成する受光素子のうち、同じ順位にある受光素
子同士を第２図のように同一ライン！、〜１４に接続す
る。このように接続したライン！言〜ｌａをスイッチＳ
ＷＩ〜ｓｗ４へ導く。各スイッチＳＷ、〜ｓｗ４の出力
は並列に接続され、アースラインに一端が接続された抵
抗Ｒ１に導かれる。この抵抗Ｒ４には、受光素子Ｐ Ｄ
＋〜ＰＤｎがらの電流が流れて、成る電圧波形が生じ
る。この抵抗Ｒ１に生じた電圧信号は、ローパスフィル
タ２に導入され、滑かな波形になる。
以上のような構成の第２図装置は、次のように動作して
いる。空間フィルタ１上に、例えばランダムな明暗分布
を有した光のパターンが照射される。従って、光の強い
部分の受光素子からは、大きな電流が流れ、弱い部分の
受光素子からは、小さな電流が流れる。この電流をスイ
ッチＳＷＩ〜ＳＷ４でスキャンニングすると、抵抗Ｒ１
には第２図に示すような階段状の波形が生じる。空間フ
ィルタ１上のパターンが動くと、それにともなって階段
状の波形の位相ら変化する。即ち、空間フィルタは、こ
の面上に生じた成るパターンを第２図に示すような階段
状の信号に変換し、この階段状の信号の位相の変化を捕
えることにより、ランダムな形状を有したパターンの移
動量を測定しようとするものである。ここで、抵抗Ｒ１
から得られる信号は階段状であるため、この信号の位相
の変化を分解能良く取出づ波形としては適していない。
いる。空間フィルタ１上に、例えばランダムな明暗分布
を有した光のパターンが照射される。従って、光の強い
部分の受光素子からは、大きな電流が流れ、弱い部分の
受光素子からは、小さな電流が流れる。この電流をスイ
ッチＳＷＩ〜ＳＷ４でスキャンニングすると、抵抗Ｒ１
には第２図に示すような階段状の波形が生じる。空間フ
ィルタ１上のパターンが動くと、それにともなって階段
状の波形の位相ら変化する。即ち、空間フィルタは、こ
の面上に生じた成るパターンを第２図に示すような階段
状の信号に変換し、この階段状の信号の位相の変化を捕
えることにより、ランダムな形状を有したパターンの移
動量を測定しようとするものである。ここで、抵抗Ｒ１
から得られる信号は階段状であるため、この信号の位相
の変化を分解能良く取出づ波形としては適していない。
そこで、従来は、ローパスフィルタ２を通して、階段状
波形を滑かにしていた。
波形を滑かにしていた。
しかし、以上のような従来装置においては、精度良くパ
ターンの移ａｌｌを測定しようとすると、ローパスフィ
ルタ２のフィルタ特性の安定性が要求される。一般に、
ローパスフィルタ２は抵抗とコンデンサ等により構成さ
れ、この抵抗やコンデンサの経時変化、温度変化等でロ
ーパスフィルタの安定度が左右される。従って、高安定
なローパスフィルタを得ようとすれば、高価な部品を使
用しなければならなかった。
ターンの移ａｌｌを測定しようとすると、ローパスフィ
ルタ２のフィルタ特性の安定性が要求される。一般に、
ローパスフィルタ２は抵抗とコンデンサ等により構成さ
れ、この抵抗やコンデンサの経時変化、温度変化等でロ
ーパスフィルタの安定度が左右される。従って、高安定
なローパスフィルタを得ようとすれば、高価な部品を使
用しなければならなかった。
本発明は、以上のように特性の変動があるローバルフィ
ルタを使用することなしに、空間フィルタの信号を読取
ることができる装置を提供するものである。
ルタを使用することなしに、空間フィルタの信号を読取
ることができる装置を提供するものである。
口、［発明の構成Ｊ
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記問題点を解決すめために、例えば、空間
フィルタの１ピッチの中から空間的に１８０’位相が異
なる信号を取出し、その信号の差を演粋する手段の複数
個と、 前記演算手段の出力信号のうち位相の進んだ信号と、第
１の正弦波信号を乗算する第１の乗算器と、 前記演搾手段の出力（ｆｆｉ号のうち位相の遅れた信号
と、第１の正弦波信号と位相の異なる第２の正弦波信号
を乗算する第２の乗算器と、 前記２つの乗算器の出力の和をとる加締器と、の手段を
講じたものである。
フィルタの１ピッチの中から空間的に１８０’位相が異
なる信号を取出し、その信号の差を演粋する手段の複数
個と、 前記演算手段の出力信号のうち位相の進んだ信号と、第
１の正弦波信号を乗算する第１の乗算器と、 前記演搾手段の出力（ｆｆｉ号のうち位相の遅れた信号
と、第１の正弦波信号と位相の異なる第２の正弦波信号
を乗算する第２の乗算器と、 前記２つの乗算器の出力の和をとる加締器と、の手段を
講じたものである。
以下、本発明を具体化した一実施例の説明を行なう。
第１図は、本発明に係る空間フィルタの信号読取り装置
の実施例を示した図である。同図において、空間フィル
タ１の部分の構成は第２図で説明した構成と同様なので
、その再説明を省略する。
の実施例を示した図である。同図において、空間フィル
タ１の部分の構成は第２図で説明した構成と同様なので
、その再説明を省略する。
第１図は、空間フィルタ１から取出した４本の信号ライ
ンＳ＋〜・Ｓａ （ライン！１〜１４に対応）以降の
構成が、第２図と異なるのである。３．５は減算器であ
り、減算器３は信号ライン＄１と８３を導入し、（Ｓ＋
−３３）の演算をして、信号Ｖａを出力しＣいる。減算
器５は信号ライン＄２と８４を導入し、（Ｓ２ Ｓａ
）の演算をしＣｆｇ号Ｖｂを出ツノしている。減算器３
．５の出力Ｖａ。
ンＳ＋〜・Ｓａ （ライン！１〜１４に対応）以降の
構成が、第２図と異なるのである。３．５は減算器であ
り、減算器３は信号ライン＄１と８３を導入し、（Ｓ＋
−３３）の演算をして、信号Ｖａを出力しＣいる。減算
器５は信号ライン＄２と８４を導入し、（Ｓ２ Ｓａ
）の演算をしＣｆｇ号Ｖｂを出ツノしている。減算器３
．５の出力Ｖａ。
Ｖｂは乗ｎ器７，８に導入される。乗算器７では、信号
Ｖａとｓｉｎωｔとを掛算をし、乗算器８では、信号Ｖ
ｂとＣＯＳωｔとを掛算している。乗算器７゜８の出力
は、加締器９へ導入され、そこで加算されて所望の信号
が得られる。なお、本明細古では、ｓｉｎωｔなる信号
もＣＯＳωｔなる信号も包括してπ弦波信号と呼ぶこと
にする。
Ｖａとｓｉｎωｔとを掛算をし、乗算器８では、信号Ｖ
ｂとＣＯＳωｔとを掛算している。乗算器７゜８の出力
は、加締器９へ導入され、そこで加算されて所望の信号
が得られる。なお、本明細古では、ｓｉｎωｔなる信号
もＣＯＳωｔなる信号も包括してπ弦波信号と呼ぶこと
にする。
以上のように構成された第１図装置の動作を３１明する
。空間フィルタ１には、第２図で説明したようなランダ
ムな明暗の分布のパターン光が照射されている。第１図
では、１ピッチを４つの受光素子で構成しているので、
信号８１〜ｓ４の位相差は、順に９０゛づつであり、例
えば、Ｓ＋＝ｓｉｎθ、３２−５ｉｎ （θ＋π／２
）＝ｃｏｓθ。
。空間フィルタ１には、第２図で説明したようなランダ
ムな明暗の分布のパターン光が照射されている。第１図
では、１ピッチを４つの受光素子で構成しているので、
信号８１〜ｓ４の位相差は、順に９０゛づつであり、例
えば、Ｓ＋＝ｓｉｎθ、３２−５ｉｎ （θ＋π／２
）＝ｃｏｓθ。
５３＝ｓｉｎ （θ＋π）＝ −５ｉｎθ、 ５４＝
ｓｉｎ（θ＋３π／２） −−ｃｏｓθと表わすことが
できる。従って、（ＳＭ ８３）とじで１ｑた減算器
３の出力信号Ｖａと、（Ｓ２ Ｓａ）として（ｑた減
算器５の出力信号ＶＬ）とは、次式で表わすことができ
る。
ｓｉｎ（θ＋３π／２） −−ｃｏｓθと表わすことが
できる。従って、（ＳＭ ８３）とじで１ｑた減算器
３の出力信号Ｖａと、（Ｓ２ Ｓａ）として（ｑた減
算器５の出力信号ＶＬ）とは、次式で表わすことができ
る。
ｖ３＝ｃｏｓｋχ （１）Ｖ
ｂ ＝ｓｉｎ ｋ２： （
２）ｋ＝２π／Ｐ χ：パターンの変位 この信号Ｖａは、乗算器７でＳｉ口ωｔと掛算され、信
号ｖｂは乗算器８でＣ，ＯＳωＬと掛算される。
ｂ ＝ｓｉｎ ｋ２： （
２）ｋ＝２π／Ｐ χ：パターンの変位 この信号Ｖａは、乗算器７でＳｉ口ωｔと掛算され、信
号ｖｂは乗算器８でＣ，ＯＳωＬと掛算される。
その後、乗算器７．８の出力はＩ＋ｎ算器９で和をとら
れ、（３）式で示す信号Ｓ０が出力される。
れ、（３）式で示す信号Ｓ０が出力される。
５ｏ＝ｖａ・Ｓ１ｎωｔ＋ｖｂ１ｃｏｓωｔ＝ ｓｉｎ
（ｏｏ ｔ ＋ ｋχ）（３）このように加締器９
の出力として、上記（３）式の電気信号が得られるので
、信号ｓｉｎωｔと信号ｓｉｎ （ωｔ＋にχ）との位
相変化からパターンの変位を測定することができる。
（ｏｏ ｔ ＋ ｋχ）（３）このように加締器９
の出力として、上記（３）式の電気信号が得られるので
、信号ｓｉｎωｔと信号ｓｉｎ （ωｔ＋にχ）との位
相変化からパターンの変位を測定することができる。
第３図は、本発明の別の実施例を示した図である。同図
が第１図と異なる点は、第１図では、減算器と乗算器を
別々の構成としたが、第３図では、着初入力の乗算器１
０． Ｎとして１個にまとめた点である。この差動入力
乗算器１０． Ｈの出力は第１図と同様に加算器９にて
加算されるので、上記（３）式で示す信号Ｓｏが得られ
る。
が第１図と異なる点は、第１図では、減算器と乗算器を
別々の構成としたが、第３図では、着初入力の乗算器１
０． Ｎとして１個にまとめた点である。この差動入力
乗算器１０． Ｈの出力は第１図と同様に加算器９にて
加算されるので、上記（３）式で示す信号Ｓｏが得られ
る。
なお、第３図に示す如く、差動入力乗算器１０゜１１に
加える信号は、ｓｉｎとＣＯ３を逆に取替えても本発明
は、成立する。更に、第１図装置においても、乗算器７
，８に加える信号をｓｉｎとＣＯＳを逆に取替えても本
発明は、成立する。もっとも、この時は、（４）式で示
す信号Ｓ。′が出力として１！７られる。
加える信号は、ｓｉｎとＣＯ３を逆に取替えても本発明
は、成立する。更に、第１図装置においても、乗算器７
，８に加える信号をｓｉｎとＣＯＳを逆に取替えても本
発明は、成立する。もっとも、この時は、（４）式で示
す信号Ｓ。′が出力として１！７られる。
Ｓｏ ′−ｃｏｓ （ωｔ−にχ）（４）第４図は、
本発明の別の実施例を示した図である。同図は、乗算器
が１周で済む構成である。１２゜１３は加算器であり、
１４は乗算器であり、１５はバンドパスフィルタである
。第４図においては、同図に示すような極性で、それぞ
れ３つの信号を加算器１２．１３で演算している。そし
て、この加算器１２゜１３の出力を乗算器１４でｌｌ算
をしているので、乗算器１４の出力Ｓａは次式で表わす
ことができる。
本発明の別の実施例を示した図である。同図は、乗算器
が１周で済む構成である。１２゜１３は加算器であり、
１４は乗算器であり、１５はバンドパスフィルタである
。第４図においては、同図に示すような極性で、それぞ
れ３つの信号を加算器１２．１３で演算している。そし
て、この加算器１２゜１３の出力を乗算器１４でｌｌ算
をしているので、乗算器１４の出力Ｓａは次式で表わす
ことができる。
ＳＢ −（ｓｉｎωを十５ｉｎｋχ）（ＣＯＳωｔ＋ｃ
ｏｓｋχ） ＋ｓｉｎ （ωｔ＋にχ） この信号Ｓａをバンドパスフィルタ１５に導入する。そ
して、上式の周波数スペクトルである５ｉｎ２ωｔと、
５ｉｎ２にχを除去すれば（３）式と同様な信号ｓｉｎ
（ωｔ 十にχ）を得ることができる。
ｏｓｋχ） ＋ｓｉｎ （ωｔ＋にχ） この信号Ｓａをバンドパスフィルタ１５に導入する。そ
して、上式の周波数スペクトルである５ｉｎ２ωｔと、
５ｉｎ２にχを除去すれば（３）式と同様な信号ｓｉｎ
（ωｔ 十にχ）を得ることができる。
なお、第４図の装置ではバンドパスフィルタを必要とす
るが、ωを適当な値に選んでおけば、５ｉｎ２にχと５
ｉｎ（ωｔ＋にχ）の周波数帯域を十分に離すことがで
き、その結果、バンドパスフィルタ１５の経時変化、温
度変化に影響されることはない。また、ｓｉｎ ２ωｔ
はノツチフィルタで除去できるのＣ問題はない。また、
第４図においても、加算器１２．１３に加える信号をｓ
ｉｎとＣＯ３と逆にしても良いことは上述と同様である
。
るが、ωを適当な値に選んでおけば、５ｉｎ２にχと５
ｉｎ（ωｔ＋にχ）の周波数帯域を十分に離すことがで
き、その結果、バンドパスフィルタ１５の経時変化、温
度変化に影響されることはない。また、ｓｉｎ ２ωｔ
はノツチフィルタで除去できるのＣ問題はない。また、
第４図においても、加算器１２．１３に加える信号をｓ
ｉｎとＣＯ３と逆にしても良いことは上述と同様である
。
以上では、空間フィルタ１として、受光素子を用い光を
利用した例で説明したが、これに限定するわけではなく
、例えばインダクタンス、抵抗、静電容量等各種のもの
を利用した空間フィルタでもよい。
利用した例で説明したが、これに限定するわけではなく
、例えばインダクタンス、抵抗、静電容量等各種のもの
を利用した空間フィルタでもよい。
また、空間フィルタの１ピッチを４素子で構成する例で
説明したが、４素子に限定するわけではない。例えば、
１ピッチの素子数を増加させても良い。
説明したが、４素子に限定するわけではない。例えば、
１ピッチの素子数を増加させても良い。
ハ、「本発明の効果」
以上述べたように、本発明によればローパスフィルタを
必要とせず、装置の出力は交流の電気信号の位相変化と
して得られる。従って、従来のようなローパスフィルタ
の経時変化、温度変化がないので、高精度の変位測定等
が可能となる。
必要とせず、装置の出力は交流の電気信号の位相変化と
して得られる。従って、従来のようなローパスフィルタ
の経時変化、温度変化がないので、高精度の変位測定等
が可能となる。
第１図は本発明に係る空間フィルタの信号読取り装置の
構成例を示す図、第２図は従来の空間フィルタの信号読
取り装置の構成を示す図、第３図と第４図は本発明に係
る空間フィルタの信号読取り装置の別の実施例を示す図
である。 １・・・空間フィルタ、３，５・・・減算器、７．８゜
１４・・・乗算器、９．１２．１３・・・加算器、１０
．１１・・・差動入力乗算器、１５・・・バンドパスフ
ィルタ。 第１図 第２図
構成例を示す図、第２図は従来の空間フィルタの信号読
取り装置の構成を示す図、第３図と第４図は本発明に係
る空間フィルタの信号読取り装置の別の実施例を示す図
である。 １・・・空間フィルタ、３，５・・・減算器、７．８゜
１４・・・乗算器、９．１２．１３・・・加算器、１０
．１１・・・差動入力乗算器、１５・・・バンドパスフ
ィルタ。 第１図 第２図
Claims (7)
- （１）空間フィルタの１ピッチの中から空間的に１８０
°位相が異なる信号を取出し、その信号の差を演算する
演算手段の複数個と、 前記演算手段の出力信号のうち位相の進んだ信号と、第
１の正弦波信号を乗算する第１の乗算器と、 前記演算手段の出力信号のうち位相の遅れた信号と、第
１の正弦波信号と位相の異なる第２の正弦波信号を乗算
する第２の乗算器と、 前記２つの乗算器の出力の和をとる加算器と、を備えた
ことを特徴とする空間フィルタの信号読取り装置。 - （２）前記信号の差を演算する演算手段と、乗算器とを
差動乗算器に置換えたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の空間フィルタの信号読取り装置。 - （３）前記第１の正弦波信号として、ｓｉｎωｔの信号
を加え、 前記第２の正弦波信号として、ｃｏｓωｔの信号を加え
るようにした特許請求の範囲第１項記載の空間フィルタ
の信号読取り装置。 - （４）前記第１の正弦波信号として、ｃｏｓωｔの信号
を加え、 前記第２の正弦波信号として、ｓｉｎωｔの信号を加え
るようにした特許請求の範囲第１項記載の空間フィルタ
の信号読取り装置。 - （５）空間フィルタの１ピッチの中から空間的に１８０
°位相が異なる信号を取出し、その信号の差を演算する
とともに、第１の正弦波信号を加える第１の手段と、 空間フィルタの１ピッチの中から空間的に １８０°位相が異なる信号を取出し、その信号の差を演
算するとともに、第１の正弦波信号と位相の異なる第２
の正弦波信号を加える第２の手段と、第１及び第２の手
段の出力同士を乗算する乗算器と、 この乗算器の出力を導入するバンドパスフィルタとを備
えたことを特徴とする空間フィルタの信号読取り装置。 - （６）前記第１の正弦波信号として、ｓｉｎωｔの信号
を加え、 前記第２の正弦波信号として、ｃｏｓωｔの信号を加え
るようにした特許請求の範囲第５項記載の空間フィルタ
の信号読取り装置。 - （７）前記第１の正弦波信号として、ｃｏｓωｔの信号
を加え、 前記第２の正弦波信号として、ｓｉｎωｔの信号を加え
るようにした特許請求の範囲第５項記載の空間フィルタ
の信号読取り装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3346485A JPS61193021A (ja) | 1985-02-21 | 1985-02-21 | 空間フイルタの信号読取り装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3346485A JPS61193021A (ja) | 1985-02-21 | 1985-02-21 | 空間フイルタの信号読取り装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61193021A true JPS61193021A (ja) | 1986-08-27 |
| JPH0467613B2 JPH0467613B2 (ja) | 1992-10-28 |
Family
ID=12387262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3346485A Granted JPS61193021A (ja) | 1985-02-21 | 1985-02-21 | 空間フイルタの信号読取り装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61193021A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5422848A (en) * | 1977-07-22 | 1979-02-21 | Nippon Chemical Ind | Space frequency component extraction device for optical images |
| JPS5728109A (en) * | 1980-05-07 | 1982-02-15 | Stamicarbon | Manufacture of polymerization catalyst and manufacture of ethylene polymer with catalyst |
-
1985
- 1985-02-21 JP JP3346485A patent/JPS61193021A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5422848A (en) * | 1977-07-22 | 1979-02-21 | Nippon Chemical Ind | Space frequency component extraction device for optical images |
| JPS5728109A (en) * | 1980-05-07 | 1982-02-15 | Stamicarbon | Manufacture of polymerization catalyst and manufacture of ethylene polymer with catalyst |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0467613B2 (ja) | 1992-10-28 |
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