JPS6126624B2 - - Google Patents

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JPS6126624B2
JPS6126624B2 JP6943078A JP6943078A JPS6126624B2 JP S6126624 B2 JPS6126624 B2 JP S6126624B2 JP 6943078 A JP6943078 A JP 6943078A JP 6943078 A JP6943078 A JP 6943078A JP S6126624 B2 JPS6126624 B2 JP S6126624B2
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JP6943078A
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Yojiro Sato
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物体の相対的速度を検出する速度検出
方法及びその装置に関する。
従来、物体の相対的速度を非接触で知る方法と
しては光検知方法がある。この光検知方法では第
1図に示すように空間的に離れた2個所において
光電変換素子1,2により物体3のパターンを検
出し、光電変換素子1が物体3のパターンを検出
した時間と、それから物体3が相対的に移動して
光電変換素子2によりそのパターンが検出された
時間との差をカウンタ4で発振器5からのパルス
をカウントすることによつて測定して物体3の相
対的速度を検出している。
しかし、このような速度検出方法では物体3の
パターンがあらかじめ定められた黒地に白いマー
ク、又は逆に白地に黒いマークよりなる特殊なパ
ターンでなければ物体3の相対的速度を検出する
ことが困難であり、そのような特殊なパターンを
物体3に常に設置できる状況は少ない。
本発明は上記欠点を除去し、速度検出を物体に
特殊なパターンがなくとも簡単に行うことができ
るコンパクトな速度検出方法及びその装置を提供
することを目的とする。
以下図面を参照しながら本発明の実施例につい
て説明する。
第2図に示すように物体6を検出する検出器
9,10には光電変換素子アレイが用いられ、こ
の光電変換素子アレイは光応答素子11〜14,
15〜18の直線的なアレイよりなる。図では4
つの光応答素子11〜14,15〜18が同一平
面上に並んで示されているが、その数が増加すれ
ばそれから得られる結果は明確さと信頼度が向上
する。検出器9,10の面上に形成される物体6
の像は識別可能な空間輻射分布を示す程度に光学
系7,8により集光される。光学系7,8、検出
器9,10により物体6を空間的に離れている2
個所A,Bで時間的に順次検出すれば検出器9,
10への輻射強度パターンは物体6がA位置にあ
る時と、それからB位置に移動した時とで同一に
なつて検出器9,10の対応する素子11〜1
4,15〜18からの出力が同一になる。
第3図〜第5図には検出器9,10の対応する
素子11〜14,15〜18の関係を示す。ここ
で、物体6の相対的移動方向と光電変換素子アレ
イ9,10の配列方向は平行であり、光電変換素
子アレイ9,10は同一平面上にありかつ同一直
線上にある。今、光学系7,8の光軸間距離をl
とし、物体6の相対的移動速度をvとし、又光電
変換素子アレイ9,10を構成する光応答素子1
1と15,12と16,13と17,14と18
が対応している。第3図は光電変換素子アレイ9
が検出する物体6からの光入力と、それから物体
6が移動してl/v後に光電変換素子アレイ10
が検出する物体6からの光入力とが等しいことを
示している。つまり、光応答素子11と15の輻
射強度が等しくてその出力信号が等しく、同様に
光応答素子12と16,13と17,14と18
の出力信号も等しい。このように第3図は2つの
光電変換素子アレイ9,10の輻射強度パターン
が同じひろがりを持つ場合を示す。第4図,第5
図は光電変換素子アレイ9が物体6を検出する時
間に対して光電変換素子アレイ10が物体6を検
出する時間が遅い場合及び早い場合を示す。第4
図のように光電変換素子アレイ9が検出した輻射
強度パターンをta>l/vなるta秒後に光電変換
素子アレイ10が検出すると、光電変換素子アレ
イ9,10の輻射強度パターンが同じ広がりを示
さず各光応答素子11と15,12と16,13
と17,14と18の出力信号が対応しない。同
様に第5図のように光電変換素子アレイ9が検出
した輻射強度パターンをtb>l/vなるtb秒後に
光電変換素子アレイ10が検出すると、各光応答
素子11と15,12と16,13と17,14
と18の出力信号が対応しない。このように光電
変換素子アレイ9が物体6を検出する時から光電
変換素子アレイ10が物体6を検出する時までの
時間tが物体6が光電変換素子9,10の光軸間
距離lを移動する時間l/vに対し早すぎたり遅
すぎたりすると、光電変換素子アレイ9,10の
とり入れる輻射強度パターンが相対的にずれ、そ
のずれ量は時間tの関数として変化する。
第6図は光電変換素子アレイ9,10のとり入
れた輻射強度パターンのずれを取り出す回路の一
例を示す。光電変換素子9の各光応答素子11〜
14の出力信号はそれぞれ保持回路19〜22で
保持され、光電変換素子アレイ10の各光応答素
子15〜18の出力信号と対応するもの同志で処
理回路23〜26により差がとられ、それらの差
の絶対値がとられて混合され1つの出力27とな
る。今、物体6の速度が仮に少くともl/tnax
より早いとすれば出力信号27と上記時間tの関
係は第7図のようになる。光応答素子11〜14
の出力信号を保持回路19〜22でt0の時点より
nax秒間保持させておくと、t0の時点よりt1
後,t2秒後,……tnax秒後における出力27は
第7図のようになる。出力27はt1秒後には大き
な値を示し、t1,t2,t3……秒後と次第に小さい
値になる。つまり、出力27は時間tがl/vに
近ずくに従い最小値に近ずき、出力27が最小値
となる時間tmはl/vとなり、時間tがtnをす
ぎると、出力27が次第に大きくなる。従つて出
力27が最小値を示す時間tnを求めれば2つの
光電変換素子アレイ9,10の光学軸間距離lよ
り物体6の相対的移動速度vが求まる。又物体6
の限界速度vm=l/tnaxがあらかじめ決められ
ている場合にはt0〜tnax以内に必ず出力27の
最小値が存在する。そこでtnax後に光電変換素
子アレイ9において輻射入力を新たにとり入れて
保持回路19〜22で保持すれば同様に次の時点
での物体6の相対的速度が求められる。このよう
にtnax秒を周期して上記動作を繰り返えせば物
体6の刻々変化する相対的速度の測定が可能とな
る。
上記速度検出方法によれば空間的に離れた2個
所からの輻射線を2つの類似する光応答素子アレ
イに光学系により結像させることにより物体の相
対的速度を検出するので、物体が特殊なパターン
を有しなくても速度検出を非接触で行うことがで
きる。又光応答素子アレイは単一の基板上にホト
トランジスタ,ホトダイオードなどの固体光電変
換素子よりなる光応答素子を狭い間隔で配列して
もよいが、同一のチツプ上に複数の光応答素子を
並べて集積回路に構成すればコンパクトになる。
なお、光応答素子アレイ9,10は第8図に示す
ように近接して平行に配置しても差支えない。
上記速度検出方法は例えば第6図及び第9図の
装置にて実現される。第6図の装置では前述の如
く所定の時点t0で光応答素子11〜14の出力信
号が保持回路19〜22により保持され、検出器
10は相対的に移動する物体6からの輻射エネル
ギーに従い輻射分布パターンが刻々と変化して出
力信号が変化する。処理回路23〜26では光応
答素子11と15,12と16,13と17,1
4と18の出力信号の差をとり、さらにその絶対
値をとる。この処理回路23〜26の出力信号は
混合されて1つの信号27となる。一方、第9図
の装置ではその信号27の最小値が判定回路28に
より求められ、その判定回路28の出力が出され
た時点が保持回路19〜22、検出器10の出力
信号が同一になつたことを示す。即ち、検出器9
がとらえて保持回路19〜22で保持した物体6
のパターンが、ある時間tn後に検出器10でと
らえた物体6のパターンと同一になり、その時間
nで物体6が検出器9の検出位置から検出器の
検出位置に相対的に移動したことになつて物体6
の相対的速度vがl/tnになる。判定回路28
は信号27の最小値を連続的に判定し、ラツチ回
路29は判定回路28の出力信号によりカウンタ
30の内容を取り込んでラツチする。カウンタ3
0は判定回路28の出力信号によりクリアされて
発振器31からのクロツクの新たなカウントを開
始し、又保持回路19〜22は判定回路28の出
力信号により光応答素子11〜14からの新たな
信号を保持する。従つてラツチ回路29の内容は
時間tnに応じた速度情報となり、刻々と更新さ
れる。つまり、信号27の最小値が検出される周
期で、言い換えれば物体6が検出器9,10の検
出位置間を移動する時間毎に物体6の速度検出を
繰り返すことになる。たとえばv=200mm/sec,
l=100μmとすれば0.5msec毎に速度検出を繰
り返すことになる。このように物体6の相対的速
度が一定ではなく刻々と変化している場合でも高
速にその瞬時速度を求めることができる。この場
合光応答素子の大きさが小さく検出位置間の距離
が小さい程、速度vの変化を精確に知ることがで
きる。この意味で検出器はフオトダイオードをア
レイ状に集積化したものが最も好ましい。
保持回路19〜22の例をあげれば保持時間が
信号27の最小値を検出するまでの時間tnであ
つて非常に短いので、第10図に示すような抵抗
R及びコンデンサCよりなる回路で実現できる。
処理回路23〜26は一例として第11図に示
すような回路があげられる。この回路では保持回
路19〜22の出力信号と光応答素子15〜18
の出力信号を演算増幅器よりなる差動増幅器32
〜35でそれぞれ比較して差を取り、それらの差
の絶対和を点線内の回路36で作り出す。このよ
うに演算増幅器32〜35を用いれば入力インピ
ーダンスが高くなるので、保持回路19〜22の
精度を上げるためにも都合が良い。上記回路36
では差動増幅器32〜35の出力の正成分がダイ
オード37〜40を通り混合されて反転増幅器4
1で極性を反転される。又差動増幅器32〜35
の出力の負成分はダイオード42〜45を通つて
混合され反転増幅器41の出力と混合されて反転
増幅器46で反転増幅される。
又第12図に示すように検出器9,10のバイ
アスを反対極性で与えれば検出器9,10の出力
信号が互いに逆極性になる。従つてこれらの出力
信号を対応するもの同志で混合すればその差をと
ることができ、差動増幅器32〜35が省略され
る。
差動増幅器32〜35の出力信号の絶対和をと
る回路36は第13図に示すように増幅器47〜
50で実現してもよい。この増幅器47〜50は
絶対値回路もしくは二乗回路を構成し、差動増幅
器32〜35の出力信号は増幅器47〜50によ
り絶対値がとられもしくは二乗されて1つに混合
される。
判定回路28は簡単な比較器又はクランプ回路
などよりなる最小値検出回路で実現でき、第14
図に一例を示す。この例ではクランプ用ダイオー
ドDに電源51から適正なバイアス電圧Eが加え
られ、入力信号が電圧Eにクランプされる。バイ
アス電圧Eは入力信号が最小値になつたときに出
力信号が生ずるように設定される。入力信号は第
15図に示すようにカーブ52を描くが、ダイオ
ードDによりクランプされてカーブ53を描くよ
うになり最小値が求まる。
第16図には判定回路28の他の例を示す。こ
の例では入力信号が電源54のバイアス電圧Eと
比較器55により比較され、入力信号がバイアス
電圧Eより小さい時に出力信号が生ずる。
以上のように本発明によれば空間的に離れた2
個所からの輻射線を2つの光応答素子アレイで受
けて物体の相対的速度を検出するので、物体が特
殊なパターンを有していなくても速度検出を非接
触で行うことができ、又光応答素子アレイを集積
化すれば装置がコンパクトになる。さらに2つの
光応答素子アレイのうち一方の出力と他方の出力
との差を2つの光応答素子アレイの光応答素子対
ごとにとつてこれらの差の絶対和の最小値を検出
することによつて物体の速度を検出するので、光
応答素子対の数を増加して速度検出精度を向上さ
せてもそれほど上記演算の時間が増加せず、光応
答素子アレイ出力の処理を早くできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の速度検出装置を示すブロツク
図、第2図は本発明の実施例の一部を示す斜視
図、第3図〜第5図は同実施例を説明するための
図、第6図は同実施例の他の一部を示すブロツク
図、第7図は同実施例を説明するための波形図、
第8図は本発明の変形例を説明するための図、第
9図は上記実施例の他の一部を示すブロツク図、
第10図〜第14図は本発明の実施例における各
部を示す結線図、第15図は第14図回路を説明
するための図、第16図は本発明の実施例におけ
る比較回路を示す結線図である。 6……物体、7,8……光学系、9,10……
光応答素子アレイ、19〜22……保持回路、2
3〜26……処理回路、28……判定回路、29
……ラツチ回路、30……カウンタ、31……発
振器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 空間的に離れた光応答素子対の一方の素子群
    と他方の素子群とで形成される二種の光応答素子
    アレイに沿つてこの光応答素子アレイと相対的に
    移動する物体の空間輻射分布パターンを、前記光
    応答素子アレイを含む光学系により検出するに際
    し、時間的に先に検出される空間輻射分布パター
    ンに基づく輻射強度パターンの第1の光応答素子
    アレイによる出力と、後に検出される空間輻射分
    布パターンに基づく輻射強度パターンの第2の光
    応答素子アレイによる出力との差を前記光応答素
    子対ごとにとり、これらの各差の絶対和の最小値
    を検出して前記物体の相対的速度を検出すること
    を特徴とする速度検出方法。 2 空間的に離れた光応答素子対の一方の素子群
    で形成される第1の光応答素子アレイ及び前記光
    応答素子対の他方の素子群で形成される第2の光
    応答素子アレイと、これらの光応答素子アレイと
    相対的に移動する物体の輻射パターンを受ける光
    学系と、空間輻射分布パターンに基づく輻射強度
    パターンの第1の光応答素子アレイによる出力を
    保持する保持手段と、この保持手段の出力と空間
    輻射分布パターンに基づく輻射強度パターンの第
    2の光応答素子アレイによる出力との差を前記光
    応答素子対ごとにとり、これらの各差の絶対和の
    最小値を求めて出力する演算手段とを具備するこ
    とを特徴とする移動物体の速度検出装置。
JP6943078A 1978-06-09 1978-06-09 Speed detecting method and device Granted JPS54161376A (en)

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JP6943078A JPS54161376A (en) 1978-06-09 1978-06-09 Speed detecting method and device

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JP6943078A JPS54161376A (en) 1978-06-09 1978-06-09 Speed detecting method and device

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JPS54161376A JPS54161376A (en) 1979-12-20
JPS6126624B2 true JPS6126624B2 (ja) 1986-06-21

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63164025U (ja) * 1987-04-16 1988-10-26

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63164025U (ja) * 1987-04-16 1988-10-26

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JPS54161376A (en) 1979-12-20

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