JPS628721B2 - - Google Patents
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- JPS628721B2 JPS628721B2 JP54026757A JP2675779A JPS628721B2 JP S628721 B2 JPS628721 B2 JP S628721B2 JP 54026757 A JP54026757 A JP 54026757A JP 2675779 A JP2675779 A JP 2675779A JP S628721 B2 JPS628721 B2 JP S628721B2
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- circuit
- optical image
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- displacement
- photoelectric
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 37
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 31
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光電素子アレイ上の光像の変位検出装
置に関する。
置に関する。
本出願人は、光電素子アレイ上に投影された光
像がアレイの配列方向に変位したとき、その変位
方向とその変位量に応じて位相の変化する様な電
気信号を作り出す装置を既に出願している。この
装置を第1図により説明する。
像がアレイの配列方向に変位したとき、その変位
方向とその変位量に応じて位相の変化する様な電
気信号を作り出す装置を既に出願している。この
装置を第1図により説明する。
1は光電素子アレイであり、複数の光電素子P1
〜P8からなる。この光電素子アレイから各光電素
子P1〜P8の光電出力又はそれに関連した電気出力
υ1〜υ8が出力される。3はベクトル化回路
で、第2図に示す如く順次〓〓位相のずれてお
り、全体で丁度一周期となるベクトルexp(i2π
×1/8)、 exp(i2π×2/8)…exp(i2π×8/8)をυ1〜υ
8り 乗ずるものである。
〜P8からなる。この光電素子アレイから各光電素
子P1〜P8の光電出力又はそれに関連した電気出力
υ1〜υ8が出力される。3はベクトル化回路
で、第2図に示す如く順次〓〓位相のずれてお
り、全体で丁度一周期となるベクトルexp(i2π
×1/8)、 exp(i2π×2/8)…exp(i2π×8/8)をυ1〜υ
8り 乗ずるものである。
5は加算回路で、下記の加算出力Vを発生す
る。
る。
この加算出力Vは光電素子P1〜P8の配列方向の
長さdを空間周期とする空間周波数成分とその近
傍の空間周波数成分の情報を含む。
長さdを空間周期とする空間周波数成分とその近
傍の空間周波数成分の情報を含む。
この関係を一般化すると、配列した総数M個の
光電素子の関連電気出力に順次2π/N位相のずれた ベクトルを乗じ、それを加算するとそのN個の光
電素子の配列方向の長さを空間周期とする空間周
波数成分とその近傍の空間周波数成分の情報を得
ることができる。
光電素子の関連電気出力に順次2π/N位相のずれた ベクトルを乗じ、それを加算するとそのN個の光
電素子の配列方向の長さを空間周期とする空間周
波数成分とその近傍の空間周波数成分の情報を得
ることができる。
このアレイ上1の光像が変位した時加算出力V
の位相変化を次に述べる。
の位相変化を次に述べる。
アレイ1上の光像が左方向へ1光電素子分変位
した時の加算出力をV′とすると、 これは、次の如く変形できる。
した時の加算出力をV′とすると、 これは、次の如く変形できる。
υ1、υ9は、夫々光像の変位によつてアレイ
外へ出た光の強度及びアレイ内に新たに入り込ん
だ光の強度に関連した電気出力。
外へ出た光の強度及びアレイ内に新たに入り込ん
だ光の強度に関連した電気出力。
これから分るように最後の式の第1項に対して
第2項exp(i2π×8/8)(υ9−υ1)を無視出来 るとき、このV′はVより位相が〓〓遅れている
点でのみVと異なる。上記無視が可能なとき、光
像が1光電素子分変位すると加算出力の位相は
2π/8だけ変化する。
第2項exp(i2π×8/8)(υ9−υ1)を無視出来 るとき、このV′はVより位相が〓〓遅れている
点でのみVと異なる。上記無視が可能なとき、光
像が1光電素子分変位すると加算出力の位相は
2π/8だけ変化する。
ところが、この例の如く、アレイの光電素子の
総数Mと、空間長さdに対応する光電素子数Nと
の比が1〜3の如く小さい場合には光像によつて
は、上述の第2項を無視出来ず光像の変位に対し
て位相の変化が一定しない。この位相の変化を光
像の変化に対して一定とする為にはMをNの10倍
程度とすればよいが、こうすると、加算出力Vに
含まれる空間周波数成分の情報は上述の空間周期
dのものの他、その極く近傍の空間周波数成分の
ものに限られてしまう。従つてこの様な空間周期
の空間周波数成分を余り含まない光像に関してそ
の変位検出が不可能となり検出可能な光像が限ら
れてしまい好ましくない。
総数Mと、空間長さdに対応する光電素子数Nと
の比が1〜3の如く小さい場合には光像によつて
は、上述の第2項を無視出来ず光像の変位に対し
て位相の変化が一定しない。この位相の変化を光
像の変化に対して一定とする為にはMをNの10倍
程度とすればよいが、こうすると、加算出力Vに
含まれる空間周波数成分の情報は上述の空間周期
dのものの他、その極く近傍の空間周波数成分の
ものに限られてしまう。従つてこの様な空間周期
の空間周波数成分を余り含まない光像に関してそ
の変位検出が不可能となり検出可能な光像が限ら
れてしまい好ましくない。
即ち、上述した光像の変位検出装置において
は、光電素子アレイ上の光像の変位量とこれに対
応した該加算出力Vの位相変化量との比が常に一
定というわけではなく、光像によつて多少バラツ
キが生じる欠点を有していた。この為に検出され
た該加算出力Vの位相変化量から対応する光像の
変位量を推定する場合に誤差が生じてしまう欠点
がある。
は、光電素子アレイ上の光像の変位量とこれに対
応した該加算出力Vの位相変化量との比が常に一
定というわけではなく、光像によつて多少バラツ
キが生じる欠点を有していた。この為に検出され
た該加算出力Vの位相変化量から対応する光像の
変位量を推定する場合に誤差が生じてしまう欠点
がある。
本発明の目的は、上記欠点を解決して精度の良
い光像の変位検出装置を得る事である。その為
に、光電素子アレイに対する光像の一定量の変位
(所定画素数相当)がどの程度加算出力V(又は
V′)の位相変化をもたらすかを判定する位相差
測定回路を設け、該加算出力V(又はV′)の位
相変化量を光像の変位量に変換する際に、該位相
差測定回路から出力される位相差に応じて該光像
の変位量を補正する。より具体的に述べると、該
位相差測定回路の出力する位相差と該加算出力V
の位相変化量との比は、該所定画素数の幅と該光
像の変位量との比に等しいという関係を用いるわ
けである。
い光像の変位検出装置を得る事である。その為
に、光電素子アレイに対する光像の一定量の変位
(所定画素数相当)がどの程度加算出力V(又は
V′)の位相変化をもたらすかを判定する位相差
測定回路を設け、該加算出力V(又はV′)の位
相変化量を光像の変位量に変換する際に、該位相
差測定回路から出力される位相差に応じて該光像
の変位量を補正する。より具体的に述べると、該
位相差測定回路の出力する位相差と該加算出力V
の位相変化量との比は、該所定画素数の幅と該光
像の変位量との比に等しいという関係を用いるわ
けである。
本発明に従う実施例を第3図に示す。1は光電
素子アレイであり、光電素子P1〜P17からなる。
3Aはベクトル化回路で光電素子P1〜P8の電気出
力υ1〜υ8と光電素子P9〜P16の電気出力υ1
〜υ16とに夫々ベクトルexp(i2π×1/8)…exp (i2π×8/8)を乗ずるものである。
素子アレイであり、光電素子P1〜P17からなる。
3Aはベクトル化回路で光電素子P1〜P8の電気出
力υ1〜υ8と光電素子P9〜P16の電気出力υ1
〜υ16とに夫々ベクトルexp(i2π×1/8)…exp (i2π×8/8)を乗ずるものである。
5Aは加算回路で、この加算出力の振幅はV
A、その位相はφAである。
A、その位相はφAである。
3Bはベクトル化回路でベクトル化回路3Aに
対して1光電素子ずれた光電素子P2〜P9の電気出
力υ2〜υ9とP10〜P17の電気出力υ10〜υ17と
にベクトル化回路3Aと同じベクトルexp(i2π
×1/8)〜exp(i2π×8/8)を乗ずるものである
。
対して1光電素子ずれた光電素子P2〜P9の電気出
力υ2〜υ9とP10〜P17の電気出力υ10〜υ17と
にベクトル化回路3Aと同じベクトルexp(i2π
×1/8)〜exp(i2π×8/8)を乗ずるものである
。
5Bは加算回路で、この加算出力の振幅はV
B、その位相はφBである。
B、その位相はφBである。
この様に本例では空間周期dの空間周波数成分
の2周期分を処理している。
の2周期分を処理している。
ベクトル化回路3Bはベクトル化回路3Aに比
べ、一光電素子右にずれた光電素子の電気出力に
ベクトル化回路3Aと同一の各ベクトルを乗じて
いるので加算出力VBは光像が一光電素子分左方
向へ変位したときの加算出力VA′に等しい。従つ
てこの両加算出力VA、VBの位相差φA−φBを位
相差測定器7によつて求めると、この位相差か
ら、この光像が変位した場合、それに応じて変化
する位相φAがその変位に対し所定の関係を有す
るか否かを判別できる。
べ、一光電素子右にずれた光電素子の電気出力に
ベクトル化回路3Aと同一の各ベクトルを乗じて
いるので加算出力VBは光像が一光電素子分左方
向へ変位したときの加算出力VA′に等しい。従つ
てこの両加算出力VA、VBの位相差φA−φBを位
相差測定器7によつて求めると、この位相差か
ら、この光像が変位した場合、それに応じて変化
する位相φAがその変位に対し所定の関係を有す
るか否かを判別できる。
例えば、像の変位と、加算出力Vの位相の変化
との関係が、前述の(1)式の第2項をほぼ無視でき
るのか否かをφA−φBから判別することができ
る。
との関係が、前述の(1)式の第2項をほぼ無視でき
るのか否かをφA−φBから判別することができ
る。
またこの位相差φA−φBは任意の光像に関し光
像の変位に対する位相φA又はφBの変化率を表わ
しているので、この位相差φA−φBと位相φA又
はφBとから任意の光像の変位をかなり正確に検
出できることになる。例えば位相差φA−φB=Δ
φのとき、光像のある変位によつて加算出力VA
又はVBの位相変化がΔφA又はΔφBであつた
とすると、その光像の変位の大きさはΔφA/Δφ× (1光電素子の幅)と近似され得る。
像の変位に対する位相φA又はφBの変化率を表わ
しているので、この位相差φA−φBと位相φA又
はφBとから任意の光像の変位をかなり正確に検
出できることになる。例えば位相差φA−φB=Δ
φのとき、光像のある変位によつて加算出力VA
又はVBの位相変化がΔφA又はΔφBであつた
とすると、その光像の変位の大きさはΔφA/Δφ× (1光電素子の幅)と近似され得る。
第4図は、第3図の具体的回路例である。
ただし、本具体的回路例は1周期分の空間周波
数成分を取扱う例である。
数成分を取扱う例である。
アレイ1の出力端子T1〜T9はベクトル化回路
3A,3Bの入力端子T1〜T9の同一符号のもの
と接続されているが、図では複雑化を避ける為に
その接続を描いていない。
3A,3Bの入力端子T1〜T9の同一符号のもの
と接続されているが、図では複雑化を避ける為に
その接続を描いていない。
ベクトル化回路3Aと加算回路5Aはオペアン
プ10,11とそれらの入力抵抗からなり、ベク
トル化回路3Bと加算回路5B、オペアンプ1
2,13とそれらの入力抵抗からなる。このベク
トル化回路は、ベクトルexp(i2π×1/8)〜exp (i2π×8/8)を関連電気出力に乗ずるのにそのベク トルの座標成分の形で乗している。
プ10,11とそれらの入力抵抗からなり、ベク
トル化回路3Bと加算回路5B、オペアンプ1
2,13とそれらの入力抵抗からなる。このベク
トル化回路は、ベクトルexp(i2π×1/8)〜exp (i2π×8/8)を関連電気出力に乗ずるのにそのベク トルの座標成分の形で乗している。
オペアンプ10はベクトルのx成分を乗じて加
算し、オペアンプ11はベクトルのy成分を乗じ
て加算している。
算し、オペアンプ11はベクトルのy成分を乗じ
て加算している。
オペアンプ10〜13の加算出力は、夫々乗算
回路14〜17の一方の入力端子に入力され、他
方の入力端子に入力される交流信号発生器18か
らのcoswtとsinwtの信号と乗算される。このと
き、x成分はcoswtとy成分はsinwtと乗算さ
れ、その後加算回路19と20で加算されると、 V〓A=VAxcoswt+VAysinwt =VAcos(wt+φA) 但しVA=√Ax 2+Ay 2 φA=tan-1VAy/VAx V〓B=VBxcoswt+VBysinwt =VBcos(wt+φB) 但しVB=√Bx 2+By 2 φB=tan-1VBy/VBx を得る。その後加算回路19と20の出力V〓Aと
V〓Bは位相差測定回路によつてφA−φBが得られ
る。
回路14〜17の一方の入力端子に入力され、他
方の入力端子に入力される交流信号発生器18か
らのcoswtとsinwtの信号と乗算される。このと
き、x成分はcoswtとy成分はsinwtと乗算さ
れ、その後加算回路19と20で加算されると、 V〓A=VAxcoswt+VAysinwt =VAcos(wt+φA) 但しVA=√Ax 2+Ay 2 φA=tan-1VAy/VAx V〓B=VBxcoswt+VBysinwt =VBcos(wt+φB) 但しVB=√Bx 2+By 2 φB=tan-1VBy/VBx を得る。その後加算回路19と20の出力V〓Aと
V〓Bは位相差測定回路によつてφA−φBが得られ
る。
実施例では、ベクトル化回路3A,3Bで乗ず
るベクトルに関し、1光電素子分ずらしたが、こ
れは光線の変化に対する位相の変化率を知るため
には、ずらし量は小さい方が好ましいためである
が、必らずしも1光電素子分のずらし量に限るも
のでなく、例えば2光電素子分でもよい。
るベクトルに関し、1光電素子分ずらしたが、こ
れは光線の変化に対する位相の変化率を知るため
には、ずらし量は小さい方が好ましいためである
が、必らずしも1光電素子分のずらし量に限るも
のでなく、例えば2光電素子分でもよい。
上述のベクトル列はその絶対値をすべて等しく
する必要はなく必要に応じて変えてもよい。例え
ば、式(1)の第2項の影響を第1項に対して小さく
するように、ベクトルの絶対値を定め得る。具体
的には第5図に示す如くベクトル列a1〜a12を a1=1/5exp(i2π×1/8) a2=2/5exp(i2π×2/8) a3=3/5exp(i2π×1/8) a4=4/5exp(i2π×4/8) a5=exp(i2π×5/8) a6=exp(i2π×6/8) a7=exp(i2π×7/8) a8=exp(i2π×8/8) a9=4/5exp(i2π×9/8) a10=3/5exp(i2π×10/8) a11=2/5exp(i2π×11/8) a12=1/5exp(i2π×12/8) と定める。
する必要はなく必要に応じて変えてもよい。例え
ば、式(1)の第2項の影響を第1項に対して小さく
するように、ベクトルの絶対値を定め得る。具体
的には第5図に示す如くベクトル列a1〜a12を a1=1/5exp(i2π×1/8) a2=2/5exp(i2π×2/8) a3=3/5exp(i2π×1/8) a4=4/5exp(i2π×4/8) a5=exp(i2π×5/8) a6=exp(i2π×6/8) a7=exp(i2π×7/8) a8=exp(i2π×8/8) a9=4/5exp(i2π×9/8) a10=3/5exp(i2π×10/8) a11=2/5exp(i2π×11/8) a12=1/5exp(i2π×12/8) と定める。
このように、ベクトル列a1〜a12は1.5周期分で
あり、列の両端付近のa1,a2,a3,a4及びa9,
a10,a11,a12は両端に向つてその絶対値を小さく
している。これによつて第2項の影響を小さくで
きる。尚、このようなベクトルの絶対値の定め方
は、一様な照度分布の光像がアレイに投影された
とき、加算出力Vが零になることが好ましいの
で、ベクトル列の合成ベクトルが零ベクトルとな
る様にすることが望ましく、更にはこのa1〜a12
のベクトルの如く、同一位相のベクトル(a1,
a9)、(a2,a10)、(a3,a11)、(a4,a12)の合成
ベク
トルの絶対値が互に等しくかつ残りの各ベクトル
a5,a6,a7,a8の絶対値とも等しくなる様に定め
ることは一層好ましい。
あり、列の両端付近のa1,a2,a3,a4及びa9,
a10,a11,a12は両端に向つてその絶対値を小さく
している。これによつて第2項の影響を小さくで
きる。尚、このようなベクトルの絶対値の定め方
は、一様な照度分布の光像がアレイに投影された
とき、加算出力Vが零になることが好ましいの
で、ベクトル列の合成ベクトルが零ベクトルとな
る様にすることが望ましく、更にはこのa1〜a12
のベクトルの如く、同一位相のベクトル(a1,
a9)、(a2,a10)、(a3,a11)、(a4,a12)の合成
ベク
トルの絶対値が互に等しくかつ残りの各ベクトル
a5,a6,a7,a8の絶対値とも等しくなる様に定め
ることは一層好ましい。
以下のように本発明によれば、変位検出装置に
おいては、第1あるいは第2回路の一方の加算出
力の位相変化量から光像の変位量を求める際に、
光像によつてその空間周波数成分にバラツキがあ
つたとしても位相差測定回路の出力により、各光
像の変位量にバラツキを生じないように補正して
いるので、光像の空間周波数成分によつて光像の
変位検出が影響を受けることなく、精度のよい変
位検出装置を得ることができる。
おいては、第1あるいは第2回路の一方の加算出
力の位相変化量から光像の変位量を求める際に、
光像によつてその空間周波数成分にバラツキがあ
つたとしても位相差測定回路の出力により、各光
像の変位量にバラツキを生じないように補正して
いるので、光像の空間周波数成分によつて光像の
変位検出が影響を受けることなく、精度のよい変
位検出装置を得ることができる。
第1図は光像変位検出装置の基本的回路構成を
示す図、第2図は第1図におけるベクトル化の際
における信号処理の位相関係を示す図、第3図は
本発明による実施例のブロツク図、第4図は第3
図のブロツク図の具体的回路図、及び第5図は第
2図とは異なる方法によるベクトル化の際におけ
る信号処理の振幅位相関係を示す図である。 主要部分の符号の説明、光電素子アレイ…1、
第1回路…3A,5A、第2回路…3B,5B、
位相差測定回路…7。
示す図、第2図は第1図におけるベクトル化の際
における信号処理の位相関係を示す図、第3図は
本発明による実施例のブロツク図、第4図は第3
図のブロツク図の具体的回路図、及び第5図は第
2図とは異なる方法によるベクトル化の際におけ
る信号処理の振幅位相関係を示す図である。 主要部分の符号の説明、光電素子アレイ…1、
第1回路…3A,5A、第2回路…3B,5B、
位相差測定回路…7。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 投影された光像に応じて光電出力を出力する
光電素子アレイと、 前記アレイの複数の光電素子の光電出力又はそ
れに関連した電気出力に対し該光電素子の配列順
に順次位相がほぼ一定の割合で増加又は減少する
ベクトル量を夫々乗しそれらを加算し、光像の変
位に関連した出力を発生する第1回路と、 前記第1回路で使われる前記複数の光電素子よ
りわずかな素子数ずれた光電素子の光電出力又は
それに関連した電気出力にその配列順に前記第1
回路と同一のベクトル量を夫々乗じ、それらを加
算し、光像の変位に関連した出力を発生する第2
回路と、 前記第1、第2回路の出力の位相差を測定する
位相差測定回路とを有し、 前記第1回路と前記第2回路の少なくとも一方
の出力を前記位相差測定回路の出力により補正す
ることを特徴とする光像の変位検出装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載の光像の変位検
出装置において、前記ずれが1光電素子であるこ
とを特徴とする光像の変位検出装置。 3 特許請求の範囲第1項に記載の光像の変位検
出装置において、前記ベクトルの位相の増加又は
減少の割合は一定であることを特徴とする光像の
変位検出装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2675779A JPS55119005A (en) | 1979-03-09 | 1979-03-09 | Light image displacement detector |
US06/123,211 US4339665A (en) | 1979-03-09 | 1980-02-21 | Apparatus for detecting displacement of optical image |
DE19803008639 DE3008639A1 (de) | 1979-03-09 | 1980-03-06 | Einrichtung zur feststellung einer verschiebung einer abbildung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2675779A JPS55119005A (en) | 1979-03-09 | 1979-03-09 | Light image displacement detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55119005A JPS55119005A (en) | 1980-09-12 |
JPS628721B2 true JPS628721B2 (ja) | 1987-02-24 |
Family
ID=12202144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2675779A Granted JPS55119005A (en) | 1979-03-09 | 1979-03-09 | Light image displacement detector |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4339665A (ja) |
JP (1) | JPS55119005A (ja) |
DE (1) | DE3008639A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63177448A (ja) * | 1987-01-17 | 1988-07-21 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 金属ベ−ス及びこれを用いた圧電振動子 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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