WO2001020253A1 - Method and apparatus for searching for object with speckle pattern light - Google Patents
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Definitions
- the presence of a target in the same space is detected in a non-contact manner by projecting a beam-shaped coherent light onto the monitored space and receiving a speckle pattern light coming from the same space.
- the present invention relates to a method and an apparatus for detecting a target that can be used.
- the present invention relates to a target detection method and apparatus capable of detecting the presence of a target in the same space in a non-contact manner.
- the “speckle pattern” is a pattern of bright and dark spots generated when light having good coherence such as laser light is scattered and reflected or transmitted on a rough surface. (Revisit this.) Background art
- Object detection devices that detect the presence or absence of an object using the reflection of light from the object are roughly classified into the following two types.
- the first object detection device irradiates non-coherent light toward the monitored space, and when the reflected light generated by the non-coherent light is received, the object has entered or existed in the same space. Judge. (Such devices are, for example, Under the trade name "Sensor").
- the second object detection device projects a beam of coherent light toward the space to be monitored, and when it receives the specularly reflected light generated by it, the object is detected in the same space. Is determined to have entered or existed.
- coherent light has the advantage that the spot diameter on the irradiated surface can be reduced to a minimum. (These devices are generally sold, for example, under the trade name “Laser Photoelectric Switch”).
- a sheet meandering detection system that uses two object detection devices to detect the meandering of a traveling sheet is roughly classified into the following two types.
- One (when) object detection device is arranged near the inside of a predetermined side line of a predetermined traveling road, and another object detection device is arranged near the outside of the predetermined side line, and When both detectors are turned on or off, it is determined that meandering has occurred. However, if the running sheet is dark blue, a reflector is placed in the space on the opposite side, and the regenerative reflected light from the reflector is used.
- One object detection device is placed on both sides or both sides of both sides of the specified road, and meandering occurs when one of the detection devices is turned on or off. Is determined. If the running sheet is dark black, the same as (3) above.
- the idea of the measuring device is to irradiate a spotted object with a spotlight of about 1.5 x 2 mm to a moving object, and to generate a one-dimensional spot pattern light generated by the irradiation.
- An image sensor (or a two-dimensional CCD camera) photoelectrically converts the analog signal into an electrical analog signal.
- the analog signal is converted into a digital signal sequence composed of 1 and 0 by a speckle pattern analysis circuit.
- the amount of movement (or speed) of the signal sequence is calculated and the amount of movement of the object is measured.
- the structure and function of the measurement device differ from those of the object detection device in that it uses speckle pattern light.
- the first object detection device has the following problems.
- the detectable distance As the size of the target object decreases and the light reflectance of the surface decreases, the detectable distance further decreases.
- the detectable distance for black carbon with a size of 2 mm x 2 mm is at most about 20 mm.
- the second object detection device has the following problems.
- the third sheet meandering detection device has the following problems.
- the fourth sheet meandering detection device has the same problems as the above (c1) and (c2). Disclosure of the invention
- the first object of the invention of this application is to use a beam-shaped coherent light to adjust a target located at a short distance and a target located at a long distance without adjustment and equality.
- Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting a target, which can detect the target.
- a second object of the invention of this application is to reliably detect the target even if the inclination of the surface of the target with respect to the provisional (taito) beam-shaped coherent light changes greatly. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting a target.
- a third object of the invention of the present application is to detect a target having a high light reflectance and a target having a low light reflectance without any adjustment and equally.
- An object of the present invention is to provide a detection method and device.
- a fourth object of the invention of the present application is to provide a method and apparatus for detecting a target that can detect a target having a large size and a target having a small size equally and without adjustment. To provide.
- a fifth object of the invention of the present application is to provide a single target detecting device capable of detecting a black level, a white level, and a gray color level.
- a sixth object of the invention of the present application is to provide a meandering state of a colorless transparent or black opaque sheet or a wobble of these edges without using two object detecting devices.
- An object of the present invention is to provide an edge position detection system for a running seat capable of detecting a state.
- a seventh object of the invention of the present application is to realize the above-described various object detection devices or the edge position detection system of the sheet with low light output, low operating voltage, small size, and low cost. is there.
- the first embodiment of the target detecting apparatus using the speckle pattern light of the invention of the present application is directed to a low frequency A projector 5 for projecting a beam-shaped coherent light 2 intermittently modulated by the
- Projector 5 contains the low-frequency oscillator 5 4, a laser diode 5 2, projection optical science system 5, the city,
- Low-frequency oscillator 5 4 outputs the low-frequency modulation signal, the low frequency modulation signal intermittently at low frequencies the power supply circuit of the laser die Hauts de 5 2,
- laser diode 5 2 outputs the co heating les down bets light intermittently modulated at a low frequency
- the light-projecting optical system 5 collects the coherent light intermittently modulated at the low frequency and converts it into the beam-shaped coherent light 2 intermittently modulated at the low frequency.
- Photodetector 6, a photoelectric converter 6 2 contains a logarithmic amplifier 6 3, the DC regenerator 6 4, a comparator 6 5, and a comparison voltage generator 6 6,
- the photoelectric converter 6 any reflected light including speckle pattern light 4 arriving on the light-receiving surface and photoelectrically converts and outputs an electric analog signal
- Logarithmic amplifier 6 3 when the amplitude of the electrical analogue signal is small makes the extension amplification, when a large becomes is to compression amplification Outputs an extended or compressed signal,
- DC regenerator 6 4 are both when blocking the DC component in the extended or compressed signal, rectifying the modulation frequency component in the signal, and smoothed, Outputs reproduction DC signal,
- a second embodiment of the target detecting apparatus using speckle pattern light according to the invention of the present application is the first embodiment of the target detecting apparatus using speckle pattern light
- the DC regenerator 6 4 has an input terminal I, the output terminal, and ground terminal element, as well as the reverse rectifying diode D in series branch, and two terminals smoothing circuit (C in parallel branches, ⁇ R> )
- the two-terminal smoothing circuit (C, -R>) consists of a parallel connection circuit of a smoothing capacitor C, and a discharge resistor R,
- the input terminal I is connected to the cathode terminal of the reverse rectifier diode, and the anode terminal of the reverse rectifier diode D, is a two-terminal smoothing circuit-R ,) Is connected to the anti-ground terminal S,
- the ground-side terminal of the two-terminal smoothing circuit (C ⁇ R.) Is connected to the positive terminal of the DC power supply Vcc, and the negative terminal of the power supply Vcc is connected to ground.
- Anti ground terminal s of the two terminals smoothing circuit (C, ⁇ R 1), the output terminals u, through, is connected to the inverting input terminal (I) of the comparator 6 5, wherein the comparison voltage generator 6 6 the content, the input terminal I, the output terminal u 2, and graph down mode pin, and forward rectifying diode D 2 in series branches, and two terminals smoothing circuit of the parallel branch the (C 2 ⁇ VR 2) And
- the two-terminal smoothing circuit (C 2 ⁇ VR 2 ) consists of a parallel connection circuit of a smoothing capacitor C 2 and a resistive voltage divider VR 2 with a sliding terminal.
- Input terminal I is connected to the anode terminal of the forward rectifier diode D 2
- the cathode terminal of the forward rectifier diode D 2 is 2 terminals smoothing circuit counter ground terminal s of the (C 2 ⁇ ⁇ R 2) Connected to 2 ,
- the ground terminal of the 2-terminal smoothing circuit (C 2 ⁇ VR 2 ) is connected to ground,
- the sliding terminal of the resistive voltage divider VR 2 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 65 via an output terminal u 2 .
- the third embodiment of the target detecting apparatus using speckle pattern light of the invention of this application is as follows.
- the comparator 6 s output 1 on the output side of the (X,) is given, the output of the second comparator 6 52 Output 2 (X 2) is given,
- a fourth embodiment of the target detecting apparatus using the speckle pattern light of the invention of the present application is the third embodiment of the target detecting apparatus using the speckle pattern light.
- the target detection apparatus according to the speckle pattern light is disposed a light-receiving optical system 6 i in front of the photoelectric converter 6 2,
- Receiving optical system 6 is any reflected light including speckle pattern light 4 coming from the monitored space, focused on the photoelectric converter 6 2 of the light-receiving surface, You can do this.
- the light emitter 5 and the light receiver 6 are arranged in parallel and integrated, thereby forming the light emitter / receiver 5.6.
- An edge position detection system for a transparent sheet comprises: a target detection device using the speckle pattern light of the fourth embodiment; and a reflector 9;
- the target object detection device can the edge E of one of the transparent sheet 1 2 long (time) is traveling on the predetermined lateral line of a given travel path, the beam-like co heat - les
- the light 2 is arranged at a position where the edge E is illuminated obliquely,
- the reflector 9 is located on the extension of the beam-shaped coherent light 2 and is also located at a position beyond the edge E,
- FIG. 1 is an external view of a target detecting device according to a first embodiment of the present invention.
- Figure 2 shows the laser beam projected at right angles to the transparent plastic plate. It is explanatory drawing of a transmission and reflection phenomenon.
- FIG. 3 is an explanatory diagram of a speckle pattern.
- FIG. 4 is a block diagram of a light emitting and receiving device which is a main part of the first embodiment of the target detecting device.
- FIG. 5 is a connection diagram of a DC regenerator and an automatic tracking comparison voltage generator, which are main parts of a second embodiment of the target detection device.
- FIG. 6 is a schematic diagram of input / output waveforms of the DC regenerator and the automatic tracking type comparison voltage generator.
- FIG. 7 is a connection diagram of two resistive voltage dividers and two comparators, which are main parts of the third embodiment of the target detecting device.
- FIG. 8 is a schematic diagram of input and output waveforms of the two comparators.
- FIG. 9 is a block diagram of three combinational logic circuits which constitute a main part of the fourth embodiment of the target detecting device.
- FIG. 10 is an explanatory diagram of a three-level detection system.
- FIG. 11 is an explanatory diagram of a boundary detection system.
- FIG. 12 is an explanatory diagram of a transparent sheet edge position detecting system according to the present invention.
- FIG. 1 is a side view of the first embodiment.
- FIG. Is the light exit 6 is the receiver, 6 Is a light receiving unit inlet, 7 is an output signal, and 8 is a DC power supply.
- 1 is a target
- 2 is a coherent light (for example, a semiconductor laser light) in an extremely fine beam shape
- 3 is specular reflection light
- 4 is a speckle pattern light.
- the coherent light 2 is preferably visible light.
- the light-emitter 5 and the light-receiver 6 are arranged in parallel as shown in the figure and integrated to form the light-emitter and light-receiver 5. This makes handling easier. However, in some cases, the emitter 5 and the receiver 6 can be separated from each other and configured separately.
- the emitters and receivers 5 and 6 and the target 1 are drawn as if they are close to each other due to the paper width. In reality, however, they can be greatly separated from each other.
- the DC power supply 8 is configured separately outside the light emitting and receiving devices 5 and 6. Its voltage is about 5 volts.
- the coherent light 2 in the form of a fine beam is projected toward the monitored space.
- the space to be monitored (not shown) has the same shape and the same size as the beam-shaped coherent light 2 or is slightly larger.
- the coherent light 2 in the form of a very fine beam emitted from the target passes through the space as it is and ends up there, but when the target 1 exists in the same space Are scattered and reflected on the surface, and generate speckle pattern light 4 in all directions, and a part of the light 4 enters the light receiving unit entrance 6. To come.
- Target refers to a physical target.
- transparent objects for example, transparent glass or fresh water
- black objects for example, carbon black
- extra-fine objects for example, fiber or hair
- specular reflection is synonymous with “specular reflection” and refers to reflection when the size of the unevenness of the reflecting surface is much smaller than the wavelength of the incident wave.
- specular reflection the direction of the reflected wave is within the plane of incidence (the plane that includes the direction of the incident wave and the normal to the boundary surface), and the angle of incidence and the angle of reflection are equal. (See page 106, right column).
- Diffuse reflection refers to reflection when the unevenness of the reflection surface is about the same as or larger than the wavelength. Therefore, in diffused reflection, the reflected wave travels in various directions. (See the same column on the same page of the RIKEN Dictionary).
- Transmitted light refers to light transmitted through a material layer or interface.
- the “speckle pattern” is a pattern of bright and dark spots generated when coherent light is scattered by fine irregularities on a rough surface and interferes with each other in an irregular phase relationship.
- the shape and size of each spot depends on the shape and size of the aperture of the optical system that forms the speckle pattern, and the smaller the aperture, the larger the spot. (Refer to the above-mentioned RIKEN Dictionary, p. 667, left column).
- Figure 3 is a schematic diagram of the speckle pattern.
- 4 ' is a speckle pattern, and each 4' is a bright spot (bright spot) that constitutes the same pattern.
- FIG. 2 is an explanatory diagram of the transmission and reflection phenomena of laser light projected at right angles to a transparent plastic plate.
- 1 is a transparent plastic plate (material layer)
- 2 is a beam-shaped coherent projection light
- 3 ' is a transmitted laser light.
- Reference numeral 3 denotes a weak reflected light
- reference numeral 4 denotes a weaker pattern light.
- the lower limit is 360 to 400 nm (nanometer)
- the upper limit is about 760 to 830 nm. (Refer to the above-mentioned RIKEN Dictionary, p. 229, right).
- FIG. 4 is an explanatory diagram of an internal configuration of a light emitting and receiving device which is a main part of the first embodiment of the target detecting device.
- reference numeral 5 denotes a projector
- the light projecting unit outlet 5 the projection optical system, 5 2 co Heeren DOO light source (e.g. laser diode), 53 an automatic power control circuit (APC circuit) 5 4 is an oscillator.
- APC circuit automatic power control circuit
- Receiving unit inlet is 6, the light-receiving optical system, 6 2 photoelectric converter (e.g. E Bok diode) 6 3 logarithmic amplifier, 6 4 DC regenerator 6 5 comparator 6 6 compares voltage A generator, a reference power supply in this embodiment, and 7 is an output signal.
- photoelectric converter e.g. E Bok diode
- the light projecting optical system 5 is composed of a condenser lens (or collimating lens).
- the laser diode 5 in this embodiment, approximately 1 m W (Class 2
- Coherent visible light 2 is emitted. It also has a built-in photodiode (not shown) for monitoring optical power temperature changes.
- Automatic power control circuit 5 3 and take advantage of the monitoring output of the mined diode, laser diode 5 2 optical power that controls the power sale by a constant value.
- Oscillator 5 4 an optical output of the laser die Hauts de 5 2 on 'off for modulating, generates a low-frequency modulation signal.
- the low frequency modulation signal frequency is preferably about 5 kHz.
- the low-frequency modulation signal, a laser diode 5 Track la Njisuta to chiyo Tsu path circuit is inserted in the second power supply circuit (no shown) to control the on and off.
- the role of the light-receiving optical system 6, is in the this focusing the speckle pattern light received, to be Dakeho Bok diode 6 2 of the light-receiving surface.
- the light receiving optical system 6, can be omitted in some cases. In that case, the detectable distance must be slightly shorter, but the cost is slightly reduced.
- An optical filter (not shown) for absorbing light (disturbance light) other than laser light can be inserted before or after the light receiving optical system 6.
- This optical filter can be integrated with the light receiving optical system 6.
- Logarithmic amplifier 6 for example, a series resistor to the non-inverting input terminal of the operational amplifier, and by the child connected the diode element having an exponential characteristic to the feedback circuit, it is realized. (Refer to “Electrical Engineering Handbook New Edition”, pp. 431-1432, published by Ohmsha on February 28, 1988).
- Such an exponential characteristic is currently realized by a kind of shot diode and is commercially available.
- a photodiode used in combination with such a diode element must have a particularly low dark current.
- CMOS inverter As an operational amplifier, a CMOS inverter can be used to achieve higher speed and lower power consumption.
- the role of the logarithmic amplifier 6 3, can the amplitude of the input signal is small is to strongly stretched ⁇ , come to the amplitude of the signal becomes large, the Ru child Nea compression amplification.
- the subsequent stage of the logarithmic amplifier 6 for example, the three-stage linear amplifier (no shown) Connected.
- a small input signal for example, a signal of about 10 ⁇ A
- the largest input signal is compressed and amplified, but its output is stopped at a voltage just before saturation, for example, about 4 volts.
- an AC component derived from ambient light for example, 100 Hz noise derived from a fluorescent lamp
- filter or band stop filter downstream of the logarithmic amplifier 6 3, desired to introduce arbitrary.
- DC regenerator 6 4 in this embodiment, owed consist a DC blocking filter and a rectifying smoothing circuit, superimposed DC component (noise) completely blocked, only the modulation frequency component (signal) Rectified and smoothed to obtain a reproduced DC signal. Therefore, the obtained reproduced DC signal is proportional to only the intensity of the incoming reflected light (for example, the scattering pattern light 4).
- the inverting input terminal (-) voltage applied reproduced DC signal is, when exceeded the reference voltage applied to the non-inverting input terminal (+), low (Low) level (or high ( High) level) output signal.
- the coherent light 2 projected from the light-projecting optical system 5 passes through the same space, but ends up in the same space.
- the target 1 exists in the target, as shown in FIG. 4, the target is scattered and reflected on the surface to generate speckle pattern light 4 in all directions, and a part of the light returns to the light receiving optical system 6.
- the projector 5 is installed in the following manner.
- the coherent visible light 2 in the form of a very fine beam is generated. Check to see if you are out of the desired monitored space.
- the simulated target is inserted into and removed from the monitored space, and at the time of insertion, the distance to the reflection surface and the inclination of the reflection surface (that is, the angle between the normal of the target surface and the beam-shaped coherent light). Are varied and the presence or absence of the detection signal 7 by the light receiver 6 is checked to confirm that the target can be detected.
- the coherent visible light 2 in the form of an ultra-fine beam with amplitude modulation is emitted from the emitter 5 toward the space to be monitored.
- the ultrafine beam-shaped coherent light 2 irradiates the minimum spot on the surface of the target.
- the specular reflected light 3 is generated in a specific direction, and the scattering pattern light 4 is generated in all directions, as shown in FIG. 1, FIG. 2 or FIG.
- the reflected light becomes stronger when the distance from the projector 5 to the surface of the target 1 decreases, and becomes weaker when the distance increases.
- the reflected light is also stronger when the light reflectance of the target surface is higher, and weaker when the light reflectance is lower.
- the specularly reflected light 3 has zero light (see Fig. 1 or Fig. 4) returning to the original direction (toward the light receiver 6) when the inclination of the target surface is slightly increased.
- the circle pattern light 4 even if the inclination of the target surface is further enlarged, the light returning in the original direction (the direction of the light receiver 6) does not become completely zero.
- the specularly reflected light 3 returning to the photoelectric converter 6 2 in the light emitting and receiving devices 5 and 6 has a short distance from the light emitting and receiving devices 5 and 6 to the target 1, and the light on the target surface It is strongest when the reflectance is high and the inclination of the target surface is zero, but it becomes zero when the inclination is slightly increased.
- the invention of this application actively utilizes such a phenomenon.
- the emitter / receiver (5 * 6 ) Receiver entrance 6). And the light receiving optical system 6, via a photoelectric converter 6 2, the reflected light arrives.
- the incoming reflected light is specularly reflected light 3 when the inclination of the target surface is zero, and speckle pattern light 4 when the inclination is large.
- the photoelectric converter 6 2 is often, although than that will invade natural light or ambient light to disturbance light such as illumination light also simultaneously, their environmental light or disturbance light, superimposed on a desired reflected light It becomes extremely loud noise.
- the logarithmic amplifier 6 strongly expands and amplifies the converted signal.
- the modulation frequency component in the logarithmically amplified electric analog signal is filtered and smoothed by the DC regenerator 6-to be a regenerative DC signal.
- the DC component (noise) derived from ambient light or disturbance light in the electric analog signal is completely blocked and is not reproduced.
- the non-inverting input terminal of the comparator 6 5 (+) is always from the reference power source 6 6 standards voltage is applied.
- Play DC signal voltage outputted from the DC regenerator 6 4 is applied to the inverted input terminal of the comparator 6 5 (1).
- the can and its reproduction DC signal voltage exceeds the reference voltage, inverts the output voltage of the comparator 6 5, and the detection signal 7 of the target 1.
- the detection signal 7 is given to a display device, a sound notification device, and / or a memory.
- FIG. 5 is a connection diagram of a DC regenerator, an auto-following comparative voltage generator, and the like according to the second embodiment of the target detection device.
- the last stage of 6 A is a linear amplifier, 6 4 DC regenerator 6 6 automatic tracking type comparison voltage generator, a common input terminal I for both 6 5 comparator, T r is the output It is a transistor.
- DC regenerator 6 4 consists ⁇ connection circuit of a single reverse rectifier circuit (D,) and one of the smoothing circuit (C, ⁇ R,) and.
- the reverse rectifier circuit (D,) consists of only one series branch, which consists of only the rectifier diode D, inserted in the negative direction.
- Rectifier die Hauts de D the forward threshold voltage V F of the manufactured silicon, about 0.6 volt Bok a is (ninth to fourth 3 page 2 under the left column supra "Electrical Engineering Han Dobu'click" 8 Line)
- the smoothing circuit (C, R) consists of only one parallel branch, and the parallel branch consists of a parallel connection of a capacitor C and a resistor.
- the cathode of the rectifier diode is connected to the common input terminal I, and the anode is connected to the anti-ground terminal s, of the smoothing circuit (C, R,), and the smoothing circuit (C, R,) Is connected to a ground (not shown) via a DC power supply Vcc, and the anti-ground side terminal s, of the smoothing circuit (C, R,) is further connected to a DC regeneration circuit as shown in the figure.
- vessel 6 4 output terminals (u,) to Ru is connected.
- the voltage of the DC power supply Vcc is about 5 volts in this embodiment.
- Automatic tracking type comparison voltage generator 6 6 also, one of the forward rectifier and (D 2)
- the forward rectifier circuit (D 2 ) consists of only one series branch, the series branch consisting only of the rectifier diode D 2 inserted in the positive direction.
- Forward Direction rectifying diode D also the forward rise voltage V F of Ru about 0.6 Bol Bok der.
- the smoothing circuit (C 2 ⁇ VR 2 ) consists of only one parallel branch, and the parallel branch consists of a parallel connection of a capacitor C 2 and a resistive voltage divider with a sliding terminal VR 2 .
- the anode of the rectifying diode D 2 is connected to the common input terminal I, the cathode is connected to the counter-Grad down de terminal s 2 of the smoothing circuit (C 2 ⁇ VR 2), the smoothing circuit (C 2 ⁇ VR 2 Gras emissions de terminal of) is connected to the ground, sliding terminal of the resistor divider VR 2 is connected to the output terminal U 2 of the automatic tracking type comparison voltage generator 6 6.
- the domain of the partial pressure ratio ⁇ due to the manual adjustment of the sliding terminal is 1 ⁇ ⁇ >> 0.
- the rest of the configuration of the target detecting device according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
- V s V cc-is-R 1-VF (2)
- V, (V c c / 2) + V F 2.5 .5 + 0.6 (V)
- V 2 (V c c / 2-V F) X ⁇
- FIG. 6 (a) shows a DC regenerator according to the second embodiment of the target detection device.
- FIG. (B) is an explanatory view of the on-off state of the output transistor T r in the embodiment.
- the voltage curve V may even s (happens) begins from the positive half cycle Runode, first, the comparison voltage generating circuit 6 6 starts rectification smoothing operation.
- the positive charging voltage (v 2 / a) of the capacitor C 2 of the smoothing circuit (C 2 ⁇ VR 2 ) is proportional to the voltage curve v 2 of FIG. 6 (a). And it increases step by step. Therefore, the output potential of the sliding pin, that is, the output potential of the comparator electrostatic pressure generating circuit 6 6, as the curve v 2, for each cycle, and stepwise increases.
- the DC reproduction circuit 6 4 also starts rectification flat smooth operation.
- the output potential V of the DC reproduction circuit 6 4 is, as the voltage curve V, in FIG. 6 (a), the per cycle And gradually decrease.
- the modulation frequency component (signal component) has brought arrives to the common input terminal I, the DC output potential v 2 of the comparison voltage generating circuit 6 6, as the voltage curve v 2 shown in FIG. 6 (a) for each cycle, and stepwise increased, on the contrary, the DC reproduction circuit 6 4 DC output voltage V, but as the voltage curve v> of FIG (a), for each cycle, and decreases in stages I do.
- the input potential V of the inverting input terminal of the comparator 6 5 (1), and, the magnitude relation between the input voltage V 2 of the non-inverting input terminal (+) is finally, V,> from V 2, V, ⁇ V It flips to 2 .
- the output potential of the comparator 6 5 is inverted from low level to high level inverted from the off state as the output transistor T r force diagram 6 (b) and to the on state.
- Threshold V t (determination level) is adjusted by adjusting the division ratio of the resistor divider VR 2.
- the incoming the modulated component amplitude V power threshold V t (determination Les DOO-out is less than Bell),-out bets dark level, less than the threshold value V t will leave a light level.
- the target detection device it is possible to reliably detect that a bright-level modulation frequency component has arrived at the common input terminal I.
- the common input even if with any DC voltage (i.e., noise) arrives to the terminal I, the output potential V of the DC regenerator 6 4, an automatic tracking type comparison voltage generator 6 B the magnitude relationship between the output potential v 2 of the not inverted, therefore, the output voltage of the comparator 6 5 is in any way not reversed.
- any DC voltage i.e., noise
- the output voltage V of the DC regenerator 6 4 is at least V F value (0.6 Bo Le Bok) by that it is a force s to, this time already, the output potential v 2 of the automatic follow-up form comparisons voltage generator 6 6 because they reached zero volts, V l> V 2 becomes relationship and still Is immutable. Therefore, if the DC component from the ambient light to disturbance light (noise) can be to have reached the common input terminal I, the output potential of the comparator 6 5 never not inverted, the output preparative La Njisuta T r Does not reverse to the on state.
- both the maximum detectable distance and the detectable distance range are greatly expanded.
- 2 to 45 cm for black carbon paper 2 to 70 cm for black rubber, 2 to 100 cm for black alumite, 2 to 100 cm for brown corrugated paper, white copy.
- paper it was 2 to 120 cm, and for transparent plastic with a transmittance of 91%, it was 2 to 260 cm.
- the ambient illuminance is 300 lux (2 m under a 20 W fluorescent lamp), and the inclination of the target surface is within 10 degrees.
- a hair of 50 m ⁇ can be easily detected from a place about 15 cm away.
- a cable core of about 100 wm ⁇ can be easily detected from a place as far as 70 cm away.
- a tin-plated wire of about 0.1 mm ⁇ ) Xl.5 mm can be easily detected from a place 50 cm away.
- Smoke in a colorless transparent or brown translucent bottle or cylinder can be detected.
- the beam-shaped coherent light for this purpose must be applied obliquely to the surface of the colorless transparent or brown translucent bottle or cylinder. (At right angles, it is difficult to detect.)
- Water in colorless and transparent bottles or cylinders can also be detected.
- the beam-shaped coherent light for this purpose is applied obliquely to the surface of the colorless and transparent bottle or cylinder, and transmitted through a reflecting plate (for example, white paper) for reflecting transmitted light in the opposite direction.
- a reflecting plate for example, white paper
- the refractive index changes, so transmitted light may or may not come back.
- the DC power supply 8 was able to achieve lower voltage and lower current consumption. In fact, we were able to achieve 5 volts (4, 5-6, 5 volts) and 40 milliamps or less.
- FIG. 7 is a connection diagram of two resistance voltage dividers and two comparators, which are main parts of the third embodiment.
- the third embodiment differs from the above second embodiment, a second resistor divider VR 3, the second comparator 6 52, a first output transistor T rl, the 2 and an output transistor Tr2 .
- the Chinami, the first comparator 6 51 is the same as the only comparator 65 in the second embodiment.
- the second high-voltage terminal of the resistor divider VR 3 (anti Grad down de side terminal) is connected before Symbol sliding terminal of the resistor divider VR 2, the inverting input terminal of the second comparator 6 52 ( I) is connected in parallel to the inverting input terminal of the first comparator 6 51 (1), the non-inverting input terminal (+) is connected to the second sliding terminal of the resistor divider VR 3, the output terminal of the second comparator 6 52 is connected to the base of the second deca transistors T r2.
- first, second output door La Njisuta T r ,, T r 2 is, in some cases it is and this will be omitted.
- the remaining configuration of the target detecting device according to the third embodiment is the same as that of the second embodiment.
- FIG. 8A shows the first and second comparators in the third embodiment.
- 65 is a schematic diagram of input and output waveforms of 65 and 652.
- FIG. 8A shows the first and second comparators in the third embodiment.
- FIG. 8 (b) in the same third embodiment, the first and second output Bok La Njisu evening T gamma, and is an explanatory view of T gamma 2 on-off state.
- the modulation frequency component (signal) is applied to the common input terminal I. In, is reached, it begins rectification smoothing operation of the DC regenerator 6 4 and the automatic tracking type comparison voltage generator 6 6 as described above.
- V 2 ⁇ V 2 also increases in proportion to this every positive half cycle.
- the first threshold value (first determination level) V t is a function of the partial pressure ratio ⁇ only the first resistor divider VR 2.
- a second threshold value (second determination level) of the arriving the modulated component (signal) V t2 (> V t.) Good Ri when it becomes small this shall not apply.
- a second threshold value (second determination level) V t2 is a function of the partial pressure ratio 3 of the first voltage division ratio of the resistor divider VR 2 alpha and a second resistive divider VR 3.
- the magnitude V of the modulated frequency component (signal voltage) is divided into three levels. That is, a “dark level” that is less than the first threshold (first determination level) Vtl, and a “gray” that is equal to or more than the first threshold Vtl and less than the second threshold Vt2 (second determination level). level ", and" bright level “of the second threshold value V 12 or more, a two.
- FIG. 9 shows each of the three combinational logic circuits forming the main part of the fourth embodiment. It is a block diagram.
- L the first combination logic circuit
- L 2 is the second combination logical circuit
- L 3 is a third combinational logic circuit
- block "NOT” is NOT circuit (inverter circuit)
- block "AND" logic product circuit I, the first common input terminal, 1 2 and the second common input terminal
- X a first common input
- X 2 is a second common input
- the circuit in which the first and second common input terminals 1> I 2 of these circuits are connected to the first and second output terminals 0, ⁇ in FIG. 7 (third embodiment), It is a form of.
- logical variable X is the logical value of the output 1
- logical variable ⁇ 2 is the logical value of the output 2
- “” is a negation symbol (inversion symbol)
- “ ⁇ ” is a logical product symbol (AND). Symbol).
- Bright level signal V (V ⁇ V t2) is, to the common input terminal I, time t. Clarify the difference between the inversion times of logic outputs A, B, and C when they arrive.
- the logic level ⁇ is not inverted by the gray level signal v.
- Fig. 10 is an explanatory diagram of the detection system.
- the upper part is a side view
- the lower part is a plan view of a long object
- (b) is the operation of the detection system.
- FIG. 1 0 (a) long object moving opaque or translucent, 2 a projection laser beam, 4-3 is light reflected by the long object 1 3 (speckle pattern light 4 to the regular reflection light 3).
- the arrow a shows the direction of movement of the long object 1 3.
- a dog area (A), a middle area (B), and a small area (C) having a reflectance as shown in the lower plan view of FIG. They exist alternately or in any order. There may be steps at the boundaries of each area.
- Projected laser beam 2 to the long object 1 3 surface, is caused to obliquely or perpendicularly incident morphism.
- a light emitting and receiving device (not shown) according to the fourth embodiment is arranged.
- FIG. 1 0 (b), as the movement of the long object 1 3, the reflectivity and signal level depending on its surface indicating that varies.
- the lower part of FIG. (B) is, OUT 1 and OUT 2 (Output 1 and Output 2 in Figure 8) is, as the movement of the long object 1 3, represents that you change.
- Either logical output B or C can be used as a single detection signal.
- the logic output B can be used as a timing signal and the logic output C can be used as a detection signal.
- Reflectance large a region of the moving elongated object 1 3 surface (light level), the small a region (dark level), and describes the detection system both boundaries (gray level).
- Fig. 11 is an explanatory diagram of the detection system.
- the upper part is a side view
- the lower part is a plan view of a moving long object
- Fig. 11 (b) is the detection system. It is operation
- FIG. 1 1 (a) 1 3 long object moving opaque or translucent, 2 a projection laser beam, 4-3 is reflected light (speckle by the long object 1 3 Pattern light 4 to regular reflection light 3).
- the arrow a shows the direction of movement of the long object 1 3.
- the long object 1 3 the surface, as a plan view of the lower portion of FIG. 1 1 (a), the small a region of large a region (A) and the reflectance of the reflectance (C) is, exist alternately Exist.
- D is the boundary area between the two. Even if there is a step in the boundary area D, there is no problem.
- Projected laser beam 2 to the long object 1 3 surface, is caused to obliquely or perpendicularly incident morphism.
- a light emitting and receiving device (not shown) according to the fourth embodiment is arranged.
- FIG. 1 1 (b) As the movement of the long object 1 3, the reflectivity and signal level depending on its surface indicating that varies.
- the lower portion of FIG. (B) is, 0 UT 1 and 0 UT 2 (output of FIG. 8 1 and output 2), as the movement of the long object 1 3, indicating that variation.
- FIG. 12 is an explanatory view of the detection system, wherein FIG. 12 (a) is a side view and FIG. 12 (b) is an operation explanatory view of the same system.
- FIG. 12 (a) 12 is a transparent sheet traveling in a direction perpendicular to the paper surface, A is the outside, C is the inside, and E is the edge.
- the solid line represents the transparent sheet at zero horizontal run-out (transverse), and the broken line represents the transparent sheet in the horizontal run-out state.
- Reference numerals 5 and 6 denote projectors and receivers
- reference numeral 2 denotes a projection laser beam
- reference numeral 9 denotes a reflector
- reference numerals 4 and 3 denote light reflected by the reflector 9 (speckle pattern light 4 to specular reflection light 3).
- the reflection plate 9 does not need to be a mirror surface.
- the arrows b indicate the horizontal deflection direction of the transparent sheet 1 2.
- the reflection plate 9 is arranged at a point on the extension of the projection laser beam 2 beyond the edge E.
- the arrangement position of the emitter and receiver 5-6, transparent sheet 1 second inner lower traveling, or outer upper Wakashi Ku may also be the outer lower.
- the beam-shaped projection laser beam 2 must irradiate the edge E at the time when the lateral deflection is zero.
- FIG. 12 The upper part of Fig. 12 (b) shows that the signal level V force of Fig. 8 changes in response to the meandering (lateral vibration) of the running edge E.
- the lower part of the figure (b) shows that UTUT1 and 0UT2 (output 1 and output 2 in FIG. 8) change in response to the lateral vibration of the edge E.
- the signal V (FIG. 5) obtained by photoelectrically converting the reflected lights 4 to 3 has a judgment level of 1 or more and a judgment level of less than 2. That is, the ash level.
- the three outputs A, B and C of the transparent sheet edge position detection system can be used as control signals for the transparent sheet edge position control system (EPC).
- EPC transparent sheet edge position control system
- Output B of the combinational logic circuit L 2 of FIG. 9 can and becomes logical 1, the transparent sheet one Bok of edge E is (no lateral motion occurs) is in the normal position for run lines that Means
- the output A can be used as a control signal for restoring the edge E that has swayed inward (blurred) to a normal position.
- the output C can be used as a control signal for restoring the edge E that oscillates (blurs) outside the traveling path to a normal position.
- the voltage of the DC power supply 8 can be reduced to, for example, about 5 volts.
- the sender and receiver can be connected in parallel and integrated. Therefore, the size can be reduced.
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Abstract
Description
明 細 書 スペッ クルパター ン光による物標検知方法及び装置 技術分野 Description Target object detection method and device using speckle pattern light
この出願の発明は、 監視対象空間にビーム状のコ ヒーレ ン 卜光を投射 し、 同空間から到来するスペッ クルパターン光を受光するこ とによって 、 同空間における物標の存在を非接触で検知するこ とが出来る、 物標検 知方法及び装置に関する。 According to the invention of this application, the presence of a target in the same space is detected in a non-contact manner by projecting a beam-shaped coherent light onto the monitored space and receiving a speckle pattern light coming from the same space. The present invention relates to a method and an apparatus for detecting a target that can be used.
特に、 ビーム状のコ ヒーレ ン ト光に対する物標表面の傾き (即ちビー ム状のコ ヒーレ ン 卜光に対して物標表面の法線の成す角) が非常に大な る場合、 或は物標表面の光反射率が非常に小なる場合、 更には物標表面 までの距離が比較的大なる場合の何れであっても、 それらの物標表面か ら到来するスペッ クルパターン光を受光するこ とが出来、 それによつて 同空間における物標の存在を非接触で検知するこ とが出来る、 物標検知 方法及び装置に関する。 In particular, when the inclination of the target surface with respect to the beam-like coherent light (that is, the angle formed by the normal of the target surface with respect to the beam-like coherent light) is extremely large, or Regardless of whether the light reflectance of the target surface is very small or the distance to the target surface is relatively large, the speckle pattern light coming from those target surfaces is received. The present invention relates to a target detection method and apparatus capable of detecting the presence of a target in the same space in a non-contact manner.
こ こに、 「スペッ クルパターン」 とは、 [レーザ光のよ う に干渉性の 良い光が粗面で散乱反射又は透過したと きに生じる明暗の斑点模様] の こ とである。 (これについては再説する) 。 背景技術 Here, the “speckle pattern” is a pattern of bright and dark spots generated when light having good coherence such as laser light is scattered and reflected or transmitted on a rough surface. (Revisit this.) Background art
物体による光の反射を利用して当該物体の存否を検知する物体検知装 置は、 次の二つに大別される。 Object detection devices that detect the presence or absence of an object using the reflection of light from the object are roughly classified into the following two types.
( 1 ) 第 1 番目の物体検知装置は、 監視対象空間に向って非コ ヒーレ ン ト光を照射し、 それによつて生じた反射光を受光した時は、 同空間に 物体が進入又は存在したと判断する。 (かかる装置は、 例えば 「光電セ ンサ」 という商品名で、 一般に販売されている) 。 (1) The first object detection device irradiates non-coherent light toward the monitored space, and when the reflected light generated by the non-coherent light is received, the object has entered or existed in the same space. Judge. (Such devices are, for example, Under the trade name "Sensor").
( 2 ) 第 2の物体検知装置は、 監視対象空間に向って ビーム状のコ ヒ — レ ン ト光を投射して、 それによつて生じた正反射光を受光した時は、 同空間に物体が進入又は存在したと判断する。 因みに、 コ ヒー レ ン ト光 には、 被照射面上のスポッ 卜径を極小に絞れるという利点がある。 (か かる装置は、 例えば 「レーザ光電スィ ッ チ」 という商品名で、 一般に販 売されている) 。 (2) The second object detection device projects a beam of coherent light toward the space to be monitored, and when it receives the specularly reflected light generated by it, the object is detected in the same space. Is determined to have entered or existed. Incidentally, coherent light has the advantage that the spot diameter on the irradiated surface can be reduced to a minimum. (These devices are generally sold, for example, under the trade name “Laser Photoelectric Switch”).
又、 走行する シー 卜の蛇行を検知するために 2個の物体検知装置を用 いてなるシ一 卜蛇行検知システムは、 次の二つに大別される。 A sheet meandering detection system that uses two object detection devices to detect the meandering of a traveling sheet is roughly classified into the following two types.
( 3 ) 所定の走行路の所定の側線の内側近傍に対峙せしめて一 (いつ ) の物体検知装置を配置し、 当該側線の外側近傍に対峙せしめて他の物 体検知装置を配置して、 両検知装置が共にオ ン又はオフ となったと きに 、 蛇行が生じたものと判定する。 但し、 走行するシー トが濃墨 (こずみ ) 色の場合は、 反対側の空間に反射板が配置され、 当該反射板による回 生反射光が利用される。 (3) One (when) object detection device is arranged near the inside of a predetermined side line of a predetermined traveling road, and another object detection device is arranged near the outside of the predetermined side line, and When both detectors are turned on or off, it is determined that meandering has occurred. However, if the running sheet is dark blue, a reflector is placed in the space on the opposite side, and the regenerative reflected light from the reflector is used.
( 4 ) 所定走行路の両側線の両外側又は両内側に各 1 個の物体検知装 置を配置して、 何れか一方の検知装置がオン又はオフ となったと きに、 蛇行が生じたものと判定する。 走行するシー トが濃墨色の場合は、 上記 ( 3 ) と同様とする。 (4) One object detection device is placed on both sides or both sides of both sides of the specified road, and meandering occurs when one of the detection devices is turned on or off. Is determined. If the running sheet is dark black, the same as (3) above.
以上の外に、 コ ヒー レ ン ト光を利用した物体移動量 (速度) 測定装置 のアイデア (平成 5年 1 0月 8 日出願) も知られている。 In addition to the above, the idea of an object movement (speed) measuring device using coherent light (filed on October 8, 1993) is also known.
同測定装置のアイデアは、 移動物体に対して、 スポッ ト怪 1 · 5 X 2 m m程度のコ ヒ一 レ ン 卜光を照射し、 それによつて発生したスぺッ クル パター ン光を一次元イメージセ ンサ (又は二次元 C C Dカメ ラ) で電気 的アナログ信号に光電変換し、 同アナログ信号をスペッ クルパター ン解 析回路によって 1 と 0から成るディ ジタル信号列に変換し、 該デイ ジ夕 ル信号列の移動量 (又は速度) を算出して、 物体の移動量を測定する、 とレヽぅ ものである。 The idea of the measuring device is to irradiate a spotted object with a spotlight of about 1.5 x 2 mm to a moving object, and to generate a one-dimensional spot pattern light generated by the irradiation. An image sensor (or a two-dimensional CCD camera) photoelectrically converts the analog signal into an electrical analog signal. The analog signal is converted into a digital signal sequence composed of 1 and 0 by a speckle pattern analysis circuit. The amount of movement (or speed) of the signal sequence is calculated and the amount of movement of the object is measured.
同測定装置の構造と機能は、 スペッ クルパターン光を利用する点で、 物体検知装置のそれとは異なるものである。 The structure and function of the measurement device differ from those of the object detection device in that it uses speckle pattern light.
前記第 1 番目の物体検知装置については、 凡そ次のよ う な問題点があ る。 The first object detection device has the following problems.
( a 1 ) 対象物体のサイズが小さ く なる (例えば線材の如く 細く なる ) と、 可検知距離が短く なる。 ' (a1) As the size of the target object becomes smaller (for example, as thin as a wire), the detectable distance becomes shorter. '
( a 2 ) 対象物体表面の光反射率が低下する (例えば黒カーボンの如 く 悪化する) と、 可検知距離が短く なる。 (a2) When the light reflectivity of the target object surface decreases (for example, deteriorates like black carbon), the detectable distance decreases.
( a 3 ) 対象物体のサイズが小さ く な り且つ表面の光反射率が低下す る と、 可検知距離は更に短く なる。 例えば、 サイズが 2 m m X 2 m mの 黒カーボンについての可検知距離は、 高々 2 0 m m程度である。 (a3) As the size of the target object decreases and the light reflectance of the surface decreases, the detectable distance further decreases. For example, the detectable distance for black carbon with a size of 2 mm x 2 mm is at most about 20 mm.
( a 4 ) 単一の装置を以つてしては、 黒色レベルと白色レベルの間の 、 灰 (かい) 色レベルを、 検知するこ とが出来ない。 (a4) The gray level between the black level and the white level cannot be detected with a single device.
前記第 2番目の物体検知装置については、 凡そ次のよ うな問題点があ る。 The second object detection device has the following problems.
( b 1 ) 物体の検知可能な距離範囲が限定される。 従って、 該距離範 囲の手前の近距離位置にある物体や、 該距離範囲を超えた遠距離位置に ある物体を検知するこ とが出来なく なる。 (b1) The detectable distance range of the object is limited. Therefore, it is impossible to detect an object located at a short distance before the distance range or an object located at a long distance beyond the distance range.
( b 2 ) ビーム状のコ ヒーレン ト光に対する対象物体表面の傾きが大 き く なる と、 検知するこ とが出来なく なる。 (b2) If the tilt of the target object surface with respect to the beam-shaped coherent light becomes large, detection becomes impossible.
( b 3 ) 光反射率が小なる物体 (即ち光吸収性物体や光透過性物体) については、 検知するこ とが困難である。 (b3) It is difficult to detect objects with low light reflectance (ie, light-absorbing or light-transmitting objects).
( b 4 ) 単一の装置を以つてしては、 灰色レベルを検知するこ とが出 来ない。 前記第 3番目のシー ト蛇行検知装置については、 次のよ う な問題点が ある。 (b4) No gray level can be detected with a single device. The third sheet meandering detection device has the following problems.
( c 1 ) 使用する物体検知装置の個数を削減して 1 個にするこ とが出 来ない。 (c1) It is impossible to reduce the number of object detection devices used to one.
( c 2 ) 従って、 製造コス トや取付けコス トを削減するこ とが出来な い。 (c2) Therefore, manufacturing costs and installation costs cannot be reduced.
( c 3 ) 一の装置由来の反射光が、 他の装置に進入して、 誤動作を起 こさせる虞がある。 (c3) Reflected light from one device may enter another device and cause a malfunction.
前記第 4番目のシー ト蛇行検知装置については、 上記 ( c 1 ) ( c 2 ) と同様な問題点がある。 発明の開示 The fourth sheet meandering detection device has the same problems as the above (c1) and (c2). Disclosure of the invention
それ故、 この出願の発明の第 1 の目的は、 ビーム状のコ ヒーレン 卜光 を用いて、 近距離位置にある物標も、 遠距離位置にある物標も、 無調整 で、 等し並みに検出するこ とが出来る、 物標検知方法及び装置を提供す るこ と にある。 Therefore, the first object of the invention of this application is to use a beam-shaped coherent light to adjust a target located at a short distance and a target located at a long distance without adjustment and equality. Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting a target, which can detect the target.
この出願の発明の第 2の目的は、 仮令 (たとい) ビーム状のコ ヒーレ ン 卜光に対する物標表面の傾きが大き く 変化したと しても、 確実に当該 物標を検知するこ とが出来る、 物標検知方法及び装置を提供するこ と に ある。 A second object of the invention of this application is to reliably detect the target even if the inclination of the surface of the target with respect to the provisional (taito) beam-shaped coherent light changes greatly. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting a target.
この出願の発明の第 3の目的は、 光反射率が大なる物標についても、 光反射率が小なる物標についても、 無調整で、 等し並みに検出するこ と が出来る、 物標検知方法及び装置を提供するこ とにある。 A third object of the invention of the present application is to detect a target having a high light reflectance and a target having a low light reflectance without any adjustment and equally. An object of the present invention is to provide a detection method and device.
この出願の発明の第 4の目的は、 サイズの大なる物標も、 サイズの小 なる物標も、 無調整で、 等し並みに検出するこ とが出来る、 物標検知方 法及び装置を提供するこ とにある。 この出願の発明の第 5の目的は、 黒色レベル、 白色レベル及び灰 (か い) 色レベルを検知するこ とが出来る、 単一の物標検知装置を提供する こ とにある。 A fourth object of the invention of the present application is to provide a method and apparatus for detecting a target that can detect a target having a large size and a target having a small size equally and without adjustment. To provide. A fifth object of the invention of the present application is to provide a single target detecting device capable of detecting a black level, a white level, and a gray color level.
この出願の発明の第 6の目的は、 2個の物体検知装置を使用するこ と 無しに、 走行する無色透明乃至黒色不透明シー トの蛇行状態、 又はそれ らのエッ ジの橫振れ (ぶれ) 状態を検知するこ とが出来る、 走行するシ 一 卜のエツ ジ位置検知システムを提供するこ とにある。 A sixth object of the invention of the present application is to provide a meandering state of a colorless transparent or black opaque sheet or a wobble of these edges without using two object detecting devices. An object of the present invention is to provide an edge position detection system for a running seat capable of detecting a state.
この出願の発明の第 7の目的は、 上記の諸物標検知装置乃至シー トの エッ ジ位置検知システムを、 低光出力、 低動作電圧、 小形、 且つ低コス 卜で、 実現するこ とにある。 A seventh object of the invention of the present application is to realize the above-described various object detection devices or the edge position detection system of the sheet with low light output, low operating voltage, small size, and low cost. is there.
前記の諸問題を解消し、 且つ前記の諸目的を達成するために、 この出 願の発明のスペッ クルパターン光による物標検知装置の第 1 の形態は、 監視対象空間に向って、 低周波で断続変調されたビーム状のコ ヒーレ ン ト光 2 を投射する投光器 5 と、 In order to solve the above-mentioned problems and to achieve the above-mentioned objects, the first embodiment of the target detecting apparatus using the speckle pattern light of the invention of the present application is directed to a low frequency A projector 5 for projecting a beam-shaped coherent light 2 intermittently modulated by the
監視対象空間から到来するスペッ クルパターン光 4を含むあらゆる反 射光を受光する受光器 6 と、 A receiver 6 for receiving any reflected light including the speckle pattern light 4 coming from the monitored space;
を含有し、 Containing
投光器 5は、 低周波発振器 5 4 と、 レーザダイオー ド 5 2 と、 投光光 学系 5 , とを含有し、 Projector 5 contains the low-frequency oscillator 5 4, a laser diode 5 2, projection optical science system 5, the city,
低周波発振器 5 4 は低周波変調信号を出力し、 当該低周波変調信号は レーザダイ オー ド 5 2 の電源回路を低周波数で断続し、 Low-frequency oscillator 5 4 outputs the low-frequency modulation signal, the low frequency modulation signal intermittently at low frequencies the power supply circuit of the laser die Hauts de 5 2,
それによ つて、 レーザダイオー ド 5 2 は、 低周波数で断続変調された コ ヒー レ ン ト光を出力し、 And I connexion, laser diode 5 2 outputs the co heating les down bets light intermittently modulated at a low frequency,
投光光学系 5 , は、 上記低周波で断続変調されたコ ヒー レ ン 卜光を集 光して、 上記低周波で断続変調されたビーム状のコ ヒーレ ン ト光 2 に変 換し、 受光器 6は、 光電変換器 6 2 と、 対数増幅器 6 3 と、 直流再生器 6 4 と、 比較器 6 5 と、 比較電圧発生器 6 6 とを含有し、 The light-projecting optical system 5 collects the coherent light intermittently modulated at the low frequency and converts it into the beam-shaped coherent light 2 intermittently modulated at the low frequency. Photodetector 6, a photoelectric converter 6 2 contains a logarithmic amplifier 6 3, the DC regenerator 6 4, a comparator 6 5, and a comparison voltage generator 6 6,
光電変換器 6 2 は、 受光面に到来したスペッ クルパターン光 4を含む あらゆる反射光を光電変換して、 電気的アナログ信号を出力し、 The photoelectric converter 6 2, any reflected light including speckle pattern light 4 arriving on the light-receiving surface and photoelectrically converts and outputs an electric analog signal,
対数増幅器 6 3 は、 上記電気的アナログ信号の振幅が小なるときは、 伸長増幅をし、 大なるときは、 圧縮増幅をして、 伸長又は圧縮信号を出 力し、 Logarithmic amplifier 6 3, when the amplitude of the electrical analogue signal is small makes the extension amplification, when a large becomes is to compression amplification Outputs an extended or compressed signal,
直流再生器 6 4 は、 上記伸長又は圧縮信号中の直流成分を阻止すると 共に、 同信号中の変調周波数成分を整流、 平滑して、 再生直流信号を出 力し、 DC regenerator 6 4 are both when blocking the DC component in the extended or compressed signal, rectifying the modulation frequency component in the signal, and smoothed, Outputs reproduction DC signal,
比較器 6 5 の反転入力端子 ( -) には、 上記再生直流信号電圧が印加 され、 非反転入力端子 ( + ) には、 比較電圧発生器 6 6 の比較電圧が印 加され、 両電圧の大小関係が反転したときに、 比較器 6 5 が、 監視対象 空間に物標 1 の進入若しく は存在したこ とを報知する検知信号 7を出力 する、 Inverting input terminal of the comparator 6 5 (-), said reproduction DC signal voltage is applied to the non-inverting input terminal (+), the comparison voltage of the comparison voltage generator 6 6 is marked pressurized, the two voltages when the magnitude relationship is inverted, the comparator 6 5, entering young properly of the target 1 in monitored space and outputs a detection signal 7 for notifying the existence was this,
ものである。 Things.
この出願の発明のスペックルパターン光による物標検知装置の第 2の 形態は、 前記スペッ クルパターン光による物標検知装置の第 1 の形態に おいて、 A second embodiment of the target detecting apparatus using speckle pattern light according to the invention of the present application is the first embodiment of the target detecting apparatus using speckle pattern light,
前記直流再生器 6 4 は、 入力端子 I 、 出力端子 、 及びグラン ド端 子、 並びに、 直列枝路の逆方向整流ダイオー ド D , 、 及び並列枝路の 2 端子平滑回路 ( C , · R > ) を含有し、 The DC regenerator 6 4 has an input terminal I, the output terminal, and ground terminal element, as well as the reverse rectifying diode D in series branch, and two terminals smoothing circuit (C in parallel branches, · R> )
2端子平滑回路 ( C , - R > ) は、 平滑コ ンデンサ C , と、 放電抵抗 R , との並列接続回路から成り、 The two-terminal smoothing circuit (C, -R>) consists of a parallel connection circuit of a smoothing capacitor C, and a discharge resistor R,
入力端子 I は、 逆方向整流ダイオー ド の陰極端子に接続され、 逆方向整流ダイオー ド D , の陽極端子は、 2端子平滑回路 - R , ) の反グラン ド側端子 S , に接続され、 The input terminal I is connected to the cathode terminal of the reverse rectifier diode, and the anode terminal of the reverse rectifier diode D, is a two-terminal smoothing circuit-R ,) Is connected to the anti-ground terminal S,
2端子平滑回路 ( C^ · R . ) のグラン ド側端子は、 直流電源 V c c の正端子に接続され、 同電源 V c cの負端子はグラ ン ドに接続され、 The ground-side terminal of the two-terminal smoothing circuit (C ^ R.) Is connected to the positive terminal of the DC power supply Vcc, and the negative terminal of the power supply Vcc is connected to ground.
2端子平滑回路 ( C , · R 1 ) の反グラン ド側端子 s , は、 出力端子 u , を介して、 前記比較器 65 の反転入力端子 (一) に接続され、 前記比較電圧発生器 66 は、 入力端子 I 、 出力端子 u 2 、 及びグラ ン ド端子、 並びに直列枝路の順方向整流ダイオー ド D 2 、 及び並列枝路の 2端子平滑回路 ( C 2 · V R 2 ) を含有し、 Anti ground terminal s of the two terminals smoothing circuit (C, · R 1), the output terminals u, through, is connected to the inverting input terminal (I) of the comparator 6 5, wherein the comparison voltage generator 6 6 the content, the input terminal I, the output terminal u 2, and graph down mode pin, and forward rectifying diode D 2 in series branches, and two terminals smoothing circuit of the parallel branch the (C 2 · VR 2) And
2端子平滑回路 ( C 2 · V R 2 ) は、 平滑コ ンデンサ C 2 と、 滑り端 子付抵抗分圧器 V R 2 との並列接続回路から成り、 The two-terminal smoothing circuit (C 2 · VR 2 ) consists of a parallel connection circuit of a smoothing capacitor C 2 and a resistive voltage divider VR 2 with a sliding terminal.
入力端子 I は、 順方向整流ダイオー ド D 2 の陽極端子に接続され、 順方向整流ダイオー ド D 2 の陰極端子は、 2端子平滑回路 (C2 · ν R 2 ) の反グラン ド側端子 s 2 に接続され、 Input terminal I is connected to the anode terminal of the forward rectifier diode D 2, the cathode terminal of the forward rectifier diode D 2 is 2 terminals smoothing circuit counter ground terminal s of the (C 2 · ν R 2) Connected to 2 ,
2端子平滑回路 ( C 2 · V R 2 ) のグラン ド側端子は、 グラン ドに接 続され、 The ground terminal of the 2-terminal smoothing circuit (C 2 · VR 2 ) is connected to ground,
抵抗分圧器 V R 2 の滑り端子は、 出力端子 u 2 を介して、 前記比較器 65 の非反転入力端子 ( + ) に接続される、 The sliding terminal of the resistive voltage divider VR 2 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 65 via an output terminal u 2 .
ものである。 Things.
この出願の発明のスペックルパターン光による物標検知装置の第 3の 形態は、 The third embodiment of the target detecting apparatus using speckle pattern light of the invention of this application is as follows.
前記スペックルパターン光による物標検知装置の第 1 、 又は第 2の形 態において、 In the first or second mode of the target detection device using the speckle pattern light,
第 2の滑り端子付抵抗分圧器 V R 3 、 及び第 2の比較器 652を含有し 第 2の滑り端子付抵抗分圧器 V R 3 の高電圧側端子は、 前記抵抗分圧 器 V R 2 の滑り端子に接続され、 前記比較器 65 の反転入力端子 ( -) には、 前記再生直流信号電圧 V , が印加され、 その非反転入力端子 ( + ) には、 前記第 1 の抵抗分圧器 V R 2 の滑り端子の出力電圧 α ' · V 2 が印加され、 High-voltage side terminal of the second sliding terminal resistor-divider VR 3, and a second comparator 6 52 containing second sliding terminal resistor-divider VR 3 is slip of the resistor divider VR 2 Connected to the terminal, Inverting input terminal of the comparator 6 5 (-), said reproduction DC signal voltage V, is applied, its non-inverting input terminal (+) of the first sliding terminal of the resistor divider VR 2 Output voltage α'V2 is applied,
第 2の比較器 6 S2の反転入力端子 ( -) には、 前記再生直流信号電圧 が印加され、 その非反転入力端子 ( + ) には、 第 2の抵抗分圧器 V R 3 の滑り端子の出力電圧 /3 · α ' · V 2 が印加され、 Inverting input terminal of the second comparator 6 S2 (-), said reproduction DC signal voltage is applied, its non-inverting input terminal (+), the output of the second sliding terminal of the resistor divider VR 3 Voltage / 3 · α '· V 2 is applied,
前記比較器 6 s の出力側には出力 1 ( X , ) が与えられ、 第 2の比較 器 652の出力側には出力 2 ( X 2 ) が与えられる、 The comparator 6 s output 1 on the output side of the (X,) is given, the output of the second comparator 6 52 Output 2 (X 2) is given,
ものである。 Things.
この出願の発明のスペッ クルパターン光による物標検知装置の第 4の 形態は、 前記スペッ クルパター ン光による物標検知装置の第 3の形態に おいて、 A fourth embodiment of the target detecting apparatus using the speckle pattern light of the invention of the present application is the third embodiment of the target detecting apparatus using the speckle pattern light.
第 1 の組合せ論理回路 、 第 2の組合せ論理回路 L 2 、 及び第 3の 組合せ論理回路 L 3 を含有し、 A first combinational logic circuit, a second combinational logic circuit L 2 , and a third combinational logic circuit L 3 ,
それらに共通の第 1 の入力を X > 、 第 2の入力を χ 2 と したとき、 そ れらの論理出力 A、 B、 及び Cはそれぞれ、 X> common first input thereto, when the second input and chi 2, its these logic output A, B, and C, respectively,
A - 1 · X 2 、 A-1 · X 2,
B = X 1 · , X 2 、 B = X 1 ·, X 2,
G =, X 1 · , X 2 、 G =, X 1 ·, X 2,
但し、 つは否定記号 (反転記号) 、 · は論理積記号、 で与えられる、 However, one is given by a negation sign (reversal sign), · is an AND sign,
ものである。 Things.
前記各スペッ クルパターン光による物標検知装置においては、 光電変換器 62 の前段に受光光学系 6 i を配置し、 Wherein the target detection apparatus according to the speckle pattern light is disposed a light-receiving optical system 6 i in front of the photoelectric converter 6 2,
受光光学系 6 , は、 監視対象空間から到来するスペックルパターン光 4を含むあらゆる反射光を、 光電変換器 62 の受光面上に集光する、 こ とが出来る。 Receiving optical system 6, is any reflected light including speckle pattern light 4 coming from the monitored space, focused on the photoelectric converter 6 2 of the light-receiving surface, You can do this.
前記各スペッ クルパター ン光による物標検知装置においては、 投光器 5 と受光器 6 とを、 並列的に配置し、 一体化し、 以つて投受光 器 5 · 6 とする、 In the target detection device using each speckle pattern light, the light emitter 5 and the light receiver 6 are arranged in parallel and integrated, thereby forming the light emitter / receiver 5.6.
こ とが出来る。 You can do this.
この出願の発明の透明シー トのエッ ジ位置検知システムは、 前記第 4の形態のスペッ クルパター ン光による物標検知装置と、 反射 板 9 と、 から成り、 An edge position detection system for a transparent sheet according to the invention of the present application comprises: a target detection device using the speckle pattern light of the fourth embodiment; and a reflector 9;
前記物標検知装置は、 長尺の透明シー ト 1 2 の一 (いつ) のエッ ジ E が所定の走行路の所定の側線上を走行していると きに、 ビーム状のコ ヒ — レ ン 卜光 2が当該エッ ジ Eを斜めに照射する位置に配置され、 The target object detection device, can the edge E of one of the transparent sheet 1 2 long (time) is traveling on the predetermined lateral line of a given travel path, the beam-like co heat - les The light 2 is arranged at a position where the edge E is illuminated obliquely,
反射板 9 は、 当該ビーム状のコ ヒーレ ン 卜光 2の延長線上の位置であ つて、 而もエッ ジ Eを超えた位置に配置され、 The reflector 9 is located on the extension of the beam-shaped coherent light 2 and is also located at a position beyond the edge E,
エッ ジ E力 横振れ (ぶれ) をせず、 所定の走行路の所定の側線上に ある と きは、 前記物標検知装置の第 2の組合せ論理回路 L 2 の出力 ( B ) だけが論理 1 とな り、 Without edge E force horizontal shake (shake) and come to be on a predetermined side line of a given travel path, only the product second output of the combinational logic circuit L 2 of the target detection device (B) is a logical 1
エッ ジ Eが内側に振れたと きは、 第 3の組合せ論理回路 L 3 の出力 ( A ) だけが論理 1 とな り、 When the edge E swings inward, only the output (A) of the third combinational logic circuit L3 becomes logic 1, and
エッ ジ Eが外側に振れたと きは、 第 1 の組合せ論理回路 L , の出力 ( C ) だけが論理 1 となる、 When the edge E swings outward, only the output (C) of the first combinational logic circuit L, becomes logic 1,
よ う にしたものである。 図面の簡単な説明 This is what we did. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
第 1 図は、 この発明の物標検知装置の第 1 の実施の形態の外観図であ る。 FIG. 1 is an external view of a target detecting device according to a first embodiment of the present invention.
第 2図は、 透明プラスチッ ク板に対して直角に投射されたレーザ光の 透過及び反射現象の説明図である。 Figure 2 shows the laser beam projected at right angles to the transparent plastic plate. It is explanatory drawing of a transmission and reflection phenomenon.
第 3図は、 スペッ クルパターンの説明図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram of a speckle pattern.
第 4図は、 標検知装置の第 1 の実施の形態の要部を成す投受光器のブ ロ ッ ク図である。 FIG. 4 is a block diagram of a light emitting and receiving device which is a main part of the first embodiment of the target detecting device.
第 5図は、 物標検知装置の第 2の実施の形態の要部を成す直流再生器 及び自動追従形比較電圧発生器の結線図である。 FIG. 5 is a connection diagram of a DC regenerator and an automatic tracking comparison voltage generator, which are main parts of a second embodiment of the target detection device.
第 6図は、 上記直流再生器及び自動追従形比較電圧発生器の入出力波 形の模式図である。 FIG. 6 is a schematic diagram of input / output waveforms of the DC regenerator and the automatic tracking type comparison voltage generator.
第 7図は、 物標検知装置の第 3の実施の形態の要部を成す二つの抵抗 分圧器と二つの比較器の結線図である。 FIG. 7 is a connection diagram of two resistive voltage dividers and two comparators, which are main parts of the third embodiment of the target detecting device.
第 8図は、 上記二つの比較器の入出力波形の模式図である。 FIG. 8 is a schematic diagram of input and output waveforms of the two comparators.
第 9図は、 物標検知装置の第 4の実施の形態の要部を成す三つの組合 せ論理回路のブロ ック図である。 FIG. 9 is a block diagram of three combinational logic circuits which constitute a main part of the fourth embodiment of the target detecting device.
第 1 0図は、 三レベル検知システムの説明図である。 FIG. 10 is an explanatory diagram of a three-level detection system.
第 1 1 図は、 境界検知システムの説明図である。 FIG. 11 is an explanatory diagram of a boundary detection system.
第 1 2図は、 この発明による透明シー トのエッ ジ位置検知システムの 説明図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 12 is an explanatory diagram of a transparent sheet edge position detecting system according to the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[物標検知装置の第 1 の実施の形態] [First embodiment of target detection device]
この出願の発明のスペックルパターン光による物標検知装置の第 1 の 実施の形態について説明する。 A first embodiment of a target detecting apparatus using speckle pattern light according to the invention of this application will be described.
(外観) (Appearance)
図 1 は、 同第 1 の実施の形態の側面図である。 FIG. 1 is a side view of the first embodiment.
図 1 において、 5は投光器、 5。 は投光部出口、 6は受光器、 6。 は 受光部入口、 7は出力信号、 8は直流電源である。 そ して、 1 は物標、 2 は極細ビーム状のコ ヒーレン ト光 (例えば半導 体レーザ光) 、 3 は正反射光、 4はスペッ クルパターン光である。 コ ヒ —レン ト光 2 は、 好ま し く は、 可視光である。 In FIG. Is the light exit, 6 is the receiver, 6 Is a light receiving unit inlet, 7 is an output signal, and 8 is a DC power supply. In addition, 1 is a target, 2 is a coherent light (for example, a semiconductor laser light) in an extremely fine beam shape, 3 is specular reflection light, and 4 is a speckle pattern light. The coherent light 2 is preferably visible light.
投光器 5 と受光器 6 とは、 図示の如く並列的に配置され、 一体化され るこ と によって、 投受光器 5 · 6 となる。 それによつて、 取扱いが容易 となる。 しかし、 場合によっては、 投光器 5 と受光器 6 とを分離し、 互 いに別体と して、 構成するこ と も出来る。 The light-emitter 5 and the light-receiver 6 are arranged in parallel as shown in the figure and integrated to form the light-emitter and light-receiver 5. This makes handling easier. However, in some cases, the emitter 5 and the receiver 6 can be separated from each other and configured separately.
図 1 では、 紙幅の関係で、 投受光器 5 · 6 と物標 1 とが近接するかの 如く に描かれているが、 実際には、 両者は、 大幅に離隔させるこ とが出 来る。 In FIG. 1, the emitters and receivers 5 and 6 and the target 1 are drawn as if they are close to each other due to the paper width. In reality, however, they can be greatly separated from each other.
直流電源 8は、 この実施の形態では、 投受光器 5 · 6の外部に別体と して構成される。 その電圧は、 約 5ボル トである。 In this embodiment, the DC power supply 8 is configured separately outside the light emitting and receiving devices 5 and 6. Its voltage is about 5 volts.
極細ビーム状のコ ヒーレン ト光 2 は、 監視対象空間に向って投射され る。 監視対象空間 (無図示) は、 ビーム状コ ヒ一レン ト光 2 と同形同寸 若し く はやや大とする。 The coherent light 2 in the form of a fine beam is projected toward the monitored space. The space to be monitored (not shown) has the same shape and the same size as the beam-shaped coherent light 2 or is slightly larger.
投光部出口 5 。 から出射された極細ビーム状のコ ヒーレン ト光 2 は、 監視対象空間に物標 1 が存在しないと きは、 同空間をそのまま通過して 仕舞う けれども、 同空間に物標 1 が存在する と きは、 その表面で散乱反 射され、 四方八方にスペッ クルパターン光 4を生じて、 その一部が受光 部入口 6 。 に到来する。 Floodlight exit 5. When the target 1 does not exist in the monitored space, the coherent light 2 in the form of a very fine beam emitted from the target passes through the space as it is and ends up there, but when the target 1 exists in the same space Are scattered and reflected on the surface, and generate speckle pattern light 4 in all directions, and a part of the light 4 enters the light receiving unit entrance 6. To come.
(用語の解説) (Explanation of terms)
こ こで、 この明細書において使用する若干の用語について解説してお Here, some terms used in this specification are explained.
「物標」 とは、 物的な標的(targe t )をいう。 この出願の明細書では、 物標の外延は広義に解し、 透明物体 (例えば透明ガラスや真水) 、 黒色 物体 (例えばカーボンブラ ッ ク) 、 極細物体 (例えば繊維や毛髪) 、 そ れに、 物体表面の明部と暗部の境界、 透明シー ト若し く は黒色シー トの エッ ジ、 更には水蒸気、 霧及び煙等も含める。 "Target" refers to a physical target. In the specification of this application, the extension of a target is to be understood in a broad sense: transparent objects (for example, transparent glass or fresh water), black objects (for example, carbon black), extra-fine objects (for example, fiber or hair), and so on. This includes the boundaries between light and dark areas on the surface of the object, the edges of transparent or black sheets, as well as water vapor, fog and smoke.
「正反射」 とは、 「鏡面反射」 と同義であって、 反射面の凹凸のサイ ズが入射波の波長に比べて遥かに小さい場合の反射をいう。 正反射では 、 反射波の方向が入射面 (入射波の方向と境界面の法線とを含む平面) 内にあって、 入射角と反射角が等し く なる (岩波 「理化学辞典第 4版」 第 1 0 0 6頁右欄参照) 。 “Specular reflection” is synonymous with “specular reflection” and refers to reflection when the size of the unevenness of the reflecting surface is much smaller than the wavelength of the incident wave. In specular reflection, the direction of the reflected wave is within the plane of incidence (the plane that includes the direction of the incident wave and the normal to the boundary surface), and the angle of incidence and the angle of reflection are equal. (See page 106, right column).
「乱反射」 とは、 反射面の凹凸が波長と同程度、 或はそれよ り大きい 場合の反射をいう。 従って、 乱反射では、 反射波が種々の方向に進むよ う になる。 (上掲理化学辞典同頁同欄参照) 。 “Diffuse reflection” refers to reflection when the unevenness of the reflection surface is about the same as or larger than the wavelength. Therefore, in diffused reflection, the reflected wave travels in various directions. (See the same column on the same page of the RIKEN Dictionary).
「透過光」 とは、 物質層又は境界面を透過した光をいう。 “Transmitted light” refers to light transmitted through a material layer or interface.
「スペッ クルパターン」 とは、 コ ヒーレン ト光が粗面の微小な凹凸で 散乱されたと き、 それらの光が不規則な位相関係で干渉するために生ず る明暗の斑点模様をいう。 各斑点の形と大きさは、 スペッ クルパターン を結像する光学系の開口の形と大きさに依存し、 開口が小さい程、 斑点 は大きい。 (上掲理化学辞典第 6 6 7頁左欄参照) 。 The “speckle pattern” is a pattern of bright and dark spots generated when coherent light is scattered by fine irregularities on a rough surface and interferes with each other in an irregular phase relationship. The shape and size of each spot depends on the shape and size of the aperture of the optical system that forms the speckle pattern, and the smaller the aperture, the larger the spot. (Refer to the above-mentioned RIKEN Dictionary, p. 667, left column).
図 3 は、 スペッ クルパターンの模式図である。 図 3 において、 4 ' は スペッ クルパター ン、 各 4〃 は同パター ンを構成する明点 (明るい斑点 Figure 3 is a schematic diagram of the speckle pattern. In Fig. 3, 4 'is a speckle pattern, and each 4' is a bright spot (bright spot) that constitutes the same pattern.
) である。 ).
「スペッ クルパターン光」 とは、 スペッ クルパターンを生じる反射光 をいう。 図 2 は、 透明ブラスチッ ク板に対して直角に投射されたレー ザ光の透過及び反射現象の説明図である。 図 2 において、 1 , は透明ブ ラスチッ ク板 (物質層) 、 2 はビーム状のコ ヒーレ ン ト投射光、 3 ' は 透過レーザ光である。 そして、 3は微弱な反射光、 4は更に微弱なスぺ ッ クルパター ン光である。 “Speckle pattern light” refers to reflected light that produces a speckle pattern. FIG. 2 is an explanatory diagram of the transmission and reflection phenomena of laser light projected at right angles to a transparent plastic plate. In FIG. 2, 1 is a transparent plastic plate (material layer), 2 is a beam-shaped coherent projection light, and 3 'is a transmitted laser light. Reference numeral 3 denotes a weak reflected light, and reference numeral 4 denotes a weaker pattern light.
可視光の波長範囲には、 個人差があって、 その下限は 3 6 0〜 4 0 0 n m (ナノ メー トル) 、 上限は 7 6 0〜 8 3 0 n mの程度である。 (上 掲理化学辞典第 2 2 9頁右櫊参照) 。 There are individual differences in the wavelength range of visible light, and the lower limit is 360 to 400 nm (nanometer), the upper limit is about 760 to 830 nm. (Refer to the above-mentioned RIKEN Dictionary, p. 229, right).
(投受光器) (Emitter / receiver)
図 4は、 物標検知装置の第 1 の実施の形態の要部を成す投受光器の内 部構成の説明図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram of an internal configuration of a light emitting and receiving device which is a main part of the first embodiment of the target detecting device.
図 4において、 5は投光器であって、 5。 は投光部出口、 5 , は投光 光学系、 52 はコ ヒーレン ト光光源 (例えばレーザダイオー ド) 、 53 は自動パワー制御回路 ( A P C回路) 、 54 は発振器である。 In FIG. 4, reference numeral 5 denotes a projector; The light projecting unit outlet 5, the projection optical system, 5 2 co Heeren DOO light source (e.g. laser diode), 53 an automatic power control circuit (APC circuit) 5 4 is an oscillator.
又、 6は受光器であって、 6。 は受光部入口、 6 , は受光光学系、 6 2 は光電変換器 (例えばホ 卜 ダイオー ド) 、 63 は対数増幅器、 64 は 直流再生器、 65 は比較器、 66 は比較電圧発生器、 この実施の形態で は基準電源、 7は出力信号である。 6 is a light receiver; Receiving unit inlet is 6, the light-receiving optical system, 6 2 photoelectric converter (e.g. E Bok diode) 6 3 logarithmic amplifier, 6 4 DC regenerator 6 5 comparator 6 6 compares voltage A generator, a reference power supply in this embodiment, and 7 is an output signal.
そして、 8は直流電源、 0は出力端子である。 電源回路は図示省略し てある。 8 is a DC power supply, and 0 is an output terminal. The power supply circuit is not shown.
投光光学系 5 , は、 集光レンズ (乃至コ リ メ一 卜 レンズ) から成る。 レーザダイオー ド 52 は、 この実施の形態では、 約 1 m W (クラス 2The light projecting optical system 5 is composed of a condenser lens (or collimating lens). The laser diode 5 2, in this embodiment, approximately 1 m W (Class 2
) のコ ヒ一レン ト可視光 2を発光する。 そして、 光パワーの温度変化を 監視するためのホ ト ダイオー ド (無図示) を内蔵する。 ) Coherent visible light 2 is emitted. It also has a built-in photodiode (not shown) for monitoring optical power temperature changes.
自動パワー制御回路 53 は、 上記ホ ト ダイオー ドによる監視出力を利 用 して、 レーザダイオー ド 52 の光パワーが一定値となるよ う に制御す る。 Automatic power control circuit 5 3, and take advantage of the monitoring output of the mined diode, laser diode 5 2 optical power that controls the power sale by a constant value.
発振器 54 は、 レーザダイ オー ド 52 の光出力をオン ' オフ変調する ための、 低周波変調信号を発生する。 低周波変調信号周波数は、 好ま し く は約 5 k H z である。 当該低周波変調信号は、 レーザダイオー ド 52 の電源回路に挿入されている ト ラ ンジスタ乃至チヨ ッパ回路 (無図示) をオン · オフ制御する。 受光光学系 6 , の役割は、 受光したスペッ クルパターン光を、 出来る だけホ 卜 ダイオー ド 6 2 の受光面上に集光させるこ とにある。 受光光学 系 6 , は、 場合によっては、 省略するこ とが出来る。 その場合、 可検知 距離は若干短く ならざるを得ないが、 コス トは若干削減される。 Oscillator 5 4 an optical output of the laser die Hauts de 5 2 on 'off for modulating, generates a low-frequency modulation signal. The low frequency modulation signal frequency is preferably about 5 kHz. The low-frequency modulation signal, a laser diode 5 Track la Njisuta to chiyo Tsu path circuit is inserted in the second power supply circuit (no shown) to control the on and off. The role of the light-receiving optical system 6, is in the this focusing the speckle pattern light received, to be Dakeho Bok diode 6 2 of the light-receiving surface. The light receiving optical system 6, can be omitted in some cases. In that case, the detectable distance must be slightly shorter, but the cost is slightly reduced.
受光光学系 6 , の前段又は後段には、 レーザ光以外の光 (外乱光) を 吸収するための、 光学フ ィ ルタ (無図示) を挿入するこ とが出来る。 こ の光学フ ィ ルタは受光光学系 6 , と一体化させるこ と も出来る。 An optical filter (not shown) for absorbing light (disturbance light) other than laser light can be inserted before or after the light receiving optical system 6. This optical filter can be integrated with the light receiving optical system 6.
ホ ト ダイ オー ド 6 2 の主な役割は、 微弱なスペッ クルパターン光 4を 、 電気的信号に光電変換するこ とにある。 しかし、 強力な正反射光につ いても、 安定的に光電変換が可能でなければならない。 The main role of mined die Hauts de 6 2, weak speckle pattern light 4 is in electrical signal in the photoelectric conversion child. However, even for strong specular light, stable photoelectric conversion must be possible.
対数増幅器 6 3 は、 例えば演算増幅器の非反転入力端子に直列抵抗を 接続し、 且つ帰還回路に指数特性を有するダイオー ド素子を接続するこ とによって、 実現される。 (昭和 6 3年 2 月 2 8 日 オーム社発行 「 電気工学ハン ドブッ ク 新版」 第 4 3 1〜 4 3 2頁参照) 。 Logarithmic amplifier 6 3, for example, a series resistor to the non-inverting input terminal of the operational amplifier, and by the child connected the diode element having an exponential characteristic to the feedback circuit, it is realized. (Refer to “Electrical Engineering Handbook New Edition”, pp. 431-1432, published by Ohmsha on February 28, 1988).
当該ダイ オー ド素子と しては、 指数特性が略原点迄 (例えばデータ表 上で I 。 = 1 0— 5 A = 1 0マイ クロアンペア位迄) 延びているものを選 択しなければならない。 このよ うな指数特性は、 現在、 ある種のショ ッ トキ一ダイ ォー ドによって実現され、 市販されている。 And with the die Hauts de element must what index characteristics which extends up to substantially the origin (e.g., on a data table until I. = 1 0- 5 A = 1 0 microamperes position) to select . Such an exponential characteristic is currently realized by a kind of shot diode and is commercially available.
かかるダイオー ド素子と組合せて使用するホ ト ダイオー ドは、 特別に 暗電流の少ないものでなければならない。 A photodiode used in combination with such a diode element must have a particularly low dark current.
演算増幅器と しては、 高速化 · 低消費電力化を計るために、 C M O S イ ンバー夕を利用するこ と も出来る。 As an operational amplifier, a CMOS inverter can be used to achieve higher speed and lower power consumption.
対数増幅器 6 3 の役割は、 入力信号の振幅が微小なる と きは、 強力に 伸長增幅をし、 同信号の振幅が大なると きは、 圧縮増幅をするこ とにあ る。 The role of the logarithmic amplifier 6 3, can the amplitude of the input signal is small is to strongly stretched增幅, come to the amplitude of the signal becomes large, the Ru child Nea compression amplification.
対数増幅器 6 3 の後段には、 例えば、 3段の線形増幅器 (無図示) が 接続される。 微小入力信号 (例えば 1 0 μ A程度の信号) は、 両増幅器 によって最大限に増幅され、 その出力は、 例えば 2ボルト余にも達する 。 最も大きな入力信号は、 圧縮増幅されるのであるが、 その出力は、 飽 和直前の電圧、 例えば 4ボル卜余の程度に止 (と ど) められる。 The subsequent stage of the logarithmic amplifier 6 3, for example, the three-stage linear amplifier (no shown) Connected. A small input signal (for example, a signal of about 10 μA) is maximally amplified by both amplifiers, and its output reaches, for example, over 2 volts. The largest input signal is compressed and amplified, but its output is stopped at a voltage just before saturation, for example, about 4 volts.
光電変換後のアナログ電圧 (電流) 中に、 環境光由来の交流成分 (例 えば蛍光灯由来の 1 0 0ヘルツのノイズ) が存在するときは、 当該交流 成分を阻止するための、 低域阻止フィ ルタ又は帯域阻止フィルタ (例え ばノ ッチフ ィ ルタ) を、 対数増幅器 6 3 の後段に、 導入することが望ま しい。 If an AC component derived from ambient light (for example, 100 Hz noise derived from a fluorescent lamp) is present in the analog voltage (current) after photoelectric conversion, low-frequency rejection is required to block the AC component. filter or band stop filter (for example Roh Tchifu I filter), downstream of the logarithmic amplifier 6 3, desired to introduce arbitrary.
直流再生器 6 4 は、 この実施の形態では、 直流阻止濾波器と整流平滑 回路とから成っておって、 重畳された直流成分 (ノイズ) を完全に阻止 し、 変調周波数成分 (信号) だけを整流、 平滑して、 再生直流信号を得 る。 従って、 得られた再生直流信号は、 到来した反射光 (例えばスぺッ クルパターン光 4 ) の強さだけに比例するこ と となる。 DC regenerator 6 4, in this embodiment, owed consist a DC blocking filter and a rectifying smoothing circuit, superimposed DC component (noise) completely blocked, only the modulation frequency component (signal) Rectified and smoothed to obtain a reproduced DC signal. Therefore, the obtained reproduced DC signal is proportional to only the intensity of the incoming reflected light (for example, the scattering pattern light 4).
比較器 6 5 は、 反転入力端子 ( -) に印加された再生直流信号の電圧 が、 非反転入力端子 ( + ) に印加された基準電圧を超えた時に、 ロウ ( 低) レベル (又はハイ (高) レベル) の出力信号を発生する。 Comparator 6 5, the inverting input terminal (-) voltage applied reproduced DC signal is, when exceeded the reference voltage applied to the non-inverting input terminal (+), low (Low) level (or high ( High) level) output signal.
投光光学系 5 , から投射された極細ビーム状のコ ヒ一レ ン ト光 2は、 監視対象空間に物標 1 が存在しないと きは、 同空間をそのまま通過して 仕舞うけれども、 同空間に物標 1 が存在するときは、 図 4の如く 、 その 表面で散乱反射され、 四方八方にスペッ クルパターン光 4を生じ、 その 一部が受光光学系 6 , に戻る。 When the target 1 does not exist in the monitored space, the coherent light 2 projected from the light-projecting optical system 5, passes through the same space, but ends up in the same space. When the target 1 exists in the target, as shown in FIG. 4, the target is scattered and reflected on the surface to generate speckle pattern light 4 in all directions, and a part of the light returns to the light receiving optical system 6.
(投光器 5の設置方法) (How to install floodlight 5)
投光器 5は、 およそ次の方法で設置される。 The projector 5 is installed in the following manner.
( 1 ) 投光器 5を、 所望の監視対象空間に向けて、 仮止めする。 (1) Temporarily fix the projector 5 toward a desired space to be monitored.
( 2 ) 監視対象空間を超えた位置に光吸収遮蔽板 (無図示) を配置す る。 これによつて、 監視対象空間の延長線上の非検知対象物体による反 射光 (ノ イズ) の発生を防止するこ とが出来る。 又、 監視対象空間を通 り過ぎた極細ビーム状のコ ヒーレン ト光 2 によって人間の目が傷付けら れる虞もな く なる。 (2) Install a light-absorbing shielding plate (not shown) at a position beyond the monitoring target space. You. As a result, it is possible to prevent the generation of reflected light (noise) due to the non-detection target object on the extension of the monitoring target space. In addition, there is no possibility that human eyes are damaged by the coherent light 2 in the form of a very fine beam that has passed through the monitoring target space.
( 3 ) 電源スィ ッ チを入れて直流電源 8を投光器 5 に接続する。 当該 投光器 5から所望の監視対象空間に向って、 極細ビーム状のコ ヒーレ ン ト可視光 2が発射される。 (3) Turn on the power switch and connect the DC power supply 8 to the emitter 5. Ultrafine beam-shaped coherent visible light 2 is emitted from the projector 5 toward a desired space to be monitored.
( 4 ) 所望の監視対象空間に模擬物標を挿入し、 同模擬物標上の微小 可視光スポッ トの位置を視認するこ とによって、 極細ビーム状のコ ヒー レ ン 卜可視光 2が当該所望の監視対象空間から外れていないかどうかを チェ ッ クする。 (4) By inserting the simulated target in the desired monitoring target space and visually recognizing the position of the minute visible light spot on the simulated target, the coherent visible light 2 in the form of a very fine beam is generated. Check to see if you are out of the desired monitored space.
( 5 ) 極細ビーム状のコ ヒーレ ン ト可視光 2が所望の監視対象空間か ら外れている と きは、 投光器 5 の姿勢を修正して、 同ビーム状可視光が 同監視対象空間から外れないよ う にする。 (5) When the coherent visible light 2 in the form of a very fine beam deviates from the desired monitoring target space, the attitude of the projector 5 is corrected, and the beam-like visible light deviates from the monitoring target space. No.
( 6 ) 模擬物標を監視対象空間に挿入離脱させ、 挿入時には反射面ま での距離と反射面の傾き (即ちビーム状のコ ヒーレン ト光に対して物標 表面の法線の成す角) とを様々 に変化させ、 受光器 6 による検知信号 7 の存否をチユ ッ クするこ とによって、 物標検知が可能であるこ とを確認 する。 (6) The simulated target is inserted into and removed from the monitored space, and at the time of insertion, the distance to the reflection surface and the inclination of the reflection surface (that is, the angle between the normal of the target surface and the beam-shaped coherent light). Are varied and the presence or absence of the detection signal 7 by the light receiver 6 is checked to confirm that the target can be detected.
( 7 ) 投光器 5をそのままの位置と姿勢で固定する。 (7) Fix the projector 5 in the same position and posture.
(第 1 の実施の形態の動作) (Operation of the first embodiment)
物標検知装置の第 1 の実施の形態の動作について説明する。 The operation of the target detecting device according to the first embodiment will be described.
投受光器 5 · 6の電源スィ ッチを入れると、 投光器 5から監視対象空 間に向って、 振幅変調された極細ビーム状のコ ヒーレ ン ト可視光 2が発 射される。 When the power switches of the emitters and receivers 5 and 6 are turned on, the coherent visible light 2 in the form of an ultra-fine beam with amplitude modulation is emitted from the emitter 5 toward the space to be monitored.
監視対象空間に物標 1 が存在しないと きは、 極細ビーム状のコ ヒーレ ン ト可視光 2 は、 同空間を通 り抜けて、 例えば光吸収遮蔽板 (無図示) に吸収される。 反射光は到来しない。 When target 1 does not exist in the monitored space, a coherent The visible light 2 passes through the space and is absorbed by, for example, a light absorbing shielding plate (not shown). No reflected light arrives.
監視対象空間に物標 1 が存在すると きは、 極細ビーム状のコ ヒ一レ ン 卜光 2が同物標表面の極小スポッ トを照射するこ と となる。 When the target 1 exists in the monitoring target space, the ultrafine beam-shaped coherent light 2 irradiates the minimum spot on the surface of the target.
する と、 同極小スポッ トから、 図 1 、 図 2又は図 4 に示す如く 、 特定 の方向に正反射光 3が生じる と共に、 四方八方にスぺッ クルパターン光 4が生じる。 Then, as shown in FIG. 1, FIG. 2, or FIG. 4, the specular reflected light 3 is generated in a specific direction, and the scattering pattern light 4 is generated in all directions, as shown in FIG. 1, FIG. 2 or FIG.
それらの反射光は、 投光器 5から物標 1 の表面までの距離が縮小する と きは、 強く な り、 その距離が拡大する と きは、 弱く なる。 The reflected light becomes stronger when the distance from the projector 5 to the surface of the target 1 decreases, and becomes weaker when the distance increases.
それらの反射光は又、 物標表面の光反射率が高く なると きは、 強く な り、 光反射率が低く なると きは、 弱く なる。 The reflected light is also stronger when the light reflectance of the target surface is higher, and weaker when the light reflectance is lower.
正反射光 3は、 物標表面の傾きが少しばかり大き く なる と、 元来た方 向 (受光器 6の方向) に戻る光は零となる (図 1 又は図 4参照) が、 ス ペッ クルパターン光 4の場合は、 物標表面の傾きが更に拡大したと して も、 元来た方向 (受光器 6の方向) に戻る光が完全に零になるという こ とはない。 The specularly reflected light 3 has zero light (see Fig. 1 or Fig. 4) returning to the original direction (toward the light receiver 6) when the inclination of the target surface is slightly increased. In the case of the circle pattern light 4, even if the inclination of the target surface is further enlarged, the light returning in the original direction (the direction of the light receiver 6) does not become completely zero.
これを要するに、 投受光器 5 · 6中の光電変換器 6 2 に戻って来る正 反射光 3 は、 当該投受光器 5 · 6から物標 1 までの距離が短く 、 物標表 面の光反射率が高く 、 且つ物標表面の傾きが零となったと き、 最強とな るが、 その傾きが少しばかり大き く なると、 零となる。 In short, the specularly reflected light 3 returning to the photoelectric converter 6 2 in the light emitting and receiving devices 5 and 6 has a short distance from the light emitting and receiving devices 5 and 6 to the target 1, and the light on the target surface It is strongest when the reflectance is high and the inclination of the target surface is zero, but it becomes zero when the inclination is slightly increased.
然しながら、 投受光器 5 · 6の光電変換器 6 2 に戻って来るスペッ ク ルパター ン光 4は、 投受光器 5 · 6から物標 1 までの距離が長く 、 物標 表面の光反射率が低く 、 且つ物標表面の傾きが大き く なつたと きでも、 完全に零になる という こ とはない。 However, specs Rupata emission light 4 returning to the photoelectric converter 6 2 of the emitter and receiver 5, 6 has a long distance from the emitter and receiver 5.6 to the target 1, the light reflectance of the target surface Even when the target surface is low and the inclination of the target surface becomes large, it does not become completely zero.
この出願の発明は、 こ う した現象を積極的に利用するのである。 The invention of this application actively utilizes such a phenomenon.
監視対象空間に物標 1 が進入又は存在すると きは、 投受光器 ( 5 * 6 ) の受光部入口 6。 及び受光光学系 6 , を経由して、 光電変換器 6 2 に 、 反射光が到来する。 到来する反射光は、 物標表面の傾きが零のと きは 正反射光 3、 傾きが大きいと きはスペッ クルパターン光 4 となる。 When target 1 enters or exists in the monitored space, the emitter / receiver (5 * 6 ) Receiver entrance 6). And the light receiving optical system 6, via a photoelectric converter 6 2, the reflected light arrives. The incoming reflected light is specularly reflected light 3 when the inclination of the target surface is zero, and speckle pattern light 4 when the inclination is large.
光電変換器 6 2 には、 多く の場合、 自然光や照明光等の環境光乃至外 乱光も又同時に侵入してく るのであるが、 それらの環境光乃至外乱光は 、 所望の反射光に重畳されて、 極めて大きなノイズとなる。 The photoelectric converter 6 2 is often, although than that will invade natural light or ambient light to disturbance light such as illumination light also simultaneously, their environmental light or disturbance light, superimposed on a desired reflected light It becomes extremely loud noise.
光電変換器 6 2 に到来した正反射光 3又はスペックルパターン光 4は 、 同変換器 6 2 によって、 電気的アナログ信号に変換される。 Specularly reflected light 3 or speckle pattern light 4 arriving on the photoelectric converter 6 2, by the converter 6 2, it is converted into an electrical analog signal.
変換された電気的アナログ信号の振幅が小なるときは、 対数増幅器 6 によって、 強力に伸長増幅をされ、 反対に大なるときは、 圧縮増幅を される。 When the converted electric analog signal has a small amplitude, the logarithmic amplifier 6 strongly expands and amplifies the converted signal.
従って、 図 4の如く物標表面の傾きが大なるときの微弱なスペッ クル パターン光 4であっても、 或は図 2の如く透明物体 1 , から到来する微 弱な正反射光 3であっても確実に検知することが出来るし、 更には鏡面 から到来する強力な正反射光であっても飽和することなく安定的に検知 するこ とが出来るのである。 Therefore, the weak speckle pattern light 4 when the inclination of the target surface is large as shown in FIG. 4 or the weak specular light 3 arriving from the transparent object 1 as shown in FIG. Even if it is strong specular reflection light coming from the mirror surface, it can be detected stably without saturation.
対数増幅された電気的アナログ信号中の変調周波数成分は、 直流再生 器 6 - によって濾波平滑され、 再生直流信号と成る。 しかし、 電気的ァ ナログ信号中の環境光乃至外乱光由来の直流成分 (ノイズ) は、 完全に 阻止され、 再生されない。 The modulation frequency component in the logarithmically amplified electric analog signal is filtered and smoothed by the DC regenerator 6-to be a regenerative DC signal. However, the DC component (noise) derived from ambient light or disturbance light in the electric analog signal is completely blocked and is not reproduced.
比較器 6 5 の非反転入力端子 ( + ) には、 常時、 基準電源 6 6 から基 準電圧が印加されている。 The non-inverting input terminal of the comparator 6 5 (+) is always from the reference power source 6 6 standards voltage is applied.
直流再生器 6 4 から出力された再生直流信号電圧は、 比較器 6 5 の反 転入力端子 (一) に印加される。 そして、 その再生直流信号電圧が上記 の基準電圧を超えたと きは、 比較器 6 5 の出力電圧が反転して、 物標 1 の検知信号 7 と成る。 検知信号 7は、 表示装置、 報音装置、 及び 又はメモ リ等に与えられ る。 Play DC signal voltage outputted from the DC regenerator 6 4 is applied to the inverted input terminal of the comparator 6 5 (1). The can and its reproduction DC signal voltage exceeds the reference voltage, inverts the output voltage of the comparator 6 5, and the detection signal 7 of the target 1. The detection signal 7 is given to a display device, a sound notification device, and / or a memory.
〔物標検知装置の第 2の実施の形態〕 [Second embodiment of target detection device]
この出願の発明の物標検知装置の第 2の実施の形態について詳細に説 明する。 A second embodiment of the target detecting device of the invention of this application will be described in detail.
(第 2の実施の形態の構成) (Configuration of Second Embodiment)
図 5は、 物標検知装置の第 2の実施の形態における直流再生器及び自 動追従形比較電圧発生器等の結線図である。 FIG. 5 is a connection diagram of a DC regenerator, an auto-following comparative voltage generator, and the like according to the second embodiment of the target detection device.
図 5 において、 6 A は線形増幅器の最後段、 6 4 は直流再生器、 6 6 は自動追従形比較電圧発生器、 I は両者に共通の入力端子、 6 5 は比較 器、 T r は出力 トランジスタである。 5, the last stage of 6 A is a linear amplifier, 6 4 DC regenerator 6 6 automatic tracking type comparison voltage generator, a common input terminal I for both 6 5 comparator, T r is the output It is a transistor.
直流再生器 6 4 は、 1 個の逆方向整流回路 ( D , ) と 1個の平滑回路 ( C , · R , ) との縱続接続回路から成る。 DC regenerator 6 4 consists縱続connection circuit of a single reverse rectifier circuit (D,) and one of the smoothing circuit (C, · R,) and.
逆方向整流回路 ( D , ) は 1個の直列枝路のみから成り、 その直列枝 路は負の向きに挿入された整流ダイオー ド D , のみから成る。 整流ダイ オー ド D , の順方向立上り電圧 V F は、 シリ コン製では、 約 0 . 6ボル 卜である (前掲 「電気工学ハン ドブッ ク」 第 4 3 2頁左欄下から第 9〜 8行参照) The reverse rectifier circuit (D,) consists of only one series branch, which consists of only the rectifier diode D, inserted in the negative direction. Rectifier die Hauts de D, the forward threshold voltage V F of the manufactured silicon, about 0.6 volt Bok a is (ninth to fourth 3 page 2 under the left column supra "Electrical Engineering Han Dobu'click" 8 Line)
平滑回路 ( C , · R , ) は、 1個の並列枝路のみから成り、 その並列 枝路は、 コ ンデンサ C , と抵抗 との並列接続回路から成る。 The smoothing circuit (C, R) consists of only one parallel branch, and the parallel branch consists of a parallel connection of a capacitor C and a resistor.
整流ダイオー ド の陰極は共通入力端子 I に接続され、 その陽極は 平滑回路 ( C , · R , ) の反グラ ン ド側端子 s , に接続され、 同平滑回 路 ( C , · R , ) のグラン ド側端子は直流電源 V c cを介してグラン ド (無図示) に接続され、 平滑回路 ( C , · R , ) の反グラ ン ド側端子 s , は更に、 図示の如く 、 直流再生器 6 4 の出力端子 ( u , ) に接続され る。 直流電源 V c cの電圧は、 この実施の形態では、 約 5ボル トである。 自動追従形比較電圧発生器 66 も、 1個の順方向整流回路 ( D 2 ) とThe cathode of the rectifier diode is connected to the common input terminal I, and the anode is connected to the anti-ground terminal s, of the smoothing circuit (C, R,), and the smoothing circuit (C, R,) Is connected to a ground (not shown) via a DC power supply Vcc, and the anti-ground side terminal s, of the smoothing circuit (C, R,) is further connected to a DC regeneration circuit as shown in the figure. vessel 6 4 output terminals (u,) to Ru is connected. The voltage of the DC power supply Vcc is about 5 volts in this embodiment. Automatic tracking type comparison voltage generator 6 6 also, one of the forward rectifier and (D 2)
、 1 個の平滑回路 ( C 2 · V R 2 ) との縱続接続回路から成る。 , And a cascade connection circuit with one smoothing circuit (C 2 · VR 2 ).
順方向整流回路 ( D 2 ) は、 1個の直列枝路のみから成り、 その直列 枝路は、 正の向きに挿入された整流ダイオー ド D 2 のみから成る。 順方 向整流ダイオー ド D , の順方向立上り電圧 V F も、 約 0. 6ボル卜であ る。 The forward rectifier circuit (D 2 ) consists of only one series branch, the series branch consisting only of the rectifier diode D 2 inserted in the positive direction. Forward Direction rectifying diode D, also the forward rise voltage V F of Ru about 0.6 Bol Bok der.
平滑回路 ( C 2 · V R 2 ) は、 1個の並列枝路のみから成り、 その並 列枝路は、 コ ンデンサ C 2 と、 滑り端子付抵抗分圧器 V R 2 との並列接 続回路から成る。 The smoothing circuit (C 2 · VR 2 ) consists of only one parallel branch, and the parallel branch consists of a parallel connection of a capacitor C 2 and a resistive voltage divider with a sliding terminal VR 2 .
整流ダイオー ド D 2 の陽極は共通入力端子 I に接続され、 その陰極は 平滑回路 ( C 2 · V R 2 ) の反グラ ン ド側端子 s 2 に接続され、 同平滑 回路 ( C 2 · V R 2 ) のグラ ン ド側端子はグラン ドに接続され、 抵抗分 圧器 V R 2 の滑り端子は、 自動追従形比較電圧発生器 66 の出力端子 U 2 に接続される。 滑り端子の手動調整による分圧比 αの変域は、 1 ≥ α 》 0である。 The anode of the rectifying diode D 2 is connected to the common input terminal I, the cathode is connected to the counter-Grad down de terminal s 2 of the smoothing circuit (C 2 · VR 2), the smoothing circuit (C 2 · VR 2 Gras emissions de terminal of) is connected to the ground, sliding terminal of the resistor divider VR 2 is connected to the output terminal U 2 of the automatic tracking type comparison voltage generator 6 6. The domain of the partial pressure ratio α due to the manual adjustment of the sliding terminal is 1 ≥ α >> 0.
抵抗分圧器 V R 2 の固定端子間の全抵抗値は、 説明の便宜上、 抵抗 R , の抵抗値と同程度とする。 即ち、 V R 2 = R 2 。 Total resistance value between the fixed terminals of the resistor divider VR 2, for convenience of explanation, the resistance R, resistance value and the same level. That is, VR 2 = R 2.
物標検知装置の第 2の実施の形態のその余の構成は、 第 1 の実施の形 態と同様である。 The rest of the configuration of the target detecting device according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
(第 2の実施の形態の動作) (Operation of the Second Embodiment)
電源スィ ッチ (無図示) を入れると、 図示の回路は忽ち定常状態に達 して、 直流電源 V c cから、 抵抗 、 整流ダイオー ド 、 整流ダイ オー ド D 2 、 及び抵抗分圧器 V R 2 ( = R , ) を通して、 定常電流 i s がグラ ン ドに流れる。 When the power sweep rate Tsu add switch (no shown), and our circuit shown in immediately steady state, the DC power supply V cc, resistor, rectifier diode, rectifier die Hauts de D 2, and resistor divider VR 2 ( = R,), a steady current i s flows to ground.
i s = ( V c c - V F X 2 ) / ( R , + V R 2 ) = ( V C C - V F X 2 ) / 2 R , ( 1 ) 整流ダイ オー ド と D 2 との接続点における定常電位 v s は、 グラ ン ド—直流電源 V c c—抵抗 R » 一整流ダイオー ド D , のルー トで計算 すれば、 is = (V cc-VFX 2) / (R, + VR 2 ) = (VCC - VFX 2) / 2 R, (1) stationary potential v s at the connection point between the rectifier die Hauts de and D 2 is graphene emissions de - DC power supply V cc- resistor R »one rectifying diode D, Calculating with the route of
V s = V c c - i s - R 1 - V F ( 2 ) グラ ン ド一抵抗 V R 2 —整流ダイオー ド D 2 のルー トで計算すれば、 v s = i s · V R 2 + V r ( 3 ) である。 式 2 と 3 を、 辺々相加えれば、 i s と V F は相殺され、 V s = V cc-is-R 1-VF (2) Ground resistance VR 2 — Calculating with the route of rectifier diode D 2 , v s = is · VR 2 + V r (3) is there. If Equations 2 and 3 are added to each other, is and V F cancel, and
2 V s = V c c ( 4 ) 故に、 v s = V c c Z 2 ( 5 ) となる。 2 V s = V cc (4) Therefore, v s = V cc Z 2 (5).
直流再生器 64 の出力端子の電位 V , 、 即ち比較器 6 5 の反転入力端 子 (一) の電位 V i は、 The potential V of the output terminal of the DC regenerator 6 4, i.e. the potential V i of the inverting input terminal of comparator 6 5 (1) is
V , = ( V c c / 2 ) + V F 2 . 5 + 0. 6 ( V ) V, = (V c c / 2) + V F 2.5 .5 + 0.6 (V)
= 3 . 1 ( V ) ( 6 ) となる。 = 3.1 (V) (6).
又、 分圧比 αは、 前述の通り、 1 ≥ α 〉〉 0であるから、 自動追従形比 較電圧発生器 6 6 の出力端子の電位 ν 2 、 即ち比較器 65 の非反転入力 端子 ( + ) の電位 V 2 は、 Further, the voltage dividing ratio alpha, as described above, 1 ≥ alpha >> from 0, the non-inverting input terminal of the automatic follow-up form comparisons voltage generator 6 6 potential [nu 2 of the output terminals, i.e. comparator 6 5 ( +) Potential V 2 is
V 2 = ( V c c / 2 - V F ) X α V 2 = (V c c / 2-V F) X α
= ( 2 . 5 - 0 . 6 ) X α = (2.5-0.6) X α
= 1 . 9 x α ( V ) ( 7 ) とな り、 ν , 》 ν 2 となる。 この関係を、 図 6 ( a ) の左端部に示す。 このと き、 比較器 6 5 の出力電位はロ ウ レベルとな り、 出カ ト ラ ンジ スタ T r はオフ となる。 この動作を、 図 6 ( b ) の左端部に示す。 = 1. 9 x α (V ) (7) and Do Ri, [nu, a "[nu 2. This relationship is shown at the left end of Fig. 6 (a). This and come, the output potential of the comparator 6 5 Ri Do a b c level, deca preparative La Nji Star T r is turned off. This operation is shown at the left end of Fig. 6 (b).
図 6 ( a ) は、 物標検知装置の第 2の実施の形態における直流再生器 及び自動追従形比較電圧発生器の入出力波形の模式図、 同図 ( b ) は、 同実施の形態における出力 トランジスタ T r のオンオフ状態の説明図で ある。 Fig. 6 (a) shows a DC regenerator according to the second embodiment of the target detection device. And schematic diagram of input and output waveforms of the automatic tracking type comparison voltage generator, FIG. (B) is an explanatory view of the on-off state of the output transistor T r in the embodiment.
次に、 線形増幅器の最終段 6 A から、 変調周波数成分 (低周波成分) が、 共通入力端子 I に到来すると、 同点 I の電位 V力 図 6 ( a ) の電 圧曲線 Vの如く 、 略正弦波状の変動を開始する。 Next, when the modulation frequency component (low frequency component) arrives at the common input terminal I from the final stage 6 A of the linear amplifier, the potential V force at the same point I is substantially equal to the voltage curve V in FIG. 6 (a). Start sinusoidal fluctuation.
この電圧曲線 Vは、 偶々 (たまたま) 正の半サイクルから始まってい るので、 先ず、 比較電圧発生回路 6 6 が整流平滑動作を開始する。 The voltage curve V may even s (happens) begins from the positive half cycle Runode, first, the comparison voltage generating circuit 6 6 starts rectification smoothing operation.
各正の半サイ クルにおいては、 共通入力端子 I の入力電位 Vが、 図 6 ( a ) の電圧曲線 Vの如く 、 定常電位 v s ( V c cの 2分の 1 ) よ り も 増加するために、 整流ダイオー ド の導通が阻止されると共に、 共通 入力端子 I から、 整流ダイオー ド D 2 —平滑回路 ( C 2 · V R 2 ) を経 由して、 前記定常電流 i s よ り も大きな脈動電流 i + 力 、 グラン ドに向 つて れる。 In each positive half cycle, the input potential V of the common input terminal I increases more than the steady potential v s (a half of V cc), as shown by the voltage curve V in FIG. to, with the conduction of the rectifier diode is blocked, the common input from terminal I, the rectifying diode D 2 - by reason through a smoothing circuit (C 2 · VR 2), the big pulsating Ri by constant current i s The current i + force is directed to ground.
その結果、 平滑回路 ( C 2 · V R 2 ) のコ ンデンサ C 2 の正の充電電 圧 ( v 2 / a ) 力 図 6 ( a ) の電圧曲線 v 2 に比例して、 サイ クル毎 に、 且つ段階的に増加する。 従って、 滑り端子の出力電位、 即ち比較電 圧発生回路 66 の出力電位が、 同曲線 v 2 の如く 、 サイクル毎に、 且つ 段階的に増加する。 As a result, the positive charging voltage (v 2 / a) of the capacitor C 2 of the smoothing circuit (C 2 · VR 2 ) is proportional to the voltage curve v 2 of FIG. 6 (a). And it increases step by step. Therefore, the output potential of the sliding pin, that is, the output potential of the comparator electrostatic pressure generating circuit 6 6, as the curve v 2, for each cycle, and stepwise increases.
次いで、 負の半サイクルが到来すると、 直流再生回路 64 も又整流平 滑動作を開始する。 Then, when the negative half cycle is reached, the DC reproduction circuit 6 4 also starts rectification flat smooth operation.
即ち、 各負の半サイクルにおいては、 共通入力端子 I の入力電位 Vが 、 図 6 ( a ) の電圧曲線 Vの如く に、 定常電位 v s ( V c cの 2分の 1 ) よ り も減少するために、 整流ダイオー ド D 2 の導通が阻止されると共 に、 直流電源 V c cから、 平滑回路 ( C > - R , ) 一整流ダイオー ド D i を経由して、 前記定常電流 i s よ り も大きな脈動電流 i - 力 共通入 力端子 I に向って流れる。 その結果、 コ ンデンサ C , の直流充電電圧 V a. (の絶対値 I V C 1 I ) が、 サイクル毎に、 且つ段階的に増大する。 That is, in each negative half cycle, the input potential V of the common input terminal I is lower than the steady potential v s (half of V cc), as shown by the voltage curve V in FIG. 6 (a). to rectifying the conduction of diode D 2 is blocked by the co, from the DC power supply V cc, the smoothing circuit (C> - R,) via an rectifying diode D i, the steady-state current i s Larger pulsating current i-force Flows toward force terminal I. As a result, (the absolute value IV C 1 I) of the DC charging voltage Va of the capacitor C, increases step by step in each cycle.
この時、 直流再生回路 64 の出力電位 V , は、 次式によって与えられ る。 At this time, the output potential V of the DC reproduction circuit 6 4, is Ru is given by the following equation.
v . = V c c - | V o l ( 8 ) 式 8からも窺知される通り、 直流再生回路 64 の出力電位 V , は、 図 6 ( a ) の電圧曲線 V , の如く 、 サイ クル毎に、 且つ、 段階的に減少す る。 . v = V cc - | as the chitin from V ol (8) Equation 8, the output potential V of the DC reproduction circuit 6 4, is, as the voltage curve V, in FIG. 6 (a), the per cycle And gradually decrease.
以上を要するに、 共通入力端子 I に変調周波数成分 (信号成分) が到 来したと きは、 比較電圧発生回路 66 の直流出力電位 v 2 が、 図 6 ( a ) の電圧曲線 v 2 の如く 、 サイクル毎に、 且つ段階的に増加し、 反対に 、 直流再生回路 64 の直流出力電位 V , が、 同図 ( a ) の電圧曲線 v > の如く 、 サイクル毎に、 且つ段階的に減少する。 In short the above, can the modulation frequency component (signal component) has brought arrives to the common input terminal I, the DC output potential v 2 of the comparison voltage generating circuit 6 6, as the voltage curve v 2 shown in FIG. 6 (a) for each cycle, and stepwise increased, on the contrary, the DC reproduction circuit 6 4 DC output voltage V, but as the voltage curve v> of FIG (a), for each cycle, and decreases in stages I do.
そして、 比較器 65 の反転入力端子 (一) の入力電位 V , と、 非反転 入力端子 ( + ) の入力電圧 V 2 との大小関係が遂に、 V , > V 2 から、 V , < V 2 へと反転するのである。 The input potential V of the inverting input terminal of the comparator 6 5 (1), and, the magnitude relation between the input voltage V 2 of the non-inverting input terminal (+) is finally, V,> from V 2, V, <V It flips to 2 .
その結果、 比較器 65 の出力電位はロウ レベルからハイ レベルへと反 転し、 出力 トランジスタ T r 力 図 6 ( b ) の如く オフ状態からオン状 態へと反転する。 As a result, the output potential of the comparator 6 5 is inverted from low level to high level inverted from the off state as the output transistor T r force diagram 6 (b) and to the on state.
こ こでは、 出力 トランジスタ T r のオン状態が、 物標 1 の検知信号と なる。 This Kodewa, the ON state of the output transistor T r, the detection signal of the target 1.
但し、 到来した被変調成分の振幅 Vがある閾値 (判定レベル) V t よ り も小なるときは、 V , と v 2 との大小関係は反転せず、 従って、 検知 信号は発せられない。 閾値 V t (判定レベル) は、 抵抗分圧器 V R 2 の 分圧比の調節によって調節される。 However, when even Ri by a threshold (determination level) V t with amplitude V of the incoming the modulated component becomes small, magnitude relation of V, and v 2 is not inverted, therefore, the detection signal is not issued. Threshold V t (determination level) is adjusted by adjusting the division ratio of the resistor divider VR 2.
以下においては、 到来した被変調成分の振幅 V力 閾値 V t (判定レ ベル) 未満のと きは、 暗レベル、 閾値 V t 以上のと きは、 明レベルとい う。 In the following, the incoming the modulated component amplitude V power threshold V t (determination Les DOO-out is less than Bell),-out bets dark level, less than the threshold value V t will leave a light level.
その後、 物標 1 が監視対象空間から離脱したときは、 図 6 ( a ) の如 く 、 V , と V 2 の大小関係が再び V > > V 2 に反転復帰し、 比較器 6 s の出力電位がロウレベルに反転復帰し、 出力 トランジスタ T r がオフ状 態に反転復帰する。 After that, when the target 1 leaves the monitored space, the magnitude relationship between V and V 2 reverses again to V>> V 2 as shown in Fig. 6 (a), and the output of the comparator 6 s potential is reversed back to the low level, the output transistor T r is inverted back to oFF state.
以上の通り、 物標検知装置の第 2の実施の形態によれば、 共通入力端 子 I に、 明レベルの変調周波数成分が到来したことを確実に検知するこ とが出来る。 As described above, according to the second embodiment of the target detection device, it is possible to reliably detect that a bright-level modulation frequency component has arrived at the common input terminal I.
従って監視対象空間に物標 1 が進入若しく は存在したこ とを確実に検 知するこ とが出来る。 Therefore, it can be reliably detected that the target 1 has entered or existed in the monitored space.
更に、 この実施の形態によれば、 共通入力端子 I に如何なる直流電圧 (即ちノイズ) が到来したと しても、 直流再生器 6 4 の出力電位 V , と 自動追従形比較電圧発生器 6 B の出力電位 v 2 との大小関係は反転せず 、 従って、 比較器 6 5 の出力電圧は決して反転しないのである。 Furthermore, according to this embodiment, the common input even if with any DC voltage (i.e., noise) arrives to the terminal I, the output potential V of the DC regenerator 6 4, an automatic tracking type comparison voltage generator 6 B the magnitude relationship between the output potential v 2 of the not inverted, therefore, the output voltage of the comparator 6 5 is in any way not reversed.
即ち、 共通入力端子 I の直流電位 Vが、 仮令 V c c ( 5ボルト) と同 じ レベルになったと しても、 自動追従形比較電圧発生器 6 6 の出力電圧 V 2 は、 高々、 V c c— V F = 5 — 0 . 6 = 4 . 4ボル トにしか達し得 ないのであるが、 この時既に、 直流再生器 6 4 の出力電位 V , は、 V c c と同程度に達しているから、 V i > V 2 なる関係は、 依然と して不変 である。 That is, the DC potential V of the common input terminal I is, even as it becomes the same level if V cc (5 volts), the output voltage V 2 of the automatic tracking type comparison voltage generator 6 6 at most, V cc - V F = 5 -.. 0 6 = 4 although 4 of not only reach the bolt, this time already, the output potential V of the DC regenerator 6 4, is because has reached the same level as V cc , V i> V 2, are still invariant.
反対に、 共通入力端子 I の直流電位 Vが仮令零ボルトに低下したと し ても、 直流再生器 6 4 の出力電位 V , は、 少なく とも V F 値 ( 0 · 6ボ ル 卜) を維持することが出来るのである力 s、 この時既に、 自動追従形比 較電圧発生器 6 6 の出力電位 v 2 は、 零ボルトに達しているから、 V l > V 2 なる関係は、 依然と して不変である。 従って、 仮令、 環境光乃至外乱光由来の直流成分 (ノ イズ) が、 共通 入力端子 I に到達したと しても、 比較器 65 の出力電位は決して反転せ ず、 出力 ト ラ ンジスタ T r がオン状態に反転するこ とはない。 Maintaining Conversely, even if the DC potential V of the common input terminal I has dropped to if zero volts, the output voltage V of the DC regenerator 6 4, is at least V F value (0.6 Bo Le Bok) by that it is a force s to, this time already, the output potential v 2 of the automatic follow-up form comparisons voltage generator 6 6 because they reached zero volts, V l> V 2 becomes relationship and still Is immutable. Therefore, if the DC component from the ambient light to disturbance light (noise) can be to have reached the common input terminal I, the output potential of the comparator 6 5 never not inverted, the output preparative La Njisuta T r Does not reverse to the on state.
このこ とは、 この実施の形態の大いなる利点である。 This is a great advantage of this embodiment.
第 2の実施の形態のその余の作用効果は、 凡そ以下の通りである。 Other operational effects of the second embodiment are approximately as follows.
( 1 ) この実施の形態によれば、 最大可検出距離と可検出距離範囲が 共に大幅に拡大した。 例えば、 黒色カーボン紙については 2〜 4 5 c m 、 黒ゴムについては 2〜 7 0 c m、 黒アルマイ 卜 については 2〜 1 0 0 c m、 茶色段ボール紙については 2〜 1 0 0 c m、 白色コ ピー紙につい ては 2〜 1 2 0 c m、 透過率 9 1 %の透明プラスチッ クについては 2〜 2 6 0 c mとなった。 但し、 環境照度は 3 0 0ルクス ( 2 0 W蛍光灯下 2 m ) 、 物標表面の傾きは 1 0度以内である。 (1) According to this embodiment, both the maximum detectable distance and the detectable distance range are greatly expanded. For example, 2 to 45 cm for black carbon paper, 2 to 70 cm for black rubber, 2 to 100 cm for black alumite, 2 to 100 cm for brown corrugated paper, white copy. For paper, it was 2 to 120 cm, and for transparent plastic with a transmittance of 91%, it was 2 to 260 cm. However, the ambient illuminance is 300 lux (2 m under a 20 W fluorescent lamp), and the inclination of the target surface is within 10 degrees.
( 2 ) レーザダイオー ド 52 の発する光はコ ヒーレン トであるから、 投光光学系 5 , によって、 ビームウェス ト怪を非常に小さ く 絞るこ とが 出来、 従って高分解能を達成するこ とが出来る。 (2) Since the light emitted from the laser diode 5 2 are co Heeren DOO, projection optical system 5, by, can and this narrow beam Wes preparative Kai a rather very small, therefore the child achieve high resolution Can be done.
例えば、 5 0 m φの髪の毛を、 1 5 c m程離れた所から、 容易に検 知するこ とが出来る。 For example, a hair of 50 mφ can be easily detected from a place about 15 cm away.
又、 1 0 0 w m Φ程のケーブル心線を、 7 0 c mも離れた所から、 容 易に検知するこ とが出来る。 In addition, a cable core of about 100 wm Φ can be easily detected from a place as far as 70 cm away.
或は、 0. l m m <) X l . 5 mm程度の錫メ ツ キ線を、 5 0 c mも離 れた所から、 容易に検知するこ とが出来る。 Alternatively, a tin-plated wire of about 0.1 mm <) Xl.5 mm can be easily detected from a place 50 cm away.
( 3 ) ビーム状コ ヒーレン ト光 2に対する物標表面の傾きが非常に大 き く なつても、 当該物標を検知するこ とが出来る。 (3) Even if the inclination of the target surface with respect to the beam-shaped coherent light 2 becomes extremely large, the target can be detected.
例えば、 6 0 c m (乃至 4 0 c m) 離れた白コ ピー紙が 7 0度 (乃至 8 0度) 傾いた場合であっても、 確実に検知するこ とが出来るし、 For example, even when white copy paper distant from 60 cm (or 40 cm) is inclined by 70 degrees (or 80 degrees), it can be reliably detected.
2 0 c m (乃至 1 5 c m ) 離れた黒カーボン紙が 6 5度 (乃至 8 0度 ) 傾いた場合であっても、 確実に検知するこ とが出来る。 Black carbon paper 20 cm (~ 15 cm) away from 65 degrees (~ 80 degrees) ) Even if it is tilted, it can be detected reliably.
( 4 ) 無色透明又は茶色半透明の瓶又は円筒中の煙であっても、 検知 するこ とが出来る。 そのためのビーム状コ ヒ一レ ン ト光は、 当該無色透 明又は茶色半透明の瓶又は円筒の表面に対して、 斜めに照射しなければ ならない。 (直角では、 検出困難である) 。 (4) Smoke in a colorless transparent or brown translucent bottle or cylinder can be detected. The beam-shaped coherent light for this purpose must be applied obliquely to the surface of the colorless transparent or brown translucent bottle or cylinder. (At right angles, it is difficult to detect.)
( 5 ) 無色透明な瓶又は円筒中の水をも検知することが出来る。 その ためのビーム状コ ヒーレ ン ト光は、 当該無色透明な瓶又は円筒の表面に 対して斜めに照射させると共に、 透過光を逆向きに反射させるための反 射板 (例えば白紙) を透過光側に配置しなければならない。 水の在る無 しで、 屈折率が変わるので、 透過光が戻って来たり、 来なかったりする 訳である。 (5) Water in colorless and transparent bottles or cylinders can also be detected. The beam-shaped coherent light for this purpose is applied obliquely to the surface of the colorless and transparent bottle or cylinder, and transmitted through a reflecting plate (for example, white paper) for reflecting transmitted light in the opposite direction. Must be placed on the side. In the absence of water, the refractive index changes, so transmitted light may or may not come back.
( 6 ) 可視光 (赤色光) を発するレーザダイオー ド 5 2 を用いている から、 照射スポッ 卜を容易に視認することが出来る。 従って、 投受光器 5 · 6の取付作業が容易になる。 (6) because using the laser diode 5 2 which emits visible light (red light) can be easily visually recognize the irradiation spot Bok. Therefore, the work of mounting the light emitting and receiving devices 5 and 6 becomes easy.
( 7 ) レーザダイオー ド 5 2 の発する信号光を、 発振器 5 4 の出力周 波数 (例えば 5キロへルツ) で断続変調したから、 自然光乃至照明光由 来の電流成分 (即ち直流成分) を阻止し、 当該信号光由来の電流成分 ( 交流成分) を抽出することが極めて容易になった。 (7) blocking the signal light emitted from the laser diode 5 2, since the intermittent modulated by oscillator 5 4 output frequency (e.g. Ruth to 5 miles), natural light or illumination Mitsuyoshi come current component (i.e., DC component) However, it became extremely easy to extract the current component (AC component) derived from the signal light.
( 8 ) 受光器 6のホ トダイオー ド 6 2 に、 暗電流が最小のものを用い 、 対数増幅器 6 3 中の非線形ダイオー ドに、 順方向指数特性が原点近傍 にまで延びているものを用いたから、 ダイナミ ッ クレ ンジが大幅に拡大 された。 即ち、 (8) to e Todaio de 6 2 photodetectors 6, using a dark current that minimal, the non-linear diode of the logarithmic amplifier 6 3, because I used as the forward index characteristics extends to near the origin However, dynamic cleanliness has been greatly expanded. That is,
極微弱なスペッ クルパター ン光 4が到来したとき、 当該ホ トダイォー ド 6 2 によって光電変換をすると、 時には 1 0マイクロア ンペア以下の 極微弱な電流とならざるを得ないが、 それでも当該対数増幅器 6 3 によ つて強力な伸長増幅をしてその出力電圧を 2ボルト余の程度にまでレべ ルアップするこ とが出来るし、 When very weak Supe' Kurupata emission light 4 is reached, when the photoelectric conversion by the host Todaio de 6 2, but inevitably the times 1 0 microamperes following very weak current, still the logarithmic amplifier 6 3 , the output is amplified to about 2 volts. You can go up
強力な正反射光 3が到来したときは、 当該対数増幅器 63 によって圧 縮增幅をして、 その出力電圧を最終段増幅器の飽和直前の電圧、 例えば 4ボル 卜余の程度に止 (と ど) めるこ とが出来る。 この間の感度調整はStrong when the positive reflected light 3 has come, and the compression增幅by the logarithmic amplifier 6 3, saturation of the voltage immediately before the final stage amplifier the output voltage, for example, 4 stop the degree of Bol Bok excess (and etc. ) The sensitivity adjustment during this time
、 一切不要である。 , No need at all.
( 9 ) そのため、 直流電源 8の低電圧化 · 低消費電流化を達成するこ とが出来た。 実際、 5ボル 卜 ( 4 · 5〜 6 · 5ボル卜) · 4 0 ミ リ アン ペア以下を達成することが出来た。 (9) Therefore, the DC power supply 8 was able to achieve lower voltage and lower current consumption. In fact, we were able to achieve 5 volts (4, 5-6, 5 volts) and 40 milliamps or less.
( 1 0 ) 比較電圧発生器 66 を自動追従形と したから、 自然光乃至照明 光由来の直流成分を完全に阻止するこ とが可能になった。 (1 0) from the automatic tracking type the comparison voltage generator 6 6 has enabled the completely prevents child DC components from natural light or illumination light.
( 1 1 ) 受光器 6には A G C回路を不要としたから、 物標 1 の瞬時的検 出が可能になった。 (11) Since the AGC circuit is not required for the receiver 6, instantaneous detection of the target 1 is possible.
( 1 2 ) ダイナミ ック レンジを大幅に拡大したから、 対象物標を選 (え ) り好みする必要がなく なった。 (12) The dynamic range has been greatly expanded, eliminating the need for selecting and liking target targets.
[物標検知装置の第 3の実施の形態] [Third Embodiment of Target Detector]
この出願の発明の物標検知装置の第 3の実施の形態について詳細に説 明する。 A third embodiment of the target detecting device of the invention of this application will be described in detail.
(構成) (Constitution)
図 7は、 同第 3の実施の形態の要部を成す二つの抵抗分圧器と二つの 比較器の結線図である。 FIG. 7 is a connection diagram of two resistance voltage dividers and two comparators, which are main parts of the third embodiment.
図 7において、 u , は図 5の直流再生器 64 の出力端子 u , と同一、 u 2 は同図の自動追従形比較電圧発生器 66 の出力端子 u 2 と同一、 V R 2 は平滑回路 ( C 2 · V R 2 ) の抵抗分圧器 V R 2 と同一、 S l 、 sIn FIG. 7, u, output terminals u, identical, u 2 is the output terminal u 2 the same, VR 2 of the comparison voltage generator 6 6 automatic follow-up type of drawing of the DC regenerator 6 4 5 smooth Same as the resistor divider VR 2 in the circuit (C 2 · VR 2 ), S l , s
2 はそれぞれ、 平滑回路 ( C 2 · V R 2 ) の反グラ ン ド側端子 S i 、 S 2 と同一である。 2 is the same as the anti-ground terminal S i, S 2 of the smoothing circuit (C 2 · V R 2).
そして、 V R 3 は第 2の滑り端子付抵抗分圧器、 651は第 1 の比較器 (実は第 2の実施の形態の比較器 65 と同一) 、 652は第 2の比較器、 Τ Γ 1は第 1 の出力 ト ラ ンジスタ、 T r2は第 2の出力 ト ラ ンジスタ、 0 > は第 1 の出力端子、 02 は第 2の出力端子、 X , は第 1 の論理出力、 X 2 は第 2の論理出力である。 Then, VR 3 and the second sliding pin resistor-divider, 6 51 first comparator (In fact the same as the comparator 6 5 in the second embodiment), 6 52 second comparator, the T gamma 1 first output bets la Njisuta, T r2 second output preparative La Njisuta, 0 > the first output terminal, the 0 2 second output terminals, X, the first logic output, X 2 is a second logical output.
第 1 の出力端子 0 , 及び第 2の出力端子 02 には、 必要に応じて、 組 合せ論理回路 (図 9参照) が接続付加される。 (それについては、 後述 する) 。 A first output terminal 0, and the second to the output terminal 0 2, if necessary, (see FIG. 9) set combined logic circuit is connected added. (More on that later).
当該第 3の実施の形態は、 前記第 2の実施の形態に対して、 第 2の抵 抗分圧器 V R 3 と、 第 2の比較器 652と、 第 1 の出力 トランジスタ T r l と、 第 2の出力 トランジスタ T r2とを、 付加して成るものである。 因み に、 第 1 の比較器 651は、 前記第 2の実施の形態における唯一の比較器 65 と同一である。 The third embodiment differs from the above second embodiment, a second resistor divider VR 3, the second comparator 6 52, a first output transistor T rl, the 2 and an output transistor Tr2 . The Chinami, the first comparator 6 51 is the same as the only comparator 65 in the second embodiment.
第 2の抵抗分圧器 V R 3 の高電圧側端子 (反グラ ン ド側端子) は、 前 記抵抗分圧器 V R 2 の滑り端子に接続され、 第 2の比較器 652の反転入 力端子 (一) は、 第 1 の比較器 651の反転入力端子 (一) に対して並列 に接続され、 非反転入力端子 ( + ) は、 第 2の抵抗分圧器 V R 3 の滑り 端子に接続され、 第 2の比較器 652の出力端子は、 第 2の出カ トランジ スタ T r2のベースに接続される。 The second high-voltage terminal of the resistor divider VR 3 (anti Grad down de side terminal) is connected before Symbol sliding terminal of the resistor divider VR 2, the inverting input terminal of the second comparator 6 52 ( I) is connected in parallel to the inverting input terminal of the first comparator 6 51 (1), the non-inverting input terminal (+) is connected to the second sliding terminal of the resistor divider VR 3, the output terminal of the second comparator 6 52 is connected to the base of the second deca transistors T r2.
第 2の抵抗分圧器 V R 3 自体の分圧比を 13 とすれば、 13の変域は、 1 ≥ )3 》 0でなければならない。 Assuming that the voltage dividing ratio of the second resistor voltage divider VR 3 itself is 13, the domain of 13 must be 1 ≥) 3 >> 0.
なお、 第 1 、 第 2の出力 ト ラ ンジスタ T r ,、 T r 2は、 場合によっては 省略するこ とが出来る。 It should be noted, first, second output door La Njisuta T r ,, T r 2 is, in some cases it is and this will be omitted.
物標検知装置の第 3の実施の形態のその余の構成は、 第 2の実施の形 態と同様である。 The remaining configuration of the target detecting device according to the third embodiment is the same as that of the second embodiment.
(動作) (motion)
図 8 ( a ) は、 同第 3の実施の形態における、 第 1及び第 2の比較器 65 ,及び 65 2の入出力波形の模式図である。 FIG. 8A shows the first and second comparators in the third embodiment. 65 is a schematic diagram of input and output waveforms of 65 and 652. FIG.
図 8 ( a ) において、 Vは、 前段の直流再生器 64 と自動追従形比較 電圧発生器 66 との共通入力端子 I (図 5参照) の入力電位、 V , は、 第 1 及び第 2の比較器 651及び 6 S2の各反転入力端子 (一) の入力電位 、 V 2 は、 第 1 の比較器 651の非反転入力端子 ( + ) の入力電位、 v 3 は、 第 2の比較器 652の非反転入力端子 ( + ) の入力電位 ( = ]3 ν 2 <In FIG. 8 (a), V is the input potential of the common input terminal I (see FIG. 5) of the preceding stage of the DC regenerator 6 4 and the automatic tracking type comparison voltage generator 6 6, V, the first and second input potential of each inverting input terminal of the second comparator 6 51 and 6 S2 (one), V 2 is input potential of the non-inverting input terminal of the first comparator 6 51 (+), v 3 is the second Input potential (=) 3 ν 2 <of the non-inverting input terminal (+) of the comparator 6 52
V 2 ) であな。 V 2)
図 8 ( b ) は、 同第 3の実施の形態における、 第 1及び第 2の出力 卜 ラ ンジス夕 Τ Γ ,及び Τ Γ 2のオンオフ状態の説明図である。 FIG. 8 (b), in the same third embodiment, the first and second output Bok La Njisu evening T gamma, and is an explanatory view of T gamma 2 on-off state.
図 8 ( b ) において、 出力 1 とは、 第 1 の出力 ト ラ ンジスタ T r l 2 の オンオフ状態、 出力 2 とは、 第 2の出力 トラ ンジスタ丁 Γ 2のオンオフ状 態である。 8 (b), the output 1 and the first output preparative La Njisuta T rl 2 on-off state, and the output 2, the second on-off state of the output tiger Njisuta Ding gamma 2.
変調周波数成分 (信号) が、 共通入力端子 I に、 時点 。 において、 到達すると、 前述の如く直流再生器 64 と自動追従形比較電圧発生器 6 6 の整流平滑動作が始まる。 The modulation frequency component (signal) is applied to the common input terminal I. In, is reached, it begins rectification smoothing operation of the DC regenerator 6 4 and the automatic tracking type comparison voltage generator 6 6 as described above.
そして、 直流再生器 64 の出力電圧 V , が、 負の半サイ クル毎に減少 し、 自動追従形比較電圧発生器 66 の出力電圧 ν 2 が、 正の半サイクル 毎に増加する。 同時に、 第 2の抵抗分圧器 V R 3 の出力電圧 ν 3 ( = βThen, the output voltage V of the DC regenerator 6 4, but decreased for each negative half cycle, the output voltage [nu 2 of the automatic tracking type comparison voltage generator 6 6 is increased for each positive half cycle. At the same time, the output voltage [nu 3 of the second resistor divider VR 3 (= beta
V 2 < V 2 ) も、 これに比例して正の半サイクル毎に增加する。 V 2 <V 2) also increases in proportion to this every positive half cycle.
その結果、 V \ と ν 2 の大小関係が、 時点 において、 V l > V 2 から V , < V 2 に反転し、 それによつて、 第 1 の比較器 651の出力電圧 が、 ロウ レベルからハイ レベルに転換し、 第 1 の出力 ト ラ ンジスタ T r , が、 オフ状態からオン状態に反転する。 但し、 到来した被変調成分 (信 号) の振幅が第 1 の閾値 (第 1 の判定レベル) V t lよ り も小なると きは 、 この限りでない。 第 1 の閾値 (第 1 の判定レベル) V t ,は、 第 1 の抵 抗分圧器 V R 2 の分圧比 αのみの関数である。 次いで、 V , と V 3 ( = β V 2 ) の大小関係も、 時点 t 2 ( t 2 > tAs a result, the magnitude relation between V \ and [nu 2, at time, V from V l> V 2, inverted to <V 2, I it connexion, the output voltage of the first comparator 6 51, the low-level Then, the first output transistor Tr , inverts from the off state to the on state. However, this does not apply when the amplitude of the incoming modulated component (signal) is smaller than the first threshold value (first determination level) Vtl . The first threshold value (first determination level) V t, is a function of the partial pressure ratio α only the first resistor divider VR 2. Next, the magnitude relationship between V, and V 3 (= β V 2) is also determined at time t 2 (t 2 > t
, ) において、 V , > V から、 V ! < V に反転し、 それによつて第,), V,> V, V! <V
2の比較器 652の出力電圧も、 ロウ レベルからハイ レベルに反転し、 第 2の出力 トランジスタ T r2も、 オフ状態からオン状態に反転する。 但し 、 到来した被変調成分 (信号) の振幅が第 2の閾値 (第 2の判定レベル ) V t2 ( > V t .) よ り も小なるときは、 この限りでない。 第 2の閾値 ( 第 2の判定レベル) V t2は、 第 1 の抵抗分圧器 V R 2 の分圧比 α及び第 2の抵抗分圧器 V R 3 の分圧比 3の関数である。 The output voltage of the second comparator 6 52 inverts from low level to high level, the second output transistor T r2 is also reversed from the OFF state to the ON state. However, the amplitude a second threshold value (second determination level) of the arriving the modulated component (signal) V t2 (> V t.) Good Ri when it becomes small this shall not apply. A second threshold value (second determination level) V t2 is a function of the partial pressure ratio 3 of the first voltage division ratio of the resistor divider VR 2 alpha and a second resistive divider VR 3.
第 3の実施の形態によれば、 図 4の光電変換器 62 に到来する被変調 光 (反射信号光) の強さ、 従って又、 図 5の直流再生器 64 の入力端子 I に到来する被変調周波数成分 (信号電圧) の大きさ Vは、 三つのレべ ルに区分される。 即ち、 第 1 の閾値 (第 1 の判定レベル) V t l未満の 「 暗レベル」 と、 第 1 の閾値 V t l以上第 2の閾値 V t2 (第 2の判定レベル ) 未満の 「灰 (かい) レベル」 と、 第 2の閾値 V 12以上の 「明レベル」 と、 にである。 According to the third embodiment, the modulated light that arrives at the photoelectric converter 6 2 in FIG. 4 (reflected signal light) intensity, thus also arriving at the input terminal I of the DC regenerator 6 4 5 The magnitude V of the modulated frequency component (signal voltage) is divided into three levels. That is, a “dark level” that is less than the first threshold (first determination level) Vtl, and a “gray” that is equal to or more than the first threshold Vtl and less than the second threshold Vt2 (second determination level). level ", and" bright level "of the second threshold value V 12 or more, a two.
( 1 ) それ故、 この実施の形態によれば、 印刷物等の中間色 (灰レベ ル) を検知するこ とができる。 (1) Therefore, according to this embodiment, it is possible to detect an intermediate color (ash level) of a printed material or the like.
( 2 ) 物体表面の暗レベルと明レベルとの境界を検知することが出来 る。 このと き、 暗レベルと明レベルの境界は、 灰レベルと して検知され る。 (2) The boundary between the dark level and the light level on the object surface can be detected. At this time, the boundary between the dark level and the light level is detected as the gray level.
( 3 ) 透明シー トのエッジの蛇行を検知することが出来る。 (3) The meandering of the edge of the transparent sheet can be detected.
[物標検知装置の第 4の実施の形態] [Fourth embodiment of target detection device]
この出願の発明の物標検知装置の第 4の実施の形態について詳細に説 明する。 A fourth embodiment of the target detecting device of the invention of this application will be described in detail.
(構成) (Constitution)
図 9は、 同第 4の実施の形態の要部を成す三つの組合せ論理回路の各 ブロ ッ ク図である。 FIG. 9 shows each of the three combinational logic circuits forming the main part of the fourth embodiment. It is a block diagram.
図 9 において、 L , は第 1 の組合せ論理回路、 L 2 は第 2の組合せ論 理回路、 L 3 は第 3の組合せ論理回路、 そして、 ブロ ッ ク 「 N O T」 は 否定回路 (反転回路) 、 ブロ ッ ク 「 A N D」 は論理積回路、 I , は第 1 の共通入力端子、 1 2 は第 2の共通入力端子、 X , は第 1 の共通入力、 X 2 は第 2の共通入力である。 In Figure 9, L, the first combination logic circuit, L 2 is the second combination logical circuit, L 3 is a third combinational logic circuit, and block "NOT" is NOT circuit (inverter circuit) , block "AND" logic product circuit, I, the first common input terminal, 1 2 and the second common input terminal, X, a first common input, X 2 is a second common input is there.
これらの回路の第 1 、 第 2の共通入力端子 1 > I 2 を、 図 7 (第 3 の実施の形態) の第 1 、 第 2の出力端子 0 , 、 〇 に接続したものが、 この実施の形態である。 The circuit in which the first and second common input terminals 1> I 2 of these circuits are connected to the first and second output terminals 0, 〇 in FIG. 7 (third embodiment), It is a form of.
(動作) (motion)
第 1 、 第 2、 第 3の組合せ論理回路 、 L 2 L 3 の論理出力(:、 B、 Aはそれぞれ、 次の論理式、 によって与えられる。 First, second, third combinational logic circuit, the logic output of the L 2 L 3 (:, B , A respectively, the following logical expression is given by.
C = ~" X 1 · , X 2 、 C = ~ "X 1 ·, X 2,
B = 1 · , X 2 、 B = 1 ·, X 2,
A = 1 · X 2 、 A = 1 · X 2,
但し、 論理変数 X , は前記出力 1 の論理値、 論理変数 χ 2 は前記出力 2の論理値であり、 「,」 は否定記号 (反転記号) 、 「 · 」 は論理積記 号 (アン ド記号) である。 Where the logical variable X, is the logical value of the output 1, the logical variable χ 2 is the logical value of the output 2, “,” is a negation symbol (inversion symbol), and “·” is a logical product symbol (AND). Symbol).
因みに、 組合せ論理回路については、 当業者に周知の通り、 論理式が 与えられれば、 それに基づいて回路構造を導出するこ とが出来る。 それ 故、 組合せ論理回路に関する限り、 回路の構造規定を、 論理式によって 代位させるこ とが出来る。 Incidentally, as for a combinational logic circuit, as is well known to those skilled in the art, if a logical expression is given, a circuit structure can be derived based on the logical expression. Therefore, as far as the combinational logic circuit is concerned, the circuit structure specification can be replaced by a logical expression.
被変調周波数成分 (信号) のレベルの違いによる、 論理出力 Α、 Β、 Cの違いを明確にする。 Clarify the difference between the logical outputs Α, Β, and C due to the difference in the level of the modulated frequency component (signal).
( 1 ) 同振幅が暗レベルにあるときは、 X i 、 X 2 が共に 0であるか ら、 A = 0、 B = 0、 C = l 、 (1) When the same amplitude is at the dark level, since both X i and X 2 are 0, A = 0, B = 0, C = l,
( 2 ) 同振幅が、 灰レベルにあるときは、 X , = 1 、 2 = 0 となる から、 (2) When the amplitude is at the gray level, X, = 1 and 2 = 0,
A = 0、 B = l 、 C = 0、 A = 0, B = l, C = 0,
( 3 ) 同振幅が、 明レベルにあると きは、 X , 、 X 2 は共に 1 となる から、 (3) the same amplitude is, comes to be in the light level, X,, since X 2 is 1 and both,
A = l 、 B = 0、 C = 0、 A = l, B = 0, C = 0,
である。 It is.
明レベル信号 V ( V≥ V t2) が、 共通入力端子 I に、 時点 t。 におい て、 到来したときの、 論理出力 A、 B、 Cの反転時間の違いを明確にす る。 Bright level signal V (V≥ V t2) is, to the common input terminal I, time t. Clarify the difference between the inversion times of logic outputs A, B, and C when they arrive.
( a ) 時間帯 t。 < t < t , では、 x! 、 X 2 は共に 0であるから、 (a) Time zone t. <t <t, then x! , X 2 are both 0,
A = 0、 B = 0、 C = l 、 A = 0, B = 0, C = l,
( b ) 時間帯 t , ≤ t < t 2 では、 X , = 1 、 X 2 = 0 となるから、 (b) In the time zone t, ≤ t <t2, X, = 1 and X2 = 0,
A = 0、 B = 1 、 C = 0、 A = 0, B = 1, C = 0,
( c ) 時間帯 t 2 ≤ tでは、 x > 、 x 2 は共に 1 となるから、 (c) In the time zone t 2 ≤ t, both x> and x 2 are 1, so
A = l 、 B = 0、 C = 0、 A = l, B = 0, C = 0,
となる。 Becomes
灰レベル信号 v ( V t l≤ V < V t2) 、 共通入力端子 I に、 時点 t。 において到来したときの、 論理出力 B、 Cの反転時間の違いを明確にす る。 Gray level signal v ( Vtl ≤ V < Vt2 ), common input terminal I, time t. Clarify the difference between the inversion times of the logic outputs B and C when they arrive at.
( a ' ) 時間帯 t。 く t < t , ' では、 X , 、 X 2 は共に 0である力、 ら、 (a ') Time zone t. If t <t, 'then X,, X 2 are both 0,
A = 0、 B = 0、 C = l 、 A = 0, B = 0, C = l,
( b ' ) 時間帯 t , ' ≤ tでは、 x , = 1 、 χ = 0であるから、 (b ') At time t,' ≤ t, x, = 1 and χ = 0,
Α = 0、 B = l 、 C = 0、 となる。 当然、 " , ' > t , である。 Α = 0, B = l, C = 0, Becomes Of course, ", '> t,.
灰レベル信号 vによって、 論理出力 Αが反転することはない。 The logic level Α is not inverted by the gray level signal v.
(三値レベル検知システム) (Tri-level detection system)
移動する長尺物体 1 3 表面の反射率大なる領域 (明レベル) 、 中位の 領域 (灰レベル) 、 及び小なる領域 (暗レベル) の検知システムについ て説明する。 Reflectance large a region of the moving elongated object 1 3 surface (light level), regions of medium (high level), and describes the detection system small a region (dark level).
図 1 0は同検知システムの説明図であって、 同図 ( a ) の上側部分は その側面図、 下側部分は長尺物体の平面図、 同図 ( b ) は同検知システ ムの動作説明図である。 Fig. 10 is an explanatory diagram of the detection system. In Fig. 10 (a), the upper part is a side view, the lower part is a plan view of a long object, and (b) is the operation of the detection system. FIG.
図 1 0 ( a ) において、 1 3 は不透明乃至半透明の移動する長尺物体 、 2は投射レーザ光、 4〜 3は長尺物体 1 3 による反射光 (スペックル パターン光 4乃至正反射光 3 ) である。 そして、 矢印 aは長尺物体 1 3 の移動方向を示す。 In FIG. 1 0 (a), 1 3 long object moving opaque or translucent, 2 a projection laser beam, 4-3 is light reflected by the long object 1 3 (speckle pattern light 4 to the regular reflection light 3). The arrow a shows the direction of movement of the long object 1 3.
長尺物体 1 3 の表面には、 図 1 0 ( a ) の下側の平面図の如く 、 反射 率の犬なる領域 ( A ) 、 中間の領域 ( B ) 及び小なる領域 ( C ) が、 交 互に若しく は順不同で存在する。 各領域の境界には、 段差があっても差 し支えない。 On the surface of the long object 13, a dog area (A), a middle area (B), and a small area (C) having a reflectance as shown in the lower plan view of FIG. They exist alternately or in any order. There may be steps at the boundaries of each area.
投射レーザ光 2は、 長尺物体 1 3 の表面に対して、 斜め又は直角に入 射せしめられる。 Projected laser beam 2, to the long object 1 3 surface, is caused to obliquely or perpendicularly incident morphism.
投射レーザ光 2の始点及び反射光 4〜 3の終点には、 第 4の実施の形 態の投受光器 (無図示) が配置される。 At the start point of the projection laser light 2 and at the end point of the reflected lights 4 to 3, a light emitting and receiving device (not shown) according to the fourth embodiment is arranged.
図 1 0 ( b ) の上側部分は、 長尺物体 1 3 の移動につれて、 表面の反 射率及びそれに依存する信号レベルが変動することを表す。 同図 ( b ) の下部は、 O U T 1及び O U T 2 (図 8の出力 1及び出力 2 ) が、 長尺 物体 1 3 の移動につれて、 変動するこ とを表す。 The upper portion of FIG. 1 0 (b), as the movement of the long object 1 3, the reflectivity and signal level depending on its surface indicating that varies. The lower part of FIG. (B) is, OUT 1 and OUT 2 (Output 1 and Output 2 in Figure 8) is, as the movement of the long object 1 3, represents that you change.
長尺物体 1 3 の反射率大なる領域 ( A ) が、 投射レーザ光 2の光路を 横断すると、 図 5の入力端子 I の信号レベル vが判定レベル 1 及び 2を 超えるから、 0 U T 1及び 0 U T 2が共に論理 1 となり、 図 9の論理出 力 Aだけが 1 となる。 Long object 1 3 reflectance large a region (A) is the optical path of the projected laser beam 2 When traversing, since the signal level v of the input terminal I in Fig. 5 exceeds the judgment levels 1 and 2, both 0 UT 1 and 0 UT 2 become logic 1, and only the logic output A in Fig. 9 becomes 1.
反射率中間の領域 ( B ) が投射レーザ光 2 を横断すると、 0 U T 1 が 論理 1 、 0 U T 2が論理 0 となり、 図 9の論理出力 Bだけが 1 となる。 When the area (B) in the middle of the reflectivity traverses the projected laser beam 2, 0 UT 1 becomes logic 1 and 0 UT 2 becomes logic 0, and only the logic output B in FIG.
反射率小なる領域 ( C ) が投射レーザ光 2を横断すると、 ◦ U T 1 及 び 0 U T 2が共に論理 0 となり、 図 9の論理出力 Cだけが 1 となる。 以下、 同様な動作が反復される。 When the area (C) having a low reflectivity crosses the projected laser beam 2, UT 1 and 0 UT 2 both become logic 0, and only the logic output C in FIG. Hereinafter, the same operation is repeated.
かかる三値レベル検知システムによれば、 上記の通り、 3種類の検知 信号を出力させることが出来る。 従って、 According to such a ternary level detection system, three types of detection signals can be output as described above. Therefore,
( 1 ) 論理出力 B又は Cの何れか一方を単独の検知信号と して使用す るこ とが出来る。 (1) Either logical output B or C can be used as a single detection signal.
( 2 ) 論理出力 B及び Cを、 双方共に検知信号と して、 同時に使用す ることが出来る。 この場合、 論理出力 Aは背景 (検知対象外) 出力と見 做す。 (2) Both logic outputs B and C can be used simultaneously as detection signals. In this case, logical output A is regarded as the background (not detected) output.
( 3 ) 論理出力 Bをタイ ミ ング信号、 論理出力 Cを検知信号と して使 用することが出来る。 (3) The logic output B can be used as a timing signal and the logic output C can be used as a detection signal.
(境界検知システム) (Boundary detection system)
移動する長尺物体 1 3 表面の反射率大なる領域 (明レベル) 、 小なる 領域 (暗レベル) 、 及び両者の境界 (灰レベル) の検知システムについ て説明する。 Reflectance large a region of the moving elongated object 1 3 surface (light level), the small a region (dark level), and describes the detection system both boundaries (gray level).
図 1 1 は同検知システムの説明図であって、 同図 ( a ) の上側部分は その側面図、 下側部分は移動する長尺物体の平面図、 同図 ( b ) は同検 知システムの動作説明図である。 Fig. 11 is an explanatory diagram of the detection system. In Fig. 11 (a), the upper part is a side view, the lower part is a plan view of a moving long object, and Fig. 11 (b) is the detection system. It is operation | movement explanatory drawing of.
図 1 1 ( a ) において、 1 3 は不透明乃至半透明の移動する長尺物体 、 2は投射レーザ光、 4〜 3は長尺物体 1 3 による反射光 (スペッ クル パターン光 4乃至正反射光 3 ) である。 そして、 矢印 aは長尺物体 1 3 の移動方向を示す。 In FIG. 1 1 (a), 1 3 long object moving opaque or translucent, 2 a projection laser beam, 4-3 is reflected light (speckle by the long object 1 3 Pattern light 4 to regular reflection light 3). The arrow a shows the direction of movement of the long object 1 3.
長尺物体 1 3 の表面には、 図 1 1 ( a ) の下側部分の平面図の如く 、 反射率の大なる領域 ( A ) 及び反射率の小なる領域 ( C ) が、 交互に存 在する。 Dは、 両者の境界領域である。 境界領域 Dには、 段差があって も、 差し支えはない。 The long object 1 3 the surface, as a plan view of the lower portion of FIG. 1 1 (a), the small a region of large a region (A) and the reflectance of the reflectance (C) is, exist alternately Exist. D is the boundary area between the two. Even if there is a step in the boundary area D, there is no problem.
投射レーザ光 2は、 長尺物体 1 3 の表面に対して、 斜め又は直角に入 射せしめられる。 Projected laser beam 2, to the long object 1 3 surface, is caused to obliquely or perpendicularly incident morphism.
投射レーザ光 2の始点及び反射光 4〜 3の終点には、 第 4の実施の形 態の投受光器 (無図示) が配置される。 At the start point of the projection laser light 2 and at the end point of the reflected lights 4 to 3, a light emitting and receiving device (not shown) according to the fourth embodiment is arranged.
図 1 1 ( b ) の上側部分は、 長尺物体 1 3 の移動につれて、 表面の反 射率及びそれに依存する信号レベルが変動することを表す。 同図 ( b ) の下側部分は、 0 U T 1及び 0 U T 2 (図 8の出力 1及び出力 2 ) が、 長尺物体 1 3 の移動につれて、 変動することを表す。 The upper portion of FIG. 1 1 (b), as the movement of the long object 1 3, the reflectivity and signal level depending on its surface indicating that varies. The lower portion of FIG. (B) is, 0 UT 1 and 0 UT 2 (output of FIG. 8 1 and output 2), as the movement of the long object 1 3, indicating that variation.
長尺物体 1 3 の反射率大なる領域 ( A ) が、 投射レーザ光 2の光路を 横断すると、 図 5の入力端子 I の信号レベル Vが判定レベル 1及び 2を 超えるから、 0 U T 1及び 0 U T 2が共に論理 1 となり、 図 9の論理出 力 Aだけが 1 となる。 Long object 1 3 reflectance large a region (A) is, when traversing the optical path of the projected laser beam 2, since the signal level V of the input terminal I of FIG. 5 exceeds the decision level 1 and 2, 0 UT 1 and 0 Both UT 2 become logic 1 and only logic output A in Fig. 9 becomes 1.
境界領域 ( D ) が投射レーザ光 2を横断すると、 0 U T 1 が論理 1 、 0 U T 2が論理 0 となり、 図 9の論理出力 Bだけが 1 となる。 When the boundary area (D) traverses the projected laser beam 2, 0 UT 1 becomes logic 1 and 0 UT 2 becomes logic 0, and only the logic output B in FIG.
反射率小なる領域 ( C ) が投射レーザ光 2を横断すると、 0 U T 1及 び 0 U T 2が共に論理 0 となり、 図 9の論理出力 Cだけが 1 となる。 かかる境界検知システムによれば、 以上の通り、 3種類の検知信号を 出力させることが出来る。 従って、 When the area (C) having a low reflectivity crosses the projected laser beam 2, both 0UT1 and 0UT2 become logic 0, and only the logic output C in FIG. According to such a boundary detection system, as described above, three types of detection signals can be output. Therefore,
( 1 ) 論理出力 B = 1 によって、 境界領域 ( D ) を検知するこ とが出 来る。 ( 2 ) 論理出力 B = 1 を検知信号、 論理出力 A = 1又は C = 1 を制御 信号と して使用するこ とが出来る。 (1) The boundary area (D) can be detected by the logical output B = 1. (2) Logical output B = 1 can be used as a detection signal, and logical output A = 1 or C = 1 can be used as a control signal.
(透明シー 卜のエッ ジ位置検知システム) (Transparent sheet edge position detection system)
走行する透明シー 卜の蛇行を制御するための、 エツ ジ位置検知システ ムについて説明する。 An edge position detection system for controlling the meandering of a running transparent sheet will be described.
(構成) (Constitution)
図 1 2は同検知システムの説明図であって、 同図 ( a ) は側面図、 同 図 ( b ) は同システムの動作説明図である。 FIG. 12 is an explanatory view of the detection system, wherein FIG. 12 (a) is a side view and FIG. 12 (b) is an operation explanatory view of the same system.
図 1 2 ( a ) において、 1 2 は紙面に垂直な方向に走行する透明シ一 卜であって、 Aはその外側、 Cはその内側、 Eはそのエッ ジである。 実 線は横振れ (よこぶれ) 零時の透明シー ト、 破線は横振れ状態の透明シ ー トを表す。 In FIG. 12 (a), 12 is a transparent sheet traveling in a direction perpendicular to the paper surface, A is the outside, C is the inside, and E is the edge. The solid line represents the transparent sheet at zero horizontal run-out (transverse), and the broken line represents the transparent sheet in the horizontal run-out state.
5 · 6は投受光器、 2は投射レーザ光、 9は反射板、 4〜 3は反射板 9による反射光 (スペックルパターン光 4乃至正反射光 3 ) である。 反 射板 9は、 鏡面であるこ とを要しない。 そして、 矢印 bは透明シー ト 1 2 の横振れ方向を示す。 Reference numerals 5 and 6 denote projectors and receivers, reference numeral 2 denotes a projection laser beam, reference numeral 9 denotes a reflector, and reference numerals 4 and 3 denote light reflected by the reflector 9 (speckle pattern light 4 to specular reflection light 3). The reflection plate 9 does not need to be a mirror surface. The arrows b indicate the horizontal deflection direction of the transparent sheet 1 2.
図 1 2 ( a ) では、 投受光器 5 · 6は、 走行する透明シー ト 1 2 の内 側上方に配置され、 且つ、 そのビーム状投射レーザ光 2は、 横振れ零時 のエツ ジ Eに向けられる。 Figure 1, 2 (a), the emitter and receiver 5, 6 is arranged on the inner side above the transparent sheet 1 2 traveling, and its beam-like projection laser beam 2, the horizontal deflection midnight of Etsu di E Turned to
反射板 9は、 当該投射レーザ光 2の延長線上の、 エッ ジ Eを超えた点 に配置される。 The reflection plate 9 is arranged at a point on the extension of the projection laser beam 2 beyond the edge E.
なお、 投受光器 5 · 6の配設位置は、 走行する透明シー ト 1 2 の内側 下方、 又は外側上方若しく は外側下方とすることも出来る。 何れの場合 も、 ビーム状投射レーザ光 2は、 横振れ零時のエッ ジ Eを照射するよう にしなければならない。 Incidentally, the arrangement position of the emitter and receiver 5-6, transparent sheet 1 second inner lower traveling, or outer upper Wakashi Ku may also be the outer lower. In any case, the beam-shaped projection laser beam 2 must irradiate the edge E at the time when the lateral deflection is zero.
(作用) 図 1 2 ( b ) の上側部分は、 走行するエッ ジ Eの蛇行 (横振れ) に応 動して、 図 8の信号レベル V力 変化するこ とを表す。 同図 ( b ) の下 側部分は、 〇 U T 1及び 0 U T 2 (図 8の出力 1及び出力 2 ) が、 エツ ジ Eの横振れに応動して、 変化することを表す。 (Action) The upper part of Fig. 12 (b) shows that the signal level V force of Fig. 8 changes in response to the meandering (lateral vibration) of the running edge E. The lower part of the figure (b) shows that UTUT1 and 0UT2 (output 1 and output 2 in FIG. 8) change in response to the lateral vibration of the edge E.
即ち、 走行するエッジ Eが図 1 2 ( a ) 上で左方に横振れしたと きは 、 反射板 9から受光器 6に、 明レベル信号光が戻って来るため、 図 5の 信号電圧 Vが判定レベル 1及び 2を超えるから、 O U T 1及び 0 U T 2 が何れも論理 1 となり、 図 9の論理出力 Aだけが論理 1 となる。 That is, when the running edge E sways to the left on FIG. 12 (a), the bright level signal light returns from the reflector 9 to the receiver 6. Exceeds judgment levels 1 and 2, OUT 1 and 0 UT 2 both become logic 1, and only logic output A in Fig. 9 becomes logic 1.
エッ ジ Eが右方に振れたときは、 投射レーザ光 2が当該透明シー ト 1 2 に斜めに入射し、 往路で 2回、 復路で 2回、 都合 4回反射されるが、 それらの反射光は何れも受光器 6には戻って来ない。 そのため、 受光器 6に戻って来る信号光は、 判定レベル 1 にすら到達せず、 従って◦ U T 1及び 0 U T 2が何れも論理 0 となり、 図 9の論理出力 Cだけが論理 1 となる。 When edge E is deflected to the right, the projection laser beam 2 is incident obliquely on the transparent sheet 1 2, 2 times the forward, backward twice, is reflected 4 times convenience, reflecting their No light returns to the receiver 6. Therefore, the signal light returning to the light receiver 6 does not reach even the judgment level 1, so that both UT1 and 0UT2 become logic 0, and only the logic output C in FIG. 9 becomes logic 1.
エッ ジ Eの横振れが零のときは、 投射レーザ光 2の光束の一部は、 ェ ッ ジ Eの内側近傍で入射屈折して進行方向を転ずるために、 反射板 9に は到達しない。 光束の残部は、 エッ ジ Eの外側近傍を通過して反射板 9 に到達し、 反射光 4〜 3 となって、 エッジ Eの外側近傍を逆向きに通過 して、 受光器 6に戻って来る。 かかる反射光 4 ~ 3を光電変換してなる 信号 V (図 5 ) は、 判定レベル 1以上、 且つ判定レベル 2未満である。 即ち、 灰レベルである。 When the lateral deflection of the edge E is zero, a part of the light beam of the projection laser beam 2 does not reach the reflector 9 because it is incident and refracted near the inside of the edge E and changes its traveling direction. The remainder of the light beam passes near the outside of the edge E and reaches the reflector 9, becomes reflected light 4 to 3, passes through the vicinity of the outside of the edge E in the opposite direction, and returns to the light receiver 6. come. The signal V (FIG. 5) obtained by photoelectrically converting the reflected lights 4 to 3 has a judgment level of 1 or more and a judgment level of less than 2. That is, the ash level.
透明シ一 卜のエッジ位置検知システムの三つの出力 A、 B及び Cは、 透明シー トのエッ ジ位置制御システム ( E P C ) の制御信号と して用い るこ とが出来る。 The three outputs A, B and C of the transparent sheet edge position detection system can be used as control signals for the transparent sheet edge position control system (EPC).
( 1 ) 図 9の組合せ論理回路 L 2 の出力 Bが論理 1 になると きは、 走 行する透明シ一 卜のエッ ジ Eが正規の位置にある (横振れがない) こと を意味する。 (1) Output B of the combinational logic circuit L 2 of FIG. 9 can and becomes logical 1, the transparent sheet one Bok of edge E is (no lateral motion occurs) is in the normal position for run lines that Means
( 2 ) 同図の組合せ論理回路 L 3 の出力 Aが論理 1 になる と きは、 ェ ッ ジ Eが走行路の内側 (図では左側) に振れ (ぶれ) ているこ とを意味 する。 (2) When the output A of the combinational logic circuit L3 in the figure becomes logic 1, it means that the edge E swings (blurs) inside the traveling path (left side in the figure).
従って、 出力 Aは、 内側に振れ (ぶれ) たエッ ジ Eを正規の位置に復 元させるための制御信号と して、 用いるこ とが出来る。 Therefore, the output A can be used as a control signal for restoring the edge E that has swayed inward (blurred) to a normal position.
( 3 ) 図 9の組合せ論理回路 の出力 Cが論理 1 になる と きは、 ェ ッ ジ Eが走行路の外側 (図では右側) に振れ (ぶれ) ているこ とを意味 する。 (3) When the output C of the combinational logic circuit in FIG. 9 becomes logic 1, it means that the edge E swings (blurs) outside the traveling path (right side in the figure).
従って、 出力 Cは、 走行路の外側に振れ (ぶれ) たエッ ジ Eを正規の 位置に復元させるための制御信号と して、 用いるこ とが出来る。 産業上の利用可能性 Therefore, the output C can be used as a control signal for restoring the edge E that oscillates (blurs) outside the traveling path to a normal position. Industrial applicability
この出願の発明は、 以上の様に構成したから、 下記 ( a ) 〜 ( n ) の 通 り、 顕著な効果を奏するこ とが出来る。 Since the invention of this application is configured as described above, remarkable effects can be obtained as described in the following (a) to (n).
( a ) 極細ビーム状のコ ヒーレ ン ト可視光 2 を投射し、 対数増幅器 6 3 の導入によって、 超遠距離位置にある物標も、 近距離位置にある物標 も、 感度無調整の儘 (まま) で、 等し並みに検知するこ とが出来る。 (a) By projecting coherent visible light 2 in the form of a very fine beam and introducing a logarithmic amplifier 63, both targets at ultra-long distances and targets at short distances can be adjusted without sensitivity. (As is), it is possible to detect equally.
( b ) 仮令 (たとい) 極細ビーム状のコ ヒーレ ン 卜可視光 2 に対する 物標表面の傾きが大き く 変化したと しても、 到来する微弱なスペッ クル パターン光 4 を光電変換器 6 2 によって電気的信号に変換し、 その対数 増幅を行う こ と によって、 確実に当該物標を検知するこ とが出来る。 (B) if (Though) be the gradient of the target surface to the ultrafine beam-like co Hire emissions Bok visible light 2 changes rather large, weak speckle pattern light 4 coming by the photoelectric converter 6 2 By converting the signal into an electrical signal and performing logarithmic amplification, the target can be reliably detected.
( c ) 光反射率が犬なる物標についても、 光反射率が小なる物標につ いても、 感度無調整の儘で、 等し並みに検知するこ とが出来る。 (c) Even if the target is a dog with a low light reflectance or a target with a low light reflectance, it can be detected equally evenly without adjusting the sensitivity.
( d ) サイズの大なる物標も、 サイズの小なる物標も、 感度無調整の 儘で、 等し並みに検知するこ とが出来る。 ( e ) ビームウェス ト怪を非常に小さ く絞るこ とによって、 高分解能 を達成することが出来た。 (d) Both large and small targets can be detected equally with no sensitivity adjustment. (e) High resolution could be achieved by squeezing the beam-west monster very small.
( f ) 無色透明又は茶色半透明の瓶又は円筒中の煙であっても、 検知 するこ とが出来る。 (f) Smoke in colorless or translucent brown or translucent bottles or cylinders can be detected.
( g ) 無色透明な瓶又は円筒中の水をも検知することが出来る。 (g) Water in colorless and transparent bottles or cylinders can also be detected.
( h ) 自然光乃至照明光由来の電流成分 (即ち直流成分) を完全に阻 止し、 信号光由来の電流成分 (交流成分) を抽出するこ とが極めて容易 になった。 (h) The current component (ie, DC component) derived from natural light or illumination light was completely blocked, and it was extremely easy to extract the current component (AC component) derived from signal light.
( i ) ダイナミ ック レ ンジを大幅に拡大したから、 対象物標を選 (え ) り好みする必要がなく なった。 (i) The dynamic range has been greatly expanded, eliminating the need to select and like target targets.
( j ) 微弱なスペックルパターン光を光電変換して成る 1 0マイ クロ アンペア以下の微弱な電流 (電圧) については、 対数増幅器 6 3 によつ て強力に伸長増幅をすることが出来るから、 レーザダイオー ド 5 2 が低 光出力 (例えば 1 m W ) であっても物標を検知することが出来る。 従つ て、 人体の目を傷付ける虞が無く 、 安全である。 For (j) weak speckle pattern light formed by photoelectrically converting 1 0 microamperes following weak current (voltage), since it is possible to strongly extension amplification Te logarithmic amplifier 6 3 Niyotsu, the laser diode 5 2 low optical power (e.g., 1 m W) and a can detect a target object even. Therefore, there is no danger of injuring the human eye, and it is safe.
( k ) レーザダイオー ド 5 2 を低光出力化したから、 直流電源 8を低 消費電流化することが出来る。 (K) from the laser diode 5 2 and low light output, it is possible to reduce current consumption of the DC power supply 8.
( 1 ) 強力な正反射光を光電変換して成る大きな電流 (電圧) につい ては、 対数増幅器 6 3 によって圧縮増幅をすることが出来るから、 線形 増幅器を低動作電圧化することが出来る。 従って、 直流電源 8の電圧を 、 例えば 5ボル ト程度にするこ とが出来る。 (1) For a large current (voltage) which is formed by photoelectrically converting a strong regularly reflected light, since it is possible to compression amplified by a logarithmic amplifier 6 3, it is possible to lower the operating voltage of the linear amplifier. Therefore, the voltage of the DC power supply 8 can be reduced to, for example, about 5 volts.
( m ) 投光器と受光器とを並列に接続し、 一体化することが出来る。 従って、 小形化することが出来る。 (m) The sender and receiver can be connected in parallel and integrated. Therefore, the size can be reduced.
( n ) 従って、 低コス トで実現することが出来る。 (n) Therefore, it can be realized at low cost.
Claims
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Cited By (2)
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