使用了CCD摄像机的测定装置以及其响应时间的缩短方法

摘要

测定装置（100）的响应时间的缩短方法，在预先设定的控制周期的时间内，控制CCD摄像机的曝光时间，所述缩短方法的特征在于，CCD摄像机采用同时得到不同透射率的2个以上的滤光器输出的摄像机，透射率为εND1＞εND2＞…εNDi＞εNDi＋1＞…＞εNDi＋n，是使检测出输入光量的最小值的透射率εNDi高的第一滤光器的摄像机输出的测定范围的饱和值、与透射率εNDi＋1低的第二滤光器的摄像机输出的测定范围的最小值重叠那样的透射率，在第一滤光器的摄像机输出饱和的情况下，根据第二滤光器的摄像机输出，或者，根据透射率εNDi与透射率εNDi＋1的比率，求取换算为第一滤光器的摄像机输出的曝光时间的校正增益，以前次的控制周期检测输入光量，以下次的控制周期更新第一滤光器的摄像机的曝光时间。

说明书

技术领域

本发明涉及对被测定物照射激光线、由CCD摄像机检测出来自被测定 物的发射光的位置变化、测定被测定物的形状等的使用了CCD摄像机的测 定装置。

背景技术

作为钢板等各种原材料的形状的测定装置，有如下这样的使用CCD摄 像机的测定装置：对钢板照射激光线，用CCD摄像机来检测其反射光的位 置变化，对被测定物的形状等进行测定（例如，参照专利文献1。）。

一般来说，由于在钢板等的制造工艺中使用的测定装置，对从搬运的 钢板的前端部到尾端（后端）部进行测定，利用测定量的良否来判定产品 的成品率，所以成为能进行测定的前端部的位置是重要的。

例如，在使用了专利文献1中公开的距离测定装置的厚度测定装置的 情况下，能测定从钢板前端部的哪个位置起是满足产品规格的厚度是很重 要的功能。也将从该前端到能进行正确测定的位置的响应时间称为前端响 应。

然而，由于在接收来自钢板的激光线的反射光来对距离进行测定的距 离测定装置的情况下，反射光的状态在钢板前端部的反射特性呈多样性变 化，所以CCD摄像机的输出饱和、或者成为噪声等级以下而变得不稳定， 有前端响应变慢的问题。

在以往的光学式的距离测定装置的情况下，具备CCD摄像机输出恒定 那样的控制电路，谋求检测信号的稳定化。在具备线扫描型的CCD摄像机 的距离测定装置的情况下，具备以使CCD摄像机的输出在恒定的范围内稳 定化的方式对CCD摄像机的曝光时间（在CCD的情况下，也说成积蓄时 间、或者快门时间，但以后，说成在此的曝光时间。）进行控制并对信号 等级进行控制的AGC（Automatic Gain Control，自动增益控制）功能。

一般来说，线扫描型的CCD摄像机的AGC的响应，如图12所示那样， 需要预先设定的测定装置的控制周期（也可说成测定周期或者运算周期） 的3倍的时间。即，在预先设定的控制周期中，其曝光时间的变更需要检 测/存储CCD摄像机信号的第一控制周期S_P1、进行所存储的CCD摄像机 数据的读出的第二控制周期S_P2、用于根据读出的摄像机数据决定求得预先 设定的CCD摄像机信号的等级的曝光时间的第三控制周期S_P3的、控制周 期S_P的3倍的时间。在能在相同的控制周期内结束读出、运算的条件的情 况下，还能采用2倍的控制周期。

曝光时间在预先设定的控制周期的时间的范围中，以控制周期单位进 行更新，对CCD摄像机输出进行控制。然而，由于在CCD摄像机信号设 定为以CCD摄像机的饱和曝光量的10％能测定的曝光时间的情况下，相 对于该10％的CCD摄像机的输出为10倍以上的输入光量而成为饱和状态， 所以在有10倍以上的输入光量的情况下，无法对曝光时间进行控制。

例如，在预测中在钢板的前端部的受光光量根据反射率及其扩散特性 的变化至少需要最小输入光量的200倍左右，无法避免饱和状态。

因此，考虑了在CCD摄像机中设定对受光光量进行减量的光学滤光 器，对受光光量进行检测并变更曝光时间的方法。但是，在该情况下，需 要光学滤光器的机械式的设定时间，有前端响应显著变慢的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3966804号公报（图1，第1页）。

发明的概要

发明要解决的课题

如上所述，在具备线扫描型CCD摄像机的测定装置的情况下，在预先 设定的控制周期中的曝光时间的设定中，在有超过CCD摄像机的饱和曝光 量的过大输入光量的情况下，需要用于检测该输入光量的强度的程度的单 元，无法在最短时间进行更新曝光时间的控制。因此，存在测定装置的响 应时间变慢的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做成的，其目的在于，提供一种在预先 设定的控制周期的时间内控制曝光时间的CCD摄像机中，对于超过该CCD 摄像机的饱和曝光量的过大输入光量，能得到可在最短时间进行测定的 CCD摄像机信号的测定装置、以及其响应时间的缩短方法。

为了实现上述目的，本实施方式的使用了CCD摄像机的测定装置具备 检测部和控制部，所述检测部具备对被测定物的表面照射激光束的光源部 和检测该激光束的反射光的线扫描型的CCD摄像机，所述控制部根据所述 CCD摄像机的输出求取该测定物的形状等测定量，所述测定装置的特征在 于，所述控制部具备：控制电路，生成由该控制部求得的测定量的控制周 期信号，并将其提供到该控制部内的各部，并且，输入所述CCD摄像机的 摄像机输出信号并进行传送；存储器，存储从所述控制电路传送的摄像机 输出信号；AGC电路部，对存储的所述摄像机输出信号的摄像机数据与预 先设定的摄像机输出等级的设定值进行比较，以使该摄像机输出为恒定的 方式控制在所述CCD摄像机的所述控制周期的时间内设定的曝光时间；以 及运算部，根据由所述AGC电路部控制的所述CCD数据，求取所述测定 量，所述CCD摄像机采用同时得到线扫描型的多个不同透射率的每个ND 滤光器的输出的摄像机，所述ND滤光器包括透射率ε_ND0的第一ND滤光 器、透射率ε_ND1的第二ND滤光器、透射率ε_ND2的第三ND滤光器，所述 透射率的大小为ε_ND0＞ε_ND1＞ε_ND2，而且，是使所述第一ND滤光器的摄像 机输出的饱和值和所述第二ND滤光器的测定范围的下限值、还有所述第 二ND滤光器的饱和值和所述第三ND滤光器的测定范围的下限值分别重 叠那样的透射率，所述AGC电路部判定所述第一ND滤光器的摄像机输出 是否饱和，在不饱和的情况下，求取所述摄像机输出等级的设定值与该第 一ND滤光器的输出D₀的比率，并求取第一校正增益α1，进而，求取与求 得的第一校正增益对应的曝光时间，将校正前的曝光时间更新为所述曝光 时间，在所述第一ND滤光器的摄像机输出饱和的情况下，进一步判定所 述第二ND滤光器的摄像机输出饱和/不饱和，在所述第二ND滤光器的摄 像机输出不饱和的情况下，对该第二ND滤光器2摄像机输出D₁，根据所 述设定值与所述第一ND滤光器的输出D₁的比率，求取第二校正增益，进 而，求取与求得的的第二校正增益对应的曝光时间，将校正前的曝光时间 更新为所述曝光时间，在所述第二ND滤光器的摄像机输出饱和的情况下， 对该第三ND滤光器的摄像机输出D₂，根据所述设定值与所述第一ND滤 光器的输出的比率，求取第三校正增益，进而，求取与求得的第三校正增 益对应的曝光时间，将校正前的曝光时间更新为所述曝光时间，在有使所 述CCD摄像机的所述第一ND滤光器的摄像机输出饱和那样的过大输入光 量的情况下，对其程度，根据所述第二ND滤光器的摄像机输出或者所述 第三ND滤光器的摄像机输出，求取对所述第一ND滤光器的校正增益， 能用一次曝光时间的变更进行测定。

为了实现上述目的，本实施方式的使用了CCD摄像机的测定装置，具 备检测部和控制部，所述检测部具备对被测定物的表面照射激光束的光源 部和检测该激光束的反射光的位置的线扫描型的CCD摄像机，所述控制部 根据所述CCD摄像机的输出求取该测定物的形状等测定量，所述测定装置 的特征在于，所述控制部具备：控制电路，生成由该控制部求得的测定量 的控制周期信号，并将其提供到该控制部内的各部，并且，输入所述CCD 摄像机的摄像机输出信号并进行传送；存储器，存储从所述控制电路传送 的摄像机输出信号；AGC电路部，对存储的所述摄像机输出信号的摄像机 数据与预先设定的摄像机输出等级的设定值进行比较，以使该摄像机输出 为恒定的方式控制在所述CCD摄像机的所述控制周期的时间内设定的曝 光时间；以及运算部，根据由所述AGC电路部控制的所述CCD摄像机， 求取测定量，所述CCD摄像机采用具备线扫描型的RGB滤光器的彩色摄 像机，所述激光束的波长的峰值选择所述R滤光器的透射率ε_R为90％以上 的波长，所述AGC电路部判定所述R滤光器的摄像机输出是否饱和，在 不饱和的情况下，求取所述摄像机输出设定值与该R滤光器的输出D₀的比 率，作为第一校正增益，进而，求取与求得的第一校正增益对应的曝光时 间，将校正前的曝光时间更新为所述曝光时间，在所述R滤光器的摄像机 输出饱和的情况下，进一步判定所述B滤光器的摄像机输出饱和/不饱和， 在所述B滤光器的摄像机输出不饱和而且为测定范围的下限值以下的情况 下，对该B滤光器的摄像机输出，求取将所述设定值乘以所述B滤光器与 所述R滤光器的透射率的比率后的值，求取第二校正增益，进而，求取与 求得的第二校正增益对应的曝光时间，将校正前的曝光时间更新为所述曝 光时间，在不饱和而且处于测定范围的情况下，选择在换算为R滤光器的 摄像机输出的情况下成为测定范围的输出等级的预先设定的第三校正增 益，求取与该第三校正增益对应的曝光时间，将校正前的曝光时间更新为 所述曝光时间，在所述B滤光器的摄像机输出饱和的情况下，选择在换算 为R滤光器的摄像机输出的情况下成为测定区域的预先设定的第四校正增 益，求取与该第四校正增益对应的曝光时间，将校正前的曝光时间更新为 所述曝光时间，在所述CCD摄像机的输入光量为使所述R滤光器的摄像机 输出饱和那样的过大输入的情况下，对所述B滤光器的摄像机输出，根据 所述B滤光器与所述R滤光器的透射率的比率，求取所述第一～第四校正 增益，求取使所述R滤光器的摄像机输出成为预先设定的设定值那样的曝 光时间。

为了实现上述目的，本实施方式的使用了CCD摄像机的测定装置的响 应时间的缩短方法是，在预先设定的控制周期的时间内，对CCD摄像机的 曝光时间进行控制的测定装置100的响应时间的缩短方法，所述缩短方法 的特征在于，所述CCD摄像机采用同时得到不同透射率的2个以上的滤光 器输出的摄像机，所述透射率为ε_ND1＞ε_ND2＞…ε_NDi＞ε_NDi＋1＞…＞ε_NDi＋n， 是使检测出输入光量的最小值的透射率ε_NDi高的第一滤光器的摄像机输出 的测定范围的饱和值、与透射率ε_NDi＋1低的第二滤光器的摄像机输出的测 定范围的最小值重叠那样的透射率，在所述第一滤光器的摄像机输出饱和 的情况下，根据所述第二滤光器的摄像机输出，或者，根据所述透射率ε_NDi与所述透射率ε_NDi＋1的比率，求取换算为所述第一滤光器的摄像机输出的 曝光时间的校正增益，以前次的控制周期检测输入光量，以下次的控制周 期更新第一滤光器的摄像机的曝光时间。

附图说明

图1是实施例1的使用CCD摄像机的测定装置的构成图。

图2是实施例1的AGC电路部的构成图。

图3是摄像机滤光器的分光特性图。

图4是说明实施例1的摄像机的每个滤光器输出的测定范围的图。

图5是说明实施例1的AGC动作的流程图。

图6是说明实施例1的AGC动作的时间图。

图7是说明实施例1的AGC动作的时间图。

图8是说明实施例1的AGC动作的时间图。

图9是说明实施例1的AGC动作的时间图。

图10是说明实施例2的摄像机的每个滤光器输出的测定范围的图。

图11是说明实施例2的AGC动作的流程图。

图12是说明以往的CCD摄像机的AGC动作的时间图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。

[实施例1]

参照图1至图9，对实施例1的使用CCD摄像机的测定装置100进行 说明。图1所示的测定装置100具备检测部1和控制部2。检测部1包括用 于对被测定物3的距离等测定量进行检测的CCD摄像机1a和照射激光束 等的光源部1b。此外，在检测部1中设定有预先与测定量相应的光学系统。

控制部2具备：控制电路2a，设定用于求取测定量的控制周期；存储 器2b，存储来自CCD摄像机的摄像机输出；AGC电路部2c，以在预先设 定的控制周期内控制的曝光时间对摄像机信号进行稳定化；以及运算部2d， 根据存储的稳定化后的摄像机输出的摄像机数据，求取测定量。

具备CCD摄像机1a的测定装置100利用求得的测定量来改变检测器 1的光学条件的设定和由控制部2执行的运算算法。然而，即使这些改变， 对来自CCD摄像机的摄像机输出进行稳定化的AGC电路部2c的曝光时间 的控制，也能进行相同功能的对应。

在此，以测定量为距离且求取与钢板的距离的距离测定装置为例，对 该AGC的响应时间的缩短进行说明。

在图1中，距离测定装置100具备检测部1和控制部2，该检测部1 具有对被测定物3的表面照射激光束的光源部1b和检测该激光束的反射光 的位置的线扫描型的CCD摄像机1a，该控制部2根据CCD摄像机1a的摄 像机输出求取与被测定物3的距离。

此外，控制部2具备：控制电路2a，设定用于求取测定量的控制周期； 存储器2b，存储来自CCD摄像机1a的摄像机输出；AGC电路部2c，对 所存储的摄像机输出的摄像机数据和预先设定的摄像机输出等级的设定值 进行比较，以使摄像机输出为恒定的方式对CCD摄像机1a的曝光时间进 行控制；以及运算部2d，根据由AGC电路部2c控制的摄像机数据，求取 测定量。

接下来，对各部的细节进行说明。CCD摄像机1a是以线扫描型使RGB （红、绿、蓝）滤光器的输出同时、独立地取出的摄像机，具备：包含RGB 滤光器、CCD元件及其外围电路的CCD1a1、将CCD1a1的输出转换为数 字信号的ADC1a2、以及基于从控制部2发送的曝光时间设定信号对受光 光量进行调整的曝光时间控制电路1a3。

此外，光源部1b具备：激光二极管（LD）1b1，其包括在被测定物3 的表面成型为规定的激光束形状的准直仪等的光学系统；其电源驱动电路 1b2；以及输出设定电路1b3，设定激光二极管1b1的输出光量。

此外，控制部2具备：存储器2b，存储来自CCD摄像机1a的R滤光 器、G滤光器以及B滤光器的摄像机输出信号S_R、S_G、S_B；AGC电路部 2c，对所存储的摄像机输出的摄像机数据D_R、D_G、D_B和预先设定的摄像 机输出等级的设定值Vr进行比较，以使摄像机输出为恒定的方式对CCD 摄像机1a的曝光时间进行控制；以及运算部2d，根据由AGC电路部2c 控制的摄像机数据D_R，求取测定量。

此外，控制电路2a生成由控制部2求得的测定量的控制周期信号Sp， 并将其提供给控制部2内的各部，并且，执行用于将来自CCD摄像机1a 的摄像机输出信号传送给存储器2b的控制。

接下来，参照图2、图3，对有关AGC系统的系统的各部的详细设定 进行说明。由激光二极管（LD）1b1生成的激光束的波长的峰值选择使R 滤光器的透射率ε_R为90％以上的波长例如能振荡出650nm的波长的峰值。 此时的G滤光器、B滤光器的透射率ε_G、ε_R如图3所示那样为5％左右。

AGC电路部2c的详细构成具备：校正增益运算部2c1，将来自存储器 2b的摄像机数据D_R、D_G、D_B和预先设定的判定参数从判定参数设定部2c2 中读出，基于图5所示的运算流程，求取校正细节将后述的曝光时间的校 正增益α；曝光时间运算部2c3，对以前次的控制周期设定的曝光时间CT 乘以由校正增益运算部2c1求得的校正增益α，生成更新后的曝光时间设定 信号S_CT；以及激光输出运算部2c4，根据从被测定物3反射的输入光量的 条件，设定预先设定的激光输出。

在此，对使用这样构成的AGC电路部2c的距离测定装置的AGC的动 作原理进行说明，接下来，对其详细动作进行说明。

本实施例的动作原理是，为了放大输入光量的测定范围，同时使用CCD 摄像机1a的不同透射率的2个滤光器输出，组合检测出最小输入光量的透 射率高的滤光器输出的测定范围和检测出最大输入光量的透射率低的滤光 器输出的测定范围，对测定范围进行放大，以前次的控制周期检测输入光 量，以下次的控制周期变更曝光时间，控制成使透射率高的滤光器的输出 为测定范围，缩短曝光时间的更新时间。

参照图4，对于将该原理应用于上述的具备RGB的（彩色）滤光器的 CCD摄像机1a的情况进行说明。图4在纵轴用相对值示出输入光量的强度， 对R滤光器的测定范围M_R和B滤光器的测定范围M_B用带箭头的直线示 出其范围。

在光源部1b的激光束的波长为650nm的情况下，R滤光器的透射率ε_R和B滤光器的透射率ε_B如图3所示是18倍（＝ε_R／ε_B＝90％／5％）。在 这种情况下，如图4所示，R滤光器的测定范围的上限（100％）与B滤光 器的下限（12％）一致。

此外，输入光量的最小值Pmin与R滤光器的测定范围M_R的20％相 当，当设该最小输入光量的200倍为最大值Pmax时，在B滤光器的上限 值之前，能得知输入光量。但是，对于超过B滤光器的上限值的输入光量， 示出了只能辨别是否超过了。

此外，只要在B滤光器的测定范围内，就能求取其输入光量来作为换 算为R滤光器的值的输入光量。因此，通过得知B滤光器的输入光量，能 同时求取R滤光器的曝光时间。

另外，R滤光器的输入光量的测定范围M_R利用检测器1的光学设定条 件预先进行设定。例如，对被测定物3的反射特性和能受光的检测器1的 光学系的亮度（效率）预先进行设定，根据CCD摄像机1a的检测灵敏度 和求取测定值的控制周期，对能从被测定物3受光的输入光量的最小值和 最大值进行预测。

然后，设定对最小输入光量的激光输出和CCD摄像机1a的曝光时间 CT。在此，输入光量的最小值Pmin是CCD摄像机1a的R滤光器的输出 为噪声等级的2倍以上的20％，此外，最大值预测为最小输入光量的200 倍的、相对值为40。

接下来，参照图5至图9，对基于这样的原理的AGC电路部2c的动 作进行说明。图5是将求取用于更新AGC电路部2c的曝光时间CT的校 正增益α的运算动作做成为流程图。

在图5中，摄像机数据D_R、D_B分别示出R滤光器、B滤光器的输出， 在其摄像机数据D_R的比较值为测定范围M_R的80％的情况下，按D_R80那样 进行记述。

此外，图5所示的设定值、判定参数预先存储到图2所示的判定参数 设定部2c2中。

首先，根据曝光时间运算部2c3、激光输出运算部2c4对CCD摄像机 1a和光源部1b，分别设定曝光时间CT和激光输出的初始值（s1）。

接下来，从存储器2b读出摄像机数据D_R、D_B（s2），判定摄像机数 据D_R是否饱和（s3）。在判定为不饱和的情况下，进一步判定该摄像机数 据是否处于规定的设定值（控制目标值）的范围内（D_R80≥D_R≥D_R70）（s4）， 在是这样的情况下，不更新曝光时间地进入到下一运算（s4-“是”）。

在判定为范围外（s4-“否”）的情况下，求取对设定值Vr的校正增 益α1（＝Vr／D_R）（s5）。然后，用曝光时间运算部2c3求取与求得的校 正增益α1对应的曝光时间CT1（＝CTi×α1，CTi＝更新前的曝光时间）， 将曝光时间设定信号S_CT送到CCD摄像机1a（s6）。

接下来，在判定为摄像机数据D_R饱和（s3-“是”）的情况下，判定 摄像机数据D_B是否饱和（s7）。在摄像机数据D_B不饱和的情况下，进一 步判定摄像机数据D_B是否为测定范围的下限值（例如，摄像机数据D_B的 10％）以下（s8），若不是这样（s8-“否”），则将摄像机数据D_B的值换 算为摄像机数据D_R，求取对摄像机数据D_R的校正增益α2（＝Vr／（D_B·ε_R／ε_B））（s9）。

进而用曝光时间运算部2c3求取与求得的校正增益α2对应的曝光时间 CT2（＝CTi×α2，CTi＝更新前的曝光时间），将曝光时间设定信号S_CT送 到CCD摄像机1a（s6）。

若是这样（s8-“是”），即，若摄像机数据D_B是测定范围的下限值 以下，则选择使此时的摄像机数据D_R成为测定范围的、预先设定的校正增 益α3、例如1／2（s10），用曝光时间运算部2c3求取与选择的校正增益α2 对应的曝光时间CT3（＝CTi×α3，CTi＝更新前的曝光时间）。然后，将求 得的曝光时间设定信号S_CT送到CCD摄像机1a（s6），进而，确认更新后 的曝光时间设定信号S_CT的控制周期中的摄像机数据D_R，若超过设定值的 范围，则以下次的控制周期来更新曝光时间设定信号S_CT（s3-s4-s5）。

接下来，在摄像机数据D_B饱和的情况下（s7-“是”），选择使此时 的摄像机数据D_R成为测定范围的、预先设定的校正增益α4例如1／50 （s11），用曝光时间运算部2c3求取与选择的校正增益α4对应的曝光时 间CT4（＝CTi×α4，CTi＝更新前的曝光时间）。然后，将求得的曝光时间 设定信号S_CT送到CCD摄像机1a（s6），进而，确认更新后的曝光时间设 定信号S_CT的控制周期中的摄像机数据D_R，若超过设定值的范围，则以下 次的控制周期更新曝光时间设定信号S_CT（s3-s4-s5）。

选择的校正增益α3、α4在此虽然分别选择了1／2以及1／50，但在 摄像机数据D_B超过了测定范围的下限值或者上限值的情况下，只要假定的 输入光量是成为摄像机数据D_R的范围内的值，则该值就可以是任意值。

接下来，对图5的流程，对4种校正增益的运算动作的例子，使用其 时间图进行说明。图6是求取CCD摄像机1a的R滤光器的输出未饱和的 情况下的校正增益α1的情况下的运算的时间图。

由控制周期S_P0检测到的摄像机数据以下一控制周期S_P1读出，进而， 以下次的控制周期S_P2求取其校正增益α1，需要控制周期的3倍，示出了 获得更新后的曝光时间CT1的摄像机数据D_R1的样子。

此外，在此时的摄像机数据D_R0如图4所示以相对光量为30％的情况 下，在设定值Vr为75％的情况下，其校正增益α1为2.5，若该输入光量 不改变，则校正了曝光时间后的摄像机数据D_R1输出在控制周期的3倍后 成为75％。

此外，图7是求取CCD摄像机1a的R滤光器的输出饱和了的情况下 的校正增益α2的情况下的运算的时间图。

以控制周期S_P0检测的摄像机数据以下一控制周期S_P1读出，进而，以 下一控制周期S_P2求取其校正增益α2。在这种情况下，需要控制周期的3 倍，示出了获得更新后的曝光时间CT1的摄像机数据D_R2的样子。

此外，在摄像机数据D_R如图4示出以相对光量为540％的情况下（s8、 s9），其校正增益α2为0.139，若该输入光量不变，则校正了曝光时间后 的摄像机数据D_R2输出在控制周期的3倍后成为75％。

此外，图8是求取CCD摄像机1a的R滤光器的输出饱和且B滤光器 的输出为下限值以下的情况下的校正增益α3、α1的情况下的运算的时间 图。

以控制周期S_P0检测到摄像机数据以下一控制周期S_P1读出，进而，以 下一控制周期S_P2求取其校正增益α3。

而且，需要控制周期的3倍，在更新后的曝光时间CT31的摄像机数 据D_R31，进而，由于摄像机数据D_R31不在测定范围，所以还需要3倍的控 制周期，示出了获得以更新后的曝光时间CT32校正后的摄像机数据D_R32的样子。

在这种情况下的摄像机数据D_R以图4所示的相对光量为100％，在摄 像机数据D_B以相对光量为5.6％的情况下（s8、s10），其校正增益α3为 0.5。然后，若该输入光量不变，则进而将曝光时间CT31更新为曝光时间 CT32，能在需要控制周期的6倍后获得校正后的摄像机数据D_R32。

此外，图9是求取CCD摄像机1a的R滤光器的输出饱和且进而B滤 光器的输出饱和的情况下的校正增益α4、α1的情况下的运算的时间图。

以控制周期S_P0检测出的摄像机数据以下一控制周期S_P1读出，进而， 以下一控制周期S_P2求取其校正增益α4。然后，需要控制周期的3倍，在 更新后的曝光时间CT41的摄像机数据D_R41，进而，由于摄像机数据D_R41不在测定范围，所以还需要3倍的控制周期，示出了获得由更新后的曝光 时间CT42校正的摄像机数据D_R42的样子。

这种情况下的摄像机数据D_R以图4所示的相对光量为1800％，在摄 像机数据D_B以相对光量为100％的情况下（s8、s11），其校正增益α4为 0.02。而且，若该输入光量不变，则进而将曝光时间CT41更新为曝光时间 CT42，能在需要控制周期的6倍之后获得校正后的摄像机数据D_R42。

另外，虽然在本实施例中，选择了B滤光器作为不同透射率的一个滤 光器进行了说明，但即使使用G滤光器，在选择的激光束的波长为650nm 的情况下，也能得到同样的效果。

如以上说明的那样，根据本实施例，为了放大输入光量的测定范围， 同时使用CCD摄像机1a的不同透射率的2个滤光器输出，组合检测出输 入光量的最小值的透射率高的滤光器输出的测定范围和透射率低的滤光器 输出的测定范围，对测定范围进行放大，以前次的控制周期对输入光量进 行检测，以下次的控制周期更新透射率高的滤光器输出的曝光时间，因此， 即使输入光量的变化范围大，也能提早曝光时间的更新。

即，根据本实施例，能提供一种在预先设定的控制周期时间内的曝光 时间中，对于超过CCD摄像机的饱和曝光量的过大输入光量，能得到可在 最短时间进行测定的CCD摄像机信号的测定装置、以及其响应时间的缩短 方法。

[实施例2]

参照图10、图11，对实施例2进行说明。对于实施例2，与实施例1 相同的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

实施例2与实施例1的不同点是，在实施例1中，作为用于放大输入 光量的测定范围的滤光器，使用了RGB的滤光器，但在实施例2中取代 RGB的滤光器，使用分光透射率平坦的3种不同透射率的中性密度滤光器、 滤光器ND0、ND1、ND2，这一点是不同的。

详细来说，如图10所示那样，CCD摄像机1a设为可获得线扫描型的 多个不同透射率的每个ND滤光器的输出的摄像机。ND滤光器由透射率 ε_ND0的滤光器ND0、透射率ε_ND1的滤光器ND1、透射率ε_ND2的滤光器ND2 构成，而且，各自的透射率的大小是ε_ND0＞ε_ND1＞ε_ND2，而且，是使滤光器 ND0的测定范围的最大值（饱和值）与滤光器的ND1的测定范围的下限值、 此外滤光器ND1的测定范围的最大值与滤光器ND2的测定范围的下限值 分别重叠那样的透射率。

例如，透射率的大小当设成选择ε_ND0＝1.0、ε_ND1＝1／8、ε_ND2＝1／8²的值时，在滤光器ND0中，能在不减光的情况下接收输入光的最小值。此 外，滤光器间的测定范围的重叠量当将在各滤光器的测定范围设成最大值 100％～最小值10％时，滤光器ND0的测定范围的最大值与滤光器ND1 的测定范围的下限值、滤光器ND1的测定范围的最大值与滤光器ND2的 测定范围的下限值的各自的重叠长度为2％，在3个滤光器中，输入光量（相 对值）的测定范围能到0.2～64。

根据这样构成的CCD摄像机1a的设定条件，如图11所示那样，即使 在输入光量的变化为320倍（＝64／0.2）的情况下，也能根据任一滤光器 的输出，检测出其值。因此，在AGC电路部2c的校正增益的运算为3种 的任一种，而且校正增益的运算变为一次。

以下参照求取图11的校正增益的运算流程，对该AGC电路部2c的控 制动作进行说明。在图11中，摄像机数据D₀、D₁、D₂分别示出从存储器 2b读出的滤光器ND0、滤光器ND1、滤光器ND2的输出，在该摄像机数 据D₀的比较值为测定范围M_ND0的80％的情况下，按D₀₈₀那样进行记述。

此外，图11所示的设定值、判定参数预先存储在图2所示的判定参数 设定部2c2中。

首先，根据曝光时间运算部2c3、激光输出运算部2c4，对CCD摄像 机1a和光源部1b，分别设定曝光时间CT和激光输出的初始值（s1）。

接下来，从存储器2b中读出摄像机数据D₀、D₁、D₂（s2），判定摄 像机数据D₀是否饱和（s3）。在判定为不饱和的情况下，进一步判定该摄 像机数据是否处于规定的设定值Vr（控制目标值）的范围内（D₀₈₀≥D₀≥ D₀₇₀）（s4），在是这样的情况下，不更新曝光时间地进入到下一运算（s4- “是”）。

在判定为范围外（s4-“否”）的情况下，AGC电路部2c1求取摄像机 输出等级的设定值Vr与ND滤光器的输出D₀的比率，求取校正增益α11 （＝Vr／D₀）。进而，求取与求得的校正增益α11对应的曝光时间CT11 （＝CTi×α11），将校正前的曝光时间Cti更新为曝光时间CT11（s6）。

在滤光器ND0的摄像机输出饱和的情况下，进一步判定滤光器ND1 的摄像机输出饱和/不饱和。在（s7），滤光器ND1的摄像机输出不饱和的 情况下，对滤光器ND1的摄像机输出D1，根据设定值Vr与滤光器ND0 的输出D₀的比率（ε_ND0／ε_ND1），求取校正增益α12（＝Vr／（D₁·ε_ND0／ε_ND1））。 进而，求取与求得的校正增益α12对应的曝光时间CT12（＝CTi×α12）（s8）， 将校正前的曝光时间Cti更新为所述曝光时间CT12（s6）。

此外，在滤光器ND1的摄像机输出饱和的情况下，对滤光器ND2的 摄像机输出D₂，根据设定值Vr与滤光器ND0的输出D₀的比率（ε_ND0／ε_ND2）， 求取校正增益α13（＝Vr／（D₂·ε_ND0／ε_ND2））（s9）。

进而，求取与求得的校正增益α13对应的曝光时间CT13（＝CTi×α13）， 将校正前的曝光时间Cti更新为曝光时间CT13（s6）。

即，在有使CCD摄像机的滤光器ND0的摄像机输出饱和那样的过大 输入光量的情况下，对其程度根据滤光器ND1的摄像机输出或者滤光器 ND2的摄像机输出，求取对滤光器ND0的校正增益，能以一次的曝光时间 的变更进行测定，因此，即使在输入光量的测定范围很大地急变的情况下， 也能使响应时间缩短。

另外，虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例 子而提示出的，并不意在对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能以 其它的各种方式实施，能在不脱离发明的要旨的范围，进行各种的省略、 置换、变更。这些的实施方式及其变形，包含在发明的范围或要旨中，并 且包含在与权利要求书记载的发明均等的范围中。

符号的说明

1 检测部

1a CCD 摄像机

1a1 CCD

1a2 ADC

1a3 曝光控制电路

1b 光源部

1b1 LD

1b2 电源驱动电路

1b3 输出设定电路

2 控制部

2a 控制电路

2b 存储器

2c AGC 电路

2c1 校正增益运算部

2c2 判定参数设定部

2c3 曝光时间运算部

2c4 激光输出运算部

2d 运算部

3 被测定物

100 测定装置