JP2007256006A - 位置検出装置、弦楽器用のピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で物体の位置を検出する位置検出装置を提供する。
【解決手段】点光源１は、連続スペクトル光を出力し、この光はスリット１１を介してプリズム２１、２２に入射する。スリット１１はプリズム２１、２２に入る光を互いに分離する。このプリズム２１、２２に入射した光は、プリズム２１、２２でスペクトルに分光され、光の束２０１、２０２は、複数の方向から物体１００に照射する。物体１００で反射した光の束２０１の反射光は受光部３１で受光され、物体１００で反射した光の束２０１の反射光は受光部３２で受光される。受光部３１、３２は各々２つのフォトトランジスタ３０１、３０２を備え、光を電流に変換する。波長計算部４１、４２はこの出力電流値の比からこの反射光の波長λ１、λ２を測定する。波長によりプリズム２１、２２での屈折率が異なるから、座標計算部６はその方向の交点から物体１００の位置を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体に光を照射して非接触でこの物体の位置を検出する装置に関する。

従来より、特許文献１に示すように、三角測量の一種であるステレオ法を用いて、物体までの距離を測定する方法が提案されている。特許文献１の装置は、物体にスペクトルに分光した光を照射する手段と、カメラ内部に設けた分光素子と、この分光素子に分けられた光を撮像する２つの撮像素子を備え、撮像手段に映し出された光の位置から、物体の位置を検出する。また、特許文献１の装置は、このスペクトルに分光したスペクトルパタンを用いることにより、物体のカメラに対する方向と撮像素子に撮像された位置関係の対応関係を把握する。

また、特許文献２には、ギター等の電気弦楽器について、ＬＥＤ光を照射して、位置検出装置で弦の位置を得る装置が開示されている。特許文献２では縦方向の振動のほうが横方向の振動より持続時間が長く音の伸びが良いことから、斜めに立てたミラーを介して縦方向の振動を取得する装置が開示されている。
特開平６−５８７５５号公報 特開平５−３４１７８９号公報

しかしながら、特許文献１の方法は２台の撮像手段であるビデオカメラが必要であり、大掛かりであり小型化できない。しかも、そのフレームレートには限度があり、弦の振動を計測することが容易ではなかった。特許文献２の方法では、高価な位置検出素子が必要となる問題があった。

そこで、本発明は、簡易な構成で物体の位置を検出する位置検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。

（１）本発明は、
スペクトルに分光された光の束を複数生成し、該複数の光の束を各々別々の方向から物体に向けて照射する照射手段と、
前記複数の光の束に対応して各々設けられ、前記光の束のうち前記物体に反射した反射光を各々受光して、該反射光の波長を測定する波長測定手段と、
前記複数の光の束各々のうち前記波長に対応する単色光成分が進む方向の交点を求めることにより前記物体の位置を検出する位置検出手段と、を備えた位置検出装置である。

この構成では、照射手段がスペクトルに分光された光の束を複数生成し、この複数の光の束を各々別々の方向から物体に照射する。この光の束に含まれる各々の波長の単色光の進行方向は異なるから、物体に照射する光の波長を求めることで、物体に照射した単色光の進行方向を特定できる。この構成では、この物体に照射する光の波長を求めるため、波長測定手段を備えている。波長測定手段は、前記複数の光の束に対応して各々設けられ、物体に反射した反射光を受光してその波長を測定する。位置検出手段は、この波長に対応する単色光（即ち、物体に照射する光）が進む方向の交点を求めることで、前記物体の位置を検出することができる。

（２）本発明は、
前記照射手段は、分光された１つの光の束を複数に分岐し、前記分岐した光の束をそれぞれ別の方向から前記物体に照射する。

この構成では、分光された１つ光の束（ここではこれを「Ａ」とする。）を複数に分岐し、光の束Ａを分岐して複数の波長の光の束（ここではこれを「Ａ１〜Ａｎ」（ｎは整数）とする。）に分離することができる。ここで、前記波長測定手段は、光の束Ａ１〜Ａｎに対応して各々設けられているが、光の束Ａ１〜Ａｎは波長帯域が異なるから、前記波長測定手段が受光した光が、この分岐した複数の光の束Ａ１〜Ａｎのうちどの光の束に由来するのかを特定できる。したがって、それぞれの波長測定手段は、測定しようとする対象の光の束以外の光が入ってきても、この測定をする対象から除外することができるので、より精度良く位置検出することができる。

なお、光を分岐する方法としては、例えば鏡やハーフミラー等を用いることができる。

（３）本発明は、
前記波長測定手段は、波長毎の感度特性である分光感度特性が異なる複数の受光素子を備え、該複数の受光素子の受光量の比により前記波長を計算する。

本発明は、波長毎の感度特性である分光感度特性が異なる複数の受光素子の受光量の比により前記波長を計算するので、この光の束の強度は無次元化されるから、スペクトルに分光された光の束の強度が波長に対して均一でなくとも、光の波長を求めることができる。

（４）本発明は、
張架された弦を前記物体とし、この弦の軸方向に略垂直な平面内に前記光の束を照射するように（１）〜（３）のいずれかに記載の位置検出装置を設けた弦楽器用ピックアップである。

本発明は以上の構成の位置検出装置の応用発明である。弦の軸方向に略垂直な平面内に前記光の束を照射することにより、弦楽器用ピックアップとして動作する。

なお、以上の発明の構成のうち（２）〜（４）の構成を組み合わせることも可能である（第４の実施形態がその例である。）。

本発明によれば、簡易かつ安価な構成で、物体の位置検出ができる。

＜第１の実施形態の位置検出装置の概略説明＞
図１を用いて、第１の実施形態の位置検出装置について概略を説明する。図１（Ａ）はこの装置の構成図であり、図１（Ｂ）は受光部３１、３２の構成図である。連続スペクトル光を出力する点光源１から取り出された２つの線状の光は、プリズム２１、２２によりスペクトルに分光されて、連続した波長の光を含む光の束２０１、２０２が生成され、異なる方向から物体１００に向けて照射される。光の束２０１、２０２の一部である光２０１０、２０２０は物体１００で反射して、反射光３１０、３２０がそれぞれ受光部３１、３２に入射する。

この光の束２０１、２０２はプリズム２１、２２により分光されたものであり、光の束２０１、２０２に含まれる特定波長の光（単色光成分）は、異なる方向に進行する。したがって、物体１００がこの光の束２０１、２０２の中のどの位置にあるかによって物体１００に入射する光の波長が異なる。そこで、その反射光３１０、３２０の光の波長を測定することで、物体１００に入射する光２０１０、２０２０のプリズム２１、２２からの出射角度θ１、θ２を特定でき、物体１００の位置を特定することができる。この反射光３１０、３２０の波長の測定は、受光部３１、受光部３２、波長計算部４１、４２により行う。

本実施形態の位置検出装置は、物体１００に入射する光の波長を測定するため、受光部３１、３２、波長計算部４１、４２を備え、この物体１００で反射した光３１０、３２０の波長を測定する。受光部３１、３２は、この光の束２０１、２０２に対応して光２０１０、２０２０が反射する方向にそれぞれ配置されている。このフォトトランジスタ３０１、３０２は、それぞれ波長ごとに受光量の強弱が異なる分光感度特性を持ち、またこの受光特性がフォトトランジスタ３０１、３０２の間で互いに異なる。この出力電流の比の曲線（図２（Ｂ）の３７参照。）を予め計算し、その値を表したテーブル（不図示）を記憶しておく。位置検出を行う際には、測定したフォトトランジスタ３０１、３０２の電流値の比に基づきこのテーブルを参照することで、点光源１のスペクトル分布にかかわらず受光した光の波長を正確に求めることができる。

座標計算部６は、プリズムの特性データテーブル５を参照して、物体１００に入射する光の波長から光が進行する出射角θ１、θ２を特定する。そして、座標計算部６は、出射角θ１、θ２に基づいて、光２０１０、２０２０の進行方向の交点を求めて、この物体１００の位置を特定する。

＜第１の実施形態の位置検出装置の構成の説明＞
図１を用いて、第１の実施形態に係る位置検出装置の構成図について詳細に説明する。前述のとおり図１（Ａ）はこの装置の構成図であり、図１（Ｂ）は受光部３１、３２の構成図である。この位置検出装置は、点光源１と、点光源１の光を分離してプリズム２１、２２に導くスリット１１と、このスリットを通した光をスペクトルに分光するプリズム２１、２２と、受光した光を電流に変換する受光部３１、３２と波長計算部４１、４２と、プリズムの特性データテーブル５と座標計算部６を備える。

点光源１は、連続スペクトル光を出力する点光源であり、例えば、白色電球、白色ＬＥＤなどを用いることができる。なお、点光源１の連続スペクトル光は、必ずしも波長が全帯域についてフラットな（白色の）特性である必要はない（詳細は受光部３１、３２の説明で後述する）。

スリット１１は、プラスチックのカバーで構成する。プリズム２１、２２に点光源１の光を線状に導くことができるようにスリット１１の一部に孔１１０、１１１が開いている。スリット１１は、孔１１０を通ってプリズム２１に入射する光と、孔１１１を通ってプリズム２２に入射する光を分離する機能を有する。

プリズム２１、２２は、３角形の透明なガラスまたはアクリルで構成する。プリズム２１、２２の界面で２回屈折する。その屈折の際、光の波長により屈折率が異なり光の進行方向が異なるから、波長に応じて分光されて広がり、光の束２０１、２０２を生成する。プリズム２１、２２は、物体に対して２つの方向から光の束２０１、２０２を照射するように配置し、物体１００が移動する範囲が光の束２０１、２０２が交差する範囲内になるように設定する。なお、この光の束２０１、２０２が交差する範囲内が物体１００の位置を検出できる範囲内になる。

このように光の束２０１、２０２に含まれる単色光成分は、その波長により進行方向が異なるから、この物体１００に入射する光２０１０、２０２０の波長を求めることにより、光２０１０、２０２０の進行方向を特定でき、物体１００の位置を検出することができる。

受光部３１、３２、波長計算部４１、４２は、この光の束２０１、２０２各々に対応して設けられている。受光部３１、３２、波長計算部４１、４２は、物体１００に入射する光２０１０、２０２０の波長を測定するため、この物体１００で反射した光３１０、３２０の波長を測定する。

図１（Ｂ）に示すように、受光部３１、３２は、いずれもフォトトランジスタ３０１、３０２を有する２種類の受光素子のセットと、遮蔽板３０３を備える。図１（Ａ）に示すように、受光部３１、受光部３２のそれぞれのフォトトランジスタ３０１、フォトトランジスタ３０２は、この光の束２０１、２０２に対応して光２０１０、２０２０各々が反射する方向に配置されている。この物体１００は、プリズム２１、プリズム２２から出力された光の束２０１、２０２の幅の中にあり、光の束２０１、２０２のうち、物体１００で反射した反射光３１０、３２０は、それぞれ受光部３１、３２に入射する。遮蔽板３０３は、受光部３１、３２のいずれの前方にも、受光部３１、３２から物体１００へ向く方向に配置されている。この遮蔽板３０３により受光部３１には光の束２０１の反射光３１０のみ入射し、受光部３２には光の束２０２の反射光３２０のみが入射する。入射された反射光２０１、２０２は２つのフォトトランジスタ３０１、３０２で受光され、この反射光２０１、２０２は電流に変換される。

なお、受光部３１に光の束２０１のうちの物体１００に入射する光２０１０の反射光３１０のみを、受光部３２に光の束２０２のうちの物体１００に入射する光２０２０の反射光３２０のみを、入射することができれば、本実施形態の位置検出装置は、必ずしも遮蔽板３０３を備えなくてもよい。
また、以下では、「受光量」は、フォトトランジスタ３０１、３０２の出力電流の値をＡ／Ｄ変換によりディジタルデータに変換したものをいうものとする。

図１（Ｂ）に示す２つのフォトトランジスタ３０１、３０２はそれぞれ波長によって受光量の強弱が変化する感度特性を持ち、またこの感度特性がフォトトランジスタ３０１、３０２の間で互いに異なる。したがって、これらのフォトトランジスタ３０１、３０２の受光量の比から反射光３１０、３２０の波長を測定することができる。

図１（Ａ）の波長計算部４１、４２は、受光部３２の特性の異なる２つのフォトトランジスタ３０１、３０２の受光量の比から受光部３１、３２で受光された光の波長を求めて、座標計算部６に出力する。

図１（Ａ）のプリズムの特性データテーブル５は、ＲＯＭにデータとして格納されている。プリズムの特性データテーブル５では、入射角度φｉ（ｉ＝１，２）とプリズム３１、３２から出射する光の波長λと、プリズム３１、３２から出射する出射角θｉ（ｉ＝１，２）との関係が対応付けられている。ここで、点光源１、プリズム２１、２２は位置関係が固定されているから、入射角φ１、φ２は定数となる。したがって、プリズムの特性データテーブル５を参照すれば、波長計算部４１、４２で求めた波長λ１、λ２に対応する出射角θ１、θ２を求めることができる。

図１（Ａ）のプリズムの特性データテーブル５は、ＲＯＭで構成する。特性データテーブル５には、入射角度φｉ（ｉ＝１，２）とプリズム２１、２２から出射する角度θｉ（ｉ＝１，２）と角度θｉ（ｉ＝１，２）でプリズム２１、２２から出射する光の波長λとの関係が格納されている。

図１（Ａ）の座標計算部６は、ＣＰＵと、座標計算部６を動作させるプログラムと、このプログラムで計算した結果を一時的に格納するためのＲＡＭを備える。座標計算部６は、プリズムの位置関係とθｉ（ｉ＝１，２）＝ｆ（λ、φｉ）を用いて、位置（ｘ，ｙ）の座標値を求める。

次に、図１の他に図２を参照して、受光部３１、３２の特性および波長計算部４１、４２について説明する。図２（Ａ）は、受光部３１、３２のフォトトランジスタ３０１、３０２の特性を表す図であり、図２（Ｂ）は波長計算部４１、４２の光の波長の求める方法を表す概念図である。図２（Ａ）に示す曲線３０１１、３０２１は、それぞれフォトトランジスタ３０１、３０２の分光感度特性、即ち、これらに入射する光の波長と出力電流の値との関係を表している。曲線３０１１は、波長λ３でピークとなる特性を有している。また、曲線３０２１は、波長λ４でピークとなる特性を有している。

図２（Ｂ）に示すように、フォトトランジスタ３０１、３０２の出力電流値の比Ｒを求めて、これに対応する波長λを求めるようにする。このように出力電流の比Ｒをとることにより、フォトトランジスタ３０１、３０２に入射した光の大小による受光量の絶対値の大小は相殺され、点光源１のスペクトル特性にかかわらず、λ１、λ２を求めることができる。そこで、この出力電流の比Ｒと波長λの関係をデータテーブル（不図示）としてＲＯＭに格納しておき、このデータテーブルを参照して、波長λを求める。受光部３１、３２に入射した、いずれの反射光３１０、３２０についてもこの波長を求めて、λ１、λ２とする。

なお、λ１、λ２を一意に定めるため、λ３からλ４の光のみが入射するように、例えば移動範囲を制限するか、または、後述の第３の実施形態の装置を表す図６に示す第３の実施形態のように、遮蔽板２５、２６を設けて波長の範囲を制限する。

また、このように出力電流の比Ｒで波長計算部４１、４２が波長λを求めるので、点光源１は、必ずしも波長毎の光の強度がフラットの白色光である必要がない。

前述の図１と図３を用いて、プリズムの特性データテーブル５について更に詳しく説明する。図３は、プリズムに入射する光の入射角と出射角を表す概念図である。まず、図３に示す入射角度φｉ（ｉ＝１，２）は、図１（Ａ）に示す点光源１と、スリット１１、プリズム２１、２２の位置関係から求めることができる。この入射角度φｉ（ｉ＝１，２）から入射した光が、プリズムで屈折して特定の波長λの光が出射する角度θｉ（ｉ＝１，２）は、波長λと入射角φｉ（ｉ＝１，２）の関数で表すことができる。図３に示すように、この関数を
θｉ（ｉ＝１，２）＝ｆ（λ、φｉ）
と表す。

プリズム２１、２２の界面の屈折率はその材料特性で決定でき、このｆ（λ、φｉ）は、この材料特性と位置関係で求めることができるが、この関数ｆは、図３に示すように受光部３０（図１（Ｂ）に示した受光部３１、３２と同様の構成とする。）をプリズム２１、２２を中心として回転させ、各々波長を求めることで、実測により求めることができる。このデータをプリズムの特性データテーブル５として、ＲＯＭに格納する。なお、θｉ（ｉ＝１，２）の傾向は、プリズム２１、２２は、波長λが高いほど屈折率が高く（図３ではλ（ｂｌｕｅ）として図示。）、θｉは大きくなる。波長λが低いほど屈折率が低くなり、θｉは小さくなる。

図４を用いて、座標計算部６について更に詳しく説明する。図４は、位置（ｘ，ｙ）の座標値を求める位置の計算方法を表す概念図である。計算前に予め、Ｘ、Ｙ座標系の位置関係を定めておく。図４に示すように、このＸ、Ｙ座標系は、図１（Ａ）と同じであり、プリズム２１を原点として、プリズム２１からプリズム２２へ向かう方向をＹ軸、これに垂直な方向をＸ軸とする。プリズム間の距離をＬとする。図４では、プリズムの形状は簡略化している。

図４に示すように、物体１００の位置（ｘ，ｙ）のｙ座標は、ｘに対してｔａｎ（θ１）を掛け算したものであり、Ｌからこのｙ座標の値ｘｔａｎ（θ１）を差し引くと、
Ｌ１＝Ｌ−ｘｔａｎ（θ１）＝ｘｔａｎ（θ２）
となる。図３で求めたプリズムの特性データテーブル５から、
θ１＝ｆ（λ１、φ１）
θ２＝ｆ（λ２、φ２）
を求めることができるから、これを用いて次のようにＸ、Ｙの座標値が求まる。

＜第１の実施形態の応用に係る位置検出装置の説明＞
なお、以上の説明のとおり、プリズムからの出射角θ１、θ２は、物体に対して直角に光を照射する必要はない。また、プリズムは、必ずしも図１（Ａ）に示すように正三角形でなくとも良く、直角三角形でもよい。

図１〜図４の説明では、位置測定の対称となる物体を単に物体１００として説明したが、本装置はこの物体１００を弦として、弦楽器の光学ピックアップとして用いることも可能である。この場合、分光した光の束２０１、２０２をそれぞれ弦楽器の弦の軸方向に垂直に照射するようにする。また、以上の実施形態では、物体１００を独立した物体として説明したが、例えば表面の粗さを計測するような、物体の一部分の形状を測定する場合へ応用することも期待できる。

また、本装置で位置検出のために必要なことは、物体１００に分光された光の束（例えば２０１、２０２）を２以上の方向から物体１００の方へ向けて照射して、その反射光の波長を各々測定することであるので、点光源１は光の束２０１、２０２に対して別々に設けても良く、光の束（例えば、２０１、２０２）は、３つ以上でも良い。光の束を３つ以上物体１００に照射する場合には、計算式が変数（ｘ，ｙ）に対して冗長となるから、２乗誤差の平均をとっても良いし、そのうちの２式を可能な限り計算して求められる値の中央値や平均値としても良い。

また、第１の実施形態の装置では、波長がλ３からλ４以外の値の光が入射した場合には、波長が一意に決まらない問題が生じうる。そこで、光の束２０１、２０２で予め波長の帯域を制限して、λ３からλ４の光のみが入射するようにするため、例えば物体１００の移動範囲を制限するようにする。また、後述の第３の実施形態の装置を表す図６に示す第３の実施形態のように、遮蔽板２５、２６を設けて波長の範囲を制限することができる。また、特定の波長帯域のみを透過するような特殊な材料からなるフィルタを受光部に備えてもよい。

以上の説明では、２次元上で物体１００に光を照射して物体１００の位置を求めたが、３次元上の３方向から光を入射して、図１〜図４と同様にして３次元上の位置（ｘ、ｙ、ｚ）の座標値を求めれば、３次元上の位置の検出をすることができる。

また、以上の説明では、波長計算部４１、波長計算部４２、座標計算部６、プリズムの特性データテーブル５と分けて説明したが、実装上可能であれば受光部３１、受光部３２の各々のフォトトランジスタ３０１、３０２の出力電流比Ｒを入力として、座標値を（ｘ，ｙ）を出力とするデータテーブルをＲＯＭ上に記憶し、直接（ｘ,ｙ）の座標値を求めても良い。

また、上述の実施形態の位置検出装置では、各受光部３１、３２に含まれる受光素子を２つのフォトトランジスタ３０１、３０２としたが、感度特性の異なる受光素子を３つ個以上備えて、それらの測定値の組み合わせにより波長を推定してもよい。

また、ディジタル回路で波長計算部４１、４２を構成するのではなく、オペアンプ等を用いたアナログ回路で波長計算部４１、４２を構成しても良い。

さらに、この実施形態のように１つの点光源１を２つに分離する方法に限らず、２つ以上の点光源とこれに対応するプリズムを備えて、光の束を２方向から物体へ向けて照射する構成でも良い。ただし、少なくとも物体が移動する次元の数（２次元上なら２つ、３次元上なら３つ）の光の束を物体１００から見て、別々の方向から照射する必要である。またプリズムに限らず、物体１００に対して物体１００の位置により光の束が波長に対応した幅をもっており、光の束（２０１、２０２等）を照射できるのであれば、本実施形態の装置に用いることが可能である。

＜第２の実施形態の位置検出装置の説明＞
次に、図５を用いて、第１の実施形態の位置検出装置の応用に係る第２の実施形態の位置検出装置について説明する。図５は、この第２の実施形態の位置検出装置の構成図である。第１の実施形態の装置と異なる点は、プリズム２１、２２の代わりに、回折格子２３、２４を用いている点が異なる。その他の点は、以上の第１の実施形態の装置の説明を準用する。回折格子２３、２４は、鏡面加工された面に垂直に（図３の紙面に垂直に相当する。）、細かい溝が刻まれた部材により構成する。この溝間の光の干渉によって、スリット１１を介して入射した点光源１からの光を反射しつつ、スペクトルの光の束２０１、２０２に分光する。

＜第３の実施形態の位置検出装置の説明＞
次に、図６を用いて、第１の実施形態の位置検出装置の応用に係る第２の実施形態の位置検出装置について説明する。図６は、この実施形態の装置の構成図を表している。第３の実施形態の装置は、更に遮蔽板２５、２６を設けている点が第１の実施形態の装置と異なる。その他の点は、実施形態の装置と同様なので、同じ符号を付して以上の説明を準用する。

図６に示すように、第３の実施形態の装置は、遮蔽板２５、２６を設けて光の束２０１、２０２の光の波長の帯域を制限している。遮蔽板２５は光の束２０１のうち、屈折率が低い側のみ、即ち波長の長い側のみ通すと共に、遮蔽板２６は光の束２０２のうち屈折率が高い側のみ、即ち波長の短い側のみ通す。受光部３１から算出される波長計算部４１は、光の束２０１の反射光の波長のみ捉えることができ、受光部３２から算出される波長計算部４２は、光の束２０２の反射光の波長のみ捉えることができるので、より外乱の影響を少なくすることができる。また、検出する側のフォトトランジスタ３０１、３０２も、受光部３１と受光部３２とで互いに検出する分光感度特性を異ならせるようにする。具体的には、図２で示した波長の帯域λ３〜λ４を、遮蔽板２５、遮蔽板２６で制限された波長の帯域に設定するようにする。

＜第３の実施形態の位置検出装置の別態様の説明＞
なお、第２の実施形態の装置（回折格子を用いたもの）についても、この第３の実施形態の装置をそのまま応用できる。
また、遮蔽板２５、２６の遮断の方法は、遮蔽板２５が波長が短い帯域のみ通し、遮蔽板２６が波長が長い帯域のみ通すことももちろん可能である。
また、光ファイバーなど波長により減衰度が異なる素子を用いて、光の束２０１または、点光源１の光そのものを導くようにして、波長の帯域を制限しても良い。

さらに、第３の実施形態の装置では、光の束２０１、２０２で予め波長の帯域を制限して、図２（Ｂ）で示したλ３からλ４の光のみが入射することができるので、前述の第１の実施形態の装置のように、波長がλ３からλ４以外の値の光が入射した場合に対応して、移動範囲を拘束する必要はない。

＜第４の実施形態の位置検出装置の説明＞
次に、図７を用いて、第３の実施形態の位置検出装置の応用に係る第４の実施形態の位置検出装置について説明する。図７は、この実施形態の装置の構成図を表している。第４の実施形態の装置は、１つの光の束２０１を鏡２７を使って分岐することにより、波長帯域の異なる光の束２０３、２０４を互いに異なった方向から物体１００に照射している点が、第３の実施形態の位置検出装置と異なる。その他の点は、以上の実施形態の装置と同様なので、同じ符号を付して以上の説明を準用する。

図７に示すように、第４の実施形態の装置は、１つの光の束２０１のうち、屈折率が高い、即ち波長の短い帯域の光を鏡２７により遮断して、波長の長い帯域の光の束２０３のみを物体１００に向けて照射し、物体１００に入射した光２０３０の反射光を受光部３１で受光する。また、光の束２０１のうち鏡２７により遮断した光は、鏡２７で反射して光の束２０４として物体１００に向けて照射される。受光部３２は、光の束２０４のうち物体１００に入射した光２０４０の反射光を受光する。このようにしても、第３の実施形態の位置検出装置と同様、受光部３１、３２で受光する光の波長の帯域を制限できるので、受光部３１には光の束２０３の光のみ、受光部３２には光の束２０４のみ検出することが可能となる。また、フォトトランジスタ３０１、３０２は、第３の実施形態の装置と同様、受光部３１と受光部３２とで互いに検出する分光感度特性を異ならせるようにする。具体的には、図２で示した観測できる帯域を鏡２７で分離した波長の帯域に設定するようにする。

なお、第２の実施形態の装置（回折格子を用いたもの）についても、この第４の実施形態の装置へそのまま応用できる。

＜第５の実施形態の位置検出装置の説明＞
次に、図８を用いて、第１の実施形態の位置検出装置の応用に係る第５の実施形態の位置検出装置について説明する。図８はこの実施形態の位置検出装置の構成図を表している。この実施形態の装置の構成では、複数の点光源１Ａ、１Ｂとこれを駆動する駆動部（不図示）と遮蔽板１１２を備える。

この駆動部は、点光源１Ａ、Ｂに出力する電流を駆動する。点光源１Ａ、Ｂは、例えば、白色ＬＥＤで構成する。この駆動部の駆動電流により、点光源１Ａ、１Ｂは、点光源１Ａ，１Ｂの光を同時に出力するのではなく、時分割で交互に切り替えて出力する。この切り替える速度は、（移動する物体１００を検出するサンプリング速度）×点光源の数（図７の例では１Ａ、１Ｂで２つ）の速度で切り替える必要がある。物体１００が弦であれば、音声をサンプリングする周波数（例えば９６ｋＨｚ）×点光源の数（図７の例では２つ）の速度で、切り替える必要がある。

遮蔽板１１、１１２は、２つの光源１Ａ、１Ｂの光を互いに分離する。光源１Ａの光は、孔１１０から出力され、プリズム２１のみに入射する。光源１Ｂの光は孔１１１から出力され、プリズム２２のみに入射する。その他の構成は、第１実施形態と同様であり、その説明については以上の説明を準用する。

このように構成することにより、第３、第４実施形態のように入射する光の束３１０、３２０の波長帯域を遮蔽したり分割したりしなくとも、受光部３１は、光の束２０１の反射光３１０のみを受光し、受光部３２は、光の束２０２の反射光３２０のみを受光することができる。これにより、複数の光の束２０１、２０２の波長帯域や受光部３１、３２内部のフォトトランジスタの特性が、受光部３１と受光部３２で互いに重なっていても、精度のよい測定が可能となる。

なお、第２の実施形態の装置（回折格子を用いたもの）についても、この第５の実施形態の装置へそのまま応用できる。

第１の実施形態に係る位置検出装置の構成図 第１の実施形態に係る位置検出装置の光の波長の求め方を表す概念図 第１の実施形態に係る位置検出装置のプリズムに入射する光の入射角と出射角を表す概念図 第１の実施形態に係る位置検出装置の位置の計算方法を表す概念図 第２の実施形態に係る位置検出装置の構成図 第３の実施形態に係る位置検出装置の構成図 第４の実施形態に係る位置検出装置の構成図 第５の実施形態に係る位置検出装置の構成図

符号の説明

１−点光源、 １１−スリット、 １１０−孔、 １１１−孔、１１２−遮蔽板
２１−プリズム、 ２２−プリズム、 ２３−回折格子、 ２４−回折格子
２０１−光の束、 ２０１０−光、 ２０２−光の束、 ２０２０−光
２０３−光の束、 ２０３０−光、 ２０４−光の束、 ２０４０−光
２５−遮蔽板、 ２６−遮蔽板、 ２７−鏡
３１−受光部、 ３２−受光部
３０１−フォトトランジスタ、 ３０２−フォトトランジスタ、 ３０３−遮蔽板
３０１１−曲線、 ３０２１−曲線、 ３７−曲線
４１−波長計算部、 ４２−波長計算部
５−プリズムの特性データテーブル、６−座標計算部
λ１−波長、 λ２−波長、 λ３−波長、 λ４−波長
φ１−入射角、 φ２−入射角、 θ１−出射角、 θ２−出射角
１００−物体

Claims (4)

1. スペクトルに分光された光の束を複数生成し、該複数の光の束を各々別々の方向から物体に向けて照射する照射手段と、
   前記複数の光の束に対応して各々設けられ、前記光の束のうち前記物体に反射した反射光を各々受光して、該反射光の波長を測定する波長測定手段と、
   前記複数の光の束各々のうち前記波長に対応する単色光成分が進む方向の交点を求めることにより前記物体の位置を検出する位置検出手段と、を備えた位置検出装置。
2. 前記照射手段は、分光された１つの光の束を複数に分岐し、前記分岐した光の束をそれぞれ別の方向から前記物体に照射する、請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記波長測定手段は、波長毎の感度特性である分光感度特性が異なる複数の受光素子を備え、該複数の受光素子の受光量の比により前記波長を計算する、請求項１に記載の位置検出装置。
4. 張架された弦を前記物体とし、この弦の軸方向に略垂直な平面内に前記光の束を照射するように請求項１〜３のいずれかに記載の位置検出装置を設けた弦楽器用ピックアップ。

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