JP2710526B2 - 光照射範囲検出装置 - Google Patents

光照射範囲検出装置

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JP2710526B2 JP4301555A JP30155592A JP2710526B2 JP 2710526 B2 JP2710526 B2 JP 2710526B2 JP 4301555 A JP4301555 A JP 4301555A JP 30155592 A JP30155592 A JP 30155592A JP 2710526 B2 JP2710526 B2 JP 2710526B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光を使用した測量や侵
入監視等の技術に用いられる光照射範囲検出装置に
り、特に光が照射された位置の中心を正確に検出するこ
とができる光照射範囲検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】まず、従来の光照射範囲検出装置につい
て図4を使って説明する。図4は、従来の光照射範囲検
出装置の構成ブロック図である。従来の光照射範囲検出
装置は、図4に示すように、複数の受光素子1と、それ
に接続する増幅器2と、増幅器2の出力を比較する比較
器3と、比較器3からの出力を処理するCPU4とから
構成されている。
【0003】次に、各部の構成について具体的に説明す
ると、受光素子1は、フォトダイオード等を使用し、光
が照射されると光エネルギーを電気信号に変換するもの
で、例えば、図5に示すように、平面上に左右(x)、
上下(y)方向に等間隔でn個マトリクス状に配置され
ている。また、各点に配置された受光素子1は、x,y
両方向の位置信号を送出するため、図6(a)に示すよ
うにフォトダイオードを2分割して1素子とするか、又
は図6(b)に示すように2つの素子を接近させて配置
するか、どちらかの構成をとるものである。x又はy方
向の同一方向の光を検出する受光素子については、図7
の受光素子の接続回路図に示すように、各素子をパラレ
ルに接続して、同一方向の位置検出信号を出力するよう
になっている。
【0004】増幅器2は、受光素子1で電気信号に変え
られた微弱な出力を増幅するものである。比較器3で
は、スレッショルドを規定し、各素子毎に増幅器2で増
幅された電気信号と規定値とを比較して、電気信号が規
定値以上の場合のみ、光が照射されたとしてnビットの
デジタル信号を出力し、規定値に満たない場合は出力し
ないものである。CPU4は、各受光素子における受光
の有無を示す比較器3からの出力を記憶し、光を検出し
た受光素子の範囲の真ん中を算出する処理を行うもので
ある。
【0005】次に、従来の光照射範囲検出装置における
照射範囲の中心検出方式について説明する。従来の照射
範囲の中心検出方式では、光が照射され、受光素子1で
光が電気信号に変換され、増幅器2で増幅され、比較器
3で規定以上の光であると判断された受光素子の範囲
を、x方向はxa 〜xb 、y方向はya 〜yb とする
と、照射範囲の中心は次の式で求められる。 x方向 (xb −xa )/2+xa−1 …(1) y方向 (yb −ya )/2+ya−1 …(2)
【0006】一例として、図8の(A)部分の位置に光
が照射された場合、x方向はx4 〜xn-2 、y方向はy
2 〜y5 が光が照射された位置として検出され、各方向
の照射範囲の中心は、以下の式で求められることにな
る。 x方向 (n−2−4)/2+3 y方向 (5−2)/2+1
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光照射範囲検出装置及びそれにおける照射範囲の中
心検出方式では、光の照射範囲が受光素子を配置した平
面上に納まらないような場合に誤った中心位置を算出し
てしまうという問題点があった。
【0008】例として、図8の(B)部分のように光の
照射範囲が受光素子を配置した平面上に納まらないよう
な場合についても、x方向はx1 〜x3 、y方向はyn-
3 〜yn が光が照射された位置として検出され、各方向
の照射範囲の中心は、以下の式で求められてしまう。 x方向 (3−1)/2+0 y方向 (n−n−3)/2+n−4 つまり、受光素子で検出された照射範囲は、全照射範囲
の中のほんの一部であるにもかかわらず、その部分のみ
に照射されたとして、その中心を求めてしまうことにな
り、本来の照射範囲の中心を正確に検出できない問題が
あった。
【0009】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、光の照射範囲が受光素子を配置した平面上に納まら
ないような場合についても、正しい中心位置を検出でき
る光照射範囲検出装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項1記載の発明は、光照射範囲検出装
置において、照射平面に配列され、照射された光を受光
して光エネルギーを電気信号に変換する複数の受光素子
と、前記受光素子からの出力を増幅する増幅器と、前記
増幅器からの出力をデジタル値に変換するA/D変換器
と、前記A/D変換器からの出力を比較して、前記照射
平面の受光素子における光の強さの最大値を求め、前記
最大値を示す受光素子の位置が、前記照射平面の外周の
受光素子でない場合は、該受光素子の位置を照射範囲の
中心とし、前記最大値を示す受光素子の位置が、前記照
射平面の外周の受光素子である場合は、照射範囲の中心
が前記照射平面上に存在しないと判定する処理を行う
PUとを有することを特徴としている。
【0011】
【0012】
【作用】請求項1記載の発明によれば、平面上に等間隔
に配置した複数の受光素子で光を受光して電気信号に変
換し、受光素子からの微弱な出力を増幅器で増幅し、増
幅器からの出力をA/D変換器でデジタル値に変換し、
A/D変換器からの出力をCPUで比較して最大値を求
め、最大値を示す受光素子の位置が、照射平面の外周の
受光素子でない場合は、その受光素子の位置を照射範囲
の中心とし、最大値を示す受光素子の位置が、照射平面
の外周の受光素子である場合は、照射範囲の中心が照射
平面上に存在しないと判定する光照射範囲検出装置とし
ているので、光の照射範囲が受光素子を配置した平面上
に納まらないような場合でも、誤った中心を検出するこ
とがなく、光照射範囲の中心を短時間で正確に検出でき
る。
【0013】
【0014】
【実施例】本発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。図1は、本発明の一実施例に係る光照射範
囲検出装置の構成ブロック図である。尚、図4と同様の
構成をとる部分については同一の符号を付して説明す
る。
【0015】本実施例の光照射範囲検出装置は、従来の
光照射範囲検出装置と同様に複数の受光素子1とそれに
接続する増幅器2と、本実施例の特徴である増幅器2の
出力をデジタル信号に変換するA/D変換器5と、A/
D変換器5からの出力を処理するCPU4と、A/D変
換器5からの出力を記憶するメモリ6とから構成されて
いる。
【0016】受光素子1は、従来の光照射範囲検出装置
と同様で、フォトダイオード等を使用し、光が照射され
ると光エネルギーを電気信号に変換するもので、図5に
示すように平面上に左右(x)、上下(y)方向に等間
隔でn個のマトリクス状に配置されている。また、増幅
器2も従来の光照射範囲検出装置と同様で、受光素子1
で電気信号に変えられた微弱な出力を増幅するものであ
る。
【0017】A/D変換器5は、増幅器2からの出力を
デジタル信号に変換し、照射された光の強さをデジタル
値としてCPU4に出力するものである。
【0018】CPU4は、A/D変換器5から出力され
た各受光素子1の光の強さを示すデジタル値をメモリ6
に記憶し、全てのデジタル値を比較して最大値を求める
ことで光の強さの最大値を求める。そして、最大値を示
す受光素子の位置が、照射平面の外周の受光素子でない
場合は、その受光素子の位置を照射範囲の中心とし、最
大値を示す受光素子の位置が、照射平面の外周の受光素
子である場合は、照射範囲の中心が照射平面上に存在し
ないと判定する処理を行うものである。
【0019】次に、本実施例の光照射範囲検出装置にお
ける照射範囲の中心検出方式について説明する前に、本
実施例の光照射範囲の中心検出方式の原理となる、光の
特性について図2を使って説明する。図2は指向性を持
った光のファーフィールドパターン図である。尚、図2
において、縦軸が光エネルギーの強さを、横軸が照射角
度を示しており、横軸の中心が光が照射平面に対して垂
直に照射した時の角度となっている。
【0020】検出する光の光源が指向性を持った光源の
場合、照射角度に対して光エネルギーの強さを示すファ
ーフィールドパターンは図2に示すような正規分布とな
り、光エネルギーが中心部に集中する。この特性によ
り、平面上に等間隔で配置した受光素子1で受光した光
の強さの最大値を求め、その最大値を示す受光素子の位
置を照射範囲の中心と考えるものである。
【0021】次に、本実施例の光照射範囲検出装置にお
ける光照射範囲の中心検出方式について説明する。本実
施例の光照射範囲の中心検出方式では、受光素子1が等
間隔に配置された平面上に光が照射されると、各受光素
子1で光エネルギーが電気信号に変換され、各増幅器2
で増幅され、各A/D変換器5でデジタル値に変換さ
れ、CPU4に送出される。
【0022】CPU4では、各A/D変換器5から送ら
れてきた光の強さを示すデジタル値をメモリ6に記憶
し、まず、x方向、y方向それぞれに比較して光の強さ
の最大値を求め、その最大値を示す受光素子の位置がx
a,ybであるとする。そして、xa,ybが照射平面の外
周の受光素子でない場合、つまり、(1<a<n)かつ
(1<b<n)の場合は、その受光素子の位置xa ,y
b を照射範囲の中心とする。また、xa ,yb が照射平
面の外周の受光素子の場合、つまり、(a=1)又は
(a=n)若しくは(b=1)又は(b=n)の場合
は、照射範囲の中心が受光素子1を配置した照射平面か
ら外れていると判定する。
【0023】図3の例で、照射範囲の中心が受光素子1
を配置した照射平面から外れている場合について説明す
る。図3は、本実施例に係る受光素子の配置と、光の照
射範囲の一例である。図3の(B′)部分に光が照射さ
れた場合、x方向についてはx1 よりもx2 ,x3 の光
の強さが大きい場合は、照射範囲の中心はx2 ,x3の
いずれかと判定でき、x1 よりもx2 ,x3 の光の強さ
が小さい場合は、照射範囲の中心は照射平面から外れて
いると判定される。y方向についても同様の判定が為さ
れる。
【0024】上記のような照射範囲の中心検出方式によ
り、光の照射範囲が受光素子を配置した平面上に納まる
場合には、正しい中心を検出できる効果があり、また、
光の照射範囲が受光素子を配置した平面上に納まらない
ような場合については、平面上に中心位置がないことを
判定できるため、誤った中心を検出せず、装置の信頼性
を向上させることができる効果がある。
【0025】本実施例の光照射範囲検出装置及びそれに
おける照射範囲の中心検出方式を測距等に使用すれば、
照準位置と光の照射位置のズレの補正を正確に行うこと
ができる効果がある。
【0026】本実施例の光照射範囲検出装置及びそれに
おける照射範囲の中心検出方式を侵入監視装置等に使用
すれば、光を照射する側の位置決めを短時間で正確に行
うことができる効果がある。
【0027】本実施例の光照射範囲検出装置及びそれに
おける照射範囲の中心検出方式を光空間データ伝送装置
等に使用すれば、光を照射する側の位置決めを短時間で
正確に行うことができる効果がある。
【0028】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、平面上に
等間隔に配置した複数の受光素子で光を受光して電気信
号に変換し、受光素子からの微弱な出力を増幅器で増幅
し、増幅器からの出力をA/D変換器でデジタル値に変
換し、A/D変換器からの出力をCPUで比較して最大
値を求め、最大値を示す受光素子の位置が、照射平面の
外周の受光素子でない場合は、その受光素子の位置を照
射範囲の中心とし、最大値を示す受光素子の位置が、照
射平面の外周の受光素子である場合は、照射範囲の中心
が照射平面上に存在しないと判定する光照射範囲検出装
置としているので、光の照射範囲が受光素子を配置した
平面上に納まらないような場合でも、誤った中心を検出
することがなく、光照射範囲の中心を短時間で正確に検
出できる効果がある。
【0029】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る光照射範囲検出装置の
構成ブロック図である。
【図2】指向性を持った光のファーフィールドパターン
図である。
【図3】本実施例に係る光照射範囲検出装置の受光素子
の配置と、光の照射範囲の一例である。
【図4】従来の光照射範囲検出装置の構成ブロック図で
ある。
【図5】従来の光照射範囲検出装置の受光素子の配置図
である。
【図6】従来の光照射範囲検出装置の受光素子の回路図
である。
【図7】従来の光照射範囲検出装置の受光素子の接続回
路図である。
【図8】従来の光照射範囲検出装置の受光素子の配置
と、光の照射範囲の一例である。
【符号の説明】
1…受光素子、 2…増幅器、 3…比較器、 4…C
PU、 5…A/D変換器、 6…メモリ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 照射平面に配列され、照射された光を受
    光して光エネルギーを電気信号に変換する複数の受光素
    子と、前記受光素子からの出力を増幅する増幅器と、前
    記増幅器からの出力をデジタル値に変換するA/D変換
    器と、前記A/D変換器からの出力を比較して、前記照
    射平面の受光素子における光の強さの最大値を求め、前
    記最大値を示す受光素子の位置が、前記照射平面の外周
    の受光素子でない場合は、該受光素子の位置を照射範囲
    の中心とし、前記最大値を示す受光素子の位置が、前記
    照射平面の外周の受光素子である場合は、照射範囲の中
    心が前記照射平面上に存在しないと判定する処理を行う
    CPUとを有することを特徴とする光照射範囲検出装
    置。
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