JPH0348530B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光スポツトや放射線の入射位置を検
出するための光スポツト等の入射位置検出装置に
関するものである。

［従来の技術］ 従来から、光スポツト等の入射位置を検出する
二次元検出装置としては、撮像管やCCD（電荷結
合素子）等が知られているが、何れも価格が高価
となり、処理回路が複雑である。

［発明の目的］ 本発明の目的は、比較的簡易な構成により光ス
ポツト等の入射位置を検出し得る光スポツト等の
入射位置検出装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、
二次発光体又は散乱材を含有する透明又は半透明
の板体の端面の検出しようとする入射位置の座標
に沿つて光電変換素子を連続的に配置し、前記板
体の表面に光スポツト又は放射線を入射し、前記
光電変換素子に入射する二次発光又は散乱光の光
強度から前記光スポツト又は放射線の入射位置を
検出する検出装置において、前記板体の表面の検
出範囲の中央部を粗面として前記表面における粗
さ分布を調整することにより、前記光電変換素子
の出力を直線化したことを特徴とする光スポツト
等の入射位置検出装置である。

［発明の実施例］ 本発明を図示の実施例に基づづいて詳細に説明
する。

第１図において、１は蛍光剤を含有する例えば
合成樹脂からなる透明又は半透明の板体である。
この板体１の表面は例えば摺りガラスのような粗
面とされ、この粗面は位置によつて粗さが異なる
ようにされている。また、板体１の各端面１ａ〜
１ｄには、例えば太陽電池等から成る長尺の光電
変換素子２ａ〜２ｄがそれぞれ取り付けられてい
る。そして、これらの光電変換素子２ａ〜２ｄの
出力は図示しない演算処理回路に入力されてい
る。

ここで、板体１の表面に光スポツトＳが入射す
ると、この光スポツトＳにより板体１の蛍光剤が
励起されて蛍光を発し、板体１中を伝播して各端
面１ａ〜１ｄに蛍光が到達する。この場合に、蛍
光は板体１を伝播に減衰され、各端面のそれぞれ
の位置の光強度は、光スポツトＳまでの距離に依
存して単調増加又は減少することになる。

第２図はこの場合の一方の端面において検出し
たグラフ図であり、縦軸は光電変換素子２の出
力、横軸は光スポツトの位置を示している。ここ
で、点線は板体１の表面の粗面として中央部の粗
さを小さくした粗さ分布により光電変換素子の出
力を補正したものであり、実線は板体１の表面を
加工せずに平滑面とした場合である。このよう
に、板体１の表面の粗さを調整することにより、
光電変換素子２の出力を直線化することができ
る。

Ｘ方向の光スポツトＳの位置を求めるために
は、Ｘ方向に配置した２つの光電変換素子２ａ，
２ｃの出力の割合を求めることにより、板体１の
表面上における光スポツトＳの距離を入射光量に
関係なく求めることができる。

即ち、板体１の辺の長さをＤ、光スポツトＳか
ら端面１ａまでの最短距離をｘとすると、光電変
換素子２ａ，２ｃで得られる蛍光の光強度による
出力はそれぞれ、 Pa＝Ｋ／ｆ（ｘ） Pc＝Ｋ／｛Ｄ−ｆ（ｘ）｝ となる。ここで、Ｋは光スポツトＳの光強度・大
きさ、蛍光剤の光変換効果、板体１中の蛍光減衰
率に依存する定数である。このとき、両光電変換
素子２ａ，２ｃの出力の和Pa＋Pcと差Pa−Pcを
れぞれ演算し、差Pa−Pcを和Pa＋Pcによつて除
算すれば、ｆ（ｘ）＝Pc・Ｄ／Pa＋Pc）となり、
ｆ（ｘ）は予め例えば第２図などからその特性を
求めておくことができるので、光スポツトＳの光
強度等によらず距離ｘを求めることが可能とな
る。

また、Ｙ方向についても２つの光電変換素子２
ｂ，２ｄの出力から光スポツトＳの位置を同様に
求めることができ、Ｘ方向と併せて二次元的な光
スポツトＳの位置を検出することが可能である。

光スポツトＳの入射光の波長或いは蛍光剤の種
類によつて、励起される蛍光の波長は異なるが、
その励起光のみを透過するフイルタを各光電変換
素子２ａ〜２ｄの前面に設ければ、雑音の影響を
無視して精度の良い測定を行うことができる。勿
論、板体１の表面のみを露出して、その他は外光
から遮断することが望ましいが、完全な暗箱を形
成できない場合には光スポツトＳの入射光を変調
して、この変調光に同期した光電変換素子２ａ〜
２ｄからの出力のみを検出して外光の影響を除去
するようにしてもよい。

また、第３図においては、板体１の直交する２
つの端面１ａ，１ｂにそれぞれ一次元光電変換素
子３ａ，３ｂが配置されており、光電変換素子３
ａ，３ｂの各ビツト毎に光量を検出して、その光
量分布から光スポツトＳの位置を求めるようにし
ている。この場合には、光電変換素子３ａ，３ｂ
の光スポツトＳに最も近いビツトに最も強い光量
が入射することになるので、例えば光電変換素子
３ｂによる光強度分布は第４図に示すようにな
り、この光強度分布のピークを把えることにより
Ｘ方向の光スポツトＳの位置を検出できる。ま
た、光電変換素子３ａ，３ｂのそれぞれの対向す
る端面１ｃ，１ｄにも一次元光電変換素子３を配
置し、Ｘ，Ｙそれぞれの方向で２つの光電変換素
子３の情報を併せて検出すれば、更に精度は向上
することになる。なお、一次元光電変換素子３を
使用した場合には、光スポツトＳが同時に２つ以
上入力しても、相応したピークが得られれば複数
個の入力を検出できることもある。

板体１は実施例のような平面ではなく曲面であ
つても良く、球面や円筒形など使用目的に応じて
使い分けることができる。また、第１図に示すよ
うに光電変換素子２ａ，２ｃに長尺のものを使用
せずに、端面１ａ，１ｃに多数本の光フアイバを
配設し、それぞれ１個所にまとめてから、光強度
の測定を行つてもよい。なお、第３図の一次元光
電変換素子３の場合でも光フアイバにより伝達を
することができる。

更には、測定対象は必ずしも光スポツトとは限
らず、放射線の点状入射によつて板体１内に光点
を得ることができる。この場合には、板体１内に
はシンチレータを散在しておくことが好ましい。
また、板体１内に混入する材料は、蛍光剤、シン
チレータ以外に、光強度は小さくなるものの、単
なるアルミニウム粉のような光拡散材を混入して
もよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る光スポツト等
の入射位置検出装置は、極めて簡素な構成により
光スポツトや放射線の二次元位置を求めることが
でき、板体の表面の粗さ分布を調整して、得られ
る信号出力を直線化することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る光スポツト等の入射位置検
出装置の実施例を示し、第１図、第３図はその斜
視図、第２図は距離対光電変換素子出力のグラフ
図、第４図は光強度分布図である。 符号１は板体、１ａ〜１ｄは端面、２，３は光
電変換素子である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 二次発光体又は散乱材を含有する透明又は半
   透明の板体の端面の検出しようとする入射位置の
   座標に沿つて光電変換素子を連続的に配置し、前
   記板体の表面に光スポツト又は放射線を入射し、
   前記光電変換素子に入射する二次発光又は散乱光
   の光強度から前記光スポツト又は放射線の入射位
   置を検出する検出装置において、前記板体の表面
   の検出範囲の中央部を粗面として前記表面におけ
   る粗さ分布を調整することにより、前記光電変換
   素子の出力を直線化したことを特徴とする光スポ
   ツト等の入射位置検出装置。