JPH05306905A - 高速飛しょう物体の位置計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光ユニット１を少ない部品点数で構成で
き、しかも高精度な計測を行なうことができるようにす
る。 【構成】 Ｘ，Ｙ方向に発光ユニットと受光ユニットが
一定間隔をおいて相対向して配置され、この間の光線を
ボール等の飛しょう物体が横切ったことを受光ユニット
側で検出して上記飛しょう物体の空間中の位置座標を計
測するようにした高速飛しょう物体の位置計測装置にお
いて、受光ユニット１上の発光ユニットからの光線に対
向する位置に、光ファイバ４の一端を接続した集光レン
ズ３を配列し、各光ファイバ４の他端を処理回路ユニッ
ト５内に設けた受光素子パッケージ６の各受光素子アレ
イ９に対向させ、この各受光素子アレイ９を処理回路に
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シュミレーションゴル
フやシュミレーションバッティング等の設備に応用でき
る装置で、特にゴルフボール等の高速で飛しょうする物
体の空間中での位置座標を計測する装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術として、例えば図８に示すよ
うなシュミレーションゴルフ装置の場合について説明す
る。打席ａにて打たれたボールｂは比較的近くに設けら
れた衝壁ｃに打ちつけられるが、この間のボールｂの飛
しょう軌跡のＸ−Ｙ座標上の位置を、打席ａと衝壁ｃの
間に設けられた高速飛しょう物体の位置計測装置ｄにて
計測して、衝壁ｃに衝突するまでのボールｂの飛しょう
軌跡等の衝壁ｃに表示されるようになっている。

【０００３】そして上記高速飛しょう物体の位置計測装
置（以下単に位置計測装置という）ｄの検出部は図８，
図９に示すように、左右に対向位置するＹ軸発光ユニッ
トｅ及びＹ軸受光ユニットｆと、上下に対向位置するＸ
軸発光ユニットｇ及びＸ軸受光ユニットｈとからなって
おり、両発光ユニットｅ，ｇから格子状に光線が発光さ
れ、各光線を各受光ユニットｆ，ｈにて受光し、上記格
子状の光線をボールｂが横切ったことを受光ユニットで
検出することによりその位置がＸ−Ｙ座標で計測するよ
うになっている。

【０００４】上記従来の位置計測装置ｄの受光ユニット
ｆ，ｈは図１０に示すように、発光ユニットｅ，ｇの各
発光素子に対向して多数のフォトダイオードなどの受光
素子ｉが配列された構成となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で示した位
置検出装置ｄでは各受光ユニットｆ，ｈに、各光軸上に
受光素子ｉをそれぞれ設けていることと、この各受光素
子ｉには抵抗やコンデンサ等が付属していることによ
り、各受光ユニットｆ，ｈを構成する部品点数はかなり
多くなり、組立及び電気配線上さらにユニットの寸法に
おいてもきわめて大がかりな装置となってしまうと共に
ノイズの発生等により高精度の計測ができないという問
題があった。

【０００６】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、受光ユニットを少ない部品点数で構成でき、しか
も高精度な計測を行なうことができる高速飛しょう物体
の位置計測装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る高速飛しょう物体の位置計測装置は、
Ｘ，Ｙ方向に発光ユニットと受光ユニットが一定間隔を
おいて相対向して配置され、この間の光線をボール等の
飛しょう物体が横切ったことを受光ユニット側で検出し
て上記飛しょう物体の空間中の位置座標を計測するよう
にした高速飛しょう物体の位置計測装置において、受光
ユニット１上の発光ユニットからの光線に対向する位置
に、光ファイバ４の一端を接続した集光レンズ３を配列
し、各光ファイバ４の他端を処理回路ユニット５内に設
けた受光素子パッケージ６の各受光素子アレイ９に対向
させ、この各受光素子アレイ９を処理回路に接続した構
成となっている。また上記受光素子パッケージ６内での
光ファイバ４の先端部をパッケージ内に嵌合したスリー
ブ部材にて保持した構成となっている。

【０００８】

【作 用】集光レンズ３にて受光した発光ユニットか
らの光線は光ファイバ４を通って処理回路ユニット５の
受光素子アレイ９に伝達される。

【０００９】

【実 施 例】本発明の実施例を図１から図７に基づい
て説明する。図中１は受光ユニットであり、この受光ユ
ニット１には、対向する発光ユニットの各発光素子から
の光線２を受ける各位置にフレネルレンズ等の集光レン
ズ３が取付けてある。

【００１０】この各集光レンズ３は図２に示すようにガ
ラス、アクリル樹脂等の透明部材で凸球面状に形成され
ており、この各集光レンズ３に、これの集光部に先端を
埋設して光ファイバ４が接続されている。各集光レンズ
３に接続されたそれぞれの光ファイバ４は受光ユニット
１から束状にして処理回路ユニット５に接続されてい
る。そしてこの処理回路ユニット５内に各光ファイバ４
に接続する受光素子パッケージ６が設けられている。

【００１１】上記処理回路ユニット５内における受光素
子パッケージ６は図３，図４に示すようになっており、
プリント配線基板７上に固着されるシリコンチップ８に
上記光ファイバ４に対向する数のフォトダイオードアレ
イ等の受光素子アレイ９を構成し、この各受光素子アレ
イ９はプリント配線基板７に設けられたリードピン１０
に至る各配線にワイヤボンディングされている。プリン
ト配線基板７はパッケージ１１に支持されており、この
パッケージ１１の上面はカバー１２にて閉じられるよう
になっている。そしてこのカバー１２に上記各光ファイ
バ４の先端が貫通支持されていて、カバー１２をパッケ
ージ１１に固着した状態で各光ファイバ４の先端が各受
光素子アレイ９に対向するようになっている。

【００１２】上記構成において、Ｘ，Ｙ方向の両受光ユ
ニット１の各集光レンズ３にて受光された光はそれぞれ
光ファイバ４を通って処理回路ユニット５内の受光素子
パッケージ６の各受光素子アレイ９に伝達される。そし
て発光ユニットからの各光線のうちの一部が飛しょうす
るボールによって遮光されると、このときに遮光された
集光レンズに対応する受光素子アレイ９に光が伝達され
ず、この光が伝達されなかった受光素子アレイの位置を
処理回路ユニット５にて処理することにより上記ボール
の飛しょう位置がＸ，Ｙ座標で求められる。

【００１３】以下に受光素子アレイとしてのフォトダイ
オードアレイを用いた受光素子パッケージ６の製造実施
例を図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。 （１）（ａ）図に示すように例えば２４（４×６）個の
フォトダイオードアレイ１３を１０００〜４０００Ωの
高抵抗シリコンウェハ１４上に構成してアレイチップ１
５を作る。１６は各アレイに接続した端子である。 （２）上記アレイチップ１５をプリント配線基板７上に
はつけ、これに上記フォトダイオードアレイ１３の数に
対応して設けられた電極用パッドにワイヤボンディング
にて接続する。 （３）次に上記プリント配線基板７上に、アレイチップ
１５のフォトダイオード１３を配列した部分に開口窓１
７を有するフレーム１８を接着する。 （４）上記開口窓１７に各フォトダイオード１３に対向
する孔１９を有するスリーブ部材２０を嵌合してアレイ
チップ１５にはりつける、このときの位置決めは開口窓
１７との嵌合により行なわれる。 （５）フレーム１８に各光ファイバ４が被覆材ごと嵌合
する孔を有する光ファイバコネクタ２１を固着する。 （６）上記のようにして構成した受光素子パッケージ６
に、これの光ファイバコネクタ２１の各孔に各光ファイ
バ４の先端部を挿入する。 上記構成において図５（ｃ）に示すように光ファイバ４
の先端部はスリーブ部材２０に嵌合案内されて各アレイ
チップ１４に対向される。

【００１４】上記フォトダイオードアレイ１３はカソー
ド電極にＮｉ、アノード電極にＡｌを用い、受光面積は
１ｍｍφのフォトダイオードを２４個チップ上に形成し
たもので、図６に示すような等価回路で表わすことがで
きる。また各フォトダイオードアレイ１３の信号処理回
路は図７に示すようになる。

【００１５】上記受光素子アレイ９はフォトダイオード
のほかにフォトトランジスタ、ＣＣＤリニアイメージセ
ンサ等が用いられる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば以下のような作用効果を
奏することができる。 （１）受光ユニットを少ない部品点数で構成できると共
に小さくすることができる。 （２）光ファイバを用いることにより電気配線のひきま
わしが少なく、電気的なノイズの影響が少ない。 （３）各計測点のピッチを小さくできるので高精度な計
測が可能となる。 （４）受光ユニット１には電気部品が全くなく、静電気
等の発生による破壊がない。 （５）受光ユニット１は機構部品のみで構成されている
ため、耐衝激性に優れている。 （６）各集光レンズ３に対応する受光素子アレイは小さ
くてすむので安価にできる。 （７）受光素子アレイに信号処理回路を含めたＩＣ化に
すれば極めてコンパクトな処理回路ユニットができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要部である受光ユニットを示す斜視図
である。

【図２】（ａ）集光レンズの断面図である。 （ｂ）集光レンズの平面図である。

【図３】受光素子パッケージのカバーを取りはずした状
態を示す斜視図である。

【図４】受光素子パッケージの断面図である。

【図５】受光素子パッケージの製造実施例を示すもの
で、（ａ）はアレイチップの平面図、（ｂ）はカバーを
取りはずした状態の平面図、（ｃ）は断面図である。

【図６】フォトダイオードアレイの等価回路図である。

【図７】処理回路ユニットの処理回路図である。

【図８】シュミレーションゴルフ場の概略的な説明図で
ある。

【図９】位置計測装置の検出部の作用説明図である。

【図１０】従来の受光ユニットの概略的な構成説明図で
ある。

【符号の説明】

１…受光ユニット、２…光線、３…集光レンズ、４…光
ファイバ、５…処理回路ユニット、６…受光素子パッケ
ージ、７…プリント配線基板、８…シリコンチップ、９
…受光素子アレイ、１０…リードピン、１１…パッケー
ジ、１２…カバー、１３…フォトダイオードアレイ、１
４…シリコンウエハ、１５…アレイチップ、１６…端
子、１７…開口窓、１８…フレーム、１９…孔、２０…
スリーブ部材、２１…光ファイバコネクタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ，Ｙ方向に発光ユニットと受光ユニッ
   トが一定間隔をおいて相対向して配置され、この間の光
   線をボール等の飛しょう物体が横切ったことを受光ユニ
   ット側で検出して上記飛しょう物体の空間中の位置座標
   を計測するようにした高速飛しょう物体の位置計測装置
   において、受光ユニット１上の発光ユニットからの光線
   に対向する位置に、光ファイバ４の一端を接続した集光
   レンズ３を配列し、各光ファイバ４の他端を処理回路ユ
   ニット５内に設けた受光素子パッケージ６の各受光素子
   アレイ９に対向させ、この各受光素子アレイ９を処理回
   路に接続したことを特徴とする高速飛しょう物体の位置
   計測装置。
2. 【請求項２】 受光素子パッケージ６内での光ファイバ
   ４の先端部をパッケージ内に嵌合したスリーブ部材２０
   にて保持したことを特徴とする請求項１記載の高速飛し
   ょう物体の位置計測装置。